机械设计-轴系部件设计

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1、HarbinInstituteofTechnology机械设计大作业题目:轴系部件设计院系:机械制造及其自动化班级:0936105姓名:侯峰学号:6090810535Ø设计题目设计行车驱动装置中的齿轮传动高速轴的轴系部件Ø已知条件行车驱动装置在室内工作、工作平稳、机器成批生产,其他数据见下表电动机工作功率Pd/kW电动机满载转速nm/(r/min)工作机转速nw/(r/min)第一级传动比i1轴承座中心高H/mm最短工作年限2.2940552.825010年1班Ø设计要求1.绘制轴系部件装配图一张,按照装配图要求标注尺寸、序号及填写明细栏、标题栏,编写

2、技术要求。2.撰写设计说明书一份,主要是齿轮传动高速轴的结构设计及其强度计算。轴上的滚动轴承额定寿命计算及键连接的校核计算。Ø轴系部件设计1.选择齿轮材料因传递功率不大,且对质量与结构尺寸无特殊要求,故选用45钢并进行调制处理。2.初步轴径dmin,并根据相配联轴器的尺寸确定轴径d1和长度L1对于转轴,按扭转强度初算轴径,由参考文献[3]第759页得,C=103~126,考虑轴端弯矩比转矩小,取C=103,则dmin=C3Pn=103×32.2n其中n=nmi1=9402.8=335.8r/min故dmin=103×32.2335.8=19.27mm考

3、虑键槽影响,取dmin=19.27×1.05mm=20.24mm,取dmin=22mm。使用A型键。此处轴与大带轮配合,取长度为L1=50mm,同时需要将大带轮轴向进行固定,使用螺栓紧固轴段挡圈固定,查阅参考文献[3]751页,根据GB/T892-1986可知,紧固螺栓采用M5×16的,安装尺寸根据标准设计。3.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,铸造机体采用整体式结构,取机体的铸造壁厚δ=8mm,机体上的轴承旁连接螺栓直径d=12mm,装拆螺栓所需用的扳手空间C1=18mm,C2=16mm,故轴承座内壁至座孔外端面

4、距离L=δ+C1+C2+5~8mm=47~50mm,取L=50mm。(2)确定轴的轴向固定方式因为齿轮减速器输出轴的跨距不大,且工作温度变化不大,故轴的轴向固定采用两端固定方式。(3)选择滚动轴承类型,确定其润滑与密封方式由于此处轴不受轴向力的作用,故选用深沟球轴承支承。齿轮的线速度v=nπd60×1000=335.8×51×π60×1000=0.90m/s<2m/s故齿轮转动时飞溅的润滑油不足以润滑轴承,轴承采用脂润滑。由于该减速器工作环境清洁,采用脂润滑,密封处轴颈的线速度较低,故滚动轴承采用毡圈密封,并在轴上安置挡油板。(4)轴的结构设计根据实际

5、需要,由于采用齿轮轴设计,此处选用5段式的轴,轴的径向尺寸的群定,以外伸轴径(最小轴径)d1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、与标准间孔径的配合、轴表面结构及加工精度等要求,逐一确定其余各轴段的直径;轴的轴向尺寸的确定,需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因素,通常从与传动件相配的轴段开始,然后向两边展开。根据以上要求,可以确定各轴段的直径为:d1=22mm,d2=30mm,d3=40mm,d4部分为齿轮轴,齿顶圆直径57mm,齿根圆直径43.5mm,d5=40mm。根据轴承的类型和轴径d3,初选滚

6、动轴承型号为6208,其基本尺寸为:d=40mm,D=80mm,B=18mm.因为轴承采用脂润滑,轴上安装挡油板,所以轴承内端面与机体内壁间要有一定的距离∆,取∆=10mm。为避免齿轮与机体内壁碰撞,在齿轮端面与机体内壁间留足够的间距H,H=15mm。采用凸缘式轴承盖,其凸缘厚度e=10mm。为避免大带轮与轴承盖连接螺栓碰撞,大带轮端面与轴承盖之间应该留有足够的间隙K,取K=20mm。在确定齿轮、机体、轴承、轴承盖的相互位置与尺寸之后,即可从轴段4开始,确定各轴段的长度。轴段4的长度L4与小齿轮宽度相同,L4=b1=55mm。轴段3的长度L3=H+∆+

7、B=(15+10+18)mm=45mm。轴段2的长度L2=(L-B-∆)+e+K=(50-18-10+10+20)mm=52mm轴段1的长度L1=50mm轴段5的长度L5=L3=H+∆+B=(15+10+18)mm=45mm。至此,轴的各部分尺寸均确定。取大带轮轮毂中间位置为力的作用点,可得跨距l1=86mm,l2=63.5mm,l3=63.5mm。(5)键连接设计大带轮与轴之间采用A型普通平键连接,键尺寸为6×45GB/T1096—2003。完成的结构草图如下所示。1.轴的受力分析(1)画轴的受力简图(2)计算支承反力齿轮传递功率为P=2.2KW,转

8、速为n=335.8r/min故转矩T=Pω=P2πn60=62.57N·m齿轮对轴的作用力为F

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