中间轴的设计与计算 1、已知条件
中间轴传递的功率p2?3.69KW，转速n2?176.15r/min，齿轮分度圆直径
d2?182.990mm,d3?115.74mm，齿轮宽度b2?63mm,b3?72mm，
2、选择轴的材料
因传递功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，查文献【3】中表8-26选常用的材料45钢，调质处理 3、初算轴径
查文献【3】中表9-8得A?106~135考虑轴端不承受转矩，只承受少量的弯矩，故取较小值A?115，则 dmin?A?3P2n2?115?33.69176.15mm?31.74mm
4、轴的结构想图如图1-1所示
（1）轴承部件的结构设计 轴不长，故轴承采用两端固定方式。然后，按轴上零件的安装顺序，从dmin处开始设计
（2）轴承的选择与轴段①及轴段⑤的设计 该段轴段上安装轴承，起设计应与轴承的设计同步进行。考虑齿轮有轴向力存在，选用角接触球齿轮。轴段①、⑤上安装，其直径应便于轴承安装。又应符合轴承内径系列。经过综合计算和考虑取7210C进行设计计算，由文献【3】中11-9得轴承内径
d?50mm,外径D?90mmda?57mm,外径定位直径a3?19.4mm,故d1?50mm，宽度
Da?83mmB?20mm，定位轴肩直径
，对轴的离作用点与外圈大端面的距离
通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则d5?50mm
（3）轴段②和轴段④的设计 轴段②上安装齿轮3，轴段④安装齿轮2，为便于齿轮的安装，d2和d4应分别略大于d1和d5，可取d2?d4?52mm
齿轮2轮榖宽度范围为取轮毂宽度与齿轮宽（1.2~1.5）d2?62.4~78mm，度相等b?63mm，左端采用轴肩定位，右端采取套筒定位。由于齿轮3 的直径比较小，采用实心式，取其轮毂宽度与齿轮宽度相等b3?72mm，其右端采用轴肩定位，左端采用套筒定位。为使套筒端面能够顶到齿轮端面，轴段②和轴段④的长度应比齿轮的轮毂略短，故取L2?70mm,L4?61mm
（4）轴段③的设计 给段为中间轴上的两个齿轮提供定位，其轴肩高度范围为
（0.07~0.1）d2?3.64~5.2mm，取其高度为h?5mm，故d3?62mm
齿轮3左端面与箱体内壁距离与高速轴齿轮右端面距箱体距离均取
?1?10mm，齿轮2与齿轮3的距离初定为?3?10mm，则箱体内壁之间的距离
Bx?2?1??3?b3?(b1?b2)2?(2?10?10?72?63?702)?168.5mm，取
?3?10.5mm，则箱体内壁距离为Bx?169mm，齿轮2的右端面与箱体内壁距离
b1?b22?[10?70?632]mm?13.5mm为?2??1?，则轴段3的长度
L3??3?10.5mm
（5）轴段①及轴段⑤的长度
该减速起的圆周速度小于2m/s，故该轴承采用脂润滑，需要用挡油环阻止箱体内润滑油溅入轴承座，轴承内端面距箱体内壁的距离取为??12mm，中间轴上两个齿轮的固定均由挡油环完成，则轴段①的长度为 L1?B????1?3mm?(20?12?10?3)mm?45mm 轴段⑤的长度为
L5?B????2?2?(20?12?13.5?2)mm?37.5mm （6）轴上力作用点的间距
轴承反力的作用点距轴承外圈大端面的距离a3?19.4mm，则由图1-1可得轴的支点及受力点的距离为 l1?L1?b32?a3?3?(45?72/2?19.4?3)mm?58.6mm
l2?L3?b2?b32b22?(10.5?63?722)mm?78mm
l3?L5?5、键连接
?a3?2?(37.5?63/2?19.4?2)mm?47.6mm
齿轮与轴间采用A型普通平键，查文献【3】中表8-31得键的型号分别为键16×70GB/T 1096-1990和键16×70GB/T 1096-1990 6、中轴传动齿轮的作用力 （
1
）
已
知
条
件
中
间
轴
传
递
的
转
矩
T2?2000050N?mm,转速n2?176.15r/min,n3?84.08r/min,分度圆直径d2?182.990mm,d3?115.7mm,齿轮螺旋角?2?14.07，?3?13.59?? （2） 齿轮2的作用力 圆周力为 Ft2?2T2d2?2?200050N?2186.5N
182.990径向力为
Fr2?Ft2tan?ncos?2?2186.5?tan20??cos14.07?820.4N
轴向力为
.9N Fa2?Ft2tan?2?2186.5?tan14.07??2120 法向力为
Fn2?（3）齿轮3的作用力
Ft2cos?ncos?2?2186.5cos20cos14.07???2398.8N
圆周力为 Ft3?径向力为2T3d3?2?200050115.74N?3456.9N
Fr3?Ft3tan?ncos?3?34546.9?tan20??cos13.59?1290.5N
轴向力为
.1N Fa3?Ft3tan?3?3456.9?tan13.59??3360 法向力为 Fn3?7、轴的受力分析
（1）画轴的受力简图 轴的受力简图如图1-2b所示 （2）计算支撑反力 在水平面上为
Fr2l3?Fr3(l2?l3)?Fa2R1H??l1?l2?l358.6?78?47.6N
d22?Fa3d32Ft3cos?ncos?3?3456.9cos20cos13.59???3773.1N
820.4?47.6?1290.5?(78?47.6)?2120.9?182.990/2?3360.1?115.72/2??3832.3NR2H?Ft2?R1H?Ft3?820.4N?3832.3N?3456.9N?1195.8N
式中负号表示与图中所画力的方向相反
在垂直面上
R1v?Ft3(l2?l3)?Ft2l3l1?l2?l358.6?78?47.6N ?3456.9?(78?47.6)?2186.5?47.6
?2922.2N R2v?Ft3?Ft2?R1v?3456.9?2186.5?2922.2?2721.2N 轴承1的总支撑反力 R1?R1H?R1v?（-3832.3）?2922.22222?4819.3N
轴承2的总支撑反力 R2?（3）画弯矩图
弯矩图如图1-2c,d和e所示 在水平面上，a-a剖面图左侧为
MaH?R1Hl1??3832.3?58.6N?mm??224572.8N?m
a-a剖面右侧为
M?aH?M?Fa3d32??224572.8N?m?3360.1?115.74/2?-30123.8N?mR2H?R2v?221195.8?2721.222?2972.4N
aH
b-b剖面右侧为
M?bH?R2Hl3?1195.8?47.6N?mm?56920.1N?m
??Fa2MbH?MbHd22?56920.1?2120.9?182.990/2?-137131.6N?m