机械设计课程设计之轴的结构设计
机械设计课程设计轴的设计过程
七 轴的设计计算（一）高速轴的设计计算 1.确定轴的最小直径先按教材式（15-2）初步估算轴的最小直径。
选轴的材料为40Cr 调质处理。
根据教材表15-3，取1060=A ，于是得mm n P A d 74.1496058.210633110min =⨯==，由于开了一个键槽，所以mm d 77.15)07.01(74.14min =+⨯轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。
为了使轴的直径和联轴器的孔径相适应，故需同时选联轴器的型号。
联轴器的计算转矩1T K T A ca =，查教材表14-1取3.1=A K ，又N T 4110567.2⨯=代入数据得mm N T ca .1034.34⨯=查《机械设计课程设计》表9-21（GB/T4323-1984），选用TL4型弹性柱销联轴器。
联轴器的孔径d=22mm,所以mm d 22min = 2.轴的机构设计（1）根据轴向定位的要求确定轴上各段直径和长度1）为了满足联轴器的轴向定位要求，在12段的右边加了一个轴套，所以mm d d 22min 12==2）初步选取轴承，因同时受到径向力和轴向力，故选用圆锥滚子轴承，根据轴的结构和最小轴的直径大小 查《机械设计课程设计》表9-16（GB/T297-1994）选用30205型轴承mm mm mm T D d 25.165225⨯⨯=⨯⨯所以，mm d 2523=，根据轴承的右端采用轴肩定位，从表中可知mm d 3034=，45断的直径为齿轮的齿顶圆直径，所以mm d 66.4145=，mm d d mm d d 25,3023673456====。
半联轴器与轴配合的毂孔长度mm L 381=，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，所以长度应取短些，先取mm L 361=。
轴承的端盖的总宽为25mm,取端盖的外端面与半联轴器的距离为25mm ，所以12段上的轴套长mm L 5025252=+=，所以mm L 882365012=++=在确定轴承的位置时应距离箱体内壁S=8mm ，取齿轮距离箱体内壁a=12mm 。
机械制造课程设计轴3
机械制造课程设计轴3一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握轴的机械制造过程，理解轴的结构和原理，学会使用相关工具和设备，提高学生的动手能力和创新能力。
知识目标：使学生了解轴的定义、分类和结构，掌握轴的制造工艺和流程，了解轴的加工方法和设备。
技能目标：培养学生具备轴的绘制、加工和检测能力，提高学生的动手实践能力。
情感态度价值观目标：激发学生对机械制造的兴趣，培养学生的创新精神和团队合作意识，使学生认识到机械制造在现代工业中的重要性。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括轴的定义、分类和结构，轴的制造工艺和流程，轴的加工方法和设备。
1.轴的定义、分类和结构：介绍轴的基本概念，解析不同类型轴的特点和应用场景，讲解轴的结构组成及其功能。
2.轴的制造工艺和流程：阐述轴的制造过程，包括材料选择、热处理、加工方法等，让学生了解轴的制造步骤和注意事项。
3.轴的加工方法和设备：介绍轴的加工设备，如车床、铣床等，讲解各种加工方法的特点和适用范围，演示轴的加工操作过程。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课采用多种教学方法相结合的方式：1.讲授法：教师讲解轴的相关知识，引导学生掌握轴的结构、原理和制造工艺。
2.讨论法：学生分组讨论，分享对轴的理解和加工方法的看法，培养学生的团队合作意识。
3.案例分析法：分析实际生产中的轴制造案例，使学生了解轴在实际应用中的重要性。
4.实验法：安排学生进行轴的加工操作，提高学生的动手能力和实践技能。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法，准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的机械制造教材，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，直观展示轴的制造过程和设备。
4.实验设备：准备齐全的机械加工设备，如车床、铣床等，确保学生能够进行实际操作。
5.网络资源：利用互联网资源，为学生提供更多的学习资料和信息。
机械课程设计轴计算
五 轴的设计计算一、高速轴的设计1、求作用在齿轮上的力高速级齿轮的分度圆直径为d 151.761d mm =112287542339851.761te T F N d ⨯=== tan tan 2033981275cos cos1421'41"n re te F F N αβ=⋅=⨯=tan 3398tan13.7846ae te F F N β==⨯=。
2、选取材料可选轴的材料为45钢，调质处理。
3、计算轴的最小直径，查表可取0112A =331min 015.2811223.44576P d A mm n ==⨯=应该设计成齿轮轴，轴的最小直径显然是安装连接大带轮处，为使d Ⅰ-Ⅱ 与带轮相配合，且对于直径100d mm ≤的轴有一个键槽时，应增大5%-7%，然后将轴径圆整。
故取25d mm =Ⅰ-Ⅱ 。
4、拟定轴上零件的装配草图方案(见下图)5、根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度（1）根据前面设计知大带轮的毂长为93mm,故取90L mm I-II =，为满足大带轮的定位要求，则其右侧有一轴肩，故取32d mm II-III =，根据装配关系，定35L mm II-III =（2）初选流动轴承7307AC ，则其尺寸为358021d D B mm mm mm ⨯⨯=⨯⨯，故35d mm d III-∨I ∨III-IX ==，III -I∨段挡油环取其长为19.5mm,则40.5L mm III-I∨=。
（3）III -I∨段右边有一定位轴肩，故取42d mm III-II =，根据装配关系可定100L mm III-II =，为了使齿轮轴上的齿面便于加工，取5,44L L mm d mm II-∨I ∨II-∨III II-∨III ===。
（4）齿面和箱体内壁取a=16mm,轴承距箱体内壁的距离取s=8mm,故右侧挡油环的长度为19mm,则42L mm ∨III-IX =（5）计算可得123104.5,151,50.5L mm L mm L mm ===、（6）大带轮与轴的周向定位采用普通平键C 型连接，其尺寸为10880b h L mm mm mm⨯⨯=⨯⨯,大带轮与轴的配合为76H r ，流动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为m6. 求两轴承所受的径向载荷1r F 和2r F带传动有压轴力P F (过轴线，水平方向)，1614P F N =。
轴的课程设计说明书
轴的课程设计说明书
一、课程简介
本课程是针对工程机械专业的学生开设的轴的课程设计，课程旨在通过理论讲解和实践操作，使学生掌握轴的设计、制造和检测等方面的基本知识和技能，进一步提高学生的综合能力和实践操作水平。
二、课程目标
1.掌握轴的基本原理和设计方法；
2.熟悉轴的材料选择和热处理工艺；
3.掌握轴的制造工艺和加工方法；
4.熟练掌握轴的检测方法和应用；
5.培养学生的团队合作意识和实际操作能力。
三、课程内容
1.轴的基本原理和设计方法
2.轴的材料选择和热处理工艺
3.轴的制造工艺和加工方法
4.轴的检测方法和应用
5.课程设计实践操作
四、课程教学方法
1.理论授课：通过讲解轴的基本原理和设计方法，使学生掌握轴的设计方法和技巧。
2.实验操作：通过轴的制造和检测等实验操作，强化学生的实际操作能力。
3.团队合作：学生将分成小组进行轴的设计和制造，培养团队合作精神和实际操作能力。
五、考核方式
1.课程设计报告：对课程设计实践操作的过程和结果进行综合评价。
2.实验操作考试：对学生在实验操作中的实际操作能力进行考核。
3.理论考试：对学生对轴的基本原理和设计方法的掌握程度进行考核。
六、教材及参考书目
教材：《轴承设计与制造》
参考书目：《轴承设计原理》、《轴承材料与热处理》、《轴承制造工艺
与加工方法》、《轴承检测方法与应用》。
七、结语
本课程设计旨在帮助学生掌握轴的设计、制造和检测等方面的基本知识和技能，为学生的未来职业发展打下坚实的基础，同时也期望能够培养学生的团队合作意识和实际操作能力，让学生在实践中不断提高自己的综合素质。
轴的设计计算
轴的设计计算2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度如上图 从左到右依次为1d 2d 3d 4d 5d 6d 7d 与大带轮配合的轴 mm d 381= mm d d d 08.4408.63808.02112=+=⨯+= 取mm d 452= mm d d 4523=≥ 且此处为基孔制配合（其中孔为轴承内孔） 取mm d 503=mm d d 5034=≥ 取mm d 554= mmd d d 8.638.85508.02445=+=⨯+=取mm d 645=mm d d d 5885008.02336=+=⨯+= mm d d 5037== mm l 831=mm l 502252=⨯=∆++=s b l 3由于使用的轴承为深沟球轴承6010（GB/T276-1993）查《机械设计手册》P64表6-1得b=16mm主动轴如左图的装配方案mm d 381=mm d 452=mm d 503=mm d 554=mm d 645=mm d 586=对于从动轴：1）拟定轴上零件的装配方案现选用如图所示的装配方案从动轴如左图所示的装配方案mm mm h b 1422⨯=⨯，键槽用键槽铣刀加工，长为80mm ，选择齿轮轴毂与轴的配合为67k H ；同样半联轴器与轴的连接，选用平键为mm mm mm l h b 901118⨯⨯=⨯⨯，半联轴器与轴的配合为67k H 。
滚动轴承与轴的周向定位是通过过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m64）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考《机械设计》教材P365表15-2 mm d 601= mm d 757= 取轴端倒角为0452⨯，各轴肩处的圆角半径见轴的俯视图上标注(3) 按弯扭合成应力校核轴的强度 1)主动轴的强度校核圆周力 1t F =112000d T =2000×255.86/93=5502.37N 径向力1r F =1t F tan α=5502.37×tan20°=5502.37×0.36=1980.85N 由于为直齿圆柱齿轮，轴向力1a F =0带传动作用在轴上的压力齿轮轴毂与轴的配合为67k H半联轴器与轴的配合为67k H 。
机械设计课程设计-蜗轮蜗杆减速器设计说明书
机械设计课程设计蜗轮蜗杆减速器的设计一、选择电机1）选择电动机类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相异步电动机。
2）选择电动机的容量工作机的有效功率为从电动机到工作机输送带间的总效率为=式中各按【1】第87页表9.1取η－联轴器传动效率：0.991η－每对轴承传动效率：0.982η－涡轮蜗杆的传动效率：0.803η－卷筒的传动效率：0.964所以电动机所需工作功率3）确定电机转速工作机卷筒的转速为所以电动机转速的可选范围是：符合这一范围的转速有：750、1000、1500三种。
综合考虑电动机和传动装置尺寸、质量、价格等因素，为使传动机构结构紧凑，决定选用同步转速为1000。
根据电动机的类型、容量、转速，电机产品目录选定电动机型号Y112M-6,其主要性能如下表1：/(9402 确定传动装置的总传动比和分配传动比：总传动比：3 计算传动装置各轴的运动和动力参数： 1）各轴转速：Ⅰ轴Ⅱ轴卷筒轴 2）各轴输入功率： Ⅰ轴 Ⅱ轴卷筒轴3） 各轴输入转矩：电机轴的输出转矩Ⅰ轴Ⅱ轴卷筒轴运动和动力参数结果如下表：940二、涡轮蜗杆的设计1、选择材料及热处理方式。
考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度也不高，蜗杆选用45号刚制造，调至处理，表面硬度220250HBW；涡轮轮缘选用铸锡磷青铜,金属模铸造。
2、选择蜗杆头数和涡轮齿数i=15.16 =2 =i=215.16303、按齿面接触疲劳强度确定模数m和蜗杆分度圆直径1）确定涡轮上的转矩，取，则2)确定载荷系数K=根据工作条件确定系数=1.15 =1.0 =1.1K==1.15 1.0 1.1=1.2653)确定许用接触应力由表查取基本许用接触应力=200MPa应力循环次数 N=故寿命系数4)确定材料弹性系数5）确定模数m和蜗杆分度圆直径查表取m=6.3mm，=80mm4、计算传动中心距a。
涡轮分度圆直径a=满足要求5、验算涡轮圆周速度、相对滑动速度及传动效率<3符合要求tan=0.16,得=8.95°由查表得当量摩擦角=1°47,所以=0.790.80与初值相符。
机械设计轴的设计.
潘存云教授研制
潘存云教授研制
潘存云教授研制
键槽应设计成 同一加工直线
三、各轴段直径和长度的确定 轴段直径大小取决于作用在轴上的载荷大小； 确定轴段直径大小的基本原则： 1. 按轴所受的扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径dmin。 2. 有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。 3. 安装标准件的轴径，应满足装配尺寸要求。 4. 有配合要求的零件要便于装拆。
孔径d 30 32 35 38 40 42 45 48 50 55 65 82 60 112 84 60 63 65… 142 107
长度 长系列 L 短系列
便于零件的装配，减少配合表面的擦伤的措施： 1) 在配合段轴段前应采用较小的直径； 2) 配合段前端制成锥度； 3) 配合段前后采用不同的尺寸公差。 为了便于轴上零件的拆卸，轴肩 高度不能过大。
发动机
传动轴
后桥
潘存云教授研制
11.1
概
述
一、轴的用途及分类 功用：用来支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、 链轮、凸轮等。 分类： 转轴---传递扭矩又承受弯矩 按承受载荷分有： 传动轴---只传递扭矩 类 心轴---只承受弯矩 型 按轴的形状分有：
车厢重力
潘存云教授研制
自行车 前轮轴
前叉
潘存云教授研制
200 250
……
…
…
…
…
…
用于不重要或 载荷不大的轴 有较好的塑性 和适当的强度， 可用于一般曲 轴、转轴。
…
轴的常用材料及其主要力学性能
材料牌号 热处理 毛坯直径 mm 硬度 HBS 屈服强 弯曲疲 度极限 劳极限 σ-1 σs MPa 400~420 225 170 375~390 215 590 295 255 570 285 245 640 355 275 735 540 355 685 490 335 900 735 430 785 570 370 735 590 365 685 540 345 930 785 440 835 685 410 785 590 375 抗拉强 度极限 σb 640 835 530 490 600 800 390 635 195 305 395 190 180 215 290 剪切疲 许用弯 劳极限 曲应力 [σ-1] σ-1 105 140 135 155 200 185 260 210 210 195 280 270 220 160 230 115 110 185 250 40 55 60
《机械设计》实验四（轴系结构实验）
综合性实验指导书实验名称：轴系结构实验实验简介：轴系主要包括轴、轴承和轴上零件，它是机器的重要组成部分。
轴的主要功用是支持旋转零件和传递扭矩。
轴的设计一方面要保证具有足够的工作能力，即满足强度、刚度和振动稳定性等要求。
另一方面，要根据制造、装拆使用等要求定出轴的合理外形和全都结构尺寸，即进行轴的结构设计。
轴承是轴的支承，分为滚动轴承和滑动轴承两大类。
滚动轴承已标准化，设计时只需根据工作条件选择合适的类型和尺寸，并进行轴承装置的设计。
通过本实验学生将进一步定性地对轴系设计结构理论进行深入了解。
适用课程：机械设计实验目的：了解并正确处理轴、轴承和轴上零件间的相关关系，如轴与铀承及轴上零件的定位、固定、装拆及调整方式等，以建立对抽系结构的感性认识并加深对轴系结构设计理论的理解。
面向专业：机械类实验项目性质：综合性（课内必做）计划学时： 2学时实验要求：A预习《机械设计》等课程的相关知识点内容；B预习《机械设计实验指导书》中实验目的、原理、设备、操作步骤或说明，并写出预习报告；实验前没有预习报告者不能够进行实验；C 进行实验时衣着整齐，遵守实验室管理规定、学生实验守则、仪器设备操作规定等相关规定，服从实验技术人员或实验教师的指导与管理。
知识点：A《机械设计》课程传动轴内容；B 《机械设计》课程键、螺纹连接内容；C《机械设计》课程滚动轴承内容；D 《机械设计》课程齿轮传动内容； E 《机械设计》课程蜗轮蜗杆传动内容；F《机械设计》课程润滑、密封内容；G《机械制图》课程相关知识内容。
实验分组：1人/组《机械设计》课程实验实验四轴系结构实验一、概述轴系主要包括轴、轴承和轴上零件，它是机器的重要组成部分。
轴的主要功用是支持旋转零件和传递扭矩。
它与轴承孔配合的轴段称为轴颈，安装传动件轮毂的轴段称为轴头，联接轴颈和轴头的轴段称为轴身。
轴颈和轴头表面都是配合表面，须有相应的加工精度和表面粗糙度。
轴的设计一方面要保证具有足够的工作能力，即满足强度、刚度和振动稳定性等要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
98
80.5
55H7/k6
58H7/r6
45H7/k6
55k6
67
82 Ⅲ Ⅱ Ⅰ
ⅥⅤ 80.5
Ⅳ
130 40 5 21 15 100 15
40 23
取平键16mm×10mm ×90mm 42
5 21
20
＋
＋
23 Ⅶ
20
98 80.5
55H7/k6
58H7/r6
45 Ⅲ
60 Ⅱ
45H7/k6
八、轴的结构设计实例
带式输送机减速器
试按弯扭合成法设 计计算其主动轴。
已知： P=10kW， n=200r/min， 斜齿圆柱齿轮传动 b=100mm， z=40， mn=5mm， =922， 轴端装有联轴器。
1
×
Motor
×
×
×
解： 1. 选择轴的材料——
选择轴的材料为45号钢，调质处理，硬度217~255HBS。。 2. 初步计算轴径—— 已知：P=10kW， n=200r/min
84 82 Ⅰ
45H7/k6
b) 轴承、齿轮的定位及轴段主要尺寸——
根据轴的受力，选取一对7211C滚动轴承正装，其尺寸为d×D×B＝ 55mm×100mm×21mm, 配合段轴径 dⅢ-Ⅳ=dⅥ-Ⅶ=55mm(k6)。左端 轴承采用轴肩作轴向定位，由手册确定轴肩处直径 dⅤ-Ⅵ≥64mm，配 合轴段长LⅥ-Ⅶ=23mm；右端采用轴套作轴向定位。 23 23 21 21 84 100 Ⅱ Ⅰ 82
98
55H7/k6
58H7/r6
45H7/k6
55k6
67
82 Ⅲ Ⅱ Ⅰ
Ⅳ
取齿轮端 面距箱体 内 壁 为 5 15mm 21
130 15 15
100
23 5 21
轴承距箱体内壁为 5mm, 则 轴 环 宽 度 b=20mm 。 齿轮右端采用轴套定位， 其宽度为20mm。
＋
＋
23 Ⅶ
20
＋
＋
3. 轴的结构设计—— (2) 轴上零件的定位及轴主要尺寸的确定 a) 轴端联轴器选用和定位——
T 9.55106 P / n 477500 N mm
取联轴器工作情况系数K=1.3，计算转矩为 已知：P=10kW， n=200r/min
TC KT 1.3 477500 620750 N mm
55k6
67
52
82 Ⅰ
ⅥⅤ 80.5
Ⅳ
查国标，选用 HL4 型弹性柱销联轴 器， J 型轴孔，其孔径 d1=45mm ， 与轴配合为 H7/k6 ；联轴器的毂孔 长 L1=84mm ， 故 轴 与 其 配 合 段 长 LⅠ-Ⅱ=82mm ； 按 轴 径 选 用 平 键 截 面尺寸b×h=14×9，键长为70mm； 按轴径选用轴端挡圈直径 D=55mm。 Ⅱ
根据式(13－2)，并由表13－2选系数Ｃ=110，得
d min
P 10 3 C 110 40.5mm n 200
3
因为轴端装联轴器需开键槽，会削弱轴的强度。故将轴径 增加4%~5%，取轴的最小直径为45mm。
3. 轴的结构设计—— (1) 拟定轴上零件的布置方案 根据轴上齿轮、轴承、轴承盖、半联轴器等零件的装配方 向、顺序和相互关系，确定轴上零件的布置方案。
＋
＋
55k6
55k6
Ⅶ
Ⅵ Ⅴ
Ⅳ
Ⅲ
45H7/k6
取齿轮安装段直径dⅣ-Ⅴ=58mm(H7/r6),配合轴段长度取LⅣ-Ⅴ=98 mm。 齿轮左端轴环定位，轴环高度 h>0.07d ，结合轴承轴肩的要求，取 h=6mm，则轴环直径dⅤ-Ⅵ=67mm。 100 23 21 21 84
＋
＋
23 Ⅶ ⅥⅤ