harbin institute of technology
機械設計大作業
說明書設計題目： 軸系部件設計
院系： 材料科學與工程學院
班級設計者
學號指導教師： 張峰
設計時間： 2015.12.19
目錄目錄 1
任務書 1
1 選擇軸的材料 2
2初算軸徑 2
3 結構設計 2
4軸的受力分析 5
5校核軸的強度 7
6校核鍵連線的強度 7
7校核軸承的壽命 8
參考文獻 9
任務書試設計齒輪減速器的輸出部件。已知輸出軸功率p=2.7kw，轉速n=80r/min，大齒輪齒數z2=81，齒輪模數m=3mm，齒寬b=80mm，小齒輪齒數z1=17，中心距a=150mm，半聯軸器輪轂寬l=70mm，載荷平穩，工作環境多塵，三班工作制，使用3年，大批量生產。
設計要求
1. 軸系部件裝配圖一張（樣圖見圖7.1和圖7.2）
2. 設計說明書乙份，包括輸出軸、輸出軸上的軸承及鍵的校核計算
因傳遞功率不大，並對重量及結構尺寸無特殊要求，故選用常用材料45鋼，調質處理。，。
對於轉軸，按扭轉強度初算軸徑，查表11.4 得c=106~118；考慮軸端彎矩比轉矩小，故取c=106，則，考慮鍵槽的影響，。
（1）軸承部件的結構形式
為了方便軸承部件的裝拆，減速器的機體採用剖分式機構。因傳遞的功率小，齒輪減速器效率高、發熱小，估計軸不會長，故軸承部件可採用兩端固定方式。
（2）聯軸器及軸段1
軸段1的設計與聯軸器的設計同時進行。
考慮成本因素，選用凸緣聯軸器。查表取，則計算傳遞轉矩，查《機械設計課程設計》p159，取gy5彈性柱銷聯軸器，公稱轉矩為，許用轉速為8000r/min,軸孔直徑範圍30mm~42mm，考慮，取d1=38mm。軸孔長度為70mm，j1型軸孔，a型鍵，聯軸器主動段的代號為gy5 38x60 gb/t5843—2003。
相應的，d1=38mm,l1=68mm。
（3）密封圈與軸段2
在確定軸段2時，應考慮聯軸器的固定及密封圈的尺寸兩方面。
軸肩高,相應d2=43.32mm~45.6mm。
軸段2的尺寸最終由密封圈確定。查《機械設計課程設計》p165，可選氈圈45 fz/t92010-1991，直徑為45mm，則d2=45mm。
（4）軸承與軸段3及軸段7
考慮齒輪有軸向力，軸承型別選角接觸球軸承。軸段3上安裝軸承其尺寸應既便於軸承的安裝，又應符合軸承的內徑系列。現暫取軸承型號為7210c,查表軸承內徑d=50mm， 軸承外徑d=90mm,寬度b=20mm,定位軸肩直徑da=57mm, 故軸段3的直徑d3=50mm。
通常同一根軸上的兩個軸承取相同型號，故軸段7的直徑d7=50mm。
（5）齒輪與軸段4
d4應略大於d3，可取d4=52mm,軸段4的長度l4應比齒輪轂長略短，若轂長與齒寬相同，已知齒寬b=80mm,故取l4=78mm
（6） 軸段5與軸段6
齒輪右端軸肩高，則d5=59.28~62.4mm，取d5=62mm，軸環寬度為b=1.
4h=1.4(d5-d4)/2=1.4(62-52)/2=7mm,可取軸段5的長度l5=7mm
d6=da=57mm
（7）機體與軸段2，3，6的長度
軸段2，3，6的長度l2,l3,l6除與軸上零件有關外，還與機體和軸承蓋等零件有關。
通常從齒輪端麵開始來確定這些尺寸。為了避免轉動齒輪與不動的機體相碰，應在齒輪端麵與機體間留有足夠的間距h=15mm.該角接觸球軸承的dn值為dn=50×80=4000<1.
6×105(mm·r·min-1)，故採用脂潤滑，考慮殼體鑄造誤差，取，軸承座聯接螺栓的扳手空間的需要，軸承座應有足夠的寬度c=50mm,軸承端蓋凸緣厚度e=10mm。為了在更換軸承等零部件時方便拆卸和安裝，聯軸器輪轂端麵與軸承蓋應有間隙k=20mm,在確定齒輪、機體、軸承、軸承蓋及聯軸器的相互位置後，l2,l3,l6隨之確定
進而，軸的支點及力點間的跨矩也隨之確定下來。若簡化計算，取軸承寬度的中間為支點。取齒輪齒寬中間為力作用點，則可得跨矩l1=93mm, l2=77mm, l3=77mm
（8）鍵聯接
聯軸器及齒輪與軸的周向聯接均採用a型普通平鍵聯接，分別為鍵
gb1096-1990及鍵gb/t1096-2003
完成的結構草圖如下
（1）螺旋角
中心距a=150mm
（2）求軸上傳動件作用力
齒輪上的圓周力
齒輪上的徑向力
齒輪上的軸向力
（3）畫軸的受力簡圖(b)
（4）計算支承反力
在水平面上
在垂直面上
軸承1 的總支反力
軸承2的總支反力
（1）畫彎矩圖(c,d,e)
在水平面上，a-a剖面右側
a-a剖面左側
在垂直面
合成彎矩，a-a剖面右側
a-a剖面左側
（2）畫轉矩圖(f)
a-a剖面右側,因彎矩大，有轉矩，還有鍵槽引起的應力集中，故a-a剖面右側為危險剖面。
由附表10.1 ,抗彎剖面模量
對於一般用途的轉軸，可按彎扭合成強度進行校核計算
對於單向轉動的轉軸，通常轉矩按脈動迴圈處理，故取折合係數α=0.6，則當量彎矩為
由表11.5查得，對於調質處理的45鋼，，，計算彎曲應力強度
故軸的a-a剖面左側的強度滿足要求。
聯軸器處鍵的擠壓應力
取鍵、軸及聯軸器的材料均為鋼，已查得=120mpa~150mpa，，故強度足夠。
齒輪處鍵的擠壓應力
取鍵、軸及齒輪的材料均為鋼，已查得=120mpa~150mpa，顯然，，故強度足夠。
由表查得7210c軸承得cr=32800n,c0r=26800n
（1）計算軸承的軸向力
內部軸向力的方向如圖
內部軸向力的大小查表為=0.4fr
s1及s2的方向如上圖。
顯然，s2+fa> s1,因此軸有左移的趨勢，但由軸承部件的結構圖分析可知軸承1將使軸保持平衡，故兩軸承的軸向力分別為
比較兩軸承的受力，因fr1> fr2及fa1> fa2,故只需校核軸承i
（2）計算當量動載荷
查表16-12, 則e=0.4
因為,所以x=0.44,y=1.40
當量動載荷
（3）校核軸承壽命
， 軸承1的壽命
已知減速器使用三年，三班制工作，則預期壽命
顯然,故軸承壽命很充裕。
[1]王瑜.機械設計基礎. 哈爾濱工業大學,2012：1-14.封底
哈工大機械設計大作業四 齒輪傳動設計
harbin institute of technology 機械設計大作業 說明書設計題目 齒輪傳動設計 院系 能源學院 班級 1402403 設計者學號 指導教師 張鋒 設計時間 2016.11.1 2016.11.8 目錄設計任務書 齒輪傳動設計與計算1 1 選擇齒輪材料 熱處理方式和精度等級...
哈工大機械原理大作業
harbin institute of technology 機械原理大作業一 課程名稱 機械原理 設計題目 連桿機構運動分析 院系 機電學院 班級 1208105 分析者殷琪 學號 1120810529 指導教師 丁剛 設計時間 2014.05.20 哈爾濱工業大學 設計說明書 1 題目 如圖所示...
哈工大機械設計課程設計
目錄1 電動機的選擇1 2 蝸輪 蝸桿的設計計算2 3 傳動裝置的運動 動力引數計算 5 4 軸的校核計算6 5 嚙合件及軸承的潤滑方法 潤滑劑牌號及裝油量 13 6 密封方式的選擇13 7 箱體機構設計13 8 附件及其說明14 9 參考文獻16 一 電動機的選擇 工作機的有效功率為 式中 f 輸...