HarbinInstituteofTechnology機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)說(shuō)明書(shū)大作業(yè)名稱(chēng):機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)設(shè)計(jì)題目:軸系部件設(shè)計(jì)班級(jí):120設(shè)計(jì)者:學(xué)號(hào):112指導(dǎo)教師:張鋒設(shè)計(jì)時(shí)間:2014、11、21哈爾濱工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目:設(shè)計(jì)帶式傳輸機(jī)中得齒輪傳動(dòng)高速軸得軸系部件設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù):帶式傳輸機(jī)得傳動(dòng)方案如圖所示,機(jī)器工作平穩(wěn)、單向回轉(zhuǎn)、成批生產(chǎn),其它數(shù)據(jù)見(jiàn)表。帶式傳輸機(jī)中齒輪傳動(dòng)得已知數(shù)據(jù)方案電動(dòng)機(jī)工作功率Pd/kW電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速nm/(r/min)工作機(jī)得轉(zhuǎn)速nw/(r/min)第一級(jí)傳動(dòng)比i1軸承座中心高H/mm最短工作年限工作環(huán)境5、1、42、2940802、11605年2班室內(nèi)清潔目錄1、選擇軸得材料、熱處理方式 12、初步計(jì)算軸徑 13、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13、1確定機(jī)體與軸得結(jié)構(gòu)形式 13、2階梯軸各軸段直徑得確定 23、2、1軸段1與軸段7 23、2、2軸段2與軸段6 23、2、3軸段3與軸段5 23、2、4軸段4 33、3階梯軸各軸段長(zhǎng)度及跨距得確定 33、3、1軸段4 33、3、2軸段3與軸段5 33、3、3軸段2與軸段6 33、3、4軸段1與軸段7 43、4鍵連接設(shè)計(jì) 44、軸得受力分析 44、1畫(huà)軸得受力簡(jiǎn)圖(圖3b) 44、2計(jì)算支承反力 44、3畫(huà)彎矩圖(圖3c、d、e) 54、4畫(huà)彎矩圖(圖3f) 55、校核軸得強(qiáng)度 56、校核鍵連接得強(qiáng)度 77、校核軸承壽命 87、1計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 97、2校核軸承壽命 98、軸上其她零件設(shè)計(jì) 108、1軸上鍵連接設(shè)計(jì) 108、2軸承座設(shè)計(jì) 108、3軸承端蓋設(shè)計(jì) 108、4軸端擋圈設(shè)計(jì) 11參考文獻(xiàn) 111、選擇軸得材料、熱處理方式因傳遞功率不大,且對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求,故選用常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理。2、初步計(jì)算軸徑對(duì)于轉(zhuǎn)軸,按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑。式中 d——軸得直徑; P——軸傳遞得功率,kW; n——軸得轉(zhuǎn)速,r/min; C——由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定得系數(shù);根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]表9、4查得C=118～106,取C=118,由大作業(yè)4可得:所以考慮鍵槽影響,應(yīng)將軸徑增大5%,即按照得R10系列圓整,取d=25mm。3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、1確定機(jī)體與軸得結(jié)構(gòu)形式箱體內(nèi)無(wú)傳動(dòng)件,不需經(jīng)常拆卸,箱體采用整體式。由軸得功能可知,該軸應(yīng)具有帶輪、齒輪得安裝段,兩個(gè)軸承得安裝段以及兩個(gè)軸承對(duì)外得密封段,共7段尺寸。由于沒(méi)有軸向力得存在,且載荷、轉(zhuǎn)速較低,故選用深溝球軸承。由于傳遞功率小,轉(zhuǎn)速不高,發(fā)熱小,故軸承采用兩端固定式。由于軸轉(zhuǎn)速較低,且兩軸承間無(wú)傳動(dòng)件,所以采用脂潤(rùn)滑、毛氈圈密封。確定軸得草圖如圖1所示:圖1確定軸得草圖3、2階梯軸各軸段直徑得確定3、2、1軸段1與軸段7軸段1與軸段7分別安放大帶輪與小齒輪,所以其長(zhǎng)度由帶輪與齒輪輪轂長(zhǎng)度確定,而直徑由初算得最小直徑得到。所以。3、2、2軸段2與軸段6軸段2與軸段6得確定應(yīng)考慮齒輪、帶輪得軸向固定與密封圈得尺寸。由參考文獻(xiàn)[2]圖9、8計(jì)算得到軸肩高度故由參考文獻(xiàn)[1]表14、4取氈圈油封直徑,取軸徑。3、2、3軸段3與軸段5軸段3與軸段5安裝軸承,最終尺寸由軸承確定。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,沒(méi)有軸向力,但考慮到有較大得徑向力,故選用深溝球軸承。初算軸徑由參考文獻(xiàn)[1]表12、1選軸承6307,外形尺寸d=35mm,D=80mm,B=21mm,安裝尺寸da=44mm,Da=71mm3、2、4軸段4軸段得作用為軸承得軸向定位,故取d43、3階梯軸各軸段長(zhǎng)度及跨距得確定對(duì)二支點(diǎn)在同一軸承座內(nèi)而支點(diǎn)間無(wú)傳動(dòng)件得情況,應(yīng)首先確定兩軸承間跨距L,一般,d為軸承所在軸段得直徑。而此軸得跨距就是指軸上支反力作用點(diǎn)間得距離,對(duì)于深溝球軸承,力作用點(diǎn)在軸承寬度中點(diǎn)。3、3、1軸段4由上述可知,取L=101mm。則軸段4得長(zhǎng)度l3、3、2軸段3與軸段5軸段3與軸段5安裝軸承,軸段長(zhǎng)度與軸承內(nèi)圈寬度相同,故l3=3、3、3軸段2與軸段6軸段2與軸段6得長(zhǎng)度與軸承蓋得選用及大帶輪與小齒輪得定位軸肩得位置有關(guān)系。由于箱體采用整體式,故選擇凸緣式軸承端蓋(如圖2所示)。取固定軸承端蓋得螺栓得直徑為,則,取。取,圖2凸緣式軸承端蓋箱體外部傳動(dòng)零件得定位軸肩到軸承端蓋間得距離K取20mm。故軸段2與軸段6得長(zhǎng)度l23、3、4軸段1與軸段7由大作業(yè)4數(shù)據(jù)知,小齒輪寬度為55mm,為避免重復(fù)定位,取軸段1得長(zhǎng)度。由大作業(yè)3數(shù)據(jù)知,小帶輪輪轂長(zhǎng)度為50mm,故取大帶輪輪轂長(zhǎng)度也為50mm,為避免重復(fù)定位,取軸段7得長(zhǎng)度。3、4鍵連接設(shè)計(jì)大帶輪與小齒輪得周向連接均采用A型普通平鍵連接,由,初選普通平鍵尺寸為,軸段1得鍵長(zhǎng)為45mm,軸段7得鍵長(zhǎng)為40mm。4、軸得受力分析4、1畫(huà)軸得受力簡(jiǎn)圖(圖3b)4、2計(jì)算支承反力轉(zhuǎn)矩。小齒輪圓周力。小齒輪徑向力。由于就是直齒輪,故小齒輪軸向力。由大作業(yè)3可知,大帶輪壓軸力。由前面計(jì)算可得,跨距L1=l12+l水平面上,對(duì)右側(cè)軸承列平衡方程得:垂直面上,對(duì)左側(cè)軸承列平衡方程得:軸承1得總支承反力軸承2得總支承反力4、3畫(huà)彎矩圖(圖3c、d、e)水平面上,軸承1所受彎矩水平面上,軸承2所受彎矩垂直面上,軸承1所受彎矩最大合成彎矩:軸承1處:軸承2處:4、4畫(huà)彎矩圖(圖3f)轉(zhuǎn)矩。5、校核軸得強(qiáng)度由彎矩轉(zhuǎn)矩圖可知,軸承1處為危險(xiǎn)截面。由參考文獻(xiàn)[2]表9、6可知:抗彎剖面模量:抗扭剖面模量:圖3軸得受力圖彎曲應(yīng)力:扭剪應(yīng)力:對(duì)于調(diào)質(zhì)45鋼,由參考文獻(xiàn)[2]表9、3查得,,。由參考文獻(xiàn)[2]查得碳素鋼等效系數(shù)由參考文獻(xiàn)[2]表9、11查得軸與滾動(dòng)軸承配合應(yīng)力系數(shù),由參考文獻(xiàn)[2]表9、12查得絕對(duì)尺寸系數(shù)由參考文獻(xiàn)[2]表9、9查得軸磨削時(shí)表面質(zhì)量系數(shù)只考慮彎矩時(shí)得安全系數(shù):只考慮轉(zhuǎn)矩時(shí)得安全系數(shù):安全系數(shù):校核通過(guò)。6、校核鍵連接得強(qiáng)度由參考文獻(xiàn)[2]式4、1:式中:——工作面得擠壓應(yīng)力,;——傳遞得轉(zhuǎn)矩,;——軸得直徑,;——鍵得工作長(zhǎng)度,,A型,,為鍵得公稱(chēng)長(zhǎng)度與鍵寬;——鍵與轂槽得接觸高度,;——許用擠壓應(yīng)力,,由參考文獻(xiàn)[1]表6、1,靜連接,材料為鋼,有輕微沖擊,,取110Mpa。軸段1上得鍵:校核通過(guò)。軸段7上得鍵:校核通過(guò)7、校核軸承壽命軸承不受軸向力,只有徑向力,且,所以只校核軸承1即左軸承即可。7、1計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷由參考文獻(xiàn)[2]式10、2得:式中:——當(dāng)量動(dòng)載荷,;——軸承得徑向載荷與軸向載荷,;——?jiǎng)虞d荷徑向系數(shù)與動(dòng)載荷軸向系數(shù)。7、2校核軸承壽命由參考文獻(xiàn)[2]公式10、1c得:式中:L10h——軸承得基本額定壽命,h;——軸承得基本額定動(dòng)載荷,由參考文獻(xiàn)[1]表12、1,查軸承6307,;——壽命指數(shù),對(duì)于球軸承,;——溫度系數(shù),由參考文獻(xiàn)[2]表10、10,工作溫度,;——載荷系數(shù),由參考文獻(xiàn)[2]表10、11,中等沖擊,,取;由已知條件可知,五年兩班,每年按250天計(jì),則軸預(yù)期壽命:因?yàn)?故校核通過(guò)。8、軸上其她零件設(shè)計(jì)8、1軸上鍵連接設(shè)計(jì)由前面計(jì)算可知,大帶輪與小齒輪得周向連接均采用A型普通平鍵連接,由,查參考文獻(xiàn)[1]表11、28,選取,軸段1得鍵長(zhǎng)為45mm,軸段7得鍵長(zhǎng)為40mm。8、2軸承座設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)中選用整體式軸承座。按照設(shè)計(jì)方案得要求,軸承座孔中心高H=160mm,軸承座孔得內(nèi)徑等于滾動(dòng)軸承得外徑80mm,軸承座孔長(zhǎng),軸承座腹板壁厚。8、3軸承端蓋設(shè)計(jì)箱內(nèi)無(wú)傳動(dòng)件,故選用凸緣式軸承端蓋,工作環(huán)境室內(nèi)清潔,故用毛氈圈密封。凸緣厚,旋入端長(zhǎng),旋入端外徑為軸承外徑,內(nèi)徑配合軸承安裝尺寸取70mm,拔模斜度1:10。凸緣外徑,為螺栓直徑M6,取110mm。螺栓孔中心距。毛氈圈所在軸段得直徑為30mm,查參考文獻(xiàn)[1]表14、4,可得毛氈圈梯形溝槽寬邊長(zhǎng)5、5mm,窄邊長(zhǎng)4mm,窄邊直徑43mm,寬邊直徑3