【文章內容簡介】 輪寬度 B 及輪轂寬度 L： 因為大帶輪基準直徑 =375mm≥ = 21=,又 ≤300mm，故做成輪輻式。查參考文獻 [1]圖 814 知道帶輪寬度輪轂寬度 L 輪 =（ ～ 2） dⅠ =（ 45～ 60） mm， 輪轂外徑 d1=（ ～ 2） dⅠ =（ 54～ 60） mm， d1=58mm。 查參考文獻 [3]表 810 選取帶輪槽間距 e=15mm。 第一槽對稱面至端面距離 f=13≥ 9mm 則帶輪寬度 B=(z1)e+2f=(31) 15+2 13=56mm,因為 B =45mm，故不必令 L=B，考慮到 B,故 取 L 輪 =60mm，則應選取=L =58mm。 帶輪槽截面尺寸如表 7 L =60mm L =58mm 輪輻式 d1=58mm B=56mm L 輪 =60mm =L =58mm 表 7 帶輪槽截面尺寸 槽型 A 基準寬度bd 基準線上槽 ha 基準線下槽深 hf 槽間距e=15 177。 第一槽對稱面至端面距離 11mm 15mm 取 f=13 帶輪寬 B=（ z1）e+2f 外徑da=d+2ha 輪槽角 極限偏差 56mm 380mm 38 177。 確定鍵： 查參考文獻 [2]表 41 選取軸段Ⅰ上的鍵為普通平鍵 A型。 表 8 鍵的數據如下表 軸 鍵 鍵槽 公稱直徑d 公稱尺寸 b h 寬度 深度 公稱尺寸 b 軸 t 公稱尺寸 轂 t1 公稱尺寸 30 8 7 8 因為 =58mm，則 查參考文獻 [1] 表 1211 中鍵的長度系列，選取=50mm 鍵的外型圖和鍵槽的安裝圖如圖 4 圖 4 鍵的外型圖和鍵槽的安裝 =50mm ②軸段Ⅱ的長度 因為 = （ ：右軸承端蓋的寬度； ：大帶輪輪轂到右軸承端蓋的距離） 軸承端蓋的主要數據要根據裝配圖確定。故暫時取 = =61mm. 因為軸承端蓋的部分數據需要根據與之相配合的軸承，故先選擇軸承。 查參考文獻 [2]表 61，選取滾動軸承 6208，其圖如圖 5 圖 5 滾動軸承 6208 的外形 滾動軸承 6208 部分數據如表 9: 表 9 滾動軸承 6208 的數據 軸承代號 基本尺寸 安裝尺寸 6208 d D B 40 80 18 47 73 基本額定動載核 基本額定靜載荷 極限轉速 Cr/KN /KN 脂潤滑 8000 ③軸段Ⅲ 與 根據滾動軸承確定，即 =B=18mm, = =40mm. ④軸段 軸肩Ⅲ 為定位軸肩，查參考文獻 [2]，定位軸肩高度 =61mm =B=18mm = =40mm = =（ ~） =(~) 40mm=(~)mm,取 =3mm,，則= +2 =（ 40+2 3） =46mm,暫取 . =46mm =46mm 軸段 的長度 暫取 = ⑤齒輪段寬度 由前面計算得齒輪寬度 B =71mm ⑥確定軸段 根據對稱性，軸段 與軸段 尺寸一樣， 即 = =； = =46mm ⑦確定軸段 根據對稱性，軸段 與軸段 Ⅲ尺寸一樣， 即 = =18mm； = =40mm ⑧選取左軸承端蓋 左軸承端蓋的部分尺寸與右軸承端蓋一樣，但左軸承端蓋采用內嵌式悶蓋。左右軸承端蓋的具體尺寸待以后查參考文獻 [2]表 1110，并結合箱體共同確定。 ⑨軸的總長度 + + + + + + =58+61+18++71++18=251mm 6 求軸上的載荷 軸的載荷分析圖如圖 6 = B =71mm = =46mm ==18mm =40mm 251mm 圖 6 軸 的載荷分析圖 (1)受力分析，并繪制受力分析圖 前面已經算出帶輪作用在軸上的壓軸力 高速軸的齒輪直徑為 d1=66mm 扭矩 T1= 則作用于齒輪上的圓周力： Ft= 徑向力： Fr= T1= Ft= Fr= 法向力 ： Fn= ① 求垂直面的支承反力 FNV1=== FNV2=FNV1= ②求水平面的支撐反力 外力 F 作用方向與帶的布置有關，在未有具體確定前，按最不利的情況考慮。 （ 2）求垂直彎矩，繪垂彎矩圖 （ 3）求水平彎矩，繪水平彎矩圖 （ 4）求合成彎矩 (5）求扭矩，繪扭矩圖 軸傳遞的轉矩 =104800mm 7 按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時通常之校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。根據查參考文獻 [1]以及前面第 5 步中的數據，又軸單向旋轉，扭矩切應力為脈動循環(huán)變應力，取 ，齒輪軸取最小直接d=21mm, 查參考文獻 [1]表 154 計算的抗彎截面系數 W≈ ,則軸的計算應力為： 根據選定軸材料為 40Cr，調質處理，查參考文獻 [2]表 151 得Fn= FNV1= FNV2= =104800mm W ，可見 ，故安全。 ，安全 8 精確校核軸的疲勞強度 判斷危險截面 截面 A、 C、 D 只受扭矩作用，雖然鍵槽，軸肩及過渡配合引起的應力集中均將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直接選取較寬裕，故截面 A、 C、 D均無需校核，截面 B 雖然應力較大，但由于是齒輪軸，相當于軸的直徑最大，故截面 B也不必校核。因此，此齒輪軸較簡單，無其他危險截面。 9 軸承的選擇與校核 （ 1）根據前面設計，選取左右軸承都為深溝球軸承 6208，查本設計任務書表 8 得：基本額定動載荷 Cr=, 查參考文獻 [1]得輕微沖擊時的載荷系數 fp 的范圍是 ~，取 fp=。 （ 2）軸上受力分析 前面已經求得以下數據： 軸上傳遞的扭矩 T1= 齒輪圓周力 FT= 齒輪徑向 Fr= 軸上的垂直支撐反力： 軸上的水平支撐反力： ； 計算合力： （ 3）計算當量動載荷 ①求比值 軸承 1：因為選用的直齒齒輪軸不受軸向力，所以 Fa1= Fa2=0,故比值Fa/Fr =0,則查參考文獻 [1]表 135 得深溝球軸承的最小半段系數 e 值為，可見比值 :Fa/Fr＜ e ② 算當量動載荷 P 查參考文獻 [1]表 135 得： 徑向動載荷系數 X=1。 軸向動載荷系數 Y=0， 根據參考文獻 [2] 得 = 1 +0 =。 fp= Fa/Fr=0＜ e 。 = 1 +0 =. 為確保安全，選用較大的 進行校核。 ③ 由條件知道工作時間為 8年，且每天兩班制工作，則大概總的各種時間為 =38400h。 ④根據參考文獻 [2]，求軸承應該有的基本額定動載荷值： 則按照參考文獻 [1]表 132，較充裕地選擇 C=47500的深溝球軸承 6406。 ⑤驗算軸承 6406 軸承的壽命，根據參考文獻 [2]得 可見 ,所以軸承 6406 合格。 10 鍵的選擇和校核 （ 1）根據前面分析，選用圓頭 A 型普通平鍵，根據其所在軸段的直徑=30mm，查參考文獻 [2] 表 41 選用鍵 8 50GB10962020,其中 b h=8 7。 (2)鍵連接的強度校核 根據工作件查參考文獻 [2]表 62 的強度校核公式，按輕微沖擊設計選取靜連接時需用擠壓應力 ，對于鍵 850GB10962020 有： 鍵與輪轂的接觸高度 ： k== 7= 鍵的工作長度： l=Lb=508=42mm 鍵的擠壓應力：σ p=2T 帶輪 /d1lk=2 104800/(30 42 ) = 可見 ,故安全。 至此，高速軸的設計與校核結束。 Ⅱ輸出軸（低速軸Ⅱ）的設計計算 齒輪機構參數如表 10 38400h ,合格 k= l=42mm σ p= ,安全 Ⅱ輸出軸（低速軸Ⅱ）的設計計算 齒輪機構參數如表 10 表 10 齒輪機構參數 z2 m(mm) 齒寬 158 2 20 1 B2=66 1 求輸出軸上的功率 ,轉速 和轉矩 前面已經求得： 2 求作用在大齒輪上的力 因為分度圓直徑 d2=316mm, 圓周力 Ft=2 /d2=2 115280/174N=。 徑向力 Fr =Ft tan = tan20 = 沿嚙合線作用在齒面上的法向載荷 Fn=Ft/cos == 3 按扭矩 初步確定軸的最小直徑 按參考文獻 [1]初步估算軸的最小直徑，軸選用的材料為 45 號鋼（調質），硬度為 217~255HBS，選取 240HBS。 根據參考文獻 [2]表 153 取 A =118，得： dmin=A0=118 = 輸出軸最小直徑是安裝聯軸器的，軸上需開鍵槽，故需將直徑增大 5%， 即 dmin=。 4 軸的結構設計 （ 1）軸的零件定位，固定和裝配 ①固定單級減速器中大齒輪也應該安裝在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用套筒定位，右面用軸肩定位；左軸承用套筒和軸承端蓋固定，右軸承用軸肩和軸承端蓋固定；聯軸器在最左端，用軸肩 d2=316mm Ft= Fr = Fn= dmin= 和軸端擋圈固定。②周向定位齒輪、半聯軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。鍵槽用鍵槽銑刀加工，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與 軸的配合為 ；同樣，半聯軸器與軸連接時，半聯軸器與軸的配合為 。滾動軸承與軸的周向定位采用過渡配合。 ③安裝 軸呈階梯狀，右軸承和右軸承端蓋依次從右面裝入；齒輪，齒輪套筒，左軸承，左軸承端蓋和聯軸器依次從左面裝入。 ④ 的結構與裝配如圖 7： ⑤ 圖 7 軸的結構與裝配圖 （ 2）確定軸各段直徑和長度 從軸最細段 —— 軸段 開始分析計算 ① 軸段 因為 ≥ =。由于軸段直徑 應該與聯軸器孔徑相適應，故需首先選取聯軸器的型號。 聯軸器計算轉矩 ，查 參考文獻 [1]表 141，考慮到轉矩變化很小，工作機為運輸機，故取工作情況系數 則計算轉矩： = 481300= 半聯軸器的選擇： 按照計算轉矩 應該小于聯軸器公稱轉矩的條件， 查參考文獻 [2]表 87，選用 LX3 型彈性柱銷聯軸器，其公稱轉矩 Tn=，半聯軸器的孔徑 =48mm，故取 =48mm，半聯軸器的長度 L1=112mm，半聯軸器與軸配合的轂孔長度 L=84mm 查參考文獻 [1]可以確定軸段 的軸伸長度為 82mm ,為了保證軸端擋圈只壓在軸的端面 上，故 應該比 略短一些，且綜合考慮軸伸要求，現取 LⅦ =82mm 鍵的選擇： 根據軸段 的直徑和長度，軸段 上的鍵為普通平鍵