【正文】 量時將葉片簡化為一個厚度均勻的長方體，如圖51所示葉片的厚度可按下式估算：圖51 葉片簡化圖葉片的厚度可按下式估算 式中：——系數(shù)，；——葉輪的外徑；——單級揚程；則全部葉片的質(zhì)量為 ：b)計算前蓋板質(zhì)量 根據(jù)葉輪前蓋板形狀，將其簡化為厚度均勻的圓環(huán)。厚度，考慮到前蓋板有彎曲，可以適當(dāng)縮小圓環(huán)內(nèi)徑，具體尺寸見圖52所示。 圖52 前蓋板圓環(huán)c)計算后蓋板質(zhì)量根據(jù)裝配圖相關(guān)尺寸，并將后蓋板簡化為一個圓環(huán)和一個套筒，計算后蓋板質(zhì)量如下：查機械設(shè)計手冊選擇凸緣聯(lián)軸器型號為GYD6(GB584386)重量，公稱轉(zhuǎn)矩為?！? 式中：——徑向力；——揚程；——葉輪出口直徑；——葉輪出口寬度（包括兩蓋板厚度）；——液體重度,水的重度為——徑向力系數(shù)，由下式確定。徑向力系數(shù)計算公式如下：式中：——設(shè)計流量；——實際流量。經(jīng)計算 葉輪半徑，最大半徑上的不平衡重量。彈性塊聯(lián)軸器是標(biāo)準(zhǔn)件，可認(rèn)為是靜平衡的。葉輪不平衡重量所產(chǎn)生的離心力為：（2）軸傳遞的扭矩式中：——配套功率； ——泵的轉(zhuǎn)速；式中：——工況變化系數(shù)，此次設(shè)計取。（3）軸向力（向左）的計算計算軸向力時，可按如下經(jīng)驗公式進(jìn)行：其中 帶入得：(向右)的計算 式中： ；則：總的軸向力，方向向左。2．軸不同斷面上的扭矩、彎矩、軸向力的計算 。圖53 泵軸的強度計算根據(jù)上述計算數(shù)據(jù)，將泵軸簡化為一簡支梁，并考慮其最危險情況，降所有力移至左右兩端。計算出。作出泵軸不同斷面上的扭矩圖、彎矩圖、剪力圖，如圖53所示。3．強度校核 由圖53可看出，最危險斷面是泵軸的B斷面，即靠近葉輪的軸承所在斷面。式中：——彎曲應(yīng)力；——所計算斷面的彎矩；——抗彎截面系數(shù)。對于無鍵槽的實心軸,可用下式計算：式中：——軸的直徑。即 得：式中： ——拉應(yīng)力；——所計算斷面的軸向力；——所計算斷面的面積。式中：——切應(yīng)力；——所計算斷面的扭矩；——所計算斷面的扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)。對于無鍵槽的實心軸：按第四強度理論，折算應(yīng)力為： 軸材料的安全系數(shù)為：式中：——軸材料的屈服極限；——軸材料的許用安全系數(shù)。軸材料為45號優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，查機械設(shè)計手冊得: 則，查得。安全系數(shù) 則該泵軸滿足強度要求，同時也滿足疲勞強度要求，是安全的。在泵中一般采用普通平鍵連接，在軸頸尺寸確定后，如果按照國家標(biāo)準(zhǔn)選擇鍵，則不需要進(jìn)行校核，對于非標(biāo)準(zhǔn)件，必須進(jìn)行校核，為了穩(wěn)妥起見，這里對聯(lián)軸器處的鍵都進(jìn)行校核。普通平鍵屬于靜連接，主要失效形式有兩種：鍵在所傳遞的扭矩作用下，由于剪應(yīng)力和工作面上的擠壓應(yīng)力的作用，鍵被剪斷或者工作面被壓壞?！÷?lián)軸器處鍵的強度校核聯(lián)軸器處鍵的尺寸為,鍵材料采用45號鋼，其許用切應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力分別是： ； （1）切應(yīng)力校核式中: ——傳遞的扭矩，； 　——鍵的長度，；——鍵的寬度, ； ——軸的直徑, 。由上可見，即該處的鍵滿足切應(yīng)力要求。（2）擠壓應(yīng)力校核式中: ——傳遞的扭矩，；——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，為鍵的高度，；——鍵的長度，；——軸的直徑, 。由上可以看出，即該處的鍵滿足強度要求。 　軸向力的計算泵在運轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)子上作用的軸向力，產(chǎn)生軸向力的原因有很多，主要是液流作用在葉輪上的力不平衡引起的。葉輪前后蓋板不對稱，前蓋板在吸入眼部分沒有蓋板，另一方面，葉輪前后蓋板像轉(zhuǎn)盤一樣帶動前后腔內(nèi)液體旋轉(zhuǎn)，前后蓋板側(cè)腔內(nèi)的液體壓力按照拋物線規(guī)律分布，且口環(huán)以上部分呈軸對稱分布，作用在后蓋板上的壓力，除口環(huán)以上部分與前蓋板對稱作用的壓力相抵消外，口環(huán)下部壓力減去吸入壓力所余壓力即為軸向力A，方向指向葉輪入口。軸向力可按下式計算：式中葉輪進(jìn)口半徑；水的重度（）；水的密度（）軸的旋轉(zhuǎn)角速度水泵勢揚程。、　徑向力的計算計算公式為： （其中取）式中——葉輪直徑；——包括蓋板的葉輪出口寬度。對螺旋型壓水室的泵來說，當(dāng)水泵關(guān)死揚程時，即流量時徑向力最大。則最大徑向力：　軸承壽命的計算由于水泵轉(zhuǎn)速較高，且同時受軸向力和徑向力，所以本次設(shè)計采用深溝球軸承，它的作用是支持旋轉(zhuǎn)及承受軸上的載荷，代號為6309。該軸承同時承受軸向力和徑向力。軸承壽命計算：基本額定壽命：按一組軸承中的軸承發(fā)生點蝕破壞，而的軸承不發(fā)生點蝕破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)（以轉(zhuǎn)為單位）或工作小時數(shù)作為軸承基本額定壽命?；绢~定動載荷：就是使軸承的基本額定壽命恰好為轉(zhuǎn)時，軸承所能承受的載荷值,用表示,單位牛,一個型號的軸承有也只有一個基本額定動載荷。深溝球軸承壽命的計算公式:式中 ——軸承工作轉(zhuǎn)速，；——軸承基本額定動載荷，查機械設(shè)計手冊，,基本額定靜載荷（GB/T 2761994）；——軸承工作時當(dāng)量動載荷，；——軸承壽命，小時；——球軸承為。深溝球軸承當(dāng)量動載荷的求解過程：（1）確定軸承承受的徑向載荷，軸向載荷圖55 軸承受力圖由軸承受力圖有：①　 ②已知，于是得到。由軸的結(jié)構(gòu)及軸向力的方向可知，全部軸向力全部由靠近葉輪的那一個軸承承擔(dān)，即所受的軸向力為，根據(jù)分析可知，靠近葉輪的那一個軸承受的軸向力和徑向力都比離葉輪遠(yuǎn)的那個軸承大，所以離葉輪較近的那個軸承更容易被破壞，即只需校核離葉輪近的軸承壽命。（2）計算，考查它與的關(guān)系，查表得。（3）計算，由此判定系數(shù)，用線性插值法求出值。，查表知介于之間，對應(yīng)的值為，值為。 表51 徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系數(shù)Y軸承類型相對軸向載荷判斷系數(shù)名稱代號XYXY深溝球軸承6000010（4），為載荷系數(shù)，水泵取計算得：（5）小時使用壽命時間超過一萬小時，符合要求，因此軸承選擇是合理的。6結(jié)論此次設(shè)計完成了一單級單吸離心泵的設(shè)計，包括葉輪、蝸殼的水力設(shè)計和繪制泵的裝配圖、零件圖以及部分零件校核。其中水力設(shè)計和零件校核部分，很多數(shù)據(jù)都采用編制公式進(jìn)行計算。在精算葉輪出口直徑時，采用逐次逼近法計算，裝配圖和零件圖的繪制參考了實物，其中螺紋連接、軸承等都采用標(biāo)準(zhǔn)件繪制。從對繪制裝配圖的不熟悉程度可以知道，由于很少接觸實物，缺少空間想象力，因此以后應(yīng)該更加重視實踐，增強自己的動手能力?？偨Y(jié)與體會為期一個多月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，通過這次系統(tǒng)、完整的水泵畢業(yè)設(shè)計，我受益匪淺。通過這次單吸泵的水力設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，我初步接觸到了設(shè)計一臺泵的基本過程。從本次設(shè)計結(jié)果可以看出，該單級單吸離心泵的汽蝕性能、結(jié)構(gòu)強度、效率都基本上達(dá)到了設(shè)計要求。從基礎(chǔ)的水力設(shè)計到結(jié)構(gòu)設(shè)計、強度、汽蝕、效率估算等，完成了一個專業(yè)泵的產(chǎn)品的完整設(shè)計過程。此次設(shè)計把以前的機械設(shè)計和專業(yè)課程設(shè)計很好地聯(lián)系起來，讓我們知道了一個個單一的零部件怎樣組裝成一個整體，對水泵結(jié)構(gòu)更加清楚。這次設(shè)計很好的鍛煉了自己，并使自己對本專業(yè)的知識又加深了一步，也培養(yǎng)了自己獨立工作的能力，對我以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)本專業(yè)打下了堅實的基礎(chǔ)。在設(shè)計中，需要查閱很多資料，包括對優(yōu)秀成果的借鑒和一些國家標(biāo)準(zhǔn)，這就需要我們即時了解本行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展的新動態(tài)。在設(shè)計過程中，也暴露了自己的一些缺點，比如對知識掌握不全面、理解不透徹等，碰到很多困難，因此加強自學(xué)能力，多向老師和同學(xué)請教也是很重要的。大家在設(shè)計過程中互相學(xué)習(xí)和探討，也大大提高了工作效率。謝 詞本次設(shè)計的順利完成，要特別感謝符杰老師的耐心指導(dǎo)和悉心講解，以及學(xué)院各位老師對我本次設(shè)計無私的幫助，在此表示真誠的感謝。此外，還要感謝專業(yè)的很多同學(xué)，在這個設(shè)計中所給予的幫忙。參考文獻(xiàn)[1] [M].北京：宇航出版社，1995[2] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2011[3] [M].蘭州：甘肅工業(yè)大學(xué)出版社，1981[4] [M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2005[5] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2002[6] (上、下冊) [M].北京：機械工業(yè)出版社，2000 [7] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2003[8] [J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2004(3)：6567[9] [J].(2):4851 [10] [J].水泵技術(shù)，1994(3):36[11] [M].北京：機械工業(yè)出版社,1993[12] [M].北京：機械工業(yè)出版社，1974[13] [M].北京：機械工業(yè)出版社,1987[14] Lobanoff Centrifugal pumps design amp。 application[M]. Publication，19944