1、前言 目前，我國對數(shù)控淬火機(jī)床的需求在日益增加，數(shù)控淬火機(jī)床的性能也日趨完善，自動 化程度和生產(chǎn)率大大提高，從而取代了人的大部分體力勞動和腦力勞動，但同時也就使得數(shù) 控淬火機(jī)床在更高層次上依賴于人，從而構(gòu)成技術(shù)密集型的人機(jī)系統(tǒng)。對于數(shù)控淬火機(jī)床來 說，人的主要工作不只是體力勞動，而且還包含了一定程度的腦力勞動，隨著數(shù)控淬火機(jī)床 的發(fā)展，腦力勞動的負(fù)荷越來越大，對操作者的知識技能水平的要求也就更高了。但是，對 于操作者來說，體力勞動是依然存在的，這時人的主要體力作業(yè)集中在加工前的準(zhǔn)備工作和 加工后的一些后續(xù)工作。從數(shù)控淬火機(jī)床的設(shè)計、制造、使用過程表明，數(shù)控淬火機(jī)床的工 作質(zhì)量不但取決于機(jī)器本身

2、的性能和質(zhì)量，還取決于操作的勞動者，而操作者的勞動質(zhì)量在 很大程度上又取決于該系統(tǒng)中人機(jī)系統(tǒng)的功能質(zhì)量。人是生產(chǎn)的主體，滿足了人的基本安全 需要，使人心情舒暢，才可能充分發(fā)揮人的主觀能動性，調(diào)動人的積極態(tài)度，它對提高生產(chǎn) 效率有著重要的意義。 全套全套 cad 圖紙，聯(lián)系圖紙，聯(lián)系 153893706 1. 緒論 1.1 淬火機(jī)床的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1）感應(yīng)淬火機(jī)床在國內(nèi)普遍采用液壓傳動機(jī)構(gòu),也有的采用機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)。機(jī)械傳動機(jī)構(gòu) 采用普通絲桿和齒輪傳動結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳動。這些淬火機(jī)床傳動速度不穩(wěn)定,傳動定位精度低。目 前,對感應(yīng)熱處理要求的提高,對淬火機(jī)床傳動系統(tǒng)的要求也相應(yīng)提高,液壓系統(tǒng)傳動的淬火機(jī)

3、 床已逐步被淘汰,取而代之的淬火機(jī)床將采用變頻調(diào)速電機(jī),步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī),通過滾珠絲 桿傳動。這種淬火機(jī)床移動速度均勻、精確, 托架重復(fù)定位精度高, 可達(dá)0.03mm 或 0. 001mm ; 轉(zhuǎn)臺定位精度高, 達(dá)到0.01mm。若再采用步進(jìn)鏈傳動,托盤送料,機(jī)械手或機(jī)器人 送料及對感應(yīng)淬火零件裝卸料,就成為全自動化的專用機(jī)床。淬火變壓器與感應(yīng)器 x 軸向(上 下) 移動應(yīng)用微型計算機(jī)進(jìn)行編程,z 軸向(前后) 移動同樣也可進(jìn)行編程,機(jī)床運(yùn)行完全按照 計算機(jī)程序運(yùn)行,是高度自動化的感應(yīng)加熱設(shè)備。 2）感應(yīng)加熱淬火機(jī)床的控制,現(xiàn)在普遍采用 plc 與 nc 控制,完全應(yīng)用繼電器進(jìn)行控制的 淬火

4、機(jī)床已逐步被淘汰。使用計算機(jī)進(jìn)行控制的自動淬火機(jī)床也越來越普遍。淬火機(jī)床的工 作狀態(tài)通常被顯示在顯示屏上,同時能自動進(jìn)行故障報警或故障診斷。 3）感應(yīng)加熱過程的能量監(jiān)控系統(tǒng)和工件加熱溫度的監(jiān)控精度大大提高,其重現(xiàn)性達(dá)0. 1 %。 最近發(fā)展了感應(yīng)器監(jiān)控儀直接測量感應(yīng)器上的輸入能量 kw- s ,以取代設(shè)備的能量監(jiān)控。 4） 在感應(yīng)加熱淬火過程應(yīng)用脈動加熱式能量分配器,進(jìn)行曲軸連桿頸淬火時,給上死點和 下死點分配不同能量達(dá)到加熱溫度均勻的目的。 5） 在感應(yīng)熱處理過程中,感應(yīng)電源根據(jù)振蕩因素及時顯示感應(yīng)器阻抗值的變化,根據(jù)阻抗 值的變化及時調(diào)節(jié)電源振蕩狀態(tài),保證零件感應(yīng)加熱在相對理想的狀態(tài)下進(jìn)行

5、。aec-elotherm 曲軸淬火機(jī)床有此裝置，用以顯示感應(yīng)器阻抗，能顯示數(shù)值變化。 6） 淬火機(jī)床附帶測量及顯示儀表,測量顯示工件的淬火過程。在對滾珠絲桿感應(yīng)淬火時 淬火機(jī)床能自動測量伸長量,如果伸長超差,淬火機(jī)床能自動降低功率以減少滾珠絲桿感應(yīng)淬火 的伸長量,并在淬火過程中自動記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。感應(yīng)淬火機(jī)床能夠在曲軸淬火過程中應(yīng)用安裝 的曲軸彎曲變形測量儀測定曲軸的淬火彎曲量,并調(diào)整其參數(shù)對曲軸淬火彎曲情況進(jìn)行修正。 淬火機(jī)床附帶的液體流量監(jiān)控儀可直接顯示淬火液的流量,能有效地監(jiān)控淬火件質(zhì)量。水電導(dǎo) 值指示器可以監(jiān)控軟水的質(zhì)量。 7） 油煙吸抽。新型淬火機(jī)床上直接安裝抽風(fēng)設(shè)備，吸抽工件加熱時

6、產(chǎn)生的油煙。 8） 多軸化。為了適應(yīng)小件提高產(chǎn)量，通用淬火機(jī)床出現(xiàn)多軸化，如 welduction 公司最 近推出 2 軸、4 軸淬火機(jī)床，同時可處理多種 0.508m（20in）長以內(nèi)，重 9.08kg 以下的工件。 9） 功能復(fù)合化與柔性化。在一臺淬火機(jī)床進(jìn)行淬火，隨后用較低功率進(jìn)行回火，二工序 在一臺淬火機(jī)床上完成，英國 etchells 機(jī)械制造有限責(zé)任公司生產(chǎn)的全自動抽油桿生產(chǎn)線， 可生產(chǎn)符合 a.p.i 標(biāo)準(zhǔn)的 5/8,3/4,7/8 和 1的抽油桿,長度可以是 25-30 米長，實現(xiàn)了包括鍛 造、感應(yīng)加熱等一整套工序的集成，全自動生產(chǎn)。bj 型軸類淬火機(jī)能自動編 14 種程序、自

7、 動識別進(jìn)機(jī)零件。roborton.elotherm 最近推出了雙主軸立式淬火機(jī)床，在一個緊湊的工藝單 元內(nèi)進(jìn)行工件的淬火與回火，能處理輪軸、三槽套及其他萬向節(jié)件，轉(zhuǎn)換工件只需 25min，用計算機(jī)編程，根據(jù)工件號在 2min 內(nèi)調(diào)出有關(guān)工藝數(shù)據(jù)。 10） 一機(jī)多工位或一個電源帶多臺機(jī)床，摩擦片雙工位淬火機(jī)床是高頻自動切換的，摩 托車曲柄有三個淬火部位，電氣興業(yè)公司的產(chǎn)品是一個電源帶三臺淬火機(jī)床；國內(nèi)產(chǎn)品是一 個超音頻電源帶一臺具有三個淬火變壓器的回轉(zhuǎn)工作臺淬火機(jī)，節(jié)省了占地面積與裝卸工序。 11） 機(jī)電一體化的緊湊式淬火裝置，以單個電源、淬火機(jī)床、附屬裝置組成成套裝置在 我國是在 20 世紀(jì)

8、 70 年代中期開始的，工業(yè)發(fā)達(dá)國家現(xiàn)在發(fā)展的是將電源與淬火機(jī)構(gòu)組合在 一起的淬火機(jī)床，inductoheat co 公司的輪轂淬火機(jī)床 welduction 的通用淬火機(jī)等均屬此范疇。 12） 冷卻水及淬火液循環(huán)裝置，由于采用換熱器降溫，設(shè)備冷卻水及淬火液槽容量普遍 減小，冷卻水槽容量在 0.51.0或更小，淬火液槽亦相似，完善的淬火液槽內(nèi)有磁性吸鐵 3 m 屑裝置及油分離器，對使用聚合物淬火液更為有利。 1.2 四桿中頻數(shù)控淬火機(jī)床概述 四桿中頻淬火機(jī)床是對抽油桿（包括空心桿）進(jìn)行淬火的專用設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)合理、性 能穩(wěn)定、工效高、易于操作等特點。 機(jī)床主要由上料裝置、下料裝置、中頻淬火裝置

9、、冷卻系統(tǒng)以及氣動裝置和控制裝置組成。淬火過 程全部采用斜輥道進(jìn)給，使工件邊前進(jìn)邊旋轉(zhuǎn)，保證加熱溫度均勻。在驅(qū)動裝置的帶動下,斜輥 輸送抽油桿完成全部運(yùn)動。上料與下料均有自動裝置，可減輕工人勞動強(qiáng)度提高勞動生產(chǎn)率。此 自動裝置由限位開關(guān)、氣動裝置及其控制以及機(jī)械部分組成。冷卻水套采用均勻多孔噴口， 使工作冷卻速度快且硬度均勻。此系統(tǒng)是獨立封閉式。前后斜輥道采用鏈?zhǔn)絺鲃樱謩e由兩 臺調(diào)速電機(jī)驅(qū)動，保證整條傳動線作勻速前進(jìn)。電氣控制是由中頻電源柜，電氣控制柜組成， 用以完成整機(jī)動作的控制。 2 四桿中頻淬火機(jī)床總體設(shè)計 機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計根據(jù)機(jī)器要求進(jìn)行功能設(shè)計研究。總體設(shè)計包括確定工作部分的運(yùn)動

10、和阻力，選擇原動機(jī)的種類和功率，選擇傳動系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動和動力計算，確定各級 傳動比和各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率。總體設(shè)計時要考慮到機(jī)械的操作、維修、安裝、外廓尺 寸等要求，確定機(jī)械系統(tǒng)各主要部件之間的相對位置關(guān)系及相對運(yùn)動關(guān)系，人機(jī)環(huán)境之 間的合理關(guān)系。總體設(shè)計對機(jī)械系統(tǒng)的制造和使用都有很大的影響，為此，常需作出幾個方 案加以分析、比較，通過優(yōu)化求解得出最佳方案。 機(jī)床主要由上料裝置、下料裝置、中頻淬火裝置、冷卻系統(tǒng)以及氣動裝置和控制裝置組 成。 2.1 機(jī)床動作流程 工件從上料架感應(yīng)開關(guān)翻料器至上料裝置的斜輥上進(jìn)給中頻淬火裝置冷卻 水套繼續(xù)進(jìn)給至下料裝置的斜輥上碰撞到限位開關(guān)翻料器至下料架

11、。 2.2 斜輥傳輸 本機(jī)床采用斜輥傳輸, 使工件邊前進(jìn)邊旋轉(zhuǎn)，保證加熱溫度均勻。工件的進(jìn)給速度應(yīng)滿 足機(jī)床的額定工作效率，因此，在設(shè)計中必須保證工件的進(jìn)給速度和自身旋轉(zhuǎn)速度參數(shù)應(yīng)與 中頻淬火裝置的各設(shè)計參數(shù)相匹配。工件的進(jìn)給速度和自身旋轉(zhuǎn)速度主要取決于斜輥的旋轉(zhuǎn) 速度和工件與斜輥的切點位置。對于同一型號的工件，切點位置不同，其水平與豎直方向的 受力就不同,從而工件的進(jìn)給速度和自身旋轉(zhuǎn)速度就隨之變化。因此，在設(shè)計中準(zhǔn)確計算并把 握切點的位置至關(guān)重要。在本機(jī)床中，將斜輥軸與工件進(jìn)給方向調(diào)為 60 度，滿足所需工件的 進(jìn)給速度和自身旋轉(zhuǎn)速度的要求。 2.3 工件進(jìn)給過程 淬火機(jī)床在工件進(jìn)給過程中，

12、采用左右對稱式。即以床身縱軸為對稱軸，左右各安排兩 桿進(jìn)給。兩桿一前一后錯開進(jìn)給，保證上下料及其它裝置可同時滿足兩通道使用要求。 2.4 中頻淬火過程 抽油桿采用連續(xù)加熱、噴水淬火的方式。為使抽油桿達(dá)到技術(shù)要求，很大程度上取決于 感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造，感應(yīng)器的設(shè)計一般應(yīng)考慮： 1） 使被加熱零件的表面溫度均勻。 2） 感應(yīng)器損耗小， 電效率高，這與感應(yīng)器內(nèi)面與工件的間隙有關(guān)。 3） 感應(yīng)器冷卻良好。感應(yīng)器通過較大的中頻電流所引起的發(fā)熱量，必須用冷卻水帶走。 4） 感應(yīng)器制造簡單，操作方便。 2.5 機(jī)床電氣、水循環(huán)和氣動系統(tǒng) 1）數(shù)控系統(tǒng)及配套電源 數(shù)控系統(tǒng)以可編程控制器（plc）為核心,具

13、有豐富故障診斷功能及過流、欠壓、過熱和 短路等各種保護(hù)功能,在抗電磁干擾方面采取了一系列有效措施。顯示器漢字顯示工況及報警 信息內(nèi)容。系統(tǒng)配有合理的控制程序,操作方便,并可根據(jù)需要隨時編程或修改工藝參數(shù),以滿 足不同類型抽油桿感應(yīng)熱處理機(jī)床配套使用可控硅中頻電源,功率 250kw ,頻率 8khz。 2）水循環(huán)系統(tǒng) 機(jī)床水路分冷卻水和淬火介質(zhì)兩路,冷卻水路實現(xiàn)對電源、變壓器、電容器和感應(yīng)器的冷 卻,淬火水路為工件加熱提供淬火介質(zhì)。兩大水路均采用全封閉循環(huán)冷卻方式,冷卻水與淬火介 質(zhì)分別與工廠供給的外循環(huán)硬水通過板式換熱器進(jìn)行換熱冷卻,并具有壓力、溫度檢測功能,保 證水溫恒定及水質(zhì)穩(wěn)定,為生產(chǎn)線

14、調(diào)試淬火工藝提供可靠保證。 3） 氣動系統(tǒng) 為了提高生產(chǎn)效率，減輕生產(chǎn)人員的勞動強(qiáng)度，機(jī)床上下料裝置采用汽缸帶動連杠實現(xiàn)上 下料動作，實現(xiàn)了上下料的全自動控制。 3.上料傳送裝置的設(shè)計 3.1 上料傳送裝置料架的設(shè)計 為了提高生產(chǎn)效率，減輕生產(chǎn)人員的勞動強(qiáng)度，機(jī)床上下料裝置采用汽缸帶動連杠實現(xiàn) 上下料動作，實現(xiàn)了上下料的全自動控制。 3.1.1 上料機(jī)構(gòu)的動作步驟(如圖 3.1 所示) 圖 3-1 上料機(jī)構(gòu) fig.3-1 mechanical body for bringing works 圖 3-2 擺臂機(jī)構(gòu) fig.3-2 mechanical body for swinging 動作

15、1：用機(jī)械手將抽油桿整齊的平鋪在平面 1 上，使一根抽油桿滑落斜面 2 上 動作 2：控制系統(tǒng)將動作指令發(fā)給上料機(jī)構(gòu)主汽缸，主汽缸活塞桿伸長，帶動連桿旋轉(zhuǎn)， 通過固定在轉(zhuǎn)軸上的四個翻料器將一根抽油桿翻過小擋板到斜面 3 上，抽油桿在重力作用下 沿斜面滑落到里面斜輥上。 動作 3：控制系統(tǒng)發(fā)送脈沖給上料機(jī)構(gòu)輔汽缸，汽缸活塞桿伸長帶動連桿動作將擺臂支 起（如圖 3.2 所示）。 動作 4：重復(fù)動作 1，抽油桿沿斜面 3 滑落到外面斜輥上。即此完成單面雙輥道的上料操 作，對面亦然。由于上料運(yùn)動的分時性，四桿分時上料，但結(jié)構(gòu)上的對稱性可保證兩桿同時 上料。 3.1.2 上料機(jī)構(gòu)的動作原理 基于以上動作

16、要求，上料機(jī)構(gòu)采用汽缸連桿機(jī)構(gòu)，主汽缸選用 sc8075-ca（活塞直徑 80mm，行程 75mm），如圖 3.3、圖 3.4 所示，當(dāng)主汽缸活塞桿處于初始狀態(tài)時，翻料器處 于水平狀態(tài)；當(dāng)主汽缸活塞桿處于最大行程時，翻料器與初始位置成 30 夾角。 圖 3-3 主汽缸活塞桿處于初始狀態(tài) 圖 3-4 主汽缸活塞桿處于極限狀態(tài) fig.3-3 the cylinder piston rod in the initial state fig.3-3 the cylinder piston rod in the limit state 輔汽缸選用汽缸 sc80150-ca（活塞直徑 80mm，行程 1

17、50mm），如圖 3.5、圖 3.6 所 示，當(dāng)主汽缸活塞桿處于初始狀態(tài)時，翻料器處于水平線成 8.13 ；當(dāng)主汽缸活塞桿處于最大 行程時，翻料器與初始位置成 22 夾角。 圖 3-5 輔汽缸活塞桿處于初始狀態(tài) 圖 3-6 輔汽缸活塞桿處于極限狀態(tài) fig.3-5 auxiliary cylinder piston rod in the initial state fig.3-6 auxiliary cylinder piston rod in the initial state 3.2 選取電動機(jī)選取電動機(jī) 3.2.1 選擇電動機(jī)系列 按工作要求及工作條件選用三相異步電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓

18、 380v，y 系列。 3.2.2 選擇電動機(jī)功率 v 型滾所需功率 2000 0.82 1.64 10001000 w fv pkw 傳動裝置總效率 aaa 承減速器鏈滾 其中 減速器效率 0.75 鏈輪 鏈輪效率 0.96 鏈輪 軸承效率 0.99 軸承 v 型滾效率 0.95 v型滾 則傳動總效率 =0.67720.75 0.96 0.99 0.95 所需電動機(jī)功率 （3- 1.64 2.422 0.6772 w r p pkw 1） 查手冊，可選 y 系列三相異步電動機(jī) y100l2-4 型，額定功率：,轉(zhuǎn)速： 0 3pkw 。1420 /minnr 3.3 選取減速器 3.3.1 選

19、擇減速器的功率 依據(jù)電動機(jī)額定功率：，選用減速器的額定功率為。 0 3pkw3pkw 減 3.3.2 選擇減速器的傳動比 依據(jù)電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速：，v 型滾軸的轉(zhuǎn)速：，得1420 /minnr10.1 /minnr （3- 1420 140.594 10.1 n i n 電 軸 2） 通過查取減速器的型號，選用減速器的傳動比為 152，較為接近，其差值由設(shè)計鏈輪時 的傳動比進(jìn)行調(diào)整。 查手冊，選用擺線針輪減速器，型號：xwed-3.0-74-187 其中減速器代號意義如下： 擺線針輪代號：b 表示 b 系列標(biāo)準(zhǔn)；x 表示 x 系列標(biāo)準(zhǔn)。 安裝型式：w 表示臥式；l 表示立式；d 表示電機(jī)直連；e

20、表示兩級減速；s 表示三級減 速；f 表示法蘭臥式。 x 系列型式有：xw、xwd、xl、xld、xwe、xwed、 xle、xled、xws、xwsd、xls、xlsd 3.4 鏈輪的設(shè)計 3.4.1 鏈傳動的特點和類型 鏈傳動由裝在平行軸上的鏈輪和跨繞在兩鏈輪上的環(huán)形鏈條所組成（圖 3.7） ，以鏈條作 中間撓性件，靠鏈條與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞運(yùn)動和動力。 鏈傳動結(jié)構(gòu)簡單，耐用、維護(hù)容易，運(yùn)用于中心距較大的場合。 與帶傳動相比，鏈傳動能保持準(zhǔn)確的平均傳動比；沒有彈性滑動和打滑；需要的張緊力 小；能在溫度較高，有油污等惡劣環(huán)境條件下工作。 與齒輪傳動相比，鏈傳動的制造和安裝精度要求較低；成本

21、低廉；能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動； 但瞬時速度不均勻，瞬時傳動比不恒定；傳動中有一定的沖擊和噪音。 鏈傳動的傳動比 i8；中心距 a56m；傳遞功率 p100kw；圓周速度 v15m/s；傳 動效率=0.920.96。鏈傳動廣泛用于礦山機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、石油機(jī)械、機(jī)床及摩托車中。 按照鏈條的結(jié)構(gòu)不同，傳遞動力用的鏈條主要有滾子鏈和齒形鏈兩種（圖 3.8） 。其中齒 形鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高，因此其應(yīng)用不如滾子鏈廣泛。 圖 3-7 鏈傳動 fig.3-7 transmission by chain 圖 3-8 傳動鏈的類型 fig.3-8 the typies of transmission by chain

22、 1-內(nèi)鏈板； 2-外鏈板； 3-銷軸； 4-套筒； 5-滾子。 1- internal chain plates; 2- external chain plates; 3-pin; 4- sleeve; 5- roller. 1） 滾子鏈傳動的結(jié)構(gòu)與選擇 滾子鏈的結(jié)構(gòu)如圖 3.8a 所示，其內(nèi)鏈板 1 和套筒 4、外鏈板 2 和銷軸 3 分別用過盈配合 固聯(lián)在一起，分別稱為內(nèi)、外鏈節(jié)。內(nèi)、外鏈節(jié)構(gòu)成鉸鏈。滾子與套筒、套筒與銷軸均為間 隙配合。當(dāng)鏈條嚙入和嚙出時，內(nèi)、外鏈節(jié)作相對轉(zhuǎn)動；同時，滾子沿鏈輪輪齒滾動，可減 少鏈條與輪齒的磨損。 為減輕鏈條的重量并使鏈板各橫剖面的抗拉強(qiáng)度大致相等。內(nèi)、

23、外鏈板均制成“”字 形。組成鏈條的各零件，由碳鋼或合金鋼制成，并進(jìn)行熱處理，以提高強(qiáng)度和耐磨性。 滾子鏈相鄰兩滾子中心的距離稱為鏈節(jié)距，用 p 表示，它是鏈條的主要參數(shù)。節(jié)距 p 越 大，鏈條各零件的尺寸越大，所能承受的載荷越大。 滾子鏈可制成單排鏈和多排鏈，如雙排鏈或三排鏈。排數(shù)越多，承載能力越大。由于制 造和裝配精度，會使各排鏈?zhǔn)芰Σ痪鶆颍室话悴怀^ 3 排。 滾子鏈已標(biāo)準(zhǔn)化，分為 a、b 兩個系列，常用的是 a 系列。表 3-1 列出了幾種 a 系列滾 子鏈的主要參數(shù)。設(shè)計時，要根據(jù)載荷大小及工作條件等選用適當(dāng)?shù)逆湕l型號；確定鏈傳動 的幾何尺寸及鏈輪的結(jié)構(gòu)尺寸。 表 3-1 a 系列滾

24、子鏈的主要參數(shù) table 3-1 major parameter of roller chain a 鏈號 節(jié)距 p mm 排距 p1mm 滾子外徑 d1mm 極限載荷 q（單排） n 每米長質(zhì)量 q（單排） kg/m 08a12.7014.387.95138000.60 10a15.87518.1110.16218001.00 12a19.0522.7811.91211001.50 16a25.4029.2915.88556002.60 20a31.7535.7619.05867003.80 24a38.1045.4422.231246005.60 28a44.4548.8725.4016

25、90007.50 32a50.8058.5528.5822240010.10 40a63.5071.5539.6834700016.10 48a76.2087.8347.6350040022.60 滾子鏈的長度以鏈節(jié)數(shù) lp表示。鏈節(jié)數(shù) lp最好取偶數(shù)，以便鏈條聯(lián)成環(huán)形時正好是內(nèi)、 外鏈板相接，接頭處可用開口銷或彈簧夾鎖緊（圖 3.9）。若鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，則需采用過渡 鏈節(jié)（圖 3.10），過渡鏈節(jié)的鏈板需單獨制造，另外當(dāng)鏈條受拉時，過渡鏈節(jié)還要承受附加 的彎曲載荷，使強(qiáng)度降低，通常應(yīng)盡量避免。 圖 3-9 偶數(shù)鏈的鏈節(jié)過渡 圖 3.10 奇數(shù)鏈的過渡鏈節(jié) fig.3-8 even numbe

26、rs chain fig.3-8 odd numbers chain 2）齒形鏈 齒形傳動鏈?zhǔn)怯梢唤M齒形鏈板并列鉸接而成（圖 3.11），工作時，通過鏈片側(cè)面的兩直 邊與鏈輪輪齒相嚙合。齒形鏈具有傳動平穩(wěn)、噪音小，承受沖擊性能好，工作可靠等優(yōu)點。 但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量較大，價格較高。齒形鏈多用于高速（鏈速 v 可達(dá) 40m/s）或運(yùn)動精度要 求較高的傳動。 圖 3-11 齒形鏈 fig.3-11 chain of gear shape 3.4.2 鏈傳動的受力分析 鏈傳動工作時，緊邊和松邊的拉力不相等。若不考慮動載荷，則緊邊所受的拉力 f1為工 作拉力 f、離心拉力 fc和懸垂拉力 fy之和（圖

27、3.12） （3-3） yc ffff 1 松邊拉力為 （3- yc fff 2 4） 圖 3-12 作用在鏈上的力 fig.3-12 the force on the chain 工作拉力為 （n） （3-5） v p f 1000 式中，p 為鏈傳動傳遞的功率，kw；v 為鏈速，m/s。 離心拉力為 （n） （3-6） 2 qvfc 式中，q 為每米鏈的質(zhì)量，kg/m，見表 3-1。 懸垂拉力為 （n） （3-7）qgakf yy 式中，a 為鏈傳動的中心距，m；g 為重力加速度，g=9.81m/s2；ky為下垂度 y=0.02a 時 的垂度系數(shù)。ky值與兩鏈輪軸線所在平面與水平面的傾斜角

28、有關(guān)。垂直布置時 ky=1，水平 布置時 ky=7，對于傾斜布置的情況，=30時 ky=6，=60時 ky=4，=75時 ky=2.5。 鏈作用在軸上的壓力 fq可近似取為 （3-ffq) 3 . 12 . 1 ( 8） 有沖擊和振動時取大值。 3.4.3 滾子鏈傳動的設(shè)計 一、滾子鏈傳動的失效形式 鏈傳動的失效形式主要有以下幾種： 1鏈板疲勞破壞 由于鏈條受變應(yīng)力的作用，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)后，鏈板會發(fā)生疲勞破壞，在正常潤滑 條件下，疲勞強(qiáng)度是限定鏈傳動承載能力的主要因素。 2滾子、套筒的沖擊疲勞破壞 鏈節(jié)與鏈輪嚙合時，滾子與鏈輪間會產(chǎn)生沖擊，高速時沖擊載荷較大，套筒與滾子表面 發(fā)生沖擊疲勞破

29、壞。 3銷軸與套筒的膠合 當(dāng)潤滑不良或速度過高時，銷軸與套筒的工作表面摩擦發(fā)熱較大，而使兩表面發(fā)生粘附 磨損，嚴(yán)重時則產(chǎn)生膠合。 4鏈條鉸鏈磨損 鏈在工作過程中，銷軸與套筒的工作表面會因相對滑動而磨損，導(dǎo)致鏈節(jié)的伸長，容易 引起跳齒和脫鏈。 5過載拉斷 在低速（v7m/s 而潤滑又不當(dāng) 時，則不宜用鏈傳動。 設(shè)計時，若實際選用參數(shù)與上述特定條件不同，則需要引入一系列相應(yīng)的修正系數(shù)對圖 中額定功率 p0進(jìn)行修正。單排鏈傳動的額定功率應(yīng)按下式確定： （3-9） plz a kkk pk p 0 式中， ka為工作情況系數(shù)，由表 3-2 確定；p0為單排鏈的額定功率，kw； p 為鏈傳動傳遞的功率，

30、kw； kz為小鏈輪的齒數(shù)系數(shù)，由表 3-3 確定，當(dāng)工作點落在圖 3.14 的曲線頂點左側(cè)時（屬于 鏈板疲勞），查表中 kz；當(dāng)工作點落在圖 3.14 的曲線右側(cè)時（屬于套筒、滾子沖擊疲勞）， 查表中 kz。 kl為鏈長系數(shù)（圖 3.16），圖中曲線 1 為鏈板疲勞計算用，曲線 2 為套筒、滾子沖擊疲 勞計算用；當(dāng)失效形式無法預(yù)先估計時，取曲線中小值代入計算； kp為多排鏈系數(shù)（表 3-4）。 表 3-2 工作情況系數(shù) ka table 3-2 working modulus ka 原動機(jī) 載荷性質(zhì) 電動機(jī)或汽輪機(jī)內(nèi)燃機(jī) 載荷平穩(wěn)1.01.2 中等沖擊1.31.4 較大沖擊1.51.7 表

31、3-3 小鏈輪齒數(shù)系數(shù)kz和 z k table 3-3 small chain wheel gear modulus kz and z k z1910111213141517 kz0.4460.5000.5540.6090.6640.7190.775 0.831 0.887 z k0.3260.3820.4410.5020.5660.633 0.701 0.846 z11921232527293135 kz1.001.111.231.341.461.581.701.93 z k 1.001.161.331.511.691.892.082.50 圖 3-16 鏈長系數(shù) fig.3-14 the

32、 chain lengths modulus 1鏈板疲勞； 2滾子套筒沖擊疲勞 表 3-4 多排鏈系數(shù)kp table 3-4 most rows modulus kp 排數(shù)123456 kp11.72.53.34.04.6 3.4.4 滾子鏈傳動參數(shù)的選擇 1）鏈輪齒數(shù) z1、z2 由鏈傳動的運(yùn)動特性得知，齒數(shù)越少，瞬時鏈速變化越大，而且鏈輪直徑也較小，當(dāng)傳 遞功率一定時，鏈和鏈輪輪齒的受力也會增加，為使傳動平穩(wěn)，小鏈輪齒數(shù)不宜過少，但如 齒數(shù)過多，又會造成鏈輪尺寸過大，而且，當(dāng)鏈條磨損后，也容易從鏈輪上脫落。滾子鏈傳 動的小鏈輪齒數(shù) z1應(yīng)根據(jù)鏈速 v 和傳動比 i，由表 3-5 進(jìn)行選取

33、，然后按 z2=iz1，選取大鏈輪 的齒數(shù)；并控制 z2120。 表 3-5 小鏈輪齒數(shù) table 3-5 number of small chain wheel gear 鏈速 v /（m/s）0.63388 z1 151719212325 因鏈節(jié)數(shù)常取偶數(shù)，故鏈輪齒數(shù)最好取奇數(shù)，以使磨損均勻。 2）鏈的節(jié)距 p 鏈的節(jié)距 p 是決定鏈的工作能力、鏈及鏈輪尺寸的主要參數(shù)，正確選擇 p 是鏈傳動設(shè)計 時要解決的主要問題。鏈的節(jié)距越大，承載能力越高，但其運(yùn)動不均勻性和沖擊就越嚴(yán)重。 因此，在滿足傳遞功率的情況下，應(yīng)盡可能選用較小的節(jié)距，高速重載時可選用小節(jié)距多排 鏈。 3）傳動比 i 傳動比受

34、鏈輪最小齒數(shù)和最大齒數(shù)的限制，且傳動尺寸也不能過大，因此傳動比一般不 大于 6。傳動比過大時，小鏈輪上的包角1將會太小，同時嚙合的齒數(shù)也太少，將加速輪齒 的磨損。因此，通常要求包角1不小于 120。 4）中心距 a 和鏈節(jié)數(shù) lp 若鏈傳動中心距過小，則小鏈輪上的包角也小，同時嚙合的鏈輪齒數(shù)也減少；若中心距 過大，則易使鏈條抖動。一般可取中心距 a=（3050）p，最大中心距 amax80p。 鏈的長度以鏈節(jié)數(shù) lp（節(jié)距 p 的倍數(shù)）來表示。與帶傳動相似，鏈節(jié)數(shù) lp與中心距 a 之 間的關(guān)系為 （3-10） a pzzzz p a lp. 22 2 1221 計算出的 lp應(yīng)圓整為整數(shù)，最

35、好取為偶數(shù)。 如已知 lp時，也可由式（10-37）計算出實際中心距 a，即： （3-11） 2 12 2 2121 2 8 224 zzzz l zz l p a pp 為了便于鏈條的安裝和調(diào)節(jié)鏈的張緊，通常中心距設(shè)計成可調(diào)的；若中心距不能調(diào)節(jié)而 又沒有張緊裝置時，應(yīng)將計算的中心距減小 25mm。使鏈條有小的初垂度，以保持鏈傳動的 張緊。 3.4.5 低速鏈傳動的設(shè)計 對于 v0.6m/s 的低速鏈傳動，其失效形式主要是鏈條因過載被拉斷；故應(yīng)按抗拉靜強(qiáng)度 條件進(jìn)行計算，根據(jù)已知的傳動條件，由圖 10-26 初選鏈條型號，然后校核安全系數(shù) s （3-12） s fk f s a q 式中， s

36、 為靜強(qiáng)度計算的安全系數(shù)； fq為鏈條的最低破壞載荷，由鏈號查表 3-1； ka為工作情況系數(shù)，由表 3-2 確定； s為許用靜強(qiáng)度安全系數(shù)，通常s=48。 3.4.6 鏈傳動的布置和潤滑 一、鏈傳動的布置 在鏈傳動中，兩鏈輪的轉(zhuǎn)動平面應(yīng)在同一平面內(nèi)，兩軸線必須平行，最好成水平布置 （圖 3.17a） ，如需傾斜布置時，兩鏈輪中心連線與水平線的夾角應(yīng)小于 45（圖 3.17b） 。同 時鏈傳動應(yīng)使緊邊（即主動邊）在上，松邊在下，以便鏈節(jié)和鏈輪輪齒可以順利地進(jìn)入和退 出嚙合。如果松邊在上，可能會因松邊垂度過大而出現(xiàn)鏈條與輪齒的干擾，甚至?xí)鹚蛇?與緊邊的碰撞。 圖 3.17 鏈傳動布置 fig

37、.3-17 fix up transmission chain 為防止鏈條垂度過大造成嚙合不良和松邊的顫動，需用張緊裝置。如中心距可以調(diào)節(jié)時， 可用調(diào)節(jié)中心距來控制張緊程度；如中心距不可調(diào)節(jié)時，可用張緊輪。張緊輪應(yīng)安裝在鏈條 松邊靠近小鏈輪處，放在鏈條內(nèi)，外側(cè)均可，分別如圖 10-29c、d 所示。張緊輪可以是鏈輪， 也可以是無齒的滾輪，其直徑可比小鏈輪略小些。 二、鏈傳動的潤滑 鏈傳動良好的潤滑將會減少磨損、緩和沖擊，提高承載能力，延長使用壽命，因此鏈傳 動應(yīng)合理地確定潤滑方式和潤滑劑種類。 常用的潤滑方式有幾種： 1）人工定期潤滑：用油壺或油刷給油（圖 3.18a） ，每班注油一次，適用于

38、鏈速 v4m/s 的不重要傳動。 2）滴油潤滑：用油杯通過油管向松邊的內(nèi)、外鏈板間隙處滴油，用于鏈速 v10m/s 的 傳動（圖 3.18b） 。 3）油浴潤滑：鏈從密封的油池中通過，鏈條浸油深度以 612mm 為宜，適用于鏈速 v=612m/s 的傳動（圖 3.18c） 。 4）飛濺潤滑：在密封容器中，用甩油盤將油甩起，經(jīng)由殼體上的集油裝置將油導(dǎo)流到鏈 上。甩油盤速度應(yīng)大于 3m/s，浸油深度一般為 1215mm（圖 3.18d） 。 5）壓力油循環(huán)潤滑用油泵將油噴到鏈上，噴口應(yīng)設(shè)在鏈條進(jìn)入嚙合之處。適用于鏈速 v8m/s 的大功率傳動（圖 3.18e） ，鏈傳動常用的潤滑油有 l-an32

39、、l-an46、l-an68、l- an100 等全損耗系統(tǒng)用油。溫度低時，粘度宜低；功率大時，粘度宜 圖 3.18 鏈傳動潤滑方法 fig.3-18 the lubricated way of transmission chain 3.4.7 設(shè)計減速器與軸的鏈傳動 已知，減速器輸出軸轉(zhuǎn)速 n1=9.30r/min，軸n2=10.1r/min，傳遞功率 p=3kw，兩班制工 作，載荷平穩(wěn)。并要求中心距 a 不大于 600mm，電動機(jī)可在滑軌上移動。 解：1）選擇鏈輪齒數(shù) z1、z2 傳動比 （3-13） 1 2 9.30 0.9208 10.1 n i n 按表 3-3 取小鏈輪齒數(shù) z =

40、23，大鏈輪齒數(shù) z =23/0.9208= 24.9783，取=25。 212/ zi 1 z 2）求計算功率 pc 由表 3-1 查得 ka=1.0，計算功率為 kw （3-14）1.03.03.0 ca pk p 3）確定中心距 a0及鏈節(jié)數(shù) lp 初定中心距，取pa)5030( 0 0 30ap 由式（3-1）求 lp 0 2 12210 22 2 a pzzzz p a lp （3-15） 2 23025232325 84.0034 2230 pp pp 取 lp=82 4）確定鏈條型號和節(jié)距 p 首先確定系數(shù) kz、kl、kp。 根據(jù)鏈速估計鏈傳動可能產(chǎn)生鏈板疲勞破壞，由表 3-2

41、 查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù) kz=1.23，由 圖 3.16 查得 kl=1.02，考慮傳遞功率不大，故選單排鏈，由表 3-3 查得 kp=1 所能傳遞的額定功率 kw （3- 0 3.0 2.39 1.23 1.02 1 c zlp p p k k k 16） 由圖 3.14 選擇滾子鏈型號為 12a，鏈節(jié)距 p=19.05mm，由圖證實工作點落在曲線頂點左 側(cè)，主要失效形式為鏈板疲勞，前面假設(shè)成立。 5）驗算鏈速 v m/s （3- 11 25 19.05 9.3 0.0738 60 100060 1000 z pn v 17） 6）確定鏈長 l 和中心距 a 鏈長 m （3- 82 15.87

42、5 1.5621 10001000 p lp l 18） 中心距 2 12 2 2121 2 8 224 zzzz l zz l p a pp 22 19.05252325232325 82828 4222 =552.4167mm （3-19） 7）求作用在軸上的力 工作拉力 n 3 1000100040650 0.0738 p f v 因載荷平穩(wěn)，取 fq=1.1f=1.140650=44715n 8）選擇潤滑方式 根據(jù)鏈速 v=0.0738 m/s，節(jié)距 p=19.05mm，按圖 3.18 選擇人工定期潤滑。 設(shè)計結(jié)果：滾子鏈型號 12a-182 gb1243.11983，鏈輪齒數(shù) z1=

43、25，z2=23，中心距 a=552.4167mm，壓軸力 fq=44715n。 2. 設(shè)計傳動軸間的鏈傳動 已知各傳動軸為勻速轉(zhuǎn)動，傳遞功率 p=2.39kw，兩班制工作，載荷平穩(wěn)。并要求中心 距 a 不大于 800mm 解：1）選擇鏈輪齒數(shù) z1、z2 傳動比1i 因為鏈輪齒數(shù) z1=23，鏈輪齒數(shù) z2=iz1=123=23 2）求計算功率 pc 由表 3-1 查得 ka=1.0，計算功率為 kw （3-20）1.02.392.39 ca pk p 3）確定中心距 a0及鏈節(jié)數(shù) lp 初定中心距，取pa)5030( 0 0 45ap 由式（3-1）求 lp 0 2 12210 22 2

44、a pzzzz p a lp （3- 2 24523232323 113 2245 pp pp 21） 取 lp=110 4）確定鏈條型號和節(jié)距 p 首先確定系數(shù) kz、kl、kp。 根據(jù)鏈速估計鏈傳動可能產(chǎn)生鏈板疲勞破壞，由表 3-2 查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù) kz=1.23，由 圖 3.16 查得 kl=1.02，考慮傳遞功率不大，故選單排鏈，由表 3-3 查得 kp=1 所能傳遞的額定功率 kw （3- 0 2.39 1.905 1.23 1.02 1 c zlp p p k k k 22） 由圖 3.14 選擇滾子鏈型號為 12a，鏈節(jié)距 p=19.05mm，由圖證實工作點落在曲線頂點左 側(cè)

45、，主要失效形式為鏈板疲勞，前面假設(shè)成立。 5）驗算鏈速 v m/s （3- 11 23 19.05 10.1 0.0738 60 100060 1000 z pn v 23） 6）確定鏈長 l 和中心距 a 鏈長 m （3- 110 19.05 2.0995 10001000 p lp l 23） 中心距 2 12 2 2121 2 8 224 zzzz l zz l p a pp 22 19.05232323232323 82828 4222 =828.20mm （3- 24） 7）求作用在軸上的力 工作拉力 n 2.39 1000100032385 0.0738 p f v 因載荷平穩(wěn)，取

46、 fq=1.2f=1.132385=35624 n 8）選擇潤滑方式 根據(jù)鏈速 v=0.0738 m/s，節(jié)距 p=19.05mm，按圖 3.18 選擇人工定期潤滑。 設(shè)計結(jié)果：滾子鏈型號 12a-1110 gb1243.11983，鏈輪齒數(shù) z1=23，z2=23，中心距 a=828.20mm，壓軸力 fq=35624 n。 3. 鏈輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 鏈輪有整體式、孔板式、組合式等結(jié)構(gòu)形式（圖 3.19） 圖 3.19 鏈輪的結(jié)構(gòu) fig.3-19 structure of chain wheel 輪齒的齒形應(yīng)保證鏈節(jié)能平穩(wěn)地進(jìn)入和退出嚙合，受力良好，不易脫鏈，便于加工。 滾子鏈鏈輪的齒形已標(biāo)準(zhǔn)化

47、（gb12441985） ，有雙圓弧齒形（圖 3.20a）和三圓弧一直 線齒形（圖 3.20b）兩種，前者齒形簡單，后者可用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工。 圖 3.20 鏈輪的齒形 fig.3-20 structure of gear shape 鏈輪上被鏈條節(jié)距等分的圓稱為分度圓，其直徑用 d 表示，則 （3- )/180sin(z p d 25） 齒頂圓直徑 （3- 180 (0.54cot) a dp z 26） 齒根圓直徑 df=d-dt （3- 26） 式中，dt為滾子外徑。 鏈輪的輪齒應(yīng)有足夠的接觸強(qiáng)度和耐磨性，故齒面多經(jīng)熱處理。因小鏈輪的嚙合次數(shù)比 大鏈輪多，所受沖擊力也大，故所用材料一般優(yōu)于大

48、鏈輪。常用的鏈輪材料有碳素鋼（如 q235、q275、45、zg310-570 等） ，灰鑄鐵（如 ht200）等。重要的鏈輪可采用合金鋼。 zzjs 四桿中頻淬火機(jī)床鏈輪為整體式結(jié)構(gòu)，材料選用 45 鋼，齒型按（gb12441985） ， 選雙圓弧齒形，則減速機(jī)鏈輪與傳動軸鏈輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)為： 分度圓直徑 ： mm （3-27） 1 1 19.05 151.9948 sin(180 /)sin(180 /25) p d z mm （3- 2 2 19.05 139.9021 sin(180 /)sin(180 /23) p d z 28） 齒頂圓直徑： mm （3- 1 1 180180 (0

49、.54cot)19.05(0.54cot)161.0833 25 a dp z 29） mm （3- 2 2 180180 (0.54cot)19.05(0.54cot)148.8860 23 a dp z 30） 齒根圓直徑： mm （3- f11 d =d -dt =151.9948-11.91=140.0848 31） mm （3-32） f22 d =d -dt =139.9021-11.91=127.9921 3.5 軸的設(shè)計 3.5.1 半軸的設(shè)計與校核 半軸是與減速器相連接的第一根軸。它的強(qiáng)度計算應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用相應(yīng)的計算 方法。軸的強(qiáng)度計算方法主要有三種方法按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計

50、算，按彎扭合成強(qiáng)度計算，安全系 數(shù)校核計算。 以下為按三種計算方法對zzjs中頻淬火機(jī)床軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。 已知zzjs中頻淬火機(jī)床半軸傳遞功率2.39kw,轉(zhuǎn)數(shù)10.1r/min. 解： 1 .軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核計算 實心圓軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算公式為： （3-33） 6 9.55 10 t t tt p t n ww 對于既傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩的軸，也可用上式初步估算軸的直徑；但必須把軸的許用扭剪應(yīng) 力適當(dāng)降低(見表16-2)，以補(bǔ)償彎矩對軸的影響。將降低后的許用應(yīng)力代入上式，并改寫 為設(shè)計公式 （mm）式中，c是由軸 333 6 2 . 0 1055 . 9 n p c n p d 的材料和承載情況

51、確定的常數(shù)，見表1。應(yīng)用上式求出的d值作為軸最細(xì)處的直徑。 式中： 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，mpa； t t軸所受的扭矩，nmm； wt軸的抗扭截面系數(shù)，mm3； n軸的轉(zhuǎn)速，rmin； p軸傳遞的功率，kw； t許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，mpa，見表3-4。 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，取c=115，得： （3- 33 min 11269.2751mm pp dc nn 34） 3 軸的彎扭合成強(qiáng)度校核計算 對于一般鋼制的軸，可用材料力學(xué)第三強(qiáng)度理論求出危險截面的當(dāng)量應(yīng)力e，其強(qiáng)度條件為 （3- b b e 22 4 35） 式中， b為危險截面上彎矩m產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。 2 b t m w tt ww 其中，

52、w，wt為軸的抗彎和抗扭截面系數(shù)。將 b和值代入式(2-1)，得 （3- be tm ww t w m 22 22 1 2 4 36） 由于一般轉(zhuǎn)軸的b為對稱循環(huán)變應(yīng)力，而 的循環(huán)特性往往與b不同，為了考慮兩者循環(huán)特 性不同的影響，對上式中的轉(zhuǎn)矩t乘以折合系數(shù)，即 （3- b e e tm dw m 1 22 3 )( 1 . 0 1 37） 式中，me為當(dāng)量彎矩，；為根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的校正系數(shù)。對不變的轉(zhuǎn) 2 2 tmme 矩0.3；當(dāng)轉(zhuǎn)矩脈動變化時， 0.6；對于頻繁正反轉(zhuǎn)的軸，可看為對稱循環(huán)變應(yīng)力， =1。若轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律不清楚，一般也按脈動循環(huán)處理。-1b、0b和+1b分別為對稱 循環(huán)

53、、脈動循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力，見表4。 對稱扭矩 1 不變扭矩 b b 1 1 脈動扭矩 b b 0 1 通常外載荷不是作用在同一平面內(nèi)，這時應(yīng)先將這些力分解到水平面和垂直面內(nèi)，并求出各 面的支反力，再繪出水平面彎矩mh圖、垂直面彎矩mv圖和合成彎矩m圖，；繪 22 vh mmm 出轉(zhuǎn)矩t圖；最后由公式繪出當(dāng)量彎矩圖。 2 2 tmme 1) 計算軸上轉(zhuǎn)矩和齒輪作用力 軸上傳遞扭矩：.mm 3 2.39 955095502259.9 10.1 p tn n 鏈輪作用在軸上的壓力fq=44715 n 2) 選擇軸的材料和熱處理方式 選擇軸的材料為45，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理, 其機(jī)械性能由表3-6

54、查得： 650mpa，=360mpa，=300mpa，155mpa； 表3-8 軸的常用材料及其主要機(jī)械性能 table 3-8 axles usual materials and major mechanical performance 3) 初選軸承 因軸承只承受徑向力的作用。故選用一對向心球軸承。根據(jù)工作要求及結(jié)構(gòu)特性，由軸 承產(chǎn)品目錄中選取型號為6312的滾動軸承，其尺寸（內(nèi)徑外徑寬度）為 ddb=6013031。 4) 按彎扭合成校核 畫受力簡圖(如圖（b）) 畫軸空間受力簡圖c，將軸上作用力分解為垂直面受力圖c和水平受力圖d。分別求出垂直 面上的支反力和水平面上支反力。對于零件作用

55、于軸上的分布載荷或轉(zhuǎn)矩(因軸上零件如齒輪、 聯(lián)軸器等均有寬度)可當(dāng)作集中力作用于軸上零件的寬度中點。對于支反力的位置，隨軸承類 型和布置方式不同而異，向心球軸承一般可近似認(rèn)為支反力位于軸承寬度的中點。 計算作用于軸上的支反力 f =44715 n，f =35624 n，g=11.61*9.8*3=341.334n 12 l1=228mm,l2=450,l3=97.3,l4=383.2， 45 水平面內(nèi)支反力(圖（d）)： （3- 2211 12 ( 23)sin0 sin0 ahb rhahb mrlfllfl ffrrf 合 38） 23301 n， -27307n va r vb r 垂直

56、面內(nèi)支反力(圖（c）)： （3- 3 2114 1 cos()0 cos0 avb vavb mrlflgll ffgrr 合 39） 15576n，16384n ha r hb r 計算軸的彎矩，并畫彎、轉(zhuǎn)矩圖(圖（e）、(圖（f）) 1、2截面水平面和垂直面彎矩為： n.mm 112 sin44715 sin(45 )2287208904 v mfl n.mm 223 35624 97.33466200 v mfl n.mm 112 cos44715 sin(45 )2287208904 h mfl n.mm 234 ()341.334 (97.3383.2)164010 h mgll 分

57、別作出垂直面和水平面上的彎矩圖f、g，并按計算合成彎矩(圖 （g）)。 10193000 n.mm 22 111hv mmm 3470100 n.mm 22 222hv mmm 作轉(zhuǎn)矩圖(圖（h）) 轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)變化計算, 取 , 則 1355.9n.mm 0.6 2259.9t 計算并畫當(dāng)量彎矩圖(圖（i）) 1截面處當(dāng)量彎矩為： 2222 1 ()(10193000)(1359.9)10193078 n mm ca mmt 2 截面處當(dāng)量彎矩為： 2222 2 ()(0)()3470100 n mm ca mmtm 確定危險截面并校核軸的強(qiáng)度 一般而言，軸的強(qiáng)度是否滿足要求只需對危險截面

58、進(jìn)行校核即可，而軸的危險截面多發(fā) 生在當(dāng)量彎矩最大或當(dāng)量彎矩較大且軸的直徑較小處。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸和當(dāng)量彎矩圖可知， 1截面處彎矩最大,屬于危險截面；2截面處當(dāng)量彎矩不大，也屬于危險截面； 1、2 截面處軸的抗彎截面系數(shù)21206mm 33 60 3232 d w 3 軸的材料為 45，調(diào)質(zhì)處理，mpa， 1 194233 p 所以 2 11 10193078 480.6695/480.6695 22106 cac cacp c m n mmmpa w 2 21 3470100 163.6376/163.6376 21206 cab cap b m n mmmpa w 根據(jù)計算結(jié)果可知，截面

59、1 不滿足強(qiáng)度要求，截面 2 不滿足強(qiáng)度要求 3.5.2 傳動軸的設(shè)計與校核 軸的強(qiáng)度計算應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用相應(yīng)的計算方法。軸的強(qiáng)度計算方法主要有三 種方法按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算，按彎扭合成強(qiáng)度計算，安全系數(shù)校核計算。 以下為按三種計算方法對 zzjs 中頻淬火機(jī)床軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。 已知 zzjs 中頻淬火機(jī)床傳動軸傳遞功率 1.905kw,轉(zhuǎn)數(shù) 10.1r/min 解： 傳動軸的彎扭合成強(qiáng)度校核計算 對于一般鋼制的軸，可用材料力學(xué)第三強(qiáng)度理論求出危險截面的當(dāng)量應(yīng)力e，其強(qiáng)度條 件為 b b e 22 4 式中， b為危險截面上彎矩 m 產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。 2 b t m w tt ww 其中，w

60、，wt為軸的抗彎和抗扭截面系數(shù)。將 b和值代入式(2-1)，得 be tm ww t w m 22 22 1 2 4 由于一般轉(zhuǎn)軸的b為對稱循環(huán)變應(yīng)力，而 的循環(huán)特性往往與b不同，為了考慮兩者循 環(huán)特性不同的影響，對上式中的轉(zhuǎn)矩 t 乘以折合系數(shù)，即 b e e tm dw m 1 22 3 )( 1 . 0 1 式中，me為當(dāng)量彎矩，；為根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的校正系數(shù)。對不變 2 2 tmme 的轉(zhuǎn)矩0.3；當(dāng)轉(zhuǎn)矩脈動變化時， 0.6；對于頻繁正反轉(zhuǎn)的軸，可看為對稱循環(huán)變應(yīng)力， =1。若轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律不清楚，一般也按脈動循環(huán)處理。-1b、0b和+1b分別為對稱循 環(huán)、脈動循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用