2021年哈工大机械设计大作业轴系设计

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:设计者:学号:指导老师:设计时间:哈尔滨工业大学目录一、设计任务................................................................................................. 错误!未定义书签。

二、轴材料选择............................................................................................. 错误!未定义书签。

d ........................................................................................ 错误!未定义书签。

三、初算轴径min四、结构设计................................................................................................. 错误!未定义书签。

1.轴承部件结构型式................................................................................ 错误!未定义书签。

2. 轴结构设计.......................................................................................... 错误!未定义书签。

五、轴受力分析............................................................................................. 错误!未定义书签。

1.轴系部件受力分析................................................................................ 错误!未定义书签。

2.计算支反力............................................................................................ 错误!未定义书签。

3.绘制弯矩图、扭矩图.......................................................................... 错误!未定义书签。

六、校核轴强度............................................................................................. 错误!未定义书签。

七、校核键强度............................................................................................. 错误!未定义书签。

八、校核轴承寿命......................................................................................... 错误!未定义书签。

九、参考文件................................................................................................. 错误!未定义书签。

一、 设计任务设计带式运输机中齿轮传动高速轴轴系部件, 带式运输机机构简图如图1.1所表示。

图1.1 带式运输机机构简图机器工作平稳, 单向回转、 成批生产。

方案 d P （kW ） (/min)m n r(/min)w n r1i轴承座中 心高H （mm ）最短工作 年限L 工作环境 5.1.4 2.2940802.11605年2班室内清洁二、 轴材料选择因传输功率不大, 且对质量及结构尺寸无特殊要求, 故需选择常见材料45钢, 调质处理。

三、 初算轴径min d对于转轴, 按扭转强度初算轴径, 由参考文件[1]查表9.4得 C =118~106,取C =118, 则min d = 1d P P η=式中: 1η——V 带传动效率。

由参考文件【3】表9.1得, 取10.96η=, 代入上式, 得1P 0.96 2.2 2.11d P kW kW η=⨯=⨯=min 11819.79d mm === 考虑有一个键槽影响, 取min 19.79 1.0520.78d mm mm =⨯=。

圆整取min 22d mm =。

四、 结构设计 1.轴承部件结构型式为方便轴承部件拆装, 传动轴机体采取剖分式结构, 因传输功率比较小,输出部分齿轮为直齿轮, 没有轴向力, 大带轮对轴作用力指向轴心, 无轴向力, 且装置发烧小, 轴变形能够忽略, 所以轴承选择深沟球轴承, 采取两边固定方法支撑, 采取脂润滑, 密封处轴颈线速度较低, 但工作环境有尘,故滚动轴承采取接触式密封。

可按轴上零件安装次序(附图1), 从d min 处开始设计。

2. 轴结构设计本题中有7个轴段阶梯轴, 以外伸轴颈d 1为基础, 考虑轴上零件受力情况, 轴上零件装拆与定位固定、 与标准件孔径配合、 轴表面结构及加工精度等要求, 逐一确定其它各段直径。

轴轴向尺寸要考虑轴上零件位置、 配合长度、 支承结构情况、 动静件距离要求等要素, 通常从与传动件相配轴段开始。

（1）轴段1轴段1上安装有大带轮, 轴径与带轮轮毂相配。

初定轴径d min 为轴段1直径, 经圆整后取为22mm 。

由V 带传动设计作业得大带轮基准直径为210mm, 故应采取腹板式结构, 相关尺寸计算以下:1(1.5~2)33~44L d mm ==。

大带轮左端采取轴端挡圈固定, 所以, 应使轴段长度比带轮轮毂长度略小, 所以取144;42L mm l mm ==。

（2）轴段2轴段2和轴段6确定应考虑齿轮、 带轮轴向固定和密封圈尺寸。

带轮右端固定为轴肩固定, 轴肩高度h 取1(0.07~0.1) 1.54~2.2h d mm ==,所以得轴段2直径225.08~26.4d mm =, 但考虑到毡圈尺寸要求 选择225d mm =。

毡圈和槽尺寸为:100392473826612D mm d mm B mm D mm d mm b mmmm δ=======图4.1（3）轴段3、 5轴段3和轴段5用于轴承安装, 其直径应比2d 稍大且满足方便轴承安装并符合轴承内径系列, 故取330d mm =。

由参考文件【3】表12.1得轴承型号为6306, 其基础参数以下:30;72;19d mm D mm B mm ===内径外径宽度。

因为两轴承之间没有传动件, 不需要挡油环, 右侧靠轴肩固定, 左侧由轴承端盖压紧, 轴承润滑方法依据速度因数来确定530447.6213428.6mm rpm<1.510dn mm rpm mm rpm =⨯=⋅⨯⋅ 故应采取脂润滑, 用唇形密封圈进行接触式密封。

通常, 同一根轴上两个轴承采取相同型号, 故轴段5轴径530d mm =。

轴段3和轴段5长度与轴承宽度相同, 取3519l l mm ==。

（4）轴段4对于两支点在同一轴承座内而支点间无传动件情况, 应首先确定两轴承间跨距3(2~3)60~9079L d mm mm ===故轴段4长度460l L B mm =-=。

左侧轴承右端及右侧轴承左端均靠轴段4轴肩进行固定, 轴肩高3(0.07~0.1) 2.1~3 2.5h d mm mm ===,故435d mm =。

（5）轴段6轴段6可取与轴段2相同结构, 625d mm =。

（6）轴段7由齿轮传动设计大作业知小齿轮宽130b mm =, 小齿轮右侧用轴端挡圈固定, 取轴段7长度728l mm =。

取轴径与轴段1相等, 即722d mm =。

其中小齿轮为实心式结构。

（7）轴承端盖图4.2选择凸缘式轴承端盖, 轴承端盖与机座用M8X 20螺钉固定。

轴承端盖其它尺寸以下:323021.2 1.289.610(5~5.5)112~116112;0.5()92;15;e d mm mm mm D D d mm mm D D D mm m mm ==⨯=≈=+=≈=+==突缘厚度突缘直径螺钉定位圆直径轴承盖与机体配合长度轴承端盖与机体外部零件间隙K 取15mm 。

得到轴段6长度6(151015)40l K e m mm mm =++=++=。

因为大带轮较大, 设计成腹板式结构, 故轴段2长度266()5044(40)43222B L l l l mm mm---=+=+=+=带轮宽度轮毂宽度 故各轴段长度和直径均确定下来, 取轴承宽度中点为支点, 取带轮和齿轮轮毂长度中心点作为力作用点, 得跨距12373.5,79,63.5L mm L mm L mm ===。

（8）轴承座结构设计两轴承间无零件, 选择整体式轴承座即可, 相关尺寸由轴、 轴承、 凸缘式端盖可确定。

（9）键连接及轴端挡圈带轮及齿轮周向固定采取A 型一般平键, 其尺寸分别为: 带轮处6636⨯⨯; 齿轮处6625⨯⨯。

图4.3如图4.2, 查参考文件【3】表11.22, 得两侧轴端挡圈尺寸以下:130;7.5;4;5.5;2.1D mm L mm H mm d mm d mm =====。

轴端固定用螺栓采取M6X20。

五、 轴受力分析 1.轴系部件受力分析轴受力简图以下:图5.1在齿轮传动中小齿轮参数:117;4;z m ==1141768d mz mm mm ∴==⨯=。

忽略齿轮与带轮传动转矩误差与损失, 则:66 2.119.55109.551045016.98447.62P T N mm N mm n =⨯⨯=⨯⨯⋅=⋅。

带轮对轴压力为:868.08Q F N=齿轮上圆周力:2245016.981324.03;68tan 1324.03tan 20481.91t r t T F N N d F F N N α⨯====⋅=⨯=。

2.计算支反力在水平面上31212()r Q R H F L F L L F L ⋅-+=,带入数据得3121221()481.9163.5868.08(73.579)1288.37()79(868.081288.37481.91)61.62()r Q R H R H Q R H r F L F L L F N N L F F F F N N ⋅-+⨯-⨯+===-=---=-+-=-与图示方向相反；与图示方向相反。