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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： 班 级： 设 计 者： 学 号：
指导教师： 郑德志 设计时间： 2014年11月
哈尔滨工业大学
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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 …………………………………………………2
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…………………………………………………………3 3.5阶梯轴各部段长度及跨距的确定 ……………………………………………4
四、轴的受力分析 ……………………………………………………………5
4.1画轴的受力简图 ……………………………………………………………5 4.2计算支反力 ……………………………………………………………5 4.3画弯矩图 ……………………………………………………………6 4.4画转矩图 ……………………………………………………………6
五、校核轴的弯扭合成强度……………………………………………………8 六、轴的安全系数校核计算……………………………………………………9七、键的强度校核………………………………………………………………10 八、校核轴承寿命………………………………………………………………11 九、轴上其他零件设计…………………………………………………………12 十、轴承座结构设计……………………………………………………………12 十一、轴承端盖（透盖）………………………………………………………13 参考文献 ………………………………………………………………13
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一、 选择轴的材料
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。
二、 初算轴径
对于转轴，按扭转强度初算直径：
P9.55×1063P√n1d≥=C√ 0.2[τ]n1
式中 d——轴的直径；
P——轴传递的功率，kW； n1——轴的转速，r/min;
[τ]——许用扭转剪应力，MPa;
C——由许用扭转剪应力确定的系数； 由大作业四知P=3.802kw 所以：
d≥36.99mm
本方案中，轴颈上有一个键槽，应将轴径增大5%，即
d≥36.99×(1+5%)=38.84mm 按照GB2822-2005的Ra20系列圆整，取d=40 mm。
根据GB/T1096—1990，键的公称尺寸b×h=12×8，轮毂上键槽的尺寸
b=12mm，t1=3.3mm
3、设计轴的结构
3.1轴承机构及轴向固定方式
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采用两端固定方式。同时为了方便轴承部件的拆装，机体采用部分式结构。又由于本设计中的轴需要安装联轴器、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。轴段的草图见图2：
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图2
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，因为齿轮的线速度小于2m/s，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有尘，脂润滑，密封处轴颈的线速度较低，故滚动轴承采用唇形圈密封，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—1990。
3.4各轴段直径确定
（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，??1=??7=40????。
（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10.9计算得到轴肩高度
h=(0.07~0.1)d=(0.07~0.1)×40=2.8~4????
??2=??6=??1+2×?=40+2×(2.8~4)=45.6~48????
由参考文献[2]表14.4，唇形圈密封的轴径d=45????，所以取??2=??6=45????.密封圈代号为B45628。 （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
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力，但考虑到有较大的径向力，选用深沟球轴承。初选轴承6310，d=50mm，外形尺寸D=110mm，B=27mm，轴件安装尺寸????=60????。因为带式运输机为开式结构，所以采用脂润滑。??3=??5=50????。
（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，故取
d4?da?54mm
3.5 各轴段长度确定
（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
L=(2~3)??3=(2~3)×50=100~150???? 取L=120mm。 则轴段4长度
??4=?????=120?27=93????
（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=??5=??=27????
（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e=(1~2)??螺钉=(1~2)×6=6~12mm，m=15mm，箱体外部传动零件的定位轴肩距轴承端盖的距离K?15mm，则轴段6长度
l6?m?e???10?15?15?40mm
同时取
l2?l6?40mm
（4）轴段1和轴段7：
轴段1和7分别安装大带轮和小齿轮，故根据大作业3、4可知轴段1长度??1=40????，轴段7长度??7=56????。
（5）计算L1、L2、L3
L1=88mm，L2=120mm，L3=81.5mm
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哈工大机械设计大作业轴系部件设计完美版
