軸系設計大作業(yè)

1、目錄機械設計作業(yè)任務書1一、選擇材料，確定許用應力2二、按扭轉強度估算軸徑2三、設計軸的結構2軸段1和軸段73軸段2和軸段63軸段3和軸段53軸段43軸承座寬與軸段2、6的長度4鍵槽4四、軸的受力分析4畫軸的受力簡圖4計算支承反力4畫彎矩圖5畫轉矩圖6五、校核軸的強度6按彎扭合成強度計算7軸的安全系數(shù)校核計算7六、校核鍵連接的強度9七、校核軸承的壽命9計算當量動載荷9校核壽命10八、軸上其他零件設計10鍵10密封用毛氈圈10兩側軸端擋板11大帶輪11小齒輪11九、軸承座及軸承端蓋結構設計11軸承座11軸承端蓋（透蓋）12十、參考文獻12哈爾濱工業(yè)大學機械設計作業(yè)任務書題目:帶式運輸機 結構簡圖

2、見下圖：原始數(shù)據(jù)如下：機器工作平穩(wěn)，單向回轉，成批生產(chǎn)方案pm（kw）軸承座中心高h（mm）最短工作年限l工作環(huán)境537108021703年3班室內(nèi)清潔一、 選擇材料，確定許用應力通過已知條件和查閱相關的設計手冊得知，該傳動機所傳遞的功率屬于中小型功率。因此軸所承受的扭矩不大。故選擇45號鋼，并進行調(diào)質(zhì)處理。（由于45號鋼成本適中，且經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，可提高其綜合性能，所以選為本軸的制作材料。）二、 按扭轉強度估算軸徑對于轉軸，按扭轉強度初算直徑：其中軸傳遞的功率，軸的轉速，r/minc由許用扭轉剪應力確定的系數(shù)。查表10.2得c=106118，考慮軸端彎矩比轉矩小，取c=106。由于考慮到軸的

3、最小直徑處要安裝大帶輪，會有鍵槽存在，故將其擴大5%，得，按標準gb2822-81的圓整后取三、 設計軸的結構由于本設計中的軸需要安裝帶輪、齒輪、軸承等不同的零件，并且各處受力不同，因此，設計成階梯軸形式，共分為七段。以下是軸段的草圖：軸段軸段軸段軸段軸段軸段軸段 軸承部件的結構形式：為方便軸承部件的拆卸，減速器的機體采用剖分式結構。軸承部件的固定方式采用兩端固定。所設計的軸承部件的結構形式如圖所式。然后，按照軸上零件的安裝順序，從（即安裝帶輪處）開始設計。軸段1和軸段7軸段1和軸段7分別安放大帶輪和小齒輪，所以其長度由帶輪和齒輪輪轂長度確定，而直徑由初算的最小直徑得到。所以，；軸段2和軸段6

4、軸段2和軸段6的確定應考慮齒輪、帶輪的固定和密封圈的尺寸。由課本圖10.7計算得軸肩高度 ，由機械設計課程設計（修訂版）p156表14.4，氈圈油封的軸徑，所以；軸段3和軸段5安裝軸承，尺寸由軸承確定。標準直齒圓柱齒輪，沒有軸向力，但考慮到有較大的徑向力，選用圓錐滾子軸承。暫取軸承型號為nj207e，由機械設計課程設計（修訂版）p141表12.4，軸承內(nèi)徑，外徑，寬度，軸件定位直徑。因為軸承的值小于，所以選用脂潤滑。取，這兩個軸段端部倒角c1，以使安裝方便；軸段4軸段4在兩軸承座之間，其功能為定位固定軸承的軸肩，故。由于該軸段上無傳動零件，因此應先確定兩軸承跨距，按照一般情況 ，取，則軸承座寬

5、與軸段2、6的長度為補償機體的鑄造誤差，軸承應深入軸承座孔內(nèi)適當距離，以保證軸承在任何時候都能坐落在軸承座孔上，為此取軸承上靠近軸承座內(nèi)壁的距離；為保證擰緊上下軸承座連接螺栓所需扳手空間，軸承座應有足夠的寬度c，可??；軸承蓋凸緣厚度；為避免齒輪、帶輪輪轂端面轉動時與不動的軸承蓋連接螺栓相碰，齒輪、帶輪輪轂端面與軸承蓋之間應有足夠的間距k，對齒輪，可取，這樣，軸段6的長度就確定了，這樣，。由于帶輪比較大，故設計成腹板式，為節(jié)省空間，優(yōu)化軸的受力，可將軸段進一步縮短，緊固螺栓等可以伸入帶輪的空間中，故取。鍵槽為了加工方便，軸段1和軸段7上的鍵槽寬度相同，由機械設計課程設計（修訂版）p135表11.

6、28，鍵槽，a型鍵，軸段1上鍵槽長度32mm，軸段7上鍵槽長度28mm；取鍵槽中點為力的作用點，則可得跨距，。四、 軸的受力分析畫軸的受力簡圖軸的受力簡圖、彎矩圖、轉矩圖畫在一起，繪于第6頁上。計算支承反力傳遞到軸系部件上的轉矩齒輪圓周力齒輪徑向力齒輪軸向力帶輪壓軸力，其中為帶輪預緊力，為帶輪包角。設計中，大帶輪直徑為200mm，小帶輪直徑為100mm，可算得。帶輪預緊力式中設計功率；帶的速度，與小帶輪速度一致；帶的根數(shù)；包角修正系數(shù)，查課本p104表7.8得；m普通v帶每米長度質(zhì)量，查課本表7.1得m=0.1kg/m帶初次裝在帶輪上時，所需初拉力比正常工作時大得多，故計算軸和軸承時，將其擴大

7、50%，按計算。在水平面上在垂直平面上軸承1的總支承反力軸承2的總支承反力畫彎矩圖豎直面上，i-i截面處彎矩最大，；水平面上，ii-ii截面處彎矩最大，；i-i截面處的彎矩為57866合成彎矩，i-i截面：ii-ii截面：畫轉矩圖iii158976176172169179176172合成彎矩圖轉矩圖水平面彎矩圖豎直面彎矩圖7666957866176172iii單位：軸的受力簡圖、彎矩圖、轉矩圖五、 校核軸的強度i-i截面既有彎矩又有轉矩，且彎矩最大，為危險截面。按彎扭合成強度計算由課本p200式10.3，式中：1-1截面處彎矩，；1-1截面處轉矩，；抗彎剖面模量，由課本p205附表10.1，；

8、抗扭剖面模量，由課本p205附表10.1，；根據(jù)轉矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)，對于不變的轉矩，；對稱循環(huán)的敘用彎曲應力，由課本p201表10.4，。因此，校核通過。軸的安全系數(shù)校核計算彎曲應力：,扭剪應力：由課本p201式10.4、10.5、10.6，式中：只考慮彎矩時的安全系數(shù)；只考慮轉矩時的安全系數(shù)；、材料對稱循環(huán)的彎曲疲勞極限和扭轉疲勞極限，由課本p192表10.1，45號鋼調(diào)質(zhì)處理，；彎曲時和扭轉時軸的有效應力集中系數(shù)，由課本p206、p207附表10.3、附表10.4，；零件的絕對尺寸系數(shù)，由課本p207附圖10.1，；表面質(zhì)量系數(shù)，由課本p207附圖10.1和p205附表10.2，；把彎

9、曲時和扭轉時軸的平均應力折算為應力幅的等效系數(shù)，由課本p192表10.1，；彎曲應力的應力幅和平均應力，；扭轉剪應力的應力幅和平均應力，；許用疲勞強度安全系數(shù)，由課本p202表10.5，；校核通過。六、 校核鍵連接的強度由課本p185式6.1式中：工作面的擠壓應力，；傳遞的轉矩，；軸的直徑，；鍵的工作長度，a型，為鍵的公稱長度和鍵寬；鍵與轂槽的接觸高度，；許用擠壓應力，由課本p85表6.1，靜連接，材料為鋼，有輕微沖擊，。（1） 對于軸段1上的鍵；校核通過；（2） 對于軸段7上的鍵；校核通過。七、 校核軸承的壽命軸承不受軸向力，只有徑向力，且，所以只校核軸承2即左軸承即可。計算當量動載荷由課本

10、p219式11.2；式中：當量動載荷，；軸承的徑向載荷和軸向載荷，；動載荷徑向系數(shù)和動載荷軸向系數(shù)，由。校核壽命由課本p219式11.1c式中：軸承的基本額定壽命，；軸承的預期壽命，三年三班，每年按300天計，；軸承的基本額定動載荷，由機械設計課程設計（修訂版）p141表12.4，查軸承nj207e，；壽命指數(shù)，對于滾子軸承，；溫度系數(shù)，由課本p218表11.9，工作溫度，；載荷系數(shù)，由課本p219表11.10，中等沖擊，取；，校核通過。八、 軸上其他零件設計鍵在“設計軸的結構”部分提到，軸上的鍵槽選擇，a型鍵，軸段1上鍵槽長度32mm，軸段7上鍵槽長度28mm。由于鍵是標準件，查閱機械設計課

11、程設計（修訂版）p135表11.28，得到鍵和鍵槽的各部分尺寸。密封用毛氈圈毛氈圈所在軸段的直徑為30mm，查機械設計課程設計（修訂版）p156表14.4，可得毛氈圈的尺寸參數(shù)。兩側軸端擋板該零件也屬于標準件。查閱機械設計課程設計（修訂版）p130表11.22，選用螺栓緊固軸端擋圈（gb/t 892-1986），b型，公稱直徑30mm。由于以上零件都屬于標準件，其參數(shù)不再贅述。大帶輪根據(jù)設計課題的要求和已經(jīng)完成的小帶輪參數(shù)，帶傳動環(huán)節(jié)使用了5根a型v帶，大帶輪基準直徑。據(jù)此查閱課本p108表7.9，可得其輪槽尺寸參數(shù)。由于帶輪的尺寸較大，故選用了腹板式結構。其參數(shù)按照課本p107的公式算得：，

12、取50mm；取42mm；取腹板厚度c=16mm。帶輪寬度b=80mm。小齒輪在已經(jīng)結束的齒輪設計中，小齒輪的寬度為20mm，為了安裝，需要設計凸出的轂，選擇向一側伸出，長度15。由于分度圓直徑只有68，因而選擇整體式。九、 軸承座及軸承端蓋結構設計軸承座考慮到安裝方便，本次設計中選用剖分是軸承座。按照設計方案的要求，軸承座孔中心高h=170mm，根據(jù)機械設計作業(yè)指導p31的公式：地腳螺栓的直徑。軸承蓋連接螺栓的直徑。軸承旁連接螺栓的直徑。因此，上述三處分別選用選用m20、m8、m16的螺栓。得到地腳螺栓的直徑之后，查表格，可確定螺栓中心線距障礙物的距離，距凸緣邊緣的距離，沉頭座孔直徑d=32。兩連接螺栓間的距離取軸承端蓋外徑。得到上述尺寸后，可以設計其他部分尺寸：軸承座腹板壁厚，筋厚。四個地腳螺栓矩形排布，間距為90mm，176mm。軸承端蓋（透蓋）由本次設計的特點，可選用凸緣式軸承蓋，其中嵌入毛氈圈以密封。由機械設計課程設計（修訂版）p228圖號21中的經(jīng)驗公式得到相關尺寸：，取。（此處的是螺栓直徑，即設計軸承座時的），取130mm。根據(jù)軸、軸承座的