【正文】 27 （ 4）軸徑比前一段稍大，主要起軸承內(nèi)圈的定位作用 44 46 （ 5）此處需要安裝型號(hào)為 7007AC 的角接觸球軸承。 35 27 （ 6）此處安裝圓螺母 M33，軸上螺紋部分需滿足螺紋標(biāo)準(zhǔn)。 33 25 （ 7）此處需要安裝金剛滾輪，其內(nèi)徑和長(zhǎng)度需滿足滾輪安裝定 位要求。 20 38 主軸受力分析 在直角坐標(biāo)系對(duì)主軸進(jìn)行分析， (如圖所示 46)，軸段全長(zhǎng)為 217mm,在軸段 1處受400N 的徑向力和 *mm(當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速最大時(shí)，即 n=2020r/min)的轉(zhuǎn)矩，在軸段 7處受 1000N 的徑向力和 30000N*mm 的扭矩。 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 39 軸在直角坐標(biāo)系中的位置定位示意圖 首先，確定支座反力，在 x= 處 F=，在 x= 處 F=； 其次，確定內(nèi)力，在 x= 處 M=17600N*mm,在 x= 處 M=*mm,在 x=187mm 處 M=*mm；水平面受力情況均為 0。受力圖如圖 47至圖 410所示： 圖 310 軸的受力圖示意圖 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）格式規(guī)范 20 圖 311 軸的彎矩圖示意圖 圖 312 軸的合成彎矩圖示意圖 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 313 軸的扭矩圖示意圖 主軸強(qiáng)度校核 由以上的受力分析和受力圖上可知，危險(xiǎn)截面為 x= 處，因此主要對(duì)此處進(jìn)行必要的強(qiáng)度校核。 首先是彎曲應(yīng)力強(qiáng)度校核： 強(qiáng)度約束條件一般公式為： 式中： 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)。 轉(zhuǎn)矩不變時(shí)， ；轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化時(shí)， ； 轉(zhuǎn)矩按對(duì)稱循環(huán)變化時(shí)， 。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。 、 、 分別為對(duì)稱循環(huán)、脈動(dòng)循環(huán)及 靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用應(yīng)力。 為軸的抗彎截面模量 ( )。 將參數(shù)代 入計(jì)算：? ? )M P a(6074 ( M P a ). 24 74 7. 00 0322ca ??? ???? 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）格式規(guī)范 22 計(jì)算得截面的工作應(yīng)力為 ，滿足條件。 其次需要進(jìn)行軸的剛度校核： 當(dāng)軸受到載荷作用后，軸將發(fā)生彎曲、扭轉(zhuǎn)等變形。如果變形過(guò)大，超過(guò)允許變形范圍，軸上零件就不能正常工作，甚至影響機(jī)器的性能。例如機(jī)床主軸撓度過(guò)大將影響加工精度。因此，對(duì)于有剛度要求的軸，必須進(jìn)行剛度校核。軸的剛度分為彎曲剛度 （見圖 314）和扭轉(zhuǎn)剛度（見圖 315）。 圖 314 軸的彎曲剛度 圖 315 軸的扭轉(zhuǎn)剛度 (1)軸的彎曲剛度條件為 ： 撓度 偏轉(zhuǎn)角 式中： [y]—— 軸的允許撓度， mm，見表 44； [θ] —— 軸的允許偏轉(zhuǎn)角， rad,見表 44。 表 34 軸的允許撓度及允許偏轉(zhuǎn)角 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 對(duì) x=187mm 處進(jìn)行彎曲剛度校核： （見圖 316） 已知： l= mm, P=1000 N, E=210 GPa, I= 4mm ? ? 0 . 0 3 ( m m )y( m m ) 8 5 3102 1 03 5 7 . 51 0 0 0y 56 3m a x ??????? ?? ? ? ? )r a d(0 0 )r a d( 8 5 3102 1 02 0 0 0 66 2m a x ??????? ?? ? ?? 校核結(jié)果：軸的彎曲剛度滿足要求。 圖 316 用疊加法求饒度參照?qǐng)D (2)軸的扭轉(zhuǎn)剛度校校計(jì)算 軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角 φ 來(lái)表示。圓軸扭轉(zhuǎn)角 φ 的計(jì)算公式為： 光軸 階梯軸 式中： T—— 軸所受的扭矩， N178。mm ； G—— 軸的材料的剪切彈性模量， MPa,對(duì)于鋼材， G=80 GPa； Ip—— 軸截面的極慣 性矩， mm4,對(duì)于圓軸， Ip= d4/32 L—— 階梯軸受扭矩作用的長(zhǎng)度， mm； Ti、 li、 Ipi—— 分別代表階梯軸第 i 段上所受的扭矩、長(zhǎng)度和極慣性矩，單位同前； z—— 階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。 軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為 φ≤ [φ ] ( 176。)/m 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）格式規(guī)范 24 式中 [φ ] 為軸每米長(zhǎng)的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用場(chǎng)合有關(guān)。對(duì)于一般傳動(dòng)軸，可取[φ ]=( 176。)/m ；對(duì)于精密傳動(dòng)軸，可取 [φ ]=( 176。)/m ；對(duì)于精度要求不高的軸， [φ ]可大于 1( 176。)/m 。 根據(jù)以上論述對(duì)軸的扭轉(zhuǎn)剛度進(jìn)行校核 : ? ??? ????????????? ? m/)(105 5 )5 0 0 0 383 0 0 0 05 0 0 0 2 5 2(10801 1 7 364 同步帶輪傳動(dòng)簡(jiǎn)介 同步帶傳動(dòng)具有帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。同步帶傳動(dòng)由于帶與帶輪是靠嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，故帶與帶輪間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。以下是一些同步帶的參數(shù)（ 見圖 317），實(shí)體圖示（ 見圖 318） 同步帶輪系列 齒輪直邊齒形尺寸和公差 (mm) 節(jié)線代號(hào) bw hg Ψ+176。 rb rt 2δ MXL 177。 20 XXL 177。 25 XL 177。 25 L 177。 20 H 177。 20 XH 177。 20 XXH 177。 20 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 T 型齒同步帶輪齒型尺寸 (mm) 齒距 代號(hào) 形狀 形狀 y grad rb rt 2a S E br N br S E hg N hg 偏差 偏差 偏差 mix 177。.15176。 max 偏差 + 0 + 0 + 0 1 25 + 0 T5 + 0 + 0 + 0 25 + 0 1 T10 + 0 + 0 + 0 25 + 0 2 T20 + 0 + 0 + 0 6 25 + 0 3 HTD 同步帶輪齒型尺寸 (mm) 節(jié)距型號(hào) 節(jié)距 齒高 底圓半徑 齒槽寬 齒頂圓半徑 齒形角 3M 3 ≈ 14176。 5M 5 ≈ 14176。 8M 8 ≈ 14176。 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）格式規(guī)范 26 14M 14 ≈ 14176。 圖 317 同步帶的技術(shù)參數(shù) 圖 318 同步帶的實(shí)體圖示 同步帶傳動(dòng)的 特點(diǎn)及應(yīng)用 同步帶通常以鋼絲繩或玻璃纖維繩為抗拉體，氯丁橡膠或聚氨酯為基體 ,這種帶的特點(diǎn)是薄而且輕，故可用于較高速度。傳動(dòng)時(shí)的線速度可達(dá) 50m/s，傳動(dòng)比可達(dá) 10，效率可達(dá) 98％。傳動(dòng)噪音比帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)小，耐磨性好，不需油潤(rùn)滑，壽命比摩擦帶長(zhǎng)。其主要缺點(diǎn)是制造和安裝精度要求較高，中心距要求較嚴(yán)格。所以同步帶廣泛應(yīng)用于要求傳動(dòng)比準(zhǔn)確的中、小功率傳動(dòng)中，如家用電器、計(jì)算機(jī)、儀器及機(jī)床、化工、石油等機(jī)械。 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 同步帶主要有單面有齒和雙面有齒兩種，簡(jiǎn)稱單面帶和雙面帶。雙面帶又有對(duì)稱齒型（ DI）和交錯(cuò)齒型（ DII）之分。同步帶齒有梯形齒和弧形齒兩類。同步帶型號(hào)分為最輕型 MXL、超輕型 XXL、特輕型 XL、輕型 L、重型 H、特重型 XH、超重型 XXH 七種。梯形齒同步帶傳動(dòng)已有標(biāo)準(zhǔn)（ GB11361~11362– 89）。 在規(guī)定張緊力下，相鄰兩齒中心線的直線距離稱為節(jié)距，以 p 表示。節(jié)距是同步帶傳動(dòng)最基本的參數(shù)。當(dāng)同步帶垂直其底邊彎曲時(shí)，在帶中保持原長(zhǎng)度不變的周線，稱為節(jié)線，節(jié)線長(zhǎng)以 LP表示。 同步帶傳動(dòng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 在規(guī)定張緊力下，相鄰兩齒中心線的直線距離稱為節(jié)距，以 p 表示。節(jié)距是同步帶傳動(dòng)最基本的參數(shù)。當(dāng)同步帶 垂直其底邊彎曲時(shí)，在帶中保持原長(zhǎng)度不變的周線，稱為節(jié)線，節(jié)線長(zhǎng)以 LP表示。 同步帶傳動(dòng)的主要失效形式是同步帶疲勞斷裂；帶齒的剪切和壓潰；以及同步帶兩側(cè)邊、帶齒的磨損。同步帶的疲勞強(qiáng)度和使用壽命是設(shè)計(jì)同步帶傳動(dòng)的主要依據(jù)。為此我們主要是以同步帶的單位齒寬所受的拉力為計(jì)算校核的部分。 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 同步帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖 319所示： 圖 319 同步帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)過(guò)程如下： （ 1）初始條件： 傳動(dòng)功率 P= KW(電動(dòng)機(jī)最大輸出功率 )，設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比 i=1，所以兩個(gè)帶 輪的轉(zhuǎn)速條件為： n1=n2=2020 r/min（電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速）； （ 2）帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程如下 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）格式規(guī)范 28 設(shè)計(jì)依據(jù)及內(nèi)容 設(shè)計(jì)結(jié)果 Pc，選擇帶 的 型號(hào) Pc=KAP KA為工作情況系數(shù) 查詢選擇 KA=，帶的型號(hào)根據(jù) Pc和帶輪的轉(zhuǎn)速 n查詢確定 Pc= kw， n= 2020 r/min 帶的型號(hào)為 L，由此選定的帶節(jié)距 Pb= mm 由于 i=1，所以，兩帶輪的齒數(shù)關(guān)系是 Z1=Z2,查詢得小帶輪最小齒數(shù) Zmin=16 選擇 Z1= 16，則 Z2= 16 定帶輪節(jié)圓直徑 d1,d2 公式： ? b121 PZdd ?? 根據(jù)公式計(jì)算結(jié)果查詢選取標(biāo)準(zhǔn)值 d1=d2= mm v ，其中 dd1=,n1=2020r/min v = 5 m/s a0 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求確定 取 a0 =210 mm L0及其齒數(shù) Z 帶長(zhǎng)計(jì)算公式為： 根據(jù)公式計(jì)算結(jié)果查詢標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長(zhǎng)及其齒數(shù) Ld0= 572 mm,查詢選擇標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長(zhǎng) L0= mm,齒數(shù) Z=60 a和小帶輪嚙合齒 數(shù) Zm 2 L0Lpa a 0 ??? 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 ? ??????? ??? 122 1b1 ZZa2 ZP2Ze ntZm ? a=210mm Zm=8 P0 和帶寬 bs 的確定 基本額定功率： ? ?1000mvTavPo2? 帶寬 : 0zbs0 PKPbbs ? 查詢所需參數(shù)得：基準(zhǔn)寬度 bs0= 寬度為 bs0 的帶的許用工作拉力 Ta= 寬度為 bs0 的帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量 m=嚙合齒數(shù)系數(shù) Kz=1 根據(jù)計(jì)算結(jié)果查詢選擇標(biāo)準(zhǔn)帶寬 P0=1KW bs=（實(shí)際工作中，電機(jī)的轉(zhuǎn)速比較慢，因此，實(shí)際的帶寬相應(yīng)可以小一點(diǎn)。） F v1000PF d? F=400N 軸承的選用 在許多場(chǎng)合，軸承的內(nèi)孔尺寸已經(jīng)由機(jī)器或裝置的結(jié)構(gòu)具體所限定。不論工作壽命，靜負(fù)荷安全系數(shù)和經(jīng)濟(jì)性是否都達(dá)到要求，在最終選定軸承其余尺寸和結(jié)構(gòu)形式之前，都必須經(jīng)過(guò)尺寸演算。該演算包括將軸承實(shí)際載荷跟其載荷能力進(jìn)行比較。滾動(dòng)軸承的靜負(fù)荷是指軸承加載后是靜止的（內(nèi)外圈間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)）或旋轉(zhuǎn)速度非常低。在這種情況下，演算滾道和滾動(dòng)體過(guò) 量塑性變形的安全系數(shù)。大部分軸承受動(dòng)負(fù)荷，內(nèi)外圈做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，尺寸演算校核滾道和滾動(dòng)體早期疲勞損壞安全系數(shù)。只有在特殊情況時(shí)，才根據(jù) DIN ISO 281 對(duì)實(shí)際可達(dá)到的工作壽命做名義壽命演算。對(duì)注重經(jīng)濟(jì)性能的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，要盡可能充分的利用軸承的承載能力。要想越充分的利用軸承，那么對(duì)軸承尺寸選用的演算精確性就越重要。 上海電機(jī)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）格式規(guī)范 30 靜負(fù)荷軸承 計(jì)算靜負(fù)荷安全系數(shù) Fs 有助于確定所選軸承是否具有足夠的額定靜負(fù)荷。 FS =CO/PO 其中 FS靜負(fù)荷安全系數(shù)， CO 額定靜負(fù)荷 [KN]， PO 當(dāng)量靜負(fù)荷 [KN] 靜負(fù)荷安全系數(shù) FS 是防止?jié)L 動(dòng)零件接觸區(qū)出現(xiàn)永久性變形的安全系數(shù)。對(duì)于必須平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)、噪音特低的軸承，就要求 FS 的數(shù)值高；只要求中等運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲的場(chǎng)合，可選用小一些的 FS；一般推薦采用下列數(shù)值： FS=~ 適用于低噪音等級(jí) FS=~ 適用于常規(guī)噪音等級(jí) FS=~ CO[KN]已在表中為每一品種規(guī)格的軸承列出。該負(fù)荷（對(duì)向心軸承來(lái)說(shuō)是徑向力，對(duì)推力軸承而言則是軸向力），在滾動(dòng)體和滾道接觸區(qū)域的中心產(chǎn)生的理論壓強(qiáng)為： 4600 N/MM2 自調(diào)心球軸承 4200 N/MM2 其它類型 球軸承 4000 N/MM2 所有滾子軸承在額定靜負(fù)荷 CO 的作用下，在滾動(dòng)體和滾道接觸區(qū)的最大承載部位，所產(chǎn)生的總塑性變形量約為滾動(dòng)體直徑的萬(wàn)分之一。當(dāng)量靜負(fù)荷 PO[KN]是一個(gè)理論值，對(duì)向心軸承而言是徑向力，對(duì)推力軸承來(lái)講是軸向和向心力。PO在滾動(dòng)體和滾道的最大承載接觸區(qū)域中心所產(chǎn)生的應(yīng)