哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)方案

HarbinInstituteofTechnology機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)說明書設(shè)計(jì)題目：軸系部件設(shè)計(jì)院系：材料科學(xué)與工程學(xué)院班級：設(shè)計(jì)者：學(xué)號：指導(dǎo)教師：張峰設(shè)計(jì)時間：9目錄目錄1任務(wù)書11選擇軸的材料22初算軸徑23結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24軸的受力分析55校核軸的強(qiáng)度76校核鍵連接的強(qiáng)度77校核軸承的壽命8參考文獻(xiàn)9任務(wù)書試設(shè)計(jì)齒輪減速器的輸出部件。輸出軸功率P=2.7kW，轉(zhuǎn)速n=80r/min，大齒輪齒數(shù)z2=81，齒輪模數(shù)m=3mm，齒寬B=80mm，小齒輪齒數(shù)z1=17，中心距a=150mm，半聯(lián)軸器輪轂寬L=70mm，載荷平穩(wěn)，工作環(huán)境多塵，三班工作制，使用3年，大批量生產(chǎn)。設(shè)計(jì)要求1.軸系部件裝配圖一張〔樣圖見圖7.1和圖7.2〕2.設(shè)計(jì)說明書一份，包括輸出軸、輸出軸上的軸承及鍵的校核計(jì)算1選擇軸的材料因傳遞功率不大，并對重量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，應(yīng)選用常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。，。2初算軸徑對于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑，查表11.4得C=106~118；考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，故取C=106，那么，考慮鍵槽的影響，。3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)〔1〕軸承部件的結(jié)構(gòu)形式為了方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體采用剖分式機(jī)構(gòu)。因傳遞的功率小，齒輪減速器效率高、發(fā)熱小，估計(jì)軸不會長，故軸承部件可采用兩端固定方式?！?〕聯(lián)軸器及軸段1軸段1的設(shè)計(jì)與聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)同時進(jìn)行?？紤]本錢因素，選用凸緣聯(lián)軸器。查表取，那么計(jì)算傳遞轉(zhuǎn)矩，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》p159，取GY5彈性柱銷聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩為，許用轉(zhuǎn)速為8000r/min,軸孔直徑范圍30mm~42mm，考慮，取d1=38mm。軸孔長度為70mm，J1型軸孔，A型鍵，聯(lián)軸器主動段的代號為GY538x60GB/T5843—2003。相應(yīng)的，d1=38mm,l1=68mm。〔3〕密封圈與軸段2在確定軸段2時，應(yīng)考慮聯(lián)軸器的固定及密封圈的尺寸兩方面。軸肩高,相應(yīng)d2=43.32mm~45.6mm。軸段2的尺寸最終由密封圈確定。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》p165，可選氈圈45FZ/T92023-1991，直徑為45mm，那么d2=45mm。〔4〕軸承與軸段3及軸段7考慮齒輪有軸向力，軸承類型選角接觸球軸承。軸段3上安裝軸承其尺寸應(yīng)既便于軸承的安裝，又應(yīng)符合軸承的內(nèi)徑系列。現(xiàn)暫取軸承型號為7210C,查表軸承內(nèi)徑d=50mm，軸承外徑D=90mm,寬度B=20mm,定位軸肩直徑da=57mm,故軸段3的直徑d3=50mm。通常同一根軸上的兩個軸承取相同型號，故軸段7的直徑d7=50mm?！?〕齒輪與軸段4d4應(yīng)略大于d3，可取d4=52mm,軸段4的長度l4應(yīng)比齒輪轂長略短，假設(shè)轂長與齒寬相同，齒寬b=80mm,故取l4=78mm〔6〕軸段5與軸段6齒輪右端軸肩高，那么d5=59.28~62.4mm，取d5=62mm，軸環(huán)寬度為b=1.4h=1.4(d5-d4)/2=1.4(62-52)/2=7mm,可取軸段5的長度l5=7mmd6=da=57mm〔7〕機(jī)體與軸段2，3，6的長度軸段2，3，6的長度l2,l3,l6除與軸上零件有關(guān)外，還與機(jī)體和軸承蓋等零件有關(guān)。通常從齒輪端面開始來確定這些尺寸。為了防止轉(zhuǎn)動齒輪與不動的機(jī)體相碰，應(yīng)在齒輪端面與機(jī)體間留有足夠的間距H=15mm.該角接觸球軸承的dn值為dn=50×80=4000<1.6×105(mm·r·min-1)，故采用脂潤滑，考慮殼體鑄造誤差，取，軸承座聯(lián)接螺栓的扳手空間的需要，軸承座應(yīng)有足夠的寬度C=50mm,軸承端蓋凸緣厚度e=10mm。為了在更換軸承等零部件時方便拆卸和安裝，聯(lián)軸器輪轂端面與軸承蓋應(yīng)有間隙K=20mm,在確定齒輪、機(jī)體、軸承、軸承蓋及聯(lián)軸器的相互位置后，l2,l3,l6隨之確定進(jìn)而，軸的支點(diǎn)及力點(diǎn)間的跨矩也隨之確定下來。假設(shè)簡化計(jì)算，取軸承寬度的中間為支點(diǎn)。取齒輪齒寬中間為力作用點(diǎn)，那么可得跨矩L1=93mm,L2=77mm,L3=77mm〔8〕鍵聯(lián)接聯(lián)軸器及齒輪與軸的周向聯(lián)接均采用A型普通平鍵聯(lián)接，分別為鍵GB1096-1990及鍵GB/T1096-2003完成的結(jié)構(gòu)草圖如下4軸的受力分析螺旋角中心距a=150mm求軸上傳動件作用力齒輪上的圓周力齒輪上的徑向力齒輪上的軸向力畫軸的受力簡圖(b)計(jì)算支承反力在水平面上在垂直面上軸承1的總支反力軸承2的總支反力〔1〕畫彎矩圖(c,d,e)在水平面上，a-a剖面右側(cè)a-a剖面左側(cè)在垂直面合成彎矩，a-a剖面右側(cè)a-a剖面左側(cè)〔2〕畫轉(zhuǎn)矩圖(f)5校核軸的強(qiáng)度a-a剖面右側(cè),因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，故a-a剖面右側(cè)為危險剖面。由附表10.1,抗彎剖面模量對于一般用途的轉(zhuǎn)軸，可按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算對于單向轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)處理，故取折合系數(shù)α=0.6，那么當(dāng)量彎矩為由表11.5查得，對于調(diào)質(zhì)處理的45鋼，，，計(jì)算彎曲應(yīng)力強(qiáng)度故軸的a-a剖面左側(cè)的強(qiáng)度滿足要求。6校核鍵連接的強(qiáng)度聯(lián)軸器處鍵的擠壓應(yīng)力取鍵、軸及聯(lián)軸器的材料均為鋼，已查得[]=120Mpa~150Mpa，，故強(qiáng)度足夠。齒輪處鍵的擠壓應(yīng)力取鍵、軸及齒輪的材料均為鋼，已查得[]=120Mpa~150Mpa，顯然，，故強(qiáng)度足夠。7校核軸承的壽命由表查得7210C軸承得Cr=32800N,C0r=26800N〔1〕計(jì)算軸承的軸向力內(nèi)部軸向力的方向如圖內(nèi)部軸向力的大小查表為=0.4FrS1及S2的方向如上圖。顯然，S2+Fa>S1,因此軸有左移的趨勢，但由軸承部件的結(jié)構(gòu)圖分析可知軸承1將使軸保持平衡，故兩軸承的軸向力分別為比擬兩軸承的受力，因Fr1>Fr2及Fa1>Fa2,故只需校核軸承I〔2〕計(jì)算當(dāng)量動載