藥材切片機(jī)的設(shè)計(jì)摘 要：本文以藥材加工為背景，針對(duì)藥材大都收工切片的現(xiàn)狀，通過(guò)查找大量相關(guān)文獻(xiàn)資料和觀看已有藥材切片機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，綜合它們的優(yōu)缺點(diǎn)加以比較，設(shè)計(jì)出了一種適合藥材零售商和批發(fā)商的小批量加工，切生產(chǎn)率介于大型切片機(jī)和手工加工之間的小型切片機(jī)。該藥材切片機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕巧，工作過(guò)程平穩(wěn)，價(jià)格相對(duì)較低，適合大部多數(shù)藥材加工的需求。關(guān)鍵詞：藥材飲片；設(shè)計(jì)；切片機(jī)Abstract: In this paper, the background processing of medicinal herbs, most call it a day for the medicine section of the status quo, by looking for a large number of related documents and view the product structure has medicinal slicer, integrated to compare their advantages and disadvantages, design a retail and wholesale for medicinal herbs Batch processing of small business, cut between the productivity of large sections between machine and manual processing of small slicer. The medicine slicing machine compact, lightweight, smooth work process, the price is relatively low for most of the needs of most medicinal herbs processing.Key Words:chinese herbal medicine;design;section cutter藥材切片機(jī)的設(shè)計(jì)目 錄摘要……………………………………………………………………………1關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………11 前言……………………………………………………………………………11.1 選題的背景和目的………………………………………………………51.2 圓盤(pán)式剪切機(jī)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………51.3 剪切機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法……………………………………………………62 電動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………………………………………72.1 傳動(dòng)裝置總體傳動(dòng)比的確定及傳動(dòng)比的分配……………………………72.2 確定各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩………………………………………………………72.2.1 轉(zhuǎn)速計(jì)算……………………………………………………………72.2.2 轉(zhuǎn)矩計(jì)算……………………………………………………………73 各齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………83.1 減速器內(nèi)錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………83.1.1 選定齒輪精度等級(jí)、材料熱處理方式及齒數(shù)……………………83.1.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………83.1.3 齒輪部分相關(guān)參數(shù)………………………………………………103.1.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度…………………………………………113.1.5 錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)匯總……………………………………………123.1.6 核算轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩…………………………………………………133.1.7 錐齒輪結(jié)構(gòu)示意圖………………………………………………134 軸的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………144.1 小錐齒輪軸（軸Ⅰ）的設(shè)計(jì)………………………………………………144.1.1 作用在小齒輪上的力……………………………………………144.1.2 小齒輪軸上的參數(shù)………………………………………………144.1.3 初步確定軸的最小直徑…………………………………………144.1.4 聯(lián)軸器的選用……………………………………………………144.1.5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………154.1.6 求軸上的載荷………………………………………………………174.1.7 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度……………………………………184.2 大錐齒輪軸（軸Ⅱ）的設(shè)計(jì)………………………………………………184.2.1 作用在大齒輪上的力………………………………………………194.2.2 類似軸Ⅰ的設(shè)計(jì)過(guò)程………………………………………………194.2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………194.2.4 求軸上載荷…………………………………………………………214.2.5 按彎扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度…………………………………224.2.6 精確校核軸的強(qiáng)度…………………………………………………225 軸承和鍵的選擇 …………………………………………………………………235.1 軸承的選取 ………………………………………………………………235.2.鍵的設(shè)計(jì)和計(jì)算…………………………………………………………256 刀盤(pán)刀片設(shè)計(jì)……………………………………………………………………267 總結(jié) ……………………………………………………………………………28參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………29致謝 …………………………………………………………………………………3001.前言1.1 選題的背景和目的剪切機(jī)有各種類型，平刃剪、斜刃剪、圓盤(pán)剪和飛剪。平刃剪用于剪切方坯，斜刃剪用于剪切板材，而圓盤(pán)剪廣泛用于縱向剪切厚度小于 20~30 毫米的鋼板及薄帶鋼。而飛剪用于剪切運(yùn)動(dòng)著的軋件，其剪刃有平刃、斜刃和圓盤(pán)式飛剪。圓盤(pán)式剪切機(jī)由于刀片是旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)，因而可連續(xù)縱向剪切運(yùn)動(dòng)鋼板和帶鋼。圓盤(pán)式剪切機(jī)通常設(shè)置在精整作業(yè)線上用于將運(yùn)動(dòng)著的鋼板縱向邊緣切齊和剪切或者切成窄帶鋼，根據(jù)其用途可分為剪切板邊的圓盤(pán)剪和剪切帶鋼的圓盤(pán)剪。剪切板邊的圓盤(pán)剪，每個(gè)圓盤(pán)刀片均以懸臂的形式固定在單獨(dú)傳動(dòng)的軸上，刀片的數(shù)目為兩對(duì)。這種圓盤(pán)剪用于厚板精整加工線。板卷的橫切機(jī)組和連續(xù)酸洗機(jī)組等作業(yè)線。剪切帶鋼的圓盤(pán)剪用于板卷的縱切機(jī)組，連續(xù)退火和渡鋅機(jī)組等作業(yè)線上。將板卷切成窄帶鋼，作為焊管坯料和車圈的坯料等。這種圓盤(pán)剪的刀片數(shù)目是多對(duì)的，一般刀片都固定在兩根公用的運(yùn)動(dòng)軸上，也有少數(shù)的圓盤(pán)刀片是固定在獨(dú)立的傳動(dòng)軸上的。這次選圓盤(pán)式剪切機(jī)作為設(shè)計(jì)題目是在對(duì) 1700 橫切機(jī)組的調(diào)研的背景下進(jìn)行的。1700 橫切機(jī)組使用多年，其中圓盤(pán)剪使用過(guò)程中存在一些問(wèn)題。該廠對(duì)該剪切機(jī)也進(jìn)行了多次改造。圓盤(pán)剪使用過(guò)程中傳動(dòng)系統(tǒng)精度底，徑向調(diào)整機(jī)構(gòu)和刀片側(cè)向調(diào)整精度低，迫切要求更新和改造設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)的目的就是通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)主軸傳動(dòng)系統(tǒng)，刀片側(cè)向調(diào)整機(jī)構(gòu)，特別是各個(gè)機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程掌握?qǐng)A盤(pán)剪單體機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)方法，使所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)際結(jié)合起來(lái)，提高設(shè)計(jì)能力，獨(dú)立分析能力和繪圖技術(shù)，進(jìn)行規(guī)范化的的訓(xùn)練為今后的工作打下有力的基礎(chǔ)。1.2 圓盤(pán)式剪切機(jī)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀1剪切機(jī)有下列幾個(gè)機(jī)構(gòu)組成：刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)，刀盤(pán)徑向調(diào)整和刀片的側(cè)向調(diào)整，剪切寬度的調(diào)整等。剪切寬度的調(diào)整實(shí)際上就是對(duì)機(jī)架的距離調(diào)整。早期圓盤(pán)式剪切機(jī)速度較低，圓盤(pán)式剪切機(jī)刀片旋轉(zhuǎn)是用電機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)，以及和萬(wàn)向連接軸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。刀盤(pán)徑向間隙調(diào)整用電機(jī)通過(guò)蝸桿蝸輪傳動(dòng)是偏心套轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而刀片側(cè)向間隙是 用手動(dòng)通過(guò)蝸輪傳動(dòng)使刀片軸軸向移動(dòng)來(lái)完成的。圓盤(pán)剪后設(shè)置碎邊剪，將剪切下來(lái)的板邊剪成碎段送到下面的滑槽中，也可對(duì)剪下來(lái)的薄板邊用卷取機(jī)卷起來(lái)，然后停車卸卷。為了使切下來(lái)的板邊的鋼板平直，在出圓盤(pán)剪時(shí)切邊應(yīng)向下彎曲，現(xiàn)在采用上刀片軸相對(duì)下刀片軸移動(dòng)一個(gè)不大的距離或者上刀片直徑比下刀片直徑小一些來(lái)實(shí)現(xiàn)。分條圓盤(pán)剪為了提高工作效率，從而采用了兩套機(jī)架，輪流使用，整體更換使設(shè)備的維修性提高，但投資費(fèi)用大。1.3 剪切機(jī)設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法1、通過(guò)靠工廠調(diào)研，了解同類圓盤(pán)剪生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，查閱相關(guān)資料掌握?qǐng)A盤(pán)剪的發(fā)展現(xiàn)狀。2、制定圓盤(pán)剪設(shè)計(jì)方案，在認(rèn)真研究，有創(chuàng)新和改進(jìn)，方案合理，并進(jìn)行方案評(píng)述。3、進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，保證機(jī)件強(qiáng)度和剛度，計(jì)算公式采用要有依據(jù)。4、畫(huà)出總圖，部分部件圖和零件圖，利用計(jì)算機(jī)繪圖。5、對(duì)設(shè)計(jì)中控制系統(tǒng)提出要求，選擇潤(rùn)滑方法。6、試車方法和維修技術(shù)，保證維修方便。7、對(duì)設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析和評(píng)價(jià)，降低設(shè)計(jì)成本。22 電動(dòng)機(jī)的選擇其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定功率：0.75KW，滿載轉(zhuǎn)速：1400r/min 。電機(jī)所需功率為 P=P/η =1900×1.3/1000×0.759=3.25KW。根據(jù) 2.2 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩計(jì)算，電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)矩 Td=5.1N?M 各轉(zhuǎn)動(dòng)軸功率 P1=0.72KW P2=0.68KW，所以確定 Y 系列電動(dòng)機(jī)。Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)具有國(guó)際互換性特點(diǎn)其中， Y 系列（IP44）電動(dòng)機(jī)為一般用途全封閉自扇式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，具有防止灰塵鐵屑等雜物侵入電電動(dòng)機(jī)內(nèi)部之特點(diǎn)，B 級(jí)絕緣，工作環(huán)境不超過(guò)＋40°C 相對(duì)濕度不超過(guò)95％，海拔不超過(guò) 1000m，額定電壓 220V，頻率 50Hz。適用于無(wú)特殊要求的機(jī)械上。這里即選用此系列電動(dòng)機(jī)。查取電動(dòng)機(jī)參數(shù)。比較選擇 Y 系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)在 2.2 節(jié)中求出工作機(jī)至少需要功率 3.25kW，在不小于此功率前提下，選取額定功率至少 4kW 的電動(dòng)機(jī)，有如下備選型號(hào) Y112M-2，Y112M-4，Y132M1-6，Y160M1-8，其中Y112M-2 型磁極少體積小，價(jià)格較低，但其轉(zhuǎn)速高會(huì)使傳動(dòng)比增大；Y160M1-8 型轉(zhuǎn)速低，磁極多，重量大，成本高，這兩種電動(dòng)機(jī)不宜在此處選用，通過(guò)比較選用 Y112M-4-B3 型電動(dòng)機(jī)。扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：2.2，額定轉(zhuǎn)矩：2.32.1 傳動(dòng)裝置總體傳動(dòng)比的確定及傳動(dòng)比的分配總傳動(dòng)比 9.1?i2.2 確定各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩2.2.1 轉(zhuǎn)速計(jì)算1) 小錐齒輪軸轉(zhuǎn)速 min/140rn?2) 大錐齒輪轉(zhuǎn)速 i/8.7369.12ri2.2.2 轉(zhuǎn)矩計(jì)算1) 對(duì)電動(dòng)機(jī)軸： mNnPTdd ????1.540.502) 對(duì)各轉(zhuǎn)動(dòng)軸：功率： kWd 72.98.7.481???3kWP68.09.072.5712 ?????轉(zhuǎn)矩： mNiTd ?? 41.0??.841223 各齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 減速器內(nèi)錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1.1 選定齒輪精度等級(jí)、材料熱處理方式及齒數(shù)本運(yùn)輸機(jī)工作速度、功率都不高，故選用 8 級(jí)精度。1) * 選擇小齒輪材料為 40Gr，調(diào)質(zhì)處理，硬度 270HBS，大齒輪材料為45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 230HBS，二者硬度差為 40HBS。2) 選取小齒輪齒數(shù) Z1=20，*初步確定傳動(dòng)比為 U1=1.9 則大齒輪齒數(shù) Z2= U1 Z1=1.9×20≈38 此時(shí)傳動(dòng)比 9.12?zu3.1.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算錐齒輪以大端面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，取齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪作為強(qiáng)度計(jì)算依據(jù)進(jìn)行計(jì)算。3.1.2.1 設(shè)計(jì)齒輪⑴3 2121 )5.0()][(9.2UTKZdRRtHET ????1) 初擬載荷系數(shù) ，取齒寬系數(shù).?t 3.0?2) 彈性影響系數(shù) EZ查得 218.9aEMP3) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)使用期： h4806350??911 1087.31????hHNjLn22 574) 按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為：4小齒輪： ；大齒輪：aHMP601lim??aHMP502lim??5) 接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)*，選用線型 1（允許少量點(diǎn)蝕）查得：；9.1HNK94.2HN6) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由課本式 10-12 得⑵??aHNMPS609.1lim1???⑶aHK54.2li23.1.2.2 參數(shù)計(jì)算1) 試計(jì)算小齒輪（大端）分度圓直徑 ，代入較小的 有：1td??2H?⑷??32121t )5.0(9.2dUTKZRtHE?????）（ m65.80.)3.(.9781.3 22 ???）（2) 計(jì)算平均圓周速度由*，求平均分度圓直徑 dRtmit 564.79)3.01(65.80).1( ??????3) 計(jì)算載荷系數(shù)使用系數(shù)：由*，取 .KA動(dòng)載系數(shù)：由*，按 9 級(jí)精度查取， 1.23V?齒間載荷分布系數(shù)： 取 1 H?F齒向載荷分布系數(shù)： eHK??5.K?其中，軸承系數(shù)由*查得 2eH所以 87.15. FH???5綜上，載荷系數(shù) ??HVAK? 537.28.1023.1???4) 校正分度圓直徑，由*⑸mKdt 80.25376.8031??模數(shù) zm41?取標(biāo)準(zhǔn)值 m=4mm3.1.3 齒輪部分相關(guān)參數(shù)1) 由分度圓直徑計(jì)算齒輪 20481?mdZ389.12?u2) 最終傳動(dòng)比 .03812?Z3) 由齒數(shù)球分度圓直徑 841?md15232??Z4) 錐距 R，由*⑹mud502.912.6721 ??齒寬 bR650.913.????圓整取 m261b825) 計(jì)算 ?* 2tan??u則 62.41o5.tan?rr64.19021??63.1.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1) 確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)，與接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)相同 537.28.1023.1??????FVAK2) 確定齒形系數(shù) ，應(yīng)力校正系數(shù) ，*：Y?SY53.21?F 6.1?S?852?3) 確定彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) ，壽命系數(shù)查*1.4 S查得： 8601?FNk8.02?FNk疲勞極限應(yīng)力，由*查得： a15MPFE?aFEP32?*可求出許用應(yīng)力⑺?? aFENFSK86.14.08611 ???⑻aFEF MP57.23.22?4) 校核彎曲強(qiáng)度輪齒所受切向力 ，由*，有t⑼NdTFRmtt 436.80).501(.6792)5.01(212 ???????*校核⑽??111 92.8)3.051(.2843.)5.0( FaRsaFtF MPbYK ??? ?????⑾ 2212 5.14).(.67.).( FaRsaFtFm??彎曲強(qiáng)度滿足要求。以上所選參數(shù)合適，至此減速器內(nèi)錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)完畢。73.1.5 錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)匯總表 3-1 齒輪的參數(shù)[12]Table 3-1 gear parameters [12]名稱 代號(hào) 小齒輪 大齒輪分度圓直徑 d 80 152齒數(shù) z 20 38大端模數(shù) m 4節(jié)錐角 ?27.759o 62.241o錐距 R 85.882齒寬 b 26齒距 p 12.56工作齒高 h’ 6.8齒高 h 7.552齒頂高 ?4.528 2.272齒根高 f 3.024 5.28頂隙 c 0.725齒跟角 f?2.017o 3.518o齒頂角 ?3.018o 1.515o頂圓錐角 ??30.777o 63.756o跟圓錐角 f 25.742o 58.723o齒頂圓直徑 d?88.014 154.116冠頂距 kA73.891 37.989大端分度圓弧齒厚s 7.583 4.977法向側(cè)隙 nj 46齒輪材料為 20Cr 且經(jīng)滲碳淬火，接觸材料系數(shù)：KHC=0.86 8彎曲材料系數(shù) KFC=0.97。 考慮小齒輪的分度圓直徑相對(duì)于傳動(dòng)軸的直徑差別并不是很大，而且為了保證更好的傳動(dòng)精度，在本次設(shè)計(jì)中將小齒輪和傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)成一個(gè)齒輪軸。齒輪軸上的小齒輪與大齒輪安裝時(shí)保證它們之間存在一定的間隙，這個(gè)間隙用鉛絲檢驗(yàn)，保證間隙不小于 0.16mm 并且不大于 0.64mm。3.1.6 核算轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩表 3-2 各軸運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)表Table 3-2 of the axis, dynamic parameter list參 數(shù) 轉(zhuǎn)速 n（r/min） 功率 p(KW) 轉(zhuǎn)矩（ ）mN?軸Ⅰ 1440 1.944 19.52軸 п 571.66 2.770 46.28軸 щ 87.60 2.687 293.023.1.7 錐齒輪結(jié)構(gòu)示意圖圖 3-3 錐齒輪結(jié)構(gòu)示意圖Figure 3-3 Schematic diagram of bevel gear94 軸的設(shè)計(jì)4.1 小錐齒輪軸（軸Ⅰ）的設(shè)計(jì)4.1.1 作用在小齒輪上的力切向力：前面已求出 NFt436801??徑向力： Ntr 197.23064.1cos20tan436.8cosan11 ???????軸向力： ta ii1 ??4.1.2 小齒輪軸上的參數(shù)表 4-1 小齒輪軸參數(shù)表Table 4-1 Parameter Table pinion shaft功 率 kWP94.21?轉(zhuǎn) 速 min/0rn扭 矩 NT?5.14.1.3 初步確定軸的最小直徑先按*初步估算軸的直徑，這里選取軸的材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)*，取 ，于是有15??A⑿mnpd60.149.2331min ???安裝聯(lián)軸器處軸的直徑最小4.1.4 聯(lián)軸器的選用為減小傳動(dòng)間的振動(dòng)，使傳動(dòng)更平穩(wěn)，及補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)軸與小齒輪軸可能存在的相對(duì)位移并根據(jù)傳遞功率、轉(zhuǎn)矩的大小這里選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。10由課本有，連軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩公式： TKAca?查*，取 ，則有：5.1?AKmNca ??289.T根據(jù) ，查手冊(cè)（GB/T4323-2002） ，*???已知電動(dòng)機(jī)輸出軸直徑為 28mm，而能與 28mm 軸配合的彈性套柱銷聯(lián)軸器的最小型號(hào)為 LT4，此型聯(lián)軸器的最小孔徑為 20mm，這里就選用 LT4 型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 ，與小齒輪配合的半聯(lián)軸器孔徑 ，?63 mdI20?所以軸段Ⅰ-Ⅱ直徑為 ，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 L=52mm，與軸配合的轂孔長(zhǎng)mdⅠ20??度 L1=38mm。圖 4-2 聯(lián)軸器示意圖Figure4-2 Coupling diagram4.1.5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1.5.1 擬定軸上零件的裝配方案通過(guò)對(duì)軸及軸系零件的安裝的可行性，難易程度的比較，對(duì)軸上零件的定位，軸的結(jié)構(gòu)工藝性優(yōu)劣的分析，以及對(duì)現(xiàn)有方案的類比，現(xiàn)使用如下裝配方案： 11圖 4-3 裝配方案圖Figure 4-3 Figure assembly scheme4.1.5.2 根據(jù)軸向定位的要求，硬度軸各段直徑和長(zhǎng)度1) 前已得到 ，半聯(lián)軸器右端以軸肩定位，所以取mdⅠ20??，連軸器左端用軸端擋圈定位，型號(hào)為：擋圈 GB/T891 6?28，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 L1=38mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段的長(zhǎng)度應(yīng)比 L1略短，現(xiàn)取。LⅠ3??2) 初步選擇滾動(dòng)軸承因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù) ，查取手冊(cè)表 6-7，由軸承產(chǎn)品目錄mdⅠ26??中初步取基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承 30206，其尺寸。故， ，TDd5.1730??? mdⅠ30??，mLⅠ16?LⅠ4?3) 軸承端蓋的總寬度為 25mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆，取端蓋的外端面與半 聯(lián)軸器右端面間的距離 L=30mm 故取 LⅠ6?4) *由軸承的軸向定位需求取 ，長(zhǎng)度初步取為mdⅠ3?? LⅠ80??5) 安裝小錐齒輪處軸段的直徑 2由*，齒輪輪轂長(zhǎng)計(jì)算式 L=(1~1.2)d，即 L=1.2×22=26.4mm。但，小齒輪齒寬已為 32mm，所以輪轂長(zhǎng)應(yīng)大于 32mm，于是取輪轂長(zhǎng)為 40mm也由手冊(cè)表 11-7，可求出輪轂外徑： 。圓md2.356.1.1???整取 。md361?小齒輪與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離避免干擾，同時(shí)小齒輪與軸承的距離應(yīng)盡量小，以改善受力，綜合考慮，取 ，小齒輪右端伸LⅠ0?出軸右端 2mm，小齒輪與軸承間用一擋油環(huán)定位。至此，已初步確定了軸Ⅰ的各段直徑和長(zhǎng)度。126) 軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器于軸的周向定位全采用平鍵連接。*，軸Ⅰ-Ⅱ段使用鍵位 GB/T 1096 鍵 6×6×25，半聯(lián)軸器與軸向配合為 ；軸Ⅵ-Ⅶ67KH段使用鍵為 GB/T 1096 鍵 C6×6×36，為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，選擇齒輪轂與軸的配合為 ；滾動(dòng)軸承周向定位由過(guò)渡配合保67nH證，選用軸直徑的公差為 m6。4.1.6 求軸上的載荷圖 4-4 小齒輪軸上載荷圖Figure 4-4 pinion shaft load diagram13對(duì)于 30206 型圓錐滾子軸承，由*查得 a=13.8mm。固此可求得作為筒與梁的軸的支撐跨距 L2+L3=87mm+49mm=136mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖，即如上圖（b）(c) (d)所示。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面 C 是軸的危險(xiǎn)截面。截面 C 處的各種受力值列表如下：表 4-2 截面 C 處的受力參數(shù)列表Table 4-2 cross-section C at the force parameter list載 荷 垂直面 V 水平面 H支反力F（N） 234.81??N6702V 531.91??NF7282H彎矩 ）（ mM? 358.41?19.652??M總彎矩 ）（ N? 4.372?HVC扭矩 ）（T? 50.19?T4.1.7 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度這里只校核危險(xiǎn)截面 C 的強(qiáng)度。*及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù) 6.0??首先計(jì)算截面 C 的抗彎截面系數(shù) W⒀333719.26502mdWc????軸的計(jì)算應(yīng)力⒁aacca MPTM726.13719.2650)2(4.3)(212 ????????該軸材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由*查得許用應(yīng)力 因此，??a01??，故安全。??1??ca144.2 大錐齒輪軸（軸Ⅱ）的設(shè)計(jì)4.2.1 作用在大齒輪上的力 由前對(duì)小齒輪受力的計(jì)算結(jié)果及兩齒輪間的作用與反作用對(duì)應(yīng)關(guān)系有： NFra197.23012?r46tt .812大齒輪上運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù)功率 轉(zhuǎn)速 KWP70.2?min2571r?mNT??28.464.2.2 類似軸Ⅰ的設(shè)計(jì)過(guò)程初步估算最小直徑⒂AdNP47.19537.23min2????安裝輸出聯(lián)軸器的直徑最小4.2.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.2.3.1 擬定軸上零件的裝配方案（見(jiàn)圖 4-3）4.2.3.2 根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1) 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ—Ⅱ軸右端制出一軸肩，故取Ⅱ—Ⅲ段的直徑 左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直md26????徑 D＝28mm，Ⅰ—Ⅱ段 的長(zhǎng)度應(yīng)比 略短，取 。1Lm50????2) 初步選擇滾動(dòng)軸承因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾動(dòng)軸承，參照工作要求并根據(jù) ，查*初步選取：基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列md26????圓錐滾動(dòng)軸承 30206，其尺寸 ，故mTDd25.17630???；滾動(dòng)軸承采用長(zhǎng)為 10mm 的擋油環(huán)右端定位，取dⅠⅠ30?—。由手冊(cè)查詢，取l18Ⅰ＝—3) 取安裝齒輪處的軸段Ⅳ—Ⅴ的直徑 ，齒輪左端以軸套定位，d34＝軸肩的高度 h0.07d，取 h=4mm，則軸環(huán)直徑 。軸環(huán)寬度mⅠ2?—15，取 。hb4.1?mlⅠ8?—4) Ⅱ—Ⅲ軸段參考前一根軸設(shè)計(jì)原則，取 ml65????5) 考慮齒輪與箱體壁間距，與軸承的安裝，取 ，齒輪軸與Ⅰ3—軸承間的擋油環(huán)長(zhǎng)度取 15mm，外徑取 40mm6) 綜合考慮，減速器的對(duì)稱及空間需求取 l80＝至此，以初步確定了軸Ⅱ的各段直徑和長(zhǎng)度。圖 4-5 大齒輪軸結(jié)構(gòu)示意圖Figure 4-5 Schematic diagram of the gear shaft7) 軸上零件的周向定位齒輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。由手*得所選平鍵尺寸，半聯(lián)軸器與軸的配合為 。滾動(dòng)軸承與軸的周mlhb406??? 67KH向定位由過(guò)渡配合來(lái)保證，選取軸的直徑尺寸公差為 m8) 確定軸上圓角和倒角尺寸,參考課本表 15-2取軸端倒角為 ，軸肩 Ⅵ圓角均為 R1.6,其余為 R1。?451?4.2.4 求軸上載荷16圖 4-6 大齒輪軸上載荷圖Figure 4-6 the gear shaft load diagram對(duì)于 30206 型圓錐滾子軸承，由*a=13.8mm。因此可求得作為筒與梁的軸的支撐跨距 L2+L3=52mm+104mm=156mm，根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖，即如上圖所示。從軸的機(jī)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面 C 是軸的危險(xiǎn)截面。C 處各面的彎矩值列表如下17表 4-3 截面 C 處彎矩值列表Table 4-3 lists the value of cross-section C at the moment載 荷 垂直面 V 水平面 H支反力 F（N） 624.531?N82V 51.671?NF2?H彎 矩 ）（ mNM? 4.35??V .801M6792?H總彎矩 ）（ ?35.4211?V822?H扭 矩 ）（ mNT? 60T4.2.5 按彎扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度這里只校核危險(xiǎn)截面 C 的強(qiáng)度，根據(jù)課本式（15-5）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 α=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力其中抗彎截面aca MPWTM561.279.340)680()5.21()( 22 ????????系數(shù) W 由式 計(jì)算dtb)(32??前已選定軸的材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由課本表 15-1 查得，因此 ，故安全。??aMP601?????1???ca4.2.6 精確校核軸的強(qiáng)度4.2.6.1 判斷危險(xiǎn)截面考查圖 a、圖 b、圖 d 可知，從應(yīng)力集中且 M、T 又較大考慮，Ⅳ截面和C 截面都有較大的合彎矩，但 C 截面處鍵槽引起的應(yīng)力集中較小，鍵槽引起的應(yīng)力集中是在鍵槽兩側(cè)，鍵槽引起的應(yīng)力集中小于軸肩和過(guò)盈配合，故把危險(xiǎn)斷面定在Ⅳ處，在Ⅳ處左側(cè)是軸肩應(yīng)力集中，在Ⅳ處右側(cè)是過(guò)盈應(yīng)力集中由于截面 IV 處受的載荷較大，直徑較小，所以判斷為危險(xiǎn)截面。4.2.6.2 截面Ⅳ左側(cè)18抗彎截面系數(shù) 3335.42871.0. mdW???抗扭截面系數(shù) 2T截面Ⅳ左側(cè)的彎矩 M 為 N????549.16058.36.214截面Ⅳ上的扭矩 T2 為： m?2截面上的彎曲應(yīng)力 aab MPW70.25.487??截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 aaTb 39.602??軸的材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由*15-1 查得抗拉強(qiáng)度極限 ，aBP640??抗彎疲勞極限 ，剪切疲勞極限 截面上由于軸肩而形成aMP2751???aMP15???的理論應(yīng)力集中系數(shù) ，按*附表 3-2 查取。??因 ， ，經(jīng)帶值后查得。03.dr2.106?dD.2???71?又由*附圖 3-1 可得軸的材料的剛性系數(shù)為3.0?q8.0??q故有效應(yīng)力集中系數(shù)，由課本式（附 3-4）有 94.1)3.2(7.1)(1?????????K5680?zq?由附圖 3-2 的尺寸系數(shù) ；.??由附圖 3-3 的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ?軸按磨削加工，由附圖 3-4 的 3 表面質(zhì)量系數(shù)為92.0????軸末徑表面強(qiáng)化處理，即 ，則按式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為1?q?493.2.08.41???????kK19860.192.08.561??????????kK又有碳鋼的特性系數(shù)，取.0??.?計(jì)算安全系數(shù) 值，按課本式（15-6）~（15-8）得caS 750.41.07.2493.51 ???????maK??? .32986.1?ⅠSa?? 5.10.47.35.40222 ?????Sca??故可知其安全4.2.6.3 截Ⅳ右側(cè)抗彎截面系數(shù) W 按表 15-4 中的公式計(jì)算 3332.54871.0. md???抗扭系數(shù) 333.092T彎矩 M 及彎曲應(yīng)力為 N??54.160ab MPW15.2.87??扭矩 T2及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 mN??460aTP217.41982??過(guò)盈配合處的 ，由*附表 3-8 用插值法求出，并取???k ??k5.2?? 25.80???軸按磨削加工，由*附圖 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為2092.0????故得綜合系數(shù)為 587.219.051????????kK2????所以軸在截面Ⅳ右側(cè)的安全系數(shù)為 260.51.0.2587.1 ?????maKS??? 4.327.52.40.1???a?? 5.1836.5222 ??????SSrca??故該軸在截面Ⅳ右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。該軸無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故不對(duì)軸進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。5 軸承和鍵的選擇215.1 軸承的選取a 作為機(jī)座的支承原件，必須能夠承受較大的軸向載荷。在這里選用推力球軸承[11] ，軸承的型號(hào)為 51209。表 5-1 軸承 51209 的主要技術(shù)參數(shù)Table5-1 bearing the main technical parameters of 51209基本額定 極限轉(zhuǎn)速 r/min軸承代號(hào) 動(dòng)載荷 Ca/KN靜載荷 Coa/KN脂潤(rùn)滑 油潤(rùn)滑51209 47.8 105 2200 3400b 齒輪軸上軸承的選?。嚎紤]到齒輪軸上兩個(gè)軸承的安裝問(wèn)題，在軸的齒輪端安裝直徑稍大的軸承。選取圓錐滾子軸承，型號(hào)為 30206 和 30207。表 5-2 齒輪軸上軸承的主要技術(shù)參數(shù)Table5-2 gear shaft bearing the main technical parameters基本額定 極限轉(zhuǎn)速 r/min軸承代號(hào) 動(dòng)載荷 Cr/KN靜載荷 Cor/KN脂潤(rùn)滑 油潤(rùn)滑30206 43.2 50.5 6000 750030207 54.2 63.5 5300 6700c 傳動(dòng)軸上軸承的選?。簜鲃?dòng)軸上已經(jīng)有一個(gè)推力球軸承來(lái)承受軸向載荷，在這里在選取一對(duì)軸承支撐傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。選取滾子軸承，型號(hào)為 30210，表 5-3 傳動(dòng)軸上軸承的主要技術(shù)參數(shù)Table5-3 shaft bearing the main technical parameters基本額定 極限轉(zhuǎn)速 r/min軸承代號(hào) 動(dòng)載荷 靜載荷 脂潤(rùn)滑 油潤(rùn)滑22Cr/KN Cor/KN30210 73.2 92.0 4300 5300軸承的校核由圓錐滾子軸承的工作條件可知其失效形式是，接觸應(yīng)力過(guò)大，產(chǎn)生永久性的過(guò)大的凹坑（即材料發(fā)生了不允許的永久變形） ，按軸承靜載能力選擇的公式為：《機(jī)械設(shè)計(jì)》13-17 0PSC?其中 為當(dāng)量靜載荷， 為軸承靜強(qiáng)度安全系數(shù)，取決于軸承的使用條件。0P按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 3-8 作連續(xù)旋轉(zhuǎn)軸承,普通載荷,So=1-2 此處取 1.5.上軸承受純徑向載荷, 015()FN??所以 0 015.273.2()SPCK???因此軸承合適.下軸承受徑向和軸向載荷, AYRXP00?R 為徑向載荷A 為軸向載荷X Y 分別為徑向軸向載荷系數(shù)，其值按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 13－5 查取因?yàn)?所以 10?XY0015PXRYAN???所以 5.25()73.2()SNCK??因此軸承合適齒輪軸上軸承受力很小，所以不用教核。軸承摩擦力矩的計(jì)算：如果 （C 為基本額定動(dòng)載荷，P 為所受當(dāng)量動(dòng)載荷） ，可按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版 (16.1-13)公式:80.12.35eR?10?23估算FdT?5.0?其中: 為滾動(dòng)軸承摩擦因數(shù)，F(xiàn) 為軸承載荷，d 為軸承內(nèi)徑。查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版 表 16.1-29 得 01.??，所以也可以用此公式估算所以 10.5.0150.2.165(.)TFdNM?????5.2.鍵的設(shè)計(jì)和計(jì)算①選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸一般 8 級(jí)以上精度的尺寸的齒輪有定心精度要求，應(yīng)用平鍵.根據(jù) d =55 d =6523查表 6-1 取： 鍵寬 b =16 h =10 =36222Lb =20 h =12 =50333②校和鍵聯(lián)接的強(qiáng)度查表 6-2 得 [ ]=110MPp?a工作長(zhǎng)度 36-16=20??22bLl50-20=3033③鍵與輪轂鍵槽的接觸高度K =0.5 h =522K =0.5 h =633由式（6-1）得：＜[ ]??23210dlTp?20.551.4??p?＜[ ]33lKp .36. p兩者都合適72.4CP?24取鍵標(biāo)記為：鍵 2：16×36 A GB/T1096-1979鍵 3：20×50 A GB/T1096-19796 刀盤(pán)和刀片的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)刀盤(pán)刀片圖如下所示：圖 6-1 刀盤(pán)示意圖Figure 6-1 Schematic cutter25圖 6-2 刀片示意圖Figure 6-2 Schematic diagram of the blade刀片選材和動(dòng)平衡性說(shuō)明：因 為 相 同 直 徑 的 不 同 刀 具 的 破 裂 極 限 與 刀 體 質(zhì) 量 、 刀 具 構(gòu) 件 數(shù) 和 構(gòu) 件 接觸 面 數(shù) 之 間 的 關(guān) 系 ， 經(jīng) 比 較 發(fā) 現(xiàn) ， 刀 具 質(zhì) 量 越 輕 ， 構(gòu) 件 數(shù) 量 和 構(gòu) 件 接 觸 面 越少 ， 刀 具 破 裂 的 極 限 轉(zhuǎn) 速 越 高 。 研 究 發(fā) 現(xiàn) ， 用 鈦 合 金 作 為 刀 體 材 料 減 輕 了構(gòu) 件 的 質(zhì) 量 ， 可 提 高 刀 具 的 破 裂 極 限 和 極 限 轉(zhuǎn) 速 。 但 由 于 鈦 合 金 對(duì) 切 口 的 敏感 性 ， 不 適 宜 制 造 刀 體 ， 因 此 刀 片 采 用 高 強(qiáng) 度 鋁 合 金 來(lái) 制 造 刀 體 。在 刀 體 結(jié) 構(gòu) 上 ， 應(yīng) 注 意 避 免 和 減 小 應(yīng) 力 集 中 ， 藥 材 上 的 凹 槽 會(huì) 引 起 應(yīng)力 集 中 ， 降 低 刀 體 的 強(qiáng) 度 ， 因 此 應(yīng) 盡 量 避 免 藥 材 表 面 的 不 平 整 。 同 時(shí) ， 刀體 的 結(jié) 構(gòu) 應(yīng) 對(duì) 稱 于 回 轉(zhuǎn) 軸 ， 使 重 心 通 過(guò) 刀 片 的 軸 線 。 刀 片 和 刀 座 的 夾 緊 、調(diào) 整 結(jié) 構(gòu) 應(yīng) 盡 可 能 消 除 游 隙 ， 并 且 要 求 重 復(fù) 定 位 性 好 。提 高 刀 片 的 動(dòng) 平 衡 性 對(duì) 提 高 刀 片 的 安 全 性 有 很 大 的 幫 助 。 因 為 刀 具 的 不 平衡 量 會(huì) 對(duì) 主 軸 系 統(tǒng) 產(chǎn) 生 一 個(gè) 附 加 的 徑 向 載 荷 ， 其 大 小 與 轉(zhuǎn) 速 的 平 方 成 正 比 。按 照 標(biāo) 準(zhǔn) 草 案 要 求 ， 用 于 高 速 切 削 的 刀 片 必 須 經(jīng) 過(guò) 動(dòng) 平 衡 測(cè) 試 ， 并 應(yīng) 達(dá) 到ISO1940－ 1 規(guī) 定 的 G4.0 平 衡 質(zhì) 量 等 級(jí) 以 上 要 求 。