【正文】 mm 二則之間的配合用H7/n6,滾動軸承與軸的周向定位是借過盈配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 確定軸上圓角和倒角尺寸 參考《機械設計》教材表 152，取軸端倒角為 245176。各軸肩處的圓角半徑查看下 圖。 圖 35 傳動軸結構 傳動方式 選擇 爐門 提升 機構功率傳遞 采用鏈 傳動 。 （ 1） 選擇鏈輪的齒數 z 因為傳動 比為 1 所以 21 ??? =19 （ 2） 計算功率 ca? 由機械設計手冊查得 1?AK 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構設計 30 故 ca? = KwK A 331 ????? (33) （ 3） 有鏈所需傳遞的功率公式：pLzca KKK ???0 以及查機械設計表 910知 鏈輪齒數系數 zK = ??????z = 1， LK = 100500100 ??????????????? pL= ,查表 911得多排鏈系數 1?pK .0 故 pLzca KKK ???0 = 3 ?? = Kw 根據鏈輪轉速 71r/min 以及功率 0? = Kw，由圖 913 選鏈 號為 16A 的雙排鏈。有機械設計表 91 查得鏈節(jié)距 p= mm . （ 4） 確定鏈節(jié)數 pL ，鏈長 L 及中心距 a 把初定中心距 a0 =500 mm 代入得： ? ?2 50022222120210 ??????????? ????? ? zzapzzpaL p (34) 由于鏈節(jié)數最好為偶數，故取 pL = 60（節(jié)） ??? 1000pLL p ? = m (35) ???????? ?????? ???????? ????????? ??? 21222121 28224 ? zzzzLzzLpapP = mm520219196021919604 2 ????????? ?????? ????????? ?? 中心距減小量Δ a=()a = mm 實際中心距 a’ = aΔ a = = 取 a’ = 518 mm （ 5） 驗算鏈速 V= smpzn / 11 ?? (36) （ 6） 驗算鏈輪的輪轂孔 kd 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構設計 31 由機械手冊可查得鏈輪轂的許用最大直徑 maxkd = 84 mm 50 mm 故合適 （ 7） 作用在軸上的壓軸力 eFpp FKF ? (37) 有效圓周力 NNvPF e 310001000 ???? 按水平布置取壓軸力系數 ?FpK 故 NF p 0 55 2 6 ??? （ 8） 鏈輪的參數選取 [17,18] 查機械設計手冊知：滾子的最大外徑 1d = mm ，內鏈節(jié)內寬 mmb ? ， 內鏈板高度 mmh ? 。 ① .分度圓直徑 d = p/sin（ 180 176。 /z） = mm (38) ② .齒頂圓直徑 d maxa = d + 1d = mm (39) d mina = d +（ 1 ） p – 1d = mm 取 da = 166 mm ③ .齒根圓直徑 df = d 1d = = mm (310) ④ .齒側凸緣 dg ? mmhzp ot2 ???? ⑤ .鏈輪齒形 鏈輪軸向齒廓及尺寸，應符合 GB/T12441985。 查設計手冊得 雙排鏈輪得 齒寬 fb = mm 倒角寬 ab = = mm 雙排鏈輪的總寬度為： ? ? bPnB t ???? 12 = + = mm tP 排距 n排數 b雙排鏈輪的齒寬 鏈輪的結構采用整體式 ,其結構如圖 51所示 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構設計 32 圖 36鏈輪的 結構示意圖 ⑥ .鏈輪材料 鏈輪的材料應能保證輪齒具有足夠的耐磨度和強度。查《機械手冊》，選 Q235，焊接后退火， 140HBS。 傳動裝置校核 傳動軸校核 三支承點傳動軸 三支承點傳動軸的結構形式和受力狀況見圖所示。 圖 37 三支承點結構和受力分析 1) 彎曲應力分析 由 Σ R (y ) = 0. 4G R A + G/2 R c+ G/2R B + 0. 8G= 0 和Σ M = 0 得 : R c= l1G/( l1+ l2) 。R A = 0. 4G+ l2G/2 ( l1+ l2) 。 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構設計 33 R B = 0. 8G+ l1G/2 ( l1+ l2) 通常 lA lB , 且 R A R B , 則 M m ax = M B =018GlB (N m ) , 軸的最大正應力落在 B 支承點上 。 對園形截面其最大的正應力 Rm ax 和最小的軸徑 dm in有 : Rm ax =M m axW z=32M m ax Pd 3≤ [R]則 : d3m in=332M m axPRm ax=312. 8 (193。重錘 + 40)PRm ax (2) 式中 : W z— 橫截面的抗彎截面模量 (對園形截面取 Pd 3/32) 。 [R]— 材料的許用彎曲應力 lB = (5重錘 + 40) /25 重錘 — 重錘的直徑 (mm ) 2) 剪切應力分析 傳動軸的扭轉受力狀況見圖 4所示 , 由圖可知 , 由于各提升輪均為等徑 , 且右提升輪懸掛重量 0. 8G 的重錘 , 是危險點 , 則最大扭轉剪應力 Sm ax 亦落在 B 支承點上 , 并可由 (3) 式導出計算軸最小直徑 dm in的 (4) 式 :Sm ax = T m ax/WT ≤ [S] (3) d3 3m in =312. 8GRP[S] (4) 式中 : T m ax — 最大扭矩 T m ax = 0. 8GR (N. m ) 。 R — 提升輪的有效半徑 (mm ) 。 [S]— 材料的許用扭轉剪切應力 (對塑料材料 : [S]= (0. 5 0. 6) [ R]。 對脆料材料 : [S]=(0. 8 1. 0) [R])W T — 抗扭截面模量 , 對于實心園軸 W T =Pd 3/16 綜上所述 , 由對軸的彎曲應力和剪切應力分析分別求得兩個最小軸直徑 d3m in和 d3 3 m in , 取其最大者 。 為增大安全系數對軸徑酌情增大 10%～ 20 %。 則 : dA = dB =[1+(10 20) %]m ax {d3m in , d3 3m in , } (5) 式中 : dA , dB 軸兩端最小直徑 (mm ) 3) 強度校核 確定最小直徑 dA、 dB 后 , 為了確保設計的準確性和安全性 , 必須對其分別作彎曲強度、彎曲剛度、扭轉強度、扭轉剛度和疲勞強度等項校核。 (1) 彎曲強度 : 軸彎曲時最大正應力應滿足條件 (6) 。 Rm ax =M m axW z=2516GlBPd 3B≤ [R] (6) (2) 彎曲剛度校核 : 傳動軸除滿足強度要求外還應滿足剛度條件 (7) 。 Sm ax = ( Qm axS zm ax )/I zb= Qm ax/(3PdB4 ) ≤ [S] (7) 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構設計 34 式中 : I z= Pd 4/64— 橫截面對中性軸的慣性矩 , Qm ax — 最大剪力 (N ) 。 S zm ax — 中性軸側截面積對中性軸的靜矩 (3) 扭轉強度校核 : 軸最大扭矩 B 處的最大扭轉剪應力 Sm ax 應滿足條件 (8) 。 Sm ax = T m ax/WT =12. 8GRPd 3 ≤ [S] (8) (4) 扭轉剛度校核 : 軸受扭轉應力時除需要滿足強度條件外 , 還應滿足剛度條件 , 則單位長度軸扭轉角 H(度 /m ) 應滿足條件 (9) 。 H=T m axEG I P180P =4608GRPd 3EG≤ [H] (9) 式中 : [H]— 單位長度許用扭轉角 (度 /m) 。 EG— 材料的剪切強度模量 。 I P— 橫截面對圓心的極慣性矩 (5) 疲勞強度校核 (靜態(tài) ) : 所設計的軸應滿足如下疲勞強度條件 (10) S = S RS S/(S 2+ S S2) ≥ [S p ] (10) 其中 : S R= Rs/Rm ax= 25. 6 G lB/(PdB3 [R]) S S= Ss/Sm ax= 0. 8G/(32PdB4 [S]) 式中 : S , [S p ] 分別為綜合和許用安全系數 。 S R, S S— 分別為只考慮彎曲作用 , 轉矩作用的安全系數 , Rs, Rm ax — 分別為實際和最大彎曲應力 。 Ss, Sm ax — 分別為實際和最大剪切應力 (a) 軸結構及受力狀況 。 (b) 扭矩圖 截面 A 側 抗彎截面系 數 3 3 3 3W 0. 1d 0. 1 70 m m 28 6 m m? ? ? ? 抗扭截面系數 3 3 3 30. 2 0. 2 70 61 82 5T d m m m mW ? ? ? ? 截面 A 側的彎矩 M為 7 0 3 22 7 0 9 3 8 1 4 2 5 4 270M N m m N m m?? ? ? ? ? 截面 I 上的扭矩 3T =960000 mmN? 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構設計 35 圖 38 傳動軸結構及扭轉受力分析 截面上的彎曲應力 142542 4 .9 927463b M M P a M P aW? ? ? ? 截面上的扭轉切應力 M P aM P aWTT 92 596 00 003T ??? 軸的材料為 45 鋼，調質處理。查得 。， M P aM P aM P aB 1 5 52 7 56 4 0 11 ??? ?? ??? 截 面 上 由 于 軸 肩 而 形 成 的 理 論 應 力 集 中 系 數 ?? 及 ?? 查取。因2 . 0 4 50 . 4 3 5 1 . 84 5 2 5rDdd? ? ? ?，經插值后可查得 ??? ??? 軸的材料的敏性系數為 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構設計 36 ?q? ?q? 故有效集中應力系數為 )()1(1 ???????? ? ??? qk )()1(1 ???????? ? ??? qk 尺寸系數 ??? 扭轉尺寸系數 ??? 軸按磨削加工，得表面質量系數為 ???? ?? 軸未經表面強化處理，即 1??q，則綜合系數值為 ??????? ?????? kK ??????? ?????? kK 查得碳鋼的特性系數 ???? ，取 ??? ???? ，取 ??? 于是，計算安全系數 Sca值，得 2 7 51 ??????? ? ??? ???? naKS 22 1551 ??????? ? ??? ? ??? maKS 2222 ?????? SS SSS ca???? ?S 故可知其安全。 截面 I右側 抗彎截面系數 3333 mm3 4 3 0 . 1 dW ???? 抗扭截面系數 3333 6 8 6 0 mmmmdW T ???? 彎矩 M 及彎曲應力為 熔鋁爐爐門開合及自動加料機構設計 37 mmNmmNM ?????? 13356171 3671270938 MP aMP aWMb ???? 扭矩 T3及扭轉切應力為 T3 =960000 mmN? MP aMP aWTTT ???? 過盈配合處的 ???k 值，取 ?????? kk ? ，于是得 ????k ??????k 軸按磨削加工，得表面質量系數為 ???? ?? 故得綜合系數為 ??????? ?????? kK ??????? ?????? kK 所在軸在截面 I 右側的安全系數