机械设计-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： 机械制造及其自动化 班 级： 0936105 姓 名： 侯峰 学 号： 6090810535 设计题目设计行车驱动装置中的齿轮传动高速轴的轴系部件 已知条件行车驱动装置在室内工作、工作平稳、机器成批生产，其他数据见下表电动机工作功率Pd/kW电动机满载转速nm/(r/min)工作机转速nw/(r/min)第一级传动比i1轴承座中心高H/mm最短工作年限2.2940552.825010年1班 设计要求1. 绘制轴系部件装配图一张，按照装配图要求标注尺寸、序号及填写明细栏、标题栏，编写技术要求。2. 撰写设计说明书一份，主要是齿轮传动高速轴的结构设计及其强度计算。轴上的滚动轴承额定寿命计算及键连接的校核计算。 轴系部件设计1. 选择齿轮材料因传递功率不大，且对质量与结构尺寸无特殊要求，故选用45钢并进行调制处理。2. 初步轴径dmin，并根据相配联轴器的尺寸确定轴径d1和长度L1对于转轴，按扭转强度初算轴径，由参考文献3第759页得，C=103126，考虑轴端弯矩比转矩小，取C= 103，则dmin=C3Pn=10332.2n其中n= nmi1= 9402.8=335.8 r/min故dmin=10332.2335.8=19.27mm 考虑键槽影响，取dmin=19.271.05mm=20.24mm，取dmin=22mm。使用A型键。此处轴与大带轮配合，取长度为L1=50mm，同时需要将大带轮轴向进行固定，使用螺栓紧固轴段挡圈固定，查阅参考文献3751页，根据GB/T 892-1986可知，紧固螺栓采用M516的，安装尺寸根据标准设计。3. 结构设计（1）确定轴承部件机体的结构形式及主要尺寸为方便轴承部件的装拆，铸造机体采用整体式结构，取机体的铸造壁厚=8mm，机体上的轴承旁连接螺栓直径d=12mm，装拆螺栓所需用的扳手空间C1=18mm，C2=16mm，故轴承座内壁至座孔外端面距离L=+ C1+C2+58mm = 4750mm，取L=50mm。（2）确定轴的轴向固定方式因为齿轮减速器输出轴的跨距不大，且工作温度变化不大，故轴的轴向固定采用两端固定方式。（3）选择滚动轴承类型，确定其润滑与密封方式由于此处轴不受轴向力的作用，故选用深沟球轴承支承。齿轮的线速度v=nd601000=335.851601000=0.90 m/s S，故a-a截面安全。轴承1处弯矩大，有转矩，为危险截面。该截面抗弯模量为W=d332= *40mm332=6283.2 mm3该截面的抗扭截面模量为WT=d316=2W=12566.4 mm3弯曲应力b= MaH1W= 74.55Nm6283.2 mm3=11.86MPaa=b=11.86MPam=0扭剪应力T=TWT=62.57Nm12566.4 mm3=4.98MPa a=m=T2 =2.49MPa调质处理的45钢，由参考文献3可以查得b=650MPa，-1=300MPa，-1=155MPa；材料等效系数=0.2，=0.1。尺寸突变引起应力集中，应力集中系数可由参考文献1附表10.3得：K=1.82，K=1.57。查参考文献1附图10.1得=0.8，=0.8。查参考文献1附图10.1与附表10.2得=1.5。由此，安全系数计算如下：S= -1Ka+m=3001.821.5*0.8*11.86+0.2*0= 16.69S=-1Ka+m=1551.571.5*0.8*2.49+0.1*2.49=44.20S= SSS2+S2=15.61由参考文献1表10.5得许用安全系数S=1.31.5，显然SS，故a-a截面安全。6. 校核键连接的强度皮带带轮与轴连接处为键连接,挤压应力p=4Tdhl式中：d键连接处的轴径，mm； T传递的转矩，Nmm； h键的高度，mm； l键连接长度，mm；故p=4Tdhl=4*62.5722*6*45= 42.13 MPa键、轴材料均为钢，p= 120150MPa。p p，故强度满足需要。7. 校核键连接的强度核轴承强度由参考文献3查得6208轴承的Cr=17000N,C0=11800N。轴承工作环境无轴向力，轴承1的工作环境比轴承2工作环境恶劣，故只需校核轴承2。（1） 计算当量动载荷P=XFr其中，X为动载荷径向系数，Fr为轴承径向载荷。由参考文献1表11.12可知，X=1。则P=XFr= Fr= FR1=2187.13N（2） 校核轴承寿命轴承在100下工作，fT=1。根据其载荷性质，取fP=1.5。轴承寿命为Lh=1066090.4fTCrPfP3=1066090.4*1*170002187.13*1.53=25652 h已知减速器使用十年，一班工作制，则预期寿命为Lh=8*1*10*300=24000h轴承寿命满足使用条件。8. 绘制轴系部件装配图见下图，下图仅为参考，具体尺寸