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Harbin Institute of Technology
机械设计大作业说明书轴系部件设计
课程名称： 机械设计
设计题目： 轴系部件设计
院 系： 能源科学与工程学院班 级： 1202501 班
设 计 者： 滕令凯
指导教师： 学 号：
设计时间： 2025-12-02
哈尔滨工业大学
目 录
机械设计作业任务书................................................................- 1 -
1 选择材料，确定许用应力.....................................................- 3 -
2 按扭转强度估算轴径.............................................................- 3 -
3 设计轴的构造.........................................................................- 4 -
4 轴的受力分析.........................................................................- 7 -
画轴的受力简图 ......................................................- 7 -
计算支承反力 ..........................................................- 7 -
画弯矩图 ..................................................................- 8 -
画转矩图 ..................................................................- 9 -
5 校核轴的强度.........................................................................- 9 -
6 轴的安全系数校核计算.......................................................- 11 -
7 校核键连接的强度...............................................................- 13 -
8 校核轴承的寿命...................................................................- 14 -
计算当量动载荷 ....................................................- 14 -
校核寿命 ................................................................- 14 -
9 轴上其他零件设计...............................................................- 15 -
10 轴承座构造设计.................................................................- 16 -
11 轴承端盖〔透盖〕.............................................................- 16 -
12 参考文献.............................................................................- 16 -
- 1 -
哈尔滨工业大学
机械设计大作业任务书
题目 轴系部件设计
设计原始数据：
电动机工
方 作功案 率
P/k W
电动机满载转速nm/(r/mi n)
第一
轴承
最
座中
短
工
心高
工
作
度
作
环
H/m m
年限
境
8
室
工作机
级
的转速
传
nw/(r/mi 动
n)
比
i1
- 1 -
- 1 -
.
1
1. 年 外
3 960 90 180
8 1 有
班 尘
- 1 -
传动方案如图
图
- 1 -
选择材料，确定许用应力
通过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。应选 45 号钢，并进展调质处理。
按扭转强度估算轴径
- 1 -
对于转轴，按扭转强度初算直径： d
其中
——轴传递的功率，
min
P
³ C 3 n
- 1 -
P P = P *h = 3* =
- 1 -
n
——轴的转速，r/min
电动机
- 1 -
C——由许用扭转剪应力确定的系数。查表
得 C=106～118，考虑轴端弯矩比转矩小，取C=106。
- 1 -
d ³ C 3
P
= 106 ´ 3
=
- 1 -
min
n 960 /
- 1 -
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
d = ´ = ， 按 参 考 文 献 [2] 标 准
k
- 1 -
GB2822-1981 的R10 圆整后取d
1
= 。
- 1 -
设计轴的构造
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⑦ 轴段⑥ 轴段⑤ 轴段④ 轴段③ 轴
阶梯轴各局部直径确实定
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
- 4 -
- 13 -
径由初算的最小直径得到。所以， d = d
1 7
= 25mm 。
轴段 2 和轴段 6
轴段 2 和轴段 6 确实定应考虑齿轮、带轮的轴向固定和密封圈的尺寸。由参考文献 [1]表
计算得到轴肩高度
h = ( ~ )d = ( ~ )´ 25 = ( ~ )mm
- 13 -
d = d
2 6
= d + 2´ h = 25 + 2´ ( ~ )= ( ~ 30)mm
1
- 13 -
毛毡圈油封的轴径d = 30mm ，所以d
2
轴段 3 和轴段 5
= d = 30mm 。
6
- 13 -
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。依据参考文献[2] 表 得 GB/T 276—1994，初选轴承 6307，外形尺寸 d=35mm，D=80mm，B=21mm，轴件安
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装尺寸d
a
= 44mm 。由于轴承的dn 值小于9000r / min ，所
- 13 -
以选用脂润滑。故取d = d
3 5
轴段 4
= 35mm 。
- 13 -
轴段 4 在两轴承座之间，其功能为定位固定
轴承的轴肩，故d = d = 44mm 。
a
阶梯轴各轴段长度及跨距确实定
轴段 4。轴段 4 在两轴承座之间，两端支点
- 13 -
间无传动件，应当首先确定该段跨距 L。一般
- 13 -
L = (2 ~ 3)d
3
= (2 ~ 3) ´ 35 = (70 ~ 105)mm ，取 L = 100mm 。则轴段 4
- 13 -
长度l = L - B = 100 - 21 = 79mm ,取 79mm。
4
轴段 3 和轴段 5。轴段 3 和轴段 5 安装轴承，
- 13 -
轴段长度与轴承内圈宽度一样，故l = l
3 5
= B = 21mm 。
- 13 -
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。选用凸缘式轴承端盖，取固定轴承
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端 盖 螺 钉 大 径
d = 6mm , 则 凸 缘 厚 度
3
- 13 -
e =
3
= » 7mm ，m = 20mm ，箱体外部传动零件的定
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位轴肩距轴承端盖的距离K = 15mm ，则轴段 6 长度
l = m + e + K = 20 + 7 + 15 = 42mm
6
由于大带轮较大，设计成腹板式构造，故轴段
2 长度
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l = l
(带轮宽度- 轮毂宽度) = l
B - L
= 42 + 65 - 2 ´ 30
= ,
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2 6 2
6 2 2
- 13 -
4〕轴段 1 和轴段 7。轴段 1 和 7 分别安装大
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带轮和小齿轮，故轴段 1 长度l
1
= L = 60mm ，轴段 7
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长度l = 60mm 。
7
键尺寸确实定
轴和大带轮和小齿轮的轴向连接均承受 A 型一般平键连接，依据参考文献[2] 表 ，选用
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