滚动轴承轴系的组合结构设计

1、I n s t i t u t eofT e c h n o l o g y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：班级：0936104院系：英才学院自动化设计要求：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d=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

2、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）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：0 x 120 时 M1 FA x 0 M 1 2.5x120 x 300 时竖直方向上：M 2FaxFey (x120)0 M25x 50030 x 120时M1Px0M1x120 x 210时M 2PaxFey (x120)“29M 2x 41012210 x 300时M3FAxFey (x120)(Fb Pb

3、)(x 120)0由弯矩图判断可得：C点为危险点，故可得：解得 d 3 327323.11227037.7mm所以，最小直径为。二、轴材料的确定根据已知条件的d=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q=80MPa的合金钢情况下，d 37.3mm，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，Fa 0, e 0, X 1 , Y 0，Fri 5388.4N，巳 1987.8N，fd 1.4，所以：根据题意经查 G

4、B/T 276-1994，选择 6412 型深沟球轴承，d 60mm，Cr 109kN。带入验证：所以，L10h Leh 50000，符合要求，故选择6412。以下为深沟球轴承 6412的相关参数如下表所示：百0000里基本尺寸/mm|d:60其他尺寸/mm|r(mi n)基本尺寸/mm| D :150基本额定载荷/kN|Cr:109基本尺寸/mm|B:35基本额定载荷/kN|C0r安装尺寸/mm|da(mi n) 72极限转速/(r/min)|脂：4500安装尺寸/mm|Da(max) 138极限转速/(r/min)|油：5600安装尺寸/mm|ra(max)重量/kg|W其他尺寸/mm|d

5、2轴承代号|60000型：6412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， d 60mm， damin 72mm， ramax 2.1mm左侧外伸端直

6、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；左、右两端轴承的轴直径均取为60mm，轴肩轴肩半径；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；轴环直径取90mm ;右端轴承与轴环之间的轴直径取 72m m,轴肩圆角半径。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， b 35mm胶带轮：b 60mm轴的外伸端长度取 58mm，与透盖毡圈接触的轴长度取，左端轴承处轴长度取36mm，螺纹段取，退刀槽2mm，B胶带轮处轴长度取 58mm

7、 ,轴环长度取10mm，右端轴承与轴环之间的轴长 度取，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，d 48mm，键尺寸为 b 14mm， h 9mm， t1 5.5mm， t2 3.8mm。B 胶带轮处，d 78mm，键尺寸为 b 22mm， h 14mm， b 9.0mm， t2 5.4mm4、双圆螺母的尺寸根据 GB/T812-1998，确定以下参数：D 72mm, dk 105mm , m 12mm5、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。I14W41405.513$2501.2.技术要求6GB/I5/81-2UUU螺栓M1

8、X2125ZX-03毡封油圈1半粗羊毛毡4GB/T1096-2003键 14X1913GB/T5781-2000螺栓M1X2113ZX-01圆轴1合金钢2ZX-02轴端挡圈13512GB/T893.1-1986弹性挡圈165Mn1ZX-01带轮1HT20011GB/T1096-2003键22X141序号代号名称数量材料备注10GB/I812-1988圆螺母M7X22459ZX-04机体1458GB/T276-1994深沟球轴承641227GB/T93-1987弹性垫圈1265Mn$M13125扎31:355Ra 0.80.0025Ra 0.826Ra 1.60.008 C3616626822R

9、a 1.6技术要求Ra 6.3( V)钢制圆轴制图潘瑞6.1审核1.2.3.4.5.Ra 0.80.0025Ra 1.60.015 kA7ER1.640*1C400$0$DLj482+ +6$EL-4 6440.008 D*10.012 A B0.015 B材料图号PR-002合金钢比例1 : 1哈尔滨工业大学0936104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 X45; 未注尺寸公差按GB/T 1804-m 未注几何公差按GB/T 11840-k.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