哈工大機(jī)械設(shè)計軸系部件設(shè)計515說明書完整版

1、Harbin Institute of Technology大作業(yè)設(shè)計說明書課程名稱： 機(jī)械設(shè)計 設(shè)計題目： 軸系部件設(shè)計 院 系： 機(jī)電工程學(xué)院 班 級： 1208108班 設(shè) 計 者： 學(xué) 號： 1208108 指導(dǎo)教師： 設(shè)計時間： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)目 錄設(shè)計任務(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 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選擇滾動軸承類型 33.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 33.5鍵連接設(shè)計 4四、軸的受力分析 44.1畫軸的受力簡圖 44.2計算支反力 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計算軸承的軸向力 87.2計算當(dāng)量動載荷 87.3校核軸承壽命 8八、軸上其他零件設(shè)計 9九、軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計 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)計作業(yè)任務(wù)書題目：設(shè)計帶式運(yùn)輸機(jī)中的齒輪傳動高速軸的軸系部件 題號：5.1.5設(shè)計原始數(shù)據(jù)：帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動方案如圖所示，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)中傳動的已知數(shù)據(jù)方案電動機(jī)工作功率/kW電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm/(r/min)工作機(jī)的轉(zhuǎn)速nw/(r/min)第一級傳動比軸承座中心高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，且對質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，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： 齒輪的傳動效率 對滾動軸承的傳動效率 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 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，估計軸不會長，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。圖一：軸承部件的結(jié)構(gòu)型式3.3選擇滾動軸承類型因軸承所受軸向力很小，選用深溝球軸承，因為齒輪的線速度小于2m/s，齒輪轉(zhuǎn)動時飛濺的潤滑油不足于潤滑軸承，采用油脂對軸承潤滑，由于該減速器的工作環(huán)境清潔，脂潤滑，密封處軸頸的線速度較低，故滾動軸承采用氈圈密封，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（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，。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。因為軸承的值小于，所以采用脂潤滑。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，兩端支點間無傳動件，應(yīng)該首先確定該段跨距L。一般，取。則軸段4長度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，箱體外部傳動零件的定位軸肩距軸承端蓋的距離，則軸段6長度由于大帶輪較大，設(shè)計成腹板式結(jié)構(gòu)，故軸段2長度：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長度（1.52）d1=37.550mm，取45mm；軸段7長度(1.21.5)d7=3037.5mm，取35mm。3.5鍵連接設(shè)計 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，兩處鍵的型號均為108GB/T 10962003。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，見圖2。4.2計算支反力 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，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(kuò)大50%，按2074.6N計

8、算。首先，可計算出圖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，為危險截面。按彎扭合成強(qiáng)度計算。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)，對于不變的轉(zhuǎn)矩，；對稱循環(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、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(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、校核軸承壽命7.1計算軸承的軸向力軸承的軸向力為零。7.2計算當(dāng)量動載荷 由參考文獻(xiàn)1

10、式11.2；式中：當(dāng)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。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，；軸承的基本額定動載荷，由參考文獻(xiàn)2表12.1，查軸承6307，；壽命指數(shù)，對于球軸承，；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，無沖擊或輕微沖擊，??；，校核通過。八、軸上其他零件設(shè)計1）軸上鍵連接的設(shè)計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)計本次設(shè)計中選用剖分式軸承座，在軸承旁設(shè)有凸臺，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)計的特點，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)驗公式得到相關(guān)尺寸