机械设计大作业5
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报答我的大神们~~~~如果你没教过我电算，却依然打开了这份大作业，请记得，你欠鑫鑫女神一顿麻辣香锅~H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y机械设计大作业说明书大作业名称：轴系部件设计设计题目：设计带式运输机中的轴系部件班级：1208107班设计者：刘鑫鑫学号：1120810708指导教师：张锋设计时间：2014年11月目录1. 设计任务书--------------------------------------- 12.选择轴的材料------------------------------------------ 23.初算轴径d------------------------------------------ 2min4.结构设计----------------------------------------------- 2 4.1确定轴承部件机体的结构形式及主要尺寸--------------- 2 4.2确定轴的轴向固定方式--------------------------------2 4.3选择滚动轴承类型，并确定其润滑密封方式--------------34.4轴的结构设计----------------------------------------35.轴的受力分析--------------------------------------------4 5.1计算支承反力----------------------------------------45.2画弯矩图--------------------------------------------56.校核轴的强度------------------------------------------- 67.校核键连接处的强度------------------------------------- 78.校核轴承寿命--------------------------------------------7 8.1计算轴承轴向力-------------------------------------- 8 8.2计算当量动载荷-------------------------------------- 88.3校核轴承寿命---------------------------------------- 89.参考文献------------------------------------------------81. 设计任务书题目：设计带式传输机中的V 带传动带式传输机的传动方案如图所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产，其它数据见表。
带式传输机中V 带传动的已知数据 方案 电动机工作功率Pd/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1i 轴承座中心高H/mm最短工作年限 工作环境5.1.5 3 710 80 2 170 3年3班室内 清洁2.选择轴的材料因传递功率不大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理。
3.初算轴径min d对于转轴，按扭转强度初算轴径，由文献[1]得C=106~118，考虑轴端弯矩比比转矩小，取C=106，则查参考文献【2】表9.1得10.96η=，20.99η=，得KW p 85.2399.096.01=⨯⨯=mm mm n P C d 22.2135585.210633min =⨯=≥ 考虑到键槽的影响，取mm mm d 3.2205.122.21min =⨯=按标准圆整后取 125d mm =。
轴传递的扭矩m N m N T .01.76669.271085.21055.961=÷⨯⨯=。
轴段①的直径mm d 251=。
4.结构设计4.1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拆装，铸造机体采用剖分式结构，机体铸造壁厚mm 8=δ，机体上轴承旁连接螺栓直径mm d 122=，拆装螺栓所需要的扳手空间mm C 181=，mm C 162=，故轴承座内壁至座孔外端面距离mm mm C C L 50~47)8~5(21=+++=δ，取mm L 50=。
4.2确定轴的轴向固定方式因为一级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。
4.3选择滚动轴承类型，并确定其润滑与密封方式因轴承所受轴向力很小，故选用深沟球轴承，采用油脂对轴承润滑，由于该减速器的工作环境清洁，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。
4.4轴的结构设计4.1.1 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，mm d d 2571==。
3.1.2 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9.16计算得到轴肩高度mm d h )5.2~75.1(25)1.0~07.0()1.0~07.0(=⨯==mm mm h d d d )30~5.28()5.2~75.1(252122=+=⨯+==由参考文献[2]表14.4，毛毡圈油封的轴径30d mm =，所以2630d d mm ==。
毡圈代号为30 FZ/T92010-19913.1.3 轴段3和轴段5轴段⑦轴段⑥轴段⑤ 轴段④ 轴段③ 轴段②轴段①3L 2L 1L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/T 276—1994，初选轴承6207，外形尺寸mm B mm D mm d 17,72,35===,轴件安装尺寸mm d a 42=。
故取mm d d 3553==。
3.1.4 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mm d d a 424==。
因为轴承选用脂润滑，轴上安装挡油板，所以轴承内端面与机体内壁间要有一定距离∆，取mm 10=∆。
为避免齿轮与机体内壁相碰，在齿轮端面与机体内壁间留有足够的间隙H,取mm H 15=。
采用凸缘式轴承盖，其凸缘厚度mm e 10=。
为避免联轴器轮毂端面与轴承盖连接螺栓头相碰，并便于轴承盖上螺栓的装拆，联轴器轮毂端面与轴承盖间应有足够的间距K,取K=20mm 。
在确定齿轮、机体、轴承、轴承盖、联轴器的相互位置和尺寸后，即可从轴段③开始，确定各轴段的长度。
两轴承间的跨距mm mm d L 021~0840)3~2()3~2(3=⨯=='，取mm L 120='。
轴段③的长度mm mm B L 43)23110(23=++=++∆=轴段②的长度mm mm e B L L 21]210)103150[(2)(2=++--=++∆--= 轴段①的长度mm L 501= 轴段⑤的长度mm L L 4335==。
轴段④的长度mm mm a B L L 2.89)106.2531(2120)(24=+-⨯-=∆+-⨯-'=。
轴段⑥的长度mm L L 2126==。
轴段⑦的长度是齿宽，取mm b L 387==。
进而，轴的支点及受力点间的跨距也随之确定下来。
7308C 轴承力的作用点距外座圈大边距离为mm a 6.25=，取该点为支点。
取联轴器轮毂长度中间为力作用点，则可得跨距mm L 6.711=，mm L 1202=，mm L 6.613=。
3.2.1 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mm mm d L )105~70(35)3~2()3~2(3=⨯==，取mm L 90=。
则轴段4长度mm B L l 7317904=-=-=。
3.2.2 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mm B l l 1753===。
3.2.3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，mm e 10=，mm m 12=，箱体外部传动零件的定位轴肩距轴承端盖的距离mm K 14=，则轴段6长度mm mm K e m l 361412106=++=++=虽然大带轮较大，且设计成腹板式结构，但由于结构设计成带轮偏向轮毂外侧的结构，不会对箱体产生影响，故轴段2长度mm l l 3662==3.2.3 轴段1和轴段7轴段1和7分别安装大带轮和小齿轮，故V 带带轮宽带B=65mm 轴段1长度mm L l 651==，小齿轮宽度55mm 轴段7长度mm l 507=。
（2）键连接设计带轮及齿轮与轴的周向连接均采用A 型普通平键连接，分别为键T GB /408⨯20031096-及键20031096/308-⨯T GB5.轴的受力分析 5.1计算支承反力齿轮所受圆周力N mmmmN d T F t 5.3201202.52835632211=⋅⨯==径向力N N F F n t r 3.119112cos 20tan 5.3201cos tan =⨯==βα轴向力N N F F t a 5.68012tan 5.3201tan =⨯== β带轮对轴的压力N zF zF F Q 13.1443217.165sin 53.145522sin 22cos 200=⨯⨯⨯===αβ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N N F Q 7.21645.113.1443=⨯=计算。
在水平面上NN L L L F d F L F F Q a r H 8.4215120)1206.71(7.21642/202.525.6806.613.1191)(2/22131=+⨯+⨯+⨯=+++=N N F F F F H Q r H 8.859-8.42157.21643.119112=-+=-+=,负值，说明与设定方向相反。
在垂直平面上N N L L F F t V 4.16431206.615.3201231=⨯==N N F F F V t V 9.48444.16435.320112=+=+=轴承I 的总支反力N N F F F V H R 8.45244.16438.42152221211=+=+= 轴承∏的总支反力N N F F F V H R 6.49209.48448.8592222222=+=+=5.2画弯矩图水平面上mm N mm N L F M r aH ⋅=⋅⨯==1.733846.613.11913 在垂直平面上，弯矩为mm N mm N L F M V aV ⋅=⋅⨯==1972081204.164321 合成弯矩mm N mm N M M M aV aHa ⋅=⋅+=+=2.2104191972081.733842222 mm N T ⋅=835636.校核轴的强度a a -截面因弯矩大，有转矩，所以为危险截面。
