哈工大机械设计大作业5.1.4轴系设计.doc

Harbin Institute of Technology 机械设计大作业说明书 大作业名称： 机械设计大作业 设计题目： 轴系部件设计 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 哈尔滨工业大学 目录 一、设计任务 1 二、轴的材料选择 2 三、初算轴径 2 四、结构设计 2 1.轴承部件的结构型式 2 2. 轴的结构设计 2 五、轴的受力分析 7 1.轴系部件受力分析 7 2.计算支反力 7 3.绘制弯矩图、扭矩图 8 六、校核轴的强度 9 七、校核键的强度 11 八、校核轴承寿命 11 九、参考文献 13 一、设计任务 设计带式运输机中的齿轮传动高速轴的轴系部件，带式运输机机构简图如图1.1所示。 图1.1 带式运输机机构简图 机器工作平稳，单向回转、成批生产。 方案 （kW） 轴承座中 心高H（mm） 最短工作 年限L 工作环境 5.1.4 2.2 940 80 2.1 160 5年2班 室内清洁 二、轴的材料选择 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。 三、初算轴径 对于转轴，按扭转强度初算轴径，由参考文献[1]查表9.4得 C=118~106,取C =118，则 式中： ——V带的传动效率。 由参考文献【3】表9.1得，取，代入上式，得 考虑有一个键槽的影响，取。 圆整取。 四、结构设计 1.轴承部件的结构型式 为方便轴承部件的拆装，传动轴机体采用剖分式结构，因传递功率比较小,输出部分齿轮为直齿轮，没有轴向力，大带轮对轴作用力指向轴心，无轴向力，且装置发热小，轴的变形可以忽略，因此轴承选用深沟球轴承，采用两边固定方式支撑，采用脂润滑，密封处轴颈的线速度较低，但工作环境有尘,故滚动轴承采用接触式密封。可按轴上零件的安装顺序(附图1)，从 处开始设计。 2. 轴的结构设计 本题中有7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。 轴段1 轴段1上安装有大带轮，轴径与带轮轮毂相配。初定轴径dmin为轴段1直径，经圆整后取为22mm。由V带传动设计作业得大带轮基准直径为210mm，故应采用腹板式结构，相关尺寸计算如下： 。 大带轮左端采用轴端挡圈固定，因此，应使轴段长度比带轮轮毂长度略小，所以取 轴段2 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。h取 ， 所以得轴段2直径，但考虑到毡圈尺寸要求 选择。 毡圈和槽的尺寸为： 图4.1 轴段3、5 轴段3和轴段5用于轴承的安装，其直径应比稍大且满足方便轴承安装并符合轴承内径系列，故取。 由参考文献【3】表12.1得轴承型号为6306，其基本参数如下： 由于两轴承之间没有传动件，不需要挡油环，右侧靠轴肩固定，左侧由轴承端盖压紧，轴承的润滑方式根据速度因数来确定 故应采用脂润滑，用唇形密封圈进行接触式密封。 通常，同一根轴上的两个轴承采用相同型号，故轴段5的轴径轴段3和轴段5的长度与轴承宽度相同，取 轴段4 对于两支点在同一轴承座内而支点间无传动件的情况，应首先确定两轴承间的跨距 故轴段4的长度左侧轴承的右端及右侧轴承的左端均靠轴段4的轴肩进行固定，轴肩高,故 轴段6 轴段6可取与轴段2相同结构， 轴段7 由齿轮传动设计大作业知小齿轮宽，小齿轮右侧用轴端挡圈固定，取轴段7长度取轴径与轴段1相等，即其中小齿轮为实心式结构。 轴承端盖 图4.2 选取凸缘式轴承端盖，轴承端盖与机座用M8X20的螺钉固定。轴承端盖其余尺寸如下： 轴承端盖与机体外部零件间隙K取15mm。得到轴段6长度 由于大带轮较大，设计成腹板式结构，故轴段2长度 故各轴段长度和直径均确定下来，取轴承宽度中点为支点，取带轮和齿轮轮毂长度中心点作为力的作用点，得跨距 轴承座结构设计 两轴承间无零件，，由、轴承、凸缘式端盖可确定。 图5.1 在齿轮传动中小齿轮参数： 忽略齿轮与带轮传动转矩误差与损失，则： 。 带轮对轴的压力为： 齿轮上的圆周力： 2.计算支反力 在水平面上 ， 带入数据得 在竖直平面内 所以，得到轴承1的总支反力 轴承2的总支反力 3.绘制弯矩图、扭矩图 在水平面上： 轴承1截面左侧 轴承2截面