【正文】 0 1 120602 22 ???????? (14) NNNFFF ravBv 0 1 6 1 32 ????? C 點(diǎn)彎矩 mmNmmNmmFM AVCV ?????? 6 7 8 6 1 360 ⑷ 求合成彎矩，畫(huà)出合成彎矩圖，如圖 6f 所示 C 點(diǎn)合成彎矩 mmNMMM CVCHC ?????? 2 6 8 9 5) 6 7 8 18 2 0 7 1()( 21222122 (15) ⑸ 畫(huà)出轉(zhuǎn)矩 T 圖，如圖 6g ⑹ 計(jì)算 C 當(dāng) 量彎矩，畫(huà)出當(dāng)量彎矩圖，如圖 6h 所示 N m mTMM CC )()()( 222239?？紤]到 C 處為可能的危險(xiǎn)截面，計(jì)算出 C 處的彎矩。 18 4l 軸段的長(zhǎng)度與箱體等設(shè)計(jì)有關(guān)，所以了根據(jù) 2l 來(lái)進(jìn)行計(jì)算， 4l =75mm 按彎曲許用應(yīng)力計(jì)算 ⑴ 繪制軸的受力簡(jiǎn)圖 6 所示，將輪齒上受力簡(jiǎn)化為集中力通過(guò)輪轂中點(diǎn)作用于軸上，軸的支點(diǎn)反力也簡(jiǎn)化為集中力通過(guò)軸承載荷中心 O 作用于軸上。一般情況齒輪端面與箱壁的距離取 mm)15~10( ，軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離 3? 與軸承的潤(rùn)滑有關(guān)，油潤(rùn)滑時(shí) mm)5~3(3 ?? ，脂潤(rùn)滑時(shí) mm)10~5(3 ?? ，本題取 3? =10mm； 考慮軸承蓋螺栓釘至聯(lián)軸器距離 mm)15~10(1 ?? ，初步取 2 60l mm? 。主軸上主要安裝了齒輪和凸輪 表 11 軸的常用材料及其力學(xué)性能 Table 11 shaft of monly used materials and their mechanical properties 材料 牌號(hào) 熱處理 毛胚直徑 mm 硬度HBS 抗 拉強(qiáng)度 1?? 屈 服強(qiáng)度 S? 彎 曲疲勞 極限1?? 剪 切疲勞 極限1?? 備注 45 調(diào)質(zhì) 《 200 217255 640 355 275 155 應(yīng)用 最廣泛 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初估軸的最小直徑 查得 C=110，按公式 [10] ? ? ? ? 3 3333 9 5 5 0 1 00 .2 0 .2T P Pd C m mnn?? ?? ? ? ?, 17 n/ 0 33 ???? r kwnpcd mm 軸系初步設(shè)計(jì) 根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點(diǎn)，結(jié)合后述尺寸確定，按比例繪制軸系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 5 圖 5 軸系機(jī)構(gòu)草圖 Fig .5 sketch shafting mechanism 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ⑴ 徑向尺寸確定 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸和連軸器選擇，軸段 1d 與連 軸器配合，從軸段 1d =25mm 開(kāi)始，逐段選取相鄰軸段的直徑： 如圖 5 所示， 2d 起定位固定作用，安裝箱蓋于軸承，應(yīng)該與軸承內(nèi)徑相配合，為便于軸承安裝定位軸高度 minh 可在（ d)~ 范圍內(nèi)按經(jīng)驗(yàn)選取，該直徑處將安裝密封氈圈，標(biāo)準(zhǔn)直徑應(yīng)取 2 30d mm? ； 3d 與齒輪孔徑相配合 ，為了便于裝配，按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，取 3 32d mm? ； 4d 起定位作用，安裝箱蓋于軸承，應(yīng)該與軸承內(nèi)徑相配合， 4 30d mm? 5d 為連接凸輪，根據(jù)要求選取，取 5d =25mm。碳素鋼價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小，還可以通過(guò)熱處理提高其耐磨性及疲勞強(qiáng)度，應(yīng)用也比較廣泛。 [9] 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 選擇軸的材 料 軸是組成機(jī)器的重要零件之一，它支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)動(dòng)力，所以軸受到承受轉(zhuǎn)矩和彎曲轉(zhuǎn)矩。 ⑷ 必要的時(shí)候還需進(jìn)行軸的剛度和震動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須 考慮軸在機(jī)器中的位置，軸上零件固定定位要求，工藝性要求，熱處理要求，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)要求的要求等。碳素鋼比合金鋼廉價(jià)，對(duì)應(yīng)力敏感性小，又可通過(guò)熱處理提高其耐摩性及疲勞強(qiáng)度，故應(yīng)用最為廣泛，其中最常用的是 45 號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，為保證力學(xué)性能，一般應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或者正火處理。 5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸的設(shè)計(jì)概述 軸是組成機(jī)器的重要零件之一，它的主 要作用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 表 10推桿在正弦加速度運(yùn)動(dòng)中的位移 Table 10 putter in sine acceleration displacement of the movement ? ( ) 230 225 220 215 210 205 200 195 190 R ? ( ) 185 180 175 165 160 155 150 145 140 R ? ( ) 135 130 125 120 115 110 105 100 95 R 將其各點(diǎn)連成一光滑曲線，即為推程相應(yīng)的一段輪廓曲線。根據(jù)計(jì)算可知最大半徑為 。 ⑷ 將其各點(diǎn)連成一光滑曲線，即為推程相應(yīng)的一段輪廓曲線。 當(dāng) 凸輪轉(zhuǎn)過(guò) 290 360? 推桿近修，凸輪與之對(duì)應(yīng)的輪廓曲線為與基圓重合的一段圓 15 弧。 ⑵ 計(jì)算推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的預(yù)期位移見(jiàn)表 9。 .5θ 圖 4 凸輪 2 Fig .4 CAM 2 ⑴ 確定推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中占據(jù)的各個(gè)位置。 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò) 90180推桿近修，凸輪與之對(duì)應(yīng)的輪廓曲線為與基圓重合的一段圓弧。 ⑴ 確定推桿在反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中占據(jù)的各個(gè)位置。 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò) 290 360? 推桿近修，凸輪與之對(duì)應(yīng)的輪廓曲線為與基 圓重合的一段圓弧。 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò) 215 ，推桿以正弦加速度運(yùn)動(dòng)回最低位置，計(jì)算位移如下表 7。 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò) 125 215? 推桿遠(yuǎn)修，凸輪與之對(duì)應(yīng)的輪廓曲線為軸心 O 為圓心，凸輪最大半徑為半徑的一端圓弧。 表 6 推桿在等速上升運(yùn)動(dòng)中的位移 Table 6 putter in constant rising displacement of the movement ? ( ) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 13 R 25 28 ? ( ) 45 50 55 60 65 70 75 80 85 R ? ( ) 90 95 100 105 110 115 120 R 74 ⑶ 確定推桿在符合運(yùn)動(dòng)中一 次占據(jù)的位置。為此使推桿由起始位置沿 ?? 方向反轉(zhuǎn)，將推程運(yùn)動(dòng)角按選定的分度值（通常在 1 度 ~15 度之間選取，當(dāng)凸輪精度要求高時(shí)，取小值，現(xiàn)取 5 ）進(jìn)行等分。 表 5 推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如 Table 5 Push rod motion law 序號(hào) 凸輪運(yùn)動(dòng)角 ? 推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1 0 120? 等速上升 2 125 215? 推桿遠(yuǎn)休 3 220 285? 正弦加速度下降 4 290 360? 推桿近休 在設(shè)計(jì)凸輪的輪廓時(shí)，需要先取適當(dāng)?shù)谋壤?1? ，根據(jù)已知基圓半徑 0r 和偏距 e做出基圓和偏距圓，然后進(jìn)行作圖。一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)凸輪以等角速度 ? 轉(zhuǎn)動(dòng)，在推程時(shí)，圖倫的運(yùn)動(dòng)角為 0? ，推桿完成行程 h,當(dāng)采用一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，則有 0110stvts C CdvCddad????? ???????????? （ 11） 設(shè)取邊界條件為 在使點(diǎn)處 0?? 0s? 在終點(diǎn)處 0??? sh? 有式（ 11）可得 0 0C? 1 0hC ?? ，故推桿推程的運(yùn)動(dòng)方程為 000hShva????????? ??? ?? （ 12） 推桿回程的運(yùn)動(dòng)方程為 00(1 )0shhva??????? ????? ?? ?? ?? （ 13） 凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)該凸輪時(shí)我們采用作圖法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓，相關(guān)圖樣見(jiàn)圖 3。 凸輪 1 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 凸輪基本尺寸確定 凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力和凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角在生 產(chǎn)實(shí)際中，為了提高機(jī)構(gòu)的效率，改善其受力情況，通常規(guī)定凸輪 的最大壓力角 max? 應(yīng)小于某一許用壓力角 ??? ，根據(jù)時(shí)間經(jīng)驗(yàn)在推程時(shí)許用壓力角對(duì)直動(dòng)推桿取 ? ? 30? ? 。 凸輪的選擇 根據(jù)工作要求和結(jié)構(gòu)條件選擇凸輪機(jī)構(gòu)的形式，推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和有關(guān)的基本尺寸，然后根據(jù)選定的推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)出凸輪輪廓的曲線。 根據(jù)公式 ? ?112F F a Sa FHT Y Y Ybd m ????? （ 8） ⑵ 主齒輪系數(shù)： 1FaY =，副齒輪系數(shù)： 2FaY = 主齒輪應(yīng)力修正系數(shù) ： 1SaY =，副齒輪修正系數(shù)：2SaY= 重合度系數(shù)： Y? = ⑶ 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 ??F? ? ? limF N X STF FY Y YS?? ? （ 9） ① 查取齒輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力： lim 1 300F MPa? ? lim 2 300F MPa? ? ② 計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) NY 1 13 10 N????????? 2 13 10 N????????? ③ 查取尺寸系數(shù)： 1XY?