哈工大机械设计大作业5.1.4轴系设计Word下载.doc

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一、设计任务 1

二、轴的材料选择 2

三、初算轴径 2

四、结构设计 2

1.轴承部件的结构型式 2

2.轴的结构设计 2

五、轴的受力分析 7

1.轴系部件受力分析 7

2.计算支反力 7

3.绘制弯矩图、扭矩图 8

六、校核轴的强度 9

七、校核键的强度 11

八、校核轴承寿命 11

九、参考文献 13

在清洗液中硅表面为负电位有些颗粒也为负电位，由于两者的电的排斥力作用可防止粒子向晶片表面吸附，但也有部分粒子表面是正电位，由于两者电的吸引力作用，粒子易向晶片表面吸附。

哈尔滨工业大学机械设计大作业轴系部件设计

一、设计任务

设计带式运输机中的齿轮传动高速轴的轴系部件，带式运输机机构简图如图1.1所示。

图1.1带式运输机机构简图

机器工作平稳，单向回转、成批生产。

方案

（kW）

轴承座中

心高H（mm）

最短工作

年限L

工作环境

5.1.4

2.2

940

80

2.1

160

5年2班

室内清洁

二、轴的材料选择

因传递功率不大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，故需选用常用材料45钢，调质处理。

三、初算轴径

对于转轴，按扭转强度初算轴径，由参考文献[1]查表9.4得C=118~106,取C=118，则

式中：

——V带的传动效率。

由参考文献【3】表9.1得，取，代入上式，得

考虑有一个键槽的影响，取。

圆整取。

四、结构设计

1.轴承部件的结构型式

为方便轴承部件的拆装，传动轴机体采用剖分式结构，因传递功率比较小,输出部分齿轮为直齿轮，没有轴向力，大带轮对轴作用力指向轴心，无轴向力，且装置发热小，轴的变形可以忽略，因此轴承选用深沟球轴承，采用两边固定方式支撑，采用脂润滑，密封处轴颈的线速度较低，但工作环境有尘,故滚动轴承采用接触式密封。

可按轴上零件的安装顺序（附图1），从处开始设计。

2.轴的结构设计

本题中有7个轴段的阶梯轴，以外伸轴颈为基础，考虑轴上零件的受力情况，轴上零件的装拆与定位固定、与标准件孔径的配合、轴的表面结构及加工精度等要求，逐一确定其余各段的直径。

轴的轴向尺寸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要素，通常从与传动件相配的轴段开始。

（1）轴段1

轴段1上安装有大带轮，轴径与带轮轮毂相配。

初定轴径dmin为轴段1直径，经圆整后取为22mm。

由V带传动设计作业得大带轮基准直径为210mm，故应采用腹板式结构，相关尺寸计算如下：

。

大带轮左端采用轴端挡圈固定，因此，应使轴段长度比带轮轮毂长度略小，所以取

（2）轴段2

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。

带轮右端固定为轴肩固定，轴肩高度h取

，

所以得轴段2直径，但考虑到毡圈尺寸要求

选择。

毡圈和槽的尺寸为：

图4.1

（3）轴段3、5

轴段3和轴段5用于轴承的安装，其直径应比稍大且满足方便轴承安装并符合轴承内径系列，故取。

由参考文献【3】表12.1得轴承型号为6306，其基本参数如下：

由于两轴承之间没有传动件，不需要挡油环，右侧靠轴肩固定，左侧由轴承端盖压紧，轴承的润滑方式根据速度因数来确定

故应采用脂润滑，用唇形密封圈进行接触式密封。

通常，同一根轴上的两个轴承采用相同型号，故轴段5的轴径轴段3和轴段5的长度与轴承宽度相同，取

（4）轴段4

对于两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的跨距

故轴段4的长度左侧轴承的右端及右侧轴承的左端均靠轴段4的轴肩进行固定，轴肩高,故

（5）轴段6

轴段6可取与轴段2相同结构，

（6）轴段7

由齿轮传动设计大作业知小齿轮宽，小齿轮右侧用轴端挡圈固定，取轴段7长度取轴径与轴段1相等，即其中小齿轮为实心式结构。

（7）轴承端盖

图4.2

选取凸缘式轴承端盖，轴承端盖与机座用M8X20的螺钉固定。

轴承端盖其余尺寸如下：

轴承端盖与机体外部零件间隙K取15mm。

得到轴段6长度

由于大带轮较大，设计成腹板式结构，故轴段2长度

故各轴段长度和直径均确定下来，取轴承宽度中点为支点，取带轮和齿轮轮毂长度中心点作为力的作用点，得跨距

（8）轴承座结构设计

两轴承间无零件，选用整体式轴承座即可，相关尺寸由轴、轴承、凸缘式端盖可确定。

（9）键连接及轴端挡圈

带轮及齿轮的周向固定采用A型普通平键，其尺寸分别为：

带轮处；

齿轮处。

图4.3

如图4.2，查参考文献【3】表11.22，得两侧轴端挡圈的尺寸如下：

轴端固定用螺栓采用M6X20。

五、轴的受力分析

1.轴系部件受力分析

轴的受力简图如下：

图5.1

在齿轮传动中小齿轮参数：

忽略齿轮与带轮传动转矩误差与损失，则：

带轮对轴的压力为：

齿轮上的圆周力：

2.计算支反力

在水平面上

带入数据得

在竖直平面内

所以，得到轴承1的总支反力

轴承2的总支反力

3.绘制弯矩图、扭矩图

在水平面上：

轴承1截面左侧

轴承2截面右侧

在垂直面内：

合成弯矩：

在1截面

在2截面

弯矩图、扭矩图如下：

轴段①轴段②轴段③轴段④轴段⑤轴段⑥轴段⑦

图5.2

六、校核轴的强度

根据轴的受力分析，得到右侧轴承处，也就是截面2为危险截面。

查参考文献【1】表9.6得

弯曲应力

扭转切应力

对于调制处理的45钢，查参考文献【1】表9.3得

查参考文献【1】得材料的等效系数

轴承配合采用有较大过盈的过渡配合，查参考文献【1】表9.11得

查参考文献【1】表9.12得绝对尺寸系数

轴磨削加工时的表面质量系数由参考文献【1】表9.9差得。

安全系数

由参考文献【1】知，许用安全系数,所以截面2安全。

对于一般用途的转轴，也可按弯扭合成强度进行校核计算。

对于单向转动的转轴，通常转矩按脉动循环处理，故取折合系数，则当量应力

已知轴的材料为45钢，调制处理，查参考文献【1】表9.3得，由表9.6得。

所以截面2满足强度要求。

七、校核键的强度

大带轮处键连接的挤压应力

键、轴和带轮轮毂材料为钢材，查表得

因为，所以满足强度条件。

小齿轮处键连接挤压应力

查表得

八、校核轴承寿命

由参考文献【3】查得轴承6306：

由于轴承只承受径向力作用，且

，故只需校核轴承2。

轴承2当量动载荷，由于轴承在100℃以下工作，查参考文献【1】表10.10得。

载荷平稳，查表10.11得。

轴承2的寿命

故所选轴承负荷寿命要求。

九、参考文献

[1]宋宝玉，王黎钦.机械设计.1版.北京：

高等教育出版社，2010.

[2]张锋，宋宝玉.机械设计大作业指导书.1版.北京：

高等教育出版社，2009.

[3]张锋，古乐.机械设计课程设计.5版.哈尔滨：

哈尔滨工业大学出版社，2012.

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