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全方位简易起重机底盘及其回转装置设计,全方位,简易,起重机,底盘,及其,回转,装置,设计
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2015 届毕业设计（论文）课题任务书系(部)： 机电工程系 专业： 机械设计制造及其自动化指导教师职称讲师学生姓名课题名称电全方位简易起重机底盘及其回转装置设计内容及任务工作原理全方位简易起重机用于农村建筑用，需要便于在村道上运输，要求占地面积小，轻便灵活。设计方法和任务：1、到同类工厂了解情况，收集国内外有关资料，查阅文献，了解现有设备的工作原理；2、制定设备工作原理图，并计算该设备所需的功率，设计各机构传动路线、动力分配、产品布局，校核主要零部件的强度；3、二维机械制图；需用设备设计用计算机（图版及绘图工具）、U盘、图纸。拟达到的要求或技术指标参数要求：起重量为500KG，能实现360度旋转以及横向伸展动作，未工作时占地尺寸不超过4米*2.2米（村道一般宽度不超过4.5米）。设计的设备能做到：1、能够实现行走、支撑、回转动作。2、各传动件连接可靠。工作量的要求：1、设计说明书（含方案设计、各传动部件设计以及主要部件强度刚度校核）一份；3、图纸总量折合0 号图3张。包括手工图折合量A1。进度安排起止日期工作内容第一周查阅资料，了解工作原理；确定必要的设计参数。第二周制定设计方案及设备原理图；计算设备功率，主要零件估算。第三周确定各零件的基本参数，初步确定各主要零件的基本结构，安装方式和装配位置。并开始设计装配图。第四周反复计算、修改，画出结构装配草图第五周拟定运动要求，检验干涉、校核主要零件强度；修改不合理结构；第六周回转机构二维机械图制作第七周各零件及组件二维图设计，手工图制作。第八周总装图完善第九周编写设计说明书；总结材料，准备答辩。第十周答辩主要参考资料 1濮良贵等编著.机械设计（第七版）高等教育出版社.20012孙桓等编著.机械原理.（第四版）高等教育出版社.20023徐灏主编.机械设计手册. 机械工业出版社.2002 4徐格宁编著. 机械装备金属结构设计.机械工业出版社.2002 5夏志斌等编著.钢结构-原理与设计，中国建筑工业出版社.2001教研室意见签名：年 月 日系(部)主管领导意见签名：年 月 日注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份由指导教师保留，一份交系部存档。根据情况填写，你若没要求可不写设计课题名称：全方位简易起重机及其回转装置设计图纸交稿时间要求（详细说明，交什么图纸，几号交）交0号图纸三张，20号交全套设计交稿时间要求 5月20号其他特殊说明：答辩PPT。5月6号中期检查 填写完后，请把此表和其他设计要求相关文件放入自建文件夹（文件夹名：你的课题名）后，传给我， 0 全方位简易起重机底盘及其回转装置设计全方位简易起重机底盘及其回转装置设计系系 别：别： 机械工程系专专 业：业： 班班 级：级： 学学 号：号： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 1中中 文文 摘摘 要要全方位简易起重机用于农村建筑用，需要便于在村道上运输，要求占地面积小，轻便灵活。回转装置的设计较其他普通回转工作台：它是一种高承载能力的工作台，主要用于运输线上转弯处重型物体改变方向。承载能力大、工作稳定，并且，本设计的回转装置的总体制造成本较低，经济实用。 虽然本回转装置的设计还没有完全达到预期非常完善的目标，有些部分还需进一步的改进，但是大体结构设计已经基本完成。因此它完全具有了实用价值。 主要部件：起重机底盘、转盘、回转、360 度回转。2目目 录录中文摘要中文摘要 .1 1 毕业设计的目的毕业设计的目的 1 1 第第 1 1 章章 回转装置回转装置的总体设计的总体设计 .5 51.1 回转装置设计的主要内容 .5 52.2 回转装置的总体布局 .5 5第第 2 2 章章 机座设计机座设计 .6 62.1 设计要求 .6 62.2 方案设计 .6 62.2 行走机构设计 .6 6第第 3 3 章章 转轮组设计转轮组设计 .7 73.1 设计要求 .7 73.2 轴的设计 .7 73.3 轴承的选取和校核 .7 73.4 转轮的设计 .13133.5 支架的确定 .1414第第 4 4 章章 回转回转部分设计部分设计 .16164.1 设计要求.16164.2 转盘设计.16164.3 转轴轴承套的设计 .17174.4 轴承的润滑.2121第第 5 5 章章 优化抗震设计优化抗震设计 .23235.1 工作原理.232335.2 设计要求.24245.3 回转销的设计.24245.4 键的挤压校核计算.24245.5 弹簧的选用.25255.6 弹簧的验算.25255.7 共震验算.28285.8 弹簧设计中的几个问题.2929第第 6 6 章章 结结束束语语 .3131致致 谢谢 .3232参参考考文文献献 .33334第第 1 1 章章 全方位简易起重机底盘及其回转装置设计全方位简易起重机底盘及其回转装置设计1.1 回转装置设计的主要内容回转装置设计的主要内容2.1.1 回转装置设计要求回转装置 的最大承载重量为一吨，工作表面与地面齐平，工作台表面不允许有任何妨碍物，工作台有足够的强度。2.1.2 回转装置技术参数的确定回转装置 技术参数包括主参数和基本参数，基本参数指回转装置的尺寸参数，运动参数及动力参数。主参数是回转装置 各参数最主要的一项或两项参数，它反映回转装置 的工作能力，是确定回转装置主要零、部件尺寸的依据。基本参数包括尺寸参数：一般是指回转装置 的主要结构尺寸大小。运动参数： 回转装置 轴的转动。1.2 回转装置的总体布局回转装置的总体布局合理确定 回转装置 的总体布局，是 回转装置 设计的重要部署，其内容主要是：确定 回转装置 的形式，确定 回转装置 具有的主要零、部件及其相对位置关系等。通过机床和某些专门化机床的布局形式已基本定型，称为传统布局，专用机床则根据工件特定工艺方案和运动方案确定其布局。对加工精度，表面粗糙度要求较高的零部件，在总体布局上亦应采取相应措施，以保证提高 回转装置 的精度，刚度，减小振动，热变形等。5第第 2 2 章章 机座设计机座设计2.1 设计要求设计要求 能够承受径向上的载荷，在径向载荷作用下能稳定工作、不变形。2.2 方案设计方案设计 机座是整个 回转装置 的支架，承受绝大部分压力，必须保证其钢度，机座的设计有二种方案：一是采用空心结构，二是采用实心结构（把每个支撑部件浇铸成一个实心体）。在达到工作要求的情况下，从经济角度考虑：实心结构钢铁用量大，空心结构用料少，空心结构造价底；从机床设计要求看：实心结构重量大，不利于运输和安装；空心结构的重量轻，易于移动和安装。经过比较选用空心结构的机座。2.2.1 上固定板材质 Q235-A，内径 280mm，外径 510mm，钢板厚度 16mm 的钢板。查机械零件设计手册表（2-71）可知，由于上固定板表面是和其它连接而不是配合表面，所以表面粗糙度达到6.3 即可。2.2.2 下固定板的设计材质 Q235-A，内径 250mm，外径 450mm，钢板厚度 16mm 的钢板。查机械零件设计手册表（2-71）可知，由于上固定板表面是和其它连接而不是配合表面，所以表面粗糙度达到6.3 即可。 2.2.3 连接套的设计材质 Q235-A，内径 130mm，外径 250mm，钢板厚度 155mm的钢板，倒角5X450。查机械零件设计手册表（2-71）可知，由于连接套是不重要零件的非配合表面，所以表面粗糙度达到12.5 即可。2.2.4 径向支撑6本次设计中采用了槽钢，槽钢的材料Q235A。主要参数见机械零件设计手册表3-32第第 3 3 章章 转轮组设计转轮组设计3.1 设计要求设计要求转轮组是用于支撑转盘，转盘可以在转轮上转动。支架的钢度要达到工作要求3.2 轴的设计轴的设计3.2.1轴的选择轴支承着其他转动件回转并传递转矩，同时它又通过轴承和机架联接。所有轴上零件都围绕轴心线作回转运动，形成了一个以轴为基准的组合体 轴系部件。所以，在轴的设计中，不能只考虑轴的本身，还必须和轴系零、部件的整个结构密切联系起来。轴按受载情况分：转轴 既支承传动机件又传递动力，即承受弯矩和扭矩两种作用。心轴 只起支承 回转 机件作用而不传递动力，即只承受弯矩作用。心轴又可以分为固定心轴（工作时轴不转动）和转动心轴（工作时轴转动）两种。传动轴 主要传递动力，即主要承受扭矩作用。按结构形状分：光轴、阶梯轴、实心轴、空心轴等。按几何轴线形状分：直轴、曲轴、钢丝软轴。设计轴时应考虑多方面因素和要求，其中主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。对于高速轴还应考虑振动稳定性问题。轴设计的特点是：在轴系零、部件的具体结构未确定之前，轴上力的作用点和支点间的跨距无法精确确定，故弯矩大小和分布情况不能求出，因此在轴的设计中，必须把轴的强度计算和轴系零、部件结构设计交错进行，边画图、边计算、边修改。7轴的材料种类很多，设计时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。轴的常用材料是35、45、50 优质碳素钢，最常用的是45 钢。对于受载较小或不太重要的轴，也可以用A3、A5 等普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢。转轮组上转轮的 回转 是通过轴承在轴上 回转 而实现 回转 的，因此轴只作为支撑用，根据轴按受载情况的分类及作用，应选心轴。为了满足回转装置 工作是的承载能力，根据轴按结构形状的分类，应选用实心轴。3.2.2轴上零件轴向固定方法的选择根据转轮的设计要求，转轮能跟着轴承在轴上回转 ，这就要求轴于轴承连接的部分不允许有任何防碍物，所以轴的轴向固定应选用轴端挡板来固定 .3.2.3轴的计算a、按扭矩初步估算轴径轴传递的功率P=0.1，转速 n=200r/min。选择轴的材料为45 钢，经调质处理，表面发黑处理，由机械设计手册表 26.1-1 查得材料机械性能数据为：b=650MPas=360MPa-1=270MPa-1=155MpaE=2.15*105MPa根据机械设计手册表26.3-1 公式初步计算轴径，由于材料为45 钢，由机械设计手册表26.3-2 选取 =40Pa mmNnPT47752001 . 0955000095500008 mmTd43.244047755533考虑到轴的轴向固定需要用卡板固定，需将轴径增加4，2故取轴的大径为25mm。b、轴的强度校核（1）确定危险截面 根据轴的结构尺寸及弯矩、扭矩图4-1，截面 A 初弯矩较大，且有轴承配合引起的应力集中，所以截面处为危险截面。29.529.5Me2pABCMXMnXF1F2 （2）安全系数的校核计算 由于滚轮轴转动，弯矩引起对称循环的弯应力，转矩引起的为脉动循环的剪应力。 mNSFM7583033502500 抗弯断面系数根据机械设计手册表 26315 36333105625151562251032mmmmdW 弯曲应力幅为 aaaPPWM653106531056251758366 由于是对称循环弯曲应力，故平均应力0m图 4-19 根据机械设计手册公式 2632 6101065381092021210270661maKS 式中 45 号钢弯曲对称循环应力时的疲劳极限，由机械1设计手册表 2611 查得aMP2701 正应力有效应力集中系数，由机械设计手册K表 2636 查得212K 表面质量系数，轴经车削加工，按机械设计手册表 2639 查得920 尺寸系数，由机械设计手册表 26312 查得 810 抗扭断面系数根据机械设计手册表 26315 363333101253312525202016mmmddWp剪应力幅为aapamMPPWT31010310130210620266根据机械设计手册式 2633 得 4851031021081092089110155661maKS 式中 45 号钢扭转疲劳极限，根据机械设计手册表1261-1 查得aMP155110 剪应力有效应力集中系数，根据机械设计手册K 表 2636 按配合查得891K 同正应力情， 平均应力折算系数，根据机械设计手册表 26313 查得，210轴 A 截面的安全系数由机械设计手册式 2631 确定 45148552485612222SSSSS 根据机械设计手册表 2634 可知， 5131S 故，该轴 A 截面是安全的。 SS 3.2.4 轴加工时的技术要求根据工作条件要求，轴可在加工前或加工后经过整体或表面处理，以及表面强化处理（如喷丸、辊压等）和化学处理（如渗碳、渗氮、渗化等）以提高其强度（尤其疲劳强度）和耐磨、耐腐蚀等性能。本次设计的轴的加工要求：（1）轴的倒角451（2）热处理：调质HRC2631（3）表面发黑处理3.3 轴承的选取和校核轴承的选取和校核3.3.1轴承的选择 在结构设计中，我采用了既有转速高的优点，又有回转 精度高，能够承受少量轴向力的角接触球轴承，（其中轴向力的主要来源是安装或拆卸带轮时所承受的载荷估算载荷大小为100N。据分析，在安装和拆卸轴承时的力相同的情况下，拆卸轴时，轴承所受的力更大，所以选取轴向力的方向向右，如图4-2 所示）。AF11根据配合的轴的直径，所以选的深沟球轴承。其代号为mmd256305，基本额定动载荷，基本额定静载荷 。KNCr2 .22KNCor5 .113.3.2轴承的校核计算（1）计算轴承所受的径向力、，其受力如图 4-2 所示1R2R由力矩平衡条件得02M 152237211FFR 152255037800 N71166由得01M 152237122FFR 152280037550 N183R1R2F1F2S1S2FA22152220 图4-2 轴承计算简图（2）计算派生轴向力、1S2S12所选的轴承型号为 6305，其派生轴向力RS63. 0则 NRS7357116663. 063. 011 NRS311518363. 063. 022（3）求轴承所受的轴向力、 1A2A 21875100735SNFSA故轴承 2 被压紧，轴承 1 被放松，所以有 NSFAA83510073512 NSA73511（4）计算当量动载荷、1P2P 63071166735111RAP 564183835222RAP由机械零件手册查得 6305 型轴承的轴向载荷影响的判断系数68. 0e因为 ，所以 ；eRA63. 0/110, 111YX ，所以 eRA20. 1/2287. 0,41. 022YX由机械设计 第 262 页 表 12-8 查得，当轴承受中等冲击或中等惯性力时，取载荷系数，由于轴承 1、2 均不受力矩载荷的5 . 1df作用，所以取，。0 . 11mf0 . 12mf则 )(111111AYRXffPmd )7350711660 . 1 (0 . 15 . 1 N1750 )(222222AYRXffPmd )83587. 018341. 0(0 . 15 . 113 N4751199（5）计算所需轴承的动载荷由机械设计 第 260 页 表 12-6 查得，当轴承的工作温度小于时，其温度系数C1200 . 1tf比较两当量动载荷知，所以应该按计算 （球轴承应取1P2P1P）则所需轴承的额定动载荷为3 6101060htLnfPc 361012365200601001750 34830200601001750 N56772（6）确定轴承型号由机械零件手册表 823 查得轴径时，应mmd25选轴承的代号为 6305，其额定动载荷为=KNCr2 .22cKN77256故选用代号为 6305 的轴承合适。3.4 转轮的设计转轮的设计根据轴的选用、轴承的选用，以及轴和轴承的固定。设计出如4-3 图所视的转轮。为了能够与轴、轴承更好的配合各个表面的加工要求必须达到图4-3 所标的公差要求。为了能够更好的满足与转盘之间的转动作用，外表面的表面粗糙度必须达到图4-3 所表的要求。 转轮技术要求：1、热处理：表面淬火HRC40-45。2、表面发黑处理。14?46R37.5?52+0.030-0.000?55+0.030-0.000?750.037.530+0.2-0.02.2+0.14-0.00A1.63.20.025 A 图 4-3 转轮加工要求图3.5 支架的确定支架的确定 461 支架由支撑板1、支撑板 2、固定板组成，选用材料Q235-A。根据轴的大小、轴和轴承的的配合位置，确定支架的形状如图4-4。由于轴和轴承需要定心，而且支撑轴的孔的表面是支撑表面，所以支撑轴的孔的表面粗糙度需达到3.2。转轮组需要固定在机座上，所以固定板上需要均匀分布四个的孔，孔的表面粗糙只要达到912.5。轴的轴向固定是通过卡板来固定的，卡板需要用螺钉固定在支撑板上，这样才能达到轴的轴向固定要求，所以支撑板上必须有二个的孔，6M支撑板与固定板间的连接采用焊接的方法。为了达到强度要求焊接时焊角不小于 5，焊后加工必须保证行为公差的要求，表面需要发黑处理。根据轴的大小、轴和轴承的的配合位置，确定支架的形状如图4-4。各表面的加工精度必须达到CAD 图上所标的行为公差要求。15502-?66.32-15X4517.568.50.0393.5308888010012.5477793.5851+0.12-0.00670.1525+0.021-0.00012.53.236.350(控制长度）6.36.312.525120.04 A0.025 A 图 4-4 支架362 卡板的设计卡板是用于轴的径向固定的，用二个的螺栓固定在支撑板166M上。主要尺寸大小如图4-5101544302-?7t=36.3 图 4-5 卡板16第第 4 章章 回转部分设计回转部分设计4.14.1 设计要求设计要求 项目要求转轴轴承套上的轴能带动转盘转动，实现重型物体随着转盘的转动而改变方向，能够承受本设计所要求的最大承载能力。4.24.2 转盘设计转盘设计4.2.1 径向支撑 本次设计中采用了槽钢，槽钢的材料Q235A。主要参数见机械零件设计手册表3-324.2.2 上固定板材质 Q235-A，内径 280mm，外径 510mm，钢板厚度 16mm 的钢板。查机械零件设计手册表（2-71）可知，由于上固定板表面是和其它连接而不是配合表面，所以表面粗糙度达到6.3 即可。4.2.3 连接套连接套是用来连接转盘和轴，转盘在轴上转动靠连接套来传递转矩，所以它的材料的选择很重要。回转装置 的设计中连接套的材料选用了Q235A。连接套的尺寸如图5-1。连接套的各个表面加工参数按图5-1 加工。136200250160-0.08-0.151521012.512.56.36.3258- 18均布件6焊后加工图 图 5-117注： 1、为了达到强度要求转盘上用件加强筋均布 。64781406 2、为了装卸方便，转盘上均布起吊螺孔。204M3、转盘上分布螺孔与封板配作。1220M4.34.3 转轴轴承轴套的设计转轴轴承轴套的设计 5.3.1 转轴的设计1）轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构应该满足以下要求：（1）轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；（2）轴上的零件应便于装拆和调整；（3）轴应具有良好的制造工艺性等。2） 轴上零件的定位和固定轴上的每个零件均有确定的工作位置，要求在轴向与周向均可靠地定位和固定。轴承采用轴承盖和轴承座，以实现轴承的轴向定位和周向固定。这种定位可承受较大的轴向力，结构简单，定位可靠。为保证零件的端面能靠紧定位面，轴间的圆角半径r 应小于轴上零件的圆角尺寸R 或零件孔边的倒角c。（2）轴承通过油杯里的润滑油润滑，所以轴承内端面到轴外端面的距离取为 17mm 即可，此处采用长度为180mm 的轴承调节套，它一方面可以轴向固定轴承，另一方面可作为轴承的轴向定位。3） 轴上零件的拆装为便于轴上零件的装拆，并能进行位置和间隙的调整，常将轴设计成中间粗两端细的阶梯轴。可依次将轴承盖、滚动轴承、轴承调节套1、轴承和轴承调节套2 从轴的左端拆装，转盘从右端拆装。轴两端直径设计为 100mm 和 105mm，其余各轴段根据需要将轴径逐渐增大。4）按弯扭合成强度条件校核轴18（1）画出轴的力学模型图，如图a)和 b)所示：（2） 求轴上的作用力：轴转矩： 337779.0349550 109550 10107843800PTNmmn轴承的圆周力： 22 10783416725129tTFNd径向力： 167220609FrFttgtgN轴向力：Fa=Fttg=0 （3）计算支撑反力，如图 c)所示：水平面支撑反力：90901672128611711727271672385117117aHtbHtRFNRFN 垂直面支撑反力： 5/29090 6094681171175/22727 609385117117ravarbvd FaFRNd fFRN（4）画弯矩图、转矩图、计算弯矩图：水平面弯矩图 ，如图 d)所示：MH=90RBV=34650N mm垂直面弯矩 MV1=90RBV=12690N mm19 MV2=27Rav=12636N mm合成弯矩图 M1=22221346501269036900HVMMN mmM2=22222346501263636882HVMMN mm计算弯矩图，转矩按脉动循环变化处理，即=0.6Mca1=M1=36900N mmMCA2= 22222()36882(0.6 107843)74479MTN mmMCA3=T=64709 N mm（5）校核轴的强度由图 a)和 g)得，剖面的轴径最小而弯矩值较大，剖面的弯矩值最大，即和较危险，所以校核危险断面是和。剖面的计算应力为：ca=Mca1/W=74479/0.1353=17N/mm2 剖面的计算应力为：ca=Mca2/W=36900/0.1303=14N/mm2 按机械设计表 11-3 查得：b-1=40N/mm2caC/,故选用 206 轴承合适。4.3.3 油杯的选用在结构设计中，我选用弹簧盖油杯。主要尺寸如5-2110M425.52025101022 图 5-2 油杯4.44.4 轴承的润滑轴承的润滑滚动轴承运转时，应通过润滑避免元件表面金属直接接触。润滑降低摩擦和减轻摩损外、也有吸震、冷却、防锈和密封等作用，合理润滑对提高轴承性能、延长轴承使用寿命有重要意义。滚动轴承通常采用脂润滑，高速重载或高温时需要用油润滑，某些特殊情况如高温，恶劣环境或真空条件下可采用固体润滑。一般情况下滚动轴承润滑方式可根据表5-3 选取。1min/rmmdn轴承类型浸油、飞溅润滑滴油润滑喷油润滑油雾润滑脂润滑深沟球轴承角接触球轴承圆柱滚子轴承31052510451065106圆锥滚子轴承51061510325103推力球轴承51060510215105151032表 5-3经过比较，本次设计中采用滴油润滑，润滑油通过油杯通过轴内的小孔进入到轴承中，起润滑作用。23第第 5 章章 优化抗震设计优化抗震设计5.1 工作原理工作原理手柄的转动带动回转销的轴向移动，从而使回转销的前端在转盘定位座里来回串动，当回转销前端进入转盘定位座时起定位作用，当回转销前端离开转盘定位削时转盘可以继续转动。从而达到转盘的90限位。如图 5-1（定位时回转销的状态） 、5-2（不定位时回转销的状态） 。定位销 图 5-1定位销24 图 5-25.2 设计要求设计要求回转销在回转销座中只可以轴向移动，回转销与手柄的固定用螺栓M16X30。5.3 回转销的设计回转销的设计6.3.1 回转销的选择定位销通常不受载荷或只受很小载荷，其直径可按结构确定。销的材料通常为 35、45 钢，并进行硬化处理。次设计中销是用来固定转盘的回转 位置的，经过比较选用内螺纹圆柱销。5.3.2 内螺纹圆柱销的特点和应用 a、 销孔需铰制，多次装拆后回降低定位的精度和连接的紧固。b、 直径偏差只有m6 一种c、 主要用于定位，也可用于连接。5.3.3 回转销的结构和尺寸见图 5-311+0.0-0.211+0.0-0.2?30-0.013-0.045?40-0.05-0.1066410220505208-0.015-0.051?30-0.016-0.0483.23.23.26.3AAM16-6g深25 图5-3255.4 键的挤压力校核计算键的挤压力校核计算5.4.1 平键的校核回转销上键联接所克服的最大转矩为： mmNT/9957690240599550000回转销与盖的配合直径为30mm,回转销材料与盖材料均为45 号钢。（1）选择键的类型和尺寸由于回转销不需要轴向固定，故选用平键联接。又因是静联接，选用圆头普通平键。由d=30mm,查手册得键的剖面尺寸为bh=87,参考轮毂长度选键长为L=50mm，键的材料选用45 号钢。（2）键联接强度的计算联接的主要失效形式是键、回转销和盖三个零件中材料较弱的零件表面被压溃。由于盖的材料是45 号钢，失效形式都发生在盖上，故按盖进行挤压强度校核。由机械设计 表 5-1 查得钢的许用压力为 p=1251502/mmN键的有效工作长度l=L-b=50-8=42mm。由 机械设计 式 5-1 得键联接工作面上的挤压力为p=45p，故所选键的强度足够。dhlT4427309957642/mmN5.5 弹簧的选用弹簧的选用圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧性能与应用：特性线呈线性，刚度稳定，结构简单，制造方便，应用较广，在机械设备中多用作缓冲，减振，以及储能和控制运动等。图5-4 弹簧的特性线。26 图 5-4 弹簧的特性线弹簧的中径 D2 为 37.5mm，安装高度 H1 为 130mm，回转装置 定位时弹簧受压力为1080N；弹簧从安装高度被压缩10mm，这时 F2为 1230N。PjPnPD1DD2PdH0H1HnHjFFnFj 图 1 圆柱螺旋压缩弹簧结构参数Pf027fs试验载荷下变形量F1预加工作载荷Fn最大工作载荷H0自由高度D2弹簧外径D1弹簧内径h工作行程Fs试验载荷f1预加变形fn最大变形5.5.1 选择材料和许用应力属于 I 类弹簧，材料选用50CrVA，查机械设计手册30.2-4 查德 p=441Mpa。5.5.2 求弹簧钢丝直径 2622512308404418222232FDKCAP 查机械设计手册图30.2-4 得 C=15； mmCDd5 . 2155 .3725.5.3 求有效圈数按机械设计手册 式 30.2-5 得：mmNffFFfFK/1510108012301212按机械设计手册 式 30.2-5 得：765371585 . 2101628343324KDGdn28取 n=7 圈5.5.4 计算其余尺寸参数总圈数圈92721 nn工作载荷下的变形量 mmKFf7215108011mmKFf8215123022压并载荷及压并变形量 根据弹簧工作区应在全变形量2080的条件，取,则：fbf6502 mmffb15.126650826502 NFFb3189265012306502其中 表明 f1、f1均满足工作区的bbffff52305165041514121条件。压并高度 mmdnHb52152509501自由高度 mmfHHbb65147151265210节距 mmndHp1699159525165147510螺旋角 1359053716tan2Dp 满足的要求02827 95展开长度 mmnDL160802827cos9537cos12 5.6 弹簧的验算弹簧的验算5.6.1 稳定性验算29高径比满足要求7357053752120DHb5.6.2 强度验算疲劳强度安全系数由机械设计手册式（30.2-10） 7131750210pSS由机械设计手册图30.2-11 取，此时710NabMp514300当时，15CCCCK615044141561504154115411aMPdKDF227521153710808833211aMPdKDF454521153712308833221满足条件31351454227750441pSS 静强度安全系数由机械设计手册图30.2-11 7131maxpsSS查机械设计手册第 3 篇第 2 章 asMP737则 满足条件31621454737pSS5.7 共振验算共振验算按机械设计手册式（30.2-14）72601053715105235635623322nDdn而223214621r满足条件。1015112237260rn305.8 弹簧设计中的几个问题弹簧设计中的几个问题弹簧设计过程中的几个问题:弹簧在设计时，除了要考虑满足上述各种功能上的要求外。还要求它在使用期限内有足够的强度，不产生永久变形，以及质量轻、体积小、制造容易和成本低廉等经济上的要求。上述这些要求有些是互相矛盾的，要完全满足比较困难。因此在设计时，首先要满足功能上的要求，其次是强度，最后再考虑经济性。设计过程中，弹簧的类型、结构，以及外形轮廓尺寸，多半根据使用要求和条件已经确定，所以设计的主要工作是选择合适的材料，并根据载荷性质决定材料的许用应力，计算出弹簧的各个具体的几何参数，确定包括热处理在内的制造方法。弹簧的载荷通常有下列三种情形：A、静载荷或均匀增加的载荷 这类弹簧受载后其最大许用应力一般不超过材料的弹性极限。但在螺旋弹簧的内侧或板弹簧的转角处往往由于应力集中而明显增大。这样在局部地区的应力可能会超过材料的弹性极限，但大部分并未超过，因此不会有明显的塑性变形
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