哈工大机械设计大作业5轴系部件设计概要.doc

Harbin Institute of Technology 机械设计大作业 说明书 设计题目： 轴系部件设计 院 系： 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 目录 一、 设计任务书 1 二、 选择轴的材料 2 三、 初算轴径 2 四、 结构设计 2 五、 轴的受力分析 4 六、 校核轴的强度 5 七、 校核键连接的强度 6 八、 校核轴承的寿命 7 九、 轴上其他零件设计 8 十、 参考文献 8 设计任务书 任务书: 设计带式运输机中的齿轮传动高速轴的轴系部件 带式运输机的传动方案如图1所示，机器工作平稳，单向回转，成批生产，原始数据见表1。 图 1 带式运输机传动方案 表1 带式运输机原始数据 方案 电动机工作功率（KW） 电动机满载转速 工作机的转速 第一级传动比 轴承座中 心高H（mm） 最短工作 年限L 工作环境 5.1.3 3 960 110 2 180 5年2班 室外，有尘 选择轴的材料 因传递功率不大，且单向转动、无冲击，一般机械使用，对质量结构无特殊要求，所以选45钢，调质处理。 初算轴径 对于转轴，按扭转强度初算轴径，查参考文献[1]表9.4得，弯矩较大故取 转速 功率 则 考虑到轴端有一个键槽，轴径加大5%，则 结构设计 轴承部件的结构型式 箱体内无传动件，不需经常拆卸，箱体采用整体式。由轴的功能决定，该轴至少应具有带轮、齿轮的安装段，两个轴承的安装段以及两个轴承对外的密封段，共7段尺寸。由于没有轴向力的存在，且载荷、转速较低，选用深沟球轴承，传递功率小，转速不高，发热小，轴承采用两端固定式。轴低速旋转，且两轴承间无传动件，所以采用脂润滑、毛毡圈密封。确定轴的草图如图1所示： 图 2 轴的草图 轴的伸出端（轴段1、7 由最小直径得 由带轮和齿轮设计结构确定 周向连接用A型普通平键，分别为，，GB/T 1096-2003 轴段2、6[1]图9.8得 得 所以取 轴段3、5 由参考文献[1]图9.8得 得 取 由参考文献[2]表12.1初选轴承6207，查得、、，所以取 箱体与其他尺寸 由参考文献[4]经验公式得跨距 取，并取 由于箱体内无润滑油（无传动件），可取小值，；选用整体式箱体，轴承盖凸缘厚为10mm；用M8螺栓连接轴承盖和箱体，为使螺栓头不与齿轮和带轮相碰，且因箱内无传动件箱体几乎不拆卸，K取小值，K=5mm。综合以上可以得到轴承座宽度 B为大带轮轮宽 b1为小齿轮齿宽 轴的受力分析 画轴的受力简图 轴的受力简图、弯矩图、转矩图画在一起，如图3 计算支反力 转矩 小齿轮圆周力,为小齿轮分度圆直径 小齿轮径向力 小齿轮轴向力 大带轮压轴力 在水平面上 在垂直平面上 轴承1的总支承反力 轴承2的总支承反力 画弯矩图 垂直面上，轴承2处弯矩最大， 水平面上，轴承1处， 轴承2处， 合成弯矩，轴承1处， 轴承2处 如图3所示 画转矩图 如图3所示 图 3 轴的受力分析图 校核轴的强度 由弯矩转矩图可知，轴承2处为危险截面 轴的安全系数校核计算 由参考文献[1]表9.6，抗弯剖面模量； 抗扭剖面模量； 弯曲应力： , 扭剪应力： 对于调质45钢，由参考文献[1]表9.3查得 由参考文献[1]查得碳素钢等效系数 由参考文献[1]表9.11查得轴与滚动轴承配合应力系数 由参考文献[1]表9.12查得绝对尺寸系数 由参考文献[1]表9.9查得轴磨削时表面质量系数 安全系数 由参考文献[1]表9.13查得许用安全系数，，安全。 对于单向转动的转轴，通常按脉动循环处理，故取折合系数 ，则当量应力 由参考文献[1]表9.7查得，，强度满足要求 校核键连接的强度 由参考文献[1]式4.1知 式中： ——工作面的挤压应力，； ——传递的转矩，； ——轴的直径，； ——键的工作长度，，A型，，为键的公称长度和键宽； ——键与毂槽的接触高度，； ——许用挤压应力，，由参考文献[1]表4.1，静连接，材料为钢，静载，。 对于大带轮轴段上的键 ；校核通过； 对于轴段7上的键 ; 校核通过。 校核轴承的寿命 轴承不受轴向力，只有径向力，且，所以只校核轴承2。 计算当量动载荷 ； 校核寿命 由参考文献[1]表10.10，工作温度，； 由参考文献[1]表10.11，无冲击，，取； 由参考文献[2]表12.1，查轴承6307，； ——寿命指数，对于球轴承，； ——轴承的预期寿命，五年两班，每年按250天计； ，校核通过。 轴上其他零件设计 轴承座结构设计 本次设计中选用整体式轴承座。按照设计方案的要求，轴承座孔中心高H=180mm，直径等于滚动轴承外径72mm，