该轴无特殊要求，选用45钢，调质处理，由表16-1查得，查表16-4，由插值法得。

2、确定输入轴的最小直径d

   按钮转强度估算出输入轴的最小直径，查表16-5取C=110

   输入轴的功率P==59.8kw（查表13-9齿轮的转动效率=0.97）

   轴1的转速n=n2i12=595r/min

   d1≥C=110*=50.6mm

   考虑轴上有键糟固将轴的直径增大5％，则d=50.6（1+5％）=53.1mm

   查机械手册选用TL8型弹性套柱硝联轴器，其孔的直径为55mm，与轴配合的长度为84mm，故输入段的直径为55mm

3、输入轴结构的设计

   结构设计时应一方面按比例绘制轴系草图，一方面考虑轴上零件的安装定位和固定方式，逐步定出各部分的结构和尺寸

1确定轴上零件的位置及轴上零件的固定方式

轴做成阶梯形，左端装入滚动轴承、左端轴承盖、联轴器，右端依次装入齿轮、套筒、轴承、右端轴承盖。齿轮采用轴环和套筒实现轴向定位与固定，采用A型平键实现轴向固定。右端滚动轴承采用套筒和和轴承盖实现轴向定位，左端滚动轴承采用轴肩和轴承盖实现轴向定位

起轴向定位采用过盈配合。联轴器分别采用轴肩和轴端挡盖（未画出）、A型平键实现轴向固定和周向固定，轴通过两端的轴承盖实现轴向固定。

2如图（a）所示，d1=55mm   。轴端1、2之间的轴肩是联轴器的定位轴肩，其高h应该保证定位可靠，取h=3.5mm 则d2=62mm 。轴段3和7均为轴颈部分，应符合滚动轴承的内径，选择滚动轴承的型号为6313，其内径为65mm，则d3=d7=65mm。3、4轴段之间的轴肩是滚动和轴承的定位面，其应低于滚动轴承内圈的高度，有轴承型号6313查得知内圈的高度，则可确定轴段4的直径d4=77mm。6、7轴段之间的轴肩是非定位面，6的直径稍微比7大几毫米就可以了，则确定d6=68mm。根据轴环的参数关系确定轴段5的直径为93mm。

3确定轴的各段长度

通过查机械设计手册知b≤L≤（1.2 ~1.5）d 得L=68×1.5=102mm，所以轮毂宽度为102mm，（虽然课本p206有b1=b2+（5 ~10）mm 但满足 L≤（1.2 ~1.5）d时无法满足b≤L）则取L6=102-2=100mm。有标准轴6313查得轴承宽为33mm，则L3=33mm。轴段7安装套筒为20mm、轴承6313为33mm，则L7=20+33+2=55mm。轴环为20mm，则L5=20mm。轴段4的长度为L4=470 － L6－L5－20=328mm，轴段5穿过轴承透盖的长度，则取L2=55mm。联轴器处的轴头长度L1=84-2=82mm。轴的支承跨距为470

为了便于加工，两键槽布置在同一加工轴线上，如与轴承配合的轴段需进行磨销加工，则轴肩处应先切制出砂轮进程槽，如图（a）所示。

<650MPa

d1=55mm

P=59.8kw

n=595r/min

d1=55mm

d2=62mm

d3=65mm

d4=77mm

d5=93mm

d6=68mm

d7=65mm

L1=82mm

L2=55mm

L3=33mm

L4=328mm

L5=20mm

L6=100mm

L7=55mm

   绘制轴的受力简图如图（b）所示

①计算轴的受力

   扭矩：T=9550p/n=959815N·mm

   圆周力Ft=2T/d1=97N

   径向力Fr=Ft*tanα/cosβ =3535N

   轴向力Fa=Ft*tanβ =2157N

②水平支反力作水平弯矩

  FAH=Lb*Ft/(La+Lb)=1698N

  FBH=La*Ft/(La+Lb)=8065N

  MH=FAH*La=705519N·mm

  绘制水平面的受力简图如图（c）所示

              水平弯矩如图（d）所示

③直支反力作垂直弯矩

∑MB=0，Fr·Lb+Fa*d/2- FAH·(La+Lb)=0

解得FAV=1036N

∑FY=0，FAV+FBV-Fr=0

        解得FBV=2499N

 截面C左弯矩 MV

MV=FAV*La=705519 N·mm

 截面C右弯矩 MVI

 MVI=FBV*Lb=218662 N·mm

绘制垂直面的受力简图如图（e）所示

            垂直弯矩如图（f）所示

④截面C左边的合成弯矩M

   M==997754N·mm

截面C右边的合成弯矩M1

=738627 N·mm

绘制合成弯矩图如图（g）所示

扭矩T

T=Ft*d/2=930901 N·m

绘制扭矩图如图（h）所示

5校核危险截面的强度

有以弯矩图可知C截面为危险截面

此处可将轴的扭矩视为脉动循环，取=0.6

Mce==1143451N·mm

进行承受弯矩最大的截面（即C的强度）

C截面

σeb==36.4MPa<[σ-1b]

满足强度要求

5、轴的工作图

6、设计小结

1）、设计时优先选择国家标准的第一系列参数；

2）、计算轮毂宽度时，查机械设计手册得知其参数

b≤L≤（1.2 ~1.5）d 得L=68×1.5=102mm，所以轮毂宽度为102mm，（虽然课本p206有b1=b2+（5 ~10）mm 但满足 L≤（1.2 ~1.5）d时无法满足b1=b2+（5 ~10）mm，其中的 b1是输入轴小轮的齿宽   b2中间轴是大齿轮的齿宽，L为输入轴轮毂长度）则取L6=102-2=100mm。

参考文献

[1] 《机械设计基础》，中科技大学出版社，王继焕 主编  

[2] 《机械零件手册》，机械工业出版社，胡家秀 主编

[3] 《机械设计手册》，化学工业出版社，成大先 主编

α=20º

β2=12º50′

T=959815N·mm

Ft =97N

Fr =3535N

Fa =2157N

FAH=1698N

FBH=8065N

MH=7055190N·mm

FAV=1036N

FBV=2499N

MV=705519 N·mm

MVI=218662 N·mm

M=997754N·mm

M1=738627N·mm

T=930901 N·m

Mce=1143451N·mm

=0.6

σeb=36.4MPa