鋼筋拉直機(jī)的設(shè)計(jì)【鋼筋校直機(jī)】

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This design (steel straightening machine) is the working principle of electric motors to power into mechanical energy, so that the spindle motor rotation speed by the deceleration after me driven rotating drum, so that involved straightening steel wire rope or release. Key words: steel straightening device subtrahend motor clutch wire rope reel 目 錄 前 言 １ 一、設(shè)計(jì)方案分析和擬訂 １ 二、牽引件的選擇 ２ 2.1 鋼絲繩的選用. ２ 2.2鋼絲繩的連接. ２ 2.3鋼絲繩夾的選擇 ２ 三、卷筒的設(shè)計(jì)以及鋼絲繩的固定裝置 ２ 四、電動(dòng)機(jī)的選擇 ３ 4.1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu) ３ 4.2選擇電動(dòng)機(jī)的容量 ３ 4.3選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào) ４ 五、減速器的設(shè)計(jì) ４ 5.1 選擇減速器的類型 ４ 5.2 計(jì)算總傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比 ４ 5.3 計(jì)算Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 ４ 5.4齒輪設(shè)計(jì) ５ 5.5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ８ 5.6箱體的設(shè)計(jì) １７ 六、聯(lián)軸器的選擇 １８ 七、離合器的確定 １９ 八、選擇滑動(dòng)軸承 １９ 8.1 軸承寬度的確定 ２０ 8.2 檢驗(yàn)軸頸的圓周速度 ２０ 8.3 選擇軸承的配合 ２０ 8.4 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇 ２０ 九、夾具的設(shè)計(jì) ２０ 十、機(jī)座的設(shè)計(jì) ２１ 總結(jié) ２３ 參考文獻(xiàn) ２４ 前 言 隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，人們的生活水平的提高，人們對(duì)住房的要求有了不小的提高，由此帶動(dòng)了中國(guó)建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展。鋼筋作為建筑業(yè)中極為重要的建筑材料必定會(huì)大批量的生產(chǎn)和運(yùn)輸。運(yùn)輸中為了方便以及節(jié)省運(yùn)輸空間常常會(huì)將10mm以下鋼筋卷成直徑約為1米左右的鋼筋圈。但是，作成了盤狀的鋼筋不能作為建筑工程的材料，所以，我們必須有一樣工具能夠把彎曲的鋼筋拉直以方便施工。由此，可見(jiàn)鋼筋拉直機(jī)是必不可少的的機(jī)械，在建筑業(yè)中有很大的作用。 本人設(shè)計(jì)的鋼筋拉直機(jī)就是以拉直被彎曲的鋼筋為目的的。由于，鋼筋的直徑不是很大，所以，鋼筋的切斷用專用的剪子就可以實(shí)現(xiàn)。 該種鋼筋拉直機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)，減速器，卷筒,離合器和鋼絲繩組成。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)身小，可由工作人員單一操作，而且操作簡(jiǎn)單（但要求操作人員進(jìn)行一定的安全技術(shù)培訓(xùn)），安全性比較高，可以在環(huán)境較差的條件下工作，在機(jī)構(gòu)方面本人力求簡(jiǎn)單普及，力求降低維修的難度從而為廣大工作者帶來(lái)了方便，這也是作為設(shè)計(jì)者的最為關(guān)心的事情。因此,在本設(shè)計(jì)的夾具設(shè)計(jì)中本人將鋼筋的彎曲工序和裝夾工序同時(shí)進(jìn)行,這樣可以節(jié)約時(shí)間,減小工作空間。 本設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)部分：第一是總體結(jié)構(gòu)的設(shè)想；第二是機(jī)體各組成部分的設(shè)計(jì)；第三是總體的設(shè)計(jì)。（在設(shè)計(jì)過(guò)程中多以普通卷?yè)P(yáng)機(jī)為參考設(shè)備） 一、設(shè)計(jì)方案分析和擬訂 設(shè)計(jì)方案的選擇應(yīng)首先滿足工作機(jī)的工作要求，此外，還應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊工作質(zhì)量和可靠性。我的設(shè)計(jì)方案是工作機(jī)采用齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)承載能力高，速度范圍大。瞬時(shí)傳動(dòng)，加工方便，成本低廉，傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便等特點(diǎn)，以保證工作機(jī)的傳動(dòng)比恒定。外廓尺寸小，工作可靠，效率高，是所有機(jī)械傳動(dòng)型式中最常見(jiàn)的一種傳動(dòng)型式。為了達(dá)到以上的要求，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖-1： 1——電動(dòng)機(jī)；2——離合器和制動(dòng)器；3——減速箱；4——聯(lián)軸器；5——卷筒 圖-1 本設(shè)計(jì)（鋼筋拉直機(jī)）的工作原理是通過(guò)電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)減速箱變速后帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)，從而使鋼絲繩卷入拉直鋼筋或放出。因?yàn)樵瓌?dòng)機(jī)與卷筒之間是剛性聯(lián)接的，卷筒的正反轉(zhuǎn)必須依靠電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，要求電動(dòng)機(jī)是可逆轉(zhuǎn)的。 二、牽引件的選擇 經(jīng)過(guò)本人在數(shù)處建筑工地的觀察以及對(duì)一些書籍的查閱，目前，大多數(shù)鋼筋拉直機(jī)都是以鋼絲繩為牽拉件。經(jīng)過(guò)查閱書籍和現(xiàn)場(chǎng)觀察鋼絲繩具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：有良好的各方向相同的撓性（過(guò)卷繞裝置時(shí)，容易彎曲），承載能力大，經(jīng)受沖擊大和過(guò)載能力強(qiáng)，自重輕以及在卷繞過(guò)程中平穩(wěn)、無(wú)噪音，并且運(yùn)動(dòng)速度不受限制，使用安全可靠，無(wú)突然斷裂的現(xiàn)象。當(dāng)然鋼絲繩還是有一些缺點(diǎn)的：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用繩子的安全性會(huì)有較大的變化，如果工作人員不夠小心的話很容易發(fā)生事故。但是，綜合以上各點(diǎn)，從安全性能等方面考慮，我選擇鋼絲繩作為鋼筋拉直機(jī)的牽拉件。 2.1 鋼絲繩的選用. 鋼絲繩的選用首先根據(jù)用途、承載情況、工作性質(zhì)和環(huán)境等條件選擇鋼絲繩的類型。然后再根據(jù)鋼絲繩工作時(shí)要承受的最大靜拉力Smax，選擇鋼絲繩的直徑。即 ∑S絲≧KSmax/a 式中 ∑S絲——鋼絲繩中全部鋼絲破斷拉力總和； K——安全系數(shù)，最小安全系數(shù)不小于5.0； a——鋼絲繩折減系數(shù)，對(duì)于6W（19）繩，a=0.85。 于是有 ∑S絲≧5.5×6000/0.85=38823.5 N 由表Ⅱ-3[15]線接觸鋼絲繩6W（19）型（GB1102—74）中選取鋼絲繩直徑d=14.0mm。 備注：（根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5144—85的規(guī)定，交捻6×19鋼絲繩報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)如下斷絲長(zhǎng)度范圍6d時(shí)為10，30d時(shí)為19。）[15] 2.2鋼絲繩的連接. 鋼絲繩的連接方法有很多，本設(shè)計(jì)采用的是繩卡固定法。即將鋼絲繩繞過(guò)套環(huán)后用繩卡固定。用繩卡固定時(shí)，鋼絲繩直徑為7～16mm時(shí)，繩卡數(shù)為三個(gè)，間距應(yīng)等于（5～6）倍鋼絲繩直徑。用此法聯(lián)接處可達(dá)到自身強(qiáng)度地80～90%。若繩卡裝反，則固定外強(qiáng)度會(huì)降至75%以下。緊固繩夾時(shí)須考慮每個(gè)繩夾的合理受力，離套環(huán)最近處繩夾不得首先單獨(dú)堅(jiān)固，離套環(huán)最近的繩夾（第一個(gè)繩夾）應(yīng)盡可能地靠近套環(huán)，但仍須保證繩夾的正確擰緊，不得損壞鋼絲繩的外層鋼絲。 2.3鋼絲繩夾的選擇 由表12.1-4[17]繩夾的型式和尺寸，查得當(dāng)鋼絲繩公稱直徑為14時(shí)，A=29.0㎜，B=32㎜，C=61㎜，R=7.5㎜，H=72㎜。 三、卷筒的設(shè)計(jì)以及鋼絲繩的固定裝置 卷筒是鋼筋拉直機(jī)用來(lái)卷繞鋼絲繩的卷繞裝置。卷筒將原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)槲锲返闹本€運(yùn)動(dòng)。按鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)，分為單層繞卷筒和多層繞卷筒。按卷筒的表面結(jié)構(gòu)，分為光面卷筒和帶槽卷筒。由鋼絲繩的長(zhǎng)度，我選擇鑄鐵制成單層繞光面卷筒（如圖-2），它與鋼絲繩與卷筒的接觸面比較隨意。由于本機(jī)械 沒(méi)有特殊要求,因此用HT200鑄鐵鑄造即可。 圖-2 為了保證鋼絲繩的正常，安全的工作以及可以比較容易的更換，本人決定使用以壓板固定（如圖-3）。此種固定法的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和鋼絲繩具有卷入有導(dǎo)入作用。 圖-3 四、電動(dòng)機(jī)的選擇 4.1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu) 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式要根據(jù)電源（交流或直流），工作條件（溫度﹑空間﹑尺寸等）和載荷特點(diǎn)（性質(zhì)大小﹑啟動(dòng)性能和過(guò)載情況）﹑轉(zhuǎn)速來(lái)選擇。 由于本設(shè)計(jì)沒(méi)有特殊的要求，以及本設(shè)計(jì)本身的要求，本設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)均由Y系列電動(dòng)機(jī)中選出，Y系列電動(dòng)機(jī)適用于不易燃﹑不易爆﹑無(wú)腐蝕性氣體的場(chǎng)合，以及要求具有較好啟動(dòng)性能的機(jī)械，在經(jīng)常啟動(dòng)，制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。 最終本人選用了Y系列三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。 4.2選擇電動(dòng)機(jī)的容量 標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由額定功率表示。所選用電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)稍大于工作要求的功率。若容量小于工作要求，則不能保證工作機(jī)正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載，極易損壞；容量過(guò)大則增加成本從而造成浪費(fèi)。 電動(dòng)機(jī)的容量主要由運(yùn)行時(shí)發(fā)熱條件限定，在不變或變化很小的載荷下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，只要其電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不超過(guò)額定值，通常不必校驗(yàn)發(fā)熱和啟動(dòng)力矩。所需功率為： Pd= KW 式中：Pd——工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率 PW——工作所需輸入功率 ——電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率 工作機(jī)所需功率Pw應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算求得， Pw= KW 或 Pw= KW 式中：F——工作機(jī)的阻力，N； v——工作機(jī)的線速度，m/s； T——工作機(jī)的阻力矩，N.m nw——工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min； w——工作機(jī)的效率。 總效率按下式計(jì)算： 其中分別為傳動(dòng)裝置中的每一傳動(dòng)副，每對(duì)軸承，每個(gè)聯(lián)軸器。 由表2-6[15]查得，鋼絲繩平均速度為30-36m/min（JJK-2型）。取v=0.6m/min。 工作機(jī)的（卷筒）的轉(zhuǎn)速nk功率Pw 為 nk=44.7 r/min Pw=3.325 KW 由表8-2[4]查得，在傳動(dòng)裝置中，兩對(duì)齒輪傳動(dòng)每對(duì)齒輪的效率=0.97，卷筒效率=0.96，四對(duì)軸承每對(duì)軸承的效率=0.98，兩個(gè)聯(lián)軸器每個(gè)的效率=0.99。 總效率為: =0.972 電動(dòng)機(jī)輸出功率為 Pd==3.58kw 4.3選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào) 對(duì)Y系列電動(dòng)機(jī)，通常多選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min或1000r/min的電動(dòng)機(jī)，如無(wú)特殊需要，不選低于750r/min的電動(dòng)機(jī)。這里我綜合電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格以及總的傳動(dòng)比的特點(diǎn)及大小，我選用960r/min的電動(dòng)機(jī)。 由表9-39[4]查得，可選取Y132M1-6型電動(dòng)機(jī)。 Y132M1-6 n=960r/min P=4KW m=71kg 五、減速器的設(shè)計(jì) 5.1 選擇減速器的類型 在本設(shè)計(jì)中選擇的是二級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪相對(duì)軸承的位置不對(duì)稱，因此軸應(yīng)具有較大剛度。高速軸齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形將能減緩軸在彎矩作用下產(chǎn)生彎曲變形所拉起的載荷沿齒寬分布不均勻的現(xiàn)象，本產(chǎn)品適用于載荷比較平穩(wěn)的場(chǎng)合。 5.2 計(jì)算總傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比為 i=n/ nk =960/44.7=21.8 因?yàn)槭驱X輪傳動(dòng)，由表6-134[17]查得，高速級(jí)傳動(dòng)比i1=4.5，低速級(jí)傳動(dòng)比i2=4.5，實(shí)際總傳動(dòng)比為 i，=i1i2=4.3×5.0=21.5 傳動(dòng)比誤差為 Δi==1.42%<5% 傳動(dòng)誤差很小，由此可見(jiàn)選用參數(shù)合理。 5.3 計(jì)算Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 各軸的轉(zhuǎn)速 n1=960r/min n2=n1/i1=223.3 r/min n3=n2/i2=44.7 r/min 各軸的功率 P1=Pwη4=3.96 KW P2=P1η1η3=3.76 KW P3=P2η1η3=3.57KW 各軸的轉(zhuǎn)矩 T1=9550=39000 N.mm T2=9550=160000 N.mm T3=9550=763000N.mm 5.4齒輪設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)方式。用于平行軸之間的直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)力矩的齒輪多為漸開(kāi)線齒輪。 齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)功率和速度的范圍很廣，傳動(dòng)比準(zhǔn)確、可靠，傳動(dòng)效率較高，工作可靠，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊。主要缺點(diǎn)是制造成本較高，需用專門的機(jī)床、刀具和測(cè)量?jī)x器等，不宜用于軸間距很大的傳動(dòng)，精度低時(shí)噪音大。 從表6-5，6-6 [3]中選用材料。調(diào)質(zhì)處理，硬度不高，還可以精加工，但強(qiáng)度韌性等方面的綜合性能好。耐磨性雖然較差，但適用于低速中等載荷齒輪。為了防止強(qiáng)度不夠，發(fā)生意外，以及增加安全系數(shù)及使用時(shí)間小齒輪選用40Gr鋼調(diào)質(zhì)處理。硬度241~286HBS，σb=686MPa，σs=490 MPa。大齒輪選用42SiMn，調(diào)質(zhì)處理，硬度217~255HBS，σb=686 MPa，σs=441 MPa（選用八級(jí)精度）[3]。 （1）.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度來(lái)設(shè)計(jì)。 計(jì)算公式為：d1=41.6*[KT1*(u+1)/(φd*u)*(ZEZHZε/[σ]H)2]0.5 T1=39000N.mm，T2=160000 N.mm。 由表6-10 [3] 可知軟齒輪面在對(duì)稱安裝的時(shí)候，齒寬系數(shù)φd=1.2。 由表6-7 [3] 可知使用系數(shù)KA=1.35。 由圖6-6a [3] 取動(dòng)載系數(shù)Kv1=1.13，Kv3=1.10。 由圖6-8 [3] 按齒輪在兩軸承中間對(duì)稱布置，取Kβ=1.10 由表6-8 [3] 按齒面未硬化，直齒輪，8級(jí)精度，KAKt/b〈100N/m.,Kα=1.2 K1= KA* Kv1*Kβ*Kα=1.35*1.13*1.10*1.2=2.01。 K2= KA Kv3 KβKα=1.35**1.10*1.10*1.2=1.96。 初步確定節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.5,重合度系數(shù)Zε=0.9,由表6-9 [3]確定彈性系數(shù)ZE=1.0。 齒面接觸許用應(yīng)力的公式： [σ]H=σHlim*ZN*ZW/SH。 由圖6-22 [3]，查得接觸疲勞極限應(yīng)力為：σHlim1=850 MPa，σHlim2=600 MPa。 本機(jī)械預(yù)選使用10年，每天工作10個(gè)小時(shí)，一年工作250天。 小齒輪1的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n1γth=1.44*109。 大齒輪2的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N2=60n2γth=3.35*108。 小齒輪3的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N3=60n2γth=3.35*108。 大齒輪4的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N4=60n3γth=0.67*108。 由表6-11求得壽命系數(shù)為： ZN1=(109/N1)0.057=（1/1。44）0.0706=0.975 ZN2=(109/N2)0.057=（1/0.335）0.057=1.06 ZN3=(109/N3)0.057=1.06 ZN4=(109/N4)0.057=1.17 由圖6-23 [3] 可知工作硬化系數(shù)Zw=1。 由表6-12 [3] 可知安全系數(shù)SH=1.25。 [σ]H1=663.0MPa ； [σ]H2=508.8 MPa ； [σ]H3=720.8 MPa ； [σ]H4=561.6 MPa 。 由以上可知： d1t=41.6*[2.01*0.039*106*5.3/（1.2*4.3）*（1*2.5*0.9/508.8）2]1/3 =48.4mm d2t=41.6[(1.96*0.16*106*6/1.2*5)*(1*2.5*0.9/561.6)2]1/3 =71.2mm 所以b=φd*d1t=1.2*48.4=58.08mm b?=φd* d2t=1.2*71.2=85.4mm 現(xiàn)在取b1=60mm，b2=58mm，b3=90mm，b4=85mm。 m=b/z，m12=48.4/20=2.42,所以m=3。（強(qiáng)度足夠無(wú)需變位） m34=71.2/18=3.95，m`=3.5強(qiáng)度不夠所以必需使用正變位以提高強(qiáng)度。 a=m*（Z1+Z2）/2=159， a`= m`/2（Z3+Z4）=189。 變位后a`=200mm，cos?=（a/ a`）*cos20°=0.9186 ?=23.27° [2*（x1+x2）/（Z3+Z4）]*tgα=0.00901 x1+x2=[（Z3+Z4）/2]*（0.00901/ tg20°）=1.34 xi=0.67，Zi=54mm。 查閱6-21 [3] 可知x1=0.64，x2=0.70 從上面的信息可知齒輪節(jié)圓的直徑：d`α=（cosα/ cos?）*d，d=mZ ， 由此算得d1=60mm，d2=258mm，d3=64.4mm，d4=322.2mm 。 由此可知齒輪節(jié)圓的速度v=πdn/(60*1000) v1=3.01m/s，v3=0.753 m/s v1* Z1 /100=0.602 m/s，v3* Z3/100=0.136 m/s。 由圖6-6 [3] ，查得Kv`=1.08，Kv``=1.04。 對(duì)于齒1，2：Ft=2*T1/d1=1300N KA* Ft/b=1.35*1300/58=30.25N.mm〈100N.mm原假設(shè)可行。Kα=1.2，ZH=2.5， 由圖6-12 [3]，6-13可以推導(dǎo)出εa1/Z1=0.035，εa2/Z2=0.011 Z1=20mm， Z2=86mm。 εa1=0.7，εa2=0.946。εa=1.646，Zε=0.88。 k= KA* Kv`*Kβ*Kα=1.35*1.08*1.1*1.2=1.92 σH=268.4*1*2.5*0.88*[（1.92*0.039*106/602*58）*5.3/4.3]=392.2 MPa〈508.8 MPa。齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度合格。 由計(jì)算可知工作應(yīng)力小于許用應(yīng)力為了充分的利用材料b`=b*（σH/[σ]H）2=34mm。 對(duì)于圓柱齒輪傳動(dòng)，為了避免安裝時(shí)軸向錯(cuò)位，不能保證設(shè)計(jì)要求的輪齒，接觸寬度常將小齒輪寬度加大10mm,所以取小齒輪1為50mm,大齒輪2寬度為40mm。 對(duì)于齒輪3，4：Ft=2*T2/d3=4970N， KA* Ft/b=（1.35*4970）/85=78.9N.mm〈100N.mm。原假設(shè)合理。 Kα=1.2，x1+x2/Z3+Z4=0.0124。由圖6-14 [3]可知ZH=2.19 由圖6-12 [3]，6-13 [3]可以推導(dǎo)出εa3/Z3=0.033，εa4/Z4=0.009。 Z3=18， Z4=90。εa3=0.594，εa4=0810。εa=1.404，Zε=0.90。 k= KA* Kv``*Kβ*Kα=1.35*1.04*1.1*1.2=1.85。 σH=268.4*1*2.19*0.90*[（1.85*0.16*106/64.42*85）*6/]=5531.1 MPa〈561.6 MPa。 齒輪完全合乎要求。由計(jì)算可知工作應(yīng)力小于許用應(yīng)力為了充分的利用材料b`=b*（σH/[σ]H）2=76mm。 對(duì)于圓柱齒輪傳動(dòng)，為了避免安裝時(shí)軸向錯(cuò)位，不能保證設(shè)計(jì)要求的輪齒，接觸寬度常將小齒輪寬度加大10mm,小齒輪3寬度為90mm,大齒輪寬度為80mm （2）.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 首先我們對(duì)齒輪1，2的齒根彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核。 計(jì)算公式：σF=2KT1YFaYSaYε/bd1m≤[σ]F。 由圖6-18 [3] 查得小齒輪的齒形系數(shù)YFa1=2.8，大齒輪的齒形系數(shù)YFa2=2.27。 由圖6-19 [3] 可知小齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)YSa1=1.55，大齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)YSa2=1.78。 由圖6-20 [3] 可知重合度系數(shù)Yε=0.68。 彎曲疲勞許用應(yīng)力：[σ]F=σFlimYNYXYsT/SF 從圖6-24 [3] 可知σFlim1=300MPa，σFlim2=280 MPa。 從表6-13 [3] 可知壽命系數(shù)YN的計(jì)算公式 YN1=(3*106/N1)0.02=0.88 YN2=(3*106/N2)0.02=0.91 由圖6-25 [3] 查取尺寸系數(shù)，YX=1，由公式（6-14）[3]可知YsT=2.0 彎曲疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)SF從表6-12 [3] 可知SF=1.60 [σ]F1=300*0.88*1*2/1.60=330MPa [σ]F2=280*0.91*1*2/1.60=318.5 MPa YFa1YSa1/[σ]F1=2.8*1.55/330=0.0132 YFa2YSa2/[σ]F2=2.27*1.78/318.5=0.0127 由此我們應(yīng)選小齒輪來(lái)校核彎曲疲勞強(qiáng)度 σF1=2KT1YFa1YSa1Yε/bd1m=（2*2.01*0.039*106*2.8*1.55*0.68）/（50*60*3） =51.48 MPa〈[σ]F1 由此可見(jiàn)該設(shè)計(jì)合理。 下面我們對(duì)齒輪3，4的齒根彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核。 公式為σF=2KT2YFaYSaYε/bd3m≤[σ]F。 由圖6-18 [3]，6-9 [3]，6-20 [3]可知 齒形系數(shù)YFa3=2.9， YFa4=2.28，應(yīng)力修正系數(shù)YSa3=1.53，YSa4=1.79，重合度系數(shù)Yε=0.78。 彎曲疲勞許用應(yīng)力：[σ]F=σFlimYNYXYsT/SF 從圖6-24 [3] 可知σFlim3=300MPa，σFlim4=280 MPa。 YN3=（3*106/3.35*108）0.02=0.91 YN4=（3*106/0.67*108）0.02=0.94 由圖6-25 [3] 查取尺寸系數(shù)，YX=1，由公式（6-14）[3] 可知YsT=2.0 彎曲疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)SF從表6-12 [3] 可知SF=1.60 [σ]F3=300*0.91*1*2/1.60=341.25 MPa [σ]F4=280*0.94*1*2/1.60=329MPa YFa1YSa1/[σ]F1=2.9*1.53/341.25=0.013 YFa2YSa2/[σ]F2=2.28*1.79/329=0.012 由此我們應(yīng)選小齒輪來(lái)校核彎曲疲勞強(qiáng)度 σF3=2KT2YFa1YSa1Yε/bd3m=120.35 MPa〈[σ]F3 由此可見(jiàn)該設(shè)計(jì)合理。 有關(guān)四個(gè)齒輪的有關(guān)數(shù)據(jù)表-1 基本參數(shù)d 齒輪1 齒輪2 齒輪3 齒輪4 分度圓直徑d d1=60mm d2=258mm d3=63mm d4=315mm 不變位齒輪的中心距a a12=159mm a34=189mm 嚙合角α α=20° α`=23.27° 實(shí)際中心距 a34=193mm 嚙合角α cos20=0.9397 cos23.27°=0.9187 中心距變動(dòng)系數(shù)y Y=（a`-a）/m=1.24 齒高變動(dòng)系數(shù)?y ?y=x1+x2-y=0.1 齒頂圓直徑 da1=m*（Z1+2*ha*）=66mm da2=264mm da3=m*（Z1+2*ha*+2*x1-?y）=74mm da4=326mm 齒根圓df df1=m*（Z1-2*ha*-2c*）=52.5mm df2=250.5mm df3=58mm df4=311mm 軸徑 30mm 50mm 40mm 60mm 節(jié)圓直徑d` d`1=60mm d`2=258mm d`3=64.4mm d`4=322mm 齒寬 b 1=50mm b 2=40mm b 3 =90mm b 4=80mm （齒頂高系數(shù)ha*=1，c*=0.25） 表-1 齒輪的一些額外的系數(shù)： 齒輪1：實(shí)體圓柱齒輪 n=0.5mn 當(dāng)n為四時(shí)mn=8 δ0=2.5 *mn=20mm 齒輪2：鑄造腹板圓柱齒輪 δo=3.5*mn=3.5*8=28mm D1=df2-2δo=194 d1=1.6d=80 Do=0.5*(D1+d1)=137 c=0.3*B=12 do=0.25*(D1-d1)=28.5mm n=4 齒輪3 ：實(shí)體圓柱齒輪 n=0.5mn 當(dāng)n為4時(shí)mn=8 δ0=2.5 *mn=20mm 齒輪4：鑄造腹板圓柱齒輪 δo=3.5*mn=3.5*8=28mm D1=df2-2δo=255mm d1=1.6d=96mm Do=0.5*(D1+d1)=175.5mm c=0.3*B=24mm do=0.25*(D1-d1)=40mm。 5.5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸作為機(jī)械傳動(dòng)中重要的零件，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足下列幾方面的要求，合理的結(jié)構(gòu)，足夠的強(qiáng)度，必要的剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性及良好的工藝性能等。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮軸上零件便于裝拆。通常，軸都采用階梯形結(jié)構(gòu)，這樣既符合接近等強(qiáng)度梁的要求，也使軸上零件固定可靠。 因?yàn)樾枰侠淼妮S長(zhǎng)，所以我們首先設(shè)計(jì)第二根軸。所有軸的材料選擇：因?yàn)?5號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼應(yīng)用廣泛而本設(shè)計(jì)又無(wú)任何特殊要求，所以軸的材料選用正火，回火處理的45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，以達(dá)到提高軸的耐磨性以及疲勞強(qiáng)度的目的。 軸二的設(shè)計(jì) （1）.軸徑的粗選 τT=T/WT=T2/0.2d3≤[τ]T d≥c*（p/n）1/3=115*（3.76/223.3）1/3=29.5mm 因此選d=30mm 圖-4 安裝 圓錐滾子軸承，因?yàn)榘惭b處的 為30mm所以選用的型號(hào)為2007306E的軸承，其中D=72mmB=19mm C=16mma=15mmE=58.2mm（兩端安裝的軸承為同一類型） Ft2=2*T2/d2=0.16*106*2/258=1240.3N Ft3=2*T3/d3=0.16*106*2/64.4=4968.9N Fr2= Ft2*tgα°=1240.3*tg20°=451.4N Fr3= Ft3*tgα`°=4968.9* tg23.27°=2137.2 N 由此可知軸的總長(zhǎng)為： L=19+20+40+20+90+20+19+2=230mm 軸的受力分析圖 一， 從水平面受力來(lái)看（水平受力圖-5） 圖-5 FAH+ FBH= Ft2+ Ft3 44* Ft2+129* Ft3= FBH*198 FAH =2696.3N FBH=3512.9N C點(diǎn)彎矩MCH= FAH*44=118637.2N.mm D點(diǎn)彎矩MDH= FBH*69=242390.1 N.mm I點(diǎn)彎矩MIH= FBH*（90+24）-Ft3*45=176870.1 （2）.從垂直面來(lái)看 圖-6 FAV+ FBV= Fr2- Fr3 Fr2*44- Fr3*（44+85）= FBV*L FAV=-393.7N FBV=-1292.1N C點(diǎn)彎矩MCV= FAV*44=-17322.8 N.mm D點(diǎn)彎矩MDV= FBV*69=-89154.9 N.mm I點(diǎn)彎矩MIV= FBV*（90+24）+Ft3*45=243473.4 N.mm （3）.合成彎矩 圖-7 C點(diǎn)合成彎矩： Mc=(MCH2+MCV2)0.5=119895.2.N.mm D點(diǎn)合成彎矩： Mc=(MDH2+MDV2)0.5=258266.4.N.mm I點(diǎn)合成彎矩： Mc=(MIH2+MIV2)0.5=300935.8N.mm T2=160000 N.mm 由此可知軸的結(jié)構(gòu)中D-D I-I C-C 受的力比較大最有可能因應(yīng)力集中而形成危險(xiǎn)截面。 （4）.當(dāng)量彎矩 圖-8 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知α=0.6。 MC′=[MC2+(aT)2]0.5=153593.2N.mm MD′=[MD2+(aT)2]0.5=275531.4N.mm MI`=[MI2+(aT)2]0.5=315877.1N.mm （5），下面我們對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。 由表2-5，當(dāng)45鋼σB=590MPa時(shí) 按表2-7，以插值法得[σ-1b]=54MPa σ`C= MC′/W= MC′/0.1d3=14.3 MPa σ`D= MD′/W= MD′/0.1（d*0.95）3=50.2 MPa σ`I= MI`/W= MI`/0.1d3=49.4 MPa 由此可知本設(shè)計(jì)十分安全，所有截面都十分合格。 （6）.安全系數(shù)得校核計(jì)算。 因?yàn)镈，I兩點(diǎn)都受到了較大得應(yīng)力，應(yīng)力集中。下面來(lái)對(duì)著兩個(gè)截面進(jìn)行安全系數(shù)校核。 由表2-5查得45號(hào)鋼正火，回火處理時(shí)。 τ-1=140 MPa σ-1=255 MPa 由表2-2 查得等效系數(shù)φτ=0.1， φσ=0.2 由前面可知D ，I兩截面得應(yīng)力合成彎矩，轉(zhuǎn)矩分別為：D點(diǎn)合成彎矩： Md=(MDH2+MDV2)0.5=258266.4.N.mm I點(diǎn)合成彎矩： MI=(MIH2+MIV2)0.5=300935.8N.mm T2=160000 N.mm D處有鍵槽，所以由附錄7可知抗彎截面系數(shù)W和抗扭截面系數(shù)WT。（下面是計(jì)算公式及結(jié)果） WD=πdD3/32-[bt(dD-t)2/2dD]=5695.2mm3 WTD=πdD3/16-[bt(dD-t)2/2dD]=11976.4mm3 選用A型圓頭普通鍵：b×h=12*8，L=70mm t=5mm，t`=3.3mm 彎曲應(yīng)力幅：σa=σ= MD/W=258266.4/5695.2=45.3 MPa 彎曲平均應(yīng)力：σm=0 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：τ=T 2/ WTD=160000/11976.4=13.4 MPa 切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力：τa=τm=τ/2=13.4/2=6.7 MPa 因?yàn)镮處沒(méi)有鍵槽由表可知： WI=πdI3/32=6400mm3 WTI=πdI3/16=12800mm3 彎曲應(yīng)力幅：σa=σ= MI/W=47.0 MPa 彎曲平均應(yīng)力：σm=0 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：τ=T 2/ WTI=12.5 MPa 切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力：τa=τm=τ/2=6.25 MPa （7），求綜合影響系數(shù)。 因（kσ）D=kσ/βεσ和（kτ）D=kτ/βετ，I，D兩截面上有鍵槽和過(guò)盈配合兩種產(chǎn)生應(yīng)力集中的因素，故應(yīng)比較兩者的有效應(yīng)力集中系數(shù)，從中取大植計(jì)算。 D面 鍵槽對(duì)軸的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由附錄表1中查出（用插植法），當(dāng)σB=590MPa,A型鍵槽時(shí)，Kσ=1.74,Kτ=1.52;過(guò)盈配合對(duì)軸的有效應(yīng)力系數(shù)，當(dāng)σB=590MPa，配合為H7/r6時(shí)，Ka=2.50,Kτ=1.80.因過(guò)盈配合的有效應(yīng)力集中系數(shù)均比鍵槽大，取過(guò)盈配合是的有效應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算，由附錄表4中查出，當(dāng)材料為碳鋼，毛坯直徑>40~50mm，尺寸系數(shù)εσ=0.84，εr=0.78，由附錄表5中查出，當(dāng)σB=590mpa,Ra=3.2μm時(shí)，表面狀態(tài)系數(shù)β=0.94 故 （Kσ）D=kσ/βεσ=2.50/（0.94×0.84）=3.17 Kτ）D=kτ/βτ=1.80/（0.94×0.78）=2.45 D處只有過(guò)盈配合所以：（Kσ）I=kσ/βεσ=2.50/（0.94×0.84）=3.17 Kτ）I=kτ/βτ=1.80/（0.94×0.78）=2.45 八，求安全系數(shù)。 設(shè)按無(wú)限壽命（KN=1）計(jì)算公式為： SσI=σ-1/(kσ/βεσ·σac+φdσm)=1.71 SσD=σ-1/(kσ/βεσ·σaD+φdσm)=1.78 SτI=τ-1/(kτ/βετc·τac+φτσmc)=8.78 SτD=τ-1/(kτ/βετD·τa+φτσmc)= 140/（2.45×6.7+0.1×6.7）=8.19 復(fù)合安全系數(shù)：SI=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=1.74 SD=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=1.69 兩個(gè)截面得安全系數(shù)均大于許用安全系數(shù)，軸強(qiáng)度安全，所以軸是合格的。 軸一的設(shè)計(jì) （1）軸徑的粗選 τT=T/WT=T2/0.2d3≤[τ]T d≥c*（p/n）1/3=115*（3.96/960）1/3=18.4mm 因此選d=20mm 圖-9 安裝 圓錐滾子軸承，因?yàn)榘惭b處的 為25mm所以選用的型號(hào)為7305E的軸承，其中D=62mmB=17mm C=15mma=13mmE=50.6mm（兩端安裝一樣的軸承） Ft1=2*T2/d2=0.039*106*2/60=1300N Fr1= Ft2*tgα°=1300*tg20°=473.2N 由此可知軸的總長(zhǎng)為： L=202mm （2）.軸的受力分析圖： 圖-10 從水平面受力來(lái)看（水平受力圖） 圖-11 FAH+ FBH= Ft 51* Ft= FBH*202 FAH =971.8N FBH=328.2N C點(diǎn)彎矩MCH= FAH*51=49561.8N.mm D點(diǎn)彎矩MDH= FBH*26=25266.8N.mm 從垂直面來(lái)看 圖-12 FAV+ FBV= Fr. Fr*51= FBV*L FAV=353.8N FBV=119.4N C點(diǎn)彎矩MCV= FAV*51=18043.8 N.mm D點(diǎn)彎矩MDV= FBV*26=9198.8 N.mm 合成彎矩 圖-13 C點(diǎn)合成彎矩： Mc=(MCH2+MCV2)0.5=52744.2N.mm D點(diǎn)合成彎矩： Mc=(MDH2+MDV2)0.5=26889.2N.mm T2=39000N.mm 由此可知軸的結(jié)構(gòu)中D-D . C-C 受的力比較大最有可能因應(yīng)力集中而形成危險(xiǎn)截面。 當(dāng)量彎矩 由[3]可知α=0.6。 MC′=[MC2+(aT)2]0.5=57701.9N.mm MD′=[MD2+(aT)2]0.5=35645.3N.mm （3）.下面我們對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。 由表2-5[3]，當(dāng)45鋼σB=590MPa時(shí) 按表2-7[3]，以插值法得[σ-1b]=54MPa σ`C= MC′/W= MC′/0.1d3=24.2 MPa σ`D= MD′/W= MD′/0.1d3=19.5 MPa 由此可知本設(shè)計(jì)十分安全，所有截面都十分合格。 （4），安全系數(shù)得校核計(jì)算。 因?yàn)镃，D兩點(diǎn)都受到了較大得應(yīng)力，應(yīng)力集中。下面來(lái)對(duì)著兩個(gè)截面進(jìn)行安全系數(shù)校核。 由表2-5[3]查得45號(hào)鋼正火，回火處理時(shí)。 τ-1=140 MPa σ-1=255 MPa 由表2-2 [3]查得等效系數(shù)φτ=0.1， φσ=0.2 由前面可知D ，C兩截面得應(yīng)力合成彎矩，轉(zhuǎn)矩分別為：D點(diǎn)合成彎矩： Md=(MDH2+MDV2)0.5=24983.2N.mm C點(diǎn)合成彎矩： Mc=(McH2+McV2)0.5=51007.4N.mm T1=39000N.mm C處有鍵槽，所以由附錄7[3]可知抗彎截面系數(shù)W和抗扭截面系數(shù)WT。（下面是計(jì)算公式及結(jié)果） WC=πdC3/32-[bt(dC-t)2/2dC]=2290.2mm3 WTC=πdC3/16-[bt(dC-t)2/2dC]=4940.9mm3 選用A型圓頭普通鍵：b×h=8×7，L=40mm t=4mm，t`=3.3mm 彎曲應(yīng)力幅：σa=σ= MC/W=22.2MPa 彎曲平均應(yīng)力：σm=0 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：τ=T 2/ WTC=7.9MPa 切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力：τa=τm=τ/2=3.95MPa 因?yàn)镈處沒(méi)有鍵槽由表可知： WD=πdD3/32=1757.6mm3 WTD=πdD3/16=3515.2mm3 彎曲應(yīng)力幅：σa=σ= MD/W=14.2 MPa 彎曲平均應(yīng)力：σm=0 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：τ=T 2/ WTD=11.1MPa 切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力：τa=τm=τ/2=5.55MPa （6），求綜合影響系數(shù)。 因（kσ）D=kσ/βεσ和（kτ）D=kτ/βετ，C，D兩截面上有鍵槽和過(guò)盈配合兩種產(chǎn)生應(yīng)力集中的因素，故應(yīng)比較兩者的有效應(yīng)力集中系數(shù)，從中取大植計(jì)算。 C面 鍵槽對(duì)軸的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由附錄表1[3]中查出（用插植法），當(dāng)σB=590MPa,A型鍵槽時(shí)，Kσ=2.50,Kτ=1.80;過(guò)盈配合對(duì)軸的有效應(yīng)力系數(shù)，當(dāng)σB=590MPa，配合為H7/r6時(shí)，Ka=2.50,Kτ=1.80.因過(guò)盈配合的有效應(yīng)力集中系數(shù)均比鍵槽大，取過(guò)盈配合是的有效應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算，由附錄表4[3]中查出，當(dāng)材料為碳鋼，毛坯直徑>30~40mm，尺寸系數(shù)εσ=0.88，εr=0.81，由附錄表5[3]中查出，當(dāng)σB=590mpa,Ra=3.2μm時(shí)，表面狀態(tài)系數(shù)β=0.94 故 （Kσ）C=kσ/βεσ=2.50 (Kτ）C=kτ/βτ=1.80/（0.94×0.78）=1.80 D處只有過(guò)盈配合所以：（Kσ）D=kσ/βεσ=3.02 (Kτ）D=kτ/βτ=2.36 （7），求安全系數(shù)。 設(shè)按無(wú)限壽命（KN=1）計(jì)算公式為： SσC=σ-1/(kσ/βεσ·σac+φdσm)=3.80 SσD=σ-1/(kσ/βεσ·σaD+φdσm)=5.95 SτC=τ-1/(kτ/βετc·τac+φτσmc)= 14.4 SτD=τ-1/(kτ/βετD·τa+φτσmc)= 10.35 復(fù)合安全系數(shù)：SC=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=3.7 SD=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=5.16 兩個(gè)截面得安全系數(shù)均大于許用安全系數(shù)，所以軸是合格的。 軸強(qiáng)度安全。 軸三的設(shè)計(jì) （1） .軸徑的粗選 如同軸一一樣，為了工作以及設(shè)計(jì)維修方便，軸選用了一樣的材料 τT=T/WT=T2/0.2d3≤[τ]T d≥c*（p/n）1/3=115*（3.57/44.7）1/3=49.5mm 因此選d=50mm 圖-14 安裝 圓錐滾子軸承，因?yàn)榘惭b處的 為50mm所以選用的型號(hào)為2007511E的軸承，其D=26.75mm B=25mm C=21mm a=22.5mm E=82.8mm（兩端安裝一樣的軸承） Ft1=2*T3/d2=4736.2N Fr1= Ft3*tgα°=2037.1N 由此可知軸的總長(zhǎng)為： L=183mm （2）.軸的受力分析圖： 圖-15 從水平面受力來(lái)看（水平受力圖） 圖-16 FAH+ FBH= Ft 56.5* Ft= FBH*183 FAH =3273.9N FBH=1462.3N C點(diǎn)彎矩MCH= FAH*56.5=184975.4N.mm D點(diǎn)彎矩MDH= FBH*16.5=54019.4N.mm 從垂直面來(lái)看 圖-17 FAV+ FBV= Fr. Fr*56.5= FBV*L FAV=1408.2N FBV=628.9N C點(diǎn)彎矩MCV= FAV*56.5=79563.3 N.mm D點(diǎn)彎矩MDV= FBV*16.5=23235.3 N.mm 合成彎矩 圖-18 C點(diǎn)合成彎矩： Mc=(MCH2+MCV2)0.5=201360.9N.mm D點(diǎn)合成彎矩： Mc=(MDH2+MDV2)0.5=58804.5N.mm T3=763000N.mm 由此可知軸的結(jié)構(gòu)中D-D . C-C 受的力比較大最有可能因應(yīng)力集中而形成危險(xiǎn)截面。 當(dāng)量彎矩 圖-19 由[3]可知α=0.6。 MC′=[MC2+(aT)2]0.5=500127.0N.mm MD′=[MD2+(aT)2]0.5=461561.3N.mm （4），下面我們對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。 由表2-5[3]，當(dāng)45鋼σB=590MPa時(shí) 按表2-7[3]，以插值法得[σ-1b]=54MPa σ`C= MC′/W= MC′/0.1d3=27.03 MPa σ`D= MD′/W= MD′/0.1d3=27.74 MPa 由此可知本設(shè)計(jì)十分安全，所有截面都十分合格。 （5），安全系數(shù)得校核計(jì)算。 因?yàn)镃，D兩點(diǎn)都受到了較大得應(yīng)力，應(yīng)力集中。下面來(lái)對(duì)著兩個(gè)截面進(jìn)行安全系數(shù)校核。 由表2-5[3]查得45號(hào)鋼正火，回火處理時(shí)。 τ-1=140 MPa σ-1=255 MPa 由表2-2[3] 查得等效系數(shù)φτ=0.1， φσ=0.2 由前面可知D ，C兩截面得應(yīng)力合成彎矩，轉(zhuǎn)矩分別為：D點(diǎn)合成彎矩： Md=(MDH2+MDV2)0.5=58804.5N.mm C點(diǎn)合成彎矩： Mc=(McH2+McV2)0.5=201360.9N.mm T3=763000N.mm C處有鍵槽，所以由附錄7可知抗彎截面系數(shù)W和抗扭截面系數(shù)WT。（下面是計(jì)算公式及結(jié)果） WC=πdC3/32-[bt(dC-t)2/2dC]=18256.3mm3 WTC=πdC3/16-[bt(dC-t)2/2dC]=39462.1mm3 選用A型圓頭普通鍵：b×h=18×11，L=70mm t=7mm，t`=4.4mm 彎曲應(yīng)力幅：σa=σ= MC/W=11.03MPa 彎曲平均應(yīng)力：σm=0 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：τ=T 2/ WTC=19.34MPa 切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力：τa=τm=τ/2=9.67MPa 因?yàn)镈處沒(méi)有鍵槽由表可知： WD=πdD3/32=16637.5mm3 WTD=πdD3/16=33275.0mm3 彎曲應(yīng)力幅：σa=σ= MD/W=3.53 MPa 彎曲平均應(yīng)力：σm=0 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：τ=T 2/ WTD=22.93MPa 切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力：τa=τm=τ/2=11.47MPa （6），求綜合影響系數(shù)。 因（kσ）D=kσ/βεσ和（kτ）D=kτ/βετ，C，D兩截面上有鍵槽和過(guò)盈配合兩種產(chǎn)生應(yīng)力集中的因素，故應(yīng)比較兩者的有效應(yīng)力集中系數(shù)，從中取大植計(jì)算。 C面 鍵槽對(duì)軸的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由附錄表1[3]中查出（用插植法），當(dāng)σB=590MPa,A型鍵槽時(shí)，Kσ=2.50,Kτ=1.80;過(guò)盈配合對(duì)軸的有效應(yīng)力系數(shù)，當(dāng)σB=590MPa，配合為H7/r6時(shí)，Ka=2.50,Kτ=1.80.因過(guò)盈配合的有效應(yīng)力集中系數(shù)均比鍵槽大，取過(guò)盈配合是的有效應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算，由附錄表4[3]中查出，當(dāng)材料為碳鋼，毛坯直徑>50mm，尺寸系數(shù)εσ=0.78 εr=0.74，由附錄表5[3]中查出，當(dāng)σB=590mpa,Ra=3.2μm時(shí)，表面狀態(tài)系數(shù)β=0.94 故 （Kσ）C=kσ/βεσ=3.41 Kτ）C=kτ/βτ=2.59 D處只有過(guò)盈配合所以：（Kσ）D=kσ/βεσ=3.28 Kτ）D=kτ/βτ=2.52 （7），求安全系數(shù)。 設(shè)按無(wú)限壽命（KN=1）計(jì)算公式為： SσC=σ-1/(kσ/βεσ·σac+φdσm)=6.8 SσD=σ-1/(kσ/βεσ·σaD+φdσm)=22 SτC=τ-1/(kτ/βετc·τac+φτσmc)=5.4 SτD=τ-1/(kτ/βετD·τa+φτσmc)= 4.7 復(fù)合安全系數(shù)：SC=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=4.2 SD=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=4.6 兩個(gè)截面得安全系數(shù)均大于許用安全系數(shù)，所以軸是合格的。 軸強(qiáng)度安全。 卷筒軸安全性的經(jīng)驗(yàn)算合格。 5.6箱體的設(shè)計(jì) 箱蓋和箱座是用螺栓聯(lián)結(jié)成一整體。這種箱體結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便，因此應(yīng)用較為廣泛。具體尺寸如下。減速器我選用材料是HT200的鑄造箱體。 名稱 符號(hào) 尺 寸 關(guān) 系 結(jié)果/mm 箱座壁厚 δ 0.025a+3≥8 9 箱蓋壁厚 0.8δ≥8 8 箱蓋凸緣厚度 12. 箱座凸緣厚度 1.5δ 13.5 箱座底凸緣厚度 22.5 地腳螺釘直徑 0.036a+12 25 地腳螺釘數(shù)目 a≤250時(shí)，n=4 8 軸承旁連接螺栓直徑 15 蓋與座連接螺栓直徑 10 連接螺栓的間距 150-200 120 視孔蓋螺釘直徑 6 ，，至外箱壁距離 查表 30 ，至凸緣邊緣距離 查表 25 外箱壁至軸承座端面距離 40 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 Δ1 ＞ 10 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 Δ2 ＞δ 12 箱蓋，箱座肋厚 m1m m=m1=8 連接螺栓直徑 d 10 通孔直徑 d? 11 沉頭座直徑 D 22 底座底面至軸中心線高度 H 175 表-2 六、聯(lián)軸器的選擇 卷筒軸與減速器的低速軸之間是用聯(lián)軸器聯(lián)接的。聯(lián)軸器是連接軸或軸與其他回轉(zhuǎn)件的一種裝置，使它們?cè)趥鬟f運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力過(guò)程中一起回轉(zhuǎn)而不脫開(kāi)。聯(lián)軸器主要有機(jī)械式、液力式、和電磁式三種。機(jī)械式聯(lián)軸器是應(yīng)用最廣泛的聯(lián)軸器，它借助于機(jī)械構(gòu)件相互間的機(jī)械作用力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器可以根據(jù)所聯(lián)軸徑、所傳遞的轉(zhuǎn)矩和軸的轉(zhuǎn)速，從有關(guān)手冊(cè)中選擇合適的型號(hào)。由前述可知，低速軸的轉(zhuǎn)矩T3=763000 N.mm，轉(zhuǎn)速n3=44.7 r/min，所聯(lián)軸徑d=50㎜。 本設(shè)計(jì)選用的是凸緣聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器可傳遞較大轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，容易維護(hù)，但要求凸緣端面與軸線有較高的垂直度。 6.1 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 TC=KT 選擇工作情況系數(shù)K，查表14-1[3]，取K=1.5，則計(jì)算轉(zhuǎn)矩 TC=KT=1.5×763000=1144500 N.mm 6.2 選擇聯(lián)軸器的型號(hào) 查[17]，根據(jù)軸徑和計(jì)算轉(zhuǎn)矩，最后選用凸緣聯(lián)軸器的型號(hào)為YLD11。 七、離合器的確定 電動(dòng)機(jī)軸與減速器的高速軸之間是用離合器聯(lián)接的。離合器在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),把原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給工作機(jī),并可隨時(shí)分離或接合工作機(jī).因?yàn)殡x合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中可隨時(shí)接合或分離，由相關(guān)材料可知離合器的要求為： 1．工作可靠，接合平穩(wěn)，分離迅速； 2．操作和維修方便； 3．外廓尺寸小，重量輕； 4．抗磨性和散熱性能好。 本設(shè)計(jì)選用的是矩形齒牙嵌式離合器（如圖20），其特點(diǎn)為：制造容易，接合，脫開(kāi)較困難,停車時(shí)可不關(guān)機(jī)，開(kāi)機(jī)時(shí)啟動(dòng)平穩(wěn)適于頻繁開(kāi)機(jī)。為了便于接合，常采用較大的牙間間隙。此離合器適用于重載可傳遞雙向載荷。一般用于不經(jīng)常離合的傳動(dòng)中。應(yīng)在靜止或轉(zhuǎn)差在10r/min以下接合。材料為20Cr，滲碳（0.5-1.0mm）表面硬度HRC=56～62，多應(yīng)用于中等尺寸的高轉(zhuǎn)速合中等單位壓力的離合器。根據(jù)所聯(lián)軸徑d=20mm，由 [17]查得D=50㎜，D1=35㎜，d=20㎜，h＋0.3=4.3㎜，h1=5㎜，ψ=36。，γ=5。，K（-0.1）=15.04㎜，K1（-0.1）=15.45㎜，齒數(shù)z=5，同時(shí)接觸齒數(shù)z`=3。 圖-20 離合器的校核 牙面上的壓強(qiáng) P=2KT/zD0A ………… ① 牙根彎曲應(yīng)力 σb=KTh/zD0W ……… ② 式中：A——每個(gè)牙的接觸面積，mm2； D0——牙所在圓環(huán)的平均直徑，mm； h——牙的高度，mm； z——牙的數(shù)目； W——牙根部的抗彎截面系數(shù)，mm3，W=a2b/6。 因此，A=h（D-D1）/2=4.3×（50-35）/2=32.25 mm2 D0=（D+D1）/2=（50+35）/2=42.5 mm a=πD0/2z+htgα=π×42.5/2×5＋4.3*tg5。=13.7mm b=（D-D1）/2=（50-35）/2=7.5 mm W=13.72×7.5/6=234.6 mm3 將以上數(shù)據(jù)代入式①、②中，得 P=2×1.5×39×103/（5×42.5×32.25）=17 MPa σb=1.5×39×103×4/（5×42.5×234.6）=4.35 MPa 在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)接合，取[P]=40MPa，[σb]= σS/3.5=400/3.5=114MPa，按牙面比壓和牙根彎曲強(qiáng)度均小于許用值，離合器強(qiáng)度合格。牙齒嚙合的摩擦角合格。 八、選擇滑動(dòng)軸承 卷筒的速度v=0.6m/s和pmax=6200N/mm2，屬于低速中載，查表10-1[1]，故選用代號(hào)為ZHSi80-3-3黃銅，其使用性能為：[p]max=12N/mm2， [v]max=2m/s,[pv]=10Nm/(s·mm2),最高工作溫度為200°,C軸頸硬度為200HB. 8.1 軸承寬度的確定 軸承寬度B可以根據(jù)寬徑比B/d=0.6-1.5來(lái)確定。B/d值過(guò)小，則潤(rùn)滑油易從軸承兩端流失，致使?jié)櫥涣迹p加?。籅/d過(guò)大，則潤(rùn)滑油流失的路程長(zhǎng)，摩擦熱不能很快擴(kuò)散降溫，使軸承溫度升高，而且當(dāng)軸撓曲或偏斜時(shí)勢(shì)必造成軸瓦兩端嚴(yán)重磨損。故選B/d=1.2。 8.2 檢驗(yàn)軸頸的圓周速度 設(shè)軸頸的圓周速度為v，軸承摩擦系數(shù)為f，則fpv就是軸承單位時(shí)間面積是的摩擦功，摩擦功轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃俊ＭǔＤΣ料禂?shù)與軸承局部接觸，此時(shí)即使平均比壓p較小，p和pv值都小于許用值，但也可能由于軸頸圓周速度過(guò)高而使軸承局部過(guò)度磨損或膠合。因此，當(dāng)安裝精度較差，軸的彈性變形較大和軸承寬徑比較大時(shí)，還需檢驗(yàn)軸頸圓周速度v值。 V=0.6×0.025=0.015m/s<[v]max 此數(shù)值遠(yuǎn)小于規(guī)定值，十分安全 8.3 選擇軸承的配合 滑動(dòng)軸承根據(jù)不同的使用要求，為了保證一定的旋轉(zhuǎn)精度，必須合理地選擇軸承的配合，以保證有一定的間隙。軸頸與軸承孔間的間隙x，是按以下原則來(lái)選擇的：轉(zhuǎn)速愈高，軸承中的間隙應(yīng)該愈大；在相同的情況下，載荷越大，軸承間隙應(yīng)當(dāng)小一些。 由本軸的特點(diǎn)以及數(shù)據(jù)可知 x=（0.0007～0.0012）d=0.035～0.06mm 8.4 滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑劑的選擇 滑動(dòng)軸承必須要潤(rùn)滑劑用來(lái)降低摩擦和磨損，以提高軸承的 效率；潤(rùn)滑劑是工作介質(zhì)，同時(shí)對(duì)軸承起冷卻作用。潤(rùn)滑油是滑動(dòng)軸承中應(yīng)用最廣泛的潤(rùn)滑劑，因此選潤(rùn)滑油作為潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑的使用原則為：當(dāng)轉(zhuǎn)速高、比壓p小時(shí)，可選粘度μ較低的油；反之，當(dāng)轉(zhuǎn)速低，比壓大時(shí)，應(yīng)選粘度μ