????=0???????
g.转矩和扭矩图
??1=43628.58???????
h.绘制当量弯矩图 截面A处当量弯矩：
??????=0???????
截面B处当量弯矩：
2
??????= ????+ ???? 2= 0 2+ 0.6×43628.58 2=26177???????
截面C左侧当量弯矩：
2??????左= ????+ ???? 2= 69616 2+ 0.6×43628.58 2=74375??????? 左截面C右侧当量弯矩：
??????右=????右72678???????
截面D处当量弯矩：
2
??????= ????+ ???? 2= 0 2+ 0.6×43628.58 2=26177???????
第21页/共45页
f.按弯扭合成强度校核轴的强度
第22页/共45页
其抗弯截面系数为
??×??3
??==10187.63????3
32抗扭截面系数为
??×??3
????==20375.26????3
16最大弯曲应力为
??=
剪切应力为
??=
??
=2.16?????? ????
??
=7.3?????? ??按弯扭合成强度进行校核计算，对于单向传动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数α=0.6，则当量应力为
??????= ??2+4× ??×?? 2=7.75??????
查表得45，调质处理，抗拉强度极限ζB=640MPa，则轴的许用弯曲应力[ζ-1b]=60MPa，ζe<[ζ-1b]，所以强度满足要求。
7.2中间轴设计计算
（1）已经确定的运动学和动力学参数
转速n=233.01r/min；功率P=4.3kW；轴所传递的转矩T=176237.07N?mm （2）轴的材料选择并确定许用弯曲应力
由表选用45，调质处理，硬度为217∽255HBS，许用弯曲应力为[ζ]=60MPa （3）按扭转强度概略计算轴的最小直径
由于中间轴受到的弯矩较大而受到的扭矩较小，故取A0=115。
3??34.3
??≥??0× =115× =30.39????
??233.01由于最小直径轴段处均为滚动轴承，故选标准直径dmin=35mm （4）设计轴的结构并绘制轴的结构草图 a.轴的结构分析
由于齿轮3的尺寸较大，其键槽底到齿根圆距离x远大于2，因此设计成分离体，即齿轮3
安装在中速轴上，中速轴设计成普通阶梯轴。显然，轴承只能从轴的两端分别装入和拆卸轴上齿轮3、齿轮2及两个轴承。
与轴承相配合的轴径需磨削。两齿轮之间以轴环定位；两齿轮的另一端各采用套筒定位；齿
第23页/共45页
轮与轴的连接选用普通平键，A型。联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别和轴承端盖定位，采用过渡配合固定。 b.确定各轴段的长度和直径。
确定各段轴直径
d1：滚动轴承处轴段，应与轴承内圈尺寸一致，选取d1=35mm，选取轴承型号为角接触轴承7207AC
d2：过渡轴段，故选取d2=40mm。 d3：轴肩段，故选取d3=50mm。 d4：过渡轴段，故选取d4=40mm。
d5：滚动轴承轴段，要求与d1轴段相同，故选取d5=35mm。 各轴段长度的确定
L1：由滚动轴承宽度和齿轮端面到箱体内壁距离确定，选取L1=34mm。
L2：由小齿轮的宽度确定，为保证轴向定位可靠，长度略小于齿轮宽度，选取L2=78mm。 L3：轴肩段，取L3=15mm。
L4：由大齿轮的宽度确定，为保证轴向定位可靠，长度略小于齿轮宽度，选取L4=53mm。 L5：由滚动轴承宽度和齿轮端面到箱体内壁距离确定，选取L5=36.5mm。 轴段 1 2 3 4 5 第24页/共45页
直径(mm) 长度(mm) 35 34 40 78 50 15 40 53 35 36.5 （5）弯曲-扭转组合强度校核 a.画中速轴的受力图
如图所示为中速轴受力图以及水平平面和垂直平面受力图 b.计算作用在轴上的力
齿轮2所受的圆周力（d2为齿轮2的分度圆直径）
????2=2×
齿轮2所受的径向力
????2=????2×
齿轮2所受的轴向力
????2=????2×????????=1681×??????17.4842°=530??
齿轮3所受的圆周力（d3为齿轮3的分度圆直径）
′??2176237.07
????3=2×=2×=4748??
??374.229??2176237.07=2×=1681?? ??2209.688??????????????20°=1681×=641?? ??????????????17.4842°
齿轮3所受的径向力
????3=????3×
齿轮3所受的轴向力
????3=????3×????????=4748×??????14.077°=1191??
c.计算作用在轴上的支座反力
轴承中点到低速级小齿轮中点距离La=65mm，低速级小齿轮中点到高速级大齿轮中点距离
Lb=82.5mm，高速级大齿轮中点到轴承中点距离Lc=55mm 轴承A在水平面内支反力
????3×?????????2× ????+???? +????2×
????+????+????
=
1781×65?641× 65+82.5 +530×
65+82.5+55209.688
2
??22
??????????????20°
=4748×=1781?? ??????????????14.077°??????=
?????3×
??32
?1191×
74.2292
= 161??
轴承B在水平面内支反力
??????=????3????????????2=1781? 161 ?641=979??
轴承A在垂直面内支反力
第25页/共45页