哈工大机械设计大作业方案.docx

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1、HarbinInstituteofTechno1ogy机械设计大隹业说明书设计题目：轴系:部件设计院系:：材料科学与工程学院班级：设计者：学号：指导教师：张峰设计时间：2目录目录O任务书11选择轴的材料12初算轴径13结构设计14轴的受力分析45校核轴的强度56校核键连接的强度67校核轴承的寿命6参考文献7任务书试设计齿轮减速器的输出部件。输出轴功率P=2.7kW,转速n=80rmin,大齿轮齿数z2=81,齿轮模数m=3mm,齿宽B=80mm,小齿轮齿数z1=17,中心距a=150mm,半联轴器轮毂宽1=70mm,载荷平稳，工作环境多尘，三班工作制，使用3年，大批量生产。设计要求1 .轴系部

2、件装配图一张(样图见图7.1和图7.2)2 .设计说明书一份，包括输出轴、输出轴上的轴承及键的校核计算1选择轴的材料因传递功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，应选用常用材料45钢，调质处理。=650MPa,R=360MPa。2初算轴径对于转轴，按扭转强度初算轴径，查表11.4得C=106118;考虑轴端弯矩比转矩小，故取C=106,那么dtnh1=C椁=106X樽=3426加九，考虑键槽的影响，d.=34.261.03=35.29mm。3结构设计(1)轴承部件的结构形式为了方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式机构。因传递的功率小，齿轮减速器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴承部件可采

3、用两端固定方式。(2)联轴器及轴段1轴段1的设计与联轴器的设计同时进行。考虑本钱因素，选用凸缘联轴器。查表取K.=1.5,那么计算传递转矩N27T=KaT=.59.55106=483.5m,查机械设计课程设计p159,取GY5弹性柱销联轴器，公称转矩为500Nm,许用转速为8000IVmin,轴孔直径范围30mm42mm,Jmin=35.29mm,取d1=38mm轴孔长度为70mm,J1型轴孔，A型键，联轴器主动段的代号为GY538x60GB/T58432003o相应的，di=38mm,h=68mm。(3)密封圈与轴段2在确定轴段2时，应考虑联轴器的固定及密封圈的尺寸两方面。轴肩高h=(0.0

4、70.1)J=2.663.8,相应d2=43.32mm45.6mm轴段2的尺寸最终由密封圈确定。查机械设计课程设计p165,可选毡圈45FZ/T92023-1991,直径为45mm,那么d2=45mm0(4)轴承与轴段3及轴段7考虑齿轮有轴向力，轴承类型选角接触球轴承。轴段3上安装轴承其尺寸应既便于轴承的安装，又应符合轴承的内径系列。现暂取轴承型号为7210C,查表轴承内径d=50mm,轴承外径D=90mm,宽度B=20mm,定位轴肩直径da=57mm,故轴段3的直径d3=50mm0通常同一根轴上的两个轴承取相同型号，故轴段7的直径d7=50mmo(5)齿轮与轴段4ch应略大于ch,可取d4=

5、52mm,轴段4的长度14应比齿轮毂长略短，假设毂长与齿宽相同，齿宽b=80mm,故取1=78mm(6)轴段5与轴段6齿轮右端轴肩高力=(O.O7O.1)d=3.645.2mm,那么ds=59.2862.4mm,取d5=62mm,轴环宽度为b=1.4h=1.4(d5-d4)2=1.4(62-52)2=7mm,可取轴段5的长度15=7mmd6=da=57mm(7)机体与轴段2,3,6的长度轴段2,3,6的长度12,13,16除与轴上零件有关外，还与机体和轴承盖等零件有关。通常从齿轮端面开始来确定这些尺寸。为了防止转动齿轮与不动的机体相碰，应在齿轮端面与机体间留有足够的间距H=15mm.该角接触球

6、轴承的dn值为dn=5080=40001.6105(mmrmin1),故采用脂润滑，考虑壳体铸造误差，取A=12m帆，轴承座联接螺栓的扳手空间的需要，轴承座应有足够的宽度C=50mm,轴承端盖凸缘厚度e=IOmmo为了在更换轴承等零部件时方便拆卸和安装，联轴器轮毂端面与轴承盖应有间隙K=20mm,在确定齿轮、机体、轴承、轴承盖及联轴器的相互位置后，12,13,16随之确定进而，轴的支点及力点间的跨矩也随之确定下来。假设简化计算，取轴承宽度的中间为支点。取齿轮齿宽中间为力作用点，那么可得跨矩1=93mm,12=77mm,13=77mm(8)键联接联轴器及齿轮与轴的周向联接均采用A型普通平键联接，

7、分别为键1063GB1096-1990及键16x70GB/T1096-2003完成的结构草图如下4轴的受力分析(1)螺旋角中心距a=150mm(2)求轴上传动件作用力齿轮上的圆周力E=红=2x483.5x103=3899nd2248正4人Ig以rq1P,tanan3899tan20一“一齿轮上的径向力，=-=1448Ncos/7Cos11.48齿轮上的轴向力B=Ctan=3899tan11.48=791.84TV(3)画轴的受力简图(b)(4)计算支承反力在水平面上在垂直面上轴承1的总支反力轴承2的总支反力(1)画弯矩图(Cde)在水平面上，a-a剖面右侧a-a剖面左侧在垂直面合成弯矩，a-a

8、剖面右侧a-a剖面左侧(2)画转矩图5校核轴的强度a-a剖面右侧,因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的应力集中，故a-a剖面右侧为危险剖面。由附表10.1,抗弯剖面模量对于一般用途的转轴，可按弯扭合成强度进行校核计算对于单向转动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，故取折合系数=0.6,那么当量弯矩为由表11.5查得，对于调质处理的45钢，=650MP6t,=60MPa,计算弯曲应力强度故轴的a-a剖面左侧的强度满足要求。6校核键连接的强度联轴器处键的挤压应力6JMP=9=443.51()=10Pdh138863取键、轴及联轴器的材料均为钢，已查得bp=120Mpa150Mpa,%,1b7,故强度足够。

9、齿轮处键的挤压应力B/MRz=9=4X435M)=52Pdh1541070取键、轴及齿轮的材料均为钢，已查得bp=120Mpa150Mpa,显然，pSb因此轴有左移的趋势，但由轴承部件的结构图分析可知轴承1将使轴保持平衡，故两轴承的轴向力分别为比拟两轴承的受力，因Fr1Fr2及Fa1Fa2,故只需校核轴承I(2)计算当量动载荷查表16-12=O.029,那么e=0.4CO26800F157168因为=0.66,所以X=0.44,Y=1.40Fr12382.7当量动载荷尸=犯+肛=0.44x2382.7+1.4x1571.68=3248.74N(3)校核轴承寿命工=1，fp=11轴承1的寿命11O力=161085.汕IO6(cYIO6(32800-64pJ6080xV1.13248.74；减速器使用三年，三班制工作，那么预期寿命显然1IM），故轴承寿命很充裕。参考文献1王瑜.机械设计根底.哈尔滨工业大学,2023：1-14.