無碳重力勢能小車設計（S型）【5張CAD高清圖紙、文檔】

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機械工程學院 2010 屆畢業(yè)設計題目申報表 申報教師 李光輝 職稱 高工 題目序號 1 申報單位 機制教研室 專業(yè) 方向 機械制造 題目名稱 無碳重力勢能小車 題目類型 工程設計類 工程技術研究類 計算機軟件工程類 題目來源 科研 生產 教學 實驗室建設 自填 設計參數(shù) S 形路線 路障間隔 1000mm 重力勢能 5J 1Kg 重物從 500mm 高下落 根據(jù)功能設計要求 設計一種可將重力勢能轉換為機械能并可用來驅動小 車行走的裝置 小車前進的路線以 s 周期性變化能夠自動避開路線上設 置的障礙物 說明書 一般加外文翻譯 總計 1 5 萬字左右 1 中英文摘要 四要素 目的 方法 結果 結論 2 無碳重力勢能小車結構設計 3 進行設計的目的與意義 4 結構 路線的分析與計算 5 主后軸軸的工藝分析與編制 設計要求 圖紙 內容 幅面及其數(shù)量 合計零號 3 張 1 無碳重力勢能小車總裝配圖 A0 1 張 2 轉向機構部件圖 A1 1 張 3 重塊支架部件圖 A1 1 張 4 驅動機構部件圖 A1 1 張 5 導向輪部件圖 A1 1 張 6 手繪后軸零件圖圖 A3 1 張 教研室 評 語 簽字 年 月 日 系 部 審批意見 簽字 年 月 日 校專家 審批意見 a 同意立題 b 修改補充后立題 c 不同意立題 簽字 年 月 日 黑龍江科技學院 畢業(yè)設計任務書 學生姓名 趙璽超 任務下達日期 2011 年 12 月 19 日 設計開題日期 2012 年 04 月 13 日 設計開始日期 2012 年 04 月 16 日 中期檢查日期 2012 年 05 月 18 日 設計完成日期 2012 年 06 月 04 日 一 設計題目 無碳重力勢能小車設計 二 設計的主要內容 綜合運用知識 全面考慮有關科學的 經濟的及社會 的情況 進行多種方案比較 確定最優(yōu)方案 設計計算 這是設計過程中 工作量最大的階段 它包括設計計算與工程圖繪制和技術文件的編制 完成 主動軸加工工藝及主要工裝的結構設計 其中 1 張圖必須徒手畫 按照工程 技術規(guī)范要求 整理好技術資料 編寫設計說明書 三 設計目標 根據(jù)功能設計要求 設計一種可將重力勢能轉換為機械能并 可用來驅動小車行走的裝置 小車前進的路線以 s 周期性變化能夠自動避 開路線上設置的障礙物 按照工程技術規(guī)范要求 整理好技術資料 編寫出 設計說明書 指 導 教 師 李光輝 院 系 主管領導 2011 年 12 月 19 日 本科畢業(yè)設計開題報告 題 目 無碳重力勢能小車設計 院 系 機械工程學院 班 級 機械制造 08 4 班 姓 名 趙璽超 學 號 080514020519 指導教師 李光輝 教師職稱 高工 黑龍江科技學院本科畢業(yè)設計開題報告 題 目 無碳重力勢能小車設計 來源 科技創(chuàng)新 1 研究目的和意義 開發(fā)新能源和可再生能源是能源可持續(xù)發(fā)展的應有之義 我國的能源供應結 構里 煤炭 石油與天然氣等不可再生能源占絕大部分 新能源和可再生能源開 發(fā)不足 這不僅造成環(huán)境污染等一系列問題 也嚴重制約能源發(fā)展 必須下大力 氣加快發(fā)展新能源和可再生能源 優(yōu)化能源結構 增強能源供給能力 緩解壓力 2 國內外發(fā)展情況 目前 我國 新興能源產業(yè)發(fā)展規(guī)劃 已編制完畢 即將上報國務院 十二五 能源發(fā)展規(guī)劃也正在編制中 總體而言 在今后 20 30 年內 我國傳統(tǒng)能源的主 導地位仍然難以改變 新能源只能起到補充作用 從發(fā)展戰(zhàn)略來說 新能源必須 具備一定規(guī)模 這樣才能降低發(fā)展成本 并為相關裝備制造業(yè)和技術創(chuàng)新提供有 力支撐 根據(jù)目前我國新能源發(fā)展現(xiàn)狀和今后發(fā)展?jié)摿浪?到 2020 年 我國新 能源占一次能源消費的比重應該達到 15 左右 因此 在 十二五 期末 新能源所 占比重應該達到 12 13 世界部分主要國家新能源發(fā)展狀況 美國推行 綠色新政 明確發(fā)展目標 根據(jù)奧巴馬提出的新能源政策構想 美國將在可再生能源 節(jié)能汽車 分布式能源供應 天然氣水合物 清潔煤 節(jié) 能建筑 智能網絡等領域探索出一個能夠實現(xiàn)利益最大化的創(chuàng)新戰(zhàn)略 日本通過法律約束 稅收優(yōu)惠和政策引導等一系列配套措施 大力推動新能 源產業(yè)的發(fā)展 積極開發(fā)太陽能 風能 核能等新能源和節(jié)能技術 經過三十多 年的發(fā)展 日本在新能源發(fā)電 新能源電池和節(jié)能環(huán)保方面處于世界領先地位 巴西生物能源在其能源消費結構中占據(jù)半壁江山 汽車市場售出的新車中約 有 80 是可以使用乙醇燃料的新能源汽車 新能源汽車普及率較高 有效地降低 了對石油的依賴 在使用生物乙醇解決污染方面走在世界前列 3 研究 設計的目標 給定一重力勢能 根據(jù)能量轉換原理 設計一種可將該重力勢能轉換為機械 能并可用來驅動小車行走的裝置 該自行小車在前行時能夠自動避開賽道上設置 的障礙物 每間隔 1米 放置一個直徑 20mm 高 200mm的彈性障礙圓棒 給定重力勢能為 5焦耳 取 g 10m s2 即質量為 1Kg的重塊 50 65 mm 普通碳鋼 鉛垂下降來獲得 落差 500 2mm 重塊落下后 須被小車承載并 同小車一起運動 不允許掉落 小車前行過程中完成的所有動作所需的能量均由此能量轉換獲得 不可使用 任何其他的能量形式 小車要求采用三輪結構 1 個轉向輪 2 個驅動輪 綜合運用知識 多種方案比較 確定最優(yōu)方案 圖紙總量 A0號圖紙 2 5張 其中 1張圖必須徒手畫 設計說明書一份 1 5 萬 2 萬字 4 設計方案 1 根據(jù)功能設計要求 設計一種可將重力勢能轉換為機械能并可用來驅動小車 行走的裝置 小車前行過程中完成的所有動作所需的能量均由此能量轉換獲 得 因此設計中要充分利用重錘的重力勢能 以確保小車行駛距離更遠 2 根據(jù)功能設計要求 小車在前行時能夠自動避開賽道上設置的障礙物 因此 小車前進的路線以 s 周期性變化 同時 在小車能夠順利前行的的前提 下 確定小車軌跡與中心線之間合適的偏距 3 結構設計要最大程度地減小小車的重量和阻力 同時要與生產綱領 工藝性 加工 裝配 成本 質量統(tǒng)籌考慮 力求產品的最優(yōu)化設計 4 結構設計要從重要到次要 從總體到局部 從粗略到精細 權衡利弊 反復 推敲 逐步改進 5 方案的可行性分析 1 能力轉化裝置 重塊的重力勢能通過線繩 定滑輪 繞線軸 齒輪傳動機構將轉化為小車的 動能 我們知道 1 小車在在靜止時的所受的靜摩擦力大于運動中所受的動 摩擦力 2 小車在啟動時需要一定的加速度 3 小車在平穩(wěn)運行時需要阻 力矩于動力矩相平衡 在設計繞線結構時 突破了傳統(tǒng)的思想 將繞線軸設 計為錐面螺紋與圓柱面相結合 小車啟動時線繩繞在錐面螺紋的大端 以增 加其啟動力矩 使小車能夠順利啟動 之后線繩通過錐面螺紋平滑過渡到圓 柱面上 實現(xiàn)阻動力矩平衡 以確保小車平穩(wěn)運行 2 傳動比確定 s 型曲線其波長為 2m 通過一系列計算 設計了完成 s 型曲線一周期 驅動輪須轉 4圈 轉向輪轉 1個周期 因此可以確定小車的總傳動比為 1 4 為了使小車傳動機構盡量緊湊簡單 將傳動機構設計為二級傳動 并 將總傳動比平均分配 即為 軸到 軸傳動比為 2 1 軸到 軸傳動比為 2 1 3 主副輪驅動 在這部分設計中 我們發(fā)揮了創(chuàng)造性思維 沒有將兩個后輪均與驅動軸固定 而是將驅動軸的一側通過鍵與一后輪聯(lián)接 另一側通過軸承與另一后輪聯(lián)接 此結構解決了小車在行駛過程中兩后輪轉彎半徑不相同的缺點 使其轉向更 靈活 也同時減小了小車啟的動力矩 4 轉向裝置 將小車轉向運動通過空間四桿機構運動的轉換來實現(xiàn) 由于理論計算與實際 情況有一定差距 將轉向裝置設計為可調 經過分析 小車行駛軌跡的振幅 與曲柄的長短成正比 軌跡偏左偏右與連桿的長短有密切關系 因此可以調 節(jié)曲柄的長短來控制軌跡的振幅 調節(jié)連桿的長短來控制軌跡偏向 從而使 小車軌跡處于最佳狀態(tài) 5 重塊高度可調 當小車出發(fā)點已經確定時 重塊高度不一致 經分析其產生的原因是繞線過 程中存在誤差 而命題要求重塊落差為 500 2mm 為了解決此問題 設計了 重塊高度調整機構 通過此機構保證了重塊落差要求的同時也保證了小車正 確的出發(fā)點 6 該設計的創(chuàng)新之處 主副輪驅動 在這部分設計中 沒有將兩個后輪均與驅動軸固定 而是將驅動軸的一側通過 鍵與一后輪聯(lián)接 另一側通過軸承與另一后輪聯(lián)接 此結構解決了小車在行駛過 程中兩后輪轉彎半徑不相同的缺點 使其轉向更靈活 也同時減小了小車啟的動 力矩 7 設計產品的主要用途和應用領域 可作為自動化生產線產品物流中的一個基本搬運環(huán)節(jié) 真正做到低碳減排 節(jié)能 環(huán)保 保護環(huán)境的同時節(jié)約了傳統(tǒng)搬運環(huán)節(jié)因耗電等增加的生產成本 8 時間進程 3 月 28 號 4 月 6 號 整理實習日記 撰寫實習總結和開題報告 4 月 7 號 5 月 4 號 設計計算 總體結構草圖設計 5 月 5 號 5 月 25 號 總體圖和部件圖設計 5 月 26 號 5 月 31 號 零件圖設計 6 月 1 號 6 月 10 號 整理 撰寫畢業(yè)設計說明書和設計圖紙 6 月 10 號 6 月 20 號 答辯 9 參考文獻 1 成大先 機械設計手冊 M 北京 化學工業(yè)出版社 2008 2 劉品 機械精度設計與檢測基礎 M 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學出版社 2009 指導教師意見 教師簽字 年 月 日 開題答辯小組意見 組長簽字 成員簽字 年 月 日 畢業(yè)設計領導小組意見 組長簽字 年 月 日 摘 要 通過對第二屆全國大學生工程訓練參賽作品 無碳重力勢能小車 的分析 發(fā)現(xiàn)小車在設計方面存在不足 為了改進小車的不足之處 對小車的結構部分 進行重新設計 通過每一階段的深入分析把設計盡可能向最優(yōu)設計靠攏 根據(jù)小車功能要求 把小車分為車架 原動機構 傳動機構 轉向機 構 行走機構 微調機構六個模塊 進行模塊化設計 首先針對每一個模塊 進行多方案設計 通過綜合對比選擇出最優(yōu)的方案組合 確定的方案為 車架 采用三角底板式 原動機構采用了錐形軸 傳動機構采用齒輪 轉向機構采用 曲柄搖桿 行走機構采用單輪驅動實現(xiàn)差速 微調機構采用微調螺母 然后對 方案進行理論分析 綜合考慮零件材料性能 加工工藝等 進而得出了小車的 具體參數(shù) 和運動規(guī)律 關鍵字 工程訓練 參賽作品 重力勢能小車 I Abstract Based on the second national college engineering training entries carbon free gravitational potential energy car analysis Find cart in the design deficiencies In order to improve the deficiency of the trolley car a portion of the structure redesign Through each phase of the in depth analysis of the design as possible to move closer to optimal design According to the functional requirements of the trolley car divided into frame driving mechanism a transmission mechanism a steering mechanism a walking mechanism a fine adjustment mechanism of six modules modular design First for each module performs multiple design through comprehensive comparison and choose the optimal scheme of combination Determining the scheme are frame with triangular bottom plate type motive mechanism adopts a conical shaft the drive mechanism adopts gear steering mechanism with crank rocker walking mechanism driven by a single wheel to achieve differential fine tuning mechanism by fine adjustment nut Then the scheme theory analysis considering the parts and materials properties processing technology and then the specific parameters and movement rules Keywords engineering training entries gravitational potential energy II 目 錄 摘 要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 1 1 小車功能設計要求 1 1 2 小車的設計方法 1 第 2 章 方案設計 2 2 1 重塊支架 3 2 2 原動機構 3 2 3 傳動機構 4 2 4 轉向機構 5 2 5 行走機構 6 2 6 微調機構 7 第 3 章 技術設計 8 3 1 影響小車性能主要因素的分析 8 3 1 1 能耗規(guī)律分析 8 3 1 2 運動學分析 10 3 1 3 動力學分析 14 第 4 章 典型零件的設計及強度校核 16 4 1 主動齒輪的設計 16 4 2 主動齒輪的強度校核 17 4 2 1 齒輪的設計計算 17 第五章 典型零件加工工藝的分析及編寫 20 5 1 驅動軸加工工藝分析 20 5 1 1 零件結構及其工藝性分析 20 5 1 2 零件技術要求分析 20 5 2 驅動軸加工工藝編寫 21 結論 22 致謝 23 附錄 24 參考文獻 299 III Catalog Chinese abstract I Abstract II First chapter Introduction 4 1 1 Car functional design repuirements 4 1 2 Car design method 4 The second chapter Scheme design 2 2 1 A heavy block bracket 3 2 2 Driving mechanism 3 2 3 Transmission mechansim 4 2 4 Steering mechansim 5 2 5 Walking mechansim 6 The third chapter Technical design 7 3 1 Analysis of the factors affecting the performance car 8 3 1 1 Energy dissipation analysis 8 3 1 2 Kinematic analysis 8 3 1 3 Dynamics analysis 14 The fourth chapter Typical part desgin and strength check 16 4 1 Driving gear desgin 16 4 2 Driving gear strength 17 3 1 3 Dynamics analysis 17 The fifth chapter Typical part machining analysis preparationof 20 5 1 Drive shaft processing technology analysis 20 5 1 1 Parts of the structure and process analysis 20 5 1 2 Technical requirements of 20 5 2 Drive axle processingpreparation 21 Conclusion 22 Thank 23 Appendix 24 Reference 29 0 第 1 章 緒論 1 1 小車功能設計要求 給定一重力勢能 根據(jù)能量轉換原理 設計一種可將該重力勢能轉換為機 械能并可用來驅動小車行走的裝置 該自行小車在前行時能夠自動避開賽道上 設置的障礙物 每間隔 1 米 放置一個直徑 20mm 高 200mm 的彈性障礙圓 棒 以小車前行距離的遠近 以及避開障礙的多少來綜合評定成績 給定重力勢能為 5 焦耳 取 g 10m s2 競賽時統(tǒng)一用質量為 1kg 的重塊 50 65 mm 普通碳鋼 鉛垂下降來獲得 落差 500 2mm 重塊落下后 須被小車承載并同小車一起運動 不允許掉落 要求小車前行過程中完成的所有動作所需的能量均由此能量轉換獲得 不 可使用任何其他的能量形式 小車要求采用三輪結構 1 個轉向輪 2 個驅動輪 具體結構造型以及材 料選用均由參賽者自主設計完成 要求滿足 小車上面要裝載一件外形尺寸 為 60 20 mm 的實心圓柱型鋼制質量塊作為載荷 其質量應不小于 750 克 在小車行走過程中 載荷不允許掉落 轉向輪最大外徑應不小于 30mm 1 2 小車的設計方法 小車的設計一定要做到目標明確 通過對命題的分析得到了比較清晰 開闊的設計思路 設計需要有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性 設計過程中需要綜 合考慮材料 加工 制造成本等給方面因素 小車的設計是提高小車性能的關鍵 在設計方法上考慮優(yōu)化設計 系 統(tǒng)設計等現(xiàn)代設計理論方法 1 第 2 章 方案設計 通過對小車的功能分析小車需要完成重力勢能的轉換 驅動自身行走 自動避開障礙物 為了方便設計這里根據(jù)小車所要完成的功能將小車劃分為五 個部分進行模塊化設計 車架 原動機構 傳動機構 轉向機構 行走機 構 微調機構 為了得到令人滿意方案 采用擴展性思維設計每一個模塊 尋求多種可行的方案和構思 設計圖框如圖 2 1 圖 2 1 設計步驟 在選擇方案時應綜合考慮功能 材料 加工 制造成本等各方面因素 同時盡量避免直接決策 減少決策時的主觀因素 使得選擇的方案能夠綜 合最優(yōu) 2 圖 2 2 方案選擇 2 1 重塊支架 車架不用承受很大的力 精度要求低 但考慮到重量以及小車轉彎時產生 的離心力造成重塊晃動從而使小車不穩(wěn)定等 重塊支架采用鋁合金制作成三角 底板式 2 2 原動機構 原動機構的作用是將重塊的重力勢能轉化為小車的驅動力 能實現(xiàn)這一功 能的方案有多種 就效率和簡潔性來看繩輪最優(yōu) 小車對原動機構還有其它的 具體要求 1 驅動力適中 不至于小車拐彎時速度過大傾翻 或重塊晃動厲害影響 行走 3 2 到達終點前重塊豎直方向的速度要盡可能小 避免對小車過大的沖擊 同時使重塊的動能盡可能的轉化到驅動小車前進上 如果重塊豎直方向的速度 較大 重塊本身還有較多動能未釋放 能量利用率不高 3 由于不同的場地對輪子的摩擦摩擦可能不一樣 在不同的場地小車是 需要的動力也不一樣 在調試時也不知道多大的驅動力恰到好處 因此原動機 構還需要能根據(jù)不同的需要調整其驅動力 4 機構簡單 效率高 圖 2 1 1 繞線軸 基于以上分析我們提出了輸出驅動力可調的錐形螺旋槽原動機構 如上圖 可以通過改變繩子繞在繞線軸上不同位置來改變其輸出的動力 2 3 傳動機構 傳動機構的功能是把動力和運動傳遞到轉向機構和驅動輪上 要使小 車行駛的更遠及按設計的軌道精確地行駛 傳動機構必需傳遞效率高 傳 動穩(wěn)定 結構簡單重量輕等 1 不用其它額外的傳動裝置 直接由動力軸驅動輪子和轉向機構 此種方式效率最高 結構最簡單 在不考慮其它條件時這是最優(yōu)的方式 2 帶輪具有結構簡單 傳動平穩(wěn) 價格低廉 緩沖吸震等特點 但 其效率及傳動精度并不高 不適合本小車設計 3 齒輪具有效率高 結構緊湊 工作可靠 傳動比穩(wěn)定但價格較高 因此在第一種方式不能夠滿足要求的情況下優(yōu)先考慮使用齒輪傳動 4 2 4 轉向機構 轉向機構是本小車設計的關鍵部分 直接決定著小車的功能 轉向機構也 同樣需要盡可能的減少摩擦耗能 結構簡單 同時還需要有特殊的運動特性 能夠將旋轉運動轉化為滿足要求的周期回擺動 帶動轉向輪左右轉動從而實現(xiàn) 拐彎避障的功能 能實現(xiàn)該功能的機構有 凸輪機構 搖桿 曲柄連桿 搖桿 曲柄滑塊等等 凸輪 凸輪是具有一定曲線輪廓或凹槽的構件 它運動時 通過高副接觸 可以使從動件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預期往復運動 優(yōu)點 只需設計適當?shù)耐馆嗇喞?便可使從動件得到任意的預期運動 而且結 構簡單 緊湊 設計方便 缺點 凸輪輪廓加工比較困難 在本小車設計中由于 凸輪輪廓加工比較困難 尺寸不能夠可逆的改變 精度 也很難保證 重量較大 效率低能量損失大 滑動摩擦 因此不采用 曲柄連桿 搖桿 優(yōu)點 運動副單位面積所受壓力較小 且面接觸便于潤滑 故磨損減小 制造方便 已獲得較高精度 兩構件之間的接觸是靠本身的幾何封閉來維系的 它不像凸輪機構有時需利用彈簧等力封閉來保持接觸 缺點 一般情況下只能近似實現(xiàn)給定的運動規(guī)律或運動軌跡 且設計較為 復雜 當給定的運動要求較多或較復雜時 需要的構件數(shù)和運動副數(shù)往往比較 多 這樣就使機構結構復雜 工作效率降低 不僅發(fā)生自鎖的可能性增加 而 且機構運動規(guī)律對制造 安裝誤差的敏感性增加 機構中做平面復雜運動和作 往復運動的構件所長生的慣性力難以平衡 在高速時將引起較大的振動和動載 荷 故連桿機構常用于速度較低的場合 在小車設計中由于小車轉向頻率和傳遞的力不大 故機構可以做的比較輕 可以忽略慣性力 機構并不復雜 對于安裝誤差的敏感性問題我們可以增加微 調機構來解決 曲柄搖桿 結構較為簡單 但和凸輪一樣有一個滑動的摩擦副 其效率低且急回特性 導致難以設計出較好的機構 5 綜合上面分析我們選擇曲柄連桿 搖桿作為小車轉向機構的方案 2 5 行走機構 行走機構即為三個輪子 輪子又厚薄之分 大小之別 材料之不同需要 綜合考慮 有摩擦理論知道摩擦力矩與正壓力的關系為 文獻 7 MN 對于相同的材料 為一定值 滾動摩擦阻力 文獻 7 fR 所以輪子越大小車受到的阻力越小 因此能夠走的更遠 但由于加工問題 材料問題安裝問題等等具體尺寸需要進一步分析確定 由于小車是沿著曲線前進的 后輪必定會產生差速 對于后輪可以采用雙 輪同步驅動 雙輪差速驅動 單輪驅動 雙輪同步驅動必定有輪子會與地面打滑 由于滑動摩擦遠比滾動摩擦大會 損失大量能量 同時小車前進受到過多的約束 無法確定其軌跡 不能夠有效 避免碰到障礙 雙輪差速驅動可以避免雙輪同步驅動出現(xiàn)的問題 可以通過差速器或 單向軸承來實現(xiàn)差速 差速器涉及到最小能耗原理 能較好的減少摩擦損 耗 同時能夠實現(xiàn)滿足要運動 單向軸承實現(xiàn)差速的原理是其中一個輪子 速度較大時便成為從動輪 速度較慢的輪子成為主動輪 這樣交替變換著 但由于單向軸承存在側隙 在主動輪從動輪切換過程中出現(xiàn)誤差導致運動 不準確 但影響有多大會不會影響小車的功能還需進一步分析 單輪驅動即只利用一個輪子作為驅動輪 一個為主動輪 另一個為從 動輪 就如一輛自行車外加一個車輪一樣 從動輪與主動輪間的差速依靠 與地面的運動約束確定的 其效率比利用差速器高 但前進速度不如差速 器穩(wěn)定 傳動精度比利用單向軸承高 綜上所述行走機構的輪子應有恰當?shù)某叽?采用單輪驅動 6 2 6 微調機構 一臺完整的機器包括 原動機 傳動機 執(zhí)行機構 控制部分 輔助設備 微調機構就屬于小車的控制部分 由于前面確定了轉向采用曲柄連桿 滑塊方 案 并且曲柄連桿機構對于加工誤差和裝配誤差很敏感 因此就必須加上微調 機構 對誤差進行修正 這是采用微調機構的原因之一 其二是為了調整小車 的軌跡 幅值 周期 方向等 使小車走一條最優(yōu)的軌跡 微調機構可以采用微調螺母式如圖 2 6 1 圖 2 6 1 轉向機構 7 第 3 章 技術設計 技術設計階段的目標是完成詳細設計確定個零部件的的尺寸 設計的同時 綜合考慮材料加工成本等各因素 3 1 影響小車性能主要因素的分析 通過對小車的能耗規(guī)律 運動學 動力學進行分析 可以實現(xiàn)小車的優(yōu)化 設計 提高設計的效率和得到較優(yōu)的設計方案 3 1 1 能耗規(guī)律分析 為了簡化分析 先不考慮小車內部的能耗機理 設小車內部的能耗系 數(shù)為 即小車能量的傳遞效率為 小車輪與地面的摩阻系數(shù)為 理 1 想情況下認為重塊的重力勢能都用在小車克服阻力前進上 則有 文獻 1 31iiniiNSmghR 總 式中 為第 i 個輪子對地面的壓力iN 為第 i 個輪子的半徑R 為第 i 個輪子行走的距離iS 為小車總質量總m 為了更全面的理解小車的各個參數(shù)變化對小車前進距離的變化下面分別從 1 輪子與地面的滾動摩阻系數(shù) 2 輪子的半徑 3 小車的重量 4 小車能量轉換 效率 四方面考慮 由文獻 10 知道一般材料的滾動摩阻系數(shù)為 0 1 0 8 間 圖 3 1 1 為當車輪 半徑分別為 222mm 70mm 摩阻系數(shù)分別為 0 3 0 4 0 5 mm 時小車行 走的距離與小車內部轉換效率的坐標圖 8 由圖 3 1 1 可知滾動摩阻系數(shù)對小車的運動影響非常顯著 因此在設計小 車時也特別注意考慮輪子的材料 輪子的剛度盡可能大 與地面的摩阻系數(shù)盡 可能小 同時可看到小車為輪子提供能量的效率提高一倍小車前進的距離也提高一 倍 因此應盡可能減少小車內部的摩擦損耗 簡化機構 充分潤滑 圖 3 1 2 為當摩阻系數(shù)為 0 5mm 車輪半徑依次增加 10mm 時的小車行走 的距離與小車內部轉換效率的坐標圖 圖 3 1 1 9 圖 3 1 2 由圖 3 1 2 可知當小車的半徑每增加 1cm 小車便可多前進 1m 到 2m 因 此在設計時應考慮盡可能增大輪子的半徑 圖 3 1 3 3 1 2 運動學分析 涉及的物理量 驅動輪半徑R 齒輪傳動比i 驅動輪 A 與轉向輪橫向偏距1a 驅動輪 B 與轉向輪橫向偏距2 驅動軸 軸 2 與轉向輪中心距離d 曲柄軸 軸 1 與轉向輪中心距離b 10 曲柄的旋轉半徑r 搖桿長c 連桿長l 繞線軸的半徑2r 圖 3 1 4 a 驅動 當重物下降 dh 時 驅動軸 軸 2 轉過的角度為 d 2 則有 文獻 1 2hdr 則曲柄軸 軸 1 轉過的角度 文獻 1 21i 小車移動的距離為 以 A 輪為參考 文獻 1 2dsR b 轉向 當轉向桿與驅動軸間的夾角 為時 曲柄轉過的角度為 1 11 則 與 滿足以下關 1 文獻 1 222211 cos sin cosIbcr 解上述方程可得 與 的函數(shù)關系式1 文獻 1 f c 小車行走軌跡 只有 A 輪為驅動輪 當轉向輪轉過角度 時 則小車轉彎的曲率半徑為 文獻 1 1tan b 小車行走 ds 過程中 小車整體轉過的角度 文獻 1 ds 當小車轉過的角度為 時 有 sincoxdy d 小車其他輪的軌跡 以輪 A 為參考 則在小車的運動坐標系中 B 的坐標 C 的坐標 12 0 Ba ad 在地面坐標系中 有 12 cos inABxy 11siCAad 整理上述表達式有 2122222111 121 cos sin costansico sincosiBACA dhridsRIbcrfbdxyaxdy 求解方程 把上述微分方程改成差分方程求解 通過設定合理的參數(shù)的到 了小車運動軌跡如圖 12 圖 3 1 5 3 1 3 動力學分析 a 驅動 重物以加速度向下加速運動 繩子拉力為 有T 文獻 11 mga 產生的扭矩 文獻 11 21Mr 式中 考慮到摩擦產生的影響而設置的系數(shù) 1 驅動輪受到的力矩 曲柄輪受到的扭矩 為驅動輪 A 受到的壓A AN 力 為驅動輪 A 提供的動力 有AF 文獻 11 12Ai 式中 考慮到摩擦產生的影響而設置的系數(shù)2 文獻 11 AMFR b 轉向 假設小車在轉向過程中轉向輪受到的阻力矩恒為 其大小可由赫茲公式求c 得 文獻 9 221 ccNBRE 13 2cNBb 由于 b 比較小 故 214ccM 對于連桿的拉力 有cF1sin2ircl 1 2 co acl 21csinCcMF 1 cc c 小車行走受力分析 設小車慣量為 質心在則此時對于旋轉中心 的慣量為I O I 文獻 11 213 AIma 12 c BA ANNIaFdarR 小車的加速度為 Aa 整理上述表達式得 2Rr 14 第 4 章 典型零件的設計及強度校核 4 1 主動齒輪的設計 主動齒輪設計如圖 4 1 1 15 圖 4 1 1 4 2 主動齒輪的強度校核 4 2 1 齒輪的設計計算 1 選定齒輪類型 精度等級 材料及齒數(shù) 1 按傳動方案 選用直齒圓柱齒輪 2 選用 7 級精度 3 材料選擇 由參考文獻 9 表 10 1 選擇大齒輪材料為 LD6061 鋁合 金 硬度為 280HBS 小齒輪材料為黃銅 硬度為 280HBS 4 選大齒輪齒數(shù) z1 120 小齒輪的齒數(shù)為 z2 30 2 按齒面強度設計 1 確定各式計算數(shù)字 試選載荷系數(shù) 2tK 1 計算小齒輪傳遞的轉矩 大齒輪傳遞的轉矩 416 70NmT 2 由參考文獻 10 查得 大齒輪做懸臂布置 選取齒寬系數(shù) d0 6 3 由參考文獻 10 查得 鋁合金的彈性影響系數(shù) 126MPaEZ 4 由參考文獻 10 查得 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞極限 大齒輪的接觸疲勞極限 lim160MPaH lim25H 5 計算應力循環(huán)次數(shù) 716091 308 1 30hNnjL 16 9624 3510 24N 6 由參考文獻 10 查得 接觸疲勞壽命系數(shù) 1 0HNK 21 8HN 7 計算接觸疲勞需用應力 取失效概率為 1 安全系數(shù) S 1 1lim 06MPaHNKS 2li28549a 2 計算 1 試算大齒輪分度圓直徑 d1t 代入 中較小的值 H 2 計算圓周速度 v 190m s 4239 s60tdn 3 計算齒寬 b1 6dt 4 計算齒寬與齒高之比 h 模數(shù) 190 752ttmz 齒高 2 5 168mt 3 75bh 5 計算載荷系數(shù) 根據(jù) 7 級精度 查得動載系數(shù) 直齒輪0 4239m sv v1 0K 1HFK 由參考文獻 9 查得使用系數(shù) 1 75AK 2421331 6 7106 1 90mtEHtdKTZu 17 由參考文獻 9 用插值法查得 7 級精度 大齒輪相對支撐為懸臂布置 1 35HK 由 由參考文獻 10 查得 故載荷系數(shù)1 35H 1 24FK 1 503586AVHK 6 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 3312 8699mttd 7 計算模數(shù) m150 72z 3 幾何尺寸計算 表 3 直齒圓柱齒輪傳動計算結果 計算公式 名稱 符號 小齒輪 大齒輪 模數(shù) m 0 75 齒數(shù) z 1z 301z 20 變位系數(shù) x xx 嚙合角 1212 tan z ivinv 0 3 89 分度圓直徑 d 1 5mz2dmz 中心距 a 12 5ad 齒頂高 11 896ahxy 2 8 96ahxy 齒根高 0375fc20375fc 齒頂圓直徑 1124aad 21 aad 齒根圓直徑 ffh 289ffh 齒輪寬度 B B1 10 B2 4 18 第 5 章 典型零件加工工藝的分析及編寫 5 1 驅動軸加工工藝分析 驅動軸是無碳小車的一個典型零件 它主要用來支承傳動零部件 傳遞扭 矩和承受載荷 該軸按給定的生產綱領 600 件 年 則生產批量為 50 件 月 生產類型屬于中批生產 而生產 類型的不同 則其工藝特征也不同 則該驅動軸的工藝應結合中批生產的 工藝特征來考慮 5 1 1 零件結構及其工藝性分析 該軸為細長小臺階軸 由外圓柱面 螺紋和鍵槽組成 結構比較簡單 但 長徑比 L d 12 屬撓性軸 剛性差 工藝性差 加工時極易造成彎曲變形 但 可以使用中心架來防止其變形 能夠保證以高生產率和低成本制造 5 1 2 零件技術要求分析 1 尺寸精度 19 該軸的主要尺寸精度要求在幾處臺階軸處 即安裝軸承和安裝齒輪的部位 精度較高 均是 6 級精度 過渡配合 可通過在 MG1320E 高精度磨床上磨削 加工 均能保證其要求 2 形狀與位置精度分析 該軸沒有形狀精度要求 只有 3 處階梯軸段對兩處基準的徑向圓跳動的要 求 屬位置精度要求 精度較高 最高值為 0 008mm 且該軸長徑比比較大 屬細長軸類零件 該徑向圓跳動要求屬于加工關鍵 加工時應優(yōu)先考慮基準統(tǒng) 一的原則 可通過以兩端中心孔為工藝基準 精基準 和中心架來保證其圓跳 動的位置精度要求 兩處鍵槽的對稱度要求較高 為 0 01mm 在普通銑床上 很難保證 應使用數(shù)控銑床來完成 但必須以兩端中心孔為工藝基準再輔以千 斤頂做輔助支撐 3 表面粗糙度分析 表面粗糙度最低值為 Ra 1 6 m 要求不高 通過磨削可以保證 4 零件選材及熱處理分析 該軸雖屬臺階軸 但外圓直徑尺寸相差不大 且強度要求不高 毛坯選用 棒料即可 該軸選用了比較常用的 45 圓鋼 切削性能良好 加工時不需采取 特殊工藝措施 刀具材料選擇范圍較大 高速鋼或 YT 類硬質合金均可 選材 合理 熱處理調質硬度 170 230HBS 容易達到 5 2 驅動軸加工工藝編寫 驅動軸加工工藝卡片詳見附錄 20 結論 從對試制的樣品小車進行反復實驗來看小車的優(yōu)點 1 小車機構簡單 單級齒輪傳動 損耗能量少 2 多處采用微調機構 便于糾正軌跡 避開障礙物 3 采用大的驅動輪 滾阻系數(shù)小 行走距離遠 4 采用磁阻尼 小車穩(wěn)定性提高 不致使車速過快 小車的缺點 1 小車精度要求高 使得加工零件成本高 2 微調各個機構都很費時 避障穩(wěn)定性差 時而偏左 時而偏右 小車需要的改進方向 1 小車最大的缺點是精度要求非常高 改進小車的精度要求 2 使調整簡單 小車便能達到很好的行走效果 21 致謝 為期近四個月的畢業(yè)設計 將近尾聲 大學生活也即將結束 畢業(yè)前的這 次畢業(yè)設計 是對四年來所學知識的一次系統(tǒng)復習和綜合運用 這次畢業(yè)設計 復習并運用了以前所學過的知識 是在老師的帶指導下接觸和學習新知識的過 程 更是將所學知識運用到生產生活具體實踐的一次練習 其實知識并不難學 也并不是最重要的 重要的是知識的運用 也就是說學會運用知識遠比知識本 身更重要 只有通過不斷的練習 通過老師的指點和同學的幫助 才能將課本 知識熟練的運用到生產生活實踐中 為人類社會造福 在這一過程中 老師的 指導非常重要 沒有老師的細心指導我不可能順利完成設計 尤其是李光輝導師的科學研究精神 惜時如金的工作態(tài)度深深地影響了我 使學生受益匪淺 在此表示衷心感謝 并致以崇高的敬意 同時也感謝所有關 心 支持和幫助過我的各級領導 老師 同學 由于學生水平有限 論文難免 有不足和錯誤之處 懇請各位專家 教授批評 指正 再次表示感謝 22 附錄 后軸加工工藝卡 23 0 參考文獻 1 同濟大學數(shù)學系 高等數(shù)學 M 北京 高等教育出版社 2007 2 何銘新 錢可強 機械制圖 第五版 M 北京 高等教育出社 1993 3 梁正強 機械零件設計計算實例 M 北京 中國鐵道出版社出版 1989 4 劉曹茹 吳志軍 高政一 等 機械制圖 M 北京 高等教育出版社 2000 5 劉品 機械精度設計與檢測基礎 M 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學出版社 2009 6 羅圣國 龔溎義 機械設計課程設計指導書 M 北京 高等教育出版 社 1990 7 席慧智 谷萬里 高玉芳 機械工程材料 M 哈爾濱 哈爾濱工程大學 出版社 2001 8 孫恒 陳作模 葛文杰 機械原理 M 北京 高等教育出版社 2005 9 濮良貴 紀名剛等 機械設計 M 北京 高等教育出版社 2005 10 成大先 機械設計手冊 M 北京 化學工業(yè)出版社 2008 11 楊建華 戴兵 秦玉明 大學物理 M 蘇州 蘇州大學出版社 2009 實 習 總 結 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 性 質 畢業(yè)實習 學 年 2011 2012 班 級 機制 08 4 班 姓 名 趙璽超 學 號 080514020519 機械工程學院 畢業(yè)實習總結 畢業(yè)實習期間我在學校進行了 JZQ PM 400 型減速器的拆卸實習 了 解到了很多關于減速器的專業(yè)知識 對我的畢業(yè)設計有很大的幫助 減速器是由封閉在箱體內的齒輪傳動或蝸桿傳動所組成的獨立部 件 為了提高電動機的效率 原動 機提供的回轉速度一般比工作 機械所需的轉速高 因此齒輪減逨器 蝸桿減速器常安裝在機械的 原動機 與工作機之間 用以降低輸入的轉速并相應地增大輸出的 轉矩 在機器設備中被廣泛采用 例如寶山鋼 鐵公司就有 10 多萬 臺減速器 在其 他機器中減速器也有大量應用 一 實習所用設備 工具及其他準備事項 1 設備 JZQ PM 400 型減速器 1 臺 金相顯微鏡 沖擊試驗機 箱式電阻爐 洛氏硬度計 砂輪機 2 工具 游標卡尺 1 把 活動扳手呆扳手各 1 把 套筒扳手 1 套 鋼板尺 1 把 毛刷 3 準備 柴油 汽油 45 鋼 1 箱體結構 減速器的箱體用來支承和固定軸系零件 應保證傳動件軸線 相互位置的正確性 因而軸孔必須精確加工 箱體必須具有足夠 的強度和剛度 一面引起沿齒輪齒款上載荷分布不勻 為了增加 箱體的剛度 通常在箱體上制出筋板 為了便于軸系零件的安裝 和拆卸 箱體通常制成剖分式 剖分面一般取在軸線所在的水平 面內 即水平剖分 以便于加工 箱蓋 機蓋 和箱座 機座 之間用螺栓聯(lián)接成一整體 為了使軸承座旁的聯(lián) 接螺栓盡量靠近 軸承座孔 并增加軸承支座的剛性 應在軸承座旁制出凸臺 設 計螺栓孔位置時 應注 意留出扳手空間 為保證箱體具有足夠的 剛度 能夠承受堅向載荷和彎矩 在軸承孔附近加支撐肋即箱 肋 為保證減速器安置在基礎上的穩(wěn)定性并盡可能減少箱體底座平面 的機械加工面積 箱體底座 般不 采用完整的平面 箱體通常用灰鑄鐵 HT150 或 HT200 鑄成 灰鑄鐵具有很好 的鑄造性能和減振性能 對于受沖擊載 荷的重型減速器也可采用 鑄鋼箱體 單件生產時為了簡化工藝 降低成本可采用鋼板焊接 箱體 2 減速器附件 1 定位銷 在精加工軸承座孔前 在箱蓋和箱座的聯(lián)接凸緣上配裝定位銷 以保證箱蓋和箱座的裝配精度 同時也保證了軸承座孔的精度 兩定位圓錐銷應設在箱體縱向兩側聯(lián)接凸緣上 且不宜對稱布置 以加強 定位效果 同時在確定銷孔位置時應考慮加工箱座鉆孔 鉸孔的方便和不妨礙鄰近聯(lián)接螺栓的裝拆 并且銷釘長度應稍大 于箱蓋和箱座的厚度之和 2 視孔蓋 為了檢查傳動件的嚙合情況 并向箱體內加注潤滑油 在箱 蓋的適當位置設置一觀察孔 觀察孔 多為長方形 視孔蓋板平時 用螺釘固定在箱蓋上 蓋板下墊有紙質密封墊片 以防漏油 3 通氣器 減速器中的零件工作時產生的熱量會使箱體內部的溫度升髙 使箱內氣體膨脹 壓力增大 為防止 潤滑油黏度隨溫度的升髙而 下降 同時也防止?jié)櫥蛷南潴w分界處和外伸軸密封處泄漏 也 在減速器的箱體頂部或觀察孔蓋板上應安裝通氣器 應注意的是 通氣器的孔不能直通頂端 以免臟物掉入其內 4 油尺 為了檢查箱體內的油面高度 及時補充潤滑油 應在油箱便 于觀察和油面穩(wěn)定的部位 最好在低速 級齒輪附近裝設油面指示 器 油面指示器分油標和油尺兩類 圖中釆用的是油尺 設計油 尺傾斜角度時 應使加工斜孔的刀具以及取放油尺時不致與箱座 的上凸緣相碰 5 油塞 換油時 為了排放汚油和淸洗劑 應在箱體底部 油池最低 位置設放油孔 平時放油孔用油寒旋 緊 放油螺塞和箱體結合面 之間應加防漏墊圈 另外 為了便于污油流出 油孔一般做成向 孔端傾斜 1 2 度的結構 6 啟蓋螺釘 裝配減速器時 常常在箱蓋和箱座結合面涂上水玻璃或密封 膠 以增強密封效果 但卻給開啟箱蓋帶來困難 為此 在箱蓋 側邊的凸緣上開設螺紋孔 并擰入啟蓋螺釘 啟箱蓋吋 擰動啟 箱螺釘 迫使箱蓋與箱座分離 7 起吊裝置 為了便于搬運 需在箱體上設置起吊裝置 圖中箱蓋上鑄有 兩個吊耳 用于起吊箱蓋 箱座上鑄有 兩個吊鉤 用于吊運整臺 減速器 8 平墊圈 既可起到保護工件表面 增加螺絲受力面積防止時間一長而 造成螺絲松動 又可增加摩擦阻力 由于其質地比螺絲軟 壓 緊時壓力過大它可以變形 從而防止螺絲崩斷 二 有序的拆分減速器 觀察傳動系統(tǒng)的基本結構 并分祈傳動 系統(tǒng)中各種軸承部件的組合設計的特點 1 拆卸減速器 拆卸之前 要先淸除表面的灰塵及污垢 然后按拆卸的順序 給所有零 部件編號 并登記名稱和數(shù)量 然后分類 分組保管 避免產生混亂和丟失 拆卸時避免隨意敲打造成破壞 并防止碰傷 變形等 以使再裝配時仍能保證減速器正常運轉 拆卸順序 1 拆卸觀察孔蓋 2 拆卸箱體與箱蓋連接螺栓 啟出定位銷 然后寧東啟蓋螺釘 卸下箱蓋 3 拆卸各軸兩邊的軸承端蓋 4 一邊轉動軸順著旋轉方向將高速軸軸系拆下 再用橡膠錘輕 敲軸將低中素軸系拆卸下來 5 最后拆卸其他附件如油標 油塞等 2 兩級展開式閼柱齒輪減速器 結構簡單 但齒輪相對 1 軸承的位置不對稱 因此此要求軸有 較大的剛度 高速級齒輪布置在遠離轉 矩輸入端 這樣 軸在轉 矩作用下產生的扭轉變形和軸在彎矩作用下產生的彎矩變形可部分 地互相抵消 以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象 它用于載荷 比較平穩(wěn)的場合 三個軸的齒輪均釆用斜齒 其優(yōu)點 為 1 斜齒 輪的齒廓是逐漸進入接觸 又逐漸脫離接觸的 故工作平穩(wěn) 2 重合度較直齒輪大 缺點是 1 存在軸向力 2 制造較困難 1 軸承端蓋 該減速器為嵌入式結構 為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向力 軸承座孔兩端用軸承 蓋封閉 軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種 凸緣式軸承蓋的優(yōu)點是拆 裝 調整軸承間隙方便 用螺釘固定密封性好 所以應用廣泛 但 零件數(shù)目較多 尺寸較大 外觀不平整 而嵌入式軸承蓋結構簡單 緊湊 不需要用螺釘緊固 重量輕 軸承座端面與軸承孔中心線不 需要嚴格垂直 但密封性較差 一般需摘端蓋的外凸部分開槽 并 加 O 型密封圈 裝拆端蓋和調整軸承間隙較麻煩 需打開機蓋放只 置和調整墊片 或釆用調節(jié)螺釘和壓蓋進行調節(jié) 2 擋圈 彈簧式 主要作用是防止軸承與軸承端蓋直接接觸而造成磨損或其他形 式的破壞 并起到一定的密封作用 3 調整環(huán) 主要足用來調整軸承與軸承端蓋的間隙 防止間隙過大使得軸 系左右運動太大而產生太大的震動 甚至打壞軸承端蓋 在減速器設計時應注意的工藝問題 減速器的設計是高校機械類專業(yè)進行初步設計訓練的必選項目 之一 一般高職髙專機械類專門開 設 1 2 周的 機械設計基礎 課 程設計 設計一個單級或二級齒輪減速器 學生在進行設計時受力 計算 一般不會出現(xiàn)問題 但在結構工藝方面就比較容易出問題 且現(xiàn)在市場出售的一些減速器的結構工藝也 存在問題 雖然這些 結構工藝方面問題不是太大 但往往既影響制造又影響使用 下面 我將常見結構工 藝方面問題指出并糾正 供大家參考 1 減速器的上蓋殼體而外緣設計不合理 圖 1 所示的內外緣都設計為 90 度 這樣的鑄件在起模時鑄型容易 被破壞 而圖 2 所示結構有了斜度有利于鑄型的起模 2 加強筋的設計不合理 為了增加箱體軸承座的強度 一般在箱體上設計加強筋 但圖 的加強筋由于成直角 在鑄件冷卻時由于各部位的厚薄不同存在 冷卻速度差 導致鑄件產生很大的內應力 這是鑄件開裂的主要 原因之一 而圖 4 的結構設計是采取尺寸平緩過渡 使內應力減 少 鑄件不易開裂 3 箱體上的孔位置結構不利于鉆孔 圖 5 上圖雖然在圖上標出了孔的位置 但在加工時無法正確鉆 孔 而圖 5 下圖在課題鑄出一個平臺之后就可以保證空的位置和 精度了 圖 6 的上下圖的原理相同 典型零部件加工工藝 1 軸類零件的加工 軸式機械加工中常見的典型零件之一 它在機械中主要用于支承 齒輪 帶輪 凸輪以及連桿等傳動 件 以傳遞扭矩 按結構形式不 同 軸可以分為階梯軸 錐度心軸 光軸 空心軸 曲軸 凸輪軸 偏 心軸 各種絲桿等 其中具有等強度特征階梯傳動軸應用較廣 其加工工藝能全面地反映軸類零件的加 工規(guī)律和共性 根據(jù)軸類零 件的功用和工作條件 其技術要求主要在以卜方面 尺寸精度 軸類零件的主要表面常為兩類 一類是與軸承的內 圈配合的外圓軸頸即支承軸頸 用 于 確定軸的位置并支承軸 尺寸精 度要求較髙 通常為 IT 5 IT7 另 類為與各類傳動件配合的軸頸 即配合軸頸 其精度稍低 常為 IT6 IT9 2 幾何形狀精度 主要指軸頸表面 外圓錐面 錐孔等重要 表面的圓度 圓柱度 其誤差 般應 限制在尺寸公差范圍內 對于 精密軸 需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度 3 相互位置精度 包括內外表面 重要軸面的同軸度 圓的 徑向跳動 重要端面對軸心線的垂直 度 端面間的平行度等 4 表而粗糙度 軸的加工表面都有粗糙度的要求 一般根據(jù)加 工 的可能性和經濟性來確定 支承 軸頸常為 0 2 0 6 微米 傳動 件配合軸頸為 0 4 3 2 微米 5 其他 倒角 倒棱及外觀修飾等要求 軸類零件材料 常用 45 鋼 精度較高的軸可選用 4Cr 軸承鋼 65Mn 也可選用球墨鑄鐵 對高速 重載的軸 選用 20CrMnTi 20Mn2B 20Cr 等低碳合金鋼或 38CrMoAl 氮化鋼 軸類毛坯 常用圓棒料和鍛件 大型軸或結構復雜的軸采用鑄 件 毛坯經過加熱鍛造后 可使金屬內部纖維組織沿表面均勻分布 獲得較高的抗拉 抗彎和抗扭強度 熱處理方面 鍛造毛坯在加工前均需要安排正火或退火處理 使鋼材內部晶粒細化 消除鍛造應力 降低材料硬度 改善切削加 工性能 調質一般安排在粗車之后 半精車之前 以獲得良好的物理力學 性能 表面淬火一般安排在精加工之前 這樣可以糾正因淬火引起的局 部變形 精度要求高的軸 在局部淬火或粗磨之后 還需進行低溫時效處 理 軸的材料 45 鋼 則加工工序為 下坯一鍛造一正火一粗車一 調質一半精車一精車 表面淬火一 低溫回火或低溫時效處理一粗 磨一精磨 加工后的檢驗 單件小批生產中 尺寸精度一般用外徑千分尺 檢驗 大批量生產時 常采用光滑極限量規(guī)檢驗 長度大而精度高 的工件的工件可用比較儀檢驗 表面粗糙度可用粗糙度樣板進行檢 驗 要求較高時則用光學顯微鏡或輪廓儀檢驗 圓度誤差可用千分 尺測出的工件同一截面內直徑的最大差值之半來確定 也可用千分 表借助 V 形鐵來測量 若條件許可 可用圓度儀檢驗 圓柱度誤差 通常用千分尺測出同一軸向剖面內最大與最小值之差的方法來確定 主軸相互位置精度檢驗一般以軸兩端頂尖孔或工藝錐堵上的頂尖孔 為定位基準 在兩支支承軸頸上方分別用千分表測量 2 箱體類零件的加工 箱體類零件通常作為裝配吋的基準零件 它們將軸 套 軸承 齒輪和端蓋等零件裝配聯(lián)結起來 使其保持正確的相互位置關系 以傳遞轉矩或改變轉速來完成所需的運動或動力 因此 箱體類零 件的結構設計 材料選擇 加工質量對機器的工作精度 使用性能 和壽命都有較大的影響 箱體零件結構特點 多為鑄造件 結構復雜 壁薄且不均勻 加工部位多 加工難度大 箱體零件的主要技術要求 軸頸支承孔孔徑精度及相互之間的 位置精度 定位銷孔的精度與孔距精度 主要平面的精度 表面粗 糙度等 箱體零件材料及毛坯 常選用灰鑄鐵 HT200 為減少毛 坯鑄造時產生的殘余應力 箱體鑄造后應安排人工時效 箱體的村料若為 HT200 則加工工序為 鑄造一人工時效一噴 涂底漆一粗加工 精加工一油漆 箱體零件的檢驗 1 孔的尺寸精度 一般用塞規(guī)檢驗 單件小批生產時可用內徑 千分尺或內徑千分表檢驗 若精度要求很高可用氣動量儀檢驗 2 平面的直線度 可用平尺和厚薄規(guī)或水平儀與橋板檢驗 3 平面的平面度 可用準直儀或水平儀與橋板檢驗 也可用涂 色檢驗 4 同軸度檢驗 一般工廠常用檢驗棒檢驗同軸度 5 孔間距和孔軸線平行檢驗 根據(jù)孔距精度的高低 可分別使 用游標卡尺或千分尺 也可用塊規(guī)測量 三坐標測量機可同時對零 件的尺寸 形狀和位置等進行高精度的測量 3 圓柱齒輪的加工 齒輪是機械工業(yè)的標志 它是用來按規(guī)定的速比傳遞運動和動 力的重要零件 在各種機器和儀器中應用非常普遍 尤以圓柱齒輪 的應用較為廣泛 其精度要求 1 運動精度 確保齒輪準確的傳遞運動和恒定的傳動比 要求最 大轉角誤差不能超過相應的規(guī)定 2 工作平穩(wěn)性 要求傳動平穩(wěn) 振動 沖擊 噪聲小 3 齒面接觸精度 為保證傳動中載荷分布均勻 齒面接觸要求 均勻 避免局部載荷過大 應力集中等造成過早磨損或折斷 4 齒側間隙 要求傳動中的非工作面留有間隙以補償溫升 彈 性形變和加工裝配的誤差并利于潤滑油的儲存和油膜的形成 齒輪材料的選擇 根椐使用要求和工作條件選取合適的材料 普通齒輪選用中碳鋼和中碳合金鋼 如 40 45 50 40MnB 42SiMn 35SiMn2MoV 等 要求高的齒輪可 選取 20 Mn2B 18CrMnTi 30 CrMnTi 20Cr 等低碳合金鋼 對 于低速輕載的開式傳動可選取 ZG40 ZG45 等鑄鋼材料或灰口鑄 鐵 非傳力齒輪可選取尼龍 夾布膠木或塑料 齒輪毛坯 毛坯的選擇取決于齒輪的材料 形狀 尺寸 使 用條件 生產批量等因素 常用的毛坯種類有 鑄鐵件 用于受力小 無沖擊 受力不大的齒輪 棒料 用于尺寸小 結構簡單 受力不大的齒輪 鍛坯 用于高速重載齒輪 鑄鋼坯 用于結構復雜 尺寸較大不易鍛造的齒輪 齒輪熱處理 在齒輪加工工藝過程中 熱處理工序的位置安排 十分重要 它直接影響齒輪的力學性能及切削加工的難易程度 一般在齒輪加工中有兩種熱處理工序 毛坯熱處理 為了消除鍛造和粗加工造成的殘余應力 改善 齒輪材料內部的金相組織和切削加工性能 在齒輪毛坯加工前后 安排的預先熱處理為正火或調質 齒面熱處理 為了提高齒面硬度 增加齒輪的承載能力和耐 磨性而進行的齒面高頻淬火 滲碳淬火 碳氮共滲和滲氮等熱處 理工序 安排在滾 插 剃齒之后 珩 磨齒之前 二級展開式減速器所用圓柱齒輪的材料若為 45 鋼 則加工工序 為 毛坯形成 棒料 粗加工 半精加工 熱處理 調質 滲碳淬 火 齒面高頻淬火等 精加工 通過本次實習讓我進一步的了解了減速器的從設計到加工的多方 面知識深刻的理解了設計與制造之間的內在聯(lián)系 通過本次實習對 我個人有很大的提高 對我的畢業(yè)設計有很大的幫助