机械设计

根据轴的总体布置简图可知，轴承盖至大圆柱齿轮左端面之间距离与大齿轮右端面到轴承盖的距离对称，所以L7=21。根据两滚动轴承的内径 相等，D7?D3?55mm

第六轴段的直径根据滚动轴承的右端轴肩固定：

D6?D7?2(0.07~0.1)D7?55?2(3.85~5.5)?65mm

L?L1?L2?L3?L4?L5?L6?L7?298mm

表8.3 低速轴的参数值

轴的参数参符号 数 轴段L 长度 轴段D 直径

轴的截面（mm） 1 82 2 42 3 43 4 90 5 20 6 7 21 45 53 55 60 70 65 55 8.3.5 轴上零件的周向定位

齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用圆头普通平键连接。根据文献

【2】中表14-10按D4?60mm查得齿轮轮毂与轴连接的平键截面

b?h?18mm?11mm，键槽用键槽铣刀加工，长为L?90mm，同时为了保

H7证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同

n6样，按d1?45查得联轴器与轴连接的平键截面b?h?14mm?9mm键槽用键槽铣刀加工，长为L?82mm，半联轴器与轴配合为周向定位是由过度配合来保证的。

H7；滚动轴承与轴的k68.6 确定轴上圆角和倒角尺寸

根据文献【2】中表11-12查得，取轴端倒角为2?45?，齿轮轴肩处的圆角半径2?45?，联轴器轴肩处的圆角半径为1.6?45?

8.7 求轴上的载荷

首先根据轴的结构图做出轴的设计简图。根据轴的设计简图做出轴的弯矩图和扭矩图如下所示。

低速轴的受力分析

从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算出的截面C处的MH、MV以及M的值。 (1)支反力

垂直：RAV?RBV?Fr?2?984?2?492N

水平：RAH?RBH?Ft?2?2703?2?1352N (2)弯矩

L=(21+20+92+20+21)/2=174/2=87mm 垂直面：MDV??RAV?L??492?87??42804N?mm 水平面：MDH?RAH?L?1352?87?117624N?mm (3)计算合成弯矩

MD?MDV2?MDH2?428042?1176242?125170N?mm

(4)轴传递的转矩

扭矩只作用在齿轮和半联轴器中间平面之间的一段轴上。

P3.75T?9.55?106?9.55?106??497395.8N?mm

N72(5)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。根据文献【1】中15-5式查得，

?ca?M2???TW?2

式中：?ca—C截面的计算应力（Mpa）

?—折合系数，该低速轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，故

根据文献【1】中231页应取折合系数??0.6

W—抗弯截面系数（mm3），根据文献【1】中231页得

W??d332?0.1d3?0.1?603?21600

M2???TII?W2∴ ?ca??1251702??0.6?497395?216002?15.0MPa

前已选定轴的材料为45钢，调质处理，根据文献【1】表15-1查得

[?1]?60MPa。因此?ca?[?1]，所以轴的强度满足要求。

8.8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上最然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面C也不必校核。截面Ⅵ显然更不必校核。由于键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面Ⅳ右侧即可。 强度校核 d?3M?27.5mm 0.1??1?考虑键槽的影响，d?27.5?1.05?28.9mm?d7?55mm,所以原设计强度足够安全。

9 轴承的寿命校核

因为轴承的寿命与所受载荷的大小有关，工作载荷越大，引起的接触

应力也就越大，因而在发生点蚀破坏前经受的应力变化次数也就越少，，亦即轴承的寿命越短。而低速轴的轴承所承受的载荷最大，故只需校核该轴的轴承的寿命。

??8?300?16?38400h 该滚动轴承的预期寿命Lh径向反力Fr?RAH2?RAV2?13522?4922?1438.7N

由选定的圆柱滚子轴承N211E型，查文献【2】表15-6得Cr?79.5kN 对于滚子轴承，查文献【1】p185页可知??10，ft?1

3查文献【1】表13-6，可得fp?1又知轴承的转速n?72rmin 根据文献【1】中表13-5查得轴承的径向动载荷系数X?0.4

P?fPXFr?575.5N

故根据文献【1】中13-5式可算出轴承基本额定寿命为