哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)軸系部件

HarbinInstituteofTechnology軸系部件設(shè)計(jì)說明書課程名稱：機(jī)械設(shè)計(jì)題目：軸系部件設(shè)計(jì)5.2.2院系：機(jī)電工程學(xué)院班級：設(shè)計(jì)者：學(xué)號：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)任務(wù)書題目：軸系部件設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：液體攪拌機(jī)的傳動裝置如圖1所示，機(jī)器工作平穩(wěn)、單向回轉(zhuǎn)、成批生產(chǎn)，其他數(shù)據(jù)見表1。圖1液體攪拌機(jī)傳動裝置方案P〔KW〕軸承座中心高H〔mm〕最短工作年限L工作環(huán)境3710802.42005年2班室內(nèi)潮濕表1液體攪拌機(jī)V帶傳動的數(shù)據(jù)目錄一、選擇軸的材料 4二、初算軸頸 4三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4四、軸的受力分析 6五、校核軸的強(qiáng)度8六、校核鍵連接的強(qiáng)度 8七、校核軸承壽命8八、軸承端蓋設(shè)計(jì) 9九、軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9十、參考文獻(xiàn)9選擇軸的材料因傳遞的功率不大，且對質(zhì)量和尺寸無特殊要求，應(yīng)選擇常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。初算軸頸按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初算軸的最小直徑，d≥ 式中 d——軸的直徑；——軸剖面中最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，MPa； P——軸傳遞的功率，kW； n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min;——許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，MPa; C——由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)；軸的材料初定為45號鋼，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表9.4查得C=118～106，考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，取C=106。根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表9.1，取η1=0.96，Pn=710÷所以d≥本方案中，軸頸上有一個(gè)鍵槽，應(yīng)將軸徑增大5%，即d≥22.92×按照GB2822-81的Ra20系列圓整，取d=結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定軸承部件機(jī)體的結(jié)構(gòu)形式及主要尺寸為方便軸承部件的拆卸，軸件機(jī)體采用整體式結(jié)構(gòu)，軸的草圖如圖一，取機(jī)體的鑄造壁厚δ=8mm，機(jī)體上軸承旁連接螺栓直徑連接螺栓直徑d2=12mm，裝拆螺栓所需要的扳手空間C1=18mm,C2=16mm圖一軸的草圖確定軸的軸向固定方式因傳遞功率小，齒輪減速器效率高、發(fā)熱小，輸出軸的跨距不大，故軸承部件的固定方式可采用兩端固定方式。選擇滾動軸承類型，并確定潤滑與密封方式因軸承所受軸向力很小，選用深溝球軸承，因?yàn)辇X輪的線速度v=πdn60×1000=π×125×281.7560×1000ms=1.84ms<2ms，采用油脂對軸承潤滑。由于該減速器的工作環(huán)境室內(nèi)潮濕軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在此題中有7個(gè)軸端階梯軸，軸的徑向尺寸〔直徑〕確定，以外伸軸頸d1,d7為根底，考慮軸上零件的受力情況、軸上零件的裝拆與定位固定、于標(biāo)準(zhǔn)件孔徑的配合、軸的外表結(jié)構(gòu)及加工精度要求，逐一確定其余各軸端的直徑；而軸的軸向尺寸〔長度〕確定，那么要考慮軸上零件的位置、配合長度、支承結(jié)構(gòu)情況、根據(jù)以上要求，確定各軸端的直徑。軸段1和軸段7分別安放大帶輪和小齒輪，所以其長度由帶輪和齒輪輪轂長度確定，而直徑由初算的最小直徑得到。所以d1軸段2和軸段6確實(shí)定應(yīng)考慮齒輪、帶輪的軸向固定和密封圈的尺寸。由參考文獻(xiàn)[1]圖9.16和表9.5計(jì)算得到軸肩高度h=0.07~0.1d1毛氈圈油封的軸徑d=29mm，所以d2=d6=29mm，軸段3和軸段5安裝軸承，尺寸由軸承確定。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，沒有軸向力，但考慮到有較大的徑向力，選用深溝球軸承。根據(jù)GB/T276—1994，初選軸承6307，d=35mm，外形尺寸D=80mm，B=21mm，軸件安裝尺寸da=44mm,采用脂潤滑。故取軸段4在兩軸承座之間，其功能為定位固定軸承的軸肩，故d4階梯軸各軸段長度及跨距確實(shí)定軸段4。軸段4在兩軸承座之間，兩端支點(diǎn)間無傳動件，應(yīng)該首先確定該段跨距L。一般L=2~3d3=2~3×35mm=(70~105)mm，取L=80mm。軸段3和軸段5。軸段3和軸段5安裝軸承，軸段長度與軸承內(nèi)圈寬度相同，l3軸段2和軸段6。軸段2和軸段6的長度和軸承蓋的選用及大帶輪和小齒輪的定位軸肩的位置有關(guān)系。選用凸緣式軸承端蓋，取軸承蓋凸緣厚度e=1.2×d3=1.2×8=9.6mm=10mm,m=14mm.d3為螺釘直徑。箱體外部傳動零件的定位軸肩距軸承端蓋的距離K=13mm，那么由于大帶輪較大，設(shè)計(jì)成腹板式結(jié)構(gòu)，故軸段2長度l軸段1和軸段7。軸段1和7分別安裝大帶輪和小齒輪，故軸段1長度l1=L=65mm，軸段7長度(六)鍵連接設(shè)計(jì)軸與帶輪和齒輪的連接均采用A型普通平鍵連接，為鍵8×56GB/T1096-2003。軸的受力分析軸的受力簡圖計(jì)算支反力轉(zhuǎn)矩T1小齒輪圓周力Ft=T小齒輪軸向力Fr小齒輪軸向力Fa大帶輪壓軸力FQ在水平面上RR在垂直平面上RR軸承1的總支反力R軸承1的總支反力R畫彎矩圖畫扭矩圖受力簡圖垂直彎矩水平彎矩合彎矩扭矩圖校核軸的強(qiáng)度由彎矩圖和扭矩圖可知，軸的危險(xiǎn)截面是軸承II面?？箯澖孛婺Ａ縒=抗彎模量W彎曲應(yīng)力σσσ扭剪應(yīng)力ττ危險(xiǎn)截面的當(dāng)量應(yīng)力σ查[1]表9.3，得σb=600MPa，查[1]表9.3的σ-1=因?yàn)棣襜<[σ-1校核鍵的強(qiáng)度帶輪處擠壓應(yīng)力σ齒輪處擠壓應(yīng)力σ因?yàn)棣宜枣I的強(qiáng)度滿足要求。校核軸承壽命當(dāng)量動載荷P=XF即P=XFr1所以P=4600N因?yàn)檩S承在100℃以下工作，查[1]表10.10的fT=1,同時(shí)載荷變動小，查[1]表10.11得fp=1.0。所以當(dāng)量動載荷P=XFr1即P=XFr1所以P=5743.3N因?yàn)檩S承在100℃以下工作，查[1]表10.10的fT=1,同時(shí)載荷變動小，查[1]表10.11得fp=1.0。所以攪拌機(jī)的使用壽命為Lh`=8×2×300×5=24000h,顯然所以壽命合格。軸承端蓋的設(shè)計(jì)軸承端蓋的結(jié)構(gòu)如右圖軸承蓋的厚度e=1.2d3，那么d3軸承蓋直徑為D2=D+5~5.5d螺釘所在圓的直徑D0其他尺寸：m=14mm軸承座的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)中選用整體式軸承座。按照設(shè)計(jì)方案的要求，軸承座孔中心高H=200mm，直徑等于滾動軸承外徑80mm，長41mm，