烘干機設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計說明書

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目錄第一章 摘要 .3第二章 烘干機設(shè)計任務(wù)書 .32．1 畢業(yè)設(shè)計目的 32．2 工作原理 32．3 設(shè)計方案 42. 4 速機構(gòu) .7第三章 選擇電動機 83．1 原始數(shù)據(jù) 83．2 選擇電動機的型號 83．4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 10第四章 帶設(shè)計 114．1 電動機功率計算 114．2 選擇帶輪的直徑 ， 。 111d24．3 驗算帶速 v .124．4 確定傳動的中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 Ld， .124．5 驗算不帶輪上的包角 13?4．6 確定帶輪的根數(shù) Z .134．7 確定帶的初拉力 F0 134．8 計算帶傳動作用在軸上的力 FQ（壓軸力） .14第五章、計設(shè)園柱齒輪輪傳動 .145．2 齒面接觸疲勞強度計算 155．3 齒輪強度計算 17第六章 軸的設(shè)計 .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)計感想 .34參考資料 .35烘干機設(shè)計第一章 摘要畢業(yè)設(shè)計是我們在學(xué)完三年教學(xué)計劃所規(guī)定的全部課之后，綜合運用所學(xué)過的全部理論知識與實踐相結(jié)合的實踐性數(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際問題的能力，從而達(dá)到鞏固，擴大，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，運用國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊，圖冊等工具書，進(jìn)行設(shè)計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件的獨立工作能力。我課題是一烘干機設(shè)計和烘干機的一些零件三維造型，在畫圖方面運用大量畫圖技巧。在此用到的制圖軟件是 CAD。關(guān)鍵字 烘干機，AutoCAD,第二章 烘干機設(shè)計任務(wù)書2．1 畢業(yè)設(shè)計目的畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計劃的最后一個極為重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運用所學(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)生滾筒翻滾拋揚和前進(jìn)三種運動，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：適用范圍廣，可改進(jìn)性強、成本低、易控制、結(jié)構(gòu)簡單。缺點：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——殺青（保質(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)計方案方案（一）如圖所如圖1.1方案（一）分析：1，可以實現(xiàn)拋揚、前進(jìn)、翻滾運動。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：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間長。2，內(nèi)圓筒與外圓筒總有間隙當(dāng)原料萎軟時易出現(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)傳動比。圖1.4 方案（四）2. 4 速機構(gòu)方案（一）圖1.5 減速方案分析：由于計設(shè)滾筒直徑較小，原料較輕時，固采用滾輪磨擦帶動蝸輪蝸桿減速。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)計用于家庭式制作，量少時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動經(jīng)過皮帶輪減速小齒輪傳到主滾筒上的大齒圈，驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)，整個減速機構(gòu)全部安裝在底座經(jīng)螺栓固定在總支架上。第三章 選擇電動機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 選擇電動機的型號本機構(gòu)在常溫下連續(xù)工作，載何平衡，對起動無特殊要求，但是工作環(huán)境灰塵較多，故選用Y型三相籠型感應(yīng)電動機，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓為 380V1）選擇電動機功率。工作機所需功率： ??2.196.01/3.24510/ ???wwFvP?2）電動機的工作功率：電動機到滾筒的總功率為： 321??由表 7.3 查得： =0.96（V 帶傳動） ； =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，選電動機額定功率為1.5KW3） 確定電動機轉(zhuǎn)速．滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為：按表7.3推薦的傳動比合理范圍，?。謳鲃拥膫鲃颖萯 1′=2 ～4，二級圓柱齒輪減速傳動比i2′=10～40，則總傳動比合理范圍為 i′=20～160，電動機轉(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 電動機可用型號綜合考慮減輕電動機及傳動裝置的重量和節(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 電動機安裝尺寸3．3計算總傳動比各分配各級傳動比．1）計算總傳動比： = 1500/11.46≈86Wmni/?2）分配傳動裝置傳動比：“0i?式中：i 0i′分別為帶傳動和減速齒輪的傳動比；為使Ｖ帶傳動外廓尺寸不致過大，而，所以：8.20? 7.308.2/6/0' ??i3）分配各級傳動比。 9.4/./12''i3．4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1）計算各軸轉(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）計算各軸轉(zhuǎn)矩：電動機軸的輸出轉(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)運動參數(shù)和力參數(shù)列表如下表圖2.3 運動參數(shù)和力參數(shù)列表第四章 帶設(shè)計一）帶傳動計設(shè)的主要內(nèi)容：選擇合理的傳動參數(shù)，確定帶的型號、長度、根數(shù)、傳動中心距安裝要求（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，以便安裝時檢查，依據(jù)具體情況考慮張緊方案．三）算出軸壓力，以供計設(shè)軸和軸時使用．四）由帶輪直徑及滑動率計算實際傳動比和大帶輪轉(zhuǎn)速，以此修正減速器傳動比的和輸入轉(zhuǎn)矩．4．1 電動機功率計算電機1500r/min 從到帶輪Ｋ ＝1.0 Ａ計算功率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 驗算帶速 v因為帶過大，帶在單位時間應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)增多，帶的壽命將會降低；同時，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。帶速過大時應(yīng)減小帶輪的直徑，但帶速也不宜太低，因為帶速過低，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，可按下式計算所需帶的計算長度 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按下面公式近似計算實際中心距 a 342108536201 ???????Ld考慮到安裝調(diào)整和補償初拉力 F0 的需要，中心距的變動范圍為： mLda94.30120.34. 17515mxin ??????4．5 驗算不帶輪上的包角 ?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對傳動能力的影響， 式中，K b為彎?????????kbnP10曲影響系數(shù)考慮帶紅過大帶輪時所受彎曲應(yīng)力的減小對傳動能力的影響，查表 14-9K1為傳動比影響系數(shù)，考慮 i≠1 對傳動能力的影響，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 是保證帶傳動正常工作的必要條件，單根 V 帶較適宜的初拉力 F0 的計算公式為 NqvKaZvPdF5415.202??????????4．8 計算帶傳動作用在軸上的力 FQ（壓軸力）為設(shè)計安裝帶輪的軸和軸承，應(yīng)計算 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 可以近似計算為 NzQ10269sin0????????第五章、計設(shè)園柱齒輪輪傳動5．1注意事項和基本參數(shù)：齒輪材的選擇要注意毛壞制造方法。直徑d≤500㎜時根據(jù)設(shè)備能力，采用鍛造或鑄毛壞，當(dāng)d＞500㎜時多用鑄造毛坯，材料的力學(xué)性能與毛壞尺寸有關(guān)。本機構(gòu)齒輪傳動屬于開式齒輪傳動，其主要失效形式是齒面磨損和輪齒折斷，不會發(fā)生點蝕，因為磨損尚沒有成熟的計算方法，故只進(jìn)行齒根彎曲疲勞強度計算，并將按強度計算所得模數(shù)增大10%～15%，來考慮磨損的影響。為計算齒輪的強度，同時也為軸、軸承的計算，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。為計算方便，將F n在節(jié)點分解為相互垂直的兩個力，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，主動輪的圓周力F t與其相反，從動輪的圓周為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 齒面接觸疲勞強度計算 齒面的疲勞點蝕與齒面接觸應(yīng)力的大小有關(guān)，為保證在預(yù)定期的工作時間里不發(fā)生疲勞點蝕，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 齒輪強度計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）式中彎曲強度計算的載荷系數(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）彎曲強度計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)值代入齒根彎曲強度計算公式得：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)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮以下幾個主要因素：軸在機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)計時，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)端面流動軸承端蓋的距離為L；a、s和L均為經(jīng)驗數(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)計時，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，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，該方案多用了一個套簡。下面選圖17－9a方案進(jìn)行設(shè)計。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，[ ]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，[ ]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、圓螺母和止動墊圈、彈性擋圈、軸端擋圈及圓錐面等。其特點及就應(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。軸的強度計算軸的強度計算應(yīng)根據(jù)軸上所受載荷情況采用相應(yīng)的計算方法。對僅傳遞扭矩的的傳動軸，按扭轉(zhuǎn)強度由式（17－1） 、 （17－2）計算：對既承受彎矩又承受扭矩的轉(zhuǎn)軸，應(yīng)按彎扭合成強度計算，必要時還應(yīng)按疲勞強度條件精確校核安全系數(shù)。這些問題的一般計算方法，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)。介考慮到軸的強度計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)于強度計算的一般理論與方法，結(jié)合軸的受力特點，分專題概括列出軸的強度計算要點，然后通過一個設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求較全面的軸設(shè)計實例，具體展示軸的強度計算的過程、步驟一與內(nèi)容。強度計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)軸的強度校核：①確定危險截面 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)行強度校核②安全系數(shù)校核計算 由于該減速器軸轉(zhuǎn)動彎矩上起對稱循環(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)時的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由表 26.3-5~7 取 ＝2，因為齒輪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)的時間很短(以秒計)，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，電源供給的電壓與電流的關(guān)系，這個關(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，才能確保電焊機的安全工作。焊接短路時，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 選擇滾動軸承減速器中常用的軸承是滾動承，滾動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，一般選用深溝球軸承，當(dāng)軸承既承向載荷時，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，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，一般選用球軸承。（3）載荷較大且有沖擊振動時，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，這種優(yōu)點不顯著，由于球軸承價格低廉，這時應(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支承時，一般選用自動調(diào)心軸承；反之，不能自動調(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)濟性。若幾種軸承都適合工作條件，則優(yōu)先選用價格低的。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(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)滾動軸承肩定位時，其軸肩直徑由滾動軸承標(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，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，則 B 可取 5~10mm。軸的強度校核根據(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。一般作用在零件、軸承處的力的作用點或支承點取寬度的中點，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。確定了力的作用點和軸承間的支承距離后，可繪出軸的受力計算生產(chǎn)力簡圖，繪制彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖，然后對危險剖面進(jìn)行強度校核。校核后，如果強度不夠應(yīng)增加軸徑，對軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改或改變軸的材料。如果強度已夠，而且算出的安全系數(shù)或計算應(yīng)力與許用值差不大，則初步設(shè)計的軸結(jié)構(gòu)正確，可以不再修改；若計算值小于許用應(yīng)力，也不要馬上減小軸徑，因為軸徑不僅由軸的強度來確定，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。鍵連接強度校核，應(yīng)校核輪轂、軸、鍵三者擠壓強度的弱者。若強度不夠，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度的要求。根據(jù)檢驗計算的結(jié)果，必要時應(yīng)對裝配底圖進(jìn)行修改。滾動軸承的組合設(shè)計軸承的組合設(shè)計應(yīng)從結(jié)構(gòu)上保證軸系的固定、游動與游隙的調(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，并達(dá)到一定的軸承剛度，使軸承運轉(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。多用于軸系及點跨距較大、溫升較高的軸系中。安排軸承時，常把受徑向力較小的一端作為游動 ，以減小游動時的摩擦力。固定端可選用一個向心球軸承；但支點受力大、要求剛度高時，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］/［實體］/［圓柱體］命令，或單擊［實體］工具欄中的按鈕 ，或在命令行輸入 cyline 命令啟動畫圓柱體命令，繪制一個以(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?。?［三點］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)域定義為一個面域。8。選擇［繪圖］/［實體］/［拉伸］命令，或在命令行輸入 extrude 命令，啟動拉伸面命令，將輪齒廓面拉伸成高為 60 的輪齒實體，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 步繪制的拉伸實體，單擊［確定］按鈕，陳列如果如圖 50-7 所示。10。選擇［繪圖］/［實體］/［圓柱體］命令，啟動繪制圓柱體命令，繪制分別以點(0,0，0)和點 (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 拉伸后的輪齒實體12。選擇［修改］/［實體編輯］/［差集］命令，用齒輪體減去繪制的兩個圓柱體。13。選擇［繪圖］/［實體］/［圓柱體］命令，啟動繪制圓柱體命令，繪制以點(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］/［實體編輯］/［并集］命令，或在［實體編輯］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］/［實體］/［圓柱體］命令，啟動繪制圓柱體命令，繪制以點(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：可以單獨操作陣列中的每個對象。如果在構(gòu)造陣列時選擇了多個對象，則在復(fù)制和陣列操作過程中 AutoCAD 將把這睦對象視為一個整體進(jìn)行處理。17。選擇［修改］/［實體編輯］/［差集］命令，將陣列的 6 個圓柱體從齒輪實體中減去。18。選擇［繪圖］/［實體］/［長方體］命令，啟動畫長方體命令，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 繪制一個圓柱體圖 50-8 給制兩個圓柱體圖 50-13 繪制圓柱體圖 50-14 繪制一個長方體圖 50-15 求差集后結(jié)果19。選擇［繪圖］/［實體］/［長方體］命令，啟動畫長方體命令，繪制一個以點(0，-4,0)為角點，以點(32.5,4，60) 為另一角點的長方體，結(jié)果如圖 50-14 所示。20。選擇［修改］/［實體編輯］/［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，啟動圓角命令，將切削幅板面時產(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，同時檢查電爐絲是否受潮銹蝕。