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1、目录一、设计任务1二、轴的材料选择2三、初算轴径2四、结构设计21.轴承部件的结构型式22. 轴的结构设计2五、轴的受力分析71.轴系部件受力分析72.计算支反力73.绘制弯矩图、扭矩图8六、校核轴的强度9七、校核键的强度11八、校核轴承寿命11九、参考文献137 / 8一、设计任务设计带式运输机中的齿轮传动高速轴的轴系部件,带式运输机机构简图如图1.1所示. 图1.1 带式运输机机构简图机器工作平稳,单向回转、成批生产.方案kW轴承座中心高Hmm最短工作年限L工作环境5.1.42.2940802.11605年2班室内清洁二、轴的材料选择因传递功率不大,且对质量与结构尺寸无特殊要求,故需选用常
2、用材料45钢,调质处理.三、初算轴径对于转轴,按扭转强度初算轴径,由参考文献1查表9.4得 C=118106,取C =118,则式中： V带的传动效率.由参考文献3表9.1得,取,代入上式,得考虑有一个键槽的影响,取.圆整取.四、结构设计1.轴承部件的结构型式为方便轴承部件的拆装,传动轴机体采用剖分式结构,因传递功率比较小,输出部分齿轮为直齿轮,没有轴向力,大带轮对轴作用力指向轴心,无轴向力,且装置发热小,轴的变形可以忽略,因此轴承选用深沟球轴承,采用两边固定方式支撑,采用脂润滑,密封处轴颈的线速度较低,但工作环境有尘,故滚动轴承采用接触式密封.可按轴上零件的安装顺序,从 处开始设计.2. 轴
3、的结构设计本题中有7个轴段的阶梯轴,以外伸轴颈为基础,考虑轴上零件的受力情况,轴上零件的装拆与定位固定、与标准件孔径的配合、轴的表面结构与加工精度等要求,逐一确定其余各段的直径.轴的轴向尺寸要考虑轴上零件的位置、配合长度、支承结构情况、动静件的距离要求等要素,通常从与传动件相配的轴段开始.（1） 轴段1轴段1上安装有大带轮,轴径与带轮轮毂相配.初定轴径dmin为轴段1直径,经圆整后取为22mm.由V带传动设计作业得大带轮基准直径为210mm,故应采用腹板式结构,相关尺寸计算如下：.大带轮左端采用轴端挡圈固定,因此,应使轴段长度比带轮轮毂长度略小,所以取（2） 轴段2轴段2和轴段6的确定应考虑齿
4、轮、带轮的轴向固定和密封圈的尺寸.带轮右端固定为轴肩固定,轴肩高度h取,所以得轴段2直径,但考虑到毡圈尺寸要求选择.毡圈和槽的尺寸为：图4.1（3） 轴段3、5轴段3和轴段5用于轴承的安装,其直径应比稍大且满足方便轴承安装并符合轴承内径系列,故取.由参考文献3表12.1得轴承型号为6306,其基本参数如下：由于两轴承之间没有传动件,不需要挡油环,右侧靠轴肩固定,左侧由轴承端盖压紧,轴承的润滑方式根据速度因数来确定故应采用脂润滑,用唇形密封圈进行接触式密封. 通常,同一根轴上的两个轴承采用相同型号,故轴段5的轴径轴段3和轴段5的长度与轴承宽度相同,取（4） 轴段4对于两支点在同一轴承座内而支点间
5、无传动件的情况,应首先确定两轴承间的跨距故轴段4的长度左侧轴承的右端与右侧轴承的左端均靠轴段4的轴肩进行固定,轴肩高,故（5） 轴段6 轴段6可取与轴段2相同结构,（6） 轴段7 由齿轮传动设计大作业知小齿轮宽,小齿轮右侧用轴端挡圈固定,取轴段7长度取轴径与轴段1相等,即其中小齿轮为实心式结构.（7） 轴承端盖图4.2选取凸缘式轴承端盖,轴承端盖与机座用M8X20的螺钉固定.轴承端盖其余尺寸如下：轴承端盖与机体外部零件间隙K取15mm.得到轴段6长度由于大带轮较大,设计成腹板式结构,故轴段2长度故各轴段长度和直径均确定下来,取轴承宽度中点为支点,取带轮和齿轮轮毂长度中心点作为力的作用点,得跨距
6、（8） 轴承座结构设计两轴承间无零件,选用整体式轴承座即可,相关尺寸由轴、轴承、凸缘式端盖可确定.（9） 键连接与轴端挡圈带轮与齿轮的周向固定采用A型普通平键,其尺寸分别为：带轮处；齿轮处.图4.3如图4.2,查参考文献3表11.22,得两侧轴端挡圈的尺寸如下：轴端固定用螺栓采用M6X20.五、轴的受力分析1.轴系部件受力分析轴的受力简图如下：图5.1在齿轮传动中小齿轮参数：忽略齿轮与带轮传动转矩误差与损失,则：.带轮对轴的压力为：齿轮上的圆周力：2.计算支反力在水平面上,带入数据得在竖直平面内所以,得到轴承1的总支反力轴承2的总支反力3.绘制弯矩图、扭矩图在水平面上：轴承1截面左侧轴承2截面
7、右侧在垂直面内：合成弯矩：在1截面在2截面弯矩图、扭矩图如下：轴段 轴段 轴段 轴段 轴段 轴段 轴段图5.2六、校核轴的强度根据轴的受力分析,得到右侧轴承处,也就是截面2为危险截面.查参考文献1表9.6得弯曲应力 扭转切应力 对于调制处理的45钢,查参考文献1表9.3得 查参考文献1得材料的等效系数 轴承配合采用有较大过盈的过渡配合,查参考文献1表9.11得 查参考文献1表9.12得绝对尺寸系数轴磨削加工时的表面质量系数由参考文献1表9.9差得.安全系数由参考文献1知,许用安全系数,所以截面2安全.对于一般用途的转轴,也可按弯扭合成强度进行校核计算.对于单向转动的转轴,通常转矩按脉动循环处理
8、,故取折合系数,则当量应力.已知轴的材料为45钢,调制处理,查参考文献1表9.3得,由表9.6得.,所以截面2满足强度要求.七、校核键的强度大带轮处键连接的挤压应力键、轴和带轮轮毂材料为钢材,查表得因为,所以满足强度条件.小齿轮处键连接挤压应力查表得因为,所以满足强度条件.八、校核轴承寿命由参考文献3查得轴承6306：由于轴承只承受径向力作用,且,故只需校核轴承2.轴承2当量动载荷,由于轴承在100以下工作,查参考文献1表10.10得.载荷平稳,查表10.11得.轴承2的寿命故所选轴承负荷寿命要求.九、参考文献1 宋宝玉,王黎钦. 机械设计.1版. ：高等教育 ,2010.2 张锋,宋宝玉. 机械设计大作业指导书.1版. ：高等教育,2009.3 张锋,古乐. 机械设计课程设计.5版. 哈尔滨：哈尔滨工业大学,2012.
