轴系组件设计说明书

机械设计大作业

说明书

设计题目：轴系组件设计

机械与自动控制院（系）机械设计制造及其自动化专业

班级： 12机制 2 学号： 2012330300073学生姓名：俞杭

指导教师：胡明

完成日期： 2015 年 1 月 10

1．原始数据

注：滚动轴承寿命为10000h，工作温度小于120℃，有轻微冲击

注：本实验报告使用第二组数据

2．设计要求

（1）输出轴的轴系组件装配图一张

（2）设计计算说明书一份，主要内容包括：输出轴的设计计算，轴承类型选择和寿命计算，以及其他必要的计算

3．设计计算

3.1输出轴设计计算

3.1.1按照扭转强度条件计算

输出轴上的转矩

T2=

60000P

2∗π∗n2

=177.8

因已知低速级大齿轮的分度圆直径为

d=m n∗

z

cos(β)

=662.4

而

F t=2T2

d

=536.9

F a=F t∗tan(β)=136.4

F n=F t∗tan(20∗

π

180

)

cos(β)

=201.6

先按式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为Q235A ，于是得 根据表（13-3），取 A 0=140

d min =A 0∗√

p 2

n 2

3

=37.1 3.1.2按照弯扭合成强度条件计算

轴所受的载荷是从轴上的零件传来的，根据计算简图，分别按水平面和垂直面计算各力产生的玩具，并按计算结果分别作出水平面上的弯矩 M H 图和垂直面上的弯矩 M V 图；然后按下式计算总弯矩并作出M 图

M =√M H 2+M V 2

M H M H

M T

M a =F a ∗D

2

由式子（15-5）可知

σca

=√(M W )2+4(αT 2W

)2

≤[σ−1]

拟定D m =0.04，根据（表15-4）则 W m =180符合上式子

3.1.3按照疲劳强度条件进行精确校核 查公式（3-12）可知

K σ

=(k σεσ+1βσ−1)∗1βq =1+0.40.76+10.9

−1=1.9532

σm =

M (180)

W

=3.3∗107 法向应力

S σ

=170∗106K σ∗σm 2+φσ2

=5.28

K τ=

1+0.30.86+1

0.9−1=1.6227 τm =T (180)2W

=1.5∗107

∅τ=2∗1.7−1=2.4

扭转切应力

S τ

=105∗106

K τ∗τm 2+φτ2

=8.3

设计安全系数

S ca =S σ∗

S τ(S τ

2+

S σ

2)0.5

≥[S ]

S=1.3~1.5，用于材料均匀，载荷与应力计算精确 S=1.5~1.8，用于材料不均匀，计算精确度较低时

S=1.8~2.5，用于材料均匀性及计算精确度很低，或者轴的直径大于200mm 时 3.1.4按照静强度条件进行校核

S S σ=

σS

(M max W +F max A

)=5.1909

S S

τ=

τS

T max

W T

=8.0240

危险截面静强度的计算安全系数

S S

ca =

S∗S

√S S

σ

2+S

Sτ

2

=5.1909≥[S S]

注：

[S S]=1.2~1.4，用于高塑料材料（σS

σB

≤0.6）制成的刚轴

[S S]=1.2~1.4，用于中等塑料材料（σS

σB

≤0.6~0.8）制成的刚轴[S S]=1.2~1.4，用于低塑料材料刚轴

[S S]=2~3，用于铸造轴

3.2轴承过盈配合处校核

按照输出轴设计计算过程，同理可得

D m=0.0350

W=4.2092∗10−6

Kσ=2.4861

σ

m

=4.5825∗106

∅σ=2.4000

Sσ=29.8442

Kτ=2.1299

τ

m

=2.1122∗107

∅τ=2.4000

Sτ=4.6680

S ca=4.6120

S sσ=4.9711

S sτ=5.8588

S sca=3.7905

3.3校核平键

F =T 2∗

2

D m

=8.8907∗103 τ=F

0.080.070=1.5876∗106

σ=F

0.0700.003

=4.2337∗107

查表可知符合条件，强度满足

3.4轴承寿命计算

选取圆锥滚子轴承，查课程设计表（15-7）可知 选取轴承型号为7207E ，轻窄（2）系列，其核定载荷

C r =51.5kN

根据公式（13-4）可知

L =(C r P

)∅

因为选取为圆锥滚子轴承，所以ε=10/3 即 L =5.39∗106

5.参考资料

[1] 李育锡. 机械设计作业集[M]. 第四版. 北京：高等教育出版社, 2013. 41~42； [2] 濮良贵,陈国定,吴立言. 机械设计[M]. 第九版. 北京：高等教育出版社, 2013.

146~215。

[3] 王昆，何小柏，汪信远.课程设计[M].高等教育出版社