哈工大机械设计轴系部件设计5.1.5说明书完整版
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十、轴承端盖（透盖）………………………………………………………9
十一、参考文献………………………………………………………9
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齿轮传动高速轴的轴系部件
题号：5.1.5
设计原始数据：
带式运输机的传动方案如图所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据如表1所示 。
3.4轴的结构设计…………………………………………………………3
3.5键连接设计……………………………………………………………4
四、轴的受力分析……………………………………………………………4
4.1画轴的受力简图……………………………………………………………4
4.2计算支反力……………………………………………………………4
1383.05N
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 2074.6N计算。
首先，可计算出图1中 =80mm， =101mm， =65mm
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， - 截面处弯矩最大， ；
水平面上，I-I截面处弯矩最大， ；
十、轴承端盖（透盖）
由本次设计的特点，可选用凸缘式轴承盖，其中嵌入毛毡圈以密封。由参考文献[3]图7.5中的经验公式得到相关尺寸：
，取 。此处的 是螺栓直径，取螺栓M8。
，取120mm。 。
根据轴、轴承座的设计，应取 ， =15mm。
十一、参考文献
[1]宋宝玉，王黎钦.机械设计.—北京：高等教育出版社，2010.5
——轴承的预期寿命，三年三班，每年按250天计， ；
——轴承的基本额定动载荷，由参考文献[2]表12.1，查轴承6307， ；
——寿命指数，对于球轴承， ；
——温度系数，由参考文献[1]表10.10，工作温度 ， ；
——载荷系数，由参考文献[1]表10.11，无冲击或轻微冲击， ，取 ；
，校核通过。
7.1计算轴承的轴向力……………………………………………………………8
7.2计算当量动载荷……………………………………………………………8
7.3校核轴承寿命……………………………………………………………8
八、轴上其他零件设计…………………………………………………………9
九、轴承座结构设计……………………………………………………………9
由参考文献[1]式6.1
式中：
——工作面的挤压应力， ；
——传递的转矩， ；
——轴的直径， ；
——键的工作长度， ，A型， ， 为键的公称长度和键宽；
——键与毂槽的接触高度， ；
——许用挤压应力， ，由参考文献[1]表6.1，静连接，材料为钢，有轻微冲击， ,取120Mpa。
（1）对于轴段1上的键
；校核通过；
图一：轴承部件的结构型式
3.3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。
3.4轴的结构设计
式中：
——II-II截面处弯矩， ；
——Hale Waihona Puke BaiduI-II截面处转矩， ；
——抗弯剖面模量，由参考文献[1]附表10.1，
；
——抗扭剖面模量，由参考文献[1]附表10.1，
；
——根据转矩性质而定的折合系数，对于不变的转矩， ；
——对称循环的许用弯曲应力，由参考文献[1]表10.4， 。
因此，校核通过
六、键的强度校核
（2）对于轴段7上的键
;校核通过。
七、校核轴承寿命
7.1计算轴承的轴向力
轴承的轴向力为零。
7.2计算当量动载荷
由参考文献[1]式11.2
；
式中：
——当量动载荷， ；
——轴承的径向载荷和轴向载荷， ；
——动载荷径向系数和动载荷轴向系数，由 。
7.3校核轴承寿命
由参考文献[1]式10.1c
式中：
——轴承的基本额定寿命，h；
4.3画弯矩图……………………………………………………………5
4.4画转矩图……………………………………………………………6
五、校核轴的弯扭合成强度……………………………………………………7
六、键的强度校核………………………………………………………………7
七、校核轴承寿命………………………………………………………………8
Harbin Institute of Technology
大作业设计说明书
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：1208108班
设计者：
学号：1208108
指导教师：
设计时间：2014.11.29
哈尔滨工业大学
设计任务书……………………………………………………………1
一、选择轴的材料……………………………………………………………2
二、初算轴径
对于转轴，按扭转强度初算轴径，由参考文献[1]查表9.4得C=118～106，考虑轴端弯矩比转矩小，C取较小值106。
则
=
式中： ——齿轮的传动效率
——对滚动轴承的传动效率
——为小齿轮传递的功率，
由参考文献[2]表9.1查得，取 ，代入上式，得
考虑有两个键槽的影响，取 1.10=23.35mm。由参考文献[2]查表9.3，按标准圆整后取 。
表1：带式运输机中传动的已知数据
方案
电动机工作功率 /kW
电动机满载转速nm/(r/min)
工作机的转速nw/(r/min)
第一级传动比
轴承座中心高H/mm
最短工作
年限
工作环境
5.1.5
3
710
80
2
170
3年3班
室内、清洁
一、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，故需选用常用材料45钢，调质处理。
（1）阶梯轴各部分直径的确定
1)d1和d7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， 。
2)d2和d6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
由参考文献，毛毡圈油封的轴径 ，所以 。
[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
3.5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。
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2。
4.2计算支反力
传递到轴系部件上的转矩
齿轮圆周力
齿轮径向力
齿轮轴向力
带轮压轴力
八、轴上其他零件设计
1）轴上键连接的设计
轴和大带轮和小齿轮的轴向连接均采用A型普通平键连接，为加工方便，两处键连接尺寸相同，根据参考文献[2]表11.27，选用A型普通平键，尺寸为 。
2）密封用毛毡圈
毛毡圈所在轴段的直径为30mm，查参考文献，可得毛毡圈的尺寸参数。
九、轴承座结构设计
本次设计中选用剖分式轴承座，在轴承旁设有凸台，以便安置连接螺栓，螺栓直径 =12mm。由参考文献[2]表4.2查到地脚螺栓的扳手空间C1=22mm，C2=20mm。剖分式轴承座的其他尺寸参见参考文献[3]。
二、初算轴径……………………………………………………………2
三、轴承部件结构设计…………………………………………………2
3.1轴承部件机体的结构形式…………………………………………………2
3.2确定轴的轴向固定方式………………………………………………………2
3.3选择滚动轴承类型………………………………………………………3
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 。
（2）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 ，取 。则轴段4长度 100-21=79 mm,取80mm。
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， 。
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。选用凸缘式轴承端盖，取轴承盖凸缘厚度 ， ，箱体外部传动零件的定位轴肩距轴承端盖的距离 ，则轴段6长度
由于大带轮较大，设计成腹板式结构，故轴段2长度：
47mm。
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 （1.5 2） =37.5 50mm，取45mm；轴段7长度 (1.2 1.5) =30 37.5mm，取35mm。
三、轴承部件结构设计
3.1轴承部件机体的结构形式
为了方便轴承部件的拆装，机体采用剖分式结构。又由于本设计中的轴需要安装齿轮、轴承等不同的零件，并且各处受力不同。因此设计成阶梯型式，结构型式如图1所示。
3.2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，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1所示。然后，可按轴上零件的安装顺序，从 处开始设计。
II-II截面处的弯矩为
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2所示
4.4画转矩图
做用在轴上的转矩为大带轮的输入转矩
转矩图如图2所示:
图二：轴的受力简图、弯矩图、转矩图
五、校核轴的弯扭合成强度
II-II截面既有弯矩又有转矩，且弯矩最大，为危险截面。
按弯扭合成强度计算。根据参考文献[1]式10.3，有
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。由参考文献[1]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 。因为轴承的 值小于 ，所以采用脂润滑。故取 。
十一、参考文献………………………………………………………9
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齿轮传动高速轴的轴系部件
题号：5.1.5
设计原始数据：
带式运输机的传动方案如图所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据如表1所示 。
3.4轴的结构设计…………………………………………………………3
3.5键连接设计……………………………………………………………4
四、轴的受力分析……………………………………………………………4
4.1画轴的受力简图……………………………………………………………4
4.2计算支反力……………………………………………………………4
1383.05N
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 2074.6N计算。
首先，可计算出图1中 =80mm， =101mm， =65mm
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， - 截面处弯矩最大， ；
水平面上，I-I截面处弯矩最大， ；
十、轴承端盖（透盖）
由本次设计的特点，可选用凸缘式轴承盖，其中嵌入毛毡圈以密封。由参考文献[3]图7.5中的经验公式得到相关尺寸：
，取 。此处的 是螺栓直径，取螺栓M8。
，取120mm。 。
根据轴、轴承座的设计，应取 ， =15mm。
十一、参考文献
[1]宋宝玉，王黎钦.机械设计.—北京：高等教育出版社，2010.5
——轴承的预期寿命，三年三班，每年按250天计， ；
——轴承的基本额定动载荷，由参考文献[2]表12.1，查轴承6307， ；
——寿命指数，对于球轴承， ；
——温度系数，由参考文献[1]表10.10，工作温度 ， ；
——载荷系数，由参考文献[1]表10.11，无冲击或轻微冲击， ，取 ；
，校核通过。
7.1计算轴承的轴向力……………………………………………………………8
7.2计算当量动载荷……………………………………………………………8
7.3校核轴承寿命……………………………………………………………8
八、轴上其他零件设计…………………………………………………………9
九、轴承座结构设计……………………………………………………………9
由参考文献[1]式6.1
式中：
——工作面的挤压应力， ；
——传递的转矩， ；
——轴的直径， ；
——键的工作长度， ，A型， ， 为键的公称长度和键宽；
——键与毂槽的接触高度， ；
——许用挤压应力， ，由参考文献[1]表6.1，静连接，材料为钢，有轻微冲击， ,取120Mpa。
（1）对于轴段1上的键
；校核通过；
图一：轴承部件的结构型式
3.3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。
3.4轴的结构设计
式中：
——II-II截面处弯矩， ；
——Hale Waihona Puke BaiduI-II截面处转矩， ；
——抗弯剖面模量，由参考文献[1]附表10.1，
；
——抗扭剖面模量，由参考文献[1]附表10.1，
；
——根据转矩性质而定的折合系数，对于不变的转矩， ；
——对称循环的许用弯曲应力，由参考文献[1]表10.4， 。
因此，校核通过
六、键的强度校核
（2）对于轴段7上的键
;校核通过。
七、校核轴承寿命
7.1计算轴承的轴向力
轴承的轴向力为零。
7.2计算当量动载荷
由参考文献[1]式11.2
；
式中：
——当量动载荷， ；
——轴承的径向载荷和轴向载荷， ；
——动载荷径向系数和动载荷轴向系数，由 。
7.3校核轴承寿命
由参考文献[1]式10.1c
式中：
——轴承的基本额定寿命，h；
4.3画弯矩图……………………………………………………………5
4.4画转矩图……………………………………………………………6
五、校核轴的弯扭合成强度……………………………………………………7
六、键的强度校核………………………………………………………………7
七、校核轴承寿命………………………………………………………………8
Harbin Institute of Technology
大作业设计说明书
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：1208108班
设计者：
学号：1208108
指导教师：
设计时间：2014.11.29
哈尔滨工业大学
设计任务书……………………………………………………………1
一、选择轴的材料……………………………………………………………2
二、初算轴径
对于转轴，按扭转强度初算轴径，由参考文献[1]查表9.4得C=118～106，考虑轴端弯矩比转矩小，C取较小值106。
则
=
式中： ——齿轮的传动效率
——对滚动轴承的传动效率
——为小齿轮传递的功率，
由参考文献[2]表9.1查得，取 ，代入上式，得
考虑有两个键槽的影响，取 1.10=23.35mm。由参考文献[2]查表9.3，按标准圆整后取 。
表1：带式运输机中传动的已知数据
方案
电动机工作功率 /kW
电动机满载转速nm/(r/min)
工作机的转速nw/(r/min)
第一级传动比
轴承座中心高H/mm
最短工作
年限
工作环境
5.1.5
3
710
80
2
170
3年3班
室内、清洁
一、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，故需选用常用材料45钢，调质处理。
（1）阶梯轴各部分直径的确定
1)d1和d7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， 。
2)d2和d6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
由参考文献，毛毡圈油封的轴径 ，所以 。
[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
3.5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。
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2。
4.2计算支反力
传递到轴系部件上的转矩
齿轮圆周力
齿轮径向力
齿轮轴向力
带轮压轴力
八、轴上其他零件设计
1）轴上键连接的设计
轴和大带轮和小齿轮的轴向连接均采用A型普通平键连接，为加工方便，两处键连接尺寸相同，根据参考文献[2]表11.27，选用A型普通平键，尺寸为 。
2）密封用毛毡圈
毛毡圈所在轴段的直径为30mm，查参考文献，可得毛毡圈的尺寸参数。
九、轴承座结构设计
本次设计中选用剖分式轴承座，在轴承旁设有凸台，以便安置连接螺栓，螺栓直径 =12mm。由参考文献[2]表4.2查到地脚螺栓的扳手空间C1=22mm，C2=20mm。剖分式轴承座的其他尺寸参见参考文献[3]。
二、初算轴径……………………………………………………………2
三、轴承部件结构设计…………………………………………………2
3.1轴承部件机体的结构形式…………………………………………………2
3.2确定轴的轴向固定方式………………………………………………………2
3.3选择滚动轴承类型………………………………………………………3
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 。
（2）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 ，取 。则轴段4长度 100-21=79 mm,取80mm。
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， 。
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。选用凸缘式轴承端盖，取轴承盖凸缘厚度 ， ，箱体外部传动零件的定位轴肩距轴承端盖的距离 ，则轴段6长度
由于大带轮较大，设计成腹板式结构，故轴段2长度：
47mm。
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 （1.5 2） =37.5 50mm，取45mm；轴段7长度 (1.2 1.5) =30 37.5mm，取35mm。
三、轴承部件结构设计
3.1轴承部件机体的结构形式
为了方便轴承部件的拆装，机体采用剖分式结构。又由于本设计中的轴需要安装齿轮、轴承等不同的零件，并且各处受力不同。因此设计成阶梯型式，结构型式如图1所示。
3.2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，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1所示。然后，可按轴上零件的安装顺序，从 处开始设计。
II-II截面处的弯矩为
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2所示
4.4画转矩图
做用在轴上的转矩为大带轮的输入转矩
转矩图如图2所示:
图二：轴的受力简图、弯矩图、转矩图
五、校核轴的弯扭合成强度
II-II截面既有弯矩又有转矩，且弯矩最大，为危险截面。
按弯扭合成强度计算。根据参考文献[1]式10.3，有
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。由参考文献[1]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 。因为轴承的 值小于 ，所以采用脂润滑。故取 。