烘干機(jī)設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

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目錄第一章 摘要 .3第二章 烘干機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)書 .32．1 畢業(yè)設(shè)計(jì)目的 32．2 工作原理 32．3 設(shè)計(jì)方案 42. 4 速機(jī)構(gòu) .7第三章 選擇電動(dòng)機(jī) 83．1 原始數(shù)據(jù) 83．2 選擇電動(dòng)機(jī)的型號 83．4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 10第四章 帶設(shè)計(jì) 114．1 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 114．2 選擇帶輪的直徑 ， 。 111d24．3 驗(yàn)算帶速 v .124．4 確定傳動(dòng)的中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 Ld， .124．5 驗(yàn)算不帶輪上的包角 13?4．6 確定帶輪的根數(shù) Z .134．7 確定帶的初拉力 F0 134．8 計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力 FQ（壓軸力） .14第五章、計(jì)設(shè)園柱齒輪輪傳動(dòng) .145．2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 155．3 齒輪強(qiáng)度計(jì)算 17第六章 軸的設(shè)計(jì) .186．1 擬定軸上零件的裝配方案 196．2 確定各軸段的直徑和長度 196．3 軸上零件的軸向定位與固定 20第七章 焊接工藝 23第八章 選擇滾動(dòng)軸承 24第九章 圓柱齒輪三維維造型及其技巧 26 畢業(yè)設(shè)計(jì)感想 .34參考資料 .35烘干機(jī)設(shè)計(jì)第一章 摘要畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們在學(xué)完三年教學(xué)計(jì)劃所規(guī)定的全部課之后，綜合運(yùn)用所學(xué)過的全部理論知識與實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)踐性數(shù)學(xué)環(huán)節(jié)。它培養(yǎng)我們進(jìn)行綜合分析和提高解決實(shí)際問題的能力，從而達(dá)到鞏固，擴(kuò)大，深化所學(xué)知識的目的，它培養(yǎng)我們調(diào)查研究熟悉有關(guān)技術(shù)政策，運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊，圖冊等工具書，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件的獨(dú)立工作能力。我課題是一烘干機(jī)設(shè)計(jì)和烘干機(jī)的一些零件三維造型，在畫圖方面運(yùn)用大量畫圖技巧。在此用到的制圖軟件是 CAD。關(guān)鍵字 烘干機(jī)，AutoCAD,第二章 烘干機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)書2．1 畢業(yè)設(shè)計(jì)目的畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的最后一個(gè)極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練。這對學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。2．2 工作原理烘干機(jī)關(guān)鍵工序之一是烘干過程中即采取高溫措施，又使新鮮食品內(nèi)含物迅速地轉(zhuǎn)化，使其水份充分揮發(fā)體積縮小。烘干機(jī)技術(shù)依據(jù)導(dǎo)熱介質(zhì)不同可分為金屬導(dǎo)熱，蒸氣導(dǎo)熱，空氣導(dǎo)熱，采用不同的導(dǎo)熱介質(zhì)可烘干不同的原料。滾筒烘干機(jī)是利用金屬導(dǎo)熱連續(xù)烘干的設(shè)備，原料由送料斗送入溫度為200°~280°Ｃ的滾筒內(nèi)隨著筒內(nèi)導(dǎo)葉板的作用，產(chǎn)生滾筒翻滾拋揚(yáng)和前進(jìn)三種運(yùn)動(dòng)，在筒內(nèi)熱空氣及筒壁，原料的接觸下，表面和內(nèi)細(xì)胞的水分迅速汽化。烘干原則：“烘勻”“烘透”“烘快”在導(dǎo)葉板的螺旋推動(dòng)下，原料經(jīng)過0.5~2分鐘加溫由筒尾端送出．適用范圍：可烘干各種顆粒狀原料．優(yōu)點(diǎn)：適用范圍廣，可改進(jìn)性強(qiáng)、成本低、易控制、結(jié)構(gòu)簡單。缺點(diǎn)：噪聲大、不易清理內(nèi)壁和導(dǎo)葉板、烘干過程中不易直接觀察食品烘干情況。1）保色類：新鮮綠色食品——?dú)⑶啵ūＹ|(zhì)）——干燥2）熟食類：新鮮的副食品（必需燒熟才可食用）——加溫——保持高溫——干燥2．3 設(shè)計(jì)方案方案（一）如圖所如圖1.1方案（一）分析：1，可以實(shí)現(xiàn)拋揚(yáng)、前進(jìn)、翻滾運(yùn)動(dòng)。2，原料溫度不衡定要求操作水平高。3，原料可迅速升溫。圖1.2 方案（二）4，送料始端有原料倒流，可能形成負(fù)壓，累積現(xiàn)象。方案（二）如圖1.2所示分析：與方案一相比：1，采用電爐絲加熱溫度平衡，能得到穩(wěn)定的溫度。2，圓四圍及兩端加隔熱板，減少熱量散發(fā)。3，采用送料斗將原料送入螺旋葉中間避免形成負(fù)壓，累積現(xiàn)象。4，缺點(diǎn)：殺青需多透少悶，而四圍封悶出現(xiàn)悶現(xiàn)象。5，內(nèi)螺旋葉焊接困難。方案（三）如圖1.3所示圖1.3 方案（三）分析：1，內(nèi)圓筒旋轉(zhuǎn)，最底層加熱，外螺旋葉便于焊接加熱時(shí)間長。2，內(nèi)圓筒與外圓筒總有間隙當(dāng)原料萎軟時(shí)易出現(xiàn)擠塞現(xiàn)象。方案（四）如圖1.4所示分析：1，導(dǎo)葉板采用厚2毫米、寬50毫米、長2米。2，電爐絲加熱（采用雙絲便于多水分原料加熱）3，四周壁加隔熱板，便于熱量貯藏兩端通暢，便于進(jìn)出原料也防止多悶少透。4， 采用類似臺式鉆床的多種基準(zhǔn)帶輪，便于改進(jìn)傳動(dòng)比。圖1.4 方案（四）2. 4 速機(jī)構(gòu)方案（一）圖1.5 減速方案分析：由于計(jì)設(shè)滾筒直徑較小，原料較輕時(shí)，固采用滾輪磨擦帶動(dòng)蝸輪蝸桿減速。方案（二，三）分析：量大送料斗出現(xiàn)彎曲迫使?jié)L筒直徑加大，重量加大，采用直齒輪和蝸輪蝸桿減速。方案（四）圖1.6 減速方案本設(shè)計(jì)用于家庭式制作，量少時(shí)保證盡可能提高生產(chǎn)效率，因此采取較高溫度，轉(zhuǎn)速相對較快的減速機(jī)構(gòu)，采用直齒輪加多種基準(zhǔn)直徑的帶輪。具體采用皮帶輪輸齒輪二級減速運(yùn)動(dòng)經(jīng)過皮帶輪減速小齒輪傳到主滾筒上的大齒圈，驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，整個(gè)減速機(jī)構(gòu)全部安裝在底座經(jīng)螺栓固定在總支架上。第三章 選擇電動(dòng)機(jī)3．1 原始數(shù)據(jù)滾筒的尺寸為450*1620mm(直徑*長度)滾筒的轉(zhuǎn)速v=0.3m/s,滾筒的初拉力F=1000N3．2 選擇電動(dòng)機(jī)的型號本機(jī)構(gòu)在常溫下連續(xù)工作，載何平衡，對起動(dòng)無特殊要求，但是工作環(huán)境灰塵較多，故選用Y型三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓為 380V1）選擇電動(dòng)機(jī)功率。工作機(jī)所需功率： ??2.196.01/3.24510/ ???wwFvP?2）電動(dòng)機(jī)的工作功率：電動(dòng)機(jī)到滾筒的總功率為： 321??由表 7.3 查得： =0.96（V 帶傳動(dòng)） ； =0.98（滾子軸承） ； =0.97（齒輪精度為著級） ；1?2?3代入得： =0.96×0.68×0.97≈0.86=1.2/0.86=1.39（KW ）Pd查表7.2，選電動(dòng)機(jī)額定功率為1.5KW3） 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速．滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為：按表7.3推薦的傳動(dòng)比合理范圍，?。謳鲃?dòng)的傳動(dòng)比i 1′=2 ～4，二級圓柱齒輪減速傳動(dòng)比i2′=10～40，則總傳動(dòng)比合理范圍為 i′=20～160，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選取范圍為nm′=i ′n m=（20～160） ×1.39=（27.8～1423）r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有Ａ三種，可查得三種方案如下：圖2.1 電動(dòng)機(jī)可用型號綜合考慮減輕電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)裝置的重量和節(jié)省資金，選擇同步轉(zhuǎn)速為1500r/min,－Y90L-4型號，其主要參數(shù)如下查．主要外形和安裝尺寸如下：圖2.2 電動(dòng)機(jī)安裝尺寸3．3計(jì)算總傳動(dòng)比各分配各級傳動(dòng)比．1）計(jì)算總傳動(dòng)比： = 1500/11.46≈86Wmni/?2）分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比：“0i?式中：i 0i′分別為帶傳動(dòng)和減速齒輪的傳動(dòng)比；為使Ｖ帶傳動(dòng)外廓尺寸不致過大，而，所以：8.20? 7.308.2/6/0' ??i3）分配各級傳動(dòng)比。 9.4/./12''i3．4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速．I軸： n1=nw/i0=1500/2.8=535.7（r/min） II軸：n2=n1/i1=535.7/12.3=43.5（r/min ）滾筒軸：n3==n2=43.5（r/min）2）計(jì)算各軸功率：I軸： （KW）152.96.0211????PII軸： （KW）0.732p滾筒軸的輸入功率： （KW）7.198.42 ???w3）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩：電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩： ).(5/3.5/90mNnPTd ??I軸： .)(7.31.5/95011nPT??II軸： 9.241/22滾筒軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 106./??WW將上面算得的數(shù)據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和力參數(shù)列表如下表圖2.3 運(yùn)動(dòng)參數(shù)和力參數(shù)列表第四章 帶設(shè)計(jì)一）帶傳動(dòng)計(jì)設(shè)的主要內(nèi)容：選擇合理的傳動(dòng)參數(shù)，確定帶的型號、長度、根數(shù)、傳動(dòng)中心距安裝要求（初拉力，張緊裝置） 、對軸的作用力及材料、結(jié)構(gòu)、尺寸等．二）求出帶的初拉力，以便安裝時(shí)檢查，依據(jù)具體情況考慮張緊方案．三）算出軸壓力，以供計(jì)設(shè)軸和軸時(shí)使用．四）由帶輪直徑及滑動(dòng)率計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比和大帶輪轉(zhuǎn)速，以此修正減速器傳動(dòng)比的和輸入轉(zhuǎn)矩．4．1 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算電機(jī)1500r/min 從到帶輪Ｋ ＝1.0 Ａ計(jì)算功率P d根據(jù)傳遞功率Ｐ并考慮載荷的性質(zhì)和每天工作時(shí)間的長短等因素確定的，即Pd＝K AＰ式中 P為傳遞功率．單位為ＫＷ，K A為工作系數(shù)，代入得1.0×1.5＝1.5ＫＷ4．2 選擇帶輪的直徑 ， 。1d2首先根據(jù)表14-4表14-7 選?。?，為提高帶的壽命．在結(jié)構(gòu)允許條件下，應(yīng)使 足2d 1d夠的大，然后再根據(jù)公式 選取接近表14-7 中的數(shù)值。?????12d??%54.01748/)5( min/.0/43/49.56/5.7211???????rnidsvd?4．3 驗(yàn)算帶速 v因?yàn)閹н^大，帶在單位時(shí)間應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)增多，帶的壽命將會降低；同時(shí)，帶受到的離心力顯著增大，從而使帶下帶輪間的壓力下降，也會降低帶傳的工作能力。帶速過大時(shí)應(yīng)減小帶輪的直徑，但帶速也不宜太低，因?yàn)閹龠^低，帶的有效拉力過大，則所需帶的根數(shù)Z過多，一般應(yīng)保證v5m/s%54.01748/)5(min/.107./ /25/49.106/3622????? ???rndi smv?4．4 確定傳動(dòng)的中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 Ld，如無特殊要求，中心距一般可在 )(2)(221121 dda???0.7(140+75)≤a1≤2×(140+75)150≤a1≤432初選 a1=362mm，可按下式計(jì)算所需帶的計(jì)算長度 Ld0????10583624751024.364/)()(/ 220 ???????addaLd?然后從表 14-2 中選取和 Ld0 相近的 V 帶的基準(zhǔn)長度 Ld1.查得 1002按下面公式近似計(jì)算實(shí)際中心距 a 342108536201 ???????Ld考慮到安裝調(diào)整和補(bǔ)償初拉力 F0 的需要，中心距的變動(dòng)范圍為： mLda94.30120.34. 17515mxin ??????4．5 驗(yàn)算不帶輪上的包角 ?0001212693475183.?????ad合理。4．6 確定帶輪的根數(shù) Z ??lACkpz0???式中 Ka 為小包角修正系數(shù)考慮，a≠180 0對傳動(dòng)能力和影響，查表 14-8；K 為帶長修正系數(shù)，考慮帶長不為特定長度時(shí)對傳動(dòng)能力的影響， 式中，K b為彎?????????kbnP10曲影響系數(shù)考慮帶紅過大帶輪時(shí)所受彎曲應(yīng)力的減小對傳動(dòng)能力的影響，查表 14-9K1為傳動(dòng)比影響系數(shù)，考慮 i≠1 對傳動(dòng)能力的影響，查表 14-9V 帶的根數(shù) Z 愈多，各根 V 帶的受力愈不均勻，一般 8－10，否則應(yīng)改為選帶的截型。由 6-7 查得 A 型 V 帶的額定功率分別為 1.39KW 和 1.61KW??KWP6.120142014539.639.0 ??????由表 6-9 查得包角系數(shù) Ka=0.97KWLpa08.?長度系數(shù) KL=0。99根， ??94.0.9708.615)(0 ???????LaKPdZ取 Z=1 根4．7 確定帶的初拉力 F0初拉力 F0 是保證帶傳動(dòng)正常工作的必要條件，單根 V 帶較適宜的初拉力 F0 的計(jì)算公式為 NqvKaZvPdF5415.202??????????4．8 計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力 FQ（壓軸力）為設(shè)計(jì)安裝帶輪的軸和軸承，應(yīng)計(jì)算 V 帶作用在軸上的 FQ，如果不考慮帶兩邊的拉力差，則壓軸力 FQ 可以近似計(jì)算為 NzQ10269sin0????????第五章、計(jì)設(shè)園柱齒輪輪傳動(dòng)5．1注意事項(xiàng)和基本參數(shù)：齒輪材的選擇要注意毛壞制造方法。直徑d≤500㎜時(shí)根據(jù)設(shè)備能力，采用鍛造或鑄毛壞，當(dāng)d＞500㎜時(shí)多用鑄造毛坯，材料的力學(xué)性能與毛壞尺寸有關(guān)。本機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)屬于開式齒輪傳動(dòng)，其主要失效形式是齒面磨損和輪齒折斷，不會發(fā)生點(diǎn)蝕，因?yàn)槟p尚沒有成熟的計(jì)算方法，故只進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，并將按強(qiáng)度計(jì)算所得模數(shù)增大10%～15%，來考慮磨損的影響。為計(jì)算齒輪的強(qiáng)度，同時(shí)也為軸、軸承的計(jì)算，首先要分析齒輪輪齒上的作用力，如下圖所示為輪齒的受力情況，忽略齒面間的磨擦力，齒面作用的法向力F n,其方向垂直于齒面。為計(jì)算方便，將F n在節(jié)點(diǎn)分解為相互垂直的兩個(gè)力，即圓周力F t和徑向力F r圖5.1 受力分析各力的大小，F(xiàn)t=2T1/d1=2×9550×1.6×103/748×450=90NFr=Ft·tgα=90×tg20 o=32.4NFn=Ft/cosα=90/cos20 o=96.7N式中T為作用在小齒輪上的扭矩，T=9550P/nd1——小齒輪的分度圓直徑，對于變位齒輪應(yīng)為節(jié)圓直徑單位㎜，α——分度圓壓力角，標(biāo)準(zhǔn)齒輪α=20 oP——齒輪傳動(dòng)的名義功率，單位KW，N——小齒輪轉(zhuǎn)速單位r/min各力的方向：主、從動(dòng)齒輪上各對分力的大小相等，方向相反，即F r=- Fr1，F(xiàn)t=-Ft2，主動(dòng)輪的圓周力F t與其相反，從動(dòng)輪的圓周為F t2與其轉(zhuǎn)速方向相同，兩輪的徑向力Fr1，F(xiàn) r2沿徑向分別指向各自的輪心。 5．2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 齒面的疲勞點(diǎn)蝕與齒面接觸應(yīng)力的大小有關(guān)，為保證在預(yù)定期的工作時(shí)間里不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕，應(yīng)使齒面的接觸應(yīng)力σ H，小于其許用接觸應(yīng)為 [σ H]，即σ H≤[σ H]。??112??????????EuLFn?????????21ZEZE——為彈性系數(shù)，單位為 MPaL——接觸線長度，單位mm——為綜合曲率半徑，單位mm??——分別為兩圓柱體的曲率半徑21q——接觸區(qū)域單位長度上的載荷，單位為N/m??2coscos2??ZabFtaFtLnq??b為齒輪的工作寬度，單位為 mm——重合度系數(shù)?Z ????31sin2i sin2sii111 12?????????adadU為齒數(shù)比將（2） （3）代入到（1）得， conaubdKFtZEH.si21?????令 aHin?∴ ?????????ubdKFTZHEH1?? ??222 11 22211 3065430.15.978.9798/60lim/59li HHHHHmMSZNs ??????????∴接觸強(qiáng)度足夠ZE——為彈簧性系數(shù)。L——接觸線長度，單位㎜ρ ∑ ——綜合曲率半徑，單位㎜。ρ １ ，ρ ２ ——分別為兩圓柱體的曲率半徑。Q——接觸區(qū)域單位長度上的載荷，單位為N／m.b——齒輪的工作寬度，單位㎜Zε ——重合度系數(shù)。5．3 齒輪強(qiáng)度計(jì)算齒根的疲勞折斷與齒根的彎曲應(yīng)力及齒根的應(yīng)力集中等因素有關(guān)，為使齒根在預(yù)期的工作時(shí)間里不發(fā)生疲勞折斷，應(yīng)使齒根最大彎曲應(yīng)力σ f，小于其許用彎曲應(yīng)力 [σ f]，即σ f≤ [σ]。（1）按表 23.2-22б F=Ft/6mn×KA×KV×KFβ ×KFα ×YFS×Yεβ（2）式中彎曲強(qiáng)度計(jì)算的載荷系數(shù)：KFβ = KHβ =1.65KFα = KHα =1.1（3）復(fù)合齒形系數(shù) YFS：按 Zv3=21.4，Z v4=87.6，查圖 23.2-24 得：YFS3=4.3 ，Y FS4=3.9（4）彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)：按 ε vα =1.64，β=12°，查圖 23.2-28 得： Yεβ =0.68（5）將以上各數(shù)值代入齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式得：б F3=78399/（147×8）×1.5×1.01×1.65×1.1×4.3×0.68=536б F4=б F3×YFS4/ YFS3=536×(3.9/4.3)=486（6）計(jì)算安全系數(shù) SF：由表 23.2-22 得：SF=б FE×YN×YSrelT×YRrelT×YX/б F（7）式中壽命系數(shù) YN：對合金鋼，由圖 23.2-30 查得彎曲疲勞應(yīng)力循環(huán)基數(shù)為N∞ =3×106，N 3﹥N ∞ ，N 4﹥N∴Y N3= YN4=1（8）相對齒根圓角敏感系數(shù) YSrelT：由圖 23.2-24 得：YSrelT3= YSrelT4=1（9）相對齒面狀況系數(shù) YRrelT：由表 23.2-45，R a3=Ra4=1.6μm ，按式（23.2-24）得：YRrelT=1（10）尺寸系數(shù) YX：由圖 23.2-31 得：Y X=1（11）將以上數(shù)值代入安全系數(shù)計(jì)算公式得：SF3 =900×1×1×1×1/486=1.68SF4 =860×1×1×1×1/486=1.77（12）由式（23.2-20）可知 SFmin=1.4∴S F3、S F4 均大于 SFmin，故安全。第六章 軸的設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮以下幾個(gè)主要因素：軸在機(jī)器中的安裝位置有形式;軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及軸聯(lián)接的方法：載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝和裝配工藝性等。影響軸的結(jié)構(gòu)的相關(guān)因素頗多，所以軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較大的靈活性和多樣性。在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)已知：裝配簡圖如圖17－8，軸的轉(zhuǎn)速，傳遞的效率，以及軸上零件的主要參數(shù)和尺寸等。下面以圖17－8所示單級圓柱齒輪減速器的輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，介紹軸的結(jié)構(gòu)的一般步驟和方法。圖中齒輪距箱體內(nèi)壁的距離為a；流動(dòng)軸承內(nèi)側(cè)端面離箱體內(nèi)壁的距離為s；v帶輪內(nèi)側(cè)端面流動(dòng)軸承端蓋的距離為L；a、s和L均為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。6．1 擬定軸上零件的裝配方案軸的結(jié)構(gòu)形式取決于軸上零件的裝配方案。因而在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須擬訂幾種不同的裝配方案，以便進(jìn)行比較與選擇。圖17－9a所示軸的結(jié)構(gòu)形式即為裝配方案之一，按該方案裝配時(shí)，圓柱齒輪、套筒、左端軸承、左端軸承端蓋和V型帶輪依次從軸的左端裝配。圖17－9b所示為另一裝配方案，該方案多用了一個(gè)套簡。下面選圖17－9a方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。6．2 確定各軸段的直徑和長度（1）各軸段的直徑 軸的直徑取決于它所承受的載荷的大小。由于設(shè)計(jì)初期的長度、跨距及支座反力等都未確定，無法求出軸所受的載荷，此時(shí)只能用類比法或根據(jù)軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩的大小，初估軸的直徑。根據(jù)所傳遞的轉(zhuǎn)矩估算軸的最小直徑d，其強(qiáng)度條件為公式式中，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，單位為Mpa；T為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為N.mm;Wt為軸的抗扭截面模量，單位為mm3；P為軸的傳速，單位為r/min;d為軸的直徑；[ ]為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa,見表17－2。由上式可得軸直徑的設(shè)計(jì)公式公式式中，A＝，其值查表17－2。表17－2 軸常用材料的[ ]及A值注：1 表中所列的[ ]及A值，當(dāng)彎矩較扭矩小或只受扭矩時(shí)，[ ]取較大值，A取較小值；反之[ ]取較小值，A取較大值；2 當(dāng)用Q235及355i Mn時(shí)，[ ]取較小值，A取較大值。（2）各軸段的長度 各軸段的長度主要是根據(jù)安裝零件與軸配合部分的軸向尺寸（或者考慮安裝零件的位移以及留有適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間隙等）來確定。如圖17－9a所示，公式（此處B為軸承寬度） ；L3為齒輪寬度，而L1則應(yīng)根據(jù)聯(lián)軸器的轂長，并考慮到軸承部件的設(shè)計(jì)要求及軸承端蓋和聯(lián)軸器的裝拆要求等定出。確定軸的各段長度應(yīng)考慮保證軸向定位的可靠，與齒輪、聯(lián)軸器等相配部分的軸長一般應(yīng)比轂長短2－3mm。6．3 軸上零件的軸向定位與固定軸上零件的軸向定位和固定的方式，常用的有軸肩、軸環(huán)、鎖緊擋圈、套筒、圓螺母和止動(dòng)墊圈、彈性擋圈、軸端擋圈及圓錐面等。其特點(diǎn)及就應(yīng)用見表17－3。在軸上零件軸向定位和固定的方法確定后，軸的各段直徑和長度才能真正最后確定下來。軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)根據(jù)軸上所受載荷情況采用相應(yīng)的計(jì)算方法。對僅傳遞扭矩的的傳動(dòng)軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度由式（17－1） 、 （17－2）計(jì)算：對既承受彎矩又承受扭矩的轉(zhuǎn)軸，應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算，必要時(shí)還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度條件精確校核安全系數(shù)。這些問題的一般計(jì)算方法，第十一、十二章已有較為詳細(xì)和深入的討論，本章不再重復(fù)。介考慮到軸的強(qiáng)度計(jì)算在工程上接觸較為多，也較為發(fā)，所以，本章將首先根據(jù)條十一、十二章中關(guān)于強(qiáng)度計(jì)算的一般理論與方法，結(jié)合軸的受力特點(diǎn)，分專題概括列出軸的強(qiáng)度計(jì)算要點(diǎn)，然后通過一個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求較全面的軸設(shè)計(jì)實(shí)例，具體展示軸的強(qiáng)度計(jì)算的過程、步驟一與內(nèi)容。強(qiáng)度計(jì)算中涉及的說明性插圖，直接借用例17－1中相應(yīng)的插圖。作出彎矩和扭矩圖①齒輪的作用力在水平面的彎矩圖 34950.21746.238.AZMczRaNmdFx??????②齒輪的作用力在垂直平面內(nèi)的彎矩圖： 6430.1574.AycRa????③齒輪作用力在Ｃ截面作出最大的合成彎矩 22263.Mz Nm???④作出扭矩圖Ｔ1＝1591.5Ｎ.m(6)軸的強(qiáng)度校核：①確定危險(xiǎn)截面 由軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、扭矩圖、截面Ｃ處彎矩最大，對Ｃ截面進(jìn)行強(qiáng)度校核②安全系數(shù)校核計(jì)算 由于該減速器軸轉(zhuǎn)動(dòng)彎矩上起對稱循環(huán)的彎應(yīng)力，轉(zhuǎn)矩引起的我脈循環(huán)的剪應(yīng)力a、彎曲應(yīng)力幅為 331568.40.2aMcMPawd?????其 中b、由于是對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故 m圖 6.1 受力分析圖c、由公式（ 26.3-2）得：1380142.6amSk??????????????式中： ——對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料彎曲疲勞極限，由表 26.1-1 取 ＝380ＭＰa1? 1??——彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由表 26.3-5~7 取 ＝2，因?yàn)辇X輪K K與軸為套體——表面質(zhì)量系數(shù)，由表 26.3-8 取 ＝1??——彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的尺寸影響系數(shù)，由表 26.3-11 取 ＝0.62?? ??d、剪應(yīng)幅為2159.2389/.12037TmNmMPaWp??????式中：Ｗp——抗扭斷面系數(shù) 333210.721316d??e、由式（26.3-3）得123036.7.19.6mSk??????????????式中： ——42ＣrMo 扭轉(zhuǎn)疲勞極限，由于 26.1-1 得 ＝230ＭＰa1?? ??——剪應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)， 取為 1.7KK——同正應(yīng)力情況??——平均應(yīng)力折算系數(shù)，由表 26.3-13 取 ＝0.29????f、軸Ｃ截面安全系數(shù)由式（26.3-1）得 221436S??????g、由表 26.3-4 可知［Ｓ］＝1.3-1.5可見Ｓ＞［Ｓ］所以該軸Ｃ截面是安全的第七章 焊接工藝本烘干機(jī)底部支撐采用大量焊接。 1）焊接熱源和金屬熔池的溫度高于一般冶金溫度，因而使金屬元素強(qiáng)烈蒸發(fā)、燒損，并使高溫區(qū)的氣體分解為原子態(tài)，從而使一系列物理化學(xué)反應(yīng)更加激烈。2）金屬熔池的體積小，冷卻快，熔池處于液態(tài)的時(shí)間很短(以秒計(jì))，致使各種化學(xué)反應(yīng)難于達(dá)到平衡狀態(tài)，造成化學(xué)成分不夠均勻。有時(shí)還會使金屬熔池中的氣體及雜質(zhì)(如氧化物、氮化物) 來不及逸出，而在焊縫中造成氣孔、夾渣等缺陷。從而使焊縫金屬的塑性和沖擊韌性顯著降低。為此，要獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫，必須解決兩個(gè)主要問題：防止空氣對焊接區(qū)域的有害影響；保證焊縫金屬有合適的化學(xué)成份，以達(dá)到與母材金屬等強(qiáng)度。為了防止空氣對焊接區(qū)域的有害影響，可在焊接區(qū)域外圍采用氣體保護(hù)層，如電焊條藥皮中加入造氣劑、氣體保護(hù)焊采用保護(hù)氣體都屬于這種措施。另外，在藥皮中加入造渣劑以形成熔渣覆蓋到液態(tài)金屬的表面，同樣能起到保護(hù)作用。為了保證焊縫金屬有合適的化學(xué)成分，可通過焊條藥皮或焊劑，也可以通過焊條芯或焊絲向焊縫金屬輸入脫氧劑進(jìn)行脫氧，加入合金化元素，以利于改善和提高焊縫金屬的機(jī)械性能。焊接電弧對電源的要求電弧焊設(shè)備是供給電弧焊電源的裝置，它可以是直流電源裝置，也可以是交流電源裝置，為了便于引弧和電弧的穩(wěn)定燃燒，以保證焊接過程的順利進(jìn)行，焊接電源必須滿足下列基本要求。1）應(yīng)用適當(dāng)?shù)目蛰d電壓為便于引弧，空載電壓不能太低。但如果太高，則焊工操作不安全。故一般控制在 50~90V 之間。2）焊接電源應(yīng)具有陡降的外特性曲線電源的外特性是指電路上負(fù)荷變化時(shí)，電源供給的電壓與電流的關(guān)系，這個(gè)關(guān)系通常用曲線表示(圖 1-4)，稱為外特性曲線。一般工業(yè)用電(電燈照明、電力傳動(dòng)等)需要工作電壓恒定不變，這類電源的外特性曲線是水平的，不能用作焊接電源。只有具有陡降的外特性曲線的焊接電源，才能確保電焊機(jī)的安全工作。焊接短路時(shí)，焊接電源的電壓降低到幾乎等于零，由于外特性曲線是陡降的，因此短路電流不致過大，可避免電焊機(jī)被燒壞。另外，電弧引燃后的電弧電壓(與電弧長度有關(guān))一般在 16~35V 范圍內(nèi)變化，這時(shí)焊接電源供給的電壓也下降，可保證電弧的穩(wěn)定燃燒。3）焊接電源應(yīng)能根據(jù)焊件的材質(zhì)和厚度不同，方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)。第八章 選擇滾動(dòng)軸承減速器中常用的軸承是滾動(dòng)承，滾動(dòng)軸承類型可參照如下原則進(jìn)行選擇：（1）考慮軸承所承受載荷的方向與大小。原則上，當(dāng)軸承僅承受純徑向載荷時(shí)，一般選用深溝球軸承，當(dāng)軸承既承向載荷時(shí)，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。當(dāng)軸承既承受徑向載荷又承受軸向載荷，但軸向載荷不大時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用深溝球軸承。（2）轉(zhuǎn)速較高、旋轉(zhuǎn)精度要求較載荷較小時(shí)，一般選用球軸承。（3）載荷較大且有沖擊振動(dòng)時(shí)，宜選用滾子軸承。在相同外形尺寸下，滾子軸承一般比球軸承載能力大，但當(dāng)軸承同徑 d20mm 時(shí)，這種優(yōu)點(diǎn)不顯著，由于球軸承價(jià)格低廉，這時(shí)應(yīng)選擇球軸承。(4)軸的剛度較差、支承間距較大，軸承孔同軸度較差或多支點(diǎn)支承時(shí)，一般選用自動(dòng)調(diào)心軸承；反之，不能自動(dòng)調(diào)心的滾子軸承僅能在軸的剛度較大、支承間距不大、軸承孔同軸度能嚴(yán)格保證的場合。(5)同一軸上各支承應(yīng)盡可能選用同類型號的軸承。(6)經(jīng)濟(jì)性。若幾種軸承都適合工作條件，則優(yōu)先選用價(jià)格低的。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)主要取決于軸上零件、軸承的布置、潤滑和密封，同時(shí)需滿足軸上零件定位正確、固定牢靠、裝拆方便、加工容易等條件。軸一般設(shè)計(jì)成階梯軸，如圖 10.8、圖10。9 所示。軸的徑向尺寸的確定以初步確定的軸徑(見 8.3 節(jié))為最小軸徑，根據(jù)軸上零件的受力、安裝、固定乃主加工要求，確定軸的各段徑向尺寸，軸上零件用軸肩定位的相鄰軸徑的直徑一般相差5~10mm。當(dāng)滾動(dòng)軸承肩定位時(shí)，其軸肩直徑由滾動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)中查取。為了軸上零件裝拆方便或加工需要，相鄰軸段直徑之差應(yīng)取 1~3mm。軸上裝滾動(dòng)軸 承和密封件等處的軸徑應(yīng)取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。需要磨削加工或車制螺紋的軸段，應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的砂輪越程槽或螺紋退刀槽。軸的軸向尺寸的確定軸的軸向尺寸主要取決于軸上傳動(dòng)件的輪轂寬度和支承件的軸向?qū)挾燃拜S向位置，并應(yīng)考慮利于提高軸的強(qiáng)度和剛度。如圖 10.8 為保證軸向固定牢靠，應(yīng)保證 C=2~3mm，同理，軸外伸段上安裝聯(lián)軸器、帶輪、鏈輪時(shí)，必須同樣處理。圖 10.7 中，軸承用脂潤滑，為了安裝擋油環(huán)，軸承端面距箱體內(nèi)壁距離為10~15mm;若軸承用油潤滑，則取為 3~5mm。 軸上平鍵的長度應(yīng)短于該軸段長度 5~10mm，鍵長要圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。圖 10.8 中，軸上零件端面距軸承蓋的距離為 B。如軸端采用凸緣式聯(lián)軸器，則用嵌入式軸承蓋時(shí)，則 B 可取 5~10mm。軸的強(qiáng)度校核根據(jù)初繪裝配草圖的軸的結(jié)構(gòu)，確定作用在軸上的力的作用點(diǎn)。一般作用在零件、軸承處的力的作用點(diǎn)或支承點(diǎn)取寬度的中點(diǎn)，對于角接觸球軸承或加圓錐滾子軸承，則應(yīng)查手冊來確定其支承點(diǎn)。確定了力的作用點(diǎn)和軸承間的支承距離后，可繪出軸的受力計(jì)算生產(chǎn)力簡圖，繪制彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖，然后對危險(xiǎn)剖面進(jìn)行強(qiáng)度校核。校核后，如果強(qiáng)度不夠應(yīng)增加軸徑，對軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改或改變軸的材料。如果強(qiáng)度已夠，而且算出的安全系數(shù)或計(jì)算應(yīng)力與許用值差不大，則初步設(shè)計(jì)的軸結(jié)構(gòu)正確，可以不再修改；若計(jì)算值小于許用應(yīng)力，也不要馬上減小軸徑，因?yàn)檩S徑不僅由軸的強(qiáng)度來確定，還要考慮聯(lián)軸器或?qū)S的直徑要求及軸承壽命、鍵連強(qiáng)度等要求。因此，軸徑大小應(yīng)在滿足其他條件后，才能確定。鍵連接強(qiáng)度校核，應(yīng)校核輪轂、軸、鍵三者擠壓強(qiáng)度的弱者。若強(qiáng)度不夠，可增加鍵的長度，或改用雙鍵，甚至可考慮增加軸徑來滿足強(qiáng)度的要求。根據(jù)檢驗(yàn)計(jì)算的結(jié)果，必要時(shí)應(yīng)對裝配底圖進(jìn)行修改。滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)軸承的組合設(shè)計(jì)應(yīng)從結(jié)構(gòu)上保證軸系的固定、游動(dòng)與游隙的調(diào)整，常用的結(jié)構(gòu)有：1．兩端固定這種結(jié)構(gòu)在軸承支點(diǎn)跨距300mm 的減速器中用得最多。對可調(diào)間隙的向心角接觸軸承，可通過調(diào)整軸承外圈的軸向位置得到合適的軸承游隙，以保證軸系的游動(dòng)，并達(dá)到一定的軸承剛度，使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、平穩(wěn)。有固定間隙的軸承，如向心球軸承(深溝球軸承)可在裝配時(shí)通過調(diào)整，使固定件與軸承外圈外側(cè)留有適量的間隙。2．一端固定，一端流動(dòng)此軸系結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但容許軸系有較大的熱伸長。多用于軸系及點(diǎn)跨距較大、溫升較高的軸系中。安排軸承時(shí)，常把受徑向力較小的一端作為游動(dòng) ，以減小游動(dòng)時(shí)的摩擦力。固定端可選用一個(gè)向心球軸承；但支點(diǎn)受力大、要求剛度高時(shí)，也可以采用一對向心角接觸軸承組合，并使軸承間隙達(dá)到最小，它的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。第九章 圓柱齒輪三維維造型及其技巧實(shí)例效果本例完成圓柱齒輪的繪制，最終效果如圖 50-1 所示。操作要點(diǎn)本例主要使用的命令有圓柱體(cylinder) 、圓(circle)、圓弧(arc)、修剪(trim) 、拉伸(extrude) 、直線(line)、差集(subtract)、陣列(array) 、圓角(fillet)和渲染(render)。制作圓柱齒輪1。選擇［文件］/［新建］命令，或者單擊［標(biāo)準(zhǔn)］工具欄中的按鈕，進(jìn)入繪圖窗口。2。選擇［繪圖］/［實(shí)體］/［圓柱體］命令，或單擊［實(shí)體］工具欄中的按鈕 ，或在命令行輸入 cyline 命令啟動(dòng)畫圓柱體命令，繪制一個(gè)以(0,0,0)為圓心，底面直徑為 190，高為 60 的圓柱體。3。選擇［繪圖］/［圓］/［圓心、直徑］命令，或單擊［繪圖］工具欄中的按鈕，繪制3 個(gè)以(0,0)為圓心，直徑分別為 190,200，和 208 的圓，如圖 50-2 所示。4。選擇［繪圖］/［圓弧］/［三點(diǎn)］命令，或單擊［繪圖］工具欄中的圓弧按鈕，繪制兩段圓弧，結(jié)果如圖 50-3 所示。5。選擇［修改］/［修剪］命令，或單擊［修改］工具欄中的修剪按鈕，將圖形修剪為如圖 50-4 所示。6。選擇［視圖］/［三維視圖］/［東南等軸測］命令，進(jìn)入東南等軸測窗口。7。選擇［繪圖］/［面域］命令，或在［繪圖］工具欄中單擊面域按鈕，將輪齒廓曲線所圍區(qū)域定義為一個(gè)面域。8。選擇［繪圖］/［實(shí)體］/［拉伸］命令，或在命令行輸入 extrude 命令，啟動(dòng)拉伸面命令，將輪齒廓面拉伸成高為 60 的輪齒實(shí)體，結(jié)果如圖 50-5 所示。9、選擇［修改］/［陳列］命令，或在［修改］工具欄中單擊陳列按鈕，彈出［陳列］對話框，設(shè)置參數(shù)如圖 50-6 所示，單擊選擇對象按鈕，選擇第 8 步繪制的拉伸實(shí)體，單擊［確定］按鈕，陳列如果如圖 50-7 所示。10。選擇［繪圖］/［實(shí)體］/［圓柱體］命令，啟動(dòng)繪制圓柱體命令，繪制分別以點(diǎn)(0,0，0)和點(diǎn) (0,0，40)為圓柱體底面中心，直徑為 170，高為 20 的圓柱體，結(jié)果如果 50-8所示。圖 50-5 拉伸后的輪齒實(shí)體12。選擇［修改］/［實(shí)體編輯］/［差集］命令，用齒輪體減去繪制的兩個(gè)圓柱體。13。選擇［繪圖］/［實(shí)體］/［圓柱體］命令，啟動(dòng)繪制圓柱體命令，繪制以點(diǎn)(0,0，0)為圓柱體底面中心，直徑為 90，高為 60 的圓柱體，結(jié)果如圖 50-9 所示。14。選擇［修改］/［實(shí)體編輯］/［并集］命令，或在［實(shí)體編輯］工具欄中單擊并集按鈕，然后選擇輪齒與齒輪體，對它們求并集。15。選擇［繪圖］/［實(shí)體］/［圓柱體］命令，啟動(dòng)繪制圓柱體命令，繪制以點(diǎn)(0,65,20)為圓柱體底面中心，直徑為 20，高為 20 的圓柱體，結(jié)果如圖 50-10 所示。16。選擇［修改］/［陣列］命令，或在［修改］工具欄中單擊陳列按鈕，彈出［陣列］對話框，設(shè)置參數(shù)如圖 50-11 所示，單擊選擇對象按鈕，選擇 15 步繪制的直徑為 20 的圓柱體，單擊［確定］按鈕，陣列結(jié)果如圖 50-12 所示。提示：可以單獨(dú)操作陣列中的每個(gè)對象。如果在構(gòu)造陣列時(shí)選擇了多個(gè)對象，則在復(fù)制和陣列操作過程中 AutoCAD 將把這睦對象視為一個(gè)整體進(jìn)行處理。17。選擇［修改］/［實(shí)體編輯］/［差集］命令，將陣列的 6 個(gè)圓柱體從齒輪實(shí)體中減去。18。選擇［繪圖］/［實(shí)體］/［長方體］命令，啟動(dòng)畫長方體命令，繪制以(0,0 ， 0)為圓柱底面中心，直徑為 55，高為 60 的圓柱體，結(jié)果如圖 50-13 所示。圖 50-6 陣列對話框圖 50-6 陣列后的結(jié)果圖 50 -9 繪制一個(gè)圓柱體圖 50-8 給制兩個(gè)圓柱體圖 50-13 繪制圓柱體圖 50-14 繪制一個(gè)長方體圖 50-15 求差集后結(jié)果19。選擇［繪圖］/［實(shí)體］/［長方體］命令，啟動(dòng)畫長方體命令，繪制一個(gè)以點(diǎn)(0，-4,0)為角點(diǎn)，以點(diǎn)(32.5,4，60) 為另一角點(diǎn)的長方體，結(jié)果如圖 50-14 所示。20。選擇［修改］/［實(shí)體編輯］/［差集］命令，使用齒輪減去繪制的直徑為 55 的圓柱體和繪制的長方體，結(jié)果如圖 50-15 所示。21。選擇［視圖］/［三圍動(dòng)態(tài)觀察器］命令調(diào)整視角，選擇［修改］ /［圓角］命令，或在［修改］工具欄中單擊圓角按鈕，或在命令行輸入命令 fillet，啟動(dòng)圓角命令，將切削幅板面時(shí)產(chǎn)生的棱邊和幅板空倒成等半徑為 2 的圓角。這樣齒輪全部創(chuàng)建完成，結(jié)果如圖 50-16 所示。22。執(zhí)行［渲染］命令，附著“WHITE PLASTIC 2S”材質(zhì)，渲染結(jié)果如圖 50-1 所示。技巧歸納定義面域的步驟:(1)從［繪圖］菜單中選擇［面域］命令。(2)選擇對象以創(chuàng)建面域。(3)這些對象必須各自形成閉合域，例如圓或閉合多段線。(4)按 Enter 鍵。命令行上的消息指出檢測到了多少環(huán)以及創(chuàng)建了多少面域。 圖 50-16 效果圖機(jī)器安裝與保養(yǎng)說明1 安裝前應(yīng)檢查部件是否齊全，對薄板件，如滾筒，出進(jìn)槽，隔熱元件應(yīng)輕拿輕放，嚴(yán)禁撞擊，同時(shí)檢查電爐絲是否受潮銹蝕。