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 Pd（KW） nm(r/min) 960 nw(r/min) 100 i1 2 轴承座中 心高H（mm） 180 最短工作 年限L 3年3班 工作环境 室外 有尘 5.1.2 4 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dmin ................................................................................................................................. 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d1 =96.000 mm，其余尺寸齿宽b1 = 35 mm，螺旋角β = 0°，圆周力 Ft = 2433.33 N，径向力 Fr = 885.66 N，法向力 Fn = 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。
三、初算轴径dmin
对于转轴，按扭转强度初算，由参考文献[1]式10.2估算最小直径
6??9.55×103??√????≥=??√
0.2[??]??3
式中：P — 轴传递的功率，kW；
n — 轴的转速，r/min； [τ] — 许用扭转应力，MPa； C — 由许用扭转切应力确定的系数。
查参考文献[1]表10.2，得对于45钢，C取值范围126 ~ 103，取C = 118。 轴输入功率为
??=??d??1??2
式中：η1 — V带传动的效率，查参考文献[2]表9.1，V带传动效率η1= 0.98；
η2 — 滚动轴承传动效率，查参考文献[2]表9.1，一对滚动球轴承传动效率η2= 0.98。 故：
??=??d??1??2=4×0.98×0.98=3.8416 kW
轴转速为：
??m960
??===480 r/min
??12并考虑轴上有一个键槽，将轴径加大5%。于是初算轴径最小值得：
33.8416??
??≥1.05×??√=1.05×118×√=24.78 mm
??4803
按照GB/T 2822—2005的Ra10系列圆整，初取d = 25mm。
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四、结构设计
1. 确定轴承部件机体的结构形式及主要尺寸
为方便轴承部件的装拆，轴承座的机体采用剖分式结构，取轴承座的铸造壁厚为 δ = 8mm。机体上轴承旁连接螺栓直径d2 = 12mm，装拆螺栓所需要的扳手空间C1 = 18mm，C2 = 16mm，故轴承座内壁至座孔外端面距离：
L = δ + C1 + C2 + (5~8) mm = 47~50mm
取L = 50mm。
由此，设计的轴承部件的结构如图2所示。然后可按轴上零件的安装顺序，从dmin处开始设计。
图2 轴的结构草图（不带尺寸）
2. 确定轴的轴向固定方式
由于轴跨距不大，且传递功率中等，齿轮减速器效率高、发热小，轴不会太长，故轴承部件的固定方式可采用两端固定的方式。 3. 选择滚动轴承类型，并确定润滑、密封方式
轴上所安装齿轮为直齿轮，不产生轴向载荷，且径向载荷较小、转速不高，故选用深沟球轴承。
轴承内圈直径约为25 mm量级，根据参考文献[1]，其速度因数值：
????=25×960=24000?(1.5 ~ 2)×105mm?r/min
其速度因数较小，宜选用脂润滑。
密封段轴径约为30mm量级，其轴颈圆周速度为：
π????π?30?960
??===1.51 m/s<7 ??/??
1000×601000×60由于轴径圆周速度小，且工作环境有尘，所以采用唇形圈密封。 4. 轴的结构设计 (1) 大带轮与轴段1：
由于要求，大带轮必须放置在轴端，所以dmin即为轴段1的最小直径，d1= 25mm。大带轮一端通过轴肩固定，另一端通过挡圈和螺栓固定，轴段1处放置大带轮处长度
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