带式运输机减速器高速轴设计说明书.doc

Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学机械设计作业设计计算说明书题目 轴系部件设计 系别 航空宇航制造工程 班号 0808301 姓名 陈化智 日期 2010-12-9 哈尔滨工业大学机械设计作业任务说明书题目 带式运输机减速器高速输出轴设计设计原始数据：电动机工作功率；电动机满载转速；工作机转速；第一级传动比；轴承座中心高H=180mm；最短工作年限：3年3班；工作环境：室外、有尘。经验公式为螺钉直径；，D为轴承外径；由密封尺寸确定；由轴承尺寸确定。以上各符号所表示的含义参照参考文献3图7.5。一、 选择轴的材料因传递功率不大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理，以提高其综合性能。二、初算轴径轴的传递功率，传递扭矩。由参考文献1表9.4可知，对于45钢有C=106118，取C=118，则考虑键槽的影响，按Ra20系列圆整，取。三、 设计轴的结构由于本设计中需要安装带轮、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，共分七段，如下所示：图1 阶梯轴草图轴段与轴段：轴段安放大带轮，轴段安放小齿轮，轴径，其长度由带轮及齿轮的轮毂长度确定。取。轴段与轴段：轴肩，取，故。长度待定。轴段与轴段：轴段与轴段安放轴承。轴肩，考虑轴承为标准件，取，则。长度暂取。轴段：轴段在两轴承座之间，用于定位与固定轴承，轴肩，取，则。由于该轴上无传动零件，故先轴承的跨距，取，则。考虑到带轮与齿轮的宽度，以及预留扳手空间，取，。综合上述分析，暂定各轴段尺寸如下：轴段：；轴段：；轴段：；轴段：；轴段：；轴段：；轴段：。四、 轴的受力分析轴的受力简图如图2(a)所示图2 弯矩转矩图计算支承反力齿轮圆周力齿轮径向力齿轮轴向反力带轮压轴力带初次装在带轮上时，所需初拉力比正常工作时大得多，故计算轴和轴承时，将其扩大50%，按计算。在水平面上：在竖直面上：轴承1的总支反力：轴承2的总支反力：画弯矩图在竖直面内，1-1截面处弯矩最大，在水平面内，2-2截面处弯矩最大，1-1截面处总弯矩2-2截面处总弯矩画转矩图如图2(e)所示五、 校核轴的强度2-2截面既有弯矩又有转矩，且弯矩最大，为危险截面。按弯扭合成强度计算。式中：2-2截面处弯矩，；T2-2截面处的转矩，T=76400；W抗弯截面系数，；抗扭截面系数，；根据扭转性质而定的折合系数，对于不变的转矩，；对称循环的许用弯曲应力，由参考文献1表9.7查得，对于碳素钢有。因此，弯扭强度校核通过。轴的安全系数校核：弯曲应力扭转剪应力式中：只考虑弯矩时的安全系数；只考虑扭矩时的安全系数；材料对称循环的弯曲疲劳极限和扭转疲劳极限，由参考文献1表9.3可知，；弯曲时和扭转时轴的有效应力集中系数，查表得，；零件的绝对尺寸系数，由参考文献1表9.12可知，；表面质量系数，由参考文献1表9.8及表9.9可得；把弯曲和扭转时轴的平均应力折算为应力幅的等效系数，对于碳素钢有，取，取；弯曲应力的应力幅和平均应力，；扭转剪应力的应力幅和平均应力，；许用疲劳强度安全系数，由参考文献1表9.13可知，。因此，安全系数校核通过。六、 校核键连接的强度式中：工作面的挤压应力，MPa；传递扭矩，；轴的直径，；键的高度，由参考文献2表11.28可知，对于A型键有，；键连接的计算长度，对于轴段，取，对于轴段，取；许用挤压应力，查得。校核通过。七、校核轴承寿命由于轴承承受较大的径向力，故应选取圆锥滚子轴承，按参考文献2表12.4，所选轴承代号为30208，额定负荷。轴承径向载荷，轴向载荷；由于，故动载荷径向系数X=1，轴向系数Y=0；当量动载荷。式中：轴承的基本额定寿命，h；转速，；温度系数，由参考文献1表10.10可知，；载荷系数，由参考文献1表10.11可知，取；基本额定动载荷，；当量动载荷，；轴承的预期寿命，三年三班制，按每年300天计算，有。校核通过。八、轴上其他零件设计键键槽选择，A型键，轴段上键槽长40mm，轴段上键槽长度48mm，由于键是标准件，其他尺寸可查表求得。密封毛毡圈毛毡圈为标准件，其所在轴段直径为35mm,各部分尺寸可查表求得。轴端挡圈轴端挡圈为标准件，公称直径为38mm，B型，其他尺寸可查表求得。大带轮大带轮基准直径200mm，腹板式结构，轮毂长度，取。，取。腹板厚度，带轮宽度。小齿轮小齿轮宽60mm,整体式。九、轴承座及轴承端盖结构设计轴承座轴承座高H=180mm，选用整体式结构，底座腹板壁厚，底座凸缘厚度，两侧筋厚，取，轴承座地脚螺栓直径为，轴承盖连接螺栓直径为。轴承端盖选用凸缘式。，取；，取；毛毡圈沟槽尺寸参见参考文献2表14.4。十、绘制轴系部件装配图略。十一、参考文献1宋宝玉，王黎钦.机械设