臥式鋼筋切斷機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(已改無(wú)錯(cuò)字)
2022-07-24 10:05:17 本頁(yè)面
【正文】 ，受轉(zhuǎn)矩作用會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。軸的剛度不夠就會(huì)影響軸的正常工作。例如電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的撓度過(guò)大，會(huì)改變轉(zhuǎn)子與定子的間隙而影響電機(jī)的性能；機(jī)床主軸的剛度不夠，將影響加工精度。因此，為了使軸不致因剛度不夠而失效，設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)軸的工作條件限制其變形量，即撓度≤[]、轉(zhuǎn)角≤[]、扭角≤[]。式中[]、[]、[]分別為許用撓度、許用轉(zhuǎn)角和許用扭角。所以軸的剛度足夠 二軸的設(shè)計(jì)與校核（1）選擇軸的材料軸的力學(xué)模型是梁，多數(shù)要轉(zhuǎn)動(dòng)，因此其應(yīng)力通常是對(duì)稱(chēng)循環(huán)。其可能的失效形式有：疲勞斷裂、過(guò)載斷裂、彈性變形過(guò)大等。軸上通常要安裝一些帶輪轂的零件，因此大多數(shù)軸應(yīng)作成階梯軸，切削加工量大。綜上所述，要求軸的材料有良好的綜合機(jī)械性能，常采用中碳鋼、中碳合金鋼。碳素鋼3450等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼因具有較高的綜合力學(xué)性能，應(yīng)用較多，其中以45鋼用得最為廣泛。為了改善其力學(xué)性能，應(yīng)進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理。不重要或受力較小的軸，則可采用Q23Q275等碳素結(jié)構(gòu)鋼。合金鋼合金鋼具有較高的力學(xué)性能，但價(jià)格較貴，多用于有特殊要求的軸。例如采用滑動(dòng)軸承的高速軸，常用20Cr、20CrMnTi等低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)滲碳淬火后可提高軸頸耐磨性；汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸在高溫、高速和重載條件下工作，必須具有良好的高溫力學(xué)性能，常采用40CrNi、38CrMoAlA等合金結(jié)構(gòu)鋼。值得注意的是：鋼材的種類(lèi)和熱處理對(duì)其彈性模量的影響甚小，因此，如欲采用合金鋼或通過(guò)熱處理來(lái)提高軸的剛度并無(wú)實(shí)效。此外，合金鋼對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較高，因此設(shè)計(jì)合金鋼軸時(shí)，更應(yīng)從結(jié)構(gòu)上避免或減小應(yīng)力集中，并減小其表面粗糙度值。軸的毛坯以鍛件優(yōu)先，其次是圓鋼，尺寸較大或結(jié)構(gòu)復(fù)雜者可考慮鑄鋼或球墨鑄鐵。例如，用球墨鑄鐵制造曲軸、凸輪軸，具有成本低廉、吸振性較好，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低、強(qiáng)度較好等優(yōu)點(diǎn)。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中二軸選取45鋼調(diào)質(zhì)，硬度230HBS，強(qiáng)度極限=640MPa,屈服極限=355MPa，彎曲疲勞極限=275MPa，剪切疲勞極限=155MPa，對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力=60MPa。（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖37所示：圖37 二軸結(jié)構(gòu)形式圖（3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度1）繪出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖38b所示圖38a 二軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖圖38b 作用在軸上的力圖38c 垂直面（V面）支反力圖38d 合成彎矩圖圖38e 轉(zhuǎn)矩圖圖38f 計(jì)算轉(zhuǎn)矩圖2）計(jì)算作用在軸上的力作用在大齒輪2上的力N因?yàn)榇簖X輪2是直齒圓柱齒輪，所以N作用在小齒輪3上的受力N3）計(jì)算支反力垂直面（V面），如圖38c所示==水平面（H面）=04）作彎矩圖垂直面彎矩，如圖38d所示。=58=====（58+）+=====水平面彎矩因?yàn)槎S在水平方向沒(méi)有受力，所以二軸水平方向上的彎矩也為0。合成彎矩，如圖38d所示。====5)作轉(zhuǎn)矩圖，如圖38e所示。=6）作計(jì)算轉(zhuǎn)矩圖，如圖38f所示。單項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取系數(shù)=，則====Ⅱ截面的計(jì)算彎矩===7)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由計(jì)算彎矩圖可知，A截面的計(jì)算彎矩最大，該處的計(jì)算應(yīng)力為：=Ⅱ截面的計(jì)算應(yīng)力為=Ⅲ截面的計(jì)算應(yīng)力為==Ⅳ截面的計(jì)算應(yīng)力為=以上計(jì)算應(yīng)力均小于許用應(yīng)力=60MPa，故切斷機(jī)二軸是安全的。（4）二軸的剛度校核軸受彎矩作用會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，受轉(zhuǎn)矩作用會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。軸的剛度不夠就會(huì)影響軸的正常工作。例如電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的撓度過(guò)大，會(huì)改變轉(zhuǎn)子與定子的間隙而影響電機(jī)的性能；機(jī)床主軸的剛度不夠，將影響加工精度。因此，為了使軸不致因剛度不夠而失效，設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)軸的工作條件限制其變形量，即撓度≤[]、轉(zhuǎn)角≤[]、扭角≤[]。式中[]、[]、[]分別為許用撓度、許用轉(zhuǎn)角和許用扭角。所以軸的剛度足夠。 平鍵的強(qiáng)度校核 鍵的選擇 鍵的類(lèi)型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)使用要求和工作狀況來(lái)選擇。選擇時(shí)應(yīng)考慮傳遞轉(zhuǎn)拒的大小，聯(lián)接的對(duì)中性要求，是否要求軸向固定，聯(lián)接于軸上的零件是否需要沿軸滑動(dòng)及滑動(dòng)距離長(zhǎng)短，以及鍵在軸上的位置等。鍵的主要尺寸為其橫截面尺寸(鍵寬b 鍵高h(yuǎn))與長(zhǎng)度L。鍵的橫截面尺寸bh 依軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選取。鍵的長(zhǎng)度L一般可按輪轂的長(zhǎng)度選定，即鍵長(zhǎng)略短于輪轂長(zhǎng)度，并應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度系列。故根據(jù)以上所提出的以及該機(jī)工作時(shí)的要求，故選用A型普通平鍵。因?yàn)槿S受力最大，所以其上的鍵承受較大的作用力，其應(yīng)力也較大，因此，我們對(duì)三軸上的鍵進(jìn)行校核。根據(jù)三軸上的齒輪的寬度，并查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后，得出該鍵的結(jié)構(gòu)尺寸分別為：鍵寬 b=16mm 鍵高 h=10mm 鍵長(zhǎng) L=72mm 驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度.平鍵聯(lián)接的失效形式有：對(duì)普通平鍵聯(lián)接而言，其失效形式為鍵，軸，輪轂三者中較弱的工作表面被壓潰。工程設(shè)計(jì)中，假定壓力沿鍵長(zhǎng)和鍵高均勻分布，可按平均擠壓應(yīng)力進(jìn)行擠壓強(qiáng)度或耐磨性的條件計(jì)算。即靜聯(lián)接： 式中————傳遞的轉(zhuǎn)矩 ————軸的直徑————鍵與輪轂的接觸高度(mm)，一般取————鍵的接觸長(zhǎng)度(mm).圓頭平鍵 ———許用擠壓應(yīng)力鍵的工作長(zhǎng)度擠壓面高度轉(zhuǎn)矩許用擠壓應(yīng)力，查表，則，擠壓應(yīng)力所以 此鍵是安全的。附：鍵的材料：因?yàn)閴簼⒑湍p是鍵聯(lián)接的主要失效形式，所以鍵的材料要求有足夠的硬度。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鍵用抗拉強(qiáng)度不低于的鋼制造，如 45鋼 、Q235等。 軸承的校核滾動(dòng)軸承是又專(zhuān)業(yè)工廠(chǎng)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件。滾動(dòng)軸承的類(lèi)型、尺寸和公差等級(jí)均已制訂有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)中只需根據(jù)工作條件選擇合適的軸承類(lèi)型、尺寸和公差等級(jí)等，并進(jìn)
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