烘干機(jī)設(shè)計(jì)-機(jī)械畢業(yè)論文【答辯優(yōu)秀】

目錄 第一章 摘要 . 2 第二章 烘干機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)書 . 2 2 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)目的 . 2 2 2 工作原理 . 2 2 3 設(shè)計(jì)方案 . 4 2. 4 速機(jī)構(gòu) . 7 第三章 選擇電動機(jī) . 8 3 1 原始數(shù)據(jù) . 8 3 2 選擇電動機(jī)的型號 . 8 3 4 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) . 9 第四章 帶設(shè)計(jì) . 10 4 1 電動機(jī)功率計(jì)算 .10 4 2 選擇帶輪的直徑1dd，2dd。 . 11 4 3 驗(yàn)算帶速 v . 11 4 4 確定傳動的中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 Ld， . 11 4 5 驗(yàn)算不帶輪上的包角 .12 4 6 確定帶輪的根數(shù) Z.12 4 7 確定帶的初拉力 F0 .13 4 8 計(jì)算帶傳動作用在軸上的力 FQ（壓軸力） .13 第五章、計(jì)設(shè)園柱齒輪輪傳動 . 13 5 2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 .14 5 3 齒輪強(qiáng)度計(jì)算 .16 第六章 軸的設(shè)計(jì) . 17 6 1 擬定軸上零件的裝配方案 .18 6 2 確定各軸段的直徑和長度 .18 6 3 軸上零件的軸向定位與固定 .18 第七章 焊接工藝 . 21 第八章 選擇滾動軸承 . 23 第九章 圓柱齒輪三維維造型及其技巧 . 25 畢業(yè)設(shè)計(jì)感想 . 33 參考資料 . 34 烘干機(jī)設(shè)計(jì)及其相關(guān)零件三維造型 第一章 摘要 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們在學(xué)完三年教學(xué)計(jì)劃所規(guī)定的全部課之后，綜合運(yùn)用所學(xué)過的全部理論知識與實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)踐性數(shù)學(xué)環(huán) 節(jié)。它培養(yǎng)我們進(jìn)行綜合分析和提高解決實(shí)際問題的能力，從而達(dá)到鞏固，擴(kuò)大，深化所學(xué)知識的目的，它培養(yǎng)我們調(diào)查研究熟悉有關(guān)技術(shù)政策，運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊，圖冊等工具書，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件的獨(dú)立工作能力。 我課題是一烘干機(jī)設(shè)計(jì)和烘干機(jī)的一些零件三維造型，在畫圖方面運(yùn)用大量畫圖技巧。在此用到的制圖軟件是 CAD。 關(guān)鍵字 烘干機(jī)， AutoCAD, 第二章 烘干機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)書 2 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)目的 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的最后一個(gè)極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué) 過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練。這對學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。 2 2 工作原理 烘干機(jī)關(guān)鍵工序之一是烘干過程中即采取高溫措施，又使新鮮食品內(nèi)含物迅速地轉(zhuǎn)化，使其水份充分揮發(fā)體積縮小。 烘干機(jī)技術(shù)依據(jù)導(dǎo)熱介質(zhì)不同可分為金屬導(dǎo)熱，蒸氣導(dǎo)熱，空氣導(dǎo)熱，采用不同的導(dǎo)熱介質(zhì)可烘干不同的原料。 滾筒烘干機(jī)是利用金屬導(dǎo)熱連續(xù)烘干的設(shè)備，原料由送料斗送入溫度為 200 280的滾筒內(nèi)隨著筒內(nèi)導(dǎo)葉板的作用，產(chǎn)生滾筒翻滾拋揚(yáng)和前進(jìn)三種運(yùn) 動，在筒內(nèi)熱空氣及筒壁，原料的接觸下，表面和內(nèi)細(xì)胞的水分迅速汽化。 烘干原則：“烘勻”“烘透”“烘快”在導(dǎo)葉板的螺旋推動下，原料經(jīng)過 0.52分鐘加溫由筒尾端送出 適用范圍：可烘干各種顆粒狀原料 優(yōu)點(diǎn)：適用范圍廣，可改進(jìn)性強(qiáng)、成本低、易控制、結(jié)構(gòu)簡單。 缺點(diǎn)：噪聲大、不易清理內(nèi)壁和導(dǎo)葉板、烘干過程中不易直接觀察食品烘干情況。 1）保色類：新鮮綠色食品 殺青（保質(zhì)） 干燥 2）熟食類：新鮮的副食品（必需燒熟才可食用） 加溫 保持高溫 干燥 全套資料帶 CAD圖， QQ聯(lián)系 414951605或 1304139763 2 3 設(shè)計(jì)方案 方案（一）如圖所如 圖 1.1方案（一） 分析： 1， 可以實(shí)現(xiàn)拋揚(yáng)、前進(jìn)、翻滾運(yùn)動。 2， 原料溫度不衡定要求操作水平高。 3， 原料可迅速升溫。 圖 1.2 方案（二） 4， 送料始端有原料倒流，可能形成負(fù)壓，累積現(xiàn)象。 方案（二）如圖 1.2所示 分析：與方案一相比： 1， 采用電爐絲加熱溫度平衡，能得到穩(wěn)定的溫度。 2， 圓四圍及兩端加隔熱板，減少熱量散發(fā)。 3， 采用送料斗將原料送入螺旋葉中間避免形成負(fù)壓，累積現(xiàn)象 。 4， 缺點(diǎn)：殺青需多透少悶，而四圍封悶出現(xiàn)悶現(xiàn)象。 5， 內(nèi)螺旋葉焊接困難。 方案（三）如圖 1.3所示 圖 1.3 方案（三） 分析： 1， 內(nèi)圓筒旋轉(zhuǎn)，最底層加熱，外螺旋葉便于焊接加熱時(shí)間長。 2， 內(nèi)圓筒與外圓筒總有間隙當(dāng)原料萎軟時(shí)易出現(xiàn)擠塞現(xiàn)象。 方案（四）如圖 1.4所示 分析： 1， 導(dǎo)葉板采用厚 2毫米、寬 50毫米、長 2米。 2， 電爐絲加熱（采用雙絲便于多水分原料加熱） 3， 四周壁加隔熱板，便于熱量貯藏兩端通暢，便于進(jìn)出原料也防止多悶少透。 4， 采用類似臺式鉆床的多種基準(zhǔn)帶輪，便于改進(jìn)傳動比 。 圖 1.4 方案（四） 2. 4 速機(jī)構(gòu) 方案（一） 圖 1.5 減速方案 分析：由于計(jì)設(shè)滾筒直徑較小，原料較輕時(shí)，固采用滾輪磨擦帶動蝸輪蝸桿減速。 方案（二，三） 分析：量大送料斗出現(xiàn)彎曲迫使?jié)L筒直徑加大，重量加大，采用直齒輪和蝸輪蝸桿減速。 方案（四） 圖 1.6 減速方案 本設(shè)計(jì)用于家庭式制作，量少時(shí)保證盡可能提高生產(chǎn)效率，因此采取較高溫度，轉(zhuǎn)速相對較快的減速機(jī)構(gòu)，采用直齒輪加多種基準(zhǔn)直徑的帶輪。 具體采用皮帶輪輸齒輪二級減 速運(yùn)動經(jīng)過皮帶輪減速小齒輪傳到主滾筒上的大齒圈，驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)，整個(gè)減速機(jī)構(gòu)全部安裝在底座經(jīng)螺栓固定在總支架上 。 第三章 選擇電動機(jī) 3 1 原始數(shù)據(jù) 滾筒的尺寸為 450*1620mm(直徑 *長度 ) 滾筒的轉(zhuǎn)速 v=0.3m/s, 滾筒的初拉力 F=1000N 3 2 選擇電動機(jī)的型號 本機(jī)構(gòu)在常溫下連續(xù)工作，載何平衡，對起動無特殊要求，但是工作環(huán)境灰塵較多，故選用 Y型三相籠型感應(yīng)電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓為 380V 1）選擇電動機(jī)功率。 工作機(jī)所需功率： 2.196.01000/3.024531000/ ww FvP 2）電動機(jī)的工作功率： 電動機(jī)到滾筒的總功率為： 3221 由表 7.3 查得： 1 =0.96（ V 帶傳動）； 2 =0.98（滾子軸承）； 3 =0.97（齒輪精度為著級）； 代入得： =0.96 0.68 0.97 0.86 Pd =1.2/0.86=1.39（ KW） 查表 7.2， 選電動機(jī)額定功率為 1.5KW 3） 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為： 按表 7.3推薦的傳動比合理范圍，取帶傳動的傳動比 i1 =2 4，二級圓柱齒輪減速傳動比 i2 =10 40，則總傳動比合理范圍為 i =20 160，電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選取范圍為 nm =i nm=（ 20 160） 1.39=（ 27.8 1423） r/min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有三種，可查得三種方案如下： 圖 2.1 電動機(jī)可用型號 綜合考慮減輕電動機(jī)及傳動裝置的重量和節(jié)省資金，選擇同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min,Y90L-4型號，其主要參數(shù)如下查 主要外形和安裝尺寸如下： 圖 2.2 電動機(jī)安裝尺寸 3 3計(jì)算總傳動比各分配各級傳動比 1）計(jì)算總傳動比： Wm nni /= 1500/11.46 86 2）分配傳動裝置傳動比： 0iii 式中： i 0i分別為帶傳動和減速齒輪的傳動比；為使帶傳動外廓尺寸不致過大，而 8.20 i，所以： 7.308.2/86/ 0 iii 3）分配各級傳動比。 39.68.4/7.30/8.43.1/7.303.1/22iiiii 3 4 計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 1）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 I軸： n1=nw/i0=1500/2.8=535.7（ r/min） II軸： n2=n1/i1=535.7/12.3=43.5（ r/min） 滾筒軸： n3=n2=43.5（ r/min） 2）計(jì)算各軸功率： I軸： 1 5 2.196.02.111 PP（ KW） II軸： 10.197.099.0152.12312 pP（ KW） 滾筒軸的輸入功率： 07.198.099.010.1422 PP w（ KW） 3）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩： 電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩： ).(85.81 5 0 0/39.19 5 5 0/9 5 5 00 mNnPT d I軸： ).(53.207.535/152.19550/9550111 mNnPT . II軸： ).(9.2415.43/10.19 5 5 0/9 5 5 0222 mNnPT 滾筒軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 1 0 0 046.11/2.19 5 5 0/9 5 5 0 WWW nPT 將上面算得的數(shù)據(jù)運(yùn)動參數(shù)和力參數(shù)列表如下表 圖 2.3 運(yùn)動參數(shù)和力參數(shù)列表 第四章 帶設(shè)計(jì) 一）帶傳動計(jì)設(shè)的主要內(nèi)容：選擇合理的傳動參數(shù)，確定帶的型號、 長度、根數(shù)、傳動中心距安裝要求（初拉力，張緊裝置）、對軸的作用力及材料、結(jié)構(gòu)、尺寸等 二）求出帶的初拉力，以便安裝時(shí)檢查，依據(jù)具體情況考慮張緊方案 三）算出軸壓力，以供計(jì)設(shè)軸和軸時(shí)使用 四）由帶輪直徑及滑動率計(jì)算實(shí)際傳動比和大帶輪轉(zhuǎn)速，以此修正減速器傳動比的和輸入轉(zhuǎn)矩 4 1 電動機(jī)功率計(jì)算 電機(jī) 1500r/min 從到帶輪 1.0 計(jì)算功率 Pd根據(jù)傳遞功率并考慮載荷的性質(zhì)和每天工作時(shí)間的長短等因素確定的，即 Pd KA式中 P為傳遞功 率單位為， KA為工作系數(shù)，代入得 1.0 1.5 1.5 4 2 選擇帶輪的直徑1dd，2dd。 首先根據(jù)表 14-4表 14-7選取2dd，為提高帶的壽命在結(jié)構(gòu)允許條件下，應(yīng)使1dd足夠的大，然后再根據(jù)公式 112 dd dd選取接近表 14-7 中的數(shù)值。 %5%4.0%100748/)745748(m in/74887.1/1400587.175/1404140745/14003/49.5100060/125.71212111rnimmddsmndvmmdd 4 3 驗(yàn)算 帶速 v 因?yàn)閹н^大，帶在單位時(shí)間應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)增多，帶的壽命將會降低；同時(shí)，帶受到的離心力顯著增大，從而使帶下帶輪間的壓力下降，也會降低帶傳的工作能力。帶速過大時(shí)應(yīng)減小帶輪的直徑，但帶速也不宜太低，因?yàn)閹龠^低，帶的有效拉力過大，則所需帶的根數(shù) Z過多，一般應(yīng)保證 v5m/s %5%4.0%100748/)745748(m i n/74887.1/140087.175/140/25/49.5100060/5.714.3100060/2211rnddismsmndvddd 4 4 確定傳動的中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 Ld， 如無特殊要求，中心距一般可在 )(2)(2 21121 dddd ddadd 0.7(140+75) a1 2 (140+75) 150 a1 432 初選 a1=362mm，可按下式計(jì)算所需帶的計(jì)算長度 Ld0 1 0 5 83624 7514075140214.336224/)()(2/222122110 addddaLd dddd 然后從表 14-2 中選取和 Ld0 相近的 V 帶的基準(zhǔn)長度 Ld1.查得 1002 按下面公式近似計(jì)算實(shí)際中心距 a 3342 108510023622 01 LdLdaa 考慮到安裝調(diào)整和補(bǔ)償初拉力 F0 的需要，中心距的變動范圍為： mmLdaammLdaa994.330100203.033403.091.3171002015.0334015.0m a xm i n 4 5 驗(yàn)算不帶輪上的包角 000001201 2 01 6 9603 3 4751 4 01 8 03.571 8 0add dd 合理。 4 6 確定帶輪的根數(shù) Z lAC kkpp pz 00 式中 Ka 為小包角修正系數(shù)考慮， a 1800 對傳動能力和影響，查表 14-8； K為帶長修正系數(shù)，考慮帶長不為特定長度時(shí)對傳動能力的影響， kKbnP 1110 式中， Kb 為彎曲影響系數(shù)考慮帶紅過大帶輪時(shí)所受彎曲應(yīng)力的減小對傳動能力的影響，查表 14-9K1為傳動比影響系數(shù)，考慮 i 1 對傳動能力的影響，查表 14-9V 帶的根數(shù) Z 愈多，各根 V 帶的受力愈不均勻，一般 8 10，否則應(yīng)改為選帶的截型。 由 6-7 查得 A 型 V 帶的額定功 率分別為 1.39KW 和 1.61KW KWP 6.11200144012001450 0 由表 6-9 查得 KWLp a 08.0 包角系數(shù) Ka=0.97 長度系數(shù) KL=0。 99 94.099.097.008.06.1 5.1)( 00 La LKPP PdZ根， 取 Z=1 根 4 7 確定帶的初拉力 F0 初拉力 F0 是保證帶傳動正常工作的必要條件，單根 V 帶較適宜的初拉力 F0 的計(jì)算公式為 NqvKaZvPdF 5415.2500 20 4 8 計(jì)算帶傳動作用在軸上的力 FQ（壓軸力） 為設(shè)計(jì)安裝帶輪的軸和軸承，應(yīng)計(jì)算 V 帶作用在軸上的 FQ，如果不考慮帶兩邊的拉力差，則壓軸力 FQ 可以近似計(jì)算為 NzFF Q 102169s in2 00 第五章、計(jì)設(shè)園柱齒輪輪傳動 5 1注意事項(xiàng)和基本參數(shù) ： 齒輪材的選擇要注意毛壞制造方法。直徑 d 500時(shí)根據(jù)設(shè)備能力，采用鍛造或鑄毛壞，當(dāng) d 500時(shí)多用鑄造毛坯，材料的力學(xué)性能與毛壞尺寸有關(guān)。 本機(jī)構(gòu)齒輪傳動屬于開式齒輪傳動，其主要失效形式是齒面磨損和輪齒折斷，不會發(fā)生點(diǎn)蝕，因?yàn)槟p尚沒有成熟的計(jì)算方法，故只進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，并將按強(qiáng)度計(jì)算所得模數(shù)增大 10% 15%，來考慮磨損 的影響。 為計(jì)算齒輪的強(qiáng)度，同時(shí)也為軸、軸承的計(jì)算，首先要分析齒輪輪齒上的作用力，如下圖所示為輪齒的受力情況，忽略齒面間的磨擦力，齒面作用的法向力Fn,其方向垂直于齒面。為計(jì)算方便，將 Fn在節(jié)點(diǎn)分解為相互垂直的兩個(gè)力，即圓周力 Ft和徑向力 Fr 圖 5.1 受力分析 各力的大小， Ft=2T1/d1=2 9550 1.6 103/748 450=90N Fr=Ft tg =90 tg20o=32.4N Fn=Ft/cos =90/cos20o=96.7N 式中 T為作 用在小齒輪上的扭矩， T=9550P/n d1 小齒輪的分度圓直徑，對于變位齒輪應(yīng)為節(jié)圓直徑單位， 分度圓壓力角，標(biāo)準(zhǔn)齒輪 =20o P 齒輪傳動的名義功率，單位 KW， N 小齒輪轉(zhuǎn)速單位 r/min 各力的方向：主、從動齒輪上各對分力的大小相等，方向相反，即 Fr=- Fr1， Ft=-Ft2，主動輪的圓周力 Ft與其相反，從動輪的圓周為 Ft2與其轉(zhuǎn)速方向相同，兩輪的徑向力 Fr1， Fr2沿徑向分別指向各自的輪心。 5 2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 齒面的疲勞點(diǎn)蝕與齒面接觸應(yīng)力的大小有關(guān)，為保證在預(yù) 定期的工作時(shí)間里不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕，應(yīng)使齒面的接觸應(yīng)力 H，小于其許用接觸應(yīng)為 H，即 H H。 1111122212121 EuEuLFnH 222121 111EuEuZ E ZE 為彈性系數(shù)，單位為 MPa L 接觸線長度，單位 mm 為綜合曲率半徑，單位 mm 21 分別為兩圓柱體的曲率半徑 q 接觸區(qū)域單位長度上的載荷，單位為 N/m 2c o sc o s 22 Zab FtZb aFtLFnq b為齒輪的工作寬度，單位為 mm Z 重合度系數(shù) 31s in2s in2s in2s in21s in211111121122121adadaddddadad U為齒數(shù)比 將（ 2）（ 3）代入到（ 1）得， c o n aauubdK FtZZEH .s in211 令 aaZ H cossin 2 uubdKFTZZZHEH11 2221212222211130655403020250738.2296790302025089/60011600l i m/59511595l i mHHHHHHHHHHHHmmMSZmmNsZ 接觸強(qiáng)度足夠 ZE 為彈簧性系 數(shù)。 L 接觸線長度，單位 綜合曲率半徑，單位。 ， 分別為兩圓柱體的曲率半徑。 Q 接觸區(qū)域單位長度上的載荷，單位為 N m. b 齒輪的工作寬度，單位 Z 重合度系數(shù)。 5 3 齒輪強(qiáng)度計(jì)算 齒根的疲勞折斷與齒根的彎曲應(yīng)力及齒根的應(yīng)力集中等因素有關(guān)，為使齒根在預(yù)期的工作時(shí)間里不發(fā)生疲勞折斷，應(yīng)使齒根最大彎曲應(yīng)力 f，小于其許用彎曲應(yīng)力 f，即 f 。 （ 1）按表 23.2-22 F=Ft/6mn KA KV KF KF YFS Y （ 2）式中彎曲強(qiáng)度計(jì)算 的載荷系數(shù)： KF = KH =1.65 KF = KH =1.1 （ 3）復(fù)合齒形系數(shù) YFS：按 Zv3=21.4， Zv4=87.6，查圖 23.2-24 得： YFS3=4.3 ， YFS4=3.9 （ 4）彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)： 按 v =1.64， =12， 查圖 23.2-28 得： Y =0.68 （ 5）將以上各數(shù)值代入齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式得： F3=78399/（ 147 8） 1.5 1.01 1.65 1.1 4.3 0.68=536 F4= F3 YFS4/ YFS3=536 (3.9/4.3)=486 （ 6）計(jì)算安全系數(shù) SF：由表 23.2-22 得： SF= FE YN YSrelT YRrelT YX/ F （ 7）式中壽命系數(shù) YN：對合金鋼，由圖 23.2-30 查得彎曲疲勞應(yīng)力循環(huán)基數(shù)為 N =3 106， N3 N ， N4 N YN3= YN4=1 （ 8）相對齒根圓角敏感系數(shù) YSrelT： 由圖 23.2-24 得： YSrelT3= YSrelT4=1 （ 9）相對齒面狀況系數(shù) YRrelT：由表 23.2-45， Ra3=Ra4=1.6 m，按式（ 23.2-24）得： YRrelT=1 （ 10）尺寸系數(shù) YX：由圖 23.2-31 得： YX=1 （ 11）將以上數(shù)值代入安全系數(shù)計(jì)算公式得： SF3 =900 1 1 1 1/486=1.68 SF4 =860 1 1 1 1/486=1.77 （ 12）由式（ 23.2-20）可知 SFm in=1.4 SF3、 SF4 均大于 SFm in，故安全。 第六章 軸的設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮以下幾個(gè)主要因素：軸在機(jī)器中的安裝位置有形式 ；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及軸聯(lián)接的方法：載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝和裝配工藝性等。 影響軸的結(jié)構(gòu)的相關(guān)因素頗多，所以軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較大的靈活性和多樣性。 在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)已知：裝配簡圖如圖 17 8，軸的轉(zhuǎn)速，傳遞的效率，以及軸上零件的主要參數(shù)和尺寸等。 下面以圖 17 8所示單級圓柱齒輪減速器的輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，介紹軸的結(jié)構(gòu)的一般步驟和方法。 圖中齒輪距箱體內(nèi)壁的距離為 a；流動軸承內(nèi)側(cè)端面離箱體內(nèi)壁的距離為 s； v帶輪內(nèi)側(cè)端面流動軸承端蓋的距離為 L； a、 s和 L均為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 6 1 擬定軸上零件的裝配方案 軸的結(jié)構(gòu)形式取決于軸上零件的裝配方案。因而在進(jìn)行 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須擬訂幾種不同的裝配方案，以便進(jìn)行比較與選擇。圖 17 9a所示軸的結(jié)構(gòu)形式即為裝配方案之一，按該方案裝配時(shí)，圓柱齒輪、套筒、左端軸承、左端軸承端蓋和 V型帶輪依次從軸的左端裝配。圖 17 9b所示為另一裝配方案，該方案多用了一個(gè)套簡。下面選圖 17 9a方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。 6 2 確定各軸段的直徑和長度 （ 1）各軸段的直徑 軸的直徑取決于它所承受的載荷的大小。由于設(shè)計(jì)初期的長度、跨距及支座反力等都未確定，無法求出軸所受的載荷，此時(shí)只能用類比法或根據(jù)軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩的大小，初估軸的直徑。 根據(jù) 所傳遞的轉(zhuǎn)矩估算軸的最小直徑 d，其強(qiáng)度條件為 公式 式中，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，單位為 Mpa； T為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為 N.mm；Wt為軸的抗扭截面模量，單位為 mm3； P為軸的傳速，單位為 r/min；d為軸的直徑； 為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 Mpa,見表 17 2。 由上式可得軸直徑的設(shè)計(jì)公式 公式 式中， A，其值查表 17 2。 表 17 2 軸常用材料的 及 A值 注： 1 表中所列的 及 A值，當(dāng)彎矩較扭矩小或只受扭矩時(shí)， 取較大值， A取較小值；反之 取較小值， A取較大值； 2 當(dāng)用 Q235及 355i Mn時(shí)， 取較小值， A取較大值。 （ 2）各軸段的長度 各軸段的長度主要是根據(jù)安裝零件與軸配合部分的軸向尺寸（或者考慮安裝零件的位移以及留有適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間隙等）來確定。如圖 17 9a所示，公式（此處 B為軸承寬度）； L3為齒輪寬度，而 L1則應(yīng)根據(jù)聯(lián)軸器的轂長，并考慮到軸承部件的設(shè)計(jì)要求及軸承端蓋和聯(lián)軸器的裝拆要求等定出。確定軸的各段長度應(yīng)考慮保證軸向定位的可靠，與齒輪、聯(lián)軸器等相配部分的軸長一般應(yīng)比轂長短 2 3mm。 6 3 軸上零件的軸向定位與固定 軸上零件的軸向定位和固定的方式，常用的有軸肩、軸環(huán) 、鎖緊擋圈、套筒、圓螺母和止動墊圈、彈性擋圈、軸端擋圈及圓錐面等。其特點(diǎn)及就應(yīng)用見表 17 3。 在軸上零件軸向定位和固定的方法確定后，軸的各段直徑和長度才能真正最后確定下來。 軸的強(qiáng)度計(jì)算 軸的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)根據(jù)軸上所受載荷情況采用相應(yīng)的計(jì)算方法。對僅傳遞扭矩的的傳動軸，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度由式（ 17 1）、（ 17 2）計(jì)算：對既承受彎矩又承受扭矩的轉(zhuǎn)軸，應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算，必要時(shí)還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度條件精確校核安全系數(shù)。這些問題的一般計(jì)算方法，第十一、十二章已有較為詳細(xì)和深入的討論，本章不再重復(fù)。介考慮到軸的強(qiáng)度計(jì)算 在工程上接觸較為多，也較為發(fā)，所以，本章將首先根據(jù)條十一、十二章中關(guān)于強(qiáng)度計(jì)算的一般理論與方法，結(jié)合軸的受力特點(diǎn)，分專題概括列出軸的強(qiáng)度計(jì)算要點(diǎn)，然后通過一個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求較全面的軸設(shè)計(jì)實(shí)例，具體展示軸的強(qiáng)度計(jì)算的過程、步驟一與內(nèi)容。強(qiáng)度計(jì)算中涉及的說明性插圖，直接借用例 17 1中相應(yīng)的插圖 。 作出彎矩和扭矩圖 齒輪的作用力在水平面的彎矩圖 3 4 9 5 0 . 2 1 3 5 7 4 6 .0 . 1 2 37 4 6 5 0 1 1 4 3 8 .22AZM c z R a N mdM c z M c z F x N m 齒輪的作用力在垂直平面內(nèi)的彎矩圖： 6 4 3 6 0 . 2 1 3 5 1 3 7 4 .AyM c y R a N m 齒輪作用力 在截面作出最大的合成彎矩 2 2 2 27 4 6 1 3 7 4 1 5 6 3 .M c M c z M c y N m 作出扭矩圖 1 1591.5 .m (6)軸的強(qiáng)度校核： 確定危險(xiǎn)截面 由軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、扭矩圖、截面處彎矩最大，對截面進(jìn)行強(qiáng)度校核 安全系數(shù)校核計(jì)算 由于該減速器軸轉(zhuǎn)動彎矩上起對稱循環(huán)的彎應(yīng)力，轉(zhuǎn)矩引起的我脈循環(huán)的剪應(yīng)力 a、彎曲應(yīng)力幅為 3331563 8 . 40 . 1 0 . 1 2 30 . 132aMc M P aww d d 其 中 b、由于是對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故 0m 圖 6.1 受力分析圖 c、由公式（ 26.3-2）得： 1 3 8 0 142 8 . 4 01 0 . 6 2amS k 式中： 1 對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料彎曲疲勞極限，由表 26.1-1 取 1 380 a K 彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由表 26.3-57 取 K 2，因?yàn)辇X輪與軸為套體 表面質(zhì)量系數(shù)，由表 26.3-8 取 1 彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的尺寸影響系數(shù)，由表 26.3-11 取 0.62 d、剪應(yīng)幅為 21 1 5 9 1 . 5 2 1 3 8 1 1 9 / 2 . 12 2 0 . 0 0 0 3 7 2 1 1 7 3Tm N m M P aWp 式中： p 抗扭斷面系數(shù) 3 3 30 . 2 0 . 2 0 . 1 2 3 0 . 0 0 0 3 7 2 1 7 316W p d d e、由式（ 26.3-3）得 1 2 3 0 361 . 7 2 . 1 0 . 2 9 2 . 11 0 . 6 2mS k 式中： 1 42 rMo 扭轉(zhuǎn)疲勞極限，由于 26.1-1 得 1 230 a K 剪應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)， K 取為 1.7 同正應(yīng)力情況 平均應(yīng)力折算系數(shù)， 由表 26.3-13 取 0.29 f、軸截面安全系數(shù) 由式（ 26.3-1）得 2 2 2 21 4 3 6 131 4 3 6SSSSS g、由表 26.3-4 可知 1.3-1.5 可見 所以該軸截面是安全的 第七章 焊接工藝 本烘干機(jī)底部支撐采用大量焊接。 1）焊接熱源和金屬熔池的溫度高于一般冶金溫度，因而使金屬元素強(qiáng)烈蒸發(fā)、燒損，并使高溫區(qū)的氣體分解為原子態(tài)，從而使一系列物理化學(xué)反應(yīng)更加激烈。 2）金屬熔池的 體積小，冷卻快，熔池處于液態(tài)的時(shí)間很短 (以秒計(jì) )，致使各種化學(xué)反應(yīng)難于達(dá)到平衡狀態(tài)，造成化學(xué)成分不夠均勻。有時(shí)還會使金屬熔池中的氣體及雜質(zhì) (如氧化物、氮化物 )來不及逸出，而在焊縫中造成氣孔、夾渣等缺陷。從而使焊縫金屬的塑性和沖擊韌性顯著降低。為此，要獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫，必須解決兩個(gè)主要問題：防止空氣對焊接區(qū)域的有害影響；保證焊縫金屬有合適的化學(xué)成份，以達(dá)到與母材金屬等強(qiáng)度。 為了防止空氣對焊接區(qū)域的有害影響，可在焊接區(qū)域外圍采用氣體保護(hù)層，如電焊條藥皮中加入造氣劑、氣體保護(hù)焊采用保護(hù)氣體都屬于這種措施。另 外，在藥皮中加入造渣劑以形成熔渣覆蓋到液態(tài)金屬的表面，同樣能起到保護(hù)作用。 為了保證焊縫金屬有合適的化學(xué)成分，可通過焊條藥皮或焊劑，也可以通過焊條芯或焊絲向焊縫金屬輸入脫氧劑進(jìn)行脫氧，加入合金化元素，以利于改善和提高焊縫金屬的機(jī)械性能。 焊接電弧對電源的要求 電弧焊設(shè)備是供給電弧焊電源的裝置，它可以是直流電源裝置，也可以是交流電源裝置，為了便于引弧和電弧的穩(wěn)定燃燒，以保證焊接過程的順利進(jìn)行，焊接電源必須滿足下列基本要求。 1）應(yīng)用適當(dāng)?shù)目蛰d電壓 為便于引弧，空載電壓不 能太低。但如果太高，則焊工操作不安全。故一般控制在 5090V 之間。 2）焊接電源應(yīng)具有陡降的外特性曲線 電源的外特性是指電路上負(fù)荷變化時(shí)，電源供給的電壓與電流的關(guān)系，這個(gè)關(guān)系通常用曲線表示 (圖 1-4)，稱為外特性曲線。一般工業(yè)用電 (電燈照明、電力傳動等 )需要工作電壓恒定不變，這類電源的外特性曲線是水平的，不能用作焊接電源。只有具有陡降的外特性曲線的焊接電源，才能確保電焊機(jī)的安全工作。焊接短路時(shí)，焊接電源的電壓降低到幾乎等于零，由于外特性曲線是陡降的，因此短路電流不致過大，可避免電焊機(jī)被燒 壞。另外，電弧引燃后的電弧電壓 (與電弧長度有關(guān) )一般在 1635V 范圍內(nèi)變化，這時(shí)焊接電源供給的電壓也下降，可保證電弧的穩(wěn)定燃燒。 3）焊接電源應(yīng)能根據(jù)焊件的材質(zhì)和厚度不同，方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)。 第八章 選擇滾動軸承 減速器中常用的軸承是滾動承，滾動軸承類型可參照如下原則進(jìn)行選擇： （ 1）考慮軸承所承受載荷的方向與大小。原則上，當(dāng)軸承僅承受純徑向載荷時(shí)，一般選用深溝球軸承，當(dāng)軸承既承向載荷時(shí)，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承。 當(dāng)軸承既承受徑向載荷又承受軸向載荷，但軸向載荷不大時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用深溝球軸 承。 （ 2）轉(zhuǎn)速較高、旋轉(zhuǎn)精度要求較載荷較小時(shí)，一般選用球軸承。 （ 3）載荷較大且有沖擊振動時(shí)，宜選用滾子軸承。 在相同外形尺寸下，滾子軸承一般比球軸承載能力大，但當(dāng)軸承同徑 d20mm時(shí)，這種優(yōu)點(diǎn)不顯著，由于球軸承價(jià)格低廉，這時(shí)應(yīng)選擇球軸承。 (4)軸的剛度較差、支承間距較大，軸承孔同軸度較差或多支點(diǎn)支承時(shí)，一般選用自動調(diào)心軸承；反之，不能自動調(diào)心的滾子軸承僅能在軸的剛度較大、支承間距不大、軸承孔同軸度能嚴(yán)格保證的場合。 (5)同一軸上各支承應(yīng)盡可能選用同類型號的軸承。 (6)經(jīng)濟(jì)性。若幾種軸承都適合工作 條件，則優(yōu)先選用價(jià)格低的。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)主要取決于軸上零件、軸承的布置、潤滑和密封，同時(shí)需滿足軸上零件定位正確、固定牢靠、裝拆方便、加工容易等條件。軸一般設(shè)計(jì)成階梯軸，如圖 10.8、圖 10。 9 所示。 軸的徑向尺寸的確定 以初步確定的軸徑 (見 8.3 節(jié) )為最小軸徑，根據(jù)軸上零件的受力、安裝、固定乃主加工要求，確定軸的各段徑向尺寸，軸上零件用軸肩定位的相鄰軸徑的直徑一般相差 510mm。當(dāng)滾動軸承肩定位時(shí)，其軸肩直徑由滾動軸承標(biāo)準(zhǔn)中查取。為了軸上零件裝拆方便或加工需要，相鄰軸段直徑之差應(yīng)取 13mm。軸上裝滾動軸 承和密封件等處的軸徑應(yīng)取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。 需要磨削加工或車制螺紋的軸段，應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的砂輪越程槽或螺紋退刀槽。 軸的軸向尺寸的確定 軸的軸向尺寸主要取決于軸上傳動件的輪轂寬度和支承件的軸向?qū)挾燃拜S向位置，并應(yīng)考慮利于提高軸的強(qiáng)度和剛度。 如圖 10.8 為保證軸向固定牢靠，應(yīng)保證 C=23mm，同理，軸外伸段上安裝聯(lián)軸器、帶輪、鏈輪時(shí)，必須同樣處理。 圖 10.7 中，軸承用脂潤滑，為了安裝擋油環(huán)，軸承端面距箱體內(nèi)壁距離為1015mm；若軸承用油潤滑，則取為 35mm。 軸上平鍵的長度 應(yīng)短于該軸段長度 510mm，鍵長要圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。 圖 10.8 中，軸上零件端面距軸承蓋的距離為 B。如軸端采用凸緣式聯(lián)軸器，則用嵌入式軸承蓋時(shí)，則 B 可取 510mm。 軸的強(qiáng)度校核 根據(jù)初繪裝配草圖的軸的結(jié)構(gòu)，確定作用在軸上的力的作用點(diǎn)。一般作用在零件、軸承處的力的作用點(diǎn)或支承點(diǎn)取寬度的中點(diǎn)，對于角接觸球軸承或加圓錐滾子軸承，則應(yīng)查手冊來確定其支承點(diǎn)。確定了力的作用點(diǎn)和軸承間的支承距離后，可繪出軸的受力計(jì)算生產(chǎn)力簡圖，繪制彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖，然后對危險(xiǎn)剖面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 校核后，如果強(qiáng)度不夠應(yīng) 增加軸徑，對軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改或改變軸的材料。如果強(qiáng)度已夠，而且算出的安全系數(shù)或計(jì)算應(yīng)力與許用值差不大，則初步設(shè)計(jì)的軸結(jié)構(gòu)正確，可以不再修改；若計(jì)算值小于許用應(yīng)力，也不要馬上減小軸徑，因?yàn)檩S徑不僅由軸的強(qiáng)度來確定，還要考慮聯(lián)軸器或?qū)S的直徑要求及軸承壽命、鍵連強(qiáng)度等要求。因此，軸徑大小應(yīng)在滿足其他條件后，才能確定。 鍵連接強(qiáng)度校核，應(yīng)校核輪轂、軸、鍵三者擠壓強(qiáng)度的弱者。若強(qiáng)度不夠，可增加鍵的長度，或改用雙鍵，甚至可考慮增加軸徑來滿足強(qiáng)度的要求。 根據(jù)檢驗(yàn)計(jì)算的結(jié)果，必要時(shí)應(yīng)對裝配底圖進(jìn)行修改。 滾動軸承的組合 設(shè)計(jì) 軸承的組合設(shè)計(jì)應(yīng)從結(jié)構(gòu)上保證軸系的固定、游動與游隙的調(diào)整，常用的結(jié)構(gòu)有： 1兩端固定 這種結(jié)構(gòu)在軸承支點(diǎn)跨距 300mm 的減速器中用得最多。 對可調(diào)間隙的向心角接觸軸承，可通過調(diào)整軸承外圈的軸向位置得到合適的軸承游隙，以保證軸系的游動，并達(dá)到一定的軸承剛度，使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、平穩(wěn)。 有固定間隙的軸承，如向心球軸承 (深溝球軸承 )可在裝配時(shí)通過調(diào)整，使固定件與軸承外圈外側(cè)留有適量的間隙。 2一端固定，一端流動 此軸系結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但容許軸系有較大的熱伸長。多用于軸系及點(diǎn)跨距較大、溫升較 高的軸系中。安排軸承時(shí)，常把受徑向力較小的一端作為游動 ，以減小游動時(shí)的摩擦力。固定端可選用一個(gè)向心球軸承；但支點(diǎn)受力大、要求剛度高時(shí)，也可以采用一對向心角接觸軸承組合，并使軸承間隙達(dá)到最小，它的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 第九章 圓柱齒輪三維維造型及其技巧 實(shí)例效果 本例完成圓柱齒輪的繪制，最終效果如圖 50-1 所示。 操作要點(diǎn) 本例主要使用的命令有圓柱體 (cylinder)、圓 (circle)、圓弧 (arc)、修剪 (trim)、拉伸(extrude)、直線 (line)、差集 (subtract)、陣列 (array)、圓角 (fillet)和渲染 (render)。 制作圓柱齒輪 1。選擇文件 /新建命令，或者單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的按鈕，進(jìn)入繪圖窗口。 2。選擇繪圖 /實(shí)體 /圓柱體命令，或單擊實(shí)體工具欄中的按鈕 ，或在命令行輸入 cyline 命令啟動畫圓柱體命令，繪制一個(gè)以 (0,0,0)為圓心，底面直徑為 190，高為 60 的圓柱體。 3。選擇繪圖 /圓 /圓心、直徑命令，或單擊繪圖工具欄中的按鈕，繪制 3 個(gè)以 (0,0)為圓心，直徑分別為 190,200，和 208 的圓，如圖 50-2 所示。 4。選擇繪圖 /圓弧 /三點(diǎn)命令，或單擊繪圖工具欄中的圓弧按鈕，繪制兩段圓弧，結(jié)果如圖 50-3 所示。 5。選擇修改 /修剪命令，或單擊修改工具欄中的修剪按鈕，將圖形修剪為如圖 50-4 所示。 6。選擇視圖 /三維視圖 /東南等軸測命令，進(jìn)入東南等軸測窗口。 7。選擇繪圖 /面域命令，或在繪圖工具欄中單擊面域按鈕，將輪齒廓曲線所圍區(qū)域定義為一個(gè)面域。 8。選擇繪圖 /實(shí)體 /拉伸命令，或在命令行輸入 extrude 命令，啟動拉伸面命令，將輪齒廓面拉伸成高為 60 的輪 齒實(shí)體，結(jié)果如圖 50-5 所示。 9、選擇修改 /陳列命令，或在修改工具欄中單擊陳列按鈕，彈出陳列對話框，設(shè)置參數(shù)如圖 50-6 所示，單擊選擇對象按鈕，選擇第 8 步繪制的拉伸實(shí)體，單擊確定按鈕，陳列如果如圖 50-7 所示。 10。選擇繪圖 /實(shí)體 /圓柱體命令，啟動繪制圓柱體命令，繪制分別以點(diǎn) (0,0， 0)和點(diǎn) (0,0， 40)為圓柱體底面中心，直徑為 170，高為 20 的圓柱體，結(jié)果如果 50-8 所示。 圖 50-5 拉伸后的輪齒實(shí)體 12。選擇修改 /實(shí)體編輯 /差集命令，用齒輪 體減去繪制的兩個(gè)圓柱體。 13。選擇繪圖 /實(shí)體 /圓柱體命令，啟動繪制圓柱體命令，繪制以點(diǎn) (0,0，0)為圓柱體底面中心，直徑為 90，高為 60 的圓柱體，結(jié)果如圖 50-9 所示。 14。選擇修改 /實(shí)體編輯 /并集命令，或在實(shí)體編輯工具欄中單擊并集按鈕，然后選擇輪齒與齒輪體，對它們求并集。 15。選擇繪圖 /實(shí)體 /圓柱體命令，啟動繪制圓柱體命令，繪制以點(diǎn) (0,65,20)為圓柱體底面中心，直徑為 20，高為 20 的圓柱體，結(jié)果如圖 50-10 所示。 16。選擇修改 /陣列命令 ，或在修改工具欄中單擊陳列按鈕，彈出陣列對話框，設(shè)置參數(shù)如圖 50-11 所示，單擊選擇對象按鈕，選擇 15 步繪制的直徑為 20 的圓柱體，單擊確定按鈕，陣列結(jié)果如圖 50-12 所示。 提示：可以單獨(dú)操作陣列中的每個(gè)對象。如果在構(gòu)造陣列時(shí)選擇了多個(gè)對象，則在復(fù)制和陣列操作過程中 AutoCA