轴系部件设计.docx

机械设计大作业说明书

题目： 轴系部件设计
学院：机电工程与自动化学院
专业：机械类
班级：
姓名：
学号：

目录
一．大作业任务书 4
二．设计内容 4
1.选择轴的材料 4
2.按扭转强度估算轴径 4
3.轴的结构设计 5
3.1轴承机构及轴向固定方式 5
3.2选择滚动轴承类型 5
3.3键连接设计 5
3.4各轴段直径设计 5
3.5各轴段长度设计 6
4．轴的受力分析 6
4.1轴的受力简图 7
4.2计算支撑反力 7
4.3轴的弯矩图 8
4.4轴的转矩图 9
5．校核轴的强度 9
6.轴的安全系数校核计算 10
7.校核键连接的强度 11
8.校核轴承寿命 11
8.1计算当量动载荷 11
8.2轴承寿命校核 12
9.轴上其他零件设计 12
9.1轴上键连接的设计 12
9.2轴承座结构设计 12
9.3轴承端盖设计 12
三、参考文献 13

大作业任务书
带式运输机的传动方案如图1所示，机械工作平稳、单向回转、成批生产，其他数据见表1。

图1

方

案电动机工作功率P/kW电动机满载转速nm/(r/min)工作机的转速
nw/(r/min)第一级传动比i1轴承座中
心高H/mm最短工

作年限工作

环境5.1.42.2940802.11605年2班室内、清洁表1

设计内容
选择轴的材料
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
型功率。因此轴所承受的扭矩不大，对质量及结构尺寸无特殊要求。故选用常用材料45号钢，并进行调质处理。
按扭转强度估算轴径
对于转轴，扭转强度初算轴径，查参考文献[2]表10.2得C=103～126，
考虑轴端弯矩比转矩小，故取C=106，则
dmin=C3Pn=106×32.42447.6=18.6mm
式中：
P——轴的传递功率，由已知得P=2.42KW；
n——轴的转速，由已知得n=470r/min；
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d1≥dmin×1.05=18.6×1.05=19.53mm，按标准GB/T2822-2005的Ra20圆整后取d1=22mm。

轴的结构设计
3.1轴承机构及轴向固定方式
因传递功率小，齿轮减速器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴承部件的固定方式采用两端固定方式。同时为了方便轴承部件的拆装，机体采用部分式结构。又由于本设计中的轴需要安装联轴器、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。轴段的草图见图2：

图2
3.2选择滚动轴承类型
因轴承所受轴向力很小，选用深沟球轴承，因为齿轮的线速度小于2m/s，齿轮转动时飞溅的润滑油不足于润滑轴承，采用油脂对轴承润滑，由于该减速器的工作环境无尘，脂润滑，密封处轴颈的线速度较低，故滚动轴承采用毛毡圈密封，由于是悬臂布置所以不用轴上安置挡油板。
3.3键连接设计
齿轮及带轮与轴的周向连接均采用A型普通平键连接，齿轮、带轮所在轴径相等，两处键的型号均为108GB/T1096—2003。
3.4各轴段直径设计
（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，d1=d7=22mm。
（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[2]表10.3计算得到轴肩高度
h=0.07~0.1d1=0.07~0.1×22=1.54~2.2mm
d2=d6=d1+2×h=25.08~26.4mm
查国标JB/ZQ4606-1997，毛毡圈密封的轴径d=26mm，所以取d2=d6=26mm。
（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。初选轴承6307，d=35mm，外形尺寸D=80mm，B=21mm，轴件安装尺寸da=46mm。因为带式运输机为开式结构，所以采用脂润滑。d3=d5=35mm。
（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，故取d4=da=42mm。
3.5各轴段长度设计
（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
L=（2～3）d3=（2～3）×35=（70～105）mm
取L=88mm
则轴段4长度
l4=L-B=88-21=67mm
（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
l3=l5=B=21mm
（3)轴段2和轴段6