齿轮及轴系零件结构大作业
轴装配图分析例
例1：试分析下图中齿轮、轴、轴承部件组合设计的错误结构，并改正之。齿轮用油润滑，轴承用脂润滑。
解:此轴承组合设计有以下四个方面的错误：
一、转动件与静止件接触：1轴与端盖接触错误；
2套筒与轴承外圈接触错误；
二、轴上零件未定位、未固定：
3套筒顶不住齿轮（过定位）；
4联轴器轴上未定位要增加一轴肩。
5联轴器周向未定位，要增加一平键。
6卡圈多余
三、工艺不合理：
加工：7精加工面过长且装拆轴承不便；
8联轴器孔未打通
9箱体端面加工面与非加工面没有分开
安装：10轴肩过高，无法拆卸轴承；
11键过长，套简无法装入
调整：12无垫片，无法调整轴承游隙
四、润滑和密封问题：
13齿轮用油润滑，轴承用脂润滑而无挡油盘；
14缺密封件
改正后的正确结构见如下“正确图解”。
上面联轴器上仍有一错误
原因：联轴器左端未轴向定位；左轴端应短于联轴器左端面，便于有效定位。
例题2：轴系零件结构改错：不考虑圆角和铸造斜度，轴系中有11处错误，不计重复错误，指出10处错误者满分；例如：精加工面过长且装拆轴承不便。图中标出的数字序号为错误所在。按上述范例依次用文字指出结构不合理及错误的原因。
答：1.安装轮毂的第一段轴应制有定位轴肩； 2.键槽过长安装上的键与轴承端盖干涉；
3.轴承端盖的加工面与非加工面没有区分开；
4.在轴与轴承端盖孔之间缺少密封圈；
5.在轴与轴承端盖孔之间应留有间隙；
6.在轴承端盖与箱体轴承孔端面缺少调整垫片；
7.在轴与齿轮孔间缺少周向定位的键联接；
8.套筒顶不住齿轮（过定位），即齿轮右端面应与轴台阶处有间隙；
9.套筒过高，轴承无法拆卸；
机械设计轴系改错
11.3.5结构设计与轴系结构综合题
（1）指出下列图11-10中各轴系结构设计的错误。
（2）试指出图11-11所示圆柱齿轮轴系中的结构错误，
并画出正确的结构图。（齿轮油润滑，轴承脂软滑）
（3）图11-12所示为小锥齿轮轴系部件结构图（小锥
齿轮与轴一体，为齿轮轴）。试改正图中不合理或错误的
结构，并简述原因。
11.3.5
（1）答图12a中轮毂两边都被轴环挡住试错误的，这样齿轮装不进去；
轮毂与轴之间应有键联接，与轮毂配合段轴头长度应小于轮毂的宽度。
答图12b中联轴器应为通孔，与轴头间应有键联接；轴应有台阶靠住联轴器端面，试联轴器轴向定位。
（2）见答图13。
（3）答（见答图14）
Ⅰ右轴承内圈右端面是固定面,可用圆螺母加止动垫片,
螺纹外径略小于轴承内径；
Ⅱ轴上所加螺纹段右边一段轴段穿过透盖,该段轴径应
小于螺纹内径；
Ⅲ透盖与轴之间应有间隙,且应有密封毡圈；
Ⅳ两轴承内圈之间的轴径应小于轴承内径；
Ⅴ两轴承外圈之间的套筒内径应小于轴承外径；形成轴
承外圈定位凸肩；
Ⅵ左轴承内圈左侧轴肩过高，应减至内圈高的2/3左右；Ⅶ套杯凸缘不应在左边，应在右边；
Ⅷ箱体孔的中部直径应加大，以减少精加工面；
Ⅸ透盖与套杯配合段过长，透盖与右轴承外圈之间应右
较大的间隙；
Ⅹ套杯凸缘与箱体间应有调整垫片、套杯凸缘与透盖间
应有调整垫片；
Ⅺ轴的右端及透盖外圆外侧应有倒角。
13B01 指出如图1-13-4、图1-13-5所示齿轮系结构中标号处的错误性质，轴承用油脂润滑。
13B01答：图1-13-4答案：
1. 应设密封圈并留有间隙
2. 套筒不可同时接触内、外圈
轴系零部件
151
轴系零部件
轴是机械设备中的重要零件之一，它的主要功能是直接支承回转零件，如齿轮、车轮和带轮等，以实现回转运动并传递动力,轴要由轴承支承以承受作用在轴上的载荷。这种起支持作用的零部件称为支承零部件。而且有很多的轴上零件需要彼此联接，它们的性能互相影响，所以将轴及轴上零部件统称为轴系零部
件。如图12-1所示减速器的输出轴由
轴1、轴承2、齿轮3、联轴器4、键5等组成。
第一节 滑动轴承
一、概述
轴承是支承轴的部件，根据轴承工作的摩擦性质，可分为滑动轴承和滚动轴承两大类。一般情况下，滚动摩擦小于滑动摩擦，因此滚动轴承应用很广泛，但滑动轴承具有工作平稳、无噪声、耐冲击、回转精度高和承载能力大等优点，所以在汽轮机、精密机床和重型机械中被广泛地应用。滑动轴承按摩擦状态可分为：
(1)液体摩擦滑动轴承。轴承工作时在轴颈和轴承的工作表面之间被一层润滑油膜完全隔开，因而金属工作表面之间无摩擦和磨损。
(2)非液体摩擦滑动轴承。轴颈和轴承的工作表面之间未形成足够厚的油膜，局部金属直接接触，因而存在着摩擦和磨损。
二、滑动轴承的主要类型和结构
按受载荷方向不同，滑动轴承可分为径向轴承和止推轴承。
(1)径向滑动轴承。用于承受径向载荷，常用滑动轴承的结构形式及其尺寸已经标准化，应尽量选用标准形式。图12-2所示为整体式滑动轴承。还可在机架或箱体上直接制
出轴承孔，如图12-2a)，再装上轴套成为无轴承座的整体式滑动轴承。整体式滑动轴承
结构简单，制造方便，但轴套磨损后轴承间隙无法调整；装拆时轴或轴承需轴向移动，
图12-1减速器的输出轴
机械设计实验报告
机械设计实验报告
课程名称：机械设计实验
专业班级：机械11级B班
姓名：钟晓林
学号：20
指导教师：袁严辉
实践时间：2014-4-18至2014-5-23 教学单位：机电工程学院
电子科技大学中山学院
2014年6月20日
实验项目一：轴系结构设计
实验项目二：减速器结构分析及拆装
实验项目三：轴系结构设计
实验项目四：车床结构及传动系统分析
轴系实验报告
实验报告
实验名称：轴系结构设计与搭接
一、实验目的
1．了解机械传动装置中滚动轴承支承轴系结构的基本类型和应用场合。
2．根据各种不同的工作条件，初步掌握滚动轴承支承轴系结构设计的基本方法。
3．通过模块化轴系搭接实践，进一步掌握滚动轴承支承轴系结构中工艺性、标准化、轴系的润滑和密封等知识。
二、实验内容
轴系类型:蜗杆减速器输入轴轴系结构
方案编号:3-6
三、实验结果
1．轴系结构分析
1)分析轴的各部分结构，形状，尺寸与轴的强度，刚度，加工，装配的关系。
蜗杆和轴一体，且蜗杆位于两轴承（支点）之间，因此蜗杆处弯矩最大。而轴呈中间大两头小的阶梯状，中间部分即蜗杆处的承载能力最强，因而有利于提高轴的强度。同时中间大两头小便于轴上零件的拆装；另外也能起到定位安装的作用。
2)分析轴上的零件的定位及固定方式。
●固定端轴承：轴承座凸肩和轴环定位；套筒、端盖固定外圈，圆螺母（止动垫圈）
固定内圈；
●游动端轴承：轴环定位，弹性挡圈固定内圈，外圈由孔用弹性挡圈定位，由套筒和
端盖固定。
●联轴器：轴肩轴向定位，键切向定位。
3)分析轴承类型，布置和轴承的固定，调整方式。
●轴承类型：固定端轴承为深沟球轴承6026，游动端轴承为圆柱滚子轴承，
内径均为30mm，外径均为62mm，宽度均为16mm；
●布置：一端固定，一端游动。游动端和固定端分别位于蜗杆两端，联轴
器置于固定端外；
●固定：见上文；
●调整方式：调整固定端调整垫片。
4)分析轴系的装配与拆卸过程。
●装配过程：
a)安装游动端孔用弹性挡圈，再装入圆柱滚子轴承外圈至其与弹性挡圈
接触；
机械设计基础课程设计(带-齿轮)
3. 工作图采用手工绘制。
百度文库
减速器装配图、零件图设计
1. 装配图的设计
① 装配草图的检查与完善；
绘制正式装配图之前，应对设计计算及装 配草图进行认真、仔细的检查，发现错误应及 时修改。在此基础上，按照国家机械制图标准， 完善装配草图。
减速器装配图、零件图设计
五. 轴承的选择与校核
（一）高速轴滚动轴承的选择与校核
1. 初选轴承的类型和型号
（在轴的结构设计时进行）
类型选择：
载荷条件；转速条件；装调性能；调心性能；经济性
型号选择：
轴颈尺寸：（推荐初选轻系列轴承）
2. 计算轴承径向载荷
Fr RV2 RH2
说明
五. 轴承的选择与校核
3. 计算轴向载荷Fa1，Fa2
设
2. 各轴运动参数计算
计
3. 带传动设计计算
说 明
4. 齿轮传动设计计算与校核 5. 轴的设计计算及校核 6. 轴承的选择与校核
书
7. 键及联轴器等零件的选择与校核
主 要
8. 箱体设计（主要结构尺寸及计算） 9. 减速器的润滑及密封的选择 10.减速器附件的选择及说明
内
11.设计小结（设计体会，本设计优缺点
按手册P158表11-1计算，写说明书时在 表中加一栏，列出计算结果。
机械制图 装配图 拼画齿轮减速箱
3、定方案、图幅等 4、布局、画基线
▼
37
轴承6204
“6”—表示类型，深沟球 轴承 “2”—轻窄系列 外径为 47mm “04”— 内径 04×5=20mm 宽度为14mm
轴承6206
外径为 62mm 内径，06×5=30mm 宽度为16mm
15
▼
3、拟定表达方案、定比例、图幅
3）定比例、 图幅
• 根据总体尺 寸和视图数量， 选择合适的图 幅和比例
• 画齿轮轴轮廓，小齿轮 的中线与箱体对称线对齐 • 画从动轴，轴向定 位以齿轮位置为依据
• 确定箱体主要轮廓 和轴承座轮廓线 • 画挡油环 • 定出滚动轴承的 位置及轮廓尺寸
箱体
▼
5/15 20
立体 齿轮轴 输出轴
挡油环
齿轮
轴承 小透盖
• 轴承内圈由挡油环和轴肩定位 • 轴承外圈由调整环和端盖定位 • 轴承间隙由调整环厚度调整
4、画图框、布局，画主要基准线 105
165
பைடு நூலகம்
70
• 布局时要考虑 标题栏和明细表 等
• 计算轮廓尺寸， 合理布置
80
• 画各视图的主 要基准线（主要 轴线、对称中心 线、基面或端面）
2/15 17
105
▼
5、画图
画图要点
→
齿轮在箱 体内位置 应居中 （宽向）
轴系部件大作业
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
哈尔滨工业大学
机械设计作业计算说明书
题目：轴系部件设计
院系：能源科学与工程学院
班级：1002104班
姓名：李敏
学号：1100200420
时间：2012.11.25-12.06
哈尔滨工业大学
目录
1.任务书 (2)
2.选择轴的材料、热处理方式 (3)
3.初算轴径d
min ，并根据相配大带轮的尺寸确定轴径d
1
和长度L (3)
4.结构设计 (3)
5.轴的受力分析 (3)
6.按照弯矩合成强度计算 (6)
7.轴的安全系数校核计算 (6)
8.校核键连接的强度 (7)
9.校核轴承的寿命 (8)
10.轴上其他零件设计 (10)
11.参考文献 (11)
哈尔滨工业大学
机械设计作业任务书
题目：行车驱动装置中的轴系部件设计
设计原始数据：
行车驱动装置的传动方案如图5.4所示。室内工作、工作平稳、机器成批生产，其他数据见表5.4。
图5.4
方案
Pd
（KW）
(/min)
m
n r(/min)
w
n r
1
i
轴承座中
心高H（mm）
最短工作
年限L
工作
环境
5.4.
4
2.2 710 40 2.8 220 3年3班室内
由先前的设计可知轴的输入功率P 1=2.8512KW,转矩T=29592 N ·mm ，转速n=290.91 r/min ，斜齿轮圆柱齿轮分度圆直径d=42mm ，螺旋ß=12.8386度，齿宽b=5.5mm
1. 选择轴的材料及热处理方式
因为传递功率不大，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。
轴系及轮系零件的结构设计
§26-1 轮类零件的结构设计 §26-2 轴的结构设计 §26-3 滚动轴承的组合结构设计
§26-1 轮类零件的结构设计
一、轮类零件的结构
轮毂 腹板 轮缘
轮缘 轮辐 轮毂
轮毂 轮缘
腹板式
轮辐式
二、轮类零件结构设计的基本要求
1. 轮缘的设计
2. 腹板（轮辐）的设计
四、轴的结构工艺性
五、提高轴的强度和刚度的措施 1. 改进轴上零件的布置方案 2. 改进轴上零件的结构 3. 减小应力集中 4. 改善轴的表面质量
§26-3 滚动轴承的组合结构设计 一、轴系支点轴向固定的结构形式 1.两端单向固定结构 2.一端固定，一端游动结构 3.两端游动结构 二、滚动轴承组合结构的调整 1.轴系轴向位置的调整 2. 轴承游隙的调整
实心式
3. 轮毂的设计 （1）在轴向有适当的宽度 （2）在径向有一定的厚度 （3）轮毂的位置 （4）轮毂端面的设计 三、常用轮类零件的通用尺寸
§26-2 轴的结构设计 一、轴上零件的布置方案
轴身
轴环 轴头
Βιβλιοθήκη Baidu
轴颈
二、轴上零件的固定和轴的外形设计 1. 轴上零件的定位和固定 2. 轴的外形设计
三、各轴段直径和长度的确定 1.各轴段的直径 2.各轴段的长度
三、提高轴系刚度的措施
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机械设计大作业 题目齿轮及轴系零件设计 机械工程及自动化 学院 机械设计制造及其自动化 专业 10 年级 1 班 设计者 陈安德 指导教师 陈亮 完成日期 2012年11月10日
目 录 一、目的…………………………………（3） 二、题目及方案…………………………（3） 三、结构简图……………………………（3） 四、计算内容……………………………（4） 五、参考文献……………………………（7） 附：1、装配简图
一． 目的 1、掌握齿轮及轴系零件结构设计的方法 2、培养独立设计能力 3、学会查阅有关手册及设计资料 二． 题目及方案 1、题目： 齿轮及轴系零件设计 2、设计方案： 项目 输出轴转速（r/min） 输出轴功率（kW） 大齿轮齿数Z2 大齿轮模数mn 大齿轮螺旋角β（左旋） 大齿轮宽度B 小齿轮齿数Z1 设计方案 135 2.5 97 3 9°22 80 19 三．结构简图：
计算及说明： 四．计算内容 （一）估算轴径 1）选材，定热处理 45钢，调质，1=60MPa 2) 初步确定轴的最小直径 按许用切应力的方法初步估算轴的最小直径，根据表15-3，取0A114 33min02.5d11530.43135PAmmn （二）选取联轴器 1) 轴的转矩 由题可知P=2.5KW,n135minr，PT=9550000n， 可得：T=176852Nmm 2）联轴器的计算转矩 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。 联轴器的计算转矩caTAKT，考虑转矩变化很小，查表14-1， 取AK1.3 则caT1.3176852229908NAKTmm 3) 半联轴器的主要参数及尺寸 按照计算转矩cTa应小于联轴器转矩的条件， 查标准GB/T4323-2002,选用LT6型弹性套柱销联轴器 结论： 轴径选取45钢， 调质处理 轴的最小直径初定为30.43mm Tca=229908Nmm 选用LT6型弹性柱销联轴器
半联轴器的孔径：d=40mm,故取d40IIImm 半联轴器长度： L=112mm 半联轴器与轴配合的毂孔长度：IL=84mm 4）半联轴器标记 1LT6JA4084GB/T4323-2002联轴器 （三）选择轴承 1）轴承选用7210AC 2）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承，参照工作要求，并根据48mmIIIIId由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承46210，其尺寸为： 509020578326.3dDBdaDaa （四）计算和确定齿轮的各部分尺寸 1）齿轮：2Z97 3nm 2B80mm 内孔直径 d52mmIVI *22294.93213cos(922')301.01aanddhmmmo 1D10301.01103271.01andmmm C0.2B10mm, C=16mm所以 11.61.65283.2ddmm 011D0.5Dd)0.5(271.0183.2)177.11mm（ 211d0.25()0.25(271.0183.
2)46.95Ddmm 1C0.8C=0.816=12.8mm H0.8d0.85241.6mm S=0.17H10mm,S取=12mm 2）结构简图： d40IIImm d=40mm L=112mm IL=84mm 轴承选用7210AC
（五）初步设计轴的结构 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，I-II轴段右端需制出一轴肩，由密封圈处轴径标准值系列：25,28,30,32,35,38,40,42,45,48,50,55,60可得： 取 d42mmIIIII 2）II-III轴段右端的轴肩为非定位轴肩，由轴承标准系列综合考虑， 取50mmIIIIVd 由于两个轴承成对，故尺寸相同， 所以d50IIIIVVIIVIIIdmm 因为轴承宽度B=20mm, 所以，VII-VIIIL=20mm 3）半联轴器与轴配合的毂孔长度1L112mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-IIL长度应比1L略短一些， 取I-IIL110mm 4）由齿轮内孔轴径及III-IV轴段右端轴肩考虑，该轴肩为非定位轴肩， 取IV-V=52dmm IV-V轴段右端轴肩为定位肩， 所以取60mmVVId， h取4mm，轴环宽度1.4bh， 取V-VIL6mm 5）VII-VIII轴段左端的轴肩为定位肩 故取d58mmVIVII 6）由于齿轮轮毂的宽度为80mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段 各轴段长度和半径： d42mmIIIII 50mmIIIIVd d50IIIIVVIIVIIIdmm VII-VIIIL=20mm I-IIL110mm
长度应略短于轮毂宽度， 故取IV-VL=76mm 7）轴承端盖的总宽度为20mm,根据轴承端盖的装拆以及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖的外端面和半联轴器右端间的距离L介于20~25之间，取L=25mm， 故II-IIIL=45mm。 由于齿轮转速mV2s齿，所以选择润滑油方式，5 8）取齿轮距箱体内壁距离a=12mm 角接触球轴承宽度B=20mm 所以 III-IVL=B++a(8076)20512441mm VI-VIIL=12-12+5=5mm （六）选择键的类型和尺寸 1）选择键的类型： 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接 2）确定尺寸 ①齿轮与轴的周向定位键的选择 按IV-V52dmm，由表6-1查得平键截面1610bh 键槽用键槽铣刀加工，长为63mm 同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7n6 ②半联轴器与轴的周向定位键的选择 同样，半联轴器与轴的链接，选用平键为12870bhl 3）写出标记 IV-V=52dmm 60mmVVId V-VIL6mm d58mmVIVII IV-VL=76mm II-IIIL=45mm mV2s齿 5 III-IVL=41mmVI-VIIL=5mm 选择圆头普通平键
半联轴器与轴的周向定位键标记 GB/T1096 128Ah70键圆头普通平键（型）、b=12、=8、L= 齿轮与轴的周向定位键标记 GB/T1096 1610Ah键圆头普通平键（型）、b=16、=10、L=63 （七）轴的强度校核 1）跨距计算 1112L=+5026.3=124.3mm2 280L4226.3-4+51.72mm 380L682026.347.7mm2 2）作受力简图 由题可知，P=2.5KW，135min
nr，PT9550000176852nNmm 22'397dcos294.93cos(922)nmZmm。 222176852F1199.28294.93tTNd rtan1199.28tan20F442.40coscos(922')tnFNoo tFFtan1199.28tan(922')197.82No tNF1199.28F=1293.49coscoscos20cos(922')nNoo 1L=124.3mm 2L51.7mm 3L47.7mm T176852Nmm 2d294.93mm F1199.28tN
3）求弯矩M ①求水平支反力和弯矩HM t3H123F1199.2847.7F=575.5151.747.7LNLL 所以H2F=575.51N H1H2H12MM=FL=575.5147.7=27451.8Nmm ②求垂直面支反力和弯矩VM 32V123F2442.4047.7197.82294.932F=81.1551.747.7raLFdNLL V2r1F=F442.40(81.15)523.55NVF V1V12M=FL=(-81.1551.7=-4195.46Nmm） V2V23M=FL=523.5547.7=24970.95Nmm rF442.40N F197.82N NF=1293.49N H1F=575.51N H2F=575.51N
③求合成弯矩M 22221H1V1M=M+M=(27451.8)+(-4195.46)=27770.5Nmm 22222H2V2M=M+M=(27451.3)+(24970.95)=37109.6Nmm ④扭矩T=176852Nmm ⑤求当量弯矩caM 222211M()(27770.5)(0.6176852)109684.9mmcaMTN 22M37109.6caMNmm ⑥校核危险截面强度 Mca最大处 1ca1332109684.97.80600.10.152caMMPaMPad （八）滚动轴承的寿命计算 1）求作用在轴承上的径向力r1F，r2F 2222r111F()()(575.51)(81.15)581.20HVFFN 2222r222F()()(575.51)(523.55)778.02HVFFN 2）求派生轴向力1Fd，d2F 11F0.68F0.68581.20395.22drN 22F0.68F0.68778.02529.05drN aF197.82eN 12FFFaedd，所以左侧的轴承放松，右侧的轴承压紧 11F=F395.22Nad 21F=FF395.22197.82593.04Nadae 3）求当量动载荷1P，2P H1H2MM=27451.8Nmm V1F81.15N V2F523.55N V1M=-4195.46Nmm V2M=24970.95Nmm 1M=27770.5Nmm 2M=37109.6Nmm T=176852Nmm 1M109684.9mmcaN 22M37109.6caMNmm ca17.8060MPaMPa 12P=max,834.93PPN 轴承寿命
a1111F0.681Y=0reXF， a2222F0.76>0.41Y=0.87reXF， 11111Pf()1.1581.20639.32PraXFYFN 22222Pf()1.10.41778.020.87593.04834.93PraXFYFN（） 取12max,834.93PPN 4)计算轴承寿命 查表可得：C40.8KW,3取 6633101040.810L()()144060616060135834.93hChnP （九）键连接的强度计算 1）齿轮与轴的周向定位键的强度校核（hK2） 3P1112T102175852=21.59100KLd56352PMPaMPa 2）半联轴器与轴的周向定位键的选择（hK2） 3P2222T102176852=31.58100KLd47040PMPaMPa （十）联轴器的校核计算 caT1.3176852229907.61250000AKTNmmTNmm 需用最大转速为r4700min，符合要求。 五．参考文献 （1）濮良贵，纪名刚主编 机械设计（第八版） 高等教育出版社 （2）吴宗泽，罗圣国主编 机械设计课程设计手册 高等教育出版社 （3）龚溎义主编 机械设计课程设计图册（第三版） 高等教育出版社 L1
4406061hh 符合要求 P1=21.58100PMPaMPa符合强度要求 P231.58100PMPaMPa 符合强度要求 caT22991250000NmmTNmm07.6符合校核计算