一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组
合结构
设计计算说明书
为车削状态，弯曲时： 34.0=σψ，扭转时： 34.0=τψ； （3）进行轴的结构设计：
① 按扭转强度条件计算轴的最小直径d min ，然后按机械设计手册圆整成标准值：
由式（8-2）及表8-2[τT ]=30MPa ，A 0=118
得d min =A 0=118×=19.34mm, 圆整后取d min =20.0mm
计算所得为最小轴端处直径，由于该轴段需要开一个键槽，应将此处轴径增大3%~5%，即d min =(1+5%)d=,圆整后取d min =25.0mm ；
② 以圆整后的轴径为基础，考虑轴上零件的固定、装拆及加工工艺性等要求，设计其余各轴段的直径长度如下： 1） 大带轮开始左起第一段：
带轮尺寸为：d s =25mm ，宽度L=65mm 并取第一段轴端段长为l 1=63mm ； 2） 左起第二段，轴肩段：
轴肩段起定位作用，故取第二段轴径d 2=30mm 。

由l 2=s-l/2-10=，取l 2=； 3） 左起第三段， 轴承段：
初步轴承型号选择，齿轮两侧安装一对6207 型（GB297-84）深沟球轴承。

其宽度为17mm ，左轴承用轴套定位，右轴承用轴肩定位。

1-2
1）轴与透盖之间的密封圈为间隙配合，符号为Ф30H7/m6 2）轴与两轴承为过盈配合，符号为Ф35H7/K6
3）直齿轮与轴，带轮与轴之间通过平键连接，通过查设计手册得键截面尺寸分别为b×h=10mm×8mm和8mm×7mm，齿轮处键槽长度为70mm，带轮处键槽长度为50mm，键槽深度分别为5mm、4mm。

其中，直齿轮采用平辐板铸造齿轮，参数如下：
=3×25=75mm
齿轮分度圆直径：d=mz
3
齿轮齿顶圆直径：d
=d+2ha×m=75+2××3=81mm
a
=d-2(ha+c)×m=75-2××齿轮齿根圆直径：d
f
3=67.5mm
齿轮基圆直径：d
=dcosα=75×cos20°=70.78mm
b
圆周速度：v=dn/(60×1000)= ×75×750/(60×1000)=2.94m/s
由表5-6，选齿轮精度为8级。

④其余细部结构
考虑轴的结构工艺性，在轴的左端和右端均制成1×45°倒角，两端装轴承处为磨削加工，留有砂轮越程槽，为了便于加工，齿轮、带轮的键槽布置在同一母线上，并取同一截面尺寸。

（4）轴的疲劳强度校核
①绘制轴的受力图2-1
图2-1
②计算轴的支反力
水平面的支承反力：
=
=
垂直面的支承反力:
则可得：==1172N
==1004N
③绘制轴的弯矩图和扭矩图（如图2-3,2-4,2-5所示）
设计的轴的结构如图2-2所示
图2-2
水平面弯矩图为M H，垂直面弯矩为M V，合成弯矩为M Ⅴ截面处的弯矩为：
水平面弯矩：M HV=0
垂直面弯矩：M VV=Q?100=950?100=95000N?mm
合成弯矩后M V=95000 N?mm
Ⅷ截面处弯矩为：
水平面弯矩：M HⅧ=R2H?80=16320N?mm
M VⅧ=R1V×80=92320 N?mm
合成弯矩后
M1=√M HⅧ2+M VⅧ2=√163202+923202=93751 N?mm
图2-3
图2-4
图2-5
扭矩图如图2-7，T=42020 N?mm，计算弯矩图如图2-8。

弯矩按脉动循环变化处理，?=
M
ca1
= =25212 N?mm
M
ca2
=√M V2+(αT)2=98288 N?mm
M
ca3
=√M12+(αT)2=97082N?mm
M ca4=M
1
=93751N?mm
95000
93320
16320
95000 93751
图2-7
图2-8
④确定危险截面，计算计算应力、其安全系数，校核轴的疲劳强度
1）计算计算应力：
左起阶梯轴一、二之间的截面直径最小d min = 25mm ，计算弯矩较大；
轴承2受力点处截面d=35mm ，轴径不是最大但所受计算弯矩最大。

故此两处较危险，校核此两处。

线性插值取近似值得：M ca5=48962 N mm
Ⅲ剖面处计算应力σca =M ca5/W= Ⅷ剖面处计算应力σca =M ca3/W= 由表8-3插值得[σb ]-1= MPa σca <[σb ]-1，故安全。

2）校核疲劳强度，计算其安全系数：
Ⅰ-Ⅹ截面均为有应力集中源的剖面,均可能是危险截面, Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ剖面均为过渡圆角引起应力集中，计算弯矩值很接近，
25212
98288
42020
97082
93751
只验算Ⅱ面即可。

Ⅰ剖面与Ⅱ剖面相比较，只是应力集中影响不同，可取应力集中系数大的进行验算。

Ⅶ和Ⅷ剖面相比较直径相同，Ⅷ剖面计算弯矩值较大，但应力集中影响较小（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），所以Ⅶ剖面较危险，需进行验算。

校核Ⅱ面疲劳强度。

Ⅱ面由键槽引起的应力集中系数，由附表1-1插值可得，k σ=,k τ=。

Ⅰ面因配合（H7/k6）引起的应力集中，系数由附表1-1插值可得，k σ=，k τ=。

Ⅲ剖面由过渡圆角引起的应力集中系数，由附表1-2可得， (D-d)/r=(35-30)/1=5，r/d=1/30=；k σ=，k τ=。

故应按过渡圆角引起应力集中系数校核Ⅲ面。

τmax =T/W T =42020/（×303）=
τa =τm =τmax /2=
绝对尺寸影响系数由附表1-4查得，εσ=，εr =， 表面质量系数由附表1-5插值得，βσ=，βτ=。

Ⅱ面的安全系数
取[S]=~，故S>[S]，Ⅱ面安全
校核Ⅶ和Ⅷ剖面疲劳强度，Ⅷ剖面因配合（H7/r6）引起的应力集中系数由附表1-1插值得，k σ=，k τ=。

Ⅵ剖面因过渡圆角引起应力集中系数，由附表1-2插值得 （D-d ）/r=(38-35)/1=3，r/d=1/35=，k σ=，k τ=
Ⅶ面因键槽引起应力集中系数由附表1-1插值可得，k σ=，k τ= 故Ⅶ剖面按配合产生应力集中计算
M V
=67766 N ?mm
T=42020N ?mm
σmax =M V /W=67766/（×303）=
σα=σmax =
σm =0
τmax =T/W=42020/（×303）= MPa
τm =τα=τmax /2= Mpa
εσ=，ετ=，βσ=，βτ=
S σ== S τ=
S==
[S]=~
S>[S]，安全。

（5）轴承寿命校核
已算出轴承支反力R 1=1172N ，R 2=1004N 。

向心轴承，当量动载荷P=f m R ，R 1＞R 2，取f m =，P=1758N ，
C=15300N
滚子轴承?=10/3，则寿命=3?104h
（6）键连接按过盈配合连接计算
轴与齿轮、轴与带轮间均采用平键连接，键材料用45号钢，采用A型键
轻载冲击=120MPa。

齿轮：Lc=L-b=70-10=60mm
σ
==
pc
带轮：Lc=L-b=50-8=42mm
两个键均满足强度要求。