盖膜机变速机构中蜗轮轴的设计

摘要：为了满足种植农作物规模的不断扩大，在种植农作物时都会在播种后或者刚刚栽种的作物幼苗上铺盖一层地膜；地膜具有隔绝农药、保护作物等优点。现代市场上已应用比较多的是自动盖膜机，这种盖膜机功能齐全，操作方便，自动化程度高。结合机械专业知识，该论文用简单明了的案例来介绍盖模机变速机构中蜗轮轴的通用设计思路。

关键词：地膜自动盖膜机 自动化程度蜗轮轴

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

一、估算轴径，选择连轴器

1.初步估算轴径选择轴的材料为45钢，调质处理。查机械设计手册[ 机械设计基础，卜祥安主编，北京师范大学出版社，2008年7月]表19.1-1，可得材料力学性能参数为：；；；；。

查机械设计手册表19.3.-1公式，可初步计算轴径，根据已选材料查机械设计手册表19.3-2，可选取A=115，得

2.根据实际工作需要，应选择50mm、允许最大转矩为850的平键套筒联轴器。

二、轴结构的初步设计

根据受力（图1是蜗轮轴的受力分析），应选取圆锥滚子轴承，型号初选30214。

如图a所示，按最简单的结构设计轴，与轴承配合处取直径，与齿轮配合处直径也取，齿轮与轴承之间采用套筒轴向定位方式；查国家标准手册轴承宽度T=26.24mm，端盖宽B=25.5mm。

三、轴的力学性能分析与设计

1.轴的受力分析如图b所示：

轴传递转矩

蜗轮圆周力

蜗轮径向力

蜗轮轴向力

根据机械设计原理，联轴器由于制造和安装而产生的附加轴向力：

2.轴的支反力分析

1）如图c所示，在水平平面内的支反力：

由得

由：

2）如图e所示，在垂直平面内的支反力：

3）如图g所示，由于的作用，在支点A和B处的支反力：

由得

3.弯矩及弯矩图分析

1）如图d所示，蜗轮的作用力在水平平面的弯矩图：

2）如图f所示，蜗轮的作用力在垂直平面的弯矩图：

由于蜗轮作用力在D截面上的最大合成弯矩：

3）如图h所示，由于作用的弯矩图：

当上述合成弯矩共面时该轴最危险，该弯矩为二者之和，截面最大合成弯矩为：

4）如图i所示，作转矩图：

四、轴的强度校核

1.确定危险截面

根据轴的结构及上述弯矩图、转矩图，可确定在截面B处弯矩较大，并存在与轴承配合时引起的应力集中；截面E处弯矩也比较大，直径小，又有圆角结构引起的应力集中；截面D处弯矩最大，且有键槽及齿轮配合引起的应力集中，故属危险截面。

2.安全系数校核计算由于该减速器轴转动，弯矩引起对称循环弯应力，转矩引起为脉动循环切应力。

根据机械设计手册表19.3-17查得抗弯断面系数

弯曲应力幅为：

根据受力分析，由于是对称循环应力，故平均应力

查机械设计手册公式（19.3-2），可得：

切应力幅为：

根据式（19.3-3）：

轴D截面的安全系数由式（19.3-1）确定

由机械设计手册表19.3-5可知,该轴D截面是安全的。

图1 蜗轮轴的受力分析

五、综上设计，可初步设计简易的蜗轮轴，其结构设计图如图2所示。

图2 蜗轮轴的结构设计图

参考文献：

机械设计基础，卜祥安主编，北京师范大学出版社，2008年7月

机械设计基础，乔峰丽主编，机械工业出版色，2011年1月

机械原理第七版 孙桓主编， 高等教育出版社，2006年7月

机械工程材料，朱怀忠主编，北京理工大学出版色，2011年7月