金屬件與塑料件裝配工裝設計【手動壓力機】【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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In order to develop more advanced metal parts and plastic parts assembly tooling, it has important research significance for the selection and design of metal parts and plastic parts assembly tooling. In today's times, the hand press is an important equipment for the mechanical assembly industry, so they also promote the development of metal parts and plastic parts assembly machinery. At present, the inherent potential value of the metal parts and plastic parts assembly machinery industry in our country still needs to be excavated. Further research on the assembly and assembly machinery of metal parts and plastic parts will bring important positive significance to the individual and the community and the society. At the same time, the comprehensive ability of the students can be developed. And the most important thing is the overall design. First, we should let the graduates now lay the foundation of professional knowledge and enhance their knowledge so as to be able to work well in the future. Second, they can make them look at problems in a developmental perspective, give full play to their ability to innovate and break through practical problems. For the design of the assembly and assembly of metal parts and plastic parts, it has a wide range of knowledge and strong comprehensiveness. The students must rely on the excellent professional ability and mass knowledge, plus the ability to draw a graph on the computer. Therefore, students can actively think and study the design topic, so that students can improve the ability to solve the problem in the analysis, and thus can also accumulate useful work experience for the future. This paper will give a brief overview of the history of the assembly and assembly of metal parts and plastic parts, and a brief introduction to the concept of the work of the assembly and assembly of the metal parts and the plastic parts, and a summary of the development of the metal and plastic assembly tooling at home and abroad, and the synthesis of how its structure is set up. Concept. In this paper, the structure and design of the assembly and design of the assembly of metal and plastic parts are done. The reference data of the device is located, the strength of the assembly is checked, its movement is analyzed, and each mechanical structure and size of the assembly and assembly of the metal parts and the plastic parts are determined and located respectively. Key words: Spring, press, crank 目 錄 目 錄 I 第1章 緒論 5 1.1選課的依據(jù)及課題的意義： 5 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 5 1.3產(chǎn)品用途及其適用范圍 7 1.4本次畢業(yè)設計主要完成的任務 7 1.5實現(xiàn)方法及預期目標 7 第2章 金屬件與塑料件裝配工裝的設計方案 8 2.1 設計思想 8 2.2 金屬件與塑料件裝配工裝的工作原理及組成 8 2.3 金屬件與塑料件裝配工裝的驅(qū)動方案設計 9 第3章 曲柄滑塊機構的設計計算 10 3.1曲柄壓力機的結構 10 3.2曲軸的設計 10 3.3曲軸的材料選擇 11 3.4曲軸設計計算 12 3.4.1預選曲軸有關尺寸 12 3.4.2核驗軸頸尺寸 12 3.4.3計算及繪制許用負荷圖 13 3.5連桿組件的設計 15 3.5.1壓力機的連桿組 15 3.5.2連桿的設計 16 3.5.3連桿材料 16 3.5.4連桿長度和桿身設計 16 3.6導軌的選擇 17 3.6.1導軌的基本要求 17 3.6.2導軌的材料及熱處理 17 3.7軸的選擇 18 3.7.1軸瓦的特殊性 18 3.7.2軸瓦材料的性能要求 18 3.7.3軸瓦的形式及定義 18 3.8彈簧的選擇 18 結論 22 參考文獻 23 致謝 24 24 第1章 緒論 1.1選課的依據(jù)及課題的意義： 最近幾年來，中國的金屬件與塑料件裝配工裝已經(jīng)取得了很大的成績，但與國外產(chǎn)品相比之下仍存在多年的技術差距。本課題對金屬件與塑料件裝配工裝進行研究設計，目的在于使我們更深層次的了解金屬件與塑料件裝配工裝運作過程及設計的原理，從而能夠?qū)ζ浼右愿倪M完善，并且考核我們4年來所學的機械知識。伴隨著科技的進步，涌現(xiàn)出很多新的機械設計方法，為設備的研發(fā)制造奠定了堅實的基礎，為了能夠研發(fā)出更為先進的金屬件與塑料件裝配工裝，對金屬件與塑料件裝配工裝的選型設計有著重要的研究意義。 在我們的國家，金屬件與塑料件裝配工裝技術的研究和應用起步雖然晚于西方歐美等發(fā)達國家，但近年來的發(fā)展得非常迅速。一部分大型企業(yè)已經(jīng)逐步引入單金屬件與塑料件裝配工裝技術應用到制造方面，以此來代替人工勞動力。這次畢業(yè)設計是金屬件與塑料件裝配工裝的設計。金屬件與塑料件裝配工裝是依據(jù)工部件裝配的需要。生產(chǎn)過程中的壓力機因為具有非常高的實用性，可以適用于各種產(chǎn)品的壓接及裝配。本次設計主要是將他們學到的知識與輔助材質(zhì)結合起來運用到設計中，大大的鞏固以及深化了所學知識，掌握機械系統(tǒng)設計計算的一般過程和方法，確定正確合理的執(zhí)行機制，使用標準機械元件，熟練使用機械基本回路構成滿足基本性能要求的 機械系統(tǒng)管理。設計過程中最重要的是繪圖。這不僅可以清楚地顯示設計的內(nèi)容，而且還能干體現(xiàn)知識是否被充分理解掌握。 還是需要大力發(fā)展機械行業(yè)才能夠使得我國的生產(chǎn)力得到提高，我國的綜合國力也與此行業(yè)的發(fā)展有著重大的關系。在這個日新月異的社會當中，研究發(fā)展才是進步的墊腳石。 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我們國家的發(fā)展與進步的歷史基本上和西方發(fā)達國家一致，但是我們國家是屢敗屢戰(zhàn)中摸吧滾打起來的，所以我們自己也要銘記這一段歷史。也為我國未來的輝煌成績奠定了最為重要的基礎。 20世紀五十年代，天津壓力機設備裝置廠研制出手動壓力機，此開啟了中國金屬件與塑料件裝配工裝制造工藝的發(fā)展。金屬件與塑料件裝配工裝由于存在性 能差，外觀差，自動效果差，質(zhì)量差等缺點，只有較為少數(shù)的廠商會選擇使用我們的系統(tǒng)。只有少數(shù)幾個大城市和少數(shù)自動情況下的制度和經(jīng)濟狀況，然而，我國歷史上的這種情況是比較少的。日常生活中，我們常見的手板壓機構有三種：齒輪齒條式、導柱彈簧復位式以及全自動液壓壓力機。 我國成功研制出金屬件與塑料件裝配工裝之后，拉近了我國和世界先進國家的自動化之間的距離，并成為了我國金屬件與塑料件裝配工裝發(fā)展歷史上的一個暫新的起點。恰巧當時的中國正處于經(jīng)濟文化飛速發(fā)展的階段，城市化建設發(fā)展迅速，為在適當?shù)臅r機引入較為合適的 產(chǎn)品，所以制造出了金屬件與塑料件裝配工裝，良好工作的時間是可重復的。到了二十世紀末，中國的工業(yè)化持續(xù)增長，市場需求旺盛，迫使制造商不得不去面對日益激烈的競爭市場。許多制造廠商逐漸加入了生產(chǎn)線，他們在生產(chǎn)裝置，以及自動汽車技術方面都得到了高速發(fā)展。在中國，金屬件與塑料件裝配工裝制造商的生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)發(fā)展到幾十種之多，并且包括了各種自動化裝置?，F(xiàn)在我們市場中 ，金屬件與塑料件裝配工裝的份額也迅速增加。當前，在我國，改換汽車底盤的轉(zhuǎn)換速度很快，并且經(jīng)常主要城市和農(nóng)村地區(qū)投入使用。 開發(fā)研究驅(qū)動力、傳感以及操控硬件以及軟件技術不僅能夠地促進金屬件與塑料件裝配工裝技術的發(fā)展與進步，而且還需要開發(fā)圓柱坐標操縱機械手的實際應用。金屬件與塑料件裝配工裝具有以下幾個方面優(yōu)勢。 （1）金屬件與塑料件裝配工裝科研技術的發(fā)展與進步。當前金屬件與塑料件裝配工裝技術相對來說已經(jīng)成為一種比較成熟的科技，但是它在很多的情況下，依然無法避免它的局限性，難以符合工業(yè)生產(chǎn)的實際的需要。因此新型拋光技術的研究、開發(fā)，將是金屬件與塑料件裝配工裝技術發(fā)展的另一嶄新方向。 （2）金屬件與塑料件裝配工裝主要應用于開發(fā)任務的方向。對于工作的其他金屬件與塑料件裝配工裝而言，工作任務一般僅局限在一項任務中。 （3）金屬件與塑料件裝配工裝當前發(fā)展與進步方面。根據(jù)功能性能，體積小巧，重量輕而簡便，金屬件與塑料件裝配工裝功率損耗功能要求較高，為了能達到金屬件與塑料件裝配工裝獨特的多功能性和高靈活性，更多的負載能夠有助于實現(xiàn)金屬件與塑料件裝配工裝操縱裝置的多功能性，要求金屬件與塑料件裝配工裝尺寸小，因此適用于 特別場合的應用。 （4）可重構性是金屬件與塑料件裝配工裝適應性的一個重要標志。根據(jù)特定任務的要求，金屬件與塑料件裝配工裝可以隨時使用。這就在相當大的程度上降低金屬件與塑料件裝配工裝的制造成本。 國外研究現(xiàn)狀 發(fā)明并且學會使用各種新的工具減少人類的工作量、降低勞動程度是人類進步的標志。美國在1947年率先發(fā)明出了一種用于金屬件與塑料件裝配工裝。1954年，美國多維爾公司首先提出了工業(yè)金屬件與塑料件裝配工裝的概念，然后申請了專利，使之成為 一家獨具特色的公司。而后，美國聯(lián)合公司在1959年制造出了世界上首臺金屬件與塑料件裝配工裝，這就標志著金屬件與塑料件裝配工裝的開發(fā)以及使用的開始。金屬件與塑料件裝配工裝是過去30年獨立開發(fā)的典型的機電一體化自主工具。到現(xiàn)在，金屬件與塑料件裝配工裝技術已經(jīng)被許多大型公司引入并用于工業(yè)生產(chǎn)。它主要體現(xiàn)在機械制造、汽車制造和化學工程等領域。金屬件與塑料件裝配工裝的使用是我國機械 自動化水平高低的體現(xiàn)。金屬件與塑料件裝配工裝在工業(yè)領域可以替代人類進行各種高強度，高風險以及一些可能危害人體安全的工作。 它們在保證工人的人身安全的同時，又能夠確保高效和有序地進行。因此金屬件與塑料件裝配工裝的研究以及設計是非常必要的。 MDARS項目和獲取計劃在美國和世界上受歡迎的金屬件與塑料件裝配工裝系統(tǒng),大大促進多金屬件與塑料件裝配工裝技術的研究。21個國際先進機器人技術計劃會議報告,作為先進的金屬件與塑料件裝配工裝技術, 金屬件與塑料件裝配工裝技術已經(jīng)被廣泛的應用。 因為西方等諸多國家率先發(fā)展工業(yè)革命，使得他們自己的工業(yè)技術上遙遙領先于我們國家，所以許多機械方面的應用技術都比較我國先進，雖然現(xiàn)在落后于西方國家，但是我相信在不久的將來，我們回趕上他們的技術，甚至超越他們。 1.3產(chǎn)品用途及其適用范圍 金屬件與塑料件裝配工裝中使用到的手動壓力機，手動壓力機可適用于大多數(shù)產(chǎn)品的裝配任務，手工裝配無法完成的裝配任務，都可以通過手動壓力機實現(xiàn)，只需設計相應的定位工裝。 1.4 本次畢業(yè)設計主要完成的任務 本次畢業(yè)設計，就是研究金屬件與塑料裝配的工作原理，并設計一種金屬件與塑料件半自動壓接工裝。通過本次畢業(yè)設計，可以讓我們深入了解手板壓機的內(nèi)部結構和手板壓力機原理，運用所學知識，設計出一個簡約實用的固定工裝夾具，同時對其他類型的壓力機有一個大致印象，與生產(chǎn)實際相結合，為以后的工作學習積累一定的實踐經(jīng)驗。 對日常生活的觀察，以及自己的興趣愛好，對工裝夾具產(chǎn)生了濃厚的興趣。先決定以此為課題，進行金屬件與塑料件裝配的設計。 設計理念 如何進行設計？將金屬件放置于專用的工裝夾具中進行固定抓夾，然后將塑料件放置于制定的裝夾位置，員工拉下曲柄，滾輪壓動斜切，使金屬件與塑料件進行裝配。 先初步考慮本次設計將涉及到的機械、電氣、儀表、電動等幾個方面?，F(xiàn)基本以機械設計為主，其它為輔。 1.5實現(xiàn)方法及預期目標 所需要滿足的要求： CAD軟件、參考文獻及主要的設計參考數(shù)據(jù)。 主要的困難： 因為所學的知識比較有限，對于金屬件與塑料件裝配工裝的特性不是特別的熟悉，所以我不能夠迅速的算出它的尺寸大小。還有對于產(chǎn)品的設計觀念來說，也是我的一項弱點，我想象到的設計可能無法實現(xiàn)，因此在設計的過程當中會出現(xiàn)大大小小的錯誤，再加上我對所設計的內(nèi)容不是特別的清楚，所以在繪制裝配圖當中不好把握箱體的具體尺寸。 解決的方式： 雖然我比較笨，但是我知道不會就提問或者通過書籍自己查閱資料，如果書本上不能夠帶給我答案，我就會去咨詢專業(yè)老師，讓他給我解答，最后再把學到的東西總結起來。與此同時，再與相應的生產(chǎn)資料相結合，從而能夠更好的學習。 還要查看咨詢翻閱金屬件與塑料件裝配工裝?設計的相關性息，與自身的專業(yè)相對應，從而才能夠做出合理的設計。按照金屬件與塑料件裝配工裝的要求以及系統(tǒng)的參考數(shù)據(jù)，模擬設定我們所選的方案，選定傳輸動力的副級為設計當中最為主要的傳輸動力零部件，繪制2D的總體裝配圖以及主要的零部件圖紙，電腦系統(tǒng)設計過程當中所涉及到的重要數(shù)據(jù)，然后寫出自己的論文，并且對格式的要求在進一步細化，最后根據(jù)論文的指導手冊來完成這次設計的所有內(nèi)容。 第2章 金屬件與塑料件裝配工裝的設計方案 2.1 設計的主要思想 這次的課題畢業(yè)設計的題目為金屬件與塑料件裝配工裝的內(nèi)部構造設計，所以在開始進入本次課題畢業(yè)設計的時候，我們更加深入的研究手動壓力機的結構，才能夠理解它的工作原理，以及每一種金屬件與塑料件裝配工裝的應用方式方法，要知道金屬件與塑料件裝配工裝的所有的優(yōu)勢以及劣勢，對它有一個準確的定位，在設計金屬件與塑料件裝配工裝的時候，還需要考慮到它的經(jīng)濟性、可靠性、穩(wěn)定性好的優(yōu)點，還有一定要便于售后維修。 2.2 金屬件與塑料件裝配工裝的工作原理以及組成 本金屬件與塑料件裝配工裝的系統(tǒng)組成如圖2-1所展示。 圖2-1金屬件與塑料件裝配工裝結構簡圖 金屬件與塑料件裝配工裝的工作原理：金屬件與塑料件裝配工裝工作原理：金屬件與塑料件裝配工裝在組裝時，首先將塑料件1放置于專用工裝夾具中，然后將金屬件預先放置于塑料件中，實現(xiàn)預裝配。第二部員工拉下手柄，滾輪下壓斜切推動壓塊3，壓塊3預壓金屬件，將金屬件壓入塑料件中。 2.3金屬件與塑料件裝配工裝的驅(qū)動方案設計 手動壓力機（圖2-2）是當前的金屬件與塑料件裝配工裝的主要使用動力，但是手動手動壓力機也有一下的幾個缺點: (1) 手動壓力機不是特別的方便，在工作過程中需要人工操作，并且在使用手工壓力機的過程當中比較容易壓到員工，且員工操作強度較大。 (2) 手工壓力機復位是通過彈簧復位，彈簧壽命一般為50萬次，易損耗。 (3) 手工壓力機上下調(diào)節(jié)高度，需要人工進行調(diào)節(jié)，切換產(chǎn)品時較為麻煩。 手動壓力機的特點一下列出: (1) 手動壓力機純手工操作，無需任何電力，氣源，節(jié)能環(huán)保。 (2) 操作方便，對員工操作水平要求不高。 (3) 基本無需維護保養(yǎng)，投入成本低。 圖2-2手動壓力機 第3章 曲柄滑塊機構的設計計算 3.1曲柄壓力機的結構 曲柄壓力機的結構如圖3.1，它主要由曲軸3，連桿1，調(diào)節(jié)螺桿6和滑塊5組成。曲軸旋轉(zhuǎn)時，連桿作擺動和上下運動，因而使在導軌中的滑塊作往復直線運動。 圖3.1 曲柄滑塊機構的結構 1-連桿體 2-軸瓦 3-曲柄 4-頂料桿 5-滑塊 6-調(diào)節(jié)螺桿 7-下支承座 8-保護裝置 9-鎖緊螺釘 10-鎖緊塊 11-模具夾持器 3.2曲軸的設計 曲軸是壓力機中最重要的機件之一，它輸出部分功率。曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。曲軸的連桿軸頸是曲軸與連桿的連接部分，通過曲柄與主軸頸相連，在連接處用圓弧過渡，以減少應力集中。曲軸是在不斷周期變化的壓力，往復運動質(zhì)量慣性力，旋轉(zhuǎn)運動質(zhì)量慣性力經(jīng)及它們的力矩(扭矩和彎矩)共同作用下工作。這些變力使曲軸既扭轉(zhuǎn)又彎曲,產(chǎn)生疲勞應力狀態(tài).曲軸形狀復雜,應力集中現(xiàn)象相當嚴重.所以在設計曲軸時要使曲軸具有足夠的強度,特別要注意強化應力集中部位和設法緩和應力集中現(xiàn)象。曲軸各頸在很高的比壓下以很大的相對速度發(fā)生滑動摩擦。這些軸承在實際變工況條件下并不總能保證液體潤滑,尤其當潤滑油不潔凈時,曲軸軸頸表面遭到強烈的磨料磨損。所以,曲軸要使其各摩擦表面耐磨,同時給以盡可能好的潤滑條件。因為曲軸是曲柄連桿機構運動件中的中心環(huán)節(jié),剛度特別重要。因此選擇好的材料對曲軸至關重要。 支承頸直徑 do≈4.4—5 Pg----公稱壓力(千牛) 曲軸各部分尺寸名稱 代號 經(jīng)驗數(shù)據(jù) 曲柄頸直徑 d1 (1.1—1.4)d0 支承頸長度 L0 (1.5--2.2) d0 曲柄兩臂外側面間的長度 L2 (2.5—3.0) d0 曲柄頸長度 L1 (1.3—1.7) d0 圓角半徑 r (0.08—0.10)d0 表3.1 曲軸有關尺寸經(jīng)驗公式 3.3曲軸的材料選擇 曲軸一般用中碳鋼或中碳合金鋼模鍛而成, 為提高耐磨性和耐疲勞強度，軸頸表面經(jīng)高頻淬火或氮化處理，并經(jīng)精磨加工，以達到較高的表面硬度和表面粗糙度的要求。由于壓力機為100噸，是小功率電動機帶動，強化程度不高，曲軸強度問題不是主要問題，而剛度和軸頸承壓面積夠不夠往往成為問題的關鍵。因此選擇45號鋼（調(diào)質(zhì)處理）。有時還要在兩端切割試件進行機械性能試驗，對于大型曲軸，有時在支承頸和曲柄頸中心處鉆深孔，以改善淬透性，提高機械性能。曲軸支承頸和曲柄頸需加以精車或磨光。為了延長曲軸壽命，在各軸頸特別是圓角處，最好用滾子輾壓強化。 表3.2曲軸許用應力(1帕) 材 料 [] 45調(diào)質(zhì) 3600 100~1400 750~1000 40Cr調(diào)質(zhì) 5000 1400~2000 1000~1500 37SiMn2MoV調(diào)質(zhì) 6500 1800~2600 1400~2000 18CrMnMoB調(diào)質(zhì) 7500 2100~3000 1600~2300 3.4曲軸設計計算 在設計曲軸時,先根據(jù)經(jīng)驗公式?jīng)Q定曲軸的有關尺寸,然后根據(jù)理論公式進行精確核驗。 曲軸和曲拐軸有關尺寸的經(jīng)驗公式見上表3.1 表3.3 曲柄連桿機構的摩擦系數(shù) 壓 力 機 型 式 μ 單動單點壓力機 單 柱 0.035~0.045 開 式 0.04~0.05 閉 式 0.045~0.055 現(xiàn)設計計算如下: 3.4.1預選曲軸有關尺寸。 按表3.1經(jīng)驗公式： d0=4.4=4.4=139.14mm 取d0=140mm 按照表列經(jīng)驗公式，選出其余尺寸為： d1=15.4mm L0=210mm L2=350mm L1=182mm r=11.2mm a=182mm 考慮連桿軸瓦壓強L1需增大，為了保證曲柄臂強度，L2也需相應增大,故變?yōu)椋? L1=220mm, L2=360mm 3.4.2核驗軸頸尺寸 初步選取曲軸材料為45號鋼 查表3.2得: [σ]=1000×帕。 d1= (3.1) = =0.186m 故重新選取 d1=190mm d0= (3.2) 而式中[1]: =R(sinα+)+0.5u[(1+λ)d1+λ+d0] (3.3) 且: R=0.5s=0.5×100=50mm=50mm 由結構設計或參考同類型壓力機，初步選取λ=0.1(即連桿長度為0.5m)。設=0.12m(按連桿經(jīng)驗公式選取)。 又根據(jù)預選及計算值得： d1=0.19m d0=0.14m 查表3.3 μ=0.145 當α=35°時，sinα+0.5λsin2α=0.6199 ∴=0.05×0.6199+0.5×0.045[(1+0.1) ×0.19+0.1×0.12+0.14] =0.0391m 又由表3.3可知 [τ]=750x帕 ∴do= =0.137m 曲軸最后確定的尺寸如圖。 圖3.2 曲軸結構 3.4.3計算及繪制許用負荷圖 齒輪對曲軸的作用力比連桿對它的作用力小得多，可忽略不計。連桿對曲軸的作用力近似看成等于公稱壓力Pg，并分別以0.5Pg作用于連桿軸瓦兩側。 這樣，危險截面C—C的彎矩Mω為[1]： Mω=（L2–L1+8r）Pg/4 (?！っ? （3.4） =（0.36-0.22+8×0.012）×1000000/4 =59000(N·m) C—C截面的最大應力σ為[1]： σ= Mω / W (3.5) =0.25(L2 – L1+8r)Pg / 0.1(帕) =59000/0.1× =215× 式中： P—分稱壓力（牛） L1—曲柄頸長度（米） L2—曲柄兩臂外側面間的距離（米） do—曲柄頸直徑（米） r—圓角半徑（米） W—彎曲截面系數(shù)（） 查上表3.2可知符合要求。 在一般情況下，r均在0.08~0.10do的范圍內(nèi)，此時，可根據(jù)曲軸零件圖的實際尺寸進行計算。如果r 不在上述范圍內(nèi)，相差較大，可以按下式計算r 數(shù)值： r=0.05L0 式中 L0—支承頸長度。 在曲柄頸上，除受彎矩作用外，尚受到扭矩作用，應按彎扭聯(lián)合作用計算。但由于彎矩比扭矩大得多，故忽略扭矩計算的應力與考慮扭矩的相差不多。當曲柄轉(zhuǎn)角在公稱壓力表角的情況下兩者相差3%以下，即使在90度的情況下相差也僅達5%。 C—C截面[1] [P]= （3.6） = =1071xN B—B截面[1] [P]= (3.7) = =R（sinα+)+0.5u[(1+λ)d1+λ+d0] =0.05×(sin35°+0.5×0.1×sin70°)+0.5×0.045[(1+0.1)×0.190+0.1×0.12+0.14] =0.03528 將的值代入3.7式 得: [P]=1045.495KN 圖3.3許用負荷圖 最后可得曲軸的許用負荷圖如圖3.3 3.5連桿組件的設計 3.5.1壓力機的連桿組 它包括連桿體，連桿蓋，連桿軸瓦和連桿螺栓，是曲柄連桿機構中傳遞動力的重要組件。 組件連桿承受的壓力可以過到很大的數(shù)值，面高速運動產(chǎn)生的慣性力的影響又要求結構輕巧。所以連桿設計的一個主要要求，就是要在盡可能輕巧的結構下保證足夠的剛度各強度，因此必須選用高強度的材料，合理的結構形狀和尺寸，采取提高強度的工藝措施等。連桿一旦斷裂，將造成嚴重事故。 連桿的變形對曲柄連桿機構的工作有很不好的影響。例如，連桿大頭的變形使連桿螺栓承受附加彎曲；大頭孔的失圓使連桿軸承的潤滑受到損害。所以連桿要有盡可能大的結構剛度，經(jīng)驗表明，對于不太強化的發(fā)動機來說，剛度比強度更重要。連桿螺栓的主要問題是保證疲勞強度，而連桿軸承要求保證耐久性。 3.5.2連桿的設計 連桿是機械壓力機上最重要的受力零件之一，按使用場合分為偏心輪用連桿和曲柄軸用連桿兩種，由于是初次設計，曲柄軸用連桿較為方便設計，也符合所設計的壓力機的要求。 3.5.3連桿材料 為了使連桿在結構輕巧的條件下有足夠的強度和剛度，一般多用精選含碳量的優(yōu)質(zhì)中碳結構45模鍛。合金鋼有較高的綜合機械性能，但當存在主生應力集中的因素時，它的疲勞強度急劇下降，甚至低到與碳素鋼不相上下。所以合金鋼連桿的形狀設計，過渡圓滑性，毛坯表面質(zhì)量等，必須給以更多的注意，才能充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)材料的潛力。 連桿縱向斷面內(nèi)宏觀金相組織要求顯示金屬纖維方向與連桿外形相符，纖維無環(huán)曲及中斷現(xiàn)象。 為此連桿采用鋼鍛造，在機械加工前應經(jīng)調(diào)質(zhì)處理（淬火后高溫回火），以得到較高的綜合機械性能，既強又韌。為了提高連桿的疲勞強度，不經(jīng)機械加工的表面應經(jīng)過噴砂處理。連桿還必須經(jīng)過磁力探傷檢驗，以求工作可靠。 為了節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材，降低產(chǎn)品成本，此壓力機的連桿材料采用鑄鐵HT20-40調(diào)質(zhì)處理HB255-302。 3.5.4連桿長度和桿身設計 連桿是同連桿大頭與曲軸連接的。連桿與曲軸的配合副是壓力機中最重要的環(huán)節(jié)。連桿大頭應該有很大的剛度，這影響到薄壁軸瓦的工作性能和連桿螺栓的可靠性。連桿大頭當然也必須有足夠的強度。查是問題的關鍵是連桿的剛度和強度 要求必須在盡可能緊湊和輕巧的條件下實現(xiàn) 。因為連桿大頭產(chǎn)生的離心力會增加連桿軸承和曲軸軸承的負荷，可能引起增大曲軸平衡塊的必要，從而帶來一系列不良后果。連桿大頭的外形尺寸必須嚴加限制。 圖3.4 連桿桿身 為了提高曲軸和軸承的工作能力，而選擇較大的D3。經(jīng)查資料表明D3 / D1=1.06~1.08,故D3=210mm。 連桿結構設計中首先碰到的問題是確定連桿大小頭孔的距離，即連桿長度L,由于連桿長度通常是用連桿比λ=r/L來說明，λ值越大，連桿越短，反之則越長。目前壓力機的λ在0.1~0.3之間，為了設計方便，選取λ=0.1即L=500mm。 在設計連桿桿身的斷面形狀和尺寸時，應根據(jù)連桿工作中的負荷情況，保證足夠的強度儲備。 其次，桿身斷面的形狀不僅要有足夠的拉壓強度，而且具有足夠的抗彎剛度，因為連桿在擺動時還產(chǎn)生橫向慣性力，使連桿彎曲。此外更重要的是，連桿制造時可能產(chǎn)生初始彎曲或偏心，這種連桿在拉壓負荷作用下也會承受附加彎曲。 最后確定連桿的尺寸如圖3.5: 圖3.5 連桿結構 3.6導軌的選擇 3.6.1導軌的基本要求 由于此壓力機選擇開式，所需壓力也不太大，故選擇滑動導軌。為了能長期保持導向精度，對導軌提出剛度和耐磨性的要求。若剛度不夠，則直接影響部件之間的相對位置精度和導軌的導向精度，增大導向長度來保證滑塊的運動精度外,導軌的形式也是影響滑塊運動精度的一個重要因素,在開式壓力機上,采用成雙對稱布置的90度V形導軌.使導軌面上的比壓分布不均，加劇導軌面的磨損，為此材料的選擇很重要。 3.6.2導軌的材料及熱處理 對導軌的材料的主要要求是耐磨性好，工藝性能好，成本低。 鑄鐵是一種成本低，有良好減振性和耐磨性，易于鑄造和切削加工的金屬材料。因此材料選擇灰鑄鐵HT200，采用高頻淬火，使表面淬火達到45~55HRC左右，以增加抗硬粒磨損的能力和防止撕傷。 3.7軸的選擇 3.7.1軸瓦的特殊性 軸瓦是滑動軸承中的重要零件,它的結構設計是否合理對軸承性能影響很大。軸瓦應具有一定的強度和剛度，在軸承中定位可靠，便于輸入潤滑劑，容易散熱，并且裝拆、調(diào)整方便。為此，軸瓦應在外形結構、定位、油槽開設和配合等方面采用不同的形式以適應不同的工作要求。 由于連桿軸瓦承受很高的非穩(wěn)定載荷即動載荷，且位置結構受到嚴格控制，工作條件惡劣，因此，軸瓦的結構和設計方面有許多特殊性。 軸瓦承受載荷大小、方向瞬時變化，周期變化的動載荷是軸瓦疲勞失效的主要原因。 軸瓦表面速度變化大，軸頸在周向旋轉(zhuǎn)運動的同時，還瞬時有徑向擠壓運動。相對運動有時存在瞬時有效角速度為零的時刻，此時旋轉(zhuǎn)油膜壓力為零，軸瓦油膜厚度極小，可能導致軸頸表面和軸瓦工作表面之間瞬時接觸。存在二體磨損或三體磨損現(xiàn)象。 軸瓦工作溫度較高：軸瓦內(nèi)部產(chǎn)生摩擦熱導致軸瓦表面工作溫度較高，引起潤滑油粘度降低，軸瓦合金材料機械性能下降，劣化，產(chǎn)生粘著磨損現(xiàn)象。 3.7.2軸瓦材料的性能要求 理想的軸瓦材料應具備以下性能。 ⑴高的疲勞強度：疲勞強度是在材料在彈性極限以下受周期性載荷作用不致開裂或產(chǎn)生表面凹坑的能力。通常硬而韌的材料具有較高的疲勞強度，抗拉強度與彈性模數(shù)比值越大的材料，其疲勞強度越高。 ⑵良好的摩擦相容性：摩擦相容性是指它與既定的匹配材料相對運動中，軸承材料防止與軸頸材料發(fā)生冷焊和咬合的能力。 ⑶良好的順應性：順應性是指軸承材料通過彈性或塑性變形而自行適應軸的撓曲或輕微不對中（由于安裝不良，軸和軸承孔不同心，軸和軸瓦變形或磨損所致）而保持正常運轉(zhuǎn)的能力，通常軸瓦材料越軟，彈性模數(shù)越低，其順應性越差。 3.7.3軸瓦的型式及定位 此軸瓦安裝要曲軸中不很方便，故選用對開式結構。為了防止軸瓦的移動，采用銷釘將其固定在連桿蓋上。 3.8 彈簧的選擇 彈簧是一種彈性元件，它可以在載荷作用下產(chǎn)生較大的彈性變形。彈簧在各類機械中應用十分廣泛，主要用于：1）控制機構的運動，如制動器、離合器中的控制彈簧，內(nèi)燃機氣缸的閥門彈簧等；2）減振和緩沖，如汽車、火車車廂下的減振彈簧，以及各種緩沖器用的彈簧等；3）儲存及輸出能量，如鐘表彈簧、槍閂彈簧；4）測量力的大小，如測力器和彈簧秤中的彈簧等。按照所承受的載荷不同，彈簧可以分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉(zhuǎn)彈簧和彎曲彈簧等四種。 螺旋彈簧是用彈簧絲卷制成的，由于制造簡便，所以應用最廣。在一般機械中，最為常用的是圓柱螺旋彈簧。所以在此選用圓柱螺旋壓縮彈簧。 根據(jù)篩箱的設計，可以近似的計算出篩箱的重量約為387.28 參振質(zhì)量[5]：，kg（3-9） 式中，——篩箱質(zhì)量，kg； ——振動器質(zhì)量，kg； ——支撐裝置上彈簧座總質(zhì)量，kg； ——聯(lián)軸器及其罩的質(zhì)量，kg； ——物料質(zhì)量，kg； ； ——物料結合系數(shù)，取0.2； ——篩面的長度，m； ——各層篩面上料層平均厚度的總和，m； ——其它參振質(zhì)量，kg。 經(jīng)計算得： ； ； ； ； 。 。 振動篩上選用的彈簧，在實際設計時應考慮問題：支撐彈簧可以用橡膠彈簧或螺旋彈簧。亦可用復合彈簧，一般在支撐裝置中還設計有摩擦阻尼器，但是鑒于橡膠彈簧和復合彈簧的橡膠內(nèi)阻較大，對過共振區(qū)時的振幅有一定的限制作用，所以可以不設計阻尼器 和其他的限制裝置。只需對圓柱螺旋壓縮彈簧進行計算考慮。 彈簧要求在一般的載荷條件下工作，并要求中徑約為144mm，外徑約為192mm，彈簧的伸縮量約為0～7mm，且所加載荷為篩箱質(zhì)量、振動器質(zhì)量、物料質(zhì)量。 其中，、。 根據(jù)設計的偏心塊，可以算出激振力的大小，（3-10） 式中，——激振力，； ——偏心塊重量，； ——偏心塊回轉(zhuǎn)半徑，。 代入數(shù)據(jù)得：，且，；；且。取。 圖3.8 支撐彈簧受力壓縮簡圖 由上可以計算得：，，。 （1）彈簧的許用應力 彈簧的許用應力應根據(jù)工作條件料來確定。因彈簧在一般的載荷條件下工作，可以按第Ⅲ類彈簧來考慮?，F(xiàn)選用硅錳彈簧鋼（）Ⅲ級。根據(jù)估取彈簧鋼絲直徑為24mm。 由表16-3暫選許用彎曲應力，則根據(jù)表16-2可知： 許用切應力。 （2）彈簧絲直徑 根據(jù)強度條件計算來確定彈簧絲的直徑?，F(xiàn)取旋繞比C=6，則由文獻[14]中式（16-4）得： 根據(jù)式（16-10）得： 改取，查得不變，故[]不變。 彈簧絲直徑d=24mm 彈簧中徑D=144mm （3）彈簧的圈數(shù)n 根據(jù)剛度條件，來計算彈簧的圈數(shù)n。 由式文獻[14]中（16-9）得彈簧鋼度： 由文獻[14]中表16-2 ，取，則彈簧的圈數(shù)為： 取5圈。此時彈簧的剛度為 （4）校核 1）彈簧初拉力 初應力按文獻[14]中式（16-8），得： 按照文獻[14]中圖16-9，當C=5.935時，初應力的推薦值為65～185Mpa，故此初應力值合適。 2）極限工作應力 取，則： 3）極限工作載荷 結論 大學短暫時期在這里匆匆要走向末端，然這對我的僅僅是人生其中的一個里程碑，新的旅途已然在前方向我揮手。大學期間的學識歷程都有著老師長輩、朋友以及親人的鼓勵，旅途雖然艱辛但也會收貨許多許多，于論文即將劃上一個完美的句號時，又開始對這完美猶豫，此時五味陳雜。 我會仰慕許多名人，但是我卻急迫想要把我心中無限仰慕送給一個普普通通的人，那就是我的師長。我也許在你眼中并不出類拔萃，但是你在我心中卻又重要的地位。您教學負責，您的思想和博學都無時無刻不在影響這我，讓我有了一個上升的積極態(tài)度。您能夠讓我受到了創(chuàng)新的思維觀念的影響，創(chuàng)建了偉大的學習標準，明白了最基礎的考量方式，由課題題目的斷定至論文寫作的學習,通過您耐性的解說,進而通過考量后的心領神會,往往使我豁然開朗。 這次的課題設計就要完了，六月畢業(yè)季里，是有很多的內(nèi)心感觸。我進行死板的學習知識，其實在實際的運用中行就是一 片空白。這次的課題畢業(yè)設計讓我明白，實際做要比說起來難的多。 回頭看看畢業(yè)設計的整個過程，我感覺到這個過程是非常困難的，好的是，還是取得了一定的成效。第一我需要感謝我的 指導老師，在畢業(yè)的課題設計當中，我會遇到許多許多的困難，在遇到困難后，我想到的第一個辦法就是找我的指導老師，讓指導老師給我建議，讓我可以解決我所遇到的問題。 由這次的課題畢業(yè)設計，我也是很清楚的明白了自己的不足和自己需要改正的地方，只有理論知識的學習，才能夠發(fā)現(xiàn)自 己的知識缺乏的程度，其實我們都懂得一個道理就是在理論跟實際之間是由很大的差距。這次課題設計相比較對我而言是一次 很好的檢驗也是一次很好的開始。有了很系統(tǒng)的學習，是擁有很完整的知識架構，這次的課題畢業(yè)設計并不是結束，在我看來 就是一個很好的開始。以后的我需要獨立的進行項目的設計，面對未來，就要我自己能夠更好的運用我自己所學的知識。 最后，希望各位老師能給我的課題畢業(yè)設計能夠提出更多的建議跟指導，讓我能更好的運用自己的專業(yè)知識。 參考文獻 [1] 楊叔子，機械加工工藝師手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2004。 [2] 上海金屬切削技術協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，2004。 [3] 李洪，機械加工工藝手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1990。 [4] 方昆凡，公差與配合手冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1999。 [5]王光斗，王春福，機床夾具設計手冊[M]，上海科學技術出版社，2000。 [6] 東北重型機械學院等，機床夾具設計手冊[M]，上海：上?？茖W技術出版社，1979。 [7] 吳宗澤，機械設計實用手冊[M]，北京：化學工業(yè)出版社，2000。 [8] 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987。 [9] 周永強，高等學校畢業(yè)設計指導[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。 [10] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機床夾具設計[M]，重慶：重慶大學出版社，1995。 [11] 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