轴设计说明书

1、目录机械设计作业任务书1一、选择材料，确定许用应力2二、按扭转强度估算轴径2三、设计轴的结构2轴段1和轴段73轴段2和轴段63轴段3和轴段53轴段43轴承座宽与轴段2、6的长度4键槽4四、轴的受力分析4画轴的受力简图4计算支承反力4画弯矩图5画转矩图6五、校核轴的强度6按弯扭合成强度计算7轴的安全系数校核计算7六、校核键连接的强度9七、校核轴承的寿命9计算当量动载荷9校核寿命10八、轴上其他零件设计10键10密封用毛毡圈10两侧轴端挡板11大带轮11小齿轮11九、轴承座及轴承端盖结构设计11轴承座11轴承端盖（透盖）12十、参考文献12哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目:带式运输机 结构简图

2、见下图： 原始数据如下：机器工作平稳，单向回转，成批生产方案Pm（KW）轴承座中心高H（mm）最短工作年限L工作环境42.29408021603年3班室内清洁一、 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。故选择45号钢，并进行调质处理。（由于45号钢成本适中，且经过调质处理后，可提高其综合性能，所以选为本轴的制作材料。）已知：小齿轮参数：模数m=4，齿数z=18，分度圆直径73.274mm，压力角a=20，螺旋角=10.7大带轮参数：厚度50，直径250mm二、 按扭转强度估算轴径对于转轴，按扭转强度初算直径：其中

3、轴传递的功率，式中带轮的传动效率对滚动轴承的传递的功率由参考文献1，取，代入上式，得 轴的转速，r=422r/minC由许用扭转剪应力确定的系数。查表9.4得C=106118，考虑轴端弯矩比转矩小，取C=106。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，按标准GB2822-81的圆整后取计算小齿轮有关参数，及其大带轮参数小齿轮轮毂厚度l=1.5dk=30mm，大带轮轮毂厚度l=1.5dk=30mm，三、 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：轴段轴段轴段轴段轴段轴段

4、轴段 轴承部件的结构形式：为方便轴承部件的拆卸，减速器的机体采用剖分式结构。轴承部件的固定方式采用两端固定。所设计的轴承部件的结构形式如图所式。然后，按照轴上零件的安装顺序，从（即安装带轮处）开始设计。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。所以，；轴段2和轴段6轴段2和轴段6的确定应考虑齿轮、带轮的固定和密封圈的尺寸。由课本图10.7计算得轴肩高度 ，由机械设计课程设计。（修订版）P156表14.4，毡圈油封的轴径，所以；轴段3和轴段5安装轴承，尺寸由轴承确定。标准斜齿圆柱齿轮，有轴向力，但考虑到有较大的径向力，选用

5、圆锥滚子轴承。暂取轴承型号为30206，由机械设计课程设计（修订版）P141表12.4，轴承内径，外径，宽度，轴件定位直径。因为轴承的值小于，所以选用脂润滑。取，这两个轴段端部倒角C1，以使安装方便；轴段4轴段4在两轴承座之间，其功能为定位固定轴承的轴肩，故。由于该轴段上无传动零件，因此应先确定两轴承跨距，按照一般情况 ，取，则轴承座宽与轴段2、6的长度为补偿机体的铸造误差，轴承应深入轴承座孔内适当距离，以保证轴承在任何时候都能坐落在轴承座孔上，为此取轴承上靠近轴承座内壁的距离；为保证拧紧上下轴承座连接螺栓所需扳手空间，轴承座应有足够的宽度C，可取；轴承盖凸缘厚度；为避免齿轮、带轮轮毂端面转动

6、时与不动的轴承盖连接螺栓相碰，齿轮、带轮轮毂端面与轴承盖之间应有足够的间距K，对齿轮，可取，这样，轴段6的长度就确定了，这样，。由于带轮比较大，故设计成腹板式，为节省空间，优化轴的受力，可将轴段进一步缩短，紧固螺栓等可以伸入带轮的空间中，故取。键槽为了加工方便，轴段1和轴段7上的键槽宽度相同，由机械设计课程设计（修订版）P135表11.28，键槽，A型键，轴段1上键槽长度20mm，轴段7上键槽长度20mm；取键槽中点为力的作用点，则可得跨距，。四、 轴的受力分析画轴的受力简图轴的受力简图、弯矩图、转矩图画在一起，绘于第6页上。计算支承反力传递到轴系部件上的转矩T1=9.55×106&

7、#215;P1n1=9.55×106×2.09422=47297.4Nmm齿轮圆周力齿轮径向力齿轮轴向力带轮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。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，；II-II截面处的弯矩为84595.5合成弯矩，I-I截面：II-II截面：II-III-I画转矩图QF2VF1VF2HF1HFtFr转矩图合成弯矩图水平面弯矩图竖直面弯矩图III单位：轴的受力简图、弯矩图、转矩图五、 校核轴的强度I-

8、I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由课本P200式10.3，式中：1-1截面处弯矩，；1-1截面处转矩，；抗弯剖面模量，由课本P204附表9.6，；抗扭剖面模量，由课本P204附表9.7，；根据转矩性质而定的折合系数，对于不变的转矩，；对称循环的叙用弯曲应力，由课本P201表10.4，。因此，校核通过。轴的安全系数校核计算弯曲应力：,扭剪应力：由课本P205式中：只考虑弯矩时的安全系数；只考虑转矩时的安全系数；、材料对称循环的弯曲疲劳极限和扭转疲劳极限，由课本P195-9.3，45号钢调质处理，；弯曲时和扭转时轴的有效应力集中系数，由课本P206、P207附表9

9、.10,9.11、；零件的绝对尺寸系数，由课本P207附图10.1，；表面质量系数，由课本P207附图10.1和P205附表10.2，；把弯曲时和扭转时轴的平均应力折算为应力幅的等效系数，由课本P205，；弯曲应力的应力幅和平均应力，；扭转剪应力的应力幅和平均应力，；许用疲劳强度安全系数，由课本P208表9.13，；校核通过。六、 校核键连接的强度由课本P185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，由课本P85表6.1，静连接，材料为钢，有轻微冲击，。（1） 对于轴段1上的键；校核通过；（2）

10、对于轴段7上的键；校核通过。七、 校核轴承的寿命轴承受轴向力，有径向力，且， 校核轴承1，计算当量动载荷由课本P222式10.2；式中：F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。校核寿命由课本P219式11.1c式中：轴承的基本额定寿命，；轴承的预期寿命，三年三班，每年按300天计，；轴承的基本额定动载荷，由机械设计课程设计（修订版）P14,8表12.4，查轴承NJ207E，；寿命指数，对于滚子轴承，；温度系数，由课本P221表10.10，工作温度，；载荷系数，由课本P219表10.11，中等冲击，取；，校核通过。八、 轴上其他零件设计键在“设计轴的结构”

11、部分提到，轴上的键槽选择，A型键，轴段1上键槽长度20mm，轴段7上键槽长度20mm。由于键是标准件，查阅机械设计课程设计（修订版）P140表11.28，得到键和键槽的各部分尺寸。密封用毛毡圈毛毡圈所在轴段的直径为30mm，查机械设计课程设计（修订版）P165表14.4，可得毛毡圈的尺寸参数。两侧轴端挡板该零件也属于标准件。查阅机械设计课程设计（修订版）P135表11.22，选用螺栓紧固轴端挡圈（GB/T 892-1986），B型，公称直径20mm。由于以上零件都属于标准件，其参数不再赘述。大带轮根据设计课题的要求和已经完成的小带轮参数，带传动环节使用了3根A型V带，大带轮基准直径。据此查阅课

12、本P108表7.9，可得其轮槽尺寸参数。由于带轮的尺寸较大，故选用了腹板式结构。其参数按照课本P107的公式算得：mm，取腹板厚度C=10mm。带轮宽度B=50mm。小齿轮在已经结束的齿轮设计中，小齿轮的宽度为30mm，为了安装，需要设计凸出的毂，选择向一侧伸出，长度12mm。由于分度圆直径只有73.274mm，因而选择整体式。九、 轴承座及轴承端盖结构设计轴承座考虑到安装方便，本次设计中选用剖分是轴承座。按照设计方案的要求，轴承座孔中心高H=170mm，根据机械设计作业指导的公式：地脚螺栓的直径。轴承盖连接螺栓的直径。轴承旁连接螺栓的直径。因此，上述三处分别选用M20、M10、M16的螺栓。得到地脚螺栓的直径之后，查表格，可确定螺栓中心线距障碍物的距离，距凸缘边缘的距离，沉头座孔直径D=40。两连接螺栓间的距离取轴承端盖外径。得到上述尺寸后，可以设计其他部分尺寸：轴承座腹板壁厚，筋厚。四个地脚螺栓矩形排布，间距为90mm，176mm。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。由机械设计课程设计（修订版）P228图号21中的经验公式得到相关尺寸：，取。（此处的是螺栓直径