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                          (4.4)
    式中,τT——轴的扭转切应力,单位为Mpa;
          T——轴传递的转矩,单位为N•mm;
          P——轴传递的功率,单位为kW;
          n——轴的转速,单位为r/min;
          WT——轴的抗扭截面系数,单位为mm3
          [τT]——许用扭转切应力,单位为MPa,查表4.1。

     
    表4.1 轴常用材料的[τ]和C值
    由此推得实心圆轴的最小直径 为
                          (4.5)
    式中,C——计算常数,
                          (4.6)
    取决于轴的材料和受载情况,查表4.1。
    因为轴取45钢,[τT]取30到40之间,C=107~118
    取C=107,
     ≥107x(0.05484/100)1/3  =8.7mm
    所以,d取9mm。
    如轴段上开有键槽时,应适当增大直径以考虑键槽对轴的强度的削弱,d>100mm时,单键槽增大3%,双键槽增大7%;d≤100mm时,单键槽增大5%-7%,双键槽增大10%-15%。在增大直径的基础上,再将轴径圆整为与之配合的传动零件轮毂孔的标准直径。
    根据公式,[τT]取30到40之间,P=0.05484kw,n=100r/min,并考虑到轴上要安装部件所带来的影响,最后应对d进行圆整,得出结论:轴的最小直径为9mm。
    4.3.4  轴的强度计算
    许用切应力计算(扭转强度计算):
    轴传递的转矩:
    T=9550P/n                               (4.6)
    =9550×0.05484/100= 5.24N•m
    轴的扭转强度条件:
    τT=T/WT≤ [τT]                             (4.7)
    轴的抗扭截面系数:
    WT=πd3/16                              (4.8)
    =0.2d3=0.2×93=145.8mm3
    由此得出:τT=(5.24/145.8)×1000=35.92MPa∈[30,40]
    符合强度要求。
    轴所受的载荷一般是分布载荷,计算时则常将其简化为集中载荷,并取载荷分布段得中点作为力的作用点。作用在轴上的扭矩,一般从传动件轮毂宽度中点起算。轴由轴承支承,其支点可简化为铰链约束。
     
    图4.5 主轴受力图
    在主轴受力图4.5中,F1为偏心轮对主轴的作用力,F2为凸轮对主轴的作用力。
    F1=250N,F2=97N
    所以支反力FRA=(250×39×10-3+97×16×10-3)/(79×10-3)=143N
               FRB=250+97-143=204N
    四个集中力作用的截面上的弯矩分别是
    MA=0,MB=0,
    Mv1=FRA×42×10-3=5.54N•m,Mv2=FRB×16×10-3=3.28N•m
    见图4.6所示。 图4.6 轴的弯矩图
    图4.7 轴的扭矩图合成弯矩M图如图4.8所示。
     图4.8 轴的合成弯矩图
    则合成弯矩为:                                     (4.9)
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