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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: .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带传动已知数据方案dP（KW）(/min)mn r(/min)wn r1i轴承座中心高H（mm）最短工作年限L工作环境5.1.2496010021803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. 确定轴承部件机体结构形式及关键尺寸 (2)2. 确定轴轴向固定方法..................................................................................... 错误!未定义书签。
3. 选择滚动轴承类型, 并确定润滑、密封方法 ...................................... 错误!未定义书签。
4. 轴结构设计 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。
五、轴受力分析 (4)1. 画轴受力简图 (4)2. 计算支承反力 (4)3. 画弯矩图 (5)4. 画扭矩图 (5)六、校核轴强度 (5)七、校核键连接强度 (7)八、校核轴承寿命 (8)1. 计算轴承轴向力 (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、参考文件 (9)一、 带轮及齿轮数据已知带传动输出轴功率 P = 3.84 kW , 转矩 T = 97333.33 N·mm , 转速 n = 480 r/min , 轴上压力Q = 705.23 N , 因为原本圆柱直齿轮尺寸不满足强度校核, 故修改齿轮尺寸为分度圆直径d 1 =96.000 mm , 其它尺寸齿宽b 1 = 35 mm , 螺旋角β = 0°, 圆周力 F t = 2433.33 N , 径向力 F r = 885.66 N , 法向力 F n = 2589.50 N , 载荷变动小, 单向转动。
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dP（KW）(/min)mn r(/min)wn r1i轴承座中心高H（mm）最短工作年限L工作环境5.1.2496010021803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)一、带轮及齿轮数据已知带传动输出轴功率 P = 3.84 kW ，转矩 T = 97333.33 N·mm ，转速 n = 480 r/min ，轴上压力Q = 705.23 N ，因为原本圆柱直齿轮的尺寸不满足强度校核，故修改齿轮尺寸为分度圆直径d 1 =96.000 mm ，其余尺寸齿宽b 1 = 35 mm ，螺旋角β = 0°，圆周力 F t = 2433.33 N ，径向力 F r = 885.66 N ，法向力 F n = 2589.50 N ，载荷变动小，单向转动。
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: 璐日期: 2016.11.12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 1i 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 (2)3. 选择滚动轴承类型，并确定润滑、密封方式 (2)4. 轴的结构设计 (2)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)一、带轮及齿轮数据已知带传动输出轴功率P= 3.84 kW，转矩T= 97333.33 N·mm，转速n= 480 r/min，轴上压力Q = 705.23 N，因为原本圆柱直齿轮的尺寸不满足强度校核，故修改齿轮尺寸为分度圆直径d1 =96.000 mm，其余尺寸齿宽b1 = 35 mm，螺旋角β = 0°，圆周力F t = 2433.33 N，径向力F r = 885.66 N，法向力F n = 2589.50 N，载荷变动小，单向转动。
二、选择轴的材料因传递功率不大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理。
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dP（KW）(/min)mn r(/min)wn r1i轴承座中心高H（mm）最短工作年限L工作环境5.1.2496010021803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)一、带轮及齿轮数据已知带传动输出轴功率 P = 3.84 kW ，转矩 T = 97333.33 N·mm ，转速 n = 480 r/min ，轴上压力Q = 705.23 N ，因为原本圆柱直齿轮的尺寸不满足强度校核，故修改齿轮尺寸为分度圆直径d 1 =96.000 mm ，其余尺寸齿宽b 1 = 35 mm ，螺旋角β = 0°，圆周力 F t = 2433.33 N ，径向力 F r = 885.66 N ，法向力 F n = 2589.50 N ，载荷变动小，单向转动。
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d ≥C √p n 3=118×√41253=37.46mm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○2.确定各轴段长度（3）轴的受力分析○1.求轴传递的转矩T=9.55×106P=9.55×106×4=305600N⋅mm○2.求轴上传动件作用力齿轮上的圆周力F t2=2Tmz=2×3056003×85=2397N齿轮上的径向力F r2=F t2tanα=2397×tan20°=872.4N ○3.确定轴的跨距。
查表可知所选用轴承的B值为19mm，故左轴承的支反力作用点至齿轮力作用点的间距为0.5×80+10+8+19×0.5=67.5mm故右轴承的支反力作用点至齿轮力作用点的间距为0.5×80+8+10+19×0.5=67.5mm（4）按当量弯矩校核轴的强度○1.做轴的空间受力简图○2.做水平面受力图及弯矩M H图F AH=F BH=0.5×F r2=0.5×872.4=436.2NM H=F AH×67.5=436.2×67.5=29443.5N∙mm○3.做垂直面受力简图及弯矩M V图F AV=F BV=0.5×F t2=0.5×2397=1198.5NM V=F AV×67.5=1198.5×67.5=80898.75N∙mm○4.做合成弯矩M图M=√M H2+M V2=√29443.5+80898.75=86090.22N∙mm○5.做转矩T图T=305600N∙mm○6.做当量弯矩图M e=√M2+(αT)2○7.按当量弯矩校核轴的强度由当量弯矩图可以看出齿轮处当量弯矩最大，对此截面进行校核，查表得45号钢的[σ-1]=55MPa.σe=M e0.1d3=202564.60.1×483=18.32MPa<[σ−1]故轴的强度足够。
一、概述 (2)1、任务来源 (3)2、技术要求 (3)二、结构参数设计 (3)1、受力分析及轴尺寸设计 (11)2、轴承选型设计、寿命计算 (11)3、轴承结构设计 (12)三、精度设计 (12)轴颈轴承配合 (12)四、总结 (13)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：航天学院自动化班级：11104104设计者：学号：1110410420指导教师：设计时间：2013年12月10日哈尔滨工业大学机械设计作业任务书一、概述1、任务来源：老师布置的大作业课题：轴系的组合结构设计。
2、题目技术要求：一钢制圆轴,装有两胶带轮A和B，两轮有相同的直径D=360mm，重量为P=1KN，A轮上胶带的张力是水平方向的，B轮胶带的张力是垂直方向的，它们的大小如图所示。
设圆轴的许用应力[]=80MPa，轴的转速n=960r/min，带轮宽b=60mm，寿命为50000小时。
设计要求：1.按强度条件求轴所需要的最小直径；2.选择轴承的型号（按受力条件及寿命要求）；3.按双支点单向固定的方法，设计轴承与轴的组合装配结构，画出装配图（3号图纸）4.从装配图中拆出轴，并画出轴的零件图（3号图纸）5.设计说明书1份二、结构参数设计1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45号钢，并进行调质处理。
2按扭转强度估算轴径对于转轴，按扭转强度初算直径：3min d mP Cn ≥ 其中2P ——轴传递的功率，η=⨯=⨯=3.70.96 3.55m P P kW m n ——轴的转速，r/min912285/min 3.2m 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。
≥=⨯=33min 3.55d 10624.57285mPCmm n 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 1.0525.8k d mm ≥⨯=，按标准GB2822-81的10R 圆整后取130d mm =。
3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，共分为六段。
以下是轴段草图：3.1 确定轴承部件机体的结构形式及主要尺寸为方便轴承部件的拆装，铸造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212d mm =，装拆螺栓所需要的扳手空间118C mm =，216C mm =，故轴承座内壁至座孔外端面距离()125~847~50L C C mm mm δ=+++=取50L mm =3.2确定轴的轴向固定方式因为一级齿轮减速器输出轴的跨距不大，且工作温度不大，故轴的轴向固定采用两端固定方式。
3.3 选择滚动轴承的类型，并确定其润滑与密封方式因为轴不受轴向力的作用，故选用深沟球球轴承支撑。
由齿轮结构设计中，小齿轮17z =，4m mm =，得分度圆直径41768d mm =⨯=，所以齿轮的线速度为68285 1.0147/2/601000601000dn v m s m s ππ⨯⨯===<⨯⨯齿轮转动时飞溅的润滑油不足于润滑轴承，故滚动轴承采用脂润滑。
因为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。
3.4 轴的结构设计在本题中有6个轴段的阶梯轴，轴的径向尺寸确定，以外伸轴颈1d 为基础，依次增加为130d mm =，235d mm =，340d mm =，445d mm =，550d mm =，640d mm =。
根据轴承的类型和轴径3d ，初选滚动轴承型号为6308，其基本尺寸为40d mm =，90D mm =,23B mm =。
因为轴承选用润滑脂，轴上安放挡油板，所以轴承内端面与机体内壁间要有一定距离∆，取10mm ∆=。
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15H mm =。
采用凸缘式轴承盖，其凸缘厚度10e mm =。
为避免带轮轮毂端面与轴承盖连接螺栓头相碰，并便于轴承盖上螺栓的装拆，带轮轮毂端面与轴承盖间应有足够的间距K ，取20K mm =。
确定各部分轴段的长度：轴段④的长度4L 要比相配齿轮的轮毂长度b 略短，由齿轮设计小齿轮的齿宽47.6b mm =，取4245.645L b mm mm mm =-=≈轴段③的长度()32151023250L H B mm mm =+∆++=+++=轴段②的长度()()2501023102047L L B e K mm mm =--∆++=--++=⎡⎤⎣⎦轴段①的长度，由V 带设计中得V 带轮宽度为60mm ，轴段①的长度应略小于V 带轮宽度，以方便固定，取158L mm =轴段⑤的长度5L 就是轴环的宽度m ，按经验公式()541.4 1.4(d d )/2 1.45045/2 3.5m h mm ==⨯-=⨯-=适度放大，取514L mm =轴段⑥的长度()61510231434L mm mm =++-=⎡⎤⎣⎦进而，轴的支点及受力点间的跨距也随之确定下来。
6308轴承的作用点距外座圈大边距离11.5a mm =，取该点为支点。
取1L 段中点为支撑点，则可得跨距1604711.588.52Ld mm =++= 取齿轮中点为支点，则2455011.5612Ld mm =+-= 345143411.5592Ld mm =++-=最终尺寸如上图3.5 键连接设计带轮及齿轮与轴的周向连接均采用A型普通平键连接，由GB/T1095-2003可知，两个键的尺寸分别为8×7 ×40GB/T1095-2003，14×9×36 GB/T1095-2003。
4 轴的受力分析4.1 绘制受力简图计算结果如下4.2 计算支承反力轴上一共收到3个外力，分别为齿轮的圆周力1117816.8423465.2 68/2F N ==齿轮的径向力为21tan201261.2F F N==o齿轮无轴向力。
V带压轴力31482.4F N=在水平面上，外力为V 带的压轴力和齿轮径向力()3123231233195.7H F Ld Ld Ld F Ld F N Ld Ld +++==+2132452.1H H F F F F N =--=在竖直面上，外力为齿轮的径向力131231703.7V F Ld F N Ld Ld ⨯==+122231761.4V F Ld F N Ld Ld ⨯==+轴承Ⅰ的总支承反力：13621.5R F N ===轴承Ⅱ的总支承反力：21818.5R F N ===4.3 计算弯矩在水平面上滚动轴承Ⅰ弯矩：11111482.488.5131192.4H H M M F Ld N mm ==⨯=⨯=g 右左在竖直面上滚动轴承Ⅰ弯矩：110V V M M ==右左在水平面上滚动轴承Ⅱ弯矩：220H H M M ==右左在竖直面上滚动轴承Ⅱ弯矩：220V V M M ==右左竖直平面弯矩最大处，弯矩为：2221703.761103925.7V V M F Ld N mm =⨯=⨯=g4.4 绘制弯矩扭矩图5 校核轴的强度轴承Ⅰ处的弯矩为1131192.4M N mm =g 此处最大但由于齿轮处存在键，会存在应力集中，因此分两处校核。
5.1轴承Ⅰ处 轴承Ⅰ处的弯矩：1131192.4M N mm =g抗弯截面模量为33310.10.1406400W d mm ==⨯=弯曲应力：111131192.420.506400M MPa W σ=== 扭曲应力：3330.20.24012800T W d mm ==⨯=117816.8429.204412800T T T MPa W τ=== 对于单向转动的转轴，通常转矩按脉冲循环处理，故取折合系数0.6α=，则当量应力为23.28e MPa σ=== 5.2齿轮处 齿轮处的弯矩：222452.15926673.9H H M F Ld N mm ==⨯=g2107223.31M N mm ===g ()()22333214 5.545 5.50.10.1457777.62245bt d t W d mm d -⨯-=-=⨯-=⨯弯曲应力：222107223.3113.787777.6M MPa W σ=== 扭曲应力：()()2233314 5.545 5.50.20.245168902245T bt d t W d mm d -⨯-=-=⨯-=⨯117816.8426.9716890T T T MPa W τ=== 对于调质45钢，由参考文献[1]表10.1可以查得b =650MPa σ，1=300MPa σ-，1=155MPa τ-，材料的等效系数为0.2σψ=，0.1τψ=键槽引起的应力集中系数，查参考文献[1]附表9.11得 1.825K σ=， 1.625K τ=。
绝对尺寸系数，查参考文献[1]附表9.12得0.84σε=，0.78τε= 查参考文献[1]表9.8得，由于没有进行表面处理，所以11β=， 查参考文献[1]表9.9得，轴磨削加工时的表面质量系数，21β= 则121βββ==。
由此，安全系数计算如下：130010.021.82513.780.201.00.84a m S K σσσσσσψσβε-===⨯+⨯+⨯ 115510.1771.625 6.970.1 6.971.00.78a mS K ττττττψτβε-===⨯+⨯+⨯[]7.14 1.5~1.8S S ===≥=故，截面安全。
σS ——只考虑弯矩时的安全系数；τS ——只考虑转矩时的安全系数；三、精度设计1.校核键的连接强度由参考文献[1]式4.1[]p p kld T σσ≤=12式中： p σ——工作面的挤压应力，MPa ；1T ——传递的转矩，mm N ⋅；d ——轴的直径，mm ；l ——键的工作长度，mm ，A 型，l L b =-，L 为键的公称长度，b 为键宽； k ——键与毂槽的接触高度，,mm /2k h =；[]p σ——许用挤压应力，MPa ，由参考文献[1]表6.1，静连接，材料为钢，有轻微冲击，[]100~120p MPa σ=,取110Mpa 。
（1） 对于轴段1上的键()[]122117816.84270.121107408302p p T MPa MPa kld σσ⨯===≤=⨯-⨯；校核通过； （2） 对于轴段4上的键()[]122117816.84252.8911093614452p p T MPa MPa kld σσ⨯===≤=⨯-⨯; 校核通过。
