哈工大機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)5軸系部件設(shè)計(jì)511

1、Harbin Institute of Technology 機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)計(jì)算說明書課程名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 軸系部件設(shè)計(jì) 院 系： 機(jī)電學(xué)院 班 級(jí)： 設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 張 鋒 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2013.12 哈爾濱工業(yè)大學(xué)題目:設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)中的齒輪傳動(dòng)高速軸的軸系部件帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)方案如圖1所示，機(jī)器工作平穩(wěn)，單向回轉(zhuǎn)，成批生產(chǎn)，原始數(shù)據(jù)見表1。圖 1 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)方案表 1 帶式運(yùn)輸機(jī)中V帶傳動(dòng)的已知數(shù)據(jù)方案電動(dòng)機(jī)工作功率P/KW電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm/(r/min)工作機(jī)的轉(zhuǎn)速nw/(r/min)第一級(jí)傳動(dòng)比i1軸承座中心高H/mm最短工作年限工作環(huán)境5.1.

2、13960901.81508年1班室外、有塵 目 錄一 選擇軸的材料4二 初算軸徑4三 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4 四 軸的受力分析5五 校核軸的強(qiáng)度7六 軸的安全系數(shù)校核計(jì)算7七 鍵強(qiáng)度的校核計(jì)算6八 校核軸承的壽命9九 軸上其他零件設(shè)計(jì)9十 軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10十一 軸承端蓋（透蓋）10參考文獻(xiàn)10 一 選擇軸的材料因傳遞功率不大，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。二 初算軸徑由大作業(yè)三P=3.46KW，n=533.3，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，則考慮有一個(gè)鍵槽的影響，取按標(biāo)準(zhǔn)GB2822-81的圓整后取。

3、三 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)中的軸需要安裝帶輪、齒輪、軸承等不同的零件，并且各處受力不同，因此，設(shè)計(jì)成階梯軸形式，共分為七段。軸段的草圖如圖1：軸段軸段軸段軸段軸段軸段軸段 圖13.1 階梯軸各部分直徑的確定1) 軸段1和軸段7軸段1和軸段7分別安放大帶輪和小齒輪，而直徑由初算的最小直徑得到。所以，。2) 軸段2和軸段6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10.9計(jì)算得到軸肩高度由參考文獻(xiàn)2表14.4，室外有塵環(huán)境，選擇唇形密封圈軸徑，所以。3) 軸段3和軸段5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，沒有軸向力，但考慮到有較大的徑向力，選

4、用深溝球軸承。根據(jù)2表12.1GB/T 2761994，初選軸承6307，外形尺寸d=35mm，D=80mm，B=21mm，軸件安裝尺寸。因?yàn)檩S承的值小于，所以選用脂潤滑。故取。4) 軸段4軸段4在兩軸承座之間，其功能為定位固定軸承的軸肩，故。3.2階梯軸各軸段長度及跨距的確定1)軸段4軸段4在兩軸承座之間，兩端支點(diǎn)間無傳動(dòng)件，應(yīng)該首先確定該段跨距L。一般，取。則，取。2)軸段3和軸段5軸段3和軸段5安裝軸承，軸段長度與軸承內(nèi)圈寬度相同，故。3)軸段2和軸段6軸段2和軸段6的長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

5、肩距軸承端蓋的距離，則。4）軸段1和軸段7軸段1和7分別安裝大帶輪和小齒輪，故軸段1長度，軸段7長度（小齒輪實(shí)心式）。四 軸的受力分析4.1畫軸的受力簡圖軸的受力簡圖、彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖畫在一起，見圖2。4.2計(jì)算支承反力傳遞到軸系部件上的轉(zhuǎn)矩齒輪圓周力齒輪徑向力齒輪軸向力帶輪壓軸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%，按計(jì)算。在水平面上在垂直平面上軸承1的總支承反力軸承2的總支承反力4.3畫彎矩圖豎直面上，II-II截面處彎矩最大，；水平面上，I-I截面處彎矩最大，；II-II截面處的彎矩為；合成彎矩，I-I截面：II-II截面：豎直面上和水平面上的

6、彎矩圖，及合成彎矩圖如圖2所示4.4畫轉(zhuǎn)矩圖做用在軸上的轉(zhuǎn)矩為大帶輪的輸入轉(zhuǎn)矩T1=61959III轉(zhuǎn)矩圖如圖2所示（單位：）1163551409681409686195939796.8109338轉(zhuǎn)矩圖合成彎矩圖水平面彎矩圖豎直面彎矩圖R2vFtFrR2HR1HR1vQ圖2五 校核軸的強(qiáng)度I-I截面既有彎矩又有轉(zhuǎn)矩，且彎矩最大，為危險(xiǎn)截面。按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算。根據(jù)參考文獻(xiàn)1式10.3，有式中1-1截面處彎矩，；1-1截面處轉(zhuǎn)矩，；抗彎剖面模量，由參考文獻(xiàn)1附表10.1，；抗扭剖面模量，由參考文獻(xiàn)1附表10.1，；根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)，對(duì)于不變的轉(zhuǎn)矩，；對(duì)稱循環(huán)的許用彎曲應(yīng)力，由參考文獻(xiàn)

7、1表10.4，。因此，校核通過六 軸的安全系數(shù)校核計(jì)算彎曲應(yīng)力：扭剪應(yīng)力：由參考文獻(xiàn)1式10.4、10.5、10.6，式中：只考慮彎矩時(shí)的安全系數(shù)；只考慮轉(zhuǎn)矩時(shí)的安全系數(shù)；、材料對(duì)稱循環(huán)的彎曲疲勞極限和扭轉(zhuǎn)疲勞極限，由參考文獻(xiàn)1表10.1，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，；彎曲時(shí)和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1附表10.3、附表10.4，；零件的絕對(duì)尺寸系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1附圖10.1，；表面質(zhì)量系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1附圖10.1、附表10.2，；把彎曲時(shí)和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的平均應(yīng)力折算為應(yīng)力幅的等效系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1表10.1，；彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力， 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力， 許用疲勞強(qiáng)度安全系

8、數(shù)，由參考文獻(xiàn)1表10.5，；所以，校核通過。七 鍵連接的強(qiáng)度校核由參考文獻(xiàn)1式6.1式中：工作面的擠壓應(yīng)力，；傳遞的轉(zhuǎn)矩，；軸的直徑，；鍵的工作長度，A型，為鍵的公稱長度和鍵寬；鍵與轂槽的接觸高度，；許用擠壓應(yīng)力，由參考文獻(xiàn)1表6.1，靜連接，材料為鋼，有輕微沖擊，,取110Mpa。1） 對(duì)于軸段1上的鍵，選擇參數(shù)L=30，B=8，h=7。，校核通過；2） 對(duì)于軸段7上的鍵，選擇參數(shù)L=22，B=8，h=7。，校核通過。八 校核軸承的壽命軸承不受軸向力，只有徑向力，且，所以只校核軸承2即左軸承即可。8.1計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷由參考文獻(xiàn)1式11.2；式中：當(dāng)量動(dòng)載荷，； 軸承的徑向載荷和軸向載荷，；

9、動(dòng)載荷徑向系數(shù)和動(dòng)載荷軸向系數(shù)，由。8.2校核壽命由參考文獻(xiàn)1式11.1c式中：軸承的基本額定壽命，h；軸承的預(yù)期壽命8年1班，每年按250天計(jì)，；軸承的基本額定動(dòng)載荷，由參考文獻(xiàn)2表12.1，查軸承6307，；壽命指數(shù)，對(duì)于滾子軸承，；溫度系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1表11.9，工作溫度，；載荷系數(shù)，由參考文獻(xiàn)1表11.10，?。?， 符合要求九 軸上其他零件設(shè)計(jì)1）密封用唇形圈所在軸段的直徑為30mm，查參考文獻(xiàn)2表14.4，可得密封圈尺寸參數(shù)D=42，b=7。2) 兩側(cè)軸端擋板該零件也屬于標(biāo)準(zhǔn)件。查閱參考文獻(xiàn)2表11.22，選用螺栓緊固軸端擋圈（GB/T 892-1986），B型，公稱直徑32mm。十 軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)中選用整體式軸承座。按照設(shè)計(jì)方案的要求，軸承座孔中心高H=150mm，軸承座腹板壁厚，筋厚，底座凸緣厚度b=15mm。軸承座地腳螺栓直徑df=16mm,軸承蓋連接螺栓直徑d1=8mm。由參考文獻(xiàn)2表 4.2查到地腳螺栓的扳手空間C1=22mm，C2=20mm，沉頭座直徑d2=32mm。十一 軸承端蓋（透蓋）由本次設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，可選用嵌入式軸承蓋，其中嵌入毛氈圈以密封。由參考文獻(xiàn)3圖7.5中的經(jīng)驗(yàn)公式得到相關(guān)尺寸：，取。（此處的是螺栓直徑，即設(shè)計(jì)軸承座時(shí)的