哈工大机械设计大作业方案

1、Harbin Institute of Technology机械设计大作业说明书设计题目： 轴系部件设计 院 系： 材料科学与工程学院 班 级： 电子封装 设 计 者： 姚 明 山 学 号： 1132920112 指导教师： 张 峰 设计时间： 2015.12.19 目录目录1任 务 书11 选择轴的材料22初算轴径23 结构设计24轴的受力分析55校核轴的强度76校核键连接的强度77校核轴承的寿命8参考文献9任 务 书试设计齿轮减速器的输出部件。已知输出轴功率P=2.7kW，转速n=80r/min，大齿轮齿数z2=81，齿轮模数m=3mm，齿宽B=80mm，小齿轮齿数z1=17，中心距a=1

2、50mm，半联轴器轮毂宽L=70mm，载荷平稳，工作环境多尘，三班工作制，使用3年，大批量生产。设计要求1. 轴系部件装配图一张（样图见图7.1和图7.2）2. 设计说明书一份，包括输出轴、输出轴上的轴承及键的校核计算 1 选择轴的材料因传递功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理。，。2初算轴径对于转轴，按扭转强度初算轴径，查表11.4 得C=106118；考虑轴端弯矩比转矩小，故取C=106，则，考虑键槽的影响，。3 结构设计（1）轴承部件的结构形式为了方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式机构。因传递的功率小，齿轮减速器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴

3、承部件可采用两端固定方式。（2）联轴器及轴段1轴段1的设计与联轴器的设计同时进行。考虑成本因素，选用凸缘联轴器。查表取，则计算传递转矩，查机械设计课程设计p159，取GY5弹性柱销联轴器，公称转矩为，许用转速为8000r/min,轴孔直径范围30mm42mm，考虑，取d1=38mm。轴孔长度为70mm，J1型轴孔，A型键，联轴器主动段的代号为GY5 38x60 GB/T58432003。相应的，d1=38mm,l1=68mm。（3）密封圈与轴段2在确定轴段2时，应考虑联轴器的固定及密封圈的尺寸两方面。轴肩高,相应d2=43.32mm45.6mm。轴段2的尺寸最终由密封圈确定。查机械设计课程设计

4、p165，可选毡圈45 FZ/T92010-1991，直径为45mm，则d2=45mm。（4）轴承与轴段3及轴段7考虑齿轮有轴向力，轴承类型选角接触球轴承。轴段3上安装轴承其尺寸应既便于轴承的安装，又应符合轴承的内径系列。现暂取轴承型号为7210C,查表轴承内径d=50mm， 轴承外径D=90mm,宽度B=20mm,定位轴肩直径da=57mm, 故轴段3的直径d3=50mm。通常同一根轴上的两个轴承取相同型号，故轴段7的直径d7=50mm。（5）齿轮与轴段4d4应略大于d3，可取d4=52mm,轴段4的长度l4应比齿轮毂长略短，若毂长与齿宽相同，已知齿宽b=80mm,故取l4=78mm（6）

5、轴段5与轴段6齿轮右端轴肩高，则d5=59.2862.4mm，取d5=62mm，轴环宽度为b=1.4h=1.4(d5-d4)/2=1.4(62-52)/2=7mm,可取轴段5的长度l5=7mmd6=da=57mm（7）机体与轴段2，3，6的长度轴段2，3，6的长度l2,l3,l6除与轴上零件有关外，还与机体和轴承盖等零件有关。通常从齿轮端面开始来确定这些尺寸。为了避免转动齿轮与不动的机体相碰，应在齿轮端面与机体间留有足够的间距H=15mm.该角接触球轴承的dn值为dn=50×80=4000<1.6×105(mm·r·min-1)，故采用脂润滑，考虑

6、壳体铸造误差，取，轴承座联接螺栓的扳手空间的需要，轴承座应有足够的宽度C=50mm,轴承端盖凸缘厚度e=10mm。为了在更换轴承等零部件时方便拆卸和安装，联轴器轮毂端面与轴承盖应有间隙K=20mm,在确定齿轮、机体、轴承、轴承盖及联轴器的相互位置后，l2,l3,l6随之确定进而，轴的支点及力点间的跨矩也随之确定下来。若简化计算，取轴承宽度的中间为支点。取齿轮齿宽中间为力作用点，则可得跨矩 L1=93mm, L2=77mm, L3=77mm（8）键联接联轴器及齿轮与轴的周向联接均采用A型普通平键联接，分别为键 GB1096-1990及键 GB/T1096-2003完成的结构草图如下4轴的受力分析

7、（1） 螺旋角中心距a=150mm（2） 求轴上传动件作用力齿轮上的圆周力齿轮上的径向力齿轮上的轴向力（3） 画轴的受力简图(b)（4） 计算支承反力在水平面上在垂直面上轴承1 的总支反力轴承2的总支反力（1）画弯矩图(c,d,e)在水平面上，a-a剖面右侧a-a剖面左侧在垂直面合成弯矩，a-a剖面右侧a-a剖面左侧（2）画转矩图(f)5校核轴的强度a-a剖面右侧,因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的应力集中，故a-a剖面右侧为危险剖面。由附表10.1 ,抗弯剖面模量对于一般用途的转轴，可按弯扭合成强度进行校核计算对于单向转动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，故取折合系数=0.6，则当量弯矩为由表1

8、1.5查得，对于调质处理的45钢，计算弯曲应力强度故轴的a-a剖面左侧的强度满足要求。6校核键连接的强度联轴器处键的挤压应力取键、轴及联轴器的材料均为钢，已查得=120Mpa150Mpa，故强度足够。齿轮处键的挤压应力取键、轴及齿轮的材料均为钢，已查得=120Mpa150Mpa，显然，故强度足够。7校核轴承的寿命由表查得7210C轴承得Cr=32800N,C0r=26800N（1）计算轴承的轴向力内部轴向力的方向如图内部轴向力的大小查表为=0.4FrS1及S2的方向如上图。显然，S2+Fa> S1,因此轴有左移的趋势，但由轴承部件的结构图分析可知轴承1将使轴保持平衡，故两轴承的轴向力分别为比较两轴承的受力，因Fr1> Fr2及Fa1> Fa2,故只需校核轴承I（2）计算当量动