哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)軸系部件設(shè)計(jì)535

1、Harbin Institute of Technology機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)題 目： 軸系部件設(shè)計(jì) 院 系： 機(jī)電工程學(xué)院 班 級(jí)： 指導(dǎo)老師： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： ©哈爾濱工業(yè)大學(xué)目錄一、材料選擇3二、初算軸徑4三、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43.1軸承部件的結(jié)構(gòu)型式及主要尺寸43.2及軸向固定方式43.3選擇滾動(dòng)軸承類型53.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53.5 鍵連接設(shè)計(jì)6四、軸的受力分析64.1 畫出軸的結(jié)構(gòu)和受力簡圖64.2 計(jì)算支承反力74.3 畫出彎矩圖84.4 畫出扭矩圖8五、校核軸的強(qiáng)度9六、校核鍵連接強(qiáng)度10七、校核軸承壽命117.1 當(dāng)量動(dòng)載荷117.2 校核軸承壽命11八、軸上的其他零件

2、118.1 氈圈118.2 兩側(cè)擋油板118.3 軸承端蓋螺釘連接11九、軸承端蓋設(shè)計(jì)129.1 透蓋129.2 軸承封閉端蓋12十、軸承座12十一、參考文獻(xiàn)12軸系部件設(shè)計(jì)任務(wù)書題目: 設(shè)計(jì)絞車（帶棘輪制動(dòng)器）中的齒輪傳動(dòng)高速軸軸系部件 結(jié)構(gòu)簡圖見下圖:。原始數(shù)據(jù)如下：室內(nèi)工作、工作平穩(wěn)、機(jī)器成批生產(chǎn)方案電動(dòng)機(jī)功率P/kW電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm/(r/min)工作機(jī)的轉(zhuǎn)速nw/(r/min)第一級(jí)傳動(dòng)比軸承座中心高H/mm最短工作年限FC5.3.53.0940553.221010年2班60%一、材料選擇通過已知條件和查閱相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)得知，該傳動(dòng)機(jī)所傳遞的功率屬于中小型功率。因此軸所承受的扭矩不

3、大。故選45號(hào)鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。二、初算軸徑對(duì)于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算直徑：其中軸傳遞的功率，軸的轉(zhuǎn)速，r/min， C由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)。查表10.2得C=106118，考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，取C=106。由于考慮到軸的最小直徑處要安裝大帶輪，會(huì)有鍵槽存在，故將其擴(kuò)大5%，得 ，按標(biāo)準(zhǔn)GB2822-81的圓整后取。三、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1軸承部件的結(jié)構(gòu)型式及主要尺寸為方便軸承部件的拆裝，減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)，取機(jī)體的鑄造壁厚，機(jī)體上軸承旁連接螺栓直徑，裝拆螺栓所需的扳手空間，故軸承座內(nèi)壁至座孔外端面距離：，取。3.2及軸向固定方式因傳遞功率小，齒輪減速器效率高、發(fā)熱小，估計(jì)軸不會(huì)

4、長，故軸承部件的固定方式可采用兩端固定方式。因此，所涉及的軸承部件的結(jié)構(gòu)型式如圖2所示。然后，可按軸上零件的安裝順序，從處開始設(shè)計(jì)。3.3選擇滾動(dòng)軸承類型因軸承所受軸向力很小，選用深溝球軸承，其中帶輪和齒輪之間布置兩個(gè)，軸的另一端布置一個(gè)。因?yàn)辇X輪的線速度v小于2m/s，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)飛濺的潤滑油不足于潤滑軸承，采用油脂對(duì)軸承潤滑，由于該減速器的工作環(huán)境清潔，脂潤滑，密封處軸頸的線速度較低，故滾動(dòng)軸承采用氈圈密封，并在軸上安置擋油板。3.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中有6個(gè)軸段的階梯軸，以外伸軸頸為基礎(chǔ)，考慮軸上零件的受力情況，軸上零件的裝拆與定位固定、與標(biāo)準(zhǔn)件孔徑的配合、軸的表面結(jié)構(gòu)及加工精度等要求，

5、逐一確定其余各段的直徑。軸的軸向尺寸要考慮軸上零件的位置、配合長度、支承結(jié)構(gòu)情況、動(dòng)靜件的距離要求等要素，通常從與傳動(dòng)件相配的軸段開始。根據(jù)以上要求，確定各段軸的直徑：=25，=30，=35，=38，=45mm，=35mm根據(jù)軸承的類型和，初選滾動(dòng)軸承型號(hào)為6207，=35，=72，=17。因?yàn)檩S承選用脂潤滑，軸上安置擋油板，所以軸承內(nèi)端面與機(jī)體內(nèi)壁間要有一定距離，取。為避免齒輪與機(jī)體內(nèi)壁相碰，在齒輪端面與機(jī)體內(nèi)壁間留有足夠的間距H，取H=15mm。采用凸緣式軸承蓋，其凸緣厚度e=10mm。為避免帶輪輪轂端面與軸承蓋連接螺栓頭相碰，并便于軸承蓋上螺栓的裝拆，帶輪輪轂端面與軸承蓋間應(yīng)有足夠的間距

6、K，取K=20mm。在確定齒輪、機(jī)體、軸承、軸承蓋、帶輪的相互位置和尺寸后，即可從軸段開始，確定各軸段的長度。軸段的長度要比相配齒輪輪轂長度b略短，取=b-2=60mm軸段的長度=H+2B+2=61mm軸段的長度=軸段的長度=48mm軸段的長度就是軸環(huán)的寬度m，按經(jīng)驗(yàn)公式m=1.4h=4.9mm 適當(dāng)放大，取=10mm軸段的長度=由以上分析可得軸的各段寬度為：=48mm，=36mm，=61mm，=60mm，=10mm，=32mm。進(jìn)而，軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的跨距也隨之確定下來。取左側(cè)兩軸承的中間點(diǎn)為支點(diǎn)。取帶輪中間和齒寬的中點(diǎn)為力作用點(diǎn)，則可得跨距，。3.5 鍵連接設(shè)計(jì)帶輪及齒輪與軸的周向連接均

7、采用A型普通平鍵連接，分別采用鍵87GB/T 10962003及108GB/T 10962003。完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖如下圖3.1 。圖3.1 軸系部件草圖四、軸的受力分析4.1 畫出軸的結(jié)構(gòu)和受力簡圖如圖4.1(a)和4.1.(b)4.2 計(jì)算支承反力齒輪所受轉(zhuǎn)矩為 /N·mm=齒輪圓周力為徑向力為軸向力帶輪預(yù)緊拉力在水平面上在垂直面上 軸承I的總支承反力軸承II支承反力4.3 畫出彎矩圖根據(jù)受力情況可畫軸上隔斷的彎矩圖如圖4.1(c)(d)(e)在水平面上，兩軸承中間處軸頸中點(diǎn)處在垂直面上，處彎矩為合成彎矩，處處4.4 畫出扭矩圖扭矩圖如圖4.1(f)/N·mm=圖4.1

8、軸的受力分析及彎矩圖、五、校核軸的強(qiáng)度和截面為危險(xiǎn)截面，需要進(jìn)行校核。截面處：抗彎截面模量:抗扭截面模量為：第四強(qiáng)度理論當(dāng)量應(yīng)力：已知軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查得 =60MPa。顯然 ，故截面強(qiáng)度滿足條件。截面處：抗彎截面模量:抗扭截面模量為：第四強(qiáng)度理論當(dāng)量應(yīng)力：查得 =60MPa。顯然 ，故截面強(qiáng)度滿足條件。六、校核鍵連接強(qiáng)度鍵連接的擠壓應(yīng)力計(jì)算公式為：式中： d鍵連接處軸徑， mm； T傳遞的轉(zhuǎn)矩； h鍵的高度，mm； l鍵連接的計(jì)算長度。帶輪處鍵的擠壓應(yīng)力齒輪處鍵得擠壓應(yīng)力查表得 ，顯然、均在允許范圍內(nèi)。七、校核軸承壽命采用深溝球軸承，型號(hào)6270，查表15.1得，C=25.5K

9、N，Co=15.2KN處有兩個(gè)軸承，每個(gè)軸承的徑向載荷為FR3=FR1/2=1348.2N;處軸承受力FR2=1629.0N。因此應(yīng)該校核處的軸承壽命。7.1 當(dāng)量動(dòng)載荷F= FR2=1629.0N。7.2 校核軸承壽命軸承在100攝氏度以下工作ft=1，載荷為中等沖擊，查表得fp=1.5。軸承壽命 使用期限：10年2班<,故軸承壽命滿足要求。八、軸上的其他零件8.1 氈圈密封圈使用氈圈，查閱標(biāo)準(zhǔn)JB/ZQ4066-1986可得尺寸參數(shù)。8.2 兩側(cè)擋油板具體尺寸參照文獻(xiàn)2圖7.8確定尺寸參數(shù)8.3 軸承端蓋螺釘連接參考文獻(xiàn)2表11.12，可選用M6的螺釘。九、軸承端蓋設(shè)計(jì)9.1 透蓋結(jié)

10、構(gòu)簡圖如圖9.1e=10mm,d3=6mm,D=72mm,S3=3mm,m=11mm,D2=D+(55.5)d3=72+(55.5)x6mm=(102105)mm取D2=104mm；D0=0.5(D2+D)=0.5x(72+104)mm=88mm；d1=36mm,d2=48mm,b1=12mm,b2=6mm。圖9.1 軸承端蓋9.2 軸承封閉端蓋結(jié)構(gòu)和尺寸基本與透蓋相同。e=10mmD2=104mmD0=88mmS3=3mmD=72mm十、軸承座軸承座采用剖分式結(jié)構(gòu)，軸承旁設(shè)有凸臺(tái)，上下蓋的連接螺栓d2=12mm,螺栓間距等于軸承端蓋外徑D2=88mm，中心高H=210mm，底座凸緣厚度b=1520mm，取b=18mm，底板厚度壁厚 =10mm，筋厚m