哈工大机械设计大作业轴系部件 -

，取 。（此处的 是螺栓直径，即设计轴承座时的 ）
D=80mm
，取132mm。
。
根据轴、轴承座的设计，应取 。
涉及到毛毡圈沟槽的尺寸，按照参考文献[2]FZ/T 92010-1991相关尺寸设计。
12参考文献
[1]宋宝玉，王黎钦.机械设计.北京：高等教育出版社，2010.
[2]张峰，宋宝玉.机械设计大作业Leabharlann 导书.北京：高等教育出版社，2009.
哈尔滨工业大学
机械设计作业设计计算说明书
题目：设计轴系部件
系别：机械设计制造及其自动化
班号：
学号：
姓名：
日期：2012-12-07
哈尔滨工业大学
题目:轴系部件设计
设计原始数据：
方案
电动机工作功率P/kW
电动机满载转速nm/(r/min)
工作机的转速nw/(r/min)
第一级传动比i1
轴承座中心高度H/mm
键 GB/T 1096-2003
2）密封用毛毡圈
毛毡圈所在轴段的直径为30mm，查参考文献[2]表14.4，可得毛毡圈的尺寸参数。
3)两侧轴端挡板
该零件也属于标准件。查阅参考文献[2]，选用螺栓紧固轴端挡圈（GB/T 892-1986），B型，公称直径32mm。
10轴承座结构设计
本次设计中选用整体式轴承座。按照设计方案的要求，轴承座孔中心高H=180mm，
最短工作年限
工作环境
5.1.2
4
960
100
2
180
3年3班
室外、有尘
传动方案如图5.1
图5.1
1
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。
2
对于转轴，按扭转强度初算直径：
其中
——轴传递的功率,
——轴的转速，r/min
3)轴段3和轴段5
轴段3和轴段5安装轴承，尺寸由轴承确定。标准直齿圆柱齿轮，没有轴向力，但考虑到有较大的径向力，选用深沟球轴承。根据GB/T 276—1994，初选轴承6307，外形尺寸d=35mm，D=80mm，B=21mm，圆角ra=1.5mm，轴件安装尺寸 。因为齿轮分度圆线速度 ，所以选用脂润滑。故取 。
C——由许用扭转剪应力确定的系数。查表10.2得C=106～118，取C=110。
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 ，按标准GB2822-81的 圆整后取
3
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：
4)轴段4
轴段4在两轴承座之间，其功能为定位固定轴承的轴肩，故 。
3.2
1)轴段4。轴段4在两轴承座之间，两端支点间无传动件，应该首先确定该段跨距L。取L=120mm。则轴段4长度 ,取100mm。
2)轴段3和轴段5。轴段3和轴段5安装轴承，轴段长度与轴承内圈宽度相同，故 。
3)轴段2和轴段6。轴段2和轴段6的长度和轴承盖的选用及大带轮和小齿轮的定位轴肩的位置有关系。选用嵌入式轴承端盖，取轴承盖凸缘厚度 ， ，箱体外部传动零件的定位轴肩距轴承端盖的距离 ，则轴段6长度
带轮压轴力
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。
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， - 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
轴承座腹板壁厚 ，筋厚 ，底座凸缘厚度b=15mm。轴承座地脚螺栓直径df=16mm,轴承盖连接螺栓直径d1=8mm。查看参考文献[2]图7.9，地脚螺栓的扳手空间C1=22mm，C2=20mm，沉头座直径d2=32mm。
由本次设计的特点，可选用凸缘式轴承盖，其中嵌入毛毡圈以密封。由参考文献[2]图7.5中的经验公式得到相关尺寸：
4.4画转矩图
作用在轴上的转矩为大带轮的输入转矩
转矩图如图5.4所示
图5.4弯矩图与扭矩图
按弯扭合成强度计算。根据参考文献[1]式9.3，有
式中：
——1-1截面处弯矩， ；
——1-1截面处转矩， ；
——抗弯剖面模量，由参考文献[1]附表9.6，
；
——抗扭剖面模量，由参考文献[1]附表9.6，
；
——根据转矩性质而定的折合系数，对于不变的转矩， ；
——键槽引起的有效应力集中系数，由参考文献[1]附表9.10、附表9.11， ；
——零件的绝对尺寸系数，由参考文献[1]附图表9.12， ， ；
——表面质量系数， ，由参考文献[1]附表9.8、附表9.9， ；
——把弯曲时和扭转时轴的平均应力折算为应力幅的等效系数，由参考文献[1]9.5.3节， ；
图5.2
3.1 阶梯轴各部分直径的确定
1)轴段1和轴段7
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)轴段2和轴段6
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9.8计算得到轴肩高度
由参考文献[3]，毛毡圈油封的轴径 ，所以 。
——许用挤压应力， ，由参考文献[1]表4.1，静连接，材料为钢，有轻微冲击， ,取110Mpa。
轴段1上的键和轴段7上的键，由于轴的直径相同，键取相同的b，h值，l都取25mm，可以计算挤压应力：
；校核通过；
8
轴承不受轴向力，只有径向力，且 ，所以只校核轴承1即右轴承即可。
8.1计算当量动载荷
由参考文献[1]式10.2
——对称循环的许用弯曲应力，轴材料为45钢进行调制处理，由参考文献[1]表9.3查得 ，由表9.6查得 。
因此，校核通过
6
弯曲应力：
,
扭剪应力：
安全系数：
式中：
——只考虑弯矩时的安全系数；
——只考虑转矩时的安全系数；
、 ——材料对称循环的弯曲疲劳极限和扭转疲劳极限，由参考文献[1]表9.3，45号钢调质处理， ；
——弯曲应力的应力幅和平均应力， , ；
——扭转剪应力的应力幅和平均应力， ；
——许用疲劳强度安全系数，由参考文献[1]表9.13， ；
校核通过。
7
由参考文献[1]式41
式中：
——工作面的挤压应力， ；
——传递的转矩， ；
——轴的直径， ；
——键的工作长度， ，A型， ， 为键的公称长度和键宽；
——键与毂槽的接触高度， ；
[3]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，2007.
式中：
——当量动载荷,N；
——轴承的径向载荷和轴向载荷， ，
——动载荷径向系数和动载荷轴向系数，由 。
8.2校核寿命
由参考文献[1]式10.1c
式中：
——轴承的基本额定寿命，h；
——轴承的预期寿命，三年三班，每年按250天计， ；
——轴承的基本额定动载荷，由参考文献[2]表12.1，查轴承6307， ；
——寿命指数，对于滚子轴承， ；
——温度系数，由参考文献[1]表10.10，工作温度<105℃， ；
——载荷系数，由参考文献[1]表11.11，轻微冲击， ，取 ；
，校核通过。
9轴上其他零件设计
1）轴上键连接的设计
轴和大带轮和小齿轮的轴向连接均采用A型普通平键连接，为加工方便，两处键连接尺寸相同，根据参考文献[2]表11.28，选用A型普通平键，为
由于大带轮较大，设计成腹板式结构，带轮宽度B=63mm，轮毂宽度L=47mm，故轴段2长度
,
4）轴段1和轴段7。轴段1和7分别安装大带轮和小齿轮，故轴段1长度 ，轴段7长度 。
可计算得图5.2中 ， ， 。
4
4.1
图5.3 轴的受力简图
4.2计算支承反力
传递到轴系部件上的转矩
齿轮圆周力
齿轮径向力
齿轮轴向力