哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)帶式運(yùn)輸機(jī)軸系部件

1、W明窗甯，右上岸HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書課程名稱：機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)中的齒輪傳動(dòng)高速軸的軸系部件院系：能源科學(xué)與工程學(xué)院班級(jí)：1602404班設(shè)計(jì)者：鐘學(xué)號(hào)：11602004指導(dǎo)教師：王黎欽設(shè)計(jì)時(shí)間：2019.4.15哈爾濱工業(yè)大學(xué)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：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)：機(jī)器工作平穩(wěn)、單向回轉(zhuǎn)、成批生產(chǎn)，其他數(shù)據(jù)如下表所示小方案電動(dòng)機(jī)工作功率Pd/kW電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n，(r/min)工作機(jī)的轉(zhuǎn)速nJ(r/min)第一級(jí)傳動(dòng)比ii軸承座中心高度H/mm

2、取短工作年限工作環(huán)境5.1.537108021703年3班室內(nèi)清潔2目錄一、選擇軸的材料4二、初算軸徑4三、軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4四、鍵連接的設(shè)計(jì)8五、軸的受力分析8六、軸的強(qiáng)度校核10七、鍵的強(qiáng)度校核11八、校核軸承壽命11九、軸承端蓋的設(shè)計(jì)12十、軸承座的設(shè)計(jì)12十一、軸端部止推墊片設(shè)計(jì)12十二、參考文獻(xiàn)13選擇軸的材料因傳遞的功率不大，且對質(zhì)量和尺寸無特殊要求，故選擇常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。24小時(shí)，所以取K=1.3代入上式，得初算軸徑因?yàn)闄C(jī)械為帶式運(yùn)輸機(jī)工作時(shí)間每天Pm=Pd*K=3.9KW?帶輪的傳動(dòng)效率由參考文獻(xiàn)2,表9.1取？=0.96,P=3.9*0.96=3.744KW399對于

3、轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)弓II度初算直徑：?V?其中p軸傳遞的at算功率，3.744KWn軸的轉(zhuǎn)速，355r/minC由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)。查參考文獻(xiàn)1表10.2得0=126-103,考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，C取較小值103。則得到_3p33.744dmin=C=103X4rmm=22.59mm由于考慮到軸的最小直徑處要安裝大帶輪，將會(huì)有一個(gè)鍵槽存在，故將其擴(kuò)大5%彳#?1.05?22.59=23.72?,按標(biāo)準(zhǔn)GB/T2822-2005的Ra10圓整后取d125mm。三、軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為方便軸承部件的拆裝，減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)。由于本設(shè)計(jì)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

4、不同，因此，設(shè)計(jì)成階梯軸形式，共分為七段。左端為帶輪端，右端為齒輪端。以下是軸段的草圖：軸段軸段軸段軸段軸段軸段軸段3.1 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，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)型式上圖所示。然后，可按軸上零件的安裝順序，從dmin處即帶輪端開始設(shè)計(jì)。3.2 選擇滾動(dòng)軸承類型、潤滑及密封方式因軸承不受軸向力，初選深溝球軸承。因?yàn)檩S中部為光軸，無法帶起潤滑油潤滑軸承且軸的圓周速度小，故采用脂潤滑，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(dòng)軸承采用氈圈密封。3.3 帶輪的設(shè)計(jì)由于軸端1的長度及階

5、梯軸受力分析中均與帶輪的設(shè)計(jì)有關(guān)，故先進(jìn)行帶輪的設(shè)計(jì)。(1)確定設(shè)計(jì)功率。由參考文獻(xiàn)1表7.6查得工作情況系數(shù)K=1.3,則Pd帶=K-Pd=3.9KW(2)選取帶性。根據(jù)Pd帶、nm由參考文獻(xiàn)1圖7.11查取，選A型帶。(3)確定帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)參考文獻(xiàn)1表7.7推薦用最小基準(zhǔn)直徑，選用小帶輪直徑為dd1=125mm則大帶輪直徑為dd2=i1dd1=2*125=250mm據(jù)參考文獻(xiàn)表7.3,大帶輪dd2可取250mm(4)驗(yàn)算帶的速度。?&?=3.718m/s25m/s=?max60?1000故符合要求。(5)確定V帶長度和中心距。根據(jù)0.7(dd1+dd2)waoW2(dd1+dd2)

6、初步確定中心距，計(jì)算得262.5&ao?C?其中P=?-一對滾子軸承的效率取0.99則得到?22.51?考慮到鍵槽對強(qiáng)度的削弱，將軸直徑增加5%且由標(biāo)準(zhǔn)GB/T2822-2005的Ra10圓整。??？=25?(2) 軸段2和6的確定。軸段2和軸段6的確定應(yīng)考慮軸承軸向固定和密封圈的尺寸。由參考文獻(xiàn)1圖10.9計(jì)算得到軸肩高度?(23)?1其中倒角C1取2mm?(23)?1=46?=?=?+2X?=25+2X(46)=(3337)?由參考文獻(xiàn)2表14.4,取毛氈圈油封的軸徑？?=35?,所以？=?=35?氈圈代號(hào)為35FZ/T92010-1991(3) 軸段3和軸段5的確定。軸段3和軸段5安裝軸承

7、，尺寸由軸承確定。齒輪傳動(dòng)采用直齒圓柱齒輪，沒有軸向力，但考慮到有較大的徑向力，選用深溝球軸承。根據(jù)參考文獻(xiàn)2表12.1,初選軸承6208,外形尺寸d=40mmD=80mmB=18mm軸件安裝尺寸？?=?47?,?73?。故取?=?=40?。(4) 軸段4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，取優(yōu)選數(shù)列故取？=48?。3.5 階梯軸各軸段長度及跨距的確定(1)軸段1和軸段7的確定。軸段1和7分別安裝大帶輪和小齒輪。軸段1由參考文獻(xiàn)1圖7.13經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算?=?=(1.52)?=(37.550)mm取優(yōu)選數(shù)列？?=38?軸段7長度由小齒輪決定，故？?=?=25?。(小齒輪采用

8、實(shí)心式齒輪)(2)軸段3和軸段5的確定。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，？?=?5?=?=18?。(3)軸段2、軸段6、軸段4的確定。軸段2、軸段6和軸段4的長度與基體及軸承蓋的選用有關(guān)系。由于中間軸段無傳動(dòng)件，為減小尺寸并考慮到軸承為脂潤滑，由參考文獻(xiàn)1表10.3取軸承至箱體內(nèi)壁的距離=10mm為避免帶輪輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與不動(dòng)的軸承蓋連接螺栓相碰及方便拆卸軸承端蓋，帶輪與軸承蓋間應(yīng)有足夠的間距K,可取K=20mm由于軸上無軸向力，軸承端蓋螺釘選用GB/T70.1-2000M6X15,由參考文獻(xiàn)2圖號(hào)22經(jīng)驗(yàn)公式，取軸承蓋凸緣厚度?=1.2?其中d為螺釘直徑，故e=6mm,?=1

9、0?,則軸段2和軸段6的長度為?2?=?6?=?+?+?=10+6+20=36?軸段4。軸段4在兩軸承座之間，兩端支點(diǎn)間無傳動(dòng)件，應(yīng)該首先確定該段跨距L。一般？?=(23)?馬=(23)X40=(80120)?,取?=80?。則軸段4長度？4?=?=80-18=62??。?62?四、鍵連接的設(shè)計(jì)考慮到鍵在軸端部使用，故選用B型鍵。由參考文獻(xiàn)2表11.28取鍵的公稱尺寸b=8mmh=7mm由參考文獻(xiàn)1表10.3徑向尺寸確定原則得?=0.85?其中l(wèi)為有鍵槽段的軸長，且查取手冊取標(biāo)準(zhǔn)長度L。則對軸段1上的鍵槽1有?=0.85?=32.3?由參考文獻(xiàn)2表11.28取？=32?同理取軸段7上的鍵槽2的

10、長度?=20?標(biāo)t己為B8X32GB/T1096-2003和B8X20GB/T1096-2003由于是B型鍵連接，需要螺釘來軸向定位，鍵不受軸向力作用，選用開槽沉頭螺釘，查參考文獻(xiàn)2表11.15,取螺釘GB/T68-2000M2X10五、軸的受力分析5.1 計(jì)算跨距為簡化分析，取帶輪，齒輪，軸承的軸向中點(diǎn)為力的作用點(diǎn)。則?3?=-+?+-=19+36+9=64?22?=?+?=62+18=80?=-+?+-=12.5+36+9=57.5?225.2 軸的受力簡圖及各點(diǎn)力的計(jì)算由力和力矩的平衡計(jì)算可以得到:?=31.5?-一對滾子軸承的效率9.55?=3165.45?10?6X?X31.5?=?

11、然？=?152.13?=2794.64?=2275.16?=370.12?=5440.61?則由力的合成FR1=vl1z2+R1y2=3603.66NFr2=a/R2z2+R2y2=5453.18N5.3彎矩圖與扭矩圖（單位/Nmn）八、軸的強(qiáng)度校核MzMy99711.68(1)彎扭合成強(qiáng)度由彎矩圖和扭矩圖可知，軸的危險(xiǎn)截面是右側(cè)軸承處軸剖面。由參考資料1附表10.1得抗彎模量,33?=一=6283.19mm332抗扭模量Wt=12566.37mm31610彎曲應(yīng)力193694.60_6283.1930.83MPa扭剪應(yīng)力99711.6812566.37=7.93MPa由于此軸位一般用途，單向

12、轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，故轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理。取當(dāng)量應(yīng)力=0.6,危險(xiǎn)截面的8=+4(“金尸32.27MPa軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，由參考資料1表10.1,得bB=650MPa由參考資料1表10.4查得ub=60MPa因?yàn)橥?1b,所以軸的危險(xiǎn)剖面強(qiáng)度滿足要求。七、鍵的強(qiáng)度校核帶輪處擠壓應(yīng)力4T4X99711.68hd1?7X25X32=71.22MPa齒輪處擠壓應(yīng)力4T4X99711.68hd2?7X25X20113.96MPa由參考文獻(xiàn)1表6.1，帶輪常用鑄鐵，(r?=7080MPa，對鋼(t?=120150MPa，故鍵、軸、帶輪和齒輪的抗擠壓強(qiáng)度符合要求八、校核軸承壽命當(dāng)量動(dòng)載荷P=X?+Y?公又由于軸

13、承不受軸向力作用，查參考文獻(xiàn)X=1o1表11.12得Y=0,P=X?=?2=5453.18N因?yàn)檩S承在100c以下工作，查參考文獻(xiàn)1表11.9得？?=1。同時(shí)載荷變動(dòng)小，為減速器用軸承，查參考文獻(xiàn)1表11.10得？?=1.2。查參考文獻(xiàn)2表12.1得深溝球軸承6208基本額定動(dòng)負(fù)荷?=29500?所以由參考文獻(xiàn)1式11.1c得軸承2壽命106fTC3_1061X29500360n(fpp)=60X355(1.2X5453.18)4301.24h已知運(yùn)輸機(jī)的使用壽命為Lh=8X3X232X3=16704h,顯然LhLh所以壽命合格。11九、軸承端蓋的設(shè)計(jì)軸承端蓋的結(jié)構(gòu)如右圖軸承蓋的厚度e=1.2d3,d3為螺釘直徑，取螺釘M6X15/Ud3=6mm,于是得e=7.2mm，取e=8mm。軸承蓋直徑為D2=D+（55.5）d3其中D為軸承外徑D=80mm則D2=D+（5-5.5）d3=80+（3033）=110113mmMD2=110mm螺釘所在圓的直徑D0=0.5(D+D2)=95mm。其他尺寸:m=10mm,D4=72mm,d1=36mm,b1=15mm,b2=4mm。十、軸承座的設(shè)計(jì)剖分式軸承座設(shè)計(jì)圖例參考3圖7.9,7.10,7