機(jī)械設(shè)計與分析基礎(chǔ)- 課件 第八章 軸

第八章軸第二節(jié)軸的失效形式、計算準(zhǔn)則和材料選擇

第一節(jié)軸的功用及分類第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)分析第五節(jié)軸的使用與維護(hù)第四節(jié)軸的工作能力計算

教學(xué)重點：一、軸的失效形式二、軸的結(jié)構(gòu)分析三、軸的工作能力計算教學(xué)難點：一、軸的結(jié)構(gòu)分析二、軸的計算準(zhǔn)則和工作能力計算第八章軸

第一節(jié)軸的功用及分類功用：直接支承旋轉(zhuǎn)零件，以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動并傳遞動力。軸是機(jī)械設(shè)備中受軸承支承的重要零件之一。

按承載情況的不同，可將軸分為心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動軸三類。

心軸又可分為固定心軸和轉(zhuǎn)動心軸兩種。其實例、受力簡圖和特點簡述如下。

1.

軸的功用

2.

軸的分類

實例簡圖受力簡圖軸只受彎矩不受轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)動心軸受變應(yīng)力。轉(zhuǎn)動心軸鐵路機(jī)車輪軸特點2.

軸的分類

車廂重力

支承反力

按承載情況不同分類:心軸軸只受彎矩不受轉(zhuǎn)矩，固定心軸受靜應(yīng)力。自行車前輪軸2.

軸的分類

前輪輪轂前叉前輪軸

按承載情況不同分類:心軸固定心軸實例簡圖受力簡圖特點軸同時承受轉(zhuǎn)矩和彎矩。2.

軸的分類

實例簡圖受力簡圖特點帶式運(yùn)輸機(jī)電動機(jī)減速器TTT

按承載情況不同分類:轉(zhuǎn)軸軸主要受轉(zhuǎn)矩，不受彎矩或彎矩很小。2.

軸的分類

實例簡圖受力簡圖特點發(fā)動機(jī)后橋傳動軸汽車傳動軸

按承載情況不同分類:傳動軸按幾何軸線形狀的不同，可將軸分為直軸、曲軸和鋼絲軟軸。

直軸曲軸鋼絲軟軸2.

軸的分類

按結(jié)構(gòu)形狀的不同，可將軸分為光軸、階梯軸、實心軸、空心軸等。光軸空心軸2.

軸的分類

返回階梯軸

第二節(jié)軸的失效形式、計算準(zhǔn)則和材料選擇1.

主要失效形式（1）疲勞斷裂。

（2）塑性變形或脆性斷裂。

（3）彈性變形過大。

（4）劇烈振動（共振）。（5）其他如軸頸過度磨損、膠合、失圓等。軸的主要失效形式可歸納為如下幾方面：

（1）對于一般機(jī)械傳動中的軸，在根據(jù)工作要求選用適宜的材料，合理確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸之后，只需進(jìn)行強(qiáng)度計算。2.

工作能力計算準(zhǔn)則針對軸的主要失效形式，其工作能力計算準(zhǔn)則如下。

（2）對于工作時不允許有過大彈性變形的軸（如機(jī)床主軸、大跨度蝸桿軸），還需要進(jìn)行剛度計算。

（3）對于高轉(zhuǎn)速軸（如汽輪機(jī)主軸、高速磨床主軸），為防止發(fā)生共振而破壞，還需要進(jìn)行振動穩(wěn)定性分析。

軸的常用材料為碳素鋼和合金鋼。鋼軸毛坯常用軋制圓鋼或鍛件。3.軸的材料選擇對不太重要或受力較小的軸，可選Q235A等普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，且無需進(jìn)行熱處理。對較重要或受載較大的軸，宜選30、35、40、45和50等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其中最常用的是45鋼。碳素鋼對應(yīng)力集中的敏感性較低，價格也較低，同時可通過熱處理改善其力學(xué)性能。

合金鋼具有較好的力學(xué)性能和淬火性能，但價格較貴，常用于高速、重載的重要軸；

形狀復(fù)雜的軸，如凸輪軸、曲軸，可采用球墨鑄鐵或高強(qiáng)度鑄鐵，其成本低廉，吸振性較好，對應(yīng)力集中的敏感性較低，且切削性好。但鑄鐵的韌性較差，且鑄造軸的品質(zhì)不易控制，可靠性較差。軸的部分常用材料、力學(xué)性能及許用彎曲應(yīng)力見表8-2。

3.軸的材料選擇返回第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)分析

一、軸上零件的裝配方案二、軸上零件的固定三、各軸段直徑和長度四、軸的結(jié)構(gòu)工藝性五、提高軸的強(qiáng)度的常用措施軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸合理性分析主要考慮以下幾個方面：

（1）軸上零件定位準(zhǔn)確、固定可靠、裝拆方便。（2）軸應(yīng)具有良好的制造和裝配工藝性。（3）軸的應(yīng)力集中小、受力合理，以提高軸的強(qiáng)度。（4）從結(jié)構(gòu)上考慮減小軸的變形，以保證軸的剛度。（5）有利于節(jié)約材料和減輕重量。第三節(jié)軸的結(jié)構(gòu)分析

二級圓柱齒輪減速器簡圖

圖中給出了減速器主要零件的相互位置關(guān)系。

s為滾動軸承內(nèi)側(cè)距箱體內(nèi)壁的距離；

a為齒輪距箱體內(nèi)壁的距離；

c為兩齒輪之間的距離；

l為聯(lián)軸器與軸承端蓋的距離。

工程實例1：以二級圓柱齒輪減速器的輸出軸為例，說明軸的結(jié)構(gòu)分析中所涉及的問題。①②③④⑤⑥⑦

方案一：齒輪從左邊裝入。

方案二：齒輪從右邊裝入。結(jié)論：不同的裝配方案可得出不同的軸的結(jié)構(gòu)形式。

一、

軸上零件的裝配方案二、軸上零件的定位與固定

為保證軸上零件準(zhǔn)確的工作位置，必須對其進(jìn)行軸向固定和周向固定。雙向固定軸向固定的常用方法

——軸肩DdChrCDdrhDdrbhRDdrRbh尺寸要求:r<C

或r<R軸環(huán)與滾動軸承相配合處的h和b值，見軸承標(biāo)準(zhǔn)。h>R（或C），通常取h=（0.07～0.1）db≈1.4h二、軸上零件的定位與固定軸向力較小時，可采用彈性擋圈或緊定螺釘來實現(xiàn)。彈性擋圈緊定螺釘軸向固定的常用方法

——二、軸上零件的定位與固定軸上不需開槽、鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的強(qiáng)度。

套筒軸向固定的常用方法

——二、軸上零件的定位與固定無法采用套筒或套筒太長時，可采用圓螺母定位減少結(jié)構(gòu)重量加以固定。應(yīng)用雙圓螺母或止動墊圈，防止松脫。雙圓螺母軸向固定的常用方法

——二、軸上零件的定位與固定止動墊圈裝在軸端上的零件往往采用軸端擋圈與圓錐面定位。軸端擋圈軸向固定的常用方法

——二、軸上零件的定位與固定

軸上零件周向定位與固定可采用鍵、花鍵、銷、過盈配合及成形連接等方式，其結(jié)構(gòu)、特點、應(yīng)用及尺寸計算見第10章。周向固定的常用方法

——二、軸上零件的定位與固定1.各軸段的直徑

然后再按軸上零件的裝配方案和定位要求，從dmin處起逐一確定各段直徑。

軸上受扭段的最小直徑dmin可按軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩，由（式8-2）初步估算，亦可憑經(jīng)驗或用類比法初估。

三、各軸段的直徑和長度最小軸徑dmin的確定:

T—扭矩；[τT]—許用應(yīng)力；WT—抗扭截面系數(shù)。P—功率，n—轉(zhuǎn)速；d—計算直徑；

（1）軸上裝配標(biāo)準(zhǔn)件的軸段［如：圖中①、③、⑦處］，其直徑必須符合標(biāo)準(zhǔn)件的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列值。確定各軸段的直徑時，應(yīng)注意下列幾點：①②③④⑤⑥⑦1.各軸段的直徑

（2）與一般零件（如齒輪、帶輪等）相配合的軸段直徑，應(yīng)與相配合零件轂孔直徑一致，并采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸。如：圖中④處；①②③④⑤⑥⑦

不與零件相配合的軸段直徑可不取標(biāo)準(zhǔn)尺寸。如：圖中⑤、⑥處。確定各軸段的直徑時，應(yīng)注意下列幾點：1.各軸段的直徑

（3）起定位作用的軸肩（定位軸肩），其高度應(yīng)符合表8-3給定的原則。如圖①與②、④與⑤、⑥與⑦之間的軸肩。

便于軸上零件安裝而設(shè)置的非定位軸肩，其高度一般為1~3mm。如圖②與③、③與④、⑤與⑥之間的軸肩。確定各軸段的直徑時，應(yīng)注意下列幾點：1.各軸段的直徑①②③④⑤⑥⑦2．軸的各段長度

軸的各段長度應(yīng)滿足如下要求：二級圓柱齒輪減速器簡圖

（1）應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時還要保證零件所需的裝配或調(diào)整空間。如：l值應(yīng)根據(jù)軸承端蓋和聯(lián)軸器的裝拆要求定出。

（2）軸的各段長度主要由各零件與軸配合部分的軸向尺寸和各零件在箱體中的相對位置尺寸。如：s、a、c、l等的確定。二級圓柱齒輪減速器簡圖2．軸的各段長度

軸的各段長度應(yīng)滿足如下要求：

（3）為保證傳動件軸向固定可靠，軸與傳動件輪轂相配部分的長度，一般應(yīng)比輪轂長度短2～3mm。如圖中①、④處。①②③④⑤⑥⑦2．軸的各段長度

軸的各段長度應(yīng)滿足如下要求：④②③⑥⑦①⑤①④②③⑥⑦①⑤①四、軸的結(jié)構(gòu)工藝性（1）為便于裝配，大多采用階梯軸，但軸的階梯應(yīng)盡可能少，以減少加工工時和節(jié)約材料。退刀槽④②③⑥⑦①⑤①④②③⑥⑦①⑤①砂輪越程槽（2）對需要車螺紋或磨削的軸段，應(yīng)分別設(shè)螺紋退刀槽（GB/T3—1997）和砂輪越程槽（GB6403.5—2008），以保證完整加工。四、軸的結(jié)構(gòu)工藝性④②③⑥⑦①⑤①④②③⑥⑦①⑤①

（3）軸上不同軸段的鍵槽應(yīng)沿軸的同一母線布置，以減少加工時的裝夾次數(shù)。四、軸的結(jié)構(gòu)工藝性④②③⑥⑦①⑤①④②③⑥⑦①⑤①

（4）如要求軸的各軸段具有較高的同軸度，可在軸的兩端開設(shè)中心孔（GB145—2001）。四、軸的結(jié)構(gòu)工藝性④②③⑥⑦①⑤①④②③⑥⑦①⑤①

（5）為便于軸上零件的裝配和去除毛刺，軸及軸肩端部一般均應(yīng)制出c×45°倒角（倒角尺寸c值見表8-4）。倒角四、軸的結(jié)構(gòu)工藝性（5）為便于軸上零件的裝配和去除毛刺，軸及軸肩端部一般均應(yīng)制出c×45°倒角（倒角尺寸c值見表8-4）。

過盈配合軸段的裝入端常加工出圖(a)所示的導(dǎo)向倒角，其尺寸見表8-6。有時也可采用圖(b)的形式。四、軸的結(jié)構(gòu)工藝性④②③⑥⑦①⑤①④②③⑥⑦①⑤①

（6）軸上各過渡圓角、倒角、鍵槽、越程槽、退刀槽及中心孔等尺寸應(yīng)盡可能分別相同，以便于加工和檢驗。四、軸的結(jié)構(gòu)工藝性輸出輸出輸入輸出輸出輸入Tmax=T1+T2Tmax=T1T2T1T1+T2T1T2比較圖(a)圖(b)的布置方案，則圖(a)中軸所受最大轉(zhuǎn)矩僅為T1（T1＞T2）。1.合理布置軸上零件，減小軸上的載荷

五、提高軸的強(qiáng)度和剛度的常用措施方案

a方案

b

2.改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)，減小軸的載荷

方案a方案b

輪轂較長、軸的彎矩較大。

可減小彎矩；有良好的軸孔配合。不合理合理五、提高軸的強(qiáng)度和剛度的常用措施W方案b

TW方案a只受彎矩軸徑較小起重卷筒的兩種結(jié)構(gòu)方案

受彎矩并傳遞轉(zhuǎn)矩軸徑較大合理不合理

五、提高軸的強(qiáng)度和剛度的常用措施

2.改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)，減小軸的載荷

3.改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)，減小應(yīng)力集中

減小圓角應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)

減小應(yīng)力集中的措施：（2）截面尺寸變化處宜采用較大的過渡圓角；

（3）圓角半徑受到限制時，可采用如下結(jié)構(gòu)：（1）階梯軸相鄰軸段直徑不宜相差太大；

五、提高軸的強(qiáng)度和剛度的常用措施（4）當(dāng)軸與輪轂為過盈配合時，配合邊緣處會產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。

過盈配合邊緣處的應(yīng)力集中輪轂上開卸載槽

軸上開卸載槽

增大配合處直徑

減小應(yīng)力集中的措施：五、提高軸的強(qiáng)度和剛度的常用措施

3.改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)，減小應(yīng)力集中

4.改進(jìn)軸的表面質(zhì)量，提高軸的疲勞強(qiáng)度表面強(qiáng)化處理的方法有：（1）

表面高頻淬火；（2）表面滲碳、氰化、氮化等化學(xué)處理；（3）

碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理。五、提高軸的強(qiáng)度和剛度的常用措施返回第四節(jié)軸的工作能力計算一、抗扭強(qiáng)度計算二、

彎扭合成強(qiáng)度計算三、

軸的剛度計算四、軸的振動穩(wěn)定性概念一、抗扭強(qiáng)度計算

扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算主要用于：

1.僅承受轉(zhuǎn)矩或主要承受轉(zhuǎn)矩作用的傳動軸的直徑計算，計算時可通過適當(dāng)降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力來考慮彎矩的影響；

2.對同時承受彎矩及轉(zhuǎn)矩作用的轉(zhuǎn)軸的直徑作初步計算，以便確定軸結(jié)構(gòu)。式中，τT為軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；

Wn為軸的抗扭截面系數(shù)，mm3；

n為軸的轉(zhuǎn)速，r/min；

P為軸轉(zhuǎn)遞的功率，kW；

d為軸的直徑，mm；

[τT]—為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa。幾種常用軸材料的[τT]

及A值查表8-7

。

設(shè)T為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·mm），則軸的抗扭強(qiáng)度條件為：由上式可得軸的直徑：考慮鍵槽對軸有削弱，可按下面所示的表8-8修正軸徑：軸徑d≤100mm

d

增大5%～7%

d

增大10%～15%

軸徑d＞100mm

d

增大3%

d

增大7%

有一個鍵槽有兩個鍵槽式中，

表8-8軸上有鍵槽時軸徑的增大值L1L2L3ABCDTωFrFaFt

工程實例2：以圖示減速器輸出軸為例，介紹彎扭合成強(qiáng)度計算的一般方法和步驟。二、彎扭合成強(qiáng)度計算如圖所示，一般計算順序如下。

彎扭合成強(qiáng)度計算步驟：L1L2L3

（1）作出軸的計算簡圖，即將軸上受力零件的載荷分解為水平面和垂直面中的分力（如圖中斜齒輪上的Ft、Fr、Fa），并示出水平面內(nèi)及垂直面內(nèi)的支承反力[圖(a)]；BDACωTFrFaFtRDHRBHRDVRBVRDHRBHFtMa=Fa

rRDVRBVFrFaR'BV(a)L1L2L3

（2）分別作出垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)的受力圖，并求出這兩個面內(nèi)的支反力[圖(b)]；BDACωTFrFaFtRDHRBHRDVRBVRDHRBHFtMa=Fa

rRDVRBVFrFaR'BV彎扭合成強(qiáng)度計算步驟：(b)MHMHL1L2L3BDACωTFrFaFtRDHRBHRDVRBVRDHRBHFt

（3）分別作出水平面內(nèi)的彎（MH）圖與垂直面內(nèi)的彎矩（MV）圖[圖(c)]；彎扭合成強(qiáng)度計算步驟：(c)L1L2L3BDACωTFrFaFtRDHRBHRDVRBVMa=Fa

rRDVRBVFrFaR'BVMV1MV2MV彎扭合成強(qiáng)度計算步驟：(c)

（3）分別作出水平面內(nèi)的彎（MH）圖與垂直面內(nèi)的彎矩（MV）圖[圖(c)]；L1L2L3BDACωTFrFaFtRDHRBHRDVRBVMV1MV2MV

（4）計算合成彎矩，MHMH根據(jù)：M1M2M（5）作出轉(zhuǎn)矩（T）圖[圖(e)]；TT彎扭合成強(qiáng)度計算步驟：(d)(e)作出合成彎矩圖[圖(d)]

當(dāng)量彎矩為：

（6）按強(qiáng)度理論求出當(dāng)量彎矩，并作出當(dāng)量彎矩圖[圖(f)]；Md1Md2MdL1L2L3BDACωTFrFaFtRDHRBHRDVRBVM1M2MTT≈0.6≈1不變轉(zhuǎn)矩≈0.3校正系數(shù)

轉(zhuǎn)矩變化規(guī)律脈動循環(huán)轉(zhuǎn)矩對稱循環(huán)轉(zhuǎn)矩式中，

的取值如下表：彎扭合成強(qiáng)度計算步驟：(f)

（7）校核軸的強(qiáng)度，危險截面應(yīng)滿足以下強(qiáng)度條件式中：

σd——軸的當(dāng)量彎曲應(yīng)力（MPa）；

W——軸的抗彎截面系數(shù)（mm3），對于直徑為d的實心圓軸，W≈0.1d3；

[σ－1]——軸的許用彎曲應(yīng)力（MPa），其值按表8-2選用。利用上式可計算只承受彎矩的心軸，但此時T=0。二、彎扭合成強(qiáng)度計算三、軸的剛度計算lFF'F"θ1θ2

軸的剛度包括彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，前者以撓度y或偏轉(zhuǎn)角θ度量，后者以扭轉(zhuǎn)角ψ來度量。變形量的度量：撓度y、偏轉(zhuǎn)角θ、yTTlψ扭角

ψlFF'F"θ1θ2

軸的剛度計算就是求出軸受載時的變形量，并使其控制在允許的范圍內(nèi)，即

y≤[y]θ≤[θ

]yTTlφ≤[]ψψ其許用值見表8-9。返回三、軸的剛度計算第五節(jié)軸的使用與維護(hù)一、軸的使用

1.軸在使用前，應(yīng)注意軸上零件的安裝質(zhì)量，軸和軸上零件的固聯(lián)應(yīng)可靠，軸和軸上有相對運(yùn)動的零件的間隙應(yīng)適當(dāng)；軸頸潤滑應(yīng)符合要求，避免非正常磨損。

2.軸在使用中，不要突加、突減負(fù)載或超載，尤其是使用已久的軸更應(yīng)注意，以防軸疲勞斷裂和過大的彎曲變形。

3.在機(jī)器大修和中修時，常應(yīng)檢驗軸有無裂紋、彎曲、扭曲及軸頸磨損等，如不合要求，應(yīng)及時修復(fù)或更換。第五節(jié)軸的使用與維護(hù)一、軸的使用二、軸的修復(fù)

軸斷裂后，難以修復(fù)，一般予以更換。軸的主要修復(fù)內(nèi)容有：

（1）軸頸磨損

（2）圓角

（3）螺紋（4）鍵槽

（5）花鍵槽（6）裂紋（7）彎曲變形

例8-1:某輸送裝置運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作轉(zhuǎn)矩變化很小，試確定其減速裝置中二級圓柱齒輪減速器輸出軸的結(jié)構(gòu)尺寸（圖8-3），并分析其工作能力。電動機(jī)與減速器輸入軸間用普通V帶傳動，減速器輸出軸通過聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)，輸出軸為單向旋轉(zhuǎn)（從裝有半聯(lián)軸器的一端看為順時針轉(zhuǎn)）。已知電動機(jī)功率P=15kW，轉(zhuǎn)速n=2930r/min，V帶傳動比i帶=2。各級齒輪傳動參數(shù)列如下表。齒輪序號齒數(shù)z法向模數(shù)mn/mm端面模數(shù)mt/mm齒寬b/mm螺旋角β齒向分度圓直徑d/mm1223.53.5988013°24′12″右旋79.1627575左旋269.8532344.0828511°28′42″左旋93.8749580右旋387.79解:

（1）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力。選擇軸的材料為45鋼。正火處理，由表8-2查得[σ－1]=55MPa（2）求輸出軸上的功率P3、轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3。若取V帶傳動的效率η帶=0.95；每對齒輪傳動的效率（包括軸承效率）η齒=0.96，則

（3）求作用在齒輪4上的力。

齒輪4的受力情況如圖8-14(a)所示，則圓周力Ft、徑向力Fr及軸向力Fa的方向如圖8-14(a)所示。（4）估算軸的最小直徑，選取聯(lián)軸器型號。根據(jù)表8-7，取A=103，并由式（8-2）得

輸出軸的最小直徑dmin顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑

(參見圖8-15)。考慮軸上有一鍵槽，依據(jù)表8-8將軸徑增大5%，即dmin=46.6×1.05≈48.93mm

為使dmin與聯(lián)軸器孔徑相配，需同時選聯(lián)軸器型號（見第10章），考慮補(bǔ)償兩軸間可能的相對偏移，選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，其計算轉(zhuǎn)矩Tc=K·T3，查表10-4，考慮工作轉(zhuǎn)矩變化很小，故取K=1.4，則Tc=K·T3=1.4×884293=1238010N·mm

按照計算轉(zhuǎn)矩Tc應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩Tn的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014-2003，選用LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩Tn=2500000N·mm，半聯(lián)軸器的孔徑選取50mm，半聯(lián)軸器的長度為112mm，與軸配合的轂孔長度為84mm。故取輸出軸的最小直徑dmin=50mm。

（5）確定軸的結(jié)構(gòu)①擬定軸上零件的裝配方案。本題的裝配方案，已在前面分析，現(xiàn)選用圖8-4(a)所示的裝配方案，軸的結(jié)構(gòu)及裝配如下圖。②根據(jù)要求確定各軸段的直徑和長度。具體步驟如下表。軸段結(jié)構(gòu)尺寸依據(jù)結(jié)果聯(lián)軸器處圖中①處直徑d1與所選聯(lián)軸器轂孔徑一致d1=50mm長度l1為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，l1應(yīng)比所選聯(lián)軸器轂孔長度短2～3mml1=82mm左端軸承端蓋處圖中②處直徑d2聯(lián)軸器右端采用軸肩定位，按d1=50mm，軸肩高度h=(0.07～0.1)d1=3.5～5mm，取h=5mm，則d2=d1+2×5=50+2×5d2=60mm長度l2由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)確定軸承端蓋的總寬度為20mm，為便于軸承端蓋的裝拆及對軸承添加潤滑脂，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離為30mm，故l2=20+30l2=50mm表8-11確定各軸段直徑和長度的具體步驟軸段結(jié)構(gòu)尺寸依據(jù)結(jié)果左端軸承處圖中③處直徑d3d3應(yīng)與所選軸承內(nèi)徑一致。因軸承同時承受徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承（參見第9章），為便于左端軸承從左端裝拆，軸承內(nèi)徑應(yīng)稍大于d2，并符合滾動軸承標(biāo)準(zhǔn)（GB/T297-1994），初定軸承型號為30313，其尺寸d×D×T=65×140×36，即d3=d=65mmd3=65mm長度l3取齒輪左端距箱體內(nèi)壁之距離a=16mm；考慮箱體鑄造誤差，取滾動軸承與箱體內(nèi)壁的距離s=8mm；為使齒輪定位可靠，齒輪轂孔寬度比與其配合的軸段長度大2mm；已知滾動軸承寬T=36mm，故l3=T+s+a+2=36+8+16+2l3=62mm表8-11確定各軸段直徑和長度的具體步驟軸段結(jié)構(gòu)尺寸依據(jù)結(jié)果右端軸承處圖中⑦處直徑d7兩端軸承相同，d7=d3=65mmd7=65mm長度l7取軸承寬度，即l7=Tl7=36mm齒輪處圖中④處直徑d4考慮齒輪從左端裝入，齒輪孔徑應(yīng)稍大于軸承處軸段直徑d3，并取標(biāo)準(zhǔn)系列值（GB/T2822—2005）d4=70mm長度l4根據(jù)軸段長度比齒輪輪轂寬度小2～3mm，而齒輪輪轂寬b=80mm，故取l4=80－2l4=78mm表8-11確定各軸段直徑和長度的具體步驟軸段結(jié)構(gòu)尺寸依據(jù)結(jié)果軸環(huán)處圖中⑤處直徑d5齒輪右端采用軸環(huán)定位，按d4=70mm，軸環(huán)處軸肩高度h=(0.07～0.1)d4=(4.9～7)mm，取h=6mm，則d5=d4+2×6=70+2×6d5=82長度l5由軸環(huán)寬度b≈1.4h=1.4×6=8.4mm，取b=10mm

=l5

l5=10右端軸承至軸環(huán)處圖中⑥處直徑d6右端軸承采用軸肩定位，由滾動軸承標(biāo)準(zhǔn)查得30313型軸承的定位軸肩處直徑d6=77mmd6=77長度l6取右端軸承距箱體內(nèi)壁的距離s=8mm；高速級大齒輪寬度b=75mm，并取其距箱體內(nèi)壁的距離a=16mm，距低速級大齒輪右端的距離c=10mm，故l6=s+a+b+c－l5=8+16+75+10－10l6=99表8-11確定各軸段直徑和長度的具體步驟

③軸上零部件的周向定位與固定。齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向固定均采用A型普通平鍵連接。齒輪處采用“GB/T1096鍵20×12×70”。為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7/m6。聯(lián)軸器處采用“GB/T1096鍵14×9×70”，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。④確定軸上過渡圓角和倒角尺寸。依據(jù)表8-4、表8-5以及軸承標(biāo)準(zhǔn)，并考慮各處過渡圓角或倒角尺寸盡量一致，確定該軸上各處過渡圓角半徑如圖8-15所示；軸端倒角為C2。①定跨距。在確定軸承支點位置時，應(yīng)從軸承標(biāo)準(zhǔn)中查取a值（參看圖8-14），對于30313型圓錐滾子軸承，查a=29mm。因此，作為簡支梁的軸，其支承跨距L2+L3=[(62+38－29)+(40+10+99+36－29)]=(71+156)=227mm[L2、L3見圖8-14(a)]。②作軸的計算簡圖并求軸的支反力。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)（圖8-15），作出軸的計算簡圖[圖8-14(a)]。水平面的支反力[圖8-14(b)]RDH=Ft－RBH=（4561－3134）=1427N

（6）求軸上載荷

（6）求軸上載荷垂直面的支反力[圖8-14(b)]③作彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖RDV=Fr－RBV=（1694－1955）＝－261N水平面彎矩圖如圖8-14(c)所示MH=RBH×L２=3134×71=222514N·mm垂直面彎矩圖如圖8-14(c)所示MV1=RBV×L2=1955×71=138805N·mmMV2=RDV×L3=