哈工大机械设计大作业5.1.4轴系设计

1、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： 指导教师： 设计时间： 哈尔滨工业大学目录一、设计任务1二、轴的材料选择2三、初算轴径2四、结构设计21.轴承部件的结构型式22. 轴的结构设计2五、轴的受力分析71.轴系部件受力分析72.计算支反力73.绘制弯矩图、扭矩图8六、校核轴的强度9七、校核键的强度11八、校核轴承寿命11九、参考文献13哈尔滨工业大学机械设计大作业 轴系部件设计一、设计任务设计带式运输机中的齿轮传动高速轴的轴系部件，带式运输机机构简图如图1.1所示

2、。 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（kW）轴承座中心高H（mm）最短工作年限L工作环境5.1.42.2940802.11605年2班室内清洁 二、轴的材料选择因传递功率不大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，故需选用常用材料45钢，调质处理。三、初算轴径对于转轴，按扭转强度初算轴径，由参考文献1查表9.4得 C=118106,取C =118，则 式中： V带的传动效率。 由参考文献【3】表9.1得，取，代入上式，得考虑有一个键槽的影响，取。圆整取。四、结构设计1.轴承部件的结构型式为方便轴承部件的拆装，传动轴机体采用剖分式结构，因传递功率比较小,输出部分齿轮为直

3、齿轮，没有轴向力，大带轮对轴作用力指向轴心，无轴向力，且装置发热小，轴的变形可以忽略，因此轴承选用深沟球轴承，采用两边固定方式支撑，采用脂润滑，密封处轴颈的线速度较低，但工作环境有尘,故滚动轴承采用接触式密封。可按轴上零件的安装顺序(附图1)，从 处开始设计。2. 轴的结构设计本题中有7个轴段的阶梯轴，以外伸轴颈为基础，考虑轴上零件的受力情况，轴上零件的装拆与定位固定、与标准件孔径的配合、轴的表面结构及加工精度等要求，逐一确定其余各段的直径。轴的轴向尺寸要考虑轴上零件的位置、配合长度、支承结构情况、动静件的距离要求等要素，通常从与传动件相配的轴段开始。（1） 轴段1轴段1上安装有大带轮，轴径与

4、带轮轮毂相配。初定轴径dmin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，故应采用腹板式结构，相关尺寸计算如下：。大带轮左端采用轴端挡圈固定，因此，应使轴段长度比带轮轮毂长度略小，所以取（2） 轴段2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。带轮右端固定为轴肩固定，轴肩高度h取，所以得轴段2直径，但考虑到毡圈尺寸要求选择。毡圈和槽的尺寸为：图4.1（3） 轴段3、5轴段3和轴段5用于轴承的安装，其直径应比稍大且满足方便轴承安装并符合轴承内径系列，故取。由参考文献【3】表12.1得轴承型号为6306，其基本参数如下：由于两轴承之间没有传

5、动件，不需要挡油环，右侧靠轴肩固定，左侧由轴承端盖压紧，轴承的润滑方式根据速度因数来确定故应采用脂润滑，用唇形密封圈进行接触式密封。 通常，同一根轴上的两个轴承采用相同型号，故轴段5的轴径轴段3和轴段5的长度与轴承宽度相同，取（4） 轴段4对于两支点在同一轴承座内而支点间无传动件的情况，应首先确定两轴承间的跨距故轴段4的长度左侧轴承的右端及右侧轴承的左端均靠轴段4的轴肩进行固定，轴肩高,故（5） 轴段6 轴段6可取与轴段2相同结构，（6） 轴段7 由齿轮传动设计大作业知小齿轮宽，小齿轮右侧用轴端挡圈固定，取轴段7长度取轴径与轴段1相等，即其中小齿轮为实心式结构。（7） 轴承端盖图4.2选取凸缘

6、式轴承端盖，轴承端盖与机座用M8X20的螺钉固定。轴承端盖其余尺寸如下：轴承端盖与机体外部零件间隙K取15mm。得到轴段6长度 由于大带轮较大，设计成腹板式结构，故轴段2长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的作用点，得跨距（8） 轴承座结构设计两轴承间无零件，选用整体式轴承座即可，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的周向固定采用A型普通平键，其尺寸分别为：带轮处；齿轮处。图4.3如图4.2，查参考文献【3】表11.22，得两侧轴端挡圈的尺寸如下：轴端固定用螺栓采用M6X20。五、轴的受力分析1.轴系部件受

7、力分析轴的受力简图如下：图5.1在齿轮传动中小齿轮参数：忽略齿轮与带轮传动转矩误差与损失，则：。带轮对轴的压力为：齿轮上的圆周力：2.计算支反力在水平面上，带入数据得 在竖直平面内所以，得到轴承1的总支反力轴承2的总支反力3.绘制弯矩图、扭矩图在水平面上：轴承1截面左侧轴承2截面右侧在垂直面内：合成弯矩：在1截面在2截面弯矩图、扭矩图如下：轴段 轴段 轴段 轴段 轴段 轴段 轴段图5.2六、校核轴的强度 根据轴的受力分析，得到右侧轴承处，也就是截面2为危险截面。查参考文献【1】表9.6得弯曲应力 扭转切应力 对于调制处理的45钢，查参考文献【1】表9.3得 查参考文献【1】得材料的等效系数 轴

8、承配合采用有较大过盈的过渡配合，查参考文献【1】表9.11得 查参考文献【1】表9.12得绝对尺寸系数轴磨削加工时的表面质量系数由参考文献【1】表9.9差得。安全系数由参考文献【1】知，许用安全系数,所以截面2安全。对于一般用途的转轴，也可按弯扭合成强度进行校核计算。对于单向转动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，故取折合系数，则当量应力。已知轴的材料为45钢，调制处理，查参考文献【1】表9.3得，由表9.6得。,所以截面2满足强度要求。七、校核键的强度大带轮处键连接的挤压应力键、轴和带轮轮毂材料为钢材，查表得因为，所以满足强度条件。小齿轮处键连接挤压应力查表得因为，所以满足强度条件。八、校核轴承寿命由参考文献【3】查得轴承6306：由于轴承只承受径向力作用，且 ，故只需校核轴承2。轴承2当量动载荷，由于轴承在100以下工作，查参考文献【1】表10.10得。载荷平稳，查表10.11得。轴承2的寿命故所选轴承负荷寿