【正文】 本科畢業(yè)論文 55 參考方案二，將筒壁及兩端蓋均做成分體式，即做成三部分，在裝配時先將兩端蓋裝配的軸上面 ，再將筒外圓壁與端蓋用螺釘緊固，端蓋與軸固定軸向采用軸肩定位，徑向采用普通 平鍵定位。 方案選擇： 參考方案一，整體式，即將儲絲筒壁與兩端蓋做成一個 整體，如下圖 加工方式采用整體鑄造，裝配固定在軸上，徑向采用普通 平鍵聯(lián)接固定，軸向采用彈簧卡片或者套筒進(jìn)行定位。 儲絲筒與主軸裝配后的徑向跳動量應(yīng)不大于 。 儲絲筒壁要均勻，工作表面要有較好的表面粗糙度，一般 aR 為? 。為了減少轉(zhuǎn)動慣量，筒壁應(yīng)盡量薄，按機(jī)床規(guī)格不同，選用范圍為 ~5mm 。 本科畢業(yè)論文 53 第Ⅲ根軸上鍵的校核 選擇類型：圓頭普通平鍵 基本尺寸： 6 6 18b h L mm? ? ? ? ?； 6 3k h mm? ? ? ?； 18 6 12l L b mm? ? ? ? ?； 15d mm? ； 333955022 11 17 96 pTnN mm?????? 代入上式得 332 102 17 .96 1 103 12 1566 .5110ppTkldMPaMPa???????????????? 鍵的強(qiáng)度能溝滿足要求。 儲絲筒端蓋與軸聯(lián)接處鍵的校荷 選擇類型：圓頭普通平鍵 基本尺寸： 6 6 12b h L mm? ? ? ? ?； 6 3k h mm? ? ? ?； 12 6 6l L b mm? ? ? ? ?； 20d mm? ； 21 5 2129550370 14001714pTnN m m? ? ?? ? ???? ? ????? 本科畢業(yè)論文 52 代入上式得 332 102 14 103 6 20110ppTkldMPaMPa???????????????? 鍵的強(qiáng)度能溝滿足要求。除非有嚴(yán)重過載，一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷，因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校荷計(jì)算。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用要求和工作條件來選擇：鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來取定。 因?yàn)檩S承只受純徑向載荷。 因?yàn)檩S承只受純徑向載荷。因此 ? ?1ca???? ，故安全。 水平面內(nèi)的彎矩為 11 28514759h nhM F LN mmN mm??? ? ??? 在垂直面內(nèi)對 A點(diǎn)取矩， 3 1 2 2 1()r nvF L L F L? ? ? ? 代入各值可得 2 ? 本科畢業(yè)論文 45 又 1 2 3nv nv rF F F?? 可得 1 ?? ，與假設(shè)方向相反 則 2855370v nvM F LN mmN mm??? ? ??? A— B， B— C間扭矩均為 3332 2 2 . 59 5 5 0 9 5 5 0 1 7 9 6 1 . 71 1 8 . 3pT N m mn? ? ? ? ? ? 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面 B 是軸的危險截面 現(xiàn)將計(jì)算出的截面 B 處的 vM ， hM 及 M 列于下表 載荷 水平面 H 垂直面 V 力 F 2 ? 2 ? 彎矩 M 14759hM N mm?? 5370vM N mm?? 總彎矩 22 15705vhM M M N m m? ? ? ? 扭矩 T 3 17961T N mm?? 5）按彎扭合成應(yīng)力校荷軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校荷時，通常只校荷軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即 危險截面 B）的強(qiáng)度。 （ 5）確定軸上圓角和倒角 見零件圖示。 Ⅰ Ⅱ 長度由儲絲筒的行程有關(guān)， 取 309L mm?Ⅰ Ⅱ ，螺紋的基本參數(shù)為 M18 3。 （ 3） Ⅱ Ⅲ 段的作用是起從絲杠羅紋到軸肩的過渡作用，基本 尺寸參數(shù)為 17 , 5d m m L m m??Ⅱ Ⅲ Ⅱ Ⅲ。 17d mm?Ⅳ Ⅴ ， 24L mm?Ⅳ Ⅴ 。 查表《梯形螺紋基本尺寸（ — 86）》可知： 螺桿螺距 P= 公稱直徑 d=18mm 中徑 d2=17mm 小徑 d3= 4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 擬定軸上零件的裝配方案 如圖所示 本科畢業(yè)論文 42 45176。 3．初步確定軸的最小直徑， 先按式（ 15－ 2）初步估算軸的最小直徑。鋸齒形螺紋， h=，則 ? ?pFd ? ? 螺母高度 2dH ?? 設(shè)計(jì)軸上的各參數(shù)，以下各量為螺桿的輸出參數(shù)： 功率 223 2 2 4 23 0 0. 99 0. 99 22 2. 5p p W W??? ? ? ? ? ? ?， 轉(zhuǎn)速 23 2 407 1 1 8 .3 / m in3 .4 4nnri? ? ?， 轉(zhuǎn)矩 33 3 2 2 2 . 59 5 5 0 9 5 5 0 1 7 9 6 1 . 71 1 8 . 3pT N m mn? ? ? ? ? ?。因此，滑動螺旋的耐磨性計(jì)算，主要是限制螺紋工作面上的壓力 p，使其小于材料的許用壓力 [p]。對于受力較大的傳力螺旋，還應(yīng)校核螺桿危險截面以及螺母螺紋牙的強(qiáng)度，以防止發(fā)生塑形變形和斷裂；對于精密的傳導(dǎo)螺旋應(yīng)校核螺桿的剛度（螺桿的直徑應(yīng)根據(jù)剛度條件確定），以免受力后由于螺距的變化引起傳動精度降低；對于長徑比很大的螺桿，應(yīng)校核其穩(wěn)定性，以防止螺桿受力后失穩(wěn)；對于高速的長螺桿還應(yīng)校核其臨界轉(zhuǎn)速，以防止產(chǎn)生過度的橫向振動等。其失效形式主要是螺紋磨損。 螺紋基本知識 螺紋幾何參數(shù) (1) 大徑 d (2) 小徑 d1 (3) 中徑 d2 (4) 螺距 P (5) 導(dǎo)程 S S = nP 本科畢業(yè)論文 38 (6) 螺紋升角 ψ 2dnPtg ??? (7) 牙型角 α 牙側(cè)角 β 圖 41 螺紋牙形圖 四、滑動螺旋傳動的工作能力分析 失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則 主要失效 —— 螺紋的磨損 耐磨性計(jì)算確定：螺桿直徑 d螺母高度 H 傳力較大時： 螺桿強(qiáng)度校核 、螺紋牙強(qiáng)度校核 要求自鎖時：校核自鎖條件 受壓細(xì)長螺桿 。 考慮走絲裝置傳動性能，螺桿材料選擇 40Cr 經(jīng)過熱處理。 二、 滑動螺旋：構(gòu)造簡單、傳動比大，承載能力高，加工 方便、傳動平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖 缺 點(diǎn) ：磨損快、壽命短，低速時有爬行現(xiàn)象（滑移），摩擦損耗大，傳動效率低（ 30~40%）傳動精度低 三、 螺桿和螺母的材料 螺桿材料要有足夠的強(qiáng)度和耐磨性。螺桿常用右旋螺紋，只有在某些特殊場合才使用左旋螺紋。 滑動螺旋采用的螺紋類型有矩形、梯形、鋸齒形。整體 本科畢業(yè)論文 37 螺母結(jié)構(gòu)簡單，但有磨損產(chǎn)生的軸向間隙不能補(bǔ)償，只適合在精度要求較低的螺旋中使用。此外，對于軸向尺寸較大的螺桿，應(yīng)采用對接的組合結(jié)構(gòu)代替整體結(jié)構(gòu)，以減少制造工藝上的困難。當(dāng)螺桿細(xì)長且水平布置時，如機(jī)床的傳導(dǎo)螺旋（絲杠）等，應(yīng)在螺桿兩端或中間附加支撐，以提高螺桿的工作剛度。 一、 滑動螺旋的結(jié)構(gòu) 螺旋傳動的結(jié)構(gòu)主要是指螺桿、螺母的固定和支撐的結(jié)構(gòu)形式。 本科畢業(yè)論文 36 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：工作平穩(wěn)，傳動精度高，易于自鎖，良好的減速性能 . 缺點(diǎn)：相對滑動大，磨損大，效率低 傳動形式： a)螺桿轉(zhuǎn)螺母移 b)螺桿又轉(zhuǎn)又移（螺母固定） —— 用得多 c) 螺母轉(zhuǎn)螺桿移 d) 螺母又轉(zhuǎn)又移（螺桿固定） —— 用得少 分類 按其用途，還可分為傳動螺旋、傳導(dǎo)螺旋和調(diào)整螺旋三種類型 按照摩擦性質(zhì)分：滑動螺旋 滾動螺旋 靜壓螺旋（后兩種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度高的重要傳動中，一般用滑動） 連接螺紋牙型有三種：矩形、梯形、鋸齒形螺紋。 螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動要求的。因此 ? ?1ca???? ，故安全。根據(jù)式 15－ 5及表中的數(shù)據(jù)，并取 ?? ，軸的計(jì)算應(yīng)力 22222()795 ( 539 6) 117caMTWM P aM P a?? ???????。 5．求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖，再根據(jù)軸的計(jì)算簡圖 作出軸的彎矩和扭矩圖 本科畢業(yè)論文 33 L1 L2F t3F nv1F nh1F t2F r2F r3F nv1F r3F r2M vF nh1F t2F t3M hMTM ca(g)扭 矩圖(g)扭 矩圖(f)合 成彎矩圖(e)水 平面彎矩圖(d)水 平面受力圖(c)垂 直面彎矩圖(b)垂 直面受力圖(a)示 意圖 圖 4— 4 第二根軸的受力分析 由圖分析各支點(diǎn)處的受力狀況： 由前已知： 轉(zhuǎn)矩 22 2 2309 5 5 0 9 5 5 0 5 3 9 6407pT N m mn? ? ? ? ? ?， 1222 2 1 6 8 0 2 8 .7117t TFNd ?? ? ?， 22 ta n 20 28 .7 0. 36 4 10 .5rtF F N N? ? ? ?， 本科畢業(yè)論文 34 2332 2 5 3 9 6 3 1 7 .434t TFNd ?? ? ?， 33 ta n 2 0 3 1 7 .4 0 .3 6 4 1 1 5 .5rtF F N N? ? ? ?， 根據(jù)力的合成定理計(jì)算出 A點(diǎn)處的支反力 在水平面內(nèi)， 2 3 1t t nhF F F??， 帶入數(shù)值可以求得 1nhF ＝ ， 在垂直面內(nèi)， 2 3 1r r nvF F F? ? ? 帶入數(shù)值得 1 105nvFN? ，方向向下， 由圖課知 B處彎矩最大，現(xiàn)計(jì)算 B 處的彎矩和扭矩 水平面內(nèi)， 22h nhM F LN mmN mm?? ? ???， 在垂直面內(nèi)， 1110 5 222310v nvM F LN mmN mm?? ? ???， B— C 間扭矩為 2222309 5 5 0 9 5 5 0 5 3 9 6407pT N m mn? ? ? ? ? ?。 （ 4） Ⅰ Ⅱ 段根據(jù)材料力學(xué)及強(qiáng)度計(jì)算可以確定基本尺寸 18d mm?Ⅰ Ⅱ ， mm?Ⅰ Ⅱ 。 （ 2）軸 Ⅲ Ⅳ 與 Ⅳ Ⅴ 段需要安放滑動軸承，滑動軸承的軸瓦與齒輪裝配，根據(jù)齒輪的輪轂直徑及其輪轂長度同時要考慮到軸向定位的穩(wěn)定性，確定 Ⅲ Ⅳ 與 Ⅳ Ⅴ 段的尺寸， 11d mm?Ⅲ Ⅳ ， 17L mm?Ⅲ Ⅳ ， 11d mm?Ⅳ Ⅴ ， 17L mm?Ⅳ Ⅴ ，這兩個軸段 本科畢業(yè)論文 32 需要裝滑動軸承，加工精度要求較高，表面粗糙度要達(dá)到 。 對比以上裝配方案，在同樣能夠滿足使用要求，同時又經(jīng)濟(jì)， 裝配與拆卸方便的原則，可知第二種裝配方案種的滑動軸承聯(lián) 接更好。 其二，將軸固定在箱體壁上，同時在箱體壁上開出直徑為 6d mm? 的孔，一邊軸的拆卸方便，軸上需要安放齒輪，同時 齒輪要作高速旋轉(zhuǎn)，同樣又有兩種方案： a. 軸與齒輪間采用滾動軸承聯(lián)接，但是由于齒輪的輪轂長 度較大，對于每個輪轂上需要安放兩個滾動軸承，其缺點(diǎn)是成本較大安放與拆卸麻煩。 4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 擬定軸上零件的裝配方案 如圖所示 圖 4— 3 第二根軸的零件圖 2) 確定軸的各段直徑和長度 (1) 對于軸Ⅱ由以下幾種裝配方案： 本科畢業(yè)論文 31 其 一，傳統(tǒng)的傳動方案，由于軸的長度較小，可以將軸的 左端利用滑動軸承緊固在箱體上，為了增加軸的傳動平穩(wěn)性， 可以增加軸承的數(shù)量，在軸 Ⅰ Ⅱ 段安放兩個調(diào)心球軸承，同時 在箱體壁上開處直徑 6d mm? 的孔，為了軸承的拆卸方便，軸 承外圈與箱體壁的配合采用過盈配合。 第Ⅱ軸的設(shè)計(jì)及校核 1．軸上的各參數(shù)，以下各量均為第二根軸的輸出參數(shù)： 功率 222 1 3 4 24 6. 4 0. 97 0. 99 23 0p p W W??? ? ? ? ? ? ? 轉(zhuǎn)速 12 1 1400 4 0 7 / m in3 .4 4nnri? ? ? 轉(zhuǎn)矩 22 2 2309 5 5 0 9 5 5 0 5 3 9 6407pT N m mn? ? ? ? ? ? 2．求作用在齒輪上的力 由齒輪設(shè)計(jì)部分知大齒輪的分度圓直徑為 22 1 1 7 1 1 1 7d z m m m m m? ? ? ? 可以求得大齒輪上的受力狀況：