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1、 Harbin Institute of Technology 机械设计大作业 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： 1108110班 设 计 者： 崔晓蒙 学 号： 1110811005 设计时间： 2013年11月20日 哈尔滨工业大学 目 录 机械设计作业任务
2、书 1 1已知条件...........................................................................................2 2选择材料，确定许用应力 2 3按扭转强度估算轴径 3 4设计轴的结构 3 4.1阶梯轴各部分直径的确定 ..................................................3 4.2阶梯轴各轴段长度及跨距的确定 ......................................4 5轴的受力分析 5 5.1画轴的受力简图
3、5 5.2计算支承反力 5 5.3画弯矩图 6 5.4画转矩图 6 6校核轴的强度 7 7校核键连接的强度 8 8校核轴承的寿命 9 8.1计算当量动载荷 9 8.2校核寿命 9 9轴上其他零件设计 10 10轴承端盖（透盖） 10 11参考文献 10 机械设计作业任务书 题目:设计带式运输机中的V带传动 传动方案如图1所示： 图3-1 带式运输机运动方案简图 原始数据如下： 机器工作平稳，单向回转，成批生产 方案 轴承座中心高 最短工作年限 工作环境 5.1.5 3 710 80
4、 2 170 3年3班 室内 清洁 1已知条件 电机功率，电动机满载转速=710r/min，工作机转速=80，=2，工作三年，每天三班，工作环境为室内清洁。 根据已知条件可得齿轮传动高速轴设计条件： 转速 功率 齿轮传递效率，V带轮传递效率 轴传递功率 转矩 轴上小齿轮： 齿数，模数，齿宽（根据大齿轮设计时齿宽为27mm，则小齿轮可取35mm），分度圆直径，压力角， 圆周力 径向力 轴上大带轮： 轮毂宽 压轴力 2选择材料，确定许用应力 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号钢
5、并进行调质处理。 查阅参考文献[1] 表9-3得：、 、。 3按扭转强度估算轴径 对于转轴，按扭转强度初算直径： 其中 P——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=106～118，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。 4设计轴的结构 4.1阶梯轴各部分直径的确定 （1） 初选轴承 由于没有轴向力的存在，且载荷、转速较低，考虑到经济因素选用深沟球轴承。 齿轮线速度为 齿轮转
6、动时飞溅的润滑油不足于润滑轴承，故滚动轴承采用脂润滑。 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，故滚动轴承采用唇形圈密封，并在轴上安置挡油板。 由于轴承间无传动件，轴承跨距不可能很长，故采用两端固定。 （2）轴的结构 由以上轴承类型、润滑和密封方式以及固定方式得轴的结构草图为： （3）确定结构参数 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，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。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1
7、0.7计算得到轴肩高度 毛毡圈油封的轴径，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。由参考文献[2]表12.1 GB/T 276—1994，初选轴承6207，外形尺寸d=35mm，D=72mm，B=17mm，轴件安装尺寸。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。 4.2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。由经验公式，则轴段4长度。 2) 轴段3
8、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。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，用M10螺栓连接轴承盖和箱体。 由于大带轮较大，设计成腹板式结构，故轴段2长度 ， 可取58mm. 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。 5） 总长度可得 5轴的受力分析 5.1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5.2。 5.2计算支承反力 传递到轴系部件上的转矩
9、 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 5.3画弯矩图 在水平面上，剖面处， 剖面处， 在垂直面上，剖面处 合成弯矩，剖面 剖面 5.4画转矩图 做用在轴上的转矩为大带轮的输入转矩 II I 61614.1 59848.6 164442.
10、6 174994.9 61614.1 90177 合成弯矩图 转矩图 水平面弯矩图 竖直面弯矩图 II I II II 单位： 图5.2 轴的受力简图、弯矩图、转矩图 6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。 式中： ——截面处弯矩， ——截面处转矩，； ——抗弯剖面模量，由参考文献[1]附表9.6， ； ——抗扭剖面模量，由参考文献[1]附表9.6， ； ——根据转矩性质而定的折合系数，对于不变的转矩，； ——对称循环的许用弯曲应力，由参考文献
11、[1]表10.4，。 因此，校核通过 7校核键连接的强度 由参考文献[1]式4.1 挤压应力 式中： ——工作面的挤压应力，； ——传递的转矩，； ——轴的直径，； ——键的工作长度，，B型，，为键的公称长度； ——键与毂槽的接触高度，； ——许用挤压应力，，由参考文献[1]表6.1，静连接，材料为钢，静载，,取135MPa。 （1） 对于轴段1上的键 ；校核通过； （2） 对于轴段7上的键 ; 校核通过。 8校核轴承的寿命 初选轴承为6207，查文献2表12.1得 , 。轴承不受轴向力，只有径向力，且，所以只校核轴承2即左轴承即可。 8.1计算当
12、量动载荷 由参考文献[1]式11.2 ； 式中： ——当量动载荷，； ——轴承的径向载荷和轴向载荷； ——动载荷径向系数和动载荷轴向系数，由。 8.2校核寿命 由参考文献[1] 式中： ——轴承的基本额定寿命，h； ——轴承的预期寿命，3年3班，每年按250天计，； ——轴承的基本额定动载荷，由参考文献[2]表12.1，查轴承6207，； ——寿命指数，对于滚子轴承，； ——温度系数，由参考文献[1]表10.10，工作温度，； ——载荷系数，由参考文献[1]表10.11，冲击，，取； ，校核通过。 9轴上其他零件设计 1）轴上键连接的设计 轴和大带轮和
13、小齿轮的轴向连接均采用B型普通平键连接，为加工方便，两处键连接尺寸相同，根据轴的长度不同选择不同长度的键.根据参考文献[2] 表11.28，选用B型普通平键，为 键 GB/T 1096-2003 和 GB/T 1096-2003 2）密封用毛毡圈 毛毡圈所在轴段的直径为30mm。 10轴承端盖（透盖） 由本次设计的特点，可选用嵌入式轴承盖，其中嵌入毛毡圈以密封。由参考文献[3]图7.5中的经验公式得到相关尺寸： ，取。 ，取132mm。 。 图5.3 轴承端盖 根据轴、轴承座的设计，应取。 11参考文献 [1] 宋宝玉，王黎钦.机械设计. 北京：高等教育出版社，2010. [2] 宋宝玉. 机械设计课程设计指导书. 北京：高等教育出版社，2006. 1
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