机械设计大作业-轴系设计-说明书

1、机械设计基础大作业计算说明书 题目 轴系部件设计 学院 材料学院 班号 1429201 学号 1142920102 姓名 胡佳伟 日期 2016年12月13日哈尔滨工业大学机械设计基础大作业任务书1.1设计题目直齿圆柱齿轮减速器轴系部件设计1.2设计原始数据输出轴功率P（kw）输出轴转速n（r/min）大齿轮齿数Z2齿轮模数m（mm）大齿轮宽度B（mm）半联轴器轮毂宽L（mm）机器工作年限班次工作环境载荷特性412585380704年2班多尘平稳1.3设计要求1. 轴系部件装配图一张。2. 计算说明书一份，包括输出轴，输出轴上的轴承及键的校核计算。2设计过程（1）估算轴的基本直径。选用45号钢

2、，正火处理，b=600MPa，估计直径<100mm。查表可得C = 118，由公式得dC3pn=118×34125=37.46mm所求的d为受扭部分的最细处，即装联轴器处的轴径处。但因为该处有一个键槽，故轴径应该增大3%，d=37.46 x 1.03=38.58mm取d=40mm。（2）轴的结构设计（齿轮圆周速度<2m/s,采用脂润滑）初定各个轴段直径位置轴径/mm说明联轴器处40按传递转矩估算的基本直径油封处42该段轴径应满足油封标准轴承处45选用6209深沟球轴承，为便于轴承从右端装拆，轴承内径应稍大于油封处轴径，并符合滚动轴承内径标准，故取轴径为45mm，初定轴承型

3、号为6209，两端相同齿轮处48考虑齿轮从右端装入，故齿轮孔径应大于轴承处轴径，并为标准直径。轴环处56齿轮左端用轴环定位，按齿轮处轴径d=48mm，查表知轴环高度a=（0.07-0.1）d=3.36-4.8mm，取a=4mm确定各轴段长度位置轴段长度/mm说明齿轮处78已知齿轮轮毂宽度为80mm，为保证齿轮能被压紧，此轴段长度应略小于齿轮轮毂宽度，故取78mm右端轴承处39此轴段包括4部分，轴承内圈宽度19mm；考虑到箱体的铸造误差，装配时留有余地，轴承左端面与箱体内壁的间距取10mm，箱体内壁与齿轮右侧端面间距取8mm，齿轮轮毂宽度与齿轮处轴段长度之差为2mm。最后该轴段长度为19+10+

4、8+2=39mm油封处30此段长度由轴承盖的总宽度加上轴承盖外端面与联轴器左端面的间距构成，为20+10=30mm。联轴器处68已知联轴器轮毂宽度为70mm，为保证轴端挡圈能压紧联轴器，此轴段长度应略小于联轴器轮毂宽度，故取68mm轴环处6轴环宽度b=1.4a=1.4x4=5.6mm，取b=6mm左端轴承处31此轴段包括4部分，轴承内圈宽度19mm；考虑到箱体的铸造误差，装配时留有余地，轴承右端面与箱体内壁的间距取10mm，箱体内壁与齿轮左侧端面间距取8mm，轴环的宽度为6mm需要减去。最后该轴段长度为19+10+8-6=31mm全轴长25278+39+30+68+6+31=252mm（3）轴

5、的受力分析求轴传递的转矩T=9.55×106Pn=9.55×106×4125=305600Nmm求轴上传动件作用力齿轮上的圆周力Ft2=2Tmz=2×3056003×85=2397N齿轮上的径向力Fr2=Ft2tan=2397×tan20°=872.4N确定轴的跨距。查表可知所选用轴承的B值为19mm，故左轴承的支反力作用点至齿轮力作用点的间距为0.5×80+10+8+19×0.5=67.5mm故右轴承的支反力作用点至齿轮力作用点的间距为0.5×80+8+10+19×0.5=67.5m

6、m（4）按当量弯矩校核轴的强度做轴的空间受力简图做水平面受力图及弯矩MH图FAH=FBH=0.5×Fr2=0.5×872.4=436.2NMH=FAH×67.5=436.2×67.5=29443.5Nmm做垂直面受力简图及弯矩MV图FAV=FBV=0.5×Ft2=0.5×2397=1198.5NMV=FAV×67.5=1198.5×67.5=80898.75Nmm做合成弯矩M图M=MH2+MV2=29443.52+80898.752=86090.22Nmm做转矩T图T=305600Nmm做当量弯矩图Me=M2+(T

7、)2按当量弯矩校核轴的强度由当量弯矩图可以看出齿轮处当量弯矩最大，对此截面进行校核，查表得45号钢的-1=55MPa.e=Me0.1d3=202564.60.1×483=18.32MPa<-1故轴的强度足够。（5）轴承的校核计算查表得所用得深沟球轴承的C=31.7kN当量动载荷为P=436.22+1198.52=1275.4N寿命计算公式L10=10660n(CP)=10660×125(31.7×10001275.4)3=2.04×106h要求的工作时间为4×365×8×2=23360h故轴承满足寿命要求（6）键的校核计算齿轮处所用键的类型为14x50x9 GB/T 1096-2003齿轮处键的挤压强度条件为F=2Tdkl=2×30560048×4.5×(50-14)=78.6MPap=125MPa故键的强度满足要求。联轴器处所用的键的类型为12x50x8 GB/T 1096-2003联轴器处键的挤压强度条件为F=2Tdkl=2×30560040×