哈工大機(jī)械設(shè)計-軸系部件設(shè)計

1、一、概述2 1、任務(wù)來源32、技術(shù)要求3二、結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計3 1、受力分析及軸尺寸設(shè)計11 2、軸承選型設(shè)計、壽命計算113、軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計12三、精度設(shè)計12 軸頸軸承配合12四、總結(jié)131Harbin Institute of Technology課程設(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： 航天學(xué)院自動化 班 級： 11104104 設(shè) 計 者： 學(xué) 號： 1110410420 指導(dǎo)教師： 設(shè)計時間： 2013年12月10日 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計作業(yè)任務(wù)書一、概述1、 任務(wù)來源：老師布置的大作業(yè)課題：軸系的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計。2、 題目技術(shù)要求：一鋼制圓軸,裝有兩膠帶輪

2、A和B，兩輪有相同的直徑D=360mm，重量為P=1KN，A輪上膠帶的張力是水平方向的，B輪膠帶的張力是垂直方向的，它們的大小如圖所示。設(shè)圓軸的許用應(yīng)力 s=80MPa，軸的轉(zhuǎn)速n=960r/min，帶輪寬b=60mm，壽命為50000小時。 設(shè)計要求：1.按強(qiáng)度條件求軸所需要的最小直徑； 2.選擇軸承的型號（按受力條件及壽命要求）； 3.按雙支點(diǎn)單向固定的方法，設(shè)計軸承與軸的組合裝配結(jié)構(gòu)，畫出裝配圖（3號圖紙） 4.從裝配圖中拆出軸，并畫出軸的零件圖（3號圖紙） 5.設(shè)計說明書1份二、結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計1選擇材料，確定許用應(yīng)力通過已知條件和查閱相關(guān)的設(shè)計手冊得知，該傳動機(jī)所傳遞的功率屬于中小型功率

3、。因此軸所承受的扭矩不大。故選45號鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑對于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算直徑：其中軸傳遞的功率，軸的轉(zhuǎn)速，r/min C由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)。查表10.2得C=106118，考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，取C=106。由于考慮到軸的最小直徑處要安裝大帶輪，會有鍵槽存在，故將其擴(kuò)大5%，得 ，按標(biāo)準(zhǔn)GB2822-81的圓整后取。3設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)由于本設(shè)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(shè)計成階梯軸形式，共分為六段。以下是軸段草圖：3.1 確定軸承部件機(jī)體的結(jié)構(gòu)形式及主要尺寸為方便軸承部件的拆裝，鑄造機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)，取機(jī)體的鑄造壁厚，

4、機(jī)體上軸承旁連接螺栓直徑，裝拆螺栓所需要的扳手空間，故軸承座內(nèi)壁至座孔外端面距離取3.2確定軸的軸向固定方式因為一級齒輪減速器輸出軸的跨距不大，且工作溫度不大，故軸的軸向固定采用兩端固定方式。3.3 選擇滾動軸承的類型，并確定其潤滑與密封方式因為軸不受軸向力的作用，故選用深溝球球軸承支撐。由齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計中，小齒輪，得分度圓直徑，所以齒輪的線速度為齒輪轉(zhuǎn)動時飛濺的潤滑油不足于潤滑軸承，故滾動軸承采用脂潤滑。因為該減速器的工作環(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，并在軸上安置擋油板。3.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計在本題中有6個軸段的階梯軸，軸的徑向尺寸確定，以外伸軸頸為基礎(chǔ)，依次

5、增加為，。根據(jù)軸承的類型和軸徑，初選滾動軸承型號為6308，其基本尺寸為，,。因為軸承選用潤滑脂，軸上安放擋油板，所以軸承內(nèi)端面與機(jī)體內(nèi)壁間要有一定距離，取。為避免齒輪與機(jī)體內(nèi)壁相碰，在齒輪端面與機(jī)體內(nèi)壁間留有足夠的間距，取。采用凸緣式軸承蓋，其凸緣厚度。為避免帶輪輪轂端面與軸承蓋連接螺栓頭相碰，并便于軸承蓋上螺栓的裝拆，帶輪輪轂端面與軸承蓋間應(yīng)有足夠的間距，取。確定各部分軸段的長度：軸段的長度要比相配齒輪的輪轂長度b略短，由齒輪設(shè)計小齒輪的齒寬，取軸段的長度軸段的長度軸段的長度，由V帶設(shè)計中得V帶輪寬度為60mm，軸段的長度應(yīng)略小于V帶輪寬度，以方便固定，取軸段的長度就是軸環(huán)的寬度，按經(jīng)驗公

6、式適度放大，取軸段的長度進(jìn)而，軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的跨距也隨之確定下來。6308軸承的作用點(diǎn)距外座圈大邊距離，取該點(diǎn)為支點(diǎn)。取段中點(diǎn)為支撐點(diǎn)，則可得跨距取齒輪中點(diǎn)為支點(diǎn)，則最終尺寸如上圖3.5 鍵連接設(shè)計帶輪及齒輪與軸的周向連接均采用A型普通平鍵連接，由GB/T1095-2003可知，兩個鍵的尺寸分別為8×7 ×40GB/T1095-2003，14×9×36 GB/T1095-2003。4 軸的受力分析4.1 繪制受力簡圖計算結(jié)果如下4.2 計算支承反力軸上一共收到3個外力，分別為齒輪的圓周力齒輪的徑向力為齒輪無軸向力。V帶壓軸力在水平面上，外力為V帶的壓

7、軸力和齒輪徑向力在豎直面上，外力為齒輪的徑向力軸承的總支承反力：軸承的總支承反力：4.3 計算彎矩在水平面上滾動軸承彎矩：在豎直面上滾動軸承彎矩：在水平面上滾動軸承彎矩：在豎直面上滾動軸承彎矩：豎直平面彎矩最大處，彎矩為：4.4 繪制彎矩扭矩圖5 校核軸的強(qiáng)度軸承處的彎矩為此處最大但由于齒輪處存在鍵，會存在應(yīng)力集中，因此分兩處校核。5.1軸承處軸承處的彎矩：抗彎截面模量為彎曲應(yīng)力：扭曲應(yīng)力：對于單向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈沖循環(huán)處理，故取折合系數(shù)，則當(dāng)量應(yīng)力為5.2齒輪處齒輪處的彎矩：彎曲應(yīng)力：扭曲應(yīng)力：對于調(diào)質(zhì)45鋼，由參考文獻(xiàn)1表10.1可以查得，材料的等效系數(shù)為，鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)，

8、查參考文獻(xiàn)1附表9.11得，。絕對尺寸系數(shù)，查參考文獻(xiàn)1附表9.12得， 查參考文獻(xiàn)1表9.8得，由于沒有進(jìn)行表面處理，所以，查參考文獻(xiàn)1表9.9得，軸磨削加工時的表面質(zhì)量系數(shù)，則。由此，安全系數(shù)計算如下：故，截面安全。只考慮彎矩時的安全系數(shù)；只考慮轉(zhuǎn)矩時的安全系數(shù)；三、精度設(shè)計1.校核鍵的連接強(qiáng)度由參考文獻(xiàn)1式4.1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，b為鍵寬；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110Mpa。（1） 對于軸段1上的鍵；校核通過；（2） 對于軸段4上的鍵; 校核通過。2

9、.校核軸承壽命由手冊查得6308軸承的，由于軸承不受軸向力，而軸承處受力大于軸承處，所以只需校核軸承即可。2.1計算當(dāng)量動載荷由參考文獻(xiàn)1式11.2；，合格式中：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。2.2校核壽命由參考文獻(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，5年2班，每年按240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6207，；壽命指數(shù)，對于滾子軸承，；溫度系數(shù)，由參考文獻(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，?。?，校核通過。3.軸上其他零件設(shè)計1）密封用毛氈圈毛氈圈所在軸

10、段的直徑為 35mm，查GBZQ4606-1986，可得毛氈圈的尺寸參數(shù)。外圈49mm，內(nèi)圈34mm，寬度7mm，端蓋上槽寬為6mm,d=36mm,D=48mm 2)由于軸端需要連接V帶輪，所以需要在軸端連接緊固軸端擋板，防止帶輪松脫由參考文獻(xiàn)2表11.24可知，當(dāng)軸徑為30mm時，選擇擋圈GB/T 891 38，直徑D=38，材料為Q235-A，不經(jīng)表面處理的A型螺釘緊固軸端擋圈。用沉頭螺釘M6×16 GB/T 819，圓柱銷 GB/T 119 A3×12。4.軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計本次設(shè)計中選用整體式軸承座。按照設(shè)計方案的要求，軸承座孔中心高H=200mm，軸承座腹板壁厚，筋厚

11、，底座凸緣厚度b=20mm。軸承座地腳螺栓直徑df=14mm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，沉頭座直徑d2=32mm。5.軸承端蓋（透蓋）由本次設(shè)計的特點(diǎn)，可選用嵌入式軸承蓋，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：，取。根據(jù)軸、軸承座的設(shè)計，應(yīng)取。4、 總結(jié)1.任務(wù)感想：通過本次任務(wù)聯(lián)系了軸承結(jié)構(gòu)的設(shè)計與計算、校核。復(fù)習(xí)了課程內(nèi)構(gòu)件受力的分析（強(qiáng)度分析、剛度分析）、軸尺寸的設(shè)計、軸承選型、壽命計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計，精度設(shè)計，軸頸軸承配合與尺寸公差，提高了繪圖規(guī)范及繪圖能力。2、課程意見：希望老師下次出差時間不要那么頻，希望多謝繪圖