【導(dǎo)讀】主要包括了翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的軸、齒輪、液壓缸的整體設(shè)計(jì)，其中還有軸承的選取，聯(lián)軸器的選取和校核。Keywords：Steelbarstacker；Machinery；Hydraulicpressure；Gear

　　

【正文】 用這種方法來初步估算軸的直徑。對于不大重要的軸，也可作為最后的計(jì)算結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： ? ?TTT WT ?? ?? (326) 式 中： T? —— 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa ； T —— 軸所受的扭矩， mN? ； TW —— 軸的抗扭截面系數(shù)， 3mm ； ??T? —— 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa 。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 153 軸常用幾種材料的 ??T? 及 0A 值 ， 得 45 號鋼的 ? ? MPaT 45?? 。 由 軸 的 工 作 情 況 可 知 ， 安 裝 齒 輪 的 軸 所 受 的 扭 矩 最 大 ， 其 大 小 為 ：mNT ???? 8 4 9 2 42 。 軸的抗扭截面系數(shù)為： 163dWT ?? (327) 由以上的公式得： ? ?3 16 ?? ??TTd (328) 代入數(shù)據(jù)得： mmd 95 9163 6 ??? ?? 26 考慮軸上要安裝鍵，為安全起見，我們?nèi)。? mmd 110? 軸的最小直徑顯然在軸端安裝軸承處，為了使所選的軸直與軸承的孔徑 ndi 相對應(yīng)，故需同時(shí)選取軸承型號。查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊，由 GB29784，單列圓錐滾子軸承選取 7622E。 確定軸的各段尺寸和長度 ，由上面的計(jì)算得出該端軸的直徑為 110mm，由小齒輪寬 200mm，查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊得軸承的寬度為 ，同時(shí)查出軸承擋圈和軸承 端蓋的長度，總計(jì)為 37mm，最后取該段軸的總長為 337mm。 ，同時(shí)配合型鋼的長度要求，我們?nèi)≡摱屋S的長為 997mm，由于軸的定位肩的高度 h 一般取為（ ～ ） d，取軸的直徑為 130mm。同時(shí)我們將與軸配合的軸承選取出來，查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊，得出軸承選用 27326E。 ，長度取 814mm，直徑取 140mm。 ，取直徑為 130mm，長度的選取根據(jù)后面的聯(lián)軸器的選取得出為 212mm。 聯(lián)軸器的選擇 由于機(jī)器 啟動(dòng)時(shí)的動(dòng)載荷和運(yùn)轉(zhuǎn)中可能出現(xiàn)的過載現(xiàn)象，所以應(yīng)當(dāng)按軸上的最大轉(zhuǎn)矩作為計(jì)算轉(zhuǎn)矩 caT ，計(jì)算公式為： TKT Aca ?? (329) 式中： T —— 公稱轉(zhuǎn)矩， mN? AK —— 工作情況系數(shù)。 選取工況系數(shù)為 ?AK ，由軸上的轉(zhuǎn)矩為 mNT ?? 得 mNT ca ???? 3 8 9 2 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（ GB43232020）選取 LT12 型聯(lián)軸器，該聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩 ? ? mNT ?? 8000 。從而 ? ?TTca? ，滿足設(shè)計(jì)要求。 又因?yàn)?LT12 型聯(lián)軸器的軸徑長為 212mm，所以前面我們?nèi)〉谒亩屋S的長度為 212mm。 27 軸上零件的軸向定位 齒輪，半連軸器的周向定位均采用平鍵 連接。由第一段的軸的直徑為 110mm，由于鍵長不宜超過（ ～ ） d，所以取 mml 220? 。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 6— 1 查得平鍵截面mmlhb 2 2 01628 ????? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，選取齒輪輪彀與軸的配合為 67nH 。半連軸器選用平鍵為 mmlhb 1801628 ????? ，半連軸器與軸的配合為67kH。滾動(dòng)軸承與軸的軸向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 6m 。 確定軸上的圓角和倒角的尺寸 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 152 中零件倒角 c 與圓角半徑 R 的推薦值選出端倒角： ??453 ，圓角為： ?R 。 確定軸上的載荷 軸上的受力如圖所示： 由前面計(jì)算得： NFt 66475? ， NFr 21272? 。 翻轉(zhuǎn)臺的總重： G=5492N。 各段的長度如圖所示。 求垂直面的受力 以 a 點(diǎn)為圓心取矩得： 01 6 0 0*2 3 0*1 2 5 0*2 ??? GFF rV 28 (330) 求得： NFv ? 。 又由 0YF??得： 12V r VF G F F? ? ? (331) 求得 : NFV 158201 ? 求垂直面上的力 以 a 點(diǎn)為圓心取矩得： 02 3 01 2 5 0*2 ?? th FF (332) 求得： NFH ? 又由 0YF??得： 12H t HF F F?? (333) 得： NFH ? 。 軸的彎矩與扭矩圖 垂直面： 圖中： ,1 2 4 7 6111 mNlFM H ???? (334) 29 mNlGM ???? 192232 (335) 水平面： 圖中： mNlFM V ???? 6 3 8113 。 (336) 總彎矩為： mNMMM a ???? 2 9 9 52221 (337) mNMM b ??? 1 9 2 22 總彎矩圖： 軸的扭矩圖為： 由總彎矩和扭矩圖可知，軸上最危險(xiǎn)的截面是 a 面。 彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 30 這里只校核危險(xiǎn)截面 a 的強(qiáng)度，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》以及上表中的數(shù)據(jù)，我們?nèi)??? 。 計(jì)算軸的 a 點(diǎn)出的抗彎截面系數(shù)： 33 13310032 mmdW a ?? ? (338) 則， 軸的計(jì)算應(yīng)力： MP aW TMaaca 101)( 212 ??? ?? (339) 由于前面已經(jīng)選定軸的材料為 45 號鋼，調(diào)制處理。查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 151 許用彎曲應(yīng)力 ? ? 1801 ??? MPa。 因此 ? ?1ca???? 故 設(shè)計(jì)符合要求。 （Ⅱ）軸的設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)工藝性 該軸的結(jié)構(gòu)工藝性同翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的 （Ⅰ） 軸設(shè)計(jì)相同，在此不再贅述。 軸的材 料 該軸的材料同翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的 （Ⅰ） 軸設(shè)計(jì)相同，具體 說明見翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) （Ⅰ） 軸的設(shè)計(jì)。 于是 軸的材料選為 45 鋼。 計(jì)算Ⅱ軸的轉(zhuǎn)矩 由前面計(jì)算齒輪的時(shí)候已經(jīng)知道，兩齒輪的傳動(dòng)比為 12 9i ? ，由 1212 219ZTi ? ? ?,即：219TT? 。由 NT ? ，得： mNT ?? 大扇形齒輪軸上的受力 31 前面我們已經(jīng)求出作用在小 齒輪上的力，大扇形齒輪的受力和小齒輪的受力是大小相等，方向相反。同時(shí)大扇形齒輪上的受力作用在 Ⅱ軸上。 即 NTF t 6647510132 31 1 ????? ? NFF tr 2127220t a n66475t a n ????? ?? NFF tn 7079320c os66475c os ??? ?? 計(jì)算軸的最小直徑 我們是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件來計(jì)算軸的最小直徑，這種方法只按軸的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度：如果還受不大的彎矩時(shí)，則用降低需用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的方法予以考慮。在做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用這種方法來初步估算軸的直徑。對于不大重要的軸，也可作為最后的計(jì)算結(jié)果。軸的 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： ? ?TTT WT ?? ?? (340) 式 中： T? —— 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa ； T —— 軸所受的扭矩， mN? ； TW —— 軸的抗扭截面系數(shù)， 3mm ； ??T? —— 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa 。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 153 軸常用幾種材料的 ??T? 及 0A 值 ， 得 45 號鋼的 ? ? MPaT 45?? 。 由 軸 的 工 作 情 況 可 知 ， 安 裝 齒 輪 的 軸 所 受 的 扭 矩 最 大 ， 其 大 小 為 ：mNT ca ???? 3 8 9 2 。 軸的抗扭截面系數(shù)為： 163dWT ?? (341) 由以上的公式得： ? ?3 16 ?? ??TTd 32 代入數(shù)據(jù)得： mmd 181 8163 6 ????? 考慮軸上要安裝鍵，為安全起見 ， 我們?nèi)。?d=200mm 確定軸的各段尺寸和長度 ，由曲柄的寬為 157mm，曲柄外的軸端倒角為 3mm，前面計(jì)算得知該段軸的直徑為 200mm。最后取該段軸的總長為 160mm。 ，由于軸的定位肩的高度 h 一般取為 ? ? d ，取軸的直徑為 220mm。同時(shí)我們將與軸配合的軸承選取出來，查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊，由 GB29784 查得圓錐滾子軸承選用 7534E，同時(shí)查出該軸承的寬度為 91T mm? ，軸承端蓋的長度為 65mm和軸肩擋圈的長度為 150mm ，擋圈要突出兩端的軸肩各 3mm ，最后我們?nèi)〉诙碎L為300mm 。 ，軸徑為 200，齒輪的寬為 200mm 。由第二段的擋圈突出 3mm ，軸肩擋圈長為 65mm ，同時(shí)軸肩擋圈在左端突出 3mm 。最后該段的長度取為 265mm 。 ，取軸的直徑為 180mm，查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊，由 297 84GB ?圓錐滾子軸承取 7530E ，同時(shí)查得該軸承的寬為 T 77mm? ，由第三段的擋圈突出 3mm ，軸端的倒角取 3mm ，最后取該段軸長為 83mm 。 軸上零件的軸向定 位 齒輪，曲柄的周向定位均采用平鍵連接。由第一段的軸的直徑為 200mm，由于鍵長不宜超過 ? ? ，所以取 l=140mm。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 6 — 1 查得平鍵截面mmlhb 1401832 ????? ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，選取曲柄與軸的配合為 67nH 。齒輪 安裝同樣是用平鍵連接，取該段的鍵長為 140l mm? ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 6— 1 查得平鍵截面32 18 14 0b h l mm? ? ? ? ?，加工通 曲柄處的鍵一樣。滾動(dòng)軸承與軸的軸向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 6m 。 確定軸上的圓角和倒角的尺寸 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 152 中零件倒角 c 與圓角半徑 R 的推薦值選出軸端倒角： ??453 ，圓角為： ?R 。 33 確定軸上的載荷 軸上的受力如圖所示： 由前面計(jì)算得： NFt 66475? ， NFr 21272? 。 在計(jì)算液壓缸時(shí)，我們已經(jīng)算出 F=250000N。 各段的長度如圖所示。 求垂直面的受力 其受力圖為： 以 b 點(diǎn)為圓心取矩得： )(*2 ???? rv FFF (342) 求得： NFV 481452 ? 。 又由 0YF??得： 34 12V V rF F F F? ? ? (343) 求得 NFV 2768731 ? 。 求水平面上的力 受力圖為： 以 b 點(diǎn)為圓心取矩得： )(2 ??? tH FF (344) 求得： NFH 474042 ? ， 又由 0YF??得： 12H t HF F F?? (345) 得： NFH 190711 ? 。 軸的彎矩與扭矩圖 垂直面： 35 圖中 ： NFM 2 0 0 0 00 8 ??? (346) NFM V 3 7 71 7 ??? (347)水平面： 圖中：