Fr?Fttan?ntan20??2933.24??3959.49N tan?tan15.09?Fa?Fttan??2933.24N?tan15.09??790.90N
9.2.3、初步确定轴的最小直径
先按课本P366式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45刚，调质处理。根据课本P366表15-3，取A0?112，于是得
dmin?A03P8.64Ⅰ?112?3?31.51mm n388Ⅰ故圆整取dⅠ-Ⅱ?32mm，输入轴的最小直径显然是V带轮处的直径dⅠ-Ⅱ。V带轮与轴配合的毂孔长度L1=108mm。
9.2.4、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V带的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴肩，根据轴肩高度
a?(0.07～0.1)dⅠ-Ⅱ?2.24～3.2mm，取a?3.0mm，则dⅡ?Ⅲ?38mm；V带与轴配合的
毂孔长度L1=108mm，故Ⅰ-Ⅱ的长度取LⅠ-Ⅱ?108mm。
2）、初步选择单列圆锥滚子轴承。因轴承同时承受径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据dⅡ?Ⅲ?38mm。由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承（GB/T 276-1994)30309型，其尺寸为45mm3100mm327.25mm，故dⅢ-Ⅳ?dⅥ-Ⅶ?45mm；左端圆锥滚子轴承采用套筒进行轴向定位，取套筒宽度为14mm。轴段Ⅵ-Ⅶ的长度与轴承宽度相同，故取LⅥ-Ⅶ?27.25mm
3）、取安装齿轮处的轴段Ⅳ-Ⅴ的直径dⅣ-Ⅴ?50mm；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度150mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短与轮毂宽度，故取LⅣ-Ⅴ?146mm。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h?(2～3)R，由轴径d=50mm，查课本P360表15-2,得R=1.6mm，故取h=4mm，则轴环处的直径dⅤ-Ⅵ?58mm。轴环宽度b≧1.4h，取LⅤ-Ⅵ?10mm
4）、轴承端盖的总宽度为42mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，
（150-146）?45.25mm 故取LⅡ-Ⅲ?72mm。LⅢ-Ⅳ?27.25?14?
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至此，已经初步确定了高速轴的各段直径和长度。 (2)、轴上零件的周向定位
齿轮、V带轮与轴的周向定位均采用平键连接。按dⅣ-Ⅴ?50mm由课本P106表6-1查得平键截面b3h=14mm39mm，键槽用键槽铣刀加工，长为125mm，同时为了保证齿轮和轴配合良好
H7；同样，V带与轴的连接，选用b3h3L=10mmn6H738mm390mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的轴向定位是由过度配合来保证
k6的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 （3）、确定轴上圆角和倒角尺寸
参考课本P360表15-2，取轴的左端倒角2345°，右端倒角为1.6345°。各轴肩处的圆角半径都为R2.5。
高速轴结构设计参数 参数 Ⅰ-Ⅱ Ⅱ-Ⅲ Ⅲ-Ⅳ 段名 Ⅳ-Ⅴ Ⅴ-Ⅵ Ⅵ-Ⅶ 直径/mm 长度/mm 键b3h3L/mm C或R/mm 32 H7 k6 38 72 45 m6 45.25 50 H7 n658 10 45 m6 27.25 108 1038390 146 14393125 Ⅰ处2345° 9.2.5、求轴上的载荷 Ⅱ处R2.5 Ⅲ处R2.5 Ⅳ处R2.5 Ⅵ处R2.5 Ⅶ处1.6345° 在确定轴承支点位置时，应从手册中查取Δ值。对于30309型圆锥滚子轴承，由手册中查得Δ=21.3mm，则L1?147.3mm，L2?94.95mm，L3?90.95mm。 （1）、轴的受力分析简图
D E F G H I
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（2）、求水平面支反力 切向力Ft?2TⅠ?2933.24N d1径向力Fr?Fttan?n?3959.49N tan?轴向力Fa?Fttan??790.90N 则FNHA? FNHB?FtL3?1435.063N
L2?L3FtL2?1498.177NN
L2?L39.2.6、绘制水平面弯矩MH图（图D）
MHC1?FNHAL2?136259.232N?mm MHC2?FNHBL3?136259.198N?mm
则MHC?136259.232N?mm 9.2.7、求垂直面内支反力（图E）
FNVA?FrL3?FaL2?L3d12?2245.594N
FNVB?Fr?FNVA?1713.896N
9.2.8、绘制垂直面内弯矩MV图（图F）
MVC1?FNVAL2?213219.150N?mm MVC2?FNVBL3?155878.841N?mm
9.2.9、绘制合成弯矩M图（图G） 根据合成弯矩M?C截面左侧弯矩
2222MC1?MHC?MVC1?136259.232?213219.150?253039.491N?mm
22MH?MVC得
C截面右侧弯矩
2222MC2?MHC?MVC2?136259.232?155878.841?207038.140N?mm
9.2.10、绘制转矩T图（图H）：T?Ftd12933.24?145??212659.9N?mm 229.2.11、绘制当量弯矩Me图（图I）
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由当量弯矩图和轴的结构图可知，C和D处都有可能是危险截面，应当分别计算其当量弯矩。此处可将轴的扭切应力视为脉动循环，取??0.6。 则C截面左侧当量弯矩McaC?22MC1?(?T)?283389.675N?mm
C截面右侧当量弯矩M'caC?MC2?207038.140N?mm D截面弯矩McaD???T?127595.94N?mm 9.2.12、求危险截面处轴的计算直径
许用应力 轴的材料选用45钢，调制处理，由手册，[σ-1]=200MPa C截面计算直径dC?3McaC?24.198mm
0.1[??1]计入键槽的影响dC?1.03?24.198mm?24.921mm D截面计算直径dD?3McaD?18.547mm
0.1[??1]9.2.13、检查轴的强度
经与结构设计比较，C截面和D截面的计算直径分别小于结构设计确定的直径，故轴的强度足够。
9.3、低速轴、传动轴承以及联轴器的设计
图9.2 9.3.1、求输出轴上的功率P3，转速n3，转矩T3 PⅢ=7.97kW，TⅢ=1765560N2m，nⅢ=43.11r/min 9.3.2、求作用在齿轮上的力
因为已知低速级大齿轮的分度圆直径为d4?432mm
Ft?2TⅢ2?1765560??8173.89N d4432Fr?Fttan?n?8173.89?tan20??2975.05N
9.3.3、初步确定轴的最小直径
先按课本P366式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调制处理。根据课本P366表15-3，取A0=112，于是得
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dmin?A03PⅢ7.97?1123?63.804mm nⅢ43.11输出轴的最小直径显然是安装联轴器的直径dⅠ-Ⅱ。为了使所选的轴直径dⅠ-Ⅱ与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。
查课本P347表14-1，考虑到转矩变化很小，故取Ka?1.3，则：
Tca?KaTⅢ?1.3?1765560?2295228N?mm
按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，查手册选用LX4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为2500000N2mm。半联轴器的孔径为d1?55mm，故取dⅠ-Ⅱ?55mm，半联轴器长度L=112mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm。
9.3.4、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要求，Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一轴肩，根据轴肩高度
a?(0.07～0.1)dⅠ-Ⅱ?3.85～5.5mm，取a?4.0mm，则dⅡ?Ⅲ?63mm；左端用轴端挡圈
定位，按轴端直径取挡圈直径D=68。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故Ⅰ-Ⅱ的长度应比L1略短一些，现取
LⅠ-Ⅱ?82mm。
2）、初步选择滚动轴承。因轴承同时承受径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据dⅡ?Ⅲ?63mm。由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承（GB/T 276-1994)30314型，其尺寸为70mm3150mm338mm，故
dⅢ-Ⅳ?dⅥ-Ⅶ?70mm；右端圆锥滚子轴承采用套筒进行轴向定位，取套筒宽度为14mm，
故LⅥ-Ⅶ?52mm。
3)、取安装齿轮处的轴段dⅣ-Ⅴ?80mm；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮毂的宽度为144mm，为了使套筒断面可靠地紧压齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取
LⅣ-Ⅴ?140mm。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h=（2～3）R，由轴径d?80mm查
课本P360表15-2，得R=2mm，故取h=6mm，则轴环处的直径dⅤ-Ⅵ?92mm。轴环宽度b≧1.4h，取LⅤ-Ⅵ?12mm。
4）、轴承端盖的总宽度为37.5mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外断面与半联轴器的右端面间的距离
（144-140）?56mm。 l=30mm，故取LⅡ-Ⅲ?67.5mm。LⅢ-Ⅳ?38?14?
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