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1、Harbin Institute of Technology大作业设计说明书大作业设计说明书课程名称： 机械设计 设计题目： 设计带式运输机中的 齿轮传动高速轴的轴系部件 院 系： 机电工程学院 班 级： 1008106 班 设 计 者： 林君泓 学 号： 1100800130 指导教师： 郑德志 设计时间： 2012、10、22 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：设计带式运输机中的高速轴的轴系部件题号：5.1.5设计原始数据：机器工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据如表所示 。方案电动机 工作功 率 P/kW电动机满 载转速 nm/(r/min)工作机的 转速 nw/(r
2、/min)第一级 传动比 i1轴承座 中心高 度 H/mm最短工 作年限工作环 境5.1.537108021703 年 3 班室内清 洁目 录一、选择轴的材料 1二、初算轴径 1三、轴承部件结构设计 23.1 轴向固定方式 23.2 选择滚动轴承类型 23.3 键连接设计 23.4 阶梯轴各部分直径确定33.5 阶梯轴各部段长度及跨距的确定 4四、轴的受力分析 54.1 画轴的受力简图 54.2 计算支反力 54.3 画弯矩图 64.4 画转矩图 6五、校核轴的弯扭合成强度8六、轴的安全系数校核计算9七、键的强度校核10八、校核轴承寿命11九、轴上其他零件设计12十、轴承座结构设计12十一、轴
3、承端盖（透盖）13参考文献 13哈尔滨工业大学机械设计大作业说明书目录目录一、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哈尔滨工业大学机械设计大作业说明书1一、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112mPP因为为代式运输机 工作时间每天
4、 24 小时，所以 K=1.3 Pm=Pd/K=2.3式中带轮的传动效率1对滚动轴承的传递的功率2由参考文献 2，表 9.1 取，代入上式，得10.9620.99对于转轴，按扭转强度初算直径：3min mPdCn其中p轴传递的功率， ！013 0.952.85mPPkW P=112mPPkwkw19.22.399.096.0mn轴的转速，r/minC由许用扭转剪应力确定的系数。查参考文献 1 表 9.4 得 C=106118，考虑轴端 弯矩比转矩小，C 取较小值 106。则得到 dmin = C3 = 106 32.19 355mm = 19.44mm由于考虑到轴的最小直径处要安装大带轮，会有
5、键槽存在，故将其扩大 5%，得22.6474kdmm！20.41，按标准 GB2822-81 的10R圆整后取125dmm。开始抄 5.1.5 好了！三、轴承部件的结构设计由于本设计中的轴需要安装带轮、齿轮、轴承等不同的零件，并且各处受力不同，因哈尔滨工业大学机械设计大作业说明书2此，设计成阶梯轴形式，共分为七段。以下是轴段的草图：3.1 及轴向固定方式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dmin 处开始设计。3.2 选择滚动轴承类型选择滚动轴
6、承类型因轴承所受轴向力很小，选用深沟球轴承，因为齿轮的线速度小于 2m/s，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，由于是悬臂布置所以不用轴上安置挡油板。3.3 键连接设计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。3.4 阶梯轴各部分直径的确定阶梯轴各部分直径的确定（1）d1和 d7的确定 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。
7、所以，。1725ddmm（2）d2和 d6的确定 轴段 2 和轴段 6 的确定应考虑齿轮、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 (0.070.1)(0.070.1)25(1.752.5)hdmm: 26122521.75 2.528.5 30dddhmm 轴段轴段轴段轴段轴段轴段轴段3L2L1L哈尔滨工业大学机械设计大作业说明书3由参考文献2表 14.4，毛毡圈油封的轴径30dmm，所以2630ddmm。毡圈代号为 30 FZ/T92010-1991 （3）与的确定d3d5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
8、轴向力，但考虑到 有较大的径向力，选用深沟球轴承。根据 GB/T 2761994，初选轴承 6307，d=35mm，外形尺寸 D=80mm，B=21mm，轴件安装尺寸。因为轴承的值小于44admmdn，所以采用脂润滑。故取。5(1.5 2) 10/minmm r3535ddmm（4）的确定d4轴段 4 在两轴承座之间，其功能为定位固定轴承的轴肩，故。444addmm3.5 阶梯轴各轴段长度及跨距的确定阶梯轴各轴段长度及跨距的确定1)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，取。则轴段 4 长度3(23)(23) 35(70105)Ldmm:90Lm
9、m,取 60mm。4802159lLBmm2)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，。3521llBmm3)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。选用嵌入式轴承端盖，取轴承盖凸缘厚度，10emm ，箱体外部传动零件的定位轴肩距轴承端盖的距离，则轴段 612mmm15Kmm 长度610 12 1537lmeKmm 由于大带轮较大，设计成腹板式结构，故轴段 2 长度,266()4522BLlllmm带轮宽度轮毂宽度4）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
10、1 长度，轴段 7 长度。 （faid=0.4 ）本来尺宽为 28.8.138lLmm726lbmm四、轴的受力分析4.1 画轴的受力简图画轴的受力简图轴的受力简图、弯矩图、转矩图画在一起，见图 5.2。哈尔滨工业大学机械设计大作业说明书4四、轴的受力分析1. 轴的受力简图及各点力的计算R2v Fr Ft R2h TFa R1h 80.5mm 67mm 90.5m R1v FQ由计算可以得到：R1H=4817.5N；R1v=3126.9NR2H=2629.2N；R2v=3510.1N1=12+ 12= 5743.32=22+ 22= 4385.62. 弯矩图（单位/Nmm）哈尔滨工业大学机械设
11、计大作业说明书5 = 184310.4 3. 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=3 32= 42873抗扭模量WT=3 16= 85753弯曲应力 哈尔滨工业大学机械设计大作业说明书6b=M W=184310.4 4287= 43.00MPa，。= b= 43.00MPa= 0扭剪应力=W=65101 8575= 7.59MPa= =2=7.59 2= 3.80MPa危险截面 的当量应力=2+ 4()2= 50.497MPa查1表 9.3，得=650MPa，查1表 9.3 的-1b=60MPa因为，所以轴的 剖面强度满足
12、要求。b- 1b2. 安全系数已知轴承圆角 r=1mm，所以轴肩圆角，取 r=1mm，则r 1mm =42 35 1= 7查1表 9.10 得，=1.70。= 2.05由1式 9.4，9.5,9.6 注查得等效系数，。0= 0.2= 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则安全系数为= 1 + =300 2.05 0.92 0.88 43 + 0 0.2= 2.76= 1 + =155 1.7 0.92 0.81 3.8 + 0.1 3.8= 17.13 =2+ 2=2.76 17.132.762+ 17.132= 2.72查1表 9.13 得许用安全系数，显然s = 1.31.5s s所以，剖面安全。六、键的强度校核带轮处挤压应力哈尔滨工业大学机械设计大作业说明书71=4 1=4 65101 7 25 37= 40.22齿轮处挤压应力2=4 2=4 65101 7 25
