哈工大 機(jī)械設(shè)計(jì) 軸系部件大作業(yè)

1、Harbin Institute of Technology機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)題 目： 軸系部件設(shè)計(jì) 院 系： 能源科學(xué)與工程學(xué)院 班 級(jí)： 1002301 姓 名： 鄒云鵬 學(xué) 號(hào)： 1100200312 軸系部件設(shè)計(jì)一、 設(shè)計(jì)題目原始數(shù)據(jù)如下：方案Pd（KW）軸承座中心高H（mm）最短工作年限LFC2.5920552.820010年2班25% 圖 1二、軸的材料選擇因傳遞功率不大，且對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故需選用常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。三、初算軸徑，并根據(jù)相配聯(lián)軸器的尺寸確定軸徑和長度對(duì)于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算軸徑，由參考文獻(xiàn)1查表10.2得 C=118106,取C =112，則 式中：

2、 齒輪的傳動(dòng)效率 為小齒輪傳遞的功率，有大作業(yè)四可知=3.0，由參考文獻(xiàn)2，取 ，代入上式，得：考慮有一個(gè)鍵槽的影響，取四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.軸承部件的結(jié)構(gòu)型式及主要尺寸 為方便軸承部件的拆裝，減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)，取機(jī)體的鑄造壁厚，機(jī)體上軸承旁連接螺栓直徑，裝拆螺栓所需的扳手空間，故軸承座內(nèi)壁至座孔外端面距離，取。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，估計(jì)軸不會(huì)長，故軸承部件的固定方式可采用兩端固定方式。因此，所涉及的軸承部件的結(jié)構(gòu)型式如圖2所示。然后，可按軸上零件的安裝順序，從 處開始設(shè)計(jì)。3.選擇滾動(dòng)軸承類型，并確定其潤滑與密封方式因軸承所受軸向力很小，選用深溝

3、球軸承，因?yàn)辇X輪的線速度，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)飛濺的潤滑油不足于潤滑軸承，采用油脂對(duì)軸承潤滑，由于該減速器的工作環(huán)境清潔，脂潤滑，密封處軸頸的線速度較低，故滾動(dòng)軸承采用氈圈密封，并在軸上安置擋油板。4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中有7個(gè)軸段的階梯軸，以外伸軸頸為基礎(chǔ)，考慮軸上零件的受力情況，軸上零件的裝拆與定位固定、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，逐一確定其余各段的直徑。軸的軸向尺寸要考慮軸上零件的位置、配合長度、支承結(jié)構(gòu)情況、動(dòng)靜件的距離要求等要素，通常從與傳動(dòng)件相配的軸段開始。根據(jù)以上要求，確定各段軸的直徑：=24，=26，=30，=35，=40mm，=30mm根據(jù)軸承的類型和，初選滾動(dòng)

4、軸承型號(hào)為7306C，=30，=72，=19。因?yàn)檩S承選用脂潤滑，軸上安置擋油板，所以軸承內(nèi)端面與機(jī)體內(nèi)壁間要有一定距離，取。為避免齒輪與機(jī)體內(nèi)壁相碰，在齒輪端面與機(jī)體內(nèi)壁間留有足夠的間距H，取H=15mm。采用凸緣式軸承蓋，其凸緣厚度e=10mm。為避免帶輪輪轂端面與軸承蓋連接螺栓頭相碰，并便于軸承蓋上螺栓的裝拆，帶輪輪轂端面與軸承蓋間應(yīng)有足夠的間距K，取K=20mm。在確定齒輪、機(jī)體、軸承、軸承蓋、帶輪的相互位置和尺寸后，即可從軸段開始，確定各軸段的長度。軸段的長度要比相配齒輪輪轂長度b略短，取=b-2=60mm軸段的長度=H+B+2=46mm軸段的長度=軸段的長度=58mm軸段的長度就是

5、軸環(huán)的寬度m，按經(jīng)驗(yàn)公式m=1.4h=3.5mm 適當(dāng)放大，取=15mm軸段的長度=由以上分析可得軸的各段寬度為：=58mm，=54mm，=43mm，=60mm，=10mm，=31mm。進(jìn)而，軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的跨距也隨之確定下來，7206C軸承力的作用點(diǎn)距外座圈大邊距離，取該點(diǎn)為支點(diǎn)。取帶輪中間為力作用點(diǎn)，則可得跨距，。 5. 鍵連接設(shè)計(jì)帶輪及齒輪與軸的周向連接均采用A型普通平鍵連接，分別采用鍵87GB/T 10962003及108GB/T 10962003。五、軸的受力分析 1. 畫軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡圖根據(jù)上面幾步對(duì)軸的結(jié)構(gòu)尺寸分析計(jì)算，可以畫出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖如圖2（a）。2.畫軸的受力簡圖

6、根據(jù)材料力學(xué)知識(shí)，對(duì)軸的隔斷進(jìn)行受力分析，畫出軸的受力簡圖如圖2（b）。3.計(jì)算支承反力齒輪所受轉(zhuǎn)矩為 /N·mm=齒輪圓周力為徑向力為軸向力在水平面上在垂直面上 軸承I的總支承反力軸承II支承反力4.畫彎矩圖根據(jù)受力情況可畫軸上隔斷的彎矩圖如圖2（c）在水平面上，a-a剖面左側(cè)a-a剖面右側(cè)在垂直面上，彎矩為合成彎矩，a-a剖面左側(cè)a-a剖面右側(cè)5.畫轉(zhuǎn)矩圖 在軸的隔斷上，齒輪的圓周力作用在齒輪外圈上，會(huì)對(duì)軸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)作用，V帶處存在彎矩作用，兩處彎矩相等。由于只有這兩處產(chǎn)生彎矩，軸上彎矩在兩處中間各處相等，其余部分不存在彎矩。所以可畫出軸上彎矩圖如圖2（d）。/N·mm=

7、六、 校核軸的強(qiáng)度此軸幾乎為對(duì)稱布置，但aa剖面左側(cè)使用套筒固定齒輪，軸徑比右側(cè)小，故aa剖面左側(cè)為危險(xiǎn)剖面。由參考文獻(xiàn)1查得，抗彎截面模量為 式中 daa截面軸的直徑，d=35mm； b鍵槽的寬度，b=10mm； t鍵槽的深度，t=5mm。 同理，抗扭截面模量為 彎曲應(yīng)力： 扭剪應(yīng)力： 對(duì)于調(diào)質(zhì)處理的45鋼，由參考文獻(xiàn)1 表10.1，查得，。鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1 附表10.4，查得。 絕對(duì)尺寸系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1 附表10.1，查得。軸磨削加工時(shí)的表面質(zhì)量系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1 附表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 附表10.5，查得許用安全系數(shù)

8、。顯然，故aa剖面安全。對(duì)于一般用途的轉(zhuǎn)軸，也可按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算。對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，取折合系數(shù)，當(dāng)量應(yīng)力為已知軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得。顯然，故軸的aa剖面左側(cè)強(qiáng)度滿足要求。七、 校核鍵連接的強(qiáng)度鍵連接的擠壓應(yīng)力計(jì)算公式 式中 d鍵連接處軸徑， mm； T傳遞的轉(zhuǎn)矩，； h鍵的高度，mm； l鍵連接的計(jì)算長度，。聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力取鍵、軸及聯(lián)軸器的材料為鋼，由參考文獻(xiàn)1 表10.2查得。顯然，故強(qiáng)度足夠。八、 校核軸承壽命1. 計(jì)算當(dāng)量載荷系數(shù) 式中 軸的徑向載荷和軸向載荷； X、Y 動(dòng)載荷徑向系數(shù)和動(dòng)載荷軸向系數(shù)。由于軸向力，由參考文獻(xiàn)1 表11.12查得X=1，Y=0。 則當(dāng)量動(dòng)載荷 2. 校核軸承壽命 由于軸段幾乎呈對(duì)稱分布，受力均勻，故只需校核軸承。軸承在100以下工作，由參考文獻(xiàn)1 表11.19查得，；載荷平穩(wěn)，由參考文獻(xiàn)1 表11.