东南大学轴系设计报告

机械设计大作业

——轴系设计报告

姓名：***

学号：********

指导教师：***

2017年11月20日

目录

一．项目要求 (2)

1. 项目概述 (2)

2. 设计要求 (2)

2.1 轴的设计 (2)

2.2 轴系设计 (3)

二．设计过程 (3)

1. 轴颈的计算 (3)

2. 轴承的选择和安装尺寸 (4)

3. 轴系主要尺寸的确定及轴结构的工艺性 (4)

4. 拟定轴上零件的布置方案 (6)

5. 轴的强度校核 (7)

6. 轴承的寿命计算 (10)

三．模型及图纸 (12)

1. 三维模型 (12)

1.1. 立体图 (12)

1.2. 剖视图 (12)

1.3. 爆炸图 (13)

2. 轴工作图 (13)

3. 轴系装配图 (14)

四．结论总结 (15)

1. 个人总结 (15)

2. 参考资料 (15)

一．项目要求

1.项目概述

图示二级斜齿圆柱齿轮减速器。已知中间轴II传递功率P=20KW，转速n=

300r/min；z2 =83，mn2 =5，β=12°，宽度b2 =100mm；z3 =25，m n3 =6，β=8°，b3

=120mm，轴材料：45钢调质。

1.按弯扭合成强度计算方法对

轴II进行设计计算；

2.利用软件SolidWorks对轴系

进行三维设计，结构和尺寸参

考教材p406图19.18；

3.利用软件SolidWorks（或CAD）

绘制轴II零件的工作图。

2.设计要求

2.1轴的设计

(1) 初步计算轴径

(2) 拟定轴上零件的布置方案

(3) 轴上零件的定位及轴主要尺寸的确定——轴承、齿轮的定位及轴段主要尺

寸，键的选用，轴承寿命计算 (4) 受力分析 (5) 弯矩图、扭矩图 (6) 按弯扭合成校核轴的强度

(7) 轴工作图设计——A4图纸1张, 标注尺寸、形位公差、表面粗糙度，技术要求等；标题栏中注明班级学号、姓名 2.2轴系设计

(1) A3装配图纸1张，含轴承盖，固定螺钉，密封件等

(2) 明细表——非标件、标准件分别编号，非标件标号: 1,2,3, …; 标准件编号：B1, B2, B3, …。内容按制图课要求，标准件代号查机械设计手册 (3) 尺寸标注——配合尺寸，安装尺寸，尽可能详细 (4) 标题栏中注明班级学号、姓名

二． 设计过程

1. 轴颈的计算

已知轴的材料为45钢，经调质处理，硬度为217~255HBS 。由表19.1查得对称循坏弯曲许用应力[σ−1] = 180MPa 。根据式（19.3），取β=0，并由表19.3，选系数A=120，得：d min =A √ P

n 3

=120√ 20

300 3

mm =48.66 mm 考虑到安全，取整，得到轴的最小直径为50mm 。

2.轴承的选择和安装尺寸

根据轴上基本零件的布置方案，确定两个安装轴承的轴的直径都为50mm，根据轴承的基本尺寸，选择角接触球轴承，滚动轴承7210C GB/T 292——2007。

3.轴系主要尺寸的确定及轴结构的工艺性

由于需要安装两个齿轮，将两个齿轮对称分布在两侧，对轴的受力会比较好，因此将轴设计成如图所示阶梯轴。

由于所选轴承安装尺寸（d a=57mm），选择第二段直径为60mm。

进一步选择键的基本尺寸：

齿轮二选用，圆头普通型平键（Ａ型）GB/T 1096 键 18×11×70。

齿轮三选用，圆头普通型平键（Ａ型）GB/T 1096 键 18×11×90。

根据轴环尺寸机械手册，H=(0.07~0.1)d=4.2~6,选择轴环直径为72mm，宽度20mm已给定。

轴的其他各段长度由齿轮宽度、轴承宽度、轴承套宽度、齿轮面与箱体距离而定。

4.拟定轴上零件的布置方案

5. 轴的强度校核

传递转矩：T=9.55×105P n =9.55×105×20

300=636666.7N ∙mm

齿轮2的圆周力F t2=2T d 2=2T m 2z 2/cos β2=2×636666.7

5×83/cos 12°=3001.22N

齿轮2的径向力F r2=F t2

tanαn cosβ2

=3001.22×tan20°

cos 12°=1116.76N

齿轮2的轴向力F a2=F t2tan β2=3001.22×tan 12°=637.93N

齿轮3的圆周力F t3=2T d 3=2T m 3z 3/cos β3=2×636666.7

6×25/cos 8°

=8406.28N

齿轮3的径向力F r3=F t3tanαn

cosβ3=8406.28×tan 20°cos 8°=3089.70N

齿轮3的轴向力F a3=F t3tan β3=8406.28×tan 8°=1181.42N

水平面内：

Ft 3

Ft 2

FH 1

FH 2

{

FH 1(L 1+L 2+L 3)=Ft 3(L 2+L 3)+Ft 2L 3 ①

FH 2(L 1+L 2+L 3)=Ft 3L 1+Ft 2(L 1+L 2) ②

整体受力分析

水平面内受力分析