【正文】 () 齒輪的中心距 : a=(d3+d4)/2=120mm () 計(jì)算齒寬 : b=Φd? d3=? 120=28mm () 取齒寬 B2= 1B =28mm 齒數(shù) z7=35 與 z3=25 的兩齒輪嚙合時(shí)， 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 齒輪的模數(shù) m： m=4mm 齒輪的分度圓直徑 : d5=mz7=4? 35=140mm () d6=mz3=4? 25=100mm () 齒輪的中心距 : a=(d5+d6)/2=120mm () 計(jì)算齒寬 : b=Φd? d6=? 140=28mm () 取齒寬 B1=B2=28mm 齒數(shù) z1=20 與 z7=40 的兩齒輪嚙合時(shí)， 齒輪的模數(shù) m： m=4mm 齒輪的分度圓直徑 : d1=mz7=4? 20=80mm () 齒輪的中心距 : a=(d7+d8)/2=120mm () 計(jì)算齒寬 : b=Φd? d7=? 80=28mm () 軸 的 設(shè)計(jì) 軸的簡(jiǎn)介 。 擬定軸上零件的裝配方案： 擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的基本形式。所謂裝配方案，就是預(yù)定出軸上方根零件的裝配方向，順序和相互關(guān)系。 軸上零件的定位： 為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求者外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。 零件的軸向定位： 、套筒、軸端擋圈和圓螺母等來(lái)保證的。軸肩分為定位軸肩和非定位軸肩兩類。 利用軸肩定位是最方便可靠的方法，但采用軸肩就必然會(huì)使軸的直徑加大，而且軸肩處將因截面突變而引起應(yīng)力集中。因此，軸肩位多用于軸向力較大的場(chǎng)合。定位軸肩的高度 h 一般取為 h=（ ～ ） d, d 為與零件相配處的軸的直徑，單位為 mm。流動(dòng)軸承的定位軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面的高度，以便拆卸軸承。非定位軸肩是為了加工和裝配方便而設(shè)置的，其高度一般取為 1～2mm。 ： 徑向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的徑向定位零件鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過(guò)盈配合等。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 強(qiáng)度計(jì)算是設(shè)計(jì)軸的重要內(nèi)容之一，其目的在于根據(jù)軸的受載情況及相應(yīng)的強(qiáng)度條件來(lái)確定軸的直徑。若軸的直徑已由經(jīng)驗(yàn)方法或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所確定，則計(jì)算的目的就是驗(yàn)算已定的軸徑是否滿足強(qiáng)度要求。 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 [5]: ? ?33T9550 10PTnWd???? ? ? () 式中： T — 軸所受的扭矩，單位為 mmN? ； TW — 軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 mm3。 n — 軸的轉(zhuǎn)速，單位為 r/min； P — 軸傳遞的功率，單位為 kW； d — 計(jì)算截面處軸的直徑，單位為 mm； ??? — 許用扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力，單位為 MPa。 由上式可得軸的直徑 ? ? 333 109550 nPAnPd ??? ? () 式中： ? ?3 3 /109550 ???A 對(duì)于空心軸，則 d3 4 )1[ ??? n pA () 式中 1dd?? , 即空心軸的內(nèi)徑 d1與外徑 d 之比，通常取 ? =～ 。 應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)軸截面上開(kāi)有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱。對(duì)于直徑 d＞ 100mm 的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增 大 3%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大 7%對(duì)于直徑 d≤100mm的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大 5%～ 7%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大10%～ 15%.然后將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算 （即力學(xué)模型） 在作計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，應(yīng)先求出軸上受力零件的載荷（若為空間力系，應(yīng)把空間力分本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 解為圓周力，徑向力和軸向力，然后把它們?nèi)哭D(zhuǎn)化到軸上），并將其分解為水平分力和垂直分力。然后求出各支承處的水平反力和垂直反力。 根據(jù)上述簡(jiǎn)圖，分別按水平面和垂直平面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果分別作出水平 面上彎矩 MH和垂直面上的彎矩 MV；然后按下式計(jì)算總彎矩并作出合成彎矩圖； 22HVM M?? () 作出扭矩圖 校核軸的強(qiáng)度 已知：軸的彎矩和扭矩后，可針對(duì)某些危險(xiǎn)截面作彎扭合成強(qiáng)度校核 計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力 22ca 4? ? ? () 為了考慮循環(huán)特性的影響，引入折合系數(shù) a,則計(jì)算應(yīng)力為： ? ?22ca x4? ? （ ） 對(duì)于直徑為 d 圓軸，彎曲應(yīng)力 WM?? ，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力r 2TTWW? ??，將數(shù)據(jù) 代入上式中，則軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為 [5]： ? ? ? ?222 2c a 14 2 MTMTW W W ???? ??? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? () 其中式中： ca?——軸的計(jì)算應(yīng)力，單位為 MPa； 。 M——軸所承受的彎矩，單位為 ； T——軸所 受的扭矩，單位為 。 W——軸的抗彎截面系數(shù)，單位為 mm3。 ? ?1?? ——對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 主軸的設(shè)計(jì)（ Ⅵ 軸） 1. 已知：軸的最低轉(zhuǎn) n=，軸的功率 P=，轉(zhuǎn)矩 T= 2. 求作用在齒輪上的力： Ft =2T/d= 2 ?=5kN （ ） rttanFF??/ ?cos = （ ） tn cosF??= （ ） ta 3F F tg ???kN （ ） 3. 計(jì)算軸的直徑、長(zhǎng)度： 取軸材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理由手冊(cè)查得，取 A0=110， 由公式 [5]： 3 412 5 2 .6 3 / m in2 .1 9 72 .1 9 71 2 0 2 5 .22 5 2 .6 3 (1 0 .5 )30nrP k wdd??? ? ???? 代入數(shù)據(jù) ： n=30r/min, P=, 取 β=， 得 d? )(30 4 ??mm 考慮到軸最細(xì)處有鍵槽 則取 d1 =d+d%5=+%=62mm （ ） 圖 空心軸圖 取 d1=64 mm此處安裝大斜齒輪 該段軸長(zhǎng)度： L1=62mm 21` 2 6 4 2 6 4 0 .0 6 7 1 .6 8d d h? ? ? ? ? ? ?mm （ ） 取 d2=72 mm，此處安裝滑動(dòng)軸承 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 尺寸： 7 2 8 2 8 0d D B? ? ? ? ?mm 因?yàn)榭紤]潤(rùn)滑的因素中間處設(shè)計(jì)一段軸頸小些取 d3=70mm L3=76mm 剩余段仍然有一段安裝滑動(dòng)軸承因?yàn)閮啥溯S承相同所以軸頸相同取L4=110mm在軸的右端安裝一個(gè)齒輪取 L5=21mm 同理可設(shè)計(jì) :I 軸 ,II 軸， III 軸 , Ⅵ 軸； 求 M 因?yàn)辇X輪懸臂放置所以水平面內(nèi)彎矩 H a 3 76 44. 6M F l? ? ? ? ? （ ） 豎直面內(nèi)彎矩 tv r / 2 31 F F l? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖 四軸的的受力圖 其中 d 為大齒輪的分度圓直徑在第三章設(shè)計(jì)計(jì)算中已經(jīng)算出為 合成彎矩 2 2 2 2H v 296M M M? ? ? ? ? （ ） 做豎直方向彎矩圖，水平方向彎矩圖和合成彎矩圖 (3)由前面的轉(zhuǎn)矩為 (4) 計(jì)算相當(dāng)彎矩 Meq Meq= 22 )( TM ?? （ ） = 2 96)(2 96 22 ??? 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 其中 ? 是考慮彎矩和轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的應(yīng)力循環(huán)特性不同而引入的修正系數(shù)扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化時(shí) ? = 校核 [5]： 4221 1][)(10?????? TMd （ ） 查表得：? ? a65 ???? 165 29610 4 ????mm 軸的載荷分析圖 由上面設(shè)計(jì)得軸最小直徑 64 所以此軸合格。 所用數(shù)據(jù)查于機(jī)械設(shè)計(jì)原理及課程實(shí)踐。 牛頭刨床中，空心主軸的軸承負(fù)荷較大，沖擊比較厲害，徑向尺寸又有一定的限制，所以一般采用滑動(dòng)軸承；而其它軸的軸承 ，一般采用滾動(dòng)軸承 主軸上滑動(dòng)軸承設(shè)計(jì) 擬定：軸瓦的內(nèi)徑 d1=72 mm ,軸瓦的工作長(zhǎng)度 l=80 mm ,軸瓦材料為硒青銅 , 查表 191 得 [p]= MPa, [pv]= MPam/s 已知：主軸轉(zhuǎn)速 n= p=Fr/(ldl)=103/(7280)≈ MPa＜ [p] [5]pv 因?yàn)? v=πdn/601000(MPam/s) （ ） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 所以 pv=Fr/(ld)πdn/(601000) =π8072/(601000)≈ MPam/s＜ [pv] （ ） 核算結(jié)果表明，軸承的發(fā)熱情況不嚴(yán)重，但這是基于正確安裝和保證潤(rùn)滑的條下的結(jié)論，如果安裝不正確，潤(rùn)滑條件不好，軸承工作條件將顯著變壞，甚至?xí)龎摹? 本章小結(jié) 由上面本章對(duì) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中 空心主軸 以及主軸上的斜齒輪 進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并按此設(shè)計(jì)方法對(duì)其余軸 和齒輪 進(jìn)行同時(shí)校核 ，使 受力最大的空心 主軸使其滿足設(shè)計(jì)要求。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 第 5 章 曲柄機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 曲柄機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 遺傳算法簡(jiǎn)介 遺傳算法是一種模擬自然界生物群體進(jìn)化過(guò)程的隨機(jī)全局優(yōu)化方法 ,具有簡(jiǎn)單 ,通用 ,隱含并行性等優(yōu)點(diǎn) 。 可求得問(wèn)題的全局最優(yōu)解由于它對(duì)目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)的性態(tài)沒(méi)有限制 , 既不要求連續(xù)可微 , 也無(wú)需計(jì)算目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)的梯度或 Hessian矩陣 , 只需計(jì)算適應(yīng)度就可完成迭代尋優(yōu)過(guò)程 。 因此 , 遺傳算法在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用 ， 并越來(lái)越受到工程設(shè)計(jì)人員的重視 。 但實(shí)踐表明基本遺傳算法也有不足之處 。 例如 ， 早熟收斂及進(jìn)化后期收斂緩慢等缺陷 。 本文針對(duì)基本遺傳算法的這些缺陷提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施 , 得到了一種改進(jìn)的遺傳算法 。 牛頭刨床是一種具有急回特性的用于刨削加工的機(jī)床 ,牛頭刨床的刨刀處于工作行程時(shí) , 如果能以勻速刨削工件 ,則會(huì)降低對(duì)電機(jī)的容量要求 , 改善工件的表面質(zhì)量 , 并有利于延長(zhǎng)刨刀的切削壽命 。 當(dāng)刨刀處于空行程時(shí) , 要求快速返回以提高生產(chǎn)率 , 為了改善傳力性能和機(jī)械效率 , 要求機(jī)構(gòu)的最大壓力角 ,盡可能小 。 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法往往采用類