轴系-机械设计大作业

Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学机械设计工作设计书设计主题：设计液体搅拌机中的齿轮传动高速轴的轴系部件系：英才学院类别：类别设计者：王天津波设计时间： 2011年11月20日哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学机械设计大作业任务书主题：设计液体搅拌机中齿轮传动高速轴的轴类零件原始数据：计划Pd/kW壳体中心高H/mm最短的工作年限工作环境5.2.12.2710902.2180八年一班室内很潮湿从前两个大作业可以看到以下数据n=7102.2r/min=322.73r/minT=65101Nmmd=68mmb=31.68mm毫米Ft=2188.3NFr=765.8NFa=218.8NFQ=1149N目录一、选择轴的材料1二、初始计算轴径1三、轴承构件的结构设计11 .各轴段直径的确定12 .确定各轴的长度2四、轴的受力分析21 .轴的受力概略图和各点力的计算22 .弯曲角图33 .转矩图3五、轴的强度检查31 .扭转合成强度32 .安全系数4六、结合强度检查5七、单向轴承寿命5八、轴承端盖的设计5九、外壳的设计6十、轴系部件组装图6参考文献7一、选择轴的材料传输功率小，质量和尺寸无特殊要求，选用常用材料45钢进行调质处理。二、初始计算轴径1查看表9.4得到C=106118，c取较小值106 .dmin=c3pn=10632.2322.73 mm=20.10 mm考虑到键槽轴的影响，dmin=20.101.05 mm=21.10mm三、轴承构件的结构设计为便于轴承零件的装卸，机体采用截面结构，传动功率小，齿轮减速效率高，发热小，轴承不变长，故轴承结构设计草图如图所示d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7轴承的转速小于2000mm/min，因此采用润滑脂润滑。1 .确定各轴段的直径(一)决定d 1和d7；由于dmin=21.10，因此需要d1，d7dmin，其中d1=d7=25mm。(2) d2和d6的决定d2的尺寸受两个面的限制，一个是肩的高度，两个是密封圈的形式。选择d2=30mm的毛毡密封件，符号为30 FZ/T92010-1991因此，d2=d6=30mm。(三)决定d 3和d5初选轴承6207为内径d=35mm、外径D=72mm、宽度B=17mm、焊脚r=1mm、动载荷Cr=25700N。 设d3=d5=35mm .(4) d4的决定轴承安装尺寸da=42mmd4=42mm。2 .确定各轴的长度(1)齿轮设计中得到的齿轮轴孔的长度为30mm，轴节7的长度比齿轮轴孔的长度稍短，L7=28mm。(2) L3和L5的长度由轴承的宽度决定，B=17mm，L3=L5=17mm。(3)为了确保足以紧固上下机壳连接螺栓的扳手空间，机壳宽度为L=50mm，确保法兰和轴承盖K=10mm的间隔。 轴承内壁端面与机体内部端面间隔=5mm . 轴承盖厚度e=10mm。以上： L2=L-B e K=58mm .(4)与L2设计类似，L6=L2=58mm。(5)两轴承间跨距L(23)d3=70105mm、L4L-12(L3 L5)=5388mm . 设L4=50mm。(6)从皮带轮的设计可知，皮带轮的孔的长度为50mm，轴段1的长度比带孔的孔的长度稍短，L1=48mm。(5)键的设计皮带轮、齿轮和轴的连接采用a型普通平键，型号为87GB 1096-1990，键长分别为25mm和45mm。四、轴的受力分析1 .轴的受力概略图和各点力的计算R2vFrFt R2h TFa R1h80.5毫米67毫米90.5毫米R1vFQ由计算得出： R1H=4817.5N； R1v=3126.9NR2H=2629.2N； R2v=3510.1NFR1=R1H2 R1V2=5743.3FR2=R2H2 R2V2=4385.62 .弯曲角图(单位/Nmm )M=.4Nmm3 .转矩图T=65101五、轴的强度检查1 .扭转合成强度由弯曲角图和转矩图可知，轴危险截面是-截面弯曲弹性模量W=d332=4287mm3扭转弹性模量WT=d316=8575mm3弯曲应力b=mw=.444287=43.00mpaa=b=43.00MPa，m=0。扭剪应力T=TWT=7.59MPaa=m=T2=7.592=3.80MPa危险截面-的当量应力e=b2 4()2=50.497MPa1调查表9.3，得到b=650MPa，调查1表9.3的-1b=60MPa因为b-1b，所以轴的-截面强度满足要求。2 .安全系数已知轴承圆角r=1mm，因此胎肩圆角r 1 mm、r=1mm时，为D-dr=42-351=71从表9.10中调查k=2.05、k=1.70。1根据式9.4、9.5、9.6求出等价系数0=0.2、r=0.1。绝对尺寸系数1由图9.12求出=0.88、=0.81 .轴研磨加工时，表面品质系数由1表9.8、9.9调查=0.92 .安全系数是多少s=-1kam=3002.050.920.884300.2=2. 76s=- 1kam=1551.70.920.813.80.13.8=17.13s=ssss2=2. 7617.132.762=2. 721查看表9.13，安全系数s=1.31.5，说明ss因此，断面是安全的。六、结合强度检查皮带轮上的按压应力1=4Thd1l=42537=40.22MPa齿轮上的压缩应力2=4Thd2l=42517=87.53MPa1、2、=100120MPa所以钥匙的强度满足要求。七、单向轴承寿命调查动等效负荷P=XFr1 YFr2、2表12.1，计算为Y=0、X=1。即，P=XFr1，Fr1=5743.3N。P=5743.3N因为轴承在100以下工作，1调查了表10.10的fT=1，同时调查了负荷变动小，1调查了表10.11的fp=1.0。所以呢LH=10660 n (FTC PP )3=1066032.73 (1. 05743.3 )3=4627 h运输机的寿命已知为Lh=812508=16000h，LhLh所以寿命合格了。八、轴承端盖的设计轴承端盖的结构如右图所示轴承盖的厚度e=1.2d3、d3为螺纹直径，取下螺钉m20时，d3=8mm，e=9.6mm，e=10mm。轴承盖直径设定为D2=D 55.5d3=72 4044=112116mm、D2=115mm .具有螺纹的圆的直径D0=0.5D D2=93.5mm。其他尺寸：m=28mm，D4=64mm，d1=31mm，b1=15mm。九、外壳的设计剖面式外壳设计图参考3图7.9、7.10