【正文】 受載情況，軸上零件的布置和固定方式，軸承的類型和尺寸，軸的毛坯、制造和裝配工藝及安裝、運輸?shù)葪l件。軸的結(jié)構(gòu)應是盡量減少應力集中，受力合理，有良好工藝性，并使軸上零件定位可靠，裝拆方便。對于要求剛度打的軸，還應在結(jié)構(gòu)上考慮減少軸的變形。 由于影響軸的結(jié)構(gòu)因素很多，故軸不可能有標準的結(jié)構(gòu)形式，必須根據(jù)情況具體分 析比較，確定方案 [9]。 軸上零件的固定 ， 零件與軸的固定或聯(lián)接方式，隨零件的作用而異。一般情況下，為了保證零件在軸上具有固定的工作位置，需從軸向和周向加以固定 。 采用合理結(jié)構(gòu)措施提高軸的疲勞強度 ， 軸的破壞多少屬于疲勞破壞。在軸的截面變化處（如軸肩、鍵槽、環(huán)槽等），會產(chǎn)生應力集中，軸的疲勞破壞往往在此產(chǎn)生。因此在軸的結(jié)構(gòu)設計中，應力要降低集中。提高軸的表面質(zhì)量也是 提高軸的疲勞強度的有力措施，因為軸的表面工作應力最大。在結(jié)構(gòu)上為了保證軸的疲勞強度，軸肩出的過渡圓角半徑不應過小。 提高軸的表面質(zhì)量包括降低軸的表面粗 糙度，對軸表面進行處理，如熱處理，機械處理和化學處理等，都能達到提高軸的疲勞強度的目的。 由電機選型得知： 電機為 Y132M16，額定功率為 4KW， 電機輸出軸的直徑為 38mm,饒性 聯(lián)軸器的效率為 （機械設計手冊查得） ，在經(jīng)過軸的 聯(lián)接后其轉(zhuǎn)速約為960r/min。 電機軸的直徑為 mm38? 。 初步估計軸的最小直徑 [9] 按扭矩初步估算軸頸 a、 估算軸徑 選擇軸的材料為 45 鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理 ，由表 查得材料的機械性能數(shù)據(jù)為 [9]： MPaEMPaMPaMPaMPasb511155270360650???????????? 根據(jù)表 公式初步計算軸徑，由于材料為 45 鋼，由表 選取 118?A ，則得 mmnPAd 33m in ??? （ 38） 考慮到 軸做高速運動 ， 且載荷 激振力 受力較大，故依據(jù)經(jīng)驗公式 ,取軸的大端直徑為 50mm。 b、選擇 聯(lián)軸器 考慮動載荷及過載 ，取聯(lián)軸器工作情況系數(shù) K=（根據(jù)聯(lián)軸器選?。瑒t聯(lián)軸器技術(shù)轉(zhuǎn)矩 [9]： 湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 22 mNmmNKTT e ????????? 4 根據(jù)工作要求選擇 開式 輪胎聯(lián)軸器，由軸徑 d=50mm 和 eT 選取聯(lián)軸器的型號為：UL8， 其允許最大轉(zhuǎn)矩 mNTe ?? 。 軸的結(jié)構(gòu)設計 要確定軸的具體結(jié)構(gòu)，必須充分考慮所有安裝在軸上零件的結(jié)構(gòu)尺寸。根據(jù) 軸 承的受力 情況 ，選取調(diào)心滾子軸承， 該系列軸承的 滾道 呈 球面形，能適應兩滾道軸心線間的角偏差及角運動的軸承 。 初選軸承為 53613， 其寬度 mmB 48? 。 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，為了便于軸承的裝配 ， 取軸承處的直徑為 mmd 651 ? ， 查軸承的技術(shù)參數(shù)得在此處的軸長為 ： mm46 ， 裝套筒的軸徑為 mmd 601 ? ， 此處的長度為 mm45 。 依次類推，當軸上所有零件尺寸確定后，軸的結(jié)構(gòu)也就基本確定了。圖 為軸的結(jié)構(gòu)簡圖。 圖 軸簡圖 軸承的選用和設計 軸承的選擇，選擇軸承時，首先是選擇軸承的類型。根據(jù) 工況要求選用調(diào)心滾子軸承，該類軸承在球面滾道外圈與雙滾道內(nèi)圈之間裝有球面滾子，按內(nèi)部結(jié)構(gòu)的 不同，分為 R、 RH、 RHA 和 SR 四種型式。由于外圈滾道的圓弧中心與軸承中心一致，具有調(diào)心性能，因此可自動調(diào)整因軸或外殼的撓曲或不同心引起的軸心不正?？沙惺軓较蜇摵膳c雙向軸向負荷。特別是徑向負荷能力大，適用于承受重負荷與沖擊負荷。圓錐孔軸承通過使用緊固件或退卸套可使于軸上的裝拆．調(diào)心滾子軸承可承受較大的徑向載荷，同時也能承受一定的軸向載荷。該類軸承外圈滾道是球面形，故具有調(diào)心性能，湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 23 當軸受力彎曲或傾斜而使內(nèi)圈中心線與外圈中心線相對傾斜不超過 1176?！?176。時，軸承仍能工作 [9] [19]。 在受力情況下，滾子軸承要 優(yōu)于球軸承，所以選用 調(diào)心 滾子軸承。 根據(jù)振動器選擇軸承為大游隙 調(diào)心滾子 軸承，在此只對軸承進行計算和選擇，對軸承座等在此不作 詳盡的 設計 計算 。 軸承選擇為調(diào)心滾子軸承 22313[19] 。 其相關參數(shù)為： （ 1）基本 尺寸 ： 65?d ； 140?D ； 48?B ； ?r （ 2） 安裝尺寸： mmda 77min ? ； mmda 128max ? ； mra ? （ 3） 計算系數(shù)： ?e ； ?Y ； ?Y ； ?Y （ 4） 額定動負載荷 ： kNCr 188? （ 5） 額定靜載荷 ： kNr 252C0 ? （ 6） 極限轉(zhuǎn)速 ： 油潤滑 3200r/min 脂潤滑 2400r/min。 彈簧的選用 彈簧是一種彈性元件，它可以在載荷作用下產(chǎn)生較大的彈 性變形。彈簧在各類機械中應用十分廣泛，主要用于： 1）控制機構(gòu)的運動，如制動器、離合器中的控制彈簧，內(nèi)燃機氣缸的閥門彈簧等； 2）減振和緩沖，如汽車、火車車廂下的減振彈簧，以及各種緩沖器用的彈簧等； 3）儲存及輸出能量，如鐘表彈簧、槍閂彈簧； 4）測量力的大小，如測力器和彈簧秤中的彈簧等。按照所承受的載荷不同，彈簧可以分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧等四種 [9] [17]。 螺旋彈簧是用彈簧絲卷制成的，由于制造簡便，所以應用最廣。在一般機械中，最為常用的是圓柱螺旋彈簧。所以在此選用圓柱螺旋壓縮彈簧。 根 據(jù)篩箱的設計，可以近似的計算出篩箱的重量約為 參振質(zhì)量 [5]： 654321 MMMMMMM ?????? ， kg； （ 39） 式中， 1M ——篩箱質(zhì)量， kg； 2M ——振動器質(zhì)量， kg； 3M ——支撐裝置上彈簧座總質(zhì)量， kg； 4M ——聯(lián)軸器及其罩的質(zhì)量， kg； 5M ——物料質(zhì)量， kg； ?? iw HBLfM ?5 ； wf ——物料結(jié)合系數(shù)，取 ； L ——篩面的長度， m； ?iH ——各層篩面上料層平均厚度的總和， m； 湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 24 6M ——其它參振質(zhì)量， kg。 經(jīng)計算得： kgM ? ； kgM ? ； kgM ??? ； kgM ? ； kgM 505 ? 。 kgMMMMMMM 6 0 0654321 ??????? 。 1調(diào)整螺栓 2法蘭 3彈簧座 4=螺旋彈簧 5橡膠座 6橡膠體 7篩箱側(cè)板 8套筒 圖 支撐彈簧簡圖 振動篩上選用的彈簧如圖所示，在實際設計時應考慮問題：支撐彈簧可以用橡膠彈簧或螺旋彈簧。亦可用復合彈簧，一般在支撐裝置中還設計有摩擦阻尼器，但是鑒于橡膠彈簧和復合彈簧的橡 膠內(nèi)阻較大，對過共振區(qū)時的振幅有一定的限制作用，所以可以不設計阻尼器和其他的限制裝置。只需對圓柱螺旋壓縮彈簧進行計算考慮。 彈簧要求在一般的載荷條件下工作，并要求中徑約為 95mm，外徑約為 110mm，彈簧的伸縮量約為 0～ 7mm，且所加載荷為篩箱質(zhì)量、振動器質(zhì)量、物料質(zhì)量。 其中， kgM ? 、 kgM ? 。 由式 （ 32） 知 htFqQ /1 4 ???? 知，計算得單位時間處理量為 skg/40 。為盡量簡化且精確計算，取 kgM ??? 根據(jù)設計的 偏心塊 ， 可以算出激振力 0F 的大小， rmF 20 ?? （ 310） 湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 25 式中， 0F ——激振力， N ； m——偏心塊重量， kg ； r——偏心塊回轉(zhuǎn)半徑， mm 。 代入數(shù)據(jù)得： NrmF 908620 ?? ? ， 且 NF 47601 ? ， NMFFF 1 4 3 4 65102 ???? ；NMFFF 3 8 2 65103 ???? ；且 13 rrA ?? 。取 mmA 4? 。 圖 支撐彈簧受力壓縮簡圖 由上可以計算得： NFF 642m a x ??， NFF m in ??， mm5?? 。 彈簧的許用應力 彈簧的 許用應力 應根據(jù) 工作條件料 來 確定 。 因彈簧在一般的載荷條件下工作，可以按第 Ⅲ 類彈簧來考慮?，F(xiàn)選用硅錳彈簧鋼（ MnSi260 ） Ⅲ 級。根據(jù)mmDD 16951 1 12 ???? ， 估取彈簧鋼絲直徑為 16mm。 由表 163[14]暫選 許用彎曲應力 MPaB 1570?? ，則根據(jù)表 162[14]可知 ： 許用切應力 M P aB ][ ???? ?? 。 彈簧絲直徑 根據(jù)強度條件計算 來確定 彈簧絲 的 直徑 。 現(xiàn)取旋繞比 C=6，則由 文獻 [14]中 式（ 164） 得 ： 14 ???? ??????? CCCK 根據(jù)式 （ 1610） 得 ： mmmmKCFd 628 ][ m a x1 ?????? ? 湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 26 改取 mmd 16? ，查得 [14] B? 不變，故 [? ]不變 。 取 mmD 95? ， ??C ，計算得 ?K 。 于是 ， mmmmd 628 39。 ?????。 上值與原來的估計值相近，取彈簧鋼絲標準直徑為 mmd 16? ，此時 D=95mm，為標準值，則 mmmmdDD 1 2 01 1 116952 ?????? 。所得尺寸與題中的限制條件相符，合適。 彈簧的圈數(shù) n 根據(jù)剛度條件， 來 計算彈簧的圈數(shù) n。 由式 文獻 [14]中 （ 169） 得彈簧鋼度 ： mmNmmNFFFFk F /526/5 86m i nm a x12 m i nm a x ???????? ??? 由 文獻 [14]中 表 162 ， 取 MPaG 82022? ，則彈簧的圈數(shù) n 為 ： 16820228 3 43 4 ??? ???FkDGdn 取 8?n 圈。此時彈簧的剛度為 mmNmmNkF /502/ ??? 校核 （ 1）彈簧初拉力 NNNkFF F 0 7 5 8 61m i n0 ?????? ? 初應力 39。0? 按 文獻 [14]中 式（ 168） ， 得： MP aMP ad DFK 33039。0 ?? ????? ??? 按照 文獻 [14]中 圖 169，當 C= 時，初 應力 39。0? 的推薦值為 65～ 185Mpa，故此初應力值合適。 （ 2）極限工作應力 lim? 取 B?? ? ，則 ： M P aM P a 7 91 5 7 ???? （ 3）極限工作載荷 湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 27 NNDKdF 3l im3l im ??? ???? ?? 結(jié)構(gòu)設計 選定兩端 端部形式 ，并計算出全部尺寸（從略）。 底座 的設計 底座的功用 底座主要用來支撐整個機器，保持整個機器工作時的穩(wěn)定性和平衡性。一般機器底座的技術(shù)要求都不 是很 高，大多數(shù)尺寸都是自由公差。 ZD1224 型單軸直線振動篩用為座式，其用地腳螺釘固結(jié)在混凝土中。 混凝土有良好的抗壓強度、防銹、吸振，它的內(nèi)阻尼是鋼的 15 倍、鑄鐵的 5 倍。 底座 材料的選擇 底座 材料 有 如下 兩種方案 選擇 ： 方案一 、采用 鑄鐵機架，牌號為 HT150。灰鑄鐵來源廣，價格低，它的鑄造性能好，工藝簡單；鑄造應力小，不需人工時效；有一定的機械強度及良好的減振性 [910]。 方案二 、 采用焊接機架，即采用型鋼結(jié)構(gòu)（角鋼和槽鋼焊接而成），焊接機架 具有強度高、剛度大 等優(yōu)點 ，對 于 同一結(jié)構(gòu) ，其 強度為鑄鐵的 倍 ，而且比鑄件毛坯輕30%，生產(chǎn)周期短、能適應市場競爭的需要；結(jié)構(gòu)設計靈活、壁厚可以相差很大，并且可以根據(jù)工況需要不同部位選用；用于小批量的大、中型機架 [910]。 此振動篩為單件小批量生產(chǎn)，如果采用鑄鐵機架，制作模具較為復雜，而且設計時較困難 。 根據(jù)以往經(jīng)驗 ， 采用槽鋼和角鋼焊接機架，能節(jié)省生產(chǎn)成本。 焊接時應注意 （ 1） 材料的可焊性。可焊性差的材料會造成焊接困難，使焊縫可靠性降低。一般碳含量 %的碳鋼（如 Q235A， 20 及 25 鋼）和碳含量 %的低合金鋼可焊性良好。 （ 2） 合理布置焊縫 。 1）焊縫應位于低應力區(qū)，以獲得承載能力大，變形小的構(gòu)建； 2）為減小焊縫應力集中和變形，焊縫布置盡量能對稱，最好距中性軸的距離相等； 3）盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸，且焊線要短； 4）焊縫不要布置在加工面和需要表面處理的部位上； 5）若條件允許應將工作焊縫變成聯(lián)系焊縫； 6）避免焊縫匯交和密集，讓次要焊縫中斷，主要焊縫連接。 湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 28 合理選擇截面形狀和合理布肋 ，提高抗振能力； 提高焊接接頭抗疲勞能力和抗脆斷能力。 其結(jié)構(gòu)簡圖見附件。 湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 29 第 4章 主要零 部 件的校核 軸 的校核 軸材料為 45 鋼，按 II 類 載荷計算 [20]，其許用彎曲應力為 MPaW ?? ， 直線振動篩所用的塊偏心振動器，有一根通軸，在其上裝有兩組偏心塊，偏心塊的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強大的激振力，激發(fā)振動篩也使自身振動，因此軸承受著偏心塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力 0F及偏心塊產(chǎn)生的慣性力 gF ，軸及偏心塊的自重 G 及 kW ，支撐反力 AR 、 BR ，靜轉(zhuǎn)矩 jM 。當 0F 、 G 、 kW 方向一致時，軸受力最大。受力狀態(tài)如圖 所示。 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 mmNT ????? 91960 109554 61 軸的受力分析，見圖 所示。 圖 軸的受力分析 圖中 mmL 500 ? mmL 881 ? ； mmL 6272 ? kNNGWFFF z ?????? ； 則： kNFFRR BA ???? 求彎矩和扭矩圖 （ 1） 最大 彎矩： mNLFM ??? ，彎矩圖見圖 所示。 湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 30 圖 彎矩圖 （ 2）扭矩 mNmmNTT ???????? 109554 61 ，扭矩圖見圖 所示。 圖 扭矩圖 軸的剛度校核 （ 1） 危險截面 的確定 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、扭矩圖，截面 E 處的彎矩較大，且有軸承配合引起的應力集中， 軸上軸承 截面處的彎 矩也較大，直徑較小，又有圓角引起的應力集中 ，故對此處的軸截面進行校核。 （ 2） 危險斷面的當量彎矩 tM ： 22 )( TMM t ??? （ 41） 式中， M ——彎矩， mN? 。 11LFM? （ 1L 為 危險斷面到 1F 點的距離， m； ? 為 根據(jù)扭矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)；對不變扭矩取 ?? ） ； T ——扭矩， mN? ； 由式 （ 41） 得 ： ? ? 2 2 6)( 2222 ?????? TMM t ? mN? （ 3） 危險斷面的應力 應滿足： ? ?Wtw ZM ?? ?? （ 42） 湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 31 式中 ， w? ——彎曲應力， Pa ； 323dZ ?? ——截面模數(shù)， 3m 。 5333 )1065( ?? ?????? dZ ? 3m ? ? MP aMP aZM Wtw 5 ??????? ? ?? ， 故軸能滿足要求。 調(diào)心滾子軸承 的校核 根據(jù)振動器 結(jié)構(gòu)，初步 選擇軸承為大游隙調(diào) 心滾子軸承 22313[19]。 計算系數(shù)： ?e ； ?Y ； ?Y ； ?Y 額定動負載荷 kNCr 188? 額定靜載荷 kNr 252C0 ? 極限轉(zhuǎn)速 油潤滑 3200r/min 脂潤滑 2400r/min。 （ 1） 滾動軸承 受 力 分布 圖 軸 上力的布置簡圖 在軸 的 校核時已經(jīng)計算出了軸承上所 受 載荷 為： NrWF k 9 0 8 920 ?? ? ； NG 441? ； NWk 92? 圖 中，力 G 及 kW 與 0F 相比很小，為簡化計算略去不計；力 gF 與 0F 方向相反，略去 gF 使之偏于安全。這樣軸承上的軸向力 為零，徑向力為： NrWFRRR kBA 908920 ????? ? 湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計 32 （ 2） 計算滾動軸承的當量動載荷 P [19] 因在此軸的受力中，其軸向載荷 aF 極其的小，在此可 取 NFa 100? 。 查最新軸承手冊 [19] 可知： 當 可知： eRF Aa ?/ 時， aAr FYRP 1?? ； （ 43） eRF Aa ?/ 時， aAr FYRP ?? （ 44） 由軸承的選用可 取 ?Pf ； ?e ； ?Y ； ?Y ； ?Y （ Pf 載荷系數(shù)； e 判斷系數(shù)； X 徑向動載荷系數(shù)； Y