轴系部件设计

机械设计大作业说明书

题目：轴系部件设计

学院：机电工程与自动化学院

专业：机械类

班级：

姓名：

学号：

目录一．大作业任务书4

二．设计内容4

1. 选择轴的材料4

2. 按扭转强度估算轴径4

3. 轴的结构设计5

3.1轴承机构及轴向固定方式5

3.2选择滚动轴承类型5

3.3键连接设计5

3.4各轴段直径设计5

3.5各轴段长度设计6

4．轴的受力分析6

4.1轴的受力简图7

4.2计算支撑反力7

4.3轴的弯矩图8

4.4轴的转矩图9

5．校核轴的强度9

6. 轴的安全系数校核计算10

7. 校核键连接的强度11

8. 校核轴承寿命11

8.1计算当量动载荷11

8.2轴承寿命校核12

9. 轴上其他零件设计12

9.1轴上键连接的设计12

9.2轴承座结构设计12

9.3轴承端盖设计12

三、参考文献13

一、大作业任务书

带式运输机的传动方案如图1所示，机械工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据见表1。

图1

方案电动机

工作功

率P/kW

电动机满

载转速

n m/(r/min)

工作机的转

速

n w/(r/min)

第一级

传动比

i1

轴承座中

心高

H/mm

最短工

作年限

工作

环境

5.1.4 2.2 940 80 2.1 160 5年2班室内、清洁

二、设计内容

1.选择轴的材料

通过已知条件和查阅相关的设计手册得知，该传动机所传递的功率属于中型功率。因此轴所承受的扭矩不大，对质量及结构尺寸无特殊要求。故选用常用材料45号钢，并进行调质处理。

2.按扭转强度估算轴径

对于转轴，扭转强度初算轴径，查参考文献[2]表10.2得C=103～126，考虑轴端弯矩比转矩小，故取C=106，则

18.6mm

式中：

P——轴的传递功率，由已知得P=2.42KW；

n——轴的转速，由已知得n=470r/min；

C——由许用扭转剪应力确定的系数

由于考虑到轴的最小直径处要安装大带轮或小齿轮有键槽存在，故将其扩大为1.05倍，得d1≥×1.05=18.6×1.05=19.53mm，按标准GB/T 2822-2005的R a20圆整后取d1=22mm。

3.轴的结构设计

3.1轴承机构及轴向固定方式

因传递功率小，齿轮减速器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴承部件的固定方式采用两端固定方式。同时为了方便轴承部件的拆装，机体采用部分式结构。又由于本设计中的轴需要安装联轴器、齿轮、轴承等不同的零件，并且各处受力不同。因此，设计成阶梯轴形式。轴段的草图见图2：

图2

3.2选择滚动轴承类型

因轴承所受轴向力很小，选用深沟球轴承，因为齿轮的线速度小于2m/s，齿轮转动时飞溅的润滑油不足于润滑轴承，采用油脂对轴承润滑，由于该减速器的工作环境无尘，脂润滑，密封处轴颈的线速度较低，故滚动轴承采用毛毡圈密封，由于是悬臂布置所以不用轴上安置挡油板。

3.3键连接设计

齿轮及带轮与轴的周向连接均采用A型普通平键连接，齿轮、带轮所在轴径相等，两处键的型号均为10 8GB/T 1096—2003。

3.4各轴段直径设计

（1）轴段1和轴段7

轴段1和轴段7分别安放大带轮和小齿轮，所以其长度由带轮和齿轮轮毂长度确定，而直径由初算的最小直径得到。所以，d1=d7=22mm。

（2）轴段2和轴段6

轴段2和轴段6的确定应考虑齿轮、带轮的轴向固定和密封圈的尺寸。由参考文献[2] 表10.3计算得到轴肩高度

查国标JB/ZQ4606-1997，毛毡圈密封的轴径d=26mm，所以取d2=d6=26mm。

（3）轴段3和轴段5

轴段3和轴段5安装轴承，尺寸由轴承确定。标准直齿圆柱齿轮，没有轴向力，但考虑到有较大的径向力，选用深沟球轴承。初选轴承6307，

d=35mm，外形尺寸D=80mm，B=21mm，轴件安装尺寸d

=46mm。因为带式运

a

输机为开式结构，所以采用脂润滑。d3=d5=35mm。

（4）轴段4

轴段4在两轴承座之间，其功能为定位固定轴承的轴肩，故取d4=d a=42mm。

3.5各轴段长度设计

（1）轴段4：

轴段4在两轴承座之间，两端支点间无传动件，应该首先确定该段跨距L。一般

L=（2～3）d

=（2～3）×35=（70～105）mm

3

取L=88mm

则轴段4长度

l4=L-B=88-21=67mm

（2）轴段3和轴段5：

轴段3和轴段5安装轴承，轴段长度与轴承内圈宽度相同，故

l3=l5=B=21mm

（3)轴段2和轴段6：

轴段2和轴段6的长度和轴承盖的选用及大带轮和小齿轮的定位轴肩的位置有关系。选用嵌入式轴承端盖，取轴承盖凸缘厚度，，箱体外部传动零件的定位轴肩距轴承端盖的距离，则轴段6长度同时取

（4）轴段1和轴段7：

轴段1和7分别安装大带轮和小齿轮，故根据大作业3、4可知轴段1长度l1=50mm，轴段7长度l7=28mm。

（5）计算L1、L2、L3

L1=75.5，L2=88mm，L3=64.5mm

4．轴的受力分析

4.1轴的受力简图

轴的受力简图见图3。

4.2计算支撑反力

传递到轴系部件上的转矩

齿轮圆周力

齿轮径向力

齿轮轴向力

带轮压轴力

F Q=866.08N

带初次装在带轮上时，所需初拉力比正常工作时大得多，故计算轴和轴承时，将其扩大50%，按计算F Q=1299.12。