哈工大机械设计大作业轴系部件设计

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1、HarbinInstituteofTechnology大作业设计说明书课程名称：机械设计设计题目：轴系部件设计设计时间：2017.1216哈尔滨工业大学设计任务原始数据如下：有冲击，室内工作，机器成批生产方案（KW）轴承座中心高H（mm）最短作年限L工作环境5.1.2496010021803年3班室外、有尘一．选择轴的材料、热处理方式因传递功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，故选用45号钢，调制处理。二.按扭转强度估算轴径由大作业四P=3.84KW，n=480r/min，对于转轴，扭转强度初算轴径，查参考文献[1]表10.2得C=106~118，考虑轴端弯矩比转矩小，

2、故取C=106，则16其中P——轴的传递功率n——轴的转速C——由许用扭转剪应力确定的系数由于考虑到轴的最小直径处要安装大带轮或小齿轮有键槽存在，故将其扩大为1.05倍，得，按标准GB2822-81的R10圆整后取d=25mm。三．设计轴的结构3.1确定机体和轴的结构形式箱体内无传动件，不需经常拆卸，箱体采用整体式。由轴的功能可知，该轴应具有带轮、齿轮的安装段，两个轴承的安装段以及两个轴承对外的密封段，共7段尺寸。由于没有轴向力的存在，且载荷、转速较低，故选用深沟球轴承。由于传递功率小，转速不高，发热小，故轴承采用两端固定式。由于轴转速较低，且两轴承间无传动件，所以采用脂

3、润滑、毛毡圈密封。确定轴的草图如图1所示：图1确定轴的草图3.1．阶梯轴各部分直径的确定161)轴段1和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[3]图10.9计算得到轴肩高度由参考文献[3]表14.4取毡圈油封直径，取轴径。3)轴段3和5轴段3和轴段5安装轴承，最终尺寸由轴承确定。标准直齿圆柱齿轮，没有轴向力，但考虑到有较大的径向力，故选用深沟球轴承。初算轴径由参考文献[3]表12.1选轴承6307，外形尺寸d=3

4、5mm，D=80mm，B=21mm，安装尺寸da=44mm，Da=71mm。故确定轴径。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。163.2阶梯轴各轴段长度及跨距的确定1)轴段4对二支点在同一轴承座内而支点间无传动件的情况，应首先确定两轴承间跨距L，一般，d为轴承所在轴段的直径。而此轴的跨距是指轴上支反力作用点间的距离，对于深沟球轴承，力作用点在轴承宽度中点。由上述可知，。取，则轴段4的长度。2)轴段3和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。由

5、于箱体采用整体式，故选择凸缘式轴承端盖（如图2所示）。取固定轴承端盖的螺栓的直径为，则，取。取，箱体外部传动零件的定位轴肩到轴承端盖间的距离K取20mm。故轴段2和轴段6的长度。图2凸缘式轴承盖4)轴段1和7轴段1和7分别安装大带轮和小齿轮，故根据大作业3、4可知轴段1,7长度16。四．轴的受力分析4.1轴系部件受力分析轴系部件上的转矩小齿轮圆周力小齿轮径向力由于是直齿轮，故小齿轮轴向力。由大作业3可知，大带轮压轴力。4.2计算支反力在水平面上FQL12+L2+L32+FrL32+L4+L5+L6+L72-R2HL32+L4+L52-Fa×d2=0R1H+R2H+Fr+F

6、Q=016在垂直平面上FtL72+L6+L5+L4+L32-R2VL32+L4+L52=0R1V+R2V+Ft=0轴承1的总支承反力轴承2的总支承反力4.3画弯矩图和转矩图水平面上，轴承1所受弯矩水平面上，轴承2所受弯矩垂直面上，轴承1所受弯矩最大轴承1处合成弯矩：轴承2处合成弯矩：16转矩：1616图3轴的受力图五．校核轴的强度由弯矩转矩图可知，轴承1处为危险截面。由参考文献[1]附表10.1可知：抗弯剖面模量：抗扭剖面模量：则弯曲应力：扭剪应力：对于调质45钢，由参考文献[1]表10.1查得：，，。16由参考文献[1]查得碳素钢等效系数由参考文献[1]附表10.3查得

7、轴与滚动轴承配合应力系数,由参考文献[1]附图10.1查得绝对尺寸系数由参考文献[1]附图10.2查得轴磨削时表面质量系数只考虑弯矩时的安全系数：只考虑转矩时的安全系数：安全系数：校核通过。六．校核键连接的强度由参考文献[1]式6.1式中：16——工作面的挤压应力，；——传递的转矩，；——轴的直径，；——键的工作长度，，A型，，为键的公称长度和键宽；——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，有轻微冲击，,取110Mpa。（1）轴段1上的键：校核通过。（2）轴段7上的键：校核通过。