東南大學軸系設計報告

東南大學機械工程學院機械設計大作業(yè)——軸系設計報告姓名：方田機械設計大作業(yè)——軸系設計報告姓名：方田學號：02015708指導教師：錢瑞明2017年11月20日目錄一． 項目要求 21. 項目概述 22. 設計要求 22.1軸的設計 22.2軸系設計 3二． 設計過程 31. 軸頸的計算 32. 軸承的選擇和安裝尺寸 43. 軸系主要尺寸的確定及軸結構的工藝性 44. 擬定軸上零件的布置方案 65. 軸的強度校核 76. 軸承的壽命計算 10三． 模型及圖紙 121. 三維模型 121.1. 立體圖 121.2. 剖視圖 121.3. 爆炸圖 132. 軸工作圖 133. 軸系裝配圖 14四． 結論總結 151. 個人總結 152. 參考資料 15項目要求項目概述圖示二級斜齒圓柱齒輪減速器。已知中間軸=2\*ROMANII傳遞功率P=20KW，轉速n=300r/min；z2=83，mn2=5，β=12°，寬度b2=100mm；z3=25，mn3=6，β=8°，b按按彎扭合成強度計算方法對軸=2\*ROMANII進行設計計算；利用軟件SolidWorks對軸系進行三維設計，結構和尺寸參考教材p406圖19.18；利用軟件SolidWorks（或CAD）繪制軸=2\*ROMANII零件的工作圖。設計要求2.1軸的設計(1)初步計算軸徑(2)擬定軸上零件的布置方案(3)軸上零件的定位及軸主要尺寸的確定——軸承、齒輪的定位及軸段主要尺寸，鍵的選用，軸承壽命計算(4)受力分析(5)彎矩圖、扭矩圖(6)按彎扭合成校核軸的強度(7)軸工作圖設計——A4圖紙1張,標注尺寸、形位公差、表面粗糙度，技術要求等；標題欄中注明班級學號、姓名2.2軸系設計(1)A3裝配圖紙1張，含軸承蓋，固定螺釘，密封件等(2)明細表——非標件、標準件分別編號，非標件標號:1,2,3,…;標準件編號：B1,B2,B3,…。內容按制圖課要求，標準件代號查機械設計手冊(3)尺寸標注——配合尺寸，安裝尺寸，盡可能詳細(4)標題欄中注明班級學號、姓名設計過程軸頸的計算已知軸的材料為45鋼，經調質處理，硬度為217~255HBS。由表19.1查得對稱循壞彎曲許用應力[σ-1]=180MPa。根據式（19.3），取β=0，并由表19.3，選系數A=120，得：d考慮到安全，取整，得到軸的最小直徑為50mm。軸承的選擇和安裝尺寸根據軸上基本零件的布置方案，確定兩個安裝軸承的軸的直徑都為50mm，根據軸承的基本尺寸，選擇角接觸球軸承，滾動軸承7210CGB/T292——2007。軸系主要尺寸的確定及軸結構的工藝性由于需要安裝兩個齒輪，將兩個齒輪對稱分布在兩側，對軸的受力會比較好，因此將軸設計成如圖所示階梯軸。由于所選軸承安裝尺寸（da=57mm），選擇第二段直徑為6進一步選擇鍵的基本尺寸：齒輪二選用，圓頭普通型平鍵（Ａ型）GB/T1096鍵18×11×70。齒輪三選用，圓頭普通型平鍵（Ａ型）GB/T1096鍵18×11×90。根據軸環(huán)尺寸機械手冊，H=0.07~0.1d=4.2~6,選擇軸環(huán)直徑為72mm，寬度2軸的其他各段長度由齒輪寬度、軸承寬度、軸承套寬度、齒輪面與箱體距離而定。擬定軸上零件的布置方案軸的強度校核整體受力整體受力分析傳遞轉矩：T=9.55×105Pn=9.55×10齒輪2的圓周力Ft2=2Td2=2Tm齒輪2的徑向力Fr2=Ft2tanα齒輪2的軸向力Fa2=Ft2tanβ齒輪3的圓周力Ft3=2Td3=2T齒輪3的徑向力Fr3=Ft3tan齒輪3的軸向力Fa3=Ft3tan水平面內：水平面內受力水平面內受力分析由①得，FH由②得，FH彎矩圖水平面內力彎矩圖N?mm水平面內力彎矩圖N?mmN?mmMM垂直面內：豎直方向受力豎直方向受力分析由①得，FV由②得,F彎矩圖：豎直平面內力彎矩圖豎直平面內力彎矩圖MMMM故最大彎矩M=Mσ軸承的壽命計算軸向受力圖軸向受力圖軸承所受載荷FR1附加軸向力F軸承2所受載荷FR2附加軸向力F作用在軸上的工作軸向力∵F∴軸有向右移動的趨勢，使軸承2壓緊而軸承1放松，軸的右端將通過軸承2受一平衡反力F則軸承1的軸向力F軸承2的軸向力F對于軸承7210C，查詢機械手冊可得C計算當量動載荷：對于軸承1，FA1C0利用線性插值e解得eFA1F由e1查表并用線性插值可求得X1=0.44YP對于軸承2，FA2利用線性插值e解得eFA2F由e2查表并用線性插值可求得X2=0.44YP軸承壽命Lh計算因P故按軸承1計算軸承壽命:Lh=模型及圖紙三維模型立體圖剖視圖爆炸圖軸工作圖軸系裝配圖結論總結個人總結本次大作業(yè)對軸的設計與計算以及對軸承的計算有著綜合的考驗，大大鍛煉了對軸系工作能力的分析。通過數次的機設大作業(yè)，首先讓我逐漸掌握CAD制圖的能力，由于暑假自學了UG，所以本次三維模型的繪制我也選擇了NX11.0，其實不論是SolidWorks還是UG等其他三維設計軟件，原理都類似，所以此次大作業(yè)我完成得也較快，大作業(yè)布置下來的前兩個禮拜，基本將圖紙以及計算過程已完成好，就是在報告的撰寫上有些拖沓。這次設計大作業(yè)涵蓋面很廣，有一定具體清晰的思路，所以大大激發(fā)了我們學習三維建模軟件的興趣，鞏固了我自己本身在暑假學習的內容。但過程中，也遇過一些裝配問題、重用庫調用問題，但最后都一一解決并收獲很多，重要的是，由于此次作業(yè)也包含一大部分計算內容，所以也提前在自己做出來后與同學相互探討，最終達到統(tǒng)一意見。經歷過這次設計，讓我懂得工程師的不容易，繪圖時很容易出現的小錯誤就會讓人心情煩躁，所以有一份良好的心境非常重要，同時也意識到自己在三維建模的學習之路上