哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)5,軸系部件設(shè)計(jì)

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書姓 名： 院（系）：能源科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè)：飛行器動(dòng)力工程 班 號(hào)：1202201任務(wù)起至日期： 2014年11月23日至2014年12月7日課程設(shè)計(jì)題目：軸系部件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求電動(dòng)機(jī)工作功率：2.2 電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速：940工作機(jī)的轉(zhuǎn)速：80 第一級(jí)傳動(dòng)比：2.1軸承座中心高：160 最短工作年限：5年2班工作環(huán)境：室內(nèi)、清潔傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)要求： （1）繪制軸系部件裝配圖一張，按照裝配圖要求標(biāo)注尺寸、序號(hào)及填寫明細(xì)欄、標(biāo)題欄，編寫技術(shù)要求。 （2）撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，主要是齒輪傳動(dòng)高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度計(jì)算，軸上的滾動(dòng)軸承額定壽命計(jì)算及鍵連接的校核計(jì)算。指

2、導(dǎo)老師教研室主任1.選擇軸的材料因傳遞的功率不大，且對(duì)質(zhì)量和尺寸無(wú)特殊要求，故選擇常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。2.初算軸徑dmin對(duì)于轉(zhuǎn)軸按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算直徑，已知傳遞的功率，帶輪和軸的效率為，?？梢缘玫紺是由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)。查參考文獻(xiàn)1表10.2得C=106118，根據(jù)參考文獻(xiàn)1注查得，考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，C取較小值106。由于考慮到軸的最小直徑處要安裝大帶輪，會(huì)有鍵槽存在，故將其擴(kuò)大5%，所以，根據(jù)參考文獻(xiàn)2表9.4標(biāo)準(zhǔn)尺寸(GB/T 2822-2005),按Ra20系列圓整，得到綜上，完成軸徑的初算。3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1確定軸承部件機(jī)體的結(jié)構(gòu)形式和主要尺寸為方便軸承部件的拆裝，鑄造

3、機(jī)體采用整體式結(jié)構(gòu)。3.2確定軸的軸向固定方式因傳遞功率小，齒輪減速器效率高、發(fā)熱小，故軸承部件的固定方式可采用兩端固定方式。3.3選擇滾動(dòng)軸承類型，并確定其潤(rùn)滑與密封方式因軸承所受軸向力很小，選用深溝球軸承，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)飛濺的潤(rùn)滑油不能夠潤(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)境為室內(nèi)清潔，脂潤(rùn)滑，密封處軸頸的線速度較低，故滾動(dòng)軸承采用氈圈密封，由于該軸是傳動(dòng)軸所以不需要在軸上安置擋油板。3.4軸徑的設(shè)計(jì)本題中有7個(gè)軸段的階梯軸，軸的徑向尺寸（直徑）確定，以外伸軸徑d1為基礎(chǔ)，考慮到軸零件上的受力情況，軸上零件拆裝與定位固定，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

4、其余各軸段的直徑。和d7的確定軸段1和軸段7分別安放大帶輪和小齒輪，所以其長(zhǎng)度由帶輪和齒輪輪轂長(zhǎng)度確定，而直徑由初算的最小直徑得到，。d2和d6的確定軸段2和軸段6的確定應(yīng)考慮齒輪、帶輪的軸向固定和密封圈的尺寸。由參考文獻(xiàn)1圖10.16和表10.3計(jì)算得到軸肩高度由參考文獻(xiàn)2表14.4，毛氈圈油封的軸徑d=30mm，所以d2=d6=30mm。氈圈代號(hào)為30 FZ/T92010-1991。d3和d5的確定 軸段3和軸段5安裝軸承，尺寸由軸承確定。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，沒(méi)有軸向力，但考慮到有較大的徑向力，選用深溝球軸承。根據(jù)參考文獻(xiàn)2表12.1深溝球軸承（GB/T 2761994）,選用軸承代號(hào)620

5、7，d=35mm，軸承采用脂潤(rùn)滑，取d3=d5=35mm。d4的確定軸段4在兩軸承座之間，其功能為定位固定軸承的軸肩，d4=da=42mm。3.5各軸段長(zhǎng)度及跨度的確定軸段4軸段4在兩軸承座之間，兩端支點(diǎn)間無(wú)傳動(dòng)件，應(yīng)該首先確定該段跨距L取。可得到軸段4的長(zhǎng)度。軸段3和軸段5軸段3和軸段5安裝軸承，軸段長(zhǎng)度與軸承內(nèi)圈寬度相同，根據(jù)軸承6207查得。軸段2和軸段6軸段2和軸段6的長(zhǎng)度和軸承蓋的選用及大帶輪和小齒輪的定位軸肩的位置有關(guān)系。選用嵌入式軸承端蓋，取軸承蓋凸緣厚度，箱體外部傳動(dòng)零件的定位軸肩距軸承端蓋的距離則軸段6長(zhǎng)度由于大帶輪較大，設(shè)計(jì)成腹板式結(jié)構(gòu)，故軸段2長(zhǎng)度軸段1和軸段7軸段1和7

6、分別安裝小齒輪和大帶輪，故軸段1長(zhǎng)度軸段7長(zhǎng)度3.6鍵連接設(shè)計(jì)齒輪與大帶輪的周邊連接均采用A型普通平鍵連接，均采用GB/T 1096-2003。4.軸的受力分析4.1畫軸的受力簡(jiǎn)圖如圖1 軸的受力簡(jiǎn)圖及彎矩扭矩圖。4.2計(jì)算支撐反力轉(zhuǎn)矩小齒輪圓周力，為小齒輪分度圓直徑小齒輪徑向力小齒輪軸向力根據(jù)帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)，由參考文獻(xiàn)1式（7.25）帶輪在軸上的壓力帶初次裝在帶輪上時(shí)，所需初拉力比正常工作時(shí)大得多，故計(jì)算軸和軸承時(shí)，將其擴(kuò)大50% ，因此在水平面上在垂直平面上軸承2的總支撐反力軸承1的總支撐反力4.3畫彎矩圖垂直方向上軸承1處彎矩最大水平方向上軸承2處彎矩最大合成彎矩軸承1處軸承2處圖1 軸件的

7、受力簡(jiǎn)圖-彎矩扭矩圖5.校核軸的強(qiáng)度由軸承彎矩圖可知軸承1處為危險(xiǎn)截面，對(duì)軸承1處進(jìn)行軸的安全系數(shù)校核計(jì)算。由參考文獻(xiàn)1表10.1抗彎剖面模量抗扭剖面模量彎曲應(yīng)力扭剪應(yīng)力對(duì)于調(diào)質(zhì)45鋼，由參考文獻(xiàn)1表10.1得碳素鋼等效系數(shù)；鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)由參考文獻(xiàn)1附表10.4得。絕對(duì)尺寸系數(shù)查參考文獻(xiàn)1附圖10.1得軸磨削加工時(shí)的表面質(zhì)量系數(shù)，查參考文獻(xiàn)1附圖10.1和附表10.2得。由此安全系數(shù)計(jì)算如下由參考文獻(xiàn)1表10.5 查得許用安全系數(shù)，安全。對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，通常按脈動(dòng)循環(huán)處理，故取折合系數(shù) 。則當(dāng)量應(yīng)力已知軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度滿足要求。6.校核鍵連接得強(qiáng)度鍵連接處的擠壓應(yīng)力其

8、中為許用擠壓應(yīng)力，查得靜連接，材料為鋼，。，即校核通過(guò)。7校核軸承的壽命軸承不受軸向力，只受徑向力，已知，所以只校核軸承2。7.1計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷當(dāng)量動(dòng)載荷為7.2校核壽命由參考文獻(xiàn)111.9，工作溫度，；由參考文獻(xiàn)1表11.10，載荷變動(dòng)小為減速器，?。挥蓞⒖嘉墨I(xiàn)2表12.1，查軸承6206，；軸承的預(yù)期壽命，五年兩班，每年按250天，校核通過(guò)。8.軸上其他零件設(shè)計(jì)8.1軸承端蓋設(shè)計(jì)根據(jù)參考文獻(xiàn)3圖7.5的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，如圖2所示，確定螺釘直徑；，?。?，取；密封圈尺寸，。圖2 軸承端蓋結(jié)構(gòu)8.2軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)采用整體式軸承座，底座凸緣厚度， 底座腹板壁厚，底座腹板寬根據(jù)軸承蓋外直徑考慮起模斜度1：10定出。軸承座兩側(cè)筋厚，取軸承座地腳螺栓直徑，軸承蓋連接螺栓直徑。8.3螺栓使用設(shè)計(jì)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5782-2000,軸承蓋連接螺栓選用六根，地腳螺栓選用兩根。8.4其他零件其他零件的選用以