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4. 轴的设计
4.1低速轴
4.1.1求输出轴上的功率
p3转速n3和转矩T3
若取每级齿轮的传动的效率,则
p??p???10.10?0.990.97?9.69kWn?362.2?125.76r/min? n2.88ip9.69T?9550?125.76?9550?735.842N?mnp3?20212323123334.1.2求作用在齿轮上的力
因已知低速级大齿轮的分度圆直径为
d4?mz4?4?101?404mm
FFFt???2T3d?42?735.8?1000?3642N404?3642?tan20?0.3639?3642??1366N
cos14?0.97rFFttan?ncos?attan??3642?tan14??908N圆周力Ft ,径向力 Fr 及轴向力Fa 的
4.1.3初步确定轴的最小直径
先按式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《机械设计》?112第八版表15-3,取A0 ,于是得
pd?Anmin033?112?339.69?112?30.077?47.64mm 125.76输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d12.为了使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型号.
联轴器的计算转矩TcaKAT3, 查表考虑到转矩变化很小,故取KAN?mm?956594.6N?mm Tca?KAT3?1.3?735842??1.3 ,则:
按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003或手册,
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选用LX4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为2500000N?mm .半联轴器的孔径d1?55mm ,故取 d1?2?50mm ,半联轴器长度 L=112mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长
?84mm度L1.
4.1.4轴的结构设计
（1）拟定轴上零件的装配方案
图4-1
（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
?50mm,l12?84mm;1)根据联轴器d12为了满足半联轴器的轴向定位要示求,1-2轴
?62mm段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径d2?3 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取
?84mm挡圈直径D=65mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度L1,为了保证轴端挡圈只压在
?82mm半联轴器上而不压在轴的端面上,故1-2 段的长度应比L1 略短一些,现取l1?2. 2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚
?62mm子轴承.参照工作要求并根据d2?3,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313。其尺寸为d?D?T=65mm?140mm?36mm，故d3?4?d6?7?65mm ；而l5?6?54.5mm,d5?6?82mm。
?70mm3）取安装齿轮处的轴段4-5段的直径d4?5 ；齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应
?85mm略短于轮毂宽度，故取l4?5 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度h?0.07d ，
?82mm?60.5mm故取h=6mm ，则轴环处的直径d5?6 。轴环宽度b?1.4h ，取l5?6。
4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离
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l=30mm，故取l2?3低速轴的相关参数：
功率 转速 转矩 ?40.57mm
表4-1 1-2段轴长 1-2段直径 2-3段轴长 2-3段直径 3-4段轴长 3-4段直径 4-5段轴长 4-5段直径 5-6段轴长 5-6段直径 6-7段轴长 6-7段直径 p n3 T l1?2 39.69kW 125.76r/min 735.842N?m 3dldldldldl1?2 2?3 2?33?4 3?44?5 4?55?6 5?66?7 d6?784mm 50mm 40.57mm 62mm 49.5mm 65mm 85mm 70mm 60.5mm 82mm 54.5mm 65mm （3）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平键连接。按d4?5查表查得平键截面b*h=20mm?12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为L=63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有
H7良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选
n6H7用平键为14mm?9mm?70mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位
k6是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。
4.2中间轴
4.2.1求输出轴上的功率p2转速n2和转矩T2
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p??p???10.52?0.99?0.97?10.10kWn?1460r/min?362.2r/min?ni4.03
p10.10?9550?9550??263.6N?mT362.2np2?10102312012224.2.2求作用在齿轮上的力
（1）因已知低速级小齿轮的分度圆直径为：
d3?mz3?4?35?140mm
FFFdt???2T2d?32?263.6?1000?3765N140?3765?tan20?0.3639?3765??1412N
cos14?0.97rFFttan?ncos?attan??1412?tan14??352N（2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为：
?mz2?3?133?399mm
2FFFt???2T2d?22?263.6?1000?1321N399?1321?tan20?0.3639?1321??495N
cos14?0.97rFFttan?ncos?attan??495?tan14??123N4.2.3初步确定轴的最小直径
先按式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
A0?112 ,于是得：
pd?Anmin032?112?3210.10?112?30.027?33.6mm 362.2轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径d12。
