目录
1 概述 2
1.1 任务来源 2
2.1 按强度条件确定轴的直径 2
2.3 轴的尺寸设计 6
2.4 键的选择 6
3 精度设计 6
4 总结 6
1 概述
1.1 任务来源
由指导老师布置的课程设计任务。
1.2 技术要求
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，它们的大小如图所示。设圆轴的许用应力 []=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要的最小直径；
2) 选择轴承的型号（按受力条件及寿命要求）；
3) 柿子去皮机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）。
图 1
设计内容如下：轴的受力分析；强度条件、最小直径的确定；支承的选择和寿命校核；轴上零件的定位和固定；联接；键的选择；密封和调整；
2 结构参数设计
2.1 按强度条件确定轴的直径
① 绘出轴的受力图（图 1）。如图所示坐标系下，轴在三个方向上受力分别为
② 作水平平面内的弯矩图（图 2）。在水平面内有
对A点取矩，有
解得，。
求距A端处截面1-1上的内力，取向下，逆时针，则
解得，。
求距A端处截面2-2上的内力，取向下，逆时针，则
解得，。
图 2
③ 作垂直平面内的弯矩图（图 3）。在垂直面内有
对A点取矩，有
解得，。
求距A端处截面1-1上的内力，取向下，逆时针，则
解得，。
求距A端处截面2-2上的内力，取向下，逆时针，则
解得，。
求距A端试水接头处截面3-3上的内力，取向下，逆时针，则
解得，。
图 3
④ 求合成弯矩，在截面C左侧的合成弯矩为
在截面B处的合成弯矩为
综上所述，截面C为危险截面。
⑤ 计算外力偶矩，作扭矩图（图 4）。由受力得
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由截面法及扭矩符号的规定，得AB、BD段扭矩分别为
图 4
⑥ 计算当量弯矩，危险截面C处的当量弯矩为
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⑦由许用应力，计算危险截面C处的轴径
解得，，因此，取最小轴径需大于。
2.2 根据条件选择轴承型号
由于轴承所受载荷主要为径向载荷，因此选用较为常见的深沟球轴承； 下面根据轴承寿命的校核，先计算滚动轴承的当量动载荷
轴承的寿命为
解得，。根据设计中的轴径为60mm时，查表得到可用的轴承为6312，在这里选择的6312轴承。
2.3 轴的尺寸设计
先确定轴上零件的位置与固定方式，带轮靠轴环和双圆螺母实现轴向固定和定位，靠平
脱毛机胶棒键和过盈配合实现周向固定。轴通过两端轴承盖实现轴向定位。
再确定轴的各段直径。从轴的最左端开始，取为44mm，考虑到轴承的拆装，与毡圈接触的轴段直径取54mm。由题意选取了两个6312深沟球轴承，故轴承处的直径为标准的60mm，按照尺寸要求，轴承处的轴肩直径为72mm。往右走，第二个带轮的直径设计为76mm，则轴肩为88mm。右边的轴承直径和左边的一样，取60mm，轴肩为72mm。
最后确定轴的各段长度。带轮宽度为60mm，取轴头长度为58mm。由轴承标准查得6312型轴承的宽度为31mm，因此长度为31mm。设计要求中有带轮与轴承相互距离之间的关系，其他长度可由此确定。
轴承采用双支点单向固定的方法
2.4 键的选择
由于并不需要承受较大的轴向载荷，因此在轴和带轮之间选择平键联接。首先根据轴径值查设计手册确定键高和键宽。当轴径时，查得键尺寸，该键的基本尺寸为14mm，采用正常联接，轴的深度为5.5mm，轮毂的深度为3.8mm，根据轮的宽度52mm查表取长度；当轴径时，查得键尺寸，该键的基本尺寸为25mm，采用正常联接，轴的深度为9.0mm，轮毂的深度为5.4mm，由于该件没有适合轴长度的标准件，只能根据轮的宽度确定键长。
3 精度设计
针对该取轴承的设计，精度要求较高的地方是轴与带轮接触的地方和轴与轴承接触的地方。取轴承与左边带轮的配合为，与右边带轮的配合为。轴承与轴接触的地方要求最高，取为。对于几何公差，应该注意键的对称度，在确定键的尺寸后，可以查表得到较小的键为0.012mm，较大的为0.015mm。对于轴与带轮接触的地方和轴与轴承接触的地方，圆柱度要求也高，在轴的直径确定后，也可以查表得到，从左到右依次为0.004mm，0.005mm，0.005mm。轴承与轴肩的接触面还要要求圆跳动，依次为0.012mm ，0.008mm ，0.015mm， 0.012mm。
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4 总结
在轴系的设计过程中，要求对以前学习的知识十分熟悉，于是借此机会复习了第六、八章的内容；另外还将学习的配合公差、几何公差运用到实际设计中去。轴系的设计是一个系统的设计，先根据强度条件计算出最小直径，再结合寿命要求选轴承，按阶梯状设计轴承的直径，根据带轮的宽度和带轮与轴承之间的要求距离确定各轴段的长度。设计时，尽量都使用标准件，不确定的地方要查设计手册。
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