哈工大机械设计大作业5——轴系部件设计

1、目录一、设计任务- 1 -二、轴的材料选择- 2 -四、结构设计- 3 -1.轴承部件机体的结构形式及主要尺寸- 3 -2.及轴向固定方式- 3 -3.选择滚动轴承类型- 3 -4. 轴的结构设计- 3 -5. 键连接设计- 4 -五、轴的受力分析- 5 -1.画轴的受力简图2(a)。- 5 -2.计算支承反力- 5 -3.画弯矩图（图2（c、d、e）- 6 -4.画转矩图- 6 -六、校核轴的强度- 7 -七、轴的安全系数校核计算- 8 -八、校核键连接的强度- 9 -九、校核轴承的寿命- 10 -1、计算当量动载荷- 10 -2、校核寿命- 10 -十、轴上其他零件设计- 11 -十一、轴

2、承座结构设计- 11 -十二、轴承端盖（透盖）- 11 -十三、参考.-12-一、设计任务1、题目:带式运输机中的齿轮传动设计轴系部件设计2、 结构简图见下图:3、原始数据如下：机器工作平稳，单向回转，成批生产，其他数据见下表：方案Pm（KW）轴承座中心高H（mm）最短工作年限L工作环境37108021703年3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 =112，则 式中： 齿轮的传动效率 对滚动轴承的传动效率 为小齿轮传递的功率， 由参

3、考文献2表9.1查得，取 ，代入上式，得考虑有一个键槽的影响，取。按标准圆整后取 。为补偿联轴器所连接的两轴的安装误差，隔离振动，选用弹性柱销联轴器。查阅文献1表5.7得1.3，考虑到本装置的工作环境，值应扩大1.1倍,即1.4.故计算转矩 由参考文献2表13.1GB/T5014-2003中的LH2型弹性柱销联轴器符合要求，其参数为：其许用参数是5600r/min,公称转矩为315N·m,取轴孔直径为25mm,轴孔长度为44mm,J型轴孔，A型键。故取轴直径为25mm，轴段的长度应不联轴器主动端轴孔长度略短，故取。四、结构设计1.轴承部件机体的结构形式及主要尺寸为方便轴承部件的拆装，

4、减速器的机体采用剖分式结构，取机体的铸造壁厚，机体上轴承旁连接螺栓直径，装拆螺栓所需的扳手空间，故轴承座内壁至座孔外端面距离 ，取。2.及轴向固定方式因传递功率小，齿轮减速器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴承部件的固定方式可采用两端固定方式。然后，可按轴上零件的安装顺序，从 处开始设计。3.选择滚动轴承类型因轴承所受轴向力很小，选用深沟球轴承，因为齿轮的线速度，齿轮转动时飞溅的润滑油不足于润滑轴承，采用油脂对轴承润滑，由于该减速器的工作环境清洁，脂润滑，密封处轴颈的线速度较低，故滚动轴承采用毡圈密封，并在轴上安置挡油板。4. 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

5、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,然后向两边展开。根据以上要求，确定各段轴的直径：=25，=30，=35，略大于，取=38,=45mm,=35mm.根据轴承的类型和，初选深沟球轴承型号为6207，=35，=72，=17.因为轴承选用脂润滑，轴上安装挡油板，所以轴承内端面与机体内壁间要有一定的距离，取=10mm.为避免齿轮与机体内壁碰撞，在齿轮端面与机体内壁间留有足够的间距H，取H=15mm。采用凸缘式轴承

6、盖，其凸缘厚度。为避免联轴器轮毂端面与轴承盖连接螺栓头相碰，并便于轴承盖上螺栓的装拆，联轴器轮毂端与轴承盖间有足够的间距K，取K=20mm.在确定齿轮、机体，轴承、轴承盖、联轴器的相互位置和尺寸后，即可从轴段开始，确定个轴段的长度。轴段的长度要比相配的齿轮轮毂长度b略短，=b-3mm=60mm.轴段的长度=H+B+2=(15+10+17+2)mm=44mm.轴段的长度=(L-B-)+e+K=(50-17-10)+10+20mm=53mm.轴段的长度=44mm.轴段的长度就是轴环的宽度m,按经验公式m=1.4h=1.4x(45-38)/2mm=4,9mm,适度放大，取=14mm. 轴段的长度=

7、H+B-=（15+10+1715）mm=27mm. 进而，轴的支点及受力点间的跨距也随之确定下来。6207轴承力的作用点距外座圈大边距离a=8.5mm.则得跨距=83.5mm, =65.5mm, =63.5mm.5. 键连接设计齿轮及带轮与轴的周向连接均采用A型普通平键连接，齿轮、带轮所在轴径相等，两处键的型号均为108GB/T 10962003。根据上面几步对轴的结构尺寸分析计算，可以画出轴的结构设计草图如图 五、轴的受力分析1.画轴的受力简图2(a)。2.计算支承反力传递到轴系部件上的转矩齿轮圆周力齿轮径向力齿轮轴向力带轮压轴力在水平面上在垂直平面上轴承1的总支承反力轴承2的总支承反力3.

8、画弯矩图（图2（c、d、e）在水平面上，aa剖面左侧：aa剖面左侧：在竖直水平面上，弯矩为：由轴的受力弯矩图可以看出，段aa剖面左处：aa剖面右处： 4.画转矩图做用在轴上的转矩为大带轮的输入转矩L1L2L3TR1vR1HR2HR2VQabcdefMaHMaVMT30.65199.64156.18253.47159.16 六、校核轴的强度按弯扭合成强度计算。由第三强度理论得，有式中：1-1截面处弯矩，；1-1截面处转矩，；抗弯剖面模量，由参考文献1附表9.6，；抗扭剖面模量，由参考文献1附表9.6，；根据转矩性质而定的折合系数，对于不变的转矩，；对称循环的许用弯曲应力，由参考文献1表9.7，。

9、因此，校核通过.七、轴的安全系数校核计算弯曲应力：,扭剪应力：由参考文献1式10.4、10.5、10.6，式中：只考虑弯矩时的安全系数；只考虑转矩时的安全系数；、材料对称循环的弯曲疲劳极限和扭转疲劳极限，由参考文献1表9.3，45号钢调质处理，；弯曲时和扭转时轴的有效应力集中系数，由参考文献1表9.10。；零件的绝对尺寸系数，由参考文献2表9.12，；表面质量系数，由参考文献2表9.8、表9.9，；把弯曲时和扭转时轴的平均应力折算为应力幅的等效系数，；弯曲应力的应力幅和平均应力，；扭转剪应力的应力幅和平均应力，；许用疲劳强度安全系数，由参考文献2表9.13，；校核通过。八、校核键连接的强度由参

10、考文献2式6.1式中：工作面的挤压应力，；传递的转矩，；轴的直径，；键的工作长度，A型，为键的公称长度和键宽,b1=8mm,b2=10mm；键与毂槽的接触高度，=7mm,=8mm;许用挤压应力，由参考文献2表4.1，静连接，材料为钢，有轻微冲击,取110Mpa。（1） 对于轴段1上的键；校核通过；（2） 对于轴段4上的键; 校核通过。九、校核轴承的寿命轴承不受轴向力，只有径向力，且，所以只校核轴承2即左轴承即可。1、计算当量动载荷由参考文献1式11.2；式中：当量动载荷，；轴承的径向载荷和轴向载荷，；动载荷径向系数和动载荷轴向系数，由。2、校核寿命由参考文献1式11.1c显然。更换轴承型号为6

11、307（），C=33400N，重新校核得式中：轴承的基本额定寿命，h；轴承的预期寿命，3年3班，每年按250天计，；轴承的基本额定动载荷，由参考文献1表12.1，查轴承6207，；寿命指数，对于球轴承，；温度系数，由参考文献1表11.9，工作温度，；载荷系数，由参考文献1表11.10，中等冲击，取；，校核通过。十、轴上其他零件设计1、轴上键连接的设计轴和大带轮和小齿轮的轴向连接均采用A型普通平键连接，根据参考文献1 表11.27，选用A型普通平键，大带轮键 GB/T 1096-2003，小齿轮键 GB/T 1096-20032、密封用毛毡圈毛毡圈所在轴段的直径为30mm。3、螺栓连接螺栓设计螺栓换属于标准件。查阅参考文献1，选用连接M6螺栓。十一、轴承座结构设计本次设计中选用整体式轴承座。按照设计方案的要求，轴承座孔中心高H=170mm，轴承座腹板壁厚，筋厚，底座凸缘厚度b=15mm。轴承座地脚螺栓直径df=16mm,轴承盖连接螺栓直径d1=6mm。由参考文献1表 4.2查到地脚螺栓的扳手空间C1=22mm，C2=20mm，沉头座直径d2=32mm。十二、轴承端盖（透盖）由本次设计的特点，可选用凸缘式轴承盖，其中嵌入毛毡圈以密封。由参考文献3图7.5中的经验公式得到相关尺寸：，S3=4mm， 其他尺寸：m=28mm，D4=