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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date卧式钢筋切断机的设计设计说明书zhengwen毕业设计说明书 题目名称： 卧式钢筋切断机的设计 院系名称： 机 电 学 院 班 级： 机 自 XXXXX 学 号： XXXXX 学生姓名： XXXXXXXXXXXX 指导教师： XXXXXXXXXXXXX 2012年 05月摘 要本课题设计建筑上的卧式钢筋切断机的工作原理是：采用电动机经一级三角带传动和二级齿轮传动减速后
2、,带动曲轴旋转,曲轴推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑道中作往复直线运动,使活动刀片和固定刀片相错而切断钢筋。根据电机的工作环境选择电动机类型，采用卧式安装，防护式电机，鼠笼式三相异步电动机。选择三级减速，先是一级带减速，再两级齿轮减速。一级带传动，它具有缓冲、吸振、运行平稳、噪声小、和过载保护等优点。两级齿轮减速，齿轮传动可用来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有功率范围大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，工作安全可靠等特点。动力由电动机输出,通过减速系统传动,把动力输入到执行机构。由于传动系统作的是回转运动,而钢筋切断机的执行机构需要的直线往复运动,为了实现这种转换,可以采用曲柄滑块机
3、构,盘行凸轮移动滚子从动件机构,齿轮齿条机构。本课题采用曲柄滑块机构作为本机械的执行机构。关键词：切断，建筑，钢筋，齿轮Lie type steel cutting machines designingAbstractThis article introduces a kind of architectural lie type steel cutting machines. Its operating principles are: It use electric motors level triangle belt transmission and secondary gear trans
4、mission to slowdown. Then, it drives the crank rotate, The crank connected to slide block and moving blades in the slippery way make the back and forth straight line sport, makes the moving blades and the fixed blade shear and cut steel. According to the working environment choice of the type of ele
5、ctric motors, using horizontal installation, protection of the electrical, squirrel-cage three-phase asynchronous motor. Option three slowdown first level belt slowdown, followed by the secondary gear deceleration. First level with the introduction of automated, because it has a buffer, absorb shock
6、 and operate smoothly, small noise, and can protect the over loading. Then introduce a secondary gear deceleration slowdown, because gear transmission can be used to transmit arbitrary space between the two axis movement and momentum, and the scope of power, transmission efficient transmission accur
7、ately, long using life, such as safe and reliable character. Power output by electric motors through slow down transmission system to import power to the executive body. As the system make rotation movement, The steel cutting machine needs the back and forth straight line sport ,in order to achieve
8、this transformation, we can use c slider-crank institutions or gear and rack. I decided to consider realistic conditions using slider-crank as the executing machinery.Keywords: Cutting Architectural Reinforcing steel Gear目 录第1章 引言51.1 概述51.2 题目的选取51.3 钢筋切断机的工作原理5第2章 电机选择72.1 切断钢筋需用力计算72.2 剪刃行程72.3 功
9、率计算8第3章 传动结构设计93.1 基本传动数据计算93.1.1 分配传动比93.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数93.2 带传动设计103.2.1 确定计算功率103.2.3 带轮基准直径103.2.4 验算带速103.2.5 计算实际传动比103.2.6 确定V带基准长度和中心距113.2.7 验算小带轮包角113.2.8 确定V带的根数113.2.9 确定V带张紧力113.2.10 确定轴上的载荷（压轴力）123.2.11 主要设计结果123.3 高速级齿轮传动设计133.3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数133.3.2 按齿面接触强度设计143.3.3 按齿根弯曲强度设计
10、163.3.4 几何尺寸计算173.3.5 结构设计及绘制齿轮零件图183.4 低速级齿轮传动设计193.4.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数193.4.2 按齿面接触强度设计193.4.3 按齿根弯曲强度设计213.4.4 几何尺寸计算223.4.5结构设计及绘制齿轮零件图233.5 轴的设计与校核243.5.1 输入轴的设计与校核253.5.2 二轴的设计与校核333.6 平键的强度校核423.6.1 键的选择423.6.2 验算挤压强度.423.7 轴承的校核433.7.1 求两轴承的轴向力433.7.2 求两轴承的计算轴向力443.7.3 求轴承当量动载荷P1和P2453.7.4
11、 验算轴承寿命45第4章 润滑与密封464.1 传动件的润滑464.2 滚动轴承的润滑46第5章 结论47致 谢48参考文献49第1章 引言1.1 概述钢筋切断机是钢筋加工必不可少的设备之一，它主要用语房屋建筑、桥梁、隧道、电站、大型水利等工程中对钢筋的定长切断。钢筋切断机与其他切断设备相比，具有重量轻、耗能少、工作可靠、效率高等特点，因此近年来逐步被机械加工和小型轧钢厂等广泛采用，在国民经济建设的各个领域发挥了重要的作用。国内外切断机的对比：由于切断机技术含量低、易仿造、利润不高等原因，所以厂家几十年来基本维持现状，发展不快，与国外同行相比具体有以下几方面差距。全球经济建设的快速发展为建筑行
12、业，特别是为建筑机械的发展提供了一个广阔的发展空间，为广大生产企业提供一个展示自己的舞台。面对竞争日益激烈的我国建筑机械市场，加强企业的经营管理，加大科技投入，重视新技术、新产品的研究开发，提高产品质量和产品售后服务水平，积极、主动走向市场，使企业的产品不断地满足用户的需求，尽快缩短与国外先进企业的差距，无疑是我国钢筋切断机生产企业生存与发展的必由之路。1.2 题目的选取本次毕业设计的任务是卧式钢筋切断机的设计。要求切断钢筋的最大直径14mm，切断速度为15次/分。在设计中通过计算和考虑实际情况选则合适的结构及参数，从而达到设计要求，同时尽可能的降低成本，这也是一个综合运用所学专业知识的过程。
13、毕业设计是对三年大学所学知识的一个总结，也是走上工作岗位前的一次模拟训练。1.3 钢筋切断机的工作原理工作原理：采用电动机经一级三角带传动和二级齿轮传动减速后,带动曲轴旋转,曲轴推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑道中作往复直线运动,使活动刀片和固定刀片相错而切断钢筋。图1-1 钢筋切断机原理图第2章 电机选择传动方案简述：选择三级减速，先是一级带减速，再两级齿轮减速。首先采用一级带传动，因为它具有缓冲、吸振、运行平稳、噪声小、和过载保护等优点，并安装张紧轮。然后采用两级齿轮减速，因为齿轮传动可用来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有功率范围大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，工作安全可靠等
14、特点。动力由电动机输出,通过减速系统传动,把动力输入到执行机构。由于传动系统作的是回转运动,而钢筋切断机的执行机构需要的直线往复运动,为了实现这种转换,可以采用曲柄滑块机构,盘行凸轮移动滚子从动件机构,齿轮齿条机构。考虑现实条件，我决定采用曲柄滑块机构作为本机械的执行机构。2.1 切断钢筋需用力计算为了保证钢筋的剪断，剪应力应超过材料的许应剪应力。即切断筋的条件为： 本切断机针对切断钢筋为牌号HRB400的普通热轧钢筋，其屈服强度b=400MPa。剪切过程实际上是金属塑性变形过程，金属在塑性变形中沿晶格滑移，即形成所谓滑移线。东北重型机械学院连家创教授，利用滑移线理论在考虑了剪刃侧间隙及接触摩
15、擦的基础上，推导出剪切机剪切力计算公式，并进行了实验验证，其计算公式如下：冷剪时=KKu( 1+)b式中试件断裂时的平均延伸率 被剪钢件的强度极限则由上式可得=（0.560.62）1（1+16%）400=259.84287.68Mpa取最大值=287.68Mpa由于切断钢筋的最大直径为14mm，则切断机所需的切断力为F切=maxd2/4=287.68142/4=44284.90N2.2 剪刃行程行程太小，翘头的工件通不过，行程太大，对于曲柄式剪切机会使曲柄增大，从而使剪切机的工作扭矩和驱动功率增大，相应的结构尺寸也将增大。根据生产经验，剪刃形成可取20mm。则曲轴的偏心距为20mm。2.3 功
16、率计算由于切断刀的速度与曲轴处的线速度不尽相同，因此使用曲轴处的线速度进行计算可是计算结果偏于安全。则切断处的功率P：KW 查表可知在传动过程中，带传动的效率为= 0.96；齿轮传动的效率为= 0.97； 滚动轴承的传动效率为= 0.99； 连杆传动的效率为= 0.81。由以上可知总的传动效率为:= 0.960.9920.9720.81=0.703由此可知所选电机功率最小应为KW查手册并根据电机的工作环境和性质选取电机为：Y系列封闭式三相异步电动机，代号为Y100L1-4，输出功率为2.2kw，满载转速为1420 r/min。第3章 传动结构设计3.1 基本传动数据计算3.1.1 分配传动比电
17、动机型号为Y，满载转速为1420 r/min。(1) 总传动比 (2) 分配传动装置的传动比 上式中i0、i1分别为带传动与减速器（两级齿轮减速）的传动比，在分配传动比时，为使齿轮的传动比圆整以获得圆整齿数，同时使大带轮的尺寸适当增大以起到类似于飞轮的作用。因此，初步取i0=3.78，则i1=94.67/3.78=25。(3) 分配减速器的各级传动比按展开式布置，查阅有关标准，取 i12=5，则i34=5。3.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数 各轴的转速 轴 r/min 轴 r/min 轴 r/min 各轴的输入功率 轴P1=P0=2.20.96=2.112KW 轴P2=P112=2.11
18、20.990.97=2.208KW 轴P3=P223=2.2080.970.99=1.947KW 各轴的输入转矩电动机输出转矩 轴轴轴 3.2 带传动设计已知条件：电动机功率P0=2.2KW，满载转速n0=1420r/min，初定传动比i0=3.78，电动机每天工作16小时。3.2.1 确定计算功率查表8-7可知 工况系数取 KA=1.3 ，Pc=1.32.2=2.86kw。3.2.2 带型的确定由设计可知：V带传动的功率为2.2kw，小带轮的转速为1420r/min，大带轮的转速为375r/min。根据以上数值及小带轮的转速查图8-11选取A型V带。3.2.3 带轮基准直径查阅相关手册选取小
19、带轮基准直径为d0=95mm，则大带轮基准直径为d1=3.7895=359.1mm，选定d1=355mm。3.2.4 验算带速因为5m/sv30m/s，所以带速合适。3.2.5 计算实际传动比则大带轮实际转速，误差可不予考虑。3.2.6 确定V带基准长度和中心距由0.7（+）2(+)则315900，初选=400mm由式8-22得V带基准长度查表8-2得：由教材式8-23得实际中心距中心距变化范围为：304.45mm367.45mm。3.2.7 验算小带轮包角验算小带轮包角：3.2.8 确定V带的根数根数的计算公式为 由，查表8-4a得知p0=1.07KW由，查表8-4b得p0=0.17KW查表
20、8-5得，查表8-2得则取Z=33.2.9 确定V带张紧力 由教材表8-3得：A型V带单位长度质量为q=0.1Kg/m应使实际初拉力3.2.10 确定轴上的载荷（压轴力）压轴力最小值为：3.2.11 主要设计结果（1)小带轮材料：选用铸铁HT150。（2)小带轮结构尺寸：结构形式采用整体式，内孔直径d=28mm。（3)大带轮结构尺寸： 初算大带轮孔径：由公式可初步计算大带轮孔径。初算输入轴材料为45钢，调质处理，去，则减速器输入端轴的最小直径去，即大带轮孔径图3-1 小带轮结构图3.3 高速级齿轮传动设计已知条件：输入功率KW，小齿轮转速，齿数比u=5，电动机驱动，工作寿命15年（每年工作30
21、0天），两班制工作，转向不变。3.3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1) 按图1-1所示传动原理图，选用直齿圆柱齿轮传动。(2) 切断机为一般工作机器，转速不高，故选用7级精度（GB10095-88）。(3) 由教材表10-1可知，选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS；大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。二者材料硬度差为40HBS。(4) 选定小齿轮齿数为，则大齿轮齿数。3.3.2 按齿面接触强度设计由教材公式（10-9a）试算即(1) 确定公式内各计算数值1) 试选载荷系数2）计算小齿轮传递的转矩。3）由教材表10-7选取齿宽系数。4）由教材表10-6可
22、知材料的弹性影响。5）由教材图(10-21d)的：小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。6）由教材式6-13计算应力循环次数7)由教材图10-19取接触疲劳寿命系数，8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由教材是10-12得(2) 计算1）试算小齿轮分度圆直径，带入中较小值2）计算圆周速度v3）计算尺宽b4）计算齿宽与齿高之比b/h。模数齿高5）计算载荷系数。根据v=1.02m/s，7级精度，由图10-8得；直齿轮，；由教材表10-2查得使用系数；由教材表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置是，由，查教材图10-13得，故载荷系数6）按实际的
23、载荷系数校正所得的分度圆直径，由教材式（10-10a）得：7）计算模数m。3.3.3 按齿根弯曲强度设计由教材式（10-5）得弯曲强度的设计公式为（1）确定公式内的各计算数值1）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,;3)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得4）计算载荷系数K。5）查取齿形系数。由表10-5查得 ；。6）查取应力校正系数。由表10-5查得 ；7）计算大小齿轮的并加以比较。 大齿轮的数值大。（2）设计计算mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于有齿根弯曲疲劳强度计算
24、的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.71并就近圆整为标准值m=2.5mm，按齿面接触疲劳强度算得的分度圆直径mm，算出小齿轮齿数大齿轮齿数这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。3.3.4 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径mmmm（2）计算中心距mm（3）计算齿轮宽度mm取=56mm,=60mm3.3.5 结构设计及绘制齿轮零件图齿轮的结构形式图如图3-2所示：图3-2 高速级齿轮传动大齿轮结构图3.4
25、低速级齿轮传动设计已知条件：输入功率KW，小齿轮转速，齿数比u=5，电动机驱动，工作寿命15年（每年工作300天），两班制工作，转向不变。3.4.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1) 按图1-1所示传动原理图，选用直齿圆柱齿轮传动。(2) 切断机为一般工作机器，转速不高，故选用7级精度（GB10095-88）。(3) 由教材表10-1可知，选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS；大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。二者材料硬度差为40HBS。(4) 选定小齿轮齿数为，则大齿轮齿数3.4.2 按齿面接触强度设计由教材公式（10-9a）进行试算即(1) 确定公式内
26、各计算数值1) 试选载荷系数2）计算小齿轮传递的转矩。3）由教材表10-7选取齿宽系数。4）由教材表10-6可知材料的弹性影响。5）由教材图(10-21d)的：小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。6）由教材式6-13计算应力循环次数 7)由教材图10-19取接触疲劳寿命系数，8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由教材是10-12得：(2) 计算1）试算小齿轮分度圆直径，带入中较小值mm2）计算圆周速度v3）计算尺宽bmm4）计算齿宽与齿高之比b/h。模数齿高mm5）计算载荷系数。根据v=0.30m/s，7级精度，由图10-8得=1.05；直齿轮，；由教材表
27、10-2查得使用系数；由教材表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置是，=1.426由，查教材图10-13得=1.35，故载荷系数6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由教材是（10-10a）7）计算模数m。3.4.3 按齿根弯曲强度设计由教材式（10-5）得弯曲强度的设计公式为（1）确定公式内的各计算数值1）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa；大齿轮的弯曲强度极限MPa；2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,;3)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得4）计算载荷系数K。5）查取齿形系数。由表10-5查得 ；。6）查取应力
28、校正系数。由表10-5查得 ；7）计算大小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。（2）设计计算mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于有齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数2.83并就近圆整为标准值m=3.0mm，按齿面接触疲劳强度算得的分度圆直径80.450mm，算出小齿轮齿数大齿轮齿数这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。3.4.4 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径mmmm（
29、2）计算中心距mm（3）计算齿轮宽度mm取=81mm,=85mm3.4.5 结构设计及绘制齿轮零件图高速级齿轮传动的小齿轮及大齿轮的结构形式图如图3-3和图3-4所示图3-3 低速级齿轮传动小齿轮结构图图3-4 低速级齿轮传动大齿轮结构图3.5 轴的设计与校核轴是组成机械的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件，都必须装在轴上才能进行运动及动力的传递，同时它又通过轴承和机架联接，由此形成一个以轴为基准的组合体轴系部件。为保证轴上零件可靠工作，需要零件在工作过程中有准确的位置，即零件在轴上必须有准确的定位和固定。零件在轴上的准确位置包括轴向和周向两个方面。3.5.1 输入轴的设计与校核（1）选择
30、轴的材料轴的力学模型是梁，多数要转动，因此其应力通常是对称循环。其可能的失效形式有：疲劳断裂、过载断裂、弹性变形过大等。轴上通常要安装一些带轮毂的零件，因此大多数轴应作成阶梯轴，切削加工量大。综上所述，要求轴的材料有良好的综合机械性能，常采用中碳钢、中碳合金钢。碳素钢35、45、50等优质碳素结构钢因具有较高的综合力学性能，应用较多，其中以45钢用得最为广泛。为了改善其力学性能，应进行正火或调质处理。不重要或受力较小的轴，则可采用Q235、Q275等碳素结构钢。合金钢合金钢具有较高的力学性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。例如采用滑动轴承的高速轴，常用20Cr、20CrMnTi等低碳合金结
31、构钢，经渗碳淬火后可提高轴颈耐磨性；汽轮发电机转子轴在高温、高速和重载条件下工作，必须具有良好的高温力学性能，常采用40CrNi、38CrMoAlA等合金结构钢。值得注意的是：钢材的种类和热处理对其弹性模量的影响甚小，因此，如欲采用合金钢或通过热处理来提高轴的刚度并无实效。此外，合金钢对应力集中的敏感性较高，因此设计合金钢轴时，更应从结构上避免或减小应力集中，并减小其表面粗糙度值。轴的毛坯以锻件优先，其次是圆钢，尺寸较大或结构复杂者可考虑铸钢或球墨铸铁。例如，用球墨铸铁制造曲轴、凸轮轴，具有成本低廉、吸振性较好，对应力集中的敏感性较低、强度较好等优点。在本次毕业设计中输入轴选取45钢调质，硬度
32、230HBS，强度极限=640MPa,屈服极限=355MPa，弯曲疲劳极限=275MPa，剪切疲劳极限=155MPa，对称循环变应力时的许用应力=60MPa（2）轴的结构设计轴的结构设计就是使轴的各部分具有合理的形状和尺寸。其主要要求是：(a)轴应便于加工，轴上零件要易于装拆(制造安装要求)；(b)轴上零件要有准确的工作位置(定位)，各零件要牢固而可靠地相对固定；(c)受力合理，减小应力集中。为便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯形。对于一般剖分式箱体中的轴，它的直径从轴端逐渐向中间增大。如图3-5所示，可依次将齿轮、套筒、左端滚动轴承、垫片和锁紧螺母、透盖和带轮从轴的左端装拆，另一滚动轴承和弹
33、性档圈从右端装拆。为使轴上零件易于安装，轴端及各轴段的端部应有倒角。轴上磨削的轴段，因砂轮不能磨削到角根部，因此应切出砂轮越程槽。车制螺纹的轴段，为便于切制螺纹，应有退刀槽。各轴段的键槽应尽可能划一(截面尺寸)，而且应布置在同侧母线上以便于加工。在满足使用要求的情况下，轴的形状和尺寸应力求简单，精度要求应合理以便于降低加工成本。一轴的结构设计如图3-5所示。图3-5 切断机输入轴装配草图图3-6b 输入轴计算简图图3-6c 输入轴支反力计算图图3-6d 弯矩图图3-6e Fp力产生的弯矩图3-6f 合成弯矩图图3-6g 转矩图图3-6g 计算弯矩图（3）按弯扭合成应力校核轴的强度1）绘出轴的计
34、算简图，轴的计算简图如图3-6b所示。2）计算作用在轴上的力作用在小齿轮上的受力N3）计算支反力垂直面（V面），如图3-6c所示NN水平面(H面)因为轴上的齿轮为直齿轮，所以在水平面上载荷没有分布，即N力在支点产生的支反力N则N因为Fp方向未定，因此可按最不利的情况考虑4）作弯矩图垂直面弯矩，如图3-6d所示。水平面弯矩因水平方向上作用力为0，所以水平弯矩也为0Fp力产生的弯矩，如图3-6e所示。合成弯矩，如图3-6f所示。=43573.48N.mm=43.6N.m5)作转矩图，如图3-6g所示。T=53.7N.mm6）作计算弯矩图，如图3-6h所示。单项运转扭转应力按脉动循环变应力，取系数=
35、0.6，则=126.1N.mm=130.2N.mm=54.2N.mm=0.653.7=32.2N.mm7)按弯扭合成应力校核轴的强度由弯矩图可知，a截面的计算弯矩最大，该处计算应力为=9.82MPa截面的计算应力为=15.7MPa截面的计算应力为=14.4MPa以上应力值均小于轴的材料的许用应力=60MPa，故一轴安全。（4）输入轴的刚度验算算轴受弯矩作用会产生弯曲变形，受转矩作用会产生扭转变形。轴的刚度不够就会影响轴的正常工作。例如电机转子轴的挠度过大，会改变转子与定子的间隙而影响电机的性能；机床主轴的刚度不够，将影响加工精度。因此，为了使轴不致因刚度不够而失效，设计时必须根据轴的工作条件限
36、制其变形量，即挠度、转角、扭角。式中、分别为许用挠度、许用转角和许用扭角。所以轴的刚度足够3.5.2 二轴的设计与校核（1）选择轴的材料轴的力学模型是梁，多数要转动，因此其应力通常是对称循环。其可能的失效形式有：疲劳断裂、过载断裂、弹性变形过大等。轴上通常要安装一些带轮毂的零件，因此大多数轴应作成阶梯轴，切削加工量大。综上所述，要求轴的材料有良好的综合机械性能，常采用中碳钢、中碳合金钢。碳素钢35、45、50等优质碳素结构钢因具有较高的综合力学性能，应用较多，其中以45钢用得最为广泛。为了改善其力学性能，应进行正火或调质处理。不重要或受力较小的轴，则可采用Q235、Q275等碳素结构钢。合金钢
37、合金钢具有较高的力学性能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴。例如采用滑动轴承的高速轴，常用20Cr、20CrMnTi等低碳合金结构钢，经渗碳淬火后可提高轴颈耐磨性；汽轮发电机转子轴在高温、高速和重载条件下工作，必须具有良好的高温力学性能，常采用40CrNi、38CrMoAlA等合金结构钢。值得注意的是：钢材的种类和热处理对其弹性模量的影响甚小，因此，如欲采用合金钢或通过热处理来提高轴的刚度并无实效。此外，合金钢对应力集中的敏感性较高，因此设计合金钢轴时，更应从结构上避免或减小应力集中，并减小其表面粗糙度值。轴的毛坯以锻件优先，其次是圆钢，尺寸较大或结构复杂者可考虑铸钢或球墨铸铁。例如，用球墨铸
38、铁制造曲轴、凸轮轴，具有成本低廉、吸振性较好，对应力集中的敏感性较低、强度较好等优点。在本次毕业设计中二轴选取45钢调质，硬度230HBS，强度极限=640MPa,屈服极限=355MPa，弯曲疲劳极限=275MPa，剪切疲劳极限=155MPa，对称循环变应力时的许用应力=60MPa。（2）轴的结构设计二轴的结构设计如图3-7所示：图3-7 二轴结构形式图（3）按弯扭合成应力校核轴的强度1）绘出轴的计算简图轴的计算简图如图3-8b所示图3-8a 二轴的计算简图图3-8b 作用在轴上的力图3-8c 垂直面（V面）支反力图3-8d 合成弯矩图图3-8e 转矩图图3-8f 计算转矩图2）计算作用在轴上
39、的力作用在大齿轮2上的力N因为大齿轮2是直齿圆柱齿轮，所以N作用在小齿轮3上的受力N3）计算支反力垂直面（V面），如图3-8c所示=598.87N=3848.99N水平面（H面）=04）作弯矩图垂直面弯矩，如图3-8d所示。=598.8758=34734.46N.mm=34.7m=34.7N.m=598.87（58+92.5）+1917.5792.5=267505.16N.mm=267.5N.m=3848.9969.5=267504.81N.mm=267.5N.m水平面弯矩因为二轴在水平方向没有受力，所以二轴水平方向上的弯矩也为0。合成弯矩，如图3-8d所示。=34.7N.m=34.7N.m=
40、267.5N.m=267.5N.m5)作转矩图，如图3-8e所示。=257.8N.mm6）作计算转矩图，如图3-8f所示。单项运转，扭转应力按脉动循环变应力，取系数=0.6，则=34.7N.m=158.5N.m=309.0N.m=267.5N.m截面的计算弯矩=111.6N.m=23.9N.m=204.1N.m7)按弯扭合成应力校核轴的强度由计算弯矩图可知，A截面的计算弯矩最大，该处的计算应力为：=41.7MPa截面的计算应力为=17.4MPa截面的计算应力为=32.4MPa截面的计算应力为=27.5MPa以上计算应力均小于许用应力=60MPa，故切断机二轴是安全的。（4）二轴的刚度校核轴受弯
41、矩作用会产生弯曲变形，受转矩作用会产生扭转变形。轴的刚度不够就会影响轴的正常工作。例如电机转子轴的挠度过大，会改变转子与定子的间隙而影响电机的性能；机床主轴的刚度不够，将影响加工精度。因此，为了使轴不致因刚度不够而失效，设计时必须根据轴的工作条件限制其变形量，即挠度、转角、扭角。式中、分别为许用挠度、许用转角和许用扭角。所以轴的刚度足够。3.6 平键的强度校核3.6.1 键的选择 键的类型应根据键联接的结构使用要求和工作状况来选择。选择时应考虑传递转拒的大小，联接的对中性要求，是否要求轴向固定，联接于轴上的零件是否需要沿轴滑动及滑动距离长短，以及键在轴上的位置等。键的主要尺寸为其横截面尺寸(键
42、宽b 键高h)与长度L。键的横截面尺寸bh 依轴的直径d由标准中选取。键的长度L一般可按轮毂的长度选定，即键长略短于轮毂长度，并应符合标准规定的长度系列。故根据以上所提出的以及该机工作时的要求，故选用A型普通平键。因为三轴受力最大，所以其上的键承受较大的作用力，其应力也较大，因此，我们对三轴上的键进行校核。根据三轴上的齿轮的宽度，并查阅相关标准后，得出该键的结构尺寸分别为：键宽 b=16mm 键高 h=10mm 键长 L=72mm3.6.2 验算挤压强度.平键联接的失效形式有：对普通平键联接而言，其失效形式为键，轴，轮毂三者中较弱的工作表面被压溃。工程设计中，假定压力沿键长和键高均匀分布，可按
43、平均挤压应力进行挤压强度或耐磨性的条件计算。即静联接： 式中传递的转矩 轴的直径键与轮毂的接触高度(mm)，一般取键的接触长度(mm).圆头平键 许用挤压应力键的工作长度挤压面高度转矩许用挤压应力，查表，则，挤压应力所以 此键是安全的。附：键的材料：因为压溃和磨损是键联接的主要失效形式，所以键的材料要求有足够的硬度。国家标准规定，键用抗拉强度不低于的钢制造，如 45钢 、Q235等。3.7 轴承的校核滚动轴承是又专业工厂生产的标准件。滚动轴承的类型、尺寸和公差等级均已制订有国家标准，在机械设计中只需根据工作条件选择合适的轴承类型、尺寸和公差等级等，并进行轴承的组合结构设计。本节校核一轴的7207C轴承。查GB/T292-94，查得7207C轴承的性能参数为：，极限转速6300r/min(脂润滑)3.7.1 求两轴承的轴向力将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。由3.5.1节计算结果可知=1411.12N，。3.7.2 求两轴承的计算轴向力对于70000C型轴承，按表13-7，轴承派生轴向力，其中，e为表13-5中的判断系数，其值由的大小来确定，但现在轴承轴向力未知，故先初取e=0.4，因此可估算187.5mm58.5按式（13-11）得由表13-5进行插值计算，的，。再计算两次计算的值相差不大，因此确定e1=0.422，e2=0.401，。3.7.3 求