哈工大_机械设计大作业_轴系部件设计_5.3.5

HarbinInstituteofTechnology机械设计大作业题目：轴系部件设计院系：机电工程学院班级：指导老师：姓名：学号：©哈尔滨工业大学目录一、材料选择...............................................................................................................3二、初算轴径...............................................................................................................4三、轴系结构设计.......................................................................................................43.1轴承部件的结构型式及主要尺寸.................................................................43.2及轴向固定方式.............................................................................................43.3选择滚动轴承类型.........................................................................................43.4轴的结构设计................................................................................................53.5键连接设计....................................................................................................5四、轴的受力分析.......................................................................................................64.1画出轴的结构和受力简图............................................................................64.2计算支承反力................................................................................................64.3画出弯矩图....................................................................................................74.4画出扭矩图....................................................................................................7五、校核轴的强度.......................................................................................................8六、校核键连接强度...................................................................................................9七、校核轴承寿命.......................................................................................................97.1当量动载荷....................................................................................................97.2校核轴承寿命................................................................................................9八、轴上的其他零件.................................................................................................108.1毡圈..............................................................................................................108.2两侧挡油板..................................................................................................108.3轴承端盖螺钉连接......................................................................................10九、轴承端盖设计.....................................................................................................109.1透盖..............................................................................................................109.2轴承封闭端盖..............................................................................................10十、轴承座.................................................................................................................10十一、参考文献.........................................................................................................11轴系部件设计任务书题目:设计绞车（带棘轮制动器）中的齿轮传动高速轴轴系部件结构简图见下图:。原始数据如下：室内工作、工作平稳、机器成批生产方案电动机功率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1i轴承座中心高H/mm最短工作年限FC5.3.53.0940553.221010年2班60%一、材料选择通过已知条件和查阅相关的设计手册得知，该传动机所传递的功率属于中小型功率。因此轴所承受的扭矩不大。故选45号钢，并进行调质处理。二、初算轴径对于转轴，按扭转强度初算直径：3mindmPCn其中2P——轴传递的功率，23.0PKWmn——轴的转速，r/min，296.5/minmnrC——由许用扭转剪应力确定的系数。查表10.2得C=106～118，考虑轴端弯矩比转矩小，取C=106。33min3.0d10622.93296.5mPCmmn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mind1.0524.07kdmm，按标准GB2822-81的10R圆整后取125dmm。三、轴系结构设计3.1轴承部件的结构型式及主要尺寸为方便轴承部件的拆装，减速器的机体采用剖分式结构，取机体的铸造壁厚8mmδ，机体上轴承旁连接螺栓直径12mmd2，装拆螺栓所需的扳手空间18mm16mm1CC,2，故轴承座内壁至座孔外端面距离：(1013)mm5255mmLCCδ12，取55mmL。3.2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mind处开始设计。3.3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，其中带轮和齿轮之间布置两个，轴的另一端布置一个。因为齿轮的线速度3.1470296.51.09/6000060000dnvmsv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，并在轴上安置挡油板。3.4轴的结构设计本设计中有6个轴段的阶梯轴，以外伸轴颈d1为基础，考虑轴上零件的受力情况，轴上零件的装拆与定位固定、与标准件孔径的配合、轴的表面结构及加工精度等要求，逐一确定其余各段的直径。轴的轴向尺寸要考虑轴上零件的位置、配合长度、支承结构情况、动静件的距离要求等要素，通常从与传动件相配的轴段开始。根据以上要求，确定各段轴的直径：d1=25mm，d2=30mm，d3=35mm，d4=38mm，d5=45mm，d6=35mm根据轴承的类型和d3，初选滚动轴承型号为6207，d=35mm，D=72mm，B=17mm。因为轴承选用脂润滑，轴上安置挡油板，所以轴承内端面与机体内壁间要有一定距离，取mm10。为避免齿轮与机体内壁相碰，在齿轮端面与机体内壁间留有足够的间距H，取H=15mm。采用凸缘式轴承盖，其凸缘厚度e=10mm。为避免带轮轮毂端面与轴承盖连接螺栓头相碰，并便于轴承盖上螺栓的装拆，带轮轮毂端面与轴承盖间应有足够的间距K，取K=20mm。在确定齿轮、机体、轴承、轴承盖、带轮的相互位置和尺寸后，即可从轴段④开始，确定各轴段的长度。轴段④的长度L4要比相配齿轮轮毂长度b略短，取L4=b-2=60mm轴段③的长度L3=H++2B+2=61mm轴段②的长度L2=(2)36LBeKmm轴段①的长度L1=48mm轴段⑤的长度L5就是轴环的宽度m，按经验公式m=1.4h=4.9mm适当放大，取L5=10mm轴段⑥的长度L6=5()32HBLmm由以上分析可得轴的各段宽度为：L1=48mm，L2=36mm，L3=61mm，L4=60mm，L5=10mm，L6=32mm。进而，轴的支点及受力点间的跨距也随之确定下来。取左侧两轴承的中间点为支点。取带轮中间和齿宽的中点为力作用点，则可得跨距177lmm，273lmm，364.5lmm。3.5键连接设计带轮及齿轮与轴的周向连接均采用A型普通平键连接，分别采用键87GB/T1096—2003及108GB/T1096—2003。完成结构设计草图如下图3.1。364861603210777364.520101755102621555102530353835图3.1轴系部件草图四、轴的受力分析4.1画出轴的结构和受力简图如图4.1(a)和4.1.(b)4.2计算支承反力齿轮所受转矩为T/N·mm=639.551096627.3296.5齿轮圆周力为2/3067.5tTFNd齿径向力为/tan3067.5tan2