哈工大机械设计——轴系部件设计
哈工大机械设计课程设计-轴系部件设计说明书
取L=48 mm。
2．轴的结构设计
本设计方案是有8个轴段的阶梯轴，轴的径向尺寸（直径）确定，以外伸轴径 为
基础，考虑轴上零件的受力情况、轴上零件的装拆与定位固定、与标准件孔的配合、轴的表面结构及加工精度等要求，逐一确定其余各轴段的直径；而轴的轴向尺寸（长度）确定，则考虑轴上零件的位置、配合长度、支承结构情况、动静件间的距离要求等因素，通常从与传动件的轴段开始，向两边展开。
轴段②和轴段⑦直径最终由密封圈确定。由参考文献[2]表14.4，选用毡圈油封
FZ/T 92010-1991中的轴径为48mm的，则轴段②和轴段⑦直径 。
（3）轴承及轴段③和轴段⑥
考虑轴系部件几乎呈对称布置，且没有轴向力，轴承类型选择深沟球轴承。轴段③
和轴段⑥上安装轴承，其直径应既便于轴承安装，又应符合轴承内径系列。
初选轴承型号6211，由参考文献[2]表12.1，内径d=55mm，外径D=100mm，宽度B=19mm，定位轴肩直径 。
通常同一轴上两轴承取相同型号，故轴段③和轴段⑥直径为 。
（4）齿轮及轴段④
轴段④安装齿轮，为便于齿轮的拆装，且与齿轮轮毂配合，取 。齿轮左端用套筒固定，为使套筒端面顶在齿轮左端面上，即仅靠，轴段④的长度 应比齿轮轮毂长略短，由于齿宽 ，取 。
为补偿机体的铸造误差，轴承应深入轴承座孔内适当距离，以保证轴承在任何时候都能坐落在轴承座孔上。由参考文献[1]表10.3，取轴承上靠近机体内壁的端面与机体内壁间的距离Δ=10mm。
采用凸缘式轴承盖，由6211轴承参数及参考文献[2]表12.6，取凸缘厚度e=12mm。
哈工大 机械设计 教材 第九章 轴
d=(0.8~1.2)D
各级低速轴的直径d可按同级齿轮传动中心a估算
d=(0.3~0.4)a
机电工程学院 张锋
《机械设计》第九章
9.3.3 按扭转强度计算
计算公式
或
当最小直径剖面上有一个键槽时增大5%，当有两个 键槽时增大10%，然后圆整为标准直径
σ max,τmax——尖峰载荷时轴的最大弯曲应力和扭转剪应力 S0 σ S0 σ——只考虑弯矩和只考虑转矩时的安全系数
机电工程学院 张锋
静强度安全系数条件:
2 2 S S 2.静强度的安全系数校核计算 0 0
S0
S0 S0
《机械设计》第九章
[ S0 ]
《机械设计》第九章
若强度不够：换材料、增大尺寸、热处理、修改结构 若强度富裕：想要减小尺寸时，要综合考虑刚度、结 构等要求 许用安全系数：
S 和[S0 ]
查P208表9.13
机电工程学院 张锋
《机械设计》第九章
应力集中系数： 影响因素： 圆角半径 键槽、孔
过盈配合
机电工程学院 张锋
《机械设计》第九章
表面质量系数： 影响因素：
表面强化处理
表面粗糙度
腐蚀情况
尺寸系数：
影响因素：
尺寸大小
材料性能
机电工程学院 张锋
《机械设计》第九章
《机械设计》第九章
第九章 轴
9.1 轴的概述
9.1.1 轴的分类
轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。
1 按照承受载荷的不同，轴可分为：
◆
心
轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。
◆
传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。 转 轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。
2021年哈工大机械设计大作业轴系设计
Harbin Institute of Technology机械设计大作业说明书大作业名称: 机械设计大作业设计题目: 轴系部件设计班级:设计者:学号:指导老师:设计时间:哈尔滨工业大学目录一、设计任务................................................................................................. 错误!未定义书签。
二、轴材料选择............................................................................................. 错误!未定义书签。
d ........................................................................................ 错误!未定义书签。
三、初算轴径min四、结构设计................................................................................................. 错误!未定义书签。
1.轴承部件结构型式................................................................................ 错误!未定义书签。
2. 轴结构设计.......................................................................................... 错误!未定义书签。
五、轴受力分析............................................................................................. 错误!未定义书签。
2021年哈工大机械设计大作业
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: .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带传动已知数据方案dP（KW）(/min)mn r(/min)wn r1i轴承座中心高H（mm）最短工作年限L工作环境5.1.2496010021803年3班室外有尘机器工作平稳、单向回转、成批生产目录一、带轮及齿轮数据 (1)二、选择轴材料 (1)三、初算轴径d min (1)四、结构设计 (2)1. 确定轴承部件机体结构形式及关键尺寸 (2)2. 确定轴轴向固定方法..................................................................................... 错误!未定义书签。
3. 选择滚动轴承类型, 并确定润滑、密封方法 ...................................... 错误!未定义书签。
4. 轴结构设计 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。
五、轴受力分析 (4)1. 画轴受力简图 (4)2. 计算支承反力 (4)3. 画弯矩图 (5)4. 画扭矩图 (5)六、校核轴强度 (5)七、校核键连接强度 (7)八、校核轴承寿命 (8)1. 计算轴承轴向力 (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、参考文件 (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尺寸不满足强度校核, 故修改齿轮尺寸为分度圆直径d 1 =96.000 mm , 其它尺寸齿宽b 1 = 35 mm , 螺旋角β = 0°, 圆周力 F t = 2433.33 N , 径向力 F r = 885.66 N , 法向力 F n = 2589.50 N , 载荷变动小, 单向转动。
机械制造装备设计之3——典型部件设计-哈工大(威海)黄博
第六页，共95页。
4.1典型部件设计——主轴部件设计
主轴的传动形式（1）齿轮传动 轮齿的啮合传动，结构简单、紧凑；能传递较大的扭矩，适应变转速、变载荷工作。不足：线速度需<12~15m/s，且不如带传动平稳。（2）带传动 靠摩擦力传递动力。结构简单，皮带有弹性可吸振，传动平稳，噪声小；过载时打滑，具有过载保护作用。适用于中心距较大的两轴间传动。不足：传动速比不够准确。
第四页，共95页。
4.1典型部件设计——主轴部件设计
主轴的结构 取决于主轴上安装的刀具、夹具、工件、传动件、轴承的类型、数量、位置和安装定位方法。主轴前端形式 取决于机床的类型和安装夹具或刀具的形式 。通用机床已有标准化的形式。主轴整体结构 空心阶梯轴，外径从前端到尾部逐渐减小。
第五页，共95页。
4.1典型部件设计——主轴部件设计
主轴的选材依据：载荷类型、耐磨性、热处理方法。（1）普通机床主轴 采用45# 或60#优质结构钢。在主轴支承轴颈及装卡刀具的定位基面进行局部高频淬火，提高耐磨性，硬度为50~55HRC。（2）精密、大载荷、有冲击的机床主轴 采用中碳或低碳合金钢，如40Cr，20Cr。进行高频淬火或渗碳淬火，提高耐磨性，硬度52~65HRC。（3）主轴材料的攻关点 怎样减小高速、高效、高精密机床主轴的热变形、振动。 已诞生的新型材料有玻璃陶瓷材料。主轴的技术要求：① 主轴前后轴承轴颈的同轴度，② 锥孔相对于前后轴颈中心连接线的径向跳动，③ 定心轴颈及其定位轴肩相对于前后轴颈中心线径向和轴向跳动等。
两摩擦面完全由液体隔开的摩擦→理想→ｆ≈0.001～0.01
干、边界、液体摩擦并存→实际
→非液体摩擦
第二十三页，共95页。
4.1典型部件设计——主轴部件设计
哈工大机械设计大作业轴系部件设计完美版
（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 ，轴段7长度 。
（5）计算
， ，
， ，
4、轴的受力分析
4.1画轴的受力简图
轴的受力简图见图3。
4.2计算支承反力
传递到轴系部压轴力
带初次装在带轮上时，所需初拉力比正常工作时大得多，故计算轴和轴承时，将其扩大50%，按 计算。
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。
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
在水平面上：
在垂直平面上
轴承1的总支承反力
轴承2的总支承反力
4.3画弯矩图
竖直面上，II-II截面处弯矩最大， ；
水平面上，I-I截面处弯矩最大， ；
合成弯矩，I-I截面：
II-II截面： ；
竖直面上和水平面上的弯矩图，及合成弯矩图如图5.4所示
4.4画转矩图
哈工大机械设计大作业资料
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dP（KW）(/min)mn r(/min)wn r1i轴承座中心高H（mm）最短工作年限L工作环境5.1.2496010021803年3班室外有尘机器工作平稳、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d min (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d 1 =96.000 mm ，其余尺寸齿宽b 1 = 35 mm ，螺旋角β = 0°，圆周力 F t = 2433.33 N ，径向力 F r = 885.66 N ，法向力 F n = 2589.50 N ，载荷变动小，单向转动。
哈工大机械设计大作业
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: 璐日期: 2016.11.12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 d P （KW ）(/min)m n r (/min)w n r 1i 轴承座中 心高H （mm ） 最短工作 年限L 工作环境 5.1.2 4 960 100 2 180 3年3班 室外有尘机器工作平稳、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d min (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 (2)3. 选择滚动轴承类型，并确定润滑、密封方式 (2)4. 轴的结构设计 (2)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F t = 2433.33 N，径向力F r = 885.66 N，法向力F n = 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。
哈尔滨工业大学机械设计大作业
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dP（KW）(/min)mn r(/min)wn r1i轴承座中心高H（mm）最短工作年限L工作环境5.1.2496010021803年3班室外有尘机器工作平稳、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d min (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d 1 =96.000 mm ，其余尺寸齿宽b 1 = 35 mm ，螺旋角β = 0°，圆周力 F t = 2433.33 N ，径向力 F r = 885.66 N ，法向力 F n = 2589.50 N ，载荷变动小，单向转动。
机械设计大作业-轴系设计-说明书
机械设计基础大作业计算说明书题目轴系部件设计学院材料学院班号1429201学号1142920102姓名胡佳伟日期2016年12月13日哈尔滨工业大学机械设计基础大作业任务书1.1设计题目直齿圆柱齿轮减速器轴系部件设计1.2设计原始数据1.3设计要求1.轴系部件装配图一张。
2.计算说明书一份，包括输出轴，输出轴上的轴承及键的校核计算。
2．设计过程（1）估算轴的基本直径。
选用45号钢，正火处理，σb =600MPa ，估计直径<100mm 。
查表可得C = 118，由公式得d ≥C √p n 3=118×√41253=37.46mm所求的d 为受扭部分的最细处，即装联轴器处的轴径处。
但因为该处有一个键槽，故轴径应该增大3%，d=37.46 x 1.03=38.58mm 取d=40mm 。
（2）轴的结构设计（齿轮圆周速度<2m/s,采用脂润滑）○1.初定各个轴段直径○2.确定各轴段长度（3）轴的受力分析○1.求轴传递的转矩T=9.55×106P=9.55×106×4=305600N⋅mm○2.求轴上传动件作用力齿轮上的圆周力F t2=2Tmz=2×3056003×85=2397N齿轮上的径向力F r2=F t2tanα=2397×tan20°=872.4N ○3.确定轴的跨距。
查表可知所选用轴承的B值为19mm，故左轴承的支反力作用点至齿轮力作用点的间距为0.5×80+10+8+19×0.5=67.5mm故右轴承的支反力作用点至齿轮力作用点的间距为0.5×80+8+10+19×0.5=67.5mm（4）按当量弯矩校核轴的强度○1.做轴的空间受力简图○2.做水平面受力图及弯矩M H图F AH=F BH=0.5×F r2=0.5×872.4=436.2NM H=F AH×67.5=436.2×67.5=29443.5N∙mm○3.做垂直面受力简图及弯矩M V图F AV=F BV=0.5×F t2=0.5×2397=1198.5NM V=F AV×67.5=1198.5×67.5=80898.75N∙mm○4.做合成弯矩M图M=√M H2+M V2=√29443.5+80898.75=86090.22N∙mm○5.做转矩T图T=305600N∙mm○6.做当量弯矩图M e=√M2+(αT)2○7.按当量弯矩校核轴的强度由当量弯矩图可以看出齿轮处当量弯矩最大，对此截面进行校核，查表得45号钢的[σ-1]=55MPa.σe=M e0.1d3=202564.60.1×483=18.32MPa<[σ−1]故轴的强度足够。
哈工大机械设计大作业
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: 璐日期: 2016.11.12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dP（KW）(/min)mn r(/min)wn r1i轴承座中心高H（mm）最短工作年限L工作环境5.1. 2 4 960 100 2 180 3年3班室外有尘机器工作平稳、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d min (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 (2)3. 选择滚动轴承类型，并确定润滑、密封方式 (2)4. 轴的结构设计 (2)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F t = 2433.33 N，径向力F r = 885.66 N，法向力F n = 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d min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d≥√9.55×106dd0.2[d]3=d√dd3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。
哈尔滨工业大学精密机械学基础课程设计报告：滚动轴承、轴系的组合结构设计
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课程设计说明书（论文）课程名称：精密机械学基础设计题目：滚动轴承、轴系的组合结构设计院系：航天学院控制科学与工程系班级：0904102班设计者：呵呵呵学号：1090410200指导教师：蒋秀珍设计时间：2011年12月哈尔滨工业大学滚动轴承、轴系的组合结构设计1 设计任务一钢制圆轴，装有两胶带轮A 和B ，两轮有相同的直径360D mm =，重量为1P kN =，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 1所示。
设圆轴的许用应力[]80Mpa σ=，轴的转速960/min n r =，带轮宽52b mm =，寿命：5000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）。
图 1设计内容如下：轴的受力分析；强度条件、最小直径的确定；支承的选择和寿命校核；轴上零件的定位和固定；联接；键的选择；密封和调整；2 计算说明书2.1 按强度条件确定轴的直径① 绘出轴的受力图（图 1）。
如图所示坐标系下，轴在三个方向上受力分别为 0x F =20.5 2.5y F kN =--=-20.5 2.5z F kN =--=-② 作水平平面内的弯矩图（图 2）。
在水平面内有0zF=∑Az Cz Dz F F F =+对A 点取矩0A M =∑，有0Cz Dz F AC F AD -⋅-⋅=解得， 4.17 1.67Cz Dz F kN F kN ==-，。
求距A 端x 处截面1-1上的内力，取E F 向下，E M 逆时针，则0,0,0,0,0z AzE E AzEE AzF F F F F M MF x x AC ⎫=-+==⎪⎬=-=≤≤⎪⎭∑∑解得， 2.5, 2.5E E F kN M x ==。
哈工大机械设计大作业-轴系部件-5.1.3
哈工大机械设计大作业-轴系部件-5.1.3一、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。
方案电动机工作功率P d/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i1轴承座中心高H/mm最短工作年限工作环境5.1. 3 3 960 110 2 180 5年室外、2班有尘二、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 YεF3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 1p1=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×P11=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。
哈工大机械学基础08第8章16春bk
传递的扭矩已知，轴上零件位置已知（弯矩已知）
强度条件：
设计公式：
d min
14
3.轴的结构设计
与轴的设计计算交替进行
任务： 合理确定轴的各部分的结构形状和尺寸
要求 ： ①轴上零件要有准确的工作位置（定位） ②各零件要牢固而可靠地相对固定（固定）
使用要求
提高轴的强度和 刚度的措施
③改善受力情况，减小应力集中
洛氏硬度 HR 布氏硬度 HB 疲劳极限 1
7
三、普通热处理
退火 加热
炉冷
保温
冷却
正火 加热
保温
空气中
冷却
淬火 加热
保温
回火 加热
保温
淬火件
调质=淬火+高温回火
水、油
炉冷、水 空气中
冷却 冷却
1.选择轴的材料 依据：强度、刚度、振动稳定性，热处理方式及机加工艺的
要求，轴的材料来源和经济性
目标：性能价格比最优
32
Notes2:
螺纹退刀槽、砂轮越程槽、 键槽、销孔、中心孔等
轴是非标准件，必须自行设计。但轴上许多工艺结构 其结构型式和规格尺寸等均已标准化，设计时必须 严格遵守
尽量使轴上：过渡圆角、倒角、键槽、越程槽、 退刀槽、中心孔一致
33
4. 轴的强度校核和刚度计算
强度校核
表8-3
刚度计算
表8-4
34
•紧定螺钉
•销钉
•过盈配合（连接）
图纸上的表达方法
23
（4） 改善受力情况，减少应力集中 •圆角过渡
在截面尺寸过渡处应采用圆角过渡 （尺寸相近各处的圆角尽量统一）
圆角尺寸：课本P176 表8-1
哈工大机械设计大作业
哈工大机械设计大作业哈尔滨工业大学机械设计大作业：汽车零部件设计引言：本次机械设计大作业的题目是汽车零部件的设计，本文将详细介绍该零部件的设计需求、设计方案、设计计算以及制造工艺等相关内容。
一、设计需求：该汽车零部件是一种在车辆发动机舱内起到隔热保温作用的零部件，其要求具备以下特点：1.具备良好的隔热保温性能，能够有效降低发动机舱内的温度。
2.具备良好的耐高温性能，能够在高温环境下长时间稳定工作。
3.具备较高的强度和刚度，能够承受汽车运行时的振动和冲击力。
二、设计方案：为了满足上述设计需求，我们选择使用陶瓷材料作为该零部件的材料，该材料具备良好的隔热性能和耐高温性能，并且具备较高的强度和刚度。
三、设计计算：1.隔热性能计算：根据该零部件的尺寸和所使用的陶瓷材料的导热系数，计算出其热传导率，进而计算出其隔热性能。
2.强度计算：根据该零部件所承受的力和所使用的陶瓷材料的弹性模量，计算出其应力和变形情况，进行强度计算。
3.刚度计算：根据该零部件所承受的力和所使用的陶瓷材料的弹性模量，计算出其刚度，并与设计要求进行对比。
四、制造工艺：1.材料选取：根据设计方案选择合适的陶瓷材料，并进行材料实验验证其性能。
2.模具设计：根据零部件的几何形状设计合适的模具，并制造出模具。
3.注塑成型：使用模具对陶瓷材料进行注塑成型，并在合适的温度和压力条件下进行成型工艺。
4.烧结处理：对注塑成型后的零部件进行烧结处理，使其形状固定并获得良好的耐高温性能。
5.精加工：对烧结后的零部件进行精加工，如修磨、打磨等工艺，以达到设计要求的尺寸和表面质量。
五、结论：通过对该汽车零部件的设计需求、设计方案、设计计算以及制造工艺的详细论述，我们可以得出结论：1.该零部件的设计方案合理，能够满足设计需求。
2.该零部件所选用的陶瓷材料具备良好的隔热保温性能和耐高温性能。
3.该零部件的制造工艺合理，能够实现零部件的精确加工。
综上所述，本次机械设计大作业详细介绍了汽车零部件的设计需求、设计方案、设计计算以及制造工艺等内容，并得出了相应的结论。
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Harbin Institute of Technology大作业设计说明书课程名称：机械设计设计题目：设计带式运输机中的齿轮传动高速轴的轴系部件院系：机电工程学院班级：1008106班设计者：林君泓学号：1100800130指导教师：郑德志设计时间：2012、10、22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：设计带式运输机中的高速轴的轴系部件题号：5.1.5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。
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)目录一、选择轴的材料 (1)二、初算轴径 (1)三、轴承部件的结构设计 (1)1.各轴段直径的确定 (1)2.各轴段长的确定 ......................................... 错误！未定义书签。
四、轴的受力分析 (4)1.轴的受力简图及各点力的计算 (4)2.弯矩图 (4)3.扭矩图 (5)五、轴的强度校核 (5)1.弯扭合成强度 (5)2.安全系数 (6)六、键的强度校核 (6)七、校核轴承寿命 (6)八、轴承端盖的设计 (7)九、轴承座的设计 (7)十、轴系部件装配图 (7)参考文献 (9)一、 选择轴的材料因传递的功率不大，且对质量和尺寸无特殊要求，故选择常用材料45钢，调质处理。
二、 初算轴径112m P P ηη=因为为代式运输机 工作时间每天24小时，所以K=1.3Pm=Pd/K=2.3式中1η——带轮的传动效率 2η——对滚动轴承的传递的功率由参考文献2，表9.1 取10.96η=，20.99η=，代入上式，得对于转轴，按扭转强度初算直径：min d ≥其中p ——轴传递的功率， 0130.95 2.85m P P kW η=⨯=⨯=！！！ P=112m P P ηη=kw kw 19.22.399.096.0=⨯⨯= m n ——轴的转速，r/minC ——由许用扭转剪应力确定的系数。
查参考文献1表9.4得C=106～118，考虑轴端弯矩比转矩小，C 取较小值106。
则得到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22.6474k d mm ≥！！！！20.41，按标准GB2822-81的10R 圆整后取125d mm =。
开始抄5.1.5好了！三、 轴承部件的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：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d min 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10⨯8GB/T 1096—2003。
3.4阶梯轴各部分直径的确定（1） d 1和d 7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，1725d d mm ==。
（2） d 2和d 6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 ==+⨯=+⨯=轴段⑦ 轴段⑥ 轴段⑤ 轴段④ 轴段③ 轴段② 轴段① 3L 2L 1L由参考文献[2]表14.4，毛毡圈油封的轴径30d mm =，所以2630d d mm ==。
毡圈代号为30 FZ/T92010-1991（3） 与的确定轴段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，d=35mm ，外形尺寸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/m i nm m r⨯⋅，所以采用脂润滑。
故取3535d d mm ==。
（4） 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90L mm =。
则轴段4长度4802159l L B mm =-=-=,取60mm 。
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，3521l l B mm ===。
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10e mm =，12m mm =，箱体外部传动零件的定位轴肩距轴承端盖的距离15K mm =，则轴段6长度610121537l m e K mm =++=++=由于大带轮较大，设计成腹板式结构，故轴段2长度266()4522B L l l l mm --=+=+=带轮宽度轮毂宽度, 4）轴段1和轴段7。
轴段1和7分别安装大带轮和小齿轮，故轴段1长度138l L mm ==，轴段7长度726l b mm ==。
（faid=0.4 ）本来尺宽为28.8.四、轴的受力分析4.1画轴的受力简图轴的受力简图、弯矩图、转矩图画在一起，见图5.2。
四、轴的受力分析1.轴的受力简图及各点力的计算由计算可以得到：R1H=4817.5N；R1v=3126.9NR2H=2629.2N；R2v=3510.1N2.弯矩图（单位/N·mm）T=65101五、轴的强度校核1.弯扭合成强度由弯矩图和扭矩图可知，轴的危险截面是Ι—Ι剖面抗弯模量W=抗扭模量W T=弯曲应力，。
扭剪应力危险截面Ι—Ι的当量应力查[1]表9.3，得=650MPa，查[1]表9.3的[-1b]=60MPa因为，所以轴的Ι—Ι剖面强度满足要求。
2.安全系数已知轴承圆角r=1mm，所以轴肩圆角，取r`=1mm，则查[1]表9.10得，=1.70。
由[1]式9.4，9.5,9.6注查得等效系数，。
绝对尺寸系数由[1]图9.12查得轴磨削加工时，表面质量系数由[1]表9.8,9.9查得。
则安全系数为查[1]表9.13得许用安全系数，显然所以，剖面安全。
六、键的强度校核带轮处挤压应力齿轮处挤压应力因为，所以键的强度满足要求。
七、校核轴承寿命当量动载荷，查[2]表12.1并计算得，X=1。
即，。
所以P=5743.3N因为轴承在100℃以下工作，查[1]表10.10的f T=1,同时载荷变动小，查[1]表10.11得f p=1.0。
所以已知运输机的使用寿命为,显然。
更换轴承为圆柱滚子轴承，型号为N207E，C=46500N，重新校核得所以寿命合格。
八、轴承端盖的设计轴承端盖的结构如右图轴承盖的厚度，为螺钉直径，取螺钉，则，于是得，取。
轴承盖直径为，取。
螺钉所在圆的直径。
其他尺寸：九、轴承座的设计剖分式轴承座设计图例参考[3]图7.9,7.10,7.11设计。
详见轴系部件装配图。
十、轴系部件装配图附2号图纸。
参考文献[1]宋宝玉，王黎钦.机械设计.哈尔滨：高等教育出版社，2010.5[2]王连明，宋宝玉.机械设计课程设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.1[3]张锋，宋宝玉.机械设计大作业指导书.哈尔滨：高等教育出版社，2009.参考文献[1] 宋宝玉，王黎钦．机械设计．北京：高等教育出版社，2009．[2] 宋宝玉．机械设计课程设计指导书．北京：高等教育出版社，2006．[3] 张锋，宋宝玉．机械设计大作业指导书．北京：高等教育出版社，2009．。