联轴器课程设计

目录
1.零件简介 (2)
2.基本结构参数及技术要求 (3)
3.生产方式及条件 (3)
4.铸造工艺方案 (3)
4.1 浇铸位置和分型面 (3)
4.2 确定工艺参数 (3)
4.3 造型和造芯 (4)
5.浇铸系统的设计 (7)
5.1 浇铸系统类型 (7)
5.2 确定内浇道相关参数 (8)
5.3 确定直浇道的位置和高度 (8)
5.4 浇铸时间及金属液的上升速度 (8)
5.5 浇口比及各组员截面积 (9)
5.6 浇铸系统图示 (10)
6.冒口的设计 (10)
6.1 铸件冒口补缩设计原理 (10)
6.2 冒口相关参数的计算 (10)
6.3 冒口的设置 (11)
6.4 校核冒口数目 (11)
7.冷铁的设计 (11)
7.1 冷铁的设置部位 (11)
7.2 冷铁材料的选择 (11)
7.3 冷铁厚度的确定 (11)
8.设计心得 (14)
9.参考文献 (15)
零件简介
连轴器是机械产品中一种常用的部件，用来连接两轴或轴和回转件，并在传递运动和动力过程中，一同回转而不脱开也不改变转动方向和扭矩大小。

连轴器主要分为十字联轴器、夹壳联轴器、万向联轴器、柱销联轴器、梅花联轴器、星形联轴器、弹性联轴器等。

由于制造和安装不可能绝对精确，以及工作受载时基础、机架和其它部件的弹性变形与温差变形，联轴器所联接的两轴线不可避免的要产生相对偏移被联两轴可能出现的相对偏移有：
轴向偏移图a）、径向偏移图b）和角向偏移图c），以及三种偏移同时出现的组合偏移d）两轴相对偏移的出现，将在轴、轴承和联轴器上引起附加载荷，甚至出现剧烈振动。

因此，联轴器还应具有一定的补偿两轴偏移的能力，以消除或降低被联两轴相对偏移引起的附加载荷，改善传动性能，延长机器寿命。

为了减少机械传
动系统的振动、降低冲击尖峰载荷，联轴器还应具有一定的缓冲减震性能。

基本结构参数及技术要求
1.材质：T200
2.壁厚：主要圆筒壁厚为37.5mm ，底座厚为48.75mm 。

3.结构：铸件为带底座的长筒类结构，毛坯轮廓尺寸为，凸台外圆：
205204.75mm φ⨯，底座外圆：363.556.75mm φ⨯ ，通孔： 109φ ，螺栓孔：21.5φ 。

4.质量：铸件质量为53.34kg 。

5.其他要求：铸件要求硬度均匀，不能存在任何铸造缺陷（铸件各表面均需机械加工），铸件需经过人工时效处理。

生产方式及条件
大批量生产；自硬树脂砂，手工造型和制芯；冲天炉熔炼；铸造所达到的公差等级为CT11~13。

铸造工艺方案
1.浇铸位置和分型面
根据该铸件的特点，采用顶注式浇铸系统，两箱造型。

（见浇铸示意图）
2.确定工艺参数
①、加工余量：铸件内外圆各为5.5mm ，顶面为8.0mm ，底面为5.5mm ，螺栓孔为3.5mm 。

②、每箱铸件数量：每箱一件。

③、起模斜度：联轴器铸造型较为简单，可以采用木模手工加工制造，查阅相关文献资料可以确定
上沙箱木模的起模斜度为：=α00 40' ，a=1.2mm 。

下沙箱木模的起模斜度为：=α0030'，a=1.4mm 。

如图下所示：
④、铸造圆角：铸件上相邻两壁之间的交角，应做出铸造圆角，防止在尖角处产生冲砂及裂纹等缺陷。

圆角半径一般为相交两壁平均厚度的1/3~1/2。

所以可以确定铸件的铸造圆角为：圆角半径R=1/3×1/2(48.75+37.5)≈8mm。

⑤、缩尺：各向缩尺0.8%。

⑥、最小铸出孔：六个均布的螺栓孔。

⑦、浇铸温度：1340~1380℃。

3.造型和造芯
①、造型和造芯材料的选择：
联轴器铸件是大批量生产，造型和造芯的方法可以选择手工造型。

但它有生产率低，劳动强度大，铸件质量不易稳定的缺点。

造型方法选用砂箱造型，其操作方便，无论是大、中、小型铸件，还是大量、成批和单件生产均可采用。

型砂选择：铸钢用的型砂和泥心砂，其主要的组成部分是石英砂和耐火粘土。

作为造型材料的沙子性质，由砂粒形状和大小，氧化硅的含量，以及沙子中存在的各种混合物来确定。

该铸件型砂选用瘦沙（粘土含量2~10%）来代替石英砂。

在湿模造型时，小型和中小型钢铸件泥心砂可以采用小颗粒的半肥沙（粘土含量10~20%）作为附加物加入石英砂中。

加入的耐火粘土，
其工艺试样的抗压强度应为0.5~0.6公斤/公斤2。

耐火粘土应该是白色或者淡灰色的，不应有可被肉眼看出的混杂物，如砂子、矿石、石灰等。

碎粘土所含水分不应超过2%。

.（铸件材料是铸铁时，制造湿砂型的粘土砂所用粘土为膨润土，湿抗压强度一般为80-120kpa。

含水量为4.5-5.5％，透气性为60-100，型砂配比70/140目占33，100/200目占17%，红砂占50%。

芯砂选择油砂或水玻璃砂。

）造芯的方法可采用芯盒造芯和刮板造芯，前者用于造各种形状、尺寸和批量的砂芯，后者用于造单件小批量生产，形状简单或回转体砂芯。

主体砂芯的中部用带孔钢管作芯骨和排气道。

另外，要求用强度较高，变形量较小的芯。

木模图示如下：
②、芯头及芯座的设计
采用垂直型芯，查阅相关资料可得，垂直芯头的高度h一般取15~150mm，型芯横截面面积越大，型芯高度H越高，h也越高。

下芯头的斜度δ较小些，一般为50左右，以增加型芯安放的稳定性，上芯头的斜度δ大些，一般为100左右，以利于合箱。

所以，根据联轴器铸件的实际情况可得
垂直芯头的高度h=20mm。

下芯头的斜度δ=500。

上芯头的斜度δ=100。

如下图所示：
④、型芯盒的设计
中心孔型芯的芯盒造型如下图所示
装配图造型如下图所示
浇铸系统的设计
1.浇铸系统类型
根据该铸件的特点，采用顶注式浇铸系统，设置浇口杯，直浇道和内浇道。

其中，浇口杯采用漏斗形浇口杯，其结构简单，适用于砂型铸造及金属铸造的小型铸件，但挡砂作用差，由于金属液易产生绕垂直轴旋转的涡流，易于卷入气体和熔渣。

2.确定内浇道在铸件上的位置、数目和金属引流方向
内浇道在铸件上的位置及金属引流方向如图所示。

内浇道的数目为一个。

内浇道设计时，应注意，使内浇道中的金属液畅通无阻地进入型腔，不正面冲击铸型壁、芯砂；内浇道不应妨碍铸件的收缩，避免铸件的变形和裂纹；内浇道的设计要避开铸件的重要部位，开在容易清理和打磨的地方。

3.确定直浇道的位置和高度
直浇道过低会使充型及液态补缩压力不足，易出现铸件棱角和轮廓不清晰、浇不足、上表面缩凹等缺陷。

直浇道的位置要设在横、内浇道的对称中心点上，使金属流程最短，流量分布均匀。

4.浇铸时间及金属液的上升速度
联轴器铸件质量小于250kg ，属于中小型铸件。

其浇铸时间为4~6秒，铸件型内金属液的最小上升速度min v =10~20mm/s
5.浇口比及各组员截面积
根据查阅相关文献表格，对于中小型铸件的半封闭浇铸系统，浇铸比为： =~~F F F ∑∑∑直横内：：（1.11.2）：（1.3 1.5）：1
联轴器铸件的浇铸比确定为：
=F F F ∑∑∑直横内：： 1.2：1.4：1
根据查阅相关资料，确定联轴器铸型的吃砂量为：A=70mm ，
B=90mm,C=80mm ，示意图如下：
直浇道压头：H=118.75，流量系数取u=0.58
F直12002
所以可以计算出直浇道截面积：=mm
F横10002
横浇道截面积：=mm
按照直流道横流道的标准规格，选择截面为梯形的浇道，查阅相关手册资料可以确定：
直浇道梯形截面的相应尺寸为：20mm（上底宽）⨯40mm（下底宽）⨯40mm（高）横浇道梯形截面的相应尺寸为：16mm（上底宽）⨯38mm（下底宽）⨯38mm（高）
6.浇铸系统图示
冒口的设计
1.铸件冒口补缩设计原理
冒口的主要作用是在铸件凝固收缩过程中，提供由于铸件收缩所需要补给的金属液，对铸件进行补缩，防止产生缩孔、缩松等缺陷。

冒口应设置在铸件热节圆直径y d 较大的部位。

冒口尺寸计算通常采用比例法，其基本原理是使冒口根部的直径d 大于铸件被补缩处的热节圆直径y d ，冒口高度HM 由所选定的系数乘以d 得出。

2.冒口相关参数的计算
铸件热节圆在联轴器底座与侧壁相交处，y d 近似取50mm ，
冒口根部宽度为：M d =1.5⨯y d =75mm
冒口高度为：M H =(1.5~2.5)M d ，取2.5，所以M H =2.5⨯75=187.5mm 。

补缩长度为：s=π⨯（50+80）=408.2mm
查表可得，冒口的相对长度L=30%~35%，也就是说冒口根部的总长度nl 要占铸件补缩长度s 的1/3左右，才能保证品质。

即：（n ⨯M d /s)⨯100%=30%，可
以计算得n=1.8。

所以冒口数量取整数2，即n=2。

3.冒口的设置
铸件的冒口采用圆柱形冒口，冒口以铸型轴线对称布置。

如下图所示
4.校核冒口数目
H=187.5mm，根据相关数据可以计算得单冒口根部直径M d=75mm，高度M
个冒口的质量为5.8kg，当金属液的收缩率为1.0%，冒口补缩效率η=15%时，每个冒口的最大补缩能力为6.67kg。

所以两个冒口的最大补缩能力的总质量是
m=2⨯6.67=13.34kg。

通过校核可以得知两个冒口基本可以满足使用要求。

冷铁的设计
1.冷铁的设置部位
冷铁设置在联轴器底座与侧壁相交处。

因为此处铸件部位厚大，在凝固时比周围的连接壁凝固得晚，得不到足够的液体金属补缩，容易产生缩孔、缩松和裂纹。

在这些局部热节处放置冷铁，可使其比临近的连接壁早凝固，或与周围的连
接壁同时凝固，以防止在这些热节部位产生缩松或缩孔缺陷。

2.冷铁材料的选择
冷铁材料选择铸铁冷铁。

铸铁冷铁的蓄热系数较大，可以吸收较多的热量，有比较强的激冷能力。

铸铁冷铁制作方便、成本低廉、应用广泛，尤其放在铸件底部或末端以加强铸件的凝固次序时，一般使用铸铁冷铁。

但是，铸铁的热导率比较小，激冷速度比较慢，对于局部小的热节，要求激冷速度快时，使用铸铁冷铁效果差。

联轴器铸造所需的铸铁冷铁可以用型材直接制作。

3.冷铁厚度的确定
冷铁选择圆形冷铁，根据相关文献表格，可以确定圆形冷铁直径为：
d=25mm。

浇铸示意图
毛坯图（注：螺栓孔加工余量未标示出）
由上述铸造工艺方案中加工余量：铸件内外圆各为5.5mm，顶面为8.0mm，底面为5.5mm，螺栓孔为3.5mm。

可以确定上述图示中个组分尺寸为：铸出中心孔直径φ=109mm
铸出螺栓孔直径φ=6⨯21.5mm
凸台外圆直径φ=205mm
底座外圆直径φ=363.5mm
底座高h=56.75mm
铸件总高度H=204.75mm
设计心得
通过此次的课程设计，我更加深刻地了解到铸造工艺在模具制造领域的应用，为今后从事相关方面的工作提前打下了基础。

在课程设计过程中，运用到了Proe和CAD的相关操作，而自己对于这些早已经忘记了。

所以为了作图分析，自己又将Proe和CAD大体复习了一遍，更加加深了印象。

为期一周的课程设计，遇到了许多自己不懂的知识，感谢其他同学在这方面给的指导和建议。

而这同时也增强了自己处理困难，独立查阅资料的能力。

参考文献
《材料成型工艺基础》沈其文主编 3版华中科技大学出版社 2003 《工程材料及应用》周风云主编华中科技大学出版社 2版 2002 《铸造工艺及设备》曹瑜强主编机械工业出版社 1版 2003。