哈工大机械设计大作业剖析.docx

哈尔滨工业大学机械设计作业设计计算说明书题目: 轴系部件设计系别: 英才学院班号: 1436005姓名: 刘璐 日期:2016.11.12哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目：轴系部件设计 设计原始数据：图1表 1 带式运输机中V带传动的已知数据方案（KW）轴承座中心高H（mm）最短工作年限L工作环境5.1.2496010021803年3班室外有尘机器工作平稳、单向回转、成批生产目录一、带轮及齿轮数据1二、选择轴的材料1三、初算轴径dmin1四、结构设计21. 确定轴承部件机体的结构形式及主要尺寸22. 确定轴的轴向固定方式23. 选择滚动轴承类型，并确定润滑、密封方式24. 轴的结构设计2五、轴的受力分析41. 画轴的受力简图42. 计算支承反力43. 画弯矩图54. 画扭矩图5六、校核轴的强度5七、校核键连接的强度7八、校核轴承寿命81. 计算轴承的轴向力82. 计算当量动载荷83. 校核轴承寿命8九、绘制轴系部件装配图（图纸）9十、参考文献9一、带轮及齿轮数据已知带传动输出轴功率 P = 3.84 kW，转矩 T = 97333.33N·mm，转速 n = 480 r/min，轴上压力Q = 705.23 N，因为原本圆柱直齿轮的尺寸不满足强度校核，故修改齿轮尺寸为分度圆直径d1 =96.000 mm，其余尺寸齿宽b1 = 35 mm，螺旋角β= 0°，圆周力 Ft = 2433.33 N，径向力 Fr = 885.66 N，法向力Fn = 2589.50 N，载荷变动小，单向转动。二、选择轴的材料因传递功率不大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理。三、初算轴径dmin对于转轴，按扭转强度初算，由参考文献[1]式10.2估算最小直径式中：P—轴传递的功率，kW；n—轴的转速，r/min；[τ] —许用扭转应力，MPa；C—由许用扭转切应力确定的系数。查参考文献[1]表10.2，得对于45钢，C取值范围126 ~ 103，取C= 118。轴输入功率为式中：η1—V带传动的效率，查参考文献[2]表9.1，V带传动效率η1= 0.98；η2—滚动轴承传动效率，查参考文献[2]表9.1，一对滚动球轴承传动效率η2= 0.98。故：轴转速为：并考虑轴上有一个键槽，将轴径加大5%。于是初算轴径最小值得：按照GB/T 2822—2005的Ra10系列圆整，初取d=25mm。四、结构设计1.确定轴承部件机体的结构形式及主要尺寸为方便轴承部件的装拆，轴承座的机体采用剖分式结构，取轴承座的铸造壁厚为δ= 8mm。机体上轴承旁连接螺栓直径d2 = 12mm，装拆螺栓所需要的扳手空间C1 = 18mm，C2 = 16mm，故轴承座内壁至座孔外端面距离：L = δ+C1+ C2+(5~8)mm = 47~50mm取L = 50mm。由此，设计的轴承部件的结构如图2所示。然后可按轴上零件的安装顺序，从dmin处开始设计。图2 轴的结构草图（不带尺寸）2. 确定轴的轴向固定方式由于轴跨距不大，且传递功率中等，齿轮减速器效率高、发热小，轴不会太长，故轴承部件的固定方式可采用两端固定的方式。3. 选择滚动轴承类型，并确定润滑、密封方式轴上所安装齿轮为直齿轮，不产生轴向载荷，且径向载荷较小、转速不高，故选用深沟球轴承。轴承内圈直径约为25 mm量级，根据参考文献[1]，其速度因数值：其速度因数较小，宜选用脂润滑。密封段轴径约为30mm量级，其轴颈圆周速度为：由于轴径圆周速度小，且工作环境有尘，所以采用唇形圈密封。4.轴的结构设计(1) 大带轮与轴段1：由于要求，大带轮必须放置在轴端，所以dmin即为轴段1的最小直径，d1= 25mm。大带轮一端通过轴肩固定，另一端通过挡圈和螺栓固定，轴段1处放置大带轮处长度l10 = 50mm，为避免发生干涉，轴段长度比大带轮宽度短1~3mm，故取：l1 = 48mm(2) 密封圈与轴段2、轴段6：本方案采用深沟球轴承，端盖宜采用凸缘式端盖，密封方式采用毛毡圈密封。由参考文献[1]图10.9中公式，可得到轴段2与轴段1之间的轴肩高为：h1 = (0.07~0.1)d1 = (0.07~0.1)×25 = 1.75～2.5 mm由参考文献[2]表14.4，选择轴径为30mm的毛毡圈，故轴段2的直径：d2= 30 mm同理，轴段6的直径为：d6= 30 mm(3) 轴承与轴段3及轴段5：由参考文献[1]图10.9中公式，可得到轴段3与轴段2之间的轴肩高为：h2 = (0.07~0.1)d2 = (0.07~0.1)×30 = 2.1～3 mm轴承采用深沟球轴承，考虑轴承可能承受较大径向载荷，选取窄系列、中载系列，由参考文献[2]表12.1，选用轴承型号6307，因此：d3 = d5= 35