【正文】 ，將法向載荷 nF 在節(jié)點 P 處分解為兩個相互垂直的分力，即圓周力 tF 和徑向力rF （單位均為 N）。 圖 61 直齒圓柱齒輪輪齒的受力分析 由此得： 圓周力： NNdTFF tt 363 6100 41121 ?????? 徑向力： NNFFF trr a n3636t a n121 ?????? ?? 法向力： NFFF tnn os3636c os 121 ???? ?? NFt 36361 ? NFt 36362 ? NFr ? NFr ? NFn ? NFn ? 湖南工業(yè)大學機械設計基礎課程設計 16 軸的設計與計算 結果 軸的選材 由參考資料 [2]表 111 查得 選用 45 鋼， 正火 處理，硬度 HBS170~217， 許用彎曲應力 ? ? MPa55?? ,許用扭轉切應力 ? ? MPa40~30?? 。 初步估算軸的最小直徑 由軸徑 d 的設計計算公式 3nPAd ??，其中 P 為軸傳遞的功率 (kw)； n 為軸的轉速 (r/min)，又查參考資料 [2]表 153 ，取 111?A 。故 主動軸 33111 240 ???? nPAd = )(mm ，考慮到軸上還開有一個鍵槽，故軸徑還應增大 5%~7%， 所以，主動軸 ）（ mmd ??? ，選取標準直徑 mmd ? 。 從動軸 33222 1 ???? nPAd = )(mm ，考慮到該段軸上還開有一個鍵槽，故軸徑還應增大 5%~7%， 所以，從動軸 ）（ mmd ??? ，選取標準直徑 mmd 502 ? 。 齒輪軸的結構設計，初定軸徑及軸的軸向尺寸 (1)軸上零件的定位、固定和裝配 主動軸采用齒輪軸結構，如圖 71 所示 1， 5— 滾動軸承 2— 軸 3— 齒輪 6— 軸承端蓋 7— 軸端擋圈 8— 箱體 9— 帶輪 10— 鍵 A = 111 d1 = d2 = 50mm 湖南工業(yè)大學機械設計基礎課程設計 17 圖 71 主動軸的零件工作圖 (2) 確定軸各段直徑和長度尺寸 ①段： 由于帶輪與軸 外伸軸 通過鍵聯(lián)接，則 軸徑還應增大 5%~7%，則取直徑 mmd ?? ，又帶輪的輪緣寬為 B= mm82 ，由于軸頭長度是由所裝零件的輪轂寬度所決定的，其長度要比輪轂寬度小 2~3mm，故取第一段長度mmL 793821 ??? 。 ② 段：對于階梯軸的臺階，當相鄰軸段直徑變化起定位作用時，軸徑變化應大些，取 6~8mm ，故取 mmd 392 ? 。 根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對軸承添加潤滑脂的要求和箱體的厚度，取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為 mm32 ，則取該段的長度 mmL 722 ? 。 ③段：該段裝有滾動軸承，由于該段軸承需要承受徑向載荷，軸向載荷為零，故選用深溝球軸承，選用 6209 型軸承，查參考資料 [1]表 154 得其基本尺寸 mmd 45? 、 mmD 85? 、 mmB 19? ，則該段的直徑為 mmd 453 ?? ，長度取 mmL 193 ? 。 ④段：該段為滾動軸承的定位軸肩，其直徑應小于滾動軸承的內(nèi)圈外徑，取 mmd 494 ? ，長度 mmL 224 ? 。 ⑤段：該段裝有齒輪，并且齒輪與鍵聯(lián)接，故軸徑要增加 5%~7%,則該段的直徑 mmd 515 ?? ，由于 齒輪的寬度 為 108mm ，則取此段長度為 mmL 1085 ? 。 ⑥段：該段為滾動軸承的定位軸肩，其直徑應小于滾動軸承的內(nèi)圈外徑，取 mmd 496 ? ，長度 mmL 226 ? 。 ⑦段：該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑為 mmd ?457 ? ，長度 mmL 217 ? 。 (3 )主動軸的強度校核 Ⅰ、扭矩 mmNmmNnPT ??????? 4111 Ⅱ、圓周力： NNdTF t 3636100 4111 ????? Ⅲ、徑向力： NNFF tr ????? ?? 由上述確定的各軸長度尺寸得，兩支座間距離 mmL 172? 水平面的支反力： )(.76612 .413232 1 NFRR rBVAV ???? 水平面的彎矩： )(.95610002 mNLRMAVCV ??????? d1 = L1 = 79mm d2 = 39mm L2 = 72mm d3 = 45mm L3 = 19mm d4 = 49mm L4 = 22mm d5 = 51mm L5 = 108mm d6 = 49mm L6 = 22mm d7 = 45mm L7 = 21mm T1= Ft1 = 3636N Fr1 = RAV = MCV = RAH = 1818N 湖南工業(yè)大學機械設計基礎課程設計 18 垂直面的支反力： )(1818236362 1 NFRR tBHAH ???? 垂直面的彎矩： ）（ mNLRMBHCH ??????? .315610002 17218182 1）、作主動軸受力簡圖（如圖 72 所示） 圖 72 主動軸受力簡圖 2）、合成彎矩計算 把水平面和垂直面上的彎矩按矢量和合成起來，其大小為 2222 . ???? VCHCD MMM mmNmmN ???? .916633410 3 3）、校核軸的強度 軸在 AB 間齒輪處的彎矩和扭矩最大，故為軸的危險截面。軸單向轉動，扭矩可認為按脈動循環(huán)變化，故取折合系數(shù) ?? 。軸的材料為 45 鋼，正火處理，查參考資料 [1]表 151 得 許用彎曲應力 [? ]=55MPa ,由軸的彎扭合成強度條件 22 )2(4)( WTWMca ?? ?? = 2 22 )( TM ?? ][?? ，式中： M 為軸所受的彎矩； MCH= MD= σca= 水平面彎矩 合成彎矩 垂直彎矩 扭矩 危險截面當量彎矩 56． 9 mN? mN? mN? mN? mN? 湖南工業(yè)大學機械設計基礎課程設計 19 T 為所受的扭矩； W 為軸的抗彎截面系數(shù)，圓軸的 dWTWT ??。 求得， MP aW TMca 324222 )(.9