三、轴的设计（一）、轴的材料选择和最小直径估算根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调制处理。

按扭转强度法进行最小直径估算，即：。

初算轴径时，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴强度的影响。

当该轴段键槽截面上有一个键槽时，轴径增大5%~7%；有两个键槽的时，增大10%~15%。

o A 值由《机械设计》表8-3确定：高速轴的1126o A =；中间轴的；低速轴的3110o A =。

高速轴:,1min 12626.72o d A mm ==， 因高速轴最小直径处要安装联轴器，设有一个键槽，则：,1min 1min (10.07)26.72 1.0728.60d d mm mm mm =+=⨯= ，取整数。

中间轴：2min 12042.34o d A mm ===， 因中间轴最小直径处要安装轴承，则取为标准值：2min 45d mm =。

低速轴：,3min 11058.65o d A mm ===， 因低速轴最小直径处要安装联轴器，设有一个键槽，则：,3min 3min (17%)58.65(10.07)62.77d d mm mm mm =+=⨯+= ，取整数 3min 65d mm =。

（二）减速器的装配草图的设计根据轴上的零件结构、定位、装配关系、轴向宽度及零件间的相对位置等要求，设计装配草图：参考《机械设计》图8-9（a ）方案（三）轴的结构设计1、中间轴的结构设计:中间轴轴系的结构如图（1）、各轴段直径的确定：最小直径，滚动轴承处轴段，212min 45d d mm ==。

深沟球轴承选取 6309，其尺寸为：4510025d D B mm mm mm ⨯⨯=⨯⨯。

：低速级小齿轮轴段，由此决定低速小齿轮和轴是分开式的结构。

：轴环，根据齿轮的轴向定位要求，2360d mm = 。

：高速大齿轮轴段，2450d mm =。

：滚动轴承轴段，252145d d mm ==. （2）、各段轴的长度确定：由滚动轴承、挡油环及装配关系等确定，2150L mm =。

：由低速小齿轮的毂孔宽度 347B mm = 确定，2244L mm =。

：轴环的宽度，。

：由高速大齿轮的毂孔宽度 227B mm = 确定，2424L mm =.：由深沟球轴承、挡油环及装配关系等确定，2550L mm =。

（3）、细部结构设计由《械设计课程设计》12-1查得高速大齿轮处取A 键：114918( 5.5, 3.8)b h L mm mm mm t mm t mm ⨯⨯=⨯⨯== 低速小齿轮处取A 键：1161040( 6.0, 4.3)b h L mm mm mm t mm t mm ⨯⨯=⨯⨯== 齿轮轮毂与轴的配合选为7650/H h φ;滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选为456m φ; 参考教材查表8-2，肩处的过渡圆角半径见图，各倒角为C12、高速轴的结构设计:高速轴轴系的结构如图（1）各轴段的直径的确定11d ：最小直径，安装联轴器外伸轴段，111min d d ==30mm 。

12d ：密封处轴段，根据大带轮的轴向定位要求，定位高度11(0.07~0.1)h d =，以及密封圈的标准（拟采用毡圈密封），12d =40mm13d ：滚动轴承处轴段，13d =45mm ，滚动轴承选取6209，其尺寸为d ×D ×B=45mm ×85mm ×19mm14d ：过渡轴段，由于高速齿轮传动的线速度大于2m/s ，滚动轴承可采用飞溅式润滑。

考虑到用轴肩定位轴承，所以14d =55mm齿轮处轴段：由于小齿轮的直径较小，采用齿轮轴结构。

所以轴和齿轮的材料和热处理方式需一样，均为45钢，调质处理15d ：滚动轴承处轴段，151345d d mm ==（2）各轴段长度的确定11l ：由联轴器从动端确定，11l =58mm12l ：由箱体结构、轴承挡圈、装配关系等确定，12l =50mm 13l ：由滚动轴承装配关系决定，13l =29mm 14l ：由装配关系确定，14l =71.5mm15l ：由高速级小齿轮宽度1B =32mm 确定，15l =30mm 16l : 由装配关系确定，1615l mm =17l ：由滚动轴承装配关系等确定1729l mm =（3）细部结构由《机械设计课程设计》12-1可得，联轴器处取C 键：b ×h-L=12mm ×8mm-60mm （t=5.0mm,r=0.3mm ）在处采用过盈配合，起到密封作用：滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选为;参考教材查表8-2得：各轴肩处的过渡圆角半径,若30>d>18取R1 倒角为C1。

若50>d>30mm 取R1.6，C1.2。

3、低速轴的结构设计:低速轴轴系的结构如图（1）各轴段直径的确定31d ：滚动轴承处轴段，31d =80mm 。

滚动轴承选取6216，其尺寸为d ×D ×B=80mm ×140mm×26mm32d ：低速级大齿轮轴段，32d =34d ＝90mm33d ：轴环，根据齿轮的轴向地位要求，33d =100mm 34d ：过渡轴段，考虑挡油盘的轴向定位，34d =90mm 35d ：滚动轴承处轴段，35d =31d ＝80mm36d ：密封处轴段，根据联轴器的轴向定位要求，以及密封圈的标准（拟采用毡圈密封），36d =75mm37d ：最小直径，安装联轴器的外伸轴段，373min 65d d mm ==（2）各轴段长度的确定31l ：由滚动轴承、挡油环以及外伸轴段等确定，31l =53mm 32l ：由低速大齿轮的毂孔宽度442B mm =确定，32l =40mm 33l ：轴环宽度，33l =10.8mm34l ：由装配关系、箱体结构等确定，34l =39mm 35l ：由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定，35l =36mm 36l ：由箱体结构、轴承端盖、装配关系等确定，36l =55mm37l ：，由联轴器的孔宽1107l =确定，37l =105mm 。

（3）细部结构设计低速大齿轮处取键：()22514329.0, 5.4b h L mm mm mm t mm t mm ⨯⨯=⨯⨯==； 齿轮轮毂与轴的配合选为7690/H n φ ；滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选为680m φ;参考教材查表8-2得：各轴肩处的过渡圆角半径，若80>d>50 取R2，C2。

若120>d>80 取R2.5，C2.5四、轴的校核（一）轴上作用力分析1、上力的作用点位置和支点跨距的确定齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿轮宽度的中点，因此可决定中间轴上两齿轮力的作用点位置。

轴上安装的6309轴承，从表12-6可知所以它的负荷作用中心到轴承外端面的距离a=9.5mm ，故可计算出致电跨距和轴上各力作用点相互位置尺寸。

支点跨距L ≈224mm ，低速小齿轮的力作用点C 到左支点A 距离是L 1≈45mm ；两齿轮力作用点之间的距离是L 2≈47mm ；高速大齿轮的力作用点D 到右支点B 的距离是L 3≈34mm。

（二）计算轴上的作用力齿轮2：312112289.59103412.9552.5t t T F F N N d ⨯⨯====21tan 1242.21r r t F F F N α===齿轮3：323322419.53109988.8084t T F N N d ⨯⨯===33tan 3635.62r t F F N α== （三）计算支反力1、垂直面支反力（XZ 平面） 由绕支点B 的力矩和0BVM=∑，得：12323323()()1242.21343635.62(4734)]252250.08RAV r r F L L L F L F L L N =++=-+=⨯-⨯+=-123252250.08/()252250.08/(454734)2001.98RAV F L L L N =-++=-++=-，方向向下。

同理，由绕支点A 的力矩和0AVM=∑，得：12321231()()1242.21(4745)3635.624549319.58RBV r r F L L L F L L F L N=++=+-=⨯+-⨯=-49319.58/(474534)391.42RBV F N =-++=-，方向也向下。

由轴上的合力0VF=∑，校核：23391.432001.981242.213635.620RBV RAV r r F F F F ++-=++-=，计算无误。

2、水平面支反力（XY 平面）12323323()()3412.95349988.80(4734)915953.1NRAH t t F L L L F L F L L ++=++=⨯+⨯+=23323123()915953.1/()915953.1/1267269.46RAH t t F F l F l l L L L N =++=++==，方向向下。

同理，绕支点A 的力矩和0AHM=∑，得：31212123()9988.80453412.95(4745)6059.42N ()126t t RBH F L F L L F L L L ++⨯+⨯+===++由轴上的合力0HF=∑，校核：233412.959988.807269.466059.4272.87t t RAH RBH F F F F +--=+--=，计算无误。

3、A点总支反力7540.09RA F N ===B点总支反力6072.05RB F N ===（四）绘转矩，弯矩图1）．垂直面内的弯矩C 处弯矩：12001.984590089.1CV RAV M F L N mm N mm =-⨯=-⨯⋅=-⋅左190089.1CV RAV M F L N mm =-⨯=-⋅右 D 处弯矩：3391.423413308.28RBV DV M F L N -⨯=-⨯=-左＝ 313308.28RBV DV DV M F L M N -⨯==-右右＝2）．水平面内的弯矩C 处弯矩： 17269.4645327125.7CH RAH M F L N mm N mm =-⨯=-⨯⋅=-⋅D 处弯矩：3206020.28DH RBH M F L N mm =-⨯=-⋅ 3）．合成弯矩 C处：339304.096C M N mm ==⋅左339304.096C M N mm ==⋅右D处：206449.67D M N mm ==⋅左206449.67D M N mm =⋅右4）．转矩 2419530 T T N mm II ==⋅ 5）．当量弯矩 折算系数 α=0.620.6419530251718T N mm N mm α=⨯⋅=⋅C处：C '339304.10M 422479.85C C M M N mmN mm==⋅==⋅左左右D 处: D M'325550.95'325550.95D D mm M M N mm==⋅==⋅左右右（五）弯扭合成强度校核校核危险截面C 的强度33''422479.8540.690.10.147C C ca M M Mpa Mpa W d σ=≈==⨯右右 根据轴选定的材料45钢、调质处理，查得[1-σ]=60Mpa因为][1-<σσca ，故强度足够。