哈工大机械设计大作业5Word文档下载推荐.docx
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工作环境
5.1.5
3
710
80
2
170
3年3班
室内清洁
传动方案如图5.1
图5.1
1选择材料,确定许用应力
通过已知条件和查阅相关的设计手册得知,该传动机所传递的功率属于中小型功率。
因此轴所承受的扭矩不大。
故选择45号钢,并进行调质处理。
2按扭转强度估算轴径
对于转轴,按扭转强度初算直径:
其中
——轴传递的功率,
——轴的转速,r/min
C——由许用扭转剪应力确定的系数。
查表10.2得C=106~118,考虑轴端弯矩比转矩小,取C=106。
由于考虑到轴的最小直径处要安装大带轮,会有键槽存在,故将其扩大5%,得,按标准GB2822-81的圆整后取。
3设计轴的结构
由于本设计中的轴需要安装带轮、齿轮、轴承等不同的零件,并且各处受力不同,因此,设计成阶梯轴形式,共分为七段。
以下是轴段的草图:
3.1阶梯轴各部分直径的确定
1)轴段1和轴段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和轴段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[1]图10.7计算得到轴肩高度
由参考文献[2]表14.4,毛毡圈油封的轴径,所以。
3)轴段3和轴段5
轴段3和轴段5安装轴承,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,选用深沟球轴承。
根据GB/T276—1994,初选轴承6307,外形尺寸d=35mm,D=80mm,B=21mm,轴件安装尺寸。
因为轴承的值小于,所以选用脂润滑。
故取。
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。
3.2阶梯轴各轴段长度及跨距的确定
1)轴段4。
轴段4在两轴承座之间,两端支点间无传动件,应该首先确定该段跨距L。
一般,取。
则轴段4长度,取60mm。
2)轴段3和轴段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和轴段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。
选用嵌入式轴承端盖,取轴承盖凸缘厚度,,箱体外部传动零件的定位轴肩距轴承端盖的距离,则轴段6长度
由于大带轮较大,设计成腹板式结构,故轴段2长度
4)轴段1和轴段7。
轴段1和7分别安装大带轮和小齿轮,故轴段1长度,轴段7长度。
4轴的受力分析
4.1画轴的受力简图
轴的受力简图、弯矩图、转矩图画在一起,见图5.2。
4.2计算支承反力
传递到轴系部件上的转矩
齿轮圆周力
齿轮径向力
齿轮轴向力
带轮压轴力
带初次装在带轮上时,所需初拉力比正常工作时大得多,故计算轴和轴承时,将其扩大50%,按计算。
在水平面上
在垂直平面上
轴承1的总支承反力
轴承2的总支承反力
4.3画弯矩图
竖直面上,-截面处弯矩最大,;
水平面上,I-I截面处弯矩最大,;
II-II截面处的弯矩为5019
合成弯矩,I-I截面:
II-II截面:
竖直面上和水平面上的弯矩图,及合成弯矩图如图2所示
4.4画转矩图
做用在轴上的转矩为大带轮的输入转矩
转矩图如图5.2所示
5校核轴的强度
I-I截面既有弯矩又有转矩,且弯矩最大,为危险截面。
774761
5019
152382
137995
137904
合成弯矩图
转矩图
水平面弯矩图
竖直面弯矩图
II
单位:
图5.2轴的受力简图、弯矩图、转矩图
按弯扭合成强度计算。
根据参考文献[1]式10.3,有
式中:
——1-1截面处弯矩,;
——1-1截面处转矩,;
——抗弯剖面模量,由参考文献[1]附表10.1,
;
——抗扭剖面模量,由参考文献[1]附表10.1,
——根据转矩性质而定的折合系数,对于不变的转矩,;
——对称循环的许用弯曲应力,由参考文献[1]表10.4,。
因此,校核通过
6轴的安全系数校核计算
弯曲应力:
扭剪应力:
由参考文献[1]式10.4、10.5、10.6,
——只考虑弯矩时的安全系数;
——只考虑转矩时的安全系数;
、——材料对称循环的弯曲疲劳极限和扭转疲劳极限,由参考文献[1]表10.1,45号钢调质处理,;
——弯曲时和扭转时轴的有效应力集中系数,由参考文献[1]附表10.3、附表10.4,;
——零件的绝对尺寸系数,由参考文献[1]附图10.1,;
——表面质量系数,,由参考文献[1]附图10.1、附表10.2,;
——把弯曲时和扭转时轴的平均应力折算为应力幅的等效系数,由参考文献[1]表10.1,;
——弯曲应力的应力幅和平均应力,;
——扭转剪应力的应力幅和平均应力,;
——许用疲劳强度安全系数,由参考文献[1]表10.5,;
校核通过。
7校核键连接的强度
由参考文献[1]式6.1
——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)对于轴段1上的键
校核通过;
(2)对于轴段7上的键
;
校核通过。
8校核轴承的寿命
轴承不受轴向力,只有径向力,且,所以只校核轴承2即左轴承即可。
8.1计算当量动载荷
由参考文献[1]式11.2
——当量动载荷,;
——轴承的径向载荷和轴向载荷,;
——动载荷径向系数和动载荷轴向系数,由。
8.2校核寿命
由参考文献[1]式11.1c
——轴承的基本额定寿命,h;
——轴承的预期寿命,三年三班,每年按250天计,;
——轴承的基本额定动载荷,由参考文献[2]表12.1,查轴承6307,;
——寿命指数,对于滚子轴承,;
——温度系数,由参考文献[1]表11.9,工作温度,;
——载荷系数,由参考文献[1]表11.10,中等冲击,,取;
,校核通过。
9轴上其他零件设计
1)轴上键连接的设计
轴和大带轮和小齿轮的轴向连接均采用A型普通平键连接,为加工方便,两处键连接尺寸相同,根据参考文献[2]表11.28,选用A型普通平键,为
键GB/T1096-2003
2)密封用毛毡圈
毛毡圈所在轴段的直径为30mm,查参考文献[2]表14.4,可得毛毡圈的尺寸参数。
3)两侧轴端挡板
该零件也属于标准件。
查阅参考文献[2]表11.22,选用螺栓紧固轴端挡圈(GB/T892-1986),B型,公称直径32mm。
10轴承座结构设计
本次设计中选用整体式轴承座。
按照设计方案的要求,轴承座孔中心高H=170mm,
轴承座腹板壁厚,筋厚,底座凸缘厚度b=15mm。
轴承座地脚螺栓直径df=16mm,轴承盖连接螺栓直径d1=8mm。
由参考文献[2]表4.2查到地脚螺栓的扳手空间C1=22mm,C2=20mm,沉头座直径d2=32mm。
11轴承端盖(透盖)
由本次设计的特点,可选用嵌入式轴承盖,其中嵌入毛毡圈以密封。
由参考文献[3]图7.5中的经验公式得到相关尺寸:
,取。
(此处的是螺栓直径,即设计轴承座时的)
,取132mm。
。
图5.3轴承端盖
根据轴、轴承座的设计,应取。
涉及到毛毡圈沟槽的尺寸,按照参考文献[2]FZ/T92010-1991相关尺寸设计。
12参考文献
[1]王黎钦,陈铁鸣.机械设计.4版.哈尔滨:
哈尔滨工业大学出版社,2008.
[2]张峰,宋宝玉.机械设计课程设计指导书.北京:
高等教育出版社,2009.
[3]王连明,宋宝玉.机械设计课程设计.3版.哈尔滨:
哈尔滨工业大学出版,2007.