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1、Harbin Institute of Technology机械设计大作业题 目： 轴系部件设计 院 系： 机电工程学院 班 级： 指导老师： 姓 名： 学 号： 哈尔滨工业大学目录一、材料选择3二、初算轴径4三、轴系结构设计43.1轴承部件的结构型式及主要尺寸43.2及轴向固定方式43.3选择滚动轴承类型53.4 轴的结构设计53.5 键连接设计6四、轴的受力分析64.1 画出轴的结构和受力简图64.2 计算支承反力74.3 画出弯矩图84.4 画出扭矩图8五、校核轴的强度9六、校核键连接强度10七、校核轴承寿命117.1 当量动载荷117.2 校核轴承寿命11八、轴上的其他零件118.1
2、毡圈118.2 两侧挡油板118.3 轴承端盖螺钉连接11九、轴承端盖设计129.1 透盖129.2 轴承封闭端盖12十、轴承座12十一、参考文献12轴系部件设计任务书题目: 设计绞车（带棘轮制动器）中的齿轮传动高速轴轴系部件 结构简图见下图:。原始数据如下：室内工作、工作平稳、机器成批生产方案电动机功率P/kW电动机满载转速nm/(r/min)工作机的转速nw/(r/min)第一级传动比轴承座中心高H/mm最短工作年限FC5.3.53.0940553.221010年2班60%一、材料选择通过已知条件和查阅相关的设计手册得知，该传动机所传递的功率属于中小型功率。因此轴所承受的扭矩不大。故选45
3、号钢，并进行调质处理。二、初算轴径对于转轴，按扭转强度初算直径：其中轴传递的功率，轴的转速，r/min， C由许用扭转剪应力确定的系数。查表10.2得C=106118，考虑轴端弯矩比转矩小，取C=106。由于考虑到轴的最小直径处要安装大带轮，会有键槽存在，故将其扩大5%，得 ，按标准GB2822-81的圆整后取。三、轴系结构设计3.1轴承部件的结构型式及主要尺寸为方便轴承部件的拆装，减速器的机体采用剖分式结构，取机体的铸造壁厚，机体上轴承旁连接螺栓直径，装拆螺栓所需的扳手空间，故轴承座内壁至座孔外端面距离：，取。3.2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
4、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，从处开始设计。3.3选择滚动轴承类型因轴承所受轴向力很小，选用深沟球轴承，其中带轮和齿轮之间布置两个，轴的另一端布置一个。因为齿轮的线速度v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，并在轴上安置挡油板。3.4 轴的结构设计本设计中有6个轴段的阶梯轴，以外伸轴颈为基础，考虑轴上零件的受力情况，轴上零件的装拆与定位固定、与标准件孔径的配合、轴的表面结构及加工精度等要求，逐一确定其余
5、各段的直径。轴的轴向尺寸要考虑轴上零件的位置、配合长度、支承结构情况、动静件的距离要求等要素，通常从与传动件相配的轴段开始。根据以上要求，确定各段轴的直径：=25，=30，=35，=38，=45mm，=35mm根据轴承的类型和，初选滚动轴承型号为6207，=35，=72，=17。因为轴承选用脂润滑，轴上安置挡油板，所以轴承内端面与机体内壁间要有一定距离，取。为避免齿轮与机体内壁相碰，在齿轮端面与机体内壁间留有足够的间距H，取H=15mm。采用凸缘式轴承盖，其凸缘厚度e=10mm。为避免带轮轮毂端面与轴承盖连接螺栓头相碰，并便于轴承盖上螺栓的装拆，带轮轮毂端面与轴承盖间应有足够的间距K，取K=2
6、0mm。在确定齿轮、机体、轴承、轴承盖、带轮的相互位置和尺寸后，即可从轴段开始，确定各轴段的长度。轴段的长度要比相配齿轮轮毂长度b略短，取=b-2=60mm轴段的长度=H+2B+2=61mm轴段的长度=轴段的长度=48mm轴段的长度就是轴环的宽度m，按经验公式m=1.4h=4.9mm 适当放大，取=10mm轴段的长度=由以上分析可得轴的各段宽度为：=48mm，=36mm，=61mm，=60mm，=10mm，=32mm。进而，轴的支点及受力点间的跨距也随之确定下来。取左侧两轴承的中间点为支点。取带轮中间和齿宽的中点为力作用点，则可得跨距，。3.5 键连接设计带轮及齿轮与轴的周向连接均采用A型普通
7、平键连接，分别采用键87GB/T 10962003及108GB/T 10962003。完成结构设计草图如下图3.1 。图3.1 轴系部件草图四、轴的受力分析4.1 画出轴的结构和受力简图如图4.1(a)和4.1.(b)4.2 计算支承反力齿轮所受转矩为 /Nmm=齿轮圆周力为径向力为轴向力带轮预紧拉力在水平面上在垂直面上 轴承I的总支承反力轴承II支承反力4.3 画出弯矩图根据受力情况可画轴上隔断的弯矩图如图4.1(c)(d)(e)在水平面上，两轴承中间处轴颈中点处在垂直面上，处弯矩为合成弯矩，处处4.4 画出扭矩图扭矩图如图4.1(f)/Nmm=图4.1 轴的受力分析及弯矩图、五、校核轴的强
8、度和截面为危险截面，需要进行校核。截面处：抗弯截面模量:抗扭截面模量为：第四强度理论当量应力：已知轴的材料为45钢，经调质处理，查得 =60MPa。显然 ，故截面强度满足条件。截面处：抗弯截面模量:抗扭截面模量为：第四强度理论当量应力：查得 =60MPa。显然 ，故截面强度满足条件。六、校核键连接强度键连接的挤压应力计算公式为：式中： d键连接处轴径， mm； T传递的转矩； h键的高度，mm； l键连接的计算长度。带轮处键的挤压应力齿轮处键得挤压应力查表得 ，显然、均在允许范围内。七、校核轴承寿命采用深沟球轴承，型号6270，查表15.1得，C=25.5KN，Co=15.2KN处有两个轴承，
9、每个轴承的径向载荷为FR3=FR1/2=1348.2N;处轴承受力FR2=1629.0N。因此应该校核处的轴承寿命。7.1 当量动载荷F= FR2=1629.0N。7.2 校核轴承寿命轴承在100摄氏度以下工作ft=1，载荷为中等冲击，查表得fp=1.5。轴承寿命 使用期限：10年2班,故轴承寿命满足要求。八、轴上的其他零件8.1 毡圈密封圈使用毡圈，查阅标准JB/ZQ4066-1986可得尺寸参数。8.2 两侧挡油板具体尺寸参照文献2图7.8确定尺寸参数8.3 轴承端盖螺钉连接参考文献2表11.12，可选用M6的螺钉。九、轴承端盖设计9.1 透盖结构简图如图9.1e=10mm,d3=6mm,
10、D=72mm,S3=3mm,m=11mm,D2=D+(55.5)d3=72+(55.5)x6mm=(102105)mm取D2=104mm；D0=0.5(D2+D)=0.5x(72+104)mm=88mm；d1=36mm,d2=48mm,b1=12mm,b2=6mm。图9.1 轴承端盖9.2 轴承封闭端盖结构和尺寸基本与透盖相同。e=10mmD2=104mmD0=88mmS3=3mmD=72mm十、轴承座轴承座采用剖分式结构，轴承旁设有凸台，上下盖的连接螺栓d2=12mm,螺栓间距等于轴承端盖外径D2=88mm，中心高H=210mm，底座凸缘厚度b=1520mm，取b=18mm，底板厚度壁厚 =10mm，筋厚m=10mm，轴承座地脚螺栓直径df=16mm。查文献2表4.2得C1=22mm,C0=20mm,沉头座直径D=32mm。轴承座凸台高度h=22mm。十一、参考文献1 王黎钦，陈铁鸣. 机械设计M. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2010.2 王连明，宋宝玉. 机械设计课程设计M. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版,2010
