1、Harbin Institute irechnolog領(lǐng)M設(shè)計(jì)大惟史題S：軸系:部件設(shè)計(jì)院機(jī)電工程學(xué)院班級(jí)：指導(dǎo)奎師：姓名:學(xué)號(hào)：哈爾茨工業(yè)大學(xué)目錄一、材料選擇3二、初算軸徑4三、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43.1軸承部件的結(jié)構(gòu)型式及主要尺寸43.2及軸向固定方式43.3選擇滾動(dòng)軸承類(lèi)型53.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53.5鍵連接設(shè)計(jì)6四、軸的受力分析64.1畫(huà)出軸的結(jié)構(gòu)和受力簡(jiǎn)圖64.2計(jì)算支承反力74.3畫(huà)岀彎矩圖84.4畫(huà)岀扭矩圖8五、校核軸的強(qiáng)度9六、校核鍵連接強(qiáng)度10七、校核軸承壽命117.1當(dāng)量動(dòng)載荷117.2校核軸承壽命11八、軸上的其他零件118.1氈圈118.2兩側(cè)擋油板118.3軸承端蓋螺釘連接1

2、1九、軸承端蓋設(shè)計(jì)129.1透蓋129.2軸承封閉端蓋12十、軸承座12十一、參考文獻(xiàn)12軸系部件設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目：設(shè)計(jì)絞車(chē)(帶棘輪制動(dòng)器)中的齒輪傳動(dòng)高速軸軸系部件 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)下圖:。原始數(shù)據(jù)如下：室內(nèi)工作、工作平穩(wěn)、機(jī)器成批生產(chǎn)方案電動(dòng)機(jī)功 率 P/kW電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn) 速 nm/(r/min)工作機(jī)的轉(zhuǎn) 速nw/(r/min)第一級(jí) 傳動(dòng)比軸承 座中 心高 H/mm最短工 作 年限FC53.53.0940553.221010年2 班60%材料選擇通過(guò)已知條件和査閱相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)得知，該傳動(dòng)機(jī)所傳遞的功率屬于中 小型功率。因此軸所承受的扭矩不大。故選45號(hào)鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。二、初算軸徑對(duì)于轉(zhuǎn)軸

3、，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算直徑：dmn 其中P2軸傳遞的功率，呂= 3.0X1少nm軸的轉(zhuǎn)速，r/min, nm =296.5r/minC由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)。査表10.2得CJ06118,考慮軸端彎矩 比轉(zhuǎn)矩小，取8106。d八礙皿醫(yī)= 22. 93如由于考慮到軸的垠小直徑處要安裝大帶輪，會(huì)有鍵槽存在，故將其擴(kuò)大5%,得 d . x1.05 = 24.07w/m ,按標(biāo)準(zhǔn) GB2822-81 的R10 圓整后取d=25mmo nunI三、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1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(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)，取機(jī)體的鑄造壁 厚J = 8mm,機(jī)體上軸承旁連接螺栓直徑”2

4、= 12mm,裝拆螺栓所需的扳手空 間Ci = 18mmQ2 = 16mm ,故軸承座內(nèi)壁至座孔外端面距離：Z. = v = 1.09加 / s60000 60000v小于2m/s,齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)飛濺的潤(rùn)滑汕不足于潤(rùn)滑軸承，采用油脂對(duì)軸承潤(rùn) 滑，由于該減速器的工作環(huán)境清潔，脂潤(rùn)滑，密封處軸頸的線(xiàn)速度較低，故滾 動(dòng)軸承采用氈圈密封，并在軸上安置擋油板。3.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中有6個(gè)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(zhǎng)度、支承結(jié)構(gòu)情況

5、、動(dòng)靜件的距離要求等要素，通常從與傳動(dòng)件 相配的軸段開(kāi)始。根據(jù)以上要求，確定各段軸的直徑：t/i=25 mm . d2 =30 mm, c3=35 mm , d =38 mm , di =45mm, i/6=35mm根據(jù)軸承的類(lèi)型和3,初選滾動(dòng)軸承型號(hào)為6207, d =35 mm , D =72 mm . B =17 mm因?yàn)檩S承選用脂潤(rùn)滑，軸上安置擋 油板，所以軸承內(nèi)端面與機(jī)體內(nèi)壁間要有一定距離,取 = 10”。為避免齒輪與機(jī)體內(nèi)壁相碰，在齒輪端而與機(jī)體內(nèi)壁間留有足夠的間距H.取 H=15mm采用凸緣式軸承蓋，其凸緣厚度e=10mmo為避免帶輪輪轂端面與軸承蓋連接 螺栓頭相碰，并便于軸承蓋

6、上螺栓的裝拆，帶輪輪轂端面與軸承蓋間應(yīng)有足夠 的間距K,取K=20mmo在確定齒輪、機(jī)體、軸承、軸承蓋、帶輪的相互位置和尺寸后，即可從軸 段開(kāi)始，確立各軸段的長(zhǎng)度。軸段的長(zhǎng)度3要比相配齒輪輪轂長(zhǎng)度b略短,取4=b-2=60mm軸段 6 的長(zhǎng)度 13 =H+ A +2B+2=61mm軸段的長(zhǎng)度 L2 = (L-2B-A) + e+K = 36mm軸段的長(zhǎng)度Li=48mm軸段的長(zhǎng)度厶5就是軸環(huán)的寬度m,按經(jīng)驗(yàn)公式m=1.4h=4.9mm適當(dāng)放大, 取 Z.5=10mm軸段的長(zhǎng)度 Zg = (/7 + A + 5)-s= 32mm由以上分析可得軸的各段寬度為：i =48mm, L2=36mm, L3

7、=61mm. L4=60mm, L5=10mm 厶6=32mm。進(jìn)而，軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的跨距也隨之確定下來(lái)。取左側(cè)兩軸承的中間 點(diǎn)為支點(diǎn)。取帶輪中間和齒寬的中點(diǎn)為力作用點(diǎn)，則可得跨距厶=77”，/ 2= 73mm , /3 = M.5mm。3.5鍵連接設(shè)計(jì)帶輪及齒輪與軸的周向連接均采用A型普通平鍵連接，分別采用鍵8x7GB/T 10962003 及 10x8GB/T 10962003。完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖如下圖3.1 -iO552530-48366255101710+353561603216777364.5圖3.1軸系部件草圖四、軸的受力分析4.1畫(huà)出軸的結(jié)構(gòu)和受力筒圖 如圖 4.1(a)和 4

8、.1.(b)4.2計(jì)算支承反力齒輪所受轉(zhuǎn)矩為T(mén)/N mm= 9.55xl06x = 966273296.5齒輪圓周力為Ft / N = = 3067.5N齒徑向力為存/=好 tana = 3067.5xtan20 =1116.5軸向力Fa =0帶輪預(yù)緊拉力0 = 1126/V在水平面上。(厶+厶+弘 + 你% 1126x(77 + 73 + 64.5) + 1116.5x64.5 + 0 “= 22X0.3N/2+/373 + 64.5耳2 = 0+仔-巧n T 126 +1116.5 - 2280.3 = -37.8N在垂直面上尺嚴(yán) 丄一=3067.5 x 4丄 =1438.9N /2+/3

9、64.5 + 73/73F,=F - = 3067.5 x = 1628.6Nv2 乜+厶64.5 + 73軸承I的總支承反力FRi= J梯 + 岸=V1438.92 + 2280.32 = 2696.3N軸承II支承反力FR2 = J用 2 + 寵=71628.62 + 37.82 = 1629.0N4.3畫(huà)出彎矩圖根據(jù)受力情況可畫(huà)軸上隔斷的彎矩圖如圖4.1(c)(d)(e) 在水平面上，兩軸承中間I處MU1 =Ql = 1126x77 = 86702N加軸頸中點(diǎn)m處Mh =片占=37.8 x 64.5 = 2428. IN mm在垂直W, III處彎矩為Mmv =F,/2 = 1438.9

10、 x 73 = 105039.7N 加加合成彎矩，I處Mx =86702N 加加III處= J2428.F +1050397 = 105067.8AT mm4.4畫(huà)出扭矩圖扭矩圖如圖4.1(f)r/N-mm=9.55xl06x= 3067.5296.5+1 十1TLn-JU 十 Z圖4.1軸的受力分析及彎矩圖、五、校核軸的強(qiáng)度I和III截面為危險(xiǎn)截而，需要進(jìn)行校核。I截面處：抗彎截面模量：Wx = 0. Id； =0.1x353 = 4287.5mm3抗扭截面模量為：= 0.2d； =0.1x353 = 8575加腫第四強(qiáng)度理論當(dāng)量應(yīng)力：S= J刃+3(g)2 = J(訝 + 3 憐尸=28.

11、 IMPa已知軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查得a_b =60MPa顯然ael rU , 故I截而強(qiáng)度滿(mǎn)足條件。II截面處：抗彎截面模量:fVlu= Odd： - 加G-t) = 4539.82d4抗扭截而模量為:Wn = 0.2d：= 10027.0“2山第四強(qiáng)度理論當(dāng)量應(yīng)力：%嚴(yán) J+3（gJ = J（瀘+3（洋）2 = 28.5MPa查得o-U =60MPao顯然adIIo-U ,故III截面強(qiáng)度滿(mǎn)足條件。六、校核鍵連接強(qiáng)度鍵連接的擠壓應(yīng)力計(jì)算公式為:47cr =式中:p dhl d一鍵連接處軸徑，mm；T傳遞的轉(zhuǎn)矩： h鍵的高度，mm：I一鍵連接的計(jì)算長(zhǎng)度。帶輪處鍵的擠壓應(yīng)力卩 dhl

12、 25x7x(45-8)齒輪處鍵得擠壓應(yīng)力dhl 38x8x(56-10)查表得Mp = 120150Ma ,顯然7罰、勺2均在允許范圍內(nèi)。七、校核軸承壽命采用深溝球軸承，型號(hào)6270,查表15.1得，C=25.5KN, CO=15.2KN I處有兩個(gè)軸承，每個(gè)軸承的徑向載荷為FR3=FR1/2=1348.2N; 1【處軸承受力 FR2=1629.0No因此應(yīng)該校核II處的軸承壽命。7.1當(dāng)童動(dòng)載荷F= FR2=1629.0No7.2校核軸承壽命軸承在100攝氏度以下工作f產(chǎn)1,載荷為中等沖擊，查表得fp=1.5o軸承壽命_10x( 1x25500 )3 = 63886.3力60x296.51

13、.5x1629.0使用期限：10年2班=8x2x250x10/= 40000/zC厶”，故軸承壽命滿(mǎn)足要求。八、軸上的其他零件8.1氈圈密封圈使用氈圈，查閱標(biāo)準(zhǔn)JB/ZQ4066-1986可得尺寸參數(shù)。 o 7兩篠檔抽怖具體尺寸參照文獻(xiàn)2圖7.8確左尺寸參數(shù)8.3軸承端蓋螺釘連接參考文獻(xiàn)2表11.12,可選用M6的螺釘。九、軸承端蓋設(shè)計(jì)9.1透蓋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖9.1e=10mm,d3=6mm,D=72mm,S3=3mm,m=llmm,D2=D+(55.5)d3=72+(55.5)x6mm=(102105)mm 取 D2=104mm：Do=O.5(D2+D)=O.5x(72+lO4)mm=88mm： di=36mm/d2=48mm,bi=12mm,b2=6mmo9.2軸承封閉端蓋結(jié)構(gòu)和尺寸基本與透蓋相同。圖9.1軸承端蓋e=10mmD2=104mmD0=88mmS3=3mm D=72mm軸承座軸承座采用制分式結(jié)構(gòu)，軸承旁設(shè)有凸臺(tái)，上下蓋的連接螺栓d2=12mm,螺 栓間距等于軸承端蓋外徑D2=