哈工大机械设计大作业5轴系部件5.1.4.docx

《哈工大机械设计大作业5轴系部件5.1.4.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《哈工大机械设计大作业5轴系部件5.1.4.docx（14页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、HarbinInstituteofTechno1ogy机械设计大作业说明书大作业名称：机楸设计大作业设计题目：轴系部件设计9级：120设计者：学号：112指导教师：张锋设计时间：2023.11.21哈尔滨工业大学设计任务书题目：设计带式传输机中的齿轮传动高速轴的轴系部件设计原始数据：带式传输机的传动方案如下图，机器工作平稳、单向回转、成批生产,其它数据见表。带式传输机中齿轮传动的数据方案电动机工作功率PdZkW电动机满载转速wm(rmin)工作机的转速ww(rmin)第一级传动比小轴承座中心高Hnn最短工作年限工作环境2.2940802.11605年2班室内清洁1 .选择轴的材料、热处理方式错

2、误!未定义书签。2 .初步计算轴径33 .结构设计23.1 确定机体和轴的结构形式23.2PjI梯轴各轴段直Tc.确21.1.1 轴段工和轴段721.1.2 轴段2和轴段621.1.3 轴段3和轴段531.1.4 轴段431.3 阶梯轴各轴段长度及跨距确实定31.3.1 轴段431.3.2 轴段3和轴段531.3.3 轴段2和轴段631.3.4 轴段1和轴段741.4 键连接设计44 .轴的受力分析44.1 画轴的受力简图（图3b）44.2 计算支承反力44.3 画弯矩图（图3c、d、e）55 .校核轴的强度56 .校核键连接的强度67 .校核轴承寿命77.1 计算当量动载荷77.2 校核轴承

3、寿命78 .轴上其他零件设计88.1 轴上键连接设计88.2 轴承座设计88.3 轴承端盖设计88.4 轴端挡圈设计8参考文献81选择轴的材料、热处理方式因传递功率不大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，应选用常用材料45钢，调质处理。2 .初步计算轴径对于转轴，按扭转强度初算轴径。式中d一轴的直径；P轴传递的功率，kW；n轴的转速，r/min;C一由许用扭转剪应力确定的系数；根据参考文献表9.4查得C=118106,取C=II8,由大作业4可得:所以考虑键槽影响，应将轴径增大5%,即按照GB2822-81的R/0系列圆整，取上25加。3 .结构设计3.1 确定机体和轴的结构形式箱体内无传动件，不

4、需经常拆卸，箱体采用整体式。由轴的功能可知,该轴应具有带轮、齿轮的安装段，两个轴承的安装段以及两个轴承对外的密封段，共7段尺寸。由于没有轴向力的存在，且载荷、转速较低，应选用深沟球轴承。由于传递功率小，转速不高，发热小，故轴承采用两端固定式。由于轴转速较低，且两轴承间无传动件，所以采用脂润滑、毛毡圈密封。确定轴的草图如图1所示：图1确定轴的草图3.2 阶梯轴各轴段直径确实定3.2.1 轴段1和轴段7轴段1和轴段7分别安放大带轮和小齿轮，所以其长度由带轮和齿轮轮毂长度确定，而直径由初算的最小直径得到。所以&=%=25加。3.2.2 轴段2和轴段6轴段2和轴段6确实定应考虑齿轮、带轮的轴向固定和密

5、封圈的尺寸。由参考文献图9.8计算得到轴肩高度故由参考文献1表14.4取毡圈油封直径d=29w?,取轴径4=服=相加帆。3.2.3 轴段3和轴段5轴段3和轴段5安装轴承，最终尺寸由轴承确定。标准直齿圆柱齿轮,没有轴向力，但考虑到有较大的径向力，应选用深沟球轴承。初算轴径4=d2+2nvn=30nn+Imm=32mm由参考文献1表12.1选轴承6307,外形尺寸d=35mm,D=80mm,B=21mmf安装尺寸dq=44nm,Da=71mmo故确定轴径出=4=35mm。3.2.4 轴段4轴段的作用为轴承的轴向定位，故取=da=44mno3.3 阶梯轴各轴段长度及跨距确实定对二支点在同一轴承座内而

6、支点间无传动件的情况，应首先确定两轴承间跨距3一般1=(23)d,d为轴承所在轴段的直径。而此轴的跨距是指轴上支反力作用点间的距离，对于深沟球轴承，力作用点在轴承宽度中点。3.3.1 轴段4由上述可知，1=(23)4=(23)X35ftvn=(70105)nn取1=0mmo那么轴段4的长度=1-B=IO1mm21mm=80mm3.3.2 轴段3和轴段5轴段3和轴段5安装轴承，轴段长度与轴承内圈宽度相同，故U=%=B=2Immo3.3.3 轴段2和轴段6轴段2和轴段6的长度和轴承盖的选用及大带轮和小齿轮的定位轴肩的位置有关系。由于箱体采用整体式，应选择凸缘式轴承端盖(如图2所示)。取固定轴承端盖

7、的螺栓的直径为&=6九，那么6=1.24=12X6初=7.2m?,取e=8mm0取加=18Awn,图2凸缘式轴承端盖箱体外部传动零件的定位轴肩到轴承端盖间的距离K取20。故轴段2和轴段6的长度2=1=e+m+K=8mm+18mm+20mm=46mm3.3.4 轴段1和轴段7由大作业4数据知，小齿轮宽度为55加加，为防止重复定位，取轴段1的长度=53m0由大作业3数据知，小带轮轮毂长度为50,初%,故取大带轮轮毂长度也为502,为防止重复定位，取轴段7的长度/7=48加。3.4 键连接设计大带轮和小齿轮的周向连接均采用A型普通平键连接，由&=25恤，初选普通平键尺寸为bx7=8mmx72,轴段1

8、的键长为45加加，轴段7的键长为40mmo4 .轴的受力分析4.1 画轴的受力简图(图3b)4.2 计算支承反力转矩T=9.551()6K=9.55x10XZWNmm=笔ASNmm。n470小齿轮圆周力E=工=2X42467N=1788N。d/247.5小齿轮径向力工=Etana=I788Xtan2()ON=650.8No由于是直齿轮，故小齿轮轴向力工=0。由大作业3可知，大带轮压轴力Q=721.43N0由前面计算可得，跨距+0=(y+46+y)mm=83mm,跨距G=1=IO1rnm,跨距&=%=(y+46+y)mm=80.5mmo水平面上，对右侧轴承列平衡方程得：垂直面上，对左侧轴承列平衡

9、方程得：轴承1的总支承反力R1=帆+&V=46106+3257.32N=3314N轴承2的总支承反力R2=4%+乡=761.632+1469.3?N=1654.97N4.3 画弯矩图（图3c、d、e）水平面上，轴承1所受弯矩必=1=650.883NmM=54016.4Nmm水平面上，轴承2所受弯矩Ah=QA=721.43x80.5N,w7=58075.1Nmm垂直面上，轴承1所受弯矩最大MW=411=1788x83Nm加=148404Nmm合成弯矩：轴承1处：M1=JM）+M=54016.42+1484042TVmm=157928.84Nmm轴承2处：M2=QM；h+M；V=58075.12+

10、02Vmm=58075.INmm4.4 画弯矩图（图3f）转矩T=9.55IO6=855x10X2.09Nenn=42467Nnn。n4705 .校核轴的强度由弯矩转矩图可知，轴承1处为危险截面。由参考文献表9.6可知:抗弯剖面模量：IV=35-Z3=42()9.24mn33232抗扭剖面模量：Wt=刍=S制:=8418.49WR1616图3轴的受力图弯曲应力：扭剪应力：对于调质45钢，由参考文献表9.3查得q=650MP,a_,=300MPa,r_,=155MPa。由参考文献表9.11查得轴与滚动轴承配合应力系数Kb=I83,Kr=163由参考文献表9.12查得绝对尺寸系数%=088,J=O

11、.81由参考文献表9.9查得轴磨削时外表质量系数/=0.95只考虑弯矩时的平安系数：只考虑转矩时的平安系数：平安系数：校核通过。6 .校核键连接的强度由参考文献式4.1：式中：aP工作面的挤压应力，MPa；T1传递的转矩，d轴的直径，加J/一一键的工作长度，加加，A型，=I,1、匕为键的公称长度和键宽；k一一键与毂槽的接触高度，mm,k=h/2；Mp许用挤压应力，MPa9由参考文献表6.1,静连接，材料为钢，有轻微冲击，p=00-UOMPa9取I1oMPa。轴段1上的键：校核通过。轴段7上的键：校核通过7 .校核轴承寿命轴承不受轴向力，只有径向力，且斗=与52=此，所以只校核轴承1即左轴承即可

12、。7.1 计算当量动载荷由参考文献式10.2得：式中：P当量动载荷，N；FrpFa1轴承的径向载荷和轴向载荷，*=4=3314N,d=0;X、Y动载荷径向系数和动载荷轴向系数。7.2 校核轴承寿命由参考文献公式10.1C得：式中：1ioh轴承的根本额定寿命，h；C轴承的根本额定动载荷，由参考文献川表12.1,查轴承6307,C=Cr=33AkN9寿命指数，对于球轴承，=3；N温度系数，由参考文献表10.10,工作温度v150C,A=1.1载荷系数，由参考文献表10.11,中等冲击，。=12T8,取=i2;由条件可知，五年两班，每年按250天计，那么轴预期寿命：4=282505=20000?因为

13、人，故校核通过。8 .轴上其他零件设计8.1 轴上键连接设计由前面计算可知，大带轮和小齿轮的周向连接均采用A型普通平键连接，由&=4=25加查参考文献1表1128,iMXbh=nmImm,轴段1的键长为45mm,轴段7的键长为40mmo8.2 轴承座设计本次设计中选用整体式轴承座。按照设计方案的要求，轴承座孔中心高H=160mmf轴承座孔的内径等于滚动轴承的外径SOmm,轴承座孔长C=2+3+5mm=1Snn+2mm+5mm=44/nm,轴承座腹板壁厚S=IOnno8.3轴承端盖设计箱内无传动件，应选用凸缘式轴承端盖，工作环境室内清洁，故用毛毡圈密封。凸缘厚6=8腐刀，旋入端长相=18加72,

14、旋入端外径为轴承外径O=80wz,内径配合轴承安装尺寸取70mm,拔模斜度1:10。凸缘外径Q0+(55.5)4，4为螺栓直径M6,D2MxWQmmo螺栓孔中心距4(O+4)/2=(80+110)/2=95机机。毛毡圈所在轴段的直径为30?2,查参考文献1表14.4,可得毛毡圈梯形沟槽宽边长5.5加2,窄边长4根机，窄边直径43如n,宽边直径31团团。图4轴承端盖结构图8.4 轴端挡圈设计轴端挡圈直径3222,内孔直径Y1mm,厚5w参考文献王连明，宋宝玉主编.机械设计课程设计M.4版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,2005.宋宝玉，王黎钦主编.机械设计IM.北京：高等教育出版社，2023.马惠萍主编.互换性与测量技术根底案例教程M.北京：机械工业出版社，2023.8.