1、 摘要：振動篩的研究不斷地向著標準化、系列化、通用化發展，并引入現代化設計手段，采用新材料、新技術、新工藝，其目的在于不斷擴大篩機應用領域，滿足國民經濟建設發展的需要，并擔當對外出口的任務。目前，在我國，選礦設備的種類有很多，機械式的占絕大多數。隨著選礦技術變得越來越成熟，新型的電磁振動式振篩機現在也得到運用。但不管對于實驗室還是工地現場，機械式振篩機的運用占據了主要位置。而標準篩振篩機憑借其優良的工作性能和方便輕巧的優點也深受用戶的喜愛，所以，對標準篩振篩機的研究與設計變得越來越重要。本文設計的振篩機主要由電機帶動偏心軸運動，從而實現曬面的振動，完成原料的篩分過程。關鍵詞：振動篩 篩箱 振動

2、電機指導老師簽名：standard sieve vibration sieve machines overall and the design of clamping devicestudent name:xu lixuan class:0781053spervisor:luo haiquanabstract:the shaker research unceasingly to the standardization, the seriation, the universalized development, and the introduction modernization design

3、method, uses the new material, the new technology, the new craft, its goal lies in unceasingly expands the sieve machine application domain, satisfies national economy construction the need to develop, and takes on the foreign exportation the duty. at present, in china, there are many kinds of proce

4、ssing equipment, the mechanic in a majority of cases. as processing technology becomes more and more mature, new electromagnetic vibration type vibration sieve machine now also get use. but whatever the lab or on site, mechanical vibration sieve machine using occupy the central position. while the s

5、tandard sieve vibration sieve machine with its excellent work performance and convenience lightweight advantages and deeply the users favorite, therefore, to standard sieve vibration sieve machine research and design becomes more and more important. this design by motor vibration sieve machine is ma

6、inly driven partiality axis movement, so as to realize the vibration, complete materials bask in the screening process. keywords:the vibration screen the box screen the vibration electric machinery signature of supervisor: 畢業設計（論文）題 目：標準篩振篩機的總體及夾緊裝置的設計 系 別 航空工程系專業名稱 機械設計制造及其自動化班級學號 078105332學生姓名 徐立軒

7、指導教師 羅海泉二o一一 年五月 目錄1 標準篩振篩機概述 51.1. 課題背景51.2. 標準篩振篩機的基本工作原理51.3. 標準試驗篩的類型簡介61.4. 標準篩振篩機使用過程中的工作和工況要求61.5. 設計任務72 標準篩振篩機的總體設計82.1. 總體位置方案的確定82.2. 電動機的選擇93 緊機構的設113.1. 夾緊裝置的基本結構 113.2. 夾緊裝置的基本要求 113.3. 夾緊裝置的計算 133.3.1. 夾緊裝置受力分析 133.3.2. 離心力的計算 143.3.3. 圓筒剪切強度校核 154 振擊機構的設計計算164.1. 打擊軸的工作原理 164.2. 打擊軸的

8、計算校核 164.2.1. 圓柱銷的剪切應力校核 164.2.2. 打擊軸的強度計算 175 偏心軸的設計計算 195.1. 大偏心軸的設計計算 195.1.1. 大偏心軸設計的主要內容及其選材 195.1.2. 大偏心軸的結構設計 195.1.3. 大偏心軸的校核計算 215.2. 小偏心軸的設計 275.2.1. 小偏心軸的設計要求 275.2.2. 小偏心軸的結構設計 286 托盤與托盤支承的設計 296.1. 托盤的設計 296.2. 托盤支撐的設計 297 箱體的設計347.1. 振篩機箱體設計的基本要求 347.2. 箱體的結構設計 348 標準零件的選擇 378.1. 滾動軸承的

9、選用 378.1.1. 滾動軸承的確定 378.1.2. 軸承的壽命計算 388.2. 滑動軸承的確定 408.2.1. 軸承的選材 408.2.2. 軸套結構的確定 418.3. 鍵的選擇 419 滑桿等非標準零件的選擇 429.1. 雙頭螺桿的設計和選擇 429.2. 滑竿的設計選擇 429.3. 馬蹄定位環的設計 4210 潤滑與密封 4410.1. 潤滑簡介 4410.2. 軸承的潤滑 4410.2.1. 滾動軸承的潤滑 4410.2.2. 滑動軸承的潤滑 4510.3. 潤滑方式的選擇 4510.4. 密封 4511 軸的工藝路線4611.1. 加工要求 4611.2. 零件各主要部

10、分的作用及技術要求 4611.3. 工藝分析 4611.4. 基準選擇 4611.5. 工藝過程 46參考文獻 49致謝50目錄1 標準篩振篩機概述 51.1. 課題背景51.2. 標準篩振篩機的基本工作原理51.3. 標準試驗篩的類型簡介61.4. 標準篩振篩機使用過程中的工作和工況要求61.5. 設計任務72 標準篩振篩機的總體設計82.1. 總體位置方案的確定82.2. 電動機的選擇93 緊機構的設113.1. 夾緊裝置的基本結構 113.2. 夾緊裝置的基本要求 113.3. 夾緊裝置的計算 133.3.1. 夾緊裝置受力分析 133.3.2. 離心力的計算 143.3.3. 圓筒剪切

11、強度校核 154 振擊機構的設計計算164.1. 打擊軸的工作原理 164.2. 打擊軸的計算校核 164.2.1. 圓柱銷的剪切應力校核 164.2.2. 打擊軸的強度計算 175 偏心軸的設計計算 195.1. 大偏心軸的設計計算 195.1.1. 大偏心軸設計的主要內容及其選材 195.1.2. 大偏心軸的結構設計 195.1.3. 大偏心軸的校核計算 215.2. 小偏心軸的設計 275.2.1. 小偏心軸的設計要求 275.2.2. 小偏心軸的結構設計 286 托盤與托盤支承的設計 296.1. 托盤的設計 296.2. 托盤支撐的設計 297 箱體的設計347.1. 振篩機箱體設計

12、的基本要求 347.2. 箱體的結構設計 348 標準零件的選擇 378.1. 滾動軸承的選用 378.1.1. 滾動軸承的確定 378.1.2. 軸承的壽命計算 388.2. 滑動軸承的確定 408.2.1. 軸承的選材 408.2.2. 軸套結構的確定 418.3. 鍵的選擇 419 滑桿等非標準零件的選擇 429.1. 雙頭螺桿的設計和選擇 429.2. 滑竿的設計選擇 429.3. 馬蹄定位環的設計 4210 潤滑與密封 4410.1. 潤滑簡介 4410.2. 軸承的潤滑 4410.2.1. 滾動軸承的潤滑 4410.2.2. 滑動軸承的潤滑 4510.3. 潤滑方式的選擇 4510

13、.4. 密封 4511 軸的工藝路線4611.1. 加工要求 4611.2. 零件各主要部分的作用及技術要求 4611.3. 工藝分析 4611.4. 基準選擇 4611.5. 工藝過程 46參考文獻 49致謝501標準篩振篩機概述11 課題背景目前，在我國，選礦設備的種類有很多，機械式的占絕大多數。隨著選礦技術變得越來越成熟，新型的電磁振動式振篩機現在也得到運用。但不管對于實驗室還是工地現場，機i械式振篩機的運用占據了主要位置。而標準篩振篩機憑借其優良的工作性能和方便輕巧的優點也深受用戶的喜愛，所以，對標準篩振篩機的研究與設計變得越來越重要。在選礦設備中，振篩機是一種很有代表性的選礦設備，其

14、廣泛運用于試驗室的選礦工作中。標準篩振篩機是與小200毫米試驗篩配套使用，對顆粒物料進行分級篩分的專用設備，可代替人工篩分操作，并具有兩種功能，一種為搖動和振擊，另一種為純搖動篩分。并廣泛用于地質、冶金、化工、煤炭、國防、科研、砂輪制造、水泥生產等部門化驗室對物料進行篩分分析。振擊次數穩定可靠，裝夾套篩方便靈活，夾緊牢靠，并能自動停車，根據用戶需要，可篩分多種特性的產品每次開機五分鐘，既方便又簡單完成分級工作。1.2 標準篩振篩機的基本工作原理若不考慮電磁式標準篩振篩機，但就機械式振篩機而言，我們所設計的標準篩振篩機屬于直線頂擊式振篩機。它屬于仿人工篩分功能機械，所以，它具有振擊和搖動的功能，

15、正是在這種仿人工篩分的機械動作，是煤粒的篩分作業得以實現。標準篩振篩機直線頂擊功能通過一對凸輪機構實現，而其搖動的機械動作，我們通過安裝偏心輪來實現。本機結構主要由機座、篩與傳動機構等部分組成。可配備專用夾具、即可裝夾200試驗篩，又可裝75、 100套篩，裝夾方便靈活，夾緊牢靠，并能自動停機。有的標準篩振篩機振擊功能是通過兩個電機實現振機篩分運動的，我們采用純機械式傳動，只要在傳動結構上做些設計改進，就可以同時實現振擊和篩分的雙重功能， 既節省了設計成本，又使動作更穩定。其基本工作原理如圖1. 1所示，煤流在振動和搖動的作用下，通過篩組從上往下流動，通過篩組時，我們可以根據要求得到幾組不同粒

16、度值的煤粒。圖1.1 篩分過程中煤流運動示意圖1.3標準試驗篩的類型簡介試驗篩式振篩機的很重要的附件，它就象計算機的軟件一樣，它的選擇直接決定我們所要得到的煤樣的粒度。200試驗篩根據篩面材料分為金屬絲編織網試驗篩和金屬穿孔板試驗篩。金屬絲編織網試驗篩采用國家標準gb/t6003.1-1997 生產。其網孔基本尺寸為2.36mm-0.038mm，符合國際標準iso3310-1：1990 r20/3，r20，r40/3 系列，篩網材質為黃銅、錫青銅、不銹鋼。 金屬穿孔板試驗篩采用國家標準gb/t6003.2-1997，符合國際標準iso3310-2：1990 r20/3、r20、r40/3 系列

17、，篩網材質為優質不銹鋼，并采用數控沖壓穿孔而成。借鑒進口試驗篩的優點，在下篩框增加了密封膠圈，較好地解決了振篩機震篩時粉料漏失現象，減少了飛濺粉料濺入振篩機縫隙內磨損齒輪的機會，盡可能的延長振篩機的使用壽命。同時還能減小噪音，一定程度地改善了生產現場噪音條件。1.4標準篩振篩機使用過程中的工作和工況要求1.4.1必須均勻給料：給料量以滿足設備處理為準。一次投料過多，阻礙物料在篩面上的正常運動，不但易使篩網疲勞變松，而且會大大降低物料處理量。一次性給予大量物料，會使本身處于不平衡運轉的電機負荷驟然增加，而造成電機損壞、減低電機的壽命。如給料量達不到設備的處理能力，即浪費能源，又降低了產量。1.4

18、.2在有強大沖擊力的給料方式，必須加裝緩沖料斗，物料直接沖擊網面，不但消耗振動源所產生的激振力，更易造成網面破損及篩網疲勞，而影響產量及篩分.過濾的質量。1.5設計任務本設計的題目是標準篩振篩機的總體設計和夾緊裝置的設計,設計參數主要為：電動機額定功率 p=0.37kw搖動頻率 w=221rad/min振擊頻率f=141次/min匹配篩具直徑 200mm設計的主要任務是首先對振篩機的總體進行布局，合理化裝配空間，并對搖動、打擊、夾緊等機構或裝置的工作原理進行系統分析,然后根據設計要求初歩擬定一個設計方案,然后對其主要部件進行受力分析并校核,從而確定一個更加科學的設計方案。2 標準篩振篩機的總體

19、設計 2.1總體位置方案的確定借鑒已有產品的結構特點，本設計大致整體結構沒有作很大的變動，因為現有的產品在其各零部件的布置上以及總體尺寸的設計上有它的優點。總體位置方案:篩組由夾緊裝置固定成一個部分,單獨布置在箱體的外部,下面由托盤支撐與偏心盤聯接起來,托盤支撐還能增強打擊軸的打擊力度.箱體內部依舊是布置振擊部分和減速機構，并將其設計成不同的單元，這樣能夠更加有利于裝配和維修。1.夾緊裝置 2.搖動機構 3.上斜齒輪 4.機架 5.減速機構 6.下斜齒輪 7.振擊機構圖2.1 標準篩振篩機剖面圖2.2電動機的選擇根據設計任務要求，我們所使用的電機功率為0.37kw，這種電機屬于微型電機，通過查

20、閱相關手冊【9】，列舉了功率為0.37kw，各種微型電機性能參數表（表2.1）表2.1 部分微型電機性能參數對比表9電機型號功率（p）額定電流(a)額定電壓(v)電流頻率(hz)轉速(r/min)功率因素cos啟動轉矩啟動電流(a)最大轉矩a02-71123700.95220/3805028000.82.262.4ao2-71243701.12220/3805014000.722.262.4b02-80123703.362205028000.771.1301.8b02-80243704.242205014000.641.2301.8c02-80123703.362205028000.772.8

21、2118c02-80243704.242205014000.642.5211.8通過仔細比較各種電機的優缺點，我們所選擇電機的型號為a02-7124，轉速為1400r/min 。因為它的轉速相對來說比較慢，這有利于傳動裝置的設計，且其所承受的轉矩較大，能更好地滿足工作要求。在電動機的選擇上,選擇45號機座,此尺寸在各個方面都比較小，更加有利于振篩機的小型化設計,在圖2.1中，列出了每個安裝尺寸的位置，并在表2.2中列出了每個安裝尺寸的數值。圖2.1 a02系列 imb3型驅動微型電機外形尺寸安裝圖表2.2 a02系列 imb3型驅動電機的外形尺寸數值表機座號安裝尺寸b3、b4、b14外形尺寸不

22、大于aa/2bcdefghabacaehdl457135.5562892037.2901007001151503 夾緊裝置的設計3.1夾緊裝置的基本結構振篩機在工作過程中會遇到離心力和慣性力等各種力的作用，因此定位后必須夾緊。夾緊裝置一般由夾緊機構和動力源組成。1、夾緊機構：接受和傳遞動力源的原始作用力，使其變為夾緊力的中間機構和夾緊元件稱為夾緊機構。它直接與工件夾緊表面接觸并完成夾緊任務。2、動力源：產生的原始作用力的部分，一般指機動夾緊。如氣動、液動、電磁和電動等。如人的體力對工件的夾緊，則稱為手動夾緊。3.2夾緊裝置的基本要求3.2.1在不破壞工件精度，并保證加工質量的前提下，應盡量使夾

23、緊裝置到：（1）夾緊作用準確、安全、可靠；（2）夾緊動作迅速、操作省力方便；（3）夾緊變形小；（4）結構簡單，制造容易3.2.2確定夾緊力的基本原則1、夾緊力的方向選擇：（1）夾緊力的方向應盡量垂直于主要定位基面；（2）夾緊力方向應盡量與切削力的方向一致2、夾緊力的作用點的選擇：（1）夾緊力作用點應跟支承元件相對，否則工件容易變形不穩固； （2）夾緊力作用點應盡可能靠近加工面，以增強工件部位剛性，防止振動根據實際需要，我們列舉了一些常用的夾緊機構，如表3.1所示。實際上我們的動力源為人力對夾緊機構所施的力，也是我們所稱的手動夾緊。表 3.1類型動力源增力比主要參數特點斜契多數為氣動、液壓2-5

24、1、斜契角=5-152、行進比i1、能改變作用力的方向2、加緊行程較小3、與一般氣動、液壓部分連接，應大于自鎖角螺旋多數為手動65-140選擇螺紋直徑一般m8-m241、增力比大2、自鎖性好3、加緊行程受限制較小4、結構簡單5、操作費事偏心多數為手動12-141、偏心距e一般取2-62、偏心外徑d1、自鎖性隨偏心特性d/e變化，當d/e14時，與螺旋加緊相比，自鎖性較差，適用與震動不大的工序2、加緊行程較小杠桿氣動、液壓、手動0.5-3杠桿比一般取0.5-31、本身無自鎖性。因此必須與其他機構組合使用2、根據不同結構可以改變作用力的方向鉸鏈氣動、液壓1.5-41、夾緊斜角102、加緊行程sz3

25、、加緊儲備s4、鉸鏈臂長l1、能改變作用力的方向2、加緊行程易受限制3、同一機構夾緊力隨夾緊斜角的變化而有較明顯變化4、一般與氣動液壓部件連接3.3夾緊裝置的計算3.3.1夾緊裝置受力分析振篩機在工作工程中的，由于存在上下的振擊運動，固定篩組也與托盤在夾緊機構的作用下固定成一體，并在打擊軸的作用下沿著滑桿在作上下往復運動。當打擊軸完成一個工作行程掉下的過程，固定篩組隨其一同自由落下的那一瞬間，產生一個向上的慣性力，而這個慣性力所針對的重量體為裝料的固定篩組和加緊機構的重量和（不包括下面的托盤。我們估計其最大的重量值為300n因此我們估計篩組自由下落時所產生的最大慣性力f1max=300n，如果

26、把慣性力等效成一種負載的話，那么這個負載的承載力為夾緊機構與夾緊支撐體(滑竿）的摩擦力。我們選擇壓桿，螺紋傳動副和滑竿的材料都為45號鋼，我們設計的壓桿與滑竿接觸處為一段圓弧面接觸。圖3.1 壓塊查閱相關資料，我們選定的鋼-鋼無摩擦潤滑時的靜摩擦系數為f=0.15因為接觸面為圓弧面，因此其當量摩擦系數為：fv=(1-/2)f (3.1)需要產生的摩擦力 f1=f1max=f2fv f2=f1fv/33000.15/3=667n在計算中，因為我們設計了三根滑竿，因此運算過程中乘了一個1/3。其中f2是產生摩擦力所需要的水平分力。所設計夾緊機構的水平力主要由一個類似楔塊機構的的傳動機構來實現，如圖

27、所示，錐螺母相當于楔塊1，壓桿相當于楔塊2，錐螺母與退拔螺母組成一個具有自鎖功能的螺旋傳動副。當錐螺母順時針轉動時，錐螺母則向上運動，從而其產生的水平力推動壓桿向外運動通過壓桿與滑竿的摩擦夾緊振動篩組。1.錐螺母 2，壓桿3，滑桿圖3.2 夾緊裝置夾緊機構示意圖設計錐面與水平方向的夾角為75。按照示意圖，可以反過來推倒：f2=667n反作用力 f23=f32=f2=667n 摩擦力 f12=f21=f12f摩擦角 =arctan0.15=9.5水平力 f12cos15+f12cos75=f23=667n即 f2=f120.15cos75+f12cos15 （3.3) 解得 f12=1.01f2

28、=667n夾緊機構外壁對壓桿產生的力可等效成一個摩擦力 fw=100n則 f12=f12+fw=767n由于楔塊垂直方向的加緊力由螺紋結構提供，因此無須對楔塊的自鎖性進行校核。也就是說在螺旋傳動下產生了 f12這一水平力，其受力的大小和受力的平衡都是螺旋副來保證的。螺旋副能夠承受比較大的徑向載荷和軸向載荷，且此處的螺桿沒有轉速要求，因此一般都能滿足要求，我們這里選外螺紋直徑為27的螺旋副傳動。3.3.2離心力的計算在工作過程中，振篩機的轉動速度比較快（設計要求為221rad/min)。而且在轉動過程托盤和起上面夾緊機構固定的部分都構成一個整體，這個整體圍繞一個中心以一定的半徑作圓周運動。我們把

29、上面考慮成一個單獨的質量體，其在作偏心運動時必將產生一個離心力，我們的設計部件必須不被這個離心力所破壞，我們考慮最危險的情況。偏心半徑r=12.5mm根據經驗估計上面部分的最大重量fa=500n包括托盤，篩組，夾緊機構以及物料等。由離心力公式f3=mv2/r,即f3=m2r=500/9.80.0125(2212/60)=519n由于上端轉動組織的在轉動時，產生的離心力可分擔在滑竿上面，滑竿與篩組有6 個固定點，我們所求的力應該是平均到每個竿所受到的力。相對應的是滑竿又會對其起導向作用的夾緊機構圓筒產生剪切力，剪切力的大小則為離心力與壓桿對滑竿的力之和。即 fj=f12+f3/6=667+341

30、/6=724n3.3.3圓筒剪切強度校核在工作過程中，夾緊機構圓筒將會受到來自滑竿的剪切應力。脆性材料斷裂時的應力是6 13 ，塑性材料達到屈服時的應力是屈服極限，這兩者都是構件實效時的極限應力，為保證構件有足夠的強度，在載荷作用下的構件的實際應力6顯然要低于極限應力。選材為優質碳素結構剛45號鋼。根據表5.1查手冊1 s=353mp參考現有產品，初步設計圓筒的長度l=55mm，厚度w=6mm則園筒截面積as=556=330mm2剪切應力=724/(33010-6)=2.19mpa顯然s,滿足強度要求。4振擊機構的設計計算4.1打擊軸的工作原理振擊機構是通過凸輪傳動帶動打擊軸實現的，如圖4.1

31、所示，打擊軸1是通過一個銷聯接在上凸輪2空心軸部分的，當上凸輪軸2與下凸輪軸3產生相對轉動時，由于凸輪傳動作用使上凸輪向上運動一個行程，同時，打擊軸是空套在上，下凸輪軸之間的，當上凸輪軸向上運動時，則通過銷連接在上凸輪空心軸上的打擊軸也要隨之運動一個行程。從而完成打擊作用。圖4.1 振擊結構示意圖4.2打擊軸的計算校核。4.2.1圓柱銷的剪切應力校核10銷的形式很多，主要可分為圓柱銷、圓錐銷、槽銷與槽釘、彈性銷、開口銷和軸銷等。根據設計要求，選用圓柱銷，材料選用45號鋼。圖4.2 打擊軸示意圖如上圖所示，我們設計銷孔的直徑為5mm，圓柱銷選用540mm規格，其在向上打擊的過程中，受到剪切，需對

32、其進行校核。計算公式：銷剪切 =4f/d2 (4.1)其中f為圓柱銷受到的剪切力。表4.1 銷與銷聯接的許用應力表10許用應力鋼，抗拉強度b(mpa)鑄鋼鑄鐵40050060070040506070-p65901051206050w558095105-表中數值對靜載荷乘以1.4，對交變載荷乘以0.7表中 銷剪切應力;p銷壓應力;w銷彎曲應力取打擊軸受到的軸向力為fz=f=600n=（4600）/（510-3）2=30.57mpa而查表45號鋼抗拉強度b=598mpa，所以我們選擇=60mpa因此所選圓柱銷滿足強度要求4.2.2打擊軸的強度計算根據總體尺寸和受力情況，我設計打擊軸的打擊軸打擊端的

33、軸徑為15mm，下端支撐端軸徑為17.5mm，總長度為255mm。通過查閱材料手冊,打擊軸材料選擇4 5號鋼，其各性能參數為5偏心軸的設計計算5.1.2大偏心軸的結構設計軸的結構設計包括定出軸的合理外形和全部結構尺寸。軸的結構主要取決于以下因素：1、軸在機器中的安裝位置及形式：振篩機的大偏心軸需要安裝到箱體的內部，通過箱體架的巧妙設計使其只有一端仲出箱體，而另一端固定在內部。2、軸上安裝的零件的類型、尺寸、數量以及和軸聯接的方法；大偏心軸上需安裝三個軸承，其中一個是在偏心軸端。軸上裝有一個斜齒輪，會產生軸向力。由于影響軸的結構的因素很多，且其結構形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標準的

34、結構形式。設計時，必須針對不同情況而具體分析。但是，不論何種具體條件，軸的結構都應滿足軸上零件要有準確的工作位置，便于拆裝和調整等等。這里設計的大偏心軸與其它一般的軸不同。常規的軸一般都是橫向平躺著工作的， 而為了滿足振篩機型能的要求，我們把振篩機的大偏心軸豎直放立，且為了滿足結構要求，有一段還需要懸空。具體設置如下（1）裝配方案：從大偏心軸的工作位置分析，其下端通過鍵聯接裝斜齒輪，中間裝一對軸承，頂端因作偏心旋轉運動而放置1軸承。（2）零件的軸向定位：兩軸承采取套筒定位保持其相對間隔，向外通過箱體的機械結構固定。因為套筒定位結構簡單，定位可靠，軸上不需要開槽、鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲

35、勞強度。且兩軸承相距不大，僅相距20mm。軸的下端采用圓螺母與止動墊圈配合使用固定，因為圓螺母可承受較大的軸向力。（3）各軸段直徑和長度的確定零件在軸上的定位和裝拆方案確定后，軸的大小形狀便大體確定.各軸段所需的直徑與軸上的載荷有關.初步確定軸的直徑時,通常還不能知道只反力的作用點，不能決定彎矩的大小和分布的情況，因而不能按軸所受的具體載荷及其引起的應力來確定軸的直徑.但在進行軸的結構設計前,通常已能求得軸所受的扭矩.因此,可按軸所受的扭矩初步來估算軸所受的直徑,具體公式見公式5.4，將初步求出的直徑做為承受扭矩的軸段的最小直徑dmin，然后按照軸上零件的定位方案和裝配要求，從dmin起逐一確

36、定各段軸的直徑。本次設計的大偏心軸是一根空心軸，所以我們估算的最小直徑只能是等效換算成圓環的大小來設計。確定各軸段長度時，應盡可能使其結構緊湊，同時還要保證零件所需的裝配和調整要求。通過相關計算，計算的最小直徑為12.8mm(5.1.3中有講述）。根據此條件，選擇推薦的軸徑作為最小軸徑。大偏心軸由于中間有打擊軸通過，所以其必須設計成為空心軸，設計具體示意圖如圖5.1。圖5.1 大偏心軸5.1.3軸的校核計算軸的計算通常都是在初步完成結構設計后進行校核計算，計算準則是滿足軸的強度或剛度要求，必要時還要校核軸的振動穩定性。對于軸的結構設計已基本完成，各部分細節均已基本完成，也即軸系的裝配草圖已完成

37、，此時需對軸進行強度校核。一般有三種方法：（1）許用扭應力校核法。用于主要傳遞轉矩不受彎矩或僅受較小彎矩）的軸。此法較粗糙，實際上是估算法的起源。（2）許用彎曲應力校核法。用于主要承受彎矩（同時也傳遞轉矩）的軸。此法較上法略精確，但最重要的軸仍很粗糙。（3）安全系數校核計算法。這是最精確的方法，最重要的軸都要用它。在實用中，一般都用前兩種方法中的一種，先粗算一下，有點把握，再用第三種方法驗算。我們采用第二種方法來進行校核。進行軸的強度校核計算時，應根據軸的受載及應力情況，采用相應的計算方法，并恰當地選取許用應力。對于僅僅（或主要） 承受扭矩的軸，應按扭轉條件計算；對于只承受彎矩的軸（心軸，應按

38、彎曲強度條件計算；對于既承受彎矩又承受扭矩的軸，應按彎扭合成強度條件進行計算，需要時還應按疲勞強度條件進行精確校核。此外，對于瞬時過載很大或應力循環不對稱性較嚴重的軸，還應按峰尖載荷校核其靜強度，以免產生塑性變形。1、按扭轉強度條件計算這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強度；如果還受有不大的彎矩時，則用降低許用扭轉切應力的辦法加以考慮。在做軸的結構設計時，通常有這種方法初步估計軸徑。對于不太重要的軸，也可作為最后的計算結果。軸的扭轉強度為t=t/wt=955000/0.2/d3t從圖上我們可以看出，軸的右端是個大偏心，從受力上分析，當偏心軸工作時，其大偏心輪部分受到了很大的剪切力，但作為軸的

39、校核，我們應該考慮最危險的情況。由于作偏心運動所產生的離心力的方向是不斷變化的，因此我們取一個最危險的截面來分析。結構設計：一對角接觸球軸承設置在中間位置，另外一個同類型的軸承套在大偏心軸末端。我們設計的軸在負載段我們選用內外徑比=0.6的比值設計，根據結構要求，外徑設計為30，內徑設為18。中間采用套筒定位，不需要設置軸肩，減少加工難度。如圖5.2所示，其結構設計為，一對角接觸球軸承設置在中間位置，另外一個同類型的軸承套在大偏心軸末端，以支撐大偏心軸的偏心運動。其具體安裝圖如圖所示圖5.2 大偏心軸安裝示意圖2、按彎扭合成強度條件計算【1】通過軸的結構設計，軸的重要結構尺寸，軸上零件的定位，

40、以及外載荷支反力的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按彎扭合成強度條件對軸進行強度計算。且大偏心軸在工作過程中，確實也受到彎矩和扭轉的作用。從圖上我們可以看出，軸的右端是個大偏心，從受力上分析，當偏心軸工作時，其大偏心輪部分受到了很大的剪切力，但作為軸的校核，我們應該考慮最危險的情況。由于作偏心運動所產生的離心力的方向是不斷變化的，因此我們取一個最危險的截面來分析。另外，我們所設計的軸是空心的，所以我們只能將這個截面圓環等效成一個校核直徑來進行校核。（1）做出軸的計算簡圖（即力學模型）（如圖5.3、5.4）軸所受的載荷是從軸上零件傳來的。計算時，常將軸上的分布載荷簡化

41、為集中力， 其作用點取為載荷分布的中點。作用在軸上的扭矩，一般從傳動件了，輪轂寬度中點算起。通常把軸當作置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點與軸承的類型和布置方式有關。我們把軸上零件的載荷分解為水平分力和垂直分力，然后求出各支撐處的水平反力fnh觀和垂直反力fnv 。經計算ft=0.479103fa=fttan=0.429103nfr=ft/cos=0.479103/cos20=0.51103nma=fad/2=0.42910365/2=13900n/m由離心力公式 f3=mv2/r=519n通過力矩的平衡原理：ft30.5+f65.5=fnv220+mafnv2=fr2=(fr30.5+fr6

42、5.5-13.9103)/20 =(0.5110330.5+51965.5-13.9103)/20=1753n（方向向上）同理fr51.5+fr44.5=fnv120+mafnv1=fr1=(fr51.5+fr44.5-ma)/20 =（0.5110351.5+51944.5-13.9103）/20=1773n（方向向下）m1= fr30.5-ma=0.5110330.5-13.91030.5110330.5=1655 n.mmm2= fr44.5=14863 n.mmmv=m2=14863 n.mm水平彎矩fnh221=ft30.5fnh2=0.479106 30.5/21=700nfnh1

43、21= ft51.5fnh1=0.479103 51.5/21=14863nmh=0.479 103 30.5=14610n.mmm=14863n.mm計算扭矩，作扭矩圖(圖5.4)t=955000p/n=955000.0.37/221=15989nmm圖5.3 大偏心軸垂直方向彎矩圖圖5.3 大偏心軸水平方向彎矩圖校核軸的強度1已知軸的彎矩和扭矩后，可針對某些危險截面（即彎矩和扭矩大而軸徑可能不足的截面）作彎扭合成強度校核計算。按第三強度理論，計算應力ca= （5.5）通常由彎矩所產生的彎曲應力是對稱循環變應力，而由扭矩所產生的扭轉切應力則常不時對稱循環變應力。為了考慮兩者循環特性不同的影響

44、，引入折合系數，則計算應力為：ca=式中的彎曲應力為對稱循環變應力。當扭轉切應力為靜應力時，取3；當扭轉切應力為脈動循環變應力時，取0.6；若扭轉切應力亦為對稱循環變應力時，則取=1。現取=0.6對于直徑為d的圓軸，彎曲應力=m/w，扭轉切應力=m/wt=m/2w根據總體尺寸和受力情況，我設計打擊軸的打擊軸打擊端的軸徑為15mm，下端支撐端軸徑為17.5mm，總長度為255mm。5偏心軸的設計計算5.1大偏心軸的設計計算5.1.1大偏心軸設計的主要內容及其選材軸的設計跟其它零件的設計相似，包括結構設計和工作能力計算兩方面的內容。軸的結構設計是根據軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求

45、，合理地確定軸的結構形式和尺寸。軸的工作能力的計算指的是軸的強度、剛度和振動穩定性方面的計算，多數情況下軸的工作能力取決于軸的強度。表5.1 45鋼的強度極限應力1材料牌號熱處理毛坯直徑 (mm)硬度/hbs抗拉強度極限b屈服強度極限s彎曲疲勞極限-1剪切疲勞極限-1許用彎曲應力（-1）備注mpa45正火100170-21759029525514055應用最廣泛回火100-300162-217570285245135調質200217-25564035527515560軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。合金鋼比碳鋼具有高的力學性能和更高的淬火性能，因此，在傳遞大動力， 并要求減少尺寸與質量，提高軸徑的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下的工作的軸， 常采用合金鋼，但碳鋼比合金鋼價廉，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用碳鋼制造軸較為廣泛。經過比較，本設計選擇45號鋼作為大偏心軸的材