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文檔簡介

1、目錄機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)任務(wù)書1一、選擇材料,確定許用應(yīng)力2二、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑2三、設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)2軸段1和軸段73軸段2和軸段63軸段3和軸段53軸段43軸承座寬與軸段2、6的長度4鍵槽4四、軸的受力分析4畫軸的受力簡圖4計(jì)算支承反力4畫彎矩圖5畫轉(zhuǎn)矩圖6五、校核軸的強(qiáng)度6按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算7軸的安全系數(shù)校核計(jì)算7六、校核鍵連接的強(qiáng)度9七、校核軸承的壽命9計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷9校核壽命10八、軸上其他零件設(shè)計(jì)10鍵10密封用毛氈圈10兩側(cè)軸端擋板11大帶輪11小齒輪11九、軸承座及軸承端蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11軸承座11軸承端蓋(透蓋)12十、參考文獻(xiàn)12哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)任務(wù)書題目:帶式運(yùn)輸機(jī) 結(jié)構(gòu)簡圖

2、見下圖:原始數(shù)據(jù)如下:機(jī)器工作平穩(wěn),單向回轉(zhuǎn),成批生產(chǎn)方案pm(kw)軸承座中心高h(yuǎn)(mm)最短工作年限l工作環(huán)境537108021703年3班室內(nèi)清潔一、 選擇材料,確定許用應(yīng)力通過已知條件和查閱相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊得知,該傳動(dòng)機(jī)所傳遞的功率屬于中小型功率。因此軸所承受的扭矩不大。故選擇45號(hào)鋼,并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。(由于45號(hào)鋼成本適中,且經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后,可提高其綜合性能,所以選為本軸的制作材料。)二、 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑對于轉(zhuǎn)軸,按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初算直徑:其中軸傳遞的功率,軸的轉(zhuǎn)速,r/minc由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)。查表10.2得c=106118,考慮軸端彎矩比轉(zhuǎn)矩小,取c=106。由于考慮到軸的

3、最小直徑處要安裝大帶輪,會(huì)有鍵槽存在,故將其擴(kuò)大5%,得,按標(biāo)準(zhǔn)gb2822-81的圓整后取三、 設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)由于本設(shè)計(jì)中的軸需要安裝帶輪、齒輪、軸承等不同的零件,并且各處受力不同,因此,設(shè)計(jì)成階梯軸形式,共分為七段。以下是軸段的草圖:軸段軸段軸段軸段軸段軸段軸段 軸承部件的結(jié)構(gòu)形式:為方便軸承部件的拆卸,減速器的機(jī)體采用剖分式結(jié)構(gòu)。軸承部件的固定方式采用兩端固定。所設(shè)計(jì)的軸承部件的結(jié)構(gòu)形式如圖所式。然后,按照軸上零件的安裝順序,從(即安裝帶輪處)開始設(shè)計(jì)。軸段1和軸段7軸段1和軸段7分別安放大帶輪和小齒輪,所以其長度由帶輪和齒輪輪轂長度確定,而直徑由初算的最小直徑得到。所以,;軸段2和軸段6

4、軸段2和軸段6的確定應(yīng)考慮齒輪、帶輪的固定和密封圈的尺寸。由課本圖10.7計(jì)算得軸肩高度 ,由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(修訂版)p156表14.4,氈圈油封的軸徑,所以;軸段3和軸段5安裝軸承,尺寸由軸承確定。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,沒有軸向力,但考慮到有較大的徑向力,選用圓錐滾子軸承。暫取軸承型號(hào)為nj207e,由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(修訂版)p141表12.4,軸承內(nèi)徑,外徑,寬度,軸件定位直徑。因?yàn)檩S承的值小于,所以選用脂潤滑。取,這兩個(gè)軸段端部倒角c1,以使安裝方便;軸段4軸段4在兩軸承座之間,其功能為定位固定軸承的軸肩,故。由于該軸段上無傳動(dòng)零件,因此應(yīng)先確定兩軸承跨距,按照一般情況 ,取,則軸承座寬

5、與軸段2、6的長度為補(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,為此取軸承上靠近軸承座內(nèi)壁的距離;為保證擰緊上下軸承座連接螺栓所需扳手空間,軸承座應(yīng)有足夠的寬度c,可取;軸承蓋凸緣厚度;為避免齒輪、帶輪輪轂端面轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與不動(dòng)的軸承蓋連接螺栓相碰,齒輪、帶輪輪轂端面與軸承蓋之間應(yīng)有足夠的間距k,對齒輪,可取,這樣,軸段6的長度就確定了,這樣,。由于帶輪比較大,故設(shè)計(jì)成腹板式,為節(jié)省空間,優(yōu)化軸的受力,可將軸段進(jìn)一步縮短,緊固螺栓等可以伸入帶輪的空間中,故取。鍵槽為了加工方便,軸段1和軸段7上的鍵槽寬度相同,由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(修訂版)p135表11.

6、28,鍵槽,a型鍵,軸段1上鍵槽長度32mm,軸段7上鍵槽長度28mm;取鍵槽中點(diǎn)為力的作用點(diǎn),則可得跨距,。四、 軸的受力分析畫軸的受力簡圖軸的受力簡圖、彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖畫在一起,繪于第6頁上。計(jì)算支承反力傳遞到軸系部件上的轉(zhuǎn)矩齒輪圓周力齒輪徑向力齒輪軸向力帶輪壓軸力,其中為帶輪預(yù)緊力,為帶輪包角。設(shè)計(jì)中,大帶輪直徑為200mm,小帶輪直徑為100mm,可算得。帶輪預(yù)緊力式中設(shè)計(jì)功率;帶的速度,與小帶輪速度一致;帶的根數(shù);包角修正系數(shù),查課本p104表7.8得;m普通v帶每米長度質(zhì)量,查課本表7.1得m=0.1kg/m帶初次裝在帶輪上時(shí),所需初拉力比正常工作時(shí)大得多,故計(jì)算軸和軸承時(shí),將其擴(kuò)大

7、50%,按計(jì)算。在水平面上在垂直平面上軸承1的總支承反力軸承2的總支承反力畫彎矩圖豎直面上,i-i截面處彎矩最大,;水平面上,ii-ii截面處彎矩最大,;i-i截面處的彎矩為57866合成彎矩,i-i截面:ii-ii截面:畫轉(zhuǎn)矩圖iii158976176172169179176172合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖水平面彎矩圖豎直面彎矩圖7666957866176172iii單位:軸的受力簡圖、彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖五、 校核軸的強(qiáng)度i-i截面既有彎矩又有轉(zhuǎn)矩,且彎矩最大,為危險(xiǎn)截面。按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算由課本p200式10.3,式中:1-1截面處彎矩,;1-1截面處轉(zhuǎn)矩,;抗彎剖面模量,由課本p205附表10.1,;

8、抗扭剖面模量,由課本p205附表10.1,;根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的折合系數(shù),對于不變的轉(zhuǎn)矩,;對稱循環(huán)的敘用彎曲應(yīng)力,由課本p201表10.4,。因此,校核通過。軸的安全系數(shù)校核計(jì)算彎曲應(yīng)力:,扭剪應(yīng)力:由課本p201式10.4、10.5、10.6,式中:只考慮彎矩時(shí)的安全系數(shù);只考慮轉(zhuǎn)矩時(shí)的安全系數(shù);、材料對稱循環(huán)的彎曲疲勞極限和扭轉(zhuǎn)疲勞極限,由課本p192表10.1,45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理,;彎曲時(shí)和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的有效應(yīng)力集中系數(shù),由課本p206、p207附表10.3、附表10.4,;零件的絕對尺寸系數(shù),由課本p207附圖10.1,;表面質(zhì)量系數(shù),由課本p207附圖10.1和p205附表10.2,;把彎

9、曲時(shí)和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的平均應(yīng)力折算為應(yīng)力幅的等效系數(shù),由課本p192表10.1,;彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力,;扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力,;許用疲勞強(qiáng)度安全系數(shù),由課本p202表10.5,;校核通過。六、 校核鍵連接的強(qiáng)度由課本p185式6.1式中:工作面的擠壓應(yīng)力,;傳遞的轉(zhuǎn)矩,;軸的直徑,;鍵的工作長度,a型,為鍵的公稱長度和鍵寬;鍵與轂槽的接觸高度,;許用擠壓應(yīng)力,由課本p85表6.1,靜連接,材料為鋼,有輕微沖擊,。(1) 對于軸段1上的鍵;校核通過;(2) 對于軸段7上的鍵;校核通過。七、 校核軸承的壽命軸承不受軸向力,只有徑向力,且,所以只校核軸承2即左軸承即可。計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷由課本

10、p219式11.2;式中:當(dāng)量動(dòng)載荷,;軸承的徑向載荷和軸向載荷,;動(dòng)載荷徑向系數(shù)和動(dòng)載荷軸向系數(shù),由。校核壽命由課本p219式11.1c式中:軸承的基本額定壽命,;軸承的預(yù)期壽命,三年三班,每年按300天計(jì),;軸承的基本額定動(dòng)載荷,由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(修訂版)p141表12.4,查軸承nj207e,;壽命指數(shù),對于滾子軸承,;溫度系數(shù),由課本p218表11.9,工作溫度,;載荷系數(shù),由課本p219表11.10,中等沖擊,??;,校核通過。八、 軸上其他零件設(shè)計(jì)鍵在“設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)”部分提到,軸上的鍵槽選擇,a型鍵,軸段1上鍵槽長度32mm,軸段7上鍵槽長度28mm。由于鍵是標(biāo)準(zhǔn)件,查閱機(jī)械設(shè)計(jì)課

11、程設(shè)計(jì)(修訂版)p135表11.28,得到鍵和鍵槽的各部分尺寸。密封用毛氈圈毛氈圈所在軸段的直徑為30mm,查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(修訂版)p156表14.4,可得毛氈圈的尺寸參數(shù)。兩側(cè)軸端擋板該零件也屬于標(biāo)準(zhǔn)件。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(修訂版)p130表11.22,選用螺栓緊固軸端擋圈(gb/t 892-1986),b型,公稱直徑30mm。由于以上零件都屬于標(biāo)準(zhǔn)件,其參數(shù)不再贅述。大帶輪根據(jù)設(shè)計(jì)課題的要求和已經(jīng)完成的小帶輪參數(shù),帶傳動(dòng)環(huán)節(jié)使用了5根a型v帶,大帶輪基準(zhǔn)直徑。據(jù)此查閱課本p108表7.9,可得其輪槽尺寸參數(shù)。由于帶輪的尺寸較大,故選用了腹板式結(jié)構(gòu)。其參數(shù)按照課本p107的公式算得:,

12、取50mm;取42mm;取腹板厚度c=16mm。帶輪寬度b=80mm。小齒輪在已經(jīng)結(jié)束的齒輪設(shè)計(jì)中,小齒輪的寬度為20mm,為了安裝,需要設(shè)計(jì)凸出的轂,選擇向一側(cè)伸出,長度15。由于分度圓直徑只有68,因而選擇整體式。九、 軸承座及軸承端蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸承座考慮到安裝方便,本次設(shè)計(jì)中選用剖分是軸承座。按照設(shè)計(jì)方案的要求,軸承座孔中心高h(yuǎn)=170mm,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)作業(yè)指導(dǎo)p31的公式:地腳螺栓的直徑。軸承蓋連接螺栓的直徑。軸承旁連接螺栓的直徑。因此,上述三處分別選用選用m20、m8、m16的螺栓。得到地腳螺栓的直徑之后,查表格,可確定螺栓中心線距障礙物的距離,距凸緣邊緣的距離,沉頭座孔直徑d=32。兩連接螺栓間的距離取軸承端蓋外徑。得到上述尺寸后,可以設(shè)計(jì)其他部分尺寸:軸承座腹板壁厚,筋厚。四個(gè)地腳螺栓矩形排布,間距為90mm,176mm。軸承端蓋(透蓋)由本次設(shè)計(jì)的特點(diǎn),可選用凸緣式軸承蓋,其中嵌入毛氈圈以密封。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(修訂版)p228圖號(hào)21中的經(jīng)驗(yàn)公式得到相關(guān)尺寸:,取。(此處的是螺栓直徑,即設(shè)計(jì)軸承座時(shí)的),取130mm。根據(jù)軸、軸承座的

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