离心浇注机总体毕业设计.doc

离心浇注机总体设计 第III页摘 要用离心浇注工艺能生产各种中小型铜合金套环类零件（针对封严涨圈），由于生产的需要，现需要生产9个品种的封严涨圈，而对封严涨圈来说，转速正好是影响铸件质量的重要因素，可看出单速离心浇注机显得很不适应生产的需要，为了改进单速离心浇注机，本设计将设计一台无级调速离心浇注机完成这9个品种封严涨圈的毛胚制造，并掌握离心浇注机的原理，最后根据此原理，计算生产9个品种封严涨圈所需的最佳转速，并加以可性行分析。针对上述要求，该离心浇注机结构简单可靠，性能良好，能够保证产品质量，提高生产效率，降低产品成本，有效地提高了经济效益。关键字 离心浇铸 封严涨圈 无级变速Centrifugal casting machine design Abstract：The centrifugal casting of the production of small and medium-sized copper alloy sleeve parts (for Seal up lap), As production needs, now need to produce nine varieties of Seal up lap, and the Seal up lap, Speed is precisely affect the quality of casting a major factor, we can see single-speed centrifugal casting machine is not adapting very production Necessary, in order to improve single-speed centrifugal casting machine, the design will design a stepless speed regulation centrifugal casting machine to complete nine laps of the rose varieties Seal gross embryo manufacture, and mastery of the principles of centrifugal casting machine, the last under this principle, Calculation of production nine varieties Seal up the best lap speed, and can be Feasibilityanalysis. In response to these requests, the centrifugal casting machine structure is simple and reliable, efficient, able to guarantee product quality, increase productivity and reduce product costs, has effectively improved the economic benefits. Keywords: Centrifugal casting Seal up lap Stepless speed regulation目 录第1章 前 言11.1 离心浇注机的特点11.2 离心铸造的特点11.3 本设计的研究内容与意义2第2章 设计资料的收集32.1 需要生产的9个品种封严涨圈尺寸32.2 工件名称，材料，晶体形态32.4 钢模及其转速参考数据32.5 浇铸工艺过程42.6现场调研情况4第3章 离心浇铸的理论基础53.1作用于液体金属的力和压力53.2液体金属中非金属及气体的排除及凝固特点63.3转速计算8第4章 设计方案的比较选择与确定104.1钢模旋转形式的选择104.2头数，转速范围，出件方式，轴承冷却方式，制动方式104.3 主轴变速方案12第5章相关物理参数的计算155.1钢模及工件转动惯量的计算155.2皮带轮与转动惯量的计算165.3功率计算185.4 扭矩计算19第6章电机型号的选择21第7章 主轴设计237.1 主轴受力分析237.1.1受力图237.2 皮带选择，皮带拉力Q的确定257.2.1 皮带相关计算257.3 主轴直径计算287.4 主轴的刚度计算317.4.1 受力图及相关计算317.4.2 变形及挠度计算31第8章 轴承选择38第9章 安装与调试注意事项41结 论42致 谢43参 考 文 献44成都理工大学毕业(论文)第1章 前 言1.1 离心浇注机的特点1）浇注生产各种中小型铜合金套环类零件，获得优质铸件和良好的经济效益 2）离心浇注生产率远高于金属型或砂型铸造，大大提高了金属利用率 3) 结构简单可靠，性能良好，能够保证产品质量，提高生产效率，降低产品成本 4) 生产的操作简单，易于实现机械化及自动化1.2 离心铸造的特点1）离心铸造是将液体金属浇入旋转的铸型中，使液体金属在离心力的作用下充满铸型和凝固成形的一种生产工艺，是一种特殊的铸造方法。在铸造工程中离心力对铸型的成形和金属的结晶过程起着很重要的作用，主要有一下四点： 使金属液能很好的充满铸型； 得到铸件的“自由表面”，不用泥心而形成圆柱形的内孔； 有助于液体金属中的气体和非金属杂物的排除； 影响金属的结晶过程，因而也影响所得的铸件的各种物理性质和化学性质 2)根据铸型旋转轴的空间位置不同，常用的有立式和卧式离心浇注机两种。 立式离心浇注机的铸型是绕垂直轴旋转的它主要用来生产高度小于直径的圆环类铸件，有时也用此种离心浇注机浇铸异性铸件。（如轴套、打的环类零件） 卧式离心浇注机的铸型是绕水平轴旋转的，它主要用来生产长度大于直径的瓦类和管类零件（如轴瓦、气缸套、封严涨圈）3）与一般铸造方法相比较，离心铸造有以下优点。 液体金属能在铸型中形成中空的圆柱形自由表面，这样便可不用型芯就能铸出中空的铸件，大大简化了套筒，管类铸件的生产过程。由于旋转时液体金属所产生的离心力的作用，离心铸造工艺可提高金属充满铸型的能力，因此一些流动性较差的合金和薄壁铸件都可以用离心铸造生产。由于离心力的作用，改善了补缩条件，气体和费金属夹杂也易于在液体金属中排除，因此离心铸件的组织较致密，缩孔（缩松）、气孔、夹杂等缺陷减少。消除或可大大节省浇注系统和冒口表面的金属消耗。铸件易产生偏析，铸件内表面叫粗糙，内表面尺寸不易控制。4)离心铸造的第一个专利是在1809年由英国人恰尔特提出的，知道20世纪初期这一方法在生产方面在逐渐被采用，目前我国已生产出高度机械化，自动化的离心浇注机，并建起大量的机械化离心铸管车间。1.3 本设计的研究内容与意义主要的研究内容：因厂家9个品种的封严涨圈的加工需要，先在本设计中将设计一台离心浇注机完成该9个品种的封严涨圈的毛胚制造，离心浇注机要求实现电机无级变速，推出机构机械自动推出；学习掌握离心浇注的原理，根据此原理，计算加工9个品种封严涨圈所需的最佳转速，并以此设计无级调速离心浇注机，最后加以可行性分析。9个品种的封严涨圈的生产，若所有的封严涨圈都从外厂买进，价格高而且生产厂家少，虽然从机械加工水平来看封严涨圈切削加工工艺部分是能够完成的，但是毛胚制造常不能完成或只能完成少数几个品种，考察起来除金属液配方温度高的影响外，起关键是没有一台性能有两的离心浇注机，就目前看大多离心浇注机转速多为单速形式，而对封严涨圈来说转速正好是影响铸件质量的重要因素，可看出单速离心机显得很不适应生产的需要，所以在此设计改进离心浇注机也是很有必要的；就离心浇注机结构来看，它简单可靠，性能良好，能够保证产品质量，提高生产效率，降低产品成本，有效地提高了经济效益，生产的操作简单，易于实现机械化及自动化。综上在此设计改进离心浇注机是很有必要的，也是很及时的。第2章 设计资料的收集2.1 需要生产的9个品种封严涨圈尺寸表21 9个品种封严涨圈尺寸编号 1 23 4 5 6 7 8 9内径d单位（mm）73 60 68 78 30 150 135 18 24外径D单位（mm） 120 106 14 126 74 206 188 45 50长度L单位（mm） 220220 220 220 220 210 210 200 200切涨圈数单位（个） 25 25 25 25 25 20 20 22 22毛胚重量单位（kg） 12.510.511.513.56.526232.53.5 2.2 工件名称，材料，晶体形态材料：CrMo铸铁(其中 C2.93.2 Si1.92.3 Ni0.4 Mn0.61.0 P0.210 S0.1 Cr0.60.9 Mo0.60.9) 组织：珠光体等40种材料性能：一定强度和弹性加工零件名称：封严涨圈2.4 钢模及其转速参考数据1）浇铸铬钼铸铁时，可先冷却钢模装置，但今后用来浇注铜套等有色金属时需要冷却钢模，冷却水管装于钢模防护罩上，喷洒在钢模上，浇铸铜类工件时，模和工件重量相应增加，工件越重，转速越低，钢模材料为35钢，模子最大壁厚可按6070设计，钢模放置方式采用卧式。2）最好采用无级变速，转速为6001300r/s3）若采用齿轮箱四级变速，转速为70020r/s 80020r/s 110050r/s 130050r/s2.5 浇铸工艺过程开机测量转速烘烤模子涂料（水，白泥）注入金属液打开水冷停机取出工2.6现场调研情况1) 在东风实习时，它的铸造厂离心浇铸车间的离心浇注机是单速的，因为它只生产一种零件，专业化程度高，推出机构采用液压方式，液压推出方式运动平稳，但有漏油现象。2) 对成都动力配件有限公司离心浇注机的调查。根据现场和该厂设备技术员反映，原离心浇注机存在问题较多。 推杆经常顶弯，弯曲后卡在主轴上，使生产无法继续进行。他们为此不得不多制造几根推杆以备使用。经验表明该推该设计稳定性不够，直径只需增加23mm就能满足稳定性要求。原蜗杆减速器的一级减速皮带轮磨损很快，他们不得不在每班铸造完毕后将皮带松开，但任不理想，是由于减速器空间位置限制，不得已使皮带轮直径设计过小。主轴制动电磁铁线圈易损坏。3）对成都发动机公司现场调查。该车间的离心浇注机没有推出机构，没有变速机构，变速靠皮带轮，生产效率，品种单一。了解到粘膜的主要原因是浇注温度过高，涂料不均造成的。从加热金属型开始，铸型涂料被准确稳定低不变喷到型壁上。随后是浇注，循环，冷却和确保金属液的冷凝时间直至停机取件。第3章.离心浇铸的理论基础3.1作用于液体金属的力和压力1）当铸型旋转时，金属液体会产生一个离心力，设作用于单位体积金属液的离心力Q由(机械零件设计手册)公式31计算得: （31） 式中： w铸型旋转的角速度(rad/s) n铸型的转速（r/s） 液体金属的比重（g/） 液体金属中任一一点的旋转半径（） 重力加速度（980/） m金属的质量（g）把作等角速度旋转运动系统看作一个静止的系统来研究，其中的物体可以认为比只受地心引力作用的物体重了倍。把单位体积金属液体的离心力Q可以认为是旋转中金属单位体积的质量“即液体金属的”比重。把离心力中单位体积液体金属做产生的离心力称为“有效重量” ，=。2）用液体静力学的公式32研究金属中的压力大小，得 （32）（其中为液体金属的内孔直径）根据上述公式绘出的旋转铸型中的液体金属内部半径与压力的关系如图31所示：图31 液体金属内部半径与压力关系3.2液体金属中非金属及气体的排除及凝固特点1）根据阿基米德浮力定律，金属液体的压力作用会使比金属液比重轻的夹杂物向内层移动。同样，会使比金属液比重重的夹杂物向外层移动，转速越快，压力越大，夹杂物移动越快越多。2）离心力对金属的结晶过程主要有一下3个方面的影响：保证定向凝固。 由于外层外层金属先于内存金属冷却的作用，铸件将于外层开始想自由表面（内层）定向凝固；而液体金属的收缩最终将表现为自由表面半径的扩大，在铸件本身体积中将不会有锁孔和缺陷。 加强补缩。 这是离心铸造的主要特点之一。在离心铸造中大部分晶间缩孔得到补给，消除了分散的微观缩孔而获得致密的铸件。 使结晶细化。 由于金属液体刚进入铸模后，内外层金属有一个相对流动，不断破坏，加上外层凝固造成的柱状晶的发展，从而起到细化晶粒的作用。3）铸造模理论转速的确定。从前人无数次实验可知，离心机转速的高低过大过小都会对铸件造成不良的影响。转速过大会产生偏析，结晶组织粗大以及粘砂，粘模，外表面纵向裂纹增大。转速过小则会产生气孔，缩孔，非金属夹杂物及起皮等缺陷。选择离心铸型的转速时，主要考虑两个问题：离心铸型的转速应保证液体金属在进入铸型后立刻能形成圆筒形绕轴线旋转；充分利用离心力的作用，保证得到良好的铸件内部质量，避免铸件内部产生缩孔，缩松，夹杂和气孔。卧式离心铸造时，为保证液体金属在型壁上的成形，应该使液体金属自由表面上的最高点处的金属质点所产生的离心力重力，如图32所示：（其中为金属液体质点的角速度，为铸件的内表面半径） 图32离心力与重力关系4）保证铸件致密度的铸型转速的选择。离心铸件内表面上 金属质点的有效重度可按参考文献【5】公式式33计算： （33）式中： 铸型转速（r/m），= 液体金属的有效重度，（N/） 液体金属的重度（N/） 铸件的内表面半径（m） 苏联康斯坦丁诺夫经研究提出，不管液体金属种类如何，只要早铸件内表面能保证金属的有效重度=，就能保证得到组织致密的离心铸件，故可得5520公式： （34）3.3转速计算根据式34的5520公式计算出生产9个零件毛胚的最低转速如下表31所式：表31毛胚的最低转速编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9转速（r/m）1035114110731001161372276120831804把以上9个转速相近的集中为4个转速带，并从高到低排列如下表32所示：表32 转速带转速（r/m）21001700 1100750编号 8 5，91，2，3，4 6，7由表41，42可以看到，与车间提供的4个转速70020r/s ， 80020r/s ， 110050r/s ， 130050r/s比较，可见转速相差很大。第4章 设计方案的比较选择与确定4.1钢模旋转形式的选择本设计的离心浇注机用于生产的工件系细长空心件，故排除立式离心机，而只考虑卧式绕水平轴旋转的离心机。1)悬臂式a, 特点： 变速范围较小，铸型可空冷或水冷，用人力或气动顶杆顶出铸件，铸型内径mm以下（个别）筒形铸件，长度大于或等于直径为宜。b, 应用范围：小型铜套，双金属轴瓦和汽车拖拉机用铸铁铜套。2）滚轮式a, 特点：铸型架在两对托辊上一侧为主动托辊，有电动机传动，托辊之间的距离可以调节，以适应大小不同的铸型，两托辊中心夹角为，且辊轴与铸型中心有较高的平行度。b, 应用范围：生产各种直径较大（最大直径为1000mm）的铜套，铁套，钢套，双金属空心轧辊和铸铁管等。4.2头数，转速范围，出件方式，轴承冷却方式，制动方式1） 头数离心浇注机就其一台机器所具有的钢模工作数称为离心浇注机的钢模头数，简称头数。一般为单头，双头或多头式。a, 单头离心机结构简单，适合小批量或大批量生产。小批量生产时但台单机组；大批量生产时可以排成浇口相对的两排，配合空架滑块半自动化浇铸。b,双头离心机具有结构紧凑，生产效率高的特点，但需两头同时浇铸或间隔很短的时间内浇铸才能发挥双头的作用。当然，若用于小批量两个品种的生产，配合调速机构，也可在两头安装不同的模子，在不同的转速下浇铸不同的铸件，这样节约了换模时间。双头离心机在大批量生产工件时，机器的排列与单头有所区别。目前，阻碍双头离心机发展的主要障碍是无合适的推出机构予以配合，影响了生产效率的进一步提高。C，多头离心机实际上是单头离心机的组合，一般是将单头离心机安装在一个大的转盘上，只有一个浇包口，在旋转一周的时间内完成所有浇铸工序。但多头离心机维修复杂，故障发生率高，目前被很少厂家采用。2） 转速范围对不同金属不同直径的铸件，需要不同的浇铸转速，这是根据离心浇铸的基础理论可知的，对生产批量大，比较单一的产品，一般采用滚轮机构，造成单速或双速；对于生产批零不大，且有多个品种时，宜采用多速机构，一般用齿轮箱变速获得。但如果再增加品种，特别是航空部门要求严格转速的品种，齿轮箱变速将明显不能适应生产要求，为此采用电机无级变速来解决这一问题。3） 出件方式工件浇铸完毕后，需要吧工件从模子中取出，目前采用的有人工取件和自动取件两种。a，人工取件是待工件充分冷却后方可取出，但若遇到涂料不好，有将模子粘住，而使工件模子都不能取出而报废。人工取件只适合于小批量生产。b，自动取件是把主轴做成空心的，里面放一推杆，在金属充分凝固后推出，推出时金属还是炽热的，常有一定的塑变能力，故无粘模报废危险。适合大批量生产。自动取件的原动力有气动式，机械式及液动式三种。气动式有体积小造价低的特点是由于气体推动力对气体体积的影响太大。在工件前的瞬间力量集储达到最大，之后就只要很小的动力了，但由于是气体原动力，急剧膨胀的气体将快速移动推杆，把工件顶出模子。机械式克服了气动式的缺点，但体积大，造价要高些。液动式即油压式。先进但主要存在两个问题：一是在某些场合造价不一定低于机械式；二是高温场合可能发生燃烧，冒烟事故。4) 轴承冷却方式工件的高温必将通过轴颈传递给轴承，造成轴承的损坏或主轴寿命下降，因此必须对其冷却，有两种冷却方式：其一是冷却轴承颈；其二是冷却轴承外圈。第一种方法由于水槽对轴颈的强度的削弱，宜在实心轴（无推出装置）上采用。第二种适合于对空心轴的冷却。5）制动方式的选择离心机由于钢模和主轴有较大的转动惯量，停机后若不制动将继续旋转很久，造成时间上很大的浪费。制动方式有人工制动和机械制动以及电制动。对于小批量生产可用人工制动，大批量生产可用电制动。制动器是用来减低机械速度或使机械停止的装置，有时也叫做限速装置。制动可靠，操作灵活，散热良好，体积小，重量轻是制动装置设计和选择的基本要求。制动器主要由制动架，摩擦元件和驱动装置三部分组成。按其结构形式分类有：有块式制动，带式制动，圆盘和圆锥轴向压力制动。按其制动系统驱动方式分类有：电动式（TJ2 TZ2 ZW2 JC2），液压式(YZW)其中电动式结构简单，工作安全可靠，但工作时噪音很大，冲击也很大，电磁线圈寿命短，磨损严重，用于操作频繁，快速启动的场合。液压式：结构复杂，但工作平稳，无噪音，动作稍缓慢，用于操作不大频繁，不需要快速启动，制动的场合，如起重机的回转，运行机构。综上根据这些特点选择电磁制动式。4.3 主轴变速方案1）方案一：主轴由JZT无级调速电机带动，如图41所示：图41JZT 无级调速电机1JZT无级调速电机 2主轴 3工件 4推杆 5推出装置 6轴承座该方案主轴可无级调速，它随电机变化而变化，完全满足对速度的苛刻要求。这种方案的特点是结构简单，工人操作简单，维修，检测以及拆装都很方便。缺点是：电机叫昂贵（10kw电机约1800元，而普通电机600元）2）方案二：主轴有PIU机械无级变速箱带动如图42所示：图42 PIU机械无级变速箱 1电机 2PIU变速箱 3主轴4轴承座 5推出装置 6工件该方案主轴可无级调速，亦可满足公式的要求：优点：是可直接外购标准件，使设计简明。缺点：若变速箱出毛病后装拆，维修很不方便。3）主轴有6级变速箱带动，原理图如图42所示不变：所不同的是将2换成了有级变速箱，其优点为：优点：传动可靠，在叫恶劣的环境中不影响设备工作；叫便宜；能满足特定的几种速度要求。综上所述，方案1比2结构简单，且更经济，在使用性能上2并不大理想，实际使用上1方案JZT无级调速电机使用起来更可靠。方案3不可取，因为虽然已达到主轴6中转速，但终究不能达到换一种规格零件就马上有一个相应速度的要求。以上对离心机的5个重要因素作了分析。最后选择了单头，无级调速，机械出件，轴承外圈冷却和电制动。这一方案突出的有点是采用了无级调速解决了生产品种多和质量要求高之间的矛盾。该机除了具有上述优点外，还具有生产时工人劳动强度低，操作简便，可靠等特点。但该机人具有占地较大和单机生产能力不够高的特定，有待改进。4）无级调速离心浇注机应用范围。由于它可根据零件生产的要求确定不同转速，所以可以满足绝大部分涨圈，铜套，轴瓦等零件的毛胚生产。可推广使用，生产汽车气缸套，汽缸涨圈等零件毛胚。5）无级调速离心浇注机不足及待改进的地方。在铸模钱加滑轨，使工人将浇包中铁水倒入小车上空悬坩锅中，将小车推靠模具，目的是进一步减轻工人劳动强度，使零件毛胚几何尺寸精确。在铸模前底部设计一机械取件装置，待推出工件时该装置上升接住工件，再将工件拖出放上传送带，目的是进一步减轻工人劳动强度，使整个浇注过程自动化。6）传动原理图，电器原理图如下： 图43 传动原理图，电器原理图第5章 相关物理参数的计算5.1钢模及工件转动惯量的计算相关物理量如图51所示：图51 工件图由公式（机械零件设计手册）计算得：工件质量： （51）工件转动惯量： （52）模子的转动惯量如图52所示 图52 转动惯量如图 （53）以上各式中，=，为铬钼铸铁的密度；模长L=21cm；工件转动惯量 模转动惯量（单位：）= = = = （ 单位：g）（其中=34cm =cm =1.3D cm ）将上面各式代入式51，52，53并把转动惯量化为得到： （） （54） （） （55）由式54，式55计算所得的工件及钢模的转动惯量如下表51所示：表51 工件及钢模的转动惯量编号 转动惯量123456789工件单位0.0290.0180.0240.0350.0050.2080.1470.00060.001钢模0.2820.1700.2300.3400.0402.6201.7900.0050.0095.2皮带轮与转动惯量的计算参考同类机器初选：主轴直径： =110mm 长 皮带轮直径： =200mm 宽 制动轮直径 宽注：因主轴内有以同时旋转的推杆，故计算转动惯量时可为实心轴。如下图图52所示：图52 轴尺寸图由上图知：合转动惯量：主轴重量： 皮带轮重量：制动轮重量： 工件的转动惯量： 由于电机皮带轮采用板幅式结构，重量约为2000g，直径约为300mm，宽为100mm，由此计算出的转动惯量约为0.1。故皮带轮，制动轮，主轴的转动惯量为： 5.3功率计算由物理知识： 功率： （56）式中： 转动惯量 （注：启动时无工件，故无）式56中相关物理量的解释：（）工作角速度(S) 启动时间（r/s）工作转速（w）功率（）主轴旋转角加速度把化为千瓦，则：。按不同启动时间计算功率（单位kw）如下表52所示表52 不同启动时间的功率编号 时间123456789 1s8.898.98.814.417.414.522.2172s 5.4 扭矩计算 （57）式中： 转动惯量 式56中相关物理量的解释：扭矩（N.m）系统转动惯量（）主轴转速（r/s）主轴角速度（） 启动时间(S)主轴旋转角加速度（）把扭矩化为：()则： 不同启动时间扭矩(单位)计算如下表53所示：表53 不同启动时间扭矩编号 时间123456789 1s8.27.888.714.420.82s4.13.944.354.44.6 第6章 电机型号的选择以前面第5章对功率和扭矩的计算为依据（传动幅少，且并无损失功率和扭矩太大的传动幅，故功率效率问题不予考虑），现选择JZT524无级调速电机。该电机主要动力参数如下表61所示：表61电机主要动力参数型号额定转矩（kg.m）调整范围（r/s）速度比转速变化率拖动异步电机型号功率（w）JZT5246.2512502505 ：1不大于10%JQ2410 JZT电磁调速异步电机简介： 机构特点：由JO2系列电动机，电磁转差离合器和控制装置三部分组成，通过调节控制装置调速电位器改变电磁转差离合器的激励电流，从而改变电磁离合器从动部分主动部分的滑差，使电机获得不同转速，达到无级变速。主要性能及特点：与其他调速机械比较有如下优点：a, 调速范围广，调速性能好，能平滑地无级调速；b, 具备速度负反馈自动调节系统，调速精度高，启动力矩大，平滑，可以强力启动；c,结构简单，制造容易，使用可靠，成本低，投资少。2）所选电机最高转速为1250转，故采用传动比为的升速装置，得到最高为2070r/m的主轴转速。由于传动比为升速，故在不同的启动时间里，电机扭矩（单位kg.m）如下表62所示：表62 不同启动时间电机扭矩编号 时间123456789 1s13.81313.414.514.7372817.615.42s7.257.3518.5148.67.7从表中可以看出对有几个工件电机的扭矩是不够的，但考虑到电机的启动时扭矩将有多增大（大约为额定工作情况的1.42倍-中小型点机产品样本第一机械工业部编）。故该电机能够胜任。第7章 主轴设计7.1 主轴受力分析7.1.1受力图如图71：主轴前端为一悬臂梁，前轴承主要受钢模的重量，该主轴转动时不承受（或少承受）轴向力，主轴中部受皮带拉力。对于皮带轮和制动盘及轴自重形成的力，不是很大，这里忽略不计。整个轴的中部和前部停止时承受一定的扭矩。图71主轴受力图A-后支承点 B-前支承点-钢模及工件重量 Q-皮带拉力RAX、RAY分别为后支承在X、Y方向的受力RBX、RBY分别为前支承在X、Y方向的受力QX、QY分别为皮带轮在X、Y方向的受力7.1.2主轴所受各力计算如图72：浇铸模和工件的重量、重心。重量：考虑到今后有可能浇铸更大的工件，这里对钢模的壁厚及重量有所加大，以对主轴刚度有所储备。同前面的转动惯量的计算比较可知，该壁厚的加大对功率和扭矩可发生太大的影响。 图72 主轴结构图重量： P=3Dra+(D-d)r(lm-2a)式中：D=316mm 模外径 d=206mm 工件外径d=150mm 工件内径 r=7.8克/厘米 碳钢比重a=60mm 端盖及底盘厚lm=336mm 模总长P=33.167.86+(3.16-1.5)7.8(3.36-20.6)=212360（g）=2.12（kg）钢模重量： 212-(d-d)=186（kg）重心确定：因为轴前端有一安装模用的法兰盘，使重心偏移。取 b0=-20=-20=148mm7.2皮带选择，皮带拉力Q的确定7.2.1 皮带相关计算1）如下图73图73 皮带电机型号JZT-52-4，额定功率为10Kw，最高转速为1250转/分，电动机轴直径为d=38mm，电机轴头中心高度为H=225mm，要求从动轮的最高转速为2100转/分，按两班制工作频繁启动设计。皮带轮为斜上装布置。2）根据参考文献【1】设计算下表71所示：表71 皮带相关参数计算项目计算根据计算公式选定参数及结果单位1计算功率Pc式（7-19）表7-6Pc=Kw Kw=1.3 Pc=1.310=13 Kw2选择三角胶带型号图7-12 B型3选定皮带轮节圆直径D1D2表7-7式（7-13a）D1=265D2=D1(1-) =265(1-0.02) =154.6 取D2=160mmmm4验算胶带速度V在V=525m/s范围V= = =17.3m/s5计算中心距和胶带长度a0Lia式7-20表7-2式7-20.7(D1+D2)a02(D1+D2)298a0a）A1= B1=Ab段内最大挠度在 x1= 处 max1=P1a(l-a)7.4.2变形及挠度计算1）当主轴只受到钢模重力作用时，由于钢模壁厚大，可视为刚性体，故受力及变形情况如下图7-5所示：图7-5 挠度计算图A21=B21=N21=(2l+3h)N21=(l+h)AB段内最大挠度确定Y21=(l-x)Y21= (l-3x) 令Y21=0 得X21= l处有最大挠度代入可得Y21max=即在X21= l处有最大挠度Y21max=由扭矩造成的挠度变形为：A22=B22=N22=(l+3h)N22=(2l+3h) 在x= l处有最大的挠度Y22max=；以上各式中： P1-皮带拉力，由前计算P1=1909.8=1863KN P2-钢模及工件重量 P2=212=2078KN I-轴断面的惯性矩； I= =460=4.62）根据参考文献【6】表1-6 E=碳钢的弹性模量 E=2.1 /cm =2.058 KN/m G=碳钢的剪切弹性模量 G=8.1 / =7.94 KN/mM=钢模重量对接头处的弯矩M=P2(c-h)=2.2(35.8-21.0)=2138=303KNm代入数值计算A1 =910 弧度=0.00009弧度B1=910 弧度=0.00009弧度C1=B1=910 弧度=0.00009弧度AB段最大挠度位置：x1= = =0.435mmax= = =2.08 m=0.0208mmA21 = = =6.6弧度=0.000066弧度B21 =2A21=26.610 =1.3210 弧度=0.000132弧度N21 =(2l+3h) =(20.86+30.21) =1.8弧度=0.00018弧度N21 =(l+h) =(0.86+0.21) =3.5 弧度=0.035弧度在x21= l= 0.86=0.5m处最大挠度 Y21max=2.2 m=0.022mm由弯矩造成的变