【正文】 ? 22 ? ? MN? 校核軸的強度 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和轉(zhuǎn)矩圖可以看出截面 C 是軸的危險截面 ,哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 27 按第三強度理論有： e? = 22 )(4)(TWTWM ??總 ? ? ?1?? (413) 式中： W— 抗 彎剖面模量 ， W= 3d32? ≈ 3d TW — 抗扭剖面模量 ， TW = 3d16? ≈ 3d ? — 根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的折合系數(shù) ， 對于不變的轉(zhuǎn)矩， 取 ? ? 帶入數(shù)據(jù)計算得： e? ? 22 )(4)(TWTWM ??總 (414) =322 )( ? ?? = aMP 查 表 36 得： ??1?? =300 aMP 故 e? ? ?1?? ，安全。而在這一章中，主要完成的任務(wù)是對上述零件和機構(gòu)的校核。電機型號 :Y180L4；鍵的型號： 3218， 4022；軸的型號： 7024AC、N219E、 52222；聯(lián)軸器的型號為： LT LT10。 m2 ） TL8 TL10 710 2020 2400 1700 45 48 50 55 80 85 112 84 172 132 3． 8 本章小結(jié) 在本章中，主要完成了刀盤、齒輪和傳動軸的設(shè)計以及電機、鍵、軸承和聯(lián)軸器的選型。 查閱文獻 [4， 506]表 1113，得到其參數(shù)： 表 39 聯(lián)軸器的主要尺寸和特性參數(shù) 型號 許用 轉(zhuǎn)矩 （ N （ 6） 同等條件下，盡量選擇價格低、維護簡單的聯(lián)軸器。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 22 （ 4） 如果裝拆方便，應(yīng)選用可直接徑向移動的聯(lián)軸器。 （ 2） 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速越大，應(yīng)考慮非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器。 （ 3） 有 彈性元件的撓性聯(lián)軸器： 有彈性元件的撓性聯(lián)軸器主要包括：彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器和膜片聯(lián)軸器等。 3． 8 聯(lián)軸器 的選型 聯(lián)軸器的類型有很多，主要包括： （ 1） 剛性聯(lián)軸器： 剛醒聯(lián)軸器主要包括：套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器、凸緣聯(lián)軸器等。 （ 2） 圓盤 剪在剪切時軸承會受到徑向力，故需要安裝一個既能承受徑向力又能承受軸向力的軸承，故在軸頸 95mm 處選擇型號為 N219E 的圓柱滾子軸承。軸直接與調(diào)整螺絲相連接，并且軸向調(diào)整是雙向的。 （ 7） 從經(jīng)濟角度看，球軸承比滾子軸承便宜；精度低的軸承比精度高的軸承便宜；普通結(jié)構(gòu)的軸承比特殊結(jié)構(gòu)的軸承便宜。 （ 5） 當(dāng)軸的 撓曲變形大或兩軸承座孔直徑不同，跨度大且對支承有調(diào)心要求時，應(yīng)選用調(diào)心軸承。 （ 3） 當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時，宜用球軸承；當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，可用滾子軸承，也可用球軸承。 在選擇軸承類型時，主要參考一下幾點： （ 1） 當(dāng)載荷較大或有沖擊載荷時，宜用滾子軸承；當(dāng)載荷較小時，宜用求軸承。根據(jù) [機械零件設(shè)計手冊 ]，可知聯(lián)軸器的軸孔直徑 d=95mm，半聯(lián)軸器的長度 L=172mm， 與軸配合的長度 L1=132mm。然后圓整為標準直徑。查閱文獻 [3， 192]，知其機械性能如下： 表 36 軸的主要機械性能 材料牌號 熱處理 毛胚直徑 /mm 硬度/HBW 抗拉強度極限B? 屈服極限s? 彎曲疲勞極限 1? 扭轉(zhuǎn)疲勞極限 1? 45 調(diào)質(zhì) ≤200 217~255 650 360 300 155 查閱 文獻 [3， 193]，軸承的最小直徑計算公式如下： ? ? 33 6m in nP109. 55d ??? ? (323) 式中： mind — 軸的最小直徑（ mm） P— 軸傳遞的功率（ KW） n— 軸的轉(zhuǎn)速（ r/min） ??? — 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，見文獻 [3， 193]表 C— 由許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定的系數(shù) ， 見文獻 [3， 193]表 軸的轉(zhuǎn)速： 60n ?? ?dv軸 (324) 帶入數(shù)據(jù)計算得： m i n/ 160n3 ??????? ?dv軸 查閱文獻 [3， 193]表 ，知： C=118~106 ??? =30~40MPa 帶入數(shù)據(jù)計算得： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 19 ? ? nP109. 55d 333 6m i n 1 ?????? ? 計算出的軸頸為最小軸頸 dmin，若軸上有鍵槽時，應(yīng) 將計算出的軸頸dmin 適當(dāng)增大。合金鋼對應(yīng)力金鐘的敏感性較高，因而在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意減 小應(yīng)力集中。為保證軸的機械性能，應(yīng)進行調(diào)質(zhì)或正火處理。 分度圓直徑31 ddTKK?? =，取整分度圓直徑 mm235d1 ? 模數(shù) m： m=d1/z1=5mm (320) 中心距 a ： 6 7)6047(521zzm2121 ??????? ）（a (321) 齒寬 B： B= ????? (322) 取整 B=80mm 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 18 3． 5 軸的設(shè)計 軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。 經(jīng)過計算 N1=108,考慮傳動比，則 N2=N1/u=108， 查 文獻[3， 146]，知齒面接觸疲勞極限應(yīng)力為 a470lim m in MPH ?? 、 a590lim m ax MPH ?? ；查 文獻 [3， 147]知接觸強度壽命系數(shù) ZN1=,ZN2=。 ： 按齒面接觸強度進行設(shè)計，由文獻 [3， 142]知： ? ?3 21 )(u 1u2 ?? ?ZZZKTd HEd ??? (314) 式中： 查文獻 [3，表 ]，得節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH= 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 16 查文獻 [3， 表 ]，得彈性系數(shù) MPZE ? 系數(shù) K= ??KKKK VA 傳遞轉(zhuǎn)矩 MNPTNN ??? 4 2n9 5 5 0 齒數(shù)比 u=z2/z1= 查 文獻 [3， 133]，端面重合度 ： ??? c o 21 ?????? ?? ）（ (315) 帶入數(shù)據(jù)計算得 00c o ）｝（｛ ?????=，查文獻 [3， 圖]，得重合度系數(shù) ?Z = 許用接觸應(yīng)力 ??H? 可由公示確定， ? ? H HNH SZ lim?? ?? (316) m0NNZN ? (317) N=60na hL (318) 式中： n— 齒輪轉(zhuǎn)動速度； a— 齒輪轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面嚙合的次數(shù)； Lh— 齒輪的工作壽命； Sh— 接觸強度計算的安全系數(shù)。 綜合考慮，熱處理方法選 擇調(diào)制。大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。 （ 4） 正火：能消除內(nèi)應(yīng)力、細化晶粒、改善力學(xué)性能和切削性能。調(diào)質(zhì)后齒面硬度一般為 220~260HBS。 滲碳淬火 后齒面接觸強度高，耐磨性好，而齒芯仍 保持有較高的韌性，常用于受沖擊載荷的重要齒輪傳動。表面淬火后輪齒變形不大，齒面硬度可達 52~56HRC。經(jīng)過綜合考慮，齒輪材料采用 40Cr。分析兩種材料的特性可知 ：兩者的含碳量不同， 40Cr 高頻淬火后更加耐用。經(jīng)過綜合比較分析，最終確定采用同步轉(zhuǎn)速 為 1500r/min 的 Y180L4 電機。 容量相同的同類型電機，有不同的轉(zhuǎn)速。 所以總的力矩為 ： )( 21 MMnM ?? )(2 33 ??????? ? = N? m 查文獻 [1， 181]圓盤剪電動機功率可按下式確定 ?? DMvN 100021? (313) 式中 ： 1? — 考慮刀片與鋼板間摩擦系數(shù)， 1? =~； v— 鋼板運動速度， m/s； ?— 傳動系統(tǒng)效率， ? =~。在上下刀片直徑，速度相等而且都驅(qū)動時，則與簡單軋制情況相似，合力 P 垂直作用在刀片上，這時轉(zhuǎn)動一對刀盤所需之力矩為 ： ?sin1 PDM ? (311) ?62 i 3 ???? =? m 驅(qū)動圓盤剪的總力矩為 ： )( 21 MMnM ?? (312) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 13 式中 ： n— 刀片對數(shù) M2— 1 對刀片軸上的摩擦力矩， ?PdM ?2 ，其中 d 為刀片軸 的 軸頸 取 d =165mm， ? 為刀片軸承處的摩擦系數(shù)， 刀片材質(zhì)一般為 9CrWSi。 查閱 文獻 [2， 表 31]可知： 表 32 相對延伸率 ? 和相對切入率 ? 關(guān)系 剪切強度 b? /(公斤/ 2毫米 ) 相對延伸率 ? 相對切入率 ? 40 50 60 65 由設(shè)計參數(shù)知剪切強度 b? ≤600MPa=60kg/ 2mm ，故根據(jù)表 32，可知相對延伸率 ? =， 相對切入率 ? = 帶入數(shù)值計算得： 6 0 021 ??? ???? bb KKa =156 查文獻 [2， 298]知： D）（ 21hs1c o s ?? ?? (39) 式中： s— 刀盤的重合度 ， s=0~，取預(yù)訂值 s= 帶入數(shù)據(jù)計算得： 2121hs1c o s ?????? ）（）（ D?? 故 ?? 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 純剪切力： Nah 30221 106 4 5 66 2 an2 an2p ????? ? 查文獻 [1， 180]總剪切力的計算公式為 ： )t an1(1 ??Zpp ?? (310) 式中： Z— 決定于被剪切掉的鋼材寬度和厚度的比值，查 文獻 [1， 圖 930]知： 圖 被剪切帶鋼的相對寬度與系數(shù)的關(guān)系 當(dāng) hd ≥15 時，系數(shù) Z 趨近于漸近線 Z= ，帶入數(shù)據(jù)計算總剪力： NZpp 3031 106 2 6 2 a 4 )t a n1( ????????? ）（? ? 考慮到刀刃磨鈍的影響，增大 15%~20%，這里取增大 20%。 作用于寬度 dx的微小面積上的剪切力為： hdxdxqdP x ???1 (34) 式中 : xq — 作用在接觸弧 AB 水平投影單位長度 上的剪切力 圖 在圓盤剪上剪切金屬時壓力 由相對切入深度知 ： hx ?? tan2? (35) 微分后得 ： ?? dhdx tan2? (36) 式中 : ?— 弦 AB 與 CD 之間夾角的一半。 圖 刀盤的三維圖 3． 3 電機的選型 作用在一個刀片上的總的剪切力是由兩個分力所組成的，即 ：