大作業(yè)5軸系部件設(shè)計(jì)

1、Harbin Institute of Technology機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)說明書設(shè)計(jì)題目：軸系部件設(shè)計(jì) 院 系：班 級(jí)：設(shè) 計(jì) 者：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：張鋒設(shè)計(jì)時(shí)間： 2016.11 目錄任務(wù)書1一、選擇軸的材料2二、初算軸徑2三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23.1 軸系部件的結(jié)構(gòu)型式23.2 軸段設(shè)計(jì)33.3 箱體與其他尺寸3四、軸的受力分析44.1 畫軸的受力簡圖44.2 計(jì)算支反力44.3 計(jì)算彎矩54.4 畫受力簡圖與彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖5五、校核軸的彎扭合成強(qiáng)度6六、軸的安全系數(shù)校核計(jì)算7七、校核鍵連接的強(qiáng)度8八、校核軸承的壽命9九、軸上其他零件設(shè)計(jì)9十、軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10十一、軸承端蓋（透蓋）10參考文獻(xiàn)1

2、1任務(wù)書帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)方案如圖1所示，機(jī)器工作平穩(wěn)，單向回轉(zhuǎn)，成批生產(chǎn)，原始數(shù)據(jù)見表1。圖 1 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)方案表 1 帶式運(yùn)輸機(jī)中V帶傳動(dòng)的已知數(shù)據(jù)方案電動(dòng)機(jī)工作功率P/KW電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm/(r/min)工作機(jī)的轉(zhuǎn)速nw/(r/min)第一級(jí)傳動(dòng)比i1軸承座中心高H/mm最短工作年限工作環(huán)境396011021805年2班室外、有塵一、選擇軸的材料因傳遞功率不大，且單向轉(zhuǎn)動(dòng)、無沖擊，一般機(jī)械使用，對(duì)質(zhì)量結(jié)構(gòu)無特殊要求，所以選45鋼，調(diào)質(zhì)處理。二、初算軸徑，彎矩較大故取轉(zhuǎn)速功率則考慮到軸端有一個(gè)鍵槽，軸徑加大5%，則按標(biāo)準(zhǔn)GB2822-81的圓整后取。三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1軸系部件的結(jié)構(gòu)型式

3、箱體內(nèi)無傳動(dòng)件，不需經(jīng)常拆卸，箱體采用整體式。由軸的功能決定，該軸至少應(yīng)具有帶輪、齒輪的安裝段，兩個(gè)軸承的安裝段以及兩個(gè)軸承對(duì)外的密封段，共7段尺寸。由于沒有軸向力的存在，且載荷、轉(zhuǎn)速較低，選用深溝球軸承，傳遞功率小，轉(zhuǎn)速不高，發(fā)熱小，軸承采用兩端固定式。軸低速旋轉(zhuǎn)，且兩軸承間無傳動(dòng)件，所以采用脂潤滑、毛氈圈密封。確定軸的草圖如圖2所示：圖 2軸的草圖3.2 軸段設(shè)計(jì)軸段1、7由最小直徑得由帶輪和齒輪設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)確定 周向連接用A型普通平鍵，分別為，GB/T 1096-2003得由參考文獻(xiàn)2表14.5，唇型密封圈的軸徑，所以。氈圈代號(hào)為B30GB/T1387.1-1992。軸段3、5取由參考文獻(xiàn)2

4、表12.1初選軸承6207，查得、，所以取3.3 箱體與其他尺寸由參考文獻(xiàn)1經(jīng)驗(yàn)公式得跨距取L4=L-B=90mm，并取由于箱體內(nèi)無潤滑油（無傳動(dòng)件），可取小值，；選用整體式箱體，軸承蓋凸緣厚為10mm；用M8螺栓連接軸承蓋和箱體，為使螺栓頭不與齒輪和帶輪相碰，且因箱內(nèi)無傳動(dòng)件箱體幾乎不拆卸，K取小值，K=5mm。綜合以上可以得到軸承座寬度B為大帶輪輪寬b為小齒輪齒寬,l位輪轂寬四、軸的受力分析4.1 畫軸的受力簡圖軸的受力簡圖、彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖畫在一起，如圖3計(jì)算支反力轉(zhuǎn)矩小齒輪圓周力,為小齒輪分度圓直徑小齒輪徑向力小齒輪軸向力大帶輪壓軸力在水平面上 在垂直平面上軸承1的總支承反力軸承2的總支

5、承反力4.3 計(jì)算彎矩水平面上，軸承1處軸承2處 豎直面上，軸承2處，合成彎矩，軸承1處，軸承2處4.4 畫受力簡圖與彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖37圖 2 軸的受力分析圖五、校核軸的彎扭合成強(qiáng)度由彎矩轉(zhuǎn)矩圖可知，軸承2處為危險(xiǎn)截面軸的安全系數(shù)校核計(jì)算由參考文獻(xiàn)1附表表10.1，抗彎剖面模量；抗扭剖面模量；彎曲應(yīng)力：,扭剪應(yīng)力：t按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算。根據(jù)參考文獻(xiàn)1式10.3，有式中：2-2截面處彎矩，2-2截面處轉(zhuǎn)矩，抗彎剖面模量，抗扭剖面模量，根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)，對(duì)于不變的轉(zhuǎn)矩，；對(duì)稱循環(huán)的許用彎曲應(yīng)力，由參考文獻(xiàn)1表10.4，。因此，校核通過六、軸的安全系數(shù)校核計(jì)算彎曲應(yīng)力：扭剪應(yīng)力：由參考文獻(xiàn)

6、1式10.4、10.5、10.6，式中：只考慮彎矩時(shí)的安全系數(shù)；只考慮轉(zhuǎn)矩時(shí)的安全系數(shù)；、材料對(duì)稱循環(huán)的彎曲疲勞極限和扭轉(zhuǎn)疲勞極限，由參考文獻(xiàn)1表10.1，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，；彎曲時(shí)和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1附表10.2、附表10.3，；零件的絕對(duì)尺寸系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1附圖10.1，；表面質(zhì)量系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1附圖10.2、附表10.2，；把彎曲時(shí)和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的平均應(yīng)力折算為應(yīng)力幅的等效系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1，；彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力，；扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力，；許用疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1表10.5，；校核通過。七、校核鍵連接的強(qiáng)度由參考文獻(xiàn)1式6.1 式中：工作面

7、的擠壓應(yīng)力，；傳遞的轉(zhuǎn)矩，；軸的直徑，；鍵的工作長度，B型，為鍵的公稱長度；鍵與轂槽的接觸高度，；許用擠壓應(yīng)力，由參考文獻(xiàn)1表6.1，靜連接，材料為鋼，有輕微沖擊，,取110Mpa。（1） 對(duì)于軸段1上的鍵；校核通過；（2） 對(duì)于軸段7上的鍵; 校核通過。八、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。式中：當(dāng)量動(dòng)載荷，；軸承的徑向載荷和軸向載荷，動(dòng)載荷徑向系數(shù)和動(dòng)載荷軸向系數(shù)，由。式中：軸承的基本額定壽命，h；軸承的預(yù)期壽命，5年2班，每年按300天計(jì)，；軸承的基本額定動(dòng)載荷，由參考文獻(xiàn)2表12.1，查軸承6207，；壽命指數(shù)，對(duì)于滾子軸承，；溫度系數(shù)，由參考

8、文獻(xiàn)1表11.9，工作溫度，；載荷系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1表11.10，中等沖擊，取；，校核通過。九、軸上其他零件設(shè)計(jì)1、軸上鍵連接的設(shè)計(jì)軸和大帶輪和小齒輪的周向連接均采用A型普通平鍵連接，為加工方便，兩處鍵連接尺寸相同，根據(jù)軸的長度不同選擇不同長度的鍵.根據(jù)參考文獻(xiàn)2 表11.28，周向連接用A型普通平鍵，分別為，GB/T 1096-20032、密封用唇型密封圈唇形圈圈所在軸段的直徑為30mm，查參考文獻(xiàn)2表14.5，可得唇形圈的尺寸參數(shù)。3、軸端擋圈查閱參考文獻(xiàn)2表11.22，選用螺栓緊固軸端擋圈（GB/T 892-1986），B型，公稱直徑32mm。螺栓M6×20(GB/T5781-2000)。十、軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)中選用整體式軸承座。按照設(shè)計(jì)方案的要求，軸承座孔中心高H=160mm，軸承座腹板壁厚，筋厚，底座凸緣厚度b=20mm。軸承座地腳螺栓直徑df1=22mm，C2=20mm，沉頭座直徑d2=32mm。十一、軸承端蓋（透蓋）箱內(nèi)無傳動(dòng)件，選用凸緣式軸承端蓋，工作環(huán)境室外有塵，橡膠圈密封。凸緣厚，旋入端長，旋入端外徑為軸承外徑，內(nèi)徑配合軸承安裝尺寸取65mm，拔模斜度1:10。凸緣外徑，為螺栓直徑，取112mm。螺栓孔中心距。橡膠