Harbin Institute of Technology机械设计大作业说明书大作业名称: 机械设计大作业设计题目: 轴系部件设计班级: 120设计者:学号: 112指导教师: 张锋设计时间: 2014、11、21哈尔滨工业大学设计任务书题目:设计带式传输机中得齿轮传动高速轴得轴系部件设计原始数据:带式传输机得传动方案如图所示,机器工作平稳、单向回转、成批生产,其它数据见表。

带式传输机中齿轮传动得已知数据目录1、选择轴得材料、热处理方式 ........................................ 错误!未定义书签。

2、初步计算轴径 (4)3、结构设计 (4)3、1确定机体与轴得结构形式 (4)3、2 阶梯轴各轴段直径得确定 (5)3、2、1 轴段1与轴段7 (5)3、2、2 轴段2与轴段6 (5)3、2、4 轴段4 (6)3、3 阶梯轴各轴段长度及跨距得确定 (6)3、3、1 轴段4 (6)3、3、2 轴段3与轴段5 (6)3、3、3 轴段2与轴段6 (6)3、3、4 轴段1与轴段7 (6)3、4 键连接设计 (7)4、轴得受力分析 (7)4、1 画轴得受力简图(图3b) (7)4、2 计算支承反力 (7)4、3画弯矩图(图3c、d、e) (7)4、4画弯矩图(图3f) (8)5、校核轴得强度 (8)6、校核键连接得强度 (10)7、校核轴承寿命 (11)7、1 计算当量动载荷 (11)7、2 校核轴承寿命 (11)8、轴上其她零件设计 (12)8、1轴上键连接设计 (12)8、3 轴承端盖设计 (12)8、4 轴端挡圈设计 (13)参考文献 (13)1、选择轴得材料、热处理方式因传递功率不大,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。

2、初步计算轴径对于转轴,按扭转强度初算轴径。

式中d——轴得直径;P——轴传递得功率,kW;n——轴得转速,r/min;C——由许用扭转剪应力确定得系数;根据参考文献[2]表9、4查得C=118～106,取C=118,由大作业4可得:所以考虑键槽影响,应将轴径增大5%,即按照得R10系列圆整,取d=25mm。

3、结构设计3、1确定机体与轴得结构形式箱体内无传动件,不需经常拆卸,箱体采用整体式。

由轴得功能可知,该轴应具有带轮、齿轮得安装段,两个轴承得安装段以及两个轴承对外得密封段,共7段尺寸。

由于没有轴向力得存在,且载荷、转速较低,故选用深沟球轴承。

由于传递功率小,转速不高,发热小,故轴承采用两端固定式。

由于轴转速较低,且两轴承间无传动件,所以采用脂润滑、毛毡圈密封。

确定轴得草图如图1所示:图1 确定轴得草图3、2 阶梯轴各轴段直径得确定 3、2、1 轴段1与轴段7轴段1与轴段7分别安放大带轮与小齿轮,所以其长度由带轮与齿轮轮毂长度确定,而直径由初算得最小直径得到。

所以。

3、2、2 轴段2与轴段6轴段2与轴段6得确定应考虑齿轮、带轮得轴向固定与密封圈得尺寸。

由参考文献[2]图9、8计算得到轴肩高度mm mm d h )5.2~75.1(25)1.0~07.0()1.0~07.0(11=⨯==故mm mm h d d d )30~5.28()]5.2~75.1(225[21162=⨯+=+==由参考文献[1]表14、4取毡圈油封直径,取轴径。

3、2、3 轴段3与轴段5轴段3与轴段5安装轴承,最终尺寸由轴承确定。

标准直齿圆柱齿轮,没有轴向力,但考虑到有较大得径向力,故选用深沟球轴承。

初算轴径由参考文献[1]表12、1选轴承6307,外形尺寸d=35mm,D=80mm,B= 21mm,安装尺寸d a=44mm,D a=71mm。

故确定轴径。

3、2、4 轴段4轴段得作用为轴承得轴向定位,故取d4=d a=44mm。

3、3 阶梯轴各轴段长度及跨距得确定对二支点在同一轴承座内而支点间无传动件得情况,应首先确定两轴承间跨距L,一般,d为轴承所在轴段得直径。

而此轴得跨距就是指轴上支反力作用点间得距离,对于深沟球轴承,力作用点在轴承宽度中点。

3、3、1 轴段4由上述可知,取L=101mm。

则轴段4得长度l4=L−B=101mm−21mm=80mm3、3、2 轴段3与轴段5轴段3与轴段5安装轴承,轴段长度与轴承内圈宽度相同,故l3=l5=B= 21mm。

3、3、3 轴段2与轴段6轴段2与轴段6得长度与轴承盖得选用及大带轮与小齿轮得定位轴肩得位置有关系。

由于箱体采用整体式,故选择凸缘式轴承端盖(如图2所示)。

取固定轴承端盖得螺栓得直径为,则,取。

取, 图2 凸缘式轴承端盖箱体外部传动零件得定位轴肩到轴承端盖间得距离K取20mm。

故轴段2与轴段6得长度l2=l6=e+m+K=8mm+18mm+20mm=46mm。

3、3、4 轴段1与轴段7由大作业4数据知,小齿轮宽度为55mm,为避免重复定位,取轴段1得长度。

由大作业3数据知,小带轮轮毂长度为50mm ,故取大带轮轮毂长度也为50mm ,为避免重复定位,取轴段7得长度。

3、4 键连接设计大带轮与小齿轮得周向连接均采用A 型普通平键连接,由,初选普通平键尺寸为,轴段1得键长为45mm ,轴段7得键长为40mm 。

4、 轴得受力分析4、1 画轴得受力简图(图3b) 4、2 计算支承反力转矩mm N mm N n p T •=•⨯⨯=⨯⨯=4246747009.21055.91055.966。

小齿轮圆周力。

小齿轮径向力。

由于就是直齿轮,故小齿轮轴向力。

由大作业3可知,大带轮压轴力。

由前面计算可得,跨距L 1=l 12+l 2+l 32=（532+46+212）mm =83mm ,跨距L 2=L =101mm ,跨距L 3=l 52+l 6+l 72=（212+46+482）mm =80.5mm 。

水平面上,对右侧轴承列平衡方程得:()()12312650.883101721.4380.5610.6101r HF L L QL R N N L +-⨯+-⨯===垂直面上,对左侧轴承列平衡方程得: 轴承1得总支承反力 轴承2得总支承反力 4、3画弯矩图(图3c 、d 、e)水平面上,轴承1所受弯矩水平面上,轴承2所受弯矩 垂直面上,轴承1所受弯矩最大 合成弯矩:轴承1处:1157928.84M mm N mm ==•=•轴承2处:258075.1M mm N mm ==•=• 4、4画弯矩图(图3f)转矩mm N mm N n p T •=•⨯⨯=⨯⨯=4246747009.21055.91055.966。

5、 校核轴得强度由弯矩转矩图可知,轴承1处为危险截面。

由参考文献[2]表9、6可知: 抗弯剖面模量: 抗扭剖面模量:图3 轴得受力图弯曲应力:扭剪应力:对于调质45钢,由参考文献[2]表9、3查得,,。

由参考文献[2]查得碳素钢等效系数由参考文献[2]表9、11查得轴与滚动轴承配合应力系数, 由参考文献[2]表9、12查得绝对尺寸系数由参考文献[2]表9、9查得轴磨削时表面质量系数只考虑弯矩时得安全系数:13003.9891.8334.360.200.950.88a mS K σσσσσσψσβε-===⨯+⨯+⨯只考虑转矩时得安全系数:115527.731.632.520.1 2.520.950.81a mS K ττττττψτβε-===⨯+⨯+⨯安全系数: 校核通过。

6、 校核键连接得强度由参考文献[2]式4、1: 式中:——工作面得挤压应力,; ——传递得转矩,; ——轴得直径,;——键得工作长度,,A 型,,为键得公称长度与键宽; ——键与毂槽得接触高度,;——许用挤压应力,,由参考文献[1]表6、1,静连接,材料为钢,有轻微冲击,,取110Mpa 。

轴段1上得键: 校核通过。

轴段7上得键: 校核通过7、 校核轴承寿命轴承不受轴向力,只有径向力,且,所以只校核轴承1即左轴承即可。

7、1 计算当量动载荷由参考文献[2]式10、2得:式中:——当量动载荷,;——轴承得径向载荷与轴向载荷,;——动载荷径向系数与动载荷轴向系数。

7、2 校核轴承寿命由参考文献[2]公式10、1c 得:3661011010 1.03340021008.26060470 1.23314t hP f C L h n f P ε⎛⎫⋅⨯⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⋅⨯⨯⎝⎭⎝⎭ 式中: L 10h ——轴承得基本额定寿命,h ;——轴承得基本额定动载荷,由参考文献[1]表12、1,查轴承6307,; ——寿命指数,对于球轴承,;——温度系数,由参考文献[2]表10、10,工作温度,;——载荷系数,由参考文献[2]表10、11,中等冲击,,取;由已知条件可知,五年两班,每年按250天计,则轴预期寿命:因为,故校核通过。

8、轴上其她零件设计8、1轴上键连接设计由前面计算可知,大带轮与小齿轮得周向连接均采用A型普通平键连接,由,查参考文献[1]表11、28,选取,轴段1得键长为45mm,轴段7得键长为40mm。

8、2 轴承座设计本次设计中选用整体式轴承座。

按照设计方案得要求,轴承座孔中心高H=160mm,轴承座孔得内径等于滚动轴承得外径80mm,轴承座孔长,轴承座腹板壁厚。

8、3 轴承端盖设计箱内无传动件,故选用凸缘式轴承端盖,工作环境室内清洁,故用毛毡圈密封。

凸缘厚,旋入端长,旋入端外径为轴承外径,内径配合轴承安装尺寸取70mm,拔模斜度1:10。

凸缘外径,为螺栓直径M6,取110mm。

螺栓孔中心距。

毛毡圈所在轴段得直径为30mm,查参考文献[1]表14、4,可得毛毡圈梯形沟槽宽边长5、5mm,窄边长4mm,窄边直径43mm,宽边直径31mm。

图4 轴承端盖结构图8、4 轴端挡圈设计轴端挡圈直径32mm,内孔直径12mm,厚5mm。

参考文献[1]王连明,宋宝玉主编、机械设计课程设计[M]、4版、哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2005、[2]宋宝玉,王黎钦主编、机械设计[M]、北京:高等教育出版社,2010、[3]马惠萍主编、互换性与测量技术基础案例教程[M]、北京:机械工业出版社,2014、8、。