【减速器低速轴系的结构设计论文】 减速器轴的校核

课程设计说明书

设计项目：轴系的结构设计完成日期：自

所属部门：班级： 姓名： 指导教师：批准日期：

2013年12月23日至2014年1月6日

目录

绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 设计任务书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 轴的设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 轴上零件的轴向定位和固定„„„„„„„„„„„„„5 轴上零件的轴向定位和固定„„„„„„„„„„„„„7 滚动轴承的选择及计算„„„„„„„„„„„„„„9 键联接的选择及校核计算„„„„„„„„„„„„„11 设计小结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 参考资料目录„„„„„„„„„„„„„„„„„„11

绪 论

设计说明书是使人们能够了解设计者所设计产品的内容与目的，及产品的功能，表达设计者的设计思路与具体过程。

本书是关于带式输送机传动装置设计，带式输送机的带传动是通过挠性件——带，把主动轴的运动和动力传给从动轴的一种机械形式，常用于两轴相距较远的场合，与其他机械传动相比，带传动结构简单，成本低廉，是一种应用很广泛的机械传动。

带式输送机传动装置主要有电动机、减速器、联轴器等组成。带传动由于承载能力低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他型式大，故应放在系统的高速级，此时速度较高，在传递相同功率时的转矩减小，从而使带传动获得较为紧凑的结构尺寸，此外，带传动工作平稳，能缓冲、吸振，被广泛采用。

本说明书分为七部分。第一部分“传动方案的总体设计”主要是确定传动方案，选定电动机的型号，合理分配传动比及计算传动装置的运动和动力参数，为计算各级传动件作准备条件；第二部分“传动零件的设计计算”主要进行确定传动件中带、齿轮的尺寸参数、材料和结构；第三部分“减速箱的结构设计”主要进行箱体的材料及各部分结构尺寸设计；第四部分“减速器轴的设计”进行轴的材料及各部分结构和主要参数的确定，强度计算校核；第五部分“减速器轴承的设计”进行了轴承的选择、寿命计算、强度计算；第六部分“减速器键的设计”进行了键的型号尺寸及材料的选择、强度的计算；第七部分“联轴器的选择和减速器的润滑”进行了联轴器的选择计算和减速器各部分的润滑方式和润滑油的选用。

注：本书只介绍轴的设计计算。

所引用的参考文献资料有：《机械设计课程设计指导书》、《机械零件》、《机械原理》、《机械制图》、。

机械设计课程设计任务书

课程名称：轴系结构的设计

设计要求：如图所示一带式输送机中单级斜齿轮减速器的低速轴结构。 1. 轴类零件的分类、作用。 2. 轴类零件的选材、特点。 3. 轴向零件的周向定位和固定。4. 轴向零件的轴向定位和固定。5. 轴上尺寸的确定。 6. 轴的结构图纸。

设计内容：

1. 轴的设计 2. 滚动轴承的选择

3. 键和连轴器的选择与校核； 4. 设计计算说明书的编写

设计任务：

1．轴零件图一张 2．设计说明书一份

轴的设计

选取45Cr，调质，极限δb=650Mpa

2 初步计算轴的最小直径

查机械设计基础表，取C=110根据公式得

dC

P2

110n2

3

24

50.7mm

245.6

3 轴的结构设计，初定轴径及其各段尺寸

轴头长度由其上所装传动零件的轮毂宽度决定，但轴头长度应分别比传动零件的宽度短1mm-3mm，以保证轴上零件可靠的轴向定位和固定。轴颈长度可与轴承宽度相同，但有时亦应比轴承宽度短1mm-3mm。各轴段的直径应与相配合的零件毂孔直径一致，并最好采用标准值。为使轴上零件定位可靠，装拆方便，并有良好的加工工艺性，常将轴制成阶梯形。当直径变化处的端面是为了固定轴上零件或承受轴向力时，则直径变化值要大些，一般可取6mm-8mm。当直径变化仅为了减少装配长度和便于安装或区别加工表面，不承受轴向力也不固定轴上

零件时，其变化量可取1mm-3mm。

Ⅰ.轴上零件的轴向定位和固定

轴向固定的目的：保证零件在轴上有确定的轴向位置，防止零件作轴向移动，并能承受轴向力

① 轴肩固定——结构简单、可靠，并能承受较大轴向力。

② 套筒固定——套筒定位结构简单、可靠，但不适合高转速情况。 （轴承与齿轮之间）

③ 圆螺母定位：无法采用套筒或套筒太长时，可采用圆螺母加以固定，圆螺母固定可靠、并能承受较大轴向力。

④ 轴端挡圈定位——它适用于轴端，可承受剧烈的振动和冲击载荷。

⑤ 弹性挡圈定位——结构简单、紧凑，能承受较小的轴向力,但削弱轴的强度 ⑥ 紧定螺钉定位灵活，能承受的⑦ 止动垫圈固定上须切削螺纹细牙螺纹，以减用于固定轴端⑧ 圆锥面定位

II轴上零定位和固

件的周向定

——结构简单、调整轴向力较小。 ——固定可靠，但轴和纵向槽。一般用少对轴的销弱，常零件。

——轴和轮毂之间

无径向间隙、装拆方便，能承受冲击，但锥面加工较为麻烦。

周向固定的目的：

为了传递运动和转矩，防止零件与轴产生相对的转动。 采用键、花键、销、过盈配合等方式

4．轴的结构工艺性

1、轴的形状应力求简单，在保证定位的前提下，阶梯数应尽可能少，以减少加工次数以及应力集中。

2、轴端、轴颈与轴肩（或轴环）的

过渡部份要设置倒角和过渡圆弧，以便于轴上零件装配，并减小应力集中。轴端应加工出45°（或30 °、60 °）倒角。

3、轴上有螺纹时，应有退刀槽；需要磨削的阶梯轴，应留有越程槽。 4、为了便于轴的加工，必要时应设置中心孔。

5、轴上有多个键槽时，尽可能用同一规格尺寸，并安排在同一直线上。

5．提高轴的强度和刚度的措施

减小应力集中，提高轴的强度。在零件截面发生变化处会产生应力集中现象，从而消弱材料的强度。因此，进行结构设计时，应尽量减小应力集中。在阶梯轴的截面尺寸变化处应采用圆角过渡，且圆角半径不宜过小。在圆角半径受到限制时，可采用卸载槽；过渡肩环或凹切圆角。

6．轴上零件的定位和固定 轴上零件的轴向定位和固定方式常用轴肩、轴环、套筒、圆螺母、轴段圈、紧定螺钉等方式

滚动轴承依靠其主要元件间的滚动接触来支承转动或摆动零件，其相对运动表面间的摩擦是滚动摩擦。

采挡

图9-1 滚动轴承的基本结构

滚动轴承的基本结构如图9-1所示，它由下列零件组成： (1)带有滚道的内圈1和外圈2； (2)滚动体(球或滚子)3；

(3)隔开并导引滚动体的保持架4。

有些轴承可以少用一个套圈(内圈或外圈)，或者内、外两个套圈都不用，滚动体直接沿滚道滚动。

内圈装在轴颈上，外圈装在轴承座中。通常内圈随轴回转，外圈固定，但也有外圈回转而内圈不动，或是内、外圈同时回转的场合。

常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子、球面滚子、非对称球面滚子等几种，如图9-2所示。轴承内、外圈上的滚道，有限制滚动体侧向位移的作用。

图9-2 常用的滚动体

与滑动轴承相比，滚动轴承的主要优点为：

1、摩擦力矩和发热较小。在通常的速度范围内，摩擦力矩很少随速度而改变。起动转矩比滑动轴承要低得多(比后者小80～90%)； 2、维护比较方便，润滑剂消耗较小； 3、轴承单位宽度的承载能力较大； 4、大大地减少有色金属的消耗。

滚动轴承的选择

由于滚动轴承多为已标准化的外购件，因而，在机械设计中，设计滚动轴承部件时，只需：

1、正确选择出能满足约束条件的滚动轴承，包括：合理选择轴承和校核所选出的轴承是否能满足强度、转速、经济等方面的约束； 2、进行滚动轴承部件的组合设计

滚动轴承的选择包括：合理选择轴承的类型、尺寸系列、内径以及诸如公差等级、特殊结构等。

一、类型选择

选用滚动轴承时，首先是选择滚动轴承的类型。选择轴承的类型，应考虑轴承的工作条件、各类轴承的特点、价格等因素。和一般的零件设计一样，轴承类型选择的方案也不是唯一的，可以有多种选择方案，选择时，应首先提出多种可行方案，经深入分析比较后，再决定选用一种较优的轴承类型。一般，选择滚动轴承时应考虑的问题主要有：

1、轴承所受载荷的大小、方向和性质。这是选择轴承类型的主要依据。 (1)载荷的大小与性质 通常，由于球轴承主要元件间的接触是点接触，适合于中小载荷及载荷波动较小的场合工作；滚子轴承主要元件间的接触是线接触，宜用于承受较大的载荷； (2)载荷方向

若轴承承受纯轴向载荷，一般选用推力轴承；若所承受的纯轴向载荷较小，可选用推力球轴承；若所承受的纯轴向载荷较大，可选用推力滚子轴承；若轴承承受纯径向载荷， 一般选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承；当轴承在承受径向载荷的同时，还承受不大的轴向载荷时，可选用深沟球轴承或接触角不大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，当轴向载荷较大时，可选用接触角较大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起的结构，分别承担径向载荷和轴向载荷。

2、轴承的转速

通常，转速较高，载荷较小或要求旋转精度较高时，宜选用球轴承；转速较低，载荷较大或有冲击载荷时，宜选用滚子轴承。

推力轴承的极限转速很低。工作转速较高时，若轴向载荷不很大，可采用角接触球轴承承受轴向载荷。

3、轴承的调心性能

当轴的中心线与轴承座中心线不重合而有角度误差时，或因轴受力弯曲或倾斜时，会造成轴承的内、外圈轴线发生偏斜。这时，应采用有一定调心性能的调心球轴承或调心滚子轴承。

对于支点跨距大、轴的弯曲变形大或多支点轴，也可考虑选用调心轴承。 圆柱滚子轴承，滚针轴承以及圆锥滚子轴承对角度偏差敏感，宜用于轴承与座孔能保证同心、轴的刚度较高的地方。

值得注意的是，各类轴承内圈轴线相对外圈轴线的倾斜角度是有限制的，超过限制角度，会使轴承寿命降低。

4、轴承的安装和拆卸

当轴承座没有剖分面而必须沿轴向安装和拆卸轴承部件时，应优先选用内外圈可分离的轴承(如圆柱滚子轴承，滚针轴承、圆锥滚子轴承等)。当轴承在长轴上安装时，为了便于装拆，可以选用其内圈孔为1:12的圆锥孔的轴承。

5、经济性要求

一般，深沟球轴承价格最低，滚子轴承比球轴承价格高。轴承精度愈高，则价格愈高。选择轴承时，必须详细了解各类轴承的价格，在满足使用要求的前提下，尽可能的降低成本。

二、尺寸系列、内径等的选择

尺寸系列包括直径系列和宽（高）度系列。选择轴承的尺寸系列时，主要考虑轴承承受载荷的大小，此外，也要考虑结构的要求。就直径系列而言，载荷很小时，一般可以选择超轻或特轻系列；载荷很大时，可考虑选择重系列；一般情况下，可先选用轻系列或中系列，待校核后再根据具体情况进行调整。对于宽度系，一般情况下可选用正常系列，若结构上有特殊要求时，可根据具体情况选用其它系列。

轴承内径的大小与轴颈直径有关，一般可根据轴颈直径初步确定。

公差等级，若无特殊要求，一般选用0级，若有特殊要求，可根据具体情况选用不同的公差等级。

由于设计问题的复杂性，轴承的选择不应指望一次成功，必须在选择、校核乃至结构设计的全过程中，反复分析、比较和修改，才能选择出符合设计要求的较好的

键的选择和平键联接

键的选择：键一般采用抗拉强度极限ss

⑴类型选择：键的类型应根据键联接的结构、使用特性及工作条件来选择。选择时应考虑以下各方面的情况：需要传递转矩的大小；联接于轴上的零件是否需要沿轴滑动及滑动距离的长短；对于联接的对中性要求；键是否需要具有轴向固定的作用；以及键在轴上的位置（在轴的中部还是端部）等。

⑵尺寸选择：键的剖面尺寸b×h按轴的直径d由标准中选定。键的长度L一般按轮毂宽度定，要求键长比轮毂略短5~10 mm，且符合长度系列值。 设计小结

经过二个礼拜辛苦劳动和努力，设计已成功的完成。在这段时间中首先是翻阅了大量资料和结合所学过的知识，并通过自己的努力，不断摸索。在这次的设计中，不仅巩固以前所学的

知识，而且还为以后的工作打下了坚实的基础。

参考文献

《机械设计基础》天津大学出版社孙学娟

附：轴的设计图纸