H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y
机械设计大作业说明书
大作业名称：轴系设计
设计题目： 5.1.5
班级： 1208105
设计者：
学号：
指导教师：张锋
设计时间： 2014.12.03
哈尔滨工业大学
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：
机器工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据如表所示。
方案电动机
工作功
率P/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
度H/mm
最短工
作年限
工作环
境
5.1.537108021703年3
班
室内清
洁
传动方案如图5.1
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 (1)
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 (2)
3.5阶梯轴各部段长度及跨距的确定 (2)
四、轴的受力分析 (3)
4.1画轴的受力简图 (3)
4.2计算支反力 (3)
4.3画弯矩图 (3)
4.4画转矩图 (5)
五、校核轴的弯扭合成强度 (5)
六、轴的安全系数校核计算 (6)
七、键的强度校核 (7)
八、校核轴承寿命 (8)
九、轴上其他零件设计 (9)
十、轴承座结构设计 (9)
十一、轴承端盖（透盖） (9)
参考文献 (10)
一、选择轴的材料
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
3
min m
P d C n ≥ 式中：
P ————轴传递的功率，KW ； m n ————轴的转速，r/min;
C ————由许用扭转剪应力确定的系数，查各种机械设计教材或机械设计手册。
根据参考文献1表9.4查得C=118～106，取C=118，
所以，
mm n P C d 6.23355
85.211833
==≥ 本方案中，轴颈上有一个键槽，应将轴径增大5%，即
d ≥23.6×（1+5%）=24.675mm 按照GB2822-2005的a R 20系列圆整，取d=25mm 。
根据GB/T1096—2003，键的公称尺寸78⨯=⨯h b ，轮毂上键槽的尺寸b=8mm ，
mm t 2.0013.3+=
三、轴承部件结构设计
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：
轴段⑦ 轴段⑥ 轴段⑤ 轴段④ 轴段③ 轴段② 轴段①
L1 L2 L3
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min d 处开始设计。
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，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，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—2003。
3.4阶梯轴各部分直径的确定 （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，125d mm = ，725d mm = （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
(0.070.1)(0.070.1)25(1.75 2.5)h d mm ==⨯=:::
()()2612252 1.75~2.528.5~30d d d h mm ==+⨯=+⨯=,取230d mm = 由中华人民共和国纺织行业标准油封毡圈表一查得： 毡圈代号为30FZ/T92010-1991 （3）d3和d5的确定
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 ，轴件安装尺寸44a d mm =。因为轴承的dn 值小于5(1.5~2)10/min mm r ⨯⋅，所以选用脂润滑。故取
3535d d mm ==。
（4）d4的确定
轴段4在两轴承座之间，其功能为定位固定轴承的轴肩，故444a d d mm ==。 3.5 阶梯轴各轴段长度及跨距的确定
（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 。一般3(23)(23)35(70105)L d mm ==⨯=:::，取100L mm =。则轴段4长度41002179l L B mm =-=-=。
