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需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑摘 要离心铸造主要用于大批生产铁管、铜套、发动机缸套、双金属钢背铜套、造纸机滚筒，在生产铸件的各种方法中离心铸造方法将仅次于砂型的铸造方法，具有举足轻重的地位。本次设计首先，调查了离心铸机的研究及发展现况并对工作原理进行分析；接着，在此分析基础上提出了总体结构方案及各功能构件方案；然后，对各主要零件及金属型进行设计；最后，绘制了本卧式离心铸造机的装配图和主要零件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用 AutoCAD、Pro/E 软件，对今后的工作与生活具有极大意义。关键词：卧式；离心；铸造；设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑AbstractCentrifugal casting is mainly used for mass production pipe, copper sleeve, engine cylinder, double metal steel backing copper sets, paper machine drum, in the various methods of casting production of centrifugal casting method will be second only to sand casting method, has the pivotal status.This design first of all, the research and development of centrifugal casting machine and the work principle of the analysis; then, on the basis of the analysis of the overall structure of the program and the functional components of the program; then, the main parts and metal type design; finally, drawing the assembly drawings and the main parts of the centrifugal casting machine.Through this design, we have consolidated the professional knowledge of the University, such as: mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and exchange theory, mechanical drawing, etc；Master the design method of common mechanical products and be able to skillfully use AutoCAD, Pro/E software, for the future work and life of great significance.Keywords: Horizontal; Centrifugal; Casting; Design需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑目 录摘 要 .IAbstract .II第一章 绪论 .11.1 课题背景及意义 .11.2 离心铸造概述 .11.2.1 离心铸造的定义、原理及特点 .11.2.2 离心铸造机的分类与应用 .11.3 离心铸造机的国内外发展现状 .3第二章 总体方案设计与工艺参数选择 .42.1 设计要求 .42.2 方案设计 .42.2.1 总体方案 .42.2.2 内缸结构方案 .42.2.3 变速装置设计 .52.3 工艺参数选择 .52.3.1 熔炼炉的选择 .52.3.2 离心机转速的确定 .52.3.3 浇注温度 .62.3.4 浇注速度 .62.3.5 铸型转动时间 .62.4 原理分析 .6第三章 动力与传动机构设计 .93.1 电动机的选择 .93.2 联轴器的选择 .93.2.1 确定联轴器的计算转矩 .93.2.2 确定联轴器的型号及尺寸 .103.3 轴承的选择 .103.4 传动齿轮的设计 .113.4.1 选精度等级、材料和齿数 .113.4.2 按齿面接触疲劳强度设计 .113.4.3 按齿根弯曲强度设计 .133.4.4 几何尺寸计算 .143.5 轴的设计 .15需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑3.5.1 轴的尺寸确定 .153.5.2 轴的校核 .163.6 键的选取和校核 .183.6.1 键的选取 .183.6.2 键的校核 .19第四章 金属型设计 .204.1 离心铸造常用铸型 .204.2 金属型的结构设计 .204.3 金属型参数的计算 .214.3.1 衬套设计 .214.3.2 后盖的设计 .214.3.3 挡板的设计 .214.4 金属型转速的计算 .21总 结 .24参考文献 .25致 谢 .26需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑第一章 绪论1.1 课题背景及意义离心铸造是一种既传统、又现代的铸造方法。我国铸件的年产量在 1500 万吨左右，而其中约有 220 万吨是用离心铸造方法生产的，占 15。其中球墨铸铁管 125万吨，灰铸铁管 50 万吨，内燃机缸套 35 万吨，各种轧辊 5 万吨。随着人民生活水平的提高，国家在城镇化建设、西气东输等项目上我大力投资，以及汽车作为支柱产业的兴起，预计到 2020 年，用离心铸造生产的铸件，每年可达到 500 万吨以上。不言而喻，在生产铸件的各种方法中离心铸造方法将仅次于砂型的铸造方法，具有举足轻重的地位。离心铸造主要用于大批生产铁管、铜套、发动机缸套、双金属钢背铜套、造纸机滚筒。生产效益显著的有双金属铸铁轧辊，加热炉底耐热钢辊道、无缝钢管毛坯，刹车鼓、活塞环毛坯、铜合金涡轮毛坯等。通过本次课题设计出性能更优良的离心铸造机满足工业发展需求。1.2 离心铸造概述1.2.1 离心铸造的定义、原理及特点离心铸造是将金属液浇入旋转的铸型里，在离心力的作用下充型并凝固成铸件的一种铸造方法。离心铸造用的机器称为离心铸造机。根据力学中的惯性，处于旋转状态下的金属液质点相应的产生了离心力，所以金属液在离心力的作用下凝固成形是离心铸造的一大特点。由于离心铸造时，液体金属是在旋转情况下充填铸型并进行凝固的，因而离心铸造便具有下述的一些特点：（1）液体金属能在铸型中形成中空的圆柱形自由表面，这样便可不用型芯就能铸出中空的铸件，大大简化了套筒，管类铸件的生产过程；（2）由于旋转时液体金属所产生的离心力作用，离心铸造工艺可提高金属充镇铸型的能力，因此一些流动性较差的合金和薄壁铸件都可用离心铸造法生产；（3）由于离心力的作用，改善了补缩条件，气体和非金属夹杂也易于自液体金属中排出，因此离心铸件的组织较致密，缩孔（缩松） 、气孔、夹杂等缺陷较少；（4）消除或大大节省浇注系统和冒口方面的金属消耗；（5）铸件易产生偏析，铸件内表面较粗糙。内表面尺寸不易控制。1.2.2 离心铸造机的分类与应用近年来，离心铸造机发展很快，类型日益增多，因而分类方法也很多。需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑根据铸型旋转轴在空间位置的不同，常用的离心机分为：（1）立式离心铸造机立式离心铸造的铸型是绕垂直轴旋转的，如图 1-1 所示，在这种机器上的铸造过程称为立式离心铸造。它主要用于生产高度小于直径的圆环类铸件。由于在这种机器上安装及稳固铸型比较方便，因此，不仅可以采用金属型，也可采用砂型，熔模型壳等非金属型。图 1-1 立式离心铸造示意图1-浇包 2-铸型 3-液体金属 4-皮带轮和皮带 5-旋转轴 3-铸件 7-电动机（2）卧式离心铸造机卧式离心铸造机的铸型是绕水平轴旋转的，如图 1-2 所示，在这种机器上的铸造过程成为卧式离心铸造。它主要用来生产长度大于直径的套筒类或管类铸件。图 1-2 卧式离心铸造示意图1-浇包 2-浇注槽 3-铸型 4-液体金属 5-端差 3-铸件其中，卧式离心铸造又可以分为：1，悬臂卧式离心铸造；2，在滚筒式离心铸造机上的卧式离心铸造；3，水冷金属离心铸管。立式离心铸造可分为：1，圆环形铸件的立式离心铸造；2，成形铸件的立式离需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑心铸造。1.3 离心铸造机的国内外发展现状离心铸造发展至今已有几十年的历史，第一个专利是 1809 年由英国人 Erchardt提出的，直到上世纪初才逐步推广于工业生产。我国 30 年代开始采用于生产铸铁管。现在离心铸造已经是一种应用广泛的铸造方法，常用于生产铸管，铜套，缸套，双金属钢背铜套等。对于像双金属轧锟，加热炉滚道，造纸及干燥滚筒及异型铸件（如叶轮）等，采用离心铸造也十分有效。目前已有高度机械化，自动化的离心铸造机，有年产量达数十万吨的机械化离心铸管厂。在离心铸造中，铸造合金的种类几乎不受限制。对于中空铸件，其内径最小为8mm，最大为 3000mm，铸件长度最大为 8000mm，重量最小为几克（金属牙） ，最大可达几十吨。1809 年，英国人埃尔恰尔特申请了有关卧式离心铸造和立式离心铸造的第一个专利。1849 年，英国人安德鲁逊克制作出第一台离心铸管机，而后生产了长达3.6m、直径为 75mm 的离心铸铁管。1857 年德国人汉内贝士麦提出用立式离心铸造生产轮圈。1862 年英国人惠尔利和鲍韦尔制作出了铸造轮圈的立式离心铸造机。1910 年德国人奥托勃里代发明用移动浇注槽生产金属型离心铸管的方法。1914 年巴西人代拉夫得和阿伦斯研究水冷型离心铸管法成功。1917 年美国人莫尔创造了砂型离心铸管法，1920 年开始用于大量生产。1950 年在瑞典开始用涂料金属型离心铸造法生产主要用于下水道的小口径铁管。50 年代美国离心铸管公司建立了树脂砂型离心铸管法。30 年代以后离心铸造法逐步推广应用于生产汽缸套、炮身、鼓轮等铸件。在 20 世纪 40 年代出现了用离心铸造法生产双金属复合冶金轧辊的工艺。需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑第二章 总体方案设计与工艺参数选择2.1 设计要求离心铸造是将液体金属浇入旋转的铸型中，使液体金属在离心力作用下充填铸型和凝固成型的一种铸造方法，卧式离心铸造机是离心铸造的主要设备之一，本次设计要求设计卧式离心铸造机，并且满足如下功能，其结构简图如图 2-1（1）离心机内缸要求能够改变大小；（2）离心机轴承装置要求有三种变速。图 2-1 卧式离心铸造机结构简图2.2 方案设计2.2.1 总体方案总体结构方案按照设计要求，结构方案简图如图 2-1，该卧式离心铸造机包含电动机、联轴器、传动轴、变速装置、金属型安装架、金属型、浇注槽等。2.2.2 内缸结构方案根据设计要求（1）离心机内缸要求能够改变大小，采用六个活动卡盘固定金属型，活动卡盘与金属型安装架通过螺栓连接，结构如下图 2-2 所示，通过移动活动卡盘调节离心机内缸直径大小。图 2-2 内缸结构简图需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑2.2.3 变速装置设计根据设计要求（2）离心机轴承装置要求有三种变速，如果采用三种不同的变速轴承，就需要三种不同转速的电机与之匹配，并且在速度切换时需要更换电机和变速轴承；本次设计为了实现快速变速中间的变速轴承采用三级变速箱的结构，如下图 2-3 所示.图 2-3 变速装置结构简图2.3 工艺参数选择2.3.1 熔炼炉的选择熔炼炉的选择如表 2-1。表 2-1 熔炼设备一览 6序号 名称 功率（KW ） 最大容量（T） 形式123电弧炉中频炉焦炭坩埚炉1002502.20.50.250.3卧式立式立式根据金属型的尺寸选择 1 号电弧炉。利用电弧热效应熔炼金属和其他物料的电炉叫电弧炉，电弧炉用于熔炼普通钢、优质碳素钢及各种合金钢、不锈钢。2.3.2 离心机转速的确定离心机转速直接影响铸件质量，转速过低使铸件内圆产生金属堆积，合金液中的氧化夹杂物不易离出，铸件产生类渣；转速过高铸件容易产生偏析。通常我们用如下经验方法来确定，见表 2-2 所示。需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑表 2-2 离心机转速表形式 直径（mm） 转速（ r/min）卧式5010010020020040040060080013009501100750950600750立式 6008008001100 600700500600本次设计的离心机有三种转速，选取转速范围为 5001000r/min。2.3.3 浇注温度浇注温度是保证合格铸件的主要参数之一。本次设计为管状零件，金属液充型时遇到阻力较小，又有离心压力或离心力加强金属液的充型性，故离心铸造是的浇注温度可比重力浇注低 510。浇注温度过高铸件外圆容易产生气孔，浇口部位将产生缩孔。浇注温度过低铸件外圆产生冷隔、皱皮，铸件内部产生夹层、壁厚不均、内圆堆积金属等缺陷。45 钢的熔化温度 14601467，出钢温度 15601580，浇注温度 15001550 。2.3.4 浇注速度离心机因采用金属型金属型，冷却速度较快，采用快速浇注能获得优质铸件。由零件参数得质量为 kg。根据表 2-3，选取包孔直径 30mm，浇注时4.)(20r间 0.5s。表 2-3 钢液浇注重量速度平均值包孔直径 浇注重量速度 备注30354045501020274255包孔直径:mm，浇注重量速度 :kg/s2.3.5 铸型转动时间当金属液注入金属模后，要有足够的时间使液态金属转变为固态金属，整个转变过程是在离心机旋转过程中进行的，不可以停机。若是过早停机，铸件将会产生凸瘤和不圆现象。最简单的办法是观察铸件颜色，呈暗红色时停机、取件。一般转动时间取 10s。2.4 原理分析需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑（1）离心力作用在旋转体上的离心力与旋转半径成正比，与角速度的平方成正比：（2-1）rmF2如旋转速度以 r/min 为单位，则（2-2 ）30/n（2-3）21.rFn为金属液质点的旋转速度（r/min）r液体金属任意点的旋转半径（cm）g重力加速度m金属液质点的质量（kg）（2）离心力场在旋转液体所占空间中，每一质点都受到离心力 的作用，因此，可把这一rm2空间称为离心力场。其中 为离心力加速度，方向远离旋转中心。（3）有效重度离心力场中单位体积液体金属的质量就是它的密度 ，这部分液体金属)/(3kg产生的离心力成为有效重度 。gr/2)m/N(3式中： 金属的重度)m/N(3该式表明旋转金属液的有效重度比在重力场中的重度大 倍。gr/2（4）离心压力离心铸造时，液体金属内部的重力场与铸件壁上的重力场一样，也会受到液体金属的压力作用，这种压力称为离心压力。离心压力的大小及分布情况由其本身的特点决定，现介绍如下：图 2-2 所示为截取卧式离心铸型中液体金属的横断面，其外径为 ，内径为 ,R0r旋转速度为 ，现在旋转的液体金属中取一微小单元，其旋转半径为 ,厚度为 , rd外边边长为 ，内边边长为 ,故微小单元的平均宽度为 ，如该rd2/dr a)2/(单元在轴向上的长度为 ，则该单元的质量 ，质量中心处于z darzrm)2/(需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑旋转半径为 的圆弧上，因此，这一微小单元所受的离心力为)2/(dr，这一离心力作用在为小单元旋转半径 处的液体金属面处，该面azr2)/( r的面积为 ，所以，有微小单元所受离心力引起的离心压力为：Rdrr图 2-4（2-12）drrdazpd )2()2(2式 2-12 中 ，故可把 忽略不计，则式 2-12 变为：/dr（2-13 ）rp2对于 2-13 中，取 至 处的定积分，得：0r（2-14）rddp002对式 2-14 中 、 各为自由表面和 r 处的离心压力。所以，r（2-15 ）)(2)(2200gpr 式中 液体金属的重度重力加速度g由式 2-15 可知，卧式离心铸造时，液体金属中的等压面是以旋转轴为轴线的圆柱面，旋转半径不同时，离心压力值也不同，从自由表面 处起至外径 处，压力0rr变化成抛物线规律分布，在 处为最大，即：R（2-16）)(220rgpr需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑就是旋转中液体金属对旋转型壁作用的离心力rp第三章 动力与传动机构设计3.1 电动机的选择带动铸型旋转的电动机以在启动铸型，克服铸型惯性达一定转速时所需的功率为最大，所以离心铸造机上电动机应按启动时所需功率进行选择：N=2()360iGDnkwt式中： -机器上各传动件启动时所需功率总和，2()it-某一传动件质量（kg）iG-某一转动件的最大旋转直径。 （m）iD-某一转动件在启动后的最大转速nk -安全系数。1.11.3 -传动效率安全系数，一般取 0.70.8t-启动时间.秒,一般取 48 秒.计算如下:GV铸 型227.2*10(.70.5)*.135.6kg2536581.6.KW选择电动机为 180M,1500r/min,功率为 22kw.3.2 联轴器的选择联轴器10是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑对于已标准化和系列化的联轴器，选择合适类型后，可按转矩、轴直径和转速等确定联轴器的型号和结构尺寸。3.2.1 确定联轴器的计算转矩运转过程中，可能出现动载荷及过载荷等现象，所以，应取轴上的最大的最大转速作为计算转矩。如最大转矩不能精确求得时，可按下式计算。Tca=KaT nPT950式中 T-联轴器所需传递的名义转矩，N.mTca-联轴器所需传递的计算转矩，N.mKa-工作情况系数，小型机械故选=1.33.2.2 确定联轴器的型号及尺寸根据计算转矩、轴直径和转速等，由下面的条件，从有关手册中选取联轴器的型号和结构尺寸。TcaTnnmax 式中 T-所选联轴器型号的许用转矩，N.m；n-为联轴器的转速，r/min；nmax-所选联轴器允许的最高转速，r/min。多数情况下，每一型号联轴器适用的轴的直径均由 一个范围。标准中已给出轴直径的最大与最小值，或者给出适用转矩范围。名义转矩 T=9550 =40.64N.mnP计算转矩 Tca=KAT=1.340.64=54.46N.m选用固定式凸缘式联轴器， 。428651JYG许用扭矩 112N.m许用转速 9500 r/min凸缘式联轴器特点特点：构造简单，成本低，可传递较大转矩。不允许两轴有相对位移，无缓冲。凸缘联轴器的材料可用灰铸铁或碳钢，重载时或圆周速度大于30 米/ 秒时应用铸钢或锻钢。在本次设计中联轴器材料选取碳钢 Q235。3.3 轴承的选择滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。滚动轴承的作用，支承转动的轴及轴上零件，并保持轴的正常工作位置和旋转精度。滚动轴承使用维护方便，工作可靠，起动性能好，在中等速度下承载能力较高。与滑动轴承比较，滚动轴承的径向尺寸较大，减振能力较差，高速时寿命低，声响较大。圆柱滚子轴承13 是滚动轴承中最为普通的一种类型。基本型的圆柱滚子轴承由一个外圈，一个内圈、一组钢球和一组保持架构成。 圆柱滚子轴承类型有单列和双列两种，单列圆柱滚子轴承类型代号为 6，双列圆柱滚子轴承代号为 4。其结构简单，使用方便，是生产最普遍，应用最广泛的一类轴承。圆柱滚子轴承的工作原理，圆柱滚子轴承主要承受径向载荷，也可同时承受径向载荷和轴向载荷。当其仅承受径向载荷时，接触角为零。当圆柱滚子轴承具有较大的径向游隙时，具有角接触轴承的性能，可承受较大的轴向载荷 ，圆柱滚子轴承的摩擦系数很小，极限转速也很高。本次设计选择单列圆柱滚子轴承，代号是 61807，规格为 。742353.4 传动齿轮的设计本卧式离心机采用三级变速，前述选定变速范围为 5001000r/min，电机转速为1500r/min。因此选定三级变速的传动比为： 3;.2;5.1iii传动比越大转速越低，转矩越大，第三级齿轮传动比最大，本次计算以第三级齿轮为例进行计算。3.4.1 选精度等级、材料和齿数采用 7 级精度由表 6.1 选择小齿轮材料为 40Cr（调质） ，硬度为 280HBS，大齿轮材料为 45 钢（调质） ，硬度为 240HBS。选小齿轮齿数 201Z大齿轮齿数 取63i 02Z3.4.2 按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算，即需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑3211)(2.HEdtt ZuTkd1） 确定公式各计算数值（1）试选载荷系数 6.tK（2）计算小齿轮传递的转矩mNT0.1259.902（3）小齿轮相对两支承非对称分布，选取齿宽系数 6.0d（4）由表 6.3 查得材料的弹性影响系数 2/18.9MPaZE（5）由图 6.14 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 H601lim大齿轮的接触疲劳强度极限 Pa52li（6）由式 6.11 计算应力循环次数 91 10.)830(1560hjLnN79284.3.（7）由图 6.16 查得接触疲劳强度寿命系数95.01NZ9.02NZ（8）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为 1，安全系数为 S=1，由式 10-12 得 MPaSHN570695.0lim1 ZH 398.2li2（9）计算试算小齿轮分度圆直径 ，代入 中的较小值td1Hmdt 54.8)39.(46.02.13231 需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑计算圆周速度 v smndvt /95.660154.8.3106计算齿宽 bdt 12.534.81计算齿宽与齿高之比 b/h模数mZmtnt .20.1齿高 78.36.4/.53/06.14hbnt计算载荷系数 K根据 ，7 级精度，查得动载荷系数smv/9.6 3.1VK假设 ，由表查得NbFtA10.HK由于载荷中等振动，由表 5.2 查得使用系数 25.1AK由表查得 35.1H查得 28FK故载荷系数 194.235.01.25HVAK（10）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式可得 mdtt 6.98./14.5.8/331（11）计算模数 Zm2.0/6.9/13.4.3 按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为 321FSdnYZKT（1）确定公式内的计算数值需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑由图 6.15 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE501大齿轮的弯曲疲劳强度极限 382由图 6.16 查得弯曲疲劳寿命系数9.01NZ.2N计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为 1，安全系数为 S=1.3，由式得MPaSFENF 2.346.5091 ZFEF 9.8.122计算载荷系数 613.20.5.FVAK（2）查取齿形系数由表 6.4 查得 8.21FaY7.2Fa（3）查取应力校正系数 由表 6.4 查得5.1Sa74.2Sa（4）计算大小齿轮的 ，并比较FSaY014689.9.2687 53.3421FSaFY大齿轮的数据大（5）设计计算 mm64.0189.206.133 3对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数 4.64mm，圆整取标准值 m5.0mm需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑并按接触强度算得的分度圆直径 md36.981算出小齿轮齿数 取705/./1Z201Z大齿轮齿数 取232i 23.4.4 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径 mZd30561221（2）计算中心距 mda20/)310(2/)(1 （3）计算齿宽宽度 取b6.B65;1序号 名称 符号 计算公式及参数选择1 齿数 Z 20，602 模数 m 5mm3 分度圆直径 21dm30,14 齿顶高 ah55 齿根高 f 2.66 全齿高 hm5.17 顶隙 c8 齿顶圆直径 21d30,9 齿根圆直径 43f 5.287,.10 中心距 am3.5 轴的设计轴的结构设计是要确定轴的合理外形，包括各段轴长、直径及其他细节尺寸在内的全部结构尺寸，轴的结构受多方面因素的影响，没有一个确定形式，而是随着工作条件与要求的不同而不同。设计时应考虑以下三点：（1）满足使用要求。轴上零件在轴上有可靠的轴向固定和周向固定。需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑（2）轴的结构工艺性。进行轴的设计时，应尽可能使轴的形状简单，并且具有良好的可加工性和装配工艺性能。（3）提高轴的疲劳强度。轴一般在变应力下工作，多数因疲劳而失效。因此应设法提高轴的疲劳强度。3.5.1 轴的尺寸确定轴的材料主要是碳钢和合金钢。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的方法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常见的是 45 钢。本次选择轴的材料也是 45 钢。拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计前提，它决定这轴的基本形式。所谓装配方案，就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和祥和关系。本此离心机设计的装配方案是：半联轴器、轴承、半离合器依次从轴的右端向左安装。零件在轴上的定位和装配方案确定后，轴的形状便大体确定。各轴段说需的直径在轴上的载荷大小有关。先确定轴的最小直径10 ，如式3minPCdmm，此轴段有键槽增大 3%， =18.62mm08.1954233in mind式中 P 是离心机功率，为 4KW；n 是铸型转速，为 950r/min；C 是计算常数，见表 3-1，取 112。表 3-1 轴常用材料的 C 值轴的材料 Q235、20 35 45 40Cr、35SiMnC 160 148 135 125 118 112107 102 98输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，选择输出轴的直径为 25mm，半联轴器与从动轴直径 28mm，此处设置一轴肩用来固定半联轴器和便于轴承拆卸此段轴承，轴肩不能过高，取2.5mm，此段轴长 15mm。轴承处直径 35mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半离合器左端面间的距离为 30mm，轴承盖的宽度为 20mm，所以此段轴长为 50mm，离合器处直径为 28mm，轴尺寸如图 3-1 所示。需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑图 3-1 轴尺寸图14153.5.2 轴的校核对于一般用途的轴，按当量弯矩计算轴的强度或直径已足够精确。但由于上述计算中没有考虑应力集中、轴径尺寸和表面品质等因素对轴的疲劳强度的影响，因此对于重要的轴，还需要进行轴危险截面处的疲劳安全系数的精确计算，评定轴的安全裕度。本次设计轴的材料为 45 钢。即建立轴的危险截面的安全系数的约束条件。安全系数的约束条件12 ，如式。sSca2maks1a1对一般转轴，弯曲应力按对称循环变化，故 当轴不转动或载0,/mmWM荷随轴一起转动时，考虑到载荷波动的实际情况，弯曲应力可作为脉动循环变化考虑，即 。但多数情况下，转矩变化的规律往往难于确定。一般而)2/(WMma言，对单方向转动的转轴，常规之为按脉动循环变化，即 ；若轴)2/(Tma经常正反转，则应按对称循环处理，即 。0,/mTaW对于应力循环严重不对称或短时过载严重的轴，在尖峰载荷作用下，可能产生塑性变形，为了防止在疲劳破坏前发生大的塑性变形，还应按尖峰载荷校核的静强度安全系数，其强度条件，如式。 0020SS需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑max0sSax0s式中 -静强度计算安全系数；0S、 -只考虑弯矩和扭矩时的静强度安全系数；静强度许用安全系数；0、 材料抗弯、抗扭屈服极限；s、 尖峰载荷所产生的弯曲、扭转应力。如式。maxaMPa5.182.0641.33ax dTWMMPa.23maxam 6.402.5183.092.71 makS .1.9.85.41mak（1） ， 分别为材料在弯曲和扭转时的对称循环疲劳极限，查手册分别取1275，140。（2） 许用安全系数，一般取 1.52.5；S（3）有效应力集中系数，查手册取 ， ；52.k8.1k（4）绝对尺寸系数，按 d=25，查手册取 ， ；309（5）表面质量系数，按车光，查手册取 。9.安全系数得需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑5.213.46.1.4202 S故该轴的强度符合要求。3.6 键的选取和校核3.6.1 键的选取键10联接就是用键把轴和轴上的零件联接起来的一种结构形式。由于这种联接具有结构简单、工作可靠、装拆方便等优点，因此获得了广泛的应用。键是标准件，分为平键、半圆键、斜键等设计时应根据各类键的结构和应用特点进行选择。由于在离心机的设计过程中，所用的键都是静联接，要传递的转矩也不是很大，故选择普通平键。在该装置中有四处键联接分别是：电动机与联轴器联接，联轴器与轴的联接，轴与离合器的联接，离合器与模具的联接。查手册选取键。1）电动机与联轴器的联接，此处轴直径 25mm，所以 b h 选择 8 7，L 取32。2）联轴器与轴的联接，此处轴直径 28mm，所以 b h 选择 8 7，L 取 20。3）轴与离合器的联接，此处轴直径 28mm，所以取 b h 选择 8 7，L 取 18。4）离合器与模具的联接，此处轴直径 28mm，所以取 b h 选择 8 7，L 取28。3.6.2 键的校核平键联接可能的失效形式有：1）在静联接的情况下，较弱零件的工作面可能被压溃；2）在动联接的情况下，出现过度磨损；3）键被剪断。实际上，平键联接最易发生的失效形式通常是压溃和磨损，一般不会发生键被剪断的现象。因此，平键联接的强度一般只需进行挤压强度或耐磨性计算，但对重要的场合，也要验算键的强度。轴与联轴器的材料为 45 钢，查手册得 p=110Mpa根据键的校核公式11 ，如式得：dhlT4MPadhlT1087.52475106.43需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑MPadhlT1062.9172804.53故满足挤压要求。第四章 金属型设计4.1 离心铸造常用铸型离心铸造时使用的铸型有两大类，即金属型和非金属型。非金属型可为砂型、壳型、熔模壳型等。由于金属型在大量生产、成批生产时具有一系列的优点，所以在离心铸造时广泛地采用金属型。卧式悬臂离心铸造机上的金属型按其主体的结构特点可分为单层金属型和双层金属型两种。图 4-1 和 4-2 所示为这两种铸型的结构特点。在单层金属型中，型壁由一层组成，单层金属型结构简单，操作方便，但它损坏后需要制作新的铸型才能开始生产，在此铸型中只能浇注单一外径尺寸的铸件。而在双层金属型中，型壁由两层组成，铸件在内型表面成形。图 4-1 单金属离心铸型 图 4-2 图双层金属离心铸型1-端盖 2-铸型本体 3-端盖夹紧装置 1-外型 2-内型 3-端盖 4-销子需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑4.2 金属型的结构设计金属型必须以零件的大小作为标准，铸件外径小于 200mm，金属型组装图9如图 4-3 所示。图 4-3 金属型组装图4.3 金属型参数的计算4.3.1 衬套设计衬套的作用就是为了方便零件脱模，在衬套表面，涂由一层隔热物资，作用是使零
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