哈工大机械设计大作业5轴系部件51

眩甯旗，求上孝

HarbinInstituteofTechnology

机欷豉计大作业说明至

大作业名称：机僦设计大作业

设计题目:融系部件设计

班级：120__________

设计者:_______________________

学号：112

指导教师:张锋_________________

设计时间:2014、11、21

哈尔滨工业大学

设计任务书

题目：

设计带式传输机中得齿轮传动高速轴得轴系部件

设计原始数据：

带式传输机得传助方案如图所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产,

其它数据见表。

*

带式传输机中齿轮传动得已知数据

方案电动机工作电动机满载转工作机得转第一级传轴承座中心最短工工作

动比*作年限环境

功率尸d/kW速Hin/(r/min)速??w/(r/min)高〃/mm

5、2、2940802、11605年2室内

1、4班清洁

目录

1、选择轴得材料、热处理方式.....................

2、初步计算轴径...................................................4

3、结构设计.......................................................4

3、1确定机体与轴得结构形式......................................4

3、2阶梯轴各轴段直径得确定......................................2

3、2、1轴段1与轴段7..........................................2

3、2、2轴段2与轴段6..........................................2

3、2、3轴段3与轴段5.................................................................................2

3、2、4轴段4.................................................................................................3

3、3阶梯轴各轴段长度及跨距得确定.............................3

3、3、1轴段4.................................................................................................3

3、3、2轴段3与轴段5.................................................................................3

3、3、3轴段2与轴段6.................................................................................3

3、3、4轴段1与轴段7.................................................................................3

3、4键连接设计...............................................4

4、轴得受力分析................................................4

4、1画轴得受力简图（图3b）..............................................................................4

4、2计算支承反力.............................................4

4、3画弯矩图（图3c、d、e）...............................................................................4

4、4画弯矩图（图3f）...........................................................................................5

5、校核轴得强度................................................5

6、校核键连接得强度............................................7

7、校核轴承寿命................................................8

7、1计算当量动载荷8

7、2校核轴承寿命.............................................8

8、轴上其她零件设计............................................9

8、1轴上键连接设计...........................................9

8^2轴承座设计..................................................9

8、3轴承端盖设计................................................9

8、4轴端挡圈设计...............................................10

参考文献..........................................................10

1、选择轴得材料、热处理方式

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。

2、初步计算轴径

对于转轴，按扭转强度初算轴径。

式中d一轴得直径；

P——轴传递得功率#W;

n---轴得转速，“力〃力；

C—由许用扭转剪应力确定得系数；

根据参考文献⑵表9、4查得18〜106,取C=118,由大作业4可得：

所以

考虑键槽影响，应将轴径增大5%,即

按照得/?7()系列圆整，取d=25mnia

3、结构设计

3、1确定机体与轴得结构形式

箱体内无传动件,不需经常拆卸，箱体采用整体式。由轴得功能可知，该轴

应具有带轮、齿轮得安装段,两个轴承得安装段以及两个轴承对外得密封段,

共7段尺寸。由于没有轴向力得存在，且载荷、转速较低,故选用深沟球轴承。

由于传递功率小，转速不高,发热小，故轴承采用两端固定式。由于轴转速较低,

且两轴承间无传动件，所以采用脂润滑、毛毡圈密封。确定轴得草图如图1所

示：

1234567

(=)O

图1确定轴得草图

.3、2阶梯釉各轴段直径得确定

3、2、1轴段1与轴段7

轴段1与轴段7分别安放大带轮与小齿轮,所以其长度由带轮与齿轮轮

毂长度确定，而直径由初算得最小直径得到。所以。

3、2、2轴段2与轴段6

轴段2与轴段6得确定应考虑齿轮、带轮得轴向固定与密封圈得尺

寸。由参考文献⑵图9、8计算得到轴肩高度

/?,=(0.07~0.1)4=(0.07〜0.1)X25mm=(1.75~2.5)〃加？

故

d2=I2/?j=[25I2x(1.75~=(28.5~30)〃〃〃

由参考文献川表14、4取毡圈油封直径，取轴径。

3、2、3轴段3与轴段5

轴段3与轴段5安装轴承，最终尺寸由轴承确定。标准直齿圆柱齿轮，没

有轴向力，但考虑到有较大得径向力，故选用深沟球轴承。

初算轴径

由参考文献口］表12、1选轴承6307,外形尺寸d=35mm,D=80mm,B=

217n7九,安装尺寸d。=44mm,Da=71mmo故确定轴径。

3、2、4轴段4

轴段得作用为轴承得轴向定位，故取心=乙=44mm.

3、3阶梯轴各轴段长度及跨距得确定

对二支点在同一轴承座内而支点间无传动件得情况，应首先确定两轴承

间跨距L,一般，"为轴承所在轴段得直径。而此轴得跨距就是指轴上支反力作

用点间得距离，对于深沟球轴承,力作用点在轴承宽度中点。

3、3、1轴段4

由上述可知，

取L=101mmo则轴段4得长度〃=L—B=101mm—21mm=80mm

3、3、2轴段3与轴段5

轴段3与轴段5安装轴承，轴段长度与轴承内圈宽度相同，故卜=b=B=

21mm。

3、3、3轴段2与轴段6

轴段2与轴段6得长度与轴承盖得选用及大带轮

与小齿轮得定位轴肩得位置有关系。由于箱体采用整

体式，故选择凸缘式轴承端盖（如图2所示）。取固定轴

承端盖得螺栓得直径为，则，取。取，图2凸缘式轴承端盖

箱体外部传动零件得定位轴肩到轴承端盖间得距离K

取20mmo故轴段2与轴段6得长度%=另=?+m+

K=8mm4-Wmm+20m?n=46mmo

3、3、4轴段1与轴段7

由大作业4数据知，小齿轮宽度为55〃加,为避免重复定位,取轴段1得长

度。由大作业3数据知，小带轮轮毂长度为50〃〃几故取大带轮轮毂长度也为

5(加〃2,为避免重复定位,取轴段7得长度。

3、4键连接设计

大带轮与小齿轮得周向连接均采用A型普通平键连接，礼初选普通平键

尺寸为，轴段1得键长为45〃〃几轴段7得键长为40mmo

4、轴得受力分析

4、1画轴得受力简图(图3b)

4、2计算支承反力

转矩：7=9.55xlO6x^=9至a°"*2.09。加〃=42467N•mi。

n470

小齿轮圆周力。

小齿轮径向力。

由于就是直齿轮，故小齿轮轴向力。

由大作业3可知，大带轮压轴力。

由前面计算可得，跨距Li=上+0+%=(—+464-—)mm-83mm,

2222

跨距乙2=L=101mm,跨距区=—4-/6+~=(—+46+—)mm=80.5mm

2222o

水平面上,对右侧轴承列平衡方程得：

R_F人k+L2AQL_650.8x(83+101)-721.43x80.5

x\iir——IV-O1U.O/V

I"&101

垂直面上,对左侧轴承列平衡方程得：

轴承1得总支承反力

轴承2得总支承反力

4、3画弯矩图(图3c、d、e)

水平面上，轴承1所受弯矩

水平面上，轴承2所受弯矩

垂直面上，轴承1所受弯矩最大

合成弯矩：

轴承1处：M==A/540I6.42+1484()42A^•mm=i57928.84/V•mm

轴承2处：“2=J——+M；v=V.5SO75J2+O2/V•nim=5X075.1N•mm

4、4画弯矩图(图3f)

6

转矩7=9.55xl()6x£=9.55X10X2,09N9fnjn=42467N9twno

〃470

5、校核轴得强度

由弯矩转矩图可知，轴承1处为危险截面。由参考文献⑵表9、6可知:

抗弯剖面模量：

抗扭剖面模量：

12

车_____________珅

图3轴得受力图

弯曲应力：

扭剪应力：

对于调质45钢，由参考文献⑵表9、3查得

由参考文献⑵查得碳素钢等效系数

由参考文献⑵表9、11查得轴与滚动轴承配合应力系数,

由参考文献⑵表9、12查得绝对尺寸系数

由参考文献⑵表9、9查得轴磨削时表面质量系数

只考虑弯矩时得安全系数：

s'=『q——=—―—---------------=3989

D%+WQ,”———x34.36+0.2x0

aa

pea0.95x0.88

只考虑转矩时得安全系数：

\=厂工一=—,63——----------------=2773

〜H+甲3———x2.52+0.1x2.52

加，。一"0.95x0.81

安全系数：

校核通过。

6、校核键连接得强度

由参考文献⑵式4、1:

式中：

——工作面得挤压应力,；

——传递得转矩,；

——轴得直径,；

一一键得工作长度,,A型,，为键得公称长度与键宽；

——键与毂槽得接触高度,；

——许用挤压应力,，由参考文献川表6、1,静连接，材料为钢，有轻微冲击,,

取HOMpao

轴段1上得键：

校核通过。

轴段7上得键:

校核通过

7、校核轴承寿命

轴承不受轴向力，只有径向力，且，所以只校核轴承1即左轴承即可。

7、1计算当量动载荷

由参考文献⑵式10、2得：

式中：

——当量动载荷,；

——轴承得径向载荷与轴向载荷,；

——动载荷径向系数与动载荷轴向系数。

7、2校核轴承寿命

由参考文献⑵公式10、1c得:

Loh%”更吗：21008.2万

60/?,\fP-P)60x4701.2x3314)

式中：

Lion——轴承得基本额定寿命，力；

——轴承得基本额定动载荷，由参考文献［1］表12、1,查轴承6307,;

——寿命指数，对于球轴承,；

一一温度系数，由参考文献⑵表10、10,工作温度,；

——载荷系数，由参考文献⑵表10、11、中等冲击,•取：

由已知条件可知，五年两班,每年按250天计，则轴预期寿命：

因为,故校核通过。

8、轴上其她零件设计

8、1轴上键连接设计