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1、Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学 机械设计作业设计说明书设计题目：设计液体搅拌机中的齿轮传动 高速轴的轴系部件院 系： 英才学院 班 级： 0936105班 设 计 者： 王天啸 设计时间： 2011年11月20日 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学机械设计大作业任务书题目：设计液体搅拌机中的齿轮传动高速轴的轴系部件原始数据：方案Pd/kW轴承座中心高H/mm最短工作年限工作环境5.2.12.2710902.21808年1班室内潮湿由前两个大作业可知以下数据：n=7102.2r/min=322.73r/minT=65101Nmmd=68mmb=31.68mm
2、Ft=2188.3NFr=765.8NFa=218.8NFQ=1149N目录一、选择轴的材料1二、初算轴径1三、轴承部件的结构设计11.各轴段直径的确定12.各轴段长的确定2四、轴的受力分析21.轴的受力简图及各点力的计算22.弯矩图33.扭矩图3五、轴的强度校核31.弯扭合成强度32.安全系数4六、键的强度校核5七、校核轴承寿命5八、轴承端盖的设计5九、轴承座的设计6十、轴系部件装配图6参考文献7一、 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，故选择常用材料45钢，调质处理。二、 初算轴径查1表9.4得C=106118，C取较小值106。则得到 dmin = C3Pn = 10
3、632.2322.73mm= 20.10mm考虑到键槽对轴的影响，取dmin = 20.101.05 mm= 21.10mm三、 轴承部件的结构设计为方便轴承部件的拆装，机体采用剖分式结构，因传递功率较小，齿轮减速的效率高，发热小，估计轴承不会长，故轴承结构设计草图如图 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 因为轴承转动线速度小于2000mm/min，所以采用脂润滑。1. 各轴段直径的确定（1） d1和d7的确定由于dmin = 21.10，即要求d1、d7dmin,取d1=d7 = 25mm。（2） d2和d6的确定d2 由两个方面的尺寸限制，一
4、是轴肩高度，二是密封圈的型号。选择d2 =30mm的毛毡圈油封，代号为30 FZ/T92010-1991所以，d2=d6=30mm。（3） d3与d5的确定初选轴承6207，其内径d=35mm，外径D=72mm，宽B=17mm，圆角r=1mm，动载荷Cr=25700N。取d3=d5=35mm.（4） d4的确定轴承安装尺寸da=42mm取d4=42mm。2. 各轴段长的确定（1） 由齿轮的设计已得到齿轮的轴孔长为30mm，轴段7的长度应略小于齿轮的轴孔长，取L7=28mm。（2） L3和L5的长度根据轴承的宽度确定，B=17mm，则L3=L5=17mm。（3） 为保证拧紧上下轴承座连接螺栓有足
5、够的扳手空间，轴承座宽度应取L=50mm，要保证轮缘与轴承盖K=10mm的间距。轴承内壁端面与机体内部端面间距=5mm。轴承盖厚度e=10mm。综上：L2=LBeK=58mm。（4） 与L2设计相似，L6=L2=58mm。（5） 两轴承间的跨距L（23）d3=70105mm，L4L-12(L3L5)=5388mm。取L4=50mm。（6） 由带轮的设计可知，带轮孔长50mm，轴段1的长度应略小于带孔的孔长，取L1=48mm。（5） 键的设计带轮与齿轮和轴的连接采用A型普通平键，型号为87GB 1096-1990，键长分别为25mm和45mm。四、 轴的受力分析1. 轴的受力简图及各点力的计算
6、R2v Fr Ft R2h T Fa R1h 80.5mm 67mm 90.5mR1vFQ由计算可以得到：R1H=4817.5N；R1v=3126.9N R2H=2629.2N；R2v=3510.1NFR1=R1H2+R1V2=5743.3FR2=R2H2+R2V2=4385.62. 弯矩图（单位/Nmm）M=184310.4Nmm3. 扭矩图 T=65101五、 轴的强度校核1. 弯扭合成强度由弯矩图和扭矩图可知，轴的危险截面是剖面抗弯模量W=d332=4287mm3抗扭模量WT=d316=8575mm3弯曲应力 b=MW=184310.44287=43.00MPaa=b=43.00MPa，
7、m=0。扭剪应力T=TWT=651018575=7.59MPaa=m=T2=7.592=3.80MPa危险截面的当量应力e=b2+4()2=50.497MPa查1表9.3，得b=650MPa，查1表9.3的-1b=60MPa因为b-1b，所以轴的剖面强度满足要求。2. 安全系数已知轴承圆角r=1mm，所以轴肩圆角r1mm，取r=1mm，则D-dr=42-351=7查1表9.10得k=2.05，k=1.70。由1式9.4，9.5,9.6注查得等效系数0=0.2，r=0.1。绝对尺寸系数由1图9.12查得=0.88，=0.81。轴磨削加工时，表面质量系数由1表9.8,9.9查得=0.92。则安全系
8、数为s=-1K a+m=3002.050.920.8843+00.2=2.76s=-1K a+m=1551.70.920.813.8+0.13.8=17.13s=sss2+s2=2.7617.132.762+17.132=2.72查1表9.13得许用安全系数s=1.31.5，显然ss所以，剖面安全。六、 键的强度校核带轮处挤压应力1=4Thd1l=46510172537=40.22MPa齿轮处挤压应力2=4Thd2l=46510172517=87.53MPa因为1 、2， =100120MPa所以键的强度满足要求。七、 校核轴承寿命当量动载荷P=XFr1+YFr2，查2表12.1并计算得 Y=
9、0，X=1。即P=XFr1，Fr1=5743.3N。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 Lh=10660n(fTCfpp)3=10660322.73(1257001.05743.3)3=4627h已知运输机的使用寿命为Lh=812508=16000h,显然 LhLh所以寿命合格。八、 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，d3为螺钉直径，取螺钉M820，则d3=8mm，于是得e=9.6mm，取e=10mm。轴承盖直径为D2=D+55.5d3=72+4044=112116mm，取D2=115mm。螺钉所在圆的直径D0=0.5D+D2=93.5mm。其他尺寸：m=28mm，D4=64mm，d1=31mm，b1=15mm。九、 轴承座的设计剖分式轴承座设计图例参考3图7.9,7.10,7.11设计。详见轴系部件装配图。十、 轴系部件装配图附2号图纸。参考文献 1 宋宝玉，王黎钦机械设计北京：高等教育出版社，20092 宋宝玉机械设计课程设计指导书北京：高等教育出版社，20063 张锋，宋宝玉机械设计大作业指导书北京：高等教育出版社，2009
