非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)中軸強(qiáng)度校核的簡化方法

1、非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)中1軸強(qiáng)度1校核2的簡化方法3李曉靜 ,劉家平 ,周德玉(11 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系 ,河南南陽 473009 ;21 南陽油田機(jī)廠 ,河南南陽 473132)摘 要:非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)缺乏可供借鑒的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn) ,難度高于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)。本文簡述了非標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)械設(shè)計(jì)過程中常規(guī)的強(qiáng)度計(jì)算方法及特點(diǎn) ,設(shè)計(jì)了簡化的強(qiáng)度校核方法與計(jì)算流程 ,給出這個(gè)簡化過 程的理論依據(jù) ,指出目前簡化方法需要完善的方面。關(guān)鍵詞:非標(biāo)準(zhǔn);強(qiáng)度校核;扭矩 中圖分類號(hào): T H 123. 3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:ASimplif ied Method for Strength Check of Axis in N

2、on2standard Mechanical DesignL I Xiaojing1 , L IU Jiaping1 ,ZHOU Deyu2(11 Department of Mechanical , Henan Polytechnic Institute , Nanyang 473009 , China ;21 Nanyang Oil Field Machine Mill ,Nanyang 473132 ,China)Abstract :Due to less data and experience for reference , the non2standard mechanical de

3、sign is more difficult than stand2 ard mechanical design. The general strength calculation and characteristics of non2standard mechanical design was discussed. The check method and calculation flowchart of simplified strength check was analyzed and the theory principal that is based on was offered.

4、Some points of simplified method which need to be improved were also discussed.Key words :Non2standard , Strength check , Torque非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械就是根據(jù)用戶的特殊要求而設(shè)計(jì)的缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者所設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些未納入標(biāo)準(zhǔn)件范疇的零部件 ,標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械那么是現(xiàn)零件強(qiáng)度尺寸過大或過小的問題425 。因此 ,非標(biāo)準(zhǔn)成的具有穩(wěn)定技術(shù)的固定產(chǎn)品 , 可供用戶直接選機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)重視強(qiáng)度計(jì)算的根本概念并建議采用簡購123 。非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械裝備的設(shè)計(jì)簡稱非標(biāo)設(shè)計(jì)。非標(biāo)便實(shí)用的計(jì)算方法。這

5、對(duì)于提升非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)的一個(gè)最明顯特征是單件小批量的設(shè)計(jì)與加工 ,質(zhì)量非常必要。不可能像標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械那樣擁有足夠的通用化、系列化設(shè)在非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中 ,傳動(dòng)方式一般是采用電動(dòng)機(jī)通過 V 帶傳動(dòng)到較低轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)軸或在計(jì)數(shù)據(jù)以及成熟的工藝路線 ,缺少可供借鑒的完整的帶傳動(dòng)之后再經(jīng)過減速箱傳到低速傳動(dòng)軸。低速輸先期試驗(yàn) ,因此其設(shè)計(jì)難度要高于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)。出軸或輸入軸通常是懸臂梁 ,受到扭矩和彎矩的聯(lián)1 非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)中的強(qiáng)度校核合載荷在危險(xiǎn)截面上會(huì)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力和彎一般情況下 ,非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)中的強(qiáng)度計(jì)算與曲正應(yīng)力。切應(yīng)力通常是恒定不變或小幅脈動(dòng)應(yīng)力 ,在啟動(dòng)或工作中應(yīng)力會(huì)有瞬時(shí)大幅增

6、加的情況;校核都采用理論分析保證可靠性的計(jì)算方法。在具彎矩那么對(duì)軸產(chǎn)生對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力。一般機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)體的計(jì)算過程中 ,平安系數(shù)的設(shè)置和許用應(yīng)力的選推薦的軸強(qiáng)度的精確計(jì)算步驟十分繁瑣 ,所考慮和取往往偏大 ,使計(jì)算結(jié)果具有很大的彈性。對(duì)于復(fù)需要計(jì)算的因素很多 ,但其中影響最大的是許用應(yīng)雜的計(jì)算 ,例如齒輪強(qiáng)度計(jì)算 ,機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中列出力和工作情況系數(shù) ,這 2 個(gè)因素的選定取決于許多平安系數(shù)的選擇范圍往往偏大 ,這會(huì)消耗很多時(shí)間主觀因素 ,難以到達(dá)精確 ,故其變動(dòng)范圍很大。因去比擬和選擇一些數(shù)據(jù) ,計(jì)算一些對(duì)結(jié)果影響甚微此 ,把很多精力耗在查表、計(jì)算一些影響很小的因素的次要因素。這類計(jì)算方法雖然

7、比擬完整地考慮到上是沒有太大實(shí)際意義的5 。事實(shí)上 ,非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械各種影響因素 ,但對(duì)非標(biāo)設(shè)計(jì)計(jì)算過程而言那么顯得設(shè)計(jì)者幾乎都不進(jìn)行所謂精確計(jì)算 ,而只簡單核算過于繁瑣。實(shí)際上 ,非標(biāo)設(shè)計(jì)者在遇到過于繁瑣的軸的扭應(yīng)力和彎應(yīng)力;少數(shù)設(shè)計(jì)者甚至只憑經(jīng)驗(yàn)來計(jì)算流程時(shí) ,傾向于放棄理論計(jì)算 ,改而依靠經(jīng)驗(yàn)去決定 ,使非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)中軸的尺寸有時(shí)會(huì)出現(xiàn)過直接選取滿足強(qiáng)度的尺寸。也有局部設(shè)計(jì)者完全照大或過小的情況。如何使軸的設(shè)計(jì)變得簡便而且安本宣科地按照書本上的計(jì)算流程和相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)全可靠是非標(biāo)設(shè)計(jì)與計(jì)算的一個(gè)實(shí)際問題。算 ,缺乏對(duì)計(jì)算公式中所依附理論和概念的深刻把2 非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)計(jì)中簡化的強(qiáng)度校核方法握

8、 ,因此對(duì)經(jīng)過繁雜計(jì)算后的結(jié)果的正確性難以確認(rèn) ,很容易出現(xiàn)較大的誤差。由于上述因素的存在 ,減速機(jī)輸出軸的受力情況與非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械常用的4 ?新技術(shù)新工藝?數(shù)字技術(shù)與機(jī)械加工工藝裝備 2023 年第 3 期 1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 懸臂傳動(dòng)軸相同。減速機(jī)輸出軸的強(qiáng)度是經(jīng)過長期 據(jù)可計(jì)算出各種軸徑的軸在上述許用扭應(yīng)力范圍內(nèi) 實(shí)踐考驗(yàn)的 ,它可以滿足多種復(fù)雜工況的要求并安 能承受的扭矩。設(shè)計(jì)者可根據(jù)所需要的最大扭矩等 全地工作。減速機(jī)的輸出扭矩通常是的 ,但其

9、 于許用扭矩 M K 的條件及所選定的許用扭應(yīng)力 ,從輸出軸所受的彎矩是各式各樣的 ,而且在設(shè)計(jì)減速表 1 中查到相應(yīng)的軸徑 d 。用這種方法來確定傳動(dòng)機(jī)時(shí)只能根據(jù)扭矩估算其大致的范圍 ,這就有可能軸的直徑不僅十分方便 ,而且平安可靠。表 1 中的僅根據(jù)所受扭應(yīng)力來確定軸的直徑。岑軍健等人 5 數(shù)值通常都適用于非標(biāo)設(shè)計(jì) ,在零部件尺寸要求緊根據(jù)大量的統(tǒng)計(jì)與分析發(fā)現(xiàn) ,一般減速機(jī)輸出軸的湊的情況下 ,可以改用 40Cr 鋼作為軸的材料 ,其軸扭應(yīng)力通常在 2540 MPa 的范圍內(nèi) ,根據(jù)這一數(shù)徑推薦為表 1 中查得數(shù)據(jù)的 80 %。表 1 傳動(dòng)軸的許用扭矩 M K N md/ mm202530

10、35404550556065707580859095100/ MPa 2539771322103144476138151 0581 3461 6812 0672 5083 0093 5724 2014 9003047921592523765367359181 2701 6152 0172 4813 0103 6114 2865 0415 88035551071852944396258581 1411 4821 8842 3532 8943 5114 2135 0015 8826 88040631222123365027149801 3041 6932 1532 5893 3084 0134 8

11、155 7156 7227 840注:1. 傳動(dòng)軸材料為 45 碳鋼2. 受力點(diǎn)離支點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)彎矩較大 ,可選取表中較小的值3. 對(duì)于直接用聯(lián)軸器連接的軸可選用表中最大的值在上述簡化的方法中僅列出了可供選取的數(shù) 值 ,但沒有提供出其理論依據(jù)。筆者認(rèn)為 ,這種簡化 方法及表 1 的數(shù)據(jù)本質(zhì)上是對(duì)軸強(qiáng)度校核根本理論 的簡化。3 軸強(qiáng)度校核理論強(qiáng)度是軸保證能正常工作的一個(gè)最根本的條件。軸的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)根據(jù)軸的受載情況采用相應(yīng)的 計(jì)算方法。通常的強(qiáng)度計(jì)算方法有 2 種。1) 對(duì)于圓截面承受扭矩的軸= T/ W T = (9. 55 105 P/ n) / (d3 / 16) (1)式中 ,是軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力

12、; T 是軸傳遞的轉(zhuǎn)矩; W T 是抗扭截面系數(shù); P 是傳遞的功率; n 是軸的轉(zhuǎn)速; d是軸的直徑。由上式可以得到計(jì)算軸的直徑公式:33d 9. 55 106 P/ 0. 2 n = C P/ n(2)表 2 所示為軸常用材料的值和 C 值。環(huán)扭矩,取= 0. 6 ;對(duì)于對(duì)稱循環(huán)扭矩 , 取= 1 。 當(dāng)軸段上開有鍵槽時(shí) ,應(yīng)適當(dāng)增大軸徑以補(bǔ)償 鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱。一般有 1 個(gè)鍵槽時(shí) ,軸徑增 大 3 %7 % ;有 2 個(gè)鍵槽時(shí) ,增大 7 %15 % ,然后圓整至標(biāo)準(zhǔn)值。經(jīng)過分析 ,簡化的方法中提供的數(shù)據(jù)適合于圓 截面承受扭矩的軸 ,忽略了工作情況系數(shù)等次要因 素 ,因而也適用于承受

13、扭彎組合力矩的情況。另外 , 對(duì)于一些重要的軸 ,除用簡化的計(jì)算方法外 ,還應(yīng)考 慮疲勞強(qiáng)度的校核計(jì)算。4 工程實(shí)例一臺(tái)玉米脫料機(jī)的輥軸通過減速機(jī)和 V 帶與 電動(dòng)機(jī)相連 ,電動(dòng)機(jī)的標(biāo)稱功率為 3. 5 kW ,輥軸的 工作轉(zhuǎn)速為 50 r/ min ,計(jì)算輥軸的直徑。計(jì)算作用在輥軸上的最大扭矩:T = 9. 55 103 P / n式中 , P 表示輸入功率; n 表示軸的轉(zhuǎn)速;表示傳動(dòng)表 2 軸常用材料的值和 C 值軸的材料Q235 ,20354540Cr ,35SiMn/ MPa1220203030404052C160135135118118106107972) 對(duì)于承受彎矩和扭矩的軸

14、對(duì)于一般圓柱軸 ,承受彎曲正應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力可按最大切應(yīng)力理論求出 ,其合成強(qiáng)度條件為:e = Me / W t = M2 + (T) 2 / (d3 / 32) (3)式中 , Me 是當(dāng)量彎矩; W t 為抗彎截面系數(shù);為折 合系數(shù)。對(duì)于不變的扭矩, 取= 0. 3 ; 對(duì)于脈動(dòng)循效率。經(jīng)查表選取傳動(dòng)效率為 0. 9 ,將 P = 3. 5 kW , n = 70 r/ min 代入公式 ,可求得扭矩 T = 430 N m 。如果采用聯(lián)軸器連接 ,選用最大的值 ,此時(shí)軸直 徑介于 3540 mm 之間 ,如果采用調(diào)質(zhì)的 45Cr 鋼 作材料 ,軸徑可減少為原來的 80 % ,即介于 283

15、2 mm 之間。5 結(jié)語通過簡化的方法獲得軸直徑 ,簡單方便 ,省去繁 鎖的計(jì)算過程 ,具有很強(qiáng)的實(shí)用性 ,在非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè) 計(jì)中具有推廣的價(jià)值。但該方法也有缺乏和需要完?新技術(shù)新工藝?數(shù)字技術(shù)與機(jī)械加工工藝裝備 2023 年 第 3 期5 1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 小直徑深孔的常用加工方法李淑彩(河南省許昌市高級(jí)技工學(xué)校 ,河南許昌 461000)摘 要:在機(jī)械加工中 ,如何加工小直徑深孔是普遍存在的問題 ,同時(shí)又是比擬難以解決的問題。小 直徑深孔的加工一

16、般采用鉆削加工 ,本文主要總結(jié)分析小直徑深孔的常用加工方法。關(guān)鍵詞:深孔加工;麻花鉆;槍鉆;機(jī)械加工 中圖分類號(hào): T H 16 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 :ACommon Processing Method of Minor Diameter Deep HolesL I Shucai( Henan Province Xuchang Senior Technical School , Xuchang 461000 , China)Abstract :In the machining , how to process the minor diameter deep hole is the universal

17、existing question , and is also the question which is hardly solved. The minor diameter deep holes processing generally uses drills truncates.Key words :Deep holes processing , Twist drill , Butting , Machining在機(jī)械加工中 ,如何加工小直徑深孔是普遍存擦 ,還會(huì)拉傷鉆桿 ,降低孔壁粗糙度。在的問題 ,又是比擬難以解決的問題。在機(jī)械加工中 ,孔的加工一般分鉆削加工和鏜一般來講 ,孔的深度與

18、孔徑之比 L/ D 5 就算削加工。鏜削加工一般適合大孔、淺孔的加工。小深孔 ,深孔加工要比一般的孔加工困難和復(fù)雜些。直徑深孔的加工一般采用鉆削加工。我校實(shí)習(xí)工廠孔的深度和孔的直徑比很大時(shí)刀桿細(xì)而長 ,剛性差 ,采用了下面 2 種方法來進(jìn)行加工。不僅鉆削易抖動(dòng)還會(huì)使鉆頭產(chǎn)生偏移。其次 ,由于1 采用改良的普通麻花鉆加工小直徑深孔麻花鉆的容屑空間小 ,切削、排屑困難 ,必須進(jìn)行無數(shù)次退刀排屑 ,如稍有疏忽 ,就會(huì)造成切屑在孔中堵在機(jī)械加工中 ,雖然麻花鉆的結(jié)構(gòu)參數(shù)不斷完塞 ,使切屑和孔壁摩擦力增大 ,影響孔徑精度。另外善 ,但仍存在著許多缺點(diǎn) ,如橫刃太長、軸向阻力大、切削液不能到達(dá)鉆頭的頂部 ,切削熱不能及時(shí)散出 ,定心差、主刃長、切屑寬、卷屑及排屑困難、切屑充滿因而也會(huì)引起鉆頭上的熱量聚集從而導(dǎo)致刀具的磨容屑空間、切削液難以注入等。這時(shí)排屑在切削過損嚴(yán)重。在鉆削過程中 ,刀桿和孔壁及切屑碎末摩程中順著螺旋槽排出 ,當(dāng)切削用量較大時(shí) ,切屑寬度善的方面如下:10.1) 簡化的方法中僅列出供查表的數(shù)值 ,本文給2 郜如鋼. 淺議非標(biāo)設(shè)計(jì)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用J . 中小企出了獲取根本數(shù)據(jù)的理論依據(jù);業(yè)管理與科技