哈工大机械设计大作业轴系部件设计

1、Harbin Institute of Technology机械设计大作业题 目： 轴系部件设计 院 系： 能源科学与工程学院 班 级： 姓 名： 程明 学 号： 时 间： 2012.10.1810.26轴系部件设计一、 设计题目原始数据如下：方案Pd（KW）轴承座中心高H（mm）最短工作年限L工作环境5.1.32.2940802.11605年2班室内、清洁 图 1二、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，并根据相配联轴器的尺寸确定轴径和长度对于转轴，按扭转强度初算轴径，由参考文献1查表10.2得 C=118106,取C =1

2、12，则 式中： 齿轮的传动效率 为小齿轮传递的功率，有大作业四可知=2.82，由参考文献2，取 ，代入上式，得考虑有一个键槽的影响，取四、结构设计1.轴承部件的结构型式及主要尺寸为方便轴承部件的拆装，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。因此，所涉及的轴承部件的结构型式如图2所示。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

3、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。根据以上要求，确定各段轴的直径：=20，=25，=30，略大于，取=32。根据轴承的类型和，初选深沟球轴承型号为6206，=30，

4、=62，=16。小齿轮轮毂长b=(1.21.5) =38.448，取b=40，轴段的长度要比相配齿轮轮毂长度略短，=.轴承端盖部分，选用M8螺栓连接。所以轴承端盖基本尺寸为：取，=1.2×8=9.6。，D2=+（55.5）=102106，取D2=104，D0=0.5（D+ D2）=83。考虑螺栓可能会与带轮、齿轮相碰影响安装，轴承端盖左边和右边分别留一间隙，故=。显然轴段和轴段宽度应与深沟球轴承宽度相等，即=16。轴间距应满足=（23）=6090，所以轴段宽度为=-=4474，取=60。轴段处安装带轮，V带轮毂长b=49，轴段的长度要比相配带轮轮毂长度略短，=。由以上分析可得轴的各段

5、宽度为：=38，=29.6，=16，=60，=16，=29.6，=46。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。五、轴的受力分析1. 画轴的结构设计简图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2（a）。2.画轴的受力简图根据材料力学知识，对轴的隔断进行受力分析，画出轴的受力简图如图2（b）。3.计算支承反力根据V带设计数据可以得到V带出产生的压轴力=562.7N。齿轮所受转矩为 /N·mm=齿轮圆周力为径向力为轴向力 因而可得=1115.8N，=406.1N。对B

6、点取距，在水平面：=+可得 在竖直面上：=可得 =轴承的总支承反力：根据水平面、竖直面内受力平衡可得：轴承的总支承反力：4.画弯矩图根据受力情况可画轴上隔断的弯矩图如图2（c）由轴的受力弯矩图可以看出轴承轴所在的轴段aa剖面处所受弯矩最大，最大弯矩为：5.画转矩图在轴的隔断上，齿轮的圆周力作用在齿轮外圈上，会对轴产生扭转作用，V带处存在弯矩作用，两处弯矩相等。由于只有这两处产生弯矩，轴上弯矩在两处中间各处相等，其余部分不存在弯矩。所以可画出轴上弯矩图如图2（d）。六、校核轴的强度由参考文献1附表10.4查得，抗弯剖面模量为抗扭剖面模量：在aa剖面处：弯曲应力：扭切应力：对于调质处理的45钢。由

7、参考文献1表 10.1查得， ，；由小注查得材料的等效系数。绝对尺寸系数，由参考文献1 附图10.1 查得。轴磨削加工时的表面质量系数由参考文献1附图10.2查得。安全系数：由参考文献1 表10.5 查得许用安全系数S=1.31.5，显然S>S，故aa剖面安全。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，则当量力已知轴的材料为45钢，调质处理由表10.1查得，由表10.4查得。显然，故轴的a-a剖面左侧的强度满足要求。七、校核键连接强度齿轮处键连接的挤压应力取键、轴及联轴器的材料都为钢，查得 。显然，故强度足够。V带处键连接的挤压应力取键、轴及齿轮的材料都为钢，已查得 。显然，故强度足够。八、校核轴承寿命由参考文献2续表12.2查得7210C轴承得,。 1.计算当量动载荷由受力分析可知轴承的受力大于轴承，所以只需校核轴承的寿命即可对于深沟球轴承，主要承受径向力，X=1，Y=0，当量载荷为Pr 2.校核轴承寿命轴承在100以下的室温工作，查表得,。载荷平稳，查表得。轴承的寿命已知使用5年，采用两班制，预期寿命显然，故轴承寿命满足要求。九、绘制轴系部件装配图（见二号图纸）九、绘制轴系部件装配图（见二号