Harbin Institute of Technology
设计说明书
设计课题： 滚动轴承，轴系的组合结构设计
课程名称： 机械学基础 姓 名： 潘瑞 学号：6090410429 班级： 0936104 院系： 英才学院自动化
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设计要求：
一钢制圆轴，装有两胶带轮A和B，两轮有相同的直径D=360mm，重量为P=1kN，A轮上胶带的张力是水平方向的，B轮胶带的张力是垂直方向的，它们的大小如下图所示。设圆轴的许用应力[σ]=80MPa，轴的转速n=960r/min，带轮宽b=60mm，寿命为50000小时。
1>. 按强度条件求轴所需的最小直径 2>. 选择轴承型号<按受力条件及寿命要求） 3>.
按双支点单向固定的方法，设计轴承与轴的组合装配结构，画出装配图<3号图纸）
4>. 从装配图中拆出轴，并画出轴的零件图<3号图纸）
2kNCABD0.5kN2kN120900.5kN90
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设计步骤：
一、 根据强度条件计算轴所需的最小直径
1、 先计算C、D支点处的受力
从而可得D点所受轴向力
从而可得D点所受轴向力
2、计算弯矩，求得最小直径 水平方向上：
时
时
竖直方向上：
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时 时 时
2kN
CABD0.5kN2kNFcyFaFbFcxPaPb0.5kNFdyFdx300 Nm水平方向：97.5 Nm竖直方向:120 Nm
由弯矩图判断可得：C点为危险点，故可得：
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解得
所以，最小直径为37.7mm。
二、轴材料的确定
根据已知条件的[σ]=80MPa，为对称循环应力状态下的许用弯曲力，确定材料为合金钢。以上最小直径是按弯曲扭转组合强度计算而得来的，即在[σ]=80MPa的合金钢情况下，
，强度足以达到要求。
三、受力条件及寿命要求选择轴承型号
由前面的受力分析可知：所要设计的轴仅受径向作用力，故优先考虑选择深沟球轴承。
分析：若选择深沟球轴承，
，
，所以：
根据题意
,
,
,
，
，
经查GB/T 276-1994，选择6412型深沟球轴承，带入验证：
，
。
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所以，数如下表所示：
基本尺寸/mm|d: 基本尺寸/mm|Ｄ: 基本尺寸/mm|B: 安装尺寸/mm|da 安装尺寸/mm|Da 安装尺寸/mm|ra 其他尺寸/mm|d2 其他尺寸/mm|D2
四、设计轴承与轴的组合装配结构
1、确定轴上零件的位置及轴上零件的固定方式
首先确定将B胶带轮放在箱体内部中央，深沟球轴承对称的分布在B胶带轮两边，轴的左侧外延伸端安装A胶带轮。具体设计为：B胶带轮靠轴环和双螺母实现轴向的定位与固定，靠平键和过盈配合实现周向固定；两端轴承均靠轴颈和轴承套实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定；A胶带轮通过轴肩、轴端挡圈、平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向固定。
2、 确定轴的各段直径
根据前面的计算与选择，获得如下数据：
深沟球轴6412，
，
，
60 150 35 (min> 72 (max> 138 (max> 2.1 ≈87.9 ≈122.2 其他尺寸/mm|r 基本额定载荷/kN|Cr: 基本额定载荷/kN|C0r 极限转速/(r/min>|脂: 极限转速/(r/min>|油: 重量/kg|W 轴承代号|60000型: (min> 2.1 109 70.0 4500 5600 ≈2.811 6412 ，符合要求，故选择6412。以下为深沟球轴承6412的相关参
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左侧外伸端直径为48mm；与透盖毡圈接触的轴直径取58mm，在轴的外伸端做一个轴肩，轴肩圆角半径1.6mm；左、右两端轴承的轴直径均取为60mm，轴肩轴肩半径2.0mm；与双螺母接触的轴的螺纹公称直径取72mm；中间B胶带轮的轴直径取78mm，轴肩圆角半径2.0mm；轴环直径取90mm；右端轴承与轴环之间的轴直径取72mm，轴肩圆角半径2.0mm。以上设计数据满足轴承拆装的合理性与方便性。
3、 确定轴的各段长度
根据前面的计算与选择，获得如下数据： 深沟球轴6412， 胶带轮：
轴的外伸端长度取58mm，与透盖毡圈接触的轴长度取71.5mm，左端轴承处轴长度取36mm，螺纹段取42.5mm，退刀槽2mm，B胶带轮处轴长度取58mm，轴环长度取10mm，右端轴承与轴环之间的轴长度取32.5mm，右端轴承的轴取34mm垫圈槽取4mm，轴头6mm。
4、键以及键槽的尺寸 A胶带轮处， B胶带轮处，
4、 双圆螺母的尺寸
根据GB/T812-1998，确定以下参数：
5、 装配图如图1所示。
五、绘制轴的零件图 轴的零件图如图2所示。
，
，
。
，键尺寸为，键尺寸为
，，
，，
，，
。 。
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67891011AA-A5412φ0203φ150H7/f8φ150H7/h6φ78H7/p6φ150JS7φ60k6M72×236013φ250142φ48H7/n6A1405.56543 技术要求1.2.全部零件在装配前，皆应清除污垢、毛刺、尖棱和不平坦处；装配好后，带轮须保证相互平行，可正常平稳转动。GB/T5781-2000ZX-03GB/T1096-2003GB/T5781-2000ZX-02ZX-01代号螺栓M16×2毡封油圈键14×19螺栓M12×2轴端挡圈带轮名称1211111数量35HT200材料备注半粗羊毛毡13121110987ZX-01GB/T893.1-1986GB/T1096-2003GB/T812-1988ZX-04GB/T276-1994GB/T93-1987圆轴弹性挡圈键22×14圆螺母M72×2机体深沟球轴承6412弹性垫圈11121212合金钢65Mn454565Mn21序号图1
355Ra 0.8Ra 0.80.0025GB0.0025A8ER1.6CRa 0.8840D400.078φ77.9++0.0590.042φ48++0.0260.018φ60++0.002Ra 1.6M13×125孔31E0.008C0.018φ60++0.002M72×2φ90φ72φ58581662683643G46440.008DRa 1.658102×E-ERa 1.6 014-0,043G-G0.012ABRa 1.60.015B 022-0.0520.015ARa 3.2Ra 3.2 技术要求Ra 6.3(√) 0-0.242.5 00.269-1.2.3.4.5.调制处理，硬度为220-250 HBS未注圆角半径为R2.0；未注倒角为2.0×45°；未注尺寸公差按GB/T 1804-m；未注几何公差按GB/T 11840-k.材料合金钢6.1图号 比例PR-0021 ：1钢制圆轴制图审核潘瑞哈尔滨工业大学0936104图2
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六、设计心得
为了完成这份设计报告，我花了将近两周的时间准备、查手册、设计、绘图，之后又经过了两三次的修改而获得了最终成果，其中光机械设计资料就下载了将近10G。设计初稿时，完全没有参考任何图纸，在完全独立思考的情况下，严格遵循2008版机械设计手册上的要求，完成了设计报告和图纸初样，一些细节上存在不少问题。之后在修改作业时，花了不少时间阅读别人的图纸，从中吸取精华，也在对比中修改了不少错误。
通过这次设计，我觉得自己有很多的收获。一是重新学习了AutoCAD软件，同时也掌握了之前不会一些东西，如设置页面及如何打印等；二是初步掌握的做机械设计的步骤与方法，养成了勤差机械设计手册的习惯，对于一些经验性的东西会阅读别人的图纸而从中获取灵感；三是为课程设计打下了良好的基础。
同时必须感谢蒋秀珍老师和刘永猛老师的帮助与指点，让我更顺利的完成了这份设计。
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