轴承的设计

由截面法及扭矩符号的规定，得 AB、BD 段扭矩分别为
TAB 270N m TBD 0 N m
A
MA
C
270 N m
B
MB
Fra Baidu bibliotek
D
A
C
图4
B
D
⑥计算当量弯矩，危险截面 C 处的当量弯矩为
M eC M C 2 T 2 3232 2702 420 N m
⑦由许用应力 [ ] 80Mpa ，计算危险截面 C 处的轴径
m
1 1 d3 32
M eC [ ]
解得， d 37.7 mm ，因此，取最小轴径需大于 37.7 mm 。
2.2 根据条件选择轴承型号
由于轴承所受载荷主要为径向载荷，因此选用较为常见的深沟球轴承；下面根据轴承 寿命的校核，先计算滚动轴承的当量动载荷
P XFr YFa 1 4.17 2 3.422 5.39kN
F 0, F M 0, M
z F
Az F
FCz FF 0, FF FAz FCz
FAz x FCz ( x AC ) 0, AC x AD
解得， FF 1.67kN , M F 500 1.67 x 。
FAz 2.5kN
在截面 B 处的合成弯矩为
4
M B M B12 M B 2 2 1492 982 178 N m
综上所述，截面 C 为危险截面。 ⑤计算外力偶矩，作扭矩图（图 4） 。由受力得
M B ( FB1 FB 2 ) M A ( FA1 FA2 ) D (2 0.5) 180 270 N m 2 D (2 0.5) 180 270 N m 2
2.4 键的选择
由于并不需要承受较大的轴向载荷，因此在轴和带轮之间选择平键联接。首先根据 轴径 d 值查设计手册确定键高 h 和键宽 b 。 当轴径 d 45mm 时， 查得键尺寸 b h 14 9 ， 该键的基本尺寸为 14mm，采用正常联接，轴的深度为 5.5mm，轮毂的深度为 3.8mm， 根据轮的宽度 52mm 查表取长度 L 40mm ； 当轴径 d 90mm 时， 查得键尺寸 b h 25 14 ， 该键的基本尺寸为 25mm，采用正常联接，轴的深度为 9.0mm，轮毂的深度为 5.4mm， 由于该件没有适合轴长度的标准件，只能根据轮的宽度确定键长 L 40mm 。
y
2kN
z
O
x
A
0.5kN
C
B
D
2kN
120mm
图1
0.5kN
90mm
90mm
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 结构参数设计
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
轴承的寿命为
L10 h 106 Cr 3 ( ) 50000 h 60n P
5
解得，������������ ≥ 78.8。根据设计中的轴径为 60mm 时，查表得到可用的轴承为 6312，在这里 选择D = 130mm ，B = 31mm的 6312 轴承。
2.3 轴的尺寸设计
先确定轴上零件的位置与固定方式，带轮靠轴环和双圆螺母实现轴向固定和定位，靠 平键和过盈配合实现周向固定。轴通过两端轴承盖实现轴向定位。 再确定轴的各段直径。从轴的最左端开始，取为 44mm，考虑到轴承的拆装，与毡圈 接触的轴段直径取 54mm。由题意选取了两个 6312 深沟球轴承，故轴承处的直径为标准 的 60mm，按照尺寸要求，轴承处的轴肩直径为 72mm。往右走，第二个带轮的直径设计 为 76mm，则轴肩为 88mm。右边的轴承直径和左边的一样，取 60mm，轴肩为 72mm。 最后确定轴的各段长度。带轮宽度为 60mm，取轴头长度为 58mm。由轴承标准查得 6312 型轴承的宽度为 31mm，因此长度为 31mm。设计要求中有带轮与轴承相互距离之 间的关系，其他长度可由此确定。 轴承采用双支点单向固定的方法
1
1 概述
1.1 任务来源
由指导老师布置的课程设计任务。
1.2 技术要求
设计要求：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。 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） 。
6 6
4 总结
在轴系的设计过程中， 要求对以前学习的知识十分熟悉， 于是借此机会复习了第六、 八章的内容； 另外还将学习的配合公差、几何公差运用到实际设计中去。轴系的设计是一个系统的设计，先根据强 度条件计算出最小直径，再结合寿命要求选轴承，按阶梯状设计轴承的直径，根据带轮的宽度和带轮 与轴承之间的要求距离确定各轴段的长度。 设计时， 尽量都使用标准件， 不确定的地方要查设计手册。
解得， FG 1.08kN , MG 324.6 1.08x 。
1
FCy
FDy
A
E1
N1 1kN
C
2 2
F B
N 2 1kN
3 3
G D
FBy 2.5kN
98 N m
A
C
B
D
120 N m
图3
④求合成弯矩，在截面 C 左侧的合成弯矩为
M C M HC 2 M VC 2 3002 1202 323N m
F 0, F M 0, M
z E
Az
E FAz x 0, 0 x AC FE 0, FE FAz
解得， FE 2.5kN , M E 2.5x 。 求距 A 端 x 处截面 2-2 上的内力，取 FF 向下， M F 逆时针，则
1
A
C
2
D
F
FDz
E1
FCz
B
2
300N m
A
D
C
图2
③作垂直平面内的弯矩图（图 3） 。在垂直面内有
F
对 A 点取矩 M A 0 ，有
y
0
N1 N2 FBy FCy FDy
3
FCy AC FDy AD ( N2 FBy ) AB 0
解得， FCy 3.42kN，FDy 1.08kN 。 求距 A 端 x 处截面 1-1 上的内力，取 FE 向下， M E 逆时针，则
目录
1 概述 ............................................................................................................... 2 1.1 任务来源 .............................................................................................. 2 1.2 技术要求 .............................................................................................. 2 2 结构参数设计 ............................................................................................... 2 2.1 按强度条件确定轴的直径 ................................................................... 2 2.2 根据条件选择轴承型号 ....................................................................... 5 2.3 轴的尺寸设计....................................................................................... 6 2.4 键的选择 .............................................................................................. 6 3 精度设计 ....................................................................................................... 6 4 总结 ............................................................................................................... 6
F 0, N F N F F 0, F M 0, M N x F ( x AC ) ( N
y 1 Cy 2 By G F F 1 Cy
G
2 FBy )( x AB) 0, AB x AD FCy N1 N 2 FBy
F 0, N F 0, F N M 0, M N x 0, 0 x AC
z 1 E E 1 E E 1
解得， FE 1kN , M E x 。 求距 A 端 x 处截面 2-2 上的内力，取 FF 向下， M F 逆时针，则
6
3 精度设计
针对该取轴承的设计， 精度要求较高的地方是轴与带轮接触的地方和轴与轴承接触的 ������ ������ 地方。取轴承与左边带轮的配合为∅44 ������ 7 ，与右边带轮的配合为∅76 ������ 7 。轴承与轴接触的 地方要求最高，取为∅60������6 。对于几何公差，应该注意键的对称度，在确定键的尺寸后， 可以查表得到较小的键为 0.012mm，较大的为 0.015mm。对于轴与带轮接触的地方和轴 与轴承接触的地方，圆柱度要求也高，在轴的直径确定后，也可以查表得到，从左到右 依次为 0.004mm，0.005mm，0.005mm。轴承与轴肩的接触面还要要求圆跳动，依次为 0.012mm ，0.008mm ，0.015mm， 0.012mm。
F 0, N F F 0, F F N M 0, M N x F ( x AC ) 0, AC x AB
y 1 Cy F F Cy 1 F F 1 Cy
解得， FF 2.42kN , M F 2.42x 410 。 求距 A 端 x 处截面 3-3 上的内力，取 FG 向下， M G 逆时针，则
Fx 0
Fy 2 0.5 2.5kN
2
Fz 2 0.5 2.5kN
②作水平平面内的弯矩图（图 2） 。在水平面内有
F 0
z
FAz FCz FDz
对 A 点取矩 M A 0 ，有
FCz AC FDz AD 0
解得， FCz 4.17kN，FDz 1.67kN 。 求距 A 端 x 处截面 1-1 上的内力，取 FE 向下， M E 逆时针，则