哈工大机械设计大作业

哈尔滨工业大学机械设计作业设计计算说明书题目:轴系部件设计系别:英才学院班号:1436005姓名:刘璐日期:2016.11.12哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目：轴系部件设计设计原始数据：图1表1带式运输机中V带传动的已知数据方案dP（KW）(/min)mnr(/min)wnr1i轴承座中心高H（mm）最短工作年限L工作环境5.1.2496010021803年3班室外有尘机器工作平稳、单向回转、成批生产目录一、带轮及齿轮数据..........................................................................................................................1二、选择轴的材料................................................................................................................................1三、初算轴径dmin.................................................................................................................................1四、结构设计..........................................................................................................................................21.确定轴承部件机体的结构形式及主要尺寸...........................................................................22.确定轴的轴向固定方式................................................................................错误!未定义书签。3.选择滚动轴承类型，并确定润滑、密封方式.......................................错误!未定义书签。4.轴的结构设计..................................................................................................错误!未定义书签。五、轴的受力分析................................................................................................................................41.画轴的受力简图.............................................................................................................................42.计算支承反力.................................................................................................................................43.画弯矩图...........................................................................................................................................54.画扭矩图...........................................................................................................................................5六、校核轴的强度................................................................................................................................5七、校核键连接的强度.....................................................................................................................7八、校核轴承寿命................................................................................................................................81.计算轴承的轴向力........................................................................................................................82.计算当量动载荷.............................................................................................................................83.校核轴承寿命.................................................................................................................................8九、绘制轴系部件装配图（图纸）..........................................................................................9十、参考文献..........................................................................................................................................91一、带轮及齿轮数据已知带传动输出轴功率P=3.84kW，转矩T=97333.33N·mm，转速n=480r/min，轴上压力Q=705.23N，因为原本圆柱直齿轮的尺寸不满足强度校核，故修改齿轮尺寸为分度圆直径d1=96.000mm，其余尺寸齿宽b1=35mm，螺旋角β=0°，圆周力Ft=2433.33N，径向力Fr=885.66N，法向力Fn=2589.50N，载荷变动小，单向转动。二、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，故选用常用材料45钢，调质处理。三、初算轴径dmin对于转轴，按扭转强度初算，由参考文献[1]式10.2估算最小直径𝑑≥√9.55×106𝑃𝑛0.2[𝜏]3=𝐶√𝑃𝑛3式中：P—轴传递的功率，kW；n—轴的转速，r/min；[τ]—许用扭转应力，MPa；C—由许用扭转切应力确定的系数。查参考文献[1]表10.2，得对于45钢，C取值范围126~103，取C=118。轴输入功率为𝑃=𝑃d𝜂1𝜂2式中：η1—V带传动的效率，查参考文献[2]表9.1，V带传动效率η1=0.98；η2—滚动轴承传动效率，查参考文献[2]表9.1，一对滚动球轴承传动效率η2=0.98。故：𝑃=𝑃d𝜂1𝜂2=4×0.98×0.98=3.8416kW轴转速为：𝑛=𝑛m𝑖1=9602=480r/min并考虑轴上有一个键槽，将轴径加大5%。于是初算轴径最小值得：𝑑≥1.05×𝐶√𝑃𝑛3=1.05×118×√3.84164803=24.78mm按照GB/T2822—2005的Ra10系列圆整，初取d=25mm。2四、结构设计1.确定轴承部件机体的结构形式及主要尺寸为方便轴承部件的装拆，轴承座的机体采用剖分式结构，取轴承座的铸造壁厚为δ=8mm。机体上轴承旁连接螺栓直径d2=12mm，装拆螺栓所需要的扳手空间C1=18mm，C2=16mm，故轴承座内壁至座孔外端面距离：L=δ+C1+C2+(5~8)mm=47~50mm取L=50mm。由此，设计的轴承部件的结构如图2所示。然后可按轴上零件的安装顺序，从dmin处开始设计。图2轴的结构草图（不带尺寸）2.确定轴的轴向固定方式由于轴跨距不大，且传递功率中等，齿轮减速器效率高、发热小，轴不会太长，故轴承部件的固定方式可采用两端固定的方式。3.选择滚动轴承类型，并确定润滑、密封方式轴上所安装齿轮为直齿轮，不产生轴向载荷，且径向载荷较小、转速不高，故选用深沟球轴承。轴承内圈直径约为25mm量级，根据参考文献[1]，其速度因数值：𝑑𝑛=25×960=24000≪(1.5~2)×105mm∙r/min其速度因数较小，宜选用脂润滑。密封段轴径约为30mm量级，其轴颈圆周速度为：𝑣=π𝑑𝑛1000×60=π∙30∙9601000×60=1.51m/s7𝑚/𝑠由于轴径圆周速度小，且工作环境有尘，所以采用唇形圈密封。4.轴的结构设计(1)大带轮与轴段1：由于要求，大带轮必须放置在轴端，所以dmin即为轴段1的最小直径，d1=25mm。大带轮一端通过轴肩固定，另一端通过挡圈和螺栓固定，轴段1处放置大带轮处长度3l10=50mm，为避免发生干涉，轴段长度比大带轮宽度短1~3mm，故取：l1=48mm(2)密封圈与轴段2、轴段6：本方案采用深沟球轴承，端盖宜采用凸缘式端盖，密封方式采用毛毡圈密封。由参考文献[1]图10.9中公式，可得到轴段2与轴段1之间的轴肩高为：h1=(0.07~0.1)d1=(0.07~0.1)×25=1.75～2.5mm由参考文献[2]表14.4，选择轴径为∅30mm的毛毡圈，故轴段2的直径：d2=30mm同理，轴段6的直径为：d6=30mm(3)轴承与轴段3及轴段5：由参考文献[1]图10.9中公式，可得到轴段3与轴段2之间的轴肩高为：h2=(0.07~0.1)d2=(0.07~0.1)×30=2.1～3mm轴承采用深沟球轴承，考虑轴承可能承受较大径向载荷，选取窄系列、中载系列，由参考文献[2]表12.1，选用轴承型号6307，因此：d3=d5=35mml3=l5=21mm(4)轴段4：轴段4与轴段3和轴段5形成的轴肩对两个轴承其轴向固定作用。查参考文献[2]表12.1，得6307轴承的安装尺寸为da=44mm。故轴段4轴径为d4=44mm(5)小齿轮与轴段7：根据最小轴径，取d7=25mm。与大带轮处相同小齿轮一端通过轴肩固定，另一端通过挡圈和螺栓固定，轴段7处放置小齿轮宽度l70=35mm，为避免发生干涉，轴段长度比大带轮宽度短1~3mm，故取：l7=33mm(7)机体与轴段2、4、6的长度：对于二支点在同一轴承座内而支点间无传动件的情况，应首先确定两轴承跨距L，由参考文献[3]，一般取L=(2~3)d，其中d为轴承所在轴段的直径，即d3和d5。则跨距取值为L=(2~3)d3=(2~3)×35=70~105mmⅰ对于轴段4取轴段4长度为l4=75mm。跨距为轴上直返力作用点间距离，对向心轴承，支反力作用点