哈工大机械设计大作业5轴系部件设计(DOC)

HHaarrbbiinnIInnssttiittuutteeooffTTeecchhnnoollooggyy机机械械设设计计大大作作业业说说明明书书设计题目：轴系部件设计院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：目录一、设计任务书..........................................1二、选择轴的材料........................................2三、初算轴径............................................2四、结构设计............................................2五、轴的受力分析........................................4六、校核轴的强度........................................5七、校核键连接的强度....................................6八、校核轴承的寿命......................................7九、轴上其他零件设计....................................8十、参考文献............................................81一、设计任务书任务书:设计带式运输机中的齿轮传动高速轴的轴系部件带式运输机的传动方案如图1所示，机器工作平稳，单向回转，成批生产，原始数据见表1。图1带式运输机传动方案表1带式运输机原始数据方案电动机工作功率mp（KW）电动机满载转速(/min)mnr工作机的转速(/min)wnr第一级传动比1i轴承座中心高H（mm）最短工作年限L工作环境5.1.3396011021805年2班室外，有尘2二、选择轴的材料因传递功率不大，且单向转动、无冲击，一般机械使用，对质量结构无特殊要求，所以选45钢，调质处理。三、初算轴径对于转轴，按扭转强度初算轴径，查参考文献[1]表9.4得=106~118C，弯矩较大故取=118C转速1960/2480/minmnnir功率1120.960.9932.8512PPkW则332.851211821.3703480PdCmmn考虑到轴端有一个键槽，轴径加大5%，则min21.37031.05=22.4388dmm四、结构设计1.轴承部件的结构型式箱体内无传动件，不需经常拆卸，箱体采用整体式。由轴的功能决定，该轴至少应具有带轮、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，选用深沟球轴承，传递功率小，转速不高，发热小，轴承采用两端固定式。轴低速旋转，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：1243567图2轴的草图2.轴的伸出端（轴段1、7）由最小直径得3mmdd2571由带轮和齿轮设计结构确定1740,33LmmLmm周向连接用A型普通平键，分别为8728，8722，GB/T1096-20033.轴段2、6由参考文献[1]图9.8得11(0.07~0.1)1.75~2.5hdmm得261228.5~30ddhdmm所以取2630ddmm4.轴段3、5由参考文献[1]图9.8得22(0.07~0.1)2.1~3hdmm得3522233.06~34.8ddhdmm取3535ddmm由参考文献[2]表12.1初选轴承6207，查得mmda42、mmDa65、mmB17，所以取442addmm5.箱体与其他尺寸由参考文献[4]经验公式得跨距3(2~3)70~105Ldmm取470LLBmm，并取3517LLBmm由于箱体内无润滑油（无传动件），可取小值，mm3；选用整体式箱体，轴承盖凸缘厚为10mm；用M8螺栓连接轴承盖和箱体，为使螺栓头不与齿轮和带轮相碰，且因箱内无传动件箱体几乎不拆卸，K取小值，K=5mm。综合以上可以得到轴承座宽度21()210125(6540)/240LemKBLmmB为大带轮轮宽612()210125(3533)/228LemKbLmmb1为小齿轮齿宽4五、轴的受力分析1.画轴的受力简图轴的受力简图、弯矩图、转矩图画在一起，如图32.计算支反力转矩661112.85129.55109.551056727960/2PTNmmn小齿轮圆周力1.66842taTFkNd,ad为小齿轮分度圆直径小齿轮径向力tan1.6684tan200.6073rtFFkN小齿轮轴向力0aF大带轮压轴力1.1548QFkN在水平面上11.1548(68.587)0.6073531.694187HRkN211.1548+0.60731.6941=0.0680kNHQrHRFFR在垂直平面上10.6073531.014287VRkN21(1.01421.6684)2.6790VtVRFRkN轴承1的总支承反力22221111.69411.01421.9745kHVRRRN轴承2的总支承反力22222222.67900.06802.6799HVRRRkN3.画弯矩图垂直面上，轴承2处弯矩最大，21.01428788.2354vMkNmm水平面上，轴承1处，11.154868.579.1038hMkNmm轴承2处，20.60735332.1869hMkNmm合成弯矩，轴承1处，1179.1038hMMkNmm轴承2处222222288.235432.186993.9227vhMMMkNmm5如图3所示4.画转矩图如图3所示图3轴的受力分析图六、校核轴的强度由弯矩转矩图可知，轴承2处为危险截面轴的安全系数校核计算由参考文献[1]表9.6，抗弯剖面模量33353542093232dWmm；抗扭剖面模量33353584181616TdWmm；弯曲应力：293.922722.314209bMMPaW22.31,0abmMPa,扭剪应力：61567276.748418TTTMPaW6.743.3722TamMPa对于调质45钢，由参考文献[1]表9.3查得11650,300,155bMPaMPaMPa由参考文献[1]查得碳素钢等效系数0.2=0.1，由参考文献[1]表9.11查得轴与滚动轴承配合应力系数2.63,1.89KK由参考文献[1]表9.12查得绝对尺寸系数0.88,0.81由参考文献[1]表9.9查得轴磨削时表面质量系数1.0安全系数13004.502.6322.310.2010.88amSK115518.901.893.370.13.371.00.81amSK22224.5018.904.384.5018.90SSSSS由参考文献[1]表9.13查得许用安全系数[]1.3~1.5S，[]SS，安全。对于单向转动的转轴，通常按脉动循环处理，故取折合系数0.6，则当量应力22224()9.8840.66.7423.73ebMPa由参考文献[1]表9.7查得155bMPa，1eb，强度满足要求七、校核键连接的强度由参考文献[1]式4.1知ppkldT12式中：7p——工作面的挤压应力，MPa；1T——传递的转矩，mmN；d——轴的直径，mm；l——键的工作长度，mm，A型，lLb，bL、为键的公称长度和键宽；k——键与毂槽的接触高度，,mm/2kh；p——许用挤压应力，MPa，由参考文献[1]表4.1，静连接，材料为钢，静载，125~150pMPa。对于大带轮轴段上的键1225672764.837288252ppTMPakld；校核通过；对于轴段7上的键1225672792.627228252ppTMPakld;校核通过。八、校核轴承的寿命轴承不受轴向力，只有径向力，且1122RFRFrr，所以只校核轴承2。1.计算当量动载荷2212.6799002.6799raFXFYFkN；2.校核寿命由参考文献[1]表10.10，工作温度105C，1.0tf；由参考文献[1]表10.11，无冲击，1.0~1.5Ff，取1.1Ff；由参考文献[2]表12.1，查轴承6307，25.7rCCkN；——寿命指数，对于球轴承，3；366110101.02570023007.6960604801.12679.9thFfCLhnfF8'hL——轴承的预期寿命，五年两班，每年按250天计'28250520000hLh；'hhLL，校核通过。九、轴上其他零件设计1.轴承座结构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=180mm，直径等于滚动轴承外径72mm，长32mm，轴承座腹板壁厚10mm。2.轴承端盖（透盖）箱内无传动件，选用凸缘式轴承端盖，工作环境室外有尘，毛毡油密封。凸缘厚10emm，旋入端长12mmm，旋入端外径为轴承外径72Dmm，内径配合轴承安装尺寸取65mm，拔模斜度1:10。凸缘外径23(5~5.5)DDd，3d为螺栓直径8M，2D取112mm。螺栓孔中心距02()/292DDDmm。由毛毡圈30万／ZQ4606-86确定1D=44mm,1d=3lmm,b=6mm,=15mm;轴段2与轴段6长度35mm=15+10+10=m+e+K=LL623.轴端挡圈查阅参考文献[2]表11.24，选用螺栓紧固轴端挡圈（GB/T892-1986），B型，公称直径32mm。十、参考文献[1].宋宝玉,王黎钦.机械设计.北京:高等教育出版社[2].宋宝玉.机械设计课程设计指导书.北京:高等教育出版社[3].王连明,宋宝玉.机械设计课程设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社[4].张锋,宋宝玉.机械设计大作业指导书.北京:高等教育出版社