【正文】 大、笨重，在用料、加工中都不符合經(jīng)濟原則；安全系數(shù)過小，零件可能不夠安全。絕大多數(shù)機械零件都是在變應力下工作的，變應力狀態(tài)下工作較長時間的零件，其失效形式將是疲勞斷裂。零件的圓角、凹槽、缺口等會造成應力集中，也會促使零件表面裂紋的生成和發(fā)展。 各關鍵軸的校核計算 對于傳遞動力的傳動軸，滿足強度條件是最為基本的要求。 軸的強度計算有很多種，應當根據(jù)設計要求和軸的載荷變化情況采用相對適用的計算方法。常用到的校核方法的有：按扭轉(zhuǎn)強度條件計算、按彎扭合成強度條件計算、按疲勞強度的安全系數(shù)校核計算、按靜強度的安全系數(shù)校核計算。 首先對 磨頭傳動主軸進行受力計算圖 的分析： 圖 軸的受力計算圖 重慶大學本科學生畢業(yè)設計 （論文） 5 關鍵零部件的校核計算 對軸進行受力分析并計算受力 ： 1 1 12 0 0 0 / 2 0 0 0 2 2 .2 2 6 0 2 7 4tF T d N? ? ? ? ? 2 2 2200 0 / 200 0 35. 74 150 476tF T d N? ? ? ? ? 確定跨距，由手冊查得 6207 軸承的支座反力作用點位置尺寸為 a= 17mm ，于是兩支點之間的距離 1l =17mm， 1tF 、 1rF 距離左支點的距離 2l =40mm ， 2tF 、 2rF距離右支點的距離 3l =35 mm 。然后根據(jù)跨距和受力圖繪制出計算簡圖（如圖 ）。 判斷危險截面，截面 A,Ⅱ ,Ⅲ ,B 雖然只受扭矩作用，但是軸環(huán)、鍵槽 及過渡配合所引起的應力集中均將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕地確定的，所以截面 A,Ⅱ ,Ⅲ ,B 均無需校核。 從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面Ⅳ和Ⅴ處過盈配合引起的應力集中最嚴重；從受載的情況來看，截面 C 上 受載 最大。截面Ⅴ的應力集中的影響和截面Ⅳ的相近，但截面Ⅴ不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必作強 度校核。截面 C 上雖然轉(zhuǎn)矩 最大，但應力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大，故截面 C 也不必校核。截 面Ⅵ和Ⅶ顯然更不必校核。鍵槽的應力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而這個 軸只需校核 裝載軸承段的 截面Ⅳ左右兩側即可。 由軸的強度驗算公式，先驗算 截面Ⅳ左側 。 抗彎截面系數(shù) ： 330. 1 0. 1 35 42 87 .5W d N m m N m m? ? ? ? 抗扭截面系數(shù)： 35 85 75TW d N m m N m m? ? ? ? 截面Ⅳ左側的彎矩 M 為 ： 27038 ( 71 36) / 71 13461M N m m N m m? ? ? ? 截面Ⅳ上的扭矩 T3 為 ： T3=22021N*mm 截面上的彎曲應力 為： / 1 3 3 5 6 / 2 7 4 6 4 .8 6b M W M p a M p a? ? ? ? 截面上的扭轉(zhuǎn)切應力 為： 3 / 960 00 / 549 2 W M pa M pa? ? ? ? 軸的材料為 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理，由軸常用材料性能表查得σ B=640MPa，σ1＝ 275MPa，τ 1=155MPa 截面上由于軸肩而形成的 理論應力集中系數(shù)ασ及ατ按手冊查取。故 有效應力集中系數(shù)為 ： 1 ( 1 ) 1 0 .8 2 ( 2 .0 1 ) 1 .8 2Kq? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 ( 1 ) 1 0 .8 5 ( 1 .3 1 1 ) 1 .2 6Kq? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 由機械手冊查得尺寸系數(shù)： ??? ，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)： ?? ? 重慶大學本科學生畢業(yè)設計 （論文） 5 關鍵零部件的校核計算 軸按磨削加工，由手冊得表面質(zhì)量系數(shù) ， 軸未經(jīng)表面強化處理， 則按手冊得綜合系數(shù)為 ： / 1 / 1 ? ? ? ???? ? ? ? / 1 / 1 ? ? ? ???? ? ? ? 又由手冊得材料特性系數(shù) ： ψσ =~, 取ψσ = ψτ =~, 取ψτ = 于是，計算安全系數(shù)值，按公式則得 ： 1 / ( ) ? ? ? ?? ? ? ??? ? ? 1 / ( ) 10. 62mSK? ? ? ?? ? ? ??? ? ? 22/ 9 .4 0 1 .5caS S S S S S? ? ? ?? ? ? ? 故， 截面Ⅳ左側 安全。 再驗算 截面Ⅳ 的右 側 。 同理可得 抗彎截面系數(shù) ： 30 2700W d N m m N m m? ? ? ? 抗扭截面系數(shù)： 30 54 00TW d N m m N m m? ? ? ? 截面Ⅳ左側的彎矩 M 為 ： 27038 ( 71 36) / 71 13461M N m m N m m? ? ? ? 截面Ⅳ上的扭矩 T3 為 ： T3=22021N*mm 截面上的彎曲應力 為： / 1 3 3 5 6 / 2 7 4 6 4 .8 6b M W M p a M p a? ? ? ? 截面上的扭轉(zhuǎn)切應力 為： 3 / 960 00 / 549 2 W M pa M pa? ? ? ? 軸的材料為 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理，由軸常用材料性能表查得σ B=640MPa，σ1＝ 275MPa，τ 1=155MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)ασ及ατ按手冊查取。故 有效應力集中系數(shù)為 ： 1 ( 1 ) 1 0 .8 2 ( 2 .0 1 ) 1 .8 2Kq? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 ( 1 ) 1 0 .8 5 ( 1 .3 1 1 ) 1 .2 6Kq? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 由機械手冊查得尺寸系數(shù)： ??? ，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)： ?? ? 軸按磨削加工，由手冊得表面質(zhì)量系數(shù) ， 軸未經(jīng)表面強化處理， 則按手冊得綜合系數(shù)為 ： / 1 / 1 ? ? ? ???? ? ? ? 重慶大學本科學生畢業(yè)設計 （論文） 5 關鍵零部件的校核計算 / 1 / 1 ? ? ? ???? ? ? ? 又由手冊得材料特性系數(shù) ： ψσ =~, 取ψσ = ψτ =~, 取ψτ = 于是，計算安全系數(shù)值，按公式則得 ： 1 / ( ) ? ? ? ?? ? ? ??? ? ? 1 / ( ) 10. 62mSK? ? ? ?? ? ? ??? ? ? 22/ 9 .4 0 1 .5caS S S S S S? ? ? ?? ? ? ? 故 ， 傳動軸的危險截面的 左側 安全。 因此傳動軸的強度校核滿足，同理可得從動輪軸的強度校核，由于從動輪僅僅受到砂帶的拉力，沒有磨削產(chǎn)生的磨削力，而且從動輪軸為心軸，只收到彎矩而不會收到扭矩，因而受力遠比傳動軸要簡單，受力也要小很多。由于初步設計軸時，為了簡化設計及美觀考慮，傳動軸的最小直徑與從動輪軸的最小直徑是相同的，同時由于傳動軸滿足軸的強度校核，故從動軸不用詳細計算比滿足強度校核。 張緊輪軸也為心軸，不受到扭轉(zhuǎn)，僅受到彎矩的影響，故可簡化校核過程，只檢查是否滿足彎矩強度校核。 抗扭截面系數(shù)： 35 85 75TW d N m m N m m? ? ? ? 截面Ⅳ上的扭矩 T3 為 ： T3=22021N*mm 軸的材料為 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理，由軸常用材料性能表查得σ B=640MPa，σ1＝ 275MPa，τ 1=155MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)ασ及ατ按手冊查取。故 有效應力集中系數(shù)為 ： 1 ( 1 ) 1 0 .8 2 ( 2 .0 1 ) 1 .6 3Kq? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 張緊輪截面 上的扭矩 T4 為 ： T4=0N*mm 截面上的彎 曲應力 為： / 735 6 / 274 6 M W M pa M pa? ? ? ? 于是，計算安全系數(shù)值，按公式則得 ： 1 / ( ) 11. 21mSK? ? ? ?? ? ? ??? ? ? 故，張緊輪的軸滿足彎曲應力的校核，所以張緊輪軸通過了軸的強度校核。 重慶大學本科學生畢業(yè)設計 （論文） 5 關鍵零部件的校核計算 傳動鍵的校核 鍵作為標準件，鍵的類型可以根據(jù)鏈接的結構和特點、是用要求和工作條件選定。平鍵鏈接的失效形式通常為有較弱零件（通常是輪轂）的工作面被壓潰（靜鏈接）、磨損（動連接）和鍵的剪斷等。對于實際采用的 材料組合和標準尺寸來說，壓潰和磨損是主要的失效形式，所以通常只進行鍵連接的擠壓或磨損性的計算。 假設 工作壓力沿 鍵的長度和高度均勻分布，則它們的強度條件為 靜連接時： 20 00 / / ( )ppT d l k?????? ?? 動連接時： ? ?20 00 / / ( )P T d l k p?? 式中： p? —— 鍵連接工作表面的擠壓應力， MPa； P—— 鍵連接工作表面的壓力， MPa； T—— 轉(zhuǎn)矩， N*m； d—— 軸的直徑， mm； l—— 鍵的工作長度， mm， A 型鍵 l=Lb（ L 為鍵的公稱長度）； k—— 鍵與輪轂接觸高度， mm， k ? h/2； ??p —— 許用壓力， MPa； p?????—— 許用擠壓應力， MPa； 傳動軸中兩個鍵所受的扭矩相同，皮帶輪出的鍵的鍵長較短，界面尺寸也較小，故只需要校核皮帶輪處的鍵連接的強度 鍵長 L=25mm，工作長度為 l=Lb=17 mm，鍵高 h=7 mm。接觸高度k=h/2= 由前面的公式可得，鍵的連接擠壓應力為 20 00 / / ( ) 11 T d l k M Pa? ?? 查表得 p?????=（ 100~120） MPa， p? p?????，故傳動鍵選取合適。 絲杠的校核 絲杠的壽命的計算： 查機械手 冊可得公式 h F H Loe nK K K KCFK? 式中 F—— 軸向載荷，取 800N； Kh—— 壽命系數(shù)， Kh=（ Lh/500） ^1/3= Lh—— 工作壽命，取 15000h； Kf—— 載荷系數(shù)，取 ； 重慶大學本科學生畢業(yè)設計 （論文） 5 關鍵零部件的校核計算 Kh—— 動載荷硬度影響系數(shù)，取 ； Kl—— 短行程系數(shù)，取 ； Kn—— 轉(zhuǎn)速系數(shù)，取 ； 計算解得： h F H Loe nK K K KCFK?=8850 靜載荷條件計算： 24700960`0 ??? FKKC HFa 故滿足條件 ； 絲杠的全長深長量： umtu 9 6 1 639。 ????? ?? 取預拉伸量： 39。 ?? 預拉伸力： NNLEAFt 3 1 7 1 1126039。 ?????????? ? ?? 故 所選絲杠預拉伸力滿足要求。 每章小結 這一章中對關鍵零件進行了校核，避免出現(xiàn)應力過大造成意外發(fā)生。首先是對傳動軸進行了校 核，確定了危險截面后對危險界面左右的彎扭矩進