Harbin Institute of Technology大作業(yè)設計說明書課程名稱： 機械設計 設計題目： 設計帶式運輸機中的 齒輪傳動高速軸的軸系部件 院 系： 機電工程學院 班 級： 1008106班 設 計 者： 林君泓 學 號： 1100800130 指導教師： 鄭德志 設計時間： 2012、10、22 哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學機械設計作業(yè)任務書題目：設計帶式運輸機中的高速軸的軸系部件題號：5.1.5設計原始數據：機器工作平穩(wěn)、單向回轉、成批生產，其他數據如表所示 。方案電動機工作功率P/kW電動機滿載轉速nm/(r/min)工作機的轉速nw/(r/min)第一級傳動比i1軸承座中心高度H/mm最短工作年限工作環(huán)境5.1.537108021703年3班室內清潔目 錄一、 選擇軸的材料 1二、初算軸徑 1三、軸承部件結構設計 23.1軸向固定方式 23.2選擇滾動軸承類型 23.3鍵連接設計 23.4階梯軸各部分直徑確定33.5階梯軸各部段長度及跨距的確定 4四、軸的受力分析 54.1畫軸的受力簡圖 54.2計算支反力 54.3畫彎矩圖 64.4畫轉矩圖 6五、校核軸的彎扭合成強度8六、軸的安全系數校核計算9七、鍵的強度校核10八、校核軸承壽命11九、軸上其他零件設計12十、軸承座結構設計12十一、軸承端蓋（透蓋）13參考文獻 13哈爾濱工業(yè)大學機械設計大作業(yè)說明書目錄一、選擇軸的材料1二、初算軸徑1三、軸承部件的結構設計11.各軸段直徑的確定12.各軸段長的確定2四、軸的受力分析21.軸的受力簡圖及各點力的計算22.彎矩圖33.扭矩圖3五、軸的強度校核31.彎扭合成強度32.安全系數4六、鍵的強度校核5七、校核軸承壽命5八、軸承端蓋的設計5九、軸承座的設計6十、軸系部件裝配圖6參考文獻7一、 選擇軸的材料因傳遞的功率不大，且對質量和尺寸無特殊要求，故選擇常用材料45鋼，調質處理。二、 初算軸徑因為為代式運輸機 工作時間每天24小時，所以K=1.3Pm=Pd/K=2.3式中帶輪的傳動效率對滾動軸承的傳遞的功率由參考文獻2，表9.1 取，代入上式，得對于轉軸，按扭轉強度初算直徑：其中p軸傳遞的功率， ！P=軸的轉速，r/minC由許用扭轉剪應力確定的系數。查參考文獻1表9.4得C=106118，考慮軸端彎矩比轉矩小，C取較小值106。則得到 dmin = C3Pn = 10632.19355mm= 19.44mm由于考慮到軸的最小直徑處要安裝大帶輪，會有鍵槽存在，故將其擴大5%，得！20.41，按標準GB2822-81的圓整后取。開始抄5.1.5好了！三、 軸承部件的結構設計由于本設計中的軸需要安裝帶輪、齒輪、軸承等不同的零件，并且各處受力不同，因此，設計成階梯軸形式，共分為七段。以下是軸段的草圖：軸段軸段軸段軸段軸段軸段軸段 3.1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構型式如圖2所示。然后，可按軸上零件的安裝順序，從 處開始設計。3.2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，因為齒輪的線速度小于2m/s，齒輪轉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，由于是懸臂布置所以不用軸上安置擋油板。3.3 鍵連接設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。3.4階梯軸各部分直徑的確定（1） d1和d7的確定軸段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，。（2） d2和d6的確定軸段2和軸段6的確定應考慮齒輪、帶輪的軸向固定和密封圈的尺寸。由參考文獻1圖9.16和表9.5計算得到軸肩高度由參考文獻2表14.4，毛氈圈油封的軸徑，所以。氈圈代號為30 FZ/T92010-1991（3） d3與d5的確定軸段3和軸段5安裝軸承，尺寸由軸承確定。標準直齒圓柱齒輪，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GB/T 2761994，初選軸承6307，d=35mm，外形尺寸D=80mm，B=21mm，軸件安裝尺寸。因為軸承的值小于，所以采用脂潤滑。故取。（4） d4的確定軸段4在兩軸承座之間，其功能為定位固定軸承的軸肩，故。3.5 階梯軸各軸段長度及跨距的確定1)軸段4。軸段4在兩軸承座之間，兩端支點間無傳動件，應該首先確定該段跨距L。一般，取。則軸段4長度,取60mm。2)軸段3和軸段5。軸段3和軸段5安裝軸承，軸段長度與軸承內圈寬度相同，。3)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系。選用嵌入式軸承端蓋，取軸承蓋凸緣厚度，箱體外部傳動零件的定位軸肩距軸承端蓋的距離，則軸段6長度由于大帶輪較大，設計成腹板式結構，故軸段2長度,4）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，軸段7長度。（faid=0.4 ）本來尺寬為28.8.四、軸的受力分析4.1畫軸的受力簡圖軸的受力簡圖、彎矩圖、轉矩圖畫在一起，見圖5.2。四、 軸的受力分析1. 軸的受力簡圖及各點力的計算 R2v Fr Ft R2h T Fa R1h 80.5mm 67mm 90.5mR1vFQ由計算可以得到：R1H=4817.5N；R1v=3126.9N R2H=2629.2N；R2v=3510.1NFR1=R1H2+R1V2=5743.3FR2=R2H2+R2V2=4385.62. 彎矩圖（單位/Nmm）M=184310.4Nmm3. 扭矩圖 T=65101五、 軸的強度校核1. 彎扭合成強度由彎矩圖和扭矩圖可知，軸的危險截面是剖面抗彎模量W=d332=4287mm3抗扭模量WT=d316=8575mm3彎曲應力 b=MW=184310.44287=43.00MPaa=b=43.00MPa，m=0。扭剪應力T=TWT=651018575=7.59MPaa=m=T2=7.592=3.80MPa危險截面的當量應力e=b2+4()2=50.497MPa查1表9.3，得b=650MPa，查1表9.3的-1b=60MPa因為b-1b，所以軸的剖面強度滿足要求。2. 安全系數已知軸承圓角r=1mm，所以軸肩圓角r1mm，取r=1mm，則D-dr=42-351=7查1表9.10得k=2.05，k=1.70。由1式9.4，9.5,9.6注查得等效系數0=0.2，r=0.1。絕對尺寸系數由1圖9.12查得=0.88，=0.81。軸磨削加工時，表面質量系數由1表9.8,9.9查得=0.92。則安全系數為s=-1K a+m=3002.050.920.8843+00.2=2.76s=-1K a+m=1551.70.920.813.8+0.13.8=17.13s=sss2+s2=2.7617.132.762+17.132=2.72查1表9.13得許用安全系數s=1.31.5，顯然ss所以，剖面安全。六、 鍵的強度校核帶輪處擠壓應力1=4Thd1l=46510172537=40.22MPa齒輪處擠壓應力2=4Thd2l=46510172517=87.53MPa因為1 、2， =100120MPa所以鍵的強度滿足要求。七、 校核軸承壽命當量動載荷P=XFr1+YFr2，查2表12.1并計算得 Y=0，X=1。即P=XFr1，Fr1=5743.3N。所以P=5743.3N因為軸承在100以下工作，查1表10.10的fT=1,同時載荷變動小，查1表10.11得fp=1.0。所以 Lh=10660n(fTCfpp)3=10660322.73(1257001.05743.3)3=4627h已知運輸機的使用壽命為Lh=812508=16000h,顯然 LhLh所以壽命合格。八、 軸承端蓋的設計軸承端蓋的結構如右圖軸承蓋的厚度e=1.2d3，d3為螺釘直徑，取螺釘M820，則d3=8mm，于是得e=9.6mm，取e=10mm。軸承蓋直徑為D2=D+55.5d3=72+4044=112116mm，取D2=115mm。螺釘所在圓的直徑D0=0.5D+D2=93.5mm。其他尺寸：m=28mm，D4=64mm，d1=31mm，b1=15mm。九、 軸承座的設計剖分式軸承座設計圖例參考3圖7.9,7.10,7.11設計。詳見軸系部件裝配圖。十、 軸系部件裝配圖附2號圖紙。參考文獻1宋寶玉，王黎欽.機械設計.哈爾濱