其抗弯截面系数为
抗扭截面系数为
最大弯曲应力为
剪切应力为
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
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。
8.2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=281.77r/min；功率P=3.97kW；轴所传递的转矩T=134.55N?m （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。 27.82
由于最小直径轴段处均为滚动轴承，故选标准直径dmin=30mm （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。
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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=30mm，选取轴承型号为角接触轴承7206AC
d2：过渡轴段，故选取d2=35mm。 d3：轴肩段，故选取d3=45mm。 d4：过渡轴段，故选取d4=35mm。
d5：滚动轴承轴段，要求与d1轴段相同，故选取d5=30mm。 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=33mm。
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=73mm。 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=43mm。 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=35.5mm。 轴段 直径(mm) 长度(mm)
1 30 33 2 35 73 3 45 15 4 35 43 5 30 35.5 第22页/共42页
（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）
齿轮2所受的径向力
齿轮2所受的轴向力
齿轮3所受的圆周力（d3为齿轮3的分度圆直径）
齿轮3所受的径向力
齿轮3所受的轴向力
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=61.5mm，低速级小齿轮中点到高速级大齿轮中点距离Lb=75mm，高速级大齿轮中点到轴承中点距离Lc=49mm 轴承A在水平面内支反力
轴承B在水平面内支反力
轴承A在垂直面内支反力
轴承B在垂直面内支反力
轴承A的总支承反力为：
轴承B的总支承反力为：
d.绘制水平面弯矩图
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截面A和截面B在水平面内弯矩
截面C右侧在水平面内弯矩
截面C左侧在水平面内弯矩
截面D右侧在水平面内弯矩
截面D左侧在水平面内弯矩
e.绘制垂直面弯矩图 截面A在垂直面内弯矩
截面C在垂直面内弯矩
截面D在垂直面内弯矩
f.绘制合成弯矩图
截面A和截面B处合成弯矩
截面C右侧合成弯矩
截面C左侧合成弯矩
截面D右侧合成弯矩
截面D左侧合成弯矩
f.绘制扭矩图
g.绘制当量弯矩图
截面A和截面B处当量弯矩
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截面C右侧当量弯矩
截面C左侧当量弯矩
截面D右侧当量弯矩
截面D左侧当量弯矩
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