【《核桃自动脱壳机轴的设计计算过程案例》3800字】

核桃自动脱壳机轴的设计计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u32750核桃自动脱壳机轴的设计计算过程案例 1304721.1轴上的功率P、转速n、转矩T 147501.2轴的材料选择 2295501.3初步确定轴的最小直径 2216711.4轴的结构设计 327811.1.1假设轴上零件的装配方案 4272111.1.2确定轴的各段直径和长度 4222111.1.3轴上零件的轴向定位 7323261.1.4确定轴上圆角和倒角尺寸 8228911.5轴的疲劳强度校核 8轴承保证由轴的转动带动刀具等运动，如果没有轴承，机器甚至不能工作。所以轴承的作用非常重要，它几乎在所有的机械方面都有涉及。安装轴承的时候，注意轴承的最小直径受到的力是否能承受机械相关的负荷，包括与键的连接，轴的耐磨性，接触疲劳度，硬度，防锈性能，加工性能等。1.1轴上的功率P、转速n、转矩T(1)带轮轴、主动带轮轴的功率p、转速n、转矩T：b、从动带轮轴(齿轮轴、蜗杆轴)的功率p转速n、转矩T:(2)蜗轮轴的功率p转速n、转矩T:(3)大齿轮轴的的功率p转速n、转矩T:(4)链轮轴（大链轮）的功率p转速n、转矩T:1.2轴的材料选择决定轴材料种类选择时，由于本次设计轴起到非常关键的作用，因此，对要求轴的强度需充分考虑、刚度以及耐磨性这些重要的参量，决定轴应该用什么型号。对于轴的结构形式也是根据其不同工作环境和用途来决定的，一般情况下都要保证其较高的刚性以及足够大的抗拉强度，从而确保整个系统运行的安全性和可靠性。可选轴类较多，本设计中，我们所选轴系需采用适当热处理方式，制造加工和其他工艺问题也需考虑，设计时，也应考虑节省成本的原则。我们通常常用的钢种是35,45,50优质碳素结构钢，本设计中，我们用的是45号钢，实际生产中常使用45钢，材料来源广，经济实用，采用了正火处理方式，获得了设计所要求的特性。查表7-1，材料强度极限σв=600MPa，对称循环状态下的许用应力[σ-1b]=55MPa。1.3初步确定轴的最小直径查表7-11常用材料的值和C值取取.(轴端弯矩较小)，由于轴上有键,故轴需加大。则。。1.4轴的结构设计该设计轴系阶梯轴系结构，毛坯尺寸确定为50mm，轴径由轴端向中心渐增。对于轴的结构形式也是根据其不同工作环境和用途来决定的，一般情况下都要保证其较高的刚性以及足够大的抗拉强度，从而确保整个系统运行的安全性和可靠性。轴向定位使用普通轴肩定位，以实现降低应力集中，轴段之间为圆角过渡。在装配过程中，由于轴承与轴之间存在间隙，所以必须对该部位进行径向限位，防止其松动。当轴作轴向固定，应将轴头的长度做得大于零件轮毂的长度20mm，为了保证轴向固定后的设备能靠近零件端面。为保证轴承与轴套之间有足够大的间隙，必须对轴承进行预紧。轴肩圆角半径比相配零件倒角半径小，即圆角半径，轴肩高应比被装件倒角大。轴与轴套之间还可以设置一个键或者是其它一些连接方式来实现对轴套进行紧固。以使轴系便于加工，同时也便于安装，轴上每一个键槽被设计成位于同一条母线，键槽截面大小一致，使轴上零件的装拆容易。轴两端采用螺纹连接方式，并使其表面光滑，防止磨损和锈蚀。设置所述轴一端为自由端，采用轴承端盖的方式进行轴向固定，另一端为固定端设计。画出轴系结构图：图4-4蜗杆齿轮轴图4-5蜗杆链轮轴尺寸图1.1.1假设轴上零件的装配方案由于轴设计成了一种中间直径大，两侧直径渐细的阶梯轴结构。这样就增加了轴与轴承座之间的摩擦损耗和热损失，使其温升升高。所以，在轴上回转零件，需从轴端装上，轴左，右两侧设有轴承，用于支撑轴；另外为了保证安装时不会发生偏载情况，还需对轴进行定位。从轴端装入时，轴承安装于左侧，由轴右端加载后，轴承安装于右侧，轴端采用轴承端盖。所以要保证轴可以承受很大载荷，并且还要使其能够旋转一定角度，这样就要求轴具有足够的强度和刚度以及良好的弹性变形能力。关于轴颈大小及轴承选用将在以下详述。1.1.2确定轴的各段直径和长度（1）蜗杆齿轮轴：1轴段设计：轴段1装有带轮，这一段的设计本人和带轮的设计是同步的。轴段轴径可以通过轴段最小轴径得到初步证实，带轮轮毂宽：故轴段①的长度略小于毂孔宽度，毂孔宽度取。轴段②轴径设计：考虑到带轮轴向固定和密封圈大小，带轮左端面采用轴肩定位且轴肩高：轴段②的轴径。这个轴的圆周速度在前面中已经计算出来,可选用弹簧皮碗密封。查表得，选取弹簧皮碗，则。轴段③的设计,轴段③设计成蜗杆轴,蜗杆的分度圆直径已算出，所以蜗杆段长度定为，该段轴的左右两边个各留出。轴段④和轴段⑤的设计：轴段④安装轴承，考虑到带轮只受径向力与圆周力，所以选用球轴承就可以满足设计要求，其直径应既便于轴承安装，又应符合轴承内径系列。现暂取轴承为，计算出轴承的寿命不够，故选轴承可符合设计要求，查表得，轴承内径，外径，宽度，内圈定位轴肩直径：，外圈定位凸肩内径，该段长度定为。轴段⑤安装轴承考虑齿轮轴受到轴向及径向力，故可以选择6深沟球轴承。根据齿轮的分度圆直径计算得出。该段无齿部分为，股该段轴颈定为，故选轴承，由查表得，轴承内径，外径，宽度，内圈定位轴肩直径，外圈定位，该段定长为。(2)蜗轮链轮轴的设计:轴段①的设计：轴段①上安装链轮,根据轴的最小直径,该段轴颈定为30mm,由于链轮受径向载荷大,故选用轴承为角接触球轴承,选用7005C,由查表得，轴承内径，外径，宽度，内圈定位轴肩直径，外圈定位凸肩内径。链轮左端就用轴承7005C。该轴段长度定为35mm。轴段③的设计，该轴段安装蜗轮，根据蜗轮的宽度，该轴段的长度取55mm，一般角接触球轴承都是成对使用，蜗轮右边的轴承也是用7005C。轴承内径，外径，宽度，内圈定位轴肩直径，外圈定位凸肩内径。该自动脱壳机蜗轮的圆周速度大于小于，故轴承采用浸油润滑,油的运动粘度为。用蜗轮蜗杆油,代号选用N1000。(3)大齿轮轴的设计:轴段①的设计：轴段①上安装链轮,根据轴的最小直径,该段轴径定为，齿轮轮毂的长度：该轴段左边的轴颈定为30mm，经过查表选用7006C，轴承内径，外径，宽度，内圈定位轴肩直径，外圈定位凸肩内径。由于轴承成对配合使用，故右边也用7006C。该自动脱壳机大齿轮的圆周速度，故轴承应采用油润滑，并且需要安装挡油环，取挡油环端面到内壁距离，为补偿箱体的铸造误差以及安装的挡油环，靠近箱体内壁的轴承端面致箱体内壁的距离，(4)大链轮轴的设计,该大链轮设计由于受到较大的径向载荷,链轮的圆周速度极低,选用圆锥滚子轴承，并且成对使用。根据设计轴的最小直径，定该轴段直径为。该轴段长度为经查表选用轴承，由查表得，轴承内径，外径，宽度，内圈定位轴肩直径，外圈定位凸肩内径，该轴右端轴颈段长定为。选用轴承，经过查表得，轴承内径，外径，宽，内圈定位轴肩直径，外圈定位凸肩内径。由于该轴的转速小于,于是选用号齿轮润滑脂。轴段①的长度设计：轴段①的长度除了与轴上零件有关之外，还与轴承座宽度以及轴承端盖等零件有关。由表查得，下箱座壁厚由公式计算求得。则，取。上箱座壁厚由公式计算求得，则，取；轴段④的设计：该轴段间接为轴承定位，可取，齿轮两端面与箱体内壁距离取为，则轴段④的长度为：式（4-4）轴段⑤的设计：轴段⑤上安装齿轮，为便于安装，应略大于，可初定，则由表查得该处键的截面尺寸为，轮毂键槽深度为，该处齿轮轮毂键槽到齿根的距离为：故该轴应设计成齿轮轴，。箱体内壁之间的距离为，力作用点间的距离轴承力作用点距外圈距离：则，(5)键的选择轴上零件的定位除了轴向定位以外还有周向定位，所以轴的周向定位也非常重要。小带轮上键的选择：由于电动机输出轴的直径为，查表知选用型普通平键，键的公称尺寸选择键。轴槽深是，毂槽深，圆角半径。蜗杆蜗轮轴的带轮采用型普通平键连接，根据轴的直径，查表确认键的公称尺寸为。轴槽深是，毂槽深，圆角半径。蜗轮链轮轴的键选择：蜗轮小齿轮轴的轴头直径相同，根据直径选择合适的键，这里选择平键连接即可。选择型平键，查《机械设计》表得键选择.轴槽深是，毂槽深，圆角半径。定位链轮的键设计同上。大齿轮轴上的键设计：轴头直径为，查表选取键的公称尺寸,键选择轴槽深是，毂槽深，圆角半径。大链轮轴上的键设计：轴头直径为，查表选取键的公称尺寸键选择轴槽深是，毂槽深，圆角半径。键的强度校核：平键连接的键强度校核公式为式中：：键、轴、毂三者中最弱材料的需用压力。：轴的直径：键的工作长度：键与轮毂的接触高度1.1.3轴上零件的轴向定位（1）主动带轮（小带轮）安装在蜗轮轴上：左侧采用轴肩轴向定位，轴肩为轴肩结构，右侧选择弹性挡圈进行轴向定位。（2）装蜗轮轴系轴向位置：蜗轮左侧采用轴肩位置，右侧选择长套筒位置。（3）装设大链轮轴时轴向位置：大链轮左侧采用轴肩位置，右侧选择轴端挡圈位置。（4）装设大齿轮轴时轴向定位：大齿轮左侧采用轴肩定位，右侧选择套筒进行轴向定位。1.1.4确定轴上圆角和倒角尺寸轴上圆角大小，视安装轴上各部件端面倒角及圆角而定。由于轴类零件的外圆表面与轴上零件之间是相互平行或垂直，因此在加工过程中，要将轴装到一个平面上去进行加工。以将部件靠近定位面，使轴上的圆角半径小于安装的轴上零件的端面倒角和圆角。轴环的高度轴环宽度。1.5轴的疲劳强度校核齿轮轴处弯矩较大，且轴颈较小，所以该剖面为危险剖面。图4-2轴的载荷分析图其抗弯截面系数为：抗扭截面系数为：扭剪应力为：根据弯扭合成强度验算，对单向转动转轴，转矩采用脉动循环，因此取折合系数时，当量应力：由查表得45钢调质处理抗拉强度极限，由查表得轴的许用弯曲应力。，强度满足设计要求。校核键链接的强度：带轮处键连接的挤压应力为