哈尔滨工业大学 机械设计基础 轴系部件设计

机械设计基础大作业计算说明书

题目：朱自发

学院：航天学院

班号：1418201班

姓名：***

日期：2016.12.05

哈尔滨工业大学

机械设计基础

大作业任务书题目：轴系部件设计

设计原始数据及要求：

目录

1.设计题目 (4)

2.设计原始数据 (4)

3.设计计算说明书 (5)

3.1 轴的结构设计 (5)

3.1.1 轴材料的选取 (5)

3.1.2初步计算轴径 (5)

3.1.3结构设计 (6)

3.2 校核计算 (8)

3.2.1轴的受力分析 (8)

3.2.2校核轴的强度 (10)

3.2.3校核键的强度 (11)

3.2.4校核轴承的寿命 (11)

4. 参考文献 (12)

1.设计题目

斜齿圆柱齿轮减速器轴系部件设计2.设计原始数据

3.设计计算说明书

3.1 轴的结构设计

3.1.1 轴材料的选取

大、小齿轮均选用45号钢，调制处理，采用软齿面，大小齿面硬度为241~286HBW，平均硬度264HBW；齿轮为8级精度。

因轴传递功率不大，对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理。

3.1.2初步计算轴径

按照扭矩初算轴径：

式中：d——轴的直径，mm；

τ——轴剖面中最大扭转剪应力,MPa ； P ——轴传递的功率，kW ； n ——轴的转速，r /min ； []τ——许用扭转剪应力，MPa ；

C ——由许用扭转剪应力确定的系数；

根据参考文献查得106~97C =，取106C =

故

10635.0mm d ≥== 本方案中，轴颈上有一个键槽，应将轴径增大5%，即 35(15%)36.75mm d ≥⨯+= 取圆整，38d mm =。 3.1.3结构设计

（1）轴承部件的支承结构形式

减速器的机体采用剖分式结构。轴承部件采用两端固定方式。 （2）轴承润滑方式

螺旋角:

12()

arccos

=162n m z z a

β+= 齿轮线速度：

-338310175 2.37/

6060cos 60cos16n m zn dn

v m s πππ

β⨯⨯⨯====

因3/v m s <, 故轴承用油润滑。

（3）联轴器及轴段1

选定联轴器的类型和型号，从而确定联轴器的轮毂宽度L 和 孔的直径，设计任务书中已给出了联轴器的轮毂宽L 和联轴器孔直径系列：末位数为：0、2、5、8。设本例中给定的联轴器的轮毂宽60L mm =,

故取1138,?

58d mm l mm ==。 （4）轴的结构设计 ① 橡胶密封圈与轴段2

轴肩高()0.07~0.1 2.66~3.8h d ==,相应240~42d mm mm =。选橡胶密封轴径为40mm ，则240d mm =。 ② 轴承与轴段3及轴段6

考虑齿轮有轴向力，轴承类型选角接触球轴承。取轴承内径45d mm =，现暂取轴承型号为7209C,查表[2]轴承外径85D mm =

,宽度19b mm = , 故轴段3的直径345d mm =，轴段7的直径745d mm =。

③ 与齿轮配合的轴段4

取448,?4280278d mm l B mm ==-=-= ④ 轴环-轴段5

齿轮左端轴肩高()0.07~0.1 3.36~4.8h d mm ==,取555d mm =，轴环长度为()()1.4 1.454/2 1.45548/2 4.9l h d d x mm ==-=-= ,可取轴段5的长度

58l mm =。

⑤ 轴段6

右端轴肩高()0.07~0.17 3.36~4.8h d mm == ,取650d mm =，可取轴段6的长度610l mm =

⑤ 轴承座设计以及轴段2，3，7的长度

齿轮端面与机体间留有足够的间距（ ≥箱体壁厚），取15H mm =.轴承采用油润滑，取轴承上靠近机体内壁的端面与机体内壁间的距离

10mm ∆=，壁厚002518a δ=+>，轴承座应有足够的宽度

125~1081816850 L C C mm δ=+++=+++=（壁厚）（扳手空间）（连接边距）（）。

调整垫片的厚度取为2mm 。

轴承端盖凸缘厚度

1.2 31020e d e mm K mm =⨯==端盖螺栓直径，取。联轴器轮毂端面与轴承盖应有间隙 , 轴段236，，的长度236,,l l l 画图确定。量取：

()32721910152465210191020531(9)l b H mm

l L b e K mm l b mm

=+∆++=+++==-∆-++=--++===（）（） 端盖外圈直径35*390D D d mm =+=

（5）键联接设计

联轴器及齿轮与轴的周向联接均采用A 型普通平键联接，分别为键10x50 GB1096-90及键14x50 GB1096-90

3.2 校核计算

3.2.1轴的受力分析

为简化计算，取轴承宽度的中间为支点。取齿轮齿宽中间为力作用点，则可得跨矩12387.5,75.5,91.5L mm L mm L mm ===.

（1） 画轴的受力简图并计算齿轮上的作用力

齿轮分度圆直径：

383

259.03 cos cos16

n m z d mm β⨯=

== 轴上所受转矩

6

6 6.39.55109.5510343800 175

p T N mm n =⨯=⨯⨯=⋅ 齿轮所受圆周力

223438002654.52259.03

t T F N d ⨯=

== 齿轮所受径向力

t r tan

2654.52tan 20

1005.1N cos cos16

F F αβ=

== 齿轮所受轴向力

a t tan 2815.3tan16288.2N F F β===

（2） 计算支承反力

在水平面

31H 232H 11005.191.5288.2259.03/22744.2N

75.591.5

1005.1744.2260.9N

r a

r H d

F L F R L L R F R +⨯+⨯=

==++=-=-= 在垂直面

12/22654.2/2=1327.1V V t R R F ===