机械设计大作业轴承部件的设计.docx

机械设计基础
设计实践设计计算说明书

题目：轴承部件设计
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机械设计基础

设计实践任务书

题目：轴承部件设计
设计原始数据及要求：
输出轴功率P（kW）
2.7
输出轴转速n（r/min）
80
齿轮模数m（mm）
3
大齿轮齿数Z
81
大齿轮宽B（mm）
80
联轴器轮毂宽L（mm）
70
机器的工作环境
多尘
机器的载荷特性
平稳
机器的工作年限班次
3年3班（24000h）

目录
一、 估算轴的基本直径 4
二、 确定轴承的润滑方式和密封方式 4
三、 轴的结构设计 4
1. 初定各轴段直径 4
2. 确定各轴段长度（由中间至两边） 5
3. 传动零件的周向定位 5
4. 其他尺寸 5
四、 轴的受力分析 6
1. 求轴传动的转矩 6
2. 求轴上传动件作用力 6
3. 确定轴的跨距 6
4. 按当量弯矩校核轴的强度 6
5. 校核轴承寿命 8
6. 校核键的连接强度 8
参考文献 8

一、估算轴的基本直径
选用45钢，正火处理，估计直径，由参考文献[1]表11.4查得。查表取C = 110
d≥C3Pn=110×32.780=35.55mm
所求 d 为受扭部分的最细处，即联轴器处的直径。但因该处有一个键槽，故轴径应增大3%，即，查表可知，d 取38mm。
二、 确定轴承的润滑方式和密封方式
大齿轮d2=mZ=3×81=243m，圆周速度

故采用脂润滑。
多尘环境下，采用橡胶圈密封。
三、 轴的结构设计
1. 初定各轴段直径

位置
轴径/mm
说明
链轮处
38
按传递转矩估算的基本直径
油封处
45
为满足链轮的轴向固定要求而设一轴肩，轴肩高度，取。该段轴径应满足油封标准
轴承处
50
选用深沟球轴承。为便于轴承从右端装拆，轴承内径应稍大于油封处轴径，并符合滚动轴承标准内径，故取轴径为50mm，初定轴承型号为6010外径大小为80，两端相同
齿轮处
53
考虑齿轮从右端装入，故齿轮孔径应大于轴承处轴径，并为标准直径
轴环处
60
齿轮左端用轴环定位，按齿轮处轴径d=53mm，轴环高度，取（应使直径尽量以0、2、5、8结尾）
2. 确定各轴段长度（由中间至两边）
位置
轴段长度/mm
说明
齿轮处
77
已知齿轮轮毂宽度为80mm，为保证套筒能压紧齿轮，此轴段长度应略小于齿轮轮毂宽度，故取77mm

右端轴承处（含套筒）
46
此轴段包括四部分：轴承内圈宽度为16mm；考虑到箱体的铸造误差，装配时留有余地，且要给甩油环留出空间，轴承左端面与箱体内壁的间距取12mm箱体内壁与齿轮右端面的间距取15mm，齿轮对称布置，齿轮左右两侧上述两值取同值；齿轮轮毂宽度与齿轮处轴段长度之差为3mm。故该轴段长度为16+12+15+3=46mm
油封处
48
此轴段包括两部分：为便于轴承端盖的拆装及对轴承加润滑脂，取轴承盖外端面与联轴器左端面间距为20mm；由减速器及轴承盖的结构设计，取轴承右端面与轴承外端面的间距（即轴承盖的总宽度）为28mm。故该轴段长度为20+28=48mm
链轮处
68
已知联轴器轮毂宽度为70mm，为保证联轴器接触可靠，此轴段长度应略小于联轴器轮毂宽度，故取68mm
轴环处
13
轴环宽度b=1.4a=1.4×5=7mm取b=13mm（使左右挡油板尺寸相同）
左端轴承处
30
轴承右端面至齿轮左端面的距离与轴环宽度之差加上6010型轴承内圈宽度16mm，即
14+16=30mm
全轴长
282
77+46+48+68+13+30=282mm
3. 传动零件的周向定位
齿轮及联轴器处均采用A型普通平键，其中齿轮处为：键16×50GB1096-1990；联轴器处为：键12×40GB1096-1990。
4. 其他尺寸
为加工方便，并参照6010型轴承的安装尺寸，轴上的过渡圆角半径全部采用r=1mm；轴端倒角为2×45°。
轴承支座宽度
查表得，，箱体壁厚取，则
四、 轴的受力分析
1. 求轴传动的转矩
T=9.55×106Pn=9.55×106×2.780=322×103 N∙mm
2. 求轴上传动件作用力
齿轮上的圆周力
Ft2=2Td2=2×322×103243=2650N

齿轮上的径向力
Fr2=Ft2tanαn=2650×tan20°=964.5N
3. 确定轴的跨距
左右轴承的支反力作用点至齿轮力作用点的间距皆为：

联轴器作用点与右端轴承支反力作用点的间距为

4. 按当量弯矩校核轴的强度
做轴的空间受力简图

(a)
34722

(b) (b)

(c)
95400
(d)
10522
(e)

322000

T (f)

作水平面受力图及弯矩图（b），
MH=Fr22×72=34722N∙mm

作垂直面受力图及弯矩图（d）,

作合成弯矩图（e）

作扭矩图（f）
T=322×103N∙mm
按当量弯矩校核轴的强度

5. 校核轴承寿命

查机械设计手册可知，6010型号轴承，工作条件低于12℃，查参考文献[1]表12.6取=1，，，对于球轴承，代入数据可算得。故选用6010号轴承能满足要求。
6. 校核键的连接强度
联轴器轮毂材料为钢，由表查得许用挤压应力[σp]=125~150MPa；A型普通平键长度
L = L－b=40－12=28mm，k = h/2 = 8/2 = 4mm。
σp=2Tdkl=2×322×10340×4×28=144MPa<[σp]
可知键连接的挤压强度足够。
参考文献
[1] 宋宝玉，王瑜，张峰主编. 机械设计基础（第4版）.哈尔滨：哈尔滨工 业 大学出版社，2010.
[2]修世超，李庆忠，林晨. 机械设计习题与解析. 北京：科学出版社，2008.
[3]王黎钦，陈铁鸣. 机械设计(5版). 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.
[4]宋宝玉. 机械设计课程设计指导书. 北京：高等教育出版社，2006.