机械设计-轴系部件设计

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 =。

轴系部件结构设计本文介绍了轴系部件结构设计的重要性，以及本文的目的和结构安排。

轴系部件结构设计是机械工程领域中重要的设计任务之一。

轴系部件是指连接和传递动力的轴、轴承、联轴器等部件。

它们的结构设计直接影响到机械设备的性能、寿命和可靠性。

良好的轴系部件结构设计能够保证机械设备的正常运转。

首先，合理设计的轴可以实现传递动力和承载负荷的功能；其次，优化设计的轴承能够减少能量损失和机械设备的故障率；还有，恰当选择的联轴器可以实现动力传递的可靠性和高效性。

本文的目的在于深入探讨轴系部件结构设计的关键要素和原则，并提供相关的设计指导。

首先，我们将介绍轴系部件结构设计的基本原则和考虑因素；然后，我们将详细讨论轴的设计要点和注意事项；接着，我们将重点介绍轴承的选择和安装方法；最后，我们将讨论联轴器的选型和安装步骤。

通过阅读本文，读者将了解到轴系部件结构设计的重要性，并可以获得实用的设计指导，以提升机械设备的性能和可靠性。

参考文献请注意，本文引言部分未引用任何内容，其信息为创造性生成）本部分将介绍轴系部件的不同分类和各自的功能。

轴系部件包括轴承、齿轮、连接件等，它们在机械系统中起着重要的作用。

1.轴承轴承是轴系部件中的重要组成部分，它用于支撑轴的旋转运动并减少摩擦。

根据结构和用途的不同，轴承可以分为滚动轴承和滑动轴承。

滚动轴承采用滚动体（如球、柱体、圆锥体）和轴承座的结构，适用于高速转动、小摩擦、高精度要求的场景。

滑动轴承则采用润滑剂在轴和轴承之间形成薄膜，减少摩擦力，适用于低速大负荷的场景。

2.齿轮齿轮是一种通过齿的啮合传递力和运动的机构，常用于机械传动系统中。

齿轮根据齿的形状和用途可以分为直齿轮、斜齿轮、蜗杆齿轮等。

直齿轮是最常见的齿轮形式，它的齿面与轴线平行，适用于传递旋转运动和转矩的工况。

斜齿轮的齿面与轴线倾斜，可以传递更大的力和转矩。

蜗杆齿轮用于角度传动，具有较高的传动比和安全性。

3.连接件连接件用于连接轴系部件和其他机械部件，保证它们协同工作。

机械设计轴系结构设计思索机械设计轴系结构设计思索在机械设计中，轴系结构设计是一个非常重要的环节。

正确的轴系结构设计能够保证整个机械系统的稳定性和精度，避免因为轴系结构设计不当而导致的设备寿命降低、故障频繁等问题。

在进行轴系结构设计时，需要经过多方面因素的综合考虑，包括轴系传递力矩的能力、转轴的直线度、轴的扭转刚度等等。

从传递力矩的角度来看，轴系结构设计的第一个问题是如何选择轴承。

轴承的选择主要考虑其极限载荷和寿命，以满足系统传递力矩的要求。

一般而言，需要根据系统传递力矩的大小来确定所需轴承的承载能力。

同时，也需要注意轴承的寿命问题，避免轴承因过早失效而导致整个机械系统发生故障。

除了轴承的选择外，还需要考虑轴的直线度和轴的扭转刚度等因素。

轴的直线度是指在轴运转时，轴的轴线是否保持直线，且在一定范围内不存在任何偏差。

当轴运转时，如果轴的轴线存在偏离现象，就会引起传递到下游装置的力矩发生变化，从而影响整个机械系统的运转精度和寿命。

因此，在轴系结构设计时，需要考虑如何在轴的制造过程中控制轴的直线度，以确保轴的轴线保持直线，偏离范围较小。

另一方面，轴系结构设计还需要考虑轴的扭转刚度。

如果轴在运输或安装过程中遭受外力的作用，就会发生弯曲变形，从而影响轴的扭转刚度。

扭转刚度的大小直接影响轴系结构传递力矩的能力。

一般而言，轴的扭转刚度越大，则其传递力矩的能力就越强。

因此，在轴系结构设计中，需要注意避免轴的扭转变形，采用合适的材质和加工工艺，提高轴的扭转刚度。

轴系结构设计还需要考虑轴的精度。

轴的精度通常包括轴的根偏差、圆度偏差、台面偏差、圆锥度和同轴度等。

在轴系结构设计中，需要针对这些精度要求，采用合适的加工工艺，以确保轴的精度符合设计要求。

此外，在轴系结构设计中，还需要考虑轴系的集中润滑与分散润滑等问题。

这些问题既包括轴承的润滑，也包括轴齿轮、轴箱等部件的润滑。

在轴系结构设计中，需要合理规划整个润滑系统，选择适当的润滑方式和润滑油品，以确保整个机械系统的良好运转。

一、设计题目设计带式运输机中的齿轮传动：带式运输机的传动方案如下图所示，机器运行平稳、单向回转、成批生产，其他数据参见下方表格。

二、选择齿轮材料、热处理方式、精度等级考虑到带式运输机为一般机械，且仅有一级齿轮减速传动，故大、小齿轮均选用40Cr 合金钢，调质处理，采用软齿面。

大小齿面硬度为241~286HBW，平均硬度264HBW。

由要求，该齿轮传动按8级精度设计。

三、初步计算传动主要尺寸本装置的齿轮传动为采用软齿面开式传动，齿面磨损是其主要失效形式。

其设计准则按齿根疲劳强度进行设计，并考虑磨损的影响将模数增大10%~15%。

齿根弯曲疲劳强度设计公式;m≥2KT1ϕd z12∙Y F Y s Yε[σ]F 3式中Y F——齿形系数，反映了轮齿几何形状对齿根弯曲应力σF的影响。

Y s——应力修正系数，用以考虑齿根过度圆角处的应力集中和除弯曲应力以外的其它应力对齿根应力的影响。

Yε——重合度系数，是将全部载荷作用于齿顶时的齿根应力折算为载荷作用于单对齿啮合区上界点时的齿根应力系数。

[σ]F——许用齿根弯曲应力。

1.小齿轮传递的转矩T1=9.55×106×P1 n1p1=η1η2P d根据参考文献[2]表9.1，取η1=0.96，η2=0.97。

由此P1=η1η2P d=0.96×0.97×3=2.7936KWT1=9.55×106×P1n1=9.55×106×2.79369602=55581N∙mm2.齿数Z的初步确定为了避免根切，选小齿轮z1=17，设计要求中齿轮传动比i=n1n w =960/2110=4.3636，故z2=i×z1=4.3636×17=74.1818，取z2=75。

此时的传动比误差为ε=i−i0×100%=4.3636−75/17×100%=1.1%<5%满足误差要求，故可用。

机械设计中轴系的结构方案设计一、前言在机械设备制造过程中，轴是关键的零部件之一，它不仅支撑着轴上零件、传递运动与动力的重要部件，也在非常大的程度上影响着机器设备的工作能力与工作质量。

如果轴失效，便有可能产生严重的后果，所以轴的设计至关重要，其设计方法不同于普通零件的设计，它包含了强度设计与结构设计。

为了确保安装在轴上的零部件能够正确地定位与固定并且符合轴的加工与装配要求，需要合理地确定轴各部分的形状与结构尺寸，即进行正当的结构设计。

二、基于功能元结构方案的设计分析（一）基本功能的要素机械产品概念设计内容包含以下三部分：一是功能的抽象化;二是功能的分解;三是功能的结构图设计。

机器是许多零部件按照特定的关系组合而形成用以实现某些客户需求的系统，客户需求一般转化成设计功能，通过找寻满足功能的特定结构元件来完成方案的设计过程。

基本功能的要素如：用来实现传递运动的齿轮副集;用来实现支撑功能的滚动轴承集;用作实现紧固功能的螺栓集这些都是各类型的功能元，每一类的功能元又因其功能特性的不同可以细分成很多类型。

通过系统工程的观点，以变速箱的结构设计为特例，通过先对这个大的产品实行分解，而后对分解形成的最基本单元再按特征的观点实行分类处理。

（二）结构方案的设计流程轴系结构方案的设计首先是对特征属性分析，这不仅是后续设计的基本，而且是对设计功能元要素的关键管理，并且可以解决设计中不明确、难于找到适用的数学语言与方式维护问题。

在方便有效的运行前提下，一旦滚动轴承作为国际标准件，则可以通过事先的设计手册与相关的设计资料总结出其相对应特征，由于滑动轴承的设计要素比较复杂而且其特征信息不好提取，其应用场合能够并用现有的系统描述，所以将滑动轴承分开列出，并没有纳入到特征系统统一管理中，接下来便是齿轮副的一些特征属性，以及轴系可能的一些支撑方案的计算公式，相应地把轴系中可能用到的零部件键等也做相同的总结以取得有关的数据库。

基础数据的成功建立为后续设计打下了基础。