【正文】 的零件有鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過盈配合等，本設(shè)計中用鍵和銷及緊定螺釘來實現(xiàn)周向定位。 軸向定位一般 用 軸肩、軸套、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來保證。本設(shè)計中主要用軸肩、軸端擋圈和圓螺母來實現(xiàn)軸向定位。 主軸直徑及各段軸的長度和直徑的確定 確定主軸的最小直徑 取手柄處施加的轉(zhuǎn)矩 T=30000N mm,手柄轉(zhuǎn)速 n=50r/min。 查閱表 ]3[315? ，由于彎矩較小，載荷平穩(wěn)， 0A 取較小值 , 1120?A mm2，則軸的最小許用直徑為： 50 00030000112 330m in ???? npAd mm 軸上鍵槽對軸有削弱作用，所以本次設(shè)計選取最小主軸直徑 16min ?d mm。 軸上各段長度和直徑的初步確定 如圖 51 所示，根據(jù)總體分析取主軸總長 300?l mm， 在根據(jù)軸上各段的作用，分齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 別確定各段的尺寸 如下： 軸上 EF 段 為蝸桿 ，初定尺寸： 404011 ???dl mm；軸上 AB 段 安裝軸端螺母 ，初定尺寸： 161022 ???dl mm，軸上 BC 段安裝 手 輪，初定尺寸： 182533 ???dl mm，軸上 DE 段安裝 套筒 ，初定尺寸 2415544 ???dl mm，軸的另一半 與箱體連接 。 圖 51 主軸示意圖 主軸的載荷分析 軸的受力確定 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖 51，做出軸的載荷分析圖，如圖 52 所 示 : 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 52 主軸的載荷分析 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 支反力的計算 首先計算蝸桿所受各力：其中蝸桿所受轉(zhuǎn)矩 T1=30000N mm,d1=mq=40mm,則 NdTFt 150 040300 0022 111 ???? NdTFF ta 12 3023614 513 022 2 221 ????? NFF tr 448tan2 ?? ? 水平面： 0?? XF 021 ??? NHtNH FFF 又 mmmmmmLL 2 6 0602 0 032 ???? 對 D 點(diǎn)取矩則 NFLL LF tNH 34626060150032 31 ????? 對 B 點(diǎn)取矩則 NFLL LF tNH 1154260202150032 22 ????? 豎直平面內(nèi)： 0??yF 0321 ??? rNVNV FFF NLLDFLFFarNV 19823231 ???? NFFF NVrNV 2 5 01 9 84 4 822 ????? 彎矩扭矩的計算 手輪 輸入的扭矩： 300001 ?T N mm 則 BE 段軸所受的扭矩 : 3000032 ??TT N mm 水平作用在 C點(diǎn)的彎矩： mmNLFM NHH ????? 6 9 2 0 02 0 03 4 621 垂直作用在 C點(diǎn)的彎矩： mmNLFM NVV ????? 3 9 6 0 02 0 01 9 8211 mmNLFM NVV ????? 1 5 0 0 0602 5 0322 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 由圖 52 可知 ,可以看出軸的危險截面在 C處 mmNMMM VH ?????? 7 9 7 3 03 9 6 0 06 9 2 0 0 222 121 軸的校核 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面 E）的強(qiáng)度。根據(jù)軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為不對稱循環(huán)變應(yīng)力，取 ?? ，軸的計算應(yīng)力 22 2213() 7 9 7 3 0 ( 0 . 7 5 3 0 0 0 0 ) 1 3 . 10 . 1 3 7Eca MT ?? ?? ??? ? ??MPa 前已選軸的材料為 45 鋼，調(diào) 質(zhì)處理 。 由表 ]1[115? 查得， 60][ 1 ??? MPa。因此 ][ 1?? ??ca ，故安全。 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 截面 C 左側(cè)： 抗扭截面系數(shù)： 33 ???? dx? mm3 抗彎截面系數(shù)： 33 ???? d? mm3 截面 C 上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 0 1 3 03 0 0 0 01 ??? TT T?? MPa 截面 C 左側(cè)的彎矩 M 為： 797301??MM N mm 截面 C 上的彎曲應(yīng)力： 0 6 57 9 7 3 0 ??? ?? Mb MPa 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表 ]1[115? 查得 ： 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 640?B? MPa， 2751 ??? MPa， 1551 ??? MPa 截面上由于軸肩而形成的理論主應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及 ?? 按表 ]1[23? 查得，因 ??dr ， ??dD 可查得： ?? ? ， ??? 又由附圖 31 可查得，軸的材料的敏感系數(shù)為 ??q ， ??q 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 1 ( 1 ) 1 0 .8 2 ( 2 .1 5 1 ) 1 .9 4kq? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? )()1(1 ???????? ??? ?qk 由附圖 ]1[23? 查得，尺寸系數(shù) ??? ；由附圖 ]1[33? 查得，扭轉(zhuǎn)系數(shù) ??? ，軸按精車加工，由附圖 ]1[43? 查得，表面質(zhì)量系數(shù)為 : ?? ?? ?? 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 1?q? ，則得，綜合系數(shù)為 : ??????? xxrr kK ?? ??????? ???? ??kK 又由附圖 ]1[63? 得，低碳鋼的特性系數(shù) ~??? ，取 ??? 。 ~??? ，取 ??? 于是計算安全系數(shù) caS 的值，得 : 22 1551 ??????? ? maKS ??? ? ??? 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 1551 ??????? ? maKS ??? ? ??? 2222 ???????? SSS SSS ca???? 故可知其安全。因無過大的瞬時過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對稱性 ,故略去靜強(qiáng)度的校核 。 截面 C 右側(cè) 的校核和 截面 C 左側(cè) 的校核類似。 1275 3 . 6 42 . 7 1 2 7 . 9 0 . 1 0amS K? ???? ? ??? ? ?? ? ? ? 1 155 K? ???? ? ??? ? ??? ? ? 2 2 2 23 . 6 4 1 3 . 3 8 3 . 1 1 . 53 . 6 4 1 3 . 3 8ca SSSSSS?????? ? ? ? ??? 所以滿足要求 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 第 6 章 第二自由度蝸桿軸 部分的設(shè)計計算 軸的類型 軸按照軸線形狀的不同，分為直軸 和 曲軸兩大類。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸 與 階梯軸兩種。光軸形狀 較 簡單，加工容易，應(yīng)力集中少，但軸上零件不容易裝配 和定位；階梯軸則正好 和 與光軸相反。因此光軸 多 用于心軸和傳動軸，階梯軸常用于轉(zhuǎn)軸。直軸一般制成實心軸 ， 在那些 因為 機(jī)器結(jié)構(gòu)要求需在軸中裝其他零件或減少軸質(zhì)量 且 具有特別重大作用的場合，則將軸制成空心的。空心軸的內(nèi)徑與外徑的比值通常為~ ，以保證軸的剛度及 扭轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。曲軸通過連桿可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動改變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動，或做相反的運(yùn)動變換。 軸還可以 按照承受載荷的不同，可分為心軸、 轉(zhuǎn) 軸和傳動軸三類。工作中既承受彎矩 又 承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為 心 軸 ， 心軸分為傳動心軸和固定心軸兩種 。 只承受扭矩而不承受彎矩（或彎矩很?。┑妮S稱為傳動軸。 軸作為組成機(jī)器的主要零件， 一切做回轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳動零件（例如齒輪、蝸輪等），都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動及動力的傳遞。因此，軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動和動力。 由于本設(shè)計中，其既承受彎矩又承受扭矩，所以是 轉(zhuǎn)軸。由于軸上零件只須回轉(zhuǎn)運(yùn)動，故選用直軸，為了方便定位選用階梯軸。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料的選擇 軸的結(jié)構(gòu)選擇 在本設(shè)計中軸類型選擇之后，按照 以下因素 決定 軸的結(jié)構(gòu)： 、尺寸、數(shù)量以及與軸連接的方法 ； ； 、大小、方向及分布情況和軸的加工工藝等 。 由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，隨著具體情況的不同其結(jié)構(gòu)形式 因時 而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。 在面對 不同情況 時 進(jìn)行具體 的設(shè)計 分析， 但無論什么情況下 ，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng) 該 滿足： 在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置 ； 2. 軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等 ； 3. 軸上的零件應(yīng)便于拆裝和調(diào)整 。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 軸的材料選擇及其上零件的定位 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼 ， 合金鋼比碳鋼具有更高力學(xué)性能 與 更好淬火性能。因此，在傳遞大 的 動力，并要求減少尺寸 和 質(zhì)量，提高軸頸耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常用合金鋼。 由于碳鋼 較 合金鋼價廉，應(yīng)力集中敏感性 比 較低，同時可以用熱處理或化學(xué)處理的辦法 來 提高耐磨性 與 抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造 較 為廣泛 。 其中 較 常用的是 45 鋼，不太重要及受載較小的軸可用 Q235A、 Q275 等普通碳素鋼 。 各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）及表面強(qiáng)化處理（如噴丸、滾壓等），對提高軸抗疲勞強(qiáng)度有著顯著效果。 而在本 設(shè)計中軸主要傳遞運(yùn)動，且受力較小，固 選擇 45 鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理。 周向定位常用的零件有鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過盈配合等，本設(shè)計中用鍵和銷及緊定螺釘來實現(xiàn)周向定位。 軸向定位一般 用 軸肩、軸套、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來保證。本設(shè)計中主要用軸肩、軸端擋圈和圓螺母來實現(xiàn)軸向定位。 軸直徑及各段軸的長度和直徑的確定 確定軸的最小直徑 取手柄處施加的轉(zhuǎn)矩 T=26000N mm,手柄轉(zhuǎn)速 n=50r/min。 查閱表 ]3[315? ，由于彎矩較小，載荷平穩(wěn)， 0A 取較小值 , 1120?A mm2，則軸的最小許用直徑為： 50 00026000112 330m in ???? npAd mm 軸上鍵槽對軸有削弱作用，所以本次設(shè)計選取最小主軸直徑 12min ?d mm。 軸上各段長度和直徑的初步確定 如圖 61 所示，根據(jù)總體分析 取主軸總長 280?l mm，在根據(jù)軸上各段的作用，分別確定各段的尺寸如下： 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 軸上 CD 段 為蝸桿 ，初定尺寸： 303511 ???dl mm；軸上 AB 段 安裝軸端螺母 ，初定尺寸： 121722 ???dl mm ，軸上 鍵槽處 段安裝 手 輪，初定 BC 段 尺寸1516733 ???dl mm，軸的另一 側(cè)與箱體連接 。 圖 61 軸示意圖 軸的載荷分析 軸的受力確定 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖 61，做出軸的載 荷分析圖，如圖 62 所示 ： 圖 62 軸的載荷分析 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 支反力的計算 首先計算蝸桿所受各力：其中蝸桿所受轉(zhuǎn)矩 T1=26000N mm,d1=mq=30mm,則 , NdTF t 173 330260 0022 111 ???? NdTFF ta 27218010 884022 2 221 ????? NFF tr 990tan2 ?? ? 水平受力圖如圖所示： 水平面： 0?? XF 021 ??? NHtNH FFF 又 mmmmmmLL 2 1 5501 6 532 ???? 對 D 點(diǎn)取矩則 NFLL LF tNH 39821550171332 31 ????? 對 B 點(diǎn)取矩則 NFLL LF tNH 1315215165171332 22 ????? 豎直平面受力如圖所示： 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 豎直平面內(nèi)： 0??yF 021 ??? rNVNV FFF NLLDFLFFarNV 42023231 ????