金屬件與塑料件裝配工裝設(shè)計(jì)【手動(dòng)壓力機(jī)】【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(shè)計(jì)主要完成的任務(wù) 7 1.5實(shí)現(xiàn)方法及預(yù)期目標(biāo) 7 第2章 金屬件與塑料件裝配工裝的設(shè)計(jì)方案 8 2.1 設(shè)計(jì)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(dòng)方案設(shè)計(jì) 9 第3章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 10 3.1曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu) 10 3.2曲軸的設(shè)計(jì) 10 3.3曲軸的材料選擇 11 3.4曲軸設(shè)計(jì)計(jì)算 12 3.4.1預(yù)選曲軸有關(guān)尺寸 12 3.4.2核驗(yàn)軸頸尺寸 12 3.4.3計(jì)算及繪制許用負(fù)荷圖 13 3.5連桿組件的設(shè)計(jì) 15 3.5.1壓力機(jī)的連桿組 15 3.5.2連桿的設(shè)計(jì) 16 3.5.3連桿材料 16 3.5.4連桿長度和桿身設(shè)計(jì) 16 3.6導(dǎo)軌的選擇 17 3.6.1導(dǎo)軌的基本要求 17 3.6.2導(dǎo)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(jié)論 22 參考文獻(xiàn) 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(shù)差距。本課題對金屬件與塑料件裝配工裝進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，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(yùn)作過程及設(shè)計(jì)的原理，從而能夠?qū)ζ浼右愿倪M(jìn)完善，并且考核我們4年來所學(xué)的機(jī)械知識。伴隨著科技的進(jìn)步，涌現(xiàn)出很多新的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，為設(shè)備的研發(fā)制造奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為了能夠研發(fā)出更為先進(jìn)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(shè)計(jì)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(shù)的研究和應(yīng)用起步雖然晚于西方歐美等發(fā)達(dá)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(shù)應(yīng)用到制造方面，以此來代替人工勞動(dòng)力。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是金屬件與塑料件裝配工裝的設(shè)計(jì)。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(jī)因?yàn)榫哂蟹浅８叩膶?shí)用性，可以適用于各種產(chǎn)品的壓接及裝配。本次設(shè)計(jì)主要是將他們學(xué)到的知識與輔助材質(zhì)結(jié)合起來運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，大大的鞏固以及深化了所學(xué)知識，掌握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的一般過程和方法，確定正確合理的執(zhí)行機(jī)制，使用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械元件，熟練使用機(jī)械基本回路構(gòu)成滿足基本性能要求的 機(jī)械系統(tǒng)管理。設(shè)計(jì)過程中最重要的是繪圖。這不僅可以清楚地顯示設(shè)計(jì)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(jī)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(guān)系。在這個(gè)日新月異的社會當(dāng)中，研究發(fā)展才是進(jìn)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(jìn)步的歷史基本上和西方發(fā)達(dá)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(chǔ)。 20世紀(jì)五十年代，天津壓力機(jī)設(shè)備裝置廠研制出手動(dòng)壓力機(jī)，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(dòng)效果差，質(zhì)量差等缺點(diǎn)，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(gè)大城市和少數(shù)自動(dòng)情況下的制度和經(jīng)濟(jì)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(jī)構(gòu)有三種：齒輪齒條式、導(dǎo)柱彈簧復(fù)位式以及全自動(dòng)液壓壓力機(jī)。 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(jìn)國家的自動(dòng)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(gè)暫新的起點(diǎn)。恰巧當(dāng)時(shí)的中國正處于經(jīng)濟(jì)文化飛速發(fā)展的階段，城市化建設(shè)發(fā)展迅速，為在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)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(shí)間是可重復(fù)的。到了二十世紀(jì)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(dòng)汽車技術(shù)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(dòng)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(dāng)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(dòng)力、傳感以及操控硬件以及軟件技術(shù)不僅能夠地促進(jìn)金屬件與塑料件裝配工裝技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，而且還需要開發(fā)圓柱坐標(biāo)操縱機(jī)械手的實(shí)際應(yīng)用。金屬件與塑料件裝配工裝具有以下幾個(gè)方面優(yōu)勢。 （1）金屬件與塑料件裝配工裝科研技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。當(dāng)前金屬件與塑料件裝配工裝技術(shù)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(shí)際的需要。因此新型拋光技術(shù)的研究、開發(fā)，將是金屬件與塑料件裝配工裝技術(shù)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(yīng)用于開發(fā)任務(wù)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(wù)一般僅局限在一項(xiàng)任務(wù)中。 （3）金屬件與塑料件裝配工裝當(dāng)前發(fā)展與進(jìn)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(dá)到金屬件與塑料件裝配工裝獨(dú)特的多功能性和高靈活性，更多的負(fù)載能夠有助于實(shí)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(yīng)用。 （4）可重構(gòu)性是金屬件與塑料件裝配工裝適應(yīng)性的一個(gè)重要標(biāo)志。根據(jù)特定任務(wù)的要求，金屬件與塑料件裝配工裝可以隨時(shí)使用。這就在相當(dāng)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(xué)會使用各種新的工具減少人類的工作量、降低勞動(dòng)程度是人類進(jìn)步的標(biāo)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(dú)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(biāo)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(dú)立開發(fā)的典型的機(jī)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(shù)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(jī)械制造、汽車制造和化學(xué)工程等領(lǐng)域。金屬件與塑料件裝配工裝的使用是我國機(jī)械 自動(dòng)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(lǐng)域可以替代人類進(jìn)行各種高強(qiáng)度，高風(fēng)險(xiǎn)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(shí)，又能夠確保高效和有序地進(jìn)行。因此金屬件與塑料件裝配工裝的研究以及設(shè)計(jì)是非常必要的。 MDARS項(xiàng)目和獲取計(jì)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(jìn)多金屬件與塑料件裝配工裝技術(shù)的研究。21個(gè)國際先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)計(jì)劃會議報(bào)告,作為先進(jìn)的金屬件與塑料件裝配工裝技術(shù), 金屬件與塑料件裝配工裝技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用。 因?yàn)槲鞣降戎T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(shù)上遙遙領(lǐng)先于我們國家，所以許多機(jī)械方面的應(yīng)用技術(shù)都比較我國先進(jìn)，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(shù)，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(dòng)壓力機(jī)，手動(dòng)壓力機(jī)可適用于大多數(shù)產(chǎn)品的裝配任務(wù)，手工裝配無法完成的裝配任務(wù)，都可以通過手動(dòng)壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)，只需設(shè)計(jì)相應(yīng)的定位工裝。 1.4 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要完成的任務(wù) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，就是研究金屬件與塑料裝配的工作原理，并設(shè)計(jì)一種金屬件與塑料件半自動(dòng)壓接工裝。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以讓我們深入了解手板壓機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和手板壓力機(jī)原理，運(yùn)用所學(xué)知識，設(shè)計(jì)出一個(gè)簡約實(shí)用的固定工裝夾具，同時(shí)對其他類型的壓力機(jī)有一個(gè)大致印象，與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，為以后的工作學(xué)習(xí)積累一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 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(jìn)行金屬件與塑料件裝配的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)理念 如何進(jìn)行設(shè)計(jì)？將金屬件放置于專用的工裝夾具中進(jìn)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(dòng)斜切，使金屬件與塑料件進(jìn)行裝配。 先初步考慮本次設(shè)計(jì)將涉及到的機(jī)械、電氣、儀表、電動(dòng)等幾個(gè)方面?，F(xiàn)基本以機(jī)械設(shè)計(jì)為主，其它為輔。 1.5實(shí)現(xiàn)方法及預(yù)期目標(biāo) 所需要滿足的要求： CAD軟件、參考文獻(xiàn)及主要的設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)。 主要的困難： 因?yàn)樗鶎W(xué)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(shè)計(jì)觀念來說，也是我的一項(xiàng)弱點(diǎn)，我想象到的設(shè)計(jì)可能無法實(shí)現(xiàn)，因此在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中會出現(xiàn)大大小小的錯(cuò)誤，再加上我對所設(shè)計(jì)的內(nèi)容不是特別的清楚，所以在繪制裝配圖當(dāng)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(xué)到的東西總結(jié)起來。與此同時(shí)，再與相應(yīng)的生產(chǎn)資料相結(jié)合，從而能夠更好的學(xué)習(xí)。 還要查看咨詢翻閱金屬件與塑料件裝配工裝?設(shè)計(jì)的相關(guān)性息，與自身的專業(yè)相對應(yīng)，從而才能夠做出合理的設(shè)計(jì)。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(shè)定我們所選的方案，選定傳輸動(dòng)力的副級為設(shè)計(jì)當(dāng)中最為主要的傳輸動(dòng)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(shè)計(jì)過程當(dāng)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(jìn)一步細(xì)化，最后根據(jù)論文的指導(dǎo)手冊來完成這次設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容。 第2章 金屬件與塑料件裝配工裝的設(shè)計(jì)方案 2.1 設(shè)計(jì)的主要思想 這次的課題畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目為金屬件與塑料件裝配工裝的內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計(jì)，所以在開始進(jìn)入本次課題畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們更加深入的研究手動(dòng)壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)，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(yīng)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(gè)準(zhǔn)確的定位，在設(shè)計(jì)金屬件與塑料件裝配工裝的時(shí)候，還需要考慮到它的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，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(jié)構(gòu)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(shí)，首先將塑料件1放置于專用工裝夾具中，然后將金屬件預(yù)先放置于塑料件中，實(shí)現(xiàn)預(yù)裝配。第二部員工拉下手柄，滾輪下壓斜切推動(dòng)壓塊3，壓塊3預(yù)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(dòng)方案設(shè)計(jì) 手動(dòng)壓力機(jī)（圖2-2）是當(dāng)前的金屬件與塑料件裝配工裝的主要使用動(dòng)力，但是手動(dòng)手動(dòng)壓力機(jī)也有一下的幾個(gè)缺點(diǎn): (1) 手動(dòng)壓力機(jī)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(jī)的過程當(dāng)中比較容易壓到員工，且員工操作強(qiáng)度較大。 (2) 手工壓力機(jī)復(fù)位是通過彈簧復(fù)位，彈簧壽命一般為50萬次，易損耗。 (3) 手工壓力機(jī)上下調(diào)節(jié)高度，需要人工進(jìn)行調(diào)節(jié)，切換產(chǎn)品時(shí)較為麻煩。 手動(dòng)壓力機(jī)的特點(diǎn)一下列出: (1) 手動(dòng)壓力機(jī)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(hù)保養(yǎng)，投入成本低。 圖2-2手動(dòng)壓力機(jī) 第3章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu) 曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)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(shí)，連桿作擺動(dòng)和上下運(yùn)動(dòng)，因而使在導(dǎo)軌中的滑塊作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 圖3.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 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(hù)裝置 9-鎖緊螺釘 10-鎖緊塊 11-模具夾持器 3.2曲軸的設(shè)計(jì) 曲軸是壓力機(jī)中最重要的機(jī)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(yīng)力集中。曲軸是在不斷周期變化的壓力，往復(fù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量慣性力，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(yīng)力狀態(tài).曲軸形狀復(fù)雜,應(yīng)力集中現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重.所以在設(shè)計(jì)曲軸時(shí)要使曲軸具有足夠的強(qiáng)度,特別要注意強(qiáng)化應(yīng)力集中部位和設(shè)法緩和應(yīng)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(dòng)摩擦。這些軸承在實(shí)際變工況條件下并不總能保證液體潤滑,尤其當(dāng)潤滑油不潔凈時(shí),曲軸軸頸表面遭到強(qiáng)烈的磨料磨損。所以,曲軸要使其各摩擦表面耐磨,同時(shí)給以盡可能好的潤滑條件。因?yàn)榍S是曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(guān)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(yàn)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(cè)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(guān)尺寸經(jīng)驗(yàn)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(qiáng)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(dá)到較高的表面硬度和表面粗糙度的要求。由于壓力機(jī)為100噸，是小功率電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，強(qiáng)化程度不高，曲軸強(qiáng)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(guān)鍵。因此選擇45號鋼（調(diào)質(zhì)處理）。有時(shí)還要在兩端切割試件進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，對于大型曲軸，有時(shí)在支承頸和曲柄頸中心處鉆深孔，以改善淬透性，提高機(jī)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(qiáng)化。 表3.2曲軸許用應(yīng)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(shè)計(jì)計(jì)算 在設(shè)計(jì)曲軸時(shí),先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定曲軸的有關(guān)尺寸,然后根據(jù)理論公式進(jìn)行精確核驗(yàn)。 曲軸和曲拐軸有關(guān)尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式見上表3.1 表3.3 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的摩擦系數(shù) 壓 力 機(jī) 型 式 μ 單動(dòng)單點(diǎn)壓力機(jī) 單 柱 0.035~0.045 開 式 0.04~0.05 閉 式 0.045~0.055 現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算如下: 3.4.1預(yù)選曲軸有關(guān)尺寸。 按表3.1經(jīng)驗(yàn)公式： d0=4.4=4.4=139.14mm 取d0=140mm 按照表列經(jīng)驗(yàn)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(qiáng)L1需增大，為了保證曲柄臂強(qiáng)度，L2也需相應(yīng)增大,故變?yōu)椋? L1=220mm, L2=360mm 3.4.2核驗(yàn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或參考同類型壓力機(jī)，初步選取λ=0.1(即連桿長度為0.5m)。設(shè)=0.12m(按連桿經(jīng)驗(yàn)公式選取)。 又根據(jù)預(yù)選及計(jì)算值得： d1=0.19m d0=0.14m 查表3.3 μ=0.145 當(dāng)α=35°時(shí)，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(jié)構(gòu) 3.4.3計(jì)算及繪制許用負(fù)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(jì)。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(cè)。 這樣，危險(xiǎn)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(yīng)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(cè)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(shí)，可根據(jù)曲軸零件圖的實(shí)際尺寸進(jìn)行計(jì)算。如果r 不在上述范圍內(nèi)，相差較大，可以按下式計(jì)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(yīng)按彎扭聯(lián)合作用計(jì)算。但由于彎矩比扭矩大得多，故忽略扭矩計(jì)算的應(yīng)力與考慮扭矩的相差不多。當(dāng)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(dá)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(fù)荷圖 最后可得曲軸的許用負(fù)荷圖如圖3.3 3.5連桿組件的設(shè)計(jì) 3.5.1壓力機(jī)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(jī)構(gòu)中傳遞動(dòng)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(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力的影響又要求結(jié)構(gòu)輕巧。所以連桿設(shè)計(jì)的一個(gè)主要要求，就是要在盡可能輕巧的結(jié)構(gòu)下保證足夠的剛度各強(qiáng)度，因此必須選用高強(qiáng)度的材料，合理的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，采取提高強(qiáng)度的工藝措施等。連桿一旦斷裂，將造成嚴(yán)重事故。 連桿的變形對曲柄連桿機(jī)構(gòu)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(jié)構(gòu)剛度，經(jīng)驗(yàn)表明，對于不太強(qiáng)化的發(fā)動(dòng)機(jī)來說，剛度比強(qiáng)度更重要。連桿螺栓的主要問題是保證疲勞強(qiáng)度，而連桿軸承要求保證耐久性。 3.5.2連桿的設(shè)計(jì) 連桿是機(jī)械壓力機(jī)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(shè)計(jì)，曲柄軸用連桿較為方便設(shè)計(jì)，也符合所設(shè)計(jì)的壓力機(jī)的要求。 3.5.3連桿材料 為了使連桿在結(jié)構(gòu)輕巧的條件下有足夠的強(qiáng)度和剛度，一般多用精選含碳量的優(yōu)質(zhì)中碳結(jié)構(gòu)45模鍛。合金鋼有較高的綜合機(jī)械性能，但當(dāng)存在主生應(yīng)力集中的因素時(shí)，它的疲勞強(qiáng)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(shè)計(jì)，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(jī)械加工前應(yīng)經(jīng)調(diào)質(zhì)處理（淬火后高溫回火），以得到較高的綜合機(jī)械性能，既強(qiáng)又韌。為了提高連桿的疲勞強(qiáng)度，不經(jīng)機(jī)械加工的表面應(yīng)經(jīng)過噴砂處理。連桿還必須經(jīng)過磁力探傷檢驗(yàn)，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(jī)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(shè)計(jì) 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(jī)中最重要的環(huán)節(jié)。連桿大頭應(yīng)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(dāng)然也必須有足夠的強(qiáng)度。查是問題的關(guān)鍵是連桿的剛度和強(qiáng)度 要求必須在盡可能緊湊和輕巧的條件下實(shí)現(xiàn) 。因?yàn)檫B桿大頭產(chǎn)生的離心力會增加連桿軸承和曲軸軸承的負(fù)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(yán)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)的λ在0.1~0.3之間，為了設(shè)計(jì)方便，選取λ=0.1即L=500mm。 在設(shè)計(jì)連桿桿身的斷面形狀和尺寸時(shí)，應(yīng)根據(jù)連桿工作中的負(fù)荷情況，保證足夠的強(qiáng)度儲備。 其次，桿身斷面的形狀不僅要有足夠的拉壓強(qiáng)度，而且具有足夠的抗彎剛度，因?yàn)檫B桿在擺動(dòng)時(shí)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(shí)可能產(chǎn)生初始彎曲或偏心，這種連桿在拉壓負(fù)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(jié)構(gòu) 3.6導(dǎo)軌的選擇 3.6.1導(dǎo)軌的基本要求 由于此壓力機(jī)選擇開式，所需壓力也不太大，故選擇滑動(dòng)導(dǎo)軌。為了能長期保持導(dǎo)向精度，對導(dǎo)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(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，增大導(dǎo)向長度來保證滑塊的運(yùn)動(dòng)精度外,導(dǎo)軌的形式也是影響滑塊運(yùn)動(dòng)精度的一個(gè)重要因素,在開式壓力機(jī)上,采用成雙對稱布置的90度V形導(dǎo)軌.使導(dǎo)軌面上的比壓分布不均，加劇導(dǎo)軌面的磨損，為此材料的選擇很重要。 3.6.2導(dǎo)軌的材料及熱處理 對導(dǎo)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(dá)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(dòng)軸承中的重要零件,它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理對軸承性能影響很大。軸瓦應(yīng)具有一定的強(qiáng)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(yīng)在外形結(jié)構(gòu)、定位、油槽開設(shè)和配合等方面采用不同的形式以適應(yīng)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(dòng)載荷，且位置結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)格控制，工作條件惡劣，因此，軸瓦的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方面有許多特殊性。 軸瓦承受載荷大小、方向瞬時(shí)變化，周期變化的動(dòng)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(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還瞬時(shí)有徑向擠壓運(yùn)動(dòng)。相對運(yùn)動(dòng)有時(shí)存在瞬時(shí)有效角速度為零的時(shí)刻，此時(shí)旋轉(zhuǎn)油膜壓力為零，軸瓦油膜厚度極小，可能導(dǎo)致軸頸表面和軸瓦工作表面之間瞬時(shí)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(dǎo)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(jī)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(yīng)具備以下性能。 ⑴高的疲勞強(qiáng)度：疲勞強(qiáng)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(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度與彈性模數(shù)比值越大的材料，其疲勞強(qiáng)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(yùn)動(dòng)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(yīng)性：順應(yīng)性是指軸承材料通過彈性或塑性變形而自行適應(yīng)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(yùn)轉(zhuǎn)的能力，通常軸瓦材料越軟，彈性模數(shù)越低，其順應(yīng)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(jié)構(gòu)。為了防止軸瓦的移動(dòng)，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(jī)械中應(yīng)用十分廣泛，主要用于：1）控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，如制動(dòng)器、離合器中的控制彈簧，內(nèi)燃機(jī)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(yīng)用最廣。在一般機(jī)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(shè)計(jì)，可以近似的計(jì)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(dòng)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(jié)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(jì)算得： ； ； ； ； 。 。 振動(dòng)篩上選用的彈簧，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮問題：支撐彈簧可以用橡膠彈簧或螺旋彈簧。亦可用復(fù)合彈簧，一般在支撐裝置中還設(shè)計(jì)有摩擦阻尼器，但是鑒于橡膠彈簧和復(fù)合彈簧的橡膠內(nèi)阻較大，對過共振區(qū)時(shí)的振幅有一定的限制作用，所以可以不設(shè)計(jì)阻尼器 和其他的限制裝置。只需對圓柱螺旋壓縮彈簧進(jìn)行計(jì)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(dòng)器質(zhì)量、物料質(zhì)量。 其中，、。 根據(jù)設(shè)計(jì)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(jì)算得：，，。 （1）彈簧的許用應(yīng)力 彈簧的許用應(yīng)力應(yīng)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(yīng)力，則根據(jù)表16-2可知： 許用切應(yīng)力。 （2）彈簧絲直徑 根據(jù)強(qiáng)度條件計(jì)算來確定彈簧絲的直徑。現(xiàn)取旋繞比C=6，則由文獻(xiàn)[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(jì)算彈簧的圈數(shù)n。 由式文獻(xiàn)[14]中（16-9）得彈簧鋼度： 由文獻(xiàn)[14]中表16-2 ，取，則彈簧的圈數(shù)為： 取5圈。此時(shí)彈簧的剛度為 （4）校核 1）彈簧初拉力 初應(yīng)力按文獻(xiàn)[14]中式（16-8），得： 按照文獻(xiàn)[14]中圖16-9，當(dāng)C=5.935時(shí)，初應(yīng)力的推薦值為65～185Mpa，故此初應(yīng)力值合適。 2）極限工作應(yīng)力 取，則： 3）極限工作載荷 結(jié)論 大學(xué)短暫時(shí)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(gè)里程碑，新的旅途已然在前方向我揮手。大學(xué)期間的學(xué)識歷程都有著老師長輩、朋友以及親人的鼓勵(lì)，旅途雖然艱辛但也會收貨許多許多，于論文即將劃上一個(gè)完美的句號時(shí)，又開始對這完美猶豫，此時(shí)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(gè)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(xué)負(fù)責(zé)，您的思想和博學(xué)都無時(shí)無刻不在影響這我，讓我有了一個(gè)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(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)，明白了最基礎(chǔ)的考量方式，由課題題目的斷定至論文寫作的學(xué)習(xí),通過您耐性的解說,進(jìn)而通過考量后的心領(lǐng)神會,往往使我豁然開朗。 這次的課題設(shè)計(jì)就要完了，六月畢業(yè)季里，是有很多的內(nèi)心感觸。我進(jìn)行死板的學(xué)習(xí)知識，其實(shí)在實(shí)際的運(yùn)用中行就是一 片空白。這次的課題畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我明白，實(shí)際做要比說起來難的多。 回頭看看畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，我感覺到這個(gè)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(dǎo)老師，在畢業(yè)的課題設(shè)計(jì)當(dāng)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(gè)辦法就是找我的指導(dǎo)老師，讓指導(dǎo)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(shè)計(jì)，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(xué)習(xí)，才能夠發(fā)現(xiàn)自 己的知識缺乏的程度，其實(shí)我們都懂得一個(gè)道理就是在理論跟實(shí)際之間是由很大的差距。這次課題設(shè)計(jì)相比較對我而言是一次 很好的檢驗(yàn)也是一次很好的開始。有了很系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，是擁有很完整的知識架構(gòu)，這次的課題畢業(yè)設(shè)計(jì)并不是結(jié)束，在我看來 就是一個(gè)很好的開始。以后的我需要獨(dú)立的進(jìn)行項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，面對未來，就要我自己能夠更好的運(yùn)用我自己所學(xué)的知識。 最后，希望各位老師能給我的課題畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠提出更多的建議跟指導(dǎo)，讓我能更好的運(yùn)用自己的專業(yè)知識。 參考文獻(xiàn) [1] 楊叔子，機(jī)械加工工藝師手冊[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004。 [2] 上海金屬切削技術(shù)協(xié)會，金屬切削手冊[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2004。 [3] 李洪，機(jī)械加工工藝手冊[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990。 [4] 方昆凡，公差與配合手冊[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999。 [5]王光斗，王春福，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M]，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000。 [6] 東北重型機(jī)械學(xué)院等，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979。 [7] 吳宗澤，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊[M]，北京：化學(xué)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(xué)技術(shù)出版社，1987。 [9] 周永強(qiáng)，高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2002。 [10] 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