东南大学轴系设计报告

东南大学机械工程学院机械设计大作业——轴系设计报告姓名：方田机械设计大作业——轴系设计报告姓名：方田学号：02015708指导教师：钱瑞明2017年11月20日目录一． 项目要求 21. 项目概述 22. 设计要求 22.1轴的设计 22.2轴系设计 3二． 设计过程 31. 轴颈的计算 32. 轴承的选择和安装尺寸 43. 轴系主要尺寸的确定及轴结构的工艺性 44. 拟定轴上零件的布置方案 65. 轴的强度校核 76. 轴承的寿命计算 10三． 模型及图纸 121. 三维模型 121.1. 立体图 121.2. 剖视图 121.3. 爆炸图 132. 轴工作图 133. 轴系装配图 14四． 结论总结 151. 个人总结 152. 参考资料 15项目要求项目概述图示二级斜齿圆柱齿轮减速器。已知中间轴=2\*ROMANII传递功率P=20KW，转速n=300r/min；z2=83，mn2=5，β=12°，宽度b2=100mm；z3=25，mn3=6，β=8°，b按按弯扭合成强度计算方法对轴=2\*ROMANII进行设计计算；利用软件SolidWorks对轴系进行三维设计，结构和尺寸参考教材p406图19.18；利用软件SolidWorks（或CAD）绘制轴=2\*ROMANII零件的工作图。设计要求2.1轴的设计(1)初步计算轴径(2)拟定轴上零件的布置方案(3)轴上零件的定位及轴主要尺寸的确定——轴承、齿轮的定位及轴段主要尺寸，键的选用，轴承寿命计算(4)受力分析(5)弯矩图、扭矩图(6)按弯扭合成校核轴的强度(7)轴工作图设计——A4图纸1张,标注尺寸、形位公差、表面粗糙度，技术要求等；标题栏中注明班级学号、姓名2.2轴系设计(1)A3装配图纸1张，含轴承盖，固定螺钉，密封件等(2)明细表——非标件、标准件分别编号，非标件标号:1,2,3,…;标准件编号：B1,B2,B3,…。内容按制图课要求，标准件代号查机械设计手册(3)尺寸标注——配合尺寸，安装尺寸，尽可能详细(4)标题栏中注明班级学号、姓名设计过程轴颈的计算已知轴的材料为45钢，经调质处理，硬度为217~255HBS。由表19.1查得对称循坏弯曲许用应力[σ-1]=180MPa。根据式（19.3），取β=0，并由表19.3，选系数A=120，得：d考虑到安全，取整，得到轴的最小直径为50mm。轴承的选择和安装尺寸根据轴上基本零件的布置方案，确定两个安装轴承的轴的直径都为50mm，根据轴承的基本尺寸，选择角接触球轴承，滚动轴承7210CGB/T292——2007。轴系主要尺寸的确定及轴结构的工艺性由于需要安装两个齿轮，将两个齿轮对称分布在两侧，对轴的受力会比较好，因此将轴设计成如图所示阶梯轴。由于所选轴承安装尺寸（da=57mm），选择第二段直径为6进一步选择键的基本尺寸：齿轮二选用，圆头普通型平键（Ａ型）GB/T1096键18×11×70。齿轮三选用，圆头普通型平键（Ａ型）GB/T1096键18×11×90。根据轴环尺寸机械手册，H=0.07~0.1d=4.2~6,选择轴环直径为72mm，宽度2轴的其他各段长度由齿轮宽度、轴承宽度、轴承套宽度、齿轮面与箱体距离而定。拟定轴上零件的布置方案轴的强度校核整体受力整体受力分析传递转矩：T=9.55×105Pn=9.55×10齿轮2的圆周力Ft2=2Td2=2Tm齿轮2的径向力Fr2=Ft2tanα齿轮2的轴向力Fa2=Ft2tanβ齿轮3的圆周力Ft3=2Td3=2T齿轮3的径向力Fr3=Ft3tan齿轮3的轴向力Fa3=Ft3tan水平面内：水平面内受力水平面内受力分析由①得，FH由②得，FH弯矩图水平面内力弯矩图N∙mm水平面内力弯矩图N∙mmN∙mmMM垂直面内：竖直方向受力竖直方向受力分析由①得，FV由②得,F弯矩图：竖直平面内力弯矩图竖直平面内力弯矩图MMMM故最大弯矩M=Mσ轴承的寿命计算轴向受力图轴向受力图轴承所受载荷FR1附加轴向力F轴承2所受载荷FR2附加轴向力F作用在轴上的工作轴向力∵F∴轴有向右移动的趋势，使轴承2压紧而轴承1放松，轴的右端将通过轴承2受一平衡反力F则轴承1的轴向力F轴承2的轴向力F对于轴承7210C，查询机械手册可得C计算当量动载荷：对于轴承1，FA1C0利用线性插值e解得eFA1F由e1查表并用线性插值可求得X1=0.44YP对于轴承2，FA2利用线性插值e解得eFA2F由e2查表并用线性插值可求得X2=0.44YP轴承寿命Lh计算因P故按轴承1计算轴承寿命:Lh=模型及图纸三维模型立体图剖视图爆炸图轴工作图轴系装配图结论总结个人总结本次大作业对轴的设计与计算以及对轴承的计算有着综合的考验，大大锻炼了对轴系工作能力的分析。通过数次的机设大作业，首先让我逐渐掌握CAD制图的能力，由于暑假自学了UG，所以本次三维模型的绘制我也选择了NX11.0，其实不论是SolidWorks还是UG等其他三维设计软件，原理都类似，所以此次大作业我完成得也较快，大作业布置下来的前两个礼拜，基本将图纸以及计算过程已完成好，就是在报告的撰写上有些拖沓。这次设计大作业涵盖面很广，有一定具体清晰的思路，所以大大激发了我们学习三维建模软件的兴趣，巩固了我自己本身在暑假学习的内容。但过程中，也遇过一些装配问题、重用库调用问题，但最后都一一解决并收获很多，重要的是，由于此次作业也包含一大部分计算内容，所以也提前在自己做出来后与同学相互探讨，最终达到统一意见。经历过这次设计，让我懂得工程师的不容易，绘图时很容易出现的小错误就会让人心情烦躁，所以有一份良好的心境非常重要，同时也意识到自己在三维建模的学习之路上