《220T過跨車設(shè)計【鐵水過跨車的小車運行機構(gòu)】【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《220T過跨車設(shè)計【鐵水過跨車的小車運行機構(gòu)】【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】（42頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 220T 過跨車設(shè)計 摘要 鐵水運輸是冶金企業(yè)關(guān)鍵工藝之一，隨著鋼鐵生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展，鋼鐵企業(yè)的不斷發(fā)展壯大，鐵水運輸方式也在不斷發(fā)展。鐵水罐車是鋼鐵企業(yè)鐵水運輸?shù)闹匾ぞ撸壳皣鴥?nèi)鐵水罐車主要有 2種：一種是敞口式鐵水車，一種是魚雷形混鐵車 ( 簡稱魚雷罐車 )。采用不同的鐵水運輸車輛，對于鋼鐵生產(chǎn)節(jié)奏和鋼鐵質(zhì)量會產(chǎn)生不同的影響。目前的運輸方式能否適應(yīng)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展是擺在我們面前十分迫切的課題。本論文是設(shè)計 220T 鐵水過跨車，首先分析了 鐵水車 的作用，分類以及發(fā)展現(xiàn)狀與前景。然后多此課題進行設(shè)計，主要是對過跨 車的小車 走 行機構(gòu)的設(shè)計 ，首先，確定過跨車的主要參數(shù)。然后，根據(jù)主要參數(shù)通過計算選擇走行機構(gòu)的電動機，減速器以及軸承。最后，校核車輪軸、減速器的齒輪，計算軸承的使用壽命，并且對其他的主要零件進行校核。 關(guān)鍵詞： 鐵水 運輸 ； 220走機構(gòu)；電動機； 立式 減速 器 遼寧科技大學本科生 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 20T is of of in of of is an At of is of is of of to to of us is a is of of 20T we of of of of by to of of of 220T 寧科技大學本科生畢業(yè) 第 目錄 摘要 ........................................................................................................................ I ............................................................................................................... .................................................................................................................... 1 ........................................................................................................ 1 ............................................................................................................ 1 ................................................................................... 1 .................................................................................................................... 4 .................................................................................................... 5 .................................................................................... 5 ........................................................................................................ 5 ....................................................................... 5 ....................................................................................... 6 ................................................................................................... 6 ................................................................................................... 7 ................................................................................................... 8 .................................................................................................... 9 .................................................................................................................... 9 電機功率 ................................................................................... 9 ...................................................................................................... 10 .............................................................................................. 11 .................................................................................. 12 .......................................................................................... 13 900? 主動輪組 ........................................................................................................ 13 ..................................................................................................... 13 ............................................................................. 16 ..................................................................................................... 22 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 ............................................................................. 27 900? 從動輪組 ........................................................................................................ 28 .................................................................................................. 28 5 傳動系統(tǒng)的潤滑 .............................................................................................. 32 滑方 法 .................................................................................................................. 32 滑系統(tǒng)的選擇原則 .............................................................................................. 32 滑方式的選擇 ...................................................................................................... 33 ............................................................................................. 33 ................................................................................................. 33 6. 環(huán)保與經(jīng)濟性分析 ........................................................................................ 34 ...................................................................................................... 34 ...................................................................................................... 35 結(jié)束語 ................................................................................................................. 36 致謝 ..................................................................................................................... 37 參考文獻 ............................................................................................................. 38 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 1 頁 隨著鋼鐵工業(yè)突飛猛進的發(fā)展，冶煉方法及冶煉設(shè)備也在逐步得以改進。特別是轉(zhuǎn)爐煉鋼在我國的發(fā)展速度很快，轉(zhuǎn)爐的鋼產(chǎn)量和品種不斷增加，轉(zhuǎn)爐的容量也在不斷擴大。為了提高生產(chǎn)效率，降低能耗，減輕工人勞動強度，保證在幾十分鐘內(nèi)煉出合格的鋼水，轉(zhuǎn)爐設(shè)備及其擂助設(shè)備都必須具有較高的機械化和自動化水平。混鐵水車及棍鐵爐就是其中的主要輔助設(shè)備，它們負責向轉(zhuǎn)爐提供鐵水。 混鐵水車及混鐵爐不論在設(shè)備結(jié)構(gòu)上還是工藝要求上都有很大不同，但兩者的作用是相同的。它們通過本身的動作對貯存的鐵水進行 化學成份的混均和對鐵水的保溫，而貯存鐵水本身是其最為重要的功能。 按鐵水罐的幾何形狀，鐵水車可分為如下三種形式。 錐形罐式鐵水車 錐形罐式鐵水車存在如下缺點： 1）鐵水表面積大，熱量損失多。鐵水罐在每次使用中由于鐵瘤的逐漸增加而使容積逐漸減少，一般運送 5000~6000 t 鐵水后就需送去修理。 2）不經(jīng)濟。這種鐵水罐的容積較小。采用小容積鐵水罐也增加了運輸工作量及費用。 3）鐵水飛濺損失大。鐵水落到小鐵水罐中的飛濺損失較大，還增多了每次鐵瘤的形成。 我國采用的鐵水車結(jié)構(gòu)型式如圖 示。鐵水罐上部為圓柱形，罐底為半球形。鐵水罐由兩個鑄鋼吊架與鋼板焊成，罐內(nèi)壁砌有耐火磚。車架為焊接雙彎梁“ ? ”形斷面結(jié)構(gòu)，兩端有支座支承罐體，通過心盤將負荷傳給轉(zhuǎn)向架。這種型式的鐵水罐清理廢鐵和鐵瘤以及觀察罐內(nèi)損失情況比較方便，故這種型式的鐵水車在我國得到廣泛使用，并確定為我國的系列化產(chǎn)品。 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 2 頁 圖 形罐式鐵水車 梨形罐式鐵水車 保溫性能最好的鐵水罐的幾何形狀應(yīng)該是球形的，但制造比較困難，因此做成和球形相似的梨形鐵水 罐。 它的結(jié)構(gòu)型式如圖 示。 梨形罐式鐵水車主要由鐵水罐、車架和兩臺運行小車組成。 1）鐵水罐 梨形罐是由罐帽、圓柱形的中間部分和半球形的罐底三部分組成。 2）車架 車架由兩個用向下彎曲的梁連接起來的平臺組成。梁向下彎曲的目的是為了不妨礙鐵水罐的傾翻。車架上裝有自動掛鉤。 3）運行小車 車架支承在兩臺四輪雙軸的小車上，采用這種運行小車來代替標準鐵路小車可以縮短鐵水車的長度。 與錐形鐵水罐相比，梨形鐵水罐具有下列優(yōu)點：保溫性能好；罐內(nèi)殘鐵和鐵瘤較少；內(nèi)襯使用壽命長。 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 3 頁 1— 鐵水罐 2— 樞 軸 3— 耳軸 4— 支承凸爪 5— 底盤 6— 小軸 圖 形罐式鐵水車 3、魚雷罐車 鐵水罐的外殼是焊接的。旋轉(zhuǎn)軸線高出幾何軸線 110 樣空鐵水罐或裝滿鐵水時鐵水罐的重心均在旋轉(zhuǎn)軸線以下。 鐵水罐由一個圓柱體和兩個圓錐體組成，樞軸固定在圓錐體的端部。鐵水罐靠本身兩端的樞軸支承在兩臺單獨的車架的軸承上。罐的傾翻機構(gòu)和電動機裝在其中的一臺車架上。每臺車架支承在兩臺雙軸小車上。 結(jié)構(gòu)型式 如圖 示。 圖 雷罐車 大 容量的魚雷罐車具有下列優(yōu)點：熱量損失小，形成的殘鐵和鐵瘤較少、罐中鐵水成分在一定程度上能起混勻的作用，磚襯的壽命較長等。 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 4 頁 高爐每次出鐵只需 2~3 個罐位，這就解決了大量鐵水的運輸問題，可縮短出鐵場的長度，減少鐵溝的維修量和爐前廢鐵量。 從上面的情況來看，我國現(xiàn)在各鋼鐵公司使用的大部分是混鐵爐，混鐵水車用得較少。實際上這兩種設(shè)備各有各的優(yōu)缺點，但從發(fā)展的角度來看還是混鐵水車的發(fā)展有一定的優(yōu)勢。 首先，混鐵爐在煉鋼車間要占有一定的面積，而且隨著轉(zhuǎn)爐的容積增大其占用面積 也需要增大。特別是對于改造 的車間來說廠房的面積是至關(guān)重要的。在這一點上混鐵 水車占有一定優(yōu)勢。 其次，混鐵爐在操作上也不如混鐵水車?；扈F爐為了減少熱量的損失需要噴吹煤氣加熱，煤氣管道又要隨著爐體轉(zhuǎn)動，而爐體的旋轉(zhuǎn)中心又不是其幾何中心，同時又要考慮煤氣的密封問題。而且混鐵爐的上部還要安裝兌鐵水口的蓋子，這又需要一套卷揚機構(gòu)和爐頂平臺。這些都是混鐵水車不需要的。 再者，混鐵水車可以滿足遠距離輸送，可以跨車間輸送鐵水，由于減少了鐵水在混鐵水車中的時間，能量的損失也可以控制在最 小值。另外，就其加工和維修方面來說，混鐵水車也比混鐵爐來得容易。遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 5 頁 運行機構(gòu)的任務(wù)是使起重機和小車作水平運動。有時用于搬運物品；有時用于調(diào)整起重機的工作位置，如門座起重機與裝卸橋的大車運行機構(gòu)等。 本方案就是設(shè)計鐵水過跨車的小車運行機構(gòu)。 運行機構(gòu)分為無軌運行與有軌運行兩類。前者采用輪胎和履帶，可以在普通道路上行走，用于汽車起重機、輪胎起重機與履帶起重機等。它們的機動性好，可以隨時調(diào)到工作需要的地點；后者在專門的鋼軌上運行。負荷能力大，運行阻力小，是一般起重機常用的運行裝置。本方案是設(shè)計有軌運行機構(gòu)的組成與設(shè)計原理。 運行機構(gòu)由電動機、傳動裝置、聯(lián)軸器、傳動軸、車輪組和制動器所組成。 本方案主動輪的驅(qū)動型式是集中驅(qū)動。它是以一臺電動機通過傳動軸來帶動兩邊主動輪的驅(qū)動型式。這種型式只用一臺電動機與一臺減速器，但傳動軸系統(tǒng)（包括軸、軸承與聯(lián)軸器）復雜笨重，故目前只用于小車運行機構(gòu)及跨度與起重量較小（ 1 0 0 k N , 1 6 . 5 ）的橋式起重機的大車運行機構(gòu)。 動機類型的選擇 電動機分為直流電動機和交流電動機兩大類。 交流電機 與直流電機的主要區(qū)別是，交流電機利用的是電磁感應(yīng)原理，而直流電機是主磁極建立起恒定不便的磁場，轉(zhuǎn)子繞組通人電流，電機就會轉(zhuǎn)動。 直流電機 的優(yōu)點是 響應(yīng)快速、 有 較大的起動轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能， 能承受頻繁的沖擊性負載。 但直流電機 也有其 缺點， 較交流電機相比結(jié)構(gòu)復雜，制造成本高，維護工作量大， 使用場合也受到限制 。 采用交流電機驅(qū)動，中間需要一個變速箱，一個齒輪座。采用這傳動方式的優(yōu)點是：設(shè)備投資少 ,配套容易，使用和維護比用直流電機簡便，缺點是：傳動裝置需要增加專門的變速箱， 交流電動機分為異 步電動機和同步電動機兩類。異步電動機按照定子相數(shù)的遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 6 頁 不同分為單相異步電動機、兩相異步電動機和三相異步電動機。三相異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，成本低廉等。 綜合考慮，該運行機構(gòu)采用交流電動機，為 頻調(diào)速三相異步電動機，該電機是全數(shù)字式交流變頻矢量控制調(diào)速控制系統(tǒng)具有性能好、可靠性高，可以滿足各種不同控制功能要求，調(diào)速系統(tǒng)具有最佳自優(yōu)化功能，并提供完備的監(jiān)控保護和故障自診斷功能，同時還具有方便快捷的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，自動化系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)可以對傳動系統(tǒng)進行參數(shù)設(shè)定和信息交換。通過確定矯正力 ,從而來確定電動 機的矯正力矩。 減速器是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要，在某些場合也用來增速，稱為增速器。 選用減速器時應(yīng)根據(jù)工作機的選用條件，技術(shù)參數(shù)，動力機的性能，經(jīng)濟性等因素，比較不同類型、品種減速器的外廓尺寸，傳動效率，承載能力，質(zhì)量，價格等，選擇最適合的減速器。 減速器的類別、品種、型式很多，目前已制定為行（國）標的減速器有 40 余種。減速器的類別是根據(jù)所采用的齒輪齒形、齒廓曲線劃分；減速器的品種是根據(jù)使用的需要而設(shè)計的不同結(jié)構(gòu)的減速器 ；減速器的型式是在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上根據(jù)齒面硬度、傳動級數(shù)、出軸型式、裝配型式、安裝型式、聯(lián)接型式等因素而設(shè)計的不同特性的減速器。 綜合考慮，行走機構(gòu)的減速器選擇立式減速器。 立式減速器的 主要特點 ： 一、高速比和高效率 的 高級傳動， 單級傳動 就能達到 1： 87 的減速比，效率在 90%以上，如果采用多級傳動，減速比更大 ； 二、結(jié)構(gòu)緊湊體積小 由于采用了行星傳動原理，輸入軸與輸入軸在同一軸心上，所以結(jié)構(gòu)緊湊，體積小 ； 三、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)噪聲低 擺線針齒嚙合齒數(shù)較多，重疊系數(shù)大以及具有機件平穩(wěn)的機理，使振動和噪聲限制在最小 程度。 聯(lián)軸器的種類很多， 無彈性元件的撓性聯(lián)軸器 ， 如 十字滑塊聯(lián)軸器 、 滑塊聯(lián)軸器 、齒式聯(lián)軸器 、 滾子鏈聯(lián)軸器 ； 有彈性元件的撓性聯(lián)軸器 ，如 彈性套柱銷聯(lián)軸器 、 彈性柱遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 7 頁 銷聯(lián)軸器 、 星形彈性聯(lián)軸器 、 梅花形彈性聯(lián)軸器 、 輪胎式聯(lián)軸器 、 膜片聯(lián)軸器 。 無彈性元件的撓性聯(lián)軸器 因具有撓性，故可補償兩軸的相對位移。但因無彈性元件，故不能緩沖減振。 有彈性元件的撓性聯(lián)軸器因裝有 彈性元件，不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振的能力， 制造彈性元件的材料有非金屬和金屬兩種。非金屬有橡膠、塑料等，其特點為質(zhì)量小，價 格便宜，有良好的彈性滯后性能，因而減振能力強。金屬材料制成的彈性元件 (主要為各種彈簧 )則強度高、尺寸小而壽命較長。 根據(jù)這些特點，本方案采用兩個鼓形齒式聯(lián)軸器，兩 車輪是用來支承整臺起重機重量并使其行駛的裝置。車輪按輪緣形式可以分為雙輪緣的、單輪緣的和無輪緣的三種。輪緣的作用是導向和防止脫軌。 車輪的材料應(yīng)根據(jù)驅(qū)動方式、運行速度和起重工作級別等因素來確定。對機械驅(qū)動而速度大于 30 中級及中級以上工作類型，建議采用不低于 鑄鋼，并進行表面淬火（火焰淬 火或表面淬火），硬度不低于 50，淬火深度不小于 5人力驅(qū)動或機械驅(qū)動輕級工作類型，速度小于 30 可采用鑄鐵車輪，表面硬度為 40。 軌道用來承受起重機車輪傳來的集中壓力，并引導車輪運行。所有起重機用的軌道都采用標準的或特殊的軋制型鋼或鋼軌。它們應(yīng)符合車輪的要求，同時也應(yīng)考慮如何讓固定。通常中小型起重機，小車軌道采用 P 型鐵路鋼軌，也可以采用方鋼。大型起重機，大車軌道多采用 P 型與 起重機專用鋼軌。這些軌道用壓板和螺絲固定。 綜上所述，本方案選用雙輪緣的車輪（見圖 材料為r n 3 5 C M S。軌道采用P 型鐵路鋼軌，用壓板的螺絲固定。 制動器就是剎車。是使機械中的運動件停止或減速的機械零件。俗稱剎車、閘。制動器主要由制動架、制動件和操縱裝置等組成。有些制動器還裝有制動件間隙的自動調(diào)整裝置。為了減小制動力矩和結(jié)構(gòu)尺寸，制動器通常裝在設(shè)備的高速軸上，但對安全性要求較高的大型設(shè)備 (如礦井提升機、電梯等 )則應(yīng)裝在靠近設(shè)備工作部分的低速軸上。 綜上所述，制動器的作用有三種： 支持 —— 將物品、吊臂或機器閘住不動； 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 8 頁 停止 —— 用摩擦消耗運動部分的動能，以一定得減速度使機構(gòu)停止下來； 落重 —— 制動與重力平衡，重物以恒定的速度下降。 對于各種制動器的構(gòu)造和性能必需滿足以下要求： 能產(chǎn)生足夠的制動力矩； 松閘和合閘要迅速，制動要平穩(wěn)； 構(gòu)造簡單，維修方便； 制動器的零件要有足夠的強度和剛度，摩擦零件要有較高的耐磨性和耐熱性； 制動器的結(jié)構(gòu)要緊湊。 為了使制動器能獲得較大的制動力矩和較小的結(jié)構(gòu)尺寸，提高接觸表面的摩擦系數(shù)是最有效的方法。因此在起重機械的制動器中，大多采用較高的摩擦系數(shù)和耐磨 性的材料，用作互相接觸的制動零件之一的復面。常用的制動復面材料是制動石棉帶和碾壓帶。 本方案采用抱閘制動器。 本方案選用調(diào)心滾子軸承。 調(diào)心滾子軸承具有兩列滾子，主要承受徑一載荷，同時也能承受任一方向的軸向載荷。有高的徑向載荷能力，特別適用于重載或振動載荷下工作，但不能承受純軸向載荷。該類軸承外圈滾道是球面形，故其調(diào)心性能良好，能補償同軸度誤差。高溫環(huán)境下 軸承的使用壽命長。遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 9 頁 總重量： 220T 行走速度： 3— 30 電機功率 由參考文獻 [1] 摩擦總阻力矩公式： m ( ) ( )2 Q k ??? ? ? ? ? ?（ 式中 G+Q—— 總重量；由設(shè)計參數(shù)得 G+Q=220T=220000? 456000N； k—— 滾動摩擦系數(shù)；由參考文獻 [1]表 7— 1 查得 k= ? —— 軸承摩擦系數(shù)；由參考文獻 [2]表 6— 2— 17 查得 ? = ? —— 附加阻力系數(shù)；由參考文獻 [1]表 7— 3 查得 ? = d—— 軸承內(nèi)外徑平均值； d= 2 0 0 3 4 0 2702? ? 帶入公式 ： 0 . 2 72 4 5 6 0 0 0 ( 0 . 0 0 0 9 0 . 0 0 3 0 ) 1 . 62 ? ? ? ? =m? 運行摩擦阻力： 2 式中 車輪直徑；00 帶入公式 ： =電動機： 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 10 頁 由電動機靜功率公式： 1 0 2 6 0j x ?? ? ?（ 式中 — 滿載運行時靜阻力； m—— 驅(qū)動電動機臺數(shù)； m=2； ?—— 機構(gòu)總效率； ? = 機構(gòu)行走速度；取8 帶入公式 ： 6 3 3 7 . 3 3 2 81 0 2 6 0 0 . 9 2? ? ? ?=選電動機功率： N=上所述： 選用電機型號： 25 M— 6； 功率： 0 轉(zhuǎn)速： 1n=720 由參考文獻 [6]公式： 按照等效功率法求得：當 % 25 時，所需的等效功率： 25k N?? ? ?（ 式中 25k—— 工作類型系數(shù)，由參考文獻 [1]表 6— 4 查得 25k= ? —— 系數(shù)，根據(jù)t 值查得，由參考文獻 [1]查得當 t = = 帶入公式 ： 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 11 頁 0 . 7 5 0 . 8 7 2 8 . 9 7 1 8 . 9 0 ? ? ?由以上計算結(jié)果可知，初選電動機能滿足發(fā)熱條件，即 動機過載能力校核 對于室外工作的起重機，為了校核電動機能否克服工作狀態(tài)最大風壓所引起的載荷，以免工作過程中發(fā)生停車現(xiàn)象。其計算式： ? ?m a x m a x 2m p f P ??? Ⅱ （ 式中 電動機實際最大啟動力矩（ ） m a x m a 7 5電動機最大過載系數(shù)，由參考文獻 [7]表 7— 2 查得： ?，取 313 0 1 09 . 5 5 9 . 5 5720 ? ? ? = 所以 m a x 0 . 7 5 2 . 8 3 9 7 . 9 8 3 5 . 5 9 ? ? ?Nm?m —— 電動機個數(shù)； i —— 運行機構(gòu)總傳 動比； ? —— 運行機構(gòu)的效率； 道路坡度阻力矩；忽略不計，； — 由工作狀態(tài)最大風壓（內(nèi)陸 21 5 0 N /?；沿海 22 5 0 N /?）所引起的風阻力（ N ）。 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 12 頁 1 5 0 4 0 6 0 0 0 ? ?Ⅱ所以 ? ?m a 3 9 5 . 8 4 0 6 0 0 0 0 . 92 7 2 . 7 3 0 . 9 2? ??? ? ?= 綜上計算可得 m a x m a 以 電動機過載能力校核合格。 車輪轉(zhuǎn)速： ?? ? （ 式中 機構(gòu)行走速度； 8 車輪直徑；00 帶入公式 ： ? ?=機構(gòu)傳動比： 10n? = 上所述： 選取減速器型號： 1000 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 13 頁 900? 主動輪組 圖 軸的載荷分析圖 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 14 頁 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 由上述計算可得： 0 30 0n=720 機構(gòu)總效率： ? = 0?=30? 27 007207 2 nn i?? =32 7 1 09 . 5 5 9 . 5 59 . 9 0PT n ?? ? ? ?= 如圖 1 2 6 0 4 5 . 4 522?= 32 2 0 1 0 9 . 84??=539000N 由公式： 12t 得： 12 2 1 3 0 2 2 . 7 30 . 9t ???= 1） 做出軸的力學模型。 2 8 9 3 9 . 4 00 . 2 2 0 . 2 222M ? ? ? ? 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 15 頁 = （ 2） 做出軸的彎矩圖。 12 5390000 . 2 2 0 . 2 222? ? ? ?=59290 （ 3） 做出軸的扭矩圖。 2 2 2 23 1 8 3 . 3 3 5 9 2 9 0 M? ? ? ? = （ 4） 校核軸的強度。 由參考文獻 [3]公式 15— 4 軸的彎扭合成強度條件： ? ?22 22 11 1()4 2 W ???? ??????? ? ? ??? ???? ?? （ 式中：— 軸的計算應(yīng)力， M—— 軸所受彎矩， N ； T—— 軸所受的扭矩， N ； W—— 軸的抗彎截面系數(shù)； ? ?1??—— 對稱循環(huán)應(yīng)變力時軸的許用彎曲應(yīng)力，其值按參考文獻 [3]表 15— 1選 用。 ? —— 取 ； 由參考文獻 [3]表 15— 4 得： 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 16 頁 32()3 2 2d b t d tW d? ???（ 式中： 由參考文獻 [4]表 4— 3— 19 得： b=45 t=15 d—— 軸的直徑； d=200 帶入公式 ： 322 2 0 4 5 1 5 ( 2 2 0 1 5 )3 2 2 2 2 0W ? ? ? ? ??? ?=把上述數(shù)據(jù)帶入公式 ： 3 2 3 2( 5 9 3 7 5 . 4 0 1 0 ) ( 0 . 6 1 3 0 2 2 . 7 3 1 0 )9 8 0 8 9 4 . 8 ? ? ?? =3]表 15— 1 得： 材料選取 40制處理。 ? ?1?? =70 因為 ? ?1?? 所以 軸檢驗合格。 （ 1） 判斷危險截面 截面 A，Ⅱ，Ⅲ， B 只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕確定的，所以截面A，Ⅱ，Ⅲ， B 均無需校核。 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 17 頁 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面Ⅳ和Ⅴ處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴重；從受載的情況來看，截面 C 上的應(yīng)力最大。截面Ⅴ的應(yīng)力集中的影響和界面Ⅳ的相近，但界面Ⅴ不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必做強度校核。截面 C 上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大，故截面 C 也不必校核。截面Ⅵ和Ⅶ顯然更不必校核。由參考文獻 [3]第三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面Ⅳ左右兩側(cè)即可。 （ 2） 截面Ⅳ左側(cè) 抗彎截面系數(shù)： 330 . 1 0 . 1 2 0 0? ? =800000 3抗扭截面系數(shù)： 330 . 2 0 . 2 1 8 0? ? =1600000 3截面Ⅳ左側(cè)的彎矩 M 為： 2 2 0 1 0 859375400220M ???= 截面Ⅳ上的扭矩2 2T=13022730 N 截面上的彎曲應(yīng)力： 30227476. 36800000b ??= 2 130227301600000T ?? =第 18 頁 軸的材料為 40質(zhì)處理。 由參考文獻 [3]表 15— 1 查得： B?=735??=355??=200 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)??及??按參考文獻 [3]表 3— 2 查取。 因為 3 0 5200? 220 1 ?經(jīng)插值后可查得： ?， ?又由參考文獻 [3]附圖 3— 1 可得軸的材料的敏感系數(shù)為： q?=q?=有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附表 3— 4）為： ? ? ? ?1 1 1 0 . 9 1 2 . 0 1? ??? ? ? ? ? ? ?= ? ? ?1 1 1 0 . 9 4 1 . 3 3 1? ??? ? ? ? ? ? ?=參考文獻 [3]附圖 3— 2 的尺寸系數(shù) ?； 由參考文獻 [3]附圖 3— 3 的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ?。 軸按磨削加工，由參考文獻 [3]附圖 3— 4 查得表面質(zhì)量系數(shù)為： 0 ??????軸未經(jīng)表面強化處理，即 1q? ?。 由參考文獻 [3]式 3— 12 得綜合系數(shù)為： 1 1 . 9 1 1110 . 6 0 0 . 9 0? ????? ? ? ? ? ?=寧科技大學本科生畢業(yè) 第 19 頁 由參考文獻 [3]式 3— 12a 1 1 . 3 1 1110 . 7 3 0 . 9 0? ????? ? ? ? ? ?=由參考文獻 [3]§ 3— 1 及§ 3— 2 得碳鋼的特性系數(shù)： 0 0 ?， 取 ?0 ~ 0 ?，取 ?于是，計算安全系數(shù) 由參考文獻 [3]式 15— 6 得： 1 2 9 3 7 . 7 8 0 . 1 0????? ? ????? ? ? ? =參考文獻 [3]式 15— 7 得： 1 1 4 8 . 1 41 . 9 1 0 . 0 522????? ? ????? ? ? ?=參考文獻 [3]式 15— 6 得： 2 2 22 . 8 6 2 5 . 0 72 . 8 6 2 5 . 0 7???????=參考文獻 [3]中查得設(shè)計安全系數(shù)值： 因為 以可知其安全。 （ 3） 截面Ⅳ右側(cè) 抗彎截面系數(shù)： 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 20 頁 330 . 1 0 . 1 2 2 0? ? =1064800 3抗扭截面系數(shù)： 330 . 2 0 . 2 2 2 0? ? =2029600 3截面Ⅳ左側(cè)的彎矩 M 為： 2 2 0 1 0 859375400220M ???= 截面Ⅳ上的扭矩2 2T=13022730 N 截面上的彎曲應(yīng)力： 30227476. 361064800b ??= 2 130227302029600T ?? =k???，由參考文獻 [3]附表 3— 8 用插值法求得： ?? 并取 ???，于是得： 0 . 8 4 . 0 5 3 . 2 4k???? ? ? 軸按磨削加工，由參考文獻 [3]附圖 3— 4 查得表面質(zhì)量系數(shù)為： 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 21 頁 0 ??????軸未經(jīng) 表面強化處理，即 1q? ?。 由參考文獻 [3]式 3— 12 得綜合系數(shù)為： 111 4 . 0 5 10 . 9 0? ????? ? ? ? ? ?=參考文獻 [3]式 3— 12a 111 3 . 2 4 10 . 9 0? ????? ? ? ? ? ?=由參考文獻 [3]§ 3— 1 及§ 3— 2 得碳鋼的特性系數(shù)： 0 0 ?， 取 ?0 ~ 0 ?，取 ?于是，計算軸在截面Ⅳ右側(cè)的安全系數(shù) 由參考文獻 [3]式 15— 6 得： 1 1 6 2 8 . 3 9 0 . 1 0????? ? ????? ? ? ? =參考文獻 [3]式 15— 7 得： 1 4 2 6 . 4 23 . 3 5 0 . 0 522????? ? ????? ? ? ?=參考文獻 [3]式 15— 6 得： 2 2 23 . 0 1 1 8 . 3 23 . 0 1 1 8 . 3 2???????=參考文獻 [3]中查得設(shè)計安全系數(shù)值： 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 22 頁 因為 以可知其安全。 校核的軸因無大的瞬時過載及嚴重的應(yīng)力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強度校核。 綜上對軸的校核，軸滿足要求。 圖 平鍵連接受力情況 平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時，連接中各零件的受力情況如圖 示。 假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強度條件為： 32 1 0k ? ?????? （ 式中： T—— 傳遞的轉(zhuǎn)矩， ； T=1T； k—— 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， k=處 h 為鍵的高度， 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 23 頁 l—— 鍵的工作長度， 頭平鍵 l L b??，此處 L 為鍵的公稱長度，b 為鍵的寬度， d —— 軸的直徑， p?????—— 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，參考文獻 [3]表 6— 2。 此處鍵的尺寸： h=20=200mm b=36式 數(shù)據(jù)： T=1T=； k=0 2 0 0 3 6l L b? ? ? ?=164 d=140 帶入公式 ： 32 1 3 0 2 2 . 7 3 1 01 0 1 6 4 1 4 0p? ??? ??=3]表 6— 2 查得： p?????為 120~150 ??? ??所以 鍵檢驗合格。 選用軸承時，首先是選擇滾動軸承類型，線面歸納出合理選擇軸承類型時所參考的主要因素。 （一） 軸承的載荷 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 24 頁 軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)，是選擇軸承類型的主 要依據(jù)。 （二） 軸承的轉(zhuǎn)數(shù) 在一般轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速的高低度類型的選擇不發(fā)生什么影響，只有在轉(zhuǎn)速較高時，才會有比較顯著的影響。 （三） 軸承的調(diào)心性能 當周的中心線與軸承座中心線不重合而又角度誤差時，或因軸受力而彎曲或傾斜時，會造成軸承的內(nèi)外圈軸線發(fā)生偏斜。 （四） 軸承的安裝和拆卸 便于裝拆，也是在選擇軸承類型時應(yīng)考慮的一個因素。在軸承座沒有剖面而必須沿軸向安裝和拆卸軸承零部件時，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。 圖 軸承受力分析圖 遼寧科技大學本科生畢業(yè) 第 25 頁 求兩軸承受到的徑向載荷1 水平面（圖 個平面力系。其中：圖 的 由力分析可知： 32 2 0 1 0 9 . 84??=539000N 1 220 5 3 9 0 0 0 2 2 02 2 0 2 2 0 2 2 0 2 2 0F ? ?????=269500N 21 5 3 9 0 0 0 2 6 9 5 0 0r V r e r F? ? ? ?=269500N 12 2 1 3 0 2 2 . 7 30 . 9F D ???= 2 2 0 2 2 0 2 8 9 3 9 . 4 02 2 0 2 2 0 2 2 0 2 2 0r H t ? ???=1 2 8 9 3 9 . 4 0 1 4 4 6 9 . 7r H t e r F? ? ? ?= 2 2 21 1 1 2 6 9 5 0 0 1