哈工大机械设计-轴系部件设计

一、概述 (2)

1、任务来源 (3)

2、技术要求 (3)

二、结构参数设计 (3)

1、受力分析及轴尺寸设计 (11)

2、轴承选型设计、寿命计算 (11)

3、轴承结构设计 (12)

三、精度设计 (12)

轴颈轴承配合 (12)

四、总结 (13)

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：航天学院自动化

班级：11104104

设计者：

学号：**********

指导教师：

设计时间：2013年12月10日

哈尔滨工业大学

机械设计作业任务书

一、概述

1、任务来源：老师布置的大作业课题：轴系的组合结构设计。

2、题目技术要求：一钢制圆轴,装有两胶带轮A和B，两轮有相同的直径

D=360mm，重量为P=1KN，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，它们的大小如图所示。设圆轴的许用应力[]=80MPa，轴的转速n=960r/min，带轮宽b=60mm，寿命为50000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）

5.设计说明书1份

二、结构参数设计

1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：3

min d m

P C

n ≥ 其中

2P ——轴传递的功率，η=⨯=⨯=3.70.96 3.55m P P kW m n ——轴的转速，r/min

912

285/min 3.2

m n r =

= C ——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。

≥=⨯=3

3

min 3.55

d 10624.57285

m

P

C

mm n 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 min d 1.0525.8k d mm ≥⨯=，按标准GB2822-81的10R 圆整后取130d 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，共分为六段。以下是轴段草图：

3.1 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装，铸造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212d mm =，装拆螺栓所需要的扳手空间

118C mm =，216C mm =，故轴承座内壁至座孔外端面距离

()125~847~50L C C mm mm δ=+++=

取50L mm =

3.2确定轴的轴向固定方式

因为一级齿轮减速器输出轴的跨距不大，且工作温度不大，故轴的轴向固定采用两端固定方式。

3.3 选择滚动轴承的类型，并确定其润滑与密封方式

因为轴不受轴向力的作用，故选用深沟球球轴承支撑。由齿轮结构设计中，小齿轮17z =，4m mm =，得分度圆直径41768d mm =⨯=，所以齿轮的线速度为

68285 1.0147/2/601000601000

dn v m s m s ππ⨯⨯===<⨯⨯

齿轮转动时飞溅的润滑油不足于润滑轴承，故滚动轴承采用脂润滑。因为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。 3.4 轴的结构设计

在本题中有6个轴段的阶梯轴，轴的径向尺寸确定，以外伸轴颈1d 为基础，依次增加为130d mm =，235d mm =，340d mm =，445d mm =，550d mm =，

640d mm =。

根据轴承的类型和轴径3d ，初选滚动轴承型号为6308，其基本尺寸为40d mm =，

90D mm =,23B mm =。因为轴承选用润滑脂，轴上安放挡油板，所以轴承内端面与机体内壁间要有一定距离∆，取10mm ∆=。

为避免齿轮与机体内壁相碰，在齿轮端面与机体内壁间留有足够的间距H ，取15H mm =。

采用凸缘式轴承盖，其凸缘厚度10e mm =。为避免带轮轮毂端面与轴承盖连接螺栓头相碰，并便于轴承盖上螺栓的装拆，带轮轮毂端面与轴承盖间应有足够的间距K ，取20K mm =。

确定各部分轴段的长度：

轴段④的长度4L 要比相配齿轮的轮毂长度b 略短，由齿轮设计小齿轮的齿宽47.6b mm =，取

4245.645L b mm mm mm =-=≈

轴段③的长度

()32151023250L H B mm mm =+∆++=+++=

轴段②的长度

()()2501023102047L L B e K mm mm =--∆++=--++=⎡⎤⎣⎦

轴段①的长度，由V 带设计中得V 带轮宽度为60mm ，轴段①的长度应略

小于V 带轮宽度，以方便固定，取

158L mm =

轴段⑤的长度5L 就是轴环的宽度m ，按经验公式

()541.4 1.4(d d )/2 1.45045/2 3.5m h mm ==⨯-=⨯-=

适度放大，取

514L mm =

轴段⑥的长度

()61510231434L mm mm =++-=⎡⎤⎣⎦

进而，轴的支点及受力点间的跨距也随之确定下来。6308轴承的作用点距外座圈大边距离11.5a mm =，取该点为支点。取1L 段中点为支撑点，则可得跨距

160

4711.588.52

Ld mm =

++= 取齿轮中点为支点，则

245

5011.5612Ld mm =

+-= 345143411.5592

Ld mm =++-=