第八章 轴的设计
8.1选择高速轴的材料、热处理方式：
由于无特殊要求，选择最常用材料45钢，调制处理。查【1】表14-1得知： 硬度：217:255HBS；强度极限：?B?650MPa；屈服极限：?s?360MPa；弯曲疲劳极限：??1?300MPa。
查【1】表14-3得：弯曲需用应力（静）[??1b]?60MPa。
8.2初步估算高速轴最小直径：
PP9.55?106Ⅰ3?3?3Ⅰ?C?，查【1】表14-2得C?107:118''0.2[?]nnⅠⅠ6.11?26.89mm，由于开了一个键槽，故
516.13dmin由【1】式14-2得：
（取118计算）。故dmin?118?3'dmin?dmin(1?5%)?28.23mm?30mm（圆整）。
8.3高速轴的结构设计：
根据高速轴上所需安装的零件，可将其分为7段，以d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7表示各段的直径，以x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7表示各段的长度。（d1处安装大带轮，d2处安装轴承端盖，d3处安装一号轴承与套筒，d4处安装小齿轮，d7处安装二号轴承） （1）径向尺寸：
根据常用结构，取d1?dmin?30mm；查【2】1-27知倒角倒圆推荐值为：
?18:30,R?C?1mm?30:50,R?C?1.6mm，故?30孔（大带轮）倒角推荐值为1mm，故取?50:80,R?C?2mm
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d2?d1?(1?0.5)?2?33mm，由于查【2】表7-12得知毡圈系列中要求的轴径均
为0、5圆整数，故此修正为d2?35mm；此先选轴承为6208型号轴承（无轴向力，故选深沟球轴承，直径系列选2号轻系列；为便于安装及轴上尺寸基准，选08号内径），查表1知所选轴承内径为40mm，且轴承宽度B?18mm，故取
d3?40mm；为方便加工测量，取d4?45mm（此也为小齿轮内孔直径）；[查表
得安装直径
47mm?da?52.8mm，故查表选取
“套筒40?50?25GB/T2509?1981”，故da?50mm]；对齿轮内孔倒角1.6mm，故取d5?d4?(1.6?1.5)?2?51.2mm（取52mm）;由于对称分布故d7?d3?40mm，
d6?da?50mm。
（2）轴向尺寸： 由【1】图
13-17
得：根据大带轮的内孔宽
L?(1.5:2)ds?(1.5:2)d1?1.5?20?45mm（取1.5计算），为防止由于加工误差
造成的带轮晃动，取x1?42mm；[确定轴承润滑方式：
''5故选取v轴承?d3?nⅠ?35?516.13?18064.55mm?r/min?(1.5:2)?10mm?r/min，
脂润滑方式]；为防止箱体内部润滑油渐到轴承上冲走润滑脂，将轴承与箱体内
壁距离取大于8mm（由于所选套筒长度25mm，故轴承断面到箱体内壁的距离取15mm），为适宜齿轮传动时散热，取齿轮距箱体内壁为8:10mm（此取10mm）,故有x3?10?15?B?43mm；套筒档齿轮时，为保证精度取
x4?b1?(2:3mm)?105?2?103mm，故同时将x3修正为x3?45mm；轴环取
5:8mm，故取x5?5mm；由于安装时齿轮箱体轴承均对称分布，取
x6?10?15?x5?20mm，x7?B?18mm（包括越程槽尺寸）；轴承到端盖内壁的
距离x'?l1???15?B?25mm，前所选轴承端盖螺钉d3?M8知：由【2】11-10中公式得轴承端盖厚度e?1.2d3?9.6mm，查【2】表3-9可取A级M8非全螺线
l?40mm的螺栓（即GB/T5782M8?40）此时取端盖到大带轮的扳手空间为
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x''?l?K?(3:5mm)?48mm，此时取x2?x'?e?x''?9.6?48?25?83mm。
图8-1高速轴结构示意图
8.4对高速轴进行弯扭强度校核：
2TⅠ?2431.18N，径向力Fr?Fttan??884.87Nd1据【1】式11-1可求得：圆周力Ft?（标准安装，故压力角?为20°）；根据前轴的结构设计可得：带轮中心到一号
BL轴承中的距离K??x2??9?83?22.5?115mm；一号轴承到齿轮中心的距
22bB离L'2??10?15?1?86.5mm；齿轮中心到二号轴承中心的距离
22''L1?L'2?86.5mm；故有两轴承中心距为L'?L1?L'2?173mm。
（1）求垂直面的支承反力：
根据受力分析，可列方程：F1v?F2v?Fr,F1v?F2v（齿轮在两轴承中心）。故可求得：F1v?F2v?
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Fr?442.44N。 2（2）求水平支撑反力：
FF1H?F2H?t?1215.59N
2（3）带轮对轴的作用力FQ在指点产生的反力：
F1,F?FQKL'?4392.92?115?2920.15N173；
F2,F?F1,F?FQ?2920.15?4392.92?7313.07N（外力F作用方向与带传动的布置有关，
在具体布置尚未确定前，可按最不利情况考虑）。 （4）绘制垂直面的弯矩图（如图b）：
L'Mav?F2v?38.27N?m。
2（5）绘制水平面的弯矩图（如图c）：
MaH?F1HL'?105.15N?m2。
（6）
FQ力产生的弯矩图（如图d）：
M2F?FQK?4392.92?115?505.19N?m。
（7）求合成弯矩图（如图e）：
22?MaH?364.49N?m（其中考虑最不利情况，直接由公式得Ma?MaFQ?MavM2F。 ?252.595N?m）
2（8）折合当量弯矩（如图f）： MaFQ?由前算出T【1】中246面“由转矩性质而定的折合系数”知??0.6Ⅰ?113.05N?m,查
2222?(?T)?370.746N?mM?M?(?T)?509.723N?m。 故Mae?Ma，Ⅰbe2FⅠ（9）作转矩图（如图g）
（10）计算危险截面处轴的许用直径：
已知轴上安装小齿轮的截面为危险截面，故由【1】式14-6可得：
dmin3Mae370.746?10?3?3?8.517mm?45mm。由此可知，此轴安全。
0.1[??1b]0.1?60
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图8-2高速轴弯扭强度校核图
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机械设计基础课程设计说明书-带式输送机传动装置设计
