機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-軸系部件設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)</b></p><p>　　課程名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 軸系部件設(shè)計(jì) </p><p>　　院 系： </p><p>　　班 級(jí)： &l

2、t;/p><p>　　設(shè) 計(jì) 者： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 2010/11/21 </p><p><b>　　

3、機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)</b></p><p><b>　　軸系部件設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　題目：行車驅(qū)動(dòng)裝置的傳動(dòng)方案如下圖所示。室內(nèi)工作、工作平穩(wěn)、機(jī)器成批生產(chǎn)，其他數(shù)據(jù)見下表。</p><p><b>　　一 選擇軸的材料</b></p><p>　　因?yàn)閭鬟f功率不大，軸

4、所承受的扭矩不大，故選擇45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。</p><p><b>　　二 初算軸徑 </b></p><p>　　對(duì)于轉(zhuǎn)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算直徑 </p><p>　　式中 P——軸傳遞的功率；</p><p>　　C——由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)；</p><p>　　n——軸的轉(zhuǎn)速，

5、r/min。</p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1] 表10.2查得，考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小，故取。</p><p>　　輸出軸所傳遞的功率： </p><p>　　輸出軸的轉(zhuǎn)速： </p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，得</b></p><p>　　考慮鍵的影響，將軸徑擴(kuò)大5%，。&

6、lt;/p><p><b>　　三 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軸承部件機(jī)體結(jié)構(gòu)形式及主要尺寸</p><p>　　為了方便軸承部件的裝拆，減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)。取機(jī)體的鑄造壁厚δ=8mm，機(jī)體上的軸承旁連接螺栓直徑，，為保證裝拆螺栓所需要的扳手空間，軸承座內(nèi)壁至坐孔外端面距離</p><p>　　取L=4

7、8 mm。 </p><p><b>　　2．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)方案是有8個(gè)軸段的階梯軸，軸的徑向尺寸（直徑）確定，以外伸軸徑為</p><p>　　基礎(chǔ)，考慮軸上零件的受力情況、軸上零件的裝拆與定位固定、與標(biāo)準(zhǔn)件孔的配合、軸的表面結(jié)構(gòu)及加工精度等要求，逐一確定其余各軸段的直徑；而軸的軸向尺寸（長(zhǎng)度）確定，則考慮軸

8、上零件的位置、配合長(zhǎng)度、支承結(jié)構(gòu)情況、動(dòng)靜件間的距離要求等因素，通常從與傳動(dòng)件的軸段開始，向兩邊展開。</p><p>　　聯(lián)軸器及軸段①和軸段⑧</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，軸段①和軸段⑧為軸的最小尺寸。因此，軸段①和軸段⑧與聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。</p><p>　　為了補(bǔ)償聯(lián)軸器所連接的兩軸的安裝誤差，隔離振動(dòng)，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。</p>&

9、lt;p>　　由參考文獻(xiàn)[1] 表13.1查得，則計(jì)算轉(zhuǎn)矩</p><p>　　由參考文獻(xiàn)[2] 表13.1可以查得GB/T 5014-2003中的LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器符合要求。</p><p>　　其參數(shù)為：公稱轉(zhuǎn)矩1250 N·mm，許用轉(zhuǎn)速為4750 r/min，軸孔直徑范圍30~48mm?？紤]，取軸孔長(zhǎng)度60 mm，J型軸孔，A型鍵。</p><

10、;p>　　相應(yīng)地，軸段①和軸段⑧的直徑為，軸段①和軸段⑧的長(zhǎng)度應(yīng)比聯(lián)軸器主動(dòng)段軸孔長(zhǎng)度略短，故取。</p><p>　　密封圈及軸段②和軸段⑦</p><p>　　聯(lián)軸器采用軸段②和軸段⑦的軸肩固定，軸肩計(jì)算</p><p>　　軸段②和軸段⑦直徑最終由密封圈確定。由參考文獻(xiàn)[2] 表14.4，選用氈圈油封</p><p>　　FZ/T

11、 92010-1991中的軸徑為48mm的，則軸段②和軸段⑦直徑。</p><p>　　軸承及軸段③和軸段⑥</p><p>　　考慮軸系部件幾乎呈對(duì)稱布置，且沒有軸向力，軸承類型選擇深溝球軸承。軸段③</p><p>　　和軸段⑥上安裝軸承，其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，又應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列。</p><p>　　初選軸承型號(hào)6211，由參考文獻(xiàn)

12、[2] 表12.1，內(nèi)徑d=55mm，外徑D=100mm，寬度B=19mm，定位軸肩直徑。</p><p>　　通常同一軸上兩軸承取相同型號(hào)，故軸段③和軸段⑥直徑為。</p><p><b>　　齒輪及軸段④</b></p><p>　　軸段④安裝齒輪，為便于齒輪的拆裝，且與齒輪輪轂配合，取。齒輪左端用套筒固定，為使套筒端面頂在齒輪左端面上，即

13、僅靠，軸段④的長(zhǎng)度應(yīng)比齒輪輪轂長(zhǎng)略短，由于齒寬，取。</p><p><b>　　軸段⑤和軸段⑥</b></p><p>　　齒輪右端采用軸段⑤的軸肩固定，軸肩計(jì)算公式</p><p>　　且確定還要考慮6211軸承最小定位軸肩直徑，，</p><p>　　由參考文獻(xiàn)[2] 表9.4中系列查得標(biāo)準(zhǔn)值，取。</p&g

14、t;<p><b>　　軸環(huán)寬度計(jì)算公式</b></p><p><b>　　取。</b></p><p>　　機(jī)體和軸段②、③、⑥、⑦的長(zhǎng)度</p><p>　　機(jī)體和軸段②、③、⑥的長(zhǎng)度除與軸上零件有關(guān)外，還與機(jī)體及軸承蓋等零件有關(guān)。</p><p>　　通常從齒輪壁面與機(jī)體內(nèi)壁間

15、留有足夠間距H，由參考文獻(xiàn)[1] 表10.3，取H=15mm。</p><p>　　為補(bǔ)償機(jī)體的鑄造誤差，軸承應(yīng)深入軸承座孔內(nèi)適當(dāng)距離，以保證軸承在任何時(shí)候都能坐落在軸承座孔上。由參考文獻(xiàn)[1] 表10.3，取軸承上靠近機(jī)體內(nèi)壁的端面與機(jī)體內(nèi)壁間的距離Δ=10mm。</p><p>　　采用凸緣式軸承蓋，由6211軸承參數(shù)及參考文獻(xiàn)[2] 表12.6，取凸緣厚度e=12mm。</p&

16、gt;<p>　　為避免聯(lián)軸器輪轂端面與軸承蓋連接螺栓頭相碰，并便于軸承蓋上螺栓的裝拆，聯(lián)軸器輪轂端面與軸承蓋間應(yīng)用足夠的間距K，取K=20mm。</p><p>　　在確定齒輪、機(jī)體、軸承、軸承蓋及聯(lián)軸器的相互位置后，軸段②、③、⑥的長(zhǎng)度就隨之確定下來，即</p><p>　　進(jìn)而，軸承的支點(diǎn)及力的作用點(diǎn)的跨距也隨之確定下來。6211軸承力作用點(diǎn)環(huán)厚中點(diǎn)10.5mm，取此點(diǎn)

17、為支點(diǎn)。取聯(lián)軸器輪轂中點(diǎn)為力作用點(diǎn)。</p><p><b>　　則各跨距 。</b></p><p><b>　　鍵連接設(shè)計(jì)</b></p><p>　　聯(lián)軸器及齒輪與軸的周向連接均采用A型普通平鍵連接，由參考文獻(xiàn)[2] 表11.28查得，分別采用鍵12×50 GB/T 1096-2003和鍵18×5

18、6 GB/T 1096-2003。</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　根據(jù)以上要求，軸設(shè)計(jì)各數(shù)據(jù)：</p><p><b>　　階梯軸各段直徑：</b></p><p><b>　　。</b></p><p><

19、b>　　階梯軸各段長(zhǎng)度：</b></p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　各支點(diǎn)跨距：。</b></p><p><b>　　四 軸的受力分析</b></p><p><b>　　齒輪受力計(jì)算</b><

20、/p><p>　　圓周力 </p><p>　　式中 ——小齒輪傳遞的扭矩，N·mm；</p><p>　　——小齒輪分度圓直徑，mm。</p><p>　　小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　徑向力 </p>

21、;<p>　　式中 ——分度圓壓力角，標(biāo)準(zhǔn)齒輪</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得： </p><p><b>　　支承反力計(jì)算</b></p><p><b>　　在水平面上</b></p><p><b>　　在垂直面上</b></p>

22、<p>　　軸承Ⅰ的總支承反力：</p><p>　　軸承Ⅱ的總支承反力：</p><p><b>　　軸彎矩計(jì)算</b></p><p><b>　　在水平面上</b></p><p><b>　　a—a剖面左側(cè)：</b></p><p>&

23、lt;b>　　a—a剖面右側(cè)：</b></p><p><b>　　在垂直平面</b></p><p><b>　　合成彎矩</b></p><p><b>　　a—a剖面左側(cè)：</b></p><p><b>　　a—a剖面右側(cè)：</b>

24、;</p><p><b>　　軸轉(zhuǎn)矩計(jì)算</b></p><p>　　5．軸的受力簡(jiǎn)圖（b）、彎矩圖(c、d、e)和轉(zhuǎn)矩圖(f)</p><p><b>　　五 校核軸的強(qiáng)度</b></p><p>　　此軸幾乎為對(duì)稱布置，但a—a剖面左側(cè)使用套筒固定齒輪，軸徑比右側(cè)小，故a—a剖面左側(cè)為危險(xiǎn)剖

25、面。</p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1]查得，抗彎截面模量為</p><p>　　式中 d——a—a截面軸的直徑，d=60mm；</p><p>　　b——鍵槽的寬度，b=18mm；</p><p>　　t——鍵槽的深度，t=7mm。</p><p>　　同理，抗扭截面模量為</p><p

26、><b>　　彎曲應(yīng)力：</b></p><p><b>　　扭剪應(yīng)力：</b></p><p>　　對(duì)于調(diào)質(zhì)處理的45鋼，由參考文獻(xiàn)[1] 表10.1，查得，</p><p><b>　　。</b></p><p>　　鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[1] 附表10

27、.4，查得。 </p><p>　　絕對(duì)尺寸系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[1] 附表10.1，查得。</p><p>　　軸磨削加工時(shí)的表面質(zhì)量系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[1] 附表10.1和附表10.2，得。</p><p>　　由此，安全系數(shù)計(jì)算如下：</p><p>　　由參考文獻(xiàn)[1] 附表10.5，查得許用安全系數(shù)。</p><p&g

28、t;　　顯然，故a—a剖面安全。</p><p>　　對(duì)于一般用途的轉(zhuǎn)軸，也可按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算。</p><p>　　對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，取折合系數(shù)，當(dāng)量應(yīng)力為</p><p>　　已知軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得。</p><p>　　顯然，，故軸的a—a剖面左側(cè)強(qiáng)度滿足要求。</p>&

29、lt;p>　　六 校核鍵連接的強(qiáng)度</p><p>　　鍵連接的擠壓應(yīng)力計(jì)算公式</p><p>　　式中 d——鍵連接處軸徑， mm；</p><p>　　T——傳遞的轉(zhuǎn)矩，；</p><p>　　h——鍵的高度，mm；</p><p>　　l——鍵連接的計(jì)算長(zhǎng)度，。</p><p

30、>　　聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力</p><p>　　齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力</p><p>　　取鍵、軸及聯(lián)軸器的材料為鋼，由參考文獻(xiàn)[1] 表10.2查得。</p><p>　　顯然，，故強(qiáng)度足夠。</p><p><b>　　七 校核軸承壽命</b></p><p><b>

31、　　計(jì)算當(dāng)量載荷系數(shù)</b></p><p>　　式中 ——軸的徑向載荷和軸向載荷；</p><p>　　X、Y ——?jiǎng)虞d荷徑向系數(shù)和動(dòng)載荷軸向系數(shù)。</p><p>　　由于軸向力，由參考文獻(xiàn)[1] 表11.12查得X=1，Y=0。</p><p>　　則當(dāng)量動(dòng)載荷 </p>

32、<p><b>　　校核軸承壽命</b></p><p>　　由于軸段幾乎呈對(duì)稱分布，受力均勻，故只需校核軸承Ⅰ。</p><p>　　軸承在100℃以下工作，由參考文獻(xiàn)[1] 表11.19查得，；</p><p>　　載荷平穩(wěn)，由參考文獻(xiàn)[1] 表11.10查得，。</p><p><b>　　軸

33、承Ⅰ壽命</b></p><p>　　已知減速器使用5年，兩班工作制，則預(yù)期壽命為</p><p>　　顯然，，故軸承壽命很充裕。</p><p><b>　　八 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王黎欽，陳鐵鳴. 機(jī)械設(shè)計(jì).5版. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2010.</p>