【正文】 ~6mm 的間隔。電機(jī)的機(jī)座與止口配合采用 H8/js7，與軸承外徑配合的軸承室內(nèi)徑采用 K7，端蓋的止口應(yīng)倒角。表面粗糙度根據(jù)配合種類、精度等級(jí)和尺寸大小進(jìn)行選擇。與軸承配合的軸承室內(nèi)徑采用 IT7 級(jí)精度，其端蓋止口也應(yīng)采用 IT7 級(jí)精度。這種情況下，孔不宜鑄出，而改由機(jī)械加工做出較為方便。軸承室、加強(qiáng)筋凸緣等與端蓋壁的連接處應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角半徑?？紤]端蓋的剛度時(shí)，必須注意到端蓋在加工過程中，因裝夾和切削所受到的應(yīng)力比電機(jī)運(yùn)行時(shí)要大得多。端蓋的厚度 應(yīng)該力求均勻，以免引起較大的鑄造內(nèi)應(yīng)力，使鑄件產(chǎn)生變形或裂紋等。在端蓋的長(zhǎng)度方向上須有適當(dāng)?shù)男倍?，以便在鑄造時(shí)能夠順利拔模。 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 端蓋鑄造時(shí)的結(jié)構(gòu)要素 : 鑄造時(shí)采用砂型鑄造方法，端蓋的成分為鋁合金，且端蓋的直徑介于 0~200*200mm之間，故端蓋的最小厚度為 3~5mm。 表 各種鋁合金的性能比較 (5最好， 1最差） 牌號(hào) 流動(dòng)性 線收縮率 /% 補(bǔ)縮性 氣密性 抗吸氣性 耐熱性 抗熱裂性 耐蝕性 砂模 鐵模 ZL102 5 ~ ~ 4 5 3 3 5 4(在潮濕大氣中很好 ) ZL104 5 ~ ~ 4 4 3 3 5 3（在潮濕大氣中較好） ZL101 5 ~ 4 5 4 3 5 3（在潮濕大氣中較好） ZL103 4 ~ 4 4 4 5 3 2 ZL105 4 ~ 4 4 4 4 4 3 ZL203 2 ~ 2 3 3 3 1 2 ZL301 3 ~ 1 1 3 1 3 5（在水中最高） ZL303 3 ~ 2 2 3 5 3 4 水泵電機(jī)的工作環(huán)境為水中，故從耐蝕性可選擇 Zl10 ZL10 Zl101， Zl303，但Zl303 的耐熱性、補(bǔ)縮性和氣密性較低，故綜合考慮可選擇 ZL102。鍍鎳的主要目的是提高部件的耐磨性，同時(shí)可以起到耐腐蝕、美觀的作用。 分馬力電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 軸端加工倒角為 45 度。由 GB — 1986 得，軸上所倒圓角為 。 臥式車床 中心孔 3 粗車風(fēng)扇端各外圓 臥式車床 中心孔 4 精車軸伸端各外圓 臥式車床 中心孔 5 精車風(fēng)扇端各外圓 臥式車床 中心孔 6 修中心孔 臥式車床 中心孔 7 熱處理 8 磨軸伸、軸承擋等外圓 外圓磨床 中心 孔 9 倒角 臥式車床 中心孔 10 切退刀槽，以右端面定位至 處，切槽刀切左面兩個(gè) 11 車螺紋 臥式車床 右端面外圓 12 電火花成型加工右端面內(nèi)螺絲孔 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 機(jī)械加工 r與 c的關(guān)系 在加工的時(shí)候，要注意 r應(yīng)小于倒角 C， h=C+(~2)mm。加工時(shí)必須嚴(yán)格按照?qǐng)D示 所要求的尺寸標(biāo)注。 下表表示的是軸的加工順序，以及加工所需要的車床設(shè)備。采用縱向進(jìn)給，磨削余量是在多次縱向進(jìn)給下磨去的。 3. 磨削 由于軸較細(xì)，當(dāng)軸壓入鐵芯后容易產(chǎn)生壓彎，因此磨削常在軸在壓入鐵芯后進(jìn)行。精車時(shí)，除需要 磨削的臺(tái)階留出磨削加工余量外，其余各軸擋的直徑和長(zhǎng)度全都車削到圖樣規(guī)定的尺寸。粗車時(shí)多采用強(qiáng)力切削，工作溫度高，要求車床動(dòng)力大，裝夾牢固。因此，毛坯下料后必須車平或銑端面并達(dá)到規(guī)定的軸向長(zhǎng)度。 在進(jìn)行軸表面處理和機(jī)械加工時(shí)要特別注意其工藝要求，以防出現(xiàn)軸疲勞現(xiàn)象。調(diào)質(zhì)后的中碳鋼綜合機(jī)械性能，得到合理的強(qiáng)度和韌性。 軸的加工工藝的注意事項(xiàng)： 軸在加工之前，首先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，所謂調(diào)質(zhì)處理主要是指中碳鋼，調(diào)質(zhì)淬火時(shí)，要求零件整個(gè)截面淬透，使它得到以細(xì)針狀淬火馬氏體為主的纖維組織。預(yù)備加工包括圓鋼調(diào)直、毛坯下料、平端面和鉆中心孔等，預(yù)備加工的目的是提供合格的毛坯，并做出工藝定位標(biāo)準(zhǔn)，以便成形加工。軸承擋和軸伸的圓柱面是軸的關(guān)鍵面，其表面粗糙度 Ra=。 3. 位置精度 兩端的中心孔是軸加工的定位基準(zhǔn)，也應(yīng)有良好的同軸度。 2. 形狀精度 滾動(dòng)軸承的內(nèi)外圈都是薄壁零件，軸承擋的形狀誤差會(huì)造成內(nèi)外圈變形，從而影響軸的回轉(zhuǎn)精度，并產(chǎn)生噪聲。 軸的加工工藝 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，可取 45鋼，其直徑為 18mm，允許偏差為 2 組的熱軋圓鋼，其標(biāo)記為 1988699/45 1986702/215 ?? ??? TGB TGB ，軸的結(jié)構(gòu)圖見附圖。 軸承的壽命有 Lh = n60106 （ PC ） ? n – 轉(zhuǎn)速 C額定動(dòng)載荷 P功率 ? 為指數(shù)，對(duì)于球軸承 ? =3 代入數(shù)值計(jì)算： 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 Lh =2850*60106（） 3 = 小時(shí) 電機(jī)的經(jīng)驗(yàn)時(shí)間是連續(xù)工作 8000 小時(shí)，所選軸承的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所規(guī)定時(shí)間， 故該軸承符合安全要求。 m Z、 Zp —— 軸危險(xiǎn)截面的抗彎和抗扭的截面系數(shù)， cm3 ，對(duì)于實(shí)心軸有 Z=323d? ，Z Zdp 2163 ??? 表 許用安全系數(shù) 條件 Sp 材料的力學(xué)性能符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（或有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)），加工質(zhì)量能滿足設(shè)計(jì)要求 載荷確定精確，應(yīng)力計(jì)算準(zhǔn)確 載荷確定不夠精確，應(yīng)力計(jì)算較近似 載荷確定不精確，應(yīng)力計(jì)算叫粗略或軸徑較大（ d200mm） 脆性材料制造的軸 ~ ~ ~ ~3 表 鋼的平均應(yīng)力折算系數(shù) ?? 及 ?? 值 應(yīng)力種類 系數(shù) 表面狀態(tài) 拋光 磨光 車削 熱軋 鍛造 彎曲 ?? 拉壓 ?? 扭轉(zhuǎn) ?? 表 絕對(duì)尺寸影響系數(shù) ?? 、 ?? 分馬力電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 直徑 d/mm ＞ 20~30 ＞ 30~40 ＞ 40~50 50~60 ?? 碳鋼 合金鋼 ?? 各種鋼 表 各種腐蝕情況的表面質(zhì)量系數(shù) β 工作條件 抗拉強(qiáng)度 b? /MPa 400 500 600 700 800 900 1000 淡水中，有應(yīng)力集中 淡水中 ，無應(yīng)力集中 海水中，有應(yīng)力集中 海水中，無應(yīng)力集中 表 靜強(qiáng)度的許用安全系數(shù) s? / b? ~ ~ ~ 鑄造軸 Ssp ~ ~ ~ ~ 軸承的校核 軸承壽命：指一套滾動(dòng)軸承，其中一個(gè)套圈（或墊圈）或滾動(dòng)體的材料出現(xiàn)第一個(gè)疲勞擴(kuò)展跡象之前，一個(gè)套圈相對(duì)于另一個(gè)套圈（或墊圈）的轉(zhuǎn)數(shù)。 式中的數(shù)據(jù)選擇可參考如表 至表 所示，并結(jié)合實(shí)際之情況選擇。 其剛度符合標(biāo)準(zhǔn)。 m l —— 軸受扭矩作用部分的長(zhǎng)度 ,mm l i 、 di —— 第 i段軸的長(zhǎng)度、直徑、空心軸內(nèi)徑， mm Ti —— 第 i段軸所受扭矩， N178。)/m 。 分馬力電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 軸的剛度校核 軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核是計(jì)算軸的在工作時(shí)的扭轉(zhuǎn)變形量，是用每米軸長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角度 Φ來度量的。 靜強(qiáng)度安全系數(shù) S?s =spssSSS SsSs ?? 22???? 其中 S?s =ZMsmax?， S?s =psZTmax? S?s —— 只考慮彎曲時(shí)的安全系數(shù) S?s —— 只考慮扭轉(zhuǎn)時(shí)的安全系數(shù) Z、 Zp—— 軸危險(xiǎn)截面的抗彎和抗扭截面模數(shù)， Z=， Zp= Ssp—— 靜強(qiáng)度的許用安全系數(shù)， Ssp= ?s —— 材料的拉伸屈服點(diǎn)，?s =360 τ s —— 材料的扭轉(zhuǎn)屈服點(diǎn)， τ s =216 Mmax 、 Tmax —— 軸危險(xiǎn)截面上的最大彎矩和最大扭矩，最大扭矩可由經(jīng)驗(yàn)值取得為 — 2 TN 所使用值得選取見后表。軸的安全系數(shù)校核計(jì)算包括兩個(gè)方面：疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)和靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 軸的疲勞強(qiáng)度是根據(jù)長(zhǎng)期作用在軸上的最大變載荷來計(jì)算的，危險(xiǎn)截面應(yīng)是受力較大、截面較小及應(yīng)力集中較嚴(yán)重的即實(shí)際應(yīng)力較大的若干個(gè)截面。各軸肩圓角半徑見附圖。 5. 伸出軸的設(shè)計(jì) 該段根據(jù)客戶需求而定，軸總長(zhǎng)為 ，本次設(shè)計(jì)取螺紋軸 M12， L17；光軸通過尺寸鏈來計(jì)算。 4. 第四段軸的設(shè)計(jì) 該段軸上裝有標(biāo)準(zhǔn)件 軸承 ，由于該段軸接近軸伸端，即承受載荷大，故預(yù)選軸承為：深溝球軸承 NSK 6202， d=? ,D=? ,B=? 。 故取 d2=， b2= 3. 第三段軸的設(shè)計(jì) 該段軸的軸肩為定位軸肩，一般取定位軸肩高度為 h=(— )d,其中， d 為與零件相配處的軸徑，此處， d=d2=。 2. 第二段軸的選擇 這段軸為非定位軸肩，非定位軸肩是為了加工和裝配方便而設(shè)置的，其高度沒有嚴(yán)格的規(guī)定。 有查表可得，《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 7220，對(duì)于泵電機(jī)的軸與軸承的配合采用 j5或 js5。通常軸與內(nèi)圈采用適當(dāng)?shù)木o配合是防止軸與內(nèi)圈相 對(duì)滑動(dòng)的最簡(jiǎn)單而有效的方法，特別是對(duì)于軸承的薄壁套圈，采用適當(dāng)?shù)木o配合可使軸承套圈在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受力均勻，以致軸承的承載能力得到充分的發(fā)揮。由于該段通過壓裝裝有散熱風(fēng)扇，所以其尺寸 b1≧ 10。 初步確定軸端直徑 查閱參考資料如下表： 表 常用軸材料的τ p 及 A值 軸的材料 Q235A、 20 Q27 35 （ 1Cr18Ni9Ti） 45 40Cr、 35SiMn、 42SiMn 40MnB、 38SiMnMo、 3Cr13 τp/MPa 1525 2035 2545 3555 A 149126 135112 126103 11297 按表 ，初步取 A=126，則軸的最小直徑 d ≧ 3p τT =A3nP =1263 =， d—— 軸端直徑， mm T—— 軸所傳遞的扭矩， T=9550nP 分馬力電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 P—— 軸所傳遞的功率， kW N—— 軸的工作轉(zhuǎn)速，在此本設(shè)計(jì)取電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 τp —— 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力， MPa，按表一取值 A—— 系數(shù)，按表 取值 即軸的最小直徑部分應(yīng)不小于 。 本設(shè)計(jì)初步預(yù)選電機(jī)為泵用分馬力單相電容運(yùn)行異步電動(dòng)機(jī)，其主要的銘牌數(shù)據(jù)：電壓 220V ； 頻率 50HZ ；功率 ；額定轉(zhuǎn)速 2850RPM 選擇軸的材料 選擇軸的材料為 45﹟鋼，調(diào)質(zhì)處理， 45鋼是很常用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，它的強(qiáng)度較高，韌性一般，適合調(diào)質(zhì)或正火狀態(tài)下使用，還可以表面淬火（如高頻淬火 ），使零件全部或部分表面獲得較高硬度（通常 HRC4550）。軸應(yīng)根據(jù)裝配要求，定出合理的形位公差，主要有：配合軸段的直徑相對(duì)于軸頸（基準(zhǔn)）的同軸度及它的圓度、圓柱度；定位軸肩的垂直度；鍵槽相對(duì)于軸心線的平行度和對(duì)稱度 等。精度越高，成本越高。 4. 確定各軸段長(zhǎng)度：主要根據(jù)軸上配合零件轂孔長(zhǎng)度、位置、軸承寬度、軸承端蓋的厚度等因素確定。根據(jù)作用的不同，軸的軸肩可分為定位軸肩和工藝軸肩（為裝配方便而設(shè)），定位軸肩的高度值有一定的要求；工藝軸肩的高度值則較小，無特別要求。軸向定位通常是軸肩或軸環(huán)與套筒、螺母、擋圈等組合使用，周向定位多采用平鍵、花鍵或過盈配合聯(lián)結(jié)。 軸的設(shè)計(jì)步驟 1. 確定軸上零件裝配方案：軸的結(jié)構(gòu)與軸上零件的位置及從軸的哪一端裝配有 關(guān)。 2. 足夠的強(qiáng)度（靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度），必要的剛度，特殊情況下的耐腐蝕性和耐高溫性。 本次設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)一個(gè)傳動(dòng)實(shí)心軸。心軸又可分為固定心軸（工作時(shí) 軸不轉(zhuǎn)動(dòng)）和轉(zhuǎn)動(dòng)心軸（工作時(shí)軸 轉(zhuǎn)動(dòng)）兩種。 軸按受載情況分為： 1. 轉(zhuǎn)軸：支承傳動(dòng)機(jī)件又傳遞轉(zhuǎn)矩，即同時(shí)承受彎矩和扭矩的作用。它用來安裝各種傳動(dòng)零件，使之繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，傳遞轉(zhuǎn)矩或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過軸承與機(jī)架或機(jī)座相聯(lián)結(jié)。 因?yàn)殡姍C(jī)的外形是按照用戶的要求并結(jié)合已有的電機(jī)的形狀進(jìn)行的 設(shè)計(jì)，下面將按照電機(jī)的總裝圖進(jìn)行分解設(shè)計(jì)。 軸伸端依照客戶要求，長(zhǎng)度為 177。 轉(zhuǎn)軸采用 45鋼，經(jīng)機(jī)加工及調(diào)質(zhì)處理。本次設(shè)計(jì)采用鑄鋁機(jī)座，其上帶有散熱筋，可以在電機(jī)使用時(shí)更好的散熱。 圖 電機(jī)的外型圖 電機(jī)的外型圖是根據(jù)用戶的基本的需求而考慮設(shè)計(jì)的，用戶指定了電機(jī)的高度、長(zhǎng)度、出軸的長(zhǎng)度以及外觀的要求。 6. 適當(dāng)注意電機(jī)的外表。 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 5. 應(yīng)考慮電機(jī)裝拆和維修方便。 3. 要盡量的使零部件符合“標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化”的要求，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的材料，注意零部件間的通用。 2. 所用的結(jié)構(gòu)型式一般應(yīng)符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并滿足客戶和環(huán)保部門提出的要求。其中最關(guān)鍵的部位是轉(zhuǎn)軸和軸承。其余的零部件的機(jī)械性能均是參考同一類型的電機(jī)的尺寸，其主要的最小尺寸和配合方式則是由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得。風(fēng)扇亦是利用過渡配合的方式進(jìn)行緊固。機(jī)殼與端蓋采用的是過渡配合的方式，使其緊固。本設(shè)計(jì)絕緣方式采用 B 級(jí)絕緣，最高允許溫度