机械设计大作业-轴系部件设计.docx

harbin institute of technology机械设计大作业题目：轴系部件设计院系：能源科学与工程学院班级： 1302403班姓名：学号： 时间： 2015年11月28号目录一、设计题目1二、轴的材料选择2三、初算轴径2四、结构设计21.轴承部件的结构型式及主要尺寸22.轴承固定方式23. 轴的结构设计24.选择滚动轴承类型及其润滑方式35. 键连接设计3五、轴的受力分析51.画轴的受力简图52.计算轴的支撑反力53.画弯矩图及转矩图6六、校核轴的强度8七、校核键连接强度9八、校核轴承寿命101.计算当量动载荷102.校核轴承寿命10九、轴上其他零件设计.11十、轴承座结构设计.11十一、轴承端盖.11参考文献12轴系部件设计一、设计题目设计原始数据：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5.1.2496010021803年3班室外、有尘传动方案如图1.1图1.1二、轴的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。故选择45号钢，并进行调质处理。三、初算轴径对于转轴，按扭转强度初算直径：其中轴传递的功率,轴的转速，r/minc由许用扭转剪应力确定的系数。由参考文献1查表10.2得c=106118，取c=110。dmin=c3pnm=11034480=22.301mm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dk23.416mm.四、结构设计1.轴承部件的结构型式及主要尺寸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，设计成阶梯轴形式，共分为七段。以下是轴段的草图：轴段轴段轴段轴段轴段轴段轴段图4.1为方便轴承部件的拆装，减速器的机体采用剖分式结构，取箱体的壁厚，机体上轴承旁连接螺栓直径，装拆螺栓所需的扳手空间，故轴承座内壁至座孔外端面距离c=+c1+c2+510mm=4752mm，取c=50mm。2.轴承固定方式因传递功率小，齿轮减速器效率高、发热小，估计轴不会很长，故轴承部件的固定方式可采用两端固定方式。由此，所涉及的轴承部件的结构型式如图4.1所示。然后，可按轴上零件的安装顺序，从处开始设计。3. 轴的结构设计3.1 阶梯轴各轴段直径的设计本题中有7个轴段的阶梯轴，以外伸轴颈dmin，即为基础，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：1)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由轮毂长度确定，而直径由初算的最小直径得到。2)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计算得到轴肩高度d2=d6=d1+2h=25+21.752.5=(28.530)mm由参考文献3，毛毡圈油封的轴径，所以。3)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/t 2761994，初选轴承6307，外形尺寸d=35mm，d=80mm，b=21mm，圆角ra=1.5mm，轴件安装尺寸。因为齿轮分度圆线速度vr1，所以只校核轴承2即右轴承即可。8.1计算当量动载荷由参考文献1式10.2p=xfr1+yfa=3124.55n式中：当量动载荷,n；fr1,fa轴承的径向载荷和轴向载荷，fr1=3124.55n，fa=0动载荷径向系数和动载荷轴向系数，由。8.2校核寿命由参考文献1式10.1clh=10660n1(ftcffp)3=10660480(1334001.23124.55)3=24543.7h式中：轴承的基本额定寿命，h；轴承的预期寿命，三年三班，每年按250天计，；轴承的基本额定动载荷，由参考文献2表12.1，查轴承6307，；寿命指数，对于滚子轴承，；温度系数，由参考文献1表10.10，工作温度105，；ff载荷系数，由参考文献1表11.11，轻微冲击，ff=1.21.8，取ff=1.2；，校核通过。九、轴上其他零件设计1）轴上键连接的设计轴和大带轮和小齿轮的轴向连接均采用a型普通平键连接，为加工方便，两处键连接尺寸相同，根据参考文献2 表11.28，选用a型普通平键，为键 gb/t 1096-20032）密封用毛毡圈毛毡圈所在轴段的直径为30mm，查参考文献2表14.4，可得毛毡圈的尺寸参数。3) 两侧轴端挡板该零件也属于标准件。查阅参考文献2，选用螺栓紧固轴端挡圈（gb/t 892-1986），b型，公称直径32mm。十、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，轴承座腹板壁厚，筋厚，底座凸缘厚度b=15mm。轴承座地脚螺栓直径df=16mm,轴承盖连接螺栓直径d1=8mm。查看参考文献2图7.9，地脚螺栓的扳手空间c1=22mm，c2=20mm，沉头座直径d2=32mm。十一、轴承端盖（透盖）由本次设计的特点，可选用凸缘式轴承盖，其中嵌入毛毡圈以密封。由参考文献2图7.5中的经验公式得到相关尺寸：，取。（此处的是螺栓直径，即设计轴承座时的）d=80mmd2=d+55.5d3=255272.5mm，取d2=270，d0=0.5（d+ d2）=175。图5.3 轴承端盖根据轴、轴承座的设计，应取m=10mm。涉及到毛毡圈沟槽的尺寸，按照参考文献2fz/t 9201