哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)軸系部件設(shè)計(jì)515說(shuō)明書完整版

1、Harbin Institute of Technology大作業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書課程名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 軸系部件設(shè)計(jì) 院 系： 機(jī)電工程學(xué)院 班 級(jí)： 1208108班 設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號(hào)： 1208108 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)目 錄設(shè)計(jì)任務(wù)書 1一、 選擇軸的材料 2二、初算軸徑 2三、軸承部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23.1軸承部件機(jī)體的結(jié)構(gòu)形式 23.2確定軸的軸向固定方式 23.3選擇滾動(dòng)軸承類型 33.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33.5鍵連接設(shè)計(jì) 4四、軸的受力分析 44.1畫軸的受力簡(jiǎn)圖 44.2計(jì)算支反力 44.3畫彎矩圖 54.4畫轉(zhuǎn)矩圖 6五、校核軸的彎扭合成強(qiáng)度7六、鍵的

2、強(qiáng)度校核 7七、校核軸承壽命 87.1計(jì)算軸承的軸向力 87.2計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 87.3校核軸承壽命 8八、軸上其他零件設(shè)計(jì) 9九、軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9十、軸承端蓋（透蓋） 9十一、參考文獻(xiàn) 9哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)任務(wù)書題目：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 題號(hào)：5.1.5設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)方案如圖所示，機(jī)器工作平穩(wěn)、單向回轉(zhuǎn)、成批生產(chǎn)，其他數(shù)據(jù)如表1所示 。表1： 帶式運(yùn)輸機(jī)中傳動(dòng)的已知數(shù)據(jù)方案電動(dòng)機(jī)工作功率/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)比軸承座中心高H/mm最短工作年限工作環(huán)境37108021703年3班室內(nèi)、

3、清潔一、 選擇軸的材料因傳遞功率不大，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。二、初算軸徑dmin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 ，考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，C取較小值106。則dmin=C3Pn式中： 齒輪的傳動(dòng)效率 對(duì)滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率 為小齒輪傳遞的功率， 由參考文獻(xiàn)2表9.1查得，取 ，代入上式，得考慮有兩個(gè)鍵槽的影響，取1.10=23.35mm。由參考文獻(xiàn)2查表9.3，按標(biāo)準(zhǔn)圓整后取 。三、軸承部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1軸承部件機(jī)體的結(jié)構(gòu)形式為了方便軸承部件的拆裝，機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)。又由于本設(shè)計(jì)中的軸需要安裝齒輪、軸承等不同的零

4、件，并且各處受力不同。因此設(shè)計(jì)成階梯型式，結(jié)構(gòu)型式如圖1所示。3.2 確定軸的軸向固定方式因傳遞功率小，齒輪減速器效率高、發(fā)熱小，估計(jì)軸不會(huì)長(zhǎng)，故軸承部件的固定方式可采用兩端固定方式。因此，所涉及的軸承部件的結(jié)構(gòu)型式如圖1所示。然后，可按軸上零件的安裝順序，從 處開始設(shè)計(jì)。圖一：軸承部件的結(jié)構(gòu)型式3.3選擇滾動(dòng)軸承類型因軸承所受軸向力很小，選用深溝球軸承，因?yàn)辇X輪的線速度小于2m/s，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)飛濺的潤(rùn)滑油不足于潤(rùn)滑軸承，采用油脂對(duì)軸承潤(rùn)滑，由于該減速器的工作環(huán)境清潔，脂潤(rùn)滑，密封處軸頸的線速度較低，故滾動(dòng)軸承采用氈圈密封，由于是懸臂布置所以不用軸上安置擋油板。3.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）階梯軸各

5、部分直徑的確定1) d1和d7的確定軸段1和軸段7分別安放大帶輪和小齒輪，所以其長(zhǎng)度由帶輪和齒輪輪轂長(zhǎng)度確定，而直徑由初算的最小直徑得到。所以，。2)d2和d6的確定軸段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。由參考文獻(xiàn)1圖9.16和表9.5計(jì)算得到軸肩高度由參考文獻(xiàn)，毛氈圈油封的軸徑，所以。氈圈代號(hào)為30 FZ/T92010-19913)d3與d5的確定軸段3和軸段5安裝軸承，尺寸由軸承確定。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，沒(méi)有軸向力，但考慮到有較大的徑向力，選用深溝球軸承。由參考文獻(xiàn)1GB/T 2761994，初選軸承6307，d=35mm，外形尺寸D=80mm，B=21mm，軸件安裝

6、尺寸。因?yàn)檩S承的值小于，所以采用脂潤(rùn)滑。故取。4)d4的確定軸段4在兩軸承座之間，其功能為定位固定軸承的軸肩，故。（2）階梯軸各軸段長(zhǎng)度及跨距的確定1)軸段4軸段4在兩軸承座之間，兩端支點(diǎn)間無(wú)傳動(dòng)件，應(yīng)該首先確定該段跨距L。一般，取。則軸段4長(zhǎng)度100-21=79 mm, 取80mm。2)軸段3和軸段5軸段3和軸段5安裝軸承，軸段長(zhǎng)度與軸承內(nèi)圈寬度相同，。3)軸段2和軸段6軸段2和軸段6的長(zhǎng)度和軸承蓋的選用及大帶輪和小齒輪的定位軸肩的位置有關(guān)系。選用凸緣式軸承端蓋，取軸承蓋凸緣厚度，箱體外部傳動(dòng)零件的定位軸肩距軸承端蓋的距離，則軸段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：47mm

7、。4）軸段1和軸段7軸段1和7分別安裝大帶輪和小齒輪，故軸段1長(zhǎng)度（1.52）d1=37.550mm，取45mm；軸段7長(zhǎng)度(1.21.5)d7=3037.5mm，取35mm。3.5鍵連接設(shè)計(jì) 齒輪及帶輪與軸的周向連接均采用A型普通平鍵連接，齒輪、帶輪所在軸徑相等，兩處鍵的型號(hào)均為108GB/T 10962003。四、軸的受力分析 4.1畫軸的受力簡(jiǎn)圖 軸的受力簡(jiǎn)圖、彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖畫在一起，見圖2。4.2計(jì)算支反力 傳遞到軸系部件上的轉(zhuǎn)矩齒輪圓周力齒輪徑向力齒輪軸向力帶輪壓軸力1383.05N帶初次裝在帶輪上時(shí)，所需初拉力比正常工作時(shí)大得多，故計(jì)算軸和軸承時(shí)，將其擴(kuò)大50%，按2074.6N計(jì)

8、算。首先，可計(jì)算出圖1中=80mm， =101mm， =65mm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4.3畫彎矩圖 豎直面上，II-II截面處彎矩最大，；水平面上，I-I截面處彎矩最大，；II-II截面處的彎矩為合成彎矩，I-I截面：II-II截面：豎直面上和水平面上的彎矩圖，及合成彎矩圖如圖2所示4.4畫轉(zhuǎn)矩圖 做用在軸上的轉(zhuǎn)矩為大帶輪的輸入轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩圖如圖2所示:圖二：軸的受力簡(jiǎn)圖、彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖五、校核軸的彎扭合成強(qiáng)度II-II截面既有彎矩又有轉(zhuǎn)矩，且彎矩最大，為危險(xiǎn)截面。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：II-II截面處彎矩，；II-II截面處轉(zhuǎn)

9、矩，；抗彎剖面模量，由參考文獻(xiàn)1附表10.1，；抗扭剖面模量，由參考文獻(xiàn)1附表10.1，；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(guò)六、鍵的強(qiáng)度校核由參考文獻(xiàn)1式6.1式中：工作面的擠壓應(yīng)力，；傳遞的轉(zhuǎn)矩，；軸的直徑，；鍵的工作長(zhǎng)度，A型，為鍵的公稱長(zhǎng)度和鍵寬；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120Mpa。（1） 對(duì)于軸段1上的鍵；校核通過(guò)；（2） 對(duì)于軸段7上的鍵; 校核通過(guò)。七、校核軸承壽命7.1計(jì)算軸承的軸向力軸承的軸向力為零。7.2計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 由參考文獻(xiàn)1

10、式11.2；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。7.3校核軸承壽命 由參考文獻(xiàn)1式10.1c式中：軸承的基本額定壽命，h；軸承的預(yù)期壽命，三年三班，每年按250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6307，；壽命指數(shù)，對(duì)于球軸承，；溫度系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1表10.10，工作溫度，；載荷系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1表10.11，無(wú)沖擊或輕微沖擊，?。?，校核通過(guò)。八、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軸向連接均采用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)參考文獻(xiàn)2 表11.27，選用A型普通平鍵，尺寸為。2）密封用毛氈圈毛氈圈所在軸段的直徑為30mm，查參考文獻(xiàn)，可得毛氈圈的尺寸參數(shù)。九、軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)中選用剖分式軸承座，在軸承旁設(shè)有凸臺(tái)，以便安置連接螺栓，螺栓直徑d2=12mm。由參考文獻(xiàn)2表 4.2查到地腳螺栓的扳手空間C1=22mm，C2=20mm。 剖分式軸承座的其他尺寸參見參考文獻(xiàn)3。十、軸承端蓋（透蓋）由本次設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，可選用凸緣式軸承蓋，其中嵌入毛氈圈以密封。由參考文獻(xiàn)3圖7.5中的經(jīng)驗(yàn)公式得到相關(guān)尺寸