1、Harbin Institute of Technology機械設(shè)計大作業(yè)說明書 課程名稱： 機械設(shè)計 設(shè)計題目： 軸系部件設(shè)計 院 系： 機電學院 班 級： 1108109 設(shè) 計 者： 學 號： 指導教師： 設(shè)計時間： 2013 年 11月 目錄一機械設(shè)計作業(yè)任務(wù)書2二設(shè)計內(nèi)容31.選擇軸的材料32.初算軸徑33.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計33.1軸承機構(gòu)及軸向固定方式33.2選擇滾動軸承類型43.3鍵連接設(shè)計43.4各軸段直徑設(shè)計43.5各軸段長度設(shè)計54.軸的受力分析64.1軸的受力簡圖64.2計算支撐反力64.3軸的彎矩圖74.4軸的轉(zhuǎn)矩圖75.校核軸的強度86.軸的安全系數(shù)校核97.校核鍵連接的

2、強度108.軸承壽命校核118.1計算當量動載荷118.2軸承壽命校核129.軸承其他零件設(shè)計129.1軸上鍵連接的設(shè)計129.2軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計129.3軸承端蓋設(shè)計12三參考文獻13一、機械設(shè)計作業(yè)任務(wù)書題目:軸系部件的設(shè)計傳動方案如圖1所示：圖 帶式運輸機運動方案簡圖原始數(shù)據(jù)如下：機器工作平穩(wěn)，單向回轉(zhuǎn)，成批生產(chǎn)方案軸承座中心高H（mm）最短工作年限L工作環(huán)境496010021803年3班室外、有塵二、設(shè)計內(nèi)容1、材料選擇通過已知條件和查閱相關(guān)的設(shè)計手冊得知，該傳動機所傳遞的功率屬于中型功率。因此軸所承受的扭矩不大，對質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求。故選用常用材料45號鋼，并進行調(diào)質(zhì)處理。2、初

3、算軸徑對于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強度初算直徑：式中：軸傳遞的功率，根據(jù)大作業(yè)4知軸的轉(zhuǎn)速， 由許用扭轉(zhuǎn)剪應力確定的系數(shù)。查表10.2得，考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，取。由于考慮到軸的最小直徑處要安裝大帶輪，會有鍵槽存在，故將其擴大5%，得按標準GB2822-81的圓整后取。3、設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)3.1軸承機構(gòu)及軸向固定方式因傳遞功率小，齒輪減速器效率高、發(fā)熱小，估計軸不會長，故軸承部件的固定方式采用兩端固定方式。同時為了方便軸承部件的拆裝，機體采用部分式結(jié)構(gòu)。又由于本設(shè)計中的軸需要安裝聯(lián)軸器、齒輪、軸承等不同的零件，并且各處受力不同。因此，設(shè)計成階梯軸形式。軸段的草圖見圖2：圖23.2選擇滾動軸承類型因軸承所受軸向

4、力很小，選用深溝球軸承，因為齒輪的線速度小于2m/s，齒輪轉(zhuǎn)動時飛濺的潤滑油不足于潤滑軸承，采用油脂對軸承潤滑，由于該減速器的工作環(huán)境有塵，脂潤滑，密封處軸頸的線速度較低，故滾動軸承采用唇形圈密封，由于是懸臂布置所以不用軸上安置擋油板。3.3鍵連接設(shè)計齒輪及帶輪與軸的周向連接均采用A型普通平鍵連接，齒輪、帶輪所在軸徑相等，兩處鍵的型號均為108GB/T 10962003。3.4各軸段直徑確定（1） 軸段1和軸段7軸段1和軸段7分別安放大帶輪和小齒輪，所以其長度由帶輪和齒輪輪轂長度確定，而直徑由初算的最小直徑得到。所以，。（2） 軸段2和軸段6軸段2和軸段6的確定應考慮齒輪、帶輪的軸向固定和密封

5、圈的尺寸。由參考文獻1 圖9.16和表9.5計算得到軸肩高度由參考文獻2表14.4，唇形圈密封的軸徑，所以取。密封圈代號為B35508。（3） 軸段3和軸段5軸段3和軸段5安裝軸承，尺寸由軸承確定。標準直齒圓柱齒輪，沒有軸向力，但考慮到有較大的徑向力，選用深溝球軸承。初選軸承，外形尺寸，軸件安裝尺寸。因為帶式運輸機為開式結(jié)構(gòu)，所以采用脂潤滑。（4） 軸段4軸段4在兩軸承座之間，其功能為定位固定軸承的軸肩，故取3.5 各軸段長度確定（1）軸段4：軸段4在兩軸承座之間，兩端支點間無傳動件，應該首先確定該段跨距L。一般取。則軸段4長度（2）軸段3和軸段5：軸段3和軸段5安裝軸承，軸段長度與軸承內(nèi)圈寬

6、度相同，故（3)軸段2和軸段6：軸段2和軸段6的長度和軸承蓋的選用及大帶輪和小齒輪的定位軸肩的位置有關(guān)系。選用嵌入式軸承端蓋，取軸承蓋凸緣厚度，箱體外部傳動零件的定位軸肩距軸承端蓋的距離，則軸段6長度同時取（4）軸段1和軸段7：軸段1和7分別安裝大帶輪和小齒輪，故根據(jù)大作業(yè)3、4可知軸段1長度，軸段7長度。（5）計算，4、軸的受力分析4.1畫軸的受力簡圖軸的受力簡圖見圖3。4.2計算支承反力傳遞到軸系部件上的轉(zhuǎn)矩齒輪圓周力齒輪徑向力齒輪軸向力帶輪壓軸力帶初次裝在帶輪上時，所需初拉力比正常工作時大得多，故計算軸和軸承時，將其擴大50%，按計算。在水平面上在垂直平面上軸承1的總支承反力軸承2的總支

7、承反力4.3畫彎矩圖豎直面上，II-II截面處彎矩最大；水平面上，I-I截面處彎矩最大，；II-II截面處的彎矩為合成彎矩，I-I截面：II-II截面：豎直面上和水平面上的彎矩圖，及合成彎矩圖如圖3所示4.4畫轉(zhuǎn)矩圖做用在軸上的轉(zhuǎn)矩為大帶輪的輸入轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩圖如圖3所示圖35、校核軸的強度-截面既有彎矩又有轉(zhuǎn)矩，且彎矩最大，為危險截面。按彎扭合成強度計算。根據(jù)參考文獻1式10.3，有式中：2-2截面處彎矩，；2-2截面處轉(zhuǎn)矩，；抗彎剖面模量，由參考文獻1附表9.6，；抗扭剖面模量，由參考文獻1附表9.6，；根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)，對于不變的轉(zhuǎn)矩，；故對稱循環(huán)的許用彎曲應力，由參考文獻1表10.

8、1，。校核通過。6、軸的安全系數(shù)校核計算彎曲應力：,扭剪應力：由參考文獻1式9.4、9.5、9.6，式中：只考慮彎矩時的安全系數(shù)；只考慮轉(zhuǎn)矩時的安全系數(shù)；、材料對稱循環(huán)的彎曲疲勞極限和扭轉(zhuǎn)疲勞極限，由參考文獻1表9.3，45號鋼調(diào)質(zhì)處理，；彎曲時和扭轉(zhuǎn)時軸的有效應力集中系數(shù)，由參考文獻1表10.4，；零件的絕對尺寸系數(shù)，由參考文獻1圖9.12，；表面質(zhì)量系數(shù)，由參考文獻1附圖10.2，；把彎曲時和扭轉(zhuǎn)時軸的平均應力折算為應力幅的等效系數(shù)，由參考文獻1 表10.1，；彎曲應力的應力幅和平均應力，；扭轉(zhuǎn)剪應力的應力幅和平均應力，；許用疲勞強度安全系數(shù)，由參考文獻1表10.5，故由1表9.13得許用

9、安全系數(shù)，顯然，校核通過。7、校核鍵連接的強度由參考文獻1式4.1式中：工作面的擠壓應力，；傳遞的轉(zhuǎn)矩，；軸的直徑，；鍵的工作長度，型，為鍵的公稱長度；鍵與轂槽的接觸高度，；許用擠壓應力，由參考文獻1表6.1，靜連接，材料為鋼，有輕微沖擊，取 。故對于軸段1上的鍵：，校核通過；對于軸段7上的鍵。校核通過。8、校核軸承的壽命軸承不受軸向力，只有徑向力，且，所以只校核軸承2即左軸承即可。8.1計算當量動載荷由參考文獻1式11.2.式中：當量動載荷，；、軸承的徑向載荷和軸向載荷，；、動載荷徑向系數(shù)和動載荷軸向系數(shù)，由。8.2校核壽命由參考文獻1式10.1c式中：軸承的基本額定壽命，h；軸承的預期壽命，3年3班，每年按250天計，；軸承的基本額定動載荷，由軸承，；溫度系數(shù)，由參考文獻1表11.9，工作溫度，；載荷系數(shù)，由參考文獻1表11.10，；故校核通過。9、軸上其他零件設(shè)計9.1軸上鍵連接的設(shè)計軸段1的，考慮到，故參考鍵的長度系列，為其選取鍵長。同理，軸段7的，而，為其選擇鍵長為。9.2軸承座結(jié)構(gòu)設(shè)計剖分式軸承座設(shè)計圖例參考3圖7.9,7.10,7.11設(shè)計。9.3軸承端蓋（透蓋）軸承端蓋的結(jié)構(gòu)如右圖4軸承蓋的厚度，為螺釘直徑，取螺釘，則，于是得，