小型印刷廠單頭鐵絲訂書機(jī)的設(shè)計(jì)

1、畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 題題 目目 小型印刷廠單頭鐵絲訂書機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)學(xué) 院院 機(jī)械工程學(xué)院 專專 業(yè)業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班班 級(jí)級(jí) 機(jī)自 0703 班 學(xué)學(xué) 生生 孫學(xué)偉 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 張冰 二一一 年 五 月 三十 日 摘 要 隨著我國印刷工業(yè)的不斷發(fā)展和裝訂自動(dòng)化技術(shù)的不斷提高，市場(chǎng)對(duì)鐵絲訂書 設(shè)備的需求不斷加大。同時(shí)，隨著人們健康環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，使得人們對(duì)訂書 設(shè)備工作性能的要求越來越高，特別是從事印刷裝訂工作的勞動(dòng)者們。正是基于這 種情況，一種新型自動(dòng)化鐵絲訂書機(jī)機(jī)開始在市場(chǎng)上出現(xiàn)。 本文對(duì)鐵絲訂書機(jī)的研究分為兩個(gè)部分：第一部分是對(duì)鐵絲訂書機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)進(jìn)行

2、設(shè)計(jì)計(jì)算，利用以往設(shè)計(jì)減速器的知識(shí)來設(shè)計(jì)這部分，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)主要是通 過V帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)。還涉及到一些零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核。 第二部分主要是對(duì)鐵絲訂書機(jī)的工作部分即機(jī)頭進(jìn)行闡述，并沒有涉及到計(jì)算 方面，但是參考大量的有關(guān)書籍和文獻(xiàn)后方才對(duì)這部分做出了明確的表達(dá)。 在對(duì)本課題的研究和論文的編寫過程中，參考了大量文獻(xiàn)，對(duì)于一些重要的信 息作了系統(tǒng)的歸納總結(jié)。使文章更具有說服力，并且突出了課題研究的重要意義。 關(guān)鍵詞：鐵絲訂書機(jī)；傳動(dòng)結(jié)構(gòu)；V 帶傳動(dòng)；鏈傳動(dòng) ABSTRACT With the continuous development of the printing industry and bi

3、nding automation technology continues to improve, the market demand for the wire stapler equipment is increasing. Meanwhile, as people continue to enhance health awareness, the demand for the stapler device performance have become increasingly improving, particularly those who engaged in printing an

4、d binding work. It is with this situation, a new type of automatic wire stapler machine begins to appear on the market. Research on the wire stapler is divided into two parts: The first part is the transmission wire stapler structure design calculations, using the previous design knowledge to design

5、 the gear part, transmission structure mainly through the V belt drive and chain drive. It also involves the design of some parts calculation and verification. The second part is mainly the work of the wire part of the stapler head to elaborate and does not relate to computing, but a large number of

6、 relevant reference books and literature to make this part only after a clear expression. On this topic in the research and thesis writing process, the reference to the extensive literature, some important information for a systematic summarized. Make the article more persuasive, and highlights the

7、importance of research. Key words：Wire stapler；Transmission structure；V belt drive；Chain drive 目 錄 摘要.I ABSTRACT .II 1 前 言.1 1.1 鐵絲訂書機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r.1 1.2 研究的目的及意義.1 2 設(shè)計(jì)課題.3 2.1 設(shè)計(jì)鐵絲訂書機(jī)的傳動(dòng)裝置.3 2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及參數(shù).4 2.3 工作條件.4 2.4 總體結(jié)構(gòu).5 3 總體設(shè)計(jì).6 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇6 3.2 計(jì)算總傳動(dòng)比以及分配各級(jí)傳動(dòng)比6 3.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù).7 4 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.9 4.

8、1 V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算.9 4.2 V 帶輪的設(shè)計(jì)12 4.3 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算.13 4.4 滾子鏈連輪的設(shè)計(jì).15 5 軸的設(shè)計(jì)與校核.17 5.1 高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.17 5.2 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.25 6 滾動(dòng)軸承的選擇與校 核.27 6.1 高速軸滾動(dòng)軸承的選擇27 6.2 受力分析.27 6.3 驗(yàn)算軸承的壽命27 7 鍵的選擇與校 核.29 7.1 電動(dòng)機(jī)軸上鍵的選擇與校核.29 7.2 高速軸上鍵的選擇與校核29 7.3 低速軸上鍵的選擇與校核.30 8 工作機(jī)頭的闡 述.32 9 結(jié)論. .33 參考文獻(xiàn).34 致謝.35 1 前言 1.1 鐵絲訂書機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 隨著印

9、刷業(yè)發(fā)展，國內(nèi)外對(duì)裝訂設(shè)備的要求越來越高。各種型號(hào)的的鐵絲訂書 機(jī)問世！針對(duì)這些研究現(xiàn)狀列舉一些型號(hào)訂書機(jī)以及它的性能特點(diǎn)： TD101 型單頭鐵絲訂書機(jī),該機(jī)經(jīng)久耐用，操作方便，外型美觀。它設(shè)有校車調(diào) 整裝置，具有平訂或騎馬訂功能，適用于裝訂各類書刊、雜志、簿本、及皮革泡塑 硬紙板等，是機(jī)關(guān)、院校、最理想的裝訂設(shè)備。 紫光 TD102 單頭鐵絲訂書機(jī),本機(jī)專門用于裝訂書籍、簿本和雜志，還可用于 皮革、泡塑、硬紙板等特殊材料訂合，具有平訂和騎訂兩種形式。本機(jī)還有手動(dòng)校 車調(diào)整裝置和電器保護(hù)裝置，可分檔調(diào)速，使用安全可靠、方便，是印刷裝訂的必 需設(shè)備。 紫光 TD104 單頭鐵絲訂書機(jī),本機(jī)除了

10、具有 TD102 型的基本裝訂功能外，還有 一個(gè)特點(diǎn)是可滿足裝訂特大開本（對(duì)開）的特殊要求。本機(jī)還有手動(dòng)校車調(diào)整裝置 和電器保護(hù)裝置，可分檔調(diào)速，使用安全可靠、方便，是印刷裝訂的必需設(shè)備。 TD202 系列多頭鐵絲訂書機(jī)是集 404 多頭騎馬訂書機(jī)和 TD101 單頭訂書機(jī)性能 優(yōu)勢(shì),專為中小印刷廠設(shè)計(jì)的一種新型訂書機(jī).它定位準(zhǔn)確,備有可調(diào)節(jié)自動(dòng)定位裝置 既能騎馬訂又能平訂.而且體積小,效率高.操作簡便 價(jià)格低廉.可裝 1-4 個(gè)機(jī)頭,8 開 本一下書頁雙訂一次完成.本機(jī)可配 2-4 個(gè)機(jī)頭.,最近本廠改進(jìn)了設(shè)計(jì)和工藝，生產(chǎn) 出了國內(nèi)唯一的一款高性能訂書機(jī)，它具有以下特點(diǎn)：（1）國內(nèi)唯一在 T

11、D202 上 采用雙導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)，使機(jī)器的裝訂精度更高，運(yùn)行更平穩(wěn)，更有效的保護(hù)訂頭不被損 壞。 （2）國內(nèi)唯一采用鍍硬鉻導(dǎo)柱，使機(jī)器的使用壽命更長，維修率更低。 （現(xiàn)國內(nèi) 訂書機(jī)全部采用單導(dǎo)柱普通軟軸） （3）國內(nèi)唯一采用三維立體設(shè)計(jì)，使機(jī)器更人性 化，裝訂尺寸范圍更大，可裝訂非標(biāo)準(zhǔn)騎馬和平訂尺寸，國內(nèi)唯一訂書機(jī)有此功能。 （4）國內(nèi)唯一采用激光數(shù)控切割加工，使機(jī)器的外型更美觀，裝配精度更高。 1.2 研究的目的及意義 針對(duì)國內(nèi)外鐵絲訂書機(jī)研究現(xiàn)狀，鐵絲訂書機(jī)的研究還有待深入。在印刷的整 個(gè)工藝過程中,印后裝訂設(shè)備與印前、印刷設(shè)備相比,都處于較落后的狀態(tài)。不少從 事書刊印刷的中小企業(yè), 大量的裝

12、訂作業(yè)仍處于手工、半機(jī)械化、半自動(dòng)化作業(yè)。 裝訂作為整個(gè)印刷加工的最后一道工序,愈來愈顯出其重要作用。鐵絲訂書機(jī)在中、 小型印刷企業(yè)里使用廣泛,并在裝訂各種書籍及雜志中發(fā)揮了重要作用。鐵絲釘書機(jī) 的作用主要是釘書機(jī)頭,目前常用的釘書機(jī)頭有兩種輸料形式, 雖有區(qū)別, 但工作過 程基本相同。然而操作人員普遍對(duì)裝訂設(shè)備原理、 工作過程缺乏整體認(rèn)識(shí)和系統(tǒng)的 理解,往往顧此失彼難以調(diào)整到位,誤認(rèn)為設(shè)備發(fā)生故障。因此,有必要對(duì)鐵絲訂書機(jī) 的工作中常出現(xiàn)的問題, 做以簡單分析, 以便更好地使用、調(diào)整與維修保養(yǎng),有效利 用設(shè)備提高裝訂質(zhì)量和效率。 6 通過大量查找資料，并沒有發(fā)現(xiàn)太多關(guān)于本課題的研究內(nèi)容。但是

13、曾經(jīng)有人研 究過自動(dòng)訂書機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)，主要研究如何實(shí)現(xiàn)訂書機(jī)的連續(xù)訂書功能，他們通 過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)，再經(jīng)過凸輪傳動(dòng)，在凸輪近休階段可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)料功能，這 樣凸輪轉(zhuǎn)一周完成一次訂書動(dòng)作。 最后我要設(shè)計(jì)一款也能實(shí)現(xiàn)連續(xù)訂書功能的訂書機(jī)，他要克服以往一些鐵絲訂 書機(jī)的缺點(diǎn)，并且有自己的創(chuàng)新特點(diǎn)。大多數(shù)鐵絲訂書機(jī)是通過兩級(jí) V 帶傳動(dòng)來驅(qū) 動(dòng)的，但是這明顯是一個(gè)缺點(diǎn)，會(huì)降低帶的速度，從而給訂書機(jī)帶來一些麻煩。針 對(duì)這個(gè)問題，就有了研究的意義。 2 設(shè)計(jì)課題 本章主要講述鐵絲訂書機(jī)的工作條件，設(shè)計(jì)內(nèi)容及參數(shù)，傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)以及整 體結(jié)構(gòu)布置. 2.1 設(shè)計(jì)鐵絲訂書機(jī)的傳動(dòng)裝置 在日常生活中，我們經(jīng)常

14、遇到批量裝訂問題，如打印店里裝訂已打印好的紙張、 出版社小批量裝訂圖書、實(shí)驗(yàn)室裝訂試驗(yàn)報(bào)告冊(cè)等。如果使用傳統(tǒng)方法裝訂，即使 用普通手動(dòng)鋁釘訂書機(jī)，工作效率太低且耗費(fèi)人力；如果使用大型的裝訂機(jī)，成本 太大，并且很不實(shí)用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)就是設(shè)計(jì)小型印刷廠使用的單頭鐵絲訂 書機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。至于鐵絲訂書機(jī)的工作部分比較復(fù)雜，所以暫不予考慮設(shè)計(jì)。 針對(duì)鐵絲訂書機(jī)的傳動(dòng)部分，有多種工作方式。如齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、V 帶傳 動(dòng)等等。設(shè)計(jì)之初綜合考慮，至少經(jīng)過兩次減速裝置才能達(dá)到要求的傳動(dòng)比，因此 得到幾種傳動(dòng)方案，例如：兩級(jí)齒輪傳動(dòng)、兩級(jí) V 帶傳動(dòng)、兩級(jí)鏈傳動(dòng)、一級(jí)齒輪 傳動(dòng)加一級(jí) V 帶傳、一級(jí)齒

15、輪傳動(dòng)加一級(jí)鏈傳動(dòng)、一級(jí) V 帶傳動(dòng)加一級(jí)鏈傳動(dòng)。有 了這么多傳動(dòng)方案，進(jìn)行初步的分析比較。 齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中重要的傳動(dòng)之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞功率可達(dá) 數(shù)十萬千瓦，圓周速度可達(dá) 200m/s。 齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有： 1）效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率為最高。如一級(jí)圓柱齒輪 傳動(dòng)的效率可達(dá) 99%。這對(duì)大功率傳動(dòng)十分重要，因?yàn)榧词剐手惶岣?1%，也有 很大的經(jīng)濟(jì)意義。 2）結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較小。 3）工作可靠、壽命長 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十 分可靠，壽命可長達(dá)一、二十年，這也是其他機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的

16、。這對(duì)車輛及 在礦井內(nèi)工作的機(jī)器尤為重要。 4）傳動(dòng)比穩(wěn)定 傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛 應(yīng)用，也就是由于具有這一特點(diǎn)。 但是齒輪傳動(dòng)的制造安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過大的 場(chǎng)合。 帶傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)。帶傳動(dòng)的基本組成零件是（主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪）和 傳動(dòng)帶。當(dāng)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用帶輪和傳動(dòng)帶間的摩擦或嚙合作用，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng) 力通過傳動(dòng)帶 2 傳遞給從動(dòng)帶輪。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉和緩 沖吸振等特點(diǎn)，在近代機(jī)械中應(yīng)用廣泛。 鏈傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，它由鏈條和鏈輪（小鏈輪和大鏈輪）組成。通過鏈輪 輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。鏈傳動(dòng)

17、在機(jī)械制造中應(yīng)用廣泛。與摩擦 型的帶傳動(dòng)相比，連傳動(dòng)無彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象，因此能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng) 比，傳動(dòng)效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張得很緊，所以作用于軸上的徑向壓 力較小；鏈條用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動(dòng)的整體尺寸較小，結(jié) 構(gòu)較為緊湊；同時(shí)，鏈傳動(dòng)能在高溫和潮濕的環(huán)境下工作。 與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低，成本也低。在遠(yuǎn)距離傳 動(dòng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動(dòng)輕便得多。鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：只能實(shí)現(xiàn)平行軸的同向 傳動(dòng)；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時(shí)有噪聲；不 宜用在載荷變化很大、高速和急速反向的傳動(dòng)中。 鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，兩

18、軸相距較遠(yuǎn)，低速重載，工作環(huán)境惡劣，以 及其他不宜采用齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。 1 綜合考慮最終選擇最佳的傳動(dòng)系統(tǒng)方案： 電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)，經(jīng)過第一級(jí) V 帶傳動(dòng)減速，再通過第二級(jí)滾子鏈傳動(dòng)減 速，得到不同的轉(zhuǎn)速，從而使裝訂速度不同。針對(duì)鐵絲訂書機(jī)工作情況等，綜合考 慮要求傳動(dòng)比在一定范圍內(nèi)即可。 2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及參數(shù) 小型印刷廠單頭鐵絲訂書機(jī)的總體設(shè)計(jì)：該機(jī)設(shè)有校車調(diào)整裝置，具有平訂或 騎馬訂功能，適用于裝訂各類書刊、雜志、簿本、及皮革泡塑硬紙板等。主要設(shè)計(jì) 內(nèi)容有： 設(shè)計(jì)鐵絲訂書機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，主要分為 V 帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)，并且具有平訂和騎 馬訂的功能. 主要技術(shù)參數(shù): 表 2-1 裝訂厚度 0

19、.2-25mm 裝訂速度130-200 次/分 電機(jī)功率380V 0.55kW 機(jī)器重量200Kg 外形尺寸920*710*1420mm 2.3 工作條件 本次設(shè)計(jì)的單頭鐵絲訂書機(jī)主要用于小型印刷廠，從事紙張、圖書、手冊(cè)、雜 志的裝訂工作。這樣的場(chǎng)合比較通風(fēng)，周圍的環(huán)境比較干燥，鐵絲訂書機(jī)的工作量 不是很繁重，并且載荷變化較小，傳動(dòng)平穩(wěn)。 2.4 總體結(jié)構(gòu)圖 總體結(jié)構(gòu)圖分為三部分，第一部分是電動(dòng)機(jī)通過 V 帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳到高速軸， 第二部分是通過鏈傳動(dòng)將動(dòng)力傳給低速軸，第三部分是工作臺(tái)。 圖 2.1 總體結(jié)構(gòu)構(gòu)圖 3 總體設(shè)計(jì) 本章主要講述訂書機(jī)電動(dòng)機(jī)的選型，總體傳動(dòng)比的計(jì)算以及分配傳動(dòng)比，傳

20、動(dòng) 裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)所給的技術(shù)參數(shù)選擇合適的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的額定電壓是 380V，額定功率 是 0.55kW，由此選擇的是 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)。下面是電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)： 表 3-1 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定 功率 /kW 滿載 轉(zhuǎn)速 /(r/min) 額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 /Kg 同步轉(zhuǎn)速 1500r/min,4 極 Y801-40.5513902.42.317 3.2 計(jì)算總傳動(dòng)比以及分配各級(jí)傳動(dòng)比 根據(jù)給定的技術(shù)參數(shù)裝訂的速度是 130-200 次/分鐘，因此鐵絲訂書機(jī)的轉(zhuǎn)速是 130200r/min。電動(dòng)機(jī)的計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)是它的滿載轉(zhuǎn)速 13

21、90r/min。 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比要求應(yīng)為： (3.1) w m n n i 所以鐵絲訂書機(jī)的總傳動(dòng)比范圍是： 130 1390 200 1390 i 即 7 . 1095 . 6 i 在已知總傳動(dòng)比要求時(shí)，如何合理的分配各級(jí)的傳動(dòng)比，要考慮一些幾點(diǎn)： 1)各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比應(yīng)盡量在推薦范圍內(nèi)選?。▍⒁姍C(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手 冊(cè)表 1-8 或表 13-2） 。 2）應(yīng)使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，重量較輕。 3）應(yīng)使各傳動(dòng)件尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱合理，避免干涉碰撞。 傳動(dòng)裝置的實(shí)際傳動(dòng)比要由選定的齒數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)帶輪直徑準(zhǔn)確計(jì)算，因而與要求 的傳動(dòng)比可能有誤差。一般允許工作機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速與要求轉(zhuǎn)速的相對(duì)誤差為（3

22、5）% 。 2 表 3-2 傳動(dòng)類型傳動(dòng)比 V 帶傳動(dòng)7 鏈傳動(dòng)6 所以選擇第一級(jí) V 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，第二級(jí)鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比。5 . 2 0 i4 1 i 3.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 3.3.1 各軸轉(zhuǎn)速 (3.2) 1 1 2 0 1 i n n i n n m 式中，為電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，r/min；、分別為 1、2 軸的轉(zhuǎn)速，r/min；1 m n 1 n 2 n 軸為高速軸，2 軸為低速軸；、 依次為電動(dòng)機(jī)軸至 1 軸、2 軸間的傳動(dòng)比。 0 i 1 i 所以: min)/(139 4 556 min)/(556 5 . 2 1390 1 1 2 0 1 r i n n r i

23、n n m 3.3.2 各軸功率 (3.3) 12011212 011 d d PPP PP 式中，為電動(dòng)機(jī)軸輸出功率，kW；、為 1.、2 軸的輸入功率， d P 1 P 2 P kW；、 依次為電動(dòng)機(jī)軸與 1 軸，1 軸與 2 軸間的傳動(dòng)效率。 01 12 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表 1-7 機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值 表 3-3 種類效率 V 帶傳動(dòng)0.96 鏈傳動(dòng)0.96 滾動(dòng)軸承0.99（一對(duì)） 所以： )(496782 . 0 99 . 0 96 . 0 99 . 0 96 . 0 55 . 0 )(52272 . 0 99 . 0 96 . 0 55 . 0 12011212

24、011 kWPPP kWPP d d 3.3.3 各軸轉(zhuǎn)矩 (3.4) 12011012112 0101 iiTiTT iTT d d 式中，為電動(dòng)機(jī)軸的輸出功率， d TmN (3.5) d d d n P T9550 式中，、為軸的輸入轉(zhuǎn)矩， 1 T 2 TmN 所以： )(7788. 3 1390 55 . 0 95509550mN n P T d d d )(13223.3499 . 0 96 . 0 99 . 0 96. 045 . 27788 . 3 )(9784 . 8 99 . 0 96. 05 . 27788 . 3 12011012112 0101 mNiiTiTT mNi

25、TT d d 各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如下表： 表 3-5 軸號(hào)轉(zhuǎn)速（r/min）功率（）kW轉(zhuǎn)矩 （）mN 013900.553.7788 15560.522728.9784 21390.34.13223 4 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 本章主要設(shè)計(jì)鐵絲訂書機(jī)傳動(dòng)部分，分為 V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算和鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 計(jì)算，同時(shí)對(duì)帶輪和鏈輪進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 4.1 V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1.1 已知條件和設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì) V 帶傳動(dòng)時(shí)的已知條件包括：帶傳動(dòng)的工作條件；傳動(dòng)位置與總體尺寸限 制；所需傳遞的額定功率 P；小帶輪轉(zhuǎn)速大帶輪轉(zhuǎn)速或傳動(dòng)比。 1 n 2 ni 1 設(shè)計(jì)內(nèi)容包括選擇帶的型號(hào)、確定基準(zhǔn)長度、根

26、數(shù)、中心距、帶輪的材料、基 準(zhǔn)直徑以及結(jié)構(gòu)尺寸、初拉力和壓軸力、張緊裝置等。 設(shè)計(jì)鐵絲訂書機(jī)的第一級(jí)普通 V 帶傳動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)的功率是，滿kWP55 . 0 載轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比，每天工作 8 小時(shí)。min/1390 1 rn 5 . 2 0 i 4.1.2 設(shè)計(jì)步驟和方法 （1）確定計(jì)算功率 計(jì)算功率是根據(jù)傳遞的功率 P 和帶的工作條件而確定的 ca P (4.1)PKP Aca 式中：-計(jì)算功率，kW； ca P KA-工作情況系數(shù)，參見機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理 及機(jī)械零件教研室 編著 主編 濮良貴 紀(jì)名剛 副主編 陳國定 吳 立言（以下略寫）表 8-7； P-所需傳遞的額定功率

27、，如電動(dòng)機(jī)的額定功率或名義的負(fù)載功率， kW。 1 由表 8-7 查得工作情況系數(shù) KA=1.1，故 )(605. 055 . 0 1 . 1kWPKP Aca （2）選擇 V 帶的帶型 根據(jù)計(jì)算功率=0.605 和小帶輪轉(zhuǎn)速 n1=nd=1390r/min,從機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） ca P 圖 8-11 中選取普通 V 帶帶型。 所以選取 Z 型 V 帶。 （3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd并驗(yàn)算帶速 v 1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1 根據(jù) V 帶的帶型，參考機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 8-6 和表 8-8 確定小帶輪的基準(zhǔn) 直徑 dd1，應(yīng)使。 min1 )( dd dd 所以初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑

28、 dd1=71mm。 2）驗(yàn)算帶速 v 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）式（8-13）計(jì)算帶的速度。帶速不宜過低或過高，一 般應(yīng)使 v=525m/s，最高不超過 30m/s。 (4.2)/(1648 . 5 100060 139071 100060 11 sm nd v d 因?yàn)?5m/sv30m/s，所以帶速合適。 3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 由計(jì)算，并根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 8-8 加以圓整。 12dd idd (4.3)( 5 . 177715 . 2 12 mmidd dd 圓整后得 dd2=180mm。 （4）確定 V 帶的中心距 a，并選擇 V 帶的基準(zhǔn)長度 Ld 1）根據(jù)帶傳動(dòng)總體尺寸的限

29、制條件或要求的中心距，結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） 式（08-20）初定中心距 a0。 (4.4) 502 7 . 175 )18071(2)18071(7 . 0 )(2)(7 . 0 0 0 21021 a a ddadd dddd 所以：初定中心距 a0=200mm。 2）計(jì)算相應(yīng)的帶長 Ld0。由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）式（8-22）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn) 長度。 (4.5) )(1211.809 2004 )71180( )18071( 2 2002 4 )( )( 2 2 0 2 0 0 2 12 2100 mmL L a dd ddaL d d dd ddd 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 8-2 選帶的

30、基準(zhǔn)長度 Ld=800mm。 3）計(jì)算中心距 a 及其變化范圍。 由機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）式（8-23） 傳動(dòng)的實(shí)際中心距近似為 (4.6) )(195 2 1211.809800 200 2 0 0 mma a LL aa dd 考慮到帶輪的制造誤差、帶長誤差、帶的彈性以及因帶的松弛而產(chǎn)生的補(bǔ)充張 緊的需要常給出中心局的變動(dòng)范圍，按機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）式（8-24） (4.7) )(183 800015 . 0 195 015 . 0 min min min mma a Laa d (4.8) )(219 80003 . 0 195 03 . 0 max max max mma a Laa d （

31、5）驗(yàn)算小帶輪上的包角1 由式（8-7）可知，小帶輪上的包角1大于大帶輪上的包角2。又由式（8-6） 可知，小帶輪上的總摩擦力相應(yīng)地小于大帶輪上的總摩擦力。因此，打滑只可能在 小帶輪上發(fā)生。為了提高帶傳動(dòng)的工作能力，應(yīng)使 (4.9) 90148 195 3 . 57 )71180(180 3 .57 )(180 1 1 121 a dd dd （6）確定帶的根數(shù) z (4.10) L A r ca KKPP PK P P z )( 00 為了使各根 V 帶受力均勻，帶的根數(shù)不宜過多，一般應(yīng)少于 10 根。否則，應(yīng) 選擇橫截面積較大的帶型，以減少帶的根數(shù)。 1）計(jì)算單根 V 帶的額定功率 Pr。

32、 由 dd1=71mm 和 n1=1390r/min，查表 8-4a 得 P0=0.31kW。 根據(jù) n1=1390r/min，i=2.5 和 Z 型帶，查表 8-4b 得P0=0.03kW。 查表 8-5 得 Ka=0.915，查表 8-2 得 KL=1.00，于是 (4.11) )(3111 . 0 00 . 1 915 . 0 )03 . 0 31 . 0 ( )( 00 kWP P KKPPP r r Lr 2）計(jì)算 V 帶的根數(shù) z。 (4.12)9447 . 1 3111 . 0 605 . 0 r ca P P z 所以取 2 根 V 帶。 （7）確定帶的初拉力 F0 由式（8-

33、6） ，并計(jì)入離心力和包角的影響，查表 8-3 得 q=0.06Kg/m，可得單根 V 帶所需的最小初拉力為 (4.13) )(49)( 1648 . 5 06 . 0 1648 . 5 2915 . 0 605 . 0 )915 . 0 5 . 2( 500)( )5 . 2( 500)( min0 2 min0 2 min0 NF F qv zvK PK F ca 對(duì)于新安裝的 V 帶，初拉力應(yīng)為 1.5（F0）min；對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)后的 V 帶，初拉力應(yīng) 為 1.3（F0）min。安裝時(shí)應(yīng)保證初拉力 F0大于上述數(shù)值，但也不應(yīng)過大。 （8）計(jì)算帶傳動(dòng)的壓軸力 p F 為了設(shè)計(jì)帶輪軸的軸承，需要

34、計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的壓軸力 p F (4.14) )(188 2 148 sin4922 2 sin2 1 0 NF F zFF p p p 4.2 V 帶輪的設(shè)計(jì) 4.2.1 V 帶輪的設(shè)計(jì)內(nèi)容 根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑和帶輪的轉(zhuǎn)速等已知條件，確定帶輪的材料，結(jié)構(gòu)形式， 輪槽、輪輻和輪轂的幾何尺寸、公差和表面粗糙度以及相關(guān)技術(shù)要求。 1 4.2.2 帶輪的材料 常用用的帶輪材料為 HT150 或 HT200。轉(zhuǎn)速較高時(shí)可以采用鑄鋼或用鋼板沖壓 后焊接而成。小功率時(shí)可采用鑄鋁或塑料。 綜合考慮后，大小帶輪均采用的材料是 HT150。 4.2.3 帶輪的結(jié)構(gòu)形式 V 帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成。根據(jù)

35、輪輻結(jié)構(gòu)的不同，V 帶輪可以分為實(shí)心 式、腹板式、孔板式、橢圓輪輻式。V 帶輪的結(jié)構(gòu)形式于基準(zhǔn)直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪基 準(zhǔn)直徑為（d 為安裝帶輪的州的直徑，mm） ，可采用實(shí)心式；當(dāng) ddd5 . 2 時(shí)，可采用腹板式；當(dāng)，同時(shí)時(shí)，可采用 mmdd300mmdd300mmdD100 11 孔板式；當(dāng)時(shí)，可采用輪輻式。mmdd300 1 小帶輪軸,大帶輪軸。綜合考慮后，小帶輪采用實(shí)心式，mmdd19 1 mmdd48 2 大帶輪采用腹板式。 4.2.4 V 帶輪的輪槽 V 帶輪的輪槽于所選用的 V 帶的型號(hào)相適應(yīng)，見機(jī)械設(shè)計(jì)表 8-10。 V 帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使 V 帶工作面的夾角發(fā)生變

36、化。為了使 V 帶的工作面與帶輪的輪槽工作面緊密貼合，將 V 帶輪輪槽的工作面的夾角做成小于 40 。 V 帶安裝到輪槽中以后，一般不應(yīng)超出帶輪外圓，也不應(yīng)與輪槽底部接觸，為 此規(guī)定了輪槽基準(zhǔn)直徑到帶輪外圓和底部的最小高度和。 mina h minf h 1 表 4-1 輪槽截面尺寸 d d槽型 d b mina h minf he min f 與對(duì)應(yīng)的 d d Z8.52.007.0120.37 34 4.3 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.3.1 已知條件和設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)的已知條件包括：鏈傳動(dòng)的工作條件，傳動(dòng)位置與總體尺寸限制， 所需傳遞的功率 P，主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速，從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速或傳動(dòng)比 。

37、 1 n 2 n i 設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：確定鏈條型號(hào)、鏈節(jié)數(shù)和排數(shù)，鏈輪齒數(shù)、以及鏈輪的 p L 1 z 2 z 結(jié)構(gòu)、材料和幾何尺寸，鏈傳動(dòng)的中心距、壓軸力、潤滑方式和張緊裝置。 a p F 1 已知主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比，載荷平穩(wěn)，中心線水平布置。min/556 1 rn 4i 4.3.2 設(shè)計(jì)步驟和方法 （1）選擇鏈輪齒數(shù) 取小鏈輪齒數(shù)，大鏈輪的齒數(shù)。19 1 z76194 12 izz （2）確定計(jì)算功率 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 9-6 查得，由圖 9-13 查得，選擇0 . 1 A K52 . 1 z K 單排鏈，則計(jì)算功率為 (4.15)(77. 099 . 0 96 . 0 55 .

38、 0 52 . 1 0 . 1kWPKKP zAca （3）選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距 根據(jù)以及，查圖 9-11 可選 08A-1,。查表 9-1，鏈條kWPca77 . 0 min/556 1 rn 節(jié)距。mmP 7 . 12 （4）計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距 (4.16)(635381( 7 . 125030p)5030( 0 mma）（ 取中心距，相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)為mma500 0 (4.17) 83.116 500 7 . 12 2 1976 2 7619 7 . 12 500 2 22 2 0 2 0 0 2 12210 0 p p p L L a pzzzz p a L 取鏈長節(jié)數(shù)節(jié)。1

39、16 p L 查表 9-7 得到中心距修正系數(shù)，則鏈傳動(dòng)的最大中心距為24693 . 0 1 f (4.18) )(489 76191162 7 . 1224693 . 0 2 211 mma a zzLpfa p （5）計(jì)算鏈速 v，確定潤滑方式 (4.19)(24 . 2 100060 7 . 1276556 100060 11 sm pzn v 由和鏈號(hào) 08A-1，查圖 9-14 可知采用滴油潤滑。smv24 . 2 （6）計(jì)算壓軸力 p F 有效圓周力為： (4.20)(0537.252 24 . 2 99 . 0 96 . 0 55 . 0 10001000N v P Fe 鏈輪垂

40、直布置時(shí)的壓軸力系數(shù)，則壓軸力為05 . 1 Fp K (4.21)(6564.2640537.25205 . 1 NFP 4.4 滾子鏈鏈輪的設(shè)計(jì) 鏈輪由輪齒、輪緣、輪輻和輪轂組成。鏈輪設(shè)計(jì)住戶要是確定其結(jié)構(gòu)和尺寸， 選擇材料和熱處理方法。 1 4.4.1 鏈輪的材料 鏈輪輪齒要有足夠的耐磨性和強(qiáng)度。由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪多， 所受的沖擊也較大，故小鏈輪應(yīng)采用較好的材料制造。 結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)表 9-5，并且鏈輪無劇烈振動(dòng)和沖擊，所以選擇大小鏈輪均用 40 鋼。經(jīng)過淬火、回火等熱處理加工。 4.4.2 鏈輪的結(jié)構(gòu) 小直徑的鏈輪可制成整體式；中等尺寸的鏈輪可制成孔板式；大直徑的鏈輪， 常

41、可將齒圈用螺栓連接或焊接在輪轂上。 所以小鏈輪設(shè)計(jì)成整體式，大鏈輪設(shè)計(jì)成孔板式。 4.4.3 鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸 鏈輪基本參數(shù)是配用鏈條的節(jié)距 p，套筒的最大外徑，排距和齒數(shù) z。鏈 1 d t p 輪的主要尺寸和計(jì)算公式見機(jī)械設(shè)計(jì)表 9-3 和表 9-4。根據(jù)公式計(jì)算得出大小鏈輪的 相關(guān)尺寸和基本參數(shù)如下表： 表 4-2 小鏈輪的主要尺寸 名稱符號(hào)數(shù)值（mm） 鏈輪軸徑 k d40 分度圓直徑 d77.16 齒頂圓直徑 a d84 齒根圓直徑 f d69.24 齒高 a h4 確定的最大軸凸緣直徑 g d63 表 4-3 大鏈輪的主要尺寸 名稱符號(hào)數(shù)值（mm） 鏈輪軸徑 k d40 分

42、度圓直徑 d230.54 齒頂圓直徑 a d241 齒根圓直徑 f d222.62 齒高 a h4 確定的最大軸凸緣直徑 g d217 表 4-4 滾子鏈鏈輪軸想吃廓尺寸 名稱符號(hào)數(shù)值（mm） 齒寬單排 1f b7.3005 齒側(cè)倒角 公稱a b1.651 齒側(cè)半徑 公稱x r12.7 齒全寬 fn b7.3005 5 軸的設(shè)計(jì)與校核 本章主要內(nèi)容包括兩部分，一是高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核，二是低速軸 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算。 5.1 高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1.1 求軸上的功率 P1、轉(zhuǎn)速 n1和轉(zhuǎn)矩 T1。 若取帶輪傳動(dòng)的效率是 0.96，滾動(dòng)軸承的效率是 0.99。則： (5.1)(52272

43、 . 0 99 . 0 96 . 0 55 . 0 011 kWPP d (5.2)min(556 5 . 2 1390 0 1 r i n n m (5.3)( 4 . 8978 556 52272 . 0 95509550 1 1 1 mN n P T 5.1.2 求作用在帶輪上的力 因已知高速級(jí)大帶輪的分度圓直徑為 d2=180mm 最小初拉力取 NF49 min0 )( 5 . 73495 . 15 . 1 min00 NFF 壓軸力=188N P F 圓周力=73.5N 0 FFt 徑向力=188N Pr FF 5.1.3 初步確定軸的材料和最小直徑 先按機(jī)械設(shè)計(jì)式（15-2）初步估

44、計(jì)軸的最小直徑。選取軸的材料是 45 鋼，調(diào)質(zhì) 處理。根據(jù)表 15-3，取 A0=112，于是得： (5.4)( 6 . 10 556 52272 . 0 112 3 3 1 1 0min mm n P Ad 此軸的最小直徑顯然是安裝小鏈輪處的直徑 d1-2，為了使所選的軸直徑 d1-2與小 鏈輪的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取小鏈輪的直徑。 綜合考慮得：安裝小鏈輪處軸的直徑 d1-2=40mm， 安裝大帶輪處軸的直徑 d4-5=48mm。 5.1.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度。 1）為了滿足小鏈輪的定位要求，1-2 段軸右端需制出軸肩，定位軸肩的高度 h 一般取為

45、，故取 d2-3=45mm；軸端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取dh1 . 007 . 0 擋圈直徑 D=50mm，小鏈輪與輪軸配合的輪轂長度（即小鏈輪的排距 Pt） L1=Pt=14.38mm，為了保證軸端擋圈只壓在小鏈輪上面而不壓在軸的端面上，故取 1-2 段軸的長度應(yīng)比 L1略短一些，取 l1-2=12mm。 2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只承受徑向力的作用。所以選擇深溝球軸承，參 照工作要求并根據(jù) d2-3=45mm。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)由軸承產(chǎn)品目錄中選取 滾動(dòng)軸承 6009，其尺寸為。在此采用雙軸承并支撐，mmmmmmBDd167545 同時(shí)安放在軸 2-3 段。在軸承右端采用軸肩定

46、位，由手冊(cè)中 6009 型深溝球軸承的定 位軸肩高度 h=3mm，因此 d3-4=51mm。定位軸肩的寬度。mmhb 4 . 71514 . 14 . 1 3）取安裝大帶輪處的軸段 d4-5=48mm，大帶輪的左端與軸承之間采用軸肩定位。 已知大帶輪的輪轂長度是 78mm，為了使軸肩可靠地定位大帶輪，故此軸段應(yīng)略短 于輪轂寬度，所以取 l4-5=74mm。 4）根據(jù)軸承端蓋的設(shè)計(jì)資料以及裝拆和便于軸承加潤滑脂的要求，取軸承端蓋 的外端面與小鏈輪右端面間的距離 l=33.4mm，軸承端蓋的厚度為 26.6mm。所以軸 段 d2-3=33.4+26.6+16+16=92mm。 5）取大帶輪距箱體內(nèi)

47、壁之間的距離 a=18mm，考慮到箱體鑄造誤差，在確定滾 動(dòng)軸承位置時(shí)應(yīng)距離箱體內(nèi)壁一段距離 s，取 s=6mm。故取定位軸肩 l3-4=24mm。 （2）軸上零件的周向定位 帶輪、鏈輪與軸的周向定位均采用平頭平鍵連接。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表 6-1 查得大帶輪安裝處的平鍵截面 bh=14mm9mm 鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 70mm，同時(shí)為了保證帶輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇大帶輪輪轂與軸的配合 為；小鏈輪與軸的連接選用平頭平鍵為 12mm8mm10mm，為了保證對(duì)中性 6 7 n H 所以配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位由過度配合來保證，此處選軸的直徑尺 6 7 n H 寸公差為 m6

48、。 （3）確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸兩端倒角為，2 截面處的圓角為，其余圓角為。 4522R1R 圖 5.1 軸的結(jié)構(gòu)圖 5.1.5 求軸上載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖 5.1 作出軸的受力簡圖 5.2。在確定軸承的支點(diǎn)位置是時(shí)， 應(yīng)從機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)中查取 B 值。對(duì)于 6009 型深溝球軸承，B=16mm。 1r F 1t F 3 8 90 3 8 106 NH F NV F 2r F 2t F 12 AB34C5 圖 5.2 總體受力圖 根據(jù)上述簡圖，分別按水平面和垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果作 出水平面上的彎矩圖 MH圖 5.3 和垂直面上的彎矩圖 MV圖 5.4。然后按下

49、式計(jì)算總 彎矩并作出 M 圖 5.5。 1t F NH F 2t F H M 圖 5.3 水平彎矩圖 1r F 2r F NV F V M 圖 5.4 垂直彎矩圖 (5.5) 22 VH MMM M 圖 5.5 總彎矩圖 作出扭矩圖 T 圖 5.6。 T 圖 5.6 扭矩圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面 B 是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算 出的截面 B 處的、及的值列于下表： H M V MM 表 5-1 載荷水平面 H垂直面 V 支反力 F=325.5537N NH F=452.6564N NV F 彎矩 M=29999.6898Nmm H M=43542.65893Nmm V M

50、總彎矩=52876.6918NmmM 扭矩 TNmm 3 100679 . 8 T 5.1.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí),通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險(xiǎn)截面 B)的強(qiáng)度. 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)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)應(yīng)力, 取,軸的計(jì)算應(yīng)力6 . 0 (5.6) )(8269 . 5 451 . 0 )100679 . 8 6 . 0(6918.52876 3 232 2 2 MPa W TM ca 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。又機(jī)械設(shè)計(jì)表 5-1 查得，MPa60 1 因此，故安全。 1 ca 5.1.7 精確校核軸

51、的疲勞強(qiáng)度 （1）判斷危險(xiǎn)截面 截面 1，A，2，B，3，4，C，5 都受到扭矩的作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配 合所引起的應(yīng)力集中，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以 1，A，B，3，4，C，5 截面都不需要校核了。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度影響來看， 只需要校核 2 截面左右兩側(cè)即可。 （2）截面 2 左側(cè) 抗彎截面系數(shù) (5.7)(6400401 . 01 . 0 3333 mmmmdW 抗扭截面系數(shù) (5.8)(12800402 . 02 . 0 3333 mmmmdWT 截面 2 左側(cè)的彎矩 (5.9)(7498.3632 3 8 90 6 6918.52876mNM 截

52、面 2 左側(cè)的彎曲應(yīng)力 (5.10)(5676. 0 6400 7498.3632 MPa W M b 截面 2 左側(cè)的扭矩 )(100679 . 8 3 mNT 截面 2 左側(cè)的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 (5.11)(6303 . 0 12800 100679 . 8 3 MPa W T T T 軸的材料是 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)表 15-1 查得，MPa B 640 ，。MPa275 1 MPa155 1 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按機(jī)械設(shè)計(jì)附表 3-2 查取。 因，經(jīng)插值后可查得05 . 0 40 0 . 2 d r 125 . 1 40 45 d D ，88 . 1 45 .

53、1 又由機(jī)械設(shè)計(jì)附圖 3-1 可得軸的材料敏感系數(shù)為 ，82 . 0 q85 . 0 q 故有應(yīng)力集中系數(shù)按式（機(jī)械設(shè)計(jì)附表 3-4）為 (5.12) 3825 . 1 145 . 1 85 . 0 111 7216 . 1 188 . 1 82 . 0 111 qk qk 又由機(jī)械設(shè)計(jì)附圖 3-2 的尺寸系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)附圖 3-3 的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)76. 0 。86 . 0 軸按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計(jì)附圖 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 92 . 0 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，按機(jī)械設(shè)計(jì)式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)1 q 為 (5.13) 6945 . 1 1 92 . 0 1 86 .

54、 0 3825 . 1 1 1 3522 . 2 1 92 . 0 1 76 . 0 7216 . 1 1 1 k K k K 又由機(jī)械設(shè)計(jì)3-1 及3-2 得碳鋼的特性系數(shù) ，取2 . 01 . 0 1 . 0 ，取1 . 005 . 0 05 . 0 于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按機(jī)械設(shè)計(jì)式（15-6）（15-8）則得 ca S (5.14) 5 . 138. 9 17.1006.24 17.1006.24 17.10 2 48.17 05 . 0 2 48.17 6945 . 1 155 06.24 01 . 086. 43522. 2 275 2222 1 1 S SS SS S K S K

55、 S ca ma ma 故可知其安全。 （3）截面 2 右側(cè) 抗彎截面系數(shù) (5.15)( 5 . 9112451 . 01 . 0 3333 mmmmdW 抗扭截面系數(shù) (5.16)(18225452 . 02 . 0 3333 mmmmdWT 截面 2 右側(cè)的彎矩 (5.17)(7498.3632 3 8 90 6 6918.52876mNM 截面 2 右側(cè)的彎曲應(yīng)力 (5.18)(3987. 0 5 . 9112 7498.3632 MPa W M b 截面 2 右側(cè)的扭矩 )(100679 . 8 3 mNT 截面 2 右側(cè)的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 (5.19)(4427 . 0 18225 10

56、0679 . 8 3 MPa W T T T 過盈配合處的，由機(jī)械設(shè)計(jì)附表 3-8 用插值法求出，并取，于是得 k kk 8 . 0 16 . 3 k (5.20)53 . 2 16 . 3 8 . 08 . 0 kk 軸按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計(jì)附圖 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 92 . 0 故得綜合系數(shù)為 (5.21) 62 . 2 1 92 . 0 1 53 . 2 1 1 25 . 3 1 92 . 0 1 16 . 3 1 1 k K k K 所以軸在截面 2 右側(cè)的安全系數(shù)為 (5.22) 5 . 175 . 7 29 . 8 75.21 29 . 8 75.21 29 . 8 2 00

57、.14 05 . 0 2 00.14 62 . 2 155 75.21 01 . 089 . 3 25 . 3 275 2222 1 1 S SS SS S K S K S ca ma ma 故該軸的 2 截面右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。 5.2 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.2.1 求軸上的功率 P2、轉(zhuǎn)速 n2和轉(zhuǎn)矩 T2。 若取鏈輪傳動(dòng)的效率是 0.96，滾動(dòng)軸承的效率是 0.99。則： (5.22)min)/(139 4 556 1 1 2 r i n n (5.23)(496782 . 0 99 . 0 96 . 0 99 . 0 96 . 0 55 . 0 12011212 kWPPP d )(

58、13223.3499 . 0 96 . 0 99 . 0 96 . 0 45 . 27788 . 3 12011012112 mNiiTiTT d (5.24) 5.2.2 求作用在大鏈輪上的力 因已知低速級(jí)大鏈輪的分度圓直徑為 d=230.5412mm 有效圓周力為 NFF te 0537.252 徑向力NFF pr 6564.264 5.2.3 初步確定軸的材料和最小直徑 先按機(jī)械設(shè)計(jì)式（15-2）初步估計(jì)軸的最小直徑。選取軸的材料是 45 鋼，調(diào)質(zhì) 處理。根據(jù)表 15-3，取 A0=112，于是得： (5.25)(12.17 139 496782 . 0 112 3 3 2 2 0min

59、 mm n P Ad 到目前為止，此軸的最小直徑顯然是安裝大鏈輪處的直徑，綜合考慮得：安裝 大鏈輪處軸的直徑 d1-2=40mm。 5.2.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度。 1）為了滿足大鏈輪的定位要求，1-2 段軸右端需制出軸肩，定位軸肩的高度 h 一般取為，故取 d2-3=45mm；軸端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取dh1 . 007 . 0 擋圈直徑 D=50mm，大鏈輪與輪軸配合的輪轂長度（即大鏈輪的排距 Pt） L1=Pt=14.38mm，為了保證軸端擋圈只壓在小鏈輪上面而不壓在軸的端面上，故取 1-2 段軸的長度應(yīng)比 L1略短一些，取 l1-2=12m

60、m。 2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承只承受徑向力的作用。所以選擇深溝球軸承，參 照工作要求并根據(jù) d2-3=45mm。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)由軸承產(chǎn)品目錄中選取 滾動(dòng)軸承 6009，其尺寸為。在軸承右端采用軸肩定mmmmmmBDd167545 位，由手冊(cè)中 6009 型深溝球軸承的定位軸肩高度 h=3mm，因此 d3-4=51mm。定位 軸肩的寬度。綜合考慮取。mmhb 4 . 71514 . 14 . 1mml300 43 4）根據(jù)軸承端蓋的設(shè)計(jì)資料以及裝拆和便于軸承加潤滑脂的要求，取軸承端蓋 的外端面與大鏈輪右端面間的距離 l=33.4mm，軸承端蓋的厚度為 26.6mm。所以軸 段 d2