度取L4?10mm。
5）右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为?57.73mm，分度圆直径为
?53.74mm，齿轮的宽度为
L5?66mm。
65mm，该轴为齿轮轴，其齿根直径经计算为?52.12，长度为
6）右起第六段，为轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D6长度取L6??48mm，
?8mm。
7）右起第七段，该段为轴承安装出处，取轴径为D72、输出轴的设计计算 （1）求输出轴上的功率
??40mm，长度L7?21mm。
，转速n2，转矩T2 P2=2.92KW n2=74.98r/min T2=370.57N·m P2（2）初步确定轴的最小直径
先按式（15-2）初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为45钢，调质处理，根据表15-3，取
Ao?112
dmin?Ao3P23.04?115?3mm?41.16mm圆整后取42mm n266.30（3）确定轴各段直径和长度
1）从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取
???32mm，根据计算转矩Tc?KA?T2?1.3?370.57N?m?481.741N?m，查表D1?L17-1，选用LX2型凸缘联轴器，半联轴器长度为L1?60mm，轴段长1?82mm。
?2）右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取D230mm，故取该段长为L2??36mm,根据轴承端
盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为
?65.75mm。
???40mmD3，长度为
3）右起第三段，因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承30208AC，其尺寸为d×D×B=40×80×18，那么该段的直径为
L3?34.25mm。
4）右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆
?直径为318.143mm，则第四段的直径取D4位的可靠性，取轴段长度为L4
??47mm，齿轮宽为b=65mm，为了保证定
?58mm。
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?5）右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为D5L5?12.5mm。
??54mm ,长度取
???40mm，6）右起第六段，该段为角接触球轴承安装出处，取轴径为D6长度L6?17.5mm。
3、求动轴上的载荷
首先根据结构图作出轴的计算简图, 确定顶轴承的支点位置时，应从手册中查出a值参照图15-23。对于7208AC型的角接触球轴承，a=23mm，因此，做为简支梁的轴的支承跨距为L2?L3?65.75?34.25?100mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。
载荷 水平面H 垂直面V 支反力 FNH1?736.4N FNV1?296.54N FNH2?1695N FNV2?690.32N 弯矩 MH?90.1N?m MV?39.27N?m 总弯矩 M总?120.26N?m 扭矩 T3?220.25N?m
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4、按弯曲扭转合成应力校核轴的强度 根据
120.262?(1?220.25)2?ca==?9.13MPa
W27.463前已选轴材料为45钢，调质处理。查表15-1得[??1]=60MPa
M1?(?T3)22?ca〈 [??1] 此轴合理安全。
5、精确校核轴的疲劳强度. （1）判断危险截面
截面A,Ⅱ,Ⅲ,B只受扭矩作用。虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以截面A，Ⅱ，Ⅲ，B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面IV和V处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看,截面C上的应力最大。截面V的应力集中的影响和截面IV的相近,但是截面V不受扭矩作用,同时轴径也较大,故不必做强度校核。截面C上虽然应力最大,
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但是应力集中不大,而且这里的直径最大,故C截面也不必做强度校核,截面VI和VII显然更加不必要做强度校核。由第3章的附录可知,键槽的应力集中较系数比过盈配合的小，因而,该轴只需校合截面IV左右两侧需验证即可。 （2）截面IV左侧
抗弯系数 W=0.1d=0.1?32mm?3276.8mm 抗扭系数 wT=0.2d=0.2?35mm?8575mm 截面IV左侧的弯矩M为 M?120.26?截面Ⅳ上的扭矩T3为 T3=220.25N?m 截面上的弯曲应力
3333333330?27?12..026N?m 30?b?M12.026??0.43MPa W27.463截面上的扭转应力 ?T=
T3220.25=MPa?12.09MPa WT18.225轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得：?B?640MPa ??1?275MPa
??1?155MPa
截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数
??及??按附表3-2查取。因
r2.0D42??0.0625， ??1.31，经插入后得??d32d32又由附图3-1可得轴的材料敏性系数为q?故有效应力集中系数按式（附表3-4）为
K?=1+q?(???1.86 ???1.35。
=0.85
?0.82 ，q??1)=1.78
K?=1+q?（?T-1）=1.23
由附图3-2的尺寸系数???0.67；由附图3-3的扭转尺寸系数???0.82。轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为??????0.92。 综合系数为K?=2.8，K?=1.62。
～0.2，取0.1，???0.05～0.1，取0.05。 碳钢的特性系数???0.1按式（15-6）（15-7）（15-8）求安全系数Sca
S?=S?=
??1265??20.57
K??a????m2.8?4.6??1155??13.61
k??a????m1.62?13.64?0.05?13.64S?S?S??S?22Sca=
?220.57?13.612220.57?13.612?11.35≥S=1.5
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所以它是安全的。 (3)截面Ⅳ右侧
抗弯系数 W=0.1d=0.1?45mm?9.11m 抗扭系数 wT=0.2d=0.2?45mm?18.225mm 截面Ⅳ右侧的弯矩M为 M= 12.524.N截面Ⅳ上的扭矩T3为 T3=248.68N?m
33333333?m
M12.524截面上的弯曲应力 ?b??MPaW31.241T3248.68截面上的扭转应力 ?T==MPaWT22.12过盈配合处的
?0.4MPa
?11.24
K?K???，由附表3-8用插值法求出，并取
???0.8k???，于是得
K????3.24
K????0.8?3.24?2.59
轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为 ??????0.94 故得综合系数为K?=2.6 K?=1.57 所以轴在截面IV右侧的安全系数为
S?=S?=
??1275??25.18
K??a????m2.6?4.2??1155??17.03
k??a????m1.57?11.24?0.05?11.24S?S?S??S?22Sca=
?225.18?17.032225.18?17.032?14.11≥S=1.5
故该轴在截面IV右侧的强度也是足够的。本题因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。 6、键的设计
（1）选择键联接的类型和尺寸
一般7级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键. 根据 D1???48mm ??32mm D1???42mm D4查表6-1取： b1=10 h1?8 L1=63 b1=12 h1=8 L1=56
???b4?=14 h4=9 L4=45
??（2）校核键联接的强度 查表6-2得 [?p]=110MPa
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机械设计说明书
