【正文】 家部下不了決心去解決好萬向軸的密封問題。 （ 4）叉頭端面齒加工的精度還不高，加工的效率還非常低。焊縫多用超聲波探傷，十字軸采用著色探傷，并非每個(gè)廠都使用了這些手段。 要縮小與國(guó)外萬向軸工業(yè)的差距，就應(yīng)該 對(duì)十字軸萬向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)、蠕變?cè)O(shè)計(jì) ， 跳出傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式，進(jìn)行大膽 的 技術(shù)創(chuàng)新 ，在動(dòng)力傳輸，軸承潤(rùn)滑等方面做出更好的改進(jìn)。傳動(dòng)聯(lián)結(jié)件產(chǎn)品由于應(yīng)用廣泛，隨著中國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展，是很有潛在市場(chǎng)的基礎(chǔ)零部件產(chǎn)品。產(chǎn)品不僅用于航空、坦克等軍品上，而且用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)其它各領(lǐng)域，如：石油化工、鋼鐵、制冷、制藥、船舶、印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、有色金屬、發(fā)電、核電等領(lǐng)域。主要用于兩軸要求嚴(yán)格對(duì)中并在工作中不發(fā)生相對(duì)位移的地方，結(jié)構(gòu)一般較簡(jiǎn)單，容易制造，且兩軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速相同，主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。 用于兩相交軸上的可移式剛性聯(lián)軸器（見 圖）。當(dāng)主動(dòng)軸以等角速度 1旋轉(zhuǎn)時(shí)，如兩軸線夾角為α，則從動(dòng)軸的角速度ω 2 將在ω 1cos≤ ω 2≤ ω 1/cos 的范圍內(nèi)作周期性變化，從而引起附加動(dòng)載。 50KN 選擇時(shí)先應(yīng)根據(jù)工作要求選定合適的類型，然后按照軸的直徑計(jì)算扭矩和轉(zhuǎn)速，再?gòu)挠嘘P(guān)手冊(cè)中查出適用的型號(hào)，最后對(duì)某些關(guān)鍵零件作必要的驗(yàn)算。 SWP型回轉(zhuǎn)直徑為 160640mm，公稱轉(zhuǎn)矩為 ，軸線折角 AF型 ≤10176。 。 25176。 m 萬向軸的設(shè)計(jì) 第 10 頁 （共 34 頁） （圖 .2）十字萬向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1， 3—— 軸叉 2—— 十字軸 當(dāng)兩軸的軸間角不等于零時(shí)，任一瞬時(shí)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角與從動(dòng)軸轉(zhuǎn)角如（圖 3）所示。1B 點(diǎn)， 39。AO 仍保持垂直關(guān)系，即139。1OB ， 39。0 BOB? 即為從動(dòng)軸轉(zhuǎn)角 2? ，由幾何關(guān)系可得： 選題背景 第 11 頁 （ 共 34 頁 ） 2112 t a n/t a nc o sc o s/t a nt a n ???? ?? aa 或 （ 1） 式中 α —— 兩軸的軸間角 1? , 2? —— 主、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角 由上式可知主、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角之比與軸間角 α 有關(guān)。 50KN當(dāng) ? 1 =90176。 ，90176。由于從動(dòng)軸角速度波動(dòng)將引起沖擊和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。 如（圖 5）所示。 為保證主、從動(dòng)軸的角速度相等，即角速比恒等于 1，雙萬向聯(lián)軸節(jié)必須滿足以下兩個(gè)條件： 1） 主動(dòng)軸與中間軸的夾角必須等于從動(dòng)軸與中間軸的夾角，即 β1=β3 ； 2） 中間軸兩端的叉面必須位于同一平面內(nèi)。主動(dòng)軸與中間軸在空間的軸間角 1? 可用下式表示 12121 ta nta nta n ??? ?? 同樣，從動(dòng)軸與中間軸在空間的軸間角 2? 的關(guān)系式 22222 ta nta nta n ??? ?? 以上兩式中 1? ， 2? —— 主、從動(dòng)軸與中間軸在垂直面上的夾角 1? ， 2? —— 主、從動(dòng)軸與中間軸在水平面上的夾角 設(shè) 111 tan/tantan ??? ? 222 tan/tantan ??? ? 式中 1? ， 2? —— 主、從動(dòng)軸在垂直中間軸平面內(nèi)與水平面的夾角 50KN 時(shí) )ta n2ta n2(11 ????? ??? Rd （ 9） 以上兩式中 d—— 十字軸軸頸的直徑 R—— 十字軸中心至軸頸支承長(zhǎng)度中點(diǎn)的距離 ? —— 十字軸軸頸與軸叉支承的摩擦系，其值與軸承類型有關(guān)：對(duì)滑動(dòng)軸承，? ＝ ～ ；對(duì)滾動(dòng)軸承，可取 ? =～ 通常，當(dāng) ? ＝ 25176。時(shí)， 從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值 ?cos/1max2 TT ? N mm（ 12） 由轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生作用于主動(dòng)軸叉孔和十字軸頸處的圓周力 RTFt 2/11 ? 。 圖 .9 十字軸式萬向聯(lián)軸器的附加彎矩 a) 從動(dòng)軸受到最大附加彎矩 ( 1? =0176。 ) 1M = ?tan1T （ 14） 當(dāng)聯(lián)軸器主從動(dòng)軸叉處在圖 29． 4— 9 a 所示位置，即 1? =0176。 2M = ?sin1T （ 15） 由附加彎矩在十字軸軸頸與軸叉孔處產(chǎn)生的附 加作用力 F為 在主動(dòng)軸叉 上附加作用力的最大值 ?ta n2/ 11m a x1 tFRMF ?? （ 16） 在從動(dòng)軸叉上附加作用力的最大值 50KN 十字軸的材料一般為中碳合金鋼，如 40Cr， 42CrMo；或低碳合金鋼，如 18CrMoTi、20MnVB、 20CrMo 等，經(jīng)滲碳淬火后，表面硬度達(dá) HRC58— 64。 6 1 14 4 71 6 7 0 5 0 1 0 4 0 2 2 . 4 1 0 1 1 6 . 5 63 . 1 4 1 5 0 ( 8 0 2 0 ) 4 7 1 4 . 0 8 1 0x?? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ?N/mm2 十字軸的材料預(yù)選 40Cr]1[ 。由于有保持架隔離滾針減少摩擦阻力，且因縮短滾針長(zhǎng)度而不易傾斜，故可提高軸承的使用壽命．但因滾針數(shù)減少，接觸應(yīng)力增加，承載能力略有降低。 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 第 ２１ 頁 （ 共 34 頁 ） 所以在此設(shè)計(jì)中，我選擇了第三種，雙列短圓柱滾子軸承，結(jié)構(gòu)尺寸如下 ： ３ .２ .１滾子沿周的總間隙 滾子沿周向的總間隙 ? 如（圖 14)不宜過大，以防止?jié)L子歪斜一般總間隙 ≤ 滾子直 徑的 2/5 圖 .14 滾針軸承的周向間隙 所選滾子軸承總間隙 )( ?????????? rr ddda ? 。） eT —— 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 61050? N通常在選擇軸承密封形式時(shí)．應(yīng)考慮以下因素， [1].軸承外部工作環(huán)境； [2].軸承的轉(zhuǎn)速與工作溫度； [3].軸的支承結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)； [4].潤(rùn)滑劑的種類與性能。在此類密封裝置中，密封件與軸或其他配合件直接相接觸。萬向聯(lián)軸器叉頭處的軸承轉(zhuǎn)速很小，所以我選用接觸式密封。 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 第 ２５ 頁 （ 共 34 頁 ） ３ .２ .６ .潤(rùn)滑的選擇 選擇潤(rùn)滑劑應(yīng)考慮的因素有： [1]．軸承的工作溫度 各種潤(rùn)滑劑都有其各自適于工作的溫度范圍。因此，軸承工作負(fù)荷越大所選潤(rùn) 滑油的粘度也應(yīng)越大。 潤(rùn)滑脂是由潤(rùn)滑油．稠化劑和添加劑在高溫下混合而成。 滴點(diǎn)一般用來評(píng)價(jià)潤(rùn)滑脂的高溫性能。在重負(fù)荷下工作的軸承，應(yīng)使用針入度較小的潤(rùn)滑脂。這種潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)在于，油膜強(qiáng)度高；油脂粘附性好，不易流失，使用時(shí)間較長(zhǎng)；密封簡(jiǎn)單，能防止灰塵、水份和其他雜物進(jìn)入軸承。一般，以填充量占軸承與外殼空間的 1/3～ 1/2為宜。粘度的大小，直接影響潤(rùn)滑油的流動(dòng)性和在摩擦面間形成潤(rùn)滑油膜的能力，因此粘度是選擇潤(rùn)滑油的重要依據(jù)。 當(dāng)軸承浸在油中時(shí) (油浴潤(rùn)滑 )，油面高度不應(yīng)超過最下面滾動(dòng)體的中心。 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 第 ２７ 頁 （ 共 34 頁 ） 剪切強(qiáng)度校核 62 2 5 0 1 0 2 0 . 9 01 0 1 0 5 0 2 2 0 1 4 5Tb ld? ??? ? ?? ? ?N/mm2 所以選材料為 45Mn2 鋼，經(jīng)熱處理后其屈服極限 [ s? ]=750/=214N/mm2 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于花鍵所受的剪應(yīng)力。 m 萬向軸的設(shè)計(jì) 第 28 頁 (共 34 頁 ) a —— 軸叉孔上力作用點(diǎn)至 NN截面對(duì)稱中心的距離由設(shè)計(jì)圖紙可知為 47mm W—— NN 截面的抗彎模量矩形截面 223 5 1 6 3 1 5 4 9 8 5 . 866bhW ?? ? ? 3mm TW — NN 截面的抗扭模量矩形截 220 . 3 1 2 3 5 1 6 3 5 6 7 2 4 . 3 8 2TTW K b h? ? ? ? ?3mm TK 可以按比值 bh/ 查（表 2） 表 2 系數(shù) TK 的值 b ， h —— 矩形的邊長(zhǎng)分別為 35mm 和 163mm 由強(qiáng)度理論，可得其強(qiáng)度條件 ? ????? ??? 2239。這種聯(lián)接能精確固定連接件的相對(duì)位置，并且能承受橫向載荷，但孔的加工精度較高。我所設(shè)計(jì)的萬向聯(lián)軸器屬于工作載荷不穩(wěn)定，所以我取 cF = zF 。 ３ .6 固定套環(huán)與 叉頭螺釘?shù)倪x擇和校核 由于套環(huán)與叉頭之間存在較大的剪切力，且需要固定軸承位置，故選用絞制螺釘。 F= NLT 56 o s370 105012c o s ?????? 我 取螺栓直徑 d=20 2 2 52 ?? ???? dF?? ≤ 471 故該螺栓滿足條件。 ，以達(dá)到軸頸受力交替使用； 應(yīng)避免長(zhǎng)期超載使用和操作事故的發(fā)生； 在工作運(yùn)轉(zhuǎn)中，應(yīng)經(jīng)常觀察萬向聯(lián)軸器是否發(fā)生異常的徑向擺動(dòng)和軸承發(fā)熱等現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)這些 現(xiàn)象必須及時(shí)維修； 在可能由于運(yùn)轉(zhuǎn)的萬向聯(lián)軸器引起人身和設(shè)備事故的各個(gè)場(chǎng)所必須采用適當(dāng)?shù)陌踩雷o(hù)措施。 本研究設(shè)計(jì)將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，將大學(xué)所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械原理，材料力學(xué)，理論力學(xué)等各理論知識(shí)與現(xiàn)實(shí)的需要相結(jié)合，鞏固了大學(xué)所學(xué)的各門 主干學(xué)科 ，擴(kuò)大了視野，增加了知識(shí)面， 鍛煉了我們查閱和檢索國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的實(shí)際能力， 提高了 我 分析 實(shí)際問題 的能力 和解決問題的能力 ，對(duì)實(shí)際工程設(shè)計(jì)的一般步驟、工藝要求、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和了解。 m 萬向軸的設(shè)計(jì) 第 ３４ 頁 （ 共 34 頁 ） 致謝 在我進(jìn)行聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)過程中， 眾多老師和同學(xué)給了我很大的幫助 。在設(shè)計(jì)后期，又幫我檢查圖紙和論文錯(cuò)誤。在次要特別感謝他們！ 同時(shí)還要感謝機(jī)械工程學(xué)院的各位老師授予我充實(shí)的專業(yè)知識(shí)，感謝他們給予我的熱心幫助和指導(dǎo)，使我得以順利地完成