目 录7.轴类零件设计7.1 I 轴的设计计算1.求轴上的功率，转速和转矩由前面算得P 1=5.76KW ，n 1=440r/min ，T 1=1.3510⨯N mm ⋅ 2.求作用在齿轮上的力已知高速级小齿轮的分度圆直径为d 1=70mm 而 F t112d T =701300002⨯==3625N F r =F =αtan t 3625︒⨯20tan =1319N 压轴力F=1696N1—输送带2—电动机3—V 带传动4—减速器5—联轴器3.初步确定轴的最小直径现初步估算轴的最小直径。

选取轴的材料为45钢，调质处理据[2]表15-3，取A 0=110，于是得： d m in =A 0==33114400.75110n P 26mm 因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大5%-7%故d=20.33mm ，又此段轴与大带轮装配，综合考虑两者要求取d m in =32mm ，查[4]P 620表14-16知带轮宽B=78mm 故此段轴长取76mm 。

4.轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，装配示意图7-1图7-1（2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）I-II 段是与带轮连接的其d II I -=32mm ，l II I -=76mm 。

2）II-III 段用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=9.6mm （由减速器及轴的结构设计而定）。

根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与I-II 段右端的距离为38mm 。

故取l III II -=58mm ，因其右端面需制出一轴肩故取d III II -=35mm 。

3）初选轴承，因为有轴向力故选用深沟球轴承，参照工作要求并据dIIIII -=35mm ，由轴承目录里初选6208号其尺寸为d B D ⨯⨯=40mm ⨯80mm ⨯18mm 故d IV III -=40mm 。

又右边采用轴肩定位取ⅤⅣ-d =52mm 所以l ⅤⅣ-=139mm ，ⅥⅤ-d =58mm ，ⅥⅤ-l =12mm 4）取安装齿轮段轴径为d ⅦⅥ-=46mm ，齿轮左端与左轴承之间用套筒定位，已知齿轮宽度为75mm 为是套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于齿轮宽度故取l ⅦⅥ-=71mm 。

齿轮右边Ⅶ-Ⅷ段为轴套定位，且继续选用6208轴承，则此处d ⅧⅦ-=40mm 。

取l ⅧⅦ-=46mm （3）轴上零件的周向定位齿轮，带轮与轴之间的定位均采用平键连接。

按d II I -由[5]P 53表4-1查得平键截面b 810⨯=⨯h ,键槽用键槽铣刀加工长为70mm 。

同时为了保证带轮与轴之间配合有良好的对中性，故选择带轮与轴之间的配合为67n H ，同样齿轮与轴的连接用平键14639⨯⨯，齿轮与轴之间的配合为67n H 轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。

（4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考[2]表15-2取轴端倒角为2︒⨯45.其他轴肩处圆觉角见图。

5.求轴上的载荷先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图7-2图7-2现将计算出的各个截面的M H ，M V 和M 的值如下： F 1NH =1402N F 2NH =1613N F 1NV =2761N F 2NV =864N M 1H =86924N mm ⋅ M H2=103457mm N ⋅ M V =171182N mm ⋅M 1=52210.717.80⨯+=510.02⨯N mm ⋅M 2=M H2=103457N mm ⋅ T 1=1.3510⨯N mm ⋅ 6.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面A 是轴的危险截面。

则根据[2]式15-5及上面的数据，取α=0.6轴的计算应力:WT M ca 2321)(ασ+=3522461.010)1.36.0(2.0⨯⨯⨯+==23.7MP 前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由[2]表15-1 查得[1-σ]=60Mp ，][1-≤σσca ，故安全。

7.2 II 轴的设计计算1.求轴上的功率，转速和转矩由前面的计算得P 1=5.76KW ，n 1=440m inr ，T 1=1.3510⨯N mm ⋅2.求作用在齿轮上的力已知中间轴大小齿轮的分度圆直径为 d 2=327.5mm d 3=108mm而 F 1t 212d T =.5327103.125⨯⨯==767N F 1r =F =αtan 1t 767︒⨯20tan =279N 同理可解得：F 2t 422d T ===⨯⨯10810.652510498N ，F 2r =F =αtan 1t 1730N 3.初步确定轴的最小直径现初步估算轴的最小直径。

选取轴的材料为45钢，调质处理据[2]表15-3，取A 0=110，于是得： d m in =A 0=⨯=3322.192.55110n P 43.0mm因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大5%-7%故d m in =45.2mm ，又此段轴与轴承装配，故同时选取轴承，因为轴承上承受径向力，故选用深沟球轴承，参照工作条件可选6210其尺寸为：d B ⨯⨯D =502090⨯⨯故d II I -=50mm 右端用套筒与齿轮定位，套筒长度取24mm 所以l II I -=48mm 4.轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，装配示意图7-4图7-4 （2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）II -III 段为高速级大齿轮，由前面可知其宽度为70mm ，为了使套筒端面与大齿轮可靠地压紧此轴段应略短于齿轮轮毂宽度。

故取l III II -=64mm ，d III II -=56mm 。

2）III-IV 段为大小齿轮的轴向定位，此段轴长度应由同轴条件计算得l IV III - =15mm ，d IV III -=68mm 。

3）IV-V 段为低速级小齿轮的轴向定位，由其宽度为113mm 可取l V IV -=109mm ，d V IV -=56mm4）V-VI 段为轴承同样选用深沟球轴承6210，左端用套筒与齿轮定位，取套筒长度为24mm 则 l VI V - =48mm d VI V -=50mm（3）轴上零件的周向定位两齿轮与轴之间的定位均采用平键连接。

按d ⅢⅡ-由[5]P 53表4-1查得平b 631016⨯⨯=⨯⨯L h ,按d V IV -得平键截面b L h ⨯⨯=1611010⨯⨯其与轴的配合均为67n H 。

轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。

（4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考[2]表15-2取轴端倒角为2︒⨯45.个轴肩处圆觉角见图。

5.求轴上的载荷先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图7-4。

现将计算出的各个截面的M H ，M V 和M 的值如下：F 1NH =719N F 2NH =2822N F 1NV =4107N F 2NV =7158N M 1H =49611N mm ⋅M 1H =253980N ⋅mm M 1V =-283383N mm ⋅ M 2V =-644220N mm ⋅M 1=522100.58.2⨯+=284000N mm ⋅ M 2=52210)2.5(6.4⨯+=690000N mm ⋅T 2=5.6510⨯N mm ⋅图7-46.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面B和Ⅵ的右侧是轴的危险截面,对该轴进行详细校核，对于截面B则根据[2]式15-5及上面的数据，取α=0.6，轴的计算应力W TM ca2322)(ασ+=3522561.010).656.0(.96⨯⨯⨯+==50.6MP前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由[2]表15-1查得[1-σ]=60Mp ，][1-≤σσca 。

对于Ⅵ的右侧33317561561.01.0mm d W =⨯=⨯= 3335123562.0mm W t =⨯=a b MP W M 3.3917561690000===σ a T T MP W T 1.1635123560000===τ由[2]表15-1查得a B MP 640=σ a MP 2751=-σ a MP 1551=-τ 由[2]表3-8查得64.2=σσεk11.2=ττεk由[2]附图3-4查得92.0==τσββ由[2]中13-ξ和23-ξ得碳钢的特性系数，取1.0=σϕ，05.0=τϕ 故综合系数为 73.2192.0164.211=-+=-+=σσσσβεk K 20.2192.0111.211=-+=-+=ττττβεk K 故Ⅵ右侧的安全系数为 56.201.03.3973.22751=⨯+⨯=+=-m a K S σϕσσσσσ56.821.1605.021.162.21551=⨯+⨯=+=-m a K S τϕτττττ46.256.856.256.856.22222=+⨯=+=τστσS SS S S ca >S=1.5故该轴在截面Ⅵ的右侧的强度也是足够的。

综上所述该轴安全。

7.3 III 轴的设计计算1.求轴上的功率，转速和转矩由前面算得P 3=5.28KW ，n 3=28.6r/min ，T 3=1.76610⨯N mm ⋅ 2.求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为 d 4=352mm而 F t 432d T ===⨯⨯352101.762610081N F r =F =αtan t 10081=︒⨯20tan 3669N 3.初步确定轴的最小直径现初步估算轴的最小直径。

选取轴的材料为45钢，调质处理据[2]表15-3，取A 0=110，于是得： d m in =A 0=⨯=3333.6288.25110n P 62.8mm 同时选取联轴器型号。

联轴器的计算转矩T ca =K 3T A 查[2]表14-1取K A =1.3.则：T mm N T K A ca ⋅=⨯⨯==2288000106.71.3163按计算转矩应小于联轴器的公称转矩的条件查[5]P 99表8-7可选用LX4型弹性柱销联轴器。

其公称转矩为2500000N mm ⋅。

半联轴器孔径d=63mm ，故取d II I -=63mm 半联轴器长度L=142mm ，半联轴器与轴配合的毂孔长度l 1=132mm 。

4.轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，装配示意图7-5图7-5（2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为满足半联轴器的轴向定位，I-II 右端需制出一轴肩故II-III 段的直径d III II -=65mm ；左端用轴端挡圈定位取轴端挡圈直径D=65mm 。