轴的设计

三、轴的设计

（一）、轴的材料选择和最小直径估算

根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调制处理。按扭转强度法进行最小直径估算，即：

。初算轴径时，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴强度的影

响。当该轴段键槽截面上有一个键槽时，轴径增大5%~7%；有两个键槽的时，增大10%~15%。

o A 值由《机械设计》表8-3确定：高速轴的1126o A =；中间轴的；低速轴的

3110o A =。

高速轴:

,

1min 12626.72o d A mm ==， 因高速轴最小直径处要安装联轴器，设有一个键槽，则：,

1min 1min (10.07)26.72 1.0728.60d d mm mm mm =+=⨯= ，

取整数

。

中间轴：2min 12042.34o d A mm ===， 因中间轴最小直径处要安装轴承，则取为标准值：2min 45d mm =。

低速轴：,

3min 11058.65o d A mm ===， 因低速轴最小直径处要安装联轴器，设有一个键槽，则：,

3min 3min (17%)58.65(10.07)62.77d d mm mm mm =+=⨯+= ，

取整数 3min 65d mm =。

（二）减速器的装配草图的设计

根据轴上的零件结构、定位、装配关系、轴向宽度及零件间的相对位置等要求，设计装配草图：参考《机械设计》图8-9（a ）方案

（三）轴的结构设计

1、中间轴的结构设计:

中间轴轴系的结构如图

（1）、各轴段直径的确定

：最小直径，滚动轴承处轴段，212min 45d d mm ==。深沟球轴承选取 6309，其尺寸为：4510025d D B mm mm mm ⨯⨯=⨯⨯。

：低速级小齿轮轴段，

由此决定低速小齿轮和轴是分开式的结构。

：轴环，根据齿轮的轴向定位要求，2360d mm = 。

：高速大齿轮轴段，2450d mm =。

：滚动轴承轴段，252145d d mm ==. （2）、各段轴的长度确定

：由滚动轴承、挡油环及装配关系等确定，2150L mm =。

：由低速小齿轮的毂孔宽度 347B mm = 确定，2244L mm =。

：轴环的宽度，

。

：由高速大齿轮的毂孔宽度 227B mm = 确定，2424L mm =.

：由深沟球轴承、挡油环及装配关系等确定，2550L mm =。 （3）、细部结构设计

由《械设计课程设计》12-1查得

高速大齿轮处取A 键：114918( 5.5, 3.8)b h L mm mm mm t mm t mm ⨯⨯=⨯⨯== 低速小齿轮处取A 键：1161040( 6.0, 4.3)b h L mm mm mm t mm t mm ⨯⨯=⨯⨯== 齿轮轮毂与轴的配合选为7650/H h φ;

滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选为456m φ; 参考教材查表8-2，肩处的过渡圆角半径见图，各倒角为C1

2、高速轴的结构设计:

高速轴轴系的结构如图

（1）各轴段的直径的确定

11d ：最小直径，安装联轴器外伸轴段，111min d d ==30mm 。

12d ：密封处轴段，根据大带轮的轴向定位要求，定位高度11(0.07~0.1)h d =，以及密封

圈的标准（拟采用毡圈密封），12d =40mm

13d ：滚动轴承处轴段，13d =45mm ，滚动轴承选取6209，其尺寸为d ×D ×B=45mm ×85mm ×

19mm

14d ：过渡轴段，由于高速齿轮传动的线速度大于2m/s ，滚动轴承可采用飞溅式润滑。考虑

到用轴肩定位轴承，所以14d =55mm

齿轮处轴段：由于小齿轮的直径较小，采用齿轮轴结构。所以轴和齿轮的材料和热处理方式需一样，均为45钢，调质处理

15d ：滚动轴承处轴段，151345d d mm ==

（2）各轴段长度的确定

11l ：由联轴器从动端确定，11l =58mm

12l ：由箱体结构、轴承挡圈、装配关系等确定，12l =50mm 13l ：由滚动轴承装配关系决定，13l =29mm 14l ：由装配关系确定，14l =71.5mm

15l ：由高速级小齿轮宽度1B =32mm 确定，15l =30mm 16l : 由装配关系确定，1615l mm =

17l ：由滚动轴承装配关系等确定1729l mm =

（3）细部结构

由《机械设计课程设计》12-1可得，联轴器处取C 键：b ×h-L=12mm ×8mm-60mm （t=5.0mm,r=0.3mm ）

在

处采用过盈配合，起到密封作用：

滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选为;

参考教材查表8-2得：各轴肩处的过渡圆角半径,若30>d>18取R1 倒角为C1。若50>d>30mm 取R1.6，C1.2。 3、低速轴的结构设计:

低速轴轴系的结构如图

（1）各轴段直径的确定

31d ：滚动轴承处轴段，31d =80mm 。滚动轴承选取6216，其尺寸为d ×D ×B=80mm ×140mm

×26mm

32d ：低速级大齿轮轴段，32d =34d ＝90mm

33d ：轴环，根据齿轮的轴向地位要求，33d =100mm 34d ：过渡轴段，考虑挡油盘的轴向定位，34d =90mm 35d ：滚动轴承处轴段，35d =31d ＝80mm

36d ：密封处轴段，根据联轴器的轴向定位要求，以及密封圈的标准（拟采用毡圈密封）

，36d =75mm

37d ：最小直径，安装联轴器的外伸轴段，373min 65d d mm ==

（2）各轴段长度的确定

31l ：由滚动轴承、挡油环以及外伸轴段等确定，31l =53mm 32l ：由低速大齿轮的毂孔宽度442B mm =确定，32l =40mm 33l ：轴环宽度，33l =10.8mm

34l ：由装配关系、箱体结构等确定，34l =39mm 35l ：由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定，35l =36mm 36l ：由箱体结构、轴承端盖、装配关系等确定，36l =55mm

37l ：

，由联轴器的孔宽1107l =确定，37l =105mm 。 （3）细部结构设计

低速大齿轮处取键：()22514329.0, 5.4b h L mm mm mm t mm t mm ⨯⨯=⨯⨯==； 齿轮轮毂与轴的配合选为7690/H n φ ；

滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选为680m φ;

参考教材查表8-2得：各轴肩处的过渡圆角半径，若80>d>50 取R2，C2。若120>d>80 取

R2.5，C2.5

四、轴的校核

（一）轴上作用力分析

1、上力的作用点位置和支点跨距的确定