哈工大机械设计大作业轴系部件设计
哈工大机械设计大作业方案
Harbin Institute of Technology机械设计大作业说明书设计题目：轴系部件设计院系：材料科学与工程学院班级：电子封装设计者：姚明山学号：1132920112指导教师：张峰设计时间：2015.12.19目录目录 (1)任务书 (1)1选择轴的材料 (2)2初算轴径 (2)3 结构设计 (2)4轴的受力分析 (5)5校核轴的强度 (7)6校核键连接的强度 (7)7校核轴承的寿命 (8)参考文献 (9)任务书试设计齿轮减速器的输出部件。
已知输出轴功率P=2.7kW，转速n=80r/min，大齿轮齿数z2=81，齿轮模数m=3mm，齿宽B=80mm，小齿轮齿数z1=17，中心距a=150mm，半联轴器轮毂宽L=70mm，载荷平稳，工作环境多尘，三班工作制，使用3年，大批量生产。
12设计要求1. 轴系部件装配图一张（样图见图7.1和图7.2）2. 设计说明书一份，包括输出轴、输出轴上的轴承及键的校核计算1选择轴的材料因传递功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理。
MPa 650=B δ，MPa 360=s δ。
2初算轴径对于转轴，按扭转强度初算轴径，查表11.4得C=106~118；考虑轴端弯矩比转矩小，故取C=106，则mm n P C d 26.34807.210633min =⨯==，考虑键槽的影响， 5.29mm 31.0334.26min =⨯=d 。
3 结构设计（1）轴承部件的结构形式为了方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式机构。
因传递的功率小，齿轮减速器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴承部件可采用两端固定方式。
（2）联轴器及轴段1轴段1的设计与联轴器的设计同时进行。
考虑成本因素，选用凸缘联轴器。
查表取5.1=A K ，则计算传递转矩m N T K T A ⋅=⨯⨯⨯==483.5807.21055.95.16，查《机械设计课程设计》p159，取3GY5弹性柱销联轴器，公称转矩为m 500N ⋅，许用转速为8000r/min,轴孔直径范围30mm~42mm ，考虑 5.29mm 3min =d ，取d1=38mm 。
机械设计课程设计轴系部件设计说明书
机械设计课程设计-轴系部件设计说明书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机械设计大作业课程名称：机械设计设计题目：轴系部件设计院系：能源学院班级：0802105设计者：就是不告诉你学号：10802105XX指导教师：曲建俊设计时间：2010/11/21哈尔滨工业大学机械设计大作业轴系部件设计说明书题目：行车驱动装置的传动方案如下图所示。
室内工作、工作平稳、机器成批生产，其他数据见下表。
方案电动机工作功率Pd/kW电动机满载转速nm/(r/min)工作机得转速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5.4. 1 2.2 940 60 3.2 20010年1班一选择轴的材料因为传递功率不大，轴所承受的扭矩不大，故选择45号钢，调质处理。
二初算轴径d min对于转轴，按扭转强度初算直径d min≥C√P n m3式中 P——轴传递的功率；C——由许用扭转剪应力确定的系数；n——轴的转速，r/min。
由参考文献[1] 表10.2查得C=106~118，考虑轴端弯矩比转矩小，故取C=106。
输出轴所传递的功率：P3=P d·ηV带·η轴承·η齿轮=2.2×0.96×0.99×0.96=2.00724 kW输出轴的转速：nm=n wi1·i2=940355 112×9920=59.912 r/min代入数据，得d≥C√Pn m3=106√2.0072459.9123=34.172 mm考虑键的影响，将轴径扩大5%， d min≥34.172×(1+ 5%)=35.88 mm。
三结构设计1.轴承部件机体结构形式及主要尺寸为了方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式结构。
取机体的铸造壁厚δ=8mm，机体上的轴承旁连接螺栓直径d2=12 mm，C1=18 mm，C2=16 mm，为保证装拆螺栓所需要的扳手空间，轴承座内壁至坐孔外端面距离L=δ+C1+C2+(5~8)mm=47~50 mm取L=48 mm。
轴系-机械设计大作业
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设计说明书设计题目：设计液体搅拌机中的齿轮传动高速轴的轴系部件院系：英才学院班级：0936105班设计者：王天啸设计时间：2011年11月20日哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学机械设计大作业任务书题目：设计液体搅拌机中的齿轮传动高速轴的轴系部件原始数据：由前两个大作业可知以下数据：n=7102.2r/min=322.73r/min T=65101N∙mmd=68mmb=31.68mmF t=2188.3NF r=765.8NF a=218.8NF Q=1149N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 (2)四、轴的受力分析 (2)1.轴的受力简图及各点力的计算 (2)2.弯矩图 (3)3.扭矩图 (3)五、轴的强度校核 (3)1.弯扭合成强度 (3)2.安全系数 (4)六、键的强度校核 (5)七、校核轴承寿命 (5)八、轴承端盖的设计 (5)九、轴承座的设计 (6)十、轴系部件装配图 (6)参考文献 (7)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、 初算轴径查[1]表9.4得C =106~118，C 取较小值106。
则得到 d min = C√Pn 3= 106×√ 2.2322.733mm = 20.10mm考虑到键槽对轴的影响，取d min = 20.10×1.05 mm = 21.10mm三、 轴承部件的结构设计为方便轴承部件的拆装，机体采用剖分式结构，因传递功率较小，齿轮减速的效率高，发热小，估计轴承不会长，故轴承结构设计草图如图 ⅠⅠ因为轴承转动线速度小于2000mm/min ，所以采用脂润滑。
1. 各轴段直径的确定（1） d 1和d 7的确定由于dmin = 21.10，即要求d1、d7≥d min ,取d 1=d 7 = 25mm 。
哈尔滨工业大学机械设计大作业5轴系部件5.1.1
Harbin Institute of Technology机械设计大作业说明书轴系部件设计课程名称：机械设计设计题目：轴系部件设计院系：能源科学与工程学院班级： 1202101班设计者：滕令凯指导教师：曲建俊学号： 1120200605设计时间： 2014-12-02哈尔滨工业大学目录机械设计作业任务书................................ - 1 -1选择材料，确定许用应力........................... - 2 -2按扭转强度估算轴径............................... - 2 -3设计轴的结构 .................................... - 2 -4轴的受力分析 .................................... - 4 -4.1画轴的受力简图.............................. - 4 -4.2计算支承反力................................ - 4 -4.3画弯矩图 ................................... - 5 -4.4画转矩图 ................................... - 5 -5校核轴的强度 .................................... - 6 -6轴的安全系数校核计算............................. - 7 -7校核键连接的强度................................. - 8 -8校核轴承的寿命................................... - 9 -8.1计算当量动载荷.............................. - 9 -8.2校核寿命 ................................... - 9 -9轴上其他零件设计................................ - 10 -10轴承座结构设计................................. - 10 -11轴承端盖（透盖）............................... - 10 -12参考文献 ...................................... - 10 -哈尔滨工业大学机械设计大作业任务书题目 ___轴系部件设计___ 设计原始数据：传动方案如图5.1图5.11选择材料，确定许用应力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。
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。
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-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i 1 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2班 室外、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 ≥√2KT 1ϕd z 12∙Y F Y s Y ε[σ]F3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 n1p1=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。
哈工大机械设计大作业轴系部件
Harbin Institute of Technology轴系部件设计说明书课程名称：机械设计题目：轴系部件设计5.2.2院系：机电工程学院班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：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：轴系部件设计5.2.2设计原始数据：液体搅拌机的传动装置如图1所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据见表1。
图1 液体搅拌机传动装置表1 液体搅拌机V带传动的已知数据目录一、选择轴的材料 (4)二、初算轴颈 (4)三、结构设计 (4)四、轴的受力分析 (6)五、校核轴的强度 (8)六、校核键连接的强度 (8)七、校核轴承寿命 (8)八、轴承端盖设计 (9)九、轴承座结构设计 (9)十、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、初算轴颈按照扭转强度条件初算轴的最小直径，式中d——轴的直径；τ——轴剖面中最大扭转剪应力，MPa；P——轴传递的功率，kW；n——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；轴的材料初定为45号钢，根据参考文献[1]表9.4查得C=118～106，考虑轴端弯矩比转矩小，取C=106。
根据参考文献[2]表9.1，取，，代入上式，得所以本方案中，轴颈上有一个键槽，应将轴径增大5%，即按照GB2822-81的系列圆整，取d=25mm 。
三、结构设计（一）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拆卸，轴件机体采用整体式结构，轴的草图如图一，取机体的铸造壁厚，机体上轴承旁连接螺栓直径连接螺栓直径，装拆螺栓所需要的扳手空间,故轴承座内壁至座孔外端面距离，取。
1243567图一轴的草图（二）确定轴的轴向固定方式因传递功率小，齿轮减速器效率高、发热小，输出轴的跨距不大，故轴承部件的固定方式可采用两端固定方式。
（三）选择滚动轴承类型，并确定润滑与密封方式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，采用油脂对轴承润滑。
哈尔滨工业大学机械设计基础轴系部件设计
机械设计基础大作业计算说明书题目：朱自发学院：航天学院班号：1418201班姓名：朱自发日期：2016.12.05哈尔滨工业大学机械设计基础大作业任务书题目：轴系部件设计设计原始数据及要求：目录1.设计题目 (4)2.设计原始数据 (4)3.设计计算说明书 (5)3.1 轴的结构设计 (5)3.1.1 轴材料的选取 (5)3.1.2初步计算轴径 (5)3.1.3结构设计 (6)3.2 校核计算 (8)3.2.1轴的受力分析 (8)3.2.2校核轴的强度 (10)3.2.3校核键的强度 (11)3.2.4校核轴承的寿命 (11)4. 参考文献 (12)1.设计题目斜齿圆柱齿轮减速器轴系部件设计2.设计原始数据3.设计计算说明书3.1 轴的结构设计3.1.1 轴材料的选取大、小齿轮均选用45号钢，调制处理，采用软齿面，大小齿面硬度为241~286HBW，平均硬度264HBW；齿轮为8级精度。
因轴传递功率不大，对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理。
3.1.2初步计算轴径按照扭矩初算轴径：d≥=式中： d ——轴的直径，mm ； τ——轴剖面中最大扭转剪应力,MPa ； P ——轴传递的功率，kW ； n ——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；根据参考文献查得106~97C =，取106C =故10635.0mm d ≥== 本方案中，轴颈上有一个键槽，应将轴径增大5%，即35(15%)36.75mm d ≥⨯+=取圆整，38d mm =。
3.1.3结构设计（1）轴承部件的支承结构形式减速器的机体采用剖分式结构。
轴承部件采用两端固定方式。
（2）轴承润滑方式螺旋角:12()arccos=162n m z z aβ+= 齿轮线速度：-338310175 2.37/6060cos 60cos16n m zn dnv m sπππβ⨯⨯⨯====因3/v m s <, 故轴承用油润滑。
哈工大机械设计大作业轴系
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机械设计大作业说明书大作业名称：轴系设计设计题目： 5.1.5班级：1208105设计者：学号：指导教师：张锋设计时间：2014.12.03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___轴系部件设计____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。
传动方案如图5.1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 (1)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 (2)3.5阶梯轴各部段长度及跨距的确定 (2)四、轴的受力分析 (3)4.1画轴的受力简图 (3)4.2计算支反力 (3)4.3画弯矩图 (3)4.4画转矩图 (5)五、校核轴的弯扭合成强度 (5)六、轴的安全系数校核计算 (6)七、键的强度校核 (7)八、校核轴承寿命 (8)九、轴上其他零件设计 (9)十、轴承座结构设计 (9)十一、轴承端盖（透盖） (9)参考文献 (10)一、选择轴的材料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min d ≥ 式中：P ————轴传递的功率，KW ； m n ————轴的转速，r/min;C ————由许用扭转剪应力确定的系数，查各种机械设计教材或机械设计手册。
根据参考文献1表9.4查得C=118～106，取C=118，所以，mm n P C d 6.2335585.211833==≥ 本方案中，轴颈上有一个键槽，应将轴径增大5%，即d ≥23.6×（1+5%）=24.675mm 按照GB2822-2005的a R 20系列圆整，取d=25mm 。
根据GB/T1096—2003，键的公称尺寸78⨯=⨯h b ，轮毂上键槽的尺寸b=8mm ，mm t 2.0013.3+=三、轴承部件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。
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: 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 d P （KW ） (/min)m n r(/min)w n 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。
哈工大机械设计-大作业5
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___能源学院________班号____0902103________姓名____ _______指导教师___________日期_2011年12月5日__目录机械设计作业任务书 (3)1选择材料，确定许用应力 (4)2按扭转强度估算轴径 (4)3设计轴的结构 (4)4轴的受力分析 (6)4.1画轴的受力简图 (6)4.2计算支承反力 (6)4.3画弯矩图 (7)4.4画转矩图 (7)5校核轴的强度 (8)6轴的安全系数校核计算 (9)7校核键连接的强度 (10)8校核轴承的寿命 (11)8.1计算当量动载荷 (11)8.2校核寿命 (12)9轴上其他零件设计 (12)10轴承座结构设计 (12)11轴承端盖（透盖） (13)12参考文献 (13)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：传动方案如图5.1图5.11选择材料，确定许用应力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。
2按扭转强度估算轴径对于转轴，按扭转强度初算直径：min d ≥ 其中2P ——轴传递的功率，0130.95 2.85m P P kW η=⨯=⨯= m n ——轴的转速，r/minC ——由许用扭转剪应力确定的系数。
查表10.2得C=106～118，考虑轴端弯矩比转矩小，取C=106。
min d mm ∴≥ 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 ≥，按标准GB2822-81的10R 圆整后取125d mm =。
3设计轴的结构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：轴段⑦轴段⑥轴段⑤ 轴段④ 轴段③ 轴段②轴段①3L 2L 1L3.1 阶梯轴各部分直径的确定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。
哈工大机械设计大作业5轴系部件设计
哈工大机械设计大作业5轴系部件设计哈工大机械设计大作业5轴系部件设计Harbin Institute of Technology 机械设计大作业说明书设计题目：轴系部件设计院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：目录一、设计任务书1 二、选择轴的材料2 三、初算轴径2 四、结构设计2 五、轴的受力分析4 六、校核轴的强度5 七、校核键连接的强度6 八、校核轴承的寿命7 九、轴上其他零件设计8 十、参考文献8 1、设计任务书任务书: 设计带式运输机中的齿轮传动高速轴的轴系部件带式运输机的传动方案如图1所示，机器工作平稳，单向回转，成批生产，原始数据见表1。
图 1 带式运输机传动方案表 1 带式运输机原始数据方案电动机工作功率（KW）电动机满载转速工作机的转速第一级传动比轴承座中心高H（mm）最短工作年限L 工作环境5.1.3 3 960 110 2 180 5年2班室外，有尘2、选择轴的材料因传递功率不大，且单向转动、无冲击，一般机械使用，对质量结构无特殊要求，所以选45钢，调质处理。
3、初算轴径对于转轴，按扭转强度初算轴径，查参考文献[1]表9.4得，弯矩较大故取转速功率则考虑到轴端有一个键槽，轴径加大5%，则4、结构设计 1. 轴承部件的结构型式箱体内无传动件，不需经常拆卸，箱体采用整体式。
由轴的功能决定，该轴至少应具有带轮、齿轮的安装段，两个轴承的安装段以及两个轴承对外的密封段，共7段尺寸。
由于没有轴向力的存在，且载荷、转速较低，选用深沟球轴承，传递功率小，转速不高，发热小，轴承采用两端固定式。
轴低速旋转，且两轴承间无传动件，所以采用脂润滑、毛毡圈密封。
确定轴的草图如图1所示：图2 轴的草图2. 轴的伸出端（轴段1、7）由最小直径得由带轮和齿轮设计结构确定周向连接用A型普通平键，分别为，，GB/T 1096-2003 3. 轴段2、6 由参考文献[1]图9.8得得所以取 4. 轴段3、5 由参考文献[1]图9.8得得取由参考文献[2]表12.1初选轴承6207，查得、、，所以取5. 箱体与其他尺寸由参考文献[4]经验公式得跨距取，并取由于箱体内无润滑油（无传动件），可取小值，；选用整体式箱体，轴承盖凸缘厚为10mm；用M8螺栓连接轴承盖和箱体，为使螺栓头不与齿轮和带轮相碰，且因箱内无传动件箱体几乎不拆卸，K取小值，K=5mm。
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。
哈尔滨工业大学机械设计大作业5轴系部件5.1.1
哈尔滨工业大学机械设计大作业5轴系部件5.1.1Harbin Institute of Technology机械设计大作业说明书轴系部件设计课程名称：机械设计设计题目：轴系部件设计院系：能源科学与工程学院班级：1202101班设计者：滕令凯指导教师：***学号：**********设计时间：2014-12-02哈尔滨工业大学目录机械设计作业任务书................................................................ - 1 -1选择材料，确定许用应力..................................................... - 3 -2按扭转强度估算轴径............................................................. - 3 -3设计轴的结构......................................................................... - 4 -4轴的受力分析......................................................................... - 7 -4.1画轴的受力简图 ...................................................... - 7 -4.2计算支承反力 .......................................................... - 7 -4.3画弯矩图 .................................................................. - 8 -4.4画转矩图 .................................................................. - 9 -5校核轴的强度......................................................................... - 9 -6轴的安全系数校核计算....................................................... - 11 -7校核键连接的强度............................................................... - 13 -8校核轴承的寿命................................................................... - 14 -8.1计算当量动载荷 .................................................... - 14 -8.2校核寿命 ................................................................ - 14 -9轴上其他零件设计............................................................... - 15 -10轴承座结构设计................................................................. - 16 -11轴承端盖（透盖）............................................................. - 16 -12参考文献............................................................................. - 16 -哈尔滨工业大学机械设计大作业任务书题目 ___轴系部件设计___ 设计原始数据：传动方案如图5.1图5.11选择材料，确定许用应力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。
哈工大机械设大作业-轴系部件设计说明书
机械设计大作业轴系部件设计说明书题目：行车驱动装置的传动方案如下图所示。
室内工作、工作平稳、机器成批生产，其他数据见下表。
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5.4.4 2.2 940 60 3.2 200 5年2班一选择轴的材料因为传递功率不大，轴所承受的扭矩不大，故选择45号钢，调质处理。
二初算轴径d min对于转轴，按扭转强度初算直径d min≥C√P n m3式中 P——轴传递的功率；C——由许用扭转剪应力确定的系数；n——轴的转速，r/min。
由参考文献[1] 表10.2查得C=106~118，考虑轴端弯矩比转矩小，故取C=106。
输出轴所传递的功率：P3=P d·ηV带·η轴承=2.2×0.96×0.99=2.09088 kW高速轴的转速：n m=n wi1=940315100=298.413 r/min代入数据，得d≥C√P n m3=106√2.09088 298.4133=20.284 mm考虑键的影响，将轴径扩大5%， d min≥20.284×(1+5%)=21.30 mm。
三结构设计1.轴承部件机体结构形式及主要尺寸为了方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式结构。
取机体的铸造壁厚δ=8mm，机体上的轴承旁连接螺栓直径d2=12 mm，C1=18 mm，C2=16 mm，为保证装拆螺栓所需要的扳手空间，轴承座内壁至坐孔外端面距离L=δ+C1+C2+(5~8)mm=47~50 mm取L=48 mm。
2．轴的结构设计本设计方案是有6个轴段的阶梯轴，轴的径向尺寸（直径）确定，以外伸轴径d1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。
哈工大轴系部件设计说明书
机械设计大作业轴系部件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：机电工程学院班级：1508104姓名：关宇珩学号：1150810423指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学目录任务说明及设计要求一．轴的选材、热处理方式及力学性能 (2)二．初步估算轴径 (2)三．结构设计 (2)四．轴的受力分析 (5)五．轴的强度校核 (7)六．键连接强度校核 (8)七．轴承寿命校核 (8)八．轴上其它零件设计 (9)任务说明及设计要求表一已知数据方案电动机工作功率P/kW电动机满载转速()minr/nm工作机的转速()minr/nw第一级传动比1i轴承座中心高H/mm最短工作年限工作环境5.1.2 4 960 100 2 180 3年3班室外、有尘设计题目：设计带式运输机的齿轮传动高速轴的轴系部件。
设计要求：确定轴上传动零件的结构及尺寸；按要求确定轴的最小直径，圆整时要符合相配标准件的孔径；确定轴和轴承的结构和尺寸，布置各零件间的相对位置，定出跨距，确定整个轴系部件的定位与固定、配合、调整、润滑及密封等。
一．轴的选材、热处理方式及力学性能由于碳素钢价格较低，对应力集中的敏感性较小，本设计对质量和结构尺寸无特殊要求，且传递功率不大，故选用45钢。
二．初步估算轴径按扭矩确定轴径的公式为：31n PC d ≥其中： P ——轴传递的功率，可计算kW 425.4P P d ==齿轮带轴承ηηη；1n ——输入轴转速为min r 480i n n 1m 1==；C ——由许用扭剪切应力确定的系数，由于小齿轮在悬伸端，取110C =。
计算结果为mm 06.23d ≥，考虑键槽影响，所以轴径应该相应增大5%，即mm 22.24d ≥，根据标准20052822 T /GB —的R10系列选取mm 25d =。
三．结构设计1.确定机体和轴的结构形式箱体内无传动件，不需经常拆卸，箱体采用整体式。
由轴的功能可知，该轴应具有带轮、齿轮的安装段，两个轴承的安装段以及两个轴承对外的密封段，共7段尺寸。
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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机械设计大作业题目：轴系部件设计院系：能源科学与工程学院班级：姓名：程明学号：时间：2012.10.18—10.26轴系部件设计一、设计题目原始数据如下：图 1二、轴的材料选择因传递功率不大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，故需选用常用材料45钢，调质处理。
d，并根据相配联轴器的尺寸确定轴径1d和三、初算轴径min长度1L对于转轴，按扭转强度初算轴径，由参考文献[1]查表10.2得 C =118~106,取C =112，则d =min 121P P ηη=式中： 1η——齿轮的传动效率1P ——为小齿轮传递的功率，有大作业四可知1P =2.82，由参考文献[2]，取10.96η= 10.99η=，代入上式，得mm /d =min =112=18.72考虑有一个键槽的影响，取mm 18.72 1.05=19.656/d ⨯=min四、结构设计1.轴承部件的结构型式及主要尺寸为方便轴承部件的拆装，减速器的机体采用剖分式结构，取机体的铸造壁厚8mm =δ，机体上轴承旁连接螺栓直径12mm =d 2，装拆螺栓所需的扳手空间18mm 16mm ==1C C ,2，故轴承座内壁至座孔外端面距离(58)mm 4750mm =+++= L C C δ12，取50mm =L 。
2.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.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51447.621.19/2/601000601000dnv m s m s ππ⨯⨯===<⨯⨯，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，并在轴上安置挡油板。
4. 轴的结构设计本题中有7个轴段的阶梯轴，以外伸轴颈d 1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、与标准件孔径的配合、轴的表面结构及加工精度等要求，逐一确定其余各段的直径。
轴的轴向尺寸要考虑轴上零件的位置、配合长度、支承结构情况、动静件的距离要求等要素，通常从与传动件相配的轴段开始。
根据以上要求，确定各段轴的直径：d 1=d 7=20m m ，d 2=d 6=25m m ，d 3=d 5=30m m ，d 4略大于d 3，取d 4=32m m 。
根据轴承的类型和d 3，初选深沟球轴承型号为6206，d =30m m ，D =62m m ，B =16m m 。
小齿轮轮毂长b=(1.2~1.5) k d =38.4~48m m ，取b=40m m ，轴段①的长度要比相配齿轮轮毂长度略短，L 1=40-2=38mm .轴承端盖部分，选用M8螺栓连接。
所以轴承端盖基本尺寸为：取m=10mm ，e=1.2d 3=1.2×8=9.6m m 。
D=62m m ，D 2=D +（5~5.5）d 3=102~106m m ，取D 2=104m m ，D 0=0.5（D+ D 2）=83m m 。
考虑螺栓可能会与带轮、齿轮相碰影响安装，轴承端盖左边和右边分别留一间隙=mm Δ10，故L 2=L 6=m+e+=29.6mm Δ。
显然轴段③和轴段⑤宽度应与深沟球轴承宽度相等，即L 3=L 5=B =16m m 。
轴间距应满足L =（2~3）d 3=60~90m m ，所以轴段④宽度为L 4=L -B =44~74m m ，取L 4=60m m 。
轴段⑦处安装带轮，V 带轮毂长b=49m m ，轴段⑦的长度要比相配带轮轮毂长度略短，L 7=49-3=46mm 。
由以上分析可得轴的各段宽度为：L 1=38m m ，L 2=29.6m m ，L 3=16m m ，L 4=60m m ，L 5=16m m ，L 6=29.6m m ，L 7=46m m 。
5. 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。
五、轴的受力分析1. 画轴的结构设计简图根据上面几步对轴的结构尺寸分析计算，可以画出轴的结构设计草图如图2（a ）。
2.画轴的受力简图根据材料力学知识，对轴的隔断进行受力分析，画出轴的受力简图如图2（b ）。
3.计算支承反力根据V 带设计数据可以得到V 带出产生的压轴力F H2=562.7N 。
齿轮所受转矩为 T /N ·mm=P2.0913044630.95447.62ωπ⨯==⨯齿轮圆周力为44630.95/N 1115.880⨯===齿TF d t 22径向力为/N 1115.8406.1==⨯= F F αr t tan tan20轴向力0=a F因而可得v F 1=1115.8N ，F H1=406.1N 。
对B 点取距，在水平面：F H1L 1=F H4L 4+F H23+（）L L 2可得 H H -406.157-562.776+61/N -709.876+⨯⨯===（）（）F L F L L F L 11223H42 在竖直面上：v F 1L 1=v F 4L 4可得 v F 4=v11115.857836.876⨯==F L L 12 轴承Ⅱ的总支承反力：/N 1097.29===F R4根据水平面、竖直面内受力平衡可得：H H H /N ++=-=-（）259.1F F F F H3124v F 3v v +=1952.1=--（）F F 14轴承Ⅰ的总支承反力：/N 1969.22===F R34.画弯矩图根据受力情况可画轴上隔断的弯矩图如图2（c ）由轴的受力弯矩图可以看出轴承轴Ⅰ所在的轴段a —a 剖面处所受弯矩最大，最大弯矩为：/(N mm)67681.99=== M a5.画转矩图在轴的隔断上，齿轮的圆周力作用在齿轮外圈上，会对轴产生扭转作用，V 带处存在弯矩作用，两处弯矩相等。
由于只有这两处产生弯矩，轴上弯矩在两处中间各处相等，其余部分不存在弯矩。
所以可画出轴上弯矩图如图2（d ）。
六、校核轴的强度由参考文献[1]附表10.4查得，抗弯剖面模量为0.1354287.5==⨯=W 3330.1d mm抗扭剖面模量：0.2358575-=-=⨯=bt d t W d2333T ()0.2d mm 2在a —a 剖面处： 弯曲应力：67681.9915.794287.5===M σW b MPa MPa 15.79==σσa b MPa0=σm扭切应力：44630.955.208575τ===TT MPa MPa T W a5.202.60τττ====TmMPa MPa 22对于调质处理的45钢。
由参考文献[1]表 10.1查得=b 650M P a σ，-=σ1300MPa ，-155τ=1MPa ；由小注查得材料的等效系数0.20.1==,στΨΨ。
绝对尺寸系数，由参考文献[1] 附图10.1 查得0.810.84==στεε,。
轴磨削加工时的表面质量系数由参考文献[1]附图10.2查得0.92=β。
安全系数：30014.68115.7900.920.84===+⨯+⨯⨯σσa σm σS K σΨσβε-1σ0.215541.3412.60 2.600.920.81===+⨯+⨯⨯ττa τm τS K τΨτβε-1τ0.113.83===στS由参考文献[1] 表10.5 查得许用安全系数[S]=1.3~1.5，显然S>[S]，故a —a 剖面安全。
对于一般用途的转轴，也可按弯扭合成强度进行校核计算。
对于单向转动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，故取折合系数0.6=α，则当量力16.98===e σMPa 已知轴的材料为45钢，调质处理由表10.1查得=b 650MPa σ，由表10.4查得60=-1b []MPa σ。
显然，<e σσ-1b []，故轴的a----a 剖面左侧的强度满足要求。
七、校核键连接强度齿轮处键连接的挤压应力444630.9531.8825810⨯===⨯⨯-Tσdhlp 4MPa (38)取键、轴及联轴器的材料都为钢，查得 120=p []~150MPa σ。
显然，<p p []σσ，故强度足够。
V 带处键连接的挤压应力444630.9512.5035810⨯===⨯⨯-Tσdhlp 4MPa (61)取键、轴及齿轮的材料都为钢，已查得 120=p []~150MPa σ。
显然，<p p []σσ，故强度足够。
八、校核轴承寿命由参考文献[2]续表12.2查得7210C 轴承得=32800N C ,=C 026800N 。
1.计算当量动载荷由受力分析可知轴承Ⅰ的受力大于轴承Ⅱ，所以只需校核轴承的寿命即可 对于深沟球轴承，主要承受径向力，X=1，Y=0，当量载荷为P r 11952.1+0259.11952.1=+=⨯⨯=r3a3XF YF N N2.校核轴承寿命轴承在100℃以下的室温工作，查表得1=f T ,。
载荷平稳，查表得 1.1=f P 。
轴承Ⅰ的寿命11950027884.2h P 110 1.11952.1⨯⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⨯⨯⎝⎭⎝⎭f C L f h 366T P 101060n 603已知使用5年，采用两班制，预期寿命822505h 20000h =⨯⨯⨯=L h /显然，>L L h h /，故轴承寿命满足要求。
九、绘制轴系部件装配图（见二号图纸）九、绘制轴系部件装配图（见二号图纸）参考文献[1]王黎钦，陈铁鸣.机械设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008.[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.[3]张锋，宋宝玉.机械设计大作业指导书.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2009.。