【導(dǎo)讀】機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)。題目設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)裝置。專業(yè)班級機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化08級1班。指導(dǎo)教師周毓明何斌鋒。南昌大學(xué)科技學(xué)院。學(xué)生姓名李曉初專業(yè)班級09機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班學(xué)號7011209076. 鋼繩拉力kNF/鋼繩速度)min/(1??連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，使用期限10年，運(yùn)輸帶速度允。開始日期2021年12月19日完成日期2021年1月6日

　　

【正文】 1 1 0 1 3 1 0 3 7 .5V N VF N m m? ? ? ? ? ? 表 蝸桿 軸上的載荷 載荷 H V 支反力 N 1NHF 2NHF 1NVF 2NVF 3228 3228 彎矩 M Nmm? 355080HM ? 12 1 3 1 0 3 7 .5VVMM?? 總彎矩 M 2212 3 7 8 4 8 7 .3 0HVM M M M N m m? ? ? ? ? 扭矩 T=? （ 1） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大的彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。根據(jù) 文獻(xiàn) [1]P373 式（ 155）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，軸的計(jì)算應(yīng)力： ? ?? ?2213322231()0 .12 0 6 1 3 1 .8 2 0 4 0 .6 3 4 .3 3 8 00 .1 7 07 .3 9 2 3 6 0caMTdMPa MPa??? ???????? ? ?， 故安全 。 F N?? F N??1 N?? NVFF N??355080HM ? ?? ?? T= MPa? ? 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 21 精度校核軸的疲勞強(qiáng)度 （ 1） 判斷危險(xiǎn)截面 截面 II、 III、 IV 只受扭矩作用，雖然 鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面 II、 III、 IV 均無需校核。 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面 V和 VI 與蝸輪嚙合 的 應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來看，中心截面上的應(yīng)力最大。截面 V的應(yīng)力集中的影響和截面 VI 的相近，但截面 VI 不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。中心截面上雖然應(yīng)力集中最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大，故截中心面也不必校核。因而該軸只需校核截面 V左右 即可。 （ 2）截面 E 左側(cè) 抗截面系數(shù) 3 3 55 d mm? ? ? ? 抗扭截面系數(shù) 3 3 55 33 27 5rW d m m? ? ? ? 截面 E 左側(cè)彎矩 1 1 0 6 53 5 5 0 8 0 1 4 5 2 6 0110M N m m?? ? ? ? 截面 E 上扭矩 3T = mmn? 145260 8 . 7 3 0 91 6 6 3 7 . 5b M M P aW? ? ? ? 3 8 0 0 6 1 9 .9 2 4 .0 6 0 733275TTT M P aW? ? ? ? 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理由 文獻(xiàn) [1]P362 表 151 查得 ? ? 155,275,60,640 111 ???? ??? ???? M P aM P aB 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及 ?? 按 文獻(xiàn) [1]P40附表 32查取， 因 ?? ， 80 ?? ??? , ??? 又由 文獻(xiàn) [1]P41 附圖 31 可知軸的材料敏性系數(shù) ??q ， ??q 故有效應(yīng)力集中系數(shù) 1 ( 1) 2rkq???? ? ? ? )1(1 ???? ??? ?qk 316638W mm? 333275rW mm? ? ? ? ? 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 22 文獻(xiàn) [1]P42 附圖 32 尺寸系數(shù) ??? ， ??? 文獻(xiàn) [1]P44 附圖 34 ?? ?? ?? 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理 11 2 .8kK ?? ????? ? ? ? ???? ?????? kK 又由 文獻(xiàn) [1]P39 表 31 與 文獻(xiàn) [1]P40 表 32 的碳鋼 的特性系數(shù) ~??? 取 ??? ； ~??? ， ??? 。 計(jì)算安全系數(shù) caS 1275 1 1 .2 4 9 02 .8 0 8 .7 3 0 9 0 .1 0amS K????? ? ??????? ? ? 1155 15024. 0607 24. 2 522amS K????? ? ??????? ? ? 22 6 . 3 6 2 4 1 . 5rcaSSSSSS???? ? ? ? ?? 故該軸在截面左側(cè)強(qiáng)度是足夠的。 （ 3）截面 E 右側(cè) 抗截面系數(shù)按 文獻(xiàn) [1]P373 表 154 中的公式計(jì)算 3 3 80 51200W d m m? ? ? ? 抗扭截面系數(shù) 3 3 80 102400TW d m m? ? ? ? 彎矩 3T 及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 1 1 0 6 5M = 8 0 0 6 1 9 . 9 2 5 4 7 4 2 . 6 9 5 5110 N m m?? ? ? 3 8 0 0 6 1 9 .9 7 .8 1 8 6102400TTT M P aW? ? ? ? ? ? ? ? caS ? 351200W mm? 3102400TW mm? MPa? ?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 23 3 8006 n mm?? 2 5 4 7 4 2 . 6 9 5 5 4 . 9 7 5 451200b M P a? ?? 過盈配合處???K 由 文獻(xiàn) [1]P43附表 38用插值法求出并 取 ???? ?? KK ? ???K =，故 ??????K 按磨削加工， 文獻(xiàn) [1]P44 附圖 34 表面質(zhì)量系數(shù) ?? ?? ?? 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理 ，即 q 1?? ， 則按 文獻(xiàn) [1]P25 式（ 312）和文獻(xiàn) [1]P25式（ 312a） 故得綜合系數(shù)為 ???? ?????? kK ???? ?????? kK 又由 文獻(xiàn) [1]P39 附表 31 與 文獻(xiàn) [1]P40 附表 32 的碳鋼的特性系數(shù) ~?c? 取 ?c? ； ~??? ，取 ??? 計(jì)算安全系數(shù) Sca 1275 1 7 .0 0 6 83 .2 5 4 .9 7 5 4 0 .1 0mS K???????????? ? ? 1155 14 .8 49 87. 8 18 6 7. 8 18 62. 6 2 0. 0 522mS K???????????? ? ? 22 1 1 . 1 8 5 1 1 . 5rSSSSSS????? ? ? ? ?? 故該軸在截面右側(cè) 強(qiáng)度也是足夠的。本設(shè)計(jì)因無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對稱，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此蝸桿軸的設(shè)計(jì)即告結(jié)束。 蝸輪軸的強(qiáng)度校核 ? ? ? ? ? ? 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 24 求軸上的載荷 F FFtF FFrFaFtFrFaFd2Fd1 圖 受力分析圖 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖 ）做出軸的計(jì)算簡圖（圖 ）。在確定軸承的支點(diǎn)的位置時(shí)，應(yīng)從 文獻(xiàn) [3]中查取得 a 值。對于 7213AC 型軸承，由 文獻(xiàn)[3]P193 中查得 a= 。因此，作為簡支梁的軸的支承跨距 ? ?L 34 45 2 15 8m m m m m m? ? ? ?。根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖 L 158mm? 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 25 （圖 ） 可以看出中間截面是軸的危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將計(jì)算的截面的 HM 、 VM及 M 的值計(jì)算過程及結(jié)果如下： 311212 3 4 . 3 3 8 0 1 0 2 0 . 8 5 8 580ta TF F K Nd? ? ? ? ? ? 322122 8 0 0 . 6 1 9 9 1 0 2 6 . 4 5 6248ta TF F K Nd? ? ? ? ? ? 1 ta n 20 82 5r r tF F F K N? ? ? ? 12 119 V N V rF F F N? ? ? ? 1 2 322 8N H N H tF F F N? ? ? ? 32 8 0 0 .6 1 9 9T T N m? ? ? M 7 9 3 2 2 8 7 9 2 5 5 0 1 2H N HF N m m? ? ? ? ? ? M 79 119 5 79 941 08. 75V N VF N m m? ? ? ? ? ? 表 軸上的載荷 載荷 H V 支反力 N 1NHF 2NHF 1NVF 2NVF 3228 3228 彎矩 M Nmm? 255012HM ? 12 9 4 1 0 8 .7 5VVMM?? 總彎矩 M 2212 2 7 1 8 2 2 .6 9 4 0HVM M M M N m m? ? ? ? ? 扭矩 T=? （ 1） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大的彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。根據(jù) 文 獻(xiàn) [1]P373 式（ 155）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，軸的計(jì)算應(yīng)力： 255012HM ? 1 94109VM ? 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 26 ? ?? ?2213322231() 940 0 .1 7 07 .9 2 4 9 6 0caMTdMP a MP a??? ???????? ? ?， 故安全 精度校核軸的疲勞強(qiáng)度 （ 1）判斷危險(xiǎn)截面 截面 II、 III只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面 II、 III 均無需校核。 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面 III 和 IV 處過盈處配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重；從受載的情況來看，中心截面上的應(yīng) 力最大。截面 V的應(yīng)力集中的影響和截面 IV 的相近，但截面 V 不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。中心截面上雖然應(yīng)力集中最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大，故截中心面也不必校核。由第三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面 IV左右即可。 （ 2）截面 E 左側(cè) 抗截面系數(shù) 3 3 65 27463W d m m? ? ? ? 抗扭截面系數(shù) 333 5 4 9 2 mmdW r ???? 截面 E 左側(cè)彎 79 4127 18 22 .6 94 0 7913 07 50 .15 66MN m m????? 截面 E 上扭矩 3T = mmn? 1 3 0 7 5 0 . 1 5 6 6 4 .7 6 127463b M M P aW? ? ? ? 3 8 0 0 6 1 9 .9 1 4 .5 7 6 654925TTT M P aW? ? ? ? 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理由 文獻(xiàn) [1]P362 表 151 查得 ? ? 155,275,60,640 111 ???? ??? ???? M P aM P aB 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及 ?? 按 文獻(xiàn) [1]P40附表 32查取 ， 因 ??dr ， ??dD