核桃剥壳机设计(5)

5

位置时，应考虑距箱体内壁一段距离S（取S=8），已知轴承宽度为B=19mm,故

lⅢ-Ⅳ=47mm lⅥ-Ⅶ=20mm

又考虑到轴上结构对称，确定全部轴的各段直径和长度为：

dⅠ-Ⅱ=35mm lⅠ-Ⅱ=60mm dⅡ-Ⅲ=42mm lⅡ-Ⅲ=50mm dⅢ-Ⅳ=45mm lⅢ-Ⅳ=47mm dⅣ-Ⅴ=52mm lⅣ-Ⅴ=20mm dⅤ-Ⅵ=58mm lⅤ-Ⅵ=12mm dⅥ-Ⅶ=52mm lⅥ-Ⅶ=20mm dⅦ-Ⅷ=45mm lⅦ-Ⅷ=47mm

4.对轴上零件进行周向定位

轴的周向定位与齿盘从动轮都可用平键联接。按dⅣ-Ⅴ由手册得平键截面为错误！未找到引用源。b?h?16mm?10mm(GB/T1095-1979)，键槽则可用键槽铣刀加工，长为mm（标注键长见GB/T1096-1979）,为了确保轴和齿盘配合有良好的对中性，因此选择轴和齿盘的配合为H7/n6；同时，轴与从动轮的联接，可用平键为错误！未找到引用源。10mm?8mm?36mm，轴与从动轮的配合为H7/k6。轴与轴承的周向定位是利用过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。

轴上圆角和倒角尺寸的选择：

按表15-2，取轴端的倒角错误！未找到引用源。2?45?。轴采用用涂黄油的方式进行润滑。

4.2 零件的强度刚度计算

4.2.1确定载荷及校核

1.轴上载荷的计算

首先由轴的结构图可以作出轴的计算简图。在轴承的支点位置确定时，应从手册中查取a值。对7209AC型角接触球轴承，由手册中查得a=25.4mm。所以，作为简支梁的轴的支承跨距为错误！未找到引用源。L2?L3?69.5mm?57.5mm?127mm可根据轴的计算简图作出轴如图4-1所示的弯矩图和扭矩图。

从轴的结构图、弯矩图、扭矩图中可以看出轴的危险截面为截面C。 现可计算出截面C处的MH、Mv及M的值(列表4-1)

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核桃剥壳机的设计

图4-1 轴的载荷分析图 Figure4-1 Axis load analysis diagram 表4-2 截面C处的MH、Mv及M的值 Table 4-2 Section C at the MH, Mv and the value of M

载荷 水平面H 垂直面V

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5 支反力F FNH1=2337N FNH2=1273N FNV1=1689N FNV2=-15N

弯矩M MH=36217N·mm MV1=32699N·mm Mv2=-440N·mm 总弯矩

22M1?36217?32699?28794.4N?mm 2M2?36217?4402?36219.6N?mm

扭矩 T=38000N·mm

按弯矩合成重力校核轴的强度

通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即本设计的是截面C）的强度，根据式（15-5）及上表中的数值，取α=0.6,轴的计算重力为：

M1?(2T)2 (4-5) ?ca?w把,M1=48794.4N·mm，α=0.6，T=38000N·mm，错误！未找到引用源。W?0.1?522。代入得：

2?ca?3.83Mpa

上面已选轴材料为45钢，调质处理，由表15-1查得错误！未找到引用源。

??-1??60Mpa。有错误！未找到引用源。?ca????1?所以安全。

2.校核轴的疲劳强度的精确

危险截面的判定

截面A,Ⅱ，Ⅲ，B只受扭矩的作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的重力集中都将削弱轴的疲劳强度，但是因为轴的最小直径是按钮强度范围较大所确定的，故截面A,Ⅱ，Ⅲ，B都不用在校核。

由应力集中对轴的疲劳强度的影响分析来看，截面Ⅳ和Ⅴ处过盈配合所引起的应力集中最为严重；从受截的情况来看，截面C上的重力最大。截面V的应力集中的影响和截面Ⅳ的相近，但截面Ⅴ不受扭矩的作用，同时轴径也比较大，故不必作强度校核。截面C上虽然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的重力集中均在两端），且这里轴的直径最大，故截面C也不必进行校核。截面Ⅵ和Ⅶ显然更不必校核了。由第三章附录可知，键槽的重力集中系数比过盈配合的要小，因而该轴只需要校核截面Ⅳ两侧就可以了。

1）截面Ⅳ左侧

.4mm3 抗弯截面系数为 错误！未找到引用源。W?0.1d3?0.1?453mm3?9112 19

核桃剥壳机的设计

抗扭截面系数为 WT?0.2d3?0.2?453mm3?1822mm53

36.5?10M?48794.4??35426N?mm 截面Ⅵ左侧的弯矩m 错误！未找到引用源。

36.5截面Ⅳ上的扭矩T T=38000N·mm

M35426??0.93Mpa 截面上的弯曲应力为 错误！未找到引用源。???W38000轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得错误！未找到引用源。 ?B?640Mpa，错误！未找到引用源。 ?-1?275Mpa, 错误！未找到引用源。?-1?155Mpa 。

截面上因为轴肩而形成的理论重力集中系数错误！未找到引用源。??及??按附表3-2查取。因错误！未找到引用源。

r2.0p52??0.044,??1.15，经插值后可查得： d45d45错误！未找到引用源。???2.0 错误！未找到引用源。???1.31 轴的材料的敏性系数为

错误！未找到引用源。q??0.82 错误！未找到引用源。q??0.85 有效应力集中系数为

k??1?q?(???1)?1?0.82?(2.0?1)?1.82 k??1?q?(???1)?1?0.85?(1.31?1)?1.26

尺寸系数错误！未找到引用源。???0.67，扭转尺寸系数???0.82轴按磨削加工，表面质量系数为

????c?0.92

轴半径表面强化处理（错误！未找到引用源。?q?1），则综合系数值为

K??K?11.821??1?2.80 0.670.92??K????1?1?K????????1?1.261??1?1.62 0.820.92又碳钢的特性系数

错误！未找到引用源。???0.1~0.2,取错误！未找到引用源。???0.1 错误！未找到引用源。???0.05~0.1,取错误！未找到引用源。???0.05 综上，计算安全系数Sca值得

S????1275??105.6

K???????m2.80?0.93?0.1?0S????1155??88.8

2.092.09K???????m1.62??0.05?22 20

5

Sca?故安全 2）截面Ⅳ右侧

S?S?S??S?22?105.6?88.8105.6?88.822?67.9??S?1.5

抗弯截面系数的W按公式计算

W?0.1d3?0.1?523mm3?14060.8mm3

抗扭截面系数WT为

W?0.2d3?0.2?523mm3?28121.6mm3

弯矩M和弯曲应力为

36.5?10M?48794.4??35426N?mm

36.5M35426??2.5Mpa ?b?W1406.80扭矩T和扭转应力为

T=38000N·mm 错误！未找到引用源。?T?过盈配合处的错误！未找到引用源。K?错误！未找到引用源。

T38000??1.35Mpa WT28121.6????值，由插入法求出，并取K?，可得

K?K?3.16 ??0.8?3.16?2.53 z?z?轴按磨削加工，得表面质量系数为

??????0.92

故综合系数为

K??K?11?1?3.25 0.92??K????1?1?3.16?K????????1?2.53?1?1?2.62 0.92所以轴在截面Ⅳ右侧的安全系数为

S????1275??33.85

K???????m3.25?2.5?0.1?0S????1155??86

1.351.35K???????m2.62??0.05?22Sca?S?S?S??S?22?33.85?8633.85?8622?31.5??S?1.5

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