哈工大机械设计大作业轴系部件

HarbinInstituteofTechnology轴系部件设计说明书课程名称：机械设计题目：轴系部件设计5.2.2院系：机电工程学院班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目：轴系部件设计原始数据：液体搅拌机的传动装置如图1所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据见表1。图1液体搅拌机传动装置方案P〔KW〕轴承座中心高H〔mm〕最短工作年限L工作环境3710802.42005年2班室内潮湿表1液体搅拌机V带传动的数据目录一、选择轴的材料 4二、初算轴颈 4三、结构设计 4四、轴的受力分析 6五、校核轴的强度8六、校核键连接的强度 8七、校核轴承寿命8八、轴承端盖设计 9九、轴承座结构设计9十、参考文献9选择轴的材料因传递的功率不大，且对质量和尺寸无特殊要求，应选择常用材料45钢，调质处理。初算轴颈按照扭转强度条件初算轴的最小直径，d≥ 式中 d——轴的直径；——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;——许用扭转剪应力，MPa; C——由许用扭转剪应力确定的系数；轴的材料初定为45号钢，根据参考文献[1]表9.4查得C=118～106，考虑轴端弯矩比转矩小，取C=106。根据参考文献[2]表9.1，取η1=0.96，Pn=710÷所以d≥本方案中，轴颈上有一个键槽，应将轴径增大5%，即d≥22.92×按照GB2822-81的Ra20系列圆整，取d=结构设计确定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卸，轴件机体采用整体式结构，轴的草图如图一，取机体的铸造壁厚δ=8mm，机体上轴承旁连接螺栓直径连接螺栓直径d2=12mm，装拆螺栓所需要的扳手空间C1=18mm,C2=16mm图一轴的草图确定轴的轴向固定方式因传递功率小，齿轮减速器效率高、发热小，输出轴的跨距不大，故轴承部件的固定方式可采用两端固定方式。选择滚动轴承类型，并确定润滑与密封方式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v=πdn60×1000=π×125×281.7560×1000ms=1.84ms<2ms，采用油脂对轴承润滑。由于该减速器的工作环境室内潮湿轴的结构设计在此题中有7个轴端阶梯轴，轴的径向尺寸〔直径〕确定，以外伸轴颈d1,d7为根底，考虑轴上零件的受力情况、轴上零件的装拆与定位固定、于标准件孔径的配合、轴的外表结构及加工精度要求，逐一确定其余各轴端的直径；而轴的轴向尺寸〔长度〕确定，那么要考虑轴上零件的位置、配合长度、支承结构情况、根据以上要求，确定各轴端的直径。轴段1和轴段7分别安放大带轮和小齿轮，所以其长度由带轮和齿轮轮毂长度确定，而直径由初算的最小直径得到。所以d1轴段2和轴段6确实定应考虑齿轮、带轮的轴向固定和密封圈的尺寸。由参考文献[1]图9.16和表9.5计算得到轴肩高度h=0.07~0.1d1毛毡圈油封的轴径d=29mm，所以d2=d6=29mm，轴段3和轴段5安装轴承，尺寸由轴承确定。标准直齿圆柱齿轮，没有轴向力，但考虑到有较大的径向力，选用深沟球轴承。根据GB/T276—1994，初选轴承6307，d=35mm，外形尺寸D=80mm，B=21mm，轴件安装尺寸da=44mm,采用脂润滑。故取轴段4在两轴承座之间，其功能为定位固定轴承的轴肩，故d4阶梯轴各轴段长度及跨距确实定轴段4。轴段4在两轴承座之间，两端支点间无传动件，应该首先确定该段跨距L。一般L=2~3d3=2~3×35mm=(70~105)mm，取L=80mm。轴段3和轴段5。轴段3和轴段5安装轴承，轴段长度与轴承内圈宽度相同，l3轴段2和轴段6。轴段2和轴段6的长度和轴承盖的选用及大带轮和小齿轮的定位轴肩的位置有关系。选用凸缘式轴承端盖，取轴承盖凸缘厚度e=1.2×d3=1.2×8=9.6mm=10mm,m=14mm.d3为螺钉直径。箱体外部传动零件的定位轴肩距轴承端盖的距离K=13mm，那么由于大带轮较大，设计成腹板式结构，故轴段2长度l轴段1和轴段7。轴段1和7分别安装大带轮和小齿轮，故轴段1长度l1=L=65mm，轴段7长度(六)键连接设计轴与带轮和齿轮的连接均采用A型普通平键连接，为键8×56GB/T1096-2003。轴的受力分析轴的受力简图计算支反力转矩T1小齿轮圆周力Ft=T小齿轮轴向力Fr小齿轮轴向力Fa大带轮压轴力FQ在水平面上RR在垂直平面上RR轴承1的总支反力R轴承1的总支反力R画弯矩图画扭矩图受力简图垂直弯矩水平弯矩合弯矩扭矩图校核轴的强度由弯矩图和扭矩图可知，轴的危险截面是轴承II面。抗弯截面模量W=抗弯模量W弯曲应力σσσ扭剪应力ττ危险截面的当量应力σ查[1]表9.3，得σb=600MPa，查[1]表9.3的σ-1=因为σb<[σ-1校核键的强度带轮处挤压应力σ齿轮处挤压应力σ因为σ所以键的强度满足要求。校核轴承寿命当量动载荷P=XF即P=XFr1所以P=4600N因为轴承在100℃以下工作，查[1]表10.10的fT=1,同时载荷变动小，查[1]表10.11得fp=1.0。所以当量动载荷P=XFr1即P=XFr1所以P=5743.3N因为轴承在100℃以下工作，查[1]表10.10的fT=1,同时载荷变动小，查[1]表10.11得fp=1.0。所以搅拌机的使用寿命为Lh`=8×2×300×5=24000h,显然所以寿命合格。轴承端盖的设计轴承端盖的结构如右图轴承盖的厚度e=1.2d3，那么d3轴承盖直径为D2=D+5~5.5d螺钉所在圆的直径D0其他尺寸：m=14mm轴承座的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=200mm，直径等于滚动轴承外径80mm，长41mm，