六、轴的设计计算 输入轴的设计计算 1、按扭矩初算轴径
选用45#调质，硬度217~255HBS 根据课本并查表，取c=115
d≥115 (2.304/458.2)1/3mm=19.7mm 考虑有键槽，将直径增大5%，则 d=19.7×(1+5%)mm=20.69 ∴选d=22mm
2、轴的结构设计
（1）轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定
（2）确定轴各段直径和长度 工段：d1=22mm 长度取L1=50mm ∵h=2c c=1.5mm
II段:d2=d1+2h=22+2×2×1.5=28mm ∴d2=28mm
初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm, 宽度为16mm.
考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长： L2=（2+20+16+55）=93mm III段直径d3=35mm L3=L1-L=50-2=48mm Ⅳ段直径d4=45mm
由手册得：c=1.5 h=2c=2×1.5=3mm d4=d3+2h=35+2×3=41mm
长度与右面的套筒相同，即L4=20mm
但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：（30+3×2）=36mm 因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为36mm Ⅴ段直径d5=30mm. 长度L5=19mm
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm (3)按弯矩复合强度计算
①求分度圆直径：已知d1=40mm ②求转矩：已知T2=34747.5N?mm ③求圆周力：Ft 根据课本式得
Ft=2T2/d2=69495/40=1737.375N ④求径向力Fr 根据课本式得
Fr=Ft?tanα=1737.375×tan200=632N
⑤因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=50mm (1)绘制轴受力简图（如图a）
（2）绘制垂直面弯矩图（如图b） 轴承支反力：
FAY=FBY=Fr/2=316N FAZ=FBZ=Ft/2=868N
由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为 MC1=FAyL/2=235.3×50=11.765N?m
(3)绘制水平面弯矩图（如图c） 截面C在水平面上弯矩为： MC2=FAZL/2=631.61455×50=31.58N?m (4)绘制合弯矩图（如图d）
MC=(MC12+MC22)1/2=(11.7652+31.582)1/2=43.345N?m (5)绘制扭矩图（如图e）
转矩：T=9.55×（P2/n2）×106=35N?m (6)绘制当量弯矩图（如图f）
转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化，取α=1，截面C处的当量弯矩： Mec=[MC2+(αT)2]1/2
=[43.3452+(1×35)2]1/2=55.5N?m (7)校核危险截面C的强度 由式（6-3）
σe=Mec/0.1d33=55.5/0.1×353 =12.9MPa< [σ-1]b=60MPa ∴该轴强度足够。
输出轴的设计计算 1、按扭矩初算轴径
选用45#调质钢，硬度（217~255HBS） 根据课本取c=115
d≥c(P3/n3)1/3=115(2.77/114)1/3=34.5mm 取d=35mm
2、轴的结构设计
（1）轴的零件定位，固定和装配
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，
右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡
配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装
入。
（2）确定轴的各段直径和长度
初选7207c型角接球轴承，其内径为35mm，宽度为17mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端
面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长41mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
(3)按弯扭复合强度计算
①求分度圆直径：已知d2=300mm ②求转矩：已知T3=271N?m ③求圆周力Ft：根据课本式得
Ft=2T3/d2=2×271×103/300=1806.7N ④求径向力式得
Fr=Ft?tanα=1806.7×0.36379=657.2N ⑤∵两轴承对称 ∴LA=LB=49mm
(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ FAX=FBY=Fr/2=657.2/2=328.6N FAZ=FBZ=Ft/2=1806.7/2=903.35N
(2)由两边对称，书籍截C的弯矩也对称 截面C在垂直面弯矩为
MC1=FAYL/2=328.6×49=16.1N?m (3)截面C在水平面弯矩为
MC2=FAZL/2=903.35×49=44.26N?m (4)计算合成弯矩 MC=（MC12+MC22）1/2 =（16.12+44.262）1/2 =47.1N?m
(5)计算当量弯矩：根据课本得α=1
Mec=[MC2+(αT)2]1/2=[47.12+(1×271)2]1/2 =275.06N?m
(6)校核危险截面C的强度 由式（10-3）
σe=Mec/（0.1d）=275.06/(0.1×453) =1.36Mpa<[σ-1]b=60Mpa ∴此轴强度足够
七、滚动轴承的选择及校核计算 根据根据条件，轴承预计寿命 16×365×10=58400小时 1、计算输入轴承
（1）已知nⅡ=686r/min
两轴承径向反力：FR1=FR2=500.2N
初先两轴承为角接触球轴承7206AC型 根据课本得轴承内部轴向力
FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=315.1N (2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0
故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端 FA1=FS1=315.1N FA2=FS2=315.1N (3)求系数x、y
FA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63 FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63 根据课本得e=0.68
FA1/FR1 P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N (5)轴承寿命计算 ∵P1=P2 故取P=750.3N ∵角接触球轴承ε=3 根据手册得7206AC型的Cr=23000N 由课本式得 LH=16670/n(ftCr/P)ε =16670/458.2×(1×23000/750.3)3 =1047500h>58400h ∴预期寿命足够 2、计算输出轴承 (1)已知nⅢ=114r/min Fa=0 FR=FAZ=903.35N 试选7207AC型角接触球轴承 根据课本得FS=0.063FR,则 FS1=FS2=0.63FR=0.63×903.35=569.1N (2)计算轴向载荷FA1、FA2 ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0 ∴任意用一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端 两轴承轴向载荷：FA1=FA2=FS1=569.1N (3)求系数x、y FA1/FR1=569.1/903.35=0.63 FA2/FR2=569.1/930.35=0.63 根据课本得：e=0.68 ∵FA1/FR1 y2=0 (4)计算当量动载荷P1、P2 取fP=1.5 P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×903.35)=1355N P2=fP(x2FR2+y2FA2)=1.5×(1×903.35)=1355N (5)计算轴承寿命LH ∵P1=P2 故P=1355 ε=3 根据手册7207AC型轴承Cr=30500N 根据课本得：ft=1 Lh=16670/n(ftCr/P) =16670/76.4 =2488378.6h>58400h T2=48N?m h=7mm =29.68Mpa<[ 2 l=L3-b=48-10=38mm h=8mm =101.87Mpa<[ 3 l=L2-b=50-16=34mm h=10mm 仅供参考根据课本式得 ε ×(1×30500/1355)3 ∴此轴承合格 八、键联接的选择及校核计算 轴径d1=22mm,L1=50mm 查手册得，选用C型平键，得： 键A 8×7 GB1096-79 l=L1-b=50-8=42mm 根据课本P243（10-5）式得 σp=4T2/dhl=4×48000/22×7×42 σR](110Mpa) 、输入轴与齿轮联接采用平键联接 轴径d3=35mm L3=48mm T=271N?m 查手册P51 选A型平键 键10×8 GB1096-79 σp=4T/dhl=4×271000/35×8×38 σp](110Mpa) 、输出轴与齿轮2联接用平键联接 轴径d2=51mm L2=50mm T=61.5Nm 查手册选用A型平键 键16×10 GB1096-79 据课本得 σp=4T/dhl=4×6100/51×10×34=60.3Mpa<[σp]