1731_刀桿式手動(dòng)壓機(jī)設(shè)計(jì)

1731_刀桿式手動(dòng)壓機(jī)設(shè)計(jì),刀桿式,手動(dòng),設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)上的機(jī)械設(shè)計(jì)考慮積層，高速，內(nèi)置永磁同步機(jī)轉(zhuǎn)子愛德華·c 拉雷絲美國電氣和電子工程師協(xié)會(huì)會(huì)員 Jahns 托馬斯·m 朗博士杰弗里 h Keim托馬斯·a Abstract-This機(jī)械設(shè)計(jì)的考慮。本文討論了對(duì)傳統(tǒng)所特有(例如,徑向)永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子內(nèi)部層機(jī)器。重點(diǎn)是放在的應(yīng)用場合,在那里,徑向力由于高速運(yùn)行的主要途徑是機(jī)械的限制設(shè)計(jì)的因素。適當(dāng)設(shè)計(jì)的分層橋梁或肋骨,在轉(zhuǎn)子外徑是指在詞語解釋的是兼而有之資料的思路和電磁性能影響。與性能的權(quán)衡復(fù)雜的聯(lián)系在一起使用加強(qiáng)肋磁鐵蛀牙進(jìn)行了探討。這靈敏度的rotor-shaft機(jī)械設(shè)計(jì)的限制的越來越多的機(jī)制,突出了。這些效應(yīng),然后利用有限元分析的一種方法分析了m / 6-kW 150-N先發(fā)投手/發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)集成運(yùn)行到6000股r /分鐘環(huán)形轉(zhuǎn)子來容納變矩器或離合器總成。這個(gè)例子,證明了這是有可能的對(duì)顯著提高轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)完整性使用摘要敘述技術(shù)只有一個(gè)非常謙遜的沖擊在放映的機(jī)械驅(qū)動(dòng)成本。指數(shù)Terms-Electrical鋼、有限元分析(FEA),高速度、室內(nèi)永磁(IPM)同步機(jī)、片、磁飽和。I.介紹OTOR設(shè)計(jì)和施工的室內(nèi)永久的,磁鐵(IPM)機(jī)是很有挑戰(zhàn)性的任務(wù)到期一種矛盾的特點(diǎn),改了系統(tǒng)性能轉(zhuǎn)子的復(fù)雜性。IPM的機(jī)器是感興趣的,因?yàn)樗麄兪欠浅Ｓ形Φ谋硌莸牧鲈跔恳椭鬏S應(yīng)用[1]、[2]。機(jī)器設(shè)計(jì)可以(IPM)用寬,從理論上無限,速度范圍為常數(shù)具有優(yōu)良的逆變器利用權(quán)力運(yùn)作。這是通過使用一凸實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子幾何有限論文發(fā)表于IPCSD 03-084 2001年,IEEE國際電氣機(jī)械與驅(qū)動(dòng)研討會(huì),6月17 - 20日劍橋,麻薩諸塞州,和批準(zhǔn)發(fā)表在中華民國的工業(yè)應(yīng)用電機(jī)委員會(huì)正則化方法的工業(yè)應(yīng)用的社會(huì)。手稿提交審查并公布了11月5日,2002年1月出版20日,2004年。 這項(xiàng)工作是由麻省理工學(xué)院的財(cái)團(tuán)支持先進(jìn)汽車電子/電氣元件和系統(tǒng)。拉雷絲與SatCon e . c的高新技術(shù)公司,劍橋,麻薩諸塞州美國(電子郵件件:lovelace@alum.mit.edu 02142l)。t . m . Jahns與威斯康辛大學(xué)電機(jī)與電力電子聯(lián)合體,電氣連接,計(jì)算機(jī)工程部門,大學(xué)的威斯康辛州麥迪遜、作業(yè)指導(dǎo)書,美國(電子郵件:jahns@engr.wisc.edu 53706-1691)。t . a . Keim和j . h .朗與實(shí)驗(yàn)室的磁力部門或電子系統(tǒng)、電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)、麻省理工學(xué)院、劍橋,MA 02139美國(電子郵件:tkeim@mit.edu,lang@mit.edu)。10.1109 / TIA.2004.827440數(shù)字對(duì)象標(biāo)識(shí)符。從磁通,里面藏貢獻(xiàn)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)譜。達(dá)到理想的程度的凸極、特殊紋理策略是典型的設(shè)計(jì)和組裝要求比較對(duì)那些需要為競爭對(duì)手的機(jī)器類型諸如表面點(diǎn)和異步電機(jī)。轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)策略機(jī)器一般可(IPM)軸向及徑向劃分,每層合結(jié)構(gòu)以其自身優(yōu)勢[3],[4]。轉(zhuǎn)子的軸向的層使用多種交替層構(gòu)造軟、硬磁紙上的,還是放在沿主軸的機(jī)器,每個(gè)彎曲和個(gè)人的大小與轉(zhuǎn)子磁極形成[1]。該設(shè)計(jì)方法可以達(dá)到high-inductance凸極率超過10:1。然而,合軸轉(zhuǎn)子相對(duì)昂貴制造由于分類切割,塑造和組裝的許多不同的片那一定是就業(yè)。此外,一個(gè)約束轉(zhuǎn)子的袖子可能是必要的,以防止紋理高速運(yùn)作入侵到氣隙。這種袖子通常減少由于他們的凸極有限厚度和經(jīng)常增加由于渦流損失當(dāng)高強(qiáng)度不銹鋼(例如,Inconel)是超套筒材料。相比之下,屬于典型的層合轉(zhuǎn)子徑向設(shè)計(jì)以1 - 4層的硬磁材料在每個(gè)極。每個(gè)紋理,這一點(diǎn)與其他類型機(jī)器,是傳統(tǒng)穿孔或削減作為一個(gè)單一的單一塊為橫截面上的轉(zhuǎn)子。蛀牙是穿孔或剪切成轉(zhuǎn)子片,和磁性材料插入這些蛀牙。這求購,最多可以放置,以便使用傳統(tǒng)的方法轉(zhuǎn)子是屬于比較容易制造比它的軸疊層IPM翻版。摘要本文檢視傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的問題(也稱橫向或徑向)膠布等IPM轉(zhuǎn)子。只有離心力被認(rèn)為是這可能是占統(tǒng)治地位的機(jī)械應(yīng)力的來源在高-速度的設(shè)計(jì)。每個(gè)設(shè)計(jì)特征的幾個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)子進(jìn)行了考核反過來對(duì)他們的影響結(jié)果表明,在轉(zhuǎn)子彎曲故障的壓力蘇:拉雷絲等傳統(tǒng)層合、高速,IPM同步機(jī)轉(zhuǎn)子圖1 .12-pole IPM的橫截面的機(jī)器。國家和電磁性能。設(shè)計(jì)策略與就功能,可以有效減少合成機(jī)械應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了研究。辯論的證實(shí)通過有限元分析(FEA)來驗(yàn)證的觀點(diǎn)。一個(gè)IPM轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)一個(gè)集成起動(dòng)/發(fā)電機(jī)(ISG)應(yīng)用是用來在整個(gè)論文以說明該方法的意義這些機(jī)械方面的技術(shù)問題[5]-[7]。一個(gè)橫截面雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12-pole圖1顯示的是。特別需要指出的是,轉(zhuǎn)子的機(jī)械應(yīng)力狀態(tài),這是一種極限設(shè)計(jì)約束由于具有較高的轉(zhuǎn)子變速運(yùn)行,是必需的環(huán)形旋轉(zhuǎn)音圈汽車機(jī)械。相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)技術(shù)：·每分鐘6000-r最大操作速度;·設(shè)計(jì)000-r /分鐘10個(gè)破裂速度;·轉(zhuǎn)子內(nèi)徑最小165mm;·最大的定子外徑300mm;·永磁材料II．機(jī)械設(shè)計(jì)的IPM轉(zhuǎn)子為了這個(gè)討論,機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)用進(jìn)行說明,而產(chǎn)生的在最壞的情況下,轉(zhuǎn)子的機(jī)械應(yīng)力(IPM)。假設(shè)在這個(gè)發(fā)展過程中采用如下:·只是穩(wěn)態(tài)速度情況·忽略溫度效應(yīng)·29-gage基線芯材:M19電氣鋼·產(chǎn)量幫助中的小應(yīng)變分析表明平面應(yīng)力·電磁起源的力量可以忽略不計(jì)·振動(dòng)和轉(zhuǎn)子軸動(dòng)力部隊(duì)被忽略了與這些假定的基礎(chǔ)上,對(duì)轉(zhuǎn)子的力量支配著通過穩(wěn)態(tài)離心力在恒定的速度。因此,機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)破裂的手術(shù)設(shè)計(jì)速度值,10基米-雷克南/分鐘。與這些假定的基礎(chǔ)上,對(duì)轉(zhuǎn)子的力量支配著通過穩(wěn)態(tài)離心力在恒定的速度。因此,機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)破裂的手術(shù)設(shè)計(jì)速度值,10基米-雷克南/分鐘。峰值應(yīng)力的解析計(jì)算由于離心一時(shí)徑向力機(jī)轉(zhuǎn)子是一層合(IPM)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù),那是不嘗試過在本文由于復(fù)雜的轉(zhuǎn)子分層設(shè)計(jì)特點(diǎn)。然而,這些峰值應(yīng)力影響的邊界上的優(yōu)化變量,確定出最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì),所以定性討論的合力由于慣性負(fù)載是合適的。討論了著名的原則,采用材料在描述的行為靜載荷[8],[9]。圖2。素描的內(nèi)力有著堅(jiān)實(shí)的轉(zhuǎn)子圖3。在草圖合力轉(zhuǎn)子在一個(gè)magnet-filled(IPM)空腔內(nèi)。圖2顯示一個(gè)堅(jiān)實(shí)的轉(zhuǎn)子截面與標(biāo)示注明主要力量的核心由于離心加載。從最簡單的水平,而忽略了磁鐵的蛀牙、轉(zhuǎn)子就像一個(gè)環(huán)不變的前提下,離心加載。在這些一種元素的條件下,轉(zhuǎn)子的成員在切向張力和徑向壓縮。我們可以為薄壁箍近似建模轉(zhuǎn)子由于窄深的轉(zhuǎn)子ISG相比較于轉(zhuǎn)子的ID。作為一個(gè)結(jié)果,轉(zhuǎn)子的細(xì)分市場主要經(jīng)驗(yàn)切向張力的力量。使用這個(gè)假設(shè),主要影響因素的峰值應(yīng)力的平均值“環(huán)” 的半徑和轉(zhuǎn)速。幫助中的小應(yīng)變分析根據(jù)應(yīng)力增加的平方每個(gè)這些因素。如果轉(zhuǎn)子腔現(xiàn)在視為圖3中,哪個(gè)只含有一腔層、鋼桿件集中這連接到軸是,現(xiàn)在只剩下的紋理薄的鋼橋在各個(gè)末端。因此,離心加載在電線桿上一篇文章并不是均勻的分布在圖4。在草圖合力IPM轉(zhuǎn)子在多種層次。“箍、轉(zhuǎn)子徑向?qū)а?”,導(dǎo)致實(shí)質(zhì)性的慣性兩個(gè)保留上的負(fù)荷之間的橋梁。應(yīng)該指出的是,該保稅點(diǎn)資料洞里也將有助于這個(gè)裝載,因?yàn)樗歉賳徜摰挠捕缺?因此,貢獻(xiàn),將額外的加載攻擊的內(nèi)側(cè)邊緣桿件。因此,磁鐵的等效質(zhì)量, 圖3中,必須的總和鋼桿兩件作品,磁鐵(陰影部分的圖3)。保稅磁性材料不提供任何磁體和鋼顯著之間的融洽,因此,不傳遞力與服事的桿件。面臨的挑戰(zhàn),就可建模思路,并在這在很大程度上取決于具體橋的形狀。如果橋梁(主要是直的,然后梁彎曲近似的嗎適當(dāng)?shù)?。?dāng)多個(gè)圖層都被看作是圖4中每一層能被視為獨(dú)立的載入如果inter-cavity鋼截面大得足夠分配任何脅迫濃度相鄰的橋。負(fù)荷在每座橋是再后末期由于負(fù)載在干熄爐徑向方向其慣性負(fù)載上剩余的部分桿件這座橋正在考慮之間和軸。如果橋梁每一層都有相同的規(guī)模,將橋最長結(jié)束的時(shí)候?qū)⒃谧罡叩目涨粔毫?。如果空腔的目的都是圓形的,如圖5秒,然后每個(gè)“梁有效長度” 降低,而簡單的光束上述近似不再是合理的。每個(gè)現(xiàn)在就像一個(gè)圓錐形橋缺口應(yīng)力集中造成的元件下側(cè)作用力,如圖5精確定位的峰值應(yīng)力在每座橋組態(tài)會(huì)要求重大分析來確定的不訴諸數(shù)值解。特別需要指出的是,安裝(固定或簡單等價(jià)的兩頭各)“梁” 為straight-bridge模型是不明確的。 如果兩端的各自的經(jīng)驗(yàn)比較。最小彎曲橋梁其余的橋,這是一個(gè)合理的假設(shè)高峰壓力會(huì)被發(fā)現(xiàn)在兩端。相比之下,峰值應(yīng)力圓形腔結(jié)構(gòu)模型的可預(yù)期的圖5。在草圖合力轉(zhuǎn)子在多個(gè)腔(IPM)層圓潤的小費(fèi)。在這一階段,可以使一些概述轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)決策,IPM惡化或改進(jìn)了機(jī)械應(yīng)力條件?！peed-A減小10%最大轉(zhuǎn)子在機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)的速度將降低峰幫助中的小應(yīng)變分析應(yīng)力降低近20%·轉(zhuǎn)子OD-Similarly,減免10%的半徑轉(zhuǎn)子表面,此處的橋梁所在位置,也會(huì)減少了20%的應(yīng)激因素·圓形的bridges-The” 束 “壓力被減少“梁”變得更短和所有其它密度的平等。的特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上切口的應(yīng)力集中圓形橋循環(huán)模型,形狀應(yīng)該將近減少應(yīng)力峰值·pieces-A減小10%的小桿鉆具桿件軸向長度單位質(zhì)量將會(huì)減少壓力幾乎線性的。這可以達(dá)到降低分?jǐn)?shù)撐竿的程度,以致于空間跨度。增加磁極數(shù)量的機(jī)器能產(chǎn)生同樣的效果·一根肋骨加強(qiáng)rib-Adding重新分配的離心從桿位片負(fù)荷導(dǎo)致在一個(gè)具有很重要的意義改進(jìn)的應(yīng)力狀態(tài)。一根肋骨,加入到紋理幾何穿過軸的每一腔抵抗離心運(yùn)動(dòng)通過撐竿的群眾張力而不是彎曲另一個(gè)因素的合力所引起的慣性加載量是影響,整個(gè)轉(zhuǎn)子徑向的偏轉(zhuǎn)對(duì)組件的大小和環(huán)應(yīng)力拉伸。在橋的投籃張力是由于拉伸,作為轉(zhuǎn)子擴(kuò)展到氣隙在更高的速度。隱含的邊界條件是,在箍應(yīng)力計(jì)算轉(zhuǎn)子ID和OD界限是無約束。作為一個(gè)結(jié)果,減少不必要的在任何一個(gè)邊界將會(huì)減少變形的擴(kuò)張轉(zhuǎn)子在斯坦福橋球場進(jìn)行的,因此也降低半徑籃筐加載應(yīng)力的組成部分。轉(zhuǎn)子OD是有問題的制約,因?yàn)樗鼘⒁蟊绕渌牧箱摯蠓鶞p少慣性載荷下的徑向變形。此外,添加任何資料氣隙中,影響電磁力將原有的轉(zhuǎn)子的凸極的降解性能這臺(tái)機(jī)器。蘇:拉雷絲等傳統(tǒng)層合、高速,IPM同步機(jī)轉(zhuǎn)子圖6。設(shè)計(jì)采用鳩轉(zhuǎn)軸轂關(guān)節(jié)之間的樞紐和轉(zhuǎn)子的ID圖7 .轉(zhuǎn)軸轂設(shè)計(jì)采用軸螺栓通過堆棧結(jié)束板身份證是制約轉(zhuǎn)子更可行的解決方案提高轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)完整性。既然有那必須附上已一個(gè)集線器轉(zhuǎn)子曲軸,在那里是一種機(jī)會(huì),專門設(shè)計(jì)中心保留轉(zhuǎn)子嗎徑向非。通常情況下,一個(gè)集線器只是設(shè)計(jì)傳遞的力矩在圓周方向會(huì)發(fā)生在一個(gè)轂轉(zhuǎn)子是壓合內(nèi)。一個(gè)壓合,雖然,什么也不做約束的轉(zhuǎn)子ID,也就不會(huì)減輕的最大值機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)的應(yīng)力。如果沒有空間限制內(nèi)轉(zhuǎn)子的身份證,各種各樣不同的樞紐裝置可能在安理會(huì)的考慮范圍。一個(gè)焊接中心可以工作,但卻可以改變磁特性的核心。一種選擇是一種軸向缸,伴侶的轉(zhuǎn)子的ID表面采用鳩,如圖6。另一個(gè)替代方案來建造一個(gè)終板和螺栓分布在嗎終板的周長(1 /桿),如圖7。將下降,片帶孔沿每個(gè)軸地核是寬的地方。這個(gè)螺栓系統(tǒng)是唯一可行的螺栓的張力。如果足夠能夠發(fā)展和維持這樣的徑向載荷被擄去了由終板。如果足夠的螺栓張力并不發(fā)達(dá),在那里將會(huì)是有意義的,這將side-loading釘可能導(dǎo)致剪切掉釘在細(xì)胞表面的結(jié)束盤子里。相吻合的優(yōu)勢夾具(圖6)或任何夾具表面沿轉(zhuǎn)子的ID是它的結(jié)構(gòu)與魯棒性如果近對(duì)稱徑向基板部分中心所在地附近的中點(diǎn)處軸轉(zhuǎn)子疊加。它的主要缺點(diǎn)那是一個(gè)有限的樞紐錫厚度,可以嗎使它需要減少對(duì)轉(zhuǎn)子的可用空間求購。相比之下,終板結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢的(圖7)那徑向板的盡頭堆棧和不使用任何內(nèi)在房地產(chǎn)里面的ID,否則可能被保留對(duì)于一個(gè)離合器或變矩器。作為一個(gè)結(jié)果,這種方法也許產(chǎn)生最緊密ISG配置。此外,缺席的情況下允許轉(zhuǎn)子內(nèi)部中心被設(shè)計(jì)以最小ID和里程計(jì)所測量,這可能會(huì)降低峰值應(yīng)力的影響(應(yīng)力)的平方。然而,任何終板方法必須解決實(shí)際安裝相關(guān)的問題與大量求購加載螺栓和壓縮。第三章,在終板中心結(jié)構(gòu)分析結(jié)合轉(zhuǎn)子截面修改提出展示一種合理的解決方案,為機(jī)械設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)的應(yīng)用IPM ISG。側(cè)板的設(shè)計(jì)是選作分析,因?yàn)樗试S最小機(jī)轉(zhuǎn)子直徑一致與給定的約束提供的。問題空間內(nèi)轉(zhuǎn)子ID為變矩器。機(jī)械設(shè)計(jì)的考慮以上討論的影響設(shè)計(jì)性能優(yōu)化機(jī)器的幾個(gè)。(IPM方法[6],[7],[10]?！まD(zhuǎn)子diameter-Constraining轉(zhuǎn)子直徑和電線桿可清楚地減少了塊尺寸的設(shè)計(jì)空間優(yōu)化·轉(zhuǎn)子material-The轉(zhuǎn)子的紋理選擇材料基于許用應(yīng)力狀態(tài)影響材料的產(chǎn)量力量,但它也影響到核心損失[11]-[14]。自從場的基本轉(zhuǎn)子直流,雖然,在核心的損失諧波大為局限于介紹嗎紋理的幾何形狀。轉(zhuǎn)子材料也影響所需的磁鐵強(qiáng)度flux-linkage對(duì)于一個(gè)給定的點(diǎn)因?yàn)檫x擇的合金化設(shè)計(jì)資料內(nèi)容飽和磁通密度改變了。飽和磁通密度,反過來,影響了磁鐵的磁通的比例是通過橋梁和加強(qiáng)增值稅由生產(chǎn)型改為消費(fèi)型肋骨嗎·橋和肋骨geometry-The幾何學(xué)的橋梁和加強(qiáng)肋直接影響磁性性能。對(duì)于給定的轉(zhuǎn)變,由IPM機(jī)械設(shè)計(jì)直走到曲面型腔小費(fèi)具有相同的最低限度橋的寬度增加流量/羅紋,分流通過的橋梁和肋骨。加強(qiáng)肋添加額外的也增加了比例的分流磁鐵助焊劑。所有這些橋和肋骨因素服務(wù)來減少可用從氣隙磁永久磁鐵,因而減少圖8。straight-edge徑向位移與橋梁10基米-雷克南/分鐘對(duì)于一個(gè)給定的設(shè)計(jì)優(yōu)化從最初逆變器利用立場 改變設(shè)計(jì)隨后介紹了轉(zhuǎn)變的機(jī)械原因機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)遠(yuǎn)離電磁達(dá)到全局最優(yōu)。最終,這些改變通常表現(xiàn)為成本和/或大小增加為machine-inverter組合與其他值相比,當(dāng)機(jī)器對(duì)于優(yōu)化電磁性能孤單III. 轉(zhuǎn)子的非線性有限元分析設(shè)計(jì)。一個(gè)（IPM）確認(rèn)結(jié)構(gòu)有限元分析進(jìn)行了定性的理解上述[15]。這些結(jié)果也使用作為一個(gè)基線進(jìn)行縮放到其他IPM機(jī)的設(shè)計(jì)提供了參考空間差異,有足夠的基線小。利用有限元ANSYS進(jìn)行了二維軟件包。圖8顯示預(yù)測的徑向位移,雙-機(jī)器在10層(IPM)基米-雷克南/分鐘而不考慮任何轉(zhuǎn)子由于ID撓度約束(即附加樞紐,一個(gè)自由的轉(zhuǎn)子ID邊界)。該斷面從一個(gè)ISG 12杠和一個(gè)轉(zhuǎn)子有straight-edged 246毫米外徑橋梁和隧道在沒有額外的加強(qiáng)肋兩個(gè)磁鐵蛀牙。故事情節(jié)的表示在入力軸外最大撓度表面的mm,那是高達(dá)0.42的60%的名義指定ISG情節(jié),確認(rèn)了大部分的撓度梯度(所觀測到的變化在橋梁陰影)自桿件外轉(zhuǎn)子軛和偏轉(zhuǎn)都是統(tǒng)一的。這是合情合理的,因?yàn)檐椇蜅U件是太多了厚的橋梁、所以不應(yīng)該非常彎曲。有限元計(jì)算結(jié)果的分析表明,在保稅磁性材料幾乎連續(xù)的接觸和內(nèi)在邊界的兩個(gè)入力軸桿片。相關(guān)的切向應(yīng)力的情節(jié)展現(xiàn)出來的在圖9預(yù)計(jì)到2030年的峰值應(yīng)力2.6 GPa結(jié)束的時(shí)候橋的最大的(內(nèi)部)終止腔。定性,這些結(jié)果預(yù)期的趨勢比賽很好。不幸的是,峰值應(yīng)力超過屈服應(yīng)力的7倍的典型電鋼。比較。airgap。圖9。(Pa)切向應(yīng)力與straight-edged橋梁10基米-雷克南/分鐘對(duì)應(yīng)于徑向位移如圖。8圖10。預(yù)測轉(zhuǎn)子在終板撓度的R -設(shè)計(jì)中心。平面(axi-symmetric)。有助于減輕壓力、終板預(yù)測樞紐設(shè)計(jì)分析了作為一種手段,減少了徑向載荷。此外,這臺(tái)機(jī)器是re-optimized隨轉(zhuǎn)子ID固定最低規(guī)定極限(165毫米),這座橋型材被捕獲的肋骨在補(bǔ)充說,加強(qiáng)在中點(diǎn)取得最大值的嗎每個(gè)空腔內(nèi)。圖10顯示變形位移的總和hub-rotor結(jié)構(gòu)——平面(通過曲軸中心線顯示在左邊。從身體上來說,這是一半的有限元模型民族結(jié)構(gòu)的顯示在圖七部分。潛在的axi-symmetric導(dǎo)致這個(gè)撓度模型情節(jié),可旋轉(zhuǎn)在曲軸中心線。圖中最大撓度。10個(gè)結(jié)構(gòu)在10基米-雷克南/分鐘是0.045 mm的一端從轉(zhuǎn)子棧板上。這是大約65%少偏差比預(yù)期的轉(zhuǎn)子身份證前配置在圖8與一個(gè)無約束轉(zhuǎn)子的ID圖11。幫助中的小應(yīng)變分析應(yīng)力在10基米-雷克南/分鐘轉(zhuǎn)子ID撓度約束條件下中心。表I比較優(yōu)化應(yīng)用IPM為一個(gè)ISG和沒有機(jī)械轉(zhuǎn)子的考慮應(yīng)用該計(jì)算邊界條件后去的轉(zhuǎn)子ID的轉(zhuǎn)子模型飛機(jī),幫助中的小應(yīng)變分析壓力進(jìn)行了計(jì)算結(jié)果顯示于圖11。這轉(zhuǎn)子模型包含了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn);圓形腔小費(fèi)和加強(qiáng)在中點(diǎn)的肋骨這個(gè)蛀牙。與這些款式及邊界條件的變化,其主峰壓力在10基米-雷克南/分鐘機(jī)械設(shè)計(jì)觀點(diǎn)已經(jīng)被降低6.4個(gè)因子相比,圖9的設(shè)計(jì)。作為結(jié)果,最大應(yīng)力的邊緣,圓形的橋梁和肋骨只有17%以上的屈服應(yīng)力與鋼(408 M19嗎350兆帕)。這樣做只會(huì)導(dǎo)致局部塑性屈服,因?yàn)樵搼?yīng)力值以上產(chǎn)量不是貫穿寬度的橋梁和肋骨。雖然這里沒有給出,分析通過指定的同時(shí)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的零的嗎轉(zhuǎn)子ID表面,并由此產(chǎn)生幫助中的小應(yīng)變分析應(yīng)力在這種情況下大約13%低于M19鋼的屈服強(qiáng)度。分析與無轉(zhuǎn)子ID撓度約束發(fā)達(dá)的最大值應(yīng)力87%的高于M19屈服強(qiáng)度鋼(一共655 MPa)。(IPM)的比較,優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用。ISG既有也沒有額外的機(jī)械considera轉(zhuǎn)子是對(duì)的(IPM)顯示在表i。優(yōu)化這種比較目標(biāo)雇用了一個(gè)系統(tǒng)的成本模型這臺(tái)機(jī)器加轉(zhuǎn)爐那些先前報(bào)道了[5],[7],[10]。設(shè)計(jì)# 1是ISG設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子呆板了。(IPM)行為表現(xiàn)在無花果。8和9,而設(shè)計(jì)2號(hào)這re-optimization有額外的機(jī)械設(shè)計(jì)的約束代表在無花果里。10號(hào)機(jī)和11號(hào)機(jī)。表我表明調(diào)查小組的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械因素造成未成年人犧牲為當(dāng)前等級(jí)和制度成本作為交換在小機(jī)器信封和一個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)能承受得起高設(shè)計(jì)破裂速度,而不是訴諸更多昂貴的高強(qiáng)度合金作轉(zhuǎn)子片。這些結(jié)果都支持的結(jié)論(IPM)應(yīng)用自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)與問題圓形橋和肋骨型材,是最小化直徑以及額外的加強(qiáng)肋內(nèi)磁鐵蛀牙。此外,結(jié)果表明,附加的步驟可能會(huì)被要求為了進(jìn)一步減少的峰值應(yīng)力M19的范圍內(nèi)鋼。人身破裂速度的要求,是另一種形式雇用一個(gè)中心來替代產(chǎn)生制約轉(zhuǎn)子的ID偏斜。在機(jī)械設(shè)計(jì)減少點(diǎn)速度將提供一個(gè)有效的方式滿足機(jī)械嗎強(qiáng)度約束限制,如果汽車應(yīng)用即可修改。為轉(zhuǎn)子采用分析(設(shè)計(jì))、2號(hào)需要在機(jī)械設(shè)計(jì)點(diǎn)的變化來滿足M19屈服應(yīng)力范圍可以沒有任何塑性屈服估計(jì)如下:這相當(dāng)于27%下降最快的速度行駛要求。deflection-constraining樞紐的附件只有7%的速度減少機(jī)械設(shè)計(jì)(9262 r /分),必須消除忍讓。另外,不同的紋理材料,具有更高的產(chǎn)量優(yōu)勢比M19鋼也可能被考慮為了滿足原來的尺寸10基米-雷克南/分鐘破裂速度的要求。材料對(duì)比較成本具有足夠的屈服強(qiáng)度,但是較高的核心的損失,有被證實(shí)為高速機(jī)械[14]。IV. 結(jié)論摘要首先分析了的力學(xué)行為和設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的啟示與層合IPM轉(zhuǎn)子求購高速切削應(yīng)用統(tǒng)一。設(shè)計(jì)技術(shù)介紹了能有效減輕的機(jī)械應(yīng)力峰值轉(zhuǎn)子在高速行駛時(shí)的抓地力。它已被證明穩(wěn)健設(shè)計(jì),都離不開具有很重要的意義通過適當(dāng)選擇性能下降轉(zhuǎn)子的維度、橋梁和肋骨設(shè)計(jì),shaft-to-rotor附件,和材料的選擇。一列高速行駛的例子申請已被使用環(huán)形ISG通過有限元分析來證實(shí)這些結(jié)論。進(jìn)一步的工作應(yīng)該包括的原型結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的測試,評(píng)價(jià)的溫度效應(yīng),發(fā)展和結(jié)構(gòu)復(fù)合參數(shù)模型合并優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中通過直接。參考[1] w .宋楚瑜,“ 設(shè)計(jì)與造型的axially-laminated室內(nèi)永久的為field-weakening磁鐵電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用程序,“博士論文,部門。電子。選舉的人。材料科學(xué)與工程,大學(xué)學(xué)歷。格拉斯哥、格拉斯哥、英國,1993年[2] Vagati李曉嵐、Franceschini福神,Fratta,下午3點(diǎn)紅色的,“交流 電機(jī)對(duì)高性能驅(qū)動(dòng):一個(gè)基于設(shè)計(jì)的比較,在09/10/1997。”運(yùn)動(dòng)。Annu IEEE-IAS。 會(huì)議。725-733,1995年,頁[3] :Fratta f,a . Vagati,Villata,“設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的IPM的機(jī)器適合field-weakened操作”,陳鷹。 1990年, 頁,革新。1059-1065[4] t . a脂,t . j . e·米勒,a . Vagati >,即Boldea Malesani,和t . Fukao,“同步磁阻驅(qū)動(dòng)教程中,發(fā)表在Annu IEEE-IAS。 會(huì)議,丹佛,CO,10月2勝7負(fù),1994年[5] e . c拉雷絲、八寶飯m . Jahns、李佳玲Kirtley Jr,j . h .朗,”的內(nèi)飾起動(dòng)/發(fā)電機(jī)的點(diǎn)在汽車上的應(yīng)用”,陳鷹。革新,頁。三、土耳其的伊斯坦布爾。1802-1808 1998年,頁。[6] e . c拉雷絲、八寶飯m . Jahns h .《朗,” 一個(gè)飽和集中參數(shù)模型內(nèi)部永磁同步機(jī)”,陳鷹。 IEEEIEMDC,西雅圖,華盛頓州,1999年,第1 - 11頁。553-555[7] 拉雷絲” ,即優(yōu)化的c型飽和室內(nèi)每-manent-magnet同步機(jī)械驅(qū)動(dòng),“ 博士,部門。選舉的人。英格。計(jì)算?？茖W(xué),麻薩諸塞州研究。1995,16(2),劍橋,麻薩諸塞州,2000[8] 小j . e和c,r . Mischke、機(jī)械工程設(shè)計(jì)、5號(hào)艾德。紐約:天下,1989年。[9] l . s .標(biāo)志,t Baumeister、標(biāo)志的標(biāo)準(zhǔn)手冊機(jī)械工程師。紐約:天下,1986年。[10] e . c拉雷絲、八寶飯m . Jahns《朗,“ 影響之飽和度和變頻器在內(nèi)線成本優(yōu)化、永磁同步機(jī)器驅(qū)動(dòng)”在09/10/1997。 運(yùn)動(dòng)。Annu IEEE-IAS。 會(huì)議上,第一卷。、菲尼克斯、阿茲,1999年,頁。125-131。[11] Nonoriented鋼板為磁應(yīng)用,美國鋼鐵,匹斯堡,PA,1978年版。[12] 合金鋼紋理的產(chǎn)品,Armco鋼、匹斯堡,PA,1999年。[13] 木匠合金鋼產(chǎn)品選擇指南、木工鋼,讀書,爸爸,1997年。[14] w . l .宋楚瑜李曉嵐、b Kliman約翰遜,r,r的n -米勒,白色的,j .“小說高速異步電動(dòng)機(jī)為一家商業(yè)離心式壓縮機(jī),”在09/10/1997。 運(yùn)動(dòng)。Annu IEEE-IAS。 會(huì)議上,第一卷。、菲尼克斯、阿茲,1999年,頁。494-501。[15] 應(yīng)用ANSYS有限元軟件ANSYS Multiphysics集團(tuán)公司、Canonsburg、PA,1999年。愛德華·c拉雷絲(S ' ' 00)收到了96-M蔓延至S.B.丁鏞,學(xué)位,1988年和1996年分別為:從機(jī)械工程學(xué)系,博士學(xué)位和丁鏞,1996年和2000年,分別從國防部電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué),麻薩諸塞州理工學(xué)院(麻省理工學(xué)院),劍橋。于2000年5月,他加入了SatCon技術(shù)公司、劍橋,麻薩諸塞州,它執(zhí)行研究和開發(fā)在電力和能源產(chǎn)品,而且目前是在探討了直通式/電磁學(xué)小組長。從1988年到1996年,他與通用電氣(GE)飛機(jī)的引擎,明美,馬,在那里他加入了發(fā)展先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),軍事和商業(yè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和地面和飛行測試流體力學(xué)并數(shù)字控制引擎系統(tǒng)。當(dāng)他回到麻省理工學(xué)院在1994年,他繼續(xù)專門從事設(shè)計(jì)和控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。他現(xiàn)在的技術(shù)研究發(fā)展先進(jìn)的興趣是機(jī)電一體化、機(jī)械設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)、和運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。拉雷絲收到一滿三年患病的德懷特D獎(jiǎng)學(xué)金。艾森豪威爾獎(jiǎng)學(xué)金計(jì)劃(美國交通部,美國聯(lián)邦公路行政ISTEA助學(xué)金和獎(jiǎng)學(xué)金計(jì)劃)為他的博士研究。來自麻省理工學(xué)院進(jìn)一步贊助/行業(yè)汽車財(cái)團(tuán)對(duì)先進(jìn)電氣/電子部件和系統(tǒng)他為一家研究助理研究集中在汽車電子產(chǎn)品嗎在過渡到一個(gè)42-Vdc汽車平臺(tái)。他也是《服務(wù)獎(jiǎng)的受獎(jiǎng)人技術(shù)和政策計(jì)劃庫克公共服務(wù)獎(jiǎng)和最好的論文陳述口服建筑作品獎(jiǎng)。托馬斯·m . Jahns(S ' ' ' 91-F 73-M 79-SM 93年)收到蔓延至S.B.,交通大學(xué)學(xué)位在1974年和博士學(xué)位于1978年在麻省理工劍橋,所有技術(shù),在電子工程。在1998年,他加入了大學(xué)的師資隊(duì)伍威斯康辛州麥迪遜,作為一個(gè)教授,在整個(gè)部門然而電子計(jì)算機(jī)工程,在那里他也是一個(gè)威斯康辛州的副主任電機(jī)與電力電子財(cái)團(tuán)(WEMPEC)。 在加入大學(xué)的威斯康辛州、就與通用電器研究發(fā)展,Schenectady,紐約,在過去的15年間,在那里他追趕新電源電子、電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)在各種各樣的研究和管理現(xiàn)需要招聘所述職位。他的研究興趣包括永磁同步機(jī)器,由于各種各樣的應(yīng)用,包括從高性能的機(jī)器工具向低成本電器驅(qū)動(dòng)器。在他進(jìn)行了一項(xiàng)研究,從市場在麻省理工學(xué)院的休假,期間他執(zhí)導(dǎo)的研究活動(dòng)在該地區(qū)的國際先進(jìn)的汽車電氣系統(tǒng)及配件作為一個(gè)industry-sponsored汽車協(xié)會(huì)主任。被授予博士Jahns威廉e紐尼爾獎(jiǎng)由分散型電源電子產(chǎn)品針對(duì)社會(huì)是在1999年。()他被認(rèn)為是一位杰出的講師由IEEE工業(yè)應(yīng)用的社會(huì)(IAS)在1994 - 1995年針對(duì)在1996年。他一直擔(dān)任總統(tǒng)(1995-1996),針對(duì)常規(guī)作為一個(gè)成員之間IAS執(zhí)行委員會(huì)患有急性心梗。他被選為導(dǎo)演/代表名牌” 、“ 服務(wù)之 2002至2003年期間模塊董事會(huì)。托馬斯。a . Keim(M ' 90)接受醫(yī)生的科學(xué)從麻省理工學(xué)院的學(xué)位(麻省理工學(xué)院),劍橋。畢業(yè)后,他在麻省理工學(xué)院幾年成為會(huì)員的科研工作人員,超導(dǎo)電機(jī)。他然后工作,與一般的超過10年電氣公司的研究和杰弗里·h .朗(S ' ' ' 95-F 78-M 79-SM 98年)收到蔓延至S.B.,交通大學(xué)電子工程的學(xué)位博士學(xué)位,麻薩諸塞州理工學(xué)院(麻省理工學(xué)院),劍橋,在1975年,1977年,1980年,分別。他是教授的電機(jī)工程麻省理工學(xué)院和麻省理工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室副主任對(duì)電磁和電子系統(tǒng)。他麻省理工學(xué)院成員一直是自1980年以來。他的主要研究和教學(xué)領(lǐng)域興趣著重分析,設(shè)計(jì)及控制的機(jī)電系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)機(jī)械上與一個(gè)重音,微傳感器和致動(dòng)器、靈活的結(jié)構(gòu)。他單獨(dú)140多個(gè)學(xué)術(shù)論文,而且是5件專利持有人在以下領(lǐng)域的機(jī)電、電力電子,應(yīng)用控制。所有的花都朗博士被授予了三個(gè)最佳論文獎(jiǎng)由各種各樣的IEEE的社會(huì)群體。他是前赫茲基金會(huì)院士和前任副主編傳感器和執(zhí)行器的自診斷。1產(chǎn)品型號(hào) DJ-1010 零件圖號(hào) XD-00-09（單位） 機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品名稱 刀桿式手動(dòng)壓機(jī)零件 零件名稱 齒條材料牌號(hào) 45 號(hào)鋼 毛坯種類 鍛件 毛坯外形尺寸 304×45×45 備注工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 車間 工段 設(shè)備 工藝裝備 工時(shí)10 車端面 粗 、半精車 Ra12.5 尺寸達(dá)到圖紙要求 300mm 車車床CA610四抓卡盤20 銑 粗、精銑四周 Ra3.2，尺寸達(dá)圖紙要求 40×40 銑 X52K 200 虎鉗30 插齒 插齒達(dá)到圖紙加工要求 插齒插齒機(jī)Y5140 熱處理 表面正火處理、齒條表面淬火處理50 入庫 清理、檢驗(yàn)、入庫編 制 審 核 批 準(zhǔn) 共 頁 第 頁產(chǎn)品型號(hào) DJ-1010 零件圖號(hào) XD-00-09機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱 刀桿式手動(dòng)壓力機(jī) 零件名稱 齒條 共 8 頁 第 1 頁車間 工序號(hào) 工序名稱 材 料 牌 號(hào)10 車端面 45 鋼毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù)鍛件 304×45×45 1 1設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù)車床 CA6104 1夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液四爪卡盤工序工時(shí) (分)工位器具編號(hào) 工位器具名稱準(zhǔn)終 單件車刀主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時(shí)工步號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r/min m/min mm/r mm 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動(dòng) 輔助01 粗車上端面 車刀、游標(biāo)卡尺 375 94.2 0.8 1.5 102 半精車上端面、尺寸達(dá)到圖紙要求 300mm 車刀、游標(biāo)卡尺 375 94.2 0.3 0.5 1設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期產(chǎn)品型號(hào) DJ-1010 零件圖號(hào) XD-00-09機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱 刀桿式手動(dòng)壓力機(jī) 零件名稱 齒條 共 頁 第 2 頁車間 工序號(hào) 工序名稱 材 料 牌 號(hào)10 車端面 45 鋼毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù)鍛件 304×45×45 1 1設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù)車床 CA6104夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液四抓卡盤工序工時(shí) (分)工位器具編號(hào) 工位器具名稱準(zhǔn)終 單件車刀主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時(shí)工步號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r/min m/min mm/r mm 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動(dòng) 輔助01 粗車下端面 車刀、游標(biāo)卡尺 375 94.2 0.8 1.5 102 半精車下端面、尺寸達(dá)到圖紙要求 300mm 車刀、游標(biāo)卡尺 375 94.2 0.3 0.5 1設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期產(chǎn)品型號(hào) DJ-1010 零件圖號(hào) XD-00-09機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱 刀桿式手動(dòng)壓力機(jī) 零件名稱 齒條 共 頁 第 3 頁車間 工序號(hào) 工序名稱 材 料 牌 號(hào)20 銑 45 鋼毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù)鍛件 300×45×45 1設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù)銑床 X52K夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液200 虎鉗工序工時(shí) (分)工位器具編號(hào) 工位器具名稱準(zhǔn)終 單件端面銑刀主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時(shí)工步 號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備r/min m/min mm/r mm進(jìn)給次數(shù)機(jī)動(dòng) 輔助01 粗銑 300×45 長表面使其厚度為 43.5 端面銑刀、游標(biāo)卡尺、螺旋測位器 95 23.68 0.79 1.5 102 精銑上述表面使其達(dá)到圖紙要求 Ra3.2 且厚度不能小于 42.5 端面銑刀、游標(biāo)卡尺、螺旋測位器 95 23.68 0.4 1 1設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期產(chǎn)品型號(hào) DJ-1010 零件圖號(hào) DX-00-09機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱 刀桿式手動(dòng)壓力機(jī) 零件名稱 齒條 共 頁 第 4 頁車間 工序號(hào) 工序名稱 材 料 牌 號(hào)20 銑長表面 45 鋼毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù)鍛件 300×45×42.5 1設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù)銑床 X52X夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液200 虎鉗工序工時(shí) (分)工位器具編號(hào) 工位器具名稱準(zhǔn)終 單件端面銑刀主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時(shí)工步 號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備r/min m/min mm/r mm進(jìn)給次數(shù)機(jī)動(dòng) 輔助01 粗銑 300×45 長表面使其厚度哦達(dá)到 43.5 端面銑刀、游標(biāo)卡尺、螺旋測位器 95 23.68 0.79 1.5 102 精銑上述表面使其達(dá)到圖紙要求 Ra3.2 且厚度不小于42.5 端面銑刀、游標(biāo)卡尺、螺旋測位器 95 23.68 0.4 1 1設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期產(chǎn)品型號(hào) DJ-1010 零件圖號(hào) DX-00-09機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱 刀桿式手動(dòng)壓力機(jī) 零件名稱 齒條 共 頁 第 5 頁車間 工序號(hào) 工序名稱 材 料 牌 號(hào)20 銑長表面 45 鋼毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù)鍛件 300×42.5×42.5 1設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù)銑床 X52X 1夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液200 虎鉗工序工時(shí) (分)工位器具編號(hào) 工位器具名稱準(zhǔn)終 單件端面銑刀主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時(shí)工步號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r/min m/min mm/r mm 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動(dòng) 輔助01 粗銑與頭次所銑表面對(duì)立的面使其厚度為 41 銑刀、游標(biāo)卡尺、螺旋測位器 95 23.68 0.79 1.5 102 精銑上述表面使其達(dá)到圖紙要求 Ra3.2 并且厚度為 40 銑刀、游標(biāo)卡尺、螺旋測位器 95 23.68 0.4 1 1 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期產(chǎn)品型號(hào) DJ-1010 零件圖號(hào) DX-00-09機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱 刀桿式手動(dòng)壓力機(jī) 零件名稱 齒條 共 頁 第 6 頁車間 工序號(hào) 工序名稱 材 料 牌 號(hào)20 銑長表面 45 鋼毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù)鍛件 300×42.5*40設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù)夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液工序工時(shí) (分)工位器具編號(hào) 工位器具名稱準(zhǔn)終 單件主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時(shí)工步 號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備r/min m/min mm/r mm進(jìn)給次數(shù)機(jī)動(dòng) 輔助01 粗銑最后未被銑過的長表面使其厚度為 41 端面銑刀、游標(biāo)卡尺、螺旋測位器 95 23.68 0.79 1.5 102 精銑上述表面使其達(dá)到圖紙要求 Ra3.2 且厚度為 40 端面銑刀、游標(biāo)卡尺、螺旋測位器 95 23.68 0.4 1 1 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期產(chǎn)品型號(hào) DJ-1010 零件圖號(hào) DX-00-09機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱 刀桿式手動(dòng)壓力機(jī) 零件名稱 齒條 共 頁 第 7 頁車間 工序號(hào) 工序名稱 材 料 牌 號(hào)30 插齒 45 鋼毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù)鍛件 300×40×40 1設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù)插齒機(jī) Y54夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液工序工時(shí) (分)工位器具編號(hào) 工位器具名稱準(zhǔn)終 單件主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時(shí)工步號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r/min m/min mm/r mm 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動(dòng) 輔助01 插齒，工件保證達(dá)到圖紙要求精度等級(jí) 8HK 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期產(chǎn)品型號(hào) DJ-1010 零件圖號(hào) DX-00-09機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品名稱 刀桿式手動(dòng)壓力機(jī) 零件名稱 齒條 共 頁 第 8 頁車間 工序號(hào) 工序名稱 材 料 牌 號(hào)04 熱處理 45 鋼毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺(tái) 件 數(shù)設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù)1夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液工序工時(shí) (分)工位器具編號(hào) 工位器具名稱準(zhǔn)終 單件主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進(jìn)給量 切削深度 工步工時(shí)工步號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r/min m/min mm/r mm 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動(dòng) 輔助01 表面正火02 齒條表面淬火 設(shè) 計(jì)（日 期） 校 對(duì)（日期） 審 核（日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會(huì) 簽（日期）標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽 字 日 期南昌航空大學(xué)科技學(xué)院工 藝 規(guī) 程零件名稱 齒條 班級(jí) 0781053 姓名 涂杰 2010 年 5 月 6 日 指導(dǎo)教師 袁寧 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文11 前言1.1 課題研究的目的及意義1.1.1 手動(dòng)壓力機(jī)的研究目的1.應(yīng)用大學(xué)所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，進(jìn)行刀桿手動(dòng)壓力機(jī)的常規(guī)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程是對(duì)大學(xué)所學(xué)理論知識(shí)的應(yīng)用，并在設(shè)計(jì)中不斷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，從而在具體的實(shí)踐中鞏固、拓展理論知識(shí)。2.在設(shè)計(jì)過程中，要求了解相關(guān)機(jī)械產(chǎn)品的知識(shí)，尤其是國內(nèi)外這種機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展前景等。這就要求我們有較好的語言功底，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，還可能涉及專業(yè)英語知識(shí)等，通過互聯(lián)網(wǎng)等工具，搜索國外大學(xué)、研究所等一些最新的前緣論文。這一過程無形中提高了我收集、整理信息的能力。3.在壓力機(jī)的設(shè)計(jì)中，要查閱很多相關(guān)書籍，圖表等，這是整個(gè)機(jī)械行業(yè)的一大特點(diǎn)。機(jī)械專業(yè)有著五、六百年的輝煌發(fā)展歷史，許多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)成為國標(biāo)，這給機(jī)械設(shè)計(jì)帶來了很大的便利。我們在從事設(shè)計(jì)過程中，提高了查閱資料、應(yīng)用工具書的能力。4.壓力機(jī)的設(shè)計(jì)還要求繪制一些裝配圖和零件圖，這就要用到一些畫圖軟件。通過畫圖，提高了我們的動(dòng)手能力，為以后工作打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。1.1.2 手動(dòng)壓力機(jī)的研究意義手動(dòng)壓力機(jī)作為一種常用的機(jī)械動(dòng)力增壓裝置，它能克服大噸位液壓機(jī)體積大、重量大，不便攜帶的缺點(diǎn)，手動(dòng)壓力機(jī)是機(jī)械壓力機(jī)中具有代表性的一類加工設(shè)備，該類設(shè)備結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，能提高生產(chǎn)效率，且具有操作方便、動(dòng)作靈活，經(jīng)久耐用等特點(diǎn)。它的用戶幾乎包羅了國民經(jīng)濟(jì)各部門，量大面寬?，F(xiàn)在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)蓬勃發(fā)展，壓力機(jī)的使用從大型工廠到私人手工作坊，幾乎在涉及到零件冷壓工藝的地方都可以見到。因此設(shè)計(jì)滿足符合生產(chǎn)實(shí)踐要求的，能保證加工精度與要求的壓力機(jī)很有必要。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀機(jī)械在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，在我國，機(jī)械制造是我國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)。自新中國成立以來，尤其是改革開放 30 年來，我國的機(jī)械行業(yè)飛速發(fā)展，各種機(jī)械產(chǎn)品相繼問世。在設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，首先要滿足一定的要求，其次機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也要按照一定的方法。機(jī)械產(chǎn)品的基本要求取決于其所處的地位、作用及工作條件，主要考慮以下幾個(gè)方面的要求：功能要求、壽命要求、工藝性要求、價(jià)格要求、可靠性要求以及維護(hù)要求和標(biāo)準(zhǔn)化要求。目前國內(nèi)生產(chǎn)的一些大型機(jī)械壓力機(jī)及其生南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文2產(chǎn)線已跨出國門，走向世界。冷壓設(shè)備質(zhì)量的好壞，它直接影響到設(shè)備的安全和合理使用，也關(guān)系到生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及成本，以及模具壽命等一系列重要問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，壓力機(jī)的精度也有了相當(dāng)大的提高。手動(dòng)壓力機(jī)作為一種常用的機(jī)械動(dòng)力增壓裝置，廣泛應(yīng)用與各種產(chǎn)品的包裝、維修，提供更精確，更方便的服務(wù)，是工廠必備的工具之一。許多的零件已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)件，這為零件和產(chǎn)品的生產(chǎn)專業(yè)化帶了便利。各個(gè)企業(yè)按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)安排生產(chǎn)，便于組織管理。產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化也推動(dòng)了機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展。小型手動(dòng)壓力機(jī)也呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化趨勢。這種不僅表現(xiàn)在手動(dòng)壓機(jī)本身各個(gè)零件的標(biāo)準(zhǔn)化，還體現(xiàn)在它所能施力的各種產(chǎn)品。這就使其維修和零部件的更新有統(tǒng)一的參考標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，設(shè)計(jì)手動(dòng)壓機(jī)的工程師也根據(jù)產(chǎn)品的要求與相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，兼顧手動(dòng)壓機(jī)的工作壓力，底座尺寸、壓機(jī)高度、最大工作行程設(shè)計(jì)符合生產(chǎn)實(shí)踐要求的手動(dòng)壓力機(jī)。1.3 本課題研究內(nèi)容本文的探討內(nèi)容是有關(guān)小型壓力機(jī)的設(shè)計(jì)，包括其傳動(dòng)裝置和執(zhí)行部分。其中包括齒輪設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、齒條工藝的編制和各標(biāo)準(zhǔn)件的選用等，是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用。此研究的目的是用一種合理的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出一種能保證加工精度，同時(shí)成本較低的手動(dòng)壓力機(jī)。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文32 總體方案的確定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，刀桿式手動(dòng)壓力機(jī)的設(shè)計(jì)需要完成以下內(nèi)容：最大工作壓力為 1000kg，最大工作行程為 121.5mm，齒條下降速度可由手動(dòng)控制等方面的要求。此種類型的壓力機(jī)采用齒輪——齒條進(jìn)行傳動(dòng)，其動(dòng)力為人手動(dòng)提供。人施加于手柄上的力通過軸及齒輪傳遞到齒條上，使與齒輪嚙合的齒條上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)放置在工作臺(tái)上的工件的壓制。另外，傳動(dòng)軸并不是與箱體直接接觸，而是通過加裝軸承，從而減小了傳動(dòng)軸與箱體的摩擦，使得機(jī)器工作更加的平穩(wěn)。下圖為壓力機(jī)的一個(gè)簡單結(jié)構(gòu)示意圖。圖 2-1 手動(dòng)壓力機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1—工作臺(tái) 2—箱體 3—軸承蓋 4—齒條 5—壓蓋南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文43 齒輪的設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中的最重要的傳動(dòng)之一,應(yīng)用廣泛。其有傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長、傳動(dòng)比較平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，齒輪機(jī)構(gòu)也有制造和安裝的精度要求較高，成本較高，不適應(yīng)于兩軸距離較遠(yuǎn)時(shí)的傳動(dòng)等不足。齒輪傳動(dòng)可分開式、半開式、及閉式。一些齒輪沒有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露在外面是開式齒輪傳動(dòng)，這種齒輪傳動(dòng)輪齒易磨損，只適用于低速傳動(dòng)。半開式齒輪傳動(dòng)有簡單的防護(hù)罩，但不能嚴(yán)密地做到防止外界雜物侵入。閉式齒輪傳動(dòng)裝在經(jīng)過精確加工而且封閉嚴(yán)密的箱體內(nèi)，與開式和半開式齒輪相比，潤滑和防護(hù)條件最好，多用于重要的場合。在本論文中，根據(jù)齒輪傳動(dòng)的現(xiàn)場條件，符合半開式齒輪傳動(dòng)的要求。3.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù)壓力機(jī)是齒輪與齒條嚙合的機(jī)構(gòu)，通過杠桿使壓力增大，可以沖一些小型零件模型，齒輪是直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。該機(jī)械為一般工作機(jī)械，速度不高，選擇 7 級(jí)精度。材料的選擇與軸有關(guān)，因?yàn)檩S的直徑和齒輪分度圓直徑相差不大，所以齒輪和軸聯(lián)成一體，做成齒輪軸。齒輪的尺寸較小，相對(duì)承受較大的載荷，對(duì)材料的要求較高，所以選用 40Cr。齒數(shù) Z 初選為 20。1、結(jié)構(gòu)示意圖一，由齒輪、齒條確定傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪進(jìn)行傳動(dòng)。2、由參考文獻(xiàn) 【2】 表 10-8 各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍，選取齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)。手動(dòng)壓力機(jī)屬于一般工作機(jī)器，速度及精度要求都不是很高，故選用 7 級(jí)精度，由參考文獻(xiàn) 【2】 表 10-1 常用齒輪材料及其力學(xué)特性，選取傳動(dòng)件的材料。選擇齒輪的材料均為 40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為 50-55HRC。3.2 齒輪的設(shè)計(jì)根據(jù)參考文獻(xiàn) 【2】 第十章，有關(guān)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，齒輪的設(shè)計(jì)可按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)和齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。根據(jù)以上兩種方法，確定齒輪的最小分度圓半徑和最小模數(shù)。3.2.1 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文53211 )][(HEdt ZuKT?????1）假設(shè)齒輪的分度圓直徑為 d, 則齒輪的扭矩為：dT49028.10?????為 接 觸 疲 勞 許 用 應(yīng) 力 。響 系 數(shù) ， 是 材 料 的 彈 性 影是 齒 寬 系 數(shù) ，為 載 荷 系 數(shù) ，是 齒 輪 的 分 度 圓 直 徑 ，式 中 ， H E1 ZK??td2）齒輪工作壽命為三年，一天工作八小時(shí)，兩班制，齒輪齒數(shù)為 20。則許用應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：51 1032.42063?????N根據(jù)參考文獻(xiàn) 【2】 圖 10—21 的接觸疲勞壽命系數(shù)為： 5.1HNK3)按齒面硬度查的小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限為 750MPa,安全系數(shù) S=1所以，接觸疲勞許用應(yīng)力為aHNMps5.162705.][lim????4)查參考文獻(xiàn) 【2】 表 10—7，齒寬系數(shù)取 9d?5)查參考文獻(xiàn) 【2】 表 10—6，材料的彈性影響系數(shù)為 218.9PZE6）齒輪與齒條嚙合的傳動(dòng)比 ???u7）計(jì)算齒輪分度圓直徑538.4).16289(.04312.)(132.1 ???????? dZuKTdHEdt ??mm8）計(jì)算齒寬余齒高之比 hb齒寬426.0538.1??zdmtt齒高南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文6458.26.52. ???tmh所以0.48.3b9）計(jì)算載荷系數(shù)??HVAKK?因?yàn)閴毫C(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)較慢，并且設(shè)計(jì)時(shí)采用的數(shù)據(jù)是壓力最大時(shí)情況，查參考文獻(xiàn)【2】 表 10-2，所以使用系數(shù) 1A。對(duì)于直齒輪，1???HK齒輪的轉(zhuǎn)速較低，精度為七級(jí)，查參考文獻(xiàn) 【2】 圖 10-8 動(dòng)載系數(shù).V由參考文獻(xiàn) 【2】 表 10-4 用插值法得七級(jí)精度、相對(duì)支承對(duì)稱布置時(shí)24.1??HK由 ， 查參考文獻(xiàn) 【2】 圖 10-13 的 ;故載荷系數(shù)24.1??HK5F..????vA =1.36410）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑，mKdtt 718.493.1658.431 ???3.2.2 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為：321)][(FSadYZTm????? 是 齒 輪 齒 數(shù) 。為 齒 寬 系 數(shù) ，是 彎 曲 疲 勞 許 用 應(yīng) 力校 正 系 數(shù) ， 是 應(yīng) 力是 齒 形 系 數(shù) ，為 齒 輪 傳 遞 的 轉(zhuǎn) 矩為 載 荷 系 數(shù) ，為 齒 輪 模 數(shù) ，式 中 ， Z, YKF SF1d aa?1）參考文獻(xiàn) 【2】 10-20c 取齒輪彎曲強(qiáng)度疲勞極限 MPaFE50??2）參考文獻(xiàn) 【2】 圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù) 8.1NK3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文7安全系數(shù) S=1.4，得MPaF9.642.1508][???4）查參考文獻(xiàn) 【2】 ，表 10-5 齒形系數(shù) 5.1,.SaFaYY5）計(jì)算 ][FSaY?06751.9.642518][???FSaY?6）設(shè)計(jì)計(jì)算32.06751.209.453613 ????m對(duì)比上述計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模 m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù)m=2.32 就近圓整為 m=2.5,按接觸強(qiáng)度算的的分度圓直徑為 d=50mm,算出齒輪齒數(shù)205.?Z3.3 齒輪的幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算齒數(shù)：由公式： zd?m代入數(shù)據(jù) d=50 及 m=2.5，計(jì)算得：= = =205.202）壓力角壓力角取國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 1356--1988）：α=20°3）齒頂高 ha：由公式：南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文8ha=ha*m代入數(shù)據(jù) m=2.5，ha*（=1）為齒頂高系數(shù)，計(jì)算得：ha=ha*m=1×2.5=2.54）齒根高 hf：由公式：hf=(ha*+c*)m代入數(shù)據(jù) m=2.5，c*為頂隙系數(shù)（=0.25） ，計(jì)算得： hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×2.5=3.125mm5）齒全高 h：由公式：h=ha+hf=(2ha*+c*)m代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：h=ha+hf=(2ha*+c*)m=5.625mm6）齒頂圓直徑 da：由公式：da=d+2ha=(z+2ha*)m代入數(shù)據(jù) z=12，計(jì)算得：da=d+2ha=(z+2ha*)m=(20+2×1)×2.5=54mm7）齒根圓直徑 df：由公式：df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：df=(z-2ha*-2c*)m=(20-2×1-2×0.25)*2.5=43.75mm8）齒厚 s：由公式：s=πm/2代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：s=πm/2=3.14×2.5/2=3.925mm9）齒槽寬 e：由公式：e=πm/2南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文9代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：e=πm/2=3.14×4/2=3.925mm10）計(jì)算齒輪寬度 b：由公式：b= dφd代入數(shù)據(jù)， dφ=0.9 及 d=50mm 計(jì)算得：b=0.9×50=45mm表 3-1 齒輪主要尺寸計(jì)算結(jié)果各部分名稱 代號(hào) 公式及結(jié)果模數(shù) m 2.5mm齒數(shù) Z 20分度圓直徑 d mz502.???齒頂高 ahha齒根高 f f 1.3.齒頂圓直徑 adZda5)2(??齒根圓直徑 f mf 7.4.?齒距 p 813.??南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文104 軸的設(shè)計(jì)一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。此處選擇的軸屬于轉(zhuǎn)軸。但是，在工作中該軸主要承受的是扭矩，彎矩相當(dāng)?shù)男?。在多?shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。剛軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是 45 鋼。合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼?？紤]到該齒輪軸上的齒是在軸上加工出來的，同時(shí)根據(jù)參考文獻(xiàn) 【1】 表 15-1 軸的常用材料及其主要力學(xué)性能，選取該齒輪軸的材料。選取此齒輪軸的材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理。4.1 初步確定軸的最小直徑大小扭矩 mNT?????5104.2508.910 ，由公式：332dTWT????，可得3][2Td???查參考文獻(xiàn) 【2】 表 15-3，40Cr 的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 35 至 55MPa 之間,代入mNT??245，求的md82.35104.326???南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文11方案采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，齒輪的的分度圓直徑為 md50?，軸上鉆有一個(gè)直徑為 20mm 的孔，所以取最小直徑大小 38mm，并在最小直徑處裝有軸承。查軸承相關(guān)圖表，參考文獻(xiàn) 【5】 表格 15-3，得：軸承的寬度為 B=15mm,外徑大小為D=68mm.4.2 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、擬定軸上零件的裝配方案擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的基本形式。選用的裝配方案是：右端軸承、墊圈、軸承端蓋依次從軸的右端向左端安裝；左端從右到左依次安裝軸承、墊片、墊圈及軸承蓋。這樣就對(duì)各軸段的粗細(xì)順序做了初步安排。2、根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑與長度1）選擇所要使用的軸承為深溝球軸承。因軸承主要承受徑向載荷，初步選擇深溝球軸承。深溝球軸承可用于雙支點(diǎn)各單向固定的支承。此種軸承在安裝時(shí)，通過調(diào)整端蓋面與外殼之間的墊片厚度，使軸承外圈與端蓋間存在很小的軸向間隙，以適當(dāng)補(bǔ)償軸受熱所引起的變化。為了使軸的直徑與軸承孔徑相適應(yīng)，需要選取 軸承型號(hào)：參照工作要求，查參考文獻(xiàn) 【5】 表 15-3（GB276-89）得:d=40mm由軸承產(chǎn)品目錄中，初步選取特輕（1）系列，深溝球軸承 6008，其尺寸為：d ?D?B=40mm 68mm?15mm2）為了滿足左端與右端的滾動(dòng)軸承的定位，可采用軸肩進(jìn)行軸向定位。定位軸肩高度 h 一般取為 h=（0.07-0.1）d，d 為與零件相配處軸的直徑。查得 6008 型軸承定位軸肩的高度為：h=3mm則軸間處的直徑大小為 46mm，大于齒輪的齒根圓半徑（43.75mm） 。所以，兩邊軸承的內(nèi)圈定位不使用軸肩，可以使用套筒定位。同時(shí)，查閱參考文獻(xiàn) 【5】 表 4-1，軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離為 3mm，齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離為 10mm,所以，這一端軸的長度為兩者之和為 13mm。同理，軸的軸承關(guān)于齒輪對(duì)稱布置，另一端的長度和直徑一樣。在安裝手柄一側(cè)的軸承右端面，有一軸肩。這一設(shè)計(jì)減小了軸的重量和軸的加工精度，其直徑是38mm。3）因齒輪寬 b= dφd=0.9×50=45mm，則軸上加工齒輪的部位應(yīng)與齒輪寬度一致。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文12故取 L=45mm4）在軸的安裝手柄的一側(cè)，考慮安裝端蓋的寬度，L=22mm，和端蓋距離手柄中心的長度，23mm。設(shè)計(jì)這一軸的的長度為 45mm。5）在手柄的右側(cè)，還安有一螺釘，其作用是調(diào)整手柄的松緊。在軸上其長度設(shè)計(jì)為 10mm。3、軸上零件的軸向定位滾動(dòng)軸承與軸的軸向定位，是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)軸的各部分尺寸如下：圖 4-1 齒輪軸的各部分尺寸4.3 軸的校核在完成軸的初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后進(jìn)行校核計(jì)算，計(jì)算準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度或剛度要求，必要時(shí)還要校核軸的振動(dòng)穩(wěn)定性。這里主要考慮軸的強(qiáng)度校核。在進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核時(shí)，應(yīng)該根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力分析情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對(duì)于僅僅（或主要）承受扭矩的軸（傳動(dòng)軸） ，應(yīng)按扭矩強(qiáng)度條件計(jì)算；對(duì)于既承受彎矩又承受扭矩的軸（心軸） ，應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算；對(duì)于既承受彎矩又承受扭矩的軸（轉(zhuǎn)軸） ，應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算；需要時(shí)還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核。此外，對(duì)于瞬時(shí)過載很大或應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱較為嚴(yán)重的軸，還應(yīng)按峰尖載荷校核其靜強(qiáng)度，以免產(chǎn)生過量的塑性變形。根據(jù)第二章的齒輪設(shè)計(jì)和第三章的軸的設(shè)計(jì)，可以做出軸的受力圖（圖 4-2） ，南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文13軸的扭矩為: LFT??1是手作用在軸上的力，L 為軸的實(shí)際有效長度。L=500mm 。代入數(shù)據(jù)，求的1FT=245N m。根據(jù)軸的受力圖和力矩平衡的知識(shí)，求的在軸的支撐處的分別為?531Kg 和 419Kg。做軸的受力圖：圖 4-2 齒輪軸的受力圖根據(jù)軸的受力圖，做出軸的扭矩和彎矩圖，并合成如下：南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文14圖 4-3 齒輪軸的彎矩和扭矩圖4.3.1 按軸的扭矩強(qiáng)度條件計(jì)算按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核在上文，已經(jīng)用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初步估算了軸的最小直徑，這里由于軸上開有一孔，使軸的抗扭強(qiáng)度有所減小，所以還要進(jìn)行一次軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核，其條件為： TW??式中, ——扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，MPa;T?T——軸所受的扭矩，N m；?——軸的抗扭截面系數(shù)，W3在軸的最右端，直徑最小，并開有一直徑為 20mm 的孔徑。其視圖如下:抗扭截面系數(shù)：)1(63dWT???南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文15圖 4-4 齒輪軸的最小端截面圖代入數(shù)據(jù)算的：)(62803mWT?代入上面數(shù)據(jù)：扭轉(zhuǎn)應(yīng)力MpaNT 3910628459?????而 40cr 的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 35~55Mpa，符合要求。4.3.2 按彎扭合成強(qiáng)度條件校核 在最大彎矩處，彎矩為：mNM??54.236扭矩為：T根據(jù)第三強(qiáng)度理論,軸的彎扭組合應(yīng)力為：南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文1622)(4Tca????由于壓力機(jī)的轉(zhuǎn)速很慢，所以把扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力假定為靜應(yīng)力，取3.0?WTM2,????代入得：333 6.12525014. md????MpaPaWTMcr 409.0)(2 ????其中 40cr 的許用靜應(yīng)力為 pa4][1??，所以強(qiáng)度有富余，可以滿足強(qiáng)度要求。5 軸承的選用和布置軸承分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承，它們的作用都是支承旋轉(zhuǎn)軸及承受軸上載荷。滾動(dòng)軸承因其具有摩擦阻力小，結(jié)構(gòu)緊湊，旋轉(zhuǎn)精度高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。滾動(dòng)軸承種類很多，其結(jié)構(gòu)大致相同，一般由外圈、內(nèi)圈（上圈、下圈） 、滾動(dòng)體和保持架等組成。按照滾動(dòng)軸承的承受載荷方向的不同，滾動(dòng)軸承可分為：徑向接觸軸承、軸向接觸軸承、角接觸軸承。徑向接觸軸承主要承受徑向載荷，軸向接觸軸承主要承受軸向載荷，角接觸軸承同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。5.1 軸承的選用與校核分析該機(jī)構(gòu)的受力，軸上主要承受徑向力，軸向力基本忽略不計(jì)。選擇深溝球軸承，其內(nèi)徑為ｄ＝40ｍｍ，簡化畫法如下：南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文17圖 5-1 軸承的結(jié)構(gòu)簡圖當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算公式為： )(arpYFXfP??Ｆｒ和Ｆａ分別為徑向載荷和軸向載荷。軸向載荷約等于０.徑向載荷為KNFr 429.10)8.9364()8.910(22???對(duì)于球軸承 ??查參考文獻(xiàn) 【5】 表 15-3，有Ｘ＝１，Ｙ＝０.齒輪的轉(zhuǎn)速較低，?。玻颍恚椋睿S承的動(dòng)載荷，查表的： kNCr2.13Ｆｐ?。?代入一下公式：?)(60pcrnLh?算的Ｌｈ＝１６８９７．１（ｈ） 。查參考文獻(xiàn) 【2】 表 13-3，推薦的一般此種工作條件的軸承工作機(jī)械壽命為 12000~20000h.，Ｌｈ在其范圍之內(nèi)。所以，軸承的壽命能南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文18滿足要求，很適合工作需要。5.2 滾動(dòng)軸承的配置一般來說，一根軸需要有兩個(gè)支點(diǎn)，每個(gè)支點(diǎn)可由一個(gè)或一個(gè)以上的軸承組合。合理的配置是要考慮軸在機(jī)器中有正確的位置、防止軸向竄動(dòng)以及軸受熱膨脹后不致將軸承卡死等因素。深溝球軸承也可用于雙支點(diǎn)各單向固定的支承。其軸的支承跨距較小，故較常采用雙支點(diǎn)各單向固定的支撐。這種軸承在安裝時(shí)，通過調(diào)整端蓋面與外殼之間的墊片厚度，使軸承外圈與端蓋間存在很小的軸向間隙，以適當(dāng)補(bǔ)償軸受熱所引起的變化。此外，對(duì)于固定間隙軸承（深溝球軸承） ，可在軸承蓋與箱體軸承座端面之間或在軸承蓋與軸承外圓之間設(shè)置調(diào)整墊片，以此在裝配時(shí)通過調(diào)整來控制軸向間隙大小。5.3 滾動(dòng)軸承的潤滑潤滑對(duì)于滾動(dòng)軸承具有重要的意義，軸承中的潤滑劑不僅可以降低摩擦阻力，還可以起著散熱、減小接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕等作用。選用的潤滑方式與軸承的速度有關(guān)，手動(dòng)壓力機(jī)屬于低速設(shè)備，滾動(dòng)軸承的dn(d 為軸承的內(nèi)徑，n 為軸承的轉(zhuǎn)速）值較小，適用于用脂潤滑。潤滑脂形成的潤滑強(qiáng)度高，能承受較大的載荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以維持相當(dāng)長的一段時(shí)間。對(duì)于那些不便經(jīng)常添加潤滑劑的地方，這種潤滑方式十分適宜。且這種潤滑方式只適用于較低的 dn 值。所以說，此滾動(dòng)軸承采用潤滑脂進(jìn)行潤滑是比較合適的。滾動(dòng)軸承的裝脂量一般以軸承內(nèi)部空間容積的 1/3—2/3 為宜。5.4 滾動(dòng)軸承的密封裝置在壓力機(jī)的傳動(dòng)軸的外伸段，應(yīng)在軸承蓋的軸孔內(nèi)設(shè)置密封件。軸承的密封裝置是為了阻止灰塵、水、酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。密封裝置可分為接觸式和非接觸式兩大類。由于已經(jīng)選定了軸承的潤滑方式為脂潤滑，所以選定該軸承的密封裝置為氈圈油封。在軸承上開出梯形槽，將毛氈按標(biāo)準(zhǔn)制成環(huán)形或帶形，放置在梯形槽中以與軸密切接觸；或者在軸承上開缺口放置氈圈油封，然后用另外一個(gè)零件壓在氈圈油封上，以調(diào)整毛氈與軸的密合程度，從而提高密封效果。采用氈圈油封主要用于脂潤滑的場合，它的結(jié)構(gòu)簡單，但摩擦較大，只用于滑南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文19動(dòng)速度小于 4—5m/s 的地方。當(dāng)與氈圈油封相接觸的軸表面經(jīng)過拋光且毛氈質(zhì)量高時(shí)，可用到滑動(dòng)速度達(dá) 7—8m/s 的地方。基于氈圈密封和機(jī)器運(yùn)行速度較低等特點(diǎn)，采用此種密封方式是比較合適的。6 壓力機(jī)箱體及附件的設(shè)計(jì)6.1 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)箱體起著支承軸系、保證傳動(dòng)件和軸系正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要作用。箱體按其結(jié)構(gòu)形狀不同分為剖分式和整體式；按照制作方式的不同有鑄造箱體和焊接箱體。本次課題所設(shè)計(jì)的箱體為整體式，制造方法為鑄造箱體。為了保證箱體的剛度，要設(shè)有加強(qiáng)肋。箱體底座要有一定的寬度和厚度，以保證安裝的穩(wěn)定性和剛度。整體式箱體重量輕，零件少、機(jī)體的加工量也少。壓力機(jī)的箱體一般多用 HT150、HT200 制造。本次設(shè)計(jì)采用 HT200 材料。鑄鐵具有良好的鑄造性能和切削加工性能，成本低。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文20在已確定箱體結(jié)構(gòu)形式整體式和箱體毛坯制造方法（鑄造箱體）的基礎(chǔ)上，可進(jìn)行箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（1）箱體的壁厚箱體要有合理的壁厚,軸承座、箱體底座等處承受的載荷較大，其壁厚應(yīng)該更厚些。其數(shù)值可查閱參考文獻(xiàn) 【5】 表 4-1 確定。箱座壁厚 δ，查參考文獻(xiàn) 【5】 表 11—8，鑄鋼的最小壁厚在 10 與 12mm 之間。選擇δ=10mm 符合要求。 （2）地腳螺釘直徑 df查參考文獻(xiàn) 【5】 表 3-1，由公式：df=0.036a+10A 取 90mm。代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：df=13.24mm取 df=16mm（3）地腳螺釘數(shù)目 n查參考文獻(xiàn) 【5】 表 3-1，確定 n=2。（4）壓蓋、箱體聯(lián)結(jié)螺栓直徑 d1查參考文獻(xiàn) 【5】 表 3-1，由公式：d1=（0.6--0.8）df且有，螺栓間距 L≤150—200代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：d1=9.6mm，取標(biāo)準(zhǔn)為 10mm。6.2 軸承蓋的設(shè)計(jì)1）軸承蓋的結(jié)構(gòu)軸承蓋的作用是固定軸承、承受軸向載荷、密封軸承座孔、調(diào)整軸系位置和軸承間隙等。其類型有凸緣式和嵌入式兩種。本課題中所選用的軸承蓋為凸緣式。凸緣式軸承蓋用螺釘固定在箱體上，調(diào)整軸系位置或軸系間隙時(shí)不需要開箱蓋，密封性也較好。2）軸承蓋參數(shù)的確定（1）軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目 d3、n查參考文獻(xiàn) 【5】 表 9-9，確定：螺釘直徑為 6mm，螺釘數(shù)為 n=4。（2)軸承蓋（軸承座端面）外徑 D2南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文21查參考文獻(xiàn) 【5】 凸緣式軸承蓋，由公式：D2=D0+2.5d3，D0=D+2.5d3d3 為螺釘直徑，D 為軸承外徑。根據(jù)已知數(shù)據(jù)，代入公式，計(jì)算得：D0=83mm,D2=98mm6.3 手柄的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核1、材料的選用手柄是壓力機(jī)上傳力構(gòu)件，查參考文獻(xiàn) 【1】 表 12-6，可選用合金結(jié)構(gòu)鋼制造，牌號(hào)：40Ｃｒ。此種材料廣泛應(yīng)用于齒輪、軸、曲軸、連桿螺栓等。2、長度的確定初定壓力機(jī)手柄的長度為 620mm，考慮到手的實(shí)際作用點(diǎn)及機(jī)器本身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，取實(shí)際在壓力機(jī)手柄上產(chǎn)生的力臂約為 500mm。3、彎曲應(yīng)力的校核手柄的材料：40Ｃｒ，調(diào)質(zhì)，許用靜應(yīng)力為 400MPA。手柄的受彎長度為 550mm，最大彎矩為：mNW??245最大彎矩出的應(yīng)力：MPaamM402.341032459 ????????40Cr 的許用彎矩為 400Mpa。所以，手柄的材料滿足受力強(qiáng)度要求。7 齒條和其工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)7.1 齒條參數(shù)的確定1） 、模數(shù) m 與齒輪相同，即模數(shù)：m=2.52） 、壓力角處處相等，且等于齒形角，壓力角取國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 1356--1988）即： α=20°3） 、齒頂高 ha：由公式：ha=ha*m南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文22代入數(shù)據(jù) m=4，ha*為齒頂高系數(shù)（=1） ，計(jì)算得：ha=ha*m=1×2.5=2.54） 、齒根高 hf：由公式：hf=(ha*+c*)m代入數(shù)據(jù) m=4，c*為頂隙系數(shù)（=0.25） ，計(jì)算得：hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×2.5=3.125mm5） 、齒厚 s：由公式：s=πm/2代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：s=πm/2=3.14×2.5/2=3.925mm6） 、齒槽寬 e：由公式：e=πm/2代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：e=πm/2=3.14×4/2=3.925mm7） 、齒條長度：根據(jù)任務(wù)書上的數(shù)據(jù)：壓力機(jī)的整體高度 297mm，和最大工作行程 121.5mm， 定齒條的長度為 300mm。8） 、齒條寬度：已經(jīng)求出齒輪的寬度 b=45mm，考慮到齒輪與齒條之間的嚙合關(guān)系，兩者之間的寬度之差為 5 至 10mm，取整 40mm 作為齒條的寬度.9）齒條長度的確定根據(jù)任務(wù)書要求，確定齒條的長度為 300mm,齒條的有齒嚙合部分長度為L=260mm.表 7-1 齒條各部分尺寸的計(jì)算結(jié)果各部分名稱 代號(hào) 公式及計(jì)算結(jié)果模數(shù) m 2.5齒頂高 ahmha5.2?齒根高 f f 13.南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文23齒全高 h mhfa625.??壓力角 ?20齒距 p p8.714.3齒厚 s S=1.5708m=3.925mm齒槽 e e=1.5708m=3.925mm徑向間隙 c C=0.25m=0.625mm7.2 齒條工藝設(shè)計(jì)分析制定工藝路線是一個(gè)反復(fù)斟酌、修改的過程，主要是根據(jù)被加工零件表面的幾何特征，應(yīng)用常見的機(jī)械加工方法，如車削、銑削、刨削、鏜削、鉆削、磨削等，依據(jù)加工經(jīng)濟(jì)精度原則預(yù)訂工藝路線，然后在將相識(shí)或相同的加工方法組合起來，逆向遞推到毛胚設(shè)計(jì)為止的反復(fù)修改完善的過程。工藝路線制訂要考慮的問題有：1.始終考慮的是經(jīng)濟(jì)性即制造成本低；一般來講要制造成本低，主要是從現(xiàn)有資源的重復(fù)利用和提高加工效率兩方面出發(fā)。齒條有狹長平面組成，其相當(dāng)于分度圓無限增大的齒輪。從結(jié)構(gòu)尺寸可見其剛性不好，加工中保證平面度是主要任務(wù)，四個(gè)相互垂直的平面也應(yīng)重視。齒條固定在床身上，安裝后齒向要與底面保持垂直，否者影響齒輪與齒條的嚙合精度。工藝分析：齒條是一種直徑無限增大的齒輪，它的外圓與根圓已變成直線。中批量生產(chǎn)齒條上齒形，一般可在插齒機(jī)上配以專用夾具插削而成，若無插齒機(jī)或少量單件生產(chǎn)可采用齒輪銑刀，其精度較插齒差。圖樣中要求齒頂面有平面度要求實(shí)際加工中需要交替定位，所以四個(gè)平面均加以磨削，而且保證相互垂直。這樣插齒時(shí)，與底面定位在夾具中加工出的齒向能保證垂直度要求。7.2.1 確定毛坯制造方法本零件的主要功用是傳遞動(dòng)力，其工作時(shí)需承受較大的載荷，要求有較高的強(qiáng)度和韌性，故毛坯應(yīng)選擇鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷。又由于是單件小批量生產(chǎn)、且零件形狀較簡單，尺寸也不大，故應(yīng)采用自由鍛。7.2.2 各平面加工方法的確定齒條的左右端面粗糙度要求是 12.5，可以選擇先粗車后半精車。對(duì)齒條的四個(gè)狹長的側(cè)面，粗糙度要求是 3.2，通過先粗銑后精銑可以達(dá)到要求。表 7-2 平面的各種加工方案及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度及表面粗糙度序號(hào) 加工方法 公差等級(jí)表面粗糙度 ??m?1 粗車 IT13~IT11 12.5~50南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文242 粗車——半精車 IT10~IT8 3.2~6.33 粗車——半精車——精車 IT8~IT7 0.8~1.64 粗車——半精車——磨削 IT8~IT6 0.2~0.85 粗刨 IT13~IT11 6.3~256 精銑 IT13~IT11 6.3~257 粗刨——精刨（精銑） IT10~IT8 1.6~6.38 粗銑——精銑（或精刨） IT10~IT8 1.6~6.39 粗刨——精刨（或精銑）——刮研 IT7~IT6 0.1~0.810 粗銑——精銑（或精刨）——刮研 IT7~IT6 0.1~0.811粗刨——精刨（或精銑）——寬刃精刨IT7 0.2~0.812粗銑——精銑（或精刨）——寬刃精刨IT7 0.2~0.813 粗刨——精刨（或精銑）——磨削 IT7 0.2`0.814 粗銑——精銑（或精刨）——磨削 IT7 0.2`0.815 粗銑——精銑——磨削——研磨 IT5 0.006~0.116 粗銑——拉削 IT9~IT7 0.8~1.67.2.3 各平面加工余量的確定工序間加工余量是相鄰兩工序的工序尺寸之差，有雙邊和單邊余量。工序間加工加工余量的確定原則：1.加工余量應(yīng)盡可能小，余量小可以縮短加工時(shí)間，提高加工效率，降低制造成本，延長機(jī)床、刀具的使用壽命；2.加工余量應(yīng)能保證按此余量加工后能達(dá)到零件圖樣要求的尺寸、形狀、位置公差和表面粗糙度，工序公差不應(yīng)超出經(jīng)濟(jì)加工精度范圍，本工序的余量應(yīng)大于上工序留下的尺寸公差、形狀公差和表面切削層厚度；3.本工序的余量還應(yīng)考慮裝夾誤差、加工中的變形、熱處理變形和加工方法可能帶來的誤差。確定方法：1.分析計(jì)算法：在可靠的實(shí)際數(shù)據(jù)資料基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算，目前應(yīng)用較少；2..經(jīng)驗(yàn)估算法：根據(jù)工藝人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定工序余量，通常都比較偏大，一般用于單件小批量生產(chǎn)中;3.查表法：應(yīng)用廣泛的方法，查閱有關(guān)的手冊，在結(jié)合工廠的實(shí)際情況適當(dāng)修正使用。工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時(shí)，由最后一道工序依次向前推算工序基本尺寸，直到毛胚尺寸（本工序的余量=前工序的工序尺寸—本工序的工序尺寸） 。工序尺寸的公差按各工序采用的加工南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文25方法的經(jīng)濟(jì)精度確定，并按“入體原則”確定上、下偏差；毛胚和兩孔中心距按雙向?qū)ΨQ偏差標(biāo)注。工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)用工藝尺寸鏈分析計(jì)算。查參考文獻(xiàn) 【1】 ，端面的最大尺寸小于等于 50mm 的平面最大尺寸,查表的自由鍛第一次粗加工余量 1.0~1.4mm,取 1.0mm，半精車端面余量是 1.0mm。在四個(gè)狹長平面，先粗銑后精銑，可以達(dá)到粗糙度要求。參考文獻(xiàn) 【1】 ，表 7-24,表 7-25，粗銑的加工余量是 1.5mm，精銑的加工余量是 0.7~81.0mm，取 1.0mm。齒條的毛胚寬度取45mm,,一次粗銑后精銑可與達(dá)到精度要求和粗糙度要求。7.2.4 繪制毛坯圖 根據(jù)上文確定的各平面加工余量，可以得出毛胚的尺寸。圖 7-1 毛胚的尺寸圖7.2.5 背吃刀量的選擇對(duì)粗加工，根據(jù)工件的加工余量來確定，除留下精加工余量外，一次進(jìn)給盡可能切除全部余量。背吃刀量可達(dá) 8~810mm。當(dāng)切削加工余量過大、工藝系統(tǒng)剛度過低、機(jī)床功率不足、刀具強(qiáng)度不夠或斷續(xù)切削的沖擊振動(dòng)較大時(shí)，可分多次進(jìn)給。切削表面有硬皮的鑄、鍛件時(shí)，應(yīng)盡量使背吃刀量大于硬皮層的厚度，以保護(hù)刀具。對(duì)半精加工和粗加工，此時(shí)一般加工余量較小，可一次切除。為了保證加工精度和表面質(zhì)量，也可多次進(jìn)給，第一次進(jìn)給的背吃刀量一般為加工余量的 2/3 以上。半精加工（表面粗糙度為 6.3~3.2）時(shí)，背吃刀量可取 0.5~2mm，精加工（表面粗糙度為 1.6~0.8）時(shí)，背吃刀量取為 0.1~0.4mm。所以，在車端面時(shí)粗車和半精車背吃刀量均取 1.0mm，粗銑齒條的四個(gè)狹長表面時(shí)背吃刀量取 1.5mm，精銑是取 1.0mm。7.2.6 加工齒條的機(jī)床和刀具選擇車端面，可以選擇普通車床，如 C6140，銑床可選擇 X52K，插齒要在專用的插齒機(jī)上進(jìn)行。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文26加工齒條可以用齒輪銑刀、滾刀、插齒刀等。方案一用銑的方法加工齒條，齒輪銑刀分為指形齒輪銑刀和盤形齒輪銑刀，其中指形齒輪銑刀主要用以加工大模數(shù)的齒輪，盤形齒輪銑刀分為盤形齒輪銑刀和盤形錐齒輪銑刀，前者用于加工直齒或斜齒圓柱齒輪和齒條；后者齒形的制造誤差比較大，因此只能用于粗加工和加工低精度的直齒錐齒輪。方案二采用的的是插齒加工，插齒法加工齒輪比較方便，插齒刀包括盤形直齒插齒刀、碗形直尺插齒刀、錐柄斜齒插齒刀。盤形插齒刀主要用于加工內(nèi)外嚙合的直齒或斜齒圓柱齒輪、人字齒輪；碗形插齒刀主要用于加工帶臺(tái)肩及階梯的內(nèi)、外嚙合的直齒齒輪；錐柄插齒刀主要用于加工內(nèi)嚙合直齒或斜齒齒輪。插齒刀精度有 AA 級(jí)、A 級(jí)、Ｂ級(jí)三種ＡＡ級(jí)可以加工六級(jí)精度齒輪，Ａ級(jí)可以加工七級(jí)精度齒輪、Ｂ級(jí)可以加工八級(jí)精度齒輪。插齒刀的模數(shù)范圍為0.2~12ｍｍ，其中 1~8ｍｍ為中模數(shù)插齒刀，模數(shù)小于１ｍｍ的為小模數(shù)插齒刀，模數(shù)大于８ｍｍ的為大模數(shù)插齒刀。綜上所述，加工齒條的銑刀可以選用盤形齒輪銑刀，如果用插齒加工齒條，可以選用盤形直齒插齒刀，因?yàn)辇X條的精度為八，所以插齒刀精度選擇Ｂ級(jí)。7.2.7 選擇定位基準(zhǔn)（1）定位精基準(zhǔn)的選擇 齒條的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是如圖 7-1 的零件圖所示的齒條底面?？紤]定位穩(wěn)定可靠，所以選取底面作為定位精基準(zhǔn)。加工時(shí)還要設(shè)定定位粗基準(zhǔn)：第一個(gè)面銑平后，工件轉(zhuǎn) 90。已加工面靠在固定鉗口一側(cè)，重新裝夾工件，再銑第二面，這樣依次將四平面銑完，可保證平面之間的垂直度要求。（2）定位粗基準(zhǔn)選擇主要考慮裝夾方便、可靠，在加工四個(gè)表面的時(shí)候，選取已經(jīng)加工好的表面靠在固定鉗口的一側(cè)作為定位粗基準(zhǔn)。7.2.8 擬定零件加工工藝路線齒條工藝方案有如下兩種：1.單件小批量生產(chǎn)(銑齒)工序 00 下料工序 05 調(diào)度工序 10 粗銑后精銑下端面工序 15 粗銑后精銑后端面南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文27工序 20 粗銑后精銑上端面工序 25 粗銑后精銑前端面工序 30 車端面工序 35 車端面工序 40 檢驗(yàn)工序 45 銑齒工序 50 熱處理：高頻感應(yīng)加熱淬火工序 55 鉗工序 60 檢驗(yàn)工序 65 入庫a) 小批量生產(chǎn)（插齒）工序 00 下料工序 05 調(diào)度工序 10 車端面工序 15 車端面工序 20 銑工序 25 銑工序 30 銑工序 35 銑工序 40 檢驗(yàn)工序 45 插齒工序 50 熱處理：高頻感應(yīng)加熱淬火工序 55 修毛刺工序 60 檢驗(yàn)工序 65 入庫注：齒條有齒的端面設(shè)為上表面，其對(duì)面為下表面，正對(duì)面為前端面，依此其背面為后端面。兩種方案的比較：第一種方案是采用銑齒的加工方法，齒形要逐個(gè)加工，這種加工方法加工適合小批量生產(chǎn)，加工效率低下；第二種方案用插齒的加工方法，加工的效率較高，并且加工精度較第一種方案得到提高。所以根據(jù)生產(chǎn)單位的具體情況選擇加工方案。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文288 成本校核8.1 成本校核概念和意義成本是企業(yè)為生產(chǎn)產(chǎn)品、提供勞務(wù)而發(fā)生的各種經(jīng)濟(jì)資源的耗費(fèi)。生產(chǎn)經(jīng)意過程同時(shí)也是資產(chǎn)的耗費(fèi)過程。例如，為生產(chǎn)產(chǎn)品需要耗費(fèi)材料、磨損固定資產(chǎn)、用現(xiàn)金向職工支付工資等職工薪酬。材料、固定資產(chǎn)和現(xiàn)金都是企業(yè)的固定資產(chǎn)。這些資產(chǎn)的耗費(fèi)，在企業(yè)內(nèi)部表現(xiàn)為一種資產(chǎn)轉(zhuǎn)變成另一種資產(chǎn)，是資產(chǎn)內(nèi)部的相互南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文29轉(zhuǎn)變，不會(huì)導(dǎo)致企業(yè)所有者權(quán)益的減少，不是經(jīng)濟(jì)利益流出企業(yè)，因此不是企業(yè)的費(fèi)用。成本核算是成本管理工作的重要組成部分，它是將企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營過程中發(fā)生的各種耗費(fèi)按照一定的對(duì)象進(jìn)行分配和歸集，以計(jì)算總成本和單位成本。成本核算過程，是對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中各種耗費(fèi)如實(shí)反映的過程，也是為更好地實(shí)施成本管理進(jìn)行成本信息反饋的過程，因此，成本核算對(duì)企業(yè)成本計(jì)劃的實(shí)施、成本水平的控制和目標(biāo)成本的實(shí)現(xiàn)起著至關(guān)重要的作用。：①完整地歸集與核算成本計(jì)算對(duì)象所發(fā)生的各種耗費(fèi)。②正確計(jì)算生產(chǎn)資料轉(zhuǎn)移價(jià)值和應(yīng)計(jì)入本期成本的費(fèi)用額。③科學(xué)地確定成本計(jì)算的對(duì)象、項(xiàng)目、期間以及成本計(jì)算方法和費(fèi)用分配方法，保證各種產(chǎn)品成本的準(zhǔn)確、及時(shí)。成本核算的實(shí)質(zhì)是一種數(shù)據(jù)信息處理加工的轉(zhuǎn)換過程，即將日常已發(fā)生的各種資金的耗費(fèi)，按一定方法和程序，按照已經(jīng)確定的成本核算對(duì)象或使用范圍進(jìn)行費(fèi)用的匯集和分配的過程。正確、及時(shí)地進(jìn)行成本核算，對(duì)于企業(yè)開展增產(chǎn)節(jié)約和實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗、多積累具有重要意義。8.2 產(chǎn)品生產(chǎn)成本項(xiàng)目根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)和管理要求，企業(yè)一般設(shè)立以下 3 個(gè)成本項(xiàng)目：1.直接材料成本直接材料是指企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)過程中所耗費(fèi)的直接用于產(chǎn)品生產(chǎn)并購成產(chǎn)品實(shí)體店原料、主要材料、外購半成品成品以及有助于產(chǎn)品形成的輔助材料等。2.直接人工成本直接人工是指企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)過程中，直接參加產(chǎn)品生產(chǎn)的工人工資以及其他各種形式的職工薪酬。3.制造費(fèi)用制造費(fèi)用是指企業(yè)為生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)而發(fā)生的各項(xiàng)間接費(fèi)用，包括生產(chǎn)車間管理人員的工資等職工薪酬、折舊費(fèi)、機(jī)物料消耗、勞動(dòng)保護(hù)費(fèi)等費(fèi)用。8.3 生產(chǎn)成本的核算壓力機(jī)中，箱體是鑄造而成，其占整個(gè)機(jī)身的大部分重量，對(duì)價(jià)格的影響最大，這里把它單獨(dú)核算。所以，可以把成本核算歸為兩部分：1.箱體鑄造過程的成本（包括原材料） ；2. 產(chǎn)品生產(chǎn)成本項(xiàng)目，包括軸的加工，齒條的加工以及箱體的鑄造完成后的加工。8.3.1 鑄件的成本核算南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文30定價(jià)時(shí)往往只能根據(jù)每公斤的平均價(jià)格乘以相應(yīng)的浮動(dòng)系數(shù)來確定。浮動(dòng)系數(shù)的確定通常是參照典型鑄件進(jìn)行對(duì)比，鑄件成本可分為直接成本和期間成本。直接制造成本又可分為直接材料、直接人工、燃料和動(dòng)力等。為將制造過程消耗的燃料和動(dòng)力、輔助材料等計(jì)為過程成本，以區(qū)別于會(huì)計(jì)中的制造成本概念。把折舊、房屋租金、財(cái)務(wù)費(fèi)用等并入企業(yè)管理費(fèi)（即成本會(huì)計(jì)通常的制造成本核算）作為期間成本。這樣直接材料和過程成本構(gòu)成了鑄件的直接成本，這個(gè)成本也是鑄件的變動(dòng)成本。直接材料費(fèi)取決于合金的種類和配料成本，是社會(huì)上比較透明的成本項(xiàng)目。因此，把鑄件的成本更詳細(xì)的分成三部分：直接制造成本、過程成本、期間成本。直接制造成本計(jì)算：HT200 鑄件的價(jià)格是 4300 元/噸，鑄件的質(zhì)量估算為 26.5至 28.3Kg 之間，取它的質(zhì)量為 27Kg，一臺(tái)壓力機(jī)鑄件的材料費(fèi)用為 116.1 元。過程成本的核算：嚴(yán)格來講，不同鑄件在每個(gè)工序的制造成本是不完全相同的，但有的環(huán)節(jié)差異很小可以按照平均水平核算，我們所要關(guān)注的是那些對(duì)鑄件成本影響比較大的因素。導(dǎo)致鑄件過程成本差異的主要因素是工藝出品率。工藝出品率也叫收得率，是實(shí)際得到的鑄件重量占澆注重量的百分比，對(duì)具體鑄件來說工藝出品率可能在 30%至 60%的范圍內(nèi)變化，一般多在 40-50%之間。每公斤鑄件的成本與工藝出品率成反比，工藝出品率越低單位重量的鑄件成本就越高，而且工藝出品率越低影響的程度越顯著。澆注每公斤鋼水的成本為 6 元，當(dāng)工藝出品率為 45%時(shí)，每公斤鑄件的成本為 13.33 元；工藝出品率為 30%時(shí)鑄件成本為 20 元/公斤，比平均水平高 6.7 元，使過程成本上升 37.6%。這里取平均水平，當(dāng)工藝出品率為 45%時(shí)，每公斤鑄件的成本為 13.33 元，則過程成本為 359.91 元。期間成本的核算：這部分費(fèi)用歸在制造成本里，即 8.3.4 節(jié)。8.3.2 直接材料成本的核算壓力機(jī)要用到的材料有 45 號(hào)鋼、HT200 鑄件、40Cr 以及一些標(biāo)準(zhǔn)件，經(jīng)咨詢得各種材料及標(biāo)準(zhǔn)件的價(jià)格如下：45 號(hào)鋼：5100 元/噸；HT200：4300 元/噸；Q235 4800 元/噸；40Cr：6500 元/噸；軸承（6008）：11.0 元/個(gè) ；軸套：2.5 元/個(gè)；墊片：0.5 元/個(gè)；螺釘：0.5 元/個(gè)；套筒：2 元/個(gè)。軸的材料：40Cr，直徑是 60mm，長度 175mm, 質(zhì)量是 0.50Kg，價(jià)格是 3.58 元手柄的材料：40Cr，直徑 24mm，長度 630mm.質(zhì)量是 2.22Kg ，價(jià)格是 12.87 元齒條材料：45 鋼，尺寸 45X45X304mm,質(zhì)量是 2.22Kg ，價(jià)格是 11.73 元壓蓋材料：Q235，質(zhì)量為 1.99Kg ，價(jià)格是 9.44 元螺釘總數(shù)：14 個(gè) ，價(jià)格總額:7 元圓柱銷：一個(gè)，價(jià)格 0.5 元南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文31軸承：兩個(gè)，價(jià)格總額：22.0 元軸套：二個(gè)，價(jià)格總額：5 元套筒：一個(gè)，價(jià)格:2 元總計(jì)：90.5 元。注：各鋼鐵密度（ )：灰鑄鐵 HT100～HT350 6.6--7.4 ，普通碳素鋼 Q235 3/cmg7.85 ，40Cr 7.8，45 鋼 7.85。8.3.3 直接人工成本的核算經(jīng)咨詢得機(jī)械行業(yè)工人的工資在大約在 2000—2500 元左右，本文中取 2300 元，該車間有 30 位工人，壓力機(jī)月產(chǎn)量為 1000 臺(tái)，則應(yīng)向每臺(tái)壓力機(jī)攤派 69 咨詢相關(guān)行業(yè)人士知工人的福利（五險(xiǎn)一金等)200-300 元左右本文取 250 元，則應(yīng)向每臺(tái)壓力機(jī)攤派 7.5 所以直接人工成本費(fèi)為 76.5 元。8.3.4 制造成本的核算經(jīng)咨詢的機(jī)械行業(yè)管理人的工資在大約在 2500—3000 元左右，本文中取 2800元，壓力機(jī)月產(chǎn)量為 1000 臺(tái)，設(shè)該廠有 10 位管理人員，所以每臺(tái)攤派 28；攤派折舊費(fèi)按每臺(tái) 25 攤派；機(jī)物料費(fèi)按每臺(tái) 15 攤派；勞動(dòng)保護(hù)費(fèi)按每臺(tái) 5 元攤派；水電費(fèi)按每臺(tái) 10 元攤派。所以直接人工成本為 83 臺(tái)。8.3.5 壓力機(jī)成本價(jià)格總額壓力機(jī)的總的成本價(jià)格為以上各個(gè)價(jià)格之和。其中鑄件過程成本：359.91 元，直接材料成本的核算：90.5 元，直接人工成本的核算：76.5 元制造成本的核算：83以上各價(jià)格相加的 609.91 元參考文獻(xiàn)1.xiao Dong, ZHENG WANG Xing-song Solid Motion Analysis and Impact Force Measurement of Servo Press2.濮良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).第七版.北京：高等教育出版社，20013.吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計(jì)教程. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文324.唐照民，李質(zhì)芳.機(jī)械設(shè)計(jì).西安：西安交通大學(xué)出版社，19955.徐錦康主編.機(jī)械設(shè)計(jì). 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謝經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)有關(guān)一般機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)流程和工藝知識(shí)有了更深的認(rèn)識(shí)，回顧本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，感慨頗多。從理論到實(shí)踐，苦多于甜！但我從中也學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的知識(shí)，而且還可以鞏固以前所學(xué)到的知識(shí)。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文33在設(shè)計(jì)過程中時(shí)不時(shí)會(huì)遇到些自己解決不了的問題，擋住前進(jìn)的步伐，我通過查閱相關(guān)書籍，以及在指導(dǎo)老師老師的幫助下，終于迎刃而解。在此，我感謝帶我畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師袁寧師，他始終如一的耐心回答我的所有問題，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中他都給予了我悉心的指導(dǎo)。在本論文的寫作過程中，我的導(dǎo)師傾注了大量的心血，從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，在此我表示衷心感謝。其次，要感謝和我一起作畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)們，他們在本次設(shè)計(jì)中給予了我很大的支持和鼓勵(lì)。感謝科院的一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)，他為畢業(yè)設(shè)計(jì)查閱了許多資料，尤其是外文資料，一些資料對(duì)我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)起了很大的作用。寫畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。 最后，還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下了良好的機(jī)械專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)，最后要感謝學(xué)校圖書館和機(jī)房給予的大量幫助。學(xué)生簽名：涂杰2011 年 5 月 28日