哈尔滨工业大学机械设计基础轴系部件设计

1、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：朱自发日期：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：方案序号5输出轴功率p(Kvy6.3输出轴转速n(r/min)175人齿轮齿数z283齿轮模数m(mm3大齿轮宽度80半联轴器轮毂宽l(mm)70机器工作环境清洁机器载荷特性平稳机器工作年限班次3年3班中心距a(mm160小齿轮的齿数z120目录1 .设计题目42 .设计原始数据43 .设计计算说明书53.1 轴的结构设计53.1.1 轴材料的选取53.1.2 初步计算轴径53.1.3 结构设计63.2 校

2、核计算83.2.1 轴的受力分析83.2.2 校核轴的强度113.2.3 校核键的强度113.2.4 校核轴承的寿命114 .参考文献121 .设计题目斜齿圆柱齿轮减速器轴系部件设计2 .设计原始数据方案序号5输出轴功率p(Kvy6.3输出轴转速n(r/min)175大齿轮齿数z283齿轮模数m(mm3大齿轮宽度80半联轴器轮毂宽l(mm)70机器工作环境清洁机器载荷特性平稳机器工作年限班次3年3班中心距a(mm160小齿轮的齿数z1203 .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241286HBW,平均硬度26

3、4HBW；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:9.55106P3.J二Cd轴的直径,mm;t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;许用扭车剪应力，MPa;C由许用扭转剪应力确定的系数；根据参考文献查得C=10697,取C=106故P,6.3d之C：,一=106父：一=35.0mmn.175本方案中，轴颈上有一个键梢，应将轴径增大5%,即d-35(15%)=36.75mm取圆整，d=38mm。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

4、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:298$曲（4=162a齿轮线速度:二dnv=60二mnzn60cos:38310-317560cos16=2.37m/s因v<3m/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L=60mm,故取d1=38mm,?=mm。(4)轴的结构设计橡胶密封圈与轴段2轴肩高h=(0.070.1)d=2.663.8，相应d2=40mm42mm。选橡胶密封轴径为40mm，贝

5、Ud2=40mm。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d=45mm,现暂取轴承型号为7209c查表2轴承外径D=85mm,宽度b=19mm,故轴段3的直径d3=45mm,轴段7的直径d7=45mm。与齿轮配合的轴段4取d4=48mm,P4=B-2=80-2=78mm轴环-轴段5齿轮左端轴肩高h=(0.070.1)d=3.364.8mm,取d5=55mm,轴环长度为l=1.4h=1.4(d5d4)/2=1.4x(5548)/2=4.9nm,可取轴段5的长度15=8mm。轴段6右端轴肩高h=(0.070.1)d7=3.364.8mm,取d6=50mm,可取轴段6

6、的长度l6=10mm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(A箱体壁厚)，取H=15mm.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8=0025a+1>8,轴承座应有足够的宽度L=&(壁厚)+C1(扳手空间)+C2(连接边距)+(510)=8+18+16+8=50mm。调整垫片的厚度取为2mmo轴承端盖凸缘厚度e=1.2父端盖螺栓直径d3,取e=10mm联轴器轮毂端面与轴承盖应有间隙K=20mm,轴段2,3,6的长度12,13,16画图确定。量取：13=(b+A+H+2=19+10+15+2=)46mm12=(L-A-b

7、)+e+K=(52-10_19)+10+20=)53mml7=b=19mm端盖外圈直径D3=D5*d3-90mm(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10x50GB1096-90及键14x50GB1096-903.2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L1-87.5mm,L2-75.5mm,L3=91.5mm.(1)画轴的受力简图并计算齿轮上的作用力mnZ383=259.03mmcos16轴上所受转矩-9.55106p=9.55106n6.3=343800Nmm175齿轮所受圆周力Ft产d2

8、3438002654.52N259.03齿轮所受径向力FrFttan;cos:2654.52tan20二1005.1Ncos16齿轮所受轴向力Fa=Fttan=2815.3tan16=288.2N(2)计算支承反力在水平面RihFL武L2L31005.191.5288.2259.03/2=744.2N75.591.5R2H=Fr-R1H=1005.1-744.2=260.9N在垂直面Rv=R2V=Ft/2=2654.2/2=1327.1轴承1的总支反力Fr1=JRhtrV=J10662+1407.72=1521.5N轴承2的总支反力Fr2=Jr2H+R2V=也60.92+1327.12=135

9、2.5N(3)画弯矩图在水平面上，a-a剖面左侧：MaH=RH.L2=744.275.5=56187.1N.mmaH1H2a-a剖面右侧:rMaH=Qh.L3=260.991.5=23872.35N.mm在垂直面：MaV-R1V.L2-1327.175.5=100196.05N.mmaV1V2合成弯矩，a-a剖面左侧：Ma=,M；HM；V=.56187.12100196.052=114874.88N.mma-a剖面右侧:MafJ(MaH)2(MaV)2-<23872.352100196.052=103000.7N.mm(4)画转矩图T=343800Nmm(5)画当量弯矩图最大当量弯矩Me

10、='.Ma2(")2=,114874.882(0.6343800)2=2336109.46Nmm103.2.2 校核轴的强度MeMe2336109.46,二ee夫=321.35MPaW0.1d30.1483查资料得:aB=600MPab#】=55MPa因此：叵,b满足要求3.2.3 校核键的强度联轴器处键的挤压应力二生二4343800=n3.1MPapdhl388(50-10)取键、轴及联轴器的材料均为钢，查得1仃p=120MPa150MPa,故Dp<2p,强度足够齿轮处键的挤压应力c-p=4T=434380088.4MPapdhl489(50-14)取键、轴及联轴器的

11、材料均为钢，查表得仃p=120MPa150MPa,故仃p<Op，强度足够3.2.4 校核轴承的寿命查表得7209c轴承C=29800N,C0r=23800N轴承布置及受力(1)计算轴承的轴向力内部轴向力的方向如图内部轴向力的大小为：S=0.4F§=0.4Fr1=0.41521.5=608.6N$=0.4Fr2=0.41352.5=541N8与Fa同向，则$Fa=563.1630.8-829.2NS-608.6N1端被压紧，2端放松11Fa1=S2Fa=829.2NFa2=S2=541N比较两轴承的受力，因FriAF.Fai>Fa2,故只需校核轴承1（2）计算当量动载荷且=82"2=0.0348,查表1得e=0.42C0r23800因为Fa1=829.2=0.545>e所以X=0.44,Y=1.33Fr11521.5载荷平稳，fp=1当量动载荷P=fP(XFr1YFa1)-1(0.441521.51.33829.2)-1772.3N(3)校核轴承寿命温度系数ft=1,_6_63轴承1的寿命L10h=7595697h10/ftC、310129800二()=60np60175177