【導讀】送大宗散貨物料，如煤、礦石、糧食、沙、化肥、糧食等。物料從進料口加入，當轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，物料受到螺旋葉片法向推力的作用。該推力的徑向分力和葉片。力作用下，沿著料槽軸向移動。料口，葉片形式，中間軸承，槽體，螺旋軸的計算選型。

　　

【正文】 徑 mmd 631 ? ,蝸桿螺旋部分長度 mmL 83? 。 （ 1）選擇 軸的材料 由于該軸傳遞的功率不大，并且題目對該軸的質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選用常用材料 45 鋼，采用調(diào)質(zhì)處理。 （ 2）初算軸徑 ? ? HEH Zdm KTZ ?? ???? ?????? 22 322122)( )1(100 0 1 ?ttK PA s ? ?? ?21 )2070(15 )(5 5 0 0 0)( )1(1 0 0 0 mttK PAs ???????? ???? 22 由材料力學可知，軸 1 受轉(zhuǎn)矩作用時，其強度條件為： 3 11 /nPCd? 式中： d 為軸的直徑（ mm）； C 為由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)，由表 7 取 106?C 。 表 7 軸的常用材料的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù) 軸的材料 Q235 45 40Cr、 35SiMo、 35CrMo C 158135 118106 10697 所以軸 1 的最小直徑： mmnPCd ???? 考慮到鍵槽的影響： mmd ??? （ 3）結(jié)構(gòu)設(shè)計 蝸輪蝸桿一級減速器可將蝸桿蝸齒部分安排在箱體中央，相對兩軸承對稱布置，兩軸承分別以軸肩和軸承蓋定位。如圖 2所示： 圖 2 蝸桿 ①、聯(lián)軸器及軸段① 由于軸段①直徑大小需要 根據(jù)所選的聯(lián)軸器決定，所以先選定連接電動機軸與 1軸之間的聯(lián)軸器。該聯(lián)軸器連接的是高速軸，為補償聯(lián)軸器所連接的兩軸的安裝誤差，隔離震動 ， 所 以 選 用 彈 性 柱 銷 聯(lián) 軸 器 。 由 設(shè) 計 手 冊 查 的 ?AK ，則計算轉(zhuǎn)矩mN ????? TKT Ac 。此外，根據(jù)所選電動機型號為 Y112M4，該電動機軸 23 的直徑為 28mm 。綜上，由機械設(shè)計手冊查的 GB50141985 中的 HL2 型聯(lián)軸器符合要求：公稱轉(zhuǎn)矩為 315 mN? ，許用轉(zhuǎn)速為 5600 /minr ?？紤]電動機軸的直徑為 28mm 以及mmd ? ，最終確定聯(lián)軸器為： HL2 聯(lián)軸器 28? 62 GB501485 即主動端： Y 型軸孔、 A 型鍵槽；聯(lián)軸器軸孔直徑 28mm；軸孔長度 mmL 62? 。 從動端： Y 型軸孔、 A 型鍵槽；聯(lián)軸器軸孔直徑 28mm；軸孔長度 mmL 62? 。 所以，軸段①的直徑 mmd 281 ? 。軸段①的長度應(yīng)比聯(lián)軸器主動端軸孔長度略短，故取 mml 601 ? 。 ②、密封圈與軸段② 在確定軸段②的直徑時，應(yīng)考慮聯(lián)軸器的固定及密封圈的尺寸兩個方面。當聯(lián)軸器右端用軸肩固定時，由設(shè)計手冊得： 軸肩高度 mmdh ~)~( 1 ?? 相應(yīng)的軸段②的直徑 2d 的范圍為 ~ 。軸段②的直徑最終由密封圈決定。查機械設(shè)計手冊，可選用氈圈油封 86~JB/ZQ4606 中的軸徑為 35mm 的，則軸段②的直徑mmd 352 ? 。 ③、軸承與軸段③及軸段⑦ 考慮到蝸桿的軸向力較大，軸承類型選用圓錐滾子軸承。軸段③上安裝軸承，其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，又應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列。現(xiàn)暫取軸承型號 為 30208，查軸承手冊，內(nèi)徑 mmd 40? ，外徑 mmD 80? ，寬度 mmB 18? ， mmT ? ，定位軸肩直徑 mmda 47? ，軸上定位端面的圓角直徑 mmras ? 。故軸段③的直徑 mmd 403 ? ，取 mml 203 ? 。 通常同一根軸上的兩個軸承取相同型號，故軸段⑦的直徑 mmd 407 ? 。軸段⑦的長度理論上與軸承寬度相同，但由于要在軸端部進行倒角，故取 mml 227 ? 。 ④、軸段④與軸段⑥ 軸段④（軸環(huán)）是用來定位軸承的，由此可確定軸段④的直徑。軸環(huán)高度mmdh ~)~( 3 ?? ，取 mmd 474 ? 。 則 軸 環(huán) 的 寬 度 24 mmddhb )( 34 ???? ，可取軸段④的長度 mml 104 。 軸段⑥（軸環(huán)）也是用來定位軸承的，其直徑應(yīng)根據(jù) 7208C 軸承的定位軸肩直徑 ad 確定，即 mmdd a 476 ?? 。 軸環(huán)的寬度 mmddhb )( 56 ???? ，可取軸段④的長度 mml 106 ? 。 ⑤、軸段⑤ 軸段⑤上有蝸桿的螺旋部分，已知齒根圓直徑 mmdf ? ，則軸段⑤的直徑應(yīng)比 1fd小，為了加工方便可取 mmdd 4035 ?? 。又因為蝸桿螺旋部分長度 mmL 83? ，且由蝸輪的齒頂圓直徑以及其他各種因素，取軸段⑤的長度 mml 1805 ? 。 ⑥、機體與軸段②的長度 軸段②的長度 2l 除與軸上零件有關(guān)外，還與機體及軸承蓋等零件有關(guān)。通常從齒輪端面開始向兩端 展開來確定這些尺寸。為了避免轉(zhuǎn)動齒輪與不動機體相碰，應(yīng)在齒輪端面與機體內(nèi)壁間留有足夠間距。為補償機體的鑄造誤差，軸承應(yīng)深入軸承底座孔內(nèi)適當距離，以保證軸承在任何時候都能坐落在軸承座孔上，為此取軸承上靠近機體內(nèi)壁的端面與機體內(nèi)壁間的距離 ? =。為保證擰緊上下軸承座連接螺栓所需扳手空間，軸承座應(yīng)有足夠的寬度 C，可取 C=。根據(jù)軸承 30208 的外圈直徑，可取軸承蓋凸緣厚度 e=10mm。為了避免聯(lián)軸器輪轂端面轉(zhuǎn)動時與不動的軸承蓋連接螺栓相碰，聯(lián)軸 器輪轂端面與軸承蓋間應(yīng)有足夠的間距 K，可取 K=20mm。在確定齒輪、機體、軸承、軸承蓋及聯(lián)軸器的相互位置后，軸段②、③的長度就隨之確定下來，即： ? ?? ? mmeKBCl 651020)(22 ?????????????? 進而，軸承的支點及力的作用點間的跨距也隨之確定下來。查機械設(shè)計手冊知， 30208軸承力作用點距外環(huán)原邊約 17mm，取該點為支點。取聯(lián)軸器輪轂中點為力作用點，則可得跨距 mmL 1131 ? ， mmL 1012 ? ， mmL 1013 ? （見圖 2）。 25 圖 3 蝸桿的受力分析 （ 4）軸的受力分析 ①、畫軸的受力簡圖（圖 3）。 ②、計算支承反力（ 1d 為蝸桿分度圓直徑） 圓周力： NdTF t ????? 徑向力： NFF ar a a n ???? ?? 軸向力： NdTF a ????? 在水平面上： NRFR HrH 1 7 412 ????? NLL dFLFR arH 2/?? ????? ???? 26 在垂直面上： NFRR tVV ??? 軸承 1的總支反力： NRRR VH 2221211 ????? 軸承 2的總支反力： NRRR VH 2222222 ????? ③、畫彎矩圖（圖 3）。 在水平面上： aa 剖面左側(cè) mmNLRM HaH ?????? 2 5 9 81 0 1 821 aa 剖面右側(cè) mmNLRM HaH ?????? 39。 在垂直面上： mmNLRM VaV ?????? 7 1 2 31 0 6 821 合成彎矩： aa 剖面左側(cè) mmNMMM aVaHa ???? aa 剖面右側(cè) mmNMMM aVaHa ???? )()( 2239。39。 ④、校核軸強度 aa 剖面左側(cè)，因彎矩大，有轉(zhuǎn)矩，故 aa 剖面左側(cè)為危險剖面。 抗彎剖面模量： 3335 6 4 0 mmdW ???? 抗扭剖面模量： 3335 mmdW T ???? 彎曲應(yīng)力： M P aWM ab 4 0 0/ 7 5 0 0/ ???? MPaba ?? ?? 0?m? 抗剪應(yīng)力： 27 M P aWT TT ????? MPaTma ??? ??? 對于調(diào)質(zhì)處理的 45 鋼，由機械設(shè)計手冊查的 MPaB 650?? ， MPa3001 ??? ，MPa1551 ??? ；材料的等效系數(shù) ??? ， ??? 。 蝸桿螺旋根部有效應(yīng)力集中系數(shù)可取 ??k ， ??k 。 絕對尺寸系數(shù)，由表查得： ??? ， ??? 。 軸磨削加工時的表面質(zhì)量系數(shù)由設(shè)計手冊查得： ?? 。 安全系數(shù)： 查設(shè)計手冊得許用安全系數(shù) ? ? ~?S ，顯然 ??SS? ，故 aa剖面安全。 蝸輪軸（輸出軸）的設(shè)計計算 已知條件：輸入功率 2 KW? ，輸入轉(zhuǎn)矩 2 N m??，轉(zhuǎn)速 2 80 / minnr? ，蝸輪分度圓直徑 mmd ? ,蝸輪齒寬 mmb 572 ? 。 （ 1）選擇軸的材料 由于該軸傳遞的功率不大，并且題目對該軸的質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故選用常用材料 45 鋼，采用調(diào)質(zhì)處理。 （ 2）初算軸徑 155300222211???????????????????????????????????????????????????SSSSSKSKSmama 28 由材料力學可知，軸 2 受轉(zhuǎn)矩作用時，其強度條件為： 3 22 /nPCd ? 式中： d 為軸的直徑（ mm）； C 為由許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù)，由下表 8取 106?C 。 表 8 軸的常用材料的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力確定的系數(shù) 軸的材 料 Q235 45 40Cr、 35SiMo、 35CrMo C 158135 118106 10697 所以軸 1 的最小直徑： mmnPCd ???? 考慮到鍵槽（兩個）的影響： mmd ??? （ 3）結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖 4 蝸輪軸 ①、聯(lián)軸器及軸段① 由于軸段①直徑大小需要根據(jù)所選的聯(lián)軸器決定，所以先選定連接螺旋輸送機主軸與1軸之間的聯(lián)軸器。該聯(lián)軸器連接的是低速軸，由于螺旋輸送機主 軸與蝸輪軸所成夾角為?10 ，所以選用 WS 型雙十字萬向聯(lián)軸器。由設(shè)計手冊查的 2?AK ，則計算轉(zhuǎn)矩 29 m4 8 2 .4 2 4 122 ????? TKT Ac 。綜上，由機械設(shè)計手冊查的 JB590191 中的 WS8 型聯(lián)軸器符合要求：公稱轉(zhuǎn)矩為 1120 mN? 。考慮蝸輪軸的最小直徑 mmd ? ，最終確定聯(lián)軸器為： WS8 聯(lián)軸器 401J ? 75 JB/T590191 即主動端： 1J 型軸孔、 A型鍵槽； ?d 40mm； mmD 75? 。 從動端： 1J 型軸孔、 A型鍵槽； ?d 40mm； mmD 75? 。 所以，軸段①的直徑 mmd 401 ? 。軸段①的長度應(yīng)比聯(lián)軸器主動端軸孔長度略短，故取 mml 821 ? 。 ②、密封圈與軸段② 在確定軸段②的直徑時，應(yīng)考慮聯(lián)軸器的固定及密封圈的尺寸兩個方面。當聯(lián)軸器右端用軸肩固定時，由設(shè)計手冊得： 軸肩高度 mmdh ~)~( 1 ?? 相應(yīng)的軸段②的直徑 2d 約為 ~ 。軸段②的直徑最終由密封圈決定。查機械設(shè)計手冊，可選用氈圈油封 86~JB/ZQ4606 中的軸徑為 45mm 的，則軸段②的直徑mmd 452 ? 。 ③、軸承與軸段③及軸段⑦ 考慮到蝸輪的軸向力較大，軸承類型選用角接觸球軸承。軸段③上安裝軸承，其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，又應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列?，F(xiàn)暫取軸承型號為 7210C，查軸承手冊，內(nèi)徑 mmd 50? ， 外徑 mmD 90? ，寬度 mmB 20? ，定位軸肩直徑 mmda 57? ，軸上定位端面的圓角直徑 mmras 1? 。故軸段③的直徑 mmd 503 ? 。 通常同一根軸上的兩個軸承取相同型號，故軸段⑦的直徑 mmd 507 ? 。軸段⑦的長度與軸承寬度相同，但由于要在軸端部進行倒角，故取 mml 227 ? 。 ④、蝸輪與軸段④ 軸段④上安裝蝸輪，為了便于蝸輪的安裝， 4d 應(yīng)略大于 3d ，可取 mmd 534 ? 。蝸輪 30 一端用套筒固定，為使套筒端面頂在齒輪端面上，即靠緊，軸段④的長度 4l 應(yīng)比蝸輪轂長略短，已知；輪轂寬度 mmL 57? ，可取 mml 554 ? 。 ⑤、軸段⑤與軸段⑥ 蝸輪右端用軸肩固定，由此可確定軸段⑤的直徑。 軸肩高度： mmdh ~)~( 4 ?? 則取 mmd 625 ? 。軸環(huán)寬度 mmddhb )( 45 ???? ，可取軸段⑤的長度mml 105 ? 。 為減小應(yīng)力集中，并考慮右軸承的拆卸，軸段⑥的直徑應(yīng)根據(jù) 7210C 軸承 的定位軸肩直徑 ad 確 定，即 mmdd a 576 ?? 。 ⑥、機體與軸段②、③、⑥的長度 軸段②、③的長度 632 lll 、 除與軸上零件有關(guān)外，還與機體及軸承蓋等零件有關(guān)。通常從蝸輪輪轂端面開始向兩端展開來確定這些尺寸。為了避免轉(zhuǎn)動齒輪與不動機體相碰，應(yīng)在蝸輪端面與機體內(nèi)壁間留有足夠間距 H，由設(shè)計手冊可取 H=。為補償機體的鑄造誤差，軸承應(yīng)深入軸承底座孔內(nèi)適當距離，以保證軸承在任何時候都能坐落在軸承座孔上，為此取軸承上靠近機體內(nèi)壁的端面與機體內(nèi)壁間的距離 ? =。為保證擰緊上下軸承座連接螺栓所需扳手空間，軸承座應(yīng)有足夠的寬度 C，可取 C=。根據(jù)軸承 7210C的外圈直徑，可取軸承蓋凸緣厚度 e=10mm。為了避免聯(lián)軸器輪轂端面轉(zhuǎn)動時與不動的軸承蓋連接螺栓相