【正文】 大齒輪的軸向由前面的軸承以及前后一段 軸的小軸肩和裝于前段軸上的套筒進(jìn)行定位。圓周方向通過軸上的鍵進(jìn)行定位，可以選出符合要求的鍵。 3110min nPAd ?mmd 3m in ???武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 22 由《機(jī)械設(shè)計手冊 2》 P51 94， d2=40mm，公稱尺寸 b h=16 10， b=16mm，鍵長由標(biāo)準(zhǔn) [2]P1 03 取 l=80mm。 經(jīng)校核，鍵滿足強(qiáng)度要求。 4）第三段軸的設(shè)計 該軸前面裝軸及軸承蓋，再套上套筒以對大齒輪進(jìn)行軸向定位。 取軸的直徑 d3=50mm，考慮到箱體的布置，支撐板（箱體內(nèi)焊接板）的寬度等因素，取軸長為 l23=45mm。 5）選出第三段軸上的軸承 由裝軸承的軸的直徑 d3=50mm，該軸既受軸向 力又受徑向力，所以可選擇角接觸球軸承。 由《機(jī)械設(shè)計手冊 2》 P72 87 查得所選擇的軸承，其尺寸參數(shù)如下： d=60mm,D=95mm,B=18mm,Cr=,Cor=,脂 5600r/min,油 7500r/min,d2=,D2=,r=,r1= 則選用 7012AC 型號軸承 軸二的設(shè)計 d1=30mm（距前）， l1=60mm ，取 d2=40mm，取 l2=80mm ，取 d3=45mm， l3=45mm d4=50mm， l4=60mm ，取 d5=60mm， l5=10mm ， d6=55mm,由結(jié)構(gòu)取 l6=12mm ， d7=45mm，取其長 l7=。 ，第七段軸上使用鍵周向定位，采用 C 型鍵，材料 為 45 號鋼， b h=10 8， L=40mm 鍵的校核 由 [2]表 62 查得 [δ p]=110MPa 故鍵的強(qiáng)度滿足要求 ][102 3 pp k ldT ?? ???][1 8 102 2 5 9 12 3 pp MPa ?? ????? ???武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 23 齒輪軸和齒輪的有限元分析 本次分析采用 Madis NFX 和 Soildworks 軟件。在設(shè)計過程中先在 Soildworks 中建好三維實(shí)體模型，再將其導(dǎo)入進(jìn) Madis NFX 中進(jìn)行有限元分析。 齒輪軸的有限元分析 （ 1）三維實(shí)體模型建立和導(dǎo)入 （ 2）前期實(shí)體模型簡化 （ 3）材料特性定義 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 24 (4) 網(wǎng)格劃分 由于形狀不規(guī)則使用四面體和六面體網(wǎng)格劃分 （ 5）約束定義 釋放第三軸段和第七軸段的繞 Z 向自由度 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 25 （ 6）加載 在齒輪軸段上加上反作用力，在第一軸段上加扭矩 （ 7）進(jìn)行分析 VON MISES 應(yīng)力云圖 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 26 安全因子云圖 齒輪有限元分析 （ 1），（ 2），（ 3）同上 （ 4）網(wǎng)格劃分 （ 5）約束定義 釋放軸孔繞 Z 方向的自由度 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 27 （ 6）加載 在齒上加載反作用力，在軸孔上加載扭矩 （ 7）進(jìn)行分析 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 28 VON MISES 應(yīng)力云圖 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 29 通過有限元分析我們可以快速的知道部件的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力和位移，為我們后期的優(yōu)化工作提供了方便，其比工程法計算更加準(zhǔn)確和詳細(xì)?？梢哉页霰∪醯胤剑乐拱踩鹿实陌l(fā)生。 而且有限元分析方法改變了工程法那樣以加大安全因子來確保安全的思想。從而簡化部件結(jié)構(gòu)和減少材料用量，為后續(xù)優(yōu)化提供了有效參考 。 5 減速分配箱箱體部分的設(shè)計計算 減速器焊接箱體結(jié)構(gòu) 尺寸的確定 箱座（體）壁厚： δ =+3 8，即 δ =12mm 蓋壁厚： δ 1=（ ~） δ =~，取 δ =10mm 箱座凸緣的厚度： b= =18mm 箱蓋凸緣的厚度： b1= 1=15mm 箱底凸緣厚度 :b2= =30mm 箱座上的肋厚： m = m=10mm 地腳螺釘直徑與樹目： df=+12=。取 df=24mm，n=8 地腳螺釘通孔直徑： df=30mm 地腳螺釘沉頭座直徑： D0=100mm 地腳螺釘沉頭座 凸緣尺寸： C1 min=35mm,C2 min=30mm 軸承旁連接螺栓直徑： d1==18mm ??武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 30 箱座，箱蓋聯(lián)接螺栓直徑： d2==12mm，螺栓間距：l=120mm 聯(lián)接螺栓直徑： d=16mm 通孔直徑： d， = 沉頭座直徑： D=33mm 凸緣直徑： C1 min=24mm,C2 min=20mm 定位銷直徑： d==10mm 軸承蓋螺釘直徑： d3==12mm 視孔蓋螺釘直徑： d4==10mm 箱體外壁至軸承座端面的距離： l1=c1+c2+8=24+20+8=52mm 6 機(jī)架設(shè)計及計算 設(shè)計結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計采用機(jī)架類型為閉式組合牌坊式機(jī)架，主要由機(jī)座、連接梁、牌坊等組成。 牌坊的尺寸參數(shù)的確定 牌坊的基本尺寸取決于以下兩個條件： ，安全或測壓原件等，并考慮矯直機(jī)的最大開口度和壓下螺絲伸出的最小長度等；在采用液壓壓下的矯直機(jī)上，在確定牌坊高度時，還要考慮裝設(shè)液壓缸。 度要求。 矯直輥軸承及軸承座的確定 矯直輥軸承處輥徑，采用滾動軸承支承 d==30mm 設(shè)計采用滾針軸承選用型號滾針 NKI 30/20 基本參數(shù)如下 基本尺寸 /mm 載荷 /KN 極限轉(zhuǎn)速 質(zhì)量/kg d D B Cr Cor 脂 油 W= 30 45 20 7000 1000 表 41 設(shè)計使用的滾針軸承沒有標(biāo)準(zhǔn)的軸承座課選取，同時考慮到軸承座是直接安裝在機(jī)架上的，故可根據(jù)安裝尺寸確定軸承座的尺寸。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 31 如圖確定軸承座高度 : 圖 41 故可取 h=100mm。 牌坊窗口高度確定 牌坊窗口高度由以下公式確定： H=HZ+HA+S1+S2+S0 () 式中： HZ—— 當(dāng)五個矯直輥接觸時，下矯直輥軸承座底面至上矯直輥軸承座底面的最大距離， 矯直輥的布置為上二下三： 圖 42 HA—— 安全或測壓元件以及均壓塊的高度，采用液壓壓下時，還包括液壓缸的高度， 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 32 S1—— 矯直機(jī)換輥時最大開口度， S2—— 下矯直輥軸承底墊板厚度 S0—— 牌坊窗口高度尺寸富裕量，通常取 150250 因此根據(jù)圖示幾何關(guān)系可以確定： 圖 43 可以 得到： Hz=hx+2h 式中 hx 是指上輥中心到下平行輥中心距： hx= 22t2D ?（ ） 故 Hz= 22t2D ?（ ） +2h （ ） 式中 :D—— 軸承外徑， D=45mm， t—— 輥距， t=62mm， h—— 軸承座高度， h=50mm， Hz= 22624 5 + 2 1 0 0 = 2 3 2 . 6 2 m m2 ?（ ） 現(xiàn)在確定矯直機(jī)壓下系統(tǒng)為 電動壓下，故： 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 33 HA指安全或測壓元件及均壓塊得高度，初設(shè)為 50mm； S1為矯直機(jī)換輥的最大開口度，初設(shè)為 150mm； S2為下軸承座底墊板厚度，初設(shè)為 35mm； S0為牌坊窗口高度尺寸的富裕量，初設(shè)為 50mm。 綜上，牌坊窗口高度為： H=Hz+HA+S1+S2+S0 =+50+150+50+35= 圓整為 H=550mm 牌坊窗口寬度確定 圖 44 由圖可知 B1=2Bx+2t 可取 Bx=80mm 故 B1=2*80+2*62=264mm 即可取 S0—— 余量，令 S0=18mm, 所以牌坊窗口寬度 B=B1+2S0=264+2*18=300mm （ ） 機(jī)架寬度的確定 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 34 機(jī)架寬度的主要影響因素為，矯直輥的長度，有前文計算可確 定 機(jī)架總寬： L=L1+2L2+2L3=1970mm 式中： L1—— 輥長， L1=1730mm. L2—— 矯直輥工作部分與機(jī)架內(nèi)壁距離， L2=60mm. L3—— 機(jī)架立柱寬度， L3=60mm. 7 機(jī)架強(qiáng)度和變形計算 機(jī)架的材料和許用應(yīng)力 機(jī)架一般采用含碳量為 %%ZG260500，強(qiáng)度極限σ b =500600Mpa，延伸率δ s=12%16%。 由于機(jī)架是軋機(jī)中最貴重和最重要的零件，必須有較大的強(qiáng)度 要求。一般機(jī)架的安全系數(shù)不小于 10，對于 ZG 270500 來說，許用應(yīng)力采用以下數(shù)值 對于橫梁 [σ ]≤ 5070Mpa 對于立柱 [σ ]≤ 4050Mpa 為了防止機(jī)架在過載時破壞，在輥?zhàn)訑嗔褧r機(jī)架要不產(chǎn)生塑性變形。根據(jù)這一要求，機(jī)架的安全系數(shù)為參考文獻(xiàn) [1,537] nj＞ ng bs?? 式中： nj—— 機(jī)架的安全系數(shù) ng—— 矯直輥的安全系數(shù) σ b—— 機(jī)架材料的強(qiáng)度極限 σ s—— 機(jī)架材料的屈服極限 在一般情況下，材料強(qiáng)度極限與屈服極限的比值近似為 2，為了安全起見 ，可將機(jī)架安全系數(shù) nj 取為 nj =（ ） ng 當(dāng)輥?zhàn)影踩禂?shù) ng 取 5 時， nj 取 機(jī)架強(qiáng)度計算 用材料力學(xué)方法計算時，為了簡化計算，一般做以下假設(shè)： 1）機(jī)架外載荷的對稱性 機(jī)架上下橫梁中點(diǎn)只受大小相等方向相反的垂直力 2) 機(jī)架結(jié)構(gòu)的幾何對稱性 沿機(jī)架窗口的垂直中心線機(jī)架結(jié)構(gòu)是對稱的 3) 機(jī)架形狀的規(guī)整性 上下橫梁與立柱交界處是剛性的 機(jī)架變形后 , 機(jī)架轉(zhuǎn)角仍保持不變 根據(jù)上述假設(shè)，機(jī)架外負(fù)荷和幾何尺寸都與機(jī)架窗口垂直中心武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 35 線對稱，故課將機(jī)架簡化為一個由機(jī)架 立柱和上下橫梁的中性軸組成的自由框架。 如果機(jī)架簡化為圖示矩形自由框架，則彎矩可表示為 （ ） 式中： l1—— 機(jī)架橫梁中性線長度 l2—— 機(jī)架立柱中性線長度 I1—— 機(jī)架上橫梁慣性矩 I2—— 機(jī)架立柱的慣性矩 I3—— 機(jī)架下橫梁慣性矩 積分得 （ ） 假設(shè)上下橫梁慣性矩相同，即 I3=I1 時， （ ） 立柱上的彎矩為 （ ） 332211332211122444IlIlIlIlIlIlRl??????? ? ?? ? ???????20 02032120 02032111 12112122 l l ll l lIdxIdxIdxIdxxIdxlIdxxRM121 1 21121224llR l I IMl