畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-一種集磨發(fā)動機(jī)氣門的設(shè)計(jì)(含全套CAD圖紙)

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優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763摘要磨氣門、搪氣門座孔和修磨氣門座孔是在發(fā)動機(jī)生產(chǎn)廠家的專用生產(chǎn)線上進(jìn)行的。在發(fā)動機(jī)維修時(shí)，需要一種多用途的小型機(jī)械，以滿足以小代大，以少代多的方便快捷需求。本設(shè)計(jì)對現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行適當(dāng)改造，在提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率的同時(shí)，使維修加工更加方便快捷。本文設(shè)計(jì)了一種小型的集磨發(fā)動機(jī)氣門，搪氣門座孔和修磨氣門座于一體的多用機(jī)械。首先對市場上現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)研提出自己的設(shè)計(jì)方案，接著對各部件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)與校核，最后用 CAD 軟件繪出了磨氣門機(jī)的裝配圖和零件圖。通過本次設(shè)計(jì)加深了對機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制圖、氣門磨削工藝等的理解對今后的學(xué)習(xí)和工作均有很大的價(jià)值。關(guān)鍵詞： 磨氣門 電機(jī) 傳動系 設(shè)計(jì)優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763AbstractGrinding valves, valve seats boring holes and grinding the valve seat hole in the engine manufacturer's dedicated production line. When engine maintenance, the need for a multi-purpose small machinery to meet the small generation of large, with less demand on behalf of more convenient. The design of appropriate transformation of existing products, improve product quality and productivity at the same time, make maintenance easier and faster processing. This paper presents a small set of grinding engine valves, valve seats boring holes and grinding the valve seat in one of the multi-purpose machinery. First, existing products on the market made its own research design, followed by the various components of the detailed design and verification, and finally with CAD software plots the valve grinding machine assembly drawings and part drawings. Through this design deepened the mechanical principles, mechanical design, mechanical drawing, valve grinding process such as understanding of the future learning and work are of great value. Keywords: grinding valve motor drive system design優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763目錄摘要 ................................................................................................................................1Abstract.........................................................................................................................2第一章 緒 論 ................................................................................................................51.1 課題背景 ...........................................................................................................51.2 發(fā)動機(jī)氣門概述 ..............................................................................................51.3 氣門研磨機(jī)研究現(xiàn)況 ......................................................................................61.4 設(shè)計(jì)要求 ..........................................................................................................71.4.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 .................................................................................................71.4.2 技術(shù)要求 .................................................................................................7第二章 氣門研磨機(jī)總體設(shè)計(jì) ......................................................................................82.1 電機(jī)的選擇 .......................................................................................................82.2 傳動系統(tǒng)方案的選擇 .......................................................................................82.3 研磨裝置方案確定 ..........................................................................................92.4 總體方案確定 ................................................................................................102.4.1 總體方案確定 .......................................................................................102.4.2 原理說明 ...............................................................................................112.5 總體動力參數(shù)計(jì)算 .........................................................................................11第三章 主要部件的設(shè)計(jì) ............................................................................................133.1 傳動齒輪的設(shè)計(jì) ............................................................................................133.1.1 齒數(shù)差的確定 .......................................................................................133.1.2 齒輪齒數(shù)的確定 ..................................................................................133.1.3 齒形角、螺旋角、齒頂高系數(shù) ..........................................................133.1.4 外齒輪的變位系數(shù) ...............................................................................143.1.5 嚙合角與變位系數(shù)差 ...........................................................................153.1.6 齒輪幾何尺寸與主要參數(shù)的選用 .......................................................153.1.7 強(qiáng)度計(jì)算與校核 ...................................................................................203.2 傳動軸設(shè)計(jì) .....................................................................................................223.2.1 選擇軸的材料 .......................................................................................22優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633.2.2 低速軸（輸出軸）的設(shè)計(jì) ...................................................................233.2.3 高速軸（輸入軸、偏心軸）的設(shè)計(jì) ...................................................283.3 箱體及其附件設(shè)計(jì) ........................................................................................333.3.1 箱體簡介 ...............................................................................................333.3.2 箱體材料和尺寸的確定 .......................................................................333.3.3 附件的設(shè)計(jì) ...........................................................................................343.4 支撐板的設(shè)計(jì) .................................................................................................343.5 支撐桿的桿的 .................................................................................................353.6 氣門夾緊裝置的設(shè)計(jì) .....................................................................................36結(jié) 論 ............................................................................................................................37參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................38致 謝 ............................................................................................................................39優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763第一章 緒 論1.1 課題背景磨氣門、搪氣門座孔和修磨氣門座孔是在發(fā)動機(jī)生產(chǎn)廠家的專用生產(chǎn)線上進(jìn)行的。在發(fā)動機(jī)維修時(shí)，需要一種多用途的小型機(jī)械，以滿足以小代大，以少代多的方便快捷需求。本設(shè)計(jì)對現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行適當(dāng)改造，在提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率的同時(shí)，使維修加工更加方便快捷。1.2 發(fā)動機(jī)氣門概述氣門，valve，是發(fā)動機(jī)的一種重要部件。氣門的作用是專門負(fù)責(zé)向發(fā)動機(jī)內(nèi)輸入空氣并排出燃燒后的廢氣。 　　從發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)上，分為進(jìn)氣門（inlet valve）和排氣門（exhaust valve） 。進(jìn)氣門的作用是將空氣吸入發(fā)動機(jī)內(nèi)，與燃料混合燃燒；排氣門的作用是將燃燒后的廢氣排出并散熱。氣門的材質(zhì)在中國大陸通常分為 40Cr、4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo、21-4N 和23-8N 共 5 種。 5Cr8Si2、4Cr9Si3、21-2N、21-12N 、23-8N、XB 等已在一些引進(jìn)機(jī)型上大批量使用。高溫鎳基合金在高負(fù)荷發(fā)動機(jī)排氣門上也開始應(yīng)用。 　　從氣門的成品結(jié)構(gòu)上分類，通常分為整根氣門、雙金屬對焊氣門和空心充鈉氣門等。其作用是專門負(fù)責(zé)向發(fā)動機(jī)內(nèi)輸入燃料并排出廢氣，傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)每個(gè)汽缸只有一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相對簡單，成本較低，維修方便，低速性能較好，缺點(diǎn)是功率很難提高，尤其是高轉(zhuǎn)速時(shí)充氣效率低、性能較弱。為了提高進(jìn)排氣效率，現(xiàn)在多采用多氣門技術(shù)，常見的是每個(gè)汽缸布置有 4 個(gè)氣門（也有單缸 3 或 5 個(gè)氣門的設(shè)計(jì)，原理一樣，如奧迪 A6 的發(fā)動機(jī)） ，4 汽缸一共就是 16 個(gè)氣門，我們在汽車資料上經(jīng)常看到的“16V ”就表示發(fā)動機(jī)共16 個(gè)氣門。這種多氣門結(jié)構(gòu)容易形成緊湊型燃燒室，噴油器布置在中央，這樣可以令油氣混合氣燃燒更迅速、更均勻，各氣門的重量和開度適當(dāng)?shù)販p小，使氣門開啟或閉合的速度更快。發(fā)動機(jī)進(jìn)、排氣門是在發(fā)動機(jī)工作過程中密封燃燒室和控制發(fā)動機(jī)氣體交換的精密零件，是保證發(fā)動機(jī)動力性能、經(jīng)濟(jì)性能、可靠性、耐久性的重要零優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763件。氣門的工作條件惡劣，進(jìn)氣門的工作溫度可達(dá) 300～400℃，排氣門的工作溫度可達(dá) 700～900℃。進(jìn)氣門主要受反復(fù)沖擊的機(jī)械負(fù)荷，排氣門除受反復(fù)沖擊的機(jī)械負(fù)荷外，還受高溫氧化性氣體的腐蝕以及熱應(yīng)力（即氣門盤部因溫度梯度產(chǎn)生的應(yīng)力） 、錐面熱脹應(yīng)力（即氣門的堆焊材料與基體材料膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生的附加應(yīng)力） 、和燃燒時(shí)氣體壓力等共同作用，氣門在落座時(shí)還承受由慣性引起的沖擊交變載荷及彈簧壓力、高溫腐蝕氣體的高速沖刷力等，所承受的機(jī)械應(yīng)力圖如圖一所示。氣門在設(shè)計(jì)、材質(zhì)與制造合理的條件下，氣門的失效主要為磨損與疲勞斷裂，磨損主要在氣門與配氣機(jī)構(gòu)中相關(guān)接觸件的磨損，它除了降低發(fā)動機(jī)的效率外，還因改變氣門與相關(guān)件的相互位置及受力狀態(tài)而間接促進(jìn)氣門疲勞斷裂；氣門的疲勞斷裂主要是受到高頻率的張壓交變壓應(yīng)力，沖擊交變應(yīng)力、彎曲、冷熱、及燃?xì)飧g的單一或綜合作用造成的。如果發(fā)動機(jī)裝配、修理、使用方面不按技術(shù)規(guī)程要求進(jìn)行，氣門配合的相關(guān)件質(zhì)量不合格，氣門很容易發(fā)生失效，并且主要發(fā)生在盤部單薄處、頸部及鎖夾槽等應(yīng)用力集中處。、 、 、 、、 、 、 、、 、 、 、、 、 、 、 +、 、 、 、、 、 、 、、 、 、 、、 、 、 、 、、 、 、 、 、、 、圖 1-1 氣門工作負(fù)載1.3 氣門研磨機(jī)研究現(xiàn)況電動氣門研磨機(jī)，國內(nèi)市場上最新型氣門研磨工具，其結(jié)構(gòu)緊湊，制作精美，適用多種內(nèi)燃機(jī)缸蓋氣門口研磨，具有安全可靠、便于攜帶、效率高等優(yōu)點(diǎn)，與市場銷售 25 型電動、風(fēng)動或氣動研磨機(jī)相比，配備了變壓整流裝置，可優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763直接使用 220V 交流電，其主要性能:研磨氣門最大重量為 0.5kg，使用電壓24V，額定功率為 33W，額定電流為 1.35A，工作行程 0～10mm，沖擊次數(shù)600～700 次/min，工作轉(zhuǎn)速 300～500r/min，機(jī)器重量 5kg，因此，電動氣門研磨機(jī)廣大內(nèi)燃機(jī)修理網(wǎng)點(diǎn)最適用修理工具之一。1.4 設(shè)計(jì)要求1.4.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）磨氣門機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)。（2）磨氣門機(jī)主要受力零部件的尺寸設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核。（3）磨氣門機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)和電機(jī)等選擇。1.4.2 技術(shù)要求加工范圍：直徑：20-50mm錐度：30°-50°，RaYF2/σFP2 按外齒輪校核，根據(jù)文獻(xiàn)[11] 表 18-12 取齒寬系數(shù) 。根據(jù)文獻(xiàn)[1]校核公式，0.2~5d??取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。法向模數(shù)=321][cosFSdn YZKTm????? m42.105.24.079631???取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) .5n?（2）幾何參數(shù)計(jì)算由表 2.4 確定：壓力角 20?? 嚙合角 '51.20??? 模數(shù) m=1 ① 算第一內(nèi)齒輪副幾何參數(shù)計(jì)算 1z=37， 2=39 中心距：優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763=1.993mm'121()cos/1.5(397)cos20/45Amz????????取中心距 .0分度圓直徑： 1..dzm21.398.dzm???齒頂高： 8512ahm????齒輪寬度： 110..db?取 12B23② 第二內(nèi)齒輪副幾何參數(shù)計(jì)算 3z=24， 4=26中心距：=1.993mm'243()cos/1.52(64)cos20/45Amz????????取中心距 2.0分度圓直徑： 3.3dzm41.2639dzm???齒頂高： 8152ahm????取 312B4齒輪詳細(xì)尺寸計(jì)算與驗(yàn)算結(jié)果如下:①計(jì)算第一內(nèi)齒輪副外齒輪齒數(shù) Z1: 37內(nèi)齒輪齒數(shù) Z2: 39法向模數(shù) Mn:1.5mm分圓法向壓力角 αn:20°分圓螺旋角 β:0°齒頂高系數(shù) ha*:0.8頂隙系數(shù) c*:0.25中心距 a:2mm齒寬 b:20mm優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763量棒直徑 dp:2.04mm內(nèi)插齒刀齒數(shù) Z02:25內(nèi)插齒刀齒頂高系數(shù) ha*02:1.25插齒刀刃磨刀原始齒形的距離 X02:0mm端面模數(shù) mt =1.5000mm嚙合角 αw = 45.1891°插內(nèi)齒輪時(shí)的嚙合角 α02 =32.5094°插內(nèi)齒輪時(shí)的中心距 a02 =11.7002mm總變位系數(shù)∑X =0.5578mm外齒輪變位系數(shù)：X1 =0.5000mm內(nèi)齒輪變位系數(shù)：X2 =1.0578mm分度圓直徑：d1=55.5000mm分度圓直徑：d2=58.5000mm齒根圓直徑：df1=53.8500mm齒根圓直徑：df2=64.6503mm齒頂圓直徑：da1 =59.9003mm齒頂圓直徑：da2 =58.6000mm 外齒輪齒頂壓力角 αa1 =29.4643°內(nèi)齒輪齒頂壓力角 αa2 =20.2669°插齒刀齒頂壓力角 αa02 =31.3213 °端面重合度 εα=1.3553軸向重合度 εβ=0.0000校驗(yàn)內(nèi)齒輪加工范成頂切: 判斷 z02/z2 =0.6410 是否大于等于 1-tanaa0/tana02 =0.4206校驗(yàn)過渡曲線干涉: 外齒輪用滾刀加工 z2tanaa2-(z2-z1)tanaw =12.3877 是否大于等于 z1tanan-4(ha*-x1)/sin2a=11.6000校驗(yàn)重疊干涉:z1(dt1+invaa1)-z2(dt2+invaa2)+inva(z2-z1) =0.3293 是否大于等于 0校驗(yàn)外齒輪齒頂厚度：判斷 sa1 =0.9880 是否大于 0.25m =0.3750優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763外齒輪固定弦齒厚：sc1 =2.5627mm內(nèi)齒輪固定弦齒厚：sc2=1.0607mm外齒輪固定弦齒高：hc1 =1.7338mm內(nèi)齒輪固定弦齒高：hc2=0.2365mm跨齒數(shù)：k =5外齒輪公法線長度：w=21.2172mm外齒輪跨棒距 M1 =58.4239內(nèi)齒輪跨棒距 M2 =59.5495② 第二內(nèi)齒輪副幾何參數(shù)計(jì)算外齒輪齒數(shù) Z1: 24 內(nèi)齒輪齒數(shù) Z2: 26法向模數(shù) Mn:1.5mm分圓法向壓力角 αn:20°分圓螺旋角 β:0°齒頂高系數(shù) ha*:0.8頂隙系數(shù) c*:0.25中心距 a:2mm齒寬 b:20mm量棒直徑 dp:2.04mm內(nèi)插齒刀齒數(shù) Z02:25內(nèi)插齒刀齒頂高系數(shù) ha*02:1.25插齒刀刃磨刀原始齒形的距離 X02:0mm端面模數(shù) mt =1.5000mm嚙合角 αw =45.1891 °插內(nèi)齒輪時(shí)的嚙合角 α02 =53.6026°插內(nèi)齒輪時(shí)的中心距 a02 =1.1877mm總變位系數(shù) ∑X =0.5578mm外齒輪變位系數(shù)：X1 =0.0000mm 內(nèi)齒輪變位系數(shù)：X2 =0.5578mm優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763分度圓直徑：d1 =36.0000mm 分度圓直徑：d2 =39.0000mm齒根圓直徑：df1=32.8500mm齒根圓直徑：df2 = 43.6254mm齒頂圓直徑：da1 =38.8754mm齒頂圓直徑：da2 =37.6000mm外齒輪齒頂壓力角 αa1 =29.5195°內(nèi)齒輪齒頂壓力角 αa2 =12.9205°插齒刀齒頂壓力角 αa02 =31.3213 °端面重合度 εα=1.5339軸向重合度 εβ=0.0000校驗(yàn)內(nèi)齒輪加工范成頂切: 判斷 z02/z2 =0.9615 是否大于等于 1-tanaa0/tana02 =0.8309校驗(yàn)過渡曲線干涉：外齒輪用滾刀加工 z2tanaa2-(z2-z1)tanaw =3.9514 是否大于等于 z1tanan-4(ha*-x1)/sin2a =3.7570校驗(yàn)重疊干涉:z1(dt1+invaa1)-z2(dt2+invaa2)+inva(z2-z1) =0.2489 是否大于等于 0校驗(yàn)外齒輪齒頂厚度：判斷 sa1=1.1408 是否大于 0.25m =0.3750外齒輪固定弦齒厚：sc1 =2.0806mm 內(nèi)齒輪固定弦齒厚：sc2=1.5428mm外齒輪固定弦齒高：hc1=1.0591mm 內(nèi)齒輪固定弦齒高： hc2= 0.4300mm跨齒數(shù)：k =3外齒輪公法線長度：w=11.5747mm外齒輪跨棒距 M1=37.4985內(nèi)齒輪跨棒距 M2=38.8449由上面的選取和計(jì)算得出雙聯(lián)齒輪各項(xiàng)數(shù)據(jù)見表 3.5 所示。表 3.5 行星齒輪幾何參數(shù)見 (長度單位： mm)第一內(nèi)齒輪副 第二內(nèi)齒輪副名稱 符號外齒輪 內(nèi)齒輪 外齒輪 內(nèi)齒輪優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763齒數(shù) z37 39 24 26模數(shù) m1.5齒形角 a20°齒頂高系數(shù) h? 0.8嚙合角 '?45.19°變位系數(shù) 1x0.5 1.0578 0 0.5578嚙合中心距 A2.0分度圓直徑 d55.5 58.5 36 39齒頂圓直徑 a59.9 58.6 38.875 37.6齒根圓直徑 df 53.85 64.65 32.85 43.625齒輪寬度 B12 15 12 15驗(yàn)算重合度 ??1.05?齒廓重干涉驗(yàn)算值 sG跨齒數(shù) k4 5 3 4測量柱直徑 pd1.73.1.7 強(qiáng)度計(jì)算與校核漸開線少齒差行星傳動為內(nèi)嚙合傳動，又采用正角度變位，其齒面接觸強(qiáng)度與齒根彎曲強(qiáng)度均提高，且齒面接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于齒根彎曲強(qiáng)度，同時(shí)又是多齒對嚙合，所以內(nèi)外齒輪的接觸強(qiáng)度可不進(jìn)行驗(yàn)算及滿足要求(參見文獻(xiàn)[2]第九章少齒差行星齒輪傳動第 6 節(jié)齒輪強(qiáng)度計(jì)算)。只計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度，其彎曲強(qiáng)度條件為： FP??, 式(3.4）(/)FtAVFYbmK????limin(/)FPSTXRNY??根據(jù) 型傳動計(jì)算方式得到式中： 2ZXH?t-齒輪分度圓上的圓周力（N） 2340/025.864/3216.tFTzd N?????-齒形系數(shù)：參見文獻(xiàn)[1]表 10-5 齒形系數(shù)表得到 Y 2.37FY齒輪寬度： 式.7.db?優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763(3.5）-使用系數(shù)：參見文獻(xiàn)[2]第 5 章行星傳動承載能力計(jì)算表 5-6 得到AK2.0?-動載系數(shù)：參見參見文獻(xiàn)[2]第 5 章行星傳動承載能力計(jì)算圖 5-1 得到V1.4K-彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)：參見參見文獻(xiàn)[2]表 5-9 得F?.2?-彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分配系數(shù)：查文獻(xiàn)[1]圖 10-13 FK? 1.08FK??-試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲極限應(yīng)力。lim?查參見文獻(xiàn)[1]圖 10-21 2lim490/FN??-齒根彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù):表 5-5 得 =1.60 minFS minFS-應(yīng)力修正系數(shù)：一般試驗(yàn)齒輪修正系數(shù)取 TY 2.0TY?-尺寸系數(shù)：查文獻(xiàn)[2]圖 6-37 得 =0.9X XY-齒根表面狀況系數(shù)；查文獻(xiàn)[2] 圖 6-36 得 =1.28R R-彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù): 查文獻(xiàn)[2]圖 6-34 得 =2.4NY N于是計(jì)算出 (/)FtAVFYbmK????1326.7/12.5)41.208.1426.95????limin(/)(90693FPFSTXRN滿足 ，所以齒根彎曲強(qiáng)度滿足。齒輪尺寸設(shè)計(jì)滿足實(shí)際要求。P??3.2 傳動軸設(shè)計(jì)軸是組成機(jī)器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動及動力的傳遞。因此軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動和動力。優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需對軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。3.2.1 選擇軸的材料軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對應(yīng)力集中敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)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，最常用的是 45 鋼。必須指出在一般工作溫度下（低于 200 攝氏度）各種碳鋼的彈性模量均相差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時(shí)，所根據(jù)的是強(qiáng)度和耐磨性，而不是軸的彎曲或者扭轉(zhuǎn)剛度，在既定的條件下，有時(shí)也可選擇較低的鋼材，而用適當(dāng)增大軸的截面積的方法來提高軸的剛度。各種熱處理如高頻淬火、滲碳、氧化、氰化以及表面強(qiáng)化處理如噴丸、滾壓等對提高軸的抗疲勞都有著顯著的效果。應(yīng)用于軸的材料種類很多，主要根據(jù)軸的使用條件。對軸的強(qiáng)度、剛度和其他機(jī)械性能等的要求，采用熱處理方式，同時(shí)考慮制造加工工藝，并力求經(jīng)濟(jì)合理，通過設(shè)計(jì)計(jì)算來選擇軸的材料。根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表 5-1-1 軸的材料及其主要力學(xué)性能選擇軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)熱處理。具體參數(shù)見表 4.1表 4.1 軸的常用材料及其主要力學(xué)性能材料 熱處理毛坯直徑mm硬度HB抗拉強(qiáng)度 b?屈服點(diǎn) s彎曲疲極限 1?扭轉(zhuǎn)疲勞極限?許用靜應(yīng)力 p??許用疲勞應(yīng)力 p?45鋼 調(diào)質(zhì) ≤200 217~255 650 360 270 155 260 180~2073.2.2 低速軸（輸出軸）的設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，為軸設(shè)計(jì)的重要步驟。它與軸上安裝的零件類型、尺寸及其位置、零件的固定方式，載荷的性質(zhì)、方優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763向、大小及分布情況，軸承的類型與尺寸，軸的毛坯、制造和裝配工藝、安裝及運(yùn)輸，對軸的變形等因素有關(guān)。（1）初步確定軸端直徑由前得輸出軸上 , ,Z2PW??????240/minr25.86mTKN??求作用在齒輪上的力（2Z-X 型） （參見文獻(xiàn)[4]13-453 受力分析與強(qiáng)度計(jì)算）齒輪分度圓直徑 36dZ?分度圓切向力 12340/025.864/3216.tFTzd N?????徑向力 31387.1'23sincosr?法向力 =40274.4N4/nz表 4.2 軸常用幾種材料的 及 值[]T?0A軸的材料 []/TMPa0A235Q?15~25 149~1267、20~35 135~11245 25~45 126~1034035CrSiMn、35~55 112~97按表 4.2 選取 ，軸的輸入端直徑及軸的最小直徑：12A?33min02/.8/4015.6dPm??又因?yàn)榇硕伍_有鍵槽，對于直徑 的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大d?取，初選 mm。5%~11d?（2）低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）初步選擇滾動軸承，因軸承不受軸向力，故選擇深溝球軸承。最小直徑 右端用軸端擋圈定位，安裝軸承蓋。所以 mm120dm?? 120d?根據(jù)軸肩的高度 (.7~0.1)hd2-3 處安裝軸承，2 處為安裝軸承預(yù)選軸承型號為 6005 尺寸為 25×37×7，選 237Lm??25d優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633-4 段為方便內(nèi)側(cè)軸承安裝取 3415Lm??324d4-5 處安裝軸承，5 處為安裝軸肩 896.m?????????預(yù)選軸承型號為 6005 尺寸為 25×37×7，選 457?425d， 5d為內(nèi)齒輪，具體尺寸見齒輪設(shè)計(jì)。57dm?2）根據(jù) SJ 型雙內(nèi)嚙合行星減速器具體結(jié)構(gòu)要求，設(shè)計(jì)的輸出軸與內(nèi)齒圈裝成一體。3）參考文獻(xiàn)[1]表 15-2 取軸端的倒角為 245??軸肩上的圓角半徑 2 處取 3、4 處取.0Rm?2.Rm?（3）求低速軸上的載荷由前得輸出軸上 2PW?????2/inr25.86TN?求作用在齒輪上的力（2Z-X 型） （參見文獻(xiàn)[4]13-453 受力分析與強(qiáng)度計(jì)算）分度圓切向力 12340/0.4/3102.tFTzd?????徑向力 31387.1'23sincosr?法向力 =40274.4N4/nz確定軸承的支撐點(diǎn)位置時(shí)，參看文獻(xiàn)[1]圖 15-23，對于所選軸承，查得， 。所以得到圖 4.2 的 , ,12.5a?17. 12L?67.532L?從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度看，截面 2 和 3 處的過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，從受載的情況來看，截面 2-3 中間受載荷最大，截面 2、3 相近，但截面3 受扭矩，所以 2 截面不必校核，截面 2-3 中間受力，但應(yīng)力集中不大，不必校核。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩圖計(jì)算出軸受力分析的各個(gè)力，見表 4.3。表 4.3 軸受力分析載荷 垂直面 水平面支反力12NVF?960169NHF?5優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397631028VM?彎矩 4753910295.HM?1N總彎矩 20.?扭矩 6Tm?（4）按彎矩合成應(yīng)力校核軸強(qiáng)度在進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受對大彎矩和扭矩的截面即危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式 15-5 取 a=0.6 軸的計(jì)算應(yīng)力（ ）22 21ca 3()108(.60)16.4MMpaW??????????30.1Wd?前已經(jīng)選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，參考文獻(xiàn)[1]表 15-1 查得[ -1?]=60Pa，所以 ca???????????，故安全。（5）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1)判斷軸的危險(xiǎn)截面由軸分析可知，1-2 截面只受扭矩作用，雖然有鍵槽、軸肩及過渡配合引起的應(yīng)力集中將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑強(qiáng)度按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較寬余考慮的，所以 1-2 段 6、7 截面無須校核。從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度看，截面 2 和 3 處的過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，從受載的情況來看，截面 2-3 中間受載荷最大，截面 2、3 相近，但截面 3 受扭矩，所以 2 截面不必校核，截面 2-3 中間受力，但應(yīng)力集中不大，不必校核。2)校核截面 3 左側(cè)抗彎截面系數(shù) 式（4.3）33W=0.1d.80m?????抗扭截面系數(shù) 式T216（4.4）截面 6 右彎矩 M 為 式23048.25HVN????（4.5）優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763截面 W 上扭矩 36570TNm??截面上的彎矩應(yīng)力 式b.Mpa?（4.6）截面扭矩切應(yīng)力 式2t65709.8T???(4.7）軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 3.1 查得 ， ，Mpa??????270pa????。15Mpa????截面上由于軸肩形成的理論集中系數(shù) 及 ：a??按參考文獻(xiàn)[1]附表 3-2 查取，因 ,2.03165rd?25.0Dd?可查得 ， 。2.0a??1.3?又參考文獻(xiàn)[1]附表 3-1 查得軸的材料的敏性系數(shù)為 。.82q?.5?故有效應(yīng)力集中系數(shù)按參考文獻(xiàn)[1]表附 3-4 為:1()10.82(.1).82kqa??????????535??由參考文獻(xiàn)[1]附圖 3-2 得尺寸系數(shù) 。0.67??由參考文獻(xiàn)[1]附圖 3-3 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 。r=82軸按磨削加工，由參考文獻(xiàn)[1]附圖 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 。0.92????軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理即 。q1??按參考文獻(xiàn)[1]式（3-12）及（3-12a ）得綜合系數(shù)值為：2.80kK????1.62rkK???????有由 3-1 及 3-2 得碳鋼的特性系數(shù)：，取 取 。0.12???:.1???.50.1??:.5???于是計(jì)算安全系數(shù)值，按參考文獻(xiàn)[1]式（15-6） （15-8）則得：優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763275/(.8046.10)2.mSK????????????（由軸向力 引起的壓縮應(yīng)力在此處作為 計(jì)算，因其甚小，故予忽略）aFm1510.627.487.48.620.mS??????????2229..5.1.ca S?? :3)截面 3 右側(cè)按參考文獻(xiàn)[1]表 15-4 中公式計(jì)算，抗彎截面系數(shù) W= 330.1.2516.d??3m抗扭截面系數(shù) TW由前知彎矩 M 及彎曲切應(yīng)力為 10489.25mN??b1048.25.3Mpa???扭矩及扭矩切應(yīng)力 3657mTN?36720.41TpaW???過盈配合處 值，由參考文獻(xiàn)[1]附表 3-8 查出，取 0.8kq????? 3.6k???。2.8kq?軸按磨削加工，由參考文獻(xiàn)[1]附表 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù) 0.90。????故綜合系數(shù)為 =3.71 =2.99。1kK??????1rkK??????所以軸在截面 3 右側(cè)安全系數(shù)為：36.16t mS????????16.34????優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976314.89 2caS????:1.5S?因軸無大大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對稱性，故可忽略靜強(qiáng)度的校核。至此，根據(jù)以上計(jì)算及校核結(jié)果，低速軸（輸出軸）設(shè)計(jì)安全可靠。3.2.3 高速軸（輸入軸、偏心軸）的設(shè)計(jì)（1）初步確定軸端直徑由前得輸入軸上 125PW?150minnr?10.796TNm??求作用在齒輪上的力，參見文獻(xiàn)[4]13-453 受力分析與強(qiáng)度計(jì)算。齒輪分度圓直徑 2m8.dZ?分度圓切向力 11340/20.7963/58.92.tFTz N?????徑向力 '3sincosr N?法向力 142/.5nzd按表 4.4 選取 ，軸的輸入端直徑及軸的最小直徑：0A?33min0/.2/0.9dPm??又因?yàn)榇硕伍_有鍵槽，對于直徑 的軸有一個(gè)鍵槽時(shí)軸徑增大1d?取 為配合電機(jī)花鍵孔該處取 。5%~7in4.9.?????10md?（2）高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，為軸設(shè)計(jì)的重要步驟。它與軸上安裝的零件類型、尺寸及其位置、零件的固定方式，載荷的性質(zhì)、方向、大小及分布情況，軸承的類型與尺寸，軸的毛坯、制造和裝配工藝、安裝及運(yùn)輸，對軸的變形等因素有關(guān)。1）軸肩的高度 得到(0.7.1)hd?:又因?yàn)榇硕伍_有鍵槽，對于直徑 的2302dm??? 10dm?軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大 =10.2mm 5%2310.2????預(yù)選軸承型號為 6002 尺寸為初選 d235L優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397633-4 段為偏心軸段，和齒輪裝配。查齒輪數(shù)據(jù)得到雙聯(lián)齒輪厚度軸肩的高度 (0.7.1)hd?:120.34.24m?????考慮偏心軸力矩要求 ,由輸出軸聯(lián)接的內(nèi)齒圈選取軸端4m5L5-6 上軸承為 6004 尺寸為: 初步確定 30mmD??76517d56L??2）根據(jù) SJ 型雙內(nèi)嚙合行星減速器具體結(jié)構(gòu)要求，設(shè)計(jì)的輸入軸為偏心軸。3）軸上零件的周向定位，齒輪和半連軸器的周向定位都采用平鍵聯(lián)結(jié)，按 2-3直徑查手冊得平鍵截面尺寸為 用鍵槽銑刀加工，同時(shí)為了保650bhL??證齒輪與輪轂配合有良好的對中性，選擇齒輪輪轂與軸的配合為 H7/n6。4）參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 15-2 取軸端的倒角為 。24??軸肩上的圓角半徑 2 處取 3、4 處取1.6Rm?.5Rm?（3）求高速軸上的載荷圖 4.5 軸受力簡圖由前得輸入軸上 125PW?150minnr?10.796TNm??求作用在齒輪上的力（2Z-X 型） （參考文獻(xiàn)[4]13-453 受力分析與強(qiáng)度計(jì)算）齒輪分度圓直徑 2m8.dZ?分度圓切向力 1120/0.7963/58.92.tFTz N?????徑向力 26.7N'334sincosr?優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763法向力 =33.5N13420/cosnFTzd??確定軸承的支撐點(diǎn)位置時(shí)，參見文獻(xiàn)[1]圖 15-23，對于所選軸承，查得， ， 。所以得到圖 4.5 的 , , ,19a238.5a198L?2430L?34根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩圖計(jì)算出軸受力分析的各個(gè)力，見表 4.5。表 4.5 軸受力分析載荷 垂直面 水平面1327NVF?186NH?支反力 6523010VM彎矩 247?19.5H?136.N總彎矩 28扭矩 .Tm??（4）按彎矩合成應(yīng)力校核軸強(qiáng)度在進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受對大彎矩和扭矩的截面即危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》15-5 取 a=0.6 軸的計(jì)算應(yīng)力（ ）22 21ca 3()146.(01.).067MMpaW??????????30.1Wd?前已經(jīng)選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由參考文獻(xiàn)[1]表 15-1 查得[ -1?]=60Pa，因?yàn)?ca?????，故安全。（5）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1）判斷軸的危險(xiǎn)截面由軸分析可知，1-2 截面只受扭矩作用，雖然有鍵槽、軸肩及過渡配合引起的應(yīng)力集中將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑強(qiáng)度按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較寬余考慮的，所以 1-2 段 6、7 截面無須校核。從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度看，截面 2 和 3 處的過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，從受載的情況來看，截面 2-3 中間受載荷最大，優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763截面 2、3 相近，但截面 3 受扭矩，所以 2 截面不必校核，截面 2-3 中間受力，但應(yīng)力集中不大，不必校核。2）校核截面 3 左側(cè)抗彎截面系數(shù) 33W=0.1d.10m?????抗扭截面系數(shù) T22截面上的彎矩應(yīng)力 b.Mpa?截面扭矩切應(yīng)力 2t5.8TW??軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表 3.1 查得 ， ，Mpa??????270pa????。15Mpa????截面上由于軸肩形成的理論集中系數(shù) 及a??按參考文獻(xiàn)[1]附表 3-2 查取，因 ,2.03165rd?2.0Dd?可查得 ， ，2.0a??1.3?又由參考文獻(xiàn)[1]附表 3-1 查得軸的材料的敏性系數(shù)為。.8q?.5?故有效應(yīng)力集中系數(shù)按參考文獻(xiàn)[1]表附 3-4 為 。1()10.82(.1).82ka??????????536q??由附圖 3-2 得尺寸系數(shù) .7??由附圖 3-3 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) r=082軸按磨削加工，由附圖 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù)為 0.92????軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理即 q1??按參考文獻(xiàn)[1]式（3-12）及（3-12a ）得綜合系數(shù)值為12.80kK????? 1.62rkK??????優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763有由 3-1 及 3-2 得碳鋼的特性系數(shù)，取 取0.12???:0.1???0.5.1???:0.5???于是計(jì)算安全系數(shù)值，按參考文獻(xiàn)[1]式（15-6） （15-8）則得75/(2.846.)2.mSK????????（由軸向力 引起的壓縮應(yīng)力在此處作為 計(jì)算，因其甚小，故予忽略）aFm?1510.627.487.48.620.mS???????????2229..5.1.ca S?? :3）截面 3-4按參考文獻(xiàn)[1]表 15-4 中公式計(jì)算，抗彎截面系數(shù) W= 330.1.217.8d??3m抗扭截面系數(shù) 456TW由前知彎矩 M 及彎曲切應(yīng)力為b1.02pa??扭矩及扭矩切應(yīng)力 3.mTN??34.1TMpaW???過盈配合處 值，由參考文獻(xiàn)[1]附表 3-8 查出，取 0.8kq???? 3.60k????2.8kq??軸按磨削加工，由附表 3-4 得表面質(zhì)量系數(shù) 0.90????故綜合系數(shù)為 =3.25 =2.621kK??????1rkK????所以軸在截面 3 右側(cè)安全系數(shù)為：21.75t mS????????優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過，歡迎下載需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397638.29mS????????7.75 2ca??:1.5S因軸無大大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對稱性，故可忽略靜強(qiáng)度的校核。至此，根據(jù)以上計(jì)算及校核結(jié)果，高速軸（輸入軸）設(shè)計(jì)安全可靠。3.3 箱體及其附件設(shè)計(jì)3.3.1 箱體簡介減 速 器