哈工大机械设计大作业5轴系部件设计511.doc

Harbin Institute of Technology 机械设计 大作业计算说明书 课程名称： 机械设计 设计题目： 轴系部件设计 院 系： 机电学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 张 锋 设计时间： 2013.12 哈尔滨工业大学 题目:设计带式运输机中的齿轮传动高速轴的轴系部件 带式运输机的传动方案如图1所示，机器工作平稳，单向回转，成批生产，原始数据见表1。 图 1 带式运输机传动方案 表 1 带式运输机中V带传动的已知数据 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/min) 第一级传动比i1 轴承座中心高H/mm 最短工作年限 工作环境 5.1.1 3 960 90 1.8 150 8年1班 室外、有尘 目 录 一 选择轴的材料 4 二 初算轴径 4 三 轴的结构设计 4 四 轴的受力分析 5 五 校核轴的强度 7 六 轴的安全系数校核计算 7 七 键强度的校核计算 6 八 校核轴承的寿命 9 九 轴上其他零件设计 9 十 轴承座结构设计 10 十一 轴承端盖（透盖） 10 参考文献 10 一 选择轴的材料 因传递功率不大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，故需选用常用材料45钢，调质处理。 二 初算轴径 由大作业三P=3.46KW，n=533.3，对于转轴，按扭转强度初算轴径，由参考文献[1]查表10.2得 C=118~106,取C =112，则 考虑有一个键槽的影响，取 按标准GB2822-81的圆整后取。 三 轴的结构设计 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，因此，设计成阶梯轴形式，共分为七段。轴段的草图如图1： 3.1 阶梯轴各部分直径的确定 1) 轴段1和轴段7 轴段1和轴段7分别安放大带轮和小齿轮，，而直径由初算的最小直径得到。所以，。 2) 轴段2和轴段6 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10.9计算得到轴肩高度 由参考文献[2]表14.4，室外有尘环境，选择唇形密封圈轴径，所以。 3) 轴段3和轴段5 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[2]表12.1GB/T 276—1994，初选轴承6307，外形尺寸d=35mm，D=80mm，B=21mm，轴件安装尺寸。因为轴承的值小于，所以选用脂润滑。故取。 4) 轴段4 轴段4在两轴承座之间，其功能为定位固定轴承的轴肩，故。 3.2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，取。 2)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，故。 3)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，，箱体外部传动零件的定位轴肩距轴承端盖的距离，则。 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1长度，轴段7长度（小齿轮实心式）。 四 轴的受力分析 4.1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2。 4.2计算支承反力 传递到轴系部件上的转矩 齿轮圆周力 齿轮径向力 齿轮轴向力 带轮压轴力 带初次装在带轮上时，所需初拉力比正常工作时大得多，故计算轴和轴承时，将其扩大50%，按计算。 在水平面上 在垂直平面上 轴承1的总支承反力 轴承2的总支承反力 4.3画弯矩图 II-II截面处弯矩最大，； 水平面上，I-I截面处弯矩最大，； II-II截面处的弯矩为； 合成弯矩，I-I截面： II-II截面： 竖直面上和水平面上的弯矩图，及合成弯矩图如图2所示 4.4画转矩图 做用在轴上的转矩为大带轮的输入转矩 T1=61959 转矩图如图2所示（单位：） 五 校核轴的强度 I-I截面既有弯矩又有转矩，且弯矩最大，为危险截面。 按弯扭合成强度计算。根据参考文献[1]式10.3