【文章內(nèi)容簡介】 傳動較大扭距，但不等消除沖擊。對所連兩軸間的偏移缺乏補償能力 經(jīng)常用于荷載平穩(wěn)有輕度沖擊的條件下，鏈接低速 和剛性不大的兩軸。 NZ 撓性爪型聯(lián)軸器 25~600 15~65 3800~10000 外形尺寸小，飛輪力矩小 用于小功率，高轉(zhuǎn)速，沒用急劇沖擊載荷的情況下 十字滑塊聯(lián)軸器 120~20210 15~150 100~250 結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，壽命長。但制造比較復(fù)雜 無較大沖擊，轉(zhuǎn)速不高的，存在兩軸徑向相對位移時采用 滾輪架滾輪的設(shè)計 （圖附錄 1） 滾輪架的滾輪結(jié)構(gòu)主要有四種類型，其特點和使用范圍見表 22。 表 2— 2 滾輪形式選擇 類型 特點 使用范圍 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 鋼輪 承載能力強，制造簡單 一般用于重型焊件和需預(yù)熱處理的焊件以及額定在和大于 60t 的滾輪架 膠輪 鋼輪外包橡膠，摩擦力大，傳動平穩(wěn)但橡膠易壓壞 一般用于 10t 以下的焊件和有色金屬容器 組合輪 鋼輪與橡膠輪相結(jié)合，承載能力比橡膠輪高，傳動平穩(wěn) 一般多用于 10~~60t 的焊件 履帶輪 大面積履帶和焊件接觸，有利于防止薄壁工件的變形，傳動平穩(wěn)但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 用于輕型，薄壁大直徑的焊件及有色金屬容器 由于滾輪架的額 定載荷是 4t，所以選用膠輪結(jié)構(gòu)。橡膠輪緣的滾輪常因結(jié)構(gòu)不合理，或橡膠質(zhì)量不佳或掛膠工藝不完善，使用不久就會發(fā)生擠裂，脫膠而破壞。為此，設(shè)計滾輪時，常常在橡膠輪緣兩側(cè)開出 15 度的倒角，以留出承載后橡膠變形的空間，避免擠裂。另外，常在橡膠輪輞與金屬的結(jié)合部，將金屬輪面開出多道溝槽，以增加橡膠與金屬的接觸面積，強化結(jié)合牢度，避免脫膠。至于橡膠成分和掛膠工藝，在美國是一項專利，國內(nèi)蘭州石油化工機器廠，將國產(chǎn)橡膠輪緣的坦克支重輪用在焊接滾輪架上，取得了很好的效果，使?jié)L輪壽命延長了許多。 如圖附錄 1 所示。滾輪直徑為 250mm，寬 150mm。滾輪邊緣采用橡膠來增大摩擦力。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （圖附錄 2） 軸主要是用來支承轉(zhuǎn)動的機械零件，如齒輪、帶輪等，并傳遞運動和動力。根據(jù)軸所受載荷的不同，可分為心軸、傳動軸和轉(zhuǎn)軸三種。 只承受彎距作用的軸稱為心軸。心軸可以是轉(zhuǎn)動的，如火車的輪軸。也可以是固定的，如自行車的輪軸。傳動軸是只傳遞轉(zhuǎn)矩的軸。如聯(lián)接汽車變速箱與后橋的軸。既承受彎矩又傳遞轉(zhuǎn)矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸是機器中最常見的軸，如齒輪減速箱中的軸均是轉(zhuǎn)軸。此次設(shè)計的軸為轉(zhuǎn)軸，即承受彎矩又傳遞轉(zhuǎn)矩。 軸在工作時常受到變應(yīng)力的作用，其 失效形式多為疲勞斷裂。因此軸的材料首先應(yīng)具有一定的疲勞強度，同時還應(yīng)滿足工藝性和經(jīng)濟性方面的要求。鈾的常用材料主要是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼分普通碳素鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼。常用的有 35， 40， 45，50 號優(yōu)質(zhì)碳素鋼，其中以 45 號鋼應(yīng)用最普遍。與合金鋼相比，碳素鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性小。并且經(jīng)過正火或調(diào)質(zhì)等熱處理后，其綜合機械性能都會有很大改善常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 相提高。本次設(shè)計的軸采用 45 號碳素鋼，并進行調(diào)質(zhì)處理。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計就是要確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。影響軸結(jié)構(gòu)的因素很多，如軸上載荷的大小、分布及性質(zhì)，軸上零件的數(shù)目 、類型、布置及固定方式，軸的加工和裝配方法等。所以在設(shè)計時，要根據(jù)具體的工作情況，綜合考慮各種影響因素，經(jīng)濟合理地確定軸的結(jié)構(gòu)。 如圖 附錄 2 所示 ，這次設(shè)計的軸分三段，中間段與滾輪通過鍵鏈接在一起。左右段各安裝一個滾動軸承。同時左段還與聯(lián)軸器通過鍵鏈接在一起。 中間軸段軸徑尺寸為 50mm 與滾輪的間隙配合采用76Hg的優(yōu)先配合，中段軸長150mm，左段軸長 138mm，右段軸長 58mm。 軸承的選用 軸承分為滾動軸承，滑動軸承兩類 [12] 滑動軸承工作時，軸與 軸承之間存在滑動摩擦。其缺點是摩擦損耗較大，使用維護也較復(fù)雜。而滑動軸承的優(yōu)點是： (1)結(jié)構(gòu)簡單，制造、裝拆方便。 (2)具有良好的耐沖擊性和良好的吸振性能， (3)承載能力大，使用壽命長。 因此滑動軸承在高速、精密機構(gòu)和低速重載、床、沖壓機械和農(nóng)業(yè)機械中如高速精密機、沖壓機械和農(nóng)業(yè)機械中應(yīng)用較多。 圖 21 滾動軸承 滾動軸承是依靠主要元件間的滾動接觸來支承轉(zhuǎn)動零件的。其基本結(jié)構(gòu)如圖 21所示，它一般是由內(nèi)圈 外圈 滾動體 3 和保持架 4 等組成。內(nèi)圈安裝在軸頸上并一起轉(zhuǎn)動，外圈 安裝在軸承座上。滾動軸承的內(nèi)、外圈上加工有滾道，當(dāng)內(nèi)、外圈常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 相對轉(zhuǎn)動時，滾動體即在內(nèi)、外因的滾道中滾動。常用的滾動體有球、圓柱滾子、滾針、圓錐滾子、球面滾子、非對稱球面滾子等。保持架用于將滾動體彼此分開，以免它們之間相互接觸產(chǎn)生摩擦 與滑動軸承相比，滾動軸承具有摩擦阻力小、功耗少、啟動靈活、互換性好等優(yōu)點，因而獲得了廣泛的應(yīng)用，其缺點是抗沖擊能力差，轉(zhuǎn)速過高時易出現(xiàn)噪音等。滾動軸承已標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)廠家生產(chǎn)。此次設(shè)計的 4 噸焊接滾輪架，根據(jù)軸徑 50mm選用圓柱滾子軸承 ，型號 2309 軸承端蓋的設(shè)計 （圖 附錄 3） 首先，根據(jù)軸承座孔（外圈）直徑 100mm 由《機械設(shè)計課程設(shè)計》表 4— 6 查得軸承端蓋螺釘直徑為 d3=10mm，螺釘數(shù)目為 4 個。 如圖附錄 3 所示，由《機械設(shè)計課程設(shè)計》表 4— 7 可知， D4=D(10~15mm) 得 D4=85mm D0=D+ D0=125 e= e=12 D2=D0+ D2=150 軸承端蓋、軸承透蓋都是按照此尺寸設(shè)計。 絲桿的設(shè)計（圖附錄 4） 所謂 絲杠傳動就是由絲杠副聯(lián)接相鄰構(gòu)件而組成的傳動機構(gòu)。在機械傳動中，絲杠副是較常用的機構(gòu)之一。 絲杠傳動（或稱螺旋傳動）可以把旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動，也可以把直線運動變成旋轉(zhuǎn)運動。絲杠傳動即可以傳遞能量或動力，也可以用來傳遞運動或用來調(diào)整零件的相互位置。因此，在機床、起重設(shè)備、鍛壓機械、測量儀器、船舶等傳動機構(gòu)中都廣泛的應(yīng)用了絲杠副。最常見的絲杠副為滑動絲杠副和滾珠絲杠副兩種 滑動絲杠副有以下特點 : 1) 結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。 由于滑動絲杠副為一般的絲杠、螺母所組成故其結(jié)構(gòu)簡單。制 造容易 2）減速傳動比大 由于當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)過一圈時，螺母只移動一個導(dǎo)程，而導(dǎo)程可以做的很小。因此可以常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 做到很大的減速比 3）運轉(zhuǎn)平穩(wěn) 由于絲杠與螺母的嚙合是連續(xù)的而且同時嚙合的圈數(shù)較多．所以其運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、無噪聲。但低速或微調(diào)時可能出現(xiàn)爬行。 滑動絲杠副的材料 由于以上原因，本次設(shè)計采用滑動絲杠來調(diào)節(jié)滾輪之間的中心距以適應(yīng)不同直徑的筒體工件的焊接要求。 根據(jù)絲杠副工作時的受力特點，絲杠和螺母的材料應(yīng)具有足夠的強度、耐磨性和良好切削加工性能。對于精密傳動的絲扛．還要求在熱處理后有 較好的尺寸穩(wěn)定件。一般的滑動絲杠選用 3 4 50 號等中碳鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。此次設(shè)計采用經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的 45 號中碳鋼做為絲杠的材料。 如圖 附錄 4 所示，螺母的螺紋分兩段設(shè)計，左段螺紋左旋，右段 螺紋右旋。這樣才可以保證調(diào)節(jié)滾輪間距的功能。對螺紋的技術(shù)要求是： 初車螺紋后，時效處理。 一個螺距誤差不大于 ，螺距最大積累誤差：在25 時，不大于 ，在 100 時不大于 . 鍵的設(shè)計 鍵的鏈接采用普通平鍵聯(lián)接，這種鍵應(yīng)用最廣，普通平鍵按照鍵的端部形狀分為 圓頭、方頭、和單圓頭 三種。 本次設(shè)計采用圓頭鍵，尺寸參考了《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 2— 5。 機架的設(shè)計 （圖附錄 5） 機架零件支撐著機器中的全部零件，保證組成機器的各零件處于正確的工作位置，承受各零件的作用力，并傳遞到基礎(chǔ)上。 每臺機器都有各自的特殊功能，因而，為滿足這些特殊要求，機架零件具有各自的結(jié)構(gòu)形狀 。常見的機架結(jié)構(gòu)形狀可以分為以下幾類機座類，如各種機床的機身； 底座類，如由電動機、減速器和卷筒組成的電動絞車的底座；箱體類，如速器的機體。 由于機架零件形狀復(fù)雜，一般多采用鑄件。鑄鐵因具有鑄造性能好 、價廉、吸收振 動 能力強及剛度高等特點，在機架零件中應(yīng)用最廣。受載情況嚴(yán)重的機架零件，可常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 用鑄鋼。 對于結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)批量不大的大中型機架，常用由型鋼和鋼板焊接成的焊接件。它質(zhì)量小，生產(chǎn)工期短，不同部件可用不同牌號的鋼材。焊接的機架零件質(zhì)量比鑄造的可減輕 40％左右。為提高強度和剛度在接頭處常焊以加強板和加強筋。為減少機械加工，應(yīng)在機架上安裝各部件的支承面處焊有鋼板，以便區(qū)分加工面。焊后應(yīng)熱處理消除內(nèi)應(yīng)力。 由于結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)批量不大，所以 4 噸焊接滾輪架的機架部分采用工字鋼和鋼板焊接而成。 如圖附錄 5 所示 ， 支撐滾輪的機架 可以在底座機架之上滑動，滾輪機架兩端與工字鋼兩端非固定式結(jié)合，結(jié)合方式見圖。兩部分的機架由絲杠鏈接完成滾輪之間間距的調(diào)節(jié)。滾輪機架架在兩根 10 號工字鋼之上。這兩根工字鋼是由與其垂直的 10號工字鋼相連的。鏈接方式采用焊接。左邊蝸桿減速器也是架在兩根 10 號工字鋼之上，這兩部分是由一塊鋼板經(jīng)過焊接相連的。右邊的蝸桿減速器直接安放在鋼板之上。電動機安裝在兩根 14 號工字鋼之上。 14 號工字鋼和電動機之間墊了兩塊鋼板以保證其位置的正確性。 表面粗糙度 零件表面經(jīng)機械加工后，由于機床、刀具的振動， 切屑分離時產(chǎn)生的塑性變形以及刀痕等原因，零件的表面不可能是一個理想的光滑表面，經(jīng)放大后可看出表面仍然是高低不平，這種加工表面具有較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特性，稱為表面粗糙度。 在規(guī)定表面粗 糙 度參數(shù)的允許值時，應(yīng)考慮如下原則： 1)在滿足零件功能和外觀要求的前提下，盡量取大的粗糙度參數(shù)值。 2)同一零件上，工作表面的粗糙度值應(yīng)小于非工作表面。 3)摩擦表面的粗糙度值應(yīng)小于非摩擦表面 ； 滾動摩擦表面的粗 糙 度值應(yīng)小于滑動摩擦表面；運動速度高、單位壓力大的摩擦表面的粗糙度值應(yīng) 小于運動速度低、單位壓力小的摩擦表面。 4)對承受變動載荷的零件表面，以及最容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位，例如零件的團角、溝槽處，粗糙度值應(yīng)較小。 5)配合性質(zhì)要求高的結(jié)合面、密封面以及要求聯(lián)接可靠、受重載的過盈配合表面常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 和配合間隙小的間隙配合都應(yīng)方小的粗糙度值。 6)同一公差等級的零件，小尺寸比大尺寸、軸比孔的租糙度值要求小。 7)要求耐腐蝕的零件表面，粗糙度值應(yīng)較小。 8)表面粗糧度要求應(yīng)與尺寸及形狀公差相協(xié)調(diào)，一般來說，尺寸及形狀公差要求較高時，粗糙度值應(yīng)較小。 [3] 根據(jù)以上原則標(biāo)注了個零件的表面粗糙度，在機架上采用了 的表面粗糙度。 除此之外，在設(shè)計過程中還要處理好公差配合的問題，加工出來的焊接滾輪架才能正常平穩(wěn)的運行。 驅(qū)動圓周力與摩擦阻力的計算 圖 22 焊接滾輪架受力圖 1焊件 2主動滾輪 3從動滾輪 當(dāng)重量 G=4T，其偏心距為 e=0 的焊件 1 靜置在主從滾輪座上時，則主從動滾輪上的支反力相等，即 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 222 ( )2 c os2rfrDDGFGD D L?????? （ 21） 式中： ? ———— 中心角 D ———— 焊件直徑 Dr ———— 滾輪直徑 L ———— 主，從動滾輪之間的橫向距離 當(dāng)偏心距 0?? 時滾輪切向摩擦力 12sin 2sin c o s 1F F G b????? ?? （ 22） 式中： ? 中心角 b與滾輪幾何尺寸和材料有關(guān)的系數(shù) 其中 2rrDbfd ?? ? (23) 式中 ： Dr———— 滾輪直徑 rd ———— 滾輪直徑 f ———— 滾輪與滾輪軸摩擦因數(shù)（滾動軸承 f=） u ———— 滾輪與焊件表面之間的摩擦因數(shù)（鋼輪為 ? =~，橡膠輪為? =~） 。這里取 ? = 滾輪支反力的計算 架在滾輪座上的簡體轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動圓周力 Fl和反力 F2將使支反力 Ff Ff2發(fā)生變化。實際上，焊件只有按圖所示位置逆時針轉(zhuǎn)動時，因