6、按弯扭合成应力校核轴的强度
根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取??0.6，轴的计算应力：?ca?M22???T?2W?7.51MP?
已选定轴的材料为45钢（调质），由《机械设计（第八版）》表15-1查得
???1??60MPa,?ca????1?，故安全。
7、精确校核轴的疲劳强度
1）判断危险截面：截面5左侧，即齿轮轴齿轮端面左侧。 2）抗弯截面系数：W?0.1d5?6?1562.5mm3 抗扭截面系数：WT?0.2d5?6?3125mm3
16
弯矩：M?M2L3?B1/2L3?13.46N.m
扭矩：T?T1?14120N.mm
?b?MW?8.61MP?截面上的弯曲应力：
15-1
查得
截面上的扭转切应力：?T?轴的材料为
?B?640MPa,??1TWT?4.52MP?45钢，调质处理。由表
?1?275MPa,??155MPa。
截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数??及??按《机械设计（第八版）》附表3-2查取。因
rd?225?0.08,Dd?3025?1.2，经插值后查得???1.78，???1.44，
又由附图3-1得轴的材料敏感系数为q??0.82,q??0.85，故有效应力集中系数为
k??1?q?????1??1.64k??1?q?????1??1.37
由附图3-2得尺寸系数???0.90，由附图3-3得扭转尺寸系数???0.93 轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为??????0.92 轴未经表面强化处理，即?q?1，则综合系数为
K??k??1?1?1.91,K??k??1?1?1.56????????
又取碳钢的特性系数???0.1，???0.05 计算安全系数值：
S??S??Sca???1K???????m?16.72??1K???????mS?S?S??S?22?42.60?15.56》S?1.5
故可知其安全。
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中间轴的设计
1、轴上的功率P2?2.04kw，转速n2?241.09r/min，转矩T2?80.81N.m 2、求作用在齿轮2、3上的力 齿轮2：分度圆直径d2?200.58mm 圆周力Ft2?2T2d2?805.76N
径向力Fr2?Ft2tan?ncos??805.76?tan20cos13.55?301.67N
轴向力Fa2?Ft2tan??805.76?tan13.55?194.19N 齿轮3：分度圆直径d3?57.69mm 圆周力Ft3?2T2d3?2809.32N
径向力Fr3?Ft3tan?ncos??2809.32?tan20cos13.27?1050.56N
轴向力Fa3?Ft3tan??2809.32?tan13.27?662.54N
3、初步确定轴的最小直径
先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45（调质），根据《机械设计（第八版）》表15-3，取A0?108，得dmin?A03安装滚动轴承的直径d1?2和d5?6
4、轴的结构设计
（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1）初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据d1?2?d5?6?dmin 且dmin?22.01mm，由《机械设计（机械设计基础）课程设计》表15-7中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆
锥
滚
子
轴
承
30205
，
其
尺，
寸
为
P2n2?22.01mm，中间轴最小直径显然是
d?D?T?a?25mm?52mm?16.25mm?12.6mm,d1?2?d5?6?25mm 18
这对轴承均采用套筒进行轴向定位，由《机械设计（机械设计基础）课程设计》表15-7查得30306型轴承的定位轴肩高度h?3.5mm，因此取套筒直径32mm。 2）取安装齿轮的轴段d2?3?d4?5?30mm，齿轮2齿宽B2?40mm ，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于齿宽，故取l2?3?37mm，齿轮右端采用轴肩定位，轴肩高度h>0.07d,故取h=4mm,则取d3?4?38mm
3）齿轮3齿宽B3?65mm，为使套筒与其右端可靠紧压，此轴应略短于齿宽长，故取l4?5?62mm
4）轴承内侧与箱体距离为8~12mm，箱体与齿轮端面取8mm，故
l1?2?l5?6?16.25?10?8?3?37.25mm，l3?4?10mm
（2）轴上的周向定位
圆柱齿轮2、3的周向定位采用平键连接，根据d2?3、d4?5查《机械设计》表6-1得，齿轮2、3：选平键截面bxh=9x7mm L1?32mm,L2?56mm 键槽用键槽铣刀加工，为了保持齿轮与轴配合有良好的对中性，故齿轮轮毂与轴的配合为
H7p6；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公
差为k6。
（3）轴上圆角和倒角：2?45? 5、求轴上的载荷
L1?41.65mm,L2?62.5mm,L3?54.15mm
垂直面V
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载荷 支反力F FNH水平面H FNH1?1554.75N?2060.33N FNV1?337.91NFNV?1014.32N 22MV1?14.07N.m弯矩M MMH1H2?0.343N.m?0.343N.m MV2?33.55N.mMV3?54.93N.m MV4?35.81N.m总弯矩 扭矩T M?54.93N.mT?80.81N.m
6、按按弯扭合成应力校核轴的强度
根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取??0.6，轴的计算应力：?ca?M22???T?W2?0.09MP?
已选定轴的材料为45钢（调质），由《机械设计（第八版）》表15-1查得
???1??60MPa,?ca????1?，故安全。
输出轴的设计
1、求输入轴上的功率P3?1.98kW、转速n3?57.3r/min和转矩T3?330N.m 2、求作用在齿轮上的力
已知圆柱斜齿轮1的分度圆直径d4?242.47mm 圆周力Ft4?2T4d4?2?3300.24247?2721.99N
径向力Fr?Fttan?ncos??1017.90N
轴向力Fa?Fttan??2721.99?tan13.27?641.95N 3、初步确定轴的最小直径
先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据《机械设计（第八版）》表15-3，取A0?112，得dmin?A03P3n3?20.82mm。
联轴器的计算转矩Tca?KAT3，由表14-1得，由于转矩变化很小，故取
KA?1.3，则，Tca?1.3?330?429N.m
查《机械设计课程设计》表17-2，综合以上选HL3型弹性套柱销联轴器，许用转矩为630N.m，半联轴器的孔径d1?30mm，故取d1?2?30mm，半联轴器长度L=82mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度为L1=60mm。 4、轴的结构设计
（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1）为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段左端需制出一轴肩，故取2-3轴段直径d2?3?37mm，轴承端盖的总宽度为20mm，端盖外端面与半联轴器左端面间的距离为30mm，故取l2?3?50mm；1-2段的长度应略短于L1，故取l1?2?58mm。
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