哈工大机械设计大作业五――轴系部件设计

HarbinInstituteofTechnology大作业设计说明书课程名称：机械设计设计题目：设计带式运输机中的齿轮传动高速轴的轴系部件院系：机电工程学院班级：1008106班设计者：林君泓学号：1100800130指导教师：郑德志设计时间：2012、10、22哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目：设计带式运输机中的高速轴的轴系部件题号：5.1.5设计原始数据：机器工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据如表所示。方案电动机工作功率P/kW电动机满载转速nm/(r/min)工作机的转速nw/(r/min)第一级传动比i1轴承座中心高度H/mm最短工作年限工作环境5.1.537108021703年3班室内清洁目录一、选择轴的材料……………………………………………………………1二、初算轴径……………………………………………………………1三、轴承部件结构设计…………………………………………………23.1轴向固定方式……………………………………………………………23.2选择滚动轴承类型……………………………………………………………23.3键连接设计………………………………………………………23.4阶梯轴各部分直径确定…………………………………………………………33.5阶梯轴各部段长度及跨距的确定……………………………………………4四、轴的受力分析……………………………………………………………54.1画轴的受力简图……………………………………………………………54.2计算支反力……………………………………………………………54.3画弯矩图……………………………………………………………64.4画转矩图……………………………………………………………6五、校核轴的弯扭合成强度……………………………………………………8六、轴的安全系数校核计算……………………………………………………9七、键的强度校核………………………………………………………………10八、校核轴承寿命………………………………………………………………11九、轴上其他零件设计…………………………………………………………12十、轴承座结构设计……………………………………………………………12十一、轴承端盖（透盖）………………………………………………………13参考文献………………………………………………………………13哈尔滨工业大学机械设计大作业说明书目录一、选择轴的材料................................................................................1二、初算轴径........................................................................................1三、轴承部件的结构设计....................................................................11.各轴段直径的确定........................................................................12.各轴段长的确定............................................错误!未定义书签。四、轴的受力分析................................................................................41.轴的受力简图及各点力的计算....................................................42.弯矩图.............................................................................................43.扭矩图.............................................................................................5五、轴的强度校核................................................................................51.弯扭合成强度................................................................................52.安全系数........................................................................................6六、键的强度校核................................................................................6七、校核轴承寿命................................................................................7八、轴承端盖的设计............................................................................7九、轴承座的设计................................................................................7十、轴系部件装配图............................................................................8参考文献.....................................................................................................9哈尔滨工业大学机械设计大作业说明书1一、选择轴的材料因传递的功率不大，且对质量和尺寸无特殊要求，故选择常用材料45钢，调质处理。二、初算轴径112mPP因为为代式运输机工作时间每天24小时，所以K=1.3Pm=Pd/K=2.3式中1——带轮的传动效率2——对滚动轴承的传递的功率由参考文献2，表9.1取10.96，20.99，代入上式，得对于转轴，按扭转强度初算直径：3minmPdCn其中p——轴传递的功率，0130.952.85mPPkW！！！P=112mPPkwkw19.22.399.096.0mn——轴的转速，r/minC——由许用扭转剪应力确定的系数。查参考文献1表9.4得C=106～118，考虑轴端弯矩比转矩小，C取较小值106。则得到dmin=C√Pn3=106×√2.193553mm=19.44mm由于考虑到轴的最小直径处要安装大带轮，会有键槽存在，故将其扩大5%，得22.6474kdmm！！！！20.41，按标准GB2822-81的10R圆整后取125dmm。开始抄5.1.5好了！三、轴承部件的结构设计由于本设计中的轴需要安装带轮、齿轮、轴承等不同的零件，并且各处受力不同，因此，哈尔滨工业大学机械设计大作业说明书2设计成阶梯轴形式，共分为七段。以下是轴段的草图：3.1及轴向固定方式因传递功率小，齿轮减速器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴承部件的固定方式可采用两端固定方式。因此，所涉及的轴承部件的结构型式如图2所示。然后，可按轴上零件的安装顺序，从dmin处开始设计。3.2选择滚动轴承类型因轴承所受轴向力很小，选用深沟球轴承，因为齿轮的线速度小于2m/s，齿轮转动时飞溅的润滑油不足于润滑轴承，采用油脂对轴承润滑，由于该减速器的工作环境清洁，脂润滑，密封处轴颈的线速度较低，故滚动轴承采用毡圈密封，由于是悬臂布置所以不用轴上安置挡油板。3.3键连接设计齿轮及带轮与轴的周向连接均采用A型普通平键连接，齿轮、带轮所在轴径相等，两处键的型号均为108GB/T1096—2003。3.4阶梯轴各部分直径的确定（1）d1和d7的确定轴段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，1725ddmm。（2）d2和d6的确定轴段2和轴段6的确定应考虑齿轮、带轮的轴向固定和密封圈的尺寸。由参考文献[1]图9.16和表9.5计算得到轴肩高度(0.070.1)(0.070.1)25(1.752.5)hdmm26122521.75~2.528.5~30dddhmm轴段⑦轴段⑥轴段⑤轴段④轴段③轴段②轴段①哈尔滨工业大学机械设计大作业说明书3由参考文献[2]表14.4，毛毡圈油封的轴径，所以。毡圈代号为30FZ/T92010-1991（3）d3与d5的确定轴段3和轴段5安装轴承，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，选用深沟球轴承。根据GB/T276—1994，初选轴承6307，d=35mm，外形尺寸D=80mm，B=21mm，轴件安装尺寸44admm。因为轴承的dn值小于5(1.5~2)10/minmmr，所以采用脂润滑。故取3535ddmm。（4）d4的确定轴段4在两轴承座之间，其功能为定位固定轴承的轴肩，故444addmm。3.5阶梯轴各轴段长度及跨距的确定1)轴段4。轴段4在两轴承座之间，两端支点间无传动件，应该首先确定该段跨距L。一般3(23)(23)35(70105)Ldmm，取90Lmm。则轴段4长度4802159lLBmm,取60mm。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，3521llBmm。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。选用嵌入式轴承端盖，取轴承盖凸缘厚度10emm，12mmm，箱体外部传动零件的定位轴肩距轴承端盖的距离15Kmm，则轴段6长度610121537lmeKmm由于大带轮较大，设计成腹板式结构，故轴段2长度266()4522BLlllmm带轮宽度轮毂宽度,4）轴段1和轴段7。轴段1和7分别安装大带轮和小齿轮，故轴段1长度138lLmm，轴段7长度726lbmm。（faid=0.4）本来尺宽为28.8.四、轴的受力分析4.1画轴的受力简图轴的受力简图、弯矩图、转矩图画在一起，见图5.2。30dmm2630ddmm哈尔滨工业大学机械设计大作业说明书4四、轴的受力分析1.轴的受力简图及各点力的计算R2vFrFtR2hTFaR1h80.5mm67mm90.5mR1vFQ由计算可以得到：R1H=4817.5N；R1v=3126.9NR2H=2629.2N；R2v=3510.1NFR1=√R1H2+R1V2=5743.3FR2=√R2H2+R2V2=4385.62.弯矩图（单位/N·mm）哈尔滨工业大学机械设计大作业说明书5M=184310.4N∙mm3.扭矩图T=65101五、轴的强度校核1.弯扭合成强度由弯矩图和扭矩图可知，轴的危险截面是Ι—Ι剖面抗弯模量W=πd332=4287mm3抗扭模量WT=πd316=8575mm3弯曲应力哈尔滨工业大学机械设计大作业说明书6σb=MW=184310.44287=43.00MPaσa=σb=43.00MPa，σm=0。扭剪应力τT=TWT=651018575=7.59MPaτa=τm=τT2=7.592=3.80MPa危险截面Ι—Ι的当量应力σe=√σb2+4(ατ)2=50.497MPa查[1]