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