【正文】 經(jīng)綜合計(jì)算，選擇了油缸的最大推力為 ，按（式 4。 油缸銷軸與耳環(huán)的計(jì)算 ⑴ 銷軸的聯(lián)結(jié)計(jì)算 銷軸通常是雙面受剪（除特殊安裝外），為此直徑的計(jì)算可以按照下式進(jìn)行計(jì)算： 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 pFd ?? （ 412） 式中 d —銷軸直徑； F —液壓缸輸出的最大推力； p? —銷軸材料的許 用切應(yīng)力，對于 45 號鋼， 70p MPa? ? 。2 0 0 0 2 0 0 0 3 8 8 7 4 1 . 5 6 8 7 56 5 5 . 5 3 2c c PT M P a M P a M P ad k l???? ? ? ? ??? 所以鍵的選擇是合適的。 5 0 1 8 3 2l l b m m m m? ? ? ? ?， 以及 鍵與輪轂的接觸高度0 .5 0 .5 1 1 5 .5k h m m m m? ? ? ?。 2）校核鍵聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度 鍵、軸和輪 轂的材料都是鋼，據(jù)此查得許用擠壓應(yīng)力 60 90cP MPa? ? ～ ，取其平均值75cP MPa? ? 。 由于軸徑為 4 65d mm? ，查手冊可得鍵的截面尺寸為： 1811? 。 1）選擇鍵的類型和尺寸 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和鏈輪寬度選擇普通平鍵聯(lián)接。 鍵的計(jì)算 鍵的計(jì)算和軸承一樣，同樣是在設(shè)計(jì)軸的時(shí)候進(jìn)行，進(jìn)行鍵的強(qiáng)度計(jì)算校核后，若是發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度不夠，就要考慮 采用雙鍵或者其余承載能力和傳遞轉(zhuǎn)矩的能力更強(qiáng)的聯(lián)接。則有 39。39。 軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算如下： 鏈條的速度為 m/s，由 60 1000nzpv? ? 可推得轉(zhuǎn)速為 / minnr? 。10hL —軸承的預(yù)期壽命； n —軸的轉(zhuǎn)速 。39。故當(dāng)量動(dòng)載荷為 ： 11 1 .8 2 1 2 0 3 8 1 6pP K R N N? ? ? ? 3）計(jì)算所需的基本額定動(dòng)載荷 兩端采用了相同的軸承，而且其相互對稱布置，所以受載也完全一樣，按下式計(jì)算所需的基本額定動(dòng)載荷。選軸承 1 作為分析對象。其中圓周力 1896tFN? ，徑向力為3792rFN? 。下面進(jìn)行該對軸承的校核計(jì)算。根據(jù)安裝軸承處的軸徑為 1 10 45d d mm?? ，所以軸承內(nèi)徑為 45mm 。 鏈輪軸軸承的計(jì)算 鏈輪 軸上的軸承計(jì)算應(yīng)該是在設(shè)計(jì)軸的時(shí)候進(jìn)行的，本文中將其放在本節(jié)內(nèi)容中。 其他零件設(shè)計(jì)計(jì)算 在前文中主要設(shè)計(jì)的計(jì)算是關(guān)于主要零部件的，其上的相關(guān)零件仍需要進(jìn)行必要的計(jì)算和強(qiáng)度校核。 軸的彎曲剛度條件為： 撓度： y≤[y] （ 49） 偏轉(zhuǎn)角： θ≤[θ] （ 410） 式中： [y]——軸的允許撓度， mm； [θ]——軸的允許偏轉(zhuǎn)角， rad。當(dāng)量直徑為： 441v zii iLdld?? ? （ 48） 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 式中： il ——階梯軸第 i 段的長度， mm； id——階梯軸第 i 段的直徑， mm； L——階梯軸的計(jì)算長度， mm； z——階梯軸計(jì)算長度內(nèi)的軸段數(shù)。若是光軸，可直接用材料力學(xué)中的公式計(jì)算其撓度或偏轉(zhuǎn)角；若是階梯軸，如果對計(jì)算精度要求不高，則可用當(dāng)量直徑法作近似計(jì)算。 表 42 許用安全因數(shù) PS 值 選取條件 PS 載荷確定精確，材料性質(zhì)均勻 ～ 載荷確定不夠精確，材料性質(zhì)不夠均勻 ～ 載荷確定不精確，材料性質(zhì)均勻度較差 ～ ③ 所求危險(xiǎn)截面的疲勞安全系數(shù) 由手冊公式可得 ： 2 2 2 24 . 1 2 1 3 . 3 6 3 . 9 44 . 1 2 1 3 . 3 6SSS SS?????? ? ??? 然 后 根據(jù)表 42 可知，許用安全因數(shù) PS? ～ ， 顯然 PSS? ，該軸的疲勞強(qiáng)度足夠。 2）校 核危險(xiǎn)截面的安全因數(shù) ① 彎矩作用時(shí)的安全因數(shù) 由于該軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，彎矩引起對稱循環(huán)變應(yīng)力，根據(jù)下式計(jì)算出此時(shí)的安全因數(shù)為： 1 270 7 . 1 22 . 6 2 52 2 . 7 8 0 . 3 4 00 . 9 2 0 . 7 5amS K? ? ???? ? ????? ? ?? ? ?? ? 式中 1?? —對稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)材料試件的彎曲疲勞極限，由手冊可查得 1 270MPa?? ? ； a? —彎曲的應(yīng)力幅， 540 2 2 .7 82 3 .7ba M M P a M P aW? ? ? ?，查閱相關(guān)手冊可得抗彎截面系 數(shù)W= 3cm ； m? —彎曲平均應(yīng)力， 0m? ? ； K? —彎曲時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由手冊按鍵槽由插值法得 ? ? ，若是按配合 76Hr 查得 ? ? ， 故取 ? ? ； ? —表面質(zhì)量因數(shù)，軸徑車削加工，按手冊可得 ?? ； ?? —尺寸因數(shù)，可查得 ?? ? ； ?? —材料彎曲時(shí)的平均應(yīng)力折算因數(shù)，并可查得 ?? ? 。 1）確定危險(xiǎn)截面 根據(jù)載荷的分布（如圖 中的彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖）、應(yīng)力集中和軸的結(jié)構(gòu)尺寸，很明顯鏈輪寬度中心處的截面即為危險(xiǎn)截面。 （ 4）軸的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 按當(dāng)量彎矩計(jì)算軸的強(qiáng)度中沒有考慮軸的應(yīng)力集中、軸徑尺寸和表面品質(zhì)等因素對軸的疲勞強(qiáng)度的浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 影響，因此，對于重要的軸，還需要進(jìn)行軸危險(xiǎn)截面處的疲勞安全系數(shù)的精確計(jì)算，評定軸的安全裕度。 根據(jù)（式 48）公式計(jì)算安裝鏈輪處的軸徑為： 22311 0 ( )bpMTd ????? 22361 0 5 4 0 ( 0 .5 9 3 8 9 ) 0 .0 4 6 0 7 4 6 .0 76 0 1 0 m m m m m? ? ?? ? ?? （考慮轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化，取 1060 0 .5 9102bpbpM P aM P a?? ? ?? ? ?）。 軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩為 N mm?? 鏈輪上的圓周力為 2 2 3 8 8 7 4 1 . 5 3792205t TF N Nd ?? ? ? 由于鏈輪的徑向力很小，所以采用在圓周力上適當(dāng)加大的方法。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊查取軸承中心位置。在進(jìn)行校核時(shí)，通常軸上最大彎矩和最大扭矩的截面的強(qiáng)度。 對實(shí)心軸，式 (46)也可寫為設(shè)計(jì)式： 22311 0 ( )bpMTd ????? （ 48） 若計(jì)算的剖面有鍵槽，則應(yīng)將計(jì)算所得的軸徑 增大，方法同扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算。 表 41 軸的許用應(yīng)力 (MPa) 材料 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 碳 鋼 400 500 600 700 130 170 200 230 70 75 95 110 40 45 55 65 合金鋼 800 900 1000 1200 270 300 330 400 130 140 150 180 75 80 90 110 鑄鋼 400 500 100 120 50 70 30 40 若轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律不清楚，一般也按脈動(dòng)循環(huán)處理。 稱為當(dāng)量彎矩； 為根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的折合系數(shù)。 （ 2）對于同時(shí)承受彎矩和轉(zhuǎn)矩的軸，可根據(jù)轉(zhuǎn)矩和彎矩的合成強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。若有彎矩作用，可用降低許用應(yīng)力的方法來考慮其影響。 進(jìn)行軸的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)該根據(jù)軸的具體受力情況及應(yīng)力情況 ，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。 所有的軸段直徑和長度均已經(jīng)確定。 對 11d 處是安裝圓螺母的地方，是對軸的軸向固定鎖緊。所以這些軸段的直徑和長度分別設(shè)計(jì)成： 6 11l mm? ； 7 68d mm? ， 7 80l mm? ； 8 60d mm? ， 8 80l mm? ； 9 54d mm? ， 9 50l mm? 。 而鏈輪的左端軸向定位采用軸肩定位，為了定位可靠取 6 75d mm? 。 此處主要考慮軸段與軸段間的軸肩高度不宜很長，以免應(yīng)力相對集中， 則 取 5 65d mm? ， 因此查手冊 GB/T8941986 取 4 62d mm? 。 而從 1d 到 4d 間為不裝零件的過渡軸段，所以考慮所設(shè)計(jì)的軸向定位，以及加工方便程度依次選擇軸徑及軸段長度為： 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 2 54d mm? ， 2 84l mm? ； 3 58d mm? ， 3 120l mm? 在鏈輪安裝處的軸段考慮鏈輪的右端軸向定 位采用是擋環(huán)，所以必須設(shè)計(jì) 4d 這一直徑。在 1d 軸段上有軸承端蓋、軸承， 由于工作環(huán)境惡劣 可能還應(yīng)設(shè)計(jì)擋 環(huán) （圖 中未畫出），所以其長度需要綜合考慮。半聯(lián)軸器的長度為 112L mm? ，則去半聯(lián)軸器與軸的配合轂孔長度 82L mm? 。mm。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ca AT KT? ，查取相關(guān)手冊標(biāo)準(zhǔn)，考慮到轉(zhuǎn)矩的變化中等，選擇 2AK? ，則： 2 38 87 41 .5 77 48 3c a AT K T N m m N m m? ? ? ? ? ? 由于在井下的工作環(huán)境非常惡劣，常具有沖擊，所以選擇彈性柱銷聯(lián)軸器。 則估算該鏈輪軸的最小直徑為 ： 33m in 5 5 3 8 8 7 4 1 .5 3 6 .1 5 235pTd m m m m? ?? ? ? 然而主動(dòng)鏈輪軸的輸入端顯然是安裝聯(lián)軸器的 ，該處軸的直徑 0d ，如圖 。其中軸的材料選擇 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。則軸 所需要傳遞的扭矩為： 0 2053 8 7 9 . 8 . 3 8 8 7 4 1 . 5 .22t dT F N m m N m m? ? ? ? ? 式中 tF ——作用在鏈輪上的圓周力； 0d ——鏈輪的節(jié)圓直徑。因此可以據(jù)此初步確定軸的最小直徑 mind ，然后再按軸上零件的裝配方案取定其他軸段的直徑。 初步確定軸的直徑是通常在不知道軸的支反力的作用點(diǎn)，不能決定彎矩的大小與分布情況，因而還不能按軸所受的具體載荷及其引起的應(yīng)力來確定軸的直徑。 鏈輪軸尺 寸計(jì)算 零件在軸上的定位和安裝方案基本確定后，軸的形狀便大體確定。常用的定位方法有過盈配合、鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、型面聯(lián)接、彈性環(huán)聯(lián)接等。 軸上零件的周向定位（軸轂聯(lián)接）在齒輪、鏈輪等傳遞轉(zhuǎn)矩的零件，除周向定位以外，需要進(jìn)行的設(shè)計(jì)。 當(dāng)軸上零件對所受的軸向力的值較大時(shí)，常用軸肩、軸環(huán)、過盈配合等定位方式；受中 等軸向力時(shí)，可采用軸套、圓螺母、軸端擋板、圓錐面、圓錐銷等方式定位；受較小軸向力時(shí)則可用彈性檔圈、擋環(huán)、緊定螺釘?shù)确绞?。此外，還應(yīng)考慮周的制造及軸上零件裝拆的難易程度、所占的地位大小。 圖 鏈輪軸的結(jié)構(gòu) ㈡ 軸上零件的定位 為了防止軸上零件在受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對運(yùn)動(dòng)，這些零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進(jìn)行周向和軸向的定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。所謂軸上零件的裝配浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 方案就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系。所以在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中下列幾個(gè)重要問題必須充分考慮 [14]。 功能相同的軸卻可以有不同的結(jié)構(gòu)形狀。而該軸的設(shè)計(jì)主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作能力的計(jì)算兩方面的內(nèi)容。作為該工作裝置的軸，主要是將圓環(huán)鏈輪等回轉(zhuǎn)零件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。； ② 鏈窩底面的不平度不大于 l mm； ③ 鏈窩寬度中心線對理論鏈窩位置的不對稱度不大于 1 mm； ④ 如采用兩個(gè)半齒寬鏈輪并接，焊接為一整體，不得有影響輪齒嗆合的相對錯(cuò)位。為了提高鏈輪輪齒和鏈窩的表面硬度，需進(jìn)行滲碳悴火處理。不論選用什么材料制造鏈輪，其心部必須調(diào)質(zhì)處理，使其硬度為 240～ 320HBS，而鏈窩及齒面的硬度則要 45～ 55HRC，需進(jìn)行淬火處理，且淬硬層不小于 3mm。 輪緣寬度 ： 1 34 10 44b b d m m m m? ? ? ? ?，取 1 56b mm? 。1 1 3 ( 1 c o s ) 2 9 . 5 5 ( 1 c o s 2 5 . 9 4 4 ) 3 1 . 1 6R R R m m m m? ?? ? ? ? ? ? ? 其中314a r c s i n a r c s i n 2 5 . 9 4 42 2 1 6LR? ?? ? ??。 鏈輪中心至立槽底面的垂直距離 ： 220 2 0 5 3 4 1 6 8 . 7 9H D b m m m m? ? ? ? ? ? ?22（ p