《机械设计-轴系部件设计》.docx

Harbin Institute of Technology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： 6090810535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班设计要求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，编写技术要求。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。轴系部件设计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。初步轴径，并根据相配联轴器的尺寸确定轴径和长度对于转轴，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，则其中故考虑键槽影响，取，取。使用A型键。此处轴与大带轮配合，取长度为，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/T 892-1986可知，紧固螺栓采用M516的，安装尺寸根据标准设计。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，机体上的轴承旁连接螺栓直径，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距离L=+ 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 m/s < 2 m/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）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：，，，，。根据轴承的类型和轴径，初选滚动轴承型号为6208，其基本尺寸为：,,.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。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++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645 GB/T 1096—2003。完成的结构草图如下所示。轴的受力分析画轴的受力简图计算支承反力齿轮传递功率为P=2.2KW，转速为故转矩齿轮对轴的作用力为由带传动设计可知，压轴力水平面上竖直面上轴承1所受的总支承反力为轴承2所受的总支承反力为画弯矩图在水平面上,轴承1处a-a面左侧= a-a面右侧垂直面上，弯矩为合成弯矩，轴承1处a-a面左侧a-a面右侧画转矩图校核轴的强度a-a剖面左侧弯矩大，有转矩，为危险截面。该截面抗弯模量为其中，d为截面处的直径，该处为齿轮轴，不妨取齿根圆直径为d，d=43.5mm。该截面的抗扭截面模量为弯曲应力扭剪应力调质处理的45钢，由参考文献[3]可以查得，，=155MPa；材料等效系数，。尺寸突变引起应力集中，应力集中系数可由参考文献[1]附表1