轴系 机械设计大作业
哈工大机械设计大《作业》轴系部件设计完美版
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 n13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。
轴系设计大作业.docx
机械设计作业任务书 (1)一、选择材料，确定许用应力 (2)二、按扭转强度估算轴径 (2)三、设计轴的结构 (2)轴段1和轴段7 (3)轴段2和轴段6 (3)轴段3和轴段5 (3)轴段4 (3)轴承座宽与轴段2、6的长度 (4)键槽 (4)四、轴的受力分析 (4)画轴的受力简图 (4)计算支承反力 (4)画弯矩图 (5)画转矩图 (6)五、校核轴的强度 (6)按弯扭合成强度计算 (7)轴的安全系数校核计算 (7)六、校核键连接的强度 (9)七、校核轴承的寿命 (9)计算当量动载荷 (9)校核寿命 (10)八、轴上其他零件设计 (10)键 (10)密封用毛毡圈 (10)两侧轴端挡板 (11)大带轮 (11)小齿轮 (11)九、轴承座及轴承端盖结构设计 (11)轴承座 (11)轴承端盖（透盖） (12)十、参考文献 (12)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，成批生产方案Pm (KW)«m(r/min)"”什/min)k轴承座中心高H(mm)最短工作年限L工作环境537108021703年3班室内清洁选择材料，确定许用应力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。
故选择45号钢，并进行调质处理。
（由于 45号钢成本适中，且经过调质处理后，可提高其综合性能，所以选为本轴的制 作材料。
）二、按扭转强度估算轴径对于转轴，按扭转强度初算直径：c/min > C \ "，”其中P 2——轴传递的功率，P =^,X77()1 = 3x0.95 = 2.85kW n m --- 轴的转速，r/minC ——由许用扭转剪应力确定的系数。
查表10.2得0106〜118,考虑轴端 弯矩比转矩小，取C=106o由于考虑到轴的最小直径处要安装大带轮，会有键槽存在，故将其扩大5%, 得 d k > 22.6474〃"”，按标准 GB2822-81 的 7?10 圆整后取 d l = 25mm三、设计轴的结构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。
机械设计大作业(参考)
机械设计实训班级：08061041学生：王武学号：20080008指导教师：刘昭琴完成时间：2010年1月15日重庆航天职业技术学院《机械设计CAD设计》任务书课程代码：01030039 题号： A2 发给学生：王武题目：设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器1—V带传动2—运输带3—一级直齿圆柱齿轮减速器4—联轴器5—电动机6—卷筒已知条件：1. 卷筒效率0.96(包括卷筒与轴承的效率损失)；2. 工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，运输带速度允许误差为±5％；3. 使用折旧期10年；4. 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。
设计工作量：1. 减速器装配图1张(A0或A1)；2. 低速轴和低速轴齿轮的零件图各1张(比例1：1)；3. 设计说明书1份，约30页，1万字左右。
说明书要求：1. 说明书既可手写也可打印，纸张为A4打印纸，页边距为左2.5cm、右2cm、上2cm、下2cm；说明书内大标题三号宋体，小标题小三号宋体，正文小四号宋体且为单倍行距。
2. 说明书包括封面、任务书、目录、正文和总结，请按该顺序装订。
必须按给定题号的参数做设计，否则作不及格处理。
交出设计所有资料的最后时间：2010.01.15目录第一章总论 (1)一．课程设计的目的 (1)二．课程设计的内容和任务 (1)三．课程设计的步骤 (1)四．课程设计的有关注意事项 (2)第二章传动装置的总体设计 (3)一．分析和拟定传动方案 (3)二．选择电动机型号 (4)三．计算总传动比和合理分配传动比 (6)四．计算传动装置的运动和动力参数 (6)第三章传动零件的设计 (7)一．选择联轴器的类型和型号 (7)二．设计减速器外传动零件 (7)三．设计减速器内传动零件 (8)第四章减速器箱体的设计 (23)第五章润滑方式和密封类型的选择 (24)个人总结 (26)。
毕业设计 机械设计轴系部件大作业(完整版)
●与齿轮配合的轴段4
取d4=48mm,
l4=b-2=62-2=60mm
●轴环-轴段5
齿轮右端轴肩高 h=(0.07~0.1)d=3.36~4.8mm,取
d5=55mm，轴环长度为
l=1.4h=1.4(d5-d4)/2=1.4x(5548)/2=4.9mm,可取轴段5的长度 l5=10mm
●机体与轴段2，3，6的长度
轴承部件设计习题课
轴承部件设计过程主要包括： 1. 初估轴径： 2. 轴的结构设计： 3. 校核计算： （1）轴的强度；（2）键的强度；（3）轴承的寿命
4. 完成部件图设计：
5. 完成零件图设计(不做)。
轴承部件设计例题：
试设计斜齿圆柱齿轮减速器的输出轴轴承部件。
已知输出轴功率P=2.34 kW,转速n=76.5r/min，输出轴上的齿轮 模数 mn 2.5 mm，齿数Z=81，螺旋角β=12.63o ,齿宽b=62mm, 载荷平稳，单向转动，工作环境清洁，两班工作制，使用5年， 大批量生产。
齿轮所受径向力
齿轮所受轴向力
Fa Ft tan 2815.3tan12.63 630.8N
（2） 计算支承反力 在水平面
d Fr L3 Fa 1050.1 60.5 630.8 207.52 / 2 2 R1H 1066N L2 L3 60.5 60.5 R2H Fr R1H 1050.6 1066 15.4N
齿轮端面与机体间留有足够的间 距（ ≥箱体壁厚），取H=15mm. 轴承采用脂润滑，取轴承上靠近 机体内壁的端面与机体内壁间的
距离Δ=10mm，
轴承座应有足够的宽度L=δ（壁 厚）+C1（扳手空间）+C2（连 接边距）+（5~10） =8+18+16+8=50 mm。 调整垫片的厚度取为2mm。
2021年哈工大机械设计大作业轴系设计
Harbin Institute of 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: 轴系部件设计班级:设计者:学号:指导老师:设计时间:哈尔滨工业大学目录一、设计任务................................................................................................. 错误!未定义书签。
二、轴材料选择............................................................................................. 错误!未定义书签。
d ........................................................................................ 错误!未定义书签。
三、初算轴径min四、结构设计................................................................................................. 错误!未定义书签。
1.轴承部件结构型式................................................................................ 错误!未定义书签。
2. 轴结构设计.......................................................................................... 错误!未定义书签。
五、轴受力分析............................................................................................. 错误!未定义书签。
哈工大机械设计大作业五——轴系部件设计
（1）d1和d7的确定
轴段1和轴段7分别安放大带轮和小齿轮，所以其长度由带轮和齿轮轮毂长度确定，而直径由初算的最小直径得到。所以， 。
（2）d2和d6的确定
轴段2和轴段6的确定应考虑齿轮、带轮的轴向固定和密封圈的尺寸。由参考文献[1]图9.16和表9.5计算得到轴肩高度
由参考文献[2]表14.4，毛毡圈油封的轴径 ，所以 。
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 处开始设计。
T=65101
五、
1.
由弯矩图和扭矩图可知，轴的危险截面是Ι—Ι剖面
抗弯模量
W=
抗扭模量
WT=
弯曲应力
， 。
扭剪应力
危险截面Ι—Ι的当量应力
查[1]表9.3，得 =650MPa，查[1]表9.3的[ -1b]=60MPa
因为 ，所以轴的Ι—Ι剖面强度满足要求。
2.
已知轴承圆角r=1mm，所以轴肩圆角 ，取r`=1mm，则
查[1]表9.10得 ， =1.70。
由[1]式9.4，9.5,9.6注查得等效系数 ， 。
绝对尺寸系数由[1]图9.12查得
轴磨削加工时，表面质量系数由[1]表9.8,9.9查得 。
则安全系数为
查[1]表9.13得许用安全系数 ，显然
所以，剖面安全。
六、
带轮处挤压应力
齿轮处挤压应力
哈工大机械设计大作业轴系部件设计完美版
（4）轴段1和轴段7：
轴段1和7分别安装大带轮和小齿轮，故根据大作业3、4可知轴段1长度 ，轴段7长度 。
（5）计算
， ，
， ，
4、轴的受力分析
4.1画轴的受力简图
轴的受力简图见图3。
4.2计算支承反力
传递到轴系部压轴力
带初次装在带轮上时，所需初拉力比正常工作时大得多，故计算轴和轴承时，将其扩大50%，按 计算。
图2
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，因为齿轮的线速度小于2m/s，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有尘，脂润滑，密封处轴颈的线速度较低，故滚动轴承采用唇形圈密封，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
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12 8GB/T 1096—1990。
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
在水平面上：
在垂直平面上
轴承1的总支承反力
轴承2的总支承反力
4.3画弯矩图
竖直面上，II-II截面处弯矩最大， ；
水平面上，I-I截面处弯矩最大， ；
合成弯矩，I-I截面：
II-II截面： ；
竖直面上和水平面上的弯矩图，及合成弯矩图如图5.4所示
4.4画转矩图
哈尔滨工业大学机械设计大作业_轴系部件_5.1.3
一、 设计题目设计带式运输机中的齿轮传动：带式运输机的传动方案如下图所示，机器运行平稳、单向回转、成批生产，其他数据参见下方表格。
方案电动机工作功率P d /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i 1 轴承座中心高H/mm 最短工作年限 工作环境 5.1.3 3 960 110 2 180 5年2班 室外、有尘 二、 选择齿轮材料、热处理方式、精度等级考虑到带式运输机为一般机械，且仅有一级齿轮减速传动，故大、小齿轮均选用40Cr 合金钢，调质处理，采用软齿面。
大小齿面硬度为241~286HBW ，平均硬度264HBW 。
由要求，该齿轮传动按8级精度设计。
三、 初步计算传动主要尺寸本装置的齿轮传动为采用软齿面开式传动，齿面磨损是其主要失效形式。
其设计准则按齿根疲劳强度进行设计，并考虑磨损的影响将模数增大10%~15%。
齿根弯曲疲劳强度设计公式;m ≥√2KK 1K K K 12∙K K K K K K [K ]K 3式中K K——齿形系数，反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力K K的影响。
K K——应力修正系数，用以考虑齿根过度圆角处的应力集中和除弯曲应力以外的其它应力对齿根应力的影响。
K K——重合度系数，是将全部载荷作用于齿顶时的齿根应力折算为载荷作用于单对齿啮合区上界点时的齿根应力系数。
[K]K——许用齿根弯曲应力。
1.小齿轮传递的转矩K1=9.55×106×K1 K1K1=K1K2K K根据参考文献[2]表9.1，取K1=0.96，K2=0.97。
由此K1=K1K2K K=0.96×0.97×3=2.7936KKK1=9.55×106×K1K1=9.55×106×2.79369602=55581N∙mm2.齿数Z的初步确定为了避免根切，选小齿轮K1=17，设计要求中齿轮传动比i=K1K K =960/2110=4.3636，故K2=K×K1=4.3636×17=74.1818，取K2=75。
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由[1]式9.4，9.5,9.6注查得等效系数 ， 。
绝对尺寸系数由[1]图9.12查得
轴磨削加工时，表面质量系数由[1]表9.8,9.9查得 。
则安全系数为
查[1]表9.13得许用安全系数 ，显然
所以，剖面安全。
六、
带轮处挤压应力
齿轮处挤压应力
因为 ，
所以键的强度满足要求。
（5）键的设计
带轮与齿轮和轴的连接采用A型普通平键，型号为8×7GB 1096-1990，键长分别为25mm和45mm。
四、
1.
R2v
Fr
FtR2hT
FaR1h
80.5mm67mm 90.5m
R1v
FQ
由计算可以得到：R1H=4817.5N；R1v=3126.9N
R2H=2629.2N；R2v=3510.1N
所以寿命合格。
八、
轴承端盖的结构如右图
轴承盖的厚度 ， 为螺钉直径，取螺钉 ，则 ，于是得 ，取 。
轴承盖直径为 ，取 。
螺钉所在圆的直径 。
其他尺寸：
九、
剖分式轴承座设计图例参考[3]图7.9,7.10,7.11设计。详见轴系部件装配图。
十、
附2号图纸。
参考文献
[1]宋宝玉，王黎钦．机械设计．北京：高等教育出版社，2009．
2.
（单位/N·mm）
3.
T=65101
五、
1.
由弯矩图和扭矩图可知，轴的危险截面是Ι—Ι剖面
抗弯模量
W=
抗扭模量
WT=
弯曲应力
， 。
扭剪应力
危险截面Ι—Ι的当量应力
查[1]表9.3，得 =650MPa，查[1]表9.3的[ -1b]=60MPa
因为 ，所以轴的Ι—Ι剖面强度满足要求。
2.
已知轴承圆角r=1mm，所以轴肩圆角 ，取r`=1mm，则
[2]宋宝玉．机械设计课程设计指导书．北京：高等教育出版社，2006．
[3]张锋，宋宝玉．机械设计大作业指导书．北京：高等教育出版社，2009．
（3）为保证拧紧上下轴承座连接螺栓有足够的扳手空间，轴承座宽度应取L=50mm，要保证轮缘与轴承盖K=10mm的间距。轴承内壁端面与机体内部端面间距Δ=5mm。轴承盖厚度e=10mm。
综上： 。
（4）与 设计相似， 。
（5）两轴承间的跨距 ， 。取 =50mm。
（6）由带轮的设计可知，带轮孔长50mm，轴段1的长度应略小于带孔的孔长，取L1=48mm。
七、
当量动载荷 ，查[2]表12.1并计算得 ，X=1。
即 ， 。
所以P=5743.3N
因为轴承在100℃以下工作，查[1]表10.10的fT=1,同时载荷变动小，查[1]表10.11得fp=1.0。
所以
已知运输机的使用寿命为 ,显然 。更换轴承为圆柱滚子轴承，型号为N207E，C=46500N，重新校核得
所以， 。
（3） 与 的确定
初选轴承6207，其内径d=35mm，外径D=72mm，宽B=17mm，圆角r=1mm，动载荷 。取 .
（4） 的确定
轴承安装尺寸 取 。
2.
（1）由齿轮的设计已得到齿轮的轴孔长为30mm，轴段7的长度应略小于齿轮的轴孔长，取 。
（2） 和 的长度根据轴承的宽度确定，B=17mm，则 。
Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学机械设计作业设计说明书
设计题目：设计液体搅拌机中的齿轮传动
高速轴的轴系部件
院系：英才学院
班级：0936105班
设计者：王天啸
设计时间：2011年11月20日
哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学机械设计大作业任务书
题目：设计液体搅拌机中的齿轮传动高速轴的轴系部件
原始数据：
方案
轴承座中
心高H/mm
最短工作
年限
工作环境
5.2.1
2.2710Fra bibliotek902.2
180
8年1班
室内潮湿
由前两个大作业可知以下数据：
一、
因传递的功率不大，且对质量和尺寸无特殊要求，故选择常用材料45钢，调质处理。
二、
查[1]表9.4得 ，C取较小值106。
则得到
考虑到键槽对轴的影响，取
三、
为方便轴承部件的拆装，机体采用剖分式结构，因传递功率较小，齿轮减速的效率高，发热小，估计轴承不会长，故轴承结构设计草图如图
Ⅰ
d1d2d3d4d5d6d7
L1L2L3L4L5L6L7
Ⅰ
因为轴承转动线速度小于2000mm/min，所以采用脂润滑。
1.
（1）d1和d7的确定
由于 ，即要求 ,取 。
（2）d2和d6的确定
d2由两个方面的尺寸限制，一是轴肩高度，二是密封圈的型号。
选择 的毛毡圈油封，代号为30FZ/T92010-1991