【文章內(nèi)容簡介】 稱為軸肩。 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求有： 1 )便于軸上零件的裝配 軸的結(jié)構(gòu)外形主要取決于軸在箱體上的安裝位置及形式，軸上零件的布置及固定方式，受力情況和加工工藝等。為了便于軸上零件的裝拆，將軸做成階梯軸，中間直徑最大，向兩端逐漸減小。近似為等強(qiáng)度軸。 2)保證軸上零件的準(zhǔn)確定位和可靠固定 軸上零件的定位方式主要有：軸肩定位、套筒定位、圓螺母定位、軸擋圈定位和軸承端蓋定位。 3)軸向定位的固定 ①軸肩或軸環(huán)：軸肩定位是最方便可靠的定位方式，但采用軸肩定位會使得軸的直徑增大，而且軸肩處會處于軸徑的突變而產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此，多用于軸向力較大的場合。定位軸肩的高度 ， 為與零件相配合處的軸徑尺寸。要??.～?求 孔軸孔軸 或 CrR ②套筒和圓螺母：定位套筒用于軸上兩零件的距離較小，結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠。圓螺母用于軸上兩零件的距離較大，需要在軸上切制螺紋，對軸的強(qiáng)度影響較大。 ③彈性擋圈和緊定螺釘：這兩種固定方式，常用于軸向力較小的場合。 ④軸端擋圈圓錐面：軸端擋圈與軸肩、圓錐面與軸端擋圈聯(lián)合使用，常用于軸端起雙向固定。裝拆方便，多用于承受劇烈振動和沖擊的場合。 4)周向定位和固定 軸上零件的周向固定是為了防止零件與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。常用的固定方式有：a、鍵連接 b、過盈配合聯(lián)接 c、圓錐銷聯(lián)接 d、成型聯(lián)接 過盈配合是利用軸和零件輪轂孔之間的配合過盈量來聯(lián)接的，能同時實現(xiàn)周向和軸向的固定，結(jié)構(gòu)簡單，對中性較好，對軸的削弱小，但是裝拆不便。成型聯(lián)接是利用非圓柱面與相同的輪轂孔配合，對中性好，工作可靠，制造困難應(yīng)用少。 5)具有良好的制造和裝配工藝性 ①軸為階梯軸便于裝拆。軸上磨削和車螺紋的軸段應(yīng)分別設(shè)有砂輪越程槽和螺紋退刀槽。 ②軸上沿長度方向開有幾個鍵槽時，應(yīng)將鍵槽安排在軸的同一母線上。同一根軸上所有圓角半徑和倒角的大小應(yīng)盡可能的一致，以減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)。為使軸上零件容易裝拆，軸頭和軸肩處都應(yīng)有 倒角。為便于加工定位，軸的兩端應(yīng)?45該鉆有中心孔。 ③減少應(yīng)力集中，改善軸的受力情況，軸大多在變應(yīng)力下工作，結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)減少應(yīng)力集中，以提高軸的疲勞強(qiáng)度，尤為重要。軸截面尺寸突變處會造成應(yīng)力集中，所以對階梯軸，相鄰兩段軸徑變化不宜過大，在軸勁變化處得過渡圓角半徑不宜過小。盡量不在軸面上切制螺紋和凹槽以免引起應(yīng)力集中，盡量使用圓盤銑刀。此外，提高軸的表面質(zhì)量，降低表面粗糙度，采用表面碾壓、噴丸和滲碳淬火等表面強(qiáng)化方法，均可提高軸的疲勞強(qiáng)度。當(dāng)轉(zhuǎn)矩由一個傳動件輸入，而有幾個傳動件輸出時，為了減少軸上的轉(zhuǎn)矩，應(yīng)將輸入件放在中間。 軸承的設(shè)計與校核 軸承種類的選擇 查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》(GB/T2761944) 滾動軸承由于采用兩端固定，采用深溝球軸承 620滾針軸承 NA4901 和深溝球軸承 6182.。設(shè)計中主要采用深溝球軸承。 深溝球軸承結(jié)構(gòu) 深溝球軸承一般由一對套圈，一組保持架，一組鋼球組成。其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，是生產(chǎn)最普遍，應(yīng)用最廣泛的一類軸承。 該類軸承主要用來承受徑向載荷，但也可以承受一定量的任意方向的軸向載荷。當(dāng)在一定的范圍內(nèi)，加大軸承的徑向游隙，此種軸承具有角接觸球軸承的性質(zhì)，還可以承受較大的軸向載荷。 深溝球軸承裝在軸上以后，可使軸或外殼的軸向位移限制在軸承的徑向游隙范圍內(nèi)。同時，當(dāng)外殼孔和軸(或外圈對內(nèi)圈)相對有傾斜時，仍可以正常的工作，然而，既有傾斜從在，就必然降低軸承的使用壽命。 軸承的計算與校核 手動吊籃提升機(jī)選用了多個深溝球軸承 6203 支承，已知軸的轉(zhuǎn)速 ，min/562r=軸上齒輪作用于軸的軸向力 ,而軸承的徑向載荷 。工作是中度沖擊，NFa50?NFr107=脂潤滑，正常工作溫度，預(yù)期壽命 ，設(shè)計計算步驟h8（1）確定 6203 軸承的主要性能參數(shù)查閱設(shè)計手冊得： 、==通過計算： 104785oraF查閱設(shè)計手冊得： YX和過計算： Fra=查閱設(shè)計手冊得： 、 P??NYXPar ???? hL通過《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》查表 111110 可知：載荷因數(shù) 、溫度因數(shù) ，又因為 6203 是深溝球軸承，壽命因數(shù) ，故有：=Pftf 3ε= 8??該軸承滿足使用要求 殼體和滑輪的設(shè)計和選擇 殼體的設(shè)計 1)殼體和滑輪都采用鑄鋼件的結(jié)構(gòu)，對鑄件提出的技術(shù)要求是合理的，直接影響鑄件的質(zhì)量，成本，生產(chǎn)率及勞動條件。 合理鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)保證以下幾個方面： ①利于得到優(yōu)質(zhì)鑄件。 ②生產(chǎn)鑄件的工藝裝配簡單，易于制作。 ③整個鑄件工藝過程操作，檢驗的方法簡便，易于掌握。2)鑄鋼材料的特點：①綜合機(jī)械性能高，抗壓強(qiáng)度與本身的抗拉強(qiáng)度相等，消震性差。②壁厚變化對機(jī)械性能影響較小，壁厚增大，機(jī)械性能不是成比例的增大，由于壁越厚，冷卻速度越慢，組織粗松，在一定條件下性能反而降低。③鑄造性能差，流動性不好，對缺口的敏感性大，因此易產(chǎn)生變形，開裂，縮孔，縮松等現(xiàn)象。3)鋼件的結(jié)構(gòu)要素本次殼體設(shè)計采用鑄鋼材料 ZG200—400，鑄件的壁厚過厚容易出現(xiàn)縮孔，縮松，金相組織不均，致使性能降低，所以，在保證鑄件使用性能的前提下應(yīng)盡量采用與鋼水流動性和鑄造工藝性相適應(yīng)的最小壁厚，砂型鑄造鑄件的最小壁厚參考表如下表 。表 砂型鑄造鑄件的最小壁厚鑄件尺寸 20≤ 5020～ 50最小壁厚 86～ 1～ 1鑄件壁的連接和不同壁厚連接處的平滑過渡是防止鑄件產(chǎn)生應(yīng)力，變形，裂紋，縮孔等缺陷的結(jié)構(gòu)要素。 殼體的設(shè)計 滑輪是支持鋼絲繩和改變鋼絲繩及其拉力方向的零件。它還可組成滑輪組以達(dá)到省力或增速的目的，在起重機(jī)械中，滑輪組主要用來省力。本次設(shè)計要求滑輪和內(nèi)齒輪一體，滑輪采用鑄鋼材料 ZG200——400。 滑輪的直徑對鋼絲繩的疲勞壽命有很大的影響。為了不使鋼絲繩壽命縮短，滑輪直徑不宜過小，一般應(yīng)使 hdD=min 式中， ——滑輪的最小直徑許用名義直徑，mmminD ——與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩機(jī)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)h ——鋼絲繩的直徑d表 32 直徑比系數(shù) e機(jī)構(gòu)工作級別 卷筒 1h滑輪 2hM1～M3 14 16M4 16 18M5 18 20M6 20 M7 25M8 25 28 滑輪的直徑對鋼絲繩直徑匹配關(guān)系見表 表 滑輪與鋼絲繩直徑匹配關(guān)系鋼絲繩直徑 d滑輪直徑 D7～8 8～ 9 9～10 10～ 11 11～ 12 12～ 13 13～ 14225260280315355 注：在滑輪軸上安裝滑輪時，推薦使用劃“\” 區(qū)對應(yīng)的值。 滑輪如圖 所示 棘輪與棘爪的設(shè)計與校核 棘輪的選擇 棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計主要應(yīng)考慮：棘輪齒形的選擇、模數(shù)齒數(shù)的確定、齒面傾斜角的確定、行程和動停比的調(diào)節(jié)方法。1) 棘輪形狀的選擇常用齒形，不對稱梯形用于承受載荷較大的場合；當(dāng)棘輪機(jī)構(gòu)承受的載荷較小時，可采用三角形或是圓弧形齒形；矩形和對稱梯形用于雙向式棘輪機(jī)構(gòu)。2) 模數(shù)、齒數(shù)的確定與齒輪相同，棘輪輪齒的有關(guān)尺寸也用模數(shù) 作為計算的基本參數(shù)，但棘m輪的的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)要按照棘輪的頂圓直徑 來計算。而且棘輪的參數(shù)趨近于標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)ad設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容確定棘輪的基本尺寸。為了使設(shè)計合理，縮小提升機(jī)的體積，假定取棘輪的直徑 ，齒數(shù) ，故棘輪的模數(shù)為 。查得標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)為m70=ad12?z ?6=m 棘輪的齒數(shù) 一般由棘輪機(jī)構(gòu)的使用條件和運(yùn)動要求選定。對于一般進(jìn)給和分度所用的棘輪機(jī)構(gòu)，可根據(jù)所要求的棘輪最小轉(zhuǎn)角來確定棘輪的齒數(shù)，然后選定模數(shù)??38,25≤～一 般 取 zz 棘爪的校核 在手動吊籃提升機(jī)中，棘輪、棘爪的自鎖作用非常的關(guān)鍵。在棘爪的校核過程中，把棘爪看作是懸臂梁，受到彎矩的作用。其最大正應(yīng)力發(fā)生在于棘輪接觸的截面上。 棘爪的設(shè)計尺寸為 ， 。對棘爪的進(jìn)一步強(qiáng)度校核。12=b30h 要使梁具有足夠的剛度，必須使梁的最大內(nèi)應(yīng)力 不超過材料的許用應(yīng)力 。maxσ??σ 已知棘爪的設(shè)計尺寸，截面上的最大彎矩 =，材料的許用應(yīng)力為 MPa62bhWZ=??60σ???σ≤maxaxZWM式中， ——抗彎截面系數(shù)Z ——材料的許用應(yīng)力，MPa；??σ ——橫截面上的最大彎矩，maxM??PabhWZ ???????故棘爪的強(qiáng)度足夠。4. 工藝規(guī)程的設(shè)計 確定毛胚的制造形式零件材料為 45 鋼?？紤]到吊籃在運(yùn)行中要經(jīng)常正、反像行駛，零件在工作過程中受到交變載荷及其沖擊載荷較小，因此應(yīng)該選擇鑄造件，以保證零件工作可靠。由于零件的輪廓尺寸不大，故可采用鑄造成型。 制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)使得零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定的條件下，可采用專用工、夾具，并盡量使得工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。1)工藝路線方案一工序 1：鑄造。工序 2：分別粗銑和精銑三個外側(cè)凸臺面，使其粗糙度值達(dá)到 。工序 3：鉆 φ40 的孔，深度為 16mm，擴(kuò) φ40 的孔分別至 φ42mm 和 ，深度分別為 16mm 和 14mm，精鉸孔 的孔至 φ47mm，粗糙度值為 。工序 4：分別精車和粗車端蓋配合面及三個螺釘?shù)呐浜厦?，使其粗糙度值分別達(dá)到 和 。工序 5:分別鉆三個螺釘孔至 φ14mm 和一個 φ16mm 的軸孔。工序 6：分別精銑和粗銑大軸承孔至尺寸。工序 7：分別鉆四個 φ10mm 的安裝孔。工序 8：終檢。2)工藝路線方案二工序 1：鑄造。工序 2：分別精車和粗車端蓋配合面及三個螺釘?shù)呐浜厦?，使其粗糙度值分別達(dá)到 和 。工序 4：鉆 φ40 的孔，深度為 16mm，擴(kuò) φ40 的孔分別至 φ42mm 和 ，深度分別為 16mm 和 14mm，精鉸孔 的孔至 φ47mm，粗糙度值為 。工序 5：分別精銑和粗銑大軸承孔至尺寸。工序 6:分別鉆三個螺釘孔至 φ14mm 和一個 φ16mm 的軸孔。工序 7：分別鉆四個 φ10mm 的安裝孔。工序 8：終檢。3)工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工外側(cè)三個螺釘孔凸臺面，然后以此為基準(zhǔn)加工殼體內(nèi)的三個軸承孔，最后再加工殼體端蓋的配合面。而方案二則與其相反，先加工殼體端蓋的配合面，然后以此為基準(zhǔn)加工外側(cè)三個螺釘孔凸臺面，這時的位置精度容易保證，并且定位及裝夾都較方便。因此，最后的加工路線方案確定為方案一。 工序 1：鑄造。 工序 2：分別精車和粗車端蓋配合面及三個螺釘?shù)呐浜厦妫蛊浯植诙戎捣謩e達(dá)到 和 。以端蓋外側(cè)的三個鑄造凸臺為粗基準(zhǔn)，選用 CA6140 車床加工配合面及其三個螺釘?shù)呐浜厦?。以便作為后續(xù)工序的精基準(zhǔn)基面。工序 3：分別粗銑和精銑三個外側(cè)凸臺面，使其粗糙度值達(dá)到 。以精基準(zhǔn)基面作為定位基面，采用 XA5032 立式銑床和專用夾具體對凸臺面進(jìn)行加工，用于確保凸臺相對與基面的平行度。工序 4：鉆 φ40 的孔，深度為 16mm，擴(kuò) φ40 的孔分別至 φ42mm 和 ，深度分別為 16mm 和 14mm，精鉸孔 的孔至 φ47mm，粗糙度值為 。選用 Z535 立式鉆床和專用夾具加工，加工時要保證軸承孔相對與基準(zhǔn)面的平行度、垂直度和加工精度并倒角。工序 5：分別精銑和粗銑大軸承孔至尺寸。選用 XA5032 立式銑床和專用夾具。工序 6:分別鉆三個螺釘孔至 φ14mm 和一個 φ16mm 的軸孔。選用搖臂鉆床和專用夾具，保證三個螺釘孔相對于精基準(zhǔn)基面的垂直度。工序 7：分別鉆四個 φ10mm 的安裝孔。選用搖臂鉆床和專用夾具。工序 8：終檢。 以上工藝過程詳見機(jī)械加工工藝過程卡片和夾具設(shè)計圖。 確定切削用量及基本工時工序 1：鑄造工序 2：分別粗精車殼體端蓋配合面及三個螺釘孔配合面工序 3：分別粗銑和精銑三個外側(cè)凸臺面a) 粗銑三個外側(cè)凸臺面加工材料——HT2040,σ b =220HBS,鑄件。機(jī)床——XA5032 型立銑。1 選擇刀具1)根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，選擇 YG6 硬質(zhì)合金刀片，頂齒數(shù) Z=12 銑刀參數(shù) r0=120，a 0=120,a`0=100,kr=450,λ s=100 krε =300 kr=202．選擇切削用量1）決定銑削深度 ap由于加工余量 h=，則 ap=h=1mm2)決定每齒進(jìn)給量 。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 . fz=但因采用不對稱端銑，故取 fz=3) 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 ；由于銑刀直徑 d0=125mm,故刀具壽命 T=180min4) 決定銑削速度 Vc和每分鐘進(jìn)給量 vf根據(jù)《切削用量簡明手冊》表 ，Vt=87m/min,nt=222r/min,vft=586mm/min各修正系數(shù)為：K mv=Kmn=Kmvt= Ksv=Ksn=Ksvt=1 故 vc=vtKv=871=h=ntKm=2221=vf=vftKvt=5861=根據(jù) X