哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)5.1.4軸系設(shè)計(jì)

1、Harbin Institute of Technology機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)說(shuō)明書(shū)大作業(yè)名稱(chēng)： 機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè) 設(shè)計(jì)題目： 軸系部件設(shè)計(jì) 班 級(jí)： 設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)1二、軸的材料選擇2三、初算軸徑2四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21.軸承部件的結(jié)構(gòu)型式22. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2五、軸的受力分析71.軸系部件受力分析72.計(jì)算支反力73.繪制彎矩圖、扭矩圖8六、校核軸的強(qiáng)度9七、校核鍵的強(qiáng)度11八、校核軸承壽命11九、參考文獻(xiàn)13哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè) 軸系部件設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)中的齒輪傳動(dòng)高速軸的軸系部件，帶式運(yùn)輸機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1.1所示

2、。 圖1.1 帶式運(yùn)輸機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖機(jī)器工作平穩(wěn)，單向回轉(zhuǎn)、成批生產(chǎn)。方案（kW）軸承座中心高H（mm）最短工作年限L工作環(huán)境5.1.42.2940802.11605年2班室內(nèi)清潔 二、軸的材料選擇因傳遞功率不大，且對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故需選用常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。三、初算軸徑對(duì)于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑，由參考文獻(xiàn)1查表9.4得 C=118106,取C =118，則 式中： V帶的傳動(dòng)效率。 由參考文獻(xiàn)【3】表9.1得，取，代入上式，得考慮有一個(gè)鍵槽的影響，取。圓整取。四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.軸承部件的結(jié)構(gòu)型式為方便軸承部件的拆裝，傳動(dòng)軸機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)，因傳遞功率比較小,輸出部分齒輪為直

3、齒輪，沒(méi)有軸向力，大帶輪對(duì)軸作用力指向軸心，無(wú)軸向力，且裝置發(fā)熱小，軸的變形可以忽略，因此軸承選用深溝球軸承，采用兩邊固定方式支撐，采用脂潤(rùn)滑，密封處軸頸的線(xiàn)速度較低，但工作環(huán)境有塵,故滾動(dòng)軸承采用接觸式密封。可按軸上零件的安裝順序(附圖1)，從 處開(kāi)始設(shè)計(jì)。2. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本題中有7個(gè)軸段的階梯軸，以外伸軸頸為基礎(chǔ)，考慮軸上零件的受力情況，軸上零件的裝拆與定位固定、與標(biāo)準(zhǔn)件孔徑的配合、軸的表面結(jié)構(gòu)及加工精度等要求，逐一確定其余各段的直徑。軸的軸向尺寸要考慮軸上零件的位置、配合長(zhǎng)度、支承結(jié)構(gòu)情況、動(dòng)靜件的距離要求等要素，通常從與傳動(dòng)件相配的軸段開(kāi)始。（1） 軸段1軸段1上安裝有大帶輪，軸徑與

4、帶輪輪轂相配。初定軸徑dmin為軸段1直徑，經(jīng)圓整后取為22mm。由V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)作業(yè)得大帶輪基準(zhǔn)直徑為210mm，故應(yīng)采用腹板式結(jié)構(gòu)，相關(guān)尺寸計(jì)算如下：。大帶輪左端采用軸端擋圈固定，因此，應(yīng)使軸段長(zhǎng)度比帶輪輪轂長(zhǎng)度略小，所以?。?） 軸段2軸段2和軸段6的確定應(yīng)考慮齒輪、帶輪的軸向固定和密封圈的尺寸。帶輪右端固定為軸肩固定，軸肩高度h取，所以得軸段2直徑，但考慮到氈圈尺寸要求選擇。氈圈和槽的尺寸為：圖4.1（3） 軸段3、5軸段3和軸段5用于軸承的安裝，其直徑應(yīng)比稍大且滿(mǎn)足方便軸承安裝并符合軸承內(nèi)徑系列，故取。由參考文獻(xiàn)【3】表12.1得軸承型號(hào)為6306，其基本參數(shù)如下：由于兩軸承之間沒(méi)有傳

5、動(dòng)件，不需要擋油環(huán)，右側(cè)靠軸肩固定，左側(cè)由軸承端蓋壓緊，軸承的潤(rùn)滑方式根據(jù)速度因數(shù)來(lái)確定故應(yīng)采用脂潤(rùn)滑，用唇形密封圈進(jìn)行接觸式密封。 通常，同一根軸上的兩個(gè)軸承采用相同型號(hào)，故軸段5的軸徑軸段3和軸段5的長(zhǎng)度與軸承寬度相同，取（4） 軸段4對(duì)于兩支點(diǎn)在同一軸承座內(nèi)而支點(diǎn)間無(wú)傳動(dòng)件的情況，應(yīng)首先確定兩軸承間的跨距故軸段4的長(zhǎng)度左側(cè)軸承的右端及右側(cè)軸承的左端均靠軸段4的軸肩進(jìn)行固定，軸肩高,故（5） 軸段6 軸段6可取與軸段2相同結(jié)構(gòu)，（6） 軸段7 由齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)大作業(yè)知小齒輪寬，小齒輪右側(cè)用軸端擋圈固定，取軸段7長(zhǎng)度取軸徑與軸段1相等，即其中小齒輪為實(shí)心式結(jié)構(gòu)。（7） 軸承端蓋圖4.2選取凸緣

6、式軸承端蓋，軸承端蓋與機(jī)座用M8X20的螺釘固定。軸承端蓋其余尺寸如下：軸承端蓋與機(jī)體外部零件間隙K取15mm。得到軸段6長(zhǎng)度 由于大帶輪較大，設(shè)計(jì)成腹板式結(jié)構(gòu)，故軸段2長(zhǎng)度故各軸段長(zhǎng)度和直徑均確定下來(lái)，取軸承寬度中點(diǎn)為支點(diǎn)，取帶輪和齒輪輪轂長(zhǎng)度中心點(diǎn)作為力的作用點(diǎn)，得跨距（8） 軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩軸承間無(wú)零件，選用整體式軸承座即可，相關(guān)尺寸由軸、軸承、凸緣式端蓋可確定。（9） 鍵連接及軸端擋圈帶輪及齒輪的周向固定采用A型普通平鍵，其尺寸分別為：帶輪處；齒輪處。圖4.3如圖4.2，查參考文獻(xiàn)【3】表11.22，得兩側(cè)軸端擋圈的尺寸如下：軸端固定用螺栓采用M6X20。五、軸的受力分析1.軸系部件受

7、力分析軸的受力簡(jiǎn)圖如下：圖5.1在齒輪傳動(dòng)中小齒輪參數(shù)：忽略齒輪與帶輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩誤差與損失，則：。帶輪對(duì)軸的壓力為：齒輪上的圓周力：2.計(jì)算支反力在水平面上，帶入數(shù)據(jù)得 在豎直平面內(nèi)所以，得到軸承1的總支反力軸承2的總支反力3.繪制彎矩圖、扭矩圖在水平面上：軸承1截面左側(cè)軸承2截面右側(cè)在垂直面內(nèi)：合成彎矩：在1截面在2截面彎矩圖、扭矩圖如下：軸段 軸段 軸段 軸段 軸段 軸段 軸段圖5.2六、校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)軸的受力分析，得到右側(cè)軸承處，也就是截面2為危險(xiǎn)截面。查參考文獻(xiàn)【1】表9.6得彎曲應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 對(duì)于調(diào)制處理的45鋼，查參考文獻(xiàn)【1】表9.3得 查參考文獻(xiàn)【1】得材料的等效系數(shù) 軸

8、承配合采用有較大過(guò)盈的過(guò)渡配合，查參考文獻(xiàn)【1】表9.11得 查參考文獻(xiàn)【1】表9.12得絕對(duì)尺寸系數(shù)軸磨削加工時(shí)的表面質(zhì)量系數(shù)由參考文獻(xiàn)【1】表9.9差得。安全系數(shù)由參考文獻(xiàn)【1】知，許用安全系數(shù),所以截面2安全。對(duì)于一般用途的轉(zhuǎn)軸，也可按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算。對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù)，則當(dāng)量應(yīng)力。已知軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，查參考文獻(xiàn)【1】表9.3得，由表9.6得。,所以截面2滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。七、校核鍵的強(qiáng)度大帶輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力鍵、軸和帶輪輪轂材料為鋼材，查表得因?yàn)?，所以滿(mǎn)足強(qiáng)度條件。小齒輪處鍵連接擠壓應(yīng)力查表得因?yàn)?，所以滿(mǎn)足強(qiáng)度條件。八、校核軸承壽命由參考文獻(xiàn)【3】查得軸承6306：由于軸承只承受徑向力作用，且 ，故只需校核軸承2。軸承2當(dāng)量動(dòng)載荷，由于軸承在100以下工作，查參考文獻(xiàn)【1】表10.10得。載荷平穩(wěn)，查表10.11得。軸承2的壽命故所選軸承負(fù)荷壽