五．轴的设计5.1轴的材料选择及最小直径估算根据工作条件，小齿轮的直径较小（1d =77.4mm ），采用齿轮轴结构，选用45钢，正火。

按扭转强度法进行最小直径估算，即min d A =若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。

0A 值由表26—3确定： 0A =120 1、高速轴最小直径的确定 由mm n P A d o 77.25720128.71201133min ===，因高速轴最小直径处安装联轴器，设有一个键槽。

则()()'1min 1min 17%25.7717%27.57d d mm =+=⨯+=，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不得相差太大，否则难以选择合适的联轴器，取 1min 0.8m d d =，m d 为电动机轴直径，由前以选电动机查表：38m d mm =，1min 0.83830.4d mm =⨯=，综合考虑各因素，取1min 35d mm =。

2、中间轴最小直径的确定'2min 12041.5d A mm ===，因中间轴最小直径处安装滚动轴承，取为标准值 2min 45d mm =。

3、低速轴最小直径的确定'3min 10352.7d A mm ===，因低速轴最小直径处安装联轴器，设有一键槽，则()()'3min 3min 17%17%52.756.4d d mm =+=+⨯=，参见联轴器的选择，查表，就近取联轴器孔径的标准值 3min 60d mm =。

5.2轴的结构设计1、高速轴的结构设计图2（1）、各轴段的直径的确定11d ：最小直径，安装联轴器 111min 35d d mm ==12d ：密封处轴段，根据联轴器轴向定位要求，以及密封圈的标准查表（采用毡圈密封），1245d mm =13d ：滚动轴承处轴段，1355d mm =，滚动轴承选取7211C 。

14d ：14d =齿顶圆直径，取 1482.4d mm = 15d ：滚动轴承处轴段 151245d d mm == （2）、各轴段长度的确定11l ：由联轴器长度查表得，取 1145l mm =12l ：由箱体结构、轴承端盖、装配关系确定 1280l mm = 13l ：由滚动轴承确定 1339l mm =14l ：由装配关系及箱体结构等确定 14209l mm = 15l ：由滚动轴承、挡油盘及装配关系确定 1539l mm = 2、中间轴的结构设计图3（1）、各轴段的直径的确定21d ：最小直径，滚动轴承处轴段，212min 45d d mm ==，滚动轴承选7209C 22d ：低速级小齿轮轴段 22108d mm =23d ：轴环，根据齿轮的轴向定位要求 2380d mm = 24d ：高速级大齿轮轴段 2465d mm = 25d ：滚动轴承处轴段 252145d d mm == （2）、各轴段长度的确定21l ：由滚动轴承、装配关系确定 2137l mm =22l ：由低速级小齿轮的毂孔宽度3115b mm =确定 22115l mm = 23l ：轴环宽度 239l mm =24l ：由高速级大齿轮的毂孔宽度277b mm =确定 2470l mm = 25l ：由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定 2545l mm = 3、低速轴的结构设计图4（1）、各轴段的直径的确定31d ：滚动轴承处轴段 3185d mm =，滚动轴承选取7217C 32d ：低速级大齿轮轴段 3290d mm =33d ：轴环，根据齿轮的轴向定位要求 33105d mm = 34d ：过渡轴段，考虑挡油盘的轴向定位 3495d mm = 35d ：滚动轴承处轴段 3585d mm =36d ：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（采用毡圈密封） 3670d mm =37d ：最小直径，安装联轴器的外伸轴段 373min 60d d mm == （2）、各轴段长度的确定31l ：由滚动轴承、挡油盘及装配关系确定 3146l mm =32l ：由低速级大齿轮的毂孔宽4105b mm =确定 32100l mm = 33l ：轴环宽度 3315l mm =34l ：由装配关系、箱体结构确定 3475l mm =35l ：由滚动轴承、挡油盘及装配关系确定 3546l mm = 36l ：由箱体结构、轴承端盖、装配关系确定 3675l mm = 37l ：由联轴器的毂孔宽1105L mm =确定 37102l mm =5.3校核高速轴1、轴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，轴上安装的7211C 轴承，从表6-6可知它的负荷作用中心到轴承外端面的距离为20.921a mm mm =≈，支点跨距131415()2245l AB l l l a mm ==++-=，高速级小齿轮作用点到右支点B 的距离为16215185.52l l CB l l a mm ==--+=，距A 为 12245185.559.5l l l mm =-=-=图52、计算轴上的作用力 如图4—1，求11,t r F F ：11122443t T F N d ==； 11tan 2443tan 20889r t F F N α︒=⋅==3、计算支反力并绘制转矩、弯矩图 （1）、垂直面图621185.5889673.1245Ay r l R F N l ==⨯= 1889673.1215.9By r Ay R F R N =-=-= 0Ay By M M ==；140049.45Cy Ay M R l N mm =⋅=⋅图7（2）、水平面图821185.524431849.7245Ax t l R F N l ==⨯=； 124431849.7593.3Bx t Ax R F R N =-=-=； 0Ax Bx M M ==；1110057.15Cx Ax M R l N mm =⋅=⋅图9（3）、求支反力，作轴的合成弯矩图、转矩图1968.36A R N ===631.36B R N ===0A B M M ==117000C M N mm ===⋅194545T T N mm ==⋅图10 1轴的弯矩图图11 1轴的转矩图 （4）、按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C ）的强度，因为是单向回转轴，所以扭转应力视为脉动循环应力，折算系数0.6α=。

7.81ca MPa σ===已选定轴的材料为45钢正火处理，由表26-4查得[]155MPa σ-=，因此[]1ca σσ-<，严重富裕。

5.4校核中间轴1、轴上力的作用点位置和支点跨距的确定轴上安装7209C 轴承，它的负荷作用中心到轴承外端面距离为18.219a mm mm =≈，跨距21222324252276l l l l l l a mm =++++-=，高速级大齿轮的力作用点C 到左支点A 的距离241257045196122l l l a mm =+-=+-=，低速级小齿轮的力作用点D 到右支点B 的距离22321115371975.522l l l a mm =+-=+-=。

两齿轮力作用点之间的距离213139.5l l l l mm =--=。

轴的受力简图为：图122、计算轴上作用力齿轮2：212443t t F F N ==;21889r r F F N ==齿轮3：333223705t T F N d ==； 33tan 23705tan 208628r t F F N α︒=⋅==3、计算支反力 （1）、垂直面支反力图13由0Ay M =∑，得 ()213120r B y r F l R l F l l ⋅⋅+⋅-+=()()31221862861139.5889616071276r r By F l l F l R Nl ⋅+-⋅⨯+-⨯===由0By M =∑，得 ()22333A y r r R l F l l F l⋅+⋅+=⋅ ()()22333889139.575.5862875.51667.7276r r Ay F l l F l R N l -⋅++⋅-⨯++⨯===由轴上合力0,y F =∑校核：2360711667.788986280.30By Ay r r R R F F ++-=++-=-≈，计算无误（2）、水平面支反力图14由0Ax M =∑，得 ()213120t B x t F l R l F l l ⋅-⋅+⋅-+=()()312212370561139.524436117760276t t Bx F l l F l R Nl ⋅++⋅⨯++⨯===由0Bx M =∑，得 ()22333A x t t R l F l l F l⋅-⋅+=⋅ ()()22333889139.575.52370575.57177276t t Ax F l l F l R N l ⋅++⋅⨯++⨯===由轴上合力0,x F =∑校核：230Bx Ax t t R R F F ++-=，计算无误 （3）、总支反力为7368A R N ===18769B R N ==（4）、绘制转矩、弯矩图a 、垂直面内弯矩图 C 处弯矩11667.761101729.7Cy Ay M R l N mm =-⋅=-⨯=-⋅D 处弯矩3607175.5458360.5Dy By M R l N mm =-⋅=-⨯=-⋅图15b 、水平面内弯矩图 C 处弯矩1717761437797Cx Ax M R l N mm =-⋅=-⨯=-⋅ D 处弯矩31776075.51340880Dx Bx M R l N mm =-⋅=-⨯=-⋅图16c 、合成弯矩图450000C M N mm ==⋅1400000D M N mm ==⋅图17d 、转矩图2395800T T N mm ==⋅图18（5）、弯扭合成校核进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和转矩的截面（即截面D ）的强度。

去折算系数为0.6α=23.6ca MPa σ==已选定轴的材料为45钢正火处理，由表26-4查得[]155MPa σ-=，因此[]1ca σσ-<。

5.5校核低速轴1、轴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，轴上安装的7217C 轴承，从表12—6可知它的负荷作用中心到轴承外端面的距离为29.930a mm mm =≈支点跨距3132333435()2222l AB l l l l l a mm ==++++-=，低速级大齿轮作用点到右支点B 的距离为32231662l l CB l a mm ==+-=，距A 为 12156l l l mm =-=图192、计算轴上的作用力如图4—15，求44,t r F F ： 4323705t t F F N ==； 438628r r F F N ==3、计算支反力并绘制转矩、弯矩图（1）、垂直面图20246686282565222Ay r l R F N l ==⨯= 4862825656063By r Ay R F R N =-=-= 0Ay By M M ==；12565156400140Cy Ay M R l N mm =⋅=⨯=⋅图21（2）、水平面图222466237057047222Ax t l R F N l ==⨯=； 423705704716658Bx t Ax R F R N =-=-=； 0Ax Bx M M ==；11099332Cx Ax M R l N mm =⋅=⋅图23（3）、求支反力，作轴的合成弯矩图、转矩图7499A R N ==17727B R N ==0A B M M ==1170000C M N mm ===⋅31280080T T N mm ==⋅图24图25 （4）、按弯扭合成应力校核轴的强度校核危险截面C 的强度，因为是单向回转轴，所以扭转应力视为脉动循环应力，折算系数0.6α=。