轴系部件设计

1、机械设计大作业说明书题目：轴系部件设计学院：机电工程与自动化学院专业：机械类班级：姓名：学号：喏嚼减7米衣垮（深圳）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY. SHENZHEN编辑版word目录_大作业任务书4二.设计内容41.选择轴的材料42 按扭转强度估算轴径43. 轴的结构设计53.1轴承机构及轴向固定方式532选择滚动轴承类型53.3键连接设计53.4各轴馳径设计53.5各轴段长度设计64. 轴的受力分析64.1轴的受力简图74.2计算支撑反力74.3轴的弯矩图84.4轴的转矩图95校核轴的强度96.轴的安全系数校核计算107.校核键连接的强度11&校核轴承寿命11

2、&1计算当量动载荷11&2轴承寿命校核129.轴上其他零件设计129.1轴上键连接的设计129.2轴承座结构设计1293轴承端盖设计12三、参考文献13大作业任务书带式运输机的传动方案如图1所示，机械工作平稳、单向回转、成批图1方案电动机 工作功 率0kW电动机满 载转速(r/min)工作机的转 速 /?7(r/min)第一级 传动比U轴承座中心高A7mm最短工作年限工作环境5.1.42.2940802.11605年2班室内、清洁表1二.设计内容1.选择轴的材料通过巳知条件和査阅相关的设计手册得知，该传动机所传递的功率属于中 型功率。因此轴所承受的扭矩不大，对质量及结构尺寸无特殊要求。故选用常

3、用 材料45号钢，并进行调质处理。2按扭转强度估算轴径对于转轴，扭转强度初算轴径，査参考文献2表10.2得7=103126,考虑轴端弯矩比转矩小，故取0=106,则也-诽-106 X 席-i&mm式中：P轴的传递功率，由巳知得P=2MKW;n轴的转速,由巳知得n=M0r/min6由许用扭转剪应力确定的系数由于考虑到轴的最小直径处要安装大带轮或小齿轮有键槽存在，故将其 扩大为 1.05 倍,得 d, dmin X 1.05=18.6 X 1.05= 19.53mm,按标准 GB/T 2822-2005 的几2圆整后取d/=22mm。3轴的结构设计3.1轴承机构及轴向固定方式因传递功率小，齿轮减速

4、器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴承部件的固定方式采用两端固定方式。同时为了方便轴承部件的拆装，机体采用部分式结构。又由于本设计中的轴需要安装联轴器、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。轴段的草图见图2:轴段 轴段轴段轴段轴段轴段L.图23.2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，因为齿轮的线速度小于 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 减速器的工作环境无尘，脂润滑，密封处轴颈的线速度较低，故滚动轴承采用毛 毡圈密封，由于是悬臂布置所以不用轴上安置挡油板。3.3键连接设计齿轮及带轮与轴的周向连接均采用A型普

5、通平键连接，齿轮、带轮 所在轴径相等，两处键的型号均为10X8GB/T 1()962003。3.4各轴馳径踰(1) 轴段1和轴段7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轮毂长度确定，而直径由初算的最小直径得到。所以，d二d=22mm。(2) 轴段2和轴段6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2表10.3计算得到轴肩高度h = (0.070.1)d1 = (0.070.1) x 22 = 1.542.2mmd2 = d6 = dj 4- 2 x h = 25.0826.4mm査国标JB/ZQ4606-1997,毛毡圈密封的轴径 26mm

6、 ,所以取 dd=26mmo(3) 轴段3和轴段5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。初选轴承6307, 出35mm,外形尺寸P=8()mm, 5=21 mm,轴件安装尺寸d“=46mm。因为带式运 输机为开式结构，所以采用脂润滑。片妇35皿叫轴段4轴段4在两轴承座之间，其功能为定位固定轴承的轴肩，故取a=t (Nm)51 69K (Nm)13895. 校核轴的强度U-II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。根据参考文献2式10.3,有式中：“2一2-2截面处弯矩，“2 = 138.9“

7、- 7H.?22-2截面处转矩，心=51.63 m；抗弯剖面模量，由参考文献1附表10.1 ,”=欝=4.2 x 10 _ GmWt抗扭剖面模量，由参考文献1附表9.6 , = = 8.4 x根据转矩性质而定的折合系数，对于不变的转矩，0 = 0.3；故lb对称循环的许用弯曲应力，由参考文献1表10.4,o _ ib = 55MPaf 138.9 2/0.3 x 51.63X2ae = J(0.0000042丿 + x 0.0000084/ = 33276MPa a _ lb校核通过。6. 轴的安全系数校核计算“2 ah = W =弯曲应力:138.9 =33.07MPa-64.2 X 10(

8、7口 = % = 33.07MPa am = 0Tt _ wT 51.63=r = 6.146MPa-68.4 x 10扭剪应力:tt 6.146=rm = y = = 3.073MPa由参考文献2式1()5、10.6,=硼+叽T-1卸+怙式中：S”_只考虑弯矩时的安全系数；Sr只考虑转矩时的安全系数；61、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2表 10.1, 45 号钢调质处理，o_i = 300MPa, t一i = 155MPa；心、心弯曲时和扭转时轴的有效应力集中系数，由参考文献2附表 1().31().4,心=182,心=1.62；%、S零件的绝对尺寸系数，由参考文献

9、2附图10.1 , 8a = 0.89,fr = 0.82.表面质量系数，=10203,由参考文献附图1().2和附表10.2 得 0 = 0.92；叽、叽把弯曲时和扭转时轴的平均应力折算为应力幅的等效系数， 由参考文献2得旣=2必= 0.1；化、勺n弯曲应力的应力幅和平均应力，化= 3307MPa, n = 0；4、f扭转剪应力的应力幅和平均应力，T = T- = 3-073Mpa;Is!许用疲劳强度安全系数，由参考文献2表1().5, |S| = 1.51.83001.820.92 X 0.89X 33.07 + 0.2 X 0= 4.081551.620.92 x 0.82X 3.073

10、 +0.1 X 3.073S =4.08 x 22.44x/4.082 + 22.442=22.44由参考文献2表1()5得许用安全系数=1518,显然S2 S,校核通过。7校核键连接的强度由参考文献2式61kid L 式中：工作面的挤压应力，MPa；八传递的转矩，N mm；d轴的直径，mm；1 的工作长度，mm, *型，心厶，厶为键的公称长度；k键与毂槽的接触高度，mm, / = h/2,根据标准取后6mm;0】一许用挤压应力，MP,由参考文献2表6.1,静连接，材料为钢, 有轻微冲击，叫OOFOMPa,取Mp = H0MPae故对于轴段1上的键:2T1ap = Md =校核通过；对于轴段7

11、上的键27ap = Md =校核通过。2x5.16 X 1046 -222XD5X2x5.16 X 1046 -222X82X31.27MPa ap = HOMPa55.84MPa ap = HOMPa&校核轴承寿命8.1计算当量动载荷由参考文献2式11.2P = XFr + YFr2 = 1 x 5589.8 4- 0 x 0 = 3510.6/V式中：P当量动载荷，N；作1、作2一轴承的径向载荷和轴向载荷，殆=3510.6代Fr2 = 0. IL.h 60 X 447.6 1.0 x 3510.6；L hJ故校核通过。9.轴上其他零件设计9.1轴上键连接的设计轴段1的bxh = 6x6,考

12、虑到Zi = 50mm,故参考键的长度系列，为其选 取键长L = 40mmo同理，轴段7的皿 =6心,而0 = 28mm,为其选择键长 为厶=18mm。9.2轴承座结构设计本次设计中选用剖分式轴承座。按照设计方案的要求，轴承座孔中心高 叫轴承座腹板壁厚lOmrn,筋厚10mm,底座凸缘厚度轴承座地脚螺栓直径轴承盖连接螺栓直径G=6mm。査看参考文献1 表4.2,地脚螺栓的扳手空间C；=22mm, C?=2()mm,螺栓直径d?=16mm。9.3轴承端盖设计轴承端盖的结构如图4轴承盖的厚度& =】2“3,均为螺钉直径，取螺钉M8X20,则山=8mm,于 是得c = 96mm,取e = 10mmo轴承盖直径D2 = D + （5 5.5）d3 = 80 + （40 44） = 120124mmD2 = 122mm螺钉所在圆的直径Do = 0,5(D + D2)=