第5章 轴的设计及计算
为了对轴进行校核，先求作用在轴上的齿轮的啮合力 第一对和第二对、第三对啮合齿轮上的作用力分别为
Ft1?2T1d1?2?6.426?1060.7314?2116N
Ft1?tg?n2249?tg20?Fr1???798N ?cos?1cos15.25Fa1?Ft1tg?1?2249?tg15.25??613N
Ft2?2T2d3?2?3.290?1065.484?10048N
Ft2?tg?n10048?tg20?Fr2???3801N ?cos?2cos15.83Fa2?Ft2tg?2?3801?tg15.83??1078N 5.1
高速轴I的设计计算
按齿轮轴设计，轴的材料取与高速级小齿轮材料相同，40Cr，调质处理，轴常用几种材料的??T?及A0值见表5-1，取A0?100。
Q275、3540Cr、35SiMr、 轴的材料 Q235-A、20 （1Cr18Ni9Ti) 45 20-35 135-112 25-45 126-103 38SiMnMo、3Cr13 ???/MPTa 15-20 149-126 35-55 112-97 A0 5.1.1 初算轴的最小直径
dmin?39.55?10P0.2?T6???39.55?100.2?T63??PP3?A0nn （5-1）
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式中，A0?39.55?10P0.2?T6??则
P3.233dmin?A?100??18.879mm
480n03高速轴I为输入轴，最小直径处跟V带轮轴孔直径。因为带轮轴上有键槽，故最小直径加大5%，dmin?18.879?(1?5%)?19.823mm，由《机械设计手册》表
?20mm。
22-1-17查得带轮轴孔有20、22、24、25、28等规格，故取dmin5.1.2 高速轴工作简图
图5-1高速轴工作简图
其中，零件倒角C与圆角半径R参考《机械设计》P365表15-2取R?1.0mm。另外，高速轴设计各段直径及各段长度计算结果整理见表5-2： 名称 数值 A d1 B d2 C d3 D d4 E d5 F d6 G d7 30 20 54 25 28 30 90 36 60 60.75 8 36 29 30 5.1.3 确定各段直径
A段：d1?20mm（有最小直径算出）
B段：d2?25mm，根据油封标准，选择毡圈孔径为25mm.
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C段：d3?30mm，与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合，取轴承内径。 D段：d4?36mm，设计非定位轴肩取轴肩高度h?6mm。 E段：d5?60.72mm，将高速级小齿轮设计为齿轮轴。 F段：d6?36mm，设计非定位轴肩取轴肩高度h?6mm。
G段：d7?30mm，与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合，取轴承内径。 5.1.4 确定各段轴长度
A段：L1?1.6?20?32mm，圆整取L1?30mm
B段：L2?54mm，考虑轴承盖与其螺钉长度然后圆整取54mm.
C段：L3?28mm，与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合，加上挡油盘长度。
L3?B??3?2?16?10?2?28mm
D段：L4?92mm，考虑各齿轮齿宽及间隙距离，箱体内壁宽度减去箱体内已定长度后圆整得L4?90mm
E段：L5?60mm，齿轮齿宽B1?60mm F段：L6?8mm，L6??2?2?10?2?8mm
G段：d7?30mm，与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合，取轴承内径。 轴总长L?L1?L2?L3?L4?L5?L6?L7?30?54?28?92?60?8?29?301mm 两轴承间距离（不包括轴承长度）S?350mm。
5.2 低速轴II的设计计算
按齿轮轴设计，轴的材料取与高速级小齿轮材料相同，40Cr，调质处理，查表5-1，取A0?100。 5.2.1 初算轴的最小直径
P3.03dmin?A?100??25.52mm
87.27n03因为带轮轴上有键槽，故最小直径加大5%，dmin?25.52?(1?5%)?26.796mm，
根据减速器的结构，轴II的最小直径应该设计在与轴承配合部分，初选圆锥滚
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子轴承30206，故取dmin?30mm。
5.2.2 高速轴工作简图如图（5-2)所示：
图5-2低速轴工作简图
其中，零件倒角C与圆角半径R参考《机械设计》P365表15-2取R?1.0mm。 另外，表5-3低速轴设计各段直径及各段长度计算结果见表： 名称 数值 A d1 B d2 C d3 D d4 E d5 F d6 29 20 8 35 75 65.48 9.5 35 63 32 41.5 30 5.2.3 确定各段直径
A段：d1?30mm与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合。 B段：d2?35mm，设计非定位轴肩取轴肩高度h?2mm。 C段：d3?65.48mm，齿轮轴上的分度圆直径。 D段：d4?35mm，设计定位轴肩取轴肩高度。 E段：d5?32mm，设计非定位轴肩取轴肩高度h?2mm F段：d6?30mm，与轴承（圆锥滚子轴承30206）配合。 5.2.4 确定各段轴长度
A段：L1?29mm，考虑轴承（圆锥滚子轴承30206）宽度与挡油盘的长度。
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B段：L2?8mm，根据轴齿到内壁的距离及其厚度。 C段：L3?75mm，根据齿轮轴上齿轮的齿宽。
D段：L4?9.5mm，由轴I得出的两轴承间距离（不包括轴承长度）S?350mm减去已知长度得出。
E段：L5?63mm，根据高速级大齿轮齿宽减去2mm(为了安装固定）
F段：L6?41.5mm，由轴I得出的两轴承间距离（不包括轴承长度）S?350mm减去已知长度得出。
5.3 轴III的设计计算
T?1.041?106N.mm。按齿轮轴设计，输入功率P?2.80kw，转速n?25.67r/min，
轴的材料取与高速级小齿轮材料相同，40Cr，调质处理，查表5-1，取A0?110。 5.3.1 联轴器的选择 1、载荷计算
公称转矩Td?3.382?104N.mm
有《机械设计》表14-1查得KA?1.5，计算转矩为
Tca?KAT?1.5?3.382?104N.mm?50730N.mm
2、型号选择
《机械设计手册》中查得LH3型联轴器 取轴孔直径d?45mm，长度L?84mm 5.3.2 初算轴的最小直径
P2.803dmin?A?110??39.65mm
25.67n03dmin因为带轮轴上有键槽，故最小直径加大12%，
子轴承30211，故取dmin?39.65?(1?12%)?44.408mm，
根据减速器的结构，轴II的最小直径应该设计在与轴承配合部分，初选圆锥滚
?45mm。
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