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：
班级：
设计者：
学号：
指导教师：郑德志
设计时间：2014年11月
哈尔滨工业大学
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 (2)
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 (3)
3.5阶梯轴各部段长度及跨距的确定 (4)
四、轴的受力分析 (5)
4.1画轴的受力简图 (5)
4.2计算支反力 (5)
4.3画弯矩图 (6)
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)
九、轴上其他零件设计 (12)
十、轴承座结构设计 (12)
十一、轴承端盖（透盖） (13)
参考文献 (13)
一、 选择轴的材料
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。
二、 初算轴径
对于转轴，按扭转强度初算直径：
d ≥√9.55×106P n10.2[τ]=C √P n1
3
式中 d ——轴的直径；
P ——轴传递的功率，kW ；
n1——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；
由大作业四知P =3.802kw
所以：
d ≥36.99mm
本方案中，轴颈上有一个键槽，应将轴径增大5%，即
d ≥36.99×(1+5%)=38.84mm
按照GB2822-2005的a R 20系列圆整，取d =40 mm 。
根据GB/T1096—1990，键的公称尺寸b ×h =12×8，轮毂上键槽的尺寸 b=12mm ，1t =3.3mm 3、设计轴的结构
3.1轴承机构及轴向固定方式
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采用两端固定方式。同时为了方便轴承部件的拆装，机体采用部分式结构。又由于本设计中的轴需要安装联轴器、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。轴段的草图见图2：
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128GB/T 1096—1990。
3.4各轴段直径确定
（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。所以，d 1=d 7=40mm 。
（2） 轴段2和轴段6
轴段2和轴段6的确定应考虑齿轮、带轮的轴向固定和密封圈的尺寸。由参考文献[1] 图10.9计算得到轴肩高度
h =(0.07~0.1)d =(0.07~0.1)×40=2.8~4mm
d 2=d 6=d 1+2×ℎ=40+2×(2.8~4)=45.6~48mm
由参考文献[2]表14.4，唇形圈密封的轴径d =45mm ，所以取d 2=d 6=45mm .密封圈代号为B45628。
（3） 轴段3和轴段5
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。初选轴承6310，d=50mm ，外形尺寸D=110mm ，B=27mm ，轴件安装尺寸d a =60mm 。因为带式运输机为开式结构，所以采用脂润滑。d 3=d 5=50mm 。
（4） 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，故取
454mm a d d ==
3.5 各轴段长度确定
（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
L =(2~3)d 3=(2~3)×50=100~150mm
取L=120mm 。
则轴段4长度
l 4=L −B =120−27=93mm
（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，故
l 3=l 5=B =27mm
（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。选用嵌入式轴承端盖，取轴承盖凸缘厚度e =(1~2)d 螺钉=(1~2)×6=6~12mm ，m=15mm ，箱体外部传动零件的定位轴肩距轴承端盖的距离15mm K =，则轴段6长度
610151540mm l m e =++∆=++=
同时取
2640mm l l ==
（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l 1=40mm ，轴段7长度l 7=56mm 。
（5）计算123L L L 、、
L 1=88mm ，L 2=120mm ，L 3=81.5mm