小型芦苇收割机设计论文

毕业设计说明书 题 目： 小型芦苇收割机设计 学 院： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 摘 要 针对河道、水塘等 水域具有航道 窄、面积小，一般的大型 芦苇 收割机难以实现 芦苇收割的现状，本文 设计了一种结构紧凑，机构传动平稳，效率高，适合在中小尺度水域作业的小型 芦苇 收割机。 论文概述了 芦苇 收割机的发展背景、研究现状及分类；完成了 芦苇 收割机水下部分的机构设计，主要包括清除机构和定位机构；阐述了前置往复式切割器和旋转式升降台的总体设计方案、工作原理、参数计算以及试验校核；同时，为了防止二次污染，本文还另外设计了 芦苇 回收装置，通过传送带将 芦苇 运回船体；按照任务要求完成了装置总装图与各主要零部件图的绘制；最后，通过 件的动画 仿真验证了机构设计的合理性。 结果表明：所设计的小型 芦苇 收割机具有结构合理、紧凑，适应性强，切割效率高等优点。这种新型的 芦苇 收割机可在水下实现切割，捡拾、传送一体化连续作业方式，能够达到清除泛滥的 芦苇 ，净化水质的目的。总的来说，是一种较为理想的 芦苇 收获机具。 关键词： 小型 芦苇 收割机；水下机构设计；动画仿真 as so is in at it is in of of of is of in to of be to s of s of of of to as to In it is an of 目 录 引言 . 1 1 绪论 . 1 题研究背景 . 1 苇收割机的发展过程 . 2 芦苇收割机分类及特点 . 2 据切割器工作方式划分 . 2 据切割器在船体的安装位置分 . 3 据作业方式分 . 3 据作业对象划分 . 3 下机构的典型特点 . 3 题研究的目的及意义 . 4 2 机构的方案选择及总体结构设计 . 5 下机构的方案选择 . 5 构总 体设计 . 5 3 机构的设计 . 6 割器概述 . 6 复式切割器的构造及类型 . 7 复式切割器的构造 . 7 复式切割器的类型 . 10 复式切割器的驱动机构及原理 . 10 动机构的选择 . 10 动机构的工作原理 . 11 动机构的设计 . 11 复式切割器的调整 . 13 4 定位机构的设计 . 13 位机构的组成 . 13 位机构的工作原理 . 14 传动的设计 . 14 传动简介 . 14 传动的选择及设计校核 . 15 的结构设计 . 17 的应用与分类 . 17 的材料及结构 . 18 3的设计与校核 . 20 3上轴承的选择及校核 . 23 5 芦苇回收机构的设计 . 25 苇回收装置的构造 . 25 收装置的工作原理 . 26 传动的机构设计 . 26 传动简介 . 26 传动的参数选择 . 27 传动的设计计算 . 28 轮的结构设计 . 30 . 31 上轴承的设计与校核 . 34 6 结论 . 36 谢 辞 . 37 参考文献 . 38 引言 芦苇 在养殖、生态和景观三方面有重要的价值体现，正是因为 芦苇 有如此多的作用，吸引了人们去种植。由于种植量大，同时缺乏相应的管理措施，导致人工种植的 芦苇 一度发展到疯狂的状态。 为了保持水域的生态平衡，维持水质的清澈，需要在景观水域中大量种植 芦苇 ，但是在每年 5 9月的高温时段， 芦苇 生长非常迅速，必须及时进行收割清理，否则会对水质造成二次污染。目前， 芦苇 治理方法主要有化学清除法和物理收割法两种。化学清除法会引起水质污染与恶化，破坏水域的生态环境，并对其他生物的生存造成很大影响。所以，人们大都采用更为环保的人工收割和机械收割的物理方法来治理 芦苇 。但由于人工收割效率低下，往往打捞的速度跟不上 芦苇 生长的速度，因而机械收割就成为理想的芦苇 治理方式。 目前，市场上的 芦苇 收 割机产品有 5型 芦苇 收割机、9 4型水生植物收割机船队和 苇 收割船等，但这些产品外型大，长度都大于 8 m，需要多人及辅助机械协同作业，适用于大型水域 芦苇 的收割。而景观水域的设计通常都采用自然造型，有各种不同的曲线，且水面较为狭小，不利于大型机械作业。 现在，这些水域中的 芦苇 的收割都由人工完成，劳动强度大，效率低。而且往往在芦苇 疯长时，人工收割跟不上生长速度，一部分 芦苇 因未及时收 割而腐烂水中，造成水质恶化。在大型的 芦苇 收割船 3人进行操作。但随着 芦苇 收割机的小型化，它的收割和集草都要在同一条船上进行，由于窄间有限，最多只能由一人操控，若都是手动操作的话，会不太方便，所以应该提高 芦苇 收割机的自动化程度，特别是遥控式的芦苇 收割机不仅能进一步减小船体的尺寸，增大储草空间，而且安全。 所以智能化的小型 芦苇 收割机的需求量会越来越大，小型轻便、美观环保的 芦苇 收割机将是一个重要的发展方向。本文主要对小型 芦苇 收割机的水下部分进行结构设计。 1 绪论 题研究背景 目前，国内外对 芦苇 收割机的研究没有系统的、科学的分类。市场上所有 芦苇 收割机几乎都是大型机械，满足大型湖泊 芦苇 的收割与修理，但不适合小型河道和湖泊等小水面水域中 芦苇 的收割。 小型化和智能化是 芦苇 收割机的重要发展方向。 苇 收割机的发展过程 国外关于 芦苇 收割机的研制比较早， 荷兰等国早在 50年代就开始使用专门的水利机械进行河道的清淤除草作业。荷兰的 O 958年研制出 种机型，随后又相继开发出 M 系列、 兰的道除草机。起初他们一般是把切割器安装在液压挖掘机或农用拖拉机上，把沟渠、河道内的蒲草、杂草切割后捞起放于岸边，其整机需停在岸边或沿岸边行驶进行作业，这就是陆用割草机。由于陆用割草机的使用范围有较大限制河道、沟渠旁常揎有树木，无法停机，远离岸边的 芦苇 又无法切割到，因此研制一种能在河道中航行的水中割草机应运而生。 60年代英国的 国的 程 )公司也开发出自己的系列产品 3些产品至今还在世界各地广泛使用。 国内也有一些相关企业及 研究机构进入该领域，并且取得了一定的研究成果，如宁波农业机械研究所、桂林象山农机厂、绍兴县农林管理总部联合研究的 京市水利局联合数家单位共同开发的的 苇 收割机，上海电器集团现代化装备有限公司新液压长研究开发的 经历半个世纪的发展历程， 芦苇 收割机的设计，由开始的岸边切割 芦苇 作业，水中芦苇 作业，水中收割 芦苇 作业，到现在的水中切割、收获、后续处理一体化作业模式，功能日益完善，而且经过长时间的摸索和经验积 累，其工作模式也发生了很大的改变。其主要是朝着小型化、自动化方向发展。 芦苇 收割机分类及特点 芦苇 收割机由动力装置、切割器、动力推进器、送草装置、集草箱、船体 等组成。所以在对现有的 芦苇 收割机进行归纳比较的基础上，根据 芦苇 收割机的作业方式、工作情况、结构特点等，总结出 芦苇 收割机的分类方式。 因为本次主要设计水下机构，所以下面将从切割器、作业方式、作业对象方面进行介绍。 据切割器工作方式划分 （ 1）往复式。切割器的主要构造为两把刀片，并且至少有一把作往复直线运动，与另一刀片形成相对切割 。该种结构的优点是可以选择合适的刀具参数来适应不同的环境。整个切割器是一个整体，只需一个动力端即可，容易实现同步工作；缺点是对刀具 材料和刀具安装精度要求高，维修不方便。 （ 2）旋转式。这种切割器的主要构造为旋转轴的中心固定三四个刀片，工作的时候，刀片绕轴旋转，不断切割 芦苇 。这种刀具的主要优点是多把刀具组装而成，便于维修，缺点是滚刀的传动轴必须安装成偏心的形式，并且必须在水中工作，因此，对滚刀的动力传输以及密封的要求比较高。 据切割器在船体的安装位置分 （ 1）前置式（图 1切割器安装在 船体的前端。优点是能够实现割收一体化，芦苇 的漏收率低，缺点是动力输入端的传动路线长，不适合刚性轴的工作。 （ 2）后置式（图 1切割器安装在船体的后端，优点是船体行进过程中，拖动切割器行走，遇到韧性较大的 芦苇 ，可以依靠惯性将其拉起，不至于沉头。缺点是工作时， 芦苇 无法及时回收，容易造成二次污染。 （ 3）侧置式（图 1切割器安装在船体一侧，优点是只有一个动力输入端，动力集中，适用于 芦苇 密集的河道。缺点是切割时，必须有无 芦苇 区域，便于船体行走。 据作业方式分 （ 1）割收连续式（图 1主要应用于前置式。优点是切除 芦苇 的同时，将 芦苇 回收，防止二次污染。缺点是需要两个动力输入端，动力要求高，结构较为复杂。 （ 2）割收分开式（图 1应用于侧置式和后置式的情况。优点是结构简单，功率要求低。缺点是割收分开作业，大大降低了工作效率，并且容易造成二次污染。 据作业对象划分 （ 1）近海 芦苇 式。主要收集近海水域的藻类 芦苇 。要求功率大，船体大，排水量大，不需要将 芦苇 收集起来，可以将 芦苇 沉入水底，船体必须配备适当的救生设备，而且船体的防腐要求很高，适合于大型水生植物收割机的 连续作业。 （ 2）内河 芦苇 式。主要用来收割内陆江河、湖泊等浅水域的 芦苇 。 芦苇 的生长情况比较复杂，同时考虑到环境保护的问题，必须将 芦苇 及时收集打捞，因此，必须在船体上配备适当的收集装置，机构比较复杂。 下机构的典型特点 （ 1）往复切割。大部分产品都采用往复式切割器，并且安装的位置都是在船体的前部，比较少的情况是采用旋转式的切割器，这样有利于避免缠绕等问题的产生。 （ 2）功耗大。在所有的 芦苇 收割机中，由于是多机械辅助工作，所以需要的功率消耗较大 (都在 13，最大的功率接近 100 （ 3）割深可调。 芦苇 收割机的割深都在 O 1 7 幅比较大 (2 。 （ 4）维修不便。大型船体不利于整机搬运以及维修。 图 1内外 芦苇 收割机的典型设计 a多功能小型 芦苇 收割船； b 芦苇 切割机； c 芦苇 切割装置； d 芦苇 收获系统； e 芦苇 收割机； f 芦苇 收割装置； g 5碰水中割草机； h i水生植物收割装置； j 91 4k 题研究的目的及意义 研发一种适合在河道、池塘 等中小尺度水域作业的小型 芦苇 收割机。目前市场上的 芦苇 收割机一般是大型机械，在大的湖波水域可以进行切割，但不适于在小型水域的作业。 所研制的小型 芦苇 收割机，可以有效取代在中小水域的人工收割，有效减轻了劳动轻度，大大调高了切割效率，符合 芦苇 收割机小型化与智能化的发展方向。 2 水下机构的方案选择及总体结构设计 下机构的方案选择 （ 1）水下清除机构即切割装置。 根据工作方式分为旋转式和往复式，根据安装位置分为前置、后置、侧置三种方式。但由于旋转式机构传动机构必须置于水下，切割效率较低，而往复式驱动机构 可以置于水上，并且 可以选择合适的刀具参数来适应不同的环境，因此选择往复式。从安装位置方面看，后置式和侧置式都不能实现割收一体化，所以为了避免二次污染的问题，选择前置式。 综上所述，选择前置往复式切割。 （ 2）定位装置可以用来调整切割深度。机械定位的方式很多，如超声波定位、通过传感器定位以及机械定位等。综合结构复杂度，制造成本等多方面因素，可见机械式定位是比较理想的定位方式。机械定位可以用传动螺杆，或用滚轮绳索来实现。 现选定为升降转台式机构，通过绳索牵动升降台侧板，步进电机驱动实现切割深度的调整。 构总体设计 （ 1）往复式切割器由往复运动的割刀和固定不动的支撑部分组成。割刀由刀杆、动刀片和刀杆头等铆合而成。刀杆头与传动机构相连接，用以传动割刀的动力，支撑部分由护刃器梁、护刃器和铆接在护刃器上的定刀片、压刃器和摩擦片等。工作时割刀作往复运动进行剪切。 驱动机构采用牛头刨床的曲柄滑块机构。 （ 2）定位装置由链轮、轴、滚轮及绳索、轴承座、升降台等组成。 （ 3）为防止二次污染，需要将 芦苇 进行回收，所以另外设计了 芦苇 回收装置，主要由带轮、传动轴、轴承座、输送带等组成。 综上，现设计机构总体装配如图 2 图 2下机构的总体装配图 接下来将对以上机构的设计、传动及工作原理等进行详细的设计说明。 3 清除机构的设计 割器概述 切割器的工作性能直接影响收割机的工作质量。要使切割器在作业中能顺利的切割茎杆，不漏割、不堵刀，不拉断、切割阻力小，必须争取使用和调整切割器。 现有的收割机 械上的切割器有回转式利往复式两类；回转式切割器的特点是：沿滑动作用大，有的还是无支撑切割，因此切割速度高，惯性力易于平衡：但机器结构复杂，割幅较小，而且重量较大，不适于在宽幅多行收割机上采用。 目前，在收割机械上应用最广泛的就是往复式切割器，优点是通用性广，适应性强，工作可靠，结构简单，重量轻。但由于惯性力的影响，限制了切割速度的提高，是切割作业速度受到局限。 而根据前面的叙述，选用的是前置标准型往复式切割器（图 3 图 3准型往复式切割器 复式切割器的构造及类型 复式切割器的构造 （ 1）动刀片（图 3动刀片是主要切割件，形状为对称六边形，两侧为刀刃，刀刃有光刃和齿纹刃两种，这里选择光刃。 图 3刀片 （ 2）定刀片（图 3定刀片为支撑件，多为光刃片。用铆钉铆接在护刃器上与动刀配合切割。 图 3刀片 （ 3）刀杆。刀杆材料为 35 号冷拉扁钢。标准型刀杆的断面宽度为 ，长度取决于割幅。动刀片铆接在刀杆上，刀杆要平直，刀片应在同一平面上。 （ 4）护刃器（图 3护刃器的作用是保持定刀正确位置，保护割刀，对禾杆进行分束，且护刃器舌与铆接在上面的定刀片起支撑作用，构成两点支撑的的切割条件。为防止护刃器在低割时陷入土中，标准型护刃器的前下部为向上的弧 形。 图 3刃器 （ 5）压刃器（图 3压刃器一般采用 35，用半圆头方颈螺栓与护刃器、摩擦垫片一起固定在切割器粱上，防止割刀在运动中向上抬起，利于割刀的自由往复运动。护刃器梁上每隔 30 到 50一个切割器。 图 3刃器 （ 6）摩擦片。摩擦片装在压刃器下方用以支承剖刀的后部，使之具有垂直和水平方向的两个支承面：当摩擦片磨损时，可增加垫片或将其像前移动，以调整切割器间隙。 复式切割器的类型 往复式切割器的类型是根据割刀行程 、两相邻刀片中心线之间的距离和两个相邻定定刀片的中心线之间的距离三者的相互关系来分类的。目前，我国收获机械上应用的切割器，主要可分为标准型和非标准型两种类型。 （ 1）标准型切割器。割刀行程 t、等于的个相邻定刀片的中心线之间的距离 t。即： 式中： s 割刀行程 t 两相邻动刀片中心线距离 两相邻护刃器中心线距离 标准型切割器具有良好的切割性能，而且护刃器之间的距离比较大，对茎秆的粗细适应性较强。 因此，在割草机、收割机和联合收割机上被广泛应用。 （ 2）非标准型切割器。在 些水稻收割机上采用了较标准尺寸为小的切割器，其尺寸关系为： S t； 50、 60或 70种切剖器的特点是：动刀片较窄长 (切割角较小 )，护刃器为钢板制成，无护舌，对立式割台的横向输送较为有利，其切割能力较强，剖茬较低。缺点是如果保持相同的切割速度，其曲柄转速就较高割刀往复惯性力大。在粗茎秆作物收割机上，有采用较标准尺寸为大的切割器，其尺寸关系为： S t 90或 100护刃器的间 用于收割粗茎秆植 物。 由于 芦苇 茎杆细，所以选用标准型切割器。 复式切割器的驱动机构及原理 动机构的选择 目前在收割机械上，由于割刀的工作条件和切割器位置的不同，所采用的驱动机构也不同，一般有曲柄连杆机构、曲柄滑块机构和摆环机构两类。曲柄连杆机构和曲柄滑块机构的构造简单，应用较广。摆环机构的结构紧凑，但是结构非常复杂，在这里选用应用于牛头刨床的曲柄滑块机构。 动机构的工作原理 驱动机构的作用是把传动轴的回转运动变为割刀的住复式直线运动。曲柄滑块机构是利用曲柄作回转运动来驱动滑块进而带动摇 杆，摇杆推动割刀做往复直线运动。结构简图如图 3 图 3柄滑块机构 动机构的设计 机构传动如图 3示，凸轮转轴通过软轴与动力输入端连接，工作时，动力输入端通过软轴向凸轮转轴输入转矩，凸轮转动通过滑块带动摇杆机构摆动。摇杆与刀杆之间为滑动连接，刀杆两端有水平方向的约束，在摇杆带动下，切割器作往复的直线运动，其平均速度为： 30式中： v n d 图 3构传动图 切割器的驱动机构采用的是曲柄滑块机构，机构设计如图 3 图 3割器驱动机构 复式切割器的调整 （ 1）对中调整：采用曲柄连杆与曲柄滑块机构驱动的 切割器则调整连杆的长度。 （ 2）割刀行程：可调整割刀行程，销的最上缺口对准固定螺栓安装时，割刀行程为 90 2下缺口对准固定螺栓安装时，割刀行程为 （ 3）刀头导向板间隙：增减垫片使刀头导向板间隙达 1 （ 4）团副器的整列：各护刀器尖端间距应相等，日应在间一水平线上。检查时可在两侧护刃器尖端之间拉一直线，护刃器尖端与该直线的高低间距不得越过 。定刀片应位于问一平而内，用直尺检查，每个定刀片的偏差不得大于 有 偏差，应重新安装护刃器，或用小锤轻轻敲打矫正。并要注意在矫正护刀器之前先检查刀杆是否平直。 （ 5）割刀间隙：用增减垫片、调整压刃器或校正护刃器的方法，凋整割刀间隙。刀片前端应相互接触，允许有 端府有 许少量后端间隙不大于 1 5数量不得超过三分之一。 4 定位机构的设计 由于在不同的水域， 芦苇 的生长情况各不相同，所以在切割 芦苇 时切割 芦苇 的深度不尽相同。因此需要设计一种定位装置以便调整割深。 调整切割深度的方法有很多，如超声波定位、传感器、机械定位等。综合结构的复杂程度以及制造成本等多方面的考虑，机械定位是比较理想的方式。 位机构的组成 现设计的定位装置（图 4通过升降台绕转轴的旋转来实现的。 图 41. 船体； 降台的构造主要有以下几部分来组成： （ 1）链轮。链轮通过通过链条与船体上的步进电机相连，是定位装置的动力输入端。其固连在轴上并通过轴将动力传递给滚轮（与轴焊接）。 （ 2）轴 3。通过轴承座与船体支架连 接，与滚轮焊接，通过绳索控制升降台高度。 （ 3）升降台侧板。升降台侧板是定位装置零部件的支撑部分，通过轴 3 与轴承座和船体连接。 （ 4）轴 5。将升降台与船体连在一起。 位机构的工作原理 进行定位时，步进电机通过链条、链轮将动力输入到轴端，与轴焊接的滚轮上绕有绳索，绳索的另一端与升降台侧板连在一起。滚轮转动时，通过绳索调整升降高度，同时造船体上安装有行程开关，可以控制升降的范围。 传动的设计 传动简介 （ 1）链传动的类型 链传动是以链条为中间传动件的啮合传动。如图 4示链传 动由主动链轮 1、从动链轮 2和绕在链轮上并与链轮啮合的链条 3 组成。 按照用途不同，链可分为起重链、牵引链和传动链三大类。起重链主要用于起重机械中提起重物，其工作速度 v s；牵引链主要用于链式输送机中移动重物，其工作速度 v 4m/s；传动链用于一般机械中传递运动和动力，通常工作速度 v 15m/s。 图 4传动 （ 2）链传动的特点 和带传动相比。链传动能保持平均传动比不变；传动效率高；张紧力小，因此作 用在轴上的压力较小；能在低速重载和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作。 和齿轮传动相 比。链传动可用于中心距较大的场合且制造精度较低。 只能传递平行轴之间的同向运动，不能保持恒定的瞬时传动比，运动平稳性差，工作时有噪声。 通常链传动传递的功率 P 100心距 a 5 6m,传动比 i 8,线速度 v 15m/s,广泛应用于农业机械、建筑工程机械、轻纺机械、石油机械等各种机械传动中。 传动的选择及设计校核 （在以下计算中如无特殊说明，所查阅公示、表格、图等均出自濮良贵、纪名刚主编机械设计第八版） （ 1）给定参数 传递功率 00 输入轴 速度 01 输出轴速度 01 传动比 1/ 21 初选中心距 0000 （ 2）链轮齿数选择 选择主动轮齿数为 171 z ，则从动轮齿轮 1712 （ 3）链条计算与选择 修正功率 工况系数 f （查表 9 齿数系数 f （查图 9 链条的选择 修正功率 c 根据 28和 01 根据查图可选滚子链为 08A。链条的节距为 链条长度 计算链长节数 0 0222 2100 圆整取节数为 174节 链条速度 0 0 0 0 0 011 （ 4）最大的中心距 最大中心距 实际中心距 994 5）润换方式 由速度 和链号 08A，查图 9用油壶或油刷定期人工润滑。 （ 6）强度计算 作用于轴上的拉力 有效圆周力 铰链压强 使用寿命（磨损寿命） =验合格。 （ 7） 链传动的结构设计 因为电机轴左端的链轮和轴 2的链轮连接，根据电机的功率和转速，查阅相 关数据后取 08主要参数如表 4 表 48节距 滚子链直径 d1 链节内宽 b1 轴直径 d2 链板高度 h2 距 拉载荷 单排排8A 0 轮毂厚度 9 40常数 K： d 50 50 100 100 150 150 K 毂长度 轮毂直径 82 因链轮和轴设计为过度配合，故在链轮一段用一个 紧定螺钉与轴固定。 其结构设计图如图 4 图 4轮 的结构设计 的应用与分类 （ 1）轴及其作用 轴是组成机械的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件（例如齿轮、涡轮等），都必须安装在轴上才能进行运动及动力传递。因此，轴的主要功 用是支承回转零件及传递运动和动力。 （ 2）轴的分类 按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴、心轴和传动轴三类。工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴。这类轴载各种机器中最为常见。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。心轴又分为转动心轴和固定心轴两种。只承受扭矩而不承受弯矩（或弯矩很小）的轴称为传动轴。 轴还可以按照轴线形状的不同，分为曲轴和直轴两大类。曲轴通过通过连杆可以把旋转运动改变为往复直线运动，或作相反的运动变换。直轴根据外形的不同，可以分为光轴和阶梯轴两种。光轴形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上的零 件不易装配及定位；阶梯轴则正好与光轴相反。因此光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴则用于转轴。 直轴一般都制成实心的。在那些由于机器结构的要求而需要在轴中装设其他零件或者减小轴的质量具有特别重大作用的场合，则将轴制成空心的。空心轴内径与外径的比值通常为 保证轴的刚度和扭转稳定性。 此外，还有一种钢丝软轴，又称钢丝挠性轴。它是由许多钢丝分层卷绕而成的，具有良好的挠性，可以把回转运动灵活地传到不开敞的空间位置。 的材料及结构 （ 1）轴的材料 轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用 轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。 由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造尤为广泛，其中，最常用的是 45钢。 合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。 在一般工作温度下（低于 200摄氏度），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度与耐磨性，而不是轴的弯曲或扭转 刚度。但也应当注意，在既定条件下，有时也可选择强度较低的钢材，而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。 各种热处理（如高频淬火、渗碳、渗氮、氰化等）以及便面处理（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。 高强度铸铁和球墨铸铁容易做成复杂的形状，且具有价廉、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。 （ 2）轴的结构 轴的结构主要决定于以下因素：轴载机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴连接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布 情况；轴的加工工艺性等。由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同的情况进行具体的分析。但是， 不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装载轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。 （ 3）轴的支承结构 该机构中，轴的支承采用滚动轴承。下面对滚动轴承作简单的介绍。 滚动轴承的结构： 滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主要元件间的滚动接触来支承滚动零件的。滚动轴承绝大多数已经标准化 ，并由专业工厂大量制造及供应各种常用规格的轴承。滚动轴承具有摩擦阻力小，功率消耗少，启动容易等优点。 滚动轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架等部件组成。内圈用来和轴颈配合，外圈用来和轴承座孔装配。通常是内圈随轴颈回转，外圈固定，但也可用于外圈回转而内圈不动，或是内、外圈同时回转的场合。当内、外圈相对转动时，滚动体即在内、外圈的滚道上滚动。常用的滚动体有球、圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子、非对称球面滚子、滚针等几种。轴承内、外圈上的滚道，有限制限制滚动体沿轴向位移的作用。保持架的主要作用是均匀地隔开滚动体。如果没 有保持架，则相邻的滚动体转动时将会由于接触处产生较大的相对滑动速度而引起磨损。 滚动轴承的主要类型： 按轴承用于承受的外载荷的不同，滚动轴承可概括地分为向心轴承、推力轴承、向心推力轴承三大类。根据轴承滚动体的不同，可将滚动轴承分为球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承等。 滚动轴承类型的选择： 选用轴承时，首先是选择轴承的类型。在选用过程中，主要考虑的因素有轴承的载荷、轴承的转速、轴承的调心性能、轴承的安装和拆卸。轴承所承受载荷的方向、大小和性质是选用轴承的主要依据。在选择过程中要综合考虑各方面的 影响，选择最合适的轴承。 轴承的配置： 一般来说，一根轴需要两个支点，每个支点可由一个或一个以上的轴承组成。合理的轴承配置应考虑轴在机器中有正确的位置、防止轴向窜动以及轴受热膨胀后不致将轴承卡死等因素。常用的轴承配置方法有双支点各单向固定、一支点双向固定，另一端支点游动、两端游动支承三种。 其中双支点各单向固定方式常用两个反向安装的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，两个轴承各限制丝杠在一个方向的轴向移动；一支点双向固定，另一端支点游动方式常用在工作温度较高，跨度较大的场合，作为固定支承的轴承应能承受双向轴向载荷， 故内外圈都要固定。当轴向载荷较大时，作为固定端的支点可以采用向心轴承和推力轴承组合在一起的结构，也可以采用两个角接触球轴承（或圆锥滚子轴承）“背对背”或“面对面”组合的结构；两端游动方式常用在人字形齿轮的装配中。 3的设计与校核 轴 3的设计计算 （在以下轴的计算中如无特殊说明，所查阅公示、表格、图等均出自濮良贵、纪名刚主编机械设计第八版） （ 1）求轴 3上的功率 速 3P 3 =P =0 kw n 3 =20r/ 3 =955033550 （ 2）求作用于链轮及滚轮上的力 已知链轮的分度圆直径为： d =有效圆周力： 707 9 0 取压轴力系数： K 则压轴力： P