哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)軸系部件

HarbinInstituteofTechnology軸系部件設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱(chēng)：機(jī)械設(shè)計(jì)題目：軸系部件設(shè)計(jì)5.2.2院系：機(jī)電工程學(xué)院班級(jí)：設(shè)計(jì)者：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：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(shū)題目：軸系部件設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：液體攪拌機(jī)的傳動(dòng)裝置如圖1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)見(jiàn)表1。圖1液體攪拌機(jī)傳動(dòng)裝置方案P〔KW〕軸承座中心高H〔mm〕最短工作年限L工作環(huán)境3710802.42005年2班室內(nèi)潮濕表1液體攪拌機(jī)V帶傳動(dòng)的數(shù)據(jù)目錄一、選擇軸的材料 4二、初算軸頸 4三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4四、軸的受力分析 6五、校核軸的強(qiáng)度8六、校核鍵連接的強(qiáng)度 8七、校核軸承壽命8八、軸承端蓋設(shè)計(jì) 9九、軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9十、參考文獻(xiàn)9選擇軸的材料因傳遞的功率不大，且對(duì)質(zhì)量和尺寸無(wú)特殊要求，應(yīng)選擇常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。初算軸頸按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初算軸的最小直徑，d≥ 式中 d——軸的直徑；——軸剖面中最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，MPa； P——軸傳遞的功率，kW； n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min;——許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，MPa; C——由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)；軸的材料初定為45號(hào)鋼，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表9.4查得C=118～106，考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，取C=106。根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表9.1，取η1=0.96，Pn=710÷所以d≥本方案中，軸頸上有一個(gè)鍵槽，應(yīng)將軸徑增大5%，即d≥22.92×按照GB2822-81的Ra20系列圓整，取d=結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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卸，軸件機(jī)體采用整體式結(jié)構(gòu)，軸的草圖如圖一，取機(jī)體的鑄造壁厚δ=8mm，機(jī)體上軸承旁連接螺栓直徑連接螺栓直徑d2=12mm，裝拆螺栓所需要的扳手空間C1=18mm,C2=16mm圖一軸的草圖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，輸出軸的跨距不大，故軸承部件的固定方式可采用兩端固定方式。選擇滾動(dòng)軸承類(lèi)型，并確定潤(rùn)滑與密封方式因軸承所受軸向力很小，選用深溝球軸承，因?yàn)辇X輪的線(xiàn)速度v=πdn60×1000=π×125×281.7560×1000ms=1.84ms<2ms，采用油脂對(duì)軸承潤(rùn)滑。由于該減速器的工作環(huán)境室內(nèi)潮濕軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在此題中有7個(gè)軸端階梯軸，軸的徑向尺寸〔直徑〕確定，以外伸軸頸d1,d7為根底，考慮軸上零件的受力情況、軸上零件的裝拆與定位固定、于標(biāo)準(zhǔn)件孔徑的配合、軸的外表結(jié)構(gòu)及加工精度要求，逐一確定其余各軸端的直徑；而軸的軸向尺寸〔長(zhǎng)度〕確定，那么要考慮軸上零件的位置、配合長(zhǎng)度、支承結(jié)構(gòu)情況、根據(jù)以上要求，確定各軸端的直徑。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d1軸段2和軸段6確實(shí)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h=0.07~0.1d1毛氈圈油封的軸徑d=29mm，所以d2=d6=29mm，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。根據(jù)GB/T276—1994，初選軸承6307，d=35mm，外形尺寸D=80mm，B=21mm，軸件安裝尺寸da=44mm,采用脂潤(rùn)滑。故取軸段4在兩軸承座之間，其功能為定位固定軸承的軸肩，故d4階梯軸各軸段長(zhǎng)度及跨距確實(shí)定軸段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L=2~3d3=2~3×35mm=(70~105)mm，取L=80mm。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，l3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e=1.2×d3=1.2×8=9.6mm=10mm,m=14mm.d3為螺釘直徑。箱體外部傳動(dòng)零件的定位軸肩距軸承端蓋的距離K=13mm，那么由于大帶輪較大，設(shè)計(jì)成腹板式結(jié)構(gòu)，故軸段2長(zhǎng)度l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l1=L=65mm，軸段7長(zhǎng)度(六)鍵連接設(shè)計(jì)軸與帶輪和齒輪的連接均采用A型普通平鍵連接，為鍵8×56GB/T1096-2003。軸的受力分析軸的受力簡(jiǎn)圖計(jì)算支反力轉(zhuǎn)矩T1小齒輪圓周力Ft=T小齒輪軸向力Fr小齒輪軸向力Fa大帶輪壓軸力FQ在水平面上RR在垂直平面上RR軸承1的總支反力R軸承1的總支反力R畫(huà)彎矩圖畫(huà)扭矩圖受力簡(jiǎn)圖垂直彎矩水平彎矩合彎矩扭矩圖校核軸的強(qiáng)度由彎矩圖和扭矩圖可知，軸的危險(xiǎn)截面是軸承II面?？箯澖孛婺Ａ縒=抗彎模量W彎曲應(yīng)力σσσ扭剪應(yīng)力ττ危險(xiǎn)截面的當(dāng)量應(yīng)力σ查[1]表9.3，得σb=600MPa，查[1]表9.3的σ-1=因?yàn)棣襜<[σ-1校核鍵的強(qiáng)度帶輪處擠壓應(yīng)力σ齒輪處擠壓應(yīng)力σ因?yàn)棣宜枣I的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。校核軸承壽命當(dāng)量動(dòng)載荷P=XF即P=XFr1所以P=4600N因?yàn)檩S承在100℃以下工作，查[1]表10.10的fT=1,同時(shí)載荷變動(dòng)小，查[1]表10.11得fp=1.0。所以當(dāng)量動(dòng)載荷P=XFr1即P=XFr1所以P=5743.3N因?yàn)檩S承在100℃以下工作，查[1]表10.10的fT=1,同時(shí)載荷變動(dòng)小，查[1]表10.11得fp=1.0。所以攪拌機(jī)的使用壽命為L(zhǎng)h`=8×2×300×5=24000h,顯然所以壽命合格。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，那么d3軸承蓋直徑為D2=D+5~5.5d螺釘所在圓的直徑D0其他尺寸：m=14mm軸承座的設(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=200mm，直徑等于滾動(dòng)軸承外徑80mm，長(zhǎng)41mm，