茶树修剪机的设计 论文(10)

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2) 按扭转强度估算轴的最小直径DI 查表得A0=112cm

D?A03P3 n32.9 1500?112?3≈14.0mm

对于d?100mm的轴，最小轴径处有1个键槽时，应将轴径增大5%～7%，为14.7mm～15.0mm

根据轴的长度标准GB2822-81，取DI=20mm 3) 设计轴的结构并绘制机构草图 a.确定各轴段的直径

带轮的另一端需要轴肩定位，由DI=20mm，轴肩高度h1=（0.07～0.1）DI =（1.4～2.0）mm。

取h1=3mm,则DII=DI+2h1=26mm，

直径为DII处的轴段是一轴环，轴环的宽度L2?1.4h1=4.2mm，取L2=26mm。 再由h2=（0.07～0.1）DII=（1.82～2.6）mm。

取h2=2mm，则DIII=DII+2h2=30mm，这段轴是用来安装轴承的。

查表初步选用型号为6406 GB/T 276-1994的轴承，轴承宽度B=23mm，轴承内圈安装尺寸damin=39mm，轴承内圈端面直径d≈48.6mm轴肩的高度，取DIV=42mm。

第V段轴也是来安装轴承的，故DV=DIII=30mm。

轴承另一端需要轴肩定位，damin

由于轴承的安装需要和刀片保持一定距离，取第VI段轴的直径为DVI=DII=26mm。

第VII段轴是用来安装刀片的，为了便于加工，取第VII段轴的直径为DVII=DI=22mm。

综上所述: DI=DVII=20mm DII=DVI=26mm DIII=DV=30mm DIV=42mm

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b.确定各轴段长度

根据汽油机的高度及整机结构，确定轴Ⅱ的总长为360mm 带轮宽

B=（z-1）e+2f

式中：z-轮槽数；

e-槽间距； f-槽边距；

取e=15mm，f=11mm，代入数据得2轮槽的带轮宽度B3=37。 垫圈选用钢结构用扭剪型螺栓用垫圈，最大厚度Smax=4.8mm。

直径为DI处的轴段主要用来安装1个2轮槽的带轮，根据带轮宽度、垫圈的厚度以及安装的结构确定此处的轴长LI=100mm。

直径为DII处的轴段长度，可以根据设计经验，确定轴承端面和带轮的距离为LII=24mm。

直径为DIII处的轴段长度是轴承的宽度LIII=B=23mm。

直径为D7处的轴段是用来安装刀片，根据刀片的厚度、螺母的长度以及垫片的厚度确定轴长为LVII=50mm。

直径为D5处的轴段也是用来安装轴承，长度LV=23mm。 直径为D6处的轴段和D2处一样长LVI=24mm。 最后留下的轴长就是第4段轴的长度了，LIV=116mm。 2）轴Ⅱ的最终结构尺寸如下图所示：

图3-14 轴Ⅱ结构图

（2）轴Ⅱ的校核

图3-15 轴Ⅱ的作用力示意图

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基于上述示意图，按照弯扭合成应力公式校核轴的强度 以B’为基点，由∑MB’=0得：

FNC’×139-Fp2×230+Fp2×193+Fr×84=0

由∑Fy=0得：

Fr+FNB’+Fp2-FNC,-Fp2=0

式中: Fr=100N,Fp2=769N

代入数据解得：FNB’=44.3N（↑），FNC’=144.3N(↓) 绘制的弯矩图和扭矩图如下

图3-16 轴Ⅱ力矩图

从弯矩图和扭矩图可以看出C’点和D’点是危险截面，但C’点轴的直径大于D’点的，所以只需要校核D’点

D’点在竖直面内：

弯矩： MVD’=Fr×277+FNB’×193-FNC’×54≈28458N.mm

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扭矩: TC=9.55×106×

P2≈18463N.mm n2

MVC?(?T)2 ?ca?W式中：?≈0.6；

2?228458（0.6?18463）≈38MPa<60MPa ?0.1?2032代入数据得： ?ca3故轴Ⅱ的设计满足要求。 (3）轴承的选择和校核

因FNB’

由FNC’=144.3N,n3=1500r/min，初选型号为6406 GB/T 276-1994的轴承，基本额定动载荷C=47500N,

C2?P3?式中：??3；

取轴承的预期计算寿命L'h=18000h。

60nL'h 106

取载荷系数fp=1.8，则滚动轴承的当量动载荷P2=F’NC fp =1.8×144.3≈260N。 代入数据得：C2=3054N

故6406滚动轴承满足轴Ⅱ的使用要求。 (4） 键的选择

查阅文献，选用键6×90GB/T 1096-2003的圆头普通A型平键。 3.4.3 轴Ⅲ的设计

1）轴Ⅲ的功率计算

P6?P?1?2?3.3?0.943?0.98?2.7kw

1) 选择轴的材料，确定许用应力

3

因我们设计的轴对材料无特殊的要求，故选用45钢并经调质处理，其抗拉强

度极限?B?640MPa，许用弯曲应力[?-1]=60MPa

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2）轴Ⅲ的最终尺寸如下图所示：

图3-17 轴Ⅲ结构图

（2） 轴Ⅲ的校核

图3-18 轴Ⅲ的作用力示意图

基于上述示意图，按照弯扭合成应力公式校核轴的强度 以b为基点，由∑Mb=0得：

FNc×139-Fp2×193+Fr×84=0

由∑Fy=0得：

Fr+FNb+Fp2-FNc=0

其中：Fr=100N，Fp2=769N

代入数据解得：FNb=138.3N（↑），FNc=1007.3N(↓) 根据材料力学中的知识，绘制的弯矩图和扭矩图如下

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