資料全套-硬脆材料水合拋光機(jī)的設(shè)計(jì)【4張CAD圖紙】

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聯(lián)軸器的選用285.3.2軸器的型號(hào)和主要尺寸285.4 滾動(dòng)軸承及軸承座的選擇295.4.1 類(lèi)型選擇295.4.2型號(hào)選擇295.4.3 軸承的結(jié)構(gòu)和定位方法315.4.4滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑和密封315.4.5滾動(dòng)軸承座的選擇及其配置315.5 減速器的選擇326 電氣控制33致謝.34參考文獻(xiàn)35 摘要 : 軸是機(jī)械中非常重要的零件，用來(lái)支承回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)零件，如帶輪、齒輪、蝸輪等，同時(shí)實(shí)現(xiàn)同一軸上不同零件間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。軸的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮多方面因素和要求，其中主要問(wèn)題是軸的選材、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和剛度。其中對(duì)于軸的強(qiáng)度校核尤為重要，通過(guò)校核來(lái)確定軸的設(shè)計(jì)是否能達(dá)到使用要求，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。本文根據(jù)軸的受載及應(yīng)力情況采取相應(yīng)的計(jì)算方法，對(duì)于1、僅受扭矩的軸2、僅受彎矩的軸3、既承受彎矩又承受扭矩的軸三種受載情況的軸的強(qiáng)度校核進(jìn)行了具體分析，并對(duì)如何精確計(jì)算軸的安全系數(shù)做了具體的簡(jiǎn)紹。校核結(jié)果如不滿足承載要求時(shí)，則必須修改原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果，再重新校核。軸的強(qiáng)度校核方法可分為四種：1） 按扭矩估算2） 按彎矩估算3） 按彎扭合成力矩近視計(jì)算4） 精確計(jì)算（安全系數(shù)校核）關(guān)鍵詞：安全系數(shù)；彎矩；扭矩 引言技術(shù)領(lǐng)域背景水合拋光是一種利用在工件表面產(chǎn)生水合反應(yīng)，再利用拋光盤(pán)的摩擦力去除水合層而進(jìn)行的高效、精密拋光方法。1水合機(jī)的概況及現(xiàn)狀分析1.1概況水合是一種與人們生活實(shí)踐關(guān)系十分密切的勞動(dòng)，人類(lèi)從遠(yuǎn)古時(shí)期就開(kāi)始從事這種勞動(dòng)。由于傳統(tǒng)水合操作簡(jiǎn)單，或只是作為一道工序依附于生產(chǎn)過(guò)程中，沒(méi)有引起廣泛關(guān)注。進(jìn)入21世紀(jì)，人們生活已經(jīng)從溫飽階段進(jìn)入到舒適時(shí)代，對(duì)于水合產(chǎn)品越來(lái)越多的需求，加速了新產(chǎn)品研發(fā)步伐；同時(shí)，制造業(yè)的高速發(fā)展，也促進(jìn)了水合設(shè)備、水合劑等企業(yè)的快速進(jìn)步。民用、工業(yè)兩大水合領(lǐng)域巨大的市場(chǎng)需求，造就了中國(guó)水合行業(yè)嶄新的未來(lái)。水合可以從不同的角度進(jìn)行分類(lèi)，根據(jù)水合范圍的不同，目前通常將水合分為民用水合和工業(yè)水合兩類(lèi)。在日常生活中，與個(gè)人和家庭生活密切相關(guān)的洗滌，包括衣物水合，人體皮膚，頭發(fā)水合，家庭用品，房屋的水合等，通常稱為民用水合。在工業(yè)生產(chǎn)勞動(dòng)過(guò)程中涉及到的水合都屬于工業(yè)水合的范疇。食品工業(yè)。紡織工業(yè)。造紙工業(yè)。印刷工業(yè)石油加工業(yè)。交通運(yùn)輸業(yè)，電力工業(yè)、金屬加工業(yè)、機(jī)械工業(yè)汽車(chē)制造，儀器儀表，電子工業(yè)、郵電通訊、家用電器、醫(yī)療儀器。光學(xué)產(chǎn)品、軍事裝備，航空航天，原子能工業(yè)等都大量應(yīng)用到水合技術(shù)。今后，水合技術(shù)的發(fā)展將更加迅速普及，大批的大專院校、科研院所、專業(yè)公司的科技人員將加入水合技術(shù)研究開(kāi)發(fā)隊(duì)伍，一些現(xiàn)在存在的行業(yè)技術(shù)問(wèn)題得到解決，行業(yè)總體技術(shù)水平大幅度提高。新技術(shù)、新產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，各種新穎的水合設(shè)備進(jìn)入市場(chǎng)和人們的日常生活。人們將不再只是依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)水合各種實(shí)用化的計(jì)算機(jī)軟件將問(wèn)世；行業(yè)分工更加專業(yè)、細(xì)致，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范得到推廣普及，行業(yè)管理規(guī)范有序，水合行業(yè)的前景無(wú)限美好。1.2現(xiàn)狀分析傳統(tǒng)拋光機(jī)分為單面拋光機(jī)和雙面拋光機(jī)，它們?cè)诩庸み^(guò)程中都屬于常溫常壓下的開(kāi)放式(不用密封)加工，在加工過(guò)程中含有磨料的拋光液從拋光盤(pán)上方不斷注入盤(pán)面，實(shí)際上就是工件、磨料和拋光盤(pán)三者之間的切削。由于拋光頭的運(yùn)動(dòng)方式不同單面拋光機(jī)又可分定偏心式、不定偏心式和擺動(dòng)式；雙面拋光機(jī)具有上拋光盤(pán)和下拋光盤(pán)兩個(gè)盤(pán)面，分別對(duì)工件上下面進(jìn)行拋光，工件由行星輪帶動(dòng)。前文所述幾種對(duì)硬質(zhì)材料等難加工材料拋光的方法大多用這兩種拋光機(jī)進(jìn)行加工。為了克服已有的各種拋光機(jī)在加工硬質(zhì)材料時(shí)不能兼顧加工質(zhì)量和加工精度、加工效率的不足，本發(fā)明提供一種在加工硬質(zhì)材料時(shí)既具有良好的加工質(zhì)量，又具有高的加工精度、加工效率的水合拋光機(jī)。2 水合機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理2.1結(jié)構(gòu)一種水合拋光機(jī)，包括機(jī)座、主軸電機(jī)、主軸、拋光盤(pán)、真空吸盤(pán)和吸盤(pán)電機(jī)，所述主軸電機(jī)與主軸傳動(dòng)連接，所述主軸安裝在機(jī)座內(nèi)，所述主軸的上端與拋光盤(pán)傳動(dòng)連接，所述真空吸盤(pán)位于所述拋光盤(pán)的上方，所述真空吸盤(pán)與吸盤(pán)電機(jī)傳動(dòng)連接，所述水合拋光機(jī)還包括蒸汽發(fā)生器、輸汽管和基盤(pán)，所述蒸汽發(fā)生器的出口連接所述輸汽管，所述主軸內(nèi)部設(shè)有通孔，所述輸汽管白下而上貫串所述通孔，所述主軸的上端與所述基盤(pán)的中心固接，所述基盤(pán)上部與拋光盤(pán)固接，在所述基盤(pán)和拋光盤(pán)之間設(shè)有過(guò)渡空腔，所述輸氣管穿過(guò)所述基盤(pán)與所述過(guò)渡空腔連通，所述過(guò)渡空腔的底部設(shè)有排水管，所述拋光盤(pán)開(kāi)有通孔。 作為優(yōu)選的一種方案：在所述基盤(pán)上安裝用于對(duì)水蒸氣進(jìn)行加熱的溫控系統(tǒng)。進(jìn)一步，所述基盤(pán)的底部呈傾斜狀，所述排水管安裝在所述基盤(pán)的最低處。 更進(jìn)一步，在所述通孔內(nèi)設(shè)有保溫石棉瓦，所述保溫石棉瓦包覆在所述輸汽管外。 所述蒸汽發(fā)生器包括水溶液儲(chǔ)液罐、水蒸氣發(fā)生裝置和用于將水蒸氣輸出的泵，泵的輸出端與所述輸汽管連通。所述主軸電機(jī)的輸出軸設(shè)有第帶輪，所述第一皮帶輪通過(guò)皮帶與第二皮帶輪傳動(dòng)連接，所述第二皮帶輪安裝在主軸的底端。 所述水合拋光機(jī)還包括機(jī)蓋，所述機(jī)蓋與機(jī)座固定密封連接。的技術(shù)構(gòu)思為：綜合利用機(jī)械拋光方法和化學(xué)拋光方法的優(yōu)勢(shì)，保持機(jī)械拋光的形狀精度，求得化學(xué)拋光的無(wú)損傷加工面，基于這種思想，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度LED硬質(zhì)材料晶圓的混合汽體化學(xué)液輔助高溫水蒸汽狀態(tài)下具有微量加工特性的水合拋光機(jī)。 蒸汽發(fā)生器的輸出端通過(guò)輸汽管向拋光盤(pán)提供化學(xué)輔助高溫水蒸汽，拋光盤(pán)體有很多通孔，使高溫水蒸汽可以從通孔中溢出與工件接觸，從而提高加工效果，溫控系統(tǒng)對(duì)水蒸汽進(jìn)行加熱，以避免水蒸汽冷凝成水。有益效果主要表現(xiàn)在：1、可以使硬質(zhì)材料得到不錯(cuò)的表面粗糙度，硬質(zhì)材料表面不會(huì)產(chǎn)生微小劃痕或造成次表面損傷，可獲得硬質(zhì)材料的全局平面化；2、機(jī)器設(shè)備成本低，加工條件簡(jiǎn)單，可以獲得較高的加工精度和加工效率，具有廣泛的應(yīng)用前景；3、與其他拋光設(shè)備相比，本發(fā)明拋光機(jī)工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生很大的噪音，拋光過(guò)程無(wú)毒、無(wú)害，無(wú)粉塵產(chǎn)生，可以達(dá)到亞納米級(jí)綠色無(wú)污染拋光，且拋光狀態(tài)穩(wěn)定，拋光面上不殘留拋光紋路；4、化學(xué)液輔助高溫水蒸汽通過(guò)蒸汽發(fā)生汽輸出，實(shí)現(xiàn)水蒸汽的自動(dòng)、均勻地供給；5、當(dāng)電機(jī)通過(guò)皮帶輪和皮帶帶動(dòng)主軸和拋光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸汽管可直接通過(guò)主軸的中心孔向拋盤(pán)輸送水蒸汽；6、基盤(pán)底部設(shè)為1：100的坡度，且在邊緣設(shè)有一排水閥，可以使冷凝的水蒸汽從盤(pán)的邊緣排出；7、輸汽管上有固定支，固定支架可支撐輸汽管并對(duì)其進(jìn)行定位。 圖1、硬質(zhì)材料水合機(jī)結(jié)構(gòu)圖2.2工作原理 硬質(zhì)材料水合機(jī)的工作原理是硬質(zhì)材料在水合溝槽中被水浸泡后，附著在表面的相當(dāng)一部分大塊泥土脫落，經(jīng)傳送帶送入硬質(zhì)材料式硬質(zhì)材料水合機(jī)進(jìn)料口,硬質(zhì)材料經(jīng)進(jìn)料斗進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)的硬質(zhì)材料內(nèi)，在水池中旋轉(zhuǎn)，利用硬質(zhì)材料自身的重力的分力作為推進(jìn)力，實(shí)現(xiàn)硬質(zhì)材料的自動(dòng)推進(jìn)。硬質(zhì)材料沿硬質(zhì)材料壁向前運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中硬質(zhì)材料不斷被水刷洗，硬質(zhì)材料之間的摩擦、翻轉(zhuǎn)間的刷洗，硬質(zhì)材料與硬質(zhì)材料壁之間的磨擦，在共同作用下完成硬質(zhì)材料表面的水合過(guò)程。3 設(shè)計(jì)方案的確定3.1 原始資料、數(shù)據(jù) 1、拋光機(jī)拋光盤(pán)的的直徑約為250mm； 2、轉(zhuǎn)速50500轉(zhuǎn)/分； 3、工件的往復(fù)行程10mm 3.2 設(shè)計(jì)方案選擇以下是三種傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案的論證過(guò)程。方案一（見(jiàn)圖2），首先通過(guò)皮帶的一級(jí)減速，然后由兩級(jí)圓柱齒輪減速器把速度降到工作機(jī)的轉(zhuǎn)速要求。在這一方案中轉(zhuǎn)速能夠比較容易降到工作機(jī)的要求，而且?guī)鲃?dòng)具有一定的減振作用。這是一種常見(jiàn)的傳動(dòng)方式。但它也有一個(gè)突出的缺點(diǎn)，就是減速裝置不易于安裝和維護(hù)，而且減速器不易固定，且齒輪減速器尺寸較大，使的整機(jī)占用較大的工作空間。 方案二（見(jiàn)圖 3），摩擦輪裝在一個(gè)長(zhǎng)軸上硬質(zhì)材料兩邊，而且硬質(zhì)材料兩邊均有摩擦輪，并且相互對(duì)稱，其夾角為90，長(zhǎng)軸的一端與傳動(dòng)裝置相連；另一端裝有托輪，不與傳動(dòng)系統(tǒng)相連。主動(dòng)軸從傳動(dòng)系統(tǒng)中得到動(dòng)力后帶動(dòng)其上的摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦輪緊貼滾圈3，滾圈3固接在轉(zhuǎn)筒上，因此，摩擦輪與滾圈相互間產(chǎn)生的摩擦力驅(qū)動(dòng)硬質(zhì)材料轉(zhuǎn)動(dòng)。這種傳動(dòng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行平穩(wěn)，但會(huì)出現(xiàn)硬質(zhì)材料與摩擦輪之間打滑的現(xiàn)象，運(yùn)行情況很差。方案三（見(jiàn)圖4），電動(dòng)機(jī)與減速器直接聯(lián)式（電機(jī)直聯(lián)式減速器），減速器采用的是擺線針輪減速器。擺線針輪減速器的傳動(dòng)比較大（一級(jí)減速器的傳動(dòng)比即可達(dá)到80），省去了皮帶傳動(dòng)，這樣結(jié)構(gòu)方案就得到了簡(jiǎn)化。工作機(jī)的主軸通過(guò)金屬滑塊聯(lián)軸器和減速器的輸出軸相聯(lián)。金屬滑塊聯(lián)軸器可以補(bǔ)償軸一定的軸向、徑向和角向偏移。該方案的缺點(diǎn)是擺線針輪減速器價(jià)格比較昂貴，但擺線針輪減速器工藝性較好，其壽命較長(zhǎng)。綜合考慮采用方案三。 1-電動(dòng)機(jī) 2-帶傳動(dòng) 3-減速器 4-聯(lián)軸器 5-工作機(jī) 圖2、方案一圖2、方案二圖4、方案三 4 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 硬質(zhì)材料在傾斜硬質(zhì)材料的運(yùn)動(dòng)及其運(yùn)動(dòng)軌跡首先推導(dǎo)硬質(zhì)材料的轉(zhuǎn)速時(shí)以假設(shè)硬質(zhì)材料水平放置來(lái)推導(dǎo)，在實(shí)際中，硬質(zhì)材料是傾斜成一定的角度。那么硬質(zhì)材料為何要設(shè)置一定的傾角呢？我們知道由于硬質(zhì)材料的轉(zhuǎn)動(dòng)，物料在水平的硬質(zhì)材料上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡是個(gè)正圓。這時(shí)，硬質(zhì)材料沒(méi)受到其它向前推進(jìn)力的作用，只能在面上周而復(fù)始地作圓周運(yùn)動(dòng)，不能由一端向另一端推進(jìn)。即使與硬質(zhì)材料壁接觸的那部分物料也只能沿壁作逆向旋轉(zhuǎn)。這與要求硬質(zhì)材料從硬質(zhì)材料的一端向另一端移動(dòng)并不相符合。因此，僅依靠硬質(zhì)材料與硬質(zhì)材料壁接觸的摩擦力來(lái)推進(jìn)硬質(zhì)材料移動(dòng)的方法并不能完成水合任務(wù)。常用的物料的推進(jìn)方法： 利用物料的壓力進(jìn)行自身推進(jìn)當(dāng)硬質(zhì)材料連續(xù)不斷的進(jìn)入硬質(zhì)材料，在硬質(zhì)材料進(jìn)口處將形成堆積高度。在硬質(zhì)材料的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，借助物料的自身的落差，向出口處推進(jìn)。由于水的大量存在，水可以把物料向另一端起沖擊的作用，但由于硬質(zhì)材料之間的滑動(dòng)很困難，這樣便形成一端物料堆積嚴(yán)重，而另一端物料缺少的現(xiàn)象，從而起不到推進(jìn)的效果。這種方式一般應(yīng)用在物料之間的摩擦特別小的情況。 利用螺旋推進(jìn)器進(jìn)行物料的推進(jìn)這種方式既有較快的推進(jìn)速度，又可促進(jìn)物料的攪動(dòng)。但這種方式制造工藝比較復(fù)雜，成本較高，不易維修。 硬質(zhì)材料與水平面成一定角度這種方法是利用硬質(zhì)材料自身的重力的分力 作為推進(jìn)力，實(shí)現(xiàn)硬質(zhì)材料的自動(dòng)推進(jìn)。對(duì)于硬質(zhì)材料來(lái)說(shuō)，只要使硬質(zhì)材料傾斜一個(gè)很小的角度就可使其向前移動(dòng)。這種方法易于實(shí)現(xiàn)，而且制造比較簡(jiǎn)單，實(shí)際意義更大。在本設(shè)計(jì)中將采用這種方法?，F(xiàn)在就傾斜的硬質(zhì)材料來(lái)分析硬質(zhì)材料的受力，硬質(zhì)材料的受力如下（圖5）所示使硬質(zhì)材料向前推進(jìn)。 圖5、 單個(gè)硬質(zhì)材料顆粒存在的受力物料受到自身重力G ，慣性離心力P ，摩擦力F ，硬質(zhì)材料對(duì)物料的法向反力N 的共同作用，在這種情況下，物料沿硬質(zhì)材料向下運(yùn)動(dòng)的條件是： (31) (32) (33)硬質(zhì)材料與硬質(zhì)材料的靜摩擦角。由上式可得硬質(zhì)材料內(nèi)物料向下運(yùn)動(dòng)的最低速度與轉(zhuǎn)速為： (34) (35)同理分析可推導(dǎo)出硬質(zhì)材料內(nèi)物料向上運(yùn)動(dòng)的最低轉(zhuǎn)速為： (36)硬質(zhì)材料在傾斜硬質(zhì)材料內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于受到物料自身重力在硬質(zhì)材料傾斜方向下滑力的作用；物料在硬質(zhì)材料內(nèi)受到一定大小的加速度，其運(yùn)動(dòng)軌跡不再是一個(gè)正圓，而是一條封閉的螺旋線。圖6、物料在傾斜的硬質(zhì)材料內(nèi)的運(yùn)動(dòng)假使沿硬質(zhì)材料傾斜方向取x 軸，沿硬質(zhì)材料橫向取y 軸。在 xo1y 坐標(biāo)中，硬質(zhì)材料顆粒M的運(yùn)動(dòng)的速度為： (37) (38)因?yàn)?故得： (39) (310)t硬質(zhì)材料顆粒理論每旋轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間，s；兩邊積分得： (311) (312)當(dāng)t = 0 時(shí)，x = 0 、y = 0 求得C1 = rr 、C2 =0 。代入(311)和(312)即得在xo1y坐標(biāo)中硬質(zhì)材料顆粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡方程式： (313) (314)根據(jù)(313)和(314)兩式即可作出硬質(zhì)材料顆粒在傾斜硬質(zhì)材料內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡。其軌跡如圖7所示： 圖7、物料顆粒在傾斜硬質(zhì)材料內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡所以得出物料為套圈狀或螺旋狀向前推進(jìn)。由圖6可知，物料在傾斜硬質(zhì)材料內(nèi)每旋轉(zhuǎn)一圈，物料沿硬質(zhì)材料傾斜方向前進(jìn)的距離 S 為： (315) 當(dāng)時(shí)， 故 (316)因此，物料在硬質(zhì)材料內(nèi)的前進(jìn)速度為： (317)由式(317)可知，物料在硬質(zhì)材料內(nèi)的前進(jìn)速度與硬質(zhì)材料傾角成正比，即硬質(zhì)材料傾斜角愈大，則物料前進(jìn)速度愈大，與硬質(zhì)材料回轉(zhuǎn)速度成反比，即速度越高，物料前進(jìn)速度越慢。對(duì)于大斜面硬質(zhì)材料，物料可能沒(méi)有O2 到O3 ，因?yàn)槲锪系淖畲髴T性力可能還小于摩擦力與重力分力之和，其臨界條件為： (318)由此可得，臨界傾斜角為： (319)當(dāng)硬質(zhì)材料傾斜角大于ac 時(shí)，物料在硬質(zhì)材料內(nèi)的運(yùn)動(dòng)將不再是套圈形而是蛇形軌跡。這時(shí)，物料在硬質(zhì)材料內(nèi)的停留時(shí)間短，總行程小，翻滾效果也不好，不利于提高水合效果，因此，硬質(zhì)材料傾角ac 不宜太大，一般為3度到5度最好，在此次設(shè)計(jì)中取硬質(zhì)材料的傾角為5度。4.2 硬質(zhì)材料材料及驅(qū)動(dòng)方式的選擇4.2.1 硬質(zhì)材料材料的選擇筒體部分的質(zhì)量占到整機(jī)的70%80%, 因此筒體的材質(zhì)和壁厚是決定設(shè)備制作成本的重要因素。筒體的大小標(biāo)準(zhǔn)著規(guī)格和生產(chǎn)能力。筒體應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度。在安裝和運(yùn)行中應(yīng)保持規(guī)范化，這對(duì)減小運(yùn)轉(zhuǎn)阻力及功率消耗、減輕不均勻磨損、減少機(jī)械事故、保證長(zhǎng)期安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)、延長(zhǎng)回轉(zhuǎn)圓筒的壽命都十分重要，必須根據(jù)這一要求來(lái)設(shè)計(jì)筒體。筒體的剛度主要是筒體截面在較大力作用下，抵抗徑向變性的能力。同體的強(qiáng)度問(wèn)題表現(xiàn)為筒體在載荷作用下產(chǎn)生裂紋及變形。筒體材料一般用A3鋼、普通低合金鋼，其中以16Mn用的較多；也可以用鍋爐鋼。要求耐腐蝕時(shí)，用不銹鋼。本設(shè)計(jì)中筒體材料選用A3鋼。4.2.2筒體最小壁厚計(jì)算1.筒體的最小壁厚按下式核算：式中：R筒體半徑，R=D/2=50cm 筒體材料在操作溫度下的屈服應(yīng)力（溫度為150時(shí)的） K抄板與筒體壁重量比的系數(shù)，對(duì)于舉升式抄板，K=1.6C材料腐蝕欲度，C=0.3cm表一、筒體厚度與直徑的關(guān)系（統(tǒng)計(jì)值）Table 1 ，Dryer and diameter of the cylinder (statistics）筒體直徑D (m)11.11.31.3222.62.633.33.63.34筒體厚度（mm）8101214161820/D0.0080.0090.00770.00920.0060.0070.00540.00620.00530.0060.0050.0060.005當(dāng)工作條件較差時(shí)(如物料對(duì)筒體磨損嚴(yán)重)，一般可增加2mm；長(zhǎng)度較短時(shí)，可適當(dāng)減??；如果筒體只因剛度較差，其他都可以滿足條件時(shí)，除增加壁厚外，還可以通過(guò)其他途徑來(lái)增加筒體的剛度。4.2.3 硬質(zhì)材料轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式的選擇 硬質(zhì)材料的最大生產(chǎn)能力為每小時(shí)2噸，設(shè)計(jì)的硬質(zhì)材料的內(nèi)徑為1米，長(zhǎng)度為2米，這在制造中也比較容易。這里就可以計(jì)算出硬質(zhì)材料的大致轉(zhuǎn)速范圍了。由硬質(zhì)材料的轉(zhuǎn)速計(jì)算公式: r/min (320)可得 = 11.319.8 r/min所選硬質(zhì)材料驅(qū)動(dòng)方式是采用中間軸式傳動(dòng)。在硬質(zhì)材料的中心線上設(shè)有傳動(dòng)軸，用支承臂與硬質(zhì)材料相連，電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器把動(dòng)力傳到中心軸，由中心軸帶動(dòng)硬質(zhì)材料轉(zhuǎn)動(dòng)。這種傳動(dòng)方式比較簡(jiǎn)單。由于所設(shè)計(jì)要求的硬質(zhì)材料長(zhǎng)度不長(zhǎng)，轉(zhuǎn)動(dòng)比較平穩(wěn)。但是，硬質(zhì)材料有時(shí)會(huì)和中心軸及支撐臂發(fā)生碰撞，硬質(zhì)材料重量及體積又不大 ，而且硬質(zhì)材料的轉(zhuǎn)速和傾角都不是太大，故一般硬質(zhì)材料顆粒不會(huì)對(duì)中心軸及支承臂造成太大的沖擊力。所以我們選擇中心軸驅(qū)動(dòng)的方式。4.3 功率的計(jì)算及電動(dòng)機(jī)的選擇4.3.1功率的計(jì)算下面來(lái)計(jì)算硬質(zhì)材料工作所需的功率8： (323)其中： n硬質(zhì)材料的轉(zhuǎn)速，r/min； M驅(qū)動(dòng)硬質(zhì)材料轉(zhuǎn)動(dòng)所需的力矩，N.m； 傳動(dòng)的效率。 由力矩計(jì)算公式得： (324) D硬質(zhì)材料直徑，m； G硬質(zhì)材料本身重量G1 與硬質(zhì)材料內(nèi)原料重量G2 之和。G1 =G3 +G4 +G5 (325) G3 橫向支撐臂的重量，N； G4 縱向支撐臂的重量，N； G5 兩端鐵皮的重量，N。 (326) R 硬質(zhì)材料內(nèi)半徑，m； L 硬質(zhì)材料長(zhǎng)度，m； Y1物料重度，N/m3； Q 硬質(zhì)材料在硬質(zhì)材料中的充填系數(shù)。（在理論上應(yīng)按物料升角來(lái)計(jì)算物料在硬質(zhì)材料中的充填系數(shù)）物料的升角為3545度，這樣其硬質(zhì)材料的利用率應(yīng)為1/61/9。由于物料瞬間移動(dòng)等因素的存在，物料充填系數(shù)比理論上要小的多。一般取Q為0.010.1，在此我們選Q為0.02。從以上的計(jì)算中知道傳動(dòng)效率為0.60.7。 在(324)中，由上述可知：D = 1 m (327) (328) (329) S 支撐臂的截面積，m2； L 支撐臂的長(zhǎng)度，m； P 材料的密度，kg/m3； n 所用材料的數(shù)量； r 支撐臂的截面半徑，m；所以 G3=6210-627.851039.88=139 N G4= SLPng =73 N G5=SdPgn = 290 N式中：S鐵皮的表面積 d鐵皮材料的厚度 n鐵皮的數(shù)量 G2 =R2LY1Q N =769.3 N G = G1 +G2=G2+G3+G4+G5 = 1271.3 N據(jù) (330)得 = 1271.31/2 = 635.65 Nm (331)將w的取值代入得： =1.26 kw工作機(jī)的功率；工作機(jī)的效率，一般取0.90.97。經(jīng)過(guò)計(jì)算可得理論上工作機(jī)達(dá)到所需轉(zhuǎn)速需要的最低功率為1.26kw。下面計(jì)算電動(dòng)機(jī)的所需功率Pd 。首先確定從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之間的總效率。 設(shè)1 ，2 ，3 ，4 ，分別為，減速器，滑塊聯(lián)軸器，滾動(dòng)軸承，硬質(zhì)材料的效率。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表22查得：1 =0.96 ， 2=0.98 . 3=0.97 . 4 =0.99 . 則傳動(dòng)裝置的總效率為10： (332) = 0.960.9820.970.992 = 0.88 (333) =1.260.88 = 1.43（kw） 4.3.2電動(dòng)機(jī)的選擇 4.3.2.1電動(dòng)機(jī)功率的選擇 選擇電動(dòng)機(jī)包括選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、功率、轉(zhuǎn)速和型號(hào)。在工業(yè)上一般采用三相交流電動(dòng)機(jī)，Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等特點(diǎn)，故一般應(yīng)優(yōu)先考慮。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和啟動(dòng)力矩較小時(shí)，可選用Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)，在經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)、間歇或短時(shí)工作的場(chǎng)合，要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小和過(guò)載能力大，應(yīng)選用YZ和YZR系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)有開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式、防爆式7。在此可選用封閉式的電動(dòng)機(jī)。 所以選用Y系列全封閉式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 選擇原則：功率選的過(guò)小，不能保證工作機(jī)的正常工作或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載而過(guò)早損壞；功率選的過(guò)大，則電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，且常不在滿載下運(yùn)行，功率因素很低，造成浪費(fèi). 對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)工作負(fù)荷較穩(wěn)定的負(fù)載機(jī)械，可根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需要的功率來(lái)選擇，選擇時(shí)應(yīng)使電動(dòng)機(jī)的額定功率PN稍大于電動(dòng)機(jī)的所需功率。由計(jì)算已知電動(dòng)機(jī)所需功率為：=1.43 kw ,所以我們可選擇電動(dòng)機(jī)功率為1.5 kw 。4.3.2.2 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 同一功率的異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有3000、1500、1000和750四種。一般來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速高，磁極對(duì)數(shù)少，輪廓尺寸小、價(jià)格低；反之，轉(zhuǎn)速愈低，外輪廓尺寸愈大，價(jià)格愈高。由于工作機(jī)硬質(zhì)材料的轉(zhuǎn)速很低，所以不易選用高速電動(dòng)機(jī)，一般應(yīng)選擇同步轉(zhuǎn)速為100或750 r/min 的電動(dòng)機(jī)。4.3.2.3 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)的確定根據(jù)所要求的的轉(zhuǎn)速和功率選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)查得可選用電動(dòng)機(jī)Y100L-6，功率1.5kw，轉(zhuǎn)速750r/min。因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境，如果不加防護(hù)，水有可能進(jìn)入電動(dòng)機(jī)中導(dǎo)致電機(jī)短路而燒壞，于是在設(shè)計(jì)中選擇電機(jī)的防護(hù)等級(jí)為IP44?，F(xiàn)在將這種電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)列于下表二中。表二、電動(dòng)機(jī)型號(hào)(Table 2)，Motor model 電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（kW）最大轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩滿載轉(zhuǎn)速（）額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量（kg）Y100L-61.52.02.09402.033電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下(圖8)所示 圖8、電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖4.4 傳動(dòng)比及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算4.4.1 傳動(dòng)比的分配因所選的是一級(jí)直聯(lián)臥式擺線針輪減速器，其本身的傳動(dòng)比最大可達(dá)到87，而且其體積比較小，重量比較輕，傳動(dòng)效率良好,工作效率較其他較大。在使用過(guò)程中，由于減速器輸出端通過(guò)聯(lián)軸器直接與傳動(dòng)軸相連，所以噪音較小，所選型號(hào)為Z WD 1.5-5A-59。因?yàn)椴捎玫氖侵虚g軸傳動(dòng)，減速器輸出端通過(guò)聯(lián)軸器直接與傳動(dòng)軸相連，所以不存在傳動(dòng)比的分配。4.4.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 由上述理由，此處根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和減速器的傳動(dòng)比可以得出硬質(zhì)材料的工作轉(zhuǎn)速。 由傳動(dòng)比公式10： (334) 可得公式： (335) 式中： ：電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，； ：執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速，。 代入數(shù)據(jù)得： 因?yàn)橛操|(zhì)材料的轉(zhuǎn)速比較低，一般低于400，而計(jì)算所得的轉(zhuǎn)速取為，是比較合適的。5 零部件的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)件的選用5.1 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1.1 初算軸的直徑 聯(lián)軸器和滾動(dòng)軸承的型號(hào)是根據(jù)軸端直徑確定的，而且軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在初步計(jì)算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，故要初算軸徑。軸的直徑可按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行估算，即10： (336) 式中： P軸傳遞的功率，kw； n軸的轉(zhuǎn)速，r/min； c由軸的材料和受載情況確定的系數(shù)。表三、各種材料系數(shù)c的取值范圍Table 3, various materials coefficient of c scope軸的材料Q235 120354540Cr,35siMnc16013513511811810710798軸的材料一般為優(yōu)質(zhì)碳素鋼。c 取值時(shí)應(yīng)考慮軸上彎矩對(duì)軸強(qiáng)度的影響，當(dāng)只受轉(zhuǎn)矩或彎矩相對(duì)轉(zhuǎn)矩較小時(shí)，c 取小值；當(dāng)彎矩相對(duì)轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，c 取大值。由于硬質(zhì)材料的轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩較大且彎矩小，故c 應(yīng)取較小值，在這里我們?nèi) 為108。所以： =41.8 mm 初算軸徑還要考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱影響。當(dāng)該軸段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，d 應(yīng)增大5% ；兩個(gè)鍵槽時(shí)，d 應(yīng)增大10% 。在本軸的設(shè)計(jì)中，軸上有一個(gè)鍵槽。 所以： = 41.8(1+5%)=43.89 mm 圓整取軸的直徑為50mm。5.1.2 初選軸的形式從上面初算軸的最小直徑為50mm，根據(jù)設(shè)計(jì)需要要設(shè)計(jì)成階梯軸來(lái)放置軸承和聯(lián)軸器。5.1.3 軸的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)根據(jù)以上計(jì)算可知軸上所承受的最大轉(zhuǎn)矩 TP =636N.m 根據(jù)工況的要求選擇的是金屬滑塊聯(lián)軸器。選擇的材料為45號(hào)鋼，45號(hào)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后，b =637 Mpa , E =210Gpa。由以上計(jì)算知軸徑可為45mm，考慮裝聯(lián)軸器加鍵的影響，故取軸和聯(lián)軸器相連部分的直徑為50mm。我們知道軸上要安裝滾動(dòng)軸承，為便于軸承的裝配，取裝軸承處的直徑為55mm。本設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承中所選的型號(hào)為30311型，其寬度為29mm ,根據(jù)結(jié)構(gòu)要求選用軸肩擋圈GB886-86 5565，由于在入料口處需布置料斗，所以軸承應(yīng)安裝在料斗的外端，以免和料斗發(fā)生干涉，根據(jù)生產(chǎn)能力為2噸/小時(shí)，再加上入料中混有大量的水，所以料斗設(shè)置應(yīng)足夠的大，料口長(zhǎng)為300mm, 在高度上為便于安裝在機(jī)架上且不和主軸發(fā)生干涉，結(jié)構(gòu)設(shè)置請(qǐng)參見(jiàn)裝配圖。在硬質(zhì)材料內(nèi)主軸上要焊接肋條，以支撐硬質(zhì)材料，所以在焊接處取主軸直徑為60mm,在硬質(zhì)材料的尾端要支撐和安裝聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)。如果在入料口端安裝驅(qū)動(dòng)裝置的話，這樣就不好布置入料輸送裝置，而尾端則不會(huì)發(fā)生這些現(xiàn)象，因?yàn)槲捕说某隽峡谠跈C(jī)架的底部，所以應(yīng)在尾端安裝聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)。軸承在軸上的固定，由于軸承安裝在軸承座內(nèi)，軸承可以通過(guò)軸上設(shè)置臺(tái)階來(lái)固定，也可以通過(guò)臺(tái)階和止推環(huán)來(lái)固定，這樣軸承在軸承座內(nèi)就不會(huì)發(fā)生徑向的游動(dòng)，在本設(shè)計(jì)中選用臺(tái)階固定，因?yàn)檫@樣容易密封而且所選的30000系列的圓錐滾子軸承有一定的徑向補(bǔ)償，因圓錐滾子軸承軸承成對(duì)使用這樣就解決了轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸向竄動(dòng)的問(wèn)題。動(dòng)力通過(guò)聯(lián)軸器傳給工作機(jī)的主軸，聯(lián)軸器和主軸是通過(guò)鍵槽來(lái)聯(lián)結(jié)的。在聯(lián)軸器的選用中，我們選用的是WH7型聯(lián)軸器，軸孔直徑為55mm。具體軸承的選用理由與相關(guān)校核過(guò)程會(huì)在后面滾動(dòng)軸承的選擇中加以詳述。因軸的校核需要有軸的預(yù)設(shè)長(zhǎng)度，所以需要根據(jù)選用零件和硬質(zhì)材料設(shè)計(jì)的各個(gè)尺寸來(lái)確定軸的長(zhǎng)度。下面是各個(gè)零件的所需長(zhǎng)度和設(shè)計(jì)選用長(zhǎng)度：表四、軸的長(zhǎng)度初選Table 4, the length of the shaft零件名稱所需軸向長(zhǎng)度（mm）設(shè)計(jì)長(zhǎng)度（mm）硬質(zhì)材料長(zhǎng)4545聯(lián)軸器4550軸承與軸承座（一對(duì)）4444間距165178總計(jì)2264317 根據(jù)4.1.2和表四設(shè)計(jì)的軸的輪廓如下圖9所示：圖9、硬質(zhì)材料中心軸5.1.4 軸的強(qiáng)度校核進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對(duì)于傳動(dòng)軸應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算。對(duì)于心軸應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算。對(duì)于轉(zhuǎn)軸應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算。2.3幾種常用的計(jì)算方法：2.3.1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算：這種方法是根據(jù)軸所受的扭矩來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度，對(duì)于軸上還作用較小的彎矩時(shí)，通常采用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。通常在做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，常采用這種方法估算軸徑。實(shí)心軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：由上式可得軸的直徑為 為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa式中：T為軸多受的扭矩，Nmm為軸的抗扭截面系數(shù)，n為軸的轉(zhuǎn)速，r/minP為軸傳遞的功率，KW d為計(jì)算截面處軸的直徑，mm 為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa，軸的材料Q2352035451Cr18Ni9Ti40Cr,35SiMn,2Cr13,42SiMn12-2020-3030-4015-2540-52A160-135135-118118-107148-125100.7-98空心軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：其中 ，即空心軸的內(nèi)徑與外徑d之比，通常取 =0.5-0.6這樣求出的直徑只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑。2.3.2按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算：由于考慮啟動(dòng)、停車(chē)等影響，彎矩在軸截面上鎖引起的應(yīng)力可視為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力。則 其中：M 為軸所受的彎矩，NmmW 為危險(xiǎn)截面抗扭截面系數(shù)()具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)B19.3-1517. 為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力時(shí)許用彎曲應(yīng)力(MPa)具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)B19.1-12.3.3按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算由于前期軸的設(shè)計(jì)過(guò)程中，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸軸上零件位置及外載荷和支反力的作用位置均已經(jīng)確定，則軸上載荷可以求得，因而可按彎扭合成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。一般計(jì)算步驟如下：（1） 做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖：即力學(xué)模型 通常把軸當(dāng)做置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點(diǎn)與軸承的類(lèi)型及布置方式有關(guān)，現(xiàn)在例舉如下幾種情況：當(dāng),但不小于（0.250.35）L，對(duì)于心調(diào)軸承e=0.5L在此沒(méi)有列出的軸承可以查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得到。通過(guò)軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸軸上零件位置及外載荷和支反力的作用位置，計(jì)算出軸上各處的載荷。通過(guò)力的分解求出各個(gè)分力，完成軸的受力分析。（2）做出彎矩圖在進(jìn)行軸的校核過(guò)程中最大的難度就是求剪力和彎矩，畫(huà)出剪力圖和彎矩圖，因此在此簡(jiǎn)單介紹下求剪力和彎矩的簡(jiǎn)便方法。橫截面上的剪力在數(shù)值上等于此橫截面的左側(cè)或右側(cè)梁段上所有豎向外力（包括斜向外力的豎向分力）的代數(shù)和 。外力正負(fù)號(hào)的規(guī)定與剪力正負(fù)號(hào)的規(guī)定相同。剪力符號(hào)：當(dāng)截面上的剪力使考慮的脫離體有順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)的剪力為正；反之為負(fù)。橫截面上的彎矩在數(shù)值上等于此橫截面的左側(cè)或右側(cè)梁段上的外力（包括外力偶）對(duì)該截面形心的力矩之代數(shù)和 。外力矩的正負(fù)號(hào)規(guī)定與彎矩的正負(fù)號(hào)規(guī)定相同。彎矩符號(hào)：當(dāng)橫截面上的彎矩使考慮的脫離體凹向上彎曲（下半部受拉，上半部受壓）時(shí)，橫截面上的彎矩為正；反之凹向下彎曲（上半部受拉，下半部受壓）為負(fù)。不論在截面的左側(cè)或右側(cè)向上的外力均將引起正值的彎矩，而向下的外力則引起負(fù)值的彎矩。利用上述結(jié)論來(lái)計(jì)算某一截面上的內(nèi)力是非常簡(jiǎn)便的，此時(shí)不需畫(huà)脫離體的受力圖和列平衡方程，只要梁上的外力已知，任一截面上的內(nèi)力均可根據(jù)梁上的外力逐項(xiàng)寫(xiě)出。因此，這種求解內(nèi)力的方法稱為簡(jiǎn)便法。1、列剪力方程和彎矩方程 ，畫(huà)剪力圖和彎矩圖梁的不同截面上的內(nèi)力是不同的，即剪力和彎矩是隨截面的位置而變化。 為了便于形象的看到內(nèi)力的變化規(guī)律，通常是將剪力和彎矩沿梁長(zhǎng)的變化情況用圖形來(lái)表示剪力圖和彎矩圖。剪力圖和彎矩圖都是函數(shù)圖形，其橫坐標(biāo)表示梁的截面位置，縱坐標(biāo)表示相應(yīng)的剪力和彎矩。剪力圖和彎矩圖的畫(huà)法是：先列出剪力和彎矩隨截面位置變化的函數(shù)式，再由函數(shù)式畫(huà)出函數(shù)圖形。剪力方程和彎矩方程 ：以梁的左端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，x 軸與梁的軸線重合, 找出橫截面上剪力和彎矩與橫截面位置的關(guān)系 , 這種關(guān)系稱為剪力方程和彎矩方程。 Fs = Fs (x ) M = M（x）2、剪力圖和彎矩圖的繪制方向的判定：剪力 : 正值剪力畫(huà)在x軸上側(cè)，負(fù)值剪力畫(huà)在x軸下側(cè)。彎矩 : 正值彎矩畫(huà)在x軸的下側(cè)；負(fù)值彎矩畫(huà)在x軸上側(cè)。3、繪剪力圖和彎矩圖的基本方法：首先分別寫(xiě)出梁的剪力方程和彎矩方程，然后根據(jù)它們作圖。4、作剪力圖和彎矩圖的幾條規(guī)律取梁的左端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，x 軸向右為正；剪力圖向上為正；彎矩圖向下為正。以集中力、集中力偶作用處，分布荷載開(kāi)始或結(jié)束處，及支座截面處為界點(diǎn)將梁分段。分段寫(xiě)出剪力方程和彎矩方程，然后繪出剪力圖和彎矩圖。梁上集中力作用處左、右兩側(cè)橫截面上，剪力值（圖）有突變，其突變值等于集中力的數(shù)值。在此處彎矩圖則形成一個(gè)尖角。梁上集中力偶作用處左、右兩側(cè)橫截面上的彎矩值也有突變，其突變值等于集中力偶矩的數(shù)值。但在此處剪力圖沒(méi)有變化。梁上的最大剪力發(fā)生在全梁或各梁段的邊界截面處；梁上的最大彎矩發(fā)生在全梁或各梁段的邊界截面，或 F= 0的截面處。5、求各分力的彎矩合成： 6、 軸的載荷分析圖如下：（3）校核軸的強(qiáng)度通過(guò)以上計(jì)算得到得彎矩M和扭矩T后，可針對(duì)某些危險(xiǎn)截面（即彎矩和扭矩大而軸徑小可能斷的截面）做彎扭合成強(qiáng)度的校核計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論的計(jì)算應(yīng)力公式：為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)則 若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)： 取=0.3 若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力時(shí)： 取=0.6若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)： 取=1.0對(duì)于直徑為d的圓軸： 彎曲應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力代入與得：式中：為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的軸的許用彎曲應(yīng)力 (MPa)，具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)B19.1-1 為軸的計(jì)算應(yīng)力 MpaM 為軸所受的彎矩 NmmT 為軸所受的扭矩Nmm W 為軸的抗彎截面系數(shù) ()具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)B19.3-15-172.3.4精確計(jì)算（安全系數(shù)校核計(jì)算） 安全系數(shù)校核計(jì)算分為按疲勞強(qiáng)度條件和按精強(qiáng)度條件進(jìn)行精確計(jì)算。1.按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確計(jì)算 這種校核計(jì)算的實(shí)質(zhì)在于確定變應(yīng)力情況下軸的安全程度。在已知軸的外形、尺寸及載荷的基礎(chǔ)上，即可通過(guò)分析確定出一個(gè)或多個(gè)危險(xiǎn)截面（這時(shí)不僅要考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的大小，而且要考慮應(yīng)力集中和絕對(duì)尺寸等因素影響的程度），按照公式求出計(jì)算安全系數(shù)并應(yīng)使其稍大于或至少等于設(shè)計(jì)安全系數(shù)。公式如下：其中： 為只考慮彎矩作用時(shí)的安全系數(shù) 為只考慮扭矩作用時(shí)的安全系數(shù) S為按疲勞強(qiáng)度計(jì)算的許用安全系數(shù)：見(jiàn)下表S選 取 條 件1.3-1.5載荷確定精確,材料性質(zhì)均勻1.5-1.8載荷確定不夠精確,材料性質(zhì)不夠均勻1.8-2.5載荷確定不精確,材料性質(zhì)均度較差僅有法向應(yīng)力時(shí)，應(yīng)滿足僅有扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力時(shí)，應(yīng)滿足式中 對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力下的材料彎曲疲勞極限(MPa)，具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)B19.1-1 對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力下的材料扭轉(zhuǎn)疲勞極限(MPa)，具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)B19.1-1為彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù),具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)B19.3.5-7 為表面質(zhì)量系數(shù),具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)B19.3-8-10.為材料拉伸和扭轉(zhuǎn)的平均應(yīng)力折算系數(shù),具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)B19.3-13.為彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力(MPa)具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)B19.3-12為轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力(MPa)2.按靜強(qiáng)度條件進(jìn)行精確計(jì)算這種校核目的是評(píng)定軸對(duì)塑性變形的抵抗能力。根據(jù)軸材料的屈服強(qiáng)度和軸上作用的最大瞬時(shí)載荷，計(jì)算軸危險(xiǎn)截面處的靜強(qiáng)度安全系數(shù)。靜強(qiáng)度校核時(shí)的強(qiáng)度條件是：式中： 為危險(xiǎn)截面靜強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)為按屈服強(qiáng)度的設(shè)計(jì)安全系數(shù)為1.2-1.4用于高塑性材料制成的剛軸為1.4-1.8，用于中等塑性材料制成的剛軸為1.8-2，用于低塑性材料制成的剛軸為2-3，用于鑄造軸為只考慮彎矩和軸向力時(shí)的安全系數(shù)為只考慮扭矩時(shí)的安全系數(shù)式中為材料的抗彎和抗扭屈服極限，MPa為軸的危險(xiǎn)截面上所受的最大彎矩和最大扭矩，Nmm為軸的危險(xiǎn)截面上所受的最大的軸向力，N A 為軸的危險(xiǎn)截面的面積，分別為危險(xiǎn)截面的抗彎和抗扭截面系數(shù),具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)B19.3-15-17.通過(guò)以上幾種校核強(qiáng)度的方法完成軸的設(shè)計(jì)，如果校核結(jié)果如不滿足承載要求時(shí)，則必須修改原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果，再重新校核。查資料選擇軸的材料為:45號(hào)鋼,正火,硬度170-217HB,抗拉強(qiáng)度b=590Mpa，s=295MPa.因傾角為5非常小，可以在軸的強(qiáng)度校核中以水平方式的軸作替代。因本設(shè)計(jì)中軸為轉(zhuǎn)軸，軸主要受轉(zhuǎn)矩和彎矩，由于傳動(dòng)采用中間軸傳動(dòng)所以只在垂直方向有力的作用，水平方向沒(méi)有受力。軸的受力情況如圖10(a)所示： 圖10、軸的校核計(jì)算彎矩：根據(jù)材料力學(xué)上的彎矩的公式11: (337)其中： 所受的力，單位N； 對(duì)應(yīng)力臂，單位m。由力矩平衡，可得A點(diǎn)的受力為： (338a)同理可得B點(diǎn)的受力為： (338b)由先前計(jì)算可知：C點(diǎn)的受力，代入數(shù)據(jù)得， = 305 N = 205 N再代入公式(337)，得 =334.Nm軸的彎矩圖見(jiàn)圖8(b)所示。計(jì)算轉(zhuǎn)矩：根據(jù)材料力學(xué)轉(zhuǎn)矩公式11： (339)其中： 該點(diǎn)處的轉(zhuǎn)矩，單位Nm；某點(diǎn)處的的功率，單位kw； 對(duì)應(yīng)某點(diǎn)的轉(zhuǎn)速，單位r/min。根據(jù)所得數(shù)據(jù)功率為1.26kw，轉(zhuǎn)速16r/min，將數(shù)據(jù)代入得，= 635.65 Nm；軸的扭矩圖見(jiàn)圖8(c)所示。求當(dāng)量彎矩圖：根據(jù)機(jī)