哈工大機械設(shè)計大作業(yè)軸系部件設(shè)計

1、Harbin Institute of Technology機械設(shè)計大作業(yè)題 目： 軸系部件設(shè)計 院 系： 能源科學(xué)與工程學(xué)院 班 級： 姓 名： 程明 學(xué) 號： 時 間： 2012.10.1810.26軸系部件設(shè)計一、 設(shè)計題目原始數(shù)據(jù)如下：方案Pd（KW）軸承座中心高H（mm）最短工作年限L工作環(huán)境5.1.32.2940802.11605年2班室內(nèi)、清潔 圖 1二、軸的材料選擇因傳遞功率不大，且對質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故需選用常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。三、初算軸徑，并根據(jù)相配聯(lián)軸器的尺寸確定軸徑和長度對于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強度初算軸徑，由參考文獻1查表10.2得 C=118106,取C =1

2、12，則 式中： 齒輪的傳動效率 為小齒輪傳遞的功率，有大作業(yè)四可知=2.82，由參考文獻2，取 ，代入上式，得考慮有一個鍵槽的影響，取四、結(jié)構(gòu)設(shè)計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，減速器的機體采用剖分式結(jié)構(gòu)，取機體的鑄造壁厚，機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。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，估計軸不會長，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。3.選擇滾動軸承類型因軸承所受軸向力很小，選用深溝球軸承，因為齒輪

3、的線速度，齒輪轉(zhuǎn)動時飛濺的潤滑油不足于潤滑軸承，采用油脂對軸承潤滑，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，故滾動軸承采用氈圈密封，并在軸上安置擋油板。4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計本題中有7個軸段的階梯軸，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，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、動靜件的距離要求等要素，通常從與傳動件相配的軸段開始。根據(jù)以上要求，確定各段軸的直徑：=20，=25，=30，略大于，取=32。根據(jù)軸承的類型和，初選深溝球軸承型號為6206，=30，

4、=62，=16。小齒輪輪轂長b=(1.21.5) =38.448，取b=40，軸段的長度要比相配齒輪輪轂長度略短，=.軸承端蓋部分，選用M8螺栓連接。所以軸承端蓋基本尺寸為：取，=1.2×8=9.6。，D2=+（55.5）=102106，取D2=104，D0=0.5（D+ D2）=83。考慮螺栓可能會與帶輪、齒輪相碰影響安裝，軸承端蓋左邊和右邊分別留一間隙，故=。顯然軸段和軸段寬度應(yīng)與深溝球軸承寬度相等，即=16。軸間距應(yīng)滿足=（23）=6090，所以軸段寬度為=-=4474，取=60。軸段處安裝帶輪，V帶輪轂長b=49，軸段的長度要比相配帶輪輪轂長度略短，=。由以上分析可得軸的各段

5、寬度為：=38，=29.6，=16，=60，=16，=29.6，=46。5. 鍵連接設(shè)計齒輪及帶輪與軸的周向連接均采用A型普通平鍵連接，齒輪、帶輪所在軸徑相等，兩處鍵的型號均為108GB/T 10962003。五、軸的受力分析1. 畫軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡圖根據(jù)上面幾步對軸的結(jié)構(gòu)尺寸分析計算，可以畫出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖如圖2（a）。2.畫軸的受力簡圖根據(jù)材料力學(xué)知識，對軸的隔斷進行受力分析，畫出軸的受力簡圖如圖2（b）。3.計算支承反力根據(jù)V帶設(shè)計數(shù)據(jù)可以得到V帶出產(chǎn)生的壓軸力=562.7N。齒輪所受轉(zhuǎn)矩為 /N·mm=齒輪圓周力為徑向力為軸向力 因而可得=1115.8N，=406.1N。對B

6、點取距，在水平面：=+可得 在豎直面上：=可得 =軸承的總支承反力：根據(jù)水平面、豎直面內(nèi)受力平衡可得：軸承的總支承反力：4.畫彎矩圖根據(jù)受力情況可畫軸上隔斷的彎矩圖如圖2（c）由軸的受力彎矩圖可以看出軸承軸所在的軸段aa剖面處所受彎矩最大，最大彎矩為：5.畫轉(zhuǎn)矩圖在軸的隔斷上，齒輪的圓周力作用在齒輪外圈上，會對軸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)作用，V帶處存在彎矩作用，兩處彎矩相等。由于只有這兩處產(chǎn)生彎矩，軸上彎矩在兩處中間各處相等，其余部分不存在彎矩。所以可畫出軸上彎矩圖如圖2（d）。六、校核軸的強度由參考文獻1附表10.4查得，抗彎剖面模量為抗扭剖面模量：在aa剖面處：彎曲應(yīng)力：扭切應(yīng)力：對于調(diào)質(zhì)處理的45鋼。由

7、參考文獻1表 10.1查得， ，；由小注查得材料的等效系數(shù)。絕對尺寸系數(shù)，由參考文獻1 附圖10.1 查得。軸磨削加工時的表面質(zhì)量系數(shù)由參考文獻1附圖10.2查得。安全系數(shù)：由參考文獻1 表10.5 查得許用安全系數(shù)S=1.31.5，顯然S>S，故aa剖面安全。對于一般用途的轉(zhuǎn)軸，也可按彎扭合成強度進行校核計算。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)，則當(dāng)量力已知軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由表10.1查得，由表10.4查得。顯然，故軸的a-a剖面左側(cè)的強度滿足要求。七、校核鍵連接強度齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力取鍵、軸及聯(lián)軸器的材料都為鋼，查得 。顯然，故強度足夠。V帶處鍵連接的擠壓應(yīng)力取鍵、軸及齒輪的材料都為鋼，已查得 。顯然，故強度足夠。八、校核軸承壽命由參考文獻2續(xù)表12.2查得7210C軸承得,。 1.計算當(dāng)量動載荷由受力分析可知軸承的受力大于軸承，所以只需校核軸承的壽命即可對于深溝球軸承，主要承受徑向力，X=1，Y=0，當(dāng)量載荷為Pr 2.校核軸承壽命軸承在100以下的室溫工作，查表得,。載荷平穩(wěn)，查表得。軸承的壽命已知使用5年，采用兩班制，預(yù)期壽命顯然，故軸承壽命滿足要求。九、繪制軸系部件裝配圖（見二號圖紙）九、繪制軸系部件裝配圖（見二號