氣動(dòng)扳手設(shè)計(jì)
氣動(dòng)扳手設(shè)計(jì),氣動(dòng)扳手設(shè)計(jì),氣動(dòng),扳手,設(shè)計(jì)
目 錄
氣動(dòng)扳手概述 1
1 總體方案設(shè)計(jì) 2
1.1 參數(shù)要求 2
1.2 整體結(jié)構(gòu)概述 2
1.3氣壓傳動(dòng)的工作原理 2
1.4氣壓傳動(dòng)的組成 3
1.5 整體方案 3
1.6方案選擇 4
1.7氣動(dòng)機(jī)械的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn) 6
2 氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6
2.1 擬訂氣壓系統(tǒng)原理圖 6
2.1.1確定氣壓馬達(dá) 6
2.1.2葉片式氣動(dòng)馬達(dá)的性能 7
2.1.3夾緊或松開(kāi)扳手時(shí)氣動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)換 7
2.1.4氣壓馬達(dá)選用材料 8
2.2其他輔助元件設(shè)計(jì) 9
2.2.1 氣壓管道 9
2.2.2管接頭 11
2.2.3密封件 13
3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14
3.1一般傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求 14
3.2齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15
3.2.1 選定齒輪的類型、精度、材料、齒數(shù) 15
3.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 15
3.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算 17
3.2.4 幾何尺寸計(jì)算 18
4 鍵聯(lián)接選擇和校核 19
4.1平鍵連接 19
4.2 聯(lián)接的強(qiáng)度校核 20
4.3矩形花鍵 21
5軸的設(shè)計(jì)與校核 23
5.1軸的設(shè)計(jì) 23
5.2軸的材料 24
5.3計(jì)算軸上轉(zhuǎn)矩和初步確定最小直徑 25
5.3.1 軸的選擇和熱處理方式 25
5.3.2計(jì)算軸上轉(zhuǎn)矩和初步確定最小直徑 25
5.3.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
總結(jié) 27
致謝 28
參考文獻(xiàn) 29
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氣動(dòng)板手設(shè)計(jì)
概述首先說(shuō)起氣動(dòng)扳手不得不說(shuō)起氣壓傳動(dòng)。氣壓傳動(dòng)是風(fēng)動(dòng)技術(shù)與液壓技術(shù)演變、發(fā)展而來(lái)。氣壓傳動(dòng)是以壓縮空氣作為工作介質(zhì)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。由于氣壓傳動(dòng)的動(dòng)力傳遞介質(zhì)是取之不盡的空氣，所以污染小，因此在自動(dòng)化領(lǐng)域中具有廣闊的發(fā)展前景。氣壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用于紡織、機(jī)械、汽車、電子、軍事、鋼鐵、化工、食品、包裝等行業(yè)中。隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展，氣壓傳動(dòng)技術(shù)必將更加廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。
氣動(dòng)板手（Impact wrench），也稱為是棘輪板手及電動(dòng)工具總合體，主要提供高扭矩輸出最小的消耗的工具。
壓縮空氣是最常見(jiàn)的動(dòng)力源，盡管電動(dòng)或液壓動(dòng)力也使用。氣動(dòng)板手被廣泛應(yīng)用在許多行業(yè)，如汽車修理，重型設(shè)備維修，產(chǎn)品裝配（通常稱為“脈沖工具”和專為精確的扭矩輸出），重大建設(shè)項(xiàng)目，以及其他任何一個(gè)地方的高扭矩輸出需要。
氣動(dòng)板手可在每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的棘輪插座驅(qū)動(dòng)器大小，從小型的1 / 4“驅(qū)動(dòng)器的工具小組裝和拆卸，到3.5 ”都有。
氣動(dòng)扳手是用氣壓推動(dòng)葉片，壓力能轉(zhuǎn)化為扳手內(nèi)軸的機(jī)械能。緊固強(qiáng)度通過(guò)設(shè)置氣壓的大小來(lái)設(shè)置。比較形象的比喻就是把電風(fēng)扇反過(guò)來(lái)使用就是氣動(dòng)扳手。
氣動(dòng)扳手的扭矩值是以改變氣壓的大小來(lái)控制的，且沒(méi)有精度，而是以重復(fù)度表示。但若在氣動(dòng)扳手上加裝氣動(dòng)扳手專用的傳感器，則可用精度表示。
現(xiàn)今主要流行的氣動(dòng)扳手有雙轉(zhuǎn)速型式等其主要特點(diǎn)是：
· 基于傳統(tǒng)的氣動(dòng)扭力扳手,標(biāo)準(zhǔn)系列的氣動(dòng)扳手是經(jīng)過(guò)40年的經(jīng)驗(yàn)累積下來(lái)的成果,也達(dá)成到今日工業(yè)的要求.
· 應(yīng)用于全世界上千種場(chǎng)合,氣動(dòng)扭力扳手持續(xù)展現(xiàn)著NORBAR大扭力工個(gè)范圍的根基.
· 此型式適合于各種有螺絲的應(yīng)用.
· 正反轉(zhuǎn)操作.
· 靜音、非沖擊式可降低操作者的疲勞.
· 扭力重復(fù)度+/-5%.
· 各式各樣的反作用力臂型式可供各種工作場(chǎng)合搭配使用.
1 總體方案設(shè)計(jì)
1.1 參數(shù)要求
（1）最大扭矩： 6公斤.米
（2）無(wú)負(fù)荷轉(zhuǎn)速： 4000轉(zhuǎn)/分
（3）工作氣壓： 4~6公斤/厘米
1.2 整體結(jié)構(gòu)概述
機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)與控制，用于完成包括機(jī)械力，運(yùn)動(dòng)和能量流等動(dòng)力學(xué)任務(wù)的機(jī)械和機(jī)電部件相互聯(lián)系的系統(tǒng)。其核心是由計(jì)算機(jī)控制的，包括機(jī)械，電力，電子，氣壓，光學(xué)等技術(shù)的伺服系統(tǒng)。他的主要功能是完成一系列機(jī)械運(yùn)動(dòng)。每一個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)可單獨(dú)由控制電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的子系統(tǒng)來(lái)完成，而這些子系統(tǒng)要由計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)控制，以完成其功能要求。因此機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求考慮產(chǎn)品的總體布局，機(jī)構(gòu)選型，結(jié)構(gòu)造型的合理化和最優(yōu)化。
1.3氣壓傳動(dòng)的工作原理
氣壓傳動(dòng)工作原理是利用空氣壓縮機(jī)把電動(dòng)機(jī)或其他原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能，然后在控制元件的控制下，通過(guò)執(zhí)行元件把壓力能轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)械能，從而完成各種動(dòng)作并對(duì)外做功。具體例子：圖11.1為氣動(dòng)剪切機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖。圖示位置為工料被剪前，即非工作位置。當(dāng)工料5由上料裝置送入剪切機(jī)并到達(dá)規(guī)定位置時(shí)，行程閥8的頂桿受壓使閥內(nèi)通路打開(kāi)，氣控?fù)Q向閥7的控制腔便與大氣相通，閥芯受彈簧力作用而下移，由空氣壓縮機(jī)4產(chǎn)生并經(jīng)過(guò)初次凈化處理后儲(chǔ)藏在儲(chǔ)氣罐1中的壓縮空氣，經(jīng)分水濾氣器11、減壓閥10和油霧氣9及氣控?fù)Q向閥7，進(jìn)入氣缸6的下腔；汽缸上腔的壓縮空氣通過(guò)氣控?fù)Q向閥7排入大氣。此時(shí)，氣缸6活塞向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)剪刀將工料5切斷。當(dāng)工料剪下后，隨之與行程閥8脫開(kāi)，行程閥在彈簧作用下復(fù)位，閥芯封住排氣通道，氣控?fù)Q向閥7的控制腔C中的氣壓升高，使閥芯上移，B口與P口相通，A口與O相通，氣路變換。此時(shí)壓縮空氣便進(jìn)入氣缸6的上腔，而下腔空氣則通過(guò)氣控控制閥7上的A從O口排氣，活塞下移，帶動(dòng)剪刀復(fù)位準(zhǔn)備第二次剪切工料。
圖1.3.1
1.4氣壓傳動(dòng)的組成
圖11.1為典型氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖。與液壓傳動(dòng)系統(tǒng)相似，也是由四部分組成。
(1)氣源裝置：是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能。包括空氣壓縮機(jī)。
(2)執(zhí)行元件：是將氣體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。包括各種氣缸和氣馬達(dá)等。
(3)控制元件：用以控制系統(tǒng)中空氣的壓力、流量和流動(dòng)方向以及執(zhí)行元件的工作程序，以便使執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成預(yù)定的動(dòng)作。包括各種壓力、流量、方向控制閥等。
(4)輔助元件：保證氣壓系統(tǒng)正常工作所必需的部分。包括油水分離器、干燥器、過(guò)濾器等氣源凈化裝置以及貯氣罐、消聲器、油霧器、管網(wǎng)、壓力表及管件等。
1.5 整體方案
圖1-1 整體外觀圖
1-馬達(dá)軸；2-轉(zhuǎn)子；3-定子；4-內(nèi)齒輪；5-行星架；6，7-牙嵌離合器【等邊梯形齒】；
8-牙嵌離合器【鋸齒型齒】；9-扳手軸。
本氣動(dòng)扳手可裝成夾緊扳手或者松開(kāi)扳手，兩者的主要區(qū)別為：氣動(dòng)馬達(dá)得轉(zhuǎn)子和定子得安裝方向相反。
本扳手采用兩套牙嵌離合器，在空載時(shí)和加載后可分別使扳手軸自動(dòng)獲得高，低兩種轉(zhuǎn)速 。
空載時(shí)，馬達(dá)軸1的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)一級(jí)行星齒輪減速器后傳至行星架5，然后接住等邊梯形牙嵌離合器
6和7傳至扳手軸9使其高速回轉(zhuǎn)。此時(shí)由于牙嵌離合器8【與軸9花鍵連接】得轉(zhuǎn)速大于內(nèi)齒輪4得轉(zhuǎn)速
，因此牙嵌離合器8便沿鋸齒形牙的斜面打滑。
加載后，牙嵌離合器6和7過(guò)載打滑，馬達(dá)軸1得運(yùn)動(dòng)便經(jīng)由二級(jí)行星齒輪減速傳至內(nèi)齒輪4，并
通過(guò)牙嵌離合器8將運(yùn)動(dòng)傳至扳手軸9，使其低速回轉(zhuǎn)。此時(shí)由于內(nèi)齒輪4是主動(dòng)件，牙嵌離合器8是從
動(dòng)件【與告訴回轉(zhuǎn)時(shí)正好相反】因此由鋸齒形牙的垂直 面?zhèn)鬟f扭矩，并繼續(xù)迫使牙嵌離合器6和7過(guò)載
打滑。
對(duì)于夾緊扳手，牙嵌離合器8只能傳遞右旋扭矩；對(duì)于松開(kāi)扳手，只能傳遞左旋扭矩。
1.6方案選擇
本設(shè)計(jì)提供兩套方案：
第一套方案：采用液壓傳動(dòng)方式
第二套方案：采用氣壓傳動(dòng)方式
兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)如下：
第一套方案;
1）液壓元件制造精度要求高? 由于元件的技術(shù)要求高和裝配比較困難，使用維護(hù)比較嚴(yán)格。
?
??? 2）實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)困難? 液壓傳動(dòng)是以液壓油為工作介質(zhì)，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間不可避免的要有泄漏，同時(shí)油液也不是絕對(duì)不可壓縮的。因此不宜應(yīng)用在在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，例如螺紋和齒輪加工機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。
?
??? 3）油液受溫度的影響? 由于油的粘度隨溫度的改變而改變，故不宜在高溫或低溫的環(huán)境下工作。
??? 4)不適宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力? 由于采用油管傳輸壓力油，壓力損失較大，故不宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力。
??? 5）油液中混入空氣易影響工作性能? 油液中混入空氣后，容易引起爬行、振動(dòng)和噪聲，使系統(tǒng)的工作性能受到影響。
??? 6）油液容易污染? 油液污染后，會(huì)影響系統(tǒng)工作的可靠性。
?
??? 7）發(fā)生故障不易檢查和排除。
第二套方案：
?? 1、空氣容易獲取、且工作壓力低，用過(guò)的空氣可就地排放，無(wú)需回收管道。
?
??? 2、氣的粘性小、流動(dòng)阻力損失小，便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送。
?
??? 3、氣動(dòng)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度高。?
??? 4、氣動(dòng)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，能在溫度范圍很寬，潮濕和有灰塵的環(huán)境下可靠工作，稍有漏泄不會(huì)污染環(huán)境，無(wú)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)，使用安全。
??? 5、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、成本低廉。?
??? 6、氣動(dòng)元件壽命長(zhǎng)。?
7、氣動(dòng)元件的執(zhí)行輸出比液壓小、運(yùn)動(dòng)較快、適應(yīng)性強(qiáng)、可在易然、易爆、多沉、潮濕、沖擊的惡劣環(huán)境中工作，不污染環(huán)境，工作壽命長(zhǎng)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，價(jià)格低廉。
所以本次設(shè)計(jì)采用氣動(dòng)方式。
1.7氣動(dòng)機(jī)械的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)
氣動(dòng)機(jī)械排放的是空氣及微量冷凝水，在躁音得以控制的情況下，氣動(dòng)機(jī)械如下特點(diǎn)電動(dòng)機(jī)械無(wú)法比擬。
1.三防：即防潮、防爆、防塵，適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。
2.在相同轉(zhuǎn)速及負(fù)載條件下, 氣動(dòng)機(jī)械比電動(dòng)機(jī)械占用空間小得多。
3.可無(wú)級(jí)調(diào)速。根據(jù)需要，通過(guò)調(diào)節(jié)供氣流量、壓力，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。
4.可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控、自控。
5.過(guò)載自動(dòng)保護(hù)。在一定范圍內(nèi)，超載自動(dòng)停車，降載自動(dòng)啟動(dòng)。從而自動(dòng)保護(hù)。對(duì)極限扭矩有衡定要求的場(chǎng)合特別適宜。
綜上所述，氣動(dòng)機(jī)械在當(dāng)今世界，特別是我國(guó)國(guó)內(nèi)，有待開(kāi)拓的空間巨大。
2 氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 擬訂氣壓系統(tǒng)原理圖
2.1.1確定氣壓馬達(dá)
· 本次設(shè)計(jì)氣動(dòng)馬達(dá)采取葉片式氣動(dòng)馬達(dá)因?yàn)槠涮攸c(diǎn)1.可以無(wú)級(jí)調(diào)速。只要控制進(jìn)氣閥或排氣閥的流量，就能調(diào)節(jié)氣動(dòng)馬速的功率和轉(zhuǎn)速.2.能夠在瞬時(shí)間改變轉(zhuǎn)向、并可在一轉(zhuǎn)至兩轉(zhuǎn)內(nèi)升至全速運(yùn)行。3.工作安全，適用于惡劣的環(huán)境，在易燃易爆、高溫、潮濕等不利條件下均能正常工作。4.有過(guò)載保護(hù)作用，不會(huì)因過(guò)載而發(fā)生故障。過(guò)載時(shí)，馬達(dá)只是轉(zhuǎn)速降低或停轉(zhuǎn)，并不產(chǎn)生機(jī)件損壞等故障.5.操縱方便，維修容易.
。
2.1.2葉片式氣動(dòng)馬達(dá)的性能
上圖是在一定工作壓力下作出的葉片式氣馬達(dá)的特性曲線。由圖可知，氣動(dòng)馬達(dá)具有軟特性的特點(diǎn)。當(dāng)外加轉(zhuǎn)矩丁等于零時(shí)，即為空轉(zhuǎn)，此時(shí)速度達(dá)到最大值nmax氣動(dòng)馬達(dá)輸出的功率等于零；當(dāng)外加轉(zhuǎn)矩等于氣動(dòng)馬達(dá)的最大轉(zhuǎn)矩Tmax時(shí)，馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)功率也等于零；當(dāng)外加轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩的一半時(shí)，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速也為最大轉(zhuǎn)速的1/2，此時(shí)馬達(dá)的輸出功率P最大。
所以將下面所列數(shù)據(jù)帶入上圖所示曲線可以得出：
（1）最大扭矩： 12kgm;18nm
（2）無(wú)負(fù)荷轉(zhuǎn)速： 4000轉(zhuǎn)/分
（3）工作氣壓： 0.63MPa
結(jié)果：馬達(dá)輸出功率最大時(shí)轉(zhuǎn)速2000轉(zhuǎn)/分
當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速小于2000轉(zhuǎn)/分時(shí)其工作效率降低較慢實(shí)際使用時(shí)可以時(shí)候但不能大于最大扭矩18nm.
當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速大于2000轉(zhuǎn)/分時(shí)候其工作效率降低較快實(shí)際使用時(shí)將造成不必要的浪費(fèi)。
2.1.3夾緊或松開(kāi)扳手時(shí)氣動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)換
本氣動(dòng)扳手可裝成夾緊扳手或者松開(kāi)扳手，兩者的主要區(qū)別為：氣動(dòng)馬達(dá)得轉(zhuǎn)子和定子得安裝方向相反。
圖2.1.3
圖示：兩種情況下氣動(dòng)馬達(dá)的變化
2.1.4氣壓馬達(dá)選用材料
1.輸出軸(轉(zhuǎn)子)：40鉻
40cr鋼材化學(xué)成分和力學(xué)性能
成分：碳0.37～0.45％，硅0.17～0.37％，錳0.5～0.8，鉻0.8～1.1％
退火硬度：小于207HBS
正火硬度：小于250HBS
調(diào)質(zhì)處理：試樣直徑：25mm，850度淬火加熱油淬，520度回火后：抗拉1000兆帕，屈服800兆帕，延伸9％，斷面收縮45％，沖擊韌性588.3千焦/平方米
2.定子：球墨鑄鐵
從材料性能以及性價(jià)比分析可得定子采用球墨鑄鐵。
其機(jī)械性能良好。
機(jī)械性能的好是因?yàn)榍蜩F是石墨以球狀存在在基體上,石墨的強(qiáng)度可以認(rèn)為為零,從機(jī)械性能的角度上看鑄鐵就是鋼材的基體上有許多的孔洞,孔洞就是石墨的位置,這些孔洞會(huì)對(duì)基體有割裂作用,而石墨的形狀就決定了其的割裂作用的程度,球狀的割裂作用最小,所以其的機(jī)械性能在鑄鐵中最好.
而鑄造性能差就因?yàn)榱鲃?dòng)性差.
2.2其他輔助元件設(shè)計(jì)
2.2.1 氣壓管道
在氣壓傳動(dòng)裝置中，常用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等。
鋼管能承受較高的壓力，價(jià)廉；但彎制比較困難，彎曲半徑不能太小，多用在壓力較高、裝配位置比較方便的地方。一般采用無(wú)縫鋼管，當(dāng)工作壓力小于1.6MPa時(shí)也可用焊接鋼管。此設(shè)計(jì)采用無(wú)縫鋼管。
紫銅管能承受的壓力較低。經(jīng)過(guò)加熱冷卻處理后，紫銅管軟化，裝配時(shí)可按需求進(jìn)行彎曲；但價(jià)貴且抗振性能力較弱。
尼龍管用在低壓的系統(tǒng)；塑料管一般只作回油管用。
膠管用作兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架的膠管，可用于壓力較高的回路中。低壓膠管是麻線或棉線編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的回路中。由于膠管制造比較困難，成本高，因此非必要時(shí)盡量不用。
油管內(nèi)徑尺寸一般可按照選用的液壓元件接口尺寸而定，也可按管路允許流速進(jìn)行計(jì)算。
可選鋼管的公稱直徑為12mm 外徑為18mm 管接頭螺紋M18×1.5 公稱壓力1.6MPa 管路通過(guò)流量40l7Min
紫銅管的外徑為18mm壁厚為1.5mm
氣管系統(tǒng)中使用的氣管種類很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，必須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來(lái)正確選用。本設(shè)計(jì)中油管采用鋼管，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中所須的壓力是高壓，P=31.25MPa ， 鋼管能承受高壓，價(jià)格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但裝配是不能任意彎曲，常在裝拆方便處用作壓力管道一中、高壓用無(wú)縫管，低壓用焊接管。本設(shè)計(jì)在彎曲的地方可以用管接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)彎曲。
尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般用在回油管用。
膠管用做聯(lián)接兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困難，成本很高，因此非必要時(shí)一般不用。
（1）管接頭的選用：
管接頭是氣管與油管、氣管與氣壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件。
管接頭的種類很多，氣壓系統(tǒng)中氣體管道與管接頭的常見(jiàn)聯(lián)接方式有：
焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。管路旋入端用的連接螺紋采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或O形圈進(jìn)行端面密封，有時(shí)也采用紫銅墊圈。
氣壓系統(tǒng)中的泄漏問(wèn)題大部分都出現(xiàn)在它管系中的接頭上，為此對(duì)管材的選用，接頭形式的確定（包括接頭設(shè)計(jì)、墊圈、密封、箍套、防漏涂料的選用等），管系的設(shè)計(jì)（包括彎管設(shè)計(jì)、管道支承點(diǎn)和支承形式的選取等）以及管道的安裝（包括正確的運(yùn)輸、儲(chǔ)存、清洗、組裝等）都要考慮清楚，以免影響整個(gè)氣壓系統(tǒng)的使用質(zhì)量。
國(guó)外對(duì)管子的材質(zhì)、接頭形式和連接方法上的研究工作從不間斷，最近出現(xiàn)一種用特殊的鎳鈦合金制造的管接頭，它能使低溫下受力后發(fā)生的變形在升溫時(shí)消除——即把管接頭放入液氮中用芯棒擴(kuò)大其內(nèi)徑，然后取出來(lái)迅速套裝在管端上，便可使它在常溫下得到牢固、緊密的結(jié)合。這種“熱縮”式的連接已經(jīng)在航空和其它一些加工行業(yè)中得到了應(yīng)用，它能保證在40~55Mpa的工作壓力下不出現(xiàn)泄漏。本設(shè)計(jì)根據(jù)需要，選擇卡套式管接頭。要求采用冷拔無(wú)縫鋼管。
（2）管道內(nèi)徑計(jì)算：
式中 Q——通過(guò)管道內(nèi)的流量
v——管內(nèi)允許流速 ，見(jiàn)表：
允許流速推薦值
氣體流經(jīng)的管道
推薦流速 m/s
氣壓系統(tǒng)壓油管道
3～6，壓力高，
氣壓系統(tǒng)回油管道
1.5~2.6
1) 氣壓管道的內(nèi)徑：
取v=4m/s
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先P20-641查得：取d=20mm,鋼管的外徑 D=28mm;
管接頭聯(lián)接螺紋M27×2。
2) 氣壓管道的內(nèi)徑：
取v=2.4m/s
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先P20-641查得：取d=25mm,鋼管的外徑 D=34mm;
管接頭聯(lián)接螺紋M33×2。
（3）管道壁厚的計(jì)算
式中： p——管道內(nèi)最高工作壓力 Pa
d——管道內(nèi)徑 m
——管道材料的許用應(yīng)力 Pa，
——管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pa
n——安全系數(shù)，對(duì)鋼管來(lái)說(shuō)，時(shí)，取n=8；時(shí)，
取n=6； 時(shí)，取n=4。
根據(jù)上述的參數(shù)可以得到：
我們選鋼管的材料為45#鋼，由此可得材料的抗拉強(qiáng)度=600MPa;
1) 氣壓管道的壁厚
2) 氣壓管道的壁厚
所以所選管道適用。
2.2.2管接頭
由表1-10可選用擴(kuò)口式管接頭。 利用管子端部擴(kuò)口進(jìn)行進(jìn)行密封，不需要其他密封件。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于薄壁管件連接，工作壓力〈8MPa
擴(kuò)口式管接頭適用于薄壁銅管，適用于中低壓管路系統(tǒng)。接頭體和機(jī)體的連接有兩種形式：一種采用米制錐螺紋，此時(shí)依靠錐螺紋自身的結(jié)構(gòu)和塑料填料進(jìn)行密封；另一種采用普通細(xì)牙螺紋，此時(shí)接頭體和機(jī)件端的連接處需加密封墊圈。擴(kuò)口式管接頭有A型和B型兩種結(jié)構(gòu)形式。A型有三個(gè)主要部分：具有74° 外錐面的管接頭體、起壓緊作用的螺母和帶有66°內(nèi)錐孔的管套；B型有兩個(gè)主要部分具有90°外錐面的管接頭體和帶有90°內(nèi)錐孔的螺母。
表2-10擴(kuò)口式端直通管接頭
管子外徑DO
O
D
L6
L10
el
e
S 1
S
重量/Kg（100 件）
18
15
M22
X
1.5
14
49
34.6
31.2
33
s
17.8
表2-11擴(kuò)口式三通直接頭
管子外徑DO
dO
D
I6
L14
e3
e1
S1
S3
S
18
15
M27×1.5
10
34
31.2
34.6
30
27
42
表2-12擴(kuò)口式直角管接頭
管子子外徑DO
dO
D
L9
L17
K1
j1
e4
El
S1
S4
8
5
M27×l.5
43
41.5
11
10
34.6
34.6
30
30
24
2.2.3密封件
密封件是用于油田油井，水壓設(shè)備以及其他帶壓力的設(shè)備用的一種密封工件，現(xiàn)在的密封件是單個(gè)，或螺旋形，它是一個(gè)整體實(shí)心形，在機(jī)械動(dòng)力運(yùn)動(dòng)下，機(jī)械運(yùn)動(dòng)就會(huì)對(duì)密封件造成磨損，實(shí)心密封件磨損后難以彌補(bǔ)，因此造成液體與氣體漏失，造成了經(jīng)濟(jì)損失和工作量增加。
O型橡膠密圈：
由耐油橡膠制成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性能好、摩擦力小、溝槽尺寸小且易制造等優(yōu)點(diǎn)，所以在選用。
本實(shí)用新型氣壓密封件具有圓形通孔，密封件壁增放有石棉繩與尼龍繩。這樣增加了密封件的磨損度，增長(zhǎng)使用壽命，密封件內(nèi)充有氣體，在機(jī)械磨損時(shí)，密封件在受壓力的情況下就會(huì)自行彌補(bǔ)。
（1） 影響密封性能的因素
密封性能的好壞與很多因素有關(guān)，主要有
1） 密封裝置的結(jié)構(gòu)與形式；
2） 密封部位的表面加工質(zhì)量與密封間隙的大??；
3） 密封件與結(jié)合面的裝配質(zhì)量與偏心程度
4） 工作介質(zhì)的種類、特性和粘度；
（2） 選用的密封件
本實(shí)用新形技術(shù)設(shè)計(jì)方案是這樣的，它是一整條長(zhǎng)條形橡膠材料加工而成，外邊是正方形或長(zhǎng)方形，加工時(shí)立機(jī)器中擠壓出來(lái)，再定成螺旋形，根據(jù)需要切成所需要的長(zhǎng)度，然后把兩端孔眼密封。這樣件內(nèi)就形成了氣體。在受壓力的情況下，橡膠壁就各側(cè)面膨脹變形。這樣在磨損時(shí)，以達(dá)到自行彌補(bǔ)。增長(zhǎng)使用壽命，達(dá)到更加密封的效果。
3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.1一般傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求
(1) 在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向要求的前提下，力求使傳動(dòng)軸和齒輪為最少；
(2) 在保證有足夠強(qiáng)度的前提下，主軸、傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格要盡可能少，以減少各類零件的品種；
(3) 通常應(yīng)避免通過(guò)主軸帶動(dòng)主軸，否則見(jiàn)增加主動(dòng)主軸的傳動(dòng)負(fù)荷；
(4) 最佳傳動(dòng)比為1-1.5，但允許才有到3-3.5；
(5)粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能靠近前支承，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形；
(6)盡可能避免升速傳動(dòng)，必要的升速最好放在傳動(dòng)鏈的最末一、二級(jí)，以減少功率損失。
齒輪齒數(shù)、傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式：
?。?Z主/Z從=n從/n主
ⅱ）Z主+Z從=2A/m
ⅲ）Z主=2A/m-Z從=2A/m（1+n主/n從）
ⅳ）Z從=2A/m-Z主=2A/m（1+n從/n主）
式中 Z主 ——主動(dòng)輪齒數(shù)
Z從——從動(dòng)輪齒數(shù)；
n主——主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速（r/min）；
n從——從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速（r/min）；
A——中心距（mm）；
m——模數(shù)（mm）。
依據(jù)以上公式對(duì)多軸箱的傳動(dòng)進(jìn)行計(jì)算與設(shè)計(jì)，排列齒輪時(shí)，要注意先滿足轉(zhuǎn)速最低及主軸間距最小的那組主軸的要求還要使中間軸轉(zhuǎn)速盡量高些，從而m較小，且使驅(qū)動(dòng)軸和其它傳動(dòng)軸連接的傳動(dòng)比不至太大。
3.2齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
圖3-2 齒輪傳動(dòng)示意圖
3.2.1 選定齒輪的類型、精度、材料、齒數(shù)
因?yàn)閭鲃?dòng)比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，直接采用最常用的圓柱直齒輪傳動(dòng)，其安裝可靠，設(shè)計(jì)制造，維護(hù)成本低。
3.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10 – 9a）進(jìn)行試算，即
(10-9a)
（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
試選載荷系數(shù)為。
小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為
由表10-7選取齒寬系數(shù)。
由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。
由表10-21d按齒面硬度查得兩齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限同為。
由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。
由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)。
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。
取失效概率為，安全系數(shù),由式（10-12）得
（2）計(jì)算
1）試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。
2）計(jì)算圓周速度。
3）計(jì)算齒寬
4）計(jì)算齒寬與齒高之比。
模數(shù)
齒高
5）計(jì)算載荷系數(shù)
，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)；
直齒輪，；
由表10-2查得使用系數(shù)；
由表10-4用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪懸梁布置時(shí)，。
由,查圖10-13得；故載荷系數(shù)
按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得
7）計(jì)算模數(shù)。
3.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算
由式（10 - 5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
1）由圖10-20c查得兩齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為；
2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)；
3) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。
取彎曲疲勞安全系數(shù)，由式（10-12）得
4）計(jì)算載荷系數(shù)。
查取齒形系數(shù)。
由表10-5查得 。
5）查取應(yīng)力校正系數(shù)。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5查得
6) 計(jì)算大小齒輪的值。
（2）設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果可以看出，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)序列內(nèi)的m=1mm，既可以滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又可以滿足齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，所以設(shè)計(jì)可取標(biāo)準(zhǔn)值m=1mm。由此可以算出齒輪的齒數(shù)為
3.2.4 幾何尺寸計(jì)算
水平傳動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)采用一級(jí)圓柱直齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比定為，考慮到電機(jī)的安裝位置（大徑安裝尺寸為50）限制，空間的結(jié)構(gòu)（中心轉(zhuǎn)軸）安排，給出的幾何尺寸如下：
優(yōu)先滿足傳動(dòng)比，防止產(chǎn)生根切，則齒數(shù)（上面已給出齒數(shù)60）；中心距；
壓力角；
模數(shù)；
所以中心距為
對(duì)于主動(dòng)輪：
分度圓直徑；
齒頂高；
齒根高；
齒頂圓直徑；
齒根圓直徑；
齒厚；
齒距；
對(duì)于從動(dòng)輪：
分度圓直徑；
齒頂高；
齒根高；
齒頂圓直徑；
齒根圓直徑；
齒厚；
齒距；
齒寬的確定：
；
為了設(shè)計(jì)的需要取從動(dòng)齒輪齒寬為；
所以取主動(dòng)齒輪。
4 鍵聯(lián)接選擇和校核
4.1平鍵連接
鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動(dòng)導(dǎo)向。
按用途分，平鍵可分為普通平鍵、導(dǎo)向鍵和滑鍵三類，其中普通平鍵應(yīng)用最為廣泛，用于靜聯(lián)接。導(dǎo)向鍵和滑鍵用于動(dòng)聯(lián)接。普通平鍵——用于靜聯(lián)接—即軸與輪轂間無(wú)相對(duì)軸向移動(dòng)。
鍵的兩側(cè)面為工作面，靠鍵與槽的擠壓和鍵的剪切傳遞扭矩軸上的槽用盤(pán)銑刀或指狀銑刀加工輪轂槽用拉刀或插刀加工。這種鍵定心性較好，裝拆方便。但這種鍵不能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定。所設(shè)計(jì)中采用的是平鍵聯(lián)接（圖5.1）。
圖4.1平鍵聯(lián)接
鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來(lái)選擇；鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的強(qiáng)度要求來(lái)選定。鍵的主要尺寸為其截面尺寸（一般以鍵寬b×鍵高h(yuǎn)表示）與長(zhǎng)度L。鍵的截面尺寸b×h按軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長(zhǎng)度L一般可按輪轂的長(zhǎng)度而定,即鍵長(zhǎng)等于或略小于輪轂的長(zhǎng)度；而導(dǎo)向平鍵的長(zhǎng)度則按零件所需滑動(dòng)的距離而定。重要的鍵聯(lián)接在選出鍵的類型和尺寸后，還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。普通平鍵和普通楔鍵的主要尺寸見(jiàn)下表，所選定的鍵長(zhǎng)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度系列。
軸的直徑d
6~8
>8~10
>10~12
>12~17
>17~22
>22~30
>30~38
鍵寬b×鍵高h(yuǎn)
2×2
3×3
4×4
5×5
6×6
8×7
10×8
軸的直徑d
>44~50
>50~58
>58~65
>65~75
>75~85
>85~95
>95~100
鍵寬b×鍵高h(yuǎn)
14×9
16×10
18×11
20×12
22×14
25×14
28×16
鍵的長(zhǎng)度系列L
6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,63,70,80,90,100,110,125,140,180, 200,220,250,...
表4-1普通平鍵和普通楔鍵的主要尺寸
4.2 聯(lián)接的強(qiáng)度校核
本設(shè)計(jì)對(duì)扭矩較大的軸的校核即可
失效形式： 壓潰（鍵、軸、轂中較弱者——靜聯(lián)接）
磨損（動(dòng)聯(lián)接）
鍵的剪斷（較少）
1)已知參數(shù)：
軸徑d＝35mm，齒輪輪轂寬度為22mm
扭矩T=674Nm 載荷有輕微沖擊
軸、鍵和齒輪的材料均為采用鋼
2)假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為：
（5.1）
導(dǎo)向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為：
（5.2）
式中：T－傳遞的轉(zhuǎn)矩（T=F×y≈F×d/2），單位為N·m；
k－鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，h為鍵的高度，單位為mm；
l－鍵的工作長(zhǎng)度，圓頭平鍵l=L-b，平頭平鍵l=L，單圓頭平鍵l=L-b/2，
L- 鍵的長(zhǎng)度，b為鍵的寬度，單位均為mm；
d－軸的直徑，單位為mm；
[σp]－鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為MPa；
[p] －鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用壓力，單位為MPa；
表5-2鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓強(qiáng)(MPa)
聯(lián)接方式
聯(lián)接中較弱
零件的材料
靜載荷
輕度沖擊
載荷
沖擊載荷
靜聯(lián)接時(shí)
許用擠壓應(yīng)力[sp]
鋼
125～150
100～120
60～90
鑄鋼
70～80
50～60
30～45
動(dòng)聯(lián)接時(shí)
許用壓強(qiáng)[p]
鋼
50
40
30
注:如與鍵有相對(duì)滑動(dòng)的被聯(lián)接件表面經(jīng)過(guò)淬火,
則動(dòng)聯(lián)接的許用壓力[p]可提高2—3倍。
3)平鍵聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，聯(lián)接中各零件的受力如右圖4.3所示。對(duì)于采用常見(jiàn)的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的普通平鍵聯(lián)接，其主要失效是工作面被壓潰，而一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。對(duì)于導(dǎo)向鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接，其主要失效形式是工作面的過(guò)度磨損。因此，通常按工作面上的壓力進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算。
圖4.2平鍵聯(lián)接受力情況
4）計(jì)算
根據(jù)直徑d＝35mm，從表1-7中查得鍵分截面尺寸為b×h＝8mm×7mm，
取鍵長(zhǎng)L＝20mm
工作長(zhǎng)度為l＝L－b＝12mm
工作高度k=h/2＝3.5mm
軸、鍵和齒輪的材料均為采用鋼許用擠壓應(yīng)力[σ]=100-120Mpa,取其平均值[σp]＝110Mpa
= （5.3）
結(jié)論：符合要求
齒輪與軸采用平鍵配合，根據(jù)軸段的直徑選取花鍵的型號(hào)。GB1096-79 平鍵820
平鍵工作時(shí)，靠其兩側(cè)面?zhèn)鬟f扭矩，鍵的上表面和輪轂槽底之間留有間隙。這種鍵定心性較好，裝拆方便。但這種鍵不能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定。
4.3矩形花鍵
按齒高的不同，矩形花鍵的齒形尺寸在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定兩個(gè)系列，即輕型和中型系列。輕型系列承載能力小，多用于靜連接或輕連接；中型系列用于中等載荷的連接。
矩形花鍵的定心方式為小徑定心，即外花鍵和內(nèi)花鍵的小徑為配合面。其特點(diǎn)是定心精度高，定心的穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理引起的變形。矩形花鍵連接應(yīng)用廣泛。花鍵軸一段采用花鍵連接，這樣既可以傳遞扭矩，又可以實(shí)現(xiàn)軸的平動(dòng)。
圖4-3 花鍵類型
表4-3矩形花鍵的基本尺寸系列
選擇外花鍵尺寸為z d D B=6 60 70 10
花鍵的連接強(qiáng)度計(jì)算
式中：為載荷步均系數(shù)，與齒數(shù)多少無(wú)關(guān)，一般取=0.7~0.8，齒數(shù)多時(shí)取偏小值；
z為花鍵的齒數(shù)；
為齒的工作長(zhǎng)度，mm；
h為花鍵齒側(cè)面的工作高度， C為倒角尺寸。
花鍵的平均尺寸，
花鍵連接的許用擠壓應(yīng)力[σ]，許用壓強(qiáng)（MPa）取其平均值P＝30Mpa
結(jié)論：符合要求
5軸的設(shè)計(jì)與校核
5.1軸的設(shè)計(jì)
安裝時(shí)，由軸的小端由上至下依次穿過(guò)支架的兩個(gè)安裝孔，再穿過(guò)中間安裝架的孔（該處未作定位要求），裝好后，再?gòu)陌惭b架底部安裝垂直向第一級(jí)圓柱直齒從動(dòng)齒輪，固定好。
軸的設(shè)計(jì)是根據(jù)給定的軸的功能要求(傳遞功率或轉(zhuǎn)矩，所支持零件的要求等)和滿足物理、幾何約束的前提下，確定軸的最佳形狀和尺寸，盡管軸設(shè)計(jì)中所受的物理約束很多，但設(shè)計(jì)時(shí)，其物理約束的選擇仍是有區(qū)別的，對(duì)一般的用途的軸，滿足強(qiáng)度約束條件, 具有合理的結(jié)構(gòu)和良好的工藝性即可。對(duì)于靜剛度要求高的軸，如機(jī)床主軸，工作時(shí)不允許有過(guò)大的變形，則應(yīng)按剛度約束條件來(lái)設(shè)計(jì)軸的尺寸。對(duì)于高速或載荷作周期變化的軸，為避免發(fā)生共振，則應(yīng)需按臨界轉(zhuǎn)速約束條件進(jìn)行軸的穩(wěn)定性計(jì)算。
軸的設(shè)計(jì)并無(wú)固定不變的步驟，要根據(jù)具體情況來(lái)定，一般方法是：
（1）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度約束條件或與同類機(jī)器類比，初步確定軸的最小直徑。
（2）考慮軸上零件的定位和裝配及軸的加工等幾何約束，進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定軸的幾何尺寸。
值得指出的是：軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果具有多樣性。不同的工作要求、不同的軸上零件的裝配方案以及軸的不同加工工藝等，都將得出不同的軸的結(jié)構(gòu)型式。因此，設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)其結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，確定較優(yōu)的方案。
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸和工作要求，選擇相應(yīng)的物理約束，檢驗(yàn)是否滿足相應(yīng)的物理約束。若不滿足，則需對(duì)軸的結(jié)構(gòu)尺寸作必要修改，實(shí)施再設(shè)計(jì)，直至滿足要求。設(shè)計(jì)軸時(shí)，要使軸的結(jié)構(gòu)便于加工、測(cè)量、裝拆和維修，力求減少勞動(dòng)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為了便于加工，減小加工工具的種類，應(yīng)使一軸上的圓角半徑、鍵槽、越程槽、退刀槽的尺寸各自應(yīng)相同。一根軸上的各個(gè)鍵槽應(yīng)開(kāi)在軸的同一母線上。當(dāng)有幾個(gè)花鍵軸段時(shí)，花鍵尺寸最好也應(yīng)統(tǒng)一。為了便于裝配，軸的配合直徑應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，軸端應(yīng)加工出倒角(一般為45度)；過(guò)盈配合零件軸端應(yīng)加工出導(dǎo)向錐面。各軸段所需的直徑與軸上載荷的大小有關(guān)。初步確定軸的直徑時(shí)，通常還不知道支反力的作用點(diǎn)，不能決定彎距的大小與分布情況，因而還不能按軸所受的具體載荷及其引起的應(yīng)力來(lái)確定軸的直徑。但在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)前，通常已能求得軸所受的扭矩。因此，可按軸所受的扭矩初步估算軸所需的最小直徑d，然后再按軸上零件的裝配方案和定位要求，從d處起逐一確定各段軸的直徑。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，軸的直徑亦可憑設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)取定，或參考同類機(jī)械用類比的方法確定。有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑。安裝標(biāo)準(zhǔn)件(如滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、密封圈等)部位的軸徑，應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值及所選配合的公差。
為了使齒輪、軸承等有配合要求的零件裝拆方便，并減少配合表面的擦傷，在配合軸段前應(yīng)采用較小的直徑。為了使與軸作過(guò)盈配合的零件易于裝配，相配軸段的壓入端應(yīng)制出錐度；或在同一軸段的兩個(gè)部位上采用不同的尺寸公差。確定各軸段長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還要保證零件所需的裝配或調(diào)整空間。軸的各段長(zhǎng)度主要是根據(jù)各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的空隙來(lái)確定的。為了保證軸向定位可靠，與齒輪和聯(lián)軸器等零件相配合部分的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度短2～3mm。
5.2軸的材料
軸的材料種類很多，選擇時(shí)應(yīng)主要考慮如下因素：
1)軸的強(qiáng)度、剛度及耐磨性要求。
2)軸的熱處理方法及機(jī)加工工藝性的要求。
3)軸的材料來(lái)源和經(jīng)濟(jì)性等。
軸是組成機(jī)器的重要零件之一，其主要功能是支持作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件(如齒輪、蝸輪等)，并傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。該播種機(jī)作業(yè)的時(shí)候播種輪靠和土地的壓力滾動(dòng)，播種輪帶動(dòng)主軸。主軸靠鏈傳動(dòng)使排種器轉(zhuǎn)動(dòng)，從而排種。軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。碳鋼比合金鋼價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，可通過(guò)熱處理改善其綜合性能，加工工藝性好，一般用途的軸，多用含碳量為0.25～0.5%的中碳鋼。尤其是45號(hào)鋼，對(duì)于不重要或受力較小的軸也可用Q235A等普通碳素鋼。
合金鋼具有比碳鋼更好的機(jī)械性能和淬火性能，但對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，且價(jià)格較貴，多用于對(duì)強(qiáng)渡和耐磨性有特殊要求的軸。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳處理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAl等合金鋼，有良好的高溫機(jī)械性能，常用于在高溫、高速和重載條件下工作的軸。該播種機(jī)對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，采用碳鋼材料。
5.3計(jì)算軸上轉(zhuǎn)矩和初步確定最小直徑
5.3.1 軸的選擇和熱處理方式
選擇軸的材料為45鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理, 其機(jī)械性能查得：
＝640MPa，=355MPa，=275MPa，＝155MPa；
查表（機(jī)械設(shè)計(jì)表15-1）得，＝60MP
5.3.2計(jì)算軸上轉(zhuǎn)矩和初步確定最小直徑
公式：dA （5.1）
最大扭矩T=18nm
初步確定軸的最小直徑
軸的材料選取為45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，按照實(shí)際情況選取A＝112，于是得
d=A=112=35mm
軸的材料
Q235
1Cr18Ni9Ti
35
45
40Cr,35SiMn,2Cr13,20CrMnTi
[]
12～20
12～25
20～30
30～40
40～52
A
160～135
148～125
135～118
118～107
107～98
表5.3.2 幾種軸的材料的[]和A值
5.3.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。
軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：
1)軸在機(jī)器中的安裝位置及形式.
2)軸上安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸聯(lián)接的方法.
3)載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況.
4)軸的加工工藝等。
由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，軸沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析。軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足：
1)軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；
2)軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；
3)軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。
擬定軸上零件的裝配方案軸上零件的裝配按先中間后兩邊的原則
根據(jù)各種裝配零件的結(jié)構(gòu)尺寸及裝配定位工藝要求最終確定各軸段直徑及長(zhǎng)度。
總結(jié)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我認(rèn)識(shí)到了許多自己以前忽略的學(xué)習(xí)要點(diǎn)，它們?cè)诖舜卧O(shè)計(jì)的過(guò)程中給了我很大的困擾但是經(jīng)過(guò)此次設(shè)計(jì)讓我對(duì)以前忽略的知識(shí)進(jìn)行了一次很深刻的研究。因此，它使我們從新的復(fù)習(xí)了一次大學(xué)四年的各種的知識(shí)論點(diǎn)。
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我們不僅僅重新復(fù)習(xí)了以前所學(xué)的理論知識(shí)，而且還學(xué)習(xí)了一些新的知識(shí)，它拓展了我們的知識(shí)范圍，還增強(qiáng)了我們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。為我們?cè)谝院蟮墓ぷ髦心軌蚋玫膭偃喂ぷ鳎?dú)立工作打下了良好的基礎(chǔ)。緊張的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，作為大學(xué)學(xué)習(xí)的最后成果，我投入了很多。雖然設(shè)計(jì)還存在許多問(wèn)題。但是經(jīng)過(guò)自己最大的努力它已經(jīng)是我可以交出的最好答卷。在此，我無(wú)怨無(wú)悔。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)總體來(lái)說(shuō)對(duì)自己就是一次自我考察的過(guò)程，很多很多的知識(shí)告訴我：不求甚解，囫圇吞棗是自我欺騙。在這次設(shè)計(jì)中得到了指導(dǎo)老師和同學(xué)的辛苦幫助，才能使我順利完成。
致謝
自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)是經(jīng)過(guò)了3個(gè)月的時(shí)間完成的。結(jié)果此刻已顯的不是那么重要，但是設(shè)計(jì)的經(jīng)歷讓我感受很深刻，老師一遍又一遍不厭其煩的指導(dǎo)而且是占用老師的業(yè)余時(shí)間對(duì)此我在此深深說(shuō)的一句“張教授辛苦了，以前的自己無(wú)知讓您勞累了很多，在此說(shuō)只想說(shuō)一句‘對(duì)不起，老師！’”
首先，特別感謝張明教授。他一遍又一遍的指導(dǎo)，讓我的設(shè)計(jì)能夠順利進(jìn)行。，如果沒(méi)有張教授的一遍又一遍的指導(dǎo)根本不可能有現(xiàn)在的成果。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，張教授淵博的學(xué)識(shí)，對(duì)待知識(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)，無(wú)私的付出給了我深深的觸動(dòng)。
還要感謝同學(xué)對(duì)我的無(wú)私幫助它們的幫助讓我在設(shè)計(jì)的時(shí)候避免的許多彎路讓我找到了集體的魅力讓我對(duì)團(tuán)結(jié)協(xié)作有了深刻的認(rèn)識(shí)。
人人為我，我為人人的思想已經(jīng)深深刻入我的心理再次說(shuō)一句：“謝謝你們。”
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網(wǎng)址：www.jxcad.com.cn
www.ourjx.com
www.yccad.net
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