哈工大机械设计轴系部件设计515说明书完整版

1、Harbin Institute of Technology大作业设计说明书课程名称： 机械设计 设计题目： 轴系部件设计 院 系： 机电工程学院 班 级： 1208108班 设 计 者： 学 号： 1208108 指导教师： 设计时间： 哈尔滨工业大学目 录设计任务书 1一、 选择轴的材料 2二、初算轴径 2三、轴承部件结构设计 23.1轴承部件机体的结构形式 23.2确定轴的轴向固定方式 23.3选择滚动轴承类型 33.4轴的结构设计 33.5键连接设计 4四、轴的受力分析 44.1画轴的受力简图 44.2计算支反力 44.3画弯矩图 54.4画转矩图 6五、校核轴的弯扭合成强度7六、键的

2、强度校核 7七、校核轴承寿命 87.1计算轴承的轴向力 87.2计算当量动载荷 87.3校核轴承寿命 8八、轴上其他零件设计 9九、轴承座结构设计 9十、轴承端盖（透盖） 9十一、参考文献 9哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目：设计带式运输机中的齿轮传动高速轴的轴系部件 题号：5.1.5设计原始数据：带式运输机的传动方案如图所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据如表1所示 。表1： 带式运输机中传动的已知数据方案电动机工作功率/kW电动机满载转速nm/(r/min)工作机的转速nw/(r/min)第一级传动比轴承座中心高H/mm最短工作年限工作环境37108021703年3班室内、

3、清洁一、 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，故需选用常用材料45钢，调质处理。二、初算轴径dmin对于转轴，按扭转强度初算轴径，由参考文献1查表9.4得C=118106 ，考虑轴端弯矩比转矩小，C取较小值106。则dmin=C3Pn式中： 齿轮的传动效率 对滚动轴承的传动效率 为小齿轮传递的功率， 由参考文献2表9.1查得，取 ，代入上式，得考虑有两个键槽的影响，取1.10=23.35mm。由参考文献2查表9.3，按标准圆整后取 。三、轴承部件结构设计 3.1轴承部件机体的结构形式为了方便轴承部件的拆装，机体采用剖分式结构。又由于本设计中的轴需要安装齿轮、轴承等不同的零

4、件，并且各处受力不同。因此设计成阶梯型式，结构型式如图1所示。3.2 确定轴的轴向固定方式因传递功率小，齿轮减速器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴承部件的固定方式可采用两端固定方式。因此，所涉及的轴承部件的结构型式如图1所示。然后，可按轴上零件的安装顺序，从 处开始设计。图一：轴承部件的结构型式3.3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清洁，脂润滑，密封处轴颈的线速度较低，故滚动轴承采用毡圈密封，由于是悬臂布置所以不用轴上安置挡油板。3.4轴的结构设计（1）阶梯轴各

5、部分直径的确定1) d1和d7的确定轴段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，。2)d2和d6的确定轴段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1图9.16和表9.5计算得到轴肩高度由参考文献，毛毡圈油封的轴径，所以。毡圈代号为30 FZ/T92010-19913)d3与d5的确定轴段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。由参考文献1GB/T 2761994，初选轴承6307，d=35mm，外形尺寸D=80mm，B=21mm，轴件安装

6、尺寸。因为轴承的值小于，所以采用脂润滑。故取。4)d4的确定轴段4在两轴承座之间，其功能为定位固定轴承的轴肩，故。（2）阶梯轴各轴段长度及跨距的确定1)轴段4轴段4在两轴承座之间，两端支点间无传动件，应该首先确定该段跨距L。一般，取。则轴段4长度100-21=79 mm, 取80mm。2)轴段3和轴段5轴段3和轴段5安装轴承，轴段长度与轴承内圈宽度相同，。3)轴段2和轴段6轴段2和轴段6的长度和轴承盖的选用及大带轮和小齿轮的定位轴肩的位置有关系。选用凸缘式轴承端盖，取轴承盖凸缘厚度，箱体外部传动零件的定位轴肩距轴承端盖的距离，则轴段6长度由于大带轮较大，设计成腹板式结构，故轴段2长度：47mm

7、。4）轴段1和轴段7轴段1和7分别安装大带轮和小齿轮，故轴段1长度（1.52）d1=37.550mm，取45mm；轴段7长度(1.21.5)d7=3037.5mm，取35mm。3.5键连接设计 齿轮及带轮与轴的周向连接均采用A型普通平键连接，齿轮、带轮所在轴径相等，两处键的型号均为108GB/T 10962003。四、轴的受力分析 4.1画轴的受力简图 轴的受力简图、弯矩图、转矩图画在一起，见图2。4.2计算支反力 传递到轴系部件上的转矩齿轮圆周力齿轮径向力齿轮轴向力带轮压轴力1383.05N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2074.6N计

8、算。首先，可计算出图1中=80mm， =101mm， =65mm在水平面上在垂直平面上轴承1的总支承反力轴承2的总支承反力4.3画弯矩图 竖直面上，II-II截面处弯矩最大，；水平面上，I-I截面处弯矩最大，；II-II截面处的弯矩为合成弯矩，I-I截面：II-II截面：竖直面上和水平面上的弯矩图，及合成弯矩图如图2所示4.4画转矩图 做用在轴上的转矩为大带轮的输入转矩转矩图如图2所示:图二：轴的受力简图、弯矩图、转矩图五、校核轴的弯扭合成强度II-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1式10.3，有式中：II-II截面处弯矩，；II-II截面处转

9、矩，；抗弯剖面模量，由参考文献1附表10.1，；抗扭剖面模量，由参考文献1附表10.1，；根据转矩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10.4，。因此，校核通过六、键的强度校核由参考文献1式6.1式中：工作面的挤压应力，；传递的转矩，；轴的直径，；键的工作长度，A型，为键的公称长度和键宽；键与毂槽的接触高度，；许用挤压应力，由参考文献1表6.1，静连接，材料为钢，有轻微冲击，,取120Mpa。（1） 对于轴段1上的键；校核通过；（2） 对于轴段7上的键; 校核通过。七、校核轴承寿命7.1计算轴承的轴向力轴承的轴向力为零。7.2计算当量动载荷 由参考文献1

10、式11.2；式中：当量动载荷，；轴承的径向载荷和轴向载荷，；动载荷径向系数和动载荷轴向系数，由。7.3校核轴承寿命 由参考文献1式10.1c式中：轴承的基本额定寿命，h；轴承的预期寿命，三年三班，每年按250天计，；轴承的基本额定动载荷，由参考文献2表12.1，查轴承6307，；寿命指数，对于球轴承，；温度系数，由参考文献1表10.10，工作温度，；载荷系数，由参考文献1表10.11，无冲击或轻微冲击，取；，校核通过。八、轴上其他零件设计1）轴上键连接的设计轴和大带轮和小齿轮的轴向连接均采用A型普通平键连接，为加工方便，两处键连接尺寸相同，根据参考文献2 表11.27，选用A型普通平键，尺寸为。2）密封用毛毡圈毛毡圈所在轴段的直径为30mm，查参考文献，可得毛毡圈的尺寸参数。九、轴承座结构设计本次设计中选用剖分式轴承座，在轴承旁设有凸台，以便安置连接螺栓，螺栓直径d2=12mm。由参考文献2表 4.2查到地脚螺栓的扳手空间C1=22mm，C2=20mm。 剖分式轴承座的其他尺寸参见参考文献3。十、轴承端盖（透盖）由本次设计的特点，可选用凸缘式轴承盖，其中嵌入毛毡圈以密封。由参考文献3图7.5中的经验公式得到相关尺寸