木工立式刨床的設(shè)計(jì)
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木工立式刨床的設(shè)計(jì)
目 錄
摘要………………………………………………………………4
第一章 緒論………………………………………………5
1.1我國木工機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀……………………………………5
1.2木工立式刨床的基本工作原理………………………………5
第二章 電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置的選擇與設(shè)計(jì) ………………5
2.1電動(dòng)機(jī)類型選擇………………………………………………5
2.2電動(dòng)機(jī)功率的選擇……………………………………………5
2.3傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比…………………………………………6
2.4傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)…………………………………6
2.4.1Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速…………………………………………………6
2.4.2Ⅰ軸的功率…………………………………………………6
2.4.3Ⅰ軸的轉(zhuǎn)矩…………………………………………………7
第三章 V型帶的設(shè)計(jì)選擇…………………………………7
3.1確定計(jì)算功率Pca ……………………………………………7
3.2選擇V型帶的帶型……………………………………………8
3.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v ………………………8
3.3.1初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1 ………………………………8
3.3.2驗(yàn)算帶速v …………………………………………………9
3.4確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長度Ld ……………………………9
3.4.1初定中心距…………………………………………………9
3.4.2選帶的基準(zhǔn)長度……………………………………………10
3.4.3計(jì)算中心距的變化范圍……………………………………10
3.5驗(yàn)算小帶輪上的包角…………………………………………10
3.6計(jì)算帶的根數(shù)Z………………………………………………10
3.6.1計(jì)算單根帶的額定功率p1…………………………………10
3.6.2計(jì)算v帶的根數(shù)Z …………………………………………10
3.7計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值(F0)min……………………10
3.8計(jì)算壓軸力Fp ………………………………………………11
3.9V帶輪的設(shè)計(jì) …………………………………………………11
3.9.1帶輪的設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………………………………11
3.9.2帶輪的材料 ………………………………………………11
3.9.3帶輪的結(jié)構(gòu)形式……………………………………………11
3.9.4V 帶輪的輪槽 ………………………………………………12
3.9.5V 帶輪的張緊 ………………………………………………12
第四章軸 的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………12
4.1軸的選材………………………………………………………12
4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………12
4.3各軸段直徑和長度的確定 ……………………………………12
4.4軸的強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………13
4.4.1對71007C處軸截面校核 …………………………………14
4.4.2對71009C處軸截面校核 …………………………………14
第五章 軸承的選用 ………………………………………15
5.1初選型號 ……………………………………………………15
5.2計(jì)算滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷…………………………………15
第六章 鍵的選用校核 ……………………………………17
6.1傳動(dòng)軸鍵的選用………………………………………………17
6.2電動(dòng)機(jī)軸鍵的選用……………………………………………17
第七章 潤滑方式 …………………………………………17
第八章 設(shè)計(jì)小結(jié) …………………………………………17
第九章 致謝 ………………………………………………17
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………18
摘 要
該設(shè)計(jì)是一種用于木板立側(cè)面成型加工的木工立式刨床。隨著現(xiàn)代人們審美觀念的逐步提高，單一的木料成型形狀已經(jīng)不能滿足人們的審美要求，一種能加工多種成型面的的木工機(jī)床亟需問世。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求和不同方案的優(yōu)化組合最終確定了，由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)V型帶一級傳動(dòng)將動(dòng)力傳動(dòng)給刀具軸，具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)根據(jù)所需要的成型面形狀的不同可更換不同的成型刀具，即可加工出不同形狀的成型面，具有操作簡便的優(yōu)點(diǎn)。所有部件的設(shè)計(jì)都經(jīng)過科學(xué)的計(jì)算，并利用Auto Cad軟件強(qiáng)大繪圖功能和Word的編輯功能,使設(shè)計(jì)進(jìn)一步得到完美與強(qiáng)化。
關(guān)鍵詞：木工機(jī)械 木材立式刨床 成型面
ABSTRACT
This design is a kind of used to board made of woodworking vertical side cutting forming process. With modern people aesthetic ideas gradually raise, single timber molding shape cannot have satisfied people's aesthetic requirements, a variety of forming surface processing the need for woodworking machinery was unveiled.
According to the design requirements and different scheme of optimum combination of final, powered by motor, the v-shaped belt level 1 transmission will power transmission give cutter axis, the structure is simple merit; Simultaneously according to need formed surface shapes of different replaceable different molding tool, can work out different shapes of formed surface, has the advantages of simple operation. All the parts design after scientific calculations, and using Auto Cad software powerful graphics functions and the Word editing functions, which makes the design perfect and strengthen further.
Keywords:
woodworking machinery ；wood vertical planer ；formed surface
第一章 緒論
1.1我國木工機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀
木工機(jī)床是用于切削木料的加工設(shè)備，?對于從原木到木制品起到至關(guān)重要的作用?？上攵竟C(jī)床鋸剖的成木制品如果形狀不符合要求，會(huì)造成不美觀，特別是在家具、木門行業(yè)，會(huì)讓企業(yè)浪費(fèi)原材料，給企業(yè)造帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失。我國木工機(jī)床從無到有，從小到大，從弱到強(qiáng)，逐漸形成一個(gè)完整的行業(yè)體系。但是我國市場現(xiàn)有產(chǎn)品存在技術(shù)創(chuàng)新差、質(zhì)量水平低、品種多，缺乏特色等諸多缺點(diǎn)
1.2木工立式刨床的基本工作原理
本產(chǎn)品所設(shè)計(jì)的是在吸取現(xiàn)有設(shè)備優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，，在完成預(yù)定功能的基礎(chǔ)上，力求產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，操作靈活方便。其工作原理主要是電動(dòng)機(jī)經(jīng)V型帶一級傳動(dòng)，將動(dòng)力傳遞給主運(yùn)動(dòng)軸，從而驅(qū)動(dòng)刀具進(jìn)行刨削，，通過更換不同的刀具加工出不同的側(cè)立面形狀。
第二章 電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置的選擇與設(shè)計(jì)
2.1電動(dòng)機(jī)類型選擇
工作機(jī)在刨削過程中，載荷無很大沖擊及過載情況，啟動(dòng)、制動(dòng)不頻繁，故常選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)?？紤]到電動(dòng)機(jī)與被驅(qū)動(dòng)工作機(jī)械的連接形式，電動(dòng)機(jī)選用立式安裝方式（V6）。
2.2電動(dòng)機(jī)功率的選擇
標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的功率有而定功率表示。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工作機(jī)要求的功率。功率過小則不能保證工作機(jī)的正常運(yùn)行，或使電動(dòng)機(jī)長期過載、發(fā)熱大而過早損壞。功率過大，則增加成本。電動(dòng)機(jī)的功率主要由應(yīng)行使發(fā)熱條件決定，再不變或變化很小的的載荷下長期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械。只要電動(dòng)機(jī)負(fù)載不超過額定值，電動(dòng)機(jī)便不會(huì)發(fā)熱，通常不需要校驗(yàn)發(fā)熱和啟動(dòng)力矩，所需電動(dòng)機(jī)功率為：
Pd = Pw/η （2-1）
式中： Pd為工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸出功率（Kw）
Pw為工作機(jī)需要的輸入功率（Kw）
η 為電動(dòng)機(jī)只工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率
工作機(jī)所需功率Pd由機(jī)器的工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算所得
例如： Pw=FxV/1000ηw （Kw） （2-2）
Pw=Txnw/9550ηw（Kw） （2-3）
式中： F為工作機(jī)阻力，V為工作機(jī)線速度，T為工作機(jī)阻力距，nw為工作機(jī)的轉(zhuǎn)度，ηw為工作機(jī)的效率
總效率η為：
η=η1·η2·η3…ηn
式中：η1、η2、η3分別為傳動(dòng)裝置中每一傳動(dòng)副、每對軸承每個(gè)聯(lián)軸器的效率
其值見表1-7（設(shè)計(jì)手冊）。
同一功率電動(dòng)機(jī)通常有幾種轉(zhuǎn)速供選擇，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，磁極級數(shù)越少，
尺寸重量越小，價(jià)格也越低，考慮到電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)是一個(gè)增速減扭的過程，故選用同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的Y系列電動(dòng)機(jī)。
由 Pw=T·nw/9550η（Kw），η=η1·η2·η3…ηn （2-4）
故 Pw=T·nw/9550η=5.1（n·m）3860（r/min）/9550·η （2-5）
=2.17（Kw）
η=η1·η2=0.99x0.96=0.9504
η1為球軸承效率值取0.99
η2為V型帶傳動(dòng)效率取0.96
由以上可知，電機(jī)選用為：Y90L-2-V6
2.3傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比
i=nm/nw （2-6）
式中: nm為電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)度（r/min）
nw為執(zhí)行機(jī)構(gòu)購的轉(zhuǎn)速（r/min）
i=nm/nw=2840/3860=0.736 （2-7）
考慮到傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，重量較輕，i=0.736的增速減扭一級傳動(dòng)，故選用V型帶一級傳動(dòng)形式。
2.4傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)件時(shí)，需要知道各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或功率，因此應(yīng)將工作機(jī)上的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或功率推算到個(gè)軸上。傳動(dòng)裝置從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)由一軸（Ⅰ），則：
2.4.1Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速
nⅠ=nm/i=2840/0.736=3860r/min （2-8）
nm為電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速
i為電動(dòng)機(jī)至高速軸之間的傳動(dòng)比
2.4.2Ⅰ軸的功率：
P=Pd·η=2.17（Kw）· 0.99·0.96=2.06（Kw） （2-9）
2.4.3Ⅰ軸的轉(zhuǎn)矩：
TⅠ=Td·i·η=7.30·0.736·0.99·0.96（n·m） （2-10）
=5.11（n·m）
Td=9550·Pd/nd=9550·2.17 Kw /2840r/min （2-11）
=7.30（n·m）
Pd為電動(dòng)機(jī)軸輸出功率（Kw）
η為電動(dòng)機(jī)至軸的傳動(dòng)效率
Td為電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩（n·m）
第三章 V型帶的設(shè)計(jì)選擇
3.1確定計(jì)算功率Pca
由下表1-1查得工作機(jī)工作情況系數(shù)Ka=1.1，故：Pca=Ka·P=1.1·2.17=2.387（Kw） （3-1）
表1-1 工作情況系數(shù)Ka
工況
Ka
空、輕載傳動(dòng)
重載啟動(dòng)
每天工作小時(shí)數(shù)/h
<10
10~16
>16
<10
10~16
>16
載荷變動(dòng)微小
液體攪拌機(jī)、通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（≤7.5KW）離心式水泵和壓縮機(jī)、輕負(fù)荷輸送機(jī)
1.0
1.1
1.2
1.1
1.2
1.3
載荷變動(dòng)小
帶式輸送機(jī)（不均勻載荷）、通風(fēng)機(jī)（>7.5KW）、旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機(jī)（非離心式、發(fā)電機(jī)、金屬切削機(jī)床、印刷機(jī)、旋轉(zhuǎn)篩、鋸木機(jī)和木工機(jī)械）
1.1
1.2
1.3
1.2
1.3
1.4
載荷變動(dòng)大
制磚機(jī)、斗式提升機(jī)、起重機(jī)、磨粉機(jī)、沖剪機(jī)床、橡膠機(jī)械、振動(dòng)篩、紡織機(jī)械、重載輸送機(jī)
1.2
1.3
1.4
1.4
1.5
1.6
載荷變動(dòng)很大
破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）磨碎機(jī)（球磨、棒磨、管磨）
1.3
1.4
1.5
1.5
1.6
1.8
3.2選擇V型帶的帶型
根據(jù)Pca、n由下圖選用Z型帶
圖1-1 普通V帶選型圖
3.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v
3.3.1初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1
由表1-2和表1-3取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=100mm
表1-2 V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑
槽型
Y
Z
A
B
C
D
E
（dd）min/mm
20
50
75
125
200
355
500
表1-3 普通V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列
帶型
基準(zhǔn)直徑dd
Y
20,22.4,25,28,31.5,35.5,40,45,50,56,63,71,80,90,100,112,125
Z
50,56,63,71,75,80,90,100,112,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,500,630
A
75,80,85,90,95,100,106,112,118,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,40,450,500,560,630,710,800
B
125,132,140,150,160,170,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1120
C
200,212,224,236,250,265,280,300,315,335,400,450,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1120,1250,1400,1600,2000
D
355,375,400,425,450,475,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1060, 1120,1250,1400,1500,1600,1800,2000
E
500,530,560,600,630,670,710,800,900,1000,1120,1250,1400,1500,1600, 1800,2000,2240,2500
3.3.2驗(yàn)算帶速v，按式
（3-2）
因?yàn)?m/s〈 V〈 30 m/s ，故帶速合適
3.3.3計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑
根據(jù)式 dd1=dd2·i
dd2= dd1/i=100/0.736=135.9mm （3-3）
根據(jù)表1-3，圓整dd2=140
3.4確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長度Ld
3.4.1初定中心距
根據(jù)式 0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2） （3-4）
0.7（100+140）≤a0≤2（100+140）
168≤a0≤480
初定中心距 a0=400
3.4.2選帶的基準(zhǔn)長度
由下式： （3-5）
≈1178mm
由表選帶的基準(zhǔn)長度Ld=1120mm
3.4.3計(jì)算中心距的變化范圍
按式 a≈a0＋=400+≈371mm （3-6）
中心距的變化范圍由式 amin=a-0.015Ld=354.2mm
amax=a+0.030Ld=404.6mm
3.5驗(yàn)算小帶輪上的包角
α1≈1800-（dd1-dd2）=1800-（140-100） （3-7）
≈173.80 ≥ 900
3.6計(jì)算帶的根數(shù)Z
3.6.1計(jì)算單根帶的額定功率p1
由dd2=140mm和電機(jī)的轉(zhuǎn)速2840r/min，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表8-4a
p0=0.800kw。
根據(jù)n=2840r/min，i=0.736和Z型帶，查表8-4a得ΔP0=0.05kw。
由表8-5得kα=0.986，表8-2得kl=1.08，于是：
Pr=（p0+ΔP0）·kα·kl=（0.800+0.05）×0.986×1.06 （3-8）
=0.888kw
3.6.2計(jì)算v帶的根數(shù)Z
Z= ==2.68 （3-9）
取V型帶的根數(shù)Z=3
3.7計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值(F0)min
表1-4 V帶單位長度的質(zhì)量
帶型
Y
Z
A
B
C
D
E
0.02
0.06
0.10
0.18
0.30
0.61
0.92
由表1-4得Z型帶的單位長度質(zhì)量=0.06kg/m，所以
（3-10）
對于新安裝的V帶，初拉應(yīng)力為1.5（F0）min；對于運(yùn)轉(zhuǎn)后的V帶，初拉應(yīng)力為1.3(F0)min。
3.8計(jì)算壓軸力Fp
壓軸力最小值：
（Fp）min=2·Z·F0（min）sin（α1/2） （3-11）
=2×3×54.60× sin（173.8/2）
=327N
3.9V帶輪的設(shè)計(jì)
3.9.1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，可以確定帶輪材料，機(jī)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。
3.9.2帶輪的材料
常用的帶輪的材料為HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時(shí)可采用鑄鋼或用鋼板沖壓后焊接而成。小功率時(shí)可以用鑄鋁或塑料。
3.9.3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)輪輻結(jié)構(gòu)的不同，可分為實(shí)心式、腹板式、孔板式、橢圓輪輻式。V帶輪形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪的基準(zhǔn)直徑為dd≤2.5d（d為安裝帶輪的基準(zhǔn)直徑）時(shí)，采用實(shí)心式；當(dāng)帶輪的基準(zhǔn)直徑為dd≤300mm時(shí)，可采用腹板式；結(jié)合本次設(shè)計(jì)要求，帶輪采用腹板式。
3.9.4V 帶輪的輪槽
V 帶輪的輪槽與所選用的V 帶的型號相對應(yīng)。見《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表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小于。
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hamin和hfmin。
V 帶輪的工作表面的粗糙度為1.6或3.2.
3.9.5V 帶輪的張緊
帶傳動(dòng)一段時(shí)間后，會(huì)因?yàn)閹У乃苄宰冃魏湍p而松弛。為了保證帶傳動(dòng)的正常工作，需采取一定的措施定期進(jìn)行張緊。在本次設(shè)計(jì)中采用了滑道式張緊方式。通過定期改變中心距的方法來調(diào)節(jié)帶的初拉力，使帶重新張緊。
第四章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1軸的選材：
軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。
由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛。由于考慮到該工作機(jī)受載荷不大，故采用熱處理為熱軋或鍛后空冷的Q235-A圓鋼材，其許用彎曲應(yīng)力【σ-1】=40MPa。
4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要取決于：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸的連接方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素很多，故針對不同情況要進(jìn)行具體的分析。
4.3各軸段直徑和長度的確定。
根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及參考同類機(jī)器可初步擬定兩軸承之間軸段的直徑D=41mm；同時(shí)根據(jù)主軸的懸伸量a=50mm，可以確定主軸最佳跨距L合理=（3～5）a，取L合理=220mm。然后再按照軸上零件的裝配方案和定位要求，從D處起逐一向兩端確定各軸段的直徑和長度。具體如下：
圖1-2 傳動(dòng)軸的軸段直徑與長度
4.4軸的強(qiáng)度計(jì)算
由于V型帶對軸施加的壓軸力的方向與木材對刀具施加的力的方向只有很小的3.5度的夾角，故可認(rèn)為兩力的方向一致。受力分析如下：
圖1-3 軸的受力分析
根據(jù)第三強(qiáng)度理論：σca=計(jì)算應(yīng)力
通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力σ是對稱循環(huán)變應(yīng)力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τ則為常常不是對稱循環(huán)變應(yīng)力，故引入折合系數(shù)，則計(jì)算應(yīng)力為：
σca= （4-1）
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的 面即危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度，也就是軸上兩軸承支撐處。該轉(zhuǎn)動(dòng)軸因單方向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，因此α=0.6。
對于直徑為d的空心軸（β=0.5），彎曲應(yīng)力為σ= 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τ==，將σ和τ代入下式：
σca = （4-2）
=/W≤【σ-1】
式中：σca -----軸的計(jì)算應(yīng)力，MPa
M -----軸所受的彎矩，N·mm
T -----軸所受的扭矩，N·mm
W -----軸的抗彎截面系數(shù)mm3，公式為0.1d3 (1-β4）
σ-1 -----對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力
4.4.1對71007C處軸截面校核：
σca = （4-3）
=/W
=5.66MPa≤【σ-1】=40MPa
4.4.2對71009C處軸截面校核：
σca = （4-4）
=/W
=3.01MPa≤【σ-1】=40MPa
由以上計(jì)算可知，該軸符合強(qiáng)度要求。
第五章 軸承的選用
5.1初選型號
軸承載荷的大小、方向，是選擇軸承類型的主要依據(jù)。由于本次設(shè)計(jì)的木工立式刨床中所需的軸承即承受徑向載荷同時(shí)還有不大的軸向載荷，可選用深溝球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承，考慮到軸為立式結(jié)構(gòu)，故選用接觸角α=150的角接觸球軸承。
初選型號為71007C和71009C的角接觸球軸承,由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可查得71007c軸承的基本額定動(dòng)載荷Cr=19.5KN,極限轉(zhuǎn)速為8500r/min，71009C軸承的基本額定動(dòng)載荷Cr=25.8KN,極限轉(zhuǎn)速為7500r/min。
5.2計(jì)算滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷
軸承采用反裝。該軸承主要承受了軸給予它的徑向力，以及軸和軸上配件的自重所給予它的軸向力Fd。經(jīng)計(jì)算可初步得出Fd≈60N。
求軸承的徑向力：
圖1-4 角接觸球軸承的載荷受力分析
Fr1+Fr2=F1+F2 （5-1）
F1×46+Fb×235-F2(235+50)=0 （5-2）
由以上兩式可得：Fr1=478N，F(xiàn)r2=523N
對于71007C和71009C型軸承，軸承的派生軸向力Fd=eFr，
其中，e為判斷系數(shù)，其值由的大小來判斷，但現(xiàn)在軸承的軸向力Fa未知故先去e=0.38，因此可估算
Fd1=0.38Fr1=181.64N （5-3）
Fd2=0.38Fr2=198.74N （5-4）
因?yàn)镕d1+Fd=181.64N+60N=241.64N,大于Fd2=198.74N
所以軸承2被壓緊，軸承1被放松
Fa1= Fd1=181.64N （5-5）
Fa2=Fd1+Fd=181.64N+60N=241.64N （5-6）
==0.01279 （5-7）
==0.01179 （5-8）
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表13-5進(jìn)行插值計(jì)算，
得： e1=0.3768 e2=0.3754
再計(jì)算： Fd1= e1·Fr1=0.3768×478N=180.11N （5-9）
Fd2= e2·Fr2=0.3754×523N=196.33N （5-10）
Fa1= Fd1=180.11N （5-11）
Fa2=Fd1+Fd=180.11N+60N=240.11N ==0.01268 （5-12）
==0.01171 （5-13）
兩次計(jì)算出的值相差不大，因此確定e1=0.3768，e2=0.3754， Fa1= 180.11N，F(xiàn)a2=240.11N。
求當(dāng)量動(dòng)載荷P1和P2：
因?yàn)? ==0.3768 = e1 （5-14）
==0.4591＞e2 （5-15）
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表13-5進(jìn)行插值計(jì)算，得軸向和徑向載荷系數(shù)：
對軸承1 X1=1， Y=0
對軸承2 X1=0.44， Y=1.486
因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有輕微沖擊，故fp=1.1—1.2，，取fp=1.2。則
P1=fp(X1Fr1+Y1Fa1)=1.2×（1×478）=573.6N （5-16）
P2=fp(X2Fr2+Y2Fa2)=1.2×（0.44×523+1.486×240.11）=704N （5-17）
驗(yàn)算軸承壽命，對軸承1：
（5-18）
=106/60×3860(19500/573.6)3
=169556h＞Lh’=43200h
對軸承2：
（5-19）
=106/60×3860(25800/704)3
=211968h＞Lh’
故所選軸承滿足壽命要求。
第六章 鍵的選用校核
6.1傳動(dòng)抽鍵的選用：
由傳動(dòng)軸d=27mm，可選鍵，鍵寬b×鍵高h(yuǎn)=8×7
由于該軸為空心軸，故鍵高約為普通平鍵的60%-70%，故鍵高h(yuǎn)=7（60%-70%）=4.2-4.9mm，由于輪轂長為38mm，取鍵長L=32mm。
該平鍵傳遞扭矩，主要失效形式為工作面被壓潰，故只對工作面的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算：
σp=2T×106/KLD=6.86MPa＜【P】=50MPa （6-1）
6.2電動(dòng)機(jī)軸鍵的選用
電動(dòng)機(jī)軸鍵選用平頭楔鍵，鍵的上下兩面為工作面，鍵的上表面和它相配合的輪轂槽底面具有1：100的斜度，裝配后，鍵楔緊在軸和輪轂的鍵槽里，由于d=24mm，故鍵寬b×鍵高h(yuǎn)×鍵長L=8×7×40
該鍵的主要失效形式是相互楔緊的工作面被壓潰，故應(yīng)校核各工作面的抗擠壓強(qiáng)度。
σp=12T×103/bl（b+6fd）=12MPa＜【P】=50MPa （6-2）
綜上，兩鍵均符合強(qiáng)度要求。
第七章 潤滑方式
潤滑劑主要有固體潤滑劑，潤滑脂，液體潤滑劑和氣體潤滑劑等四類。潤滑油的粘度是選擇潤滑油的重要指標(biāo)之一。參考《機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊》下冊，選用液體潤滑劑中經(jīng)處理的液體和固體潤滑油的潤滑脂—黃油，因?yàn)槟竟ち⑹脚俅彩情_放的機(jī)器，整機(jī)大部分部件暴露在空氣中，而且要完成傳動(dòng)和運(yùn)動(dòng)。所以選用潤滑脂黃油潤滑。
結(jié)構(gòu)簡單，耐壓性好，對表面加工精度要求底，成本低。在安裝時(shí)箱體方孔和軸承處加滿潤滑脂即可。
第八章 設(shè)計(jì)小結(jié)
本次設(shè)計(jì)是按照畢業(yè)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)任務(wù)，參照國內(nèi)外現(xiàn)有同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上而設(shè)計(jì)的，重在吸百家之長，力求設(shè)計(jì)新穎、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，提升了我分析問題、解決問題的能力，養(yǎng)成了認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和作風(fēng)，使自己能夠更加熟練地查閱國內(nèi)、外現(xiàn)有的技術(shù)資料、文獻(xiàn)，學(xué)會(huì)了如何調(diào)查、收集、整理第一手資料，在保留同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，運(yùn)用新工藝、新技術(shù)和新材料，大膽創(chuàng)新，以彌補(bǔ)同類產(chǎn)品的不足之處，使產(chǎn)品趨于更合理、更先進(jìn)、更優(yōu)化、更具有使用價(jià)值和良好的經(jīng)濟(jì)效益。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我大學(xué)期間所學(xué)知識的一次綜合性糅合運(yùn)用。通過這次設(shè)計(jì)，不僅使我們進(jìn)一步夯實(shí)基礎(chǔ)知識，同時(shí)也掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法與步驟，以及查閱工具書和相關(guān)的參考文獻(xiàn)的重要性。在指導(dǎo)老師和同學(xué)們的幫助下，使我更明了一個(gè)團(tuán)隊(duì)的重要性。即將踏入社會(huì)的我們，專業(yè)知識固然重要，但是一個(gè)強(qiáng)大的團(tuán)隊(duì)將是我們?nèi)〉脛倮姆▽?。通過本次設(shè)計(jì)，我也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)太少，綜合調(diào)度考慮不夠全面，這就要求我們在以后的工作中以更加嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度虛心學(xué)習(xí)，以更加透徹性的思維去剖析遇到的每一個(gè)問題，使自己盡可能快的成為一名合格的機(jī)械工程性人才。在即將告一段落的大學(xué)生涯中，我將一如既往的發(fā)揚(yáng)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)那種嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的態(tài)度和腳踏實(shí)地、一絲不茍的工作作風(fēng)。
第九章 致謝
本文是在趙老師指導(dǎo)下完成的。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和精益求精的工作作風(fēng)使我受益匪淺。在此，我首先向老師表示誠摯的感謝，并致以崇高的敬意!在課題的研究和開發(fā)階段，得到了學(xué)校老師的大力支持和幫助，在此一并向他們表示衷心的感謝。在日常生活和學(xué)習(xí)中，學(xué)校的各位老師，以及全體同學(xué)給與我大力支持和幫助，在此我向他們表示衷心的感謝。
參考文獻(xiàn)
[1] 吳宗澤，羅圣國.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊-3版.-北京：高等教育出版社，2006.5
[2] 楊可楨，程光蘊(yùn)，李仲生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第五版）.-北京：高等教育出版社 2006.5
[3] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).（第八版）.北京： 高等教育版社，2001
[4] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（單行本），常用設(shè)計(jì)資料.-北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1
[5] 廖效果，朱啟逑. 數(shù)字控制機(jī)床.華中科技大學(xué)出版社 2002.4
[6] 王運(yùn)炎，朱莉.機(jī)械工程材料-3版.-北京：機(jī)械工業(yè)大學(xué)出版社，2008.12
[7] 翟封祥.材料成型工藝基礎(chǔ). –哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社， 2004.1
[8] 陳鐵鳴.新編機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊.-北京：高等教育出版社，2003.7
[9] 姚云英.公差配合與測量技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2006.7
[10] 熊良山，嚴(yán)曉光，漲福潤.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).華中科技大學(xué)出版社，2008.2
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