核桃自動脫殼機軸的設(shè)計計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u32750核桃自動脫殼機軸的設(shè)計計算過程案例 1304721.1軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T 147501.2軸的材料選擇 2295501.3初步確定軸的最小直徑 2216711.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 327811.1.1假設(shè)軸上零件的裝配方案 4272111.1.2確定軸的各段直徑和長度 4222111.1.3軸上零件的軸向定位 7323261.1.4確定軸上圓角和倒角尺寸 8228911.5軸的疲勞強度校核 8軸承保證由軸的轉(zhuǎn)動帶動刀具等運動，如果沒有軸承，機器甚至不能工作。所以軸承的作用非常重要，它幾乎在所有的機械方面都有涉及。安裝軸承的時候，注意軸承的最小直徑受到的力是否能承受機械相關(guān)的負荷，包括與鍵的連接，軸的耐磨性，接觸疲勞度，硬度，防銹性能，加工性能等。1.1軸上的功率P、轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T(1)帶輪軸、主動帶輪軸的功率p、轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T：b、從動帶輪軸(齒輪軸、蝸桿軸)的功率p轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T:(2)蝸輪軸的功率p轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T:(3)大齒輪軸的的功率p轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T:(4)鏈輪軸（大鏈輪）的功率p轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T:1.2軸的材料選擇決定軸材料種類選擇時，由于本次設(shè)計軸起到非常關(guān)鍵的作用，因此，對要求軸的強度需充分考慮、剛度以及耐磨性這些重要的參量，決定軸應(yīng)該用什么型號。對于軸的結(jié)構(gòu)形式也是根據(jù)其不同工作環(huán)境和用途來決定的，一般情況下都要保證其較高的剛性以及足夠大的抗拉強度，從而確保整個系統(tǒng)運行的安全性和可靠性?？蛇x軸類較多，本設(shè)計中，我們所選軸系需采用適當熱處理方式，制造加工和其他工藝問題也需考慮，設(shè)計時，也應(yīng)考慮節(jié)省成本的原則。我們通常常用的鋼種是35,45,50優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，本設(shè)計中，我們用的是45號鋼，實際生產(chǎn)中常使用45鋼，材料來源廣，經(jīng)濟實用，采用了正火處理方式，獲得了設(shè)計所要求的特性。查表7-1，材料強度極限σв=600MPa，對稱循環(huán)狀態(tài)下的許用應(yīng)力[σ-1b]=55MPa。1.3初步確定軸的最小直徑查表7-11常用材料的值和C值取取.(軸端彎矩較小)，由于軸上有鍵,故軸需加大。則。。1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計該設(shè)計軸系階梯軸系結(jié)構(gòu)，毛坯尺寸確定為50mm，軸徑由軸端向中心漸增。對于軸的結(jié)構(gòu)形式也是根據(jù)其不同工作環(huán)境和用途來決定的，一般情況下都要保證其較高的剛性以及足夠大的抗拉強度，從而確保整個系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。軸向定位使用普通軸肩定位，以實現(xiàn)降低應(yīng)力集中，軸段之間為圓角過渡。在裝配過程中，由于軸承與軸之間存在間隙，所以必須對該部位進行徑向限位，防止其松動。當軸作軸向固定，應(yīng)將軸頭的長度做得大于零件輪轂的長度20mm，為了保證軸向固定后的設(shè)備能靠近零件端面。為保證軸承與軸套之間有足夠大的間隙，必須對軸承進行預(yù)緊。軸肩圓角半徑比相配零件倒角半徑小，即圓角半徑，軸肩高應(yīng)比被裝件倒角大。軸與軸套之間還可以設(shè)置一個鍵或者是其它一些連接方式來實現(xiàn)對軸套進行緊固。以使軸系便于加工，同時也便于安裝，軸上每一個鍵槽被設(shè)計成位于同一條母線，鍵槽截面大小一致，使軸上零件的裝拆容易。軸兩端采用螺紋連接方式，并使其表面光滑，防止磨損和銹蝕。設(shè)置所述軸一端為自由端，采用軸承端蓋的方式進行軸向固定，另一端為固定端設(shè)計。畫出軸系結(jié)構(gòu)圖：圖4-4蝸桿齒輪軸圖4-5蝸桿鏈輪軸尺寸圖1.1.1假設(shè)軸上零件的裝配方案由于軸設(shè)計成了一種中間直徑大，兩側(cè)直徑漸細的階梯軸結(jié)構(gòu)。這樣就增加了軸與軸承座之間的摩擦損耗和熱損失，使其溫升升高。所以，在軸上回轉(zhuǎn)零件，需從軸端裝上，軸左，右兩側(cè)設(shè)有軸承，用于支撐軸；另外為了保證安裝時不會發(fā)生偏載情況，還需對軸進行定位。從軸端裝入時，軸承安裝于左側(cè)，由軸右端加載后，軸承安裝于右側(cè)，軸端采用軸承端蓋。所以要保證軸可以承受很大載荷，并且還要使其能夠旋轉(zhuǎn)一定角度，這樣就要求軸具有足夠的強度和剛度以及良好的彈性變形能力。關(guān)于軸頸大小及軸承選用將在以下詳述。1.1.2確定軸的各段直徑和長度（1）蝸桿齒輪軸：1軸段設(shè)計：軸段1裝有帶輪，這一段的設(shè)計本人和帶輪的設(shè)計是同步的。軸段軸徑可以通過軸段最小軸徑得到初步證實，帶輪輪轂寬：故軸段①的長度略小于轂孔寬度，轂孔寬度取。軸段②軸徑設(shè)計：考慮到帶輪軸向固定和密封圈大小，帶輪左端面采用軸肩定位且軸肩高：軸段②的軸徑。這個軸的圓周速度在前面中已經(jīng)計算出來,可選用彈簧皮碗密封。查表得，選取彈簧皮碗，則。軸段③的設(shè)計,軸段③設(shè)計成蝸桿軸,蝸桿的分度圓直徑已算出，所以蝸桿段長度定為，該段軸的左右兩邊個各留出。軸段④和軸段⑤的設(shè)計：軸段④安裝軸承，考慮到帶輪只受徑向力與圓周力，所以選用球軸承就可以滿足設(shè)計要求，其直徑應(yīng)既便于軸承安裝，又應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列。現(xiàn)暫取軸承為，計算出軸承的壽命不夠，故選軸承可符合設(shè)計要求，查表得，軸承內(nèi)徑，外徑，寬度，內(nèi)圈定位軸肩直徑：，外圈定位凸肩內(nèi)徑，該段長度定為。軸段⑤安裝軸承考慮齒輪軸受到軸向及徑向力，故可以選擇6深溝球軸承。根據(jù)齒輪的分度圓直徑計算得出。該段無齒部分為，股該段軸頸定為，故選軸承，由查表得，軸承內(nèi)徑，外徑，寬度，內(nèi)圈定位軸肩直徑，外圈定位，該段定長為。(2)蝸輪鏈輪軸的設(shè)計:軸段①的設(shè)計：軸段①上安裝鏈輪,根據(jù)軸的最小直徑,該段軸頸定為30mm,由于鏈輪受徑向載荷大,故選用軸承為角接觸球軸承,選用7005C,由查表得，軸承內(nèi)徑，外徑，寬度，內(nèi)圈定位軸肩直徑，外圈定位凸肩內(nèi)徑。鏈輪左端就用軸承7005C。該軸段長度定為35mm。軸段③的設(shè)計，該軸段安裝蝸輪，根據(jù)蝸輪的寬度，該軸段的長度取55mm，一般角接觸球軸承都是成對使用，蝸輪右邊的軸承也是用7005C。軸承內(nèi)徑，外徑，寬度，內(nèi)圈定位軸肩直徑，外圈定位凸肩內(nèi)徑。該自動脫殼機蝸輪的圓周速度大于小于，故軸承采用浸油潤滑,油的運動粘度為。用蝸輪蝸桿油,代號選用N1000。(3)大齒輪軸的設(shè)計:軸段①的設(shè)計：軸段①上安裝鏈輪,根據(jù)軸的最小直徑,該段軸徑定為，齒輪輪轂的長度：該軸段左邊的軸頸定為30mm，經(jīng)過查表選用7006C，軸承內(nèi)徑，外徑，寬度，內(nèi)圈定位軸肩直徑，外圈定位凸肩內(nèi)徑。由于軸承成對配合使用，故右邊也用7006C。該自動脫殼機大齒輪的圓周速度，故軸承應(yīng)采用油潤滑，并且需要安裝擋油環(huán)，取擋油環(huán)端面到內(nèi)壁距離，為補償箱體的鑄造誤差以及安裝的擋油環(huán)，靠近箱體內(nèi)壁的軸承端面致箱體內(nèi)壁的距離，(4)大鏈輪軸的設(shè)計,該大鏈輪設(shè)計由于受到較大的徑向載荷,鏈輪的圓周速度極低,選用圓錐滾子軸承，并且成對使用。根據(jù)設(shè)計軸的最小直徑，定該軸段直徑為。該軸段長度為經(jīng)查表選用軸承，由查表得，軸承內(nèi)徑，外徑，寬度，內(nèi)圈定位軸肩直徑，外圈定位凸肩內(nèi)徑，該軸右端軸頸段長定為。選用軸承，經(jīng)過查表得，軸承內(nèi)徑，外徑，寬，內(nèi)圈定位軸肩直徑，外圈定位凸肩內(nèi)徑。由于該軸的轉(zhuǎn)速小于,于是選用號齒輪潤滑脂。軸段①的長度設(shè)計：軸段①的長度除了與軸上零件有關(guān)之外，還與軸承座寬度以及軸承端蓋等零件有關(guān)。由表查得，下箱座壁厚由公式計算求得。則，取。上箱座壁厚由公式計算求得，則，??；軸段④的設(shè)計：該軸段間接為軸承定位，可取，齒輪兩端面與箱體內(nèi)壁距離取為，則軸段④的長度為：式（4-4）軸段⑤的設(shè)計：軸段⑤上安裝齒輪，為便于安裝，應(yīng)略大于，可初定，則由表查得該處鍵的截面尺寸為，輪轂鍵槽深度為，該處齒輪輪轂鍵槽到齒根的距離為：故該軸應(yīng)設(shè)計成齒輪軸，。箱體內(nèi)壁之間的距離為，力作用點間的距離軸承力作用點距外圈距離：則，(5)鍵的選擇軸上零件的定位除了軸向定位以外還有周向定位，所以軸的周向定位也非常重要。小帶輪上鍵的選擇：由于電動機輸出軸的直徑為，查表知選用型普通平鍵，鍵的公稱尺寸選擇鍵。軸槽深是，轂槽深，圓角半徑。蝸桿蝸輪軸的帶輪采用型普通平鍵連接，根據(jù)軸的直徑，查表確認鍵的公稱尺寸為。軸槽深是，轂槽深，圓角半徑。蝸輪鏈輪軸的鍵選擇：蝸輪小齒輪軸的軸頭直徑相同，根據(jù)直徑選擇合適的鍵，這里選擇平鍵連接即可。選擇型平鍵，查《機械設(shè)計》表得鍵選擇.軸槽深是，轂槽深，圓角半徑。定位鏈輪的鍵設(shè)計同上。大齒輪軸上的鍵設(shè)計：軸頭直徑為，查表選取鍵的公稱尺寸,鍵選擇軸槽深是，轂槽深，圓角半徑。大鏈輪軸上的鍵設(shè)計：軸頭直徑為，查表選取鍵的公稱尺寸鍵選擇軸槽深是，轂槽深，圓角半徑。鍵的強度校核：平鍵連接的鍵強度校核公式為式中：：鍵、軸、轂三者中最弱材料的需用壓力。：軸的直徑：鍵的工作長度：鍵與輪轂的接觸高度1.1.3軸上零件的軸向定位（1）主動帶輪（小帶輪）安裝在蝸輪軸上：左側(cè)采用軸肩軸向定位，軸肩為軸肩結(jié)構(gòu)，右側(cè)選擇彈性擋圈進行軸向定位。（2）裝蝸輪軸系軸向位置：蝸輪左側(cè)采用軸肩位置，右側(cè)選擇長套筒位置。（3）裝設(shè)大鏈輪軸時軸向位置：大鏈輪左側(cè)采用軸肩位置，右側(cè)選擇軸端擋圈位置。（4）裝設(shè)大齒輪軸時軸向定位：大齒輪左側(cè)采用軸肩定位，右側(cè)選擇套筒進行軸向定位。1.1.4確定軸上圓角和倒角尺寸軸上圓角大小，視安裝軸上各部件端面倒角及圓角而定。由于軸類零件的外圓表面與軸上零件之間是相互平行或垂直，因此在加工過程中，要將軸裝到一個平面上去進行加工。以將部件靠近定位面，使軸上的圓角半徑小于安裝的軸上零件的端面倒角和圓角。軸環(huán)的高度軸環(huán)寬度。1.5軸的疲勞強度校核齒輪軸處彎矩較大，且軸頸較小，所以該剖面為危險剖面。圖4-2軸的載荷分析圖其抗彎截面系數(shù)為：抗扭截面系數(shù)為：扭剪應(yīng)力為：根據(jù)彎扭合成強度驗算，對單向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)矩采用脈動循環(huán)，因此取折合系數(shù)時，當量應(yīng)力：由查表得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉強度極限，由查表得軸的許用彎曲應(yīng)力。，強度滿足設(shè)計要求。校核鍵鏈接的強度：帶輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為