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1、哈尔滨工业大学机械设计基础轴系部件设计 机械设计基础大作业计算说明书 题目：朱自发 学院：航天学院 班号：1418201班 姓名：朱自发 日期：2022.12.05 哈尔滨工业大学 机械设计基础 大作业任务书题目：轴系部件设计 设计原始数据及要求： 目录 1.设计题目 (4) 2.设计原始数据 (4) 3.设计计算说明书 (5) 3.1 轴的结构设计 (5) 3.1.1 轴材料的选取 (5) 3.1.2初步计算轴径 (5) 3.1.3结构设计 (6) 3.2 校核计算 (8) 3.2.1轴的受力分析 (8) 3.2.2校核轴的强度 (10) 3.2.3校核键的强度 (11) 3.2.4校核轴承
2、的寿命 (11) 4. 参考文献 (12) 1.设计题目 斜齿圆柱齿轮减速器轴系部件设计2.设计原始数据 3.设计计算说明书 3.1 轴的结构设计 3.1.1 轴材料的选取 大、小齿轮均选用45号钢，调制处理，采用软齿面，大小齿面硬度为241286HBW ，平均硬度264HBW ；齿轮为8级精度。 因轴传递功率不大，对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理。 3.1.2初步计算轴径 按照扭矩初算轴径： 6 3 39.55100.2P P n d n ? =式中： d 轴的直径，mm ； 轴剖面中最大扭转剪应力,MPa ； P 轴传递的功率，kW ； n 轴的转速，r /min
3、 ； 许用扭转剪应力，MPa ； C 由许用扭转剪应力确定的系数； 根据参考文献查得10697C =，取106C = 故 10635.0mm d = 本方案中，轴颈上有一个键槽，应将轴径增大5%，即 35(15%)36.75mm d ?+= 取圆整，38d mm =。 3.1.3结构设计 （1）轴承部件的支承结构形式 减速器的机体采用剖分式结构。轴承部件采用两端固定方式。 （2）轴承润滑方式 螺旋角: 12() arccos =162n m z z a += 齿轮线速度： -338310175 2.37/6060cos 60cos16n m zn dn v m s ?= 因3/v m s ，轴
4、承座应有足够的宽度 1251081816850 L C C mm =+=+=（壁厚）（扳手空间）（连接边距）（）。 调整垫片的厚度取为2mm 。 轴承端盖凸缘厚度 1.2 31020e d e mm K mm =?=端盖螺栓直径，取。联轴器轮毂端面与轴承盖应有间隙, 轴段236，的长度236,l l l 画图确定。量取： ()32721910152465210191020531(9)l b H mm l L b e K mm l b mm =+?+=+=-?-+=-+=（）（） 端盖外圈直径35*390D D d mm =+= （5）键联接设计 联轴器及齿轮与轴的周向联接均采用A 型普通平键联
5、接，分别为键10x50 GB1096-90及键14x50 GB1096-90 3.2 校核计算 3.2.1轴的受力分析 为简化计算，取轴承宽度的中间为支点。取齿轮齿宽中间为力作用点，则可得跨矩12387.5,75.5,91.5L mm L mm L mm =. （1） 画轴的受力简图并计算齿轮上的作用力 齿轮分度圆直径： 383 259.03 cos cos16 n m z d mm ?= = 轴上所受转矩 6 6 6.39.55109.5510343800 175 p T N mm n =?=?=? 齿轮所受圆周力 223438002654.52259.03 t T F N d ?= = 齿
6、轮所受径向力 t r tan 2654.52 tan 20 1005.1N cos cos16 F F = = 齿轮所受轴向力 a t tan 2815.3tan16288.2N F F = （2） 计算支承反力 在水平面 31H 232H 11005.191.5288.2259.03/22744.2N 75.591.5 1005.1744.2260.9N r a r H d F L F R L L R F R +?+?= =+=-=-= 在垂直面 12/22654.2/2=1327.1V V t R R F = 轴承1 的总支反力 2222 11110661407.71521.5r H V
7、F R R N =+=+= 轴承2的总支反力 22 22222260.91327.11352.5r H V F R R N =+= += （3）画弯矩图 在水平面上，a-a 剖面左侧： 12.744.275.556187.1.aH H M R L N mm =?= a-a 剖面右侧： 23.260.991.523872.35.aH H M R L N mm =?= 在垂直面： 12.1327.175.5100196.05.aV V M R L N mm =?= 合成弯矩，a-a 剖面左侧： 22 2256187.1100196.05114874.88.a aH aV M M M N mm =+
8、=+= a-a 剖面右侧： 2222()()23872.35100196.05103000.7.a aH aV M M M N mm =+=+= （4）画转矩图 343800 T N mm =? （5）画当量弯矩图 最大当量弯矩 22 22() 114874.88(0.6343800) 2336109.46e a M M T Nmm =+=+?= 3.2.2校核轴的强度 332336109.46 21.35MPa 0.10.148 e e e M M W d = =? 查资料得：600 MPa B =，155 MPa b -= 因此：1e b - 满足要求 3.2.3校核键的强度 联轴器处键的
9、挤压应力 44343800 113.1388(5010) p T MPa dhl ?= =?- 取键、轴及联轴器的材料均为钢，查得1 120220,p MPa MPa = 故 p p ，强度足够 齿轮处键的挤压应力44343800 88.4489(5014) p T MPa dhl ?= =?- 取键、轴及联轴器的材料均为钢，查表得120220,p MPa MPa = 故 p p ，强度足够 3.2.4校核轴承的寿命 查表2得 7209C 轴承C=29800N, C 0r =23800N (1) 计算轴承的轴向力 内部轴向力的方向如图 内部轴向力的大小为: S=0.4F r 11220.40.41521.5608.60.40.41352.5541r r S F N S F N =?=?= S 2与F a 同向，则