2013年机械设计大作业轴设计

Harbin Institute of Technology机械设计大作业题目：轴系部件设计院系：机电工程学院班级：指导老师：姓名：学号：©哈尔滨工业大学目录一、材料选择 (3)二、初算轴径 (4)三、轴系结构设计 (4)3.1轴承部件的结构型式及主要尺寸 (4)3.2及轴向固定方式 (4)3.3选择滚动轴承类型 (4)3.4 轴的结构设计 (5)3.5 键连接设计 (5)四、轴的受力分析 (6)4.1 画出轴的结构和受力简图 (6)4.2 计算支承反力 (6)4.3 画出弯矩图 (7)4.4 画出扭矩图 (7)五、校核轴的强度 (8)六、校核键连接强度 (9)七、校核轴承寿命 (9)7.1 当量动载荷 (9)7.2 校核轴承寿命 (9)八、轴上的其他零件 (10)8.1 毡圈 (10)8.2 两侧挡油板 (10)8.3 轴承端盖螺钉连接 (10)九、轴承端盖设计 (10)9.1 透盖 (10)9.2 轴承封闭端盖 (10)十、轴承座 (10)十一、参考文献 (11)轴系部件设计任务书题目: 设计绞车（带棘轮制动器）中的齿轮传动高速轴轴系部件结构简图见下图:。

原始数据如下：室内工作、工作平稳、机器成批生产一、材料选择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：min d C ≥其中2P ——轴传递的功率，=2 3.0P KW m n ——轴的转速，r/min ，296.5/min m n r =C ——由许用扭转剪应力确定的系数。

查表10.2得C=106～118，考虑轴端弯矩比转矩小，取C=106。

≥=⨯=min d 10622.93Cmm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min d 1.0524.07k d mm ≥⨯=，按标准GB2822-81的10R 圆整后取125=d mm 。

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)。

机械设计基础设计实践设计计算说明书题目：轴承部件设计学院：班号：学号：姓名：日期：机械设计基础设计实践任务书题目：轴承部件设计设计原始数据及要求：目录一、估算轴的基本直径 (4)二、确定轴承的润滑方式和密封方式 (4)三、轴的结构设计 (4)1. 初定各轴段直径 (4)2. 确定各轴段长度（由中间至两边） (5)3. 传动零件的周向定位 (5)4. 其他尺寸 (5)四、轴的受力分析 (6)1. 求轴传动的转矩 (6)2. 求轴上传动件作用力 (6)3. 确定轴的跨距 (6)4. 按当量弯矩校核轴的强度 (6)5. 校核轴承寿命 (8)6. 校核键的连接强度 (8)参考文献 (8)一、估算轴的基本直径选用45钢，正火处理，估计直径100d mm <，由参考文献[1]表11.4查得600b Mpa σ=。

查表取C = 110d ≥C √Pn 3=110×√2.7803=35.55mm所求 d 为受扭部分的最细处，即联轴器处的直径。

但因该处有一个键槽，故轴径应增大3%，即35.55 1.0336.62d mm =⨯=，查表可知，d 取38mm 。

二、 确定轴承的润滑方式和密封方式大齿轮d 2=mZ =3×81=243m ，圆周速度222 1.02/2/60260d d n n v m s m s ππ=⨯==<故采用脂润滑。

多尘环境下，采用橡胶圈密封。

三、 轴的结构设计1. 初定各轴段直径2. 确定各轴段长度（由中间至两边）3. 传动零件的周向定位齿轮及联轴器处均采用A 型普通平键，其中齿轮处为：键16×50GB1096-1990；联轴器处为：键12×40GB1096-1990。

4. 其他尺寸为加工方便，并参照6010型轴承的安装尺寸，轴上的过渡圆角半径全部采用r =1mm ；轴端倒角为2×45°。

轴承支座宽度12(5~10)L C C mm δ=+++查表得120C =，218C =，箱体壁厚取8mm δ=，则20188854L mm=+++=四、 轴的受力分析1. 求轴传动的转矩T =9.55×106P n =9.55×106×2.780=322×103 N ∙mm 2. 求轴上传动件作用力齿轮上的圆周力F t2=2T d 2=2×322×103243=2650N齿轮上的径向力F r2=F t2tanαn =2650×tan20°=964.5N3. 确定轴的跨距左右轴承的支反力作用点至齿轮力作用点的间距皆为： 802012157222mm ++++= 联轴器作用点与右端轴承支反力作用点的间距为 2070489322mm ++= 4. 按当量弯矩校核轴的强度(a) (b) (b)BH F AH F 2r F HM 34722(c) 95400V M(d)10522M(e)322000T (f)作水平面受力图及弯矩图（b ），M H =F r22×72=34722N ∙mm作垂直面受力图及弯矩图（d ）,2265072728540022t V F M N mm =⨯=⨯=⋅作合成弯矩图（e ）223472285400101522M N mm =+=⋅作扭矩图（f ）T =322×103N ∙mm按当量弯矩校核轴的强度BV F AV F2t F218200e M N mm ==⋅13321820014.66[]550.10.153eB eB M MPa MPa d σσ-===<=⨯ 5. 校核轴承寿命61010()60t hf C L n Pε= 查机械设计手册可知，6010型号轴承 2.2r C kN C ==，工作条件低于12℃，查参考文献[1]表12.6取t f =1，80/min n r =，964.5r P F N ==，对于球轴承3ε=，代入数据可算得610 2.4721024000h L h h =⨯>。

●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。

机械设计大作业轴系设计报告姓名：学号：指导老师：日期：2012.5.19目录第一章设计任务 (3)第二章轴的结构设计 (4)第三章轴承寿命计算 (6)第四章轴强度的校核 (10)第五章Simulation (12)心得体会 (13)参考文献 (13)附录 (14)第一章设计任务图示二级斜齿圆柱齿轮减速器。

已知中间轴Ⅱ传递功率P= 35kW，转速n2 = 300r/min；z2 = 103，mn2 = 6，β2 = 12°, 宽度b2 = 210mm; z3 = 21，mn3 = 8，β3 = 8°，b3 = 140mm。

轴材料：45钢调质。

图1.1 设计任务设计轴Ⅱ结构，生成工程图和装配图。

第二章 轴的结构设计2.1选择轴的材料：45号钢，调质处理，硬度217~255HBS 。

由表19.1查得对称循环弯曲许用应力[]-1σ=180MPa 。

2.2初步计算轴直径：取β=0，A=110，得min d 11053.5mm === 因为轴上需要开键槽，会削弱轴的强度。

故将轴径增加4%~5%，取轴的最小直径为55mm 。

2.3 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的布置方案主要部件有轴承（一对）、轴套、轴上齿轮，根据他们之间的装配方向、顺序和相互关系，轴上零件布置方案如图2.1所示。

图2.1 轴上零部件布局（2） 轴上零件的定位及轴的主要尺寸的确定1） 轴承的选择：根据前面已经得到的初步计算的轴直径，d=55，出于安全考虑，轴的最小直径选为65mm ，根据轴的受力，选取7213C 角接触滚动轴承，其尺寸d D B ⨯⨯为6512023mm mm mm ⨯⨯，与其配合轴段的轴径为55mm （配合为k ）。

2） 齿轮、轴承以及轴套的定位：轴的中部设置轴环，宽度为20mm,用于定位两个齿轮。

齿轮2齿宽为210mm ，配合轴段应比齿宽略短，取L=208mm 。

同样的，右边的齿轮3齿宽为140mm ，配合轴段取为138mm 。

(2)为便于零件装配,轴端应制出45°倒角。当装配的零
件较重或配合的过盈量较大时, 装入端应做出导向圆锥。
轴设计
4.轴的加工工艺性
(1)轴的结构要符合制造要求,如:同一轴上的键槽要布置
在轴的同一纵向线上;尽量 选用同一规格的键槽截面尺寸。
(2)为便于轴的加工,轴端面应有中心孔。当轴需要磨削
加工或车制螺纹时,在轴上还 应留出砂轮越程槽或螺纹退刀
轴具有良好的加工工艺性。二是强度、刚度计算,以保证轴
在 载荷作用下不致断裂或产生过大的变形。一般情况下,只
有对有刚度要求的轴(如车床主轴) 才进行刚度计算。
3.轴的设计步骤
轴的设计步骤通常是:画草图→选材料→估算最小轴径
→根据轴上零件初步确定轴的结 构→根据载荷校核轴径→
修改结构→画轴的零件图样。
轴设计
圆螺母定位可承受大的轴向力,多用于轴端处。轴中部
用此结构时,可避免采用过长的 套筒,不过在螺纹处有很大的
应力集中,将降低轴的疲劳强度。为了防止松脱,可用双螺母
或圆螺母与止动垫圈配套使用。
轴设计
轴端挡圈固定只适用于轴端零件的轴向固定。轴端挡圈、
圆螺母与轴的相应端面间也应 留有间隙δ,以保证能压住轮毂。
Q275等普通碳素钢。
轴设计
(2)合金钢。合金钢具有较好的机械性能和淬火性能。
但对应力集中比较敏感,价格较 高,多用于有特殊要求的轴,如
要求重量轻或传递转矩大而尺寸又受到限制的轴。常用的低
碳合金钢有20Cr、20CrMnTi等,一般采用渗碳淬火处理,使表
面耐磨性和芯部韧性都较好。 合金钢与碳素钢的弹性模量
的轴向移动。这种定位简单可 靠,能承受较大的轴向力。但
轴肩定位会使轴径加大,并且使轴肩处将因断面的突变而引

绝对尺寸系数，由参考文献[1]附表10.1，查得 。
轴磨削加工时的表面质量系数，由参考文献[1]附表10.1和附表10.2，得 。
由此，安全系数计算如下：
由参考文献[1]附表10.5，查得许用安全系数 。
显然 ，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，取折合系数 ，当量应力为
轴承Ⅰ的总支承反力：
轴承Ⅱ的总支承反力：
3.轴弯矩计算
在水平面上
a—a剖面左侧：
a—a剖面右侧：
在垂直平面
合成弯矩
a—a剖面左侧：
a—a剖面右侧：
4.轴转矩算
5．轴的受力简图（b）、弯矩图(c、d、e)和转矩图(f)
五校核轴的强度
此轴几乎为对称布置，但a—a剖面左侧使用套筒固定齿轮，轴径比右侧小，故a—a剖面左侧为危险剖面。
已知轴的材料为45钢，调质处理，查得 。
二初算轴径
对于转轴，按扭转强度初算直径
式中P——轴传递的功率；
C——由许用扭转剪应力确定的系数；
n——轴的转速，r/min。
由参考文献[1]表10.2查得 ，考虑轴端弯矩比转矩小，故取 。
输出轴所传递的功率：
输出轴的转速：
代入数据，得
考虑键的影响，将轴径扩大5%， 。
三结构设计
1.轴承部件机体结构形式及主要尺寸
（1）联轴器及轴段①和轴段⑧
本设计中，轴段①和轴段⑧为轴的最小尺寸 。因此，轴段①和轴段⑧与联轴器的设计同时进行。
为了补偿联轴器所连接的两轴的安装误差，隔离振动，选用弹性柱销联轴器。
由参考文献[1]表13.1查得 ，则计算转矩
由参考文献[2]表13.1可以查得GB/T 5014-2003中的LX3型弹性柱销联轴器符合要求。

轴设计（优秀范文五篇）第一篇：轴设计设计某搅拌机用的单级斜圆柱齿轮减速器中的低速轴（包括选择轴两端的轴承及外伸端的联轴器），如下图所示。

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d'2=300mm，宽度B=90mm，齿轮螺旋升角β=12︒，法相压力角α=20︒。

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；4)画出轴的零件图。

1.求出低速轴上的功率P2和转矩T2若取轴承传动的效率（包括轴承效率在内），则η=0.97P2=Pη=4⨯0.97kW=3.88kWP23.88⨯103T2=9550=9550⨯N⋅mm=285031N⋅mmn21302.求作用在齿轮上的力因知低速级大齿轮的节圆直径为d2=300mm 而Ft=2T22⨯258031=N=1900Nd2300Fr=Fttanαntan20︒=1900⨯=707Ncosβcos12︒Fa=Fttanβ=1900⨯tan12︒=404N圆周力Ft，径向力Fr及轴向力Fa的方向如图所示3.初步确定轴的最小直径先按式（15-2）初步估算轴的最小直径。

选取轴的材料为45钢，调质处理。

根据表15-3，取A0=112，于是得P23.88=112⨯3=34.7mm n2130dmin≥A03考虑轴与联轴器连接有键槽，轴径增加3%。

d≥3%dmin=35.7mm输出轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径（图）。

为了使所选用的轴径与联轴器的孔径相适应，故同时选取联轴器型号。

联轴器的计算转矩Tca=KAT2，查表14-1，考虑是搅拌器，故取KA=1.7，则：Tca=KAT2=1.7⨯258031N⋅mm=484553N⋅mm按照计算转矩T ca应小于联轴器的公称转矩的条件，查机械设计手册，选用LX3的弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000N·mm。

机械设计课程设计轴的设计轴的设计机器上所安装的旋转零件，例如带轮、齿轮、联轴器和离合器等都必须用轴来支承，才能正常工作，因此轴是机械中不可缺少的重要零件。

本章将讨论轴的类型、轴的材料和轮毂联接，重点是轴的设计问题，其包括轴的结构设计和强度计算。

结构设计是合理确定轴的形状和尺寸，它除应考虑轴的强度和刚度外，还要考虑使用、加工和装配等方面的许多因素。

4.1 轴的分类按轴受的载荷和功用可分为：1.心轴：只承受弯矩不承受扭矩的轴，主要用于支承回转零件。

如.车辆轴和滑轮轴。

2.传动轴：只承受扭矩不承受弯矩或承受很小的弯矩的轴,主要用于传递转矩。

如汽车的传动轴。

3.转轴：同时承受弯矩和扭矩的轴，既支承零件又传递转矩。

如减速器轴。

4.2轴的材料主要承受弯矩和扭矩。

轴的失效形式是疲劳断裂，应具有足够的强度、韧性和耐磨性。

轴的材料从以下中选取：1. 碳素钢优质碳素钢具有较好的机械性能，对应力集中敏感性较低，价格便宜，应用广泛。

例如：35、45、50等优质碳素钢。

一般轴采用45钢，经过调质或正火处理；有耐磨性要求的轴段，应进行表面淬火及低温回火处理。

轻载或不重要的轴，使用普通碳素钢Q235、Q275等。

2. 合金钢合金钢具有较高的机械性能，对应力集中比较敏感，淬火性较好，热处理变形小，价格较贵。

多使用于要求重量轻和轴颈耐磨性的轴。

例如：汽轮发电机轴要求，在高速、高温重载下工作，采用27Cr2Mo1V 、38CrMoAlA 等。

滑动轴承的高速轴，采用20Cr 、20CrMnTi 等。

3. 球墨铸铁球墨铸铁吸振性和耐磨性好，对应力集中敏感低，价格低廉，使用铸造制成外形复杂的轴。

例如：内燃机中的曲轴。

4.3 轴的结构设计如图所示为一齿轮减速器中的的高速轴。

轴上与轴承配合的部份称为轴颈，与传动零件配合的部份称为轴头，连接轴颈与轴头的非配合部份称为轴身，起定位作用的阶梯轴上截面变化的部分称为轴肩。

轴结构设计的基本要求有： （1）、便于轴上零件的装配 轴的结构外形主要取决于轴在箱体上的安装位置及形式，轴上零件的布置和固定方式，受力情况和加工工艺等。

1.8 当量弯矩图的绘制
5 / 11
机械设计轴系大作业
' ' 截面 a： M ae Ma 5237kN mm
'' '' 2 M ae Ma Ta 5894kN mm 2 ' '2 Mb Tb 3491kN mm 截面 b： M be 2
'' '' M be Mb 2689kN mm
3
(mm)
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机械设计轴系大作业
查表选取由材料和载荷确定的系数 C=118， 带入轴传递的功率 P=40kW， 转速 n=100r/min，得 d≥86.9mm。 计算所得应是最小轴径（即安装联轴器）处的直径。考虑安全性并取圆 整，取 d=95mm。
1.3 轴的结构设计 根据估算所得直径、轮毂宽及安装情况等条件，对轴的尺寸进行草图设 计，如附图。轴的两端用一对 7019C（GB/T 292-2007）角接触球轴承，其宽 度为 24mm，面对面安装。左右轴承用套筒固定。轴与齿轮选用平键连接。 轴承跨距为 502mm。
机械设计轴系大作业
0 设计任务及要求
图示二级斜齿圆柱齿轮减速器，已知中间轴Ⅱ的输入功率 P＝40kW，转速 nⅠ＝100r/min，齿轮 2 的分度圆直径 d２＝688mm，螺旋角 β２＝12°50′，齿轮 3 的分度圆直径 d３＝170mm，螺旋角 β３＝10°29′。试完成： 1. 中间轴Ⅱ的结构设计和强度校核。 2. 选择轴Ⅱ的轴承类型和型号，并计算轴承的寿命。 3. 绘出轴系Ⅱ的装配结构草图（轴、轴承、齿轮、套筒、轴肩、键） 。
S K N 1 k 1 275 1.99MPa 1.82 47.8 0.70 0.90 1155 1.62 8.40 0.1 8.40 0.70 0.90

a
m
S 1K amS=6.72>[S]=1.5 a-a剖面安全。
6. 校核键连接的强度：
联轴器处键连接的挤压应力：
pd 4Th3 l 4 5 8 2(5 8 6 914 )0 588 .9 8(5 M)Pa
取键、轴及联轴器的材料都为钢，查教材P84表
6.1：静连接条件下，p12~0 15M 0Pa
试设计带式运输机中齿轮减速器的输出轴部件。 已知：
输出轴功率P=2.74kW，转矩T=289458N.mm， 转速n=90.4r/min, 圆柱齿轮分度圆直径d= 253.643mm,齿宽b=62mm,圆周力F1=2282.4N, 径向力Fr=849.3N,轴向力Fa=485.1N,载荷 平稳，单向转动，工作环境清洁，两班工作 制，使用年限5年，大批量生产。
2）联轴器选择及轴段1直径d1、长度l1确定(续)：
取轴端的直径d1=35mm,该轴段长度应比联轴器主 动端轴孔长度60mm略短2~3mm,取l1为58mm。
3）密封圈与密封圈所在轴段2：
轴段2用轴 肩对联轴 器起轴向 定位作用
h=2.45~3.5mm,则轴段2的直径 d2=d1+h=40~42mm。
为便于轴承安装：d3>d2=40mm 轴承内径d3应在标准值系列
内：...,30,35,40,45,...
d3=45mm
查《机械设计手册》得轴承代号号为：7209 C，
其主要参数为：
内径d=45mm,外经D=85mm,宽度B=19mm,定位轴肩直径
da=52mm,轴肩定位处圆角半径(安装尺寸)rAS=1mm， 基本额定动载荷C=29800N,基本额定静载荷C0= 23800N，油润滑极限转速nlim=9000r/min,脂润滑极

机械设计课程设计轴的设置一、课程目标知识目标：1. 学生能理解轴在机械设计中的重要作用和基本原理；2. 学生能掌握轴的设计要求、计算方法和选择标准；3. 学生能了解轴的结构特点、材料性能及其在工程中的应用。

技能目标：1. 学生能运用所学知识进行轴的设计计算，并正确选用轴的材料；2. 学生能通过课程学习，运用CAD软件绘制轴的零件图和装配图；3. 学生能分析轴的失效原因，并提出相应的改进措施。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对机械设计学科的兴趣，增强学习积极性；2. 学生通过团队协作完成课程设计，培养沟通、协作能力和集体荣誉感；3. 学生在学习过程中，认识到机械设计在实际工程中的重要性，增强工程意识。

本课程针对高年级学生，结合机械设计课程，注重理论与实践相结合。

课程目标旨在使学生掌握轴的设计原理和方法，提高其机械设计能力，培养解决实际工程问题的能力。

同时，通过课程学习，培养学生良好的学习态度和团队协作精神，为其未来从事相关工作奠定基础。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 轴的基本概念与作用- 了解轴的定义、分类及在机械系统中的应用；- 学习轴的基本结构、功能及其在传递运动和承受载荷中的作用。

2. 轴的设计原理与方法- 掌握轴的设计要求，包括强度、刚度、稳定性等方面的计算；- 学习轴的材料选择、尺寸确定和形状设计；- 熟悉轴的设计标准和工程实践经验。

3. 轴的设计实例与CAD软件应用- 分析典型轴的设计实例，了解实际工程中轴的设计过程；- 学习运用CAD软件绘制轴的零件图和装配图；- 掌握轴的强度校核、失效分析和优化设计方法。

教学内容根据教材相关章节进行组织，教学进度安排如下：1. 轴的基本概念与作用（1课时）2. 轴的设计原理与方法（2课时）3. 轴的设计实例与CAD软件应用（3课时）三、教学方法针对本章节内容，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：教师通过PPT、板书等形式，系统讲解轴的基本概念、设计原理与方法，以及CAD软件在轴设计中的应用。

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减少应力集中
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轴的结构工艺性
轴的结构工艺性是指轴的结构形式应便于加工和装配 轴上的零件，并且生产率高，成本低。
为了便于装配零件并去毛刺，轴端应倒角；需要磨削 加工的轴段，应留有砂轮越程槽；需要切制螺纹的轴段， 应留有退刀槽。
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改善受力
转 轴 改 为 心 轴
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改善受力
改进轴上零件结构，减少轴受弯矩
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改善受力
改 变 支 点 位 置 ， 改 善 轴 的 强 度 和 刚 度
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改善受力
返 回 采用力平衡或局部相互抵消的办法减小轴的载荷

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。

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表1. 直齿圆柱齿轮减速器的已知数据
可一张，按照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，主要是输出轴的轴、键及轴承的设计 计算。
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三. 本次作业的设计步骤
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（4）校核轴和键的强度；验算滚动轴承寿命。 （5）修改和完善轴系部件的结构设计。 （6）完成轴系部件装配图。
机械设计大作业一级圆柱齿轮输出轴轴系部件可编辑课件ppt一已知条件一级圆柱齿轮减速器已知数据直齿圆柱齿轮减速器的已知数据可编辑课件ppt设计要求1绘制轴系部件装配图一张按照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
机械设计大作业
一级圆柱齿轮输出轴轴系部件
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一、已知条件
一级圆柱齿轮减速器已知数据
四. 设计要点
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轴承中油润滑，这时必须在端盖上开缺口并将端盖端部直径取小一 些，如图a所示。
图a
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4. 当齿轮圆周速度小于2m/s时 ，宜用脂润滑，应加挡油板以防止 箱体内润滑油流入轴承将润滑脂稀释，这时轴承端面与箱体内 壁距离应取大些，如图 b（上）所示。当用润滑油润滑，则轴 承端盖与箱体内壁距离可取小些，如图 b（下）所示。
图b
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图c
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6. 轴的外伸长度与外接零件及轴承端盖结构要求，本作业输出轴 采用凸缘联轴器，仅要求联轴器端面（转动件）距轴承端盖（ 不转动件）有10~15mm的距离，当采用嵌入式轴承端盖时，则 外伸端长度可更小些。

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。