【正文】 廠采用埋弧焊的信息。 （ 2）花鍵套和聯(lián)接軸套多用落后的插床加工，加工精度不高，不可 能有優(yōu)良的配合性能。毫無疑問，其承載能力和抗磨損能力都會(huì)受到嚴(yán)重影響。 （ 3）花鍵副 花鍵副的材料多用合金結(jié)構(gòu)鋼 40Cr，也有的選用 45鋼?？s松、砂孔、氣孔等缺陷幾乎是不可避免的。 m 萬向聯(lián)軸器設(shè)計(jì) 第 4 頁 （ 共 34 頁 ） 大多數(shù)， 220～ 255HB左右，因?yàn)槠溆捕忍岣撸庸るy度也會(huì)加大，制造成本必然大幅度增加。尤其是一些條件較差的小廠，這種情況就更為普遍 !可見，在很多情況下，萬向軸的重要零件 —— 十字軸和軸承套的質(zhì)量是很難得到保證的。如果制造廠本身具備熱處理手段，并且尚能嚴(yán)格執(zhí)行合理的熱處理工藝的話，應(yīng)該說，其質(zhì)量是基本上能保證的。對(duì)硬度的要求一般為 58～ 62HRC。這種狀況降低了電網(wǎng)的功率因數(shù)和電機(jī)效率，增大了電能的無功損耗，造成能源浪費(fèi)，而采用起動(dòng)安全聯(lián)軸器則可解決這種不和理狀況。撓性安全聯(lián)軸器還具有不同程度的補(bǔ)償性能 包括銷釘式、摩擦式、磁粉式、離心式、液壓式等安全聯(lián)軸器 。在先進(jìn)工業(yè)國家中，剛性聯(lián)軸器已淘汰不用。 m 萬向聯(lián)軸器設(shè)計(jì) 第 2 頁 （ 共 34 頁 ） 及造紙、船舶工業(yè) 中均有使用，并表現(xiàn)出了結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)可靠等優(yōu)點(diǎn)。 重型萬向聯(lián)軸器適用于冶金機(jī)械、重型機(jī)械、石油機(jī)械、工程機(jī)械 。 50KN m 萬向軸 的 設(shè)計(jì) 1 選題背景 設(shè)計(jì)課題來源 本設(shè)計(jì)課題來源于 實(shí)際生產(chǎn) 。 設(shè)計(jì)課題的目的和意義 我國的傳動(dòng)聯(lián)結(jié)件行業(yè)雖然發(fā)展速度快，技術(shù)水平也不低，但與市場(chǎng)的需求和先進(jìn)國家的產(chǎn)品相比仍然存在著一些問題和差距，主要表現(xiàn)在企業(yè)數(shù)眾多，但大企業(yè)少，自主開發(fā)能力及創(chuàng)新能力仍比較薄弱，半數(shù)以上產(chǎn)品技術(shù)從國外引進(jìn)，產(chǎn)品開發(fā)周期過長，難度大、使用場(chǎng)合重要、附加值高的產(chǎn)品仍依賴進(jìn)口。M 分體式叉頭萬向聯(lián)軸器是重型聯(lián)軸器的一種。為了適應(yīng)市場(chǎng) 的需求，使所設(shè)計(jì)的連軸器更加穩(wěn)定，易拆裝，成本更低，研究連軸器成了一個(gè)刻不容緩的課題。 根據(jù)聯(lián)軸器有無彈性元件、對(duì)各種相對(duì)位移有無補(bǔ)償能力，即能否在發(fā)生相對(duì)位移條件下保持聯(lián)接功能以及聯(lián)軸器的用途等， 聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器，撓性聯(lián)軸器和安全聯(lián)軸器。屬于剛性聯(lián)軸器的有套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器和凸緣聯(lián)軸器等。 （ 4） 起動(dòng)安全聯(lián)軸器 起動(dòng)安全聯(lián)軸器除了具有過載保護(hù)作用外，還有將 機(jī)器電動(dòng)機(jī)的帶載起動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻瓶蛰d起動(dòng)的作用。 與國外先進(jìn)產(chǎn)品的差距 ??1 選題背景 第 3 頁 （ 共 34 頁 ） 從總體上看，我國的工業(yè)萬向軸產(chǎn)品發(fā)展很快， 技術(shù)上也取得了很大的進(jìn)步， 與國 外同類產(chǎn) 品 對(duì)比 SWC型 十 字軸式 萬 向聯(lián)軸器與德國 VOITH公司 器產(chǎn)品 相比 有相同的整體叉頭結(jié)構(gòu) 、 使用壽命 、運(yùn)行可靠，許用傾角大 和 應(yīng)用范 圍廣等共同特點(diǎn) ，但和德國 VOITH及 GWB等公司性能先進(jìn)的產(chǎn)品相比，技術(shù)水平上仍然還有很大差距。這種材料也存在一個(gè)比較突出的缺點(diǎn)，就是熱處理時(shí)容易產(chǎn)生裂紋。但目前的情況并不那么理想，其原因是絕大多數(shù)制造廠零件的熱處理都是委外進(jìn)行的，多數(shù)協(xié)作廠為了降低自身的成本，賺取最大利潤，必然會(huì)毫不留情地以犧牲委托方的產(chǎn)品質(zhì)量為代價(jià)。 （２） 叉頭 叉頭的制造材料大多采用 ZG35CrMo合金鑄鋼及調(diào)質(zhì)熱處理工藝。零件硬度低雖然好 加工，但叉頭的強(qiáng)度和剛度都會(huì)受到影響，在重負(fù)荷下容易變形，嚴(yán)重的會(huì)使軸承孔變扁、變大，甚至?xí)馆S承“逃出”。采用金屬模精鑄的毛坯相對(duì)而言較好，采用木模砂型鑄造的毛坯不僅更易產(chǎn)生鑄造缺陷，表面質(zhì)量也不理想。一般都進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，其硬度達(dá) 255～ 286HB左右。 （ 4）密封圈 密封的好壞對(duì)萬向軸的使用壽命有極大的影響 ，但我國用于萬向軸的基本上都是普通的標(biāo)準(zhǔn)橡膠密封固，不僅其結(jié)構(gòu)對(duì)萬向軸不是最合理的，而且，為降低成本，材料也未必選用優(yōu)質(zhì)丁晴橡膠或聚胺酯制造的密封圈。 （ 3）十字軸、叉頭軸承孔及聯(lián)接止口、端面鍵槽、端面齒及其他重要零件的加選題背景 第 5 頁 （ 共 34 頁 ） 工都未必能夠滿足形位公差，特別是位置公差的要求。焊接還存在預(yù)熱和焊后保溫的問題。由于基本上都沒有對(duì)工件進(jìn)行噴丸或拋丸處理并采用手工刷漆，因此不僅表面不美觀，而且最致命的缺點(diǎn)是油漆很容易脫落。另一方面與國外產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的形勢(shì)也很嚴(yán)峻。 m 萬向聯(lián)軸器設(shè)計(jì) 第 6 頁 （ 共 34 頁 ） 高速高性能撓性聯(lián)軸器更適合于高速大 功率的關(guān)鍵大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備。選題背景 第 7 頁 （共 34 頁） 2 方案論證 選擇 方案 聯(lián)軸器種類繁多，按照被聯(lián)接兩軸的相對(duì)位置和位置的變動(dòng)情況，可以分為： ①固定式聯(lián)軸器。剛性可移式聯(lián)軸器利用聯(lián)軸器 工作零件間構(gòu)成的動(dòng)聯(lián)接具有某一方向或幾個(gè)方向的活動(dòng)度來補(bǔ)償，如牙嵌聯(lián)軸器（允許軸向位移）、十字溝槽聯(lián)軸器（用來聯(lián)接平行位移或角位移很小的兩根軸）、萬向聯(lián)軸器（用于兩軸有較大偏斜角或在工作中有較大角位移的地方）、齒輪聯(lián)軸器（允許綜合位移）、鏈條聯(lián)軸器（允許有徑向位移）等，彈性可移式聯(lián)軸器（簡稱彈性聯(lián)軸器）利用彈性元件的彈性變形來補(bǔ)償兩軸的偏斜和位移，同時(shí)彈性元件也具有緩沖和減振性能，如蛇形彈簧聯(lián)軸器、徑向多層板簧聯(lián)軸器、彈 性圈栓銷聯(lián)軸器、尼龍栓銷聯(lián)軸器、橡膠套筒聯(lián)軸器等 。萬向聯(lián)軸器由兩個(gè)叉形零件和一個(gè)十字形零件聯(lián)接而成。利用球籠式萬向聯(lián)軸器和球槽式萬向聯(lián)軸器也可使兩軸瞬時(shí)速度近似相等。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。 選題背景 第 9 頁 （ 共 34 頁 ） 十字軸式萬向聯(lián)軸器 十字軸式萬向聯(lián)軸器主要適用 于軋制機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械以及其它重型機(jī)械，聯(lián)接兩個(gè)不同軸線的傳動(dòng)軸系。 25176。一般噪聲為 3040db(A)； d、結(jié)構(gòu)合理，使用安全可靠，壽命長； e、許用傾角大，可達(dá) 10176。 50KNA 點(diǎn)，而 0B 點(diǎn)轉(zhuǎn)至 39。139。而從動(dòng)軸叉上 B點(diǎn)實(shí)際轉(zhuǎn)角 ? 2 ，可將 1OB 所在平面轉(zhuǎn)過角 α 使與 OA所在平面重合，此時(shí) 1OB ，成為 39。139。 時(shí)，兩軸的轉(zhuǎn)角差達(dá)到最大值，近似地可用下式表示 Δ 4/2max a?? rad （ 4） 由式（ 1）可得出主，從動(dòng)軸之間的角速度關(guān)系式 11222 c oss in1 c os ??? a a?? rad/s（ 5） 主，從動(dòng)軸角速度比值 與主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系見（圖 4）。 時(shí)，從動(dòng)軸角速度達(dá)到最大值， acos/1max2 ?? ? 。 從動(dòng)軸角速度的波動(dòng)情況還可以用轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù) δ 表示 δ = aa ta ns in1m i n2m a x2 ??? ?? （ 6） 圖 5 從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)與軸間角的關(guān)系 選題背景 第 １３ 頁 （ 共 34 頁 ） 主動(dòng)軸等角速度回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)軸因轉(zhuǎn)速波動(dòng)而產(chǎn)生的角加速度為 2122 12122 )c o ss in1(2 2s in2s ins in ????? aaadtd ???（ 7） 由上式可知從動(dòng)軸的角加速度也是隨主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角 ? 1 周期性地變化，當(dāng) ? 1 =0176。 時(shí)， 02?? ，而當(dāng)轉(zhuǎn)角 ? 1 位于使主動(dòng)，從動(dòng)角速度相等，即 12 ???時(shí)，從動(dòng)軸的角加速度 2? 達(dá)到最大值。為避免從動(dòng)軸產(chǎn)生角速度變化，可采用雙萬向聯(lián)軸節(jié)。 雙萬向聯(lián)軸節(jié)是由左右兩單萬向聯(lián)軸節(jié)組成， 由于傳動(dòng)中主、從動(dòng)軸相對(duì)位置有變化，因此兩端兩萬向聯(lián)軸節(jié)間距離也相對(duì)發(fā)生變化，為適應(yīng)這種變化，采用花鍵聯(lián)接。 圖 .7 雙萬向聯(lián)軸器的平面布置 a） Z 型布置 —— 平移調(diào)整 選題背景 第 １５ 頁 （ 共 34 頁 ） 圖 .8 雙萬向聯(lián)軸器的平面布置 b） M 型布置 —— 角度調(diào)整 如若中間軸與主，從動(dòng)軸的軸間角不相等，即 1? ? 2? ，或三軸的軸線不是位于同一平面時(shí)，就不能保持主、從動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，主、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角差和從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速波動(dòng)現(xiàn)象與各軸線的相對(duì)布置有關(guān)。 ~ 40176。和 270176。 時(shí)， 從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩減小到最小值 ?cos1min2 TT ? N時(shí)，作用在主動(dòng)軸叉上的附加彎矩 1M 達(dá)到最大值。 ,270176。作用在從動(dòng)軸叉上的附加彎矩達(dá)到最大值。 圖 .10 十字軸的結(jié)構(gòu) 目前十字軸都已規(guī)范化因此在設(shè)計(jì)十字軸時(shí)，應(yīng)盡量選用已有系列的結(jié)構(gòu)尺寸，必要時(shí)再校核其強(qiáng)度。 mm R=150mm s=40mm d、 d1 =80mm、 20mm 其 中 d1 是取的經(jīng)驗(yàn)值 ]2[ 。（圖 12）為帶有保持架的雙列滾針軸承的支承結(jié)構(gòu)，采用雙唇密封圈。 m 萬向軸的設(shè)計(jì) 第 20 頁 （共 34 頁） 圖 .11 無保持架滾針軸承的支承結(jié)構(gòu) 圖 .12 雙列滾針軸承的支承結(jié)構(gòu) 1— 軸叉， 2— 壓蓋， 3— 外套圈， 1— 軸承座蓋， 2— 外套圈， 3— 尼龍墊， 4— 十字軸 4— 十字軸， 5— 滾針， 6— 擋圈 5— 滾針， 6— 保持架， 7— 軸叉， 8— 雙唇密封圈 圖 .13 雙列滾子軸承的支承結(jié)構(gòu) 1— 軸承座蓋， 2— 保持架， 3— 十字軸， 4— 外套圈， 5— 尼龍墊， 6— 碟型彈簧， 7— 隔墊， 8— 軸叉， 9— 滾子， 10— 雙唇密封圈。 ３ .２ .３ .驗(yàn)算軸承壽命 3/ ??????????eh TCRnL ? h n—— 連軸器 的轉(zhuǎn)速 r/min 由前面的運(yùn)動(dòng)分析可得： n