哈工大机械设计大作业轴系部件设计
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y
机械设计大作业
题目：轴系部件设计
院系：能源科学与工程学院班级：
姓名：程明
学号：
时间：2012.10.18—10.26
轴系部件设计
一、设计题目
原始数据如下：
图 1
二、轴的材料选择
因传递功率不大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，故需选用常用材料45钢，调质处理。
d，并根据相配联轴器的尺寸确定轴径1d和
三、初算轴径min
长度1L
对于转轴，按扭转强度初算轴径，由参考文献[1]查表10.2得 C =118~106,取C =112，则
d =min 121P P ηη=
式中： 1η——齿轮的传动效率
1P ——为小齿轮传递的功率，有大作业四可知1P =2.82，
由参考文献[2]，取10.96η= 10.99η=，代入上式，得
mm /d =min =112=18.72
考虑有一个键槽的影响，取mm 18.72 1.05=19.656/d ?=min
四、结构设计
1.轴承部件的结构型式及主要尺寸
为方便轴承部件的拆装，减速器的机体采用剖分式结构，取机体的铸造壁厚
8mm =δ，机体上轴承旁连接螺栓直径12mm =d 2，装拆螺栓所需的扳手空间
18mm 16mm ==1C C ,2，故轴承座内壁至座孔外端面距离
(58)mm 4750mm =+++= L C C δ12，取50mm =L 。
2.及轴向固定方式
因传递功率小，齿轮减速器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴承部件的固定方式可采用两端固定方式。因此，所涉及的轴承部件的结构型式如图2所示。然后，可按轴上零件的安装顺序，从d min 处开始设计。
3.选择滚动轴承类型
因轴承所受轴向力很小，选用深沟球轴承，因为齿轮的线速度
51447.62
1.19/2/601000
601000
dn
v m s m s ππ??=
=
=
不足于润滑轴承，采用油脂对轴承润滑，由于该减速器的工作环境清洁，脂润滑，密封处轴颈的线速度较低，故滚动轴承采用毡圈密封，并在轴上安置挡油板。
4. 轴的结构设计
本题中有7个轴段的阶梯轴，以外伸轴颈d 1为基础，考虑轴上零件的受力情况，轴上零件的装拆与定位固定、与标准件孔径的配合、轴的表面结构及加工精度等要求，逐一确定其余各段的直径。轴的轴向尺寸要考虑轴上零件的位置、配合长度、支承结构情况、动静件的距离要求等要素，通常从与传动件相配的轴段开始。
根据以上要求，确定各段轴的直径：d 1=d 7=20m m ，d 2=d 6=25m m ，
d 3=d 5=30m m ，d 4略大于d 3，取d 4=32m m 。
根据轴承的类型和d 3，初选深沟球轴承型号为6206，
d =30m m ，D =62m m ，B =16m m 。
小齿轮轮毂长b=(1.2~1.5) k d =38.4~48m m ，取b=40m m ，轴段①的长度要比相配齿轮轮毂长度略短，L 1=40-2=38mm .
轴承端盖部分，选用M8螺栓连接。所以轴承端盖基本尺寸为：取m=10mm ，
e=1.2d 3=1.2×8=9.6m m 。D=62m m ，D 2=D +（5~5.5）d 3=102~106m m ，取
D 2=104m m ，D 0=0.5（D+ D 2）=83m m 。考虑螺栓可能会与带轮、齿轮相碰影响
安装，轴承端盖左边和右边分别留一间隙=
mm Δ10，故L 2=L 6=m+e+=29.6mm Δ。
显然轴段③和轴段⑤宽度应与深沟球轴承宽度相等，即L 3=L 5=B =16m m 。 轴间距应满足L =（2~3）d 3=60~90m m ，所以轴段④宽度为
L 4=L -B =44~74m m ，取L 4=60m m 。
轴段⑦处安装带轮，V 带轮毂长b=49m m ，轴段⑦的长度要比相配带轮轮毂长度略短，L 7=49-3=46mm 。
由以上分析可得轴的各段宽度为：L 1=38m m ，L 2=29.6m m ，L 3=16m m ，
L 4=60m m ，L 5=16m m ，L 6=29.6m m ，L 7=46m m 。
5. 键连接设计
齿轮及带轮与轴的周向连接均采用A 型普通平键连接，齿轮、带轮所在轴径相等，两处键的型号均为10?8GB/T 1096—2003。
五、轴的受力分析
1. 画轴的结构设计简图
根据上面几步对轴的结构尺寸分析计算，可以画出轴的结构设计草图如图2（a ）。
2.画轴的受力简图
根据材料力学知识，对轴的隔断进行受力分析，画出轴的受力简图如图2（b ）。
3.计算支承反力
根据V 带设计数据可以得到V 带出产生的压轴力F H2=562.7N 。 齿轮所受转矩为 T /N ·mm=P
2.09130
44630.95447.62
ω
π?=
=?
齿轮圆周力为
44630.95
/N 1115.880
?=
=
=齿
T
F d t 22
径向力为
/N 1115.8406.1==?= F F αr t tan tan20
轴向力
0=a F
因而可得v F 1=1115.8N ，F H1=406.1N 。
对B 点取距，在水平面：F H1L 1=F H4L 4+F H23+（）L L 2
可得 H H -406.157-562.776+61/N -709.876
+??=
==（）（）
F L F L L F L 11223H42 在竖直面上：v F 1L 1=v F 4L 4
可得 v F 4=v11115.857
836.876
?==F L L 12 轴承Ⅱ的总支承反力：
/N 1097.29===F R4
根据水平面、竖直面内受力平衡可得：
H H H /N ++=-=-（）259.1F F F F H3124
v F 3v v +=1952.1=--（）F F 14
轴承Ⅰ的总支承反力：
/N 1969.22===F R3
4.画弯矩图
根据受力情况可画轴上隔断的弯矩图如图2（c ）
由轴的受力弯矩图可以看出轴承轴Ⅰ所在的轴段a —a 剖面处所受弯矩最大，最大弯矩为：
/(N mm)67681.99=== M a
5.画转矩图
在轴的隔断上，齿轮的圆周力作用在齿轮外圈上，会对轴产生扭转作用，V 带处存在弯矩作用，两处弯矩相等。由于只有这两处产生弯矩，轴上弯矩在两处中间各处相等，其余部分不存在弯矩。所以可画出轴上弯矩图如图2（d ）。
六、校核轴的强度
由参考文献[1]附表10.4查得，抗弯剖面模量为
0.1354287.5==?=W 333
0.1d mm
抗扭剖面模量：
0.2358575-=-=?=bt d t W d
2
3
33T ()0.2d mm 2
在a —a 剖面处： 弯曲应力：
67681.9915.794287.5
=
==M σW b MPa MPa 15.79==σσa b MPa
0=σm
扭切应力：
44630.95
5.208575
τ
=
==T
T MPa MPa T W a
5.20
2.60τ
ττ
==
=
=T
m
MPa MPa 22
对于调质处理的45钢。由参考文献[1]表 10.1查得=b 650M P a σ，
-=σ1300MPa ，-155τ=1MPa ；由小注查得材料的等效系数0.20.1==,στΨΨ。
绝对尺寸系数，由参考文献[1] 附图10.1 查得0.810.84==στεε,。 轴磨削加工时的表面质量系数由参考文献[1]附图10.2查得0.92=β。 安全系数：
300
14.681
15.790
0.920.84
=
=
=+?+??σσ
a σm σ
S K σΨσβε-1
σ
0.2
155
41.341
2.60 2.60
0.920.81
=
=
=+?+??ττ
a τm τ
S K τΨτβε-1
τ
0.1
13.83=
=
=στS
由参考文献[1] 表10.5 查得许用安全系数[S]=1.3~1.5，显然S>[S]，故a —a 剖面安全。
对于一般用途的转轴，也可按弯扭合成强度进行校核计算。
对于单向转动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，故取折合系数0.6=α，
则当量力16.98===e σMPa 已知轴的材料为45钢，调质处理由表10.1查得=b 650MPa σ，由表10.4查得60=-1b []MPa σ。
显然， 七、校核键连接强度 齿轮处键连接的挤压应力 444630.95 31.8825810?= = =??-T σdhl p 4MPa (38) 取键、轴及联轴器的材料都为钢，查得 120=p []~150MPa σ。显然， V 带处键连接的挤压应力 444630.95 12.5035810?= = =??-T σdhl p 4MPa (61) 取键、轴及齿轮的材料都为钢，已查得 120=p []~150MPa σ。显然， 八、校核轴承寿命 由参考文献[2]续表12.2查得7210C 轴承得=32800N C ,=C 026800N 。 1.计算当量动载荷 由受力分析可知轴承Ⅰ的受力大于轴承Ⅱ，所以只需校核轴承的寿命即可 对于深沟球轴承，主要承受径向力，X=1，Y=0，当量载荷为 P r 11952.1+0259.11952.1=+=??=r3a3XF YF N N 2.校核轴承寿命 轴承在100℃以下的室温工作，查表得1=f T ,。载荷平稳，查表得 1.1=f P 。 轴承Ⅰ的寿命 11950027884.2h P 110 1.11952.1?????==?= ? ??????? f C L f h 3 66T P 101060n 603 已知使用5年，采用两班制，预期寿命 822505h 20000h =???=L h / 显然，>L L h h /，故轴承寿命满足要求。 九、绘制轴系部件装配图（见二号图纸） 九、绘制轴系部件装配图（见二号图纸） 参考文献 [1]王黎钦，陈铁鸣.机械设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008. [2]王连明，宋宝玉.机械设计课程设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010. [3]张锋，宋宝玉.机械设计大作业指导书.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2009. HａrｂｉｎI n s t i tｕt e o fＴeｃh n o lｏｇy 机械设计大作业说明书大作业名称：轴系设计 设计题目: 5.1.5 班级：１2０８105 设计者: 学号： 指导教师: 张锋 设计时间：２０14．12.03 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学 机械设计作业任务书 题目___轴系部件设计＿_＿_ 设计原始数据: 方案电动机 工作功 率P/k Ｗ 电动机满 载转速n ｍ /(r／miｎ) 工作机的 转速ｎ w /(r/min） 第一级 传动比 ｉ1 轴承座 中心高 度 H/mm 最短工 作年限 工作环 境 5.1．５ 3 710 80 2 170 3年３ 班 室内清 洁 目录 一、选择轴的材料 (1) 二、初算轴径 (1) 三、轴承部件结构设计 (1) 3.1轴向固定方式 (2) ３.2选择滚动轴承类型 (2) 3.3键连接设计 (2) ３.4阶梯轴各部分直径确定 (2) 3．5阶梯轴各部段长度及跨距的确定 (2) 四、轴的受力分析 (3) 4.１画轴的受力简图 (3) 4.２计算支反力 (3) 4.３画弯矩图 (3) 4.4画转矩图 (5) 五、校核轴的弯扭合成强度 (5) 六、轴的安全系数校核计算………………………………………………６ 七、键的强度校核 (7) 八、校核轴承寿命 (8) 九、轴上其他零件设计 (9) 十、轴承座结构设计 (9) 十一、轴承端盖（透盖）.........................................................９参考文献 (10) 一、选择轴的材料 该传动机所传递的功率属于中小型功率，因此轴所承受的扭矩不大。故选45号钢，并进行调质处理。 二、初算轴径 对于转轴,按扭转强度初算直径 3min m P d C n ≥ 式中: P ————轴传递的功率,KW ； m n ————轴的转速,r/mi ｎ; Ｃ————由许用扭转剪应力确定的系数，查各种机械设计教材或机械设计手册。 根据参考文献1表9.４查得Ｃ=118~106,取C=118, 所以, mm n P C d 6.23355 85.211833==≥ 本方案中,轴颈上有一个键槽,应将轴径增大５%，即 ????d ≥23.6×（1+5％)＝24.675mm 按照ＧB ２８2２-2０05的a R ２0系列圆整，取d=２5ｍｍ。 根据GB/Ｔ10９6—2００３，键的公称尺寸78?=?h b ，轮毂上键槽的尺寸 b=8m ｍ，mm t 2.0013.3+= 三、轴承部件结构设计 由于本设计中的轴需要安装带轮、齿轮、轴承等不同的零件，并且各处受力不同,因此，设计成阶梯轴形式，共分为七段。以下是轴段的草图: ３.1及轴向固定方式 因传递功率小,齿轮减速器效率高、发热小,估计轴不会长,故轴承部件的固定方式可采用两端固定方式。因此，所涉及的轴承部件的结构型式如图2所示。然后，可按轴上零件的安装顺序，从min d 处开始设计。 3.2选择滚动轴承类型 因轴承所受轴向力很小,选用深沟球轴承，因为齿轮的线速度,齿轮转动时飞溅的润滑油不足于润滑轴承，采用油脂对轴承润滑，由于该减速器的工作环境清 洁,脂润滑,密封处轴颈的线速度较低，故滚动轴承采用毡圈密封，由于是悬臂布置所以不用轴上安置挡油板。 3．３ 键连接设计 轴段⑦ 轴段⑥ 轴段⑤ 轴段④ 轴段③ 轴段② 轴段① L1 L2 L3 图1 机械设计大作业 设计题目：一级直齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件设计 内装： 1.设计任务书1份 2.设计计算说明书1份 3.装配工作图1张 学院机电工程及自动化 专业机械工程及自动化 学号 11121112 设计者华爆会 指导教师傅燕鸣 完成日期 2014年2月9日 成绩 机械设计大作业计算说明书 设计题目：一级直齿圆柱齿轮减速器输出轴的轴系部件设计 学院机电工程及自动化 专业机械工程及自动化 学号 11121112 设计者华爆会 指导教师傅燕鸣 完成日期 2014年2月9日 一、确定齿轮结构尺寸，计算作用在齿轮上的作用力 1.1选择齿轮的结构型式 根据《机械设计课程设计手册》第16章第5节，确定齿轮结构为齿轮轴。 1.2计算输出轴的转矩T m N 25.1871530 .39550T 2 n P 95502?=?= = 1.3计算作用在齿轮上的圆周力、径向力 N 72.1104)113003.0/(25.1872)z m /(T 2d /T 2F 2222t =??=?== N 09.40220tan 72.1104tan F F 2t 2r =?=α?= 二、选择轴的材料 因传递的功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，所以初选轴的材料为45钢，并经过调质处理。查《机械设计课程设计手册》表16-1，得：轴材料的硬度为 217~225HBW ，抗拉强度极限MPa 640B =σ，屈 服强度极限 MPa 355s =σ，弯曲疲劳极限 MPa 2751=σ-，剪切疲劳极限MPa 1551=τ-， 许用弯曲应力 MPa 60][1=σ-；查表16-2，得 103~126A 0=。 m N 25.187T 2?= N 72.1104F 2t = N 09.402F 2r = MPa 640B =σ MPa 355s =σ MPa 2751=σ- MPa 1551=τ- MPa 60][1=σ- 103~126A 0= 哈工大机械设计大作业V带传动设计完美版 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： ? Ｈarbin Insｔiｔutｅof Ｔｅchnoｌogｙ 机械设计大作业说明书 大作业名称：机械设计大作业 设计题目：V带传动设计 班级: 设计者: 学号: 指导教师: 设计时间: 2014.1０.25 哈尔滨工业大学 目录 一、大作业任务书 ........................................................................................................................... 1 二、电动机的选择 ........................................................................................................................... 1 三、确定设计功率d P ..................................................................................................................... 2 四、选择带的型号 ........................................................................................................................... 2 五、确定带轮的基准直径1d d 和2d d ............................................................................................. 2 六、验算带的速度 ........................................................................................................................... 2 七、确定中心距a 和V 带基准长度d L ......................................................................................... 2 八、计算小轮包角 ........................................................................................................................... 3 九、确定V 带根数Z ........................................................................................................................ 3 十、确定初拉力0F ......................................................................................................................... 3 十一、计算作用在轴上的压力 ....................................................................................................... 4 十二、小V 带轮设计 .. (4) 1、带轮材料选择 ............................................................................................................. 4 2、带轮结构形式 . (4) 十二、参考文献 ............................................................................................................................... 6 ? 机械设计基础大作业计算说明书 题目：朱自发 学院：航天学院 班号：1418201班 姓名：朱自发 日期：2016.12.05 哈尔滨工业大学 机械设计基础 大作业任务书题目：轴系部件设计 设计原始数据及要求： 目录 1.设计题目 (4) 2.设计原始数据 (4) 3.设计计算说明书 (5) 3.1 轴的结构设计 (5) 3.1.1 轴材料的选取 (5) 3.1.2初步计算轴径 (5) 3.1.3结构设计 (6) 3.2 校核计算 (8) 3.2.1轴的受力分析 (8) 3.2.2校核轴的强度 (10) 3.2.3校核键的强度 (11) 3.2.4校核轴承的寿命 (11) 4. 参考文献 (12) 1.设计题目 斜齿圆柱齿轮减速器轴系部件设计2.设计原始数据 3.设计计算说明书 3.1 轴的结构设计 3.1.1 轴材料的选取 大、小齿轮均选用45号钢，调制处理，采用软齿面，大小齿面硬度为241~286HBW ，平均硬度264HBW ；齿轮为8级精度。 因轴传递功率不大，对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理。 3.1.2初步计算轴径 按照扭矩初算轴径： 6 3 39.55100.2[]P P n d n τ?≥ =式中： d ——轴的直径，mm ； τ——轴剖面中最大扭转剪应力,MPa ； P ——轴传递的功率，kW ； n ——轴的转速，r /min ； []τ——许用扭转剪应力，MPa ； C ——由许用扭转剪应力确定的系数； 根据参考文献查得106~97C =，取106C = 故 10635.0mm d ≥== 本方案中，轴颈上有一个键槽，应将轴径增大5%，即 35(15%)36.75mm d ≥?+= 取圆整，38d mm =。 3.1.3结构设计 （1）轴承部件的支承结构形式 减速器的机体采用剖分式结构。轴承部件采用两端固定方式。 （2）轴承润滑方式 螺旋角: 12() arccos =162n m z z a β+= 齿轮线速度： -338310175 2.37/6060cos 60cos16n m zn dn v m s πππ β???==== 因3/v m s <, 故轴承用油润滑。 Harbin Institute of Technology 课程设计说明书 课程名称：机械设计 设计题目：轴系部件设计院系： 班级： 设计者： 学号： 指导教师：郑德志 设计时间：2014年11月 哈尔滨工业大学 目录 一、选择轴的材料 (1) 二、初算轴径 (1) 三、轴承部件结构设计 (2) 3.1轴向固定方式 (2) 3.2选择滚动轴承类型 (2) 3.3键连接设计 (2) 3.4阶梯轴各部分直径确定 (3) 3.5阶梯轴各部段长度及跨距的确定 (4) 四、轴的受力分析 (5) 4.1画轴的受力简图 (5) 4.2计算支反力 (5) 4.3画弯矩图 (6) 4.4画转矩图 (6) 五、校核轴的弯扭合成强度 (8) 六、轴的安全系数校核计算 (9) 七、键的强度校核 (10) 八、校核轴承寿命 (11) 九、轴上其他零件设计 (12) 十、轴承座结构设计 (12) 十一、轴承端盖（透盖） (13) 参考文献 (13) 一、 选择轴的材料 通过已知条件和查阅相关的设计手册得知，该传动机所传递的功率属于中小型功率。因此轴所承受的扭矩不大。故选45号钢，并进行调质处理。 二、 初算轴径 对于转轴，按扭转强度初算直径： d ≥√9.55×106P n10.2[τ]=C √P n1 3 式中 d ——轴的直径； P ——轴传递的功率，kW ； n1——轴的转速，r/min; [τ]——许用扭转剪应力，MPa; C ——由许用扭转剪应力确定的系数； 由大作业四知P =3.802kw 所以： d ≥36.99mm 本方案中，轴颈上有一个键槽，应将轴径增大5%，即 d ≥36.99×(1+5%)=38.84mm 按照GB2822-2005的a R 20系列圆整，取d =40 mm 。 根据GB/T1096—1990，键的公称尺寸b ×h =12×8，轮毂上键槽的尺寸 b=12mm ，1t =3.3mm 3、设计轴的结构 3.1轴承机构及轴向固定方式 因传递功率小，齿轮减速器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴承部件的固定方式采用两端固定方式。同时为了方便轴承部件的拆装，机体采用部分式结构。又由于本设计中的轴需要安装联轴器、齿轮、轴承等不同的零件，并且各处受力不同。因此，设计成阶梯轴形式。轴段的草图见图2： H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 机械设计大作业 题目：轴系部件设计 院系：能源科学与工程学院班级：1002301 姓名：邹云鹏 学号：1100200312 轴系部件设计 一、 设计题目 原始数据如下： 图 1 二、轴的材料选择 因传递功率不大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，故需选用常用材料45钢，调质处理。 三、初算轴径min d ，并根据相配联轴器的尺寸确定轴径1d 和长度1L 对于转轴，按扭转强度初算轴径，由参考文献[1]查表10.2得 C =118~106,取C =112，则 d =min 121P P ηη= 式中： 1η——齿轮的传动效率 1P ——为小齿轮传递的功率，有大作业四可知1P =3.0， 由参考文献[2]，取98.0=η ，代入上式，得： 25.2357 .3280.398.011233 1 m in/=??==n P C d mm 考虑有一个键槽的影响，取41.2405.125.23m in/=?=mm d 四、结构设计 1.轴承部件的结构型式及主要尺寸 为方便轴承部件的拆装，减速器的机体采用剖分式结构，取机体的铸造壁厚 8mm =δ，机体上轴承旁连接螺栓直径12mm =d 2，装拆螺栓所需的扳手空间18mm 16mm ==1C C ,2，故轴承座内壁至座孔外端面距离(58)mm 4750mm =+++=::L C C δ12，取50mm =L 。 2.确定轴的轴向固定方式 因传递功率小，齿轮减速器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴承部件的固定方式可采用两端固定方式。因此，所涉及的轴承部件的结构型式如图2所示。然后，可按轴上零件的安装顺序，从d min 处开始设计。 3.选择滚动轴承类型，并确定其润滑与密封方式 因轴承所受轴向力很小，选用深沟球轴承，因为齿轮的线速度s m s m dn v /2/07.11000 6057.32862100060<=???=?=ππ，齿轮转动时飞溅的润滑油不 足于润滑轴承，采用油脂对轴承润滑，由于该减速器的工作环境清洁，脂润滑，密封处轴颈的线速度较低，故滚动轴承采用毡圈密封，并在轴上安置挡油板。 4. 轴的结构设计 本设计中有7个轴段的阶梯轴，以外伸轴颈d 1为基础，考虑轴上零件的受力情况，轴上零件的装拆与定位固定、与标准件孔径的配合、轴的表面结构及加工精度等要求，逐一确定其余各段的直径。轴的轴向尺寸要考虑轴上零件的位置、配合长度、支承结构情况、动静件的距离要求等要素，通常从与传动件相配的轴段开始。 根据以上要求，确定各段轴的直径：d 1=24mm ，d 2=26mm ，d 3=30mm ， d 4=35mm ，d 5=40mm ，d 6=30mm 根据轴承的类型和d 3，初选滚动轴承型号为7306C ，d =30mm ，D =72mm ， B =19mm 。mm a 15=因为轴承选用脂润滑，轴上安置挡油板，所以轴承内端面与机体内壁间要有一定距离?，取mm 10=?。 为避免齿轮与机体内壁相碰，在齿轮端面与机体内壁间留有足够的间距H ，取H=15mm 。 大作业设计说明书 课程名称： 机 械 设 计 设计题目： 设计搅拌机用单级斜齿圆柱 齿轮减速器中的低速轴 院 系： 理 学 院 专业班级： 机械电子工程0211411班 设 计 者： 学 号： 设计时间： 2013年12月20日 湖 北 民 族 学 院 HUBEI MINZU UNIVERSITY 目录(宋体，三号，加粗，居中) 1、设计任务书 (1) 2、…………………………………………………………… 3、轴结构设计………………………………………………… 3.1轴向固定方式……………………………………………………… 3.2选择滚动轴承类型……………………………………………………… 3.3键连接设计………………………………………………… 3.4阶梯轴各部分直径确定…………………………………………………… 3.5阶梯轴各部段长度及跨距的确定……………………………………… 4、轴的受力分析…………………………………………………………… 4.1画轴的受力简图……………………………………………………… 4.2计算支反力……………………………………………………… 4.3画弯矩图……………………………………………………… 4.4画扭矩图……………………………………………………… 5、校核轴的弯扭合成强度…………………………………………………… 6、轴的安全系数校核计算……………………………………………… 7、参考文献…………………………………………… 注：其余小四，宋体。自己按照所需标题编号，排整齐。 设计任务书 1.已知条件 某搅拌机用单级斜齿圆柱减速器简图如上所示。已知：电动机额定功率P=4kW，转速n1=750r/min，低速轴转速n2=130r/min，大齿轮节圆直径d2=300mm，宽度B2=90mm，轮齿螺旋角β=12°，法向压力角αn=20°。 2．设计任务 设计搅拌机用单级斜齿圆柱减速器中的高速级/低速轴（包括选择两端的轴承及外伸端的联轴器）。 要求：（1）完成轴的全部结构设计； （2）根据弯扭合成理论验算轴的强度； （3）精确校核轴的危险截面是否安全。 - 1 - 机械设计大作业说明书 题目：轴系部件设计 学院：机电工程与自动化学院 专业：机械类 班级： 姓名： 学号： 目录一．大作业任务书4 二．设计内容4 1. 选择轴的材料4 2. 按扭转强度估算轴径4 3. 轴的结构设计5 3.1轴承机构及轴向固定方式5 3.2选择滚动轴承类型5 3.3键连接设计5 3.4各轴段直径设计5 3.5各轴段长度设计6 4．轴的受力分析6 4.1轴的受力简图7 4.2计算支撑反力7 4.3轴的弯矩图8 4.4轴的转矩图9 5．校核轴的强度9 6. 轴的安全系数校核计算10 7. 校核键连接的强度11 8. 校核轴承寿命11 8.1计算当量动载荷11 8.2轴承寿命校核12 9. 轴上其他零件设计12 9.1轴上键连接的设计12 9.2轴承座结构设计12 9.3轴承端盖设计12 三、参考文献13 一、大作业任务书 带式运输机的传动方案如图1所示，机械工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据见表1。 图1 方案电动机 工作功 率P/kW 电动机满 载转速 n m/(r/min) 工作机的转 速 n w/(r/min) 第一级 传动比 i1 轴承座中 心高 H/mm 最短工 作年限 工作 环境 5.1.4 2.2 940 80 2.1 160 5年2班室内、清洁 二、设计内容 1.选择轴的材料 通过已知条件和查阅相关的设计手册得知，该传动机所传递的功率属于中型功率。因此轴所承受的扭矩不大，对质量及结构尺寸无特殊要求。故选用常用材料45号钢，并进行调质处理。 2.按扭转强度估算轴径 对于转轴，扭转强度初算轴径，查参考文献[2]表10.2得C=103～126，考虑轴端弯矩比转矩小，故取C=106，则 哈尔滨工业大学 机械设计作业设计计算说明书 题目: 轴系部件设计 系别: 英才学院 班号: 1436005 姓名: 刘璐 日期: 2016.11.12 哈尔滨工业大学机械设计作业任务书 题目：轴系部件设计 设计原始数据： 图1 表 1 带式运输机中V带传动的已知数据 方案d P （KW） (/min) m n r(/min) w n r 1 i轴承座中 心高H（mm） 最短工作 年限L 工作 环境 5.1. 2 4 960 100 2 180 3年3班 室外 有尘 机器工作平稳、单向回转、成批生产 目录 一、带轮及齿轮数据 (1) 二、选择轴的材料 (1) 三、初算轴径d min (1) 四、结构设计 (2) 1. 确定轴承部件机体的结构形式及主要尺寸 (2) 2. 确定轴的轴向固定方式....................................... 错误!未定义书签。 3. 选择滚动轴承类型，并确定润滑、密封方式 .................. 错误!未定义书签。 4. 轴的结构设计................................................ 错误!未定义书签。 五、轴的受力分析 (4) 1. 画轴的受力简图 (4) 2. 计算支承反力 (4) 3. 画弯矩图 (5) 4. 画扭矩图 (5) 六、校核轴的强度 (5) 七、校核键连接的强度 (7) 八、校核轴承寿命 (8) 1. 计算轴承的轴向力 (8) 2. 计算当量动载荷 (8) 3. 校核轴承寿命 (8) 九、绘制轴系部件装配图（图纸） (9) 十、参考文献 (9) 机械原理大作业二 课程名称：机械原理 设计题目：凸轮设计 院系：机电学院 班级： 1208103 完成者： xxxxxxx 学号： xx 指导教师：林琳 设计时间： 工业大学 凸轮设计 一、设计题目 如图所示直动从动件盘形凸轮，其原始参数见表，据此设计该凸轮。 二、凸轮推杆升程、回程运动方程及其线图 1 、凸轮推杆升程运动方程(6 50π?≤ ≤) 升程采用正弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，6 50π =Φ带入正弦加速度运动规律的升程段方程式中得： ??? ?? ???? ??-=512sin 215650?ππ?S ； ?? ? ?????? ??-= 512cos 1601ππωv ； ?? ? ??= 512sin 1442 1?π ωa ； 2、凸轮推杆推程远休止角运动方程（ π?π ≤≤6 5） mm h s 50==； 0==a v ； 3、凸轮推杆回程运动方程（9 14π ?π≤≤） 回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，9 5'0π= Φ，6 s π = Φ带入余弦加速度运动规律的回程段方程式中得： ?? ? ???-+=)(59cos 125π?s ； ()π?ω--=59 sin 451v ； ()π?ω-=59 cos 81-a 21； 4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（π?π 29 14≤≤） 0===a v s ； 5、凸轮推杆位移、速度、加速度线图 根据以上所列的运动方程，利用matlab 绘制出位移、速度、加速度线图。 ①位移线图 编程如下： %用t 代替转角 t=0::5*pi/6; s=50*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5)); hold on plot(t,s); t=5*pi/6::pi; s=50; hold on plot(t,s); t=pi::14*pi/9; s=25*(1+cos(9*(t-pi)/5)); 轴系部件设计计算说明书 学院（系）：机械工程与自动化学院 专业：机械工程及自动化学院 班：机械1209 设计者：鲍涛（20123067） 指导老师：闫玉涛 2014 年 12 月13日 东北大学 目录 一、设计任务书及原始数据 (1) 二、根据已知条件计算传动件的作用力 (2) 2.1计算齿轮处转矩T、圆周力Ft及径向力Fr (2) 2.2计算支座反力 (2) 三、初选轴的材料，确定材料的机械性能 (3) 四、进行轴的结构设计 (3) 4.1确定最小直径 (4) 4.2设计其余各轴段的直径和长度，且初选轴承型号 (4) 4.3选择连接形式与设计细部结构 (5) 五、轴的疲劳强度校核 (5) 5.1轴的受力图 (5) 5.2绘制弯矩图 (6) 5.3绘制转矩图 (7) 5.4确定危险截面 (8) 5.5计算安全系数，校核轴的疲劳强度 (8) 六、选择轴承型号，计算轴承寿命 (13) 6.1计算轴承所受支反力 (13) 6.2计算轴承寿命 (14) 七、键连接的计算 (14) 八、轴系部件的结构装配图 (14) 一、设计任务书及原始数据 题目：一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合结构设计 轴系结构简图 带轮受力分析简图 原始数据见表1 传动件计算结果T=36836N F t=1169.4N F r=425.6N 理（ΣM z=0）得出求解b点垂直面支反力R bz的计算公式： R bz=F r/2 代入圆周力F t的值，得： R bz=425.6/2=212.8N 根据垂直面受力平衡原理（ΣF z=0），得出d点垂直面支反力R dz的计算公式： R dz=F r－R bz 带入以求得的b点垂直面支反力的值R bz，得： R dz=425.6－212.8=212.8N 2、计算水平面（XOY）支反力 根据受力分析图，我们可以利用水平面力矩平衡原理（ΣM y=0）得出求解d点水平面支反力R dy的计算公式： R dy=(Q?s＋F t?l/2)/l 代入径向力F r与a点带传动轴压力Q的值，得：R dy=(900×100＋1169.4×160/2)/160 =1147.2N 根据水平面受力平衡原理（ΣF y=0），得出求解b点水平面支反力R by的计算公式： R by=F t－Q－R dy 带入d点水平力支反力R dy的值，得： R by=1169.4－900－1147.2=－877.8N 三、初选轴的材料，确定材料的机械性能 支座反力计算结果 R bz=212.8N R dz=212.8N R dy=1147.2N R by=－877.8N 目录 一 任务书 (2) 二 选择电动机 (3) 三 确定设计功率d P (3) 四 选择带的型号 (3) 五 确定带轮的基准直12d d d d 和 (3) 六 验算带的速度 (4) 七 确定中心距a 和V 带基准长d L (4) 八 计算小轮包1 (4) 九 确定 V 带Z (4) 十 确定初拉0F (5) 十一 计算作用在轴上的压Q (6) 十二 带轮结构计 (6) 十三 参考文献 (7) 十四 附表 (7) 一哈尔滨工业大学 机械设计作业任务书题目:带式运输机 结构简图见下图: 原始数据如下： 机器工作平稳，单向回转，成批生产 二 选择电动机 由方案图表中的数据要求，查表-1 Y 系列三相异步电动机的型号及相关数据选择可选择Y100L1-4。 可查得轴径为28mm,长为50mm. 三 确定设计功率d P 设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下： d A m P K P = 式中 m P ——需要传递的名义功率 A K ——工作情况系数，按表2工作情况系数A K 选取A K =1.4； 考虑到本装置的工作环境，A K 值应扩大1.1倍 所以 1.1 1.4 2.2 3.388d A m P K P KW ==??= 四 选择带的型号 查看教材图7.11可选取A 型带。 五 确定带轮的基准直径12d d d d 和 查表3. V 带带轮最小基准直径min d d 知A 型带min d d =75mm,又由教材表7.3选取 小带轮基准直径：1100d d mm =； 大带轮基准直径：211 2.3100230d d d i d mm ==?= 查教材表7.3选取大带轮基准直径2224d d mm =； 其传动比误差224 2.3100100% 2.6%5%2.3 i - ?=?=<，故可用。 六 验算带的速度 11 1001420 7.43/601000 601000 d d n v m s ππ??= = =?? 式中 1n --电动机转速； 1d d ——小带轮基准直径； 一、设计任务书及原始数据 题目：一级直齿圆柱齿轮减速器输入轴组合结构设计 轴系结构简图 带轮受力分析简图 原始数据见表1 项目设计方案名称字母表示及单位 1 轴输入功率P/kW 2.7 轴转速n/(r/min) 700 齿轮齿数z321 齿轮模数m/mm 3 齿轮宽度B/mm 80 大带轮直径D/mm 160 带型号 A 带根数z 3 l/mm 160 s/mm 100 带传动轴压力Q/N 900 轴承旁螺栓直径d/mm 12 表1 设计方案及原始数据 二、根据已知条件计算传动件的作用力 2.1计算齿轮处转矩T、圆周力F t及径向力F r 已知：轴输入功率P=2.7kW，转速n=700r/(min)。 转矩计算公式： T=9.550×106P/n 将数据代入公式中，得： T=9.550×106×2.7/700 =36836N 圆周力计算公式： F t=2T/d 将转矩T带入其中，得： F t=2×36836/63=1169.4N 径向力计算公式： F r=F t×tanα 将圆周力F t带入其中，得： F r=1169.4×tan200=425.6N 轴受力分析简图 2.2计算支座反力 1、计算垂直面（XOZ）支反力 根据受力分析图，我们可以利用垂直面力矩平衡原传动件计算结果T=36836N F t=1169.4N F r=425.6N 理（ΣM z=0）得出求解b点垂直面支反力R bz的计算公式： R bz=F r/2 代入圆周力F t的值，得： R bz=425.6/2=212.8N 根据垂直面受力平衡原理（ΣF z=0），得出d点垂直面支反力R dz的计算公式： R dz=F r－R bz 带入以求得的b点垂直面支反力的值R bz，得： R dz=425.6－212.8=212.8N 2、计算水平面（XOY）支反力 根据受力分析图，我们可以利用水平面力矩平衡原理（ΣM y=0）得出求解d点水平面支反力R dy的计算公式： R dy=(Q?s＋F t?l/2)/l 代入径向力F r与a点带传动轴压力Q的值，得：R dy=(900×100＋1169.4×160/2)/160 =1147.2N 根据水平面受力平衡原理（ΣF y=0），得出求解b点水平面支反力R by的计算公式： R by=F t－Q－R dy 带入d点水平力支反力R dy的值，得： R by=1169.4－900－1147.2=－877.8N 三、初选轴的材料，确定材料的机械性能 四、进行轴的结构设计 4.1确定最小直径 按照扭转强度条件计算轴的最小值d min。支座反力计算结果 R bz=212.8N R dz=212.8N R dy=1147.2N R by=－877.8N 工业大学 机械设计课程大作业 螺旋起重机的设计 （最终版） 设计人：段泽军 学号： 1120810810 院系：机电工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 1208108 目录 机械设计大作业任务书 .................................. - 1 -一，螺杆、螺母材料的选择 .............................. - 2 -二，耐磨性设计........................................ - 2 -三，螺杆强度设计...................................... - 2 -四，螺母螺纹牙强度校核 ................................ - 2 -五，自锁条件校核...................................... - 3 -六，螺杆的稳定性校核 .................................. - 3 -七，螺母外径及凸缘设计 ................................ - 4 -八，手柄设计.......................................... - 4 -九，底座设计.......................................... - 6 -十，其他配件设计...................................... - 7 -十一，参考文献........................................ - 7 - 工业大学 机械设计作业设计计算说明书 题目螺旋起重器（千斤顶） 系别机电工程学院 班号 0908103 孟子航 学号 1090810314 日期 2011年9月13日 工业大学 机械设计作业任务书 题目 螺旋起重器（千斤顶） 设计原始数据： 表3.1 螺旋起重器的示意图及已知数据 题号 起重器/Q F kN 最大起重高度/H mm 3.1.1 30 180 3.1.2 40 200 3.1.3 50 150 设计要求： （1） 绘制装配图一，画出起重器的全比结构，按照比例装配图要求标注尺寸、序号及填 写明细栏、标题栏、编写技术要求。 （2） 撰写设计说明书一份，主要包括起重器各部分尺寸的计算，对螺杆和螺母螺纹牙强 度、螺纹副自锁性、螺杆的稳定性的校核等。 目录 一、设计题目---------------------------------------------------------------2 二、螺母、螺杆选材---------------------------------------------------------2 三、螺杆、螺母设计计算 3.1 耐磨性计算 ------------------------------------------------------------------------------------------------2 3.2 螺杆强度校核 ---------------------------------------------------------------------------------------------3 目录 一、设计任务书及原始数据 (2) 二、根据已知条件计算传动件的作用力 (3) 2.1计算齿轮处转矩T、圆周力F t 、径向力F r及轴向力F a .. 3 2.2计算链轮作用在轴上的压力 (3) 2.3计算支座反力 (4) 三、初选轴的材料，确定材料的机械性能 (4) 四、进行轴的结构设计 (5) 4.1确定最小直径 (5) 4.2设计其余各轴段的直径和长度，且初选轴承型号 (5) 4.3选择连接形式与设计细部结构 (6) 五．轴的疲劳强度校核 (6) 5.1轴的受力图 (6) 5.2绘制弯矩图 (7) 5.3绘制转矩图 (8) 5.4确定危险截面 (9) 5.5计算当量应力，校核轴的疲劳强度 (9) 六、选择轴承型号，计算轴承寿命 (10) 6.1计算轴承所受支反力 (10) 6.2计算轴承寿命 (11) 七、键连接的计算 (11) 八、轴系部件的结构装配图 (12) 一、设计任务书及原始数据 题目二：二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器输出轴组合结构设计 表1 设计方案及原始数据 二、根据已知条件计算传动件的作用力 2.1计算齿轮处转矩T、圆周力F t、径向力F r及轴向力F a 已知：轴输入功率P=4.3kW，转速n=130r/(min)。 (1)齿轮上的力 转矩计算公式：T=9.550×106P/n 将数据代入公式中，得：T=315885(N·mm) 圆周力计算公式： F t =2T/，==416(mm) (认为是法面模数) 将转矩T带入其中，得：F t =1519(N) 径向力计算公式：F r =F t ×tanα/cos，= 将圆周力F t 带入其中，得：F r =558(N) 轴向力计算公式：F a = F t ×tan 将圆周力F t 带入其中，得：F a =216(N) 2.2计算链轮作用在轴上的压力 链轮的分度园直径 链速v= 链的圆周力F= 链轮作用在轴上的压力 机械设计大作业齿轮及轴系零件设计 学院：机械学院 设计者：郝承志 学号： 021400809 指导老师：陈亮 完成时间：2016.12.01 一．目的 1、掌握齿轮及轴系零件结构设计的方法 2、培养独立设计能力 3、学会查阅有关手册及设计资料 二．题目及方案 1、题目：齿轮及轴系零件设计 2、设计方案： 项目 输出轴转 速（r/min）输出轴功 率（kW） 大齿轮齿 数Z2 大齿轮模 数m n 大齿轮螺 旋角β （左旋） 大齿轮宽 度B 小齿轮齿 数Z1 设计方案170 6 113 3 9°22 80 26 三．结构简图： （五）初步设计轴的结构 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，I-II 轴段右端需制出一轴肩，由密封圈 处轴径标准值系列：25,28,30,32,35,38,40,42,45,48,50,55,60??????可得： 取 d 45mm II III -= 2）II-III 轴段右端的轴肩为非定位轴肩，由轴承标准系列综合考虑， 取50mm III IV d -= 由于两个轴承成对，故尺寸相同， 所以d 50III IV VII VIII d mm --== 因为轴承宽度B=20mm, 所以，VII-VIII L =20mm 3）半联轴器与轴配合的毂孔长度1L 112mm =，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-II L 长度应比1L 略短一些， 取I-II L 110mm = 各轴段长度和半径： d 45mm II III -= 50mm III IV d -= d 50III IV VII VIII d mm --== VII-VIII L =20mm I-II L 110mm = 机械设计基础 大作业计算说明书 题目轴系部件设计 学院材料学院 班号1429201 学号1142920102 姓名胡佳伟 日期2016年12月13日 哈尔滨工业大学 机械设计基础 大作业任务书 1.1设计题目 直齿圆柱齿轮减速器轴系部件设计 1.2设计原始数据 1.3设计要求 1.轴系部件装配图一张。 2.计算说明书一份，包括输出轴，输出轴上的轴承及键的校核计算。 2．设计过程 （1）估算轴的基本直径。选用45号钢，正火处理，σb=600MPa，估计直径<100mm。查表可得C = 118，由公式得 所求的d为受扭部分的最细处，即装联轴器处的轴径处。但因为该处有一个键槽，故轴径应该增大3%，d=37.46 x 1.03=38.58mm取d=40mm。 （2）轴的结构设计（齿轮圆周速度<2m/s,采用脂润滑） ○1.初定各个轴段直径 位置轴径/mm 说明 联轴器处40 按传递转矩估算的基本直径 油封处42 该段轴径应满足油封标准 轴承处45 选用6209深沟球轴承，为便于轴承从右端 装拆，轴承内径应稍大于油封处轴径，并符 合滚动轴承内径标准，故取轴径为45mm， 初定轴承型号为6209，两端相同 齿轮处48 考虑齿轮从右端装入，故齿轮孔径应大于轴 承处轴径，并为标准直径。 轴环处56 齿轮左端用轴环定位，按齿轮处轴径 d=48mm，查表知轴环高度a=（0.07-0.1） d=3.36-4.8mm，取a=4mm ○2.确定各轴段长度 位置轴段长度 /mm 说明 齿轮处78 已知齿轮轮毂宽度为80mm，为保证齿轮能被压紧， 此轴段长度应略小于齿轮轮毂宽度，故取78mm 右端轴承处39 此轴段包括4部分，轴承内圈宽度19mm；考虑到 箱体的铸造误差，装配时留有余地，轴承左端面与 箱体内壁的间距取10mm，箱体内壁与齿轮右侧端 面间距取8mm，齿轮轮毂宽度与齿轮处轴段长度之 差为2mm。最后该轴段长度为19+10+8+2=39mm 油封处30 此段长度由轴承盖的总宽度加上轴承盖外端面与 联轴器左端面的间距构成，为20+10=30mm。 联轴器处68 已知联轴器轮毂宽度为70mm，为保证轴端挡圈能 压紧联轴器，此轴段长度应略小于联轴器轮毂宽 度，故取68mm 轴环处 6 轴环宽度b=1.4a=1.4x4=5.6mm，取b=6mm 左端轴承处31 此轴段包括4部分，轴承内圈宽度19mm；考虑到 箱体的铸造误差，装配时留有余地，轴承右端面与 箱体内壁的间距取10mm，箱体内壁与齿轮左侧端 面间距取8mm，轴环的宽度为6mm需要减去。最 后该轴段长度为19+10+8-6=31mm 全轴长252 78+39+30+68+6+31=252mm （3）轴的受力分析 ○1.求轴传递的转矩 ○2.求轴上传动件作用力 齿轮上的圆周力 齿轮上的径向力哈工大机械设计大作业轴系
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