眩甯旗，求上孝

HarbinInstituteofTechnology

機欷豉計大作業(yè)說明至

大作業(yè)名稱：機僦設(shè)計大作業(yè)

設(shè)計題目:融系部件設(shè)計

班級：120__________

設(shè)計者:_______________________

學(xué)號：112

指導(dǎo)教師:張鋒_________________

設(shè)計時間:2014、11、21

哈爾濱工業(yè)大學(xué)

設(shè)計任務(wù)書

題目：

設(shè)計帶式傳輸機中得齒輪傳動高速軸得軸系部件

設(shè)計原始數(shù)據(jù)：

帶式傳輸機得傳助方案如圖所示，機器工作平穩(wěn)、單向回轉(zhuǎn)、成批生產(chǎn),

其它數(shù)據(jù)見表。

*

帶式傳輸機中齒輪傳動得已知數(shù)據(jù)

方案電動機工作電動機滿載轉(zhuǎn)工作機得轉(zhuǎn)第一級傳軸承座中心最短工工作

動比*作年限環(huán)境

功率尸d/kW速Hin/(r/min)速??w/(r/min)高〃/mm

5、2、2940802、11605年2室內(nèi)

1、4班清潔

目錄

1、選擇軸得材料、熱處理方式.....................

2、初步計算軸徑...................................................4

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計.......................................................4

3、1確定機體與軸得結(jié)構(gòu)形式......................................4

3、2階梯軸各軸段直徑得確定......................................2

3、2、1軸段1與軸段7..........................................2

3、2、2軸段2與軸段6..........................................2

3、2、3軸段3與軸段5.................................................................................2

3、2、4軸段4.................................................................................................3

3、3階梯軸各軸段長度及跨距得確定.............................3

3、3、1軸段4.................................................................................................3

3、3、2軸段3與軸段5.................................................................................3

3、3、3軸段2與軸段6.................................................................................3

3、3、4軸段1與軸段7.................................................................................3

3、4鍵連接設(shè)計...............................................4

4、軸得受力分析................................................4

4、1畫軸得受力簡圖（圖3b）..............................................................................4

4、2計算支承反力.............................................4

4、3畫彎矩圖（圖3c、d、e）...............................................................................4

4、4畫彎矩圖（圖3f）...........................................................................................5

5、校核軸得強度................................................5

6、校核鍵連接得強度............................................7

7、校核軸承壽命................................................8

7、1計算當(dāng)量動載荷8

7、2校核軸承壽命.............................................8

8、軸上其她零件設(shè)計............................................9

8、1軸上鍵連接設(shè)計...........................................9

8^2軸承座設(shè)計..................................................9

8、3軸承端蓋設(shè)計................................................9

8、4軸端擋圈設(shè)計...............................................10

參考文獻..........................................................10

1、選擇軸得材料、熱處理方式

因傳遞功率不大，且對質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選用常用材料45鋼,

調(diào)質(zhì)處理。

2、初步計算軸徑

對于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強度初算軸徑。

式中d一軸得直徑；

P——軸傳遞得功率#W;

n---軸得轉(zhuǎn)速，“力〃力；

C—由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定得系數(shù)；

根據(jù)參考文獻⑵表9、4查得18?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/?7()系列圓整，取d=25mnia

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計

3、1確定機體與軸得結(jié)構(gòu)形式

箱體內(nèi)無傳動件,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,兩個軸承得安裝段以及兩個軸承對外得密封段,

共7段尺寸。由于沒有軸向力得存在，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,

且兩軸承間無傳動件，所以采用脂潤滑、毛氈圈密封。確定軸得草圖如圖1所

示：

1234567

(=)O

圖1確定軸得草圖

.3、2階梯釉各軸段直徑得確定

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,所以其長度由帶輪與齒輪輪

轂長度確定，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⑵圖9、8計算得到軸肩高度

/?,=(0.07~0.1)4=(0.07?0.1)X25mm=(1.75~2.5)〃加？

故

d2=I2/?j=[25I2x(1.75~=(28.5~30)〃〃〃

由參考文獻川表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)準直齒圓柱齒輪，沒

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

由參考文獻口］表12、1選軸承6307,外形尺寸d=35mm,D=80mm,B=

217n7九,安裝尺寸d。=44mm,Da=71mmo故確定軸徑。

3、2、4軸段4

軸段得作用為軸承得軸向定位，故取心=乙=44mm.

3、3階梯軸各軸段長度及跨距得確定

對二支點在同一軸承座內(nèi)而支點間無傳動件得情況，應(yīng)首先確定兩軸承

間跨距L,一般，"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

用點間得距離，對于深溝球軸承,力作用點在軸承寬度中點。

3、3、1軸段4

由上述可知，

取L=101mmo則軸段4得長度〃=L—B=101mm—21mm=80mm

3、3、2軸段3與軸段5

軸段3與軸段5安裝軸承，軸段長度與軸承內(nèi)圈寬度相同，故卜=b=B=

21mm。

3、3、3軸段2與軸段6

軸段2與軸段6得長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

箱體外部傳動零件得定位軸肩到軸承端蓋間得距離K

取20mmo故軸段2與軸段6得長度%=另=?+m+

K=8mm4-Wmm+20m?n=46mmo

3、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55〃加,為避免重復(fù)定位,取軸段1得長

度。由大作業(yè)3數(shù)據(jù)知，小帶輪輪轂長度為50〃〃幾故取大帶輪輪轂長度也為

5(加〃2,為避免重復(fù)定位,取軸段7得長度。

3、4鍵連接設(shè)計

大帶輪與小齒輪得周向連接均采用A型普通平鍵連接，禮初選普通平鍵

尺寸為，軸段1得鍵長為45〃〃幾軸段7得鍵長為40mmo

4、軸得受力分析

4、1畫軸得受力簡圖(圖3b)

4、2計算支承反力

轉(zhuǎn)矩：7=9.55xlO6x^=9至a°"*2.09。加〃=42467N?mi。

n470

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。

由前面計算可得，跨距Li=上+0+%=(—+464-—)mm-83mm,

2222

跨距乙2=L=101mm,跨距區(qū)=—4-/6+~=(—+46+—)mm=80.5mm

2222o

水平面上,對右側(cè)軸承列平衡方程得：

R_F人k+L2AQL_650.8x(83+101)-721.43x80.5

x\iir——IV-O1U.O/V

I"&101

垂直面上,對左側(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：M==A/540I6.42+1484()42A^?mm=i57928.84/V?mm

軸承2處：“2=J——+M；v=V.5SO75J2+O2/V?nim=5X075.1N?mm

4、4畫彎矩圖(圖3f)

6

轉(zhuǎn)矩7=9.55xl()6x￡=9.55X10X2,09N9fnjn=42467N9twno

〃470

5、校核軸得強度

由彎矩轉(zhuǎn)矩圖可知，軸承1處為危險截面。由參考文獻⑵表9、6可知:

抗彎剖面模量：

抗扭剖面模量：

12

車_____________珅

圖3軸得受力圖

彎曲應(yīng)力：

扭剪應(yīng)力：

對于調(diào)質(zhì)45鋼，由參考文獻⑵表9、3查得

由參考文獻⑵查得碳素鋼等效系數(shù)

由參考文獻⑵表9、11查得軸與滾動軸承配合應(yīng)力系數(shù),

由參考文獻⑵表9、12查得絕對尺寸系數(shù)

由參考文獻⑵表9、9查得軸磨削時表面質(zhì)量系數(shù)

只考慮彎矩時得安全系數(shù)：

s'=『q——=—―—---------------=3989

D%+WQ,”———x34.36+0.2x0

aa

pea0.95x0.88

只考慮轉(zhuǎn)矩時得安全系數(shù)：

\=廠工一=—,63——----------------=2773

?H+甲3———x2.52+0.1x2.52

加，。一"0.95x0.81

安全系數(shù)：

校核通過。

6、校核鍵連接得強度

由參考文獻⑵式4、1:

式中：

——工作面得擠壓應(yīng)力,；

——傳遞得轉(zhuǎn)矩,；

——軸得直徑,；

一一鍵得工作長度,,A型,，為鍵得公稱長度與鍵寬；

——鍵與轂槽得接觸高度,；

——許用擠壓應(yīng)力,，由參考文獻川表6、1,靜連接，材料為鋼，有輕微沖擊,,

取HOMpao

軸段1上得鍵：

校核通過。

軸段7上得鍵:

校核通過

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計算當(dāng)量動載荷

由參考文獻⑵式10、2得：

式中：

——當(dāng)量動載荷,；

——軸承得徑向載荷與軸向載荷,；

——動載荷徑向系數(shù)與動載荷軸向系數(shù)。

7、2校核軸承壽命

由參考文獻⑵公式10、1c得:

Loh%”更嗎：21008.2萬

60/?,\fP-P)60x4701.2x3314)

式中：

Lion——軸承得基本額定壽命，力；

——軸承得基本額定動載荷，由參考文獻［1］表12、1,查軸承6307,;

——壽命指數(shù)，對于球軸承,；

一一溫度系數(shù)，由參考文獻⑵表10、10,工作溫度,；

——載荷系數(shù)，由參考文獻⑵表10、11、中等沖擊,??。?/p>

由已知條件可知，五年兩班,每年按250天計，則軸預(yù)期壽命：

因為,故校核通過。

8、軸上其她零件設(shè)計

8、1軸上鍵連接設(shè)計