【導讀】本文對滾筒形狀離心鑄件進行鑄造工藝設計。轉動時間進行確定。根據(jù)零件設計出襯套、擋板和后蓋，畫出其零件圖，并組裝成。利用重力系數(shù)公式計算鑄型轉速，再根據(jù)公式計算轉矩，選擇聯(lián)軸器。利用CAD繪制出小型滾筒式臥式離心鑄造機的整體圖形以及零件圖。

　　

【正文】 的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，由的則直接用圓鋼。 由于 碳鋼比合金鋼價廉，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理的方法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常見的是 45 鋼。本次選擇軸的材料也是 45 鋼。 軸的結構設計包括定出軸的合理外形和全部結構尺寸。 擬定軸上零件的裝配方案是進行軸的結構設計前提，它決定這軸的基本形式。所謂裝配方案，就是預定出軸上主要零件的裝配方向、順序和祥和關系。本此離心機設計的裝配方案是：半聯(lián)軸器、軸承、半離合器依次從軸的右端向左安裝。 零件在軸上的定位和裝配方案確定后，軸的形狀便大體確定。各軸段說需的直徑在軸上的載 荷大小有關。 先確定軸的最小直徑 [10]，如式 61。 3min nPCd ?? （ 61） 33m in ???? nPCd mm，此軸段有鍵槽增大 3%， mind = 式中 P 是離心機功率 ， 為 4KW； n是鑄型轉速，為 950r/min； C 是計算常數(shù)，見表 61， 取 112。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 23 頁共 29 頁 表 61 軸常用材料的 C 值 軸的材料 Q23 20 35 45 40Cr、 35SiMn C 160 148 135 125 118 112 107 102 98 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，選擇輸出軸的直徑為 25mm，半聯(lián)軸器與從動軸直徑 28mm，此處設置一軸肩用來固定半聯(lián)軸器和便于軸承拆卸此段軸承，軸肩不能過高，取 ，此段軸長15mm。軸承處直徑 35mm，根據(jù) 軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半離合器左端面間的距離為 30mm，軸承蓋的寬度為 20mm，所以此段軸長為 50mm，離合器處直徑為 28mm，軸尺寸如 圖 61 所示。 圖 61 軸尺寸圖 [14][15] 軸的 校核 對于一般用途的軸，按當量彎矩計算軸的強度或直徑已足夠精確。但由于上述計算中沒有考慮應力集中、軸徑尺寸和表面品質(zhì)等因素對軸的疲勞強度的影響，因此對于重要的軸，還需要進行軸危險截面處的疲勞安全系數(shù)的精確計算，評定軸的安全裕度。本次設計軸的材料為 45 鋼。即建立軸的危險 截面的安全系數(shù)的約束條件。 安全系數(shù)的約束條件 [12]，如式 62。 ? ?sss ssSca ??? 22 ?? ?? （ 62） ma ks ??????? ???1 maks ??????? ???1 對一般轉軸，彎曲應力按對稱循環(huán)變化，故 0,/ ?? mm WM ?? 當軸不轉動或載荷隨軸一起轉動時，考慮到載荷波動的實際情況，彎曲應力可作為脈動循環(huán)變化考慮，即本 科 畢 業(yè) 設 計 第 24 頁共 29 頁 )2/( WMma ?? ?? 。但多數(shù)情況下，轉矩變化的規(guī)律往往難于確定。一般而言，對單方向轉動的轉軸，常規(guī)之為按脈動循環(huán)變化，即 )2/( Tma WT???? ；若軸經(jīng)常正反轉，則應按對稱循環(huán)處理，即 0,/ ?? mTa WT ?? 。 對于應力循環(huán)嚴重不對稱或短時過載嚴重的軸，在尖峰載荷作用下，可能產(chǎn)生塑性變形，為了防止在疲勞破壞前發(fā)生大的塑性變形，還應按尖 峰載荷校核的靜強度安全系數(shù) ， 其強度條件 ，如式 63。 ][00202 000 SSS SSS ????? ?? ?? （ 63） max0 ??? sS ? max0 ??? sS ? 式中 0S 靜強度計算安全系數(shù)； ?0S 、 ?0S 只考慮彎矩和扭矩時的靜強度安全系數(shù)； ][0S 靜強度許用安全系數(shù)； s? 、 s? 材料抗彎、抗扭屈服極限； max? 、 max? 尖峰載荷所產(chǎn)生的彎曲、扭轉應力。 如式 64。 333m a x ?? ???? dTWM?MPa （ 64） 3m a x ????? dTam ??? MPa 2751 ???????? ?makS ?????????? 1401 ???????? ?makS ?????????? （ 1） 1?? ， 1?? 分別為材料在彎曲和扭轉時的對稱循環(huán)疲勞極限，查手冊分別取 275，140。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 25 頁共 29 頁 （ 2） ??S 許用安全系數(shù)，一般取 ~； （ 3） 有效應力集中系數(shù)，查手冊取 ??k ， ??k ； （ 4） 絕對尺寸系數(shù)，按 d=25，查手冊取 ??? ， ??? ； （ 5） 表面質(zhì)量系數(shù)，按車光，查手冊取 ?? 。 安全系數(shù) 如式 65 得 ~ 22022 0 ???????? ?? ?? SS SSS （ 65） 故該軸的強度符合要求 。 銷與鍵 的選取和校核 銷的選取 銷 [10]主要用于聯(lián)接和定位。常用的銷有圓柱銷、圓錐銷和開口銷。圓柱銷、圓錐銷可起定位和聯(lián)接作用。開口銷常與帶孔螺栓和六角開槽螺母配對使用，把銷插 入螺栓的孔與螺母的槽中，以防螺母松脫。 本次設計選擇圓錐銷 A 205? 。 a 取 ，如 表 62 所示。 表 62 圓錐銷 d 5 6 8 10 a? L 范圍 18~60 22~90 1 22~120 26~160 鍵的選取 鍵 [10]聯(lián)接就是用鍵把軸和軸上的零件聯(lián)接起來的一種結構形式。由于這種聯(lián)接具有結構簡單 、工作可靠、裝拆方便等優(yōu)點，因此獲得了廣泛的應用。 鍵是標準件，分為平鍵、半圓鍵、斜鍵等設計時應根據(jù)各類鍵的結構和應用特點進行選擇。 由于在離心機的設計過程中，所用的鍵都是靜聯(lián)接，要傳遞的轉矩也不是很大，故選擇普通平鍵。 在該裝置中有四處鍵聯(lián)接分別是：電動機與聯(lián)軸器聯(lián)接 ， 聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接 ， 軸與離合器的聯(lián)接 ， 離合器與模具的聯(lián)接。查手冊選取鍵。 1）電動機與聯(lián)軸器的聯(lián)接，此處軸直徑 25mm，所以 b? h選擇 8? 7， L取 32。 2）聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，此處軸直徑 28mm，所以 b? h選擇 8? 7， L取 20。 3）軸與離合器的聯(lián)接，此處軸直徑 28mm，所以取 b? h選擇 8? 7， L取 18。 4）離合器與模具的聯(lián)接，此處軸直徑 28mm，所以取 b? h選擇 8? 7， L取 28。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 26 頁共 29 頁 鍵的校核 平鍵聯(lián)接可能的失效形式有： 1）在靜聯(lián)接的情況下，較弱零件的工作面可能被壓潰； 2）在動聯(lián)接的情況下，出現(xiàn)過度磨損； 3）鍵被剪斷。 實際上，平鍵聯(lián)接最易發(fā)生的失效形式通常是壓潰和磨損，一般不會發(fā)生 鍵被剪斷的現(xiàn)象。因此，平鍵聯(lián)接的強度一般只需進行擠壓強度或耐磨性計算，但對重要的場合，也要驗算鍵的強度。 軸與聯(lián)軸器的材料為 45 鋼，查手冊得 σp=110Mpa 根據(jù) 鍵的校核 公式 [11] dhlT4 ， 如式 66 得 ： MP aMP adhlT 3 ???? ??? （ 66） MP aMP adhlT 3 ???? ??? 故滿足擠壓要求。附離心機整體圖 如圖 62 所示 。 圖 62 離心機整體圖 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 27 頁共 29 頁 結 論 本課題主要介紹小型滾筒式臥式離心鑄造機的設計，通過此次設計我掌握了更多的離心鑄造的相關知識，基本掌握了整個工藝流程，這對我以后的工作有著重要而深遠的意義，通過此次設計所得到結論如下： （ 1） 首先在接到零件后對零件進行結構性分析；其次，在設計鑄造工藝之前要了解零件的生產(chǎn)批量，生產(chǎn)要求，對于有疑惑的要及時與廠家溝通，并將問題解決；然后，對鑄件進行工藝分析并進行設計，確定離心鑄造工藝 方案，設計澆注系統(tǒng)、模具等工藝設計。 （ 2） 對于滾筒離心機來說，根據(jù)零件設計出襯套、擋板和后蓋，畫出其零件圖，并組裝成整體模具圖。利用重力系數(shù)公式計算鑄型轉速，再根據(jù)公式計算轉矩，選擇聯(lián)軸器和離合器。掌握了通用機械零件的工作原理、特點、維護和設計計算的基本知識，并初步具有設計機械傳動裝置和簡單機械的能力 （ 3） 了解到離心鑄造的特點是金屬液在離心力的作用下充型和凝固，金屬補縮效果好，鑄件外層組織致密，非金屬夾雜物少，機械性能好。離心鑄造不用造型、制芯，節(jié)省了相關材料及設備投入。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 28 頁共 29 頁 致 謝 大學的 四年學習以畢業(yè)設計的完成畫上一個句號，在這里我首先要感謝我的指導老師賈麗敏，她治學嚴謹，學識淵博，視野廣闊，為我營造了一種良好的學術氛圍。置身其間，耳濡目染，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了明確的學術目標，領會了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法。其嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力，與無微不至、感人至深的人文關懷，令人如沐春風，倍感溫馨。正是由于她在百忙之中多次審閱全文，對細節(jié)進行修改，并為本文的撰寫提供了許多中肯而且寶貴的意見，本文才得以成型。 在我們寫畢業(yè)論文的初期，她就 嚴格要求我們的每一個步驟。在我們寫開題報告和外文翻譯時，賈老師一遍一遍不辭辛苦地幫我們修改開題報告和外文翻譯，嚴格要求每一位同學，讓每位同學都不能掉隊。在準備畢業(yè)論文時，賈老師還給每位同學修改畢業(yè)論文提綱，給我們指明了前進的方向。在寫畢業(yè)論文時老師還一章一章不厭其煩地審閱每一章所寫的內(nèi)容，并第一時間答復給我們。賈老師，您為我們付出了太多，在此我要對您說一聲： “老師，您辛苦了！ ”。 此外，我也要感謝劉瑞玲老師，李立新老師，譚建波老師，史玉芳老師以及李增民老師等各位老師對我的辛勤教育，在您們的幫助下學到了許多鑄 造方面相關的知識，我順利地完成了四年的大學學業(yè)。同時我還要感謝我的同組同學，在他的幫助下我才能夠順利的完成此次畢業(yè)設計。 最后再一次感謝所有在 畢業(yè) 設計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友，以及在設計中被我引用或參考的論著作者。本 科 畢 業(yè) 設 計 第 29 頁共 29 頁 參 考 文 獻 1 邊秀房，邢建東，李衛(wèi) .鑄造， 2021（ 2）： 2~3 2 林伯年 .離心鑄造發(fā)展概況 .鑄造論文集（ 3） .哈爾濱工業(yè)大學， 1963 3 張伯明 .離心鑄造 .北京 :機械工業(yè)出版社 ， 2021 4 簡光沂 .中外鋼號便查手冊 .中國電力出版社， 5 宋慶奎，吳國軍，楊春旭 .大型離心鑄管機的設計 .一重技術， （ 77） ： 19~20 6 王樹勛，蘇樹姍 .模具實用技術設計綜合手冊 .廣州： 華南理工大學出版社， 7 姜不居 .鑄造手冊（第六卷）特種鑄造 .北京： 機械工業(yè)出版社， 8 伶銘鐸 .離心鑄造合金鋼管缺陷分析 .特種鑄造及有色合金 ， 1996（ 1） ： 42~43 9 黃毅宏，李明輝 .模具制造工藝 .北京： 機械工業(yè)出版社， 10 范順成 .機械設計基 礎 .北京：機械工業(yè)出版社， 11 楊明忠，朱家誠 .機械設計 .武漢 武漢理工大學出版社， 12 劉鴻文，材料力學 .北京： 高等教育出版社， 13 劉澤九 .滾動軸承應用 .北京： 機械工業(yè)出版社， 14 蘇風亮，金亮 .CAD2021 機械設計經(jīng)典教程 .上海： 上海科學普及出版社， 15 劉偉，祝凌云 .CAD2021 機械繪圖 .人民郵電出版社，