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1、轴的设计计算计算及说明结果1 轴的材料和热处理的选择 由机械设计教材P362表15-1得 选45号钢，调质处理，HB217255=640MPa =355MPa =275MPa2 轴几何尺寸的设计计算 （1） 按照扭转强度初步设计轴的最小直径根据机械设计教材P370表15-3，取A0=112，于是得对于主动轴：主动轴A0=112=33.63mm考虑键槽=33.631.05=35.31mm输入轴的最小直径显然是安装在大带轮的孔里 所以d1=38mm对于从动轮：从动轴A0=112=52.89mm考虑键槽=52.891.05=55.53mm输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径（如图所示）。为了时
2、所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩，查机械设计教材P351表14-1考虑到转矩变化很小，故取，则 =1.3 x 1005.57=1307.24N.m减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性柱销联轴器按照计算转矩应小于联轴器公称转矩即的条件查机械设计课程设计手册P99表8-7选用LX4型弹性柱销联轴器，采用Y型轴孔，A型键轴孔直径选d=60mm，轴孔长度L=142mmLT10型弹性套柱销联轴器有关参数如下表型号公称转矩T/(Nm)许用转速n/（r轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型键槽类型LX425003
3、87060142195HT200Y型A型半联轴器的孔径，故取=60mm，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度 （2） 轴的结构设计根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。 对于主动轴 1）拟定轴上零件的装配方案 现选用如图所示的装配方案 2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度如上图 从左到右依次为 与大带轮配合的轴 取 且此处为基孔制配合（其中孔为轴承内孔） 取 取 取 由于使用的轴承为深沟球轴承6010（GB/T276-1993）查机械设计手册P64表6-1得b=16mms滚动轴承内侧与箱体的距离，s=510mm，取s=9mm齿轮端面
4、距箱体内壁的距离，=1020mm，取=20mm 取 3）轴上零件的周向定位齿轮，带轮和轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计教材P106表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为80mm，同时为了保证齿轮和轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轴毂与轴的配合为；同样大带轮与轴的连接，选用平键为，大带轮轴毂与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是通过过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m64）确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计教材P365表15-2 由各轴段的直径d可以确定轴端倒角，各轴肩处的圆角半径。对于从动轴： 1）拟定轴上零件的装配方案 现选用如图所示的装配方案2）根据轴向定位的要求确
5、定轴的各段直径和长度 取整为70 且此处为基孔制配合（其中孔为轴承内 孔） 取 取 取 由于使用的轴承为深沟球轴承6015（GB/T276-1993）查机械设计手册P64表6-1得b=20mm所以 取 3）轴上零件的周向定位齿轮，半联轴器和轴的周向定位均采用平键连接。按由机械设计教材P106表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为80mm，选择齿轮轴毂与轴的配合为；同样半联轴器与轴的连接，选用平键为，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是通过过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6 4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计教材P365表15-2 取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半
6、径见轴的俯视图上标注(3) 按弯扭合成应力校核轴的强度 1)主动轴的强度校核圆周力 =2000255.86/93=5502.37N径向力=tan=5502.37tan20=5502.370.36=1980.85N由于为直齿圆柱齿轮，轴向力=0带传动作用在轴上的压力Q=2541.16 N作主动轴受力简图：（如下图所示）根据图进行计算 =0.5=0.55502.37=2751.185 由 即 得 转矩 制作如下表格：载荷水平面垂直面支反力 （向下）(向上）弯矩 总弯矩=265.55N.m扭矩校核:当扭转切应力为脉动循环应力时，取=0.6= 由机械设计教材P362表15-1得=60MPa 轴的抗弯截
7、面系数因为所以此轴安全 2）从动轴的强度校核圆周力 =20001005.57/372=5406.29 N径向力=tan=5406.29tan20= 5406.290.36=1946.26N由于为直齿圆柱齿轮，轴向力=0作从动轮的受力简图：（如下图所示） 根据图进行计算 =0.5=0.55406.29=2703.15 由 即 得=0.5=0.51946.26 =973.13 转矩 制作如下表格：载荷水平面垂直面支反力 弯矩 总弯矩 =扭矩 校核:当扭转切应力为脉动循环应力时，取=0.6= 由机械设计教材P362表15-1得=60MPa 轴的抗弯截面系数因为所以此轴安全 (3) 精确校核轴的疲劳强
8、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；从受载的状况来看，截面C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上应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽所引起的应力集中均在两端），而且这里的轴的直径较大，故截面C也不必校核，截面VI和VII显然更不必校核。有第三章附录可知，键槽的应
9、力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面IV左右两侧即可。 2）截面IV左侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面IV左侧的弯矩M为 截面IV左侧的扭矩T3为 截面上的弯曲应力为 截面上的扭转应力为 由机械设计教材P362表15-1得轴的材料为45号钢，调质处理=640MPa =275MPa截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计教材P40附表3-2查取。因为，故有 又由机械设计教材P41附图3-1可得轴的材料敏性系数为 故有效应力集中系数按式（机械设计教材P42附表3-4)为 由机械设计教材P42附图3-2得尺寸系数 由机械设计教材P43附图3-3得扭转尺寸系数 轴按磨削加工由机
10、械设计教材P44附图3-4得表面质量系数轴未经表面强化处理，即于是得综合系数碳钢的特性系数 于是可以计算安全系数的值 故可知其安全 3）截面IV的右侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面IV右侧的弯矩M为 截面IV右侧的扭矩T3为 截面上的弯曲应力为 截面上的扭转应力为 过盈配合处的，由机械设计教材P43附表3-8，并取=0.8于是得 轴按磨削加工由机械设计教材P44附图3-4得表面质量系数 于是得综合系数所以截面IV右侧的安全系数为 故该轴在截面IV的右侧的强度也是足够的。因无过大的瞬时过载及严重的应力循环不对称，故可以不进行静强度校核。3 绘制轴的工作图 45号钢，调质处理=640MPa =355MPa =275MPa输入轴的最小直径d1=38mm输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径=1307.24N.m选用LX4型弹性柱销联轴器半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度主动轴和从动轴均设计为阶梯轴主动轴如左图的装配方案
