第四章：轴的设计计算第一节：输入轴的设计4.1：输入轴的设计：4.1.1：选取轴的材料和热处理方法：选取轴的材料为45钢，经过调质处理，硬度240=HB 。
4.1.2：初步估算轴的直径：30min nP A d ≥ 根据选用材料为45钢，0A 的范围为103~126，选取0A 值为120，高速轴功率kW P 81.7=，min /500r n =，代入数据：mm d .85.4150081.71203min =⨯≥ 考虑到轴的外伸端上开有键槽，将计算轴颈增大3%～7%后，取标准直径为45mm 。
4.1.3:输入轴的结构设计：输入轴系的主要零部件包括一对深沟球轴承，考虑到轴的最小直径为45mm ，而差速器的输入齿轮分度圆为70mm ，设计输入轴为齿轮轴，且外为了便于轴上零件的装卸，采用阶梯轴结构。
（1）外伸段：输入轴的外伸段与带轮的从动齿轮键连接，开有键槽，选取直径为mm 45，长为mm 78。
（2）密封段：密封段与油封毡圈5019974406/-ZQ JB 配合，选取密封段长度为mm 60，直径为mm 50。
（3）齿轮段：此段加工出轴上齿轮，根据主动轮mm B 70=，选取此段的长度为mm 100，齿轮两端的轴颈为mm 5.12，轴颈直径为mm 63。
（4）左右两端轴颈段：左右两端轴颈跟深沟球轴承6309配合，采用过度配合k6，实现径向定位，根据轴承,25mm B =端轴颈直径为mm 60，长度左端为mm 30和右端为mm 28。
（5）退刀槽：为保证加工到位，和保证装配时相邻零件的端面靠紧，在齿轮段两端轴颈处加工退刀槽，选取槽宽为mm 5，槽深为mm 2。
（7）倒角：根据推介值（mm ）：50~30>d ，6.15.1或取C 。
80~50>d ，2取C 。
输入轴的基本尺寸如下表：输入轴的结构图：4.2：输入轴的受力分析：4.2.1：画出受力简图：4.2.2：计算支座反力：（1）作用于齿轮上的圆周力：N d T F I t 85.4589065.017.149222=⨯== （2）作用于齿轮上的径向力：N F F o t r 33.149120tan 85.458920tan ===（3）计算在水平面上的反力：N .F F F r NV NV 67.7452331491221====（4）计算在垂直面上的反力：N F F F t NH NH 93.2294285.4389221====4.2.3：计算弯矩： （1）计算水平面上的弯矩：m N .L F M NV V ⋅=⨯=⨯=33.50356767.745111m N .L F M NV V ⋅=⨯=⨯=33.50356767.74522221V V V M M M ==（2）计算垂直面上的弯矩：m N L F M NH H ⋅=⨯=⨯=08.15495.6793.2294111m N .L F M NH H ⋅=⨯=⨯=08.154956703.229422221H H H M M M ==（3）计算合成弯矩：m N M M M H V ⋅=+=+=80.162808.154933.5032221211m N M M M H V ⋅=+=+=80.162808.154933.503222222221M M M ==（4）计算转矩：m N n P T I I ⋅=⨯==17.14950081.795509550 （5）计算截面当量弯矩： ()()m N ..αT M M ⋅=⨯+=+=89.163217.149608016282222取应力校正系数6.0=α。
（6）绘制输入轴的载荷分析图：4.3：判断危险截面和校核：4.3.1：判断危险截面：如上计算所得：危险截面位于安装齿轮的位置。
4.3.2按弯扭合成强度校核：根据轴是单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取6.0=α，轴的计算应力为： WT M ca 22)(ασ+= MPa40.59651.0)1491706.0(1628800322=⨯⨯+= 式中 ：M ——轴所受的弯矩，mm N ⋅；T ——轴所受的扭矩，mm N ⋅；W ——抗弯截面系数，2mm ，根据截面形状，取31.0d W =； ][1-σ——对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，MPa 。
前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表得MPa 60][1=-σ。
因此][1-<σσca ，故安全。
第二节：输出轴的设计4.1：输出轴的设计：4.1.1：选取轴的材料和热处理方法：选取轴的材料为45钢，经过调质处理，硬度240=HB 。
4.1.2：计初步估算轴的直径：30min nP A d ≥ 根据选用材料为45钢，0A 的范围为103~126，选取0A 值为110，低速轴功率kW P 74.7=，min /100r n =，代入数据：mm d 88.4610074.71103min =⨯≥ 考虑到轴的外伸端上开有键槽，将计算轴颈加大3%～7%后，取标准直径为50mm 。
4.1.3:输出轴的结构设计：输出轴系的主要零部件包括一对深沟球轴承，直齿圆柱齿轮和联轴器等，为了便于轴上零件的装卸，采用阶梯轴结构。
（1）外伸段：设计外伸段与LT9型弹性柱销连轴器配合，以过盈配合作径向定位，且外联轴器的一侧采用轴肩作轴向定位，选取外伸段长为mm 68，直径为mm 50φ。
（2）密封段：设计密封段与油封毡圈5519974406/-ZQ JB 配合，选取密封段直径长度为mm 48，直径为mm 55φ。
（3）轴肩段：轴肩与轴承和从动齿轮作轴向定位，选取轴肩段长为mm 30，直径为mm 72φ。
（4）左右两端轴颈段：左右两端轴颈与6412深沟球轴承配合，轴承内圈与轴承采用过度配合k6，实现径向定位，根据轴承,35mm B =端轴颈直径为mm 60，长度左端为mm 35和右段为mm 75。
（5）齿轮配合段：此段开有键槽，采用圆头普通平键与减速器的从动配合，根据设计的直齿齿轮的齿宽为mm 70，为使装配紧实，设计配合段长度为mm 64， 直径为mm 68。
（6）退刀槽：为保证加工到位，和保证装配时相邻零件的端面靠紧，在轴肩和右端轴颈处加工退刀槽，选取槽宽为mm 3，槽深为mm 2。
（8）倒角：根据推介值（mm ）：50~30>d ，6.15.1或取C 。
80~50>d ，2取C 。
输出轴的基本尺寸如下表：输入轴的结构图：4.2：输出轴的受力分析：4.2.1：画出受力简图：4.2.2：计算支座反力：（1）作用于齿轮上的圆周力：N d T F II t 91.2309064.017.739222=⨯== （2）作用于齿轮上的径向力：N F F o t r 74.84020tan 9.230920tan ===（3）计算在水平面上的反力：N ...L L F F r NV 854471535817484021=⨯== N ...L L F F r NV 893921535717484012=⨯== （4）计算在垂直面上的反力：N ...L L F F t NH 44123015358191230921=⨯== N ...L L F F t NH 47107915357191230912=⨯== 4.2.3：计算弯矩：（1）计算水平面上的弯矩：m N ...L F M NV V ⋅=⨯=⨯=2132057185447111m N ...L F M NV V ⋅=⨯=⨯=213205818939222221V V V M M M ==（2）计算垂直面上的弯矩：m N ...L F M NH H ⋅=⨯=⨯=76879571441230111m N ...L F M NH H ⋅=⨯=⨯=7787958147107922221H H H M M M ==（3）计算合成弯矩：m N ...M M M H V ⋅=+=+=2293677879213202221211 m N ...M M M H V ⋅=+=+=239367787921320222222221M M M ==（4）计算转矩：m N n P T II II ⋅=⨯==17.73910074.795509550 （6）计算截面当量弯矩： ()()m N ....αT M M ⋅=⨯+=+=9510351773960229362222取应力校正系数6.0=α。
（7）绘制输出轴的载荷分析图：4.3：判断危险截面和校核：4.3.1：判断危险截面：如上计算所得：危险截面位于安装齿轮的位置。
4.3.2：按弯扭合成强度校核：根据轴是单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取6.0=α，轴的计算应力为： WT M ca 22)(ασ+= MPa71.35641.0)7391706.0(936220322=⨯⨯+= 式中 ：M ——轴所受的弯矩，mm N ⋅；T ——轴所受的扭矩，mm N ⋅；W ——抗弯截面系数，2mm ，根据截面形状，近似计算可忽略键槽，取31.0d W =；][1-σ——对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，MPa 。
前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表得MPa 60][1=-σ。
因此][1-<σσca ，故安全。