組合專機(jī)-管套壓裝專機(jī)

組合專機(jī)-管套壓裝專機(jī),組合,專機(jī),管套壓裝 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第一章 引言 隨著機(jī)械行業(yè)的大發(fā)展，軸、軸承和軸套的使用也越來越廣泛，而軸與軸承、軸套的配合為過盈配合H8/r7，所需壓入力較大，且隨壓入長度增大而增大。在無縫鋼管二端要均勻壓入二軸套，且要保證二軸套相對位置，軸套壓到底后，在相應(yīng)位置要鉆攻螺孔。按照《機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收通用規(guī)范（ＧＢ５０２３１－９８）》中
第５．５．１條裝配前應(yīng)測量孔和軸的配合部位尺寸及進(jìn)入端倒角角度與尺寸。根據(jù)實(shí)測的平均值，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求和本規(guī)范附錄十六選擇裝配方法。
第５．５．２條在常溫下裝配時(shí)應(yīng)將配合面清洗潔凈，并涂一薄層不含二硫化鉬添加劑的潤滑油；裝入時(shí)用力應(yīng)均勻，不得直接打擊裝配件。
第５．５．３條縱向過盈連結(jié)的裝配宜采用壓裝法。壓裝設(shè)備的壓力，宜為壓入力的３．２５～３．７５倍；壓入或壓出速度不宜大于５ｍｍ/ｓ。壓入后２４ｈ內(nèi)，不得承受負(fù)載的要求，如果使用人工裝配不但勞動強(qiáng)度大、效率低、定位精度低，而且滿足不了大批量生產(chǎn)要求。所以使用一個(gè)專用的管套壓裝專機(jī)以成為發(fā)展趨勢。本論文設(shè)計(jì)的專機(jī)不但可解決人工裝配時(shí)勞動強(qiáng)度大、效率低、定位精度低的問題，而且滿足了大批量生產(chǎn)要求。 第二章 設(shè)計(jì) 2.1 機(jī)械設(shè)計(jì)步驟 機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的第一道工序。在設(shè)計(jì)中要求對機(jī)器的工作原理、功能、結(jié)構(gòu)、零部件設(shè)計(jì)，甚至加工制造和裝配方法都確定下來。因此，不同的設(shè)計(jì)者可能有不同的設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)步驟。但是，機(jī)械設(shè)計(jì)的共性規(guī)律是客觀存在的，需要不斷地總結(jié)和完善。機(jī)械設(shè)計(jì)的一般步驟：動向預(yù)測；方案設(shè)計(jì)；技術(shù)設(shè)計(jì)；施工設(shè)計(jì)；試生產(chǎn)。下面著重分析方案設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)。 2.2 方案設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書提出的對所設(shè)計(jì)機(jī)器的工作要求，首先對能滿足工作要求的多種設(shè)計(jì)原理方案加以分析比較。由于任何工作原理都必須通過一定的運(yùn)動形式來實(shí)現(xiàn)，所以這一步驟也是確定設(shè)計(jì)所需運(yùn)動的方案。例如設(shè)計(jì)一臺往復(fù)運(yùn)動的機(jī)器時(shí)，可采用的設(shè)計(jì)原理方案很多，有電動的，有氣動、液壓及其他組合機(jī)構(gòu)等形式的，每種形式中還有多種機(jī)構(gòu)能達(dá)到預(yù)期的運(yùn)動，如齒輪齒條機(jī)構(gòu)、絲桿螺母機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等。確定設(shè)計(jì)原理方案時(shí)，可把設(shè)計(jì)對象當(dāng)作完整的系統(tǒng)，并將它分成具有各種分功能的機(jī)構(gòu)及零件為子系統(tǒng)和元素，進(jìn)行系統(tǒng)分析和機(jī)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)綜合和加以比較，選擇最優(yōu)方案。 在這一階段，要按選擇最優(yōu)方案所需的技術(shù)—經(jīng)濟(jì)論證來制定產(chǎn)品總體和主要部件方案，同時(shí)要確定關(guān)于工作原理、可靠性和強(qiáng)度的問題范圍，這些問題必須加以研究，有些要得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。要對不致太大影響技術(shù)任務(wù)書中規(guī)定的設(shè)計(jì)對象，它的最終主要指標(biāo)的那些結(jié)構(gòu)要素作近似計(jì)算。如果想在有接近于設(shè)計(jì)對象的實(shí)際樣機(jī)，就可以不經(jīng)過計(jì)算而擬訂各個(gè)機(jī)構(gòu)要素，但在方案設(shè)計(jì)中，為了進(jìn)行于選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案有關(guān)的技術(shù)—經(jīng)濟(jì)計(jì)算，必須充分精確地估計(jì)對最終結(jié)果有影響的參數(shù)。例如，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動裝置方案時(shí)，為了選擇傳動型式（絲桿螺母傳動，行星齒輪傳動、蝸桿傳動等），必須具有一些數(shù)據(jù)能求得要素尺寸，從而確定對比方案的重量和外廓尺寸，而其誤差對最終結(jié)果沒有很大影響。 在簡化設(shè)計(jì)中，選擇最優(yōu)方案可以與機(jī)械的使用者和對該項(xiàng)機(jī)械有經(jīng)驗(yàn)分得人員共同商定。 在確定設(shè)計(jì)原理方案時(shí)，還必須體現(xiàn)機(jī)械工業(yè)的技術(shù)發(fā)展政策。根據(jù)機(jī)械的實(shí)際工作情況，盡量采用微電子技術(shù)和新型材料，設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品。 2.3 技術(shù)設(shè)計(jì) 在技術(shù)設(shè)計(jì)中，要擬定設(shè)計(jì)對象的總體和部件，具體確定零件的結(jié)構(gòu)，對所設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品提出的要求是：制造和維護(hù)經(jīng)濟(jì)，操縱方便而安全，可靠性高，使用壽命長，為了能達(dá)到這些要求，零件應(yīng)滿足一些準(zhǔn)則，簡而言之，可以用：“明確、簡單、安全”六字來表達(dá)。 所謂明確主要指結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸關(guān)系清晰，作用關(guān)系可以預(yù)測和計(jì)算，功能明確，也即能量、信息和物料的轉(zhuǎn)換與流動走向明確。一個(gè)明確的結(jié)構(gòu)應(yīng)避免產(chǎn)生附加載荷、附加變形和可能的劇烈磨損，應(yīng)盡可能見效載荷和溫度應(yīng)力引起的變形。明確的結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品預(yù)定技術(shù)功能的前提。 所謂簡單，一般是指形狀簡單，零件數(shù)少，相對運(yùn)動副少，磨損件少，使用、維護(hù)、保養(yǎng)方便等。但對于具體情況要具體分析。不希望某一方面的簡單導(dǎo)致另一當(dāng)面的復(fù)雜。一旦出現(xiàn)這種情況應(yīng)予協(xié)調(diào)。 安全性包括由小到大的五個(gè)范圍：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性；功能的安全性；運(yùn)行的安全性；工作的安全性和環(huán)境的安全性。這五個(gè)范圍相互之間是關(guān)聯(lián)的，應(yīng)該統(tǒng)盤考慮。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)主要采用安全技術(shù)、間接安全技術(shù)和指示安全技術(shù)來解決產(chǎn)品的安全問題。 在上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則下，應(yīng)考慮技術(shù)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的強(qiáng)度、剛度、抗振性、耐磨性、工藝性等問題。如載荷的合理分配、結(jié)構(gòu)的合理傳力、運(yùn)動中的穩(wěn)定性等。 操縱條件和操縱方便對機(jī)械的可靠性和勞動生產(chǎn)率有很大影響，因?yàn)楹芏鄼C(jī)械產(chǎn)品的工作效果取決于人機(jī)系統(tǒng)的指標(biāo)。如產(chǎn)品在運(yùn)行中噪聲大、振動強(qiáng)、手柄作用力大、檢查不便、變速困難等等，易導(dǎo)致疲勞，違反操作而可能引起事故。 標(biāo)準(zhǔn)化對所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的制造成本和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)有很大意義。實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，可使機(jī)械產(chǎn)品的成本有所降低，設(shè)計(jì)周期有所縮短，可靠性則有所提高 機(jī)械設(shè)計(jì)和繪圖是密切聯(lián)系的工作，因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性的形象思維，而繪畫則是將形象思維表現(xiàn)出來的最好方法。形象思維的結(jié)果，不通過圖的表現(xiàn)總是模糊和支離的，并且難以精確無誤的傳給別人，一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者在構(gòu)思時(shí)，總是需要反復(fù)的修改初步設(shè)計(jì)總圖。 設(shè)計(jì)人員按照他所繪制的初步設(shè)計(jì)總圖，簡單計(jì)算或估算機(jī)械的各主要零件的受力、強(qiáng)度、形狀、尺寸和重量等，如發(fā)現(xiàn)原來所選的結(jié)構(gòu)不可行或不實(shí)際，則要調(diào)整或修改結(jié)構(gòu)，還要考慮有沒有發(fā)生過熱、過度磨損和過早發(fā)生疲勞破壞的危險(xiǎn)部位，并采取措施解決。 在這階段，設(shè)想中的機(jī)器初步成型了，設(shè)計(jì)人員通過初步設(shè)計(jì)總圖的繪制，會發(fā)現(xiàn)各部分的形狀、尺寸和比例大小有許多矛盾，當(dāng)需要加強(qiáng)或改進(jìn)某一方面，可能會削弱或惡化另一方面，必須權(quán)衡取舍，在各方面保持平衡以達(dá)到最佳綜合效果。這時(shí)，設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)起著重要作用。 在修改初步設(shè)計(jì)的總圖的過程中，還需對初步設(shè)計(jì)進(jìn)行技術(shù)-經(jīng)濟(jì)分析，一般原則是：選那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、重量大的、尺寸大的、材料貴的、性能差的、技術(shù)水平低的，以及批量大的、工藝復(fù)雜的、遠(yuǎn)材料消耗高的、成品率低的那些零件進(jìn)行分析，并據(jù)此修改設(shè)計(jì)，以期得到技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高的初步設(shè)計(jì)總圖。 2.4本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：針對本課題的設(shè)計(jì)思路 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是設(shè)計(jì)一臺管子軸套壓裝專機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在無縫鋼管二端要均勻壓入二軸套，且要保證二軸套相對位置，軸套壓到底后，在相應(yīng)位置要鉆攻螺孔，具體尺寸及要求見附圖—管套結(jié)合件圖。 分析管套結(jié)合件圖，管套結(jié)合是過盈配合，需要較大的壓入力，且要保證套和管子上螺孔的相對位置，顯然用人工壓配勞動強(qiáng)度太大，相互位置尺寸不易保證，使用壓裝專機(jī)勢在必行。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在10秒鐘內(nèi)要壓到位，工作行程為100mm，壓入速度范圍大。速度快些，效率雖會提高，但結(jié)合時(shí)沖擊會很大，尤其是在管套壓到底時(shí)，所以選擇時(shí)間為10秒完成壓套動作。 專機(jī)方案的確定，最重要的是選擇一種往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)。最常用的形式有：齒輪—齒條機(jī)構(gòu)加滾動或滑動導(dǎo)軌；絲杠螺母機(jī)構(gòu)（滑動或滾珠絲桿螺母副）；氣動或液壓傳動裝置等。原動件可采用電機(jī)—減速機(jī)，動力通過皮帶輪傳至執(zhí)行件。采用皮帶輪的好處是柔性傳動，過載時(shí)皮帶會打滑，可以起到輔助的保護(hù)作用，但不能用作經(jīng)常的安全保護(hù)使用。 二套之間的相對位置可通過定位實(shí)現(xiàn)。利用套上φ48凸臺和φ9孔及φ100端面定位，φ9孔裝入菱形銷, φ48凸臺插入定位沉孔,用這樣的類似于一面二銷的六點(diǎn)完全定位方式保證相對位置，其中一只套定位在壓頭上，另一只套定位于固定支座上。 根據(jù)近三年所學(xué)專業(yè)知識，通過參閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊、夾具設(shè)計(jì)手冊及相關(guān)圖冊資料，結(jié)合考慮專機(jī)制造成本和周期，本人擬采用的總體方案是：利用電機(jī)減速機(jī)提供動力，通過皮帶輪帶動絲杠轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動裝有螺母的壓頭移動，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線壓入運(yùn)動。 由于軸套與軸之間的配合為過盈配合H8/r7，所需壓入力較大，且隨壓入長度增大而增大，當(dāng)軸套壓到底時(shí)，壓入力會瞬間急增，為保護(hù)電機(jī)，需采用安全離合器進(jìn)行過載保護(hù)，利用其可調(diào)整保護(hù)壓力，以限定最大壓入力。 管子由V型塊定位，考慮到管、套在壓入前定位的同心度要求很高，否則可能會出現(xiàn)壓不進(jìn)的現(xiàn)象，故采用高度可調(diào)V型塊，以降低對專機(jī)零件加工的精度要求，可使專機(jī)裝配、調(diào)試簡單、方便，節(jié)約成本。針對管子較長，剛性較差，為防止二端施壓時(shí)管子受力失穩(wěn)而中間拱起，采用回轉(zhuǎn)壓板通過一滾輪（軸承）對其中間部位壓緊。 絲杠支承可采用滑動軸承和單向推力軸承組合，或采用深溝球軸承和單向推力軸承組合，但考慮到專機(jī)工作時(shí)徑向力較小而軸向力很大，為減小摩擦力、延長使用壽命，選擇后者的支承方式。 根據(jù)管套結(jié)合件圖，在專機(jī)上相應(yīng)位置安裝鉆模板。當(dāng)安全離合器開始打滑，操作工即停止電機(jī)。此時(shí)用手槍鉆通過鉆模板進(jìn)行鉆孔，然后啟動電機(jī)反轉(zhuǎn)退回壓頭到位后停止，再卸下工件進(jìn)行人工或機(jī)動攻絲。 減速機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速要和壓頭移動速度相配，即要選擇相應(yīng)的絲桿螺距。減速機(jī)應(yīng)選用國產(chǎn)著名品牌，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。如選擇不到相應(yīng)產(chǎn)品，也可自行設(shè)計(jì)、制造。 該設(shè)計(jì)方案經(jīng)慎重考慮，多方論證，應(yīng)是切實(shí)可行的。當(dāng)然可采用滾珠絲桿螺母副加滾動導(dǎo)軌的形式，磨損小，壽命長，傳動效率更高，但制造成本也會大幅提高。 該專機(jī)可解決人工裝配時(shí)勞動強(qiáng)度大、效率低、定位精度低的問題，可滿足大批量生產(chǎn)要求。 第三章 系統(tǒng)原理 3.1 系統(tǒng)原理及硬件框圖 管子軸套壓裝專機(jī)利用電機(jī)減速機(jī)帶動絲杠螺母的傳動方式，通過絲杠螺母結(jié)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線壓入運(yùn)動的原理在無縫鋼管二端均勻壓入二軸套，且保證二軸套的相對位置。系統(tǒng)硬件框圖如（圖一） 動力機(jī)構(gòu) 傳動機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 圖一 3.2 工作原理 先通過定位實(shí)現(xiàn)二套之間的相對位置。通過高度可調(diào)V型塊來保證管、套在壓入前定位的同心度，用回轉(zhuǎn)壓板通過一滾輪（軸承）對管子中間部位壓緊防止二端施壓時(shí)管子受力失穩(wěn)而中間拱起。對安全離合器進(jìn)行調(diào)整以限定最大壓入力從而保護(hù)電機(jī) 電機(jī)開始旋轉(zhuǎn) 打開電機(jī)開關(guān) 減速機(jī) 輸出轉(zhuǎn)速要和壓頭移動速度相配轉(zhuǎn)速 皮帶輪 皮帶輪旋轉(zhuǎn) 絲杠支承 絲杠轉(zhuǎn)動 裝有螺母的壓頭 移動 軸套壓入 到達(dá)指定位置 安全離合器 打滑 操作工即停止電機(jī) 3.3 設(shè)計(jì)思路 3.3.1 課題的目的與意義 此課題的目的是讓我們更好地掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法，能正確、合理地選用設(shè)計(jì)參數(shù)、機(jī)械結(jié)構(gòu)；學(xué)會利用廠家提供的產(chǎn)品樣本合理選擇配套件；提高查閱設(shè)計(jì)手冊和正確使用標(biāo)準(zhǔn)的能力，尤其是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)的能力。通過這次工作前的適應(yīng)性訓(xùn)練，為今后從事專業(yè)工作打下良好的基礎(chǔ)。 3.3.2 對機(jī)械設(shè)計(jì)基本要素的認(rèn)識 機(jī)械設(shè)計(jì)首先要保證的是產(chǎn)品的功能及其可靠性，并保證產(chǎn)品有良好的工藝性。機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性的勞動，新穎的設(shè)計(jì)要求有新的構(gòu)思，對此，設(shè)計(jì)人員一方面應(yīng)大膽地采用新理論和新結(jié)構(gòu)，另一方面也要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)采用原有的成功的技術(shù)和結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)的過程是一個(gè)探索的過程，在設(shè)計(jì)的起始階段，應(yīng)該允許發(fā)揮創(chuàng)造性而不受各種約束。即使發(fā)生許多不切實(shí)際的設(shè)想，也沒關(guān)系，這可以在設(shè)計(jì)的早期，在繪制圖樣以前加以糾正。通常要有幾套設(shè)計(jì)方案，要在各方面對這些方案進(jìn)行對比，從中選擇最佳方案。最后選定的方案可能是各套方案中最好部分的組合，也可能是未被接受方案中的某個(gè)構(gòu)思。 產(chǎn)品要便于使用和減輕人的勞動強(qiáng)度。設(shè)計(jì)人員要使所設(shè)計(jì)的機(jī)器適應(yīng)人，就必須考慮人的操作特征，其中包括：工作場所的空間分配，通風(fēng)條件，色彩和照明，手柄、開關(guān)及踏腳的位置和尺寸，操作人員的體力，安全保護(hù)，操作人員的心理和習(xí)慣等。 機(jī)械設(shè)計(jì)的起始階段，設(shè)計(jì)人員要對產(chǎn)品是否為社會所需要，有無競爭力，有無銷路，是否經(jīng)濟(jì)，盈利多少等問題與管理人員、銷售人員磋商。 如上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)涉及工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。這些領(lǐng)域中所涉及到的基本要素有：材料、強(qiáng)度、撓度、剛度、穩(wěn)定度；摩擦、磨損、潤滑；形狀、尺寸、表面加工、體積、重量、風(fēng)格；溫度、噪音、腐蝕；可靠性；控制；實(shí)用、安全、價(jià)格；以及維修等。 3.4 設(shè)計(jì)計(jì)算 3.4.1 壓入力計(jì)算： 1.1最大過盈 根據(jù)裝配圖上技術(shù)要求，管子與軸套的配合要求是 H8/r7 所以最大過盈δmax δmax=59μm 1.2所需軸向壓入力P作用(千克) 根據(jù)裝配圖上技術(shù)要求，軸套兩端的最大壓入長度l為100mm p=P/fπdl P= fπdl其中f取0.08 注：d1：包容面直徑，f：摩擦系數(shù) 1.3配合面壓強(qiáng)p計(jì)算 配合件材料不同:Pmax={δmax/[d×(c1/e1)+(c2/e2)]}×10-4 公斤/厘米 被包容件Q235 包容件HT200 C1=[1+(d1/d) 2]/[1-(d1/d) 2]- u 1 C2=[1+(d/d2) 2]/[1-( d/d2) 2]+ u 2 注: d配合面公稱直徑 d=40mm=4cm d1被包容件內(nèi)孔直徑 d1=32mm=3.2cm d2包容件外徑 d2=50mm=5cm u1被包容件的波松比 見表1-7 P4 u1=0.24--0.28 取u1=0.25 u2包容件的波松比 見表1-7 P4 u2=0.23--0.27 取u2=0.25 l配合長度 l=50×2=100mm=10cm 公斤/厘米2 E1被包容件的彈性模數(shù) 見表1-7 P4 E1=(2.0--2.1)× 106 取E1=2×106 E2包容件的彈性模數(shù) 見表1-7 P4 E2=(1.15--1.60)× 106 取E1=1.5×106 C1={[1+(32/40)2]/ [1-(32/40)2]}-0.25=4.3 C2={[1+(40/50)2]/ [1-(40/50)2]}+0.25=4.8 Pmax=59/{4×[4.3/(2× 106)+4.8/(1.5× 106)]}× 10-4 =2.76 公斤/厘米2 P=p/fπdl =2.76×0.08×π×40×100 =2773 kg →取P=3000公斤(max) 3.4.2 螺桿計(jì)算： 2.1螺桿中徑 (機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第二卷 表15 2-3) 螺桿中徑d2=ζ× [f/φ(p)] 1/2 梯形齒ζ=0.8 整體式螺母φ=1.5 P—許用壓強(qiáng) 見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第二卷表15 2-9 螺桿的材料為45鋼 螺母的材料為青銅 查設(shè)計(jì)手冊得P=20Mpa 由上面計(jì)算得到最大的軸向載荷F=pg=30000N 由以上條件計(jì)算得：d2=ζ[f/φ(p)] 1/2=0.8×[30000/(1.5×20)] 1/2=25.3 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查標(biāo)準(zhǔn)取中徑為標(biāo)準(zhǔn)值 得中徑d2=27mm Tr=30×3 2.2驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T1=F× d2/2tan(φ+ρ′) 軸向載荷F為30000N 螺桿中徑d2=27mm 螺紋升角φ=arctan[l/(πd2)]≤ρ′ 當(dāng)量摩擦角ρ′=arctan[μs/cosα/2] 注：l為導(dǎo)程 l =3 ρ′為當(dāng)量摩擦角 μs螺旋副摩擦系數(shù) 見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第二卷表15 2-8 螺旋副摩擦系數(shù)Us為0.08--0.1 取μs=0.08 通常使螺紋升角φ≤4o30′ α 標(biāo)準(zhǔn)值為30o 螺紋升角φ=arctan3/27π=2o 當(dāng)量摩擦角ρ′=arctan0.08/cos15o=4.6o 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T1=F×( d2/2)tan(φ+ρ′) =(30000×27/2×tan6.6o)/1000 =30×13.5×tan6.6o =47N·m 要求10S內(nèi)壓入，根據(jù)管套結(jié)合件圖，可知壓入行程為100mm ，空行程取為20mm，由于絲桿的螺距為3mm，則絲桿在10秒內(nèi)要轉(zhuǎn)120/3=40轉(zhuǎn)。 則螺桿轉(zhuǎn)速為 40×6=240（轉(zhuǎn)／分） 3.4.3 電動機(jī)的選擇 電機(jī)功率Pw= Tn/9.55（kw） =[（47×240）/9.55]×10-3 =1.2 kw 注：轉(zhuǎn)矩Tn=驅(qū)動轉(zhuǎn)矩×轉(zhuǎn)速 根據(jù)計(jì)算的電動機(jī)功率P=1.2KW，以及離合器完全脫開時(shí)的扭矩Tc1=100 N·m，所以選擇P=3KW的電動機(jī)，型號為14B5.6-D100LBH.4G表見《德森江浪CR3系列二成速電機(jī)》P14 3.4.4 離合器計(jì)算與選擇（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第二卷） 4.1彈簧壓力計(jì)算： F=2Tc/D[tan(α-ρ) –D/dμ] 注：Tc離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 N·mm Tc=(1.35--1.4)T D牙工作面的計(jì)算直徑 計(jì)算壓力時(shí)，取過載扭矩Tc1=62N·m 完全脫開時(shí) Tc1=100 N·m α一般為45o，ρ為4o--5o 取ρ=5o μ：鍵與花鍵連接的摩擦系數(shù)取μ=0.15 d：周直徑或滑動半離合器孔徑 D=100mm,d=25mm 過載時(shí)的彈簧壓力F1=2Tc1/D[tan(α-ρ) –D/dμ] =[（2×62×103）/100]×[tan(45o-5o)-100/25×0.15] =296N 完全脫開時(shí)彈簧壓力F2=2Tc2/D[tan(α-ρ) –D/dμ] =[（2×100×103）/100]×(tan(45o-5o)-o-100/25×0.15) =478N 則每根彈簧壓力：初壓力F1′=296/6=49N 終壓力F2′=478/6=80N 取彈簧的初壓力F0=（0.85--0.9）F（取F0=0.9F） =0.9×49=44N 4.2彈簧設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第二卷） 按結(jié)構(gòu)尺寸，選確定彈簧中徑D=12mm 鋼絲直徑d=1.6mm 安裝高度H1=36mm 安裝載荷P1=44N 從安裝高度壓縮8mm后，壓縮載荷P2=80N ⑴材料：碳素鋼彈簧鋼絲Ⅱ（C級） ⑵許用切應(yīng)力 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第二卷表7.1-5 得σb=1810Mpa ，[τ]=0.35σb=633.5 Mpa ⑶求直徑d 初定旋轉(zhuǎn)比：C=D/d=12/1.6=7.5 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第二卷圖7.1-4 P7-10 得K=1.2 則?d=1.6(KCP/[τ])1/2 =1.6[(1.2×7.5×44)/633.5] ? =1.24 取d=1.6與實(shí)際相近 ⑷彈簧剛度P′要求： P′=(p2-p1)/(f2-f1)=(80-44)/8=4.5N/mm ⑸彈簧有效圈數(shù)n n=Gd4/8D3 P′ 注：G切邊模量 見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第二卷表7.1-4 G=79×103μPa n=（79×103×1.64）/（8×123×4.5）=8 ⑹總?cè)?shù)n1=n+ n2=10(圈4) ⑺彈簧剛度P′= Gd4/8D3 n=(79×103×1.64)/(8×123×8)=4.7N/mm 基本相符 ⑻彈簧安裝變形量：F1=P1/ P′=44/4.7=9（mm） ⑼自由高度：H0=H1+F1=36+9=45（mm） ⑽變形量F1F2 H1=36mm，F(xiàn)1=9mm，F(xiàn)2=F1+8=17mm ⑾ 負(fù)荷P1P2：安裝負(fù)荷P1= P′F1=4.7×9=42.3（N） 完全脫開時(shí)P2=4.7×9=79.9（N） 接近題意 ⑿壓并高度Hb: Hb=n1d=10×1.6=16(mm) ⒀節(jié)距t: t= (H0-1.5d)/n=(45-1.5×1.6)/8=5.4 ⒁壓并變形量Fb=H0-Hb=45-16=29(mm) 4.3 離合器的選擇 選擇梯形牙嵌式安全離合器，牙的工作面為平面工作面，牙形角為30--45o，半離合器上牙的工作面應(yīng)有較高的硬度，以提高耐磨性和承受沖擊載荷的能力常用20Cr經(jīng)滲碳淬火56--62HRC，或40Cr淬火至56--57HRC，牙嵌式安全離合器，其壓緊裝置由若干小的壓緊彈簧組成，能傳遞較大的極限轉(zhuǎn)矩，與軸用鍵聯(lián)接。表見P22-238 3.5 皮帶輪的選擇 根據(jù)傳遞功率P=3KW，轉(zhuǎn)速250轉(zhuǎn)/分 利用插入法見《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》卷（二）P14-18表，則皮帶輪Dd1=160mm， 則選用 SPB型窄V帶,單根傳遞的功率為1.5kw,我們計(jì)算得到的功率為3kw，所以選兩根皮帶。 V帶輪輪廓尺寸(基準(zhǔn)寬度制):基準(zhǔn)寬度Bd=14mm，基準(zhǔn)線上槽深ha=4mm，基準(zhǔn)線下槽深hf=12mm,槽間距e=19mm，第一槽對成面至端面的最小距離f=12mm,槽間距離及極限偏差為±0.8mm，帶輪寬B=（Z-1）e+2f(2-輪槽數(shù))=43mm 外徑da=dd+2ha=168mm 輪槽角φ=34o，其極限偏差為±0.5 3.6 軸承的選擇 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 第三卷 第六章 根據(jù)最大受力為3000千克，所以選擇單向推力球軸承： 根據(jù)表20.6-22, 基本尺寸d=30 基本載荷Ca=28﹐得:軸承代號為51206 d=30 D=52 T=16 da=43 Da=39 ra=0.6 根據(jù)表20.6-22, 基本尺寸d=25 基本載荷Ca=15.2,得:軸承代號為51105 d=25 D=42 T=11 da=35 Da=32 ra=0.6 3.7 螺栓強(qiáng)度計(jì)算(機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第二卷) 根據(jù)裝配圖可得支座(二)的受翻轉(zhuǎn)力矩螺栓所受的軸向力為FD 轉(zhuǎn)矩T=FD L0 （公式見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第二卷P6-32） 根據(jù)受力平衡得T=PL 注：L0為螺栓中心到作用面的距離 L0=63mm L為中心到底面的距離 L=100mm P為軸向壓入力 P=3000kg 即 FD L0 = PL FD =PL/ L0 =3000×100/63 作用應(yīng)力 σ=4×1.3 FD/πd12<[σ] 注：d1 螺紋小徑 σ 作用應(yīng)力 [σ] 許用應(yīng)力 根據(jù)螺栓材料Q235-A得[σ]為240Mpa 根據(jù) σπ=4×1.3 FD/πd12<[σ] 得 d1>{4×1.3 FD/π[σ]}1/2 代入值得 d1> 7mm 則可以取 d1= 12mm 即螺栓直徑為12mm滿足強(qiáng)度要求 第四章 產(chǎn)品附圖介紹（CAD） 4.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的簡要?dú)v史 在我們講述的CAD的基本理論之前，先說說它的簡史是比較合適的。CAD是計(jì)算機(jī)時(shí)代的產(chǎn)品。它從早期的計(jì)算機(jī)繪圖系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的交互式計(jì)算機(jī)圖形學(xué)。兩個(gè)這樣的系統(tǒng)包括：麻省理工學(xué)院的 SAGE PROJECT 及 SKETCHPAD。SAGE PROJECT旨在開發(fā)CRT顯示器及操作系統(tǒng)。SKETCHPAD是在 SAGE PROJECT下發(fā)展起來的。CRT顯示和光筆輸入用于與系統(tǒng)進(jìn)行交互操作。CAD與出次出現(xiàn)的NC和APT（自動編程工具）碰巧同時(shí)問世。后來，X-Y繪圖儀作為計(jì)算機(jī)繪圖的標(biāo)準(zhǔn)硬拷貝輸出裝置使用，一個(gè)有趣的現(xiàn)象是X-Y繪圖儀與NC鉆床具有相同的機(jī)構(gòu)，除了繪圖筆被NC機(jī)床上的主軸刀具替代之外。 開始，CAD僅僅是一個(gè)帶有內(nèi)置設(shè)計(jì)符號的繪圖編輯器，供用戶使用的集合元素只有直線、圓弧、以及兩者的組合。自由曲線幾其曲面的發(fā)展，如昆氏嵌面、貝塞爾嵌面以及B-樣條曲線，使CAD系統(tǒng)可用于復(fù)雜曲線及曲面設(shè)計(jì)。三維CAD系統(tǒng)允許設(shè)計(jì)者步入三維設(shè)計(jì)空間。由于一個(gè)三維模型包含了NC 刀具路徑編程所需要的足夠信息，所以能夠開發(fā)CAD與NC之間聯(lián)系的系統(tǒng)。所謂交鑰匙的CAD/CAM系統(tǒng)便是根據(jù)這一概念開發(fā)的，并從20世紀(jì)70年代至80年代流行起來。 20世紀(jì)70年代，三為實(shí)體建模的發(fā)明標(biāo)志著CAD一個(gè)新時(shí)代的開始。過去的三維線框模型僅用邊界來表達(dá)一個(gè)物體。這在某種意義上是含糊的，一個(gè)簡單的模型可能有幾種解釋。同時(shí)也無法獲得一個(gè)模型的體積信息。實(shí)體模型包含完整的信息，因此，它不僅可以用來生成工程圖，而且也可以在同一模型上完成工程分析。后來，開發(fā)了許多商業(yè)系統(tǒng)和研究系統(tǒng)。這些系統(tǒng)中相當(dāng)多的是基于PADL和BUILD系統(tǒng)。盡管它們在表達(dá)上是強(qiáng)有力的，但仍然存在許多缺陷。例如，這種系統(tǒng)具有較強(qiáng)的計(jì)算能力和內(nèi)存需求，非常規(guī)的物體建模方式以及標(biāo)注公差能力的缺乏，這一切已阻礙了CAD的應(yīng)用。直到20世紀(jì)80年代中期，實(shí)體建模開始介入設(shè)計(jì)環(huán)境。今天實(shí)體建模的應(yīng)用如同繪圖和線框模型應(yīng)用一樣普遍。 在個(gè)人計(jì)算機(jī)上，CAD一走向大眾化。這種發(fā)展使CAD應(yīng)用面廣并且很經(jīng)濟(jì)。CAD原本作為一種工具僅被航空和其它主要工業(yè)企業(yè)使用。諸如AutoCAD、Versa CAD、CADKEY等個(gè)人機(jī)CAD軟件包的引入，使小型公司乃至個(gè)人可以擁有并使用CAD系統(tǒng)。到1988年為止一銷售10萬個(gè)以上的PC CAD軟件包。今天，基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的實(shí)體模型的PC CAD易于獲得，并且銷售變得更為普及。由于微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展使得個(gè)人能夠承受四體模型需要的大量計(jì)算負(fù)荷，所以如今許多實(shí)體模型在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，并且作為平臺已不成一個(gè)問題。隨著標(biāo)準(zhǔn)圖形用戶界面的發(fā)展，CAD系統(tǒng)可以很容易地從一臺計(jì)算機(jī)想另一臺計(jì)算機(jī)傳送，大多數(shù)CAD系統(tǒng)都能夠在不同的平臺上運(yùn)行。在大型計(jì)算機(jī)、工作站和基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的CAD系統(tǒng)之間幾乎沒有區(qū)別。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu) 一個(gè)CAD系統(tǒng)包含三個(gè)主要部分： （1）硬件 計(jì)算機(jī)及輸入/輸出裝置。 （2）操作系統(tǒng)軟件。 （3）應(yīng)用軟件 CAD軟件包 硬件主要用于支持軟件功能。在CAD系統(tǒng)中使用著種類繁多的硬件。操作系統(tǒng)軟件是CAD應(yīng)用軟件與硬件之間的界面。操作系統(tǒng)軟件管理著硬件運(yùn)行并提供許多諸如創(chuàng)建和取消操作任務(wù)、控制任務(wù)的進(jìn)程、在任務(wù)間分配硬件資源、提供通向軟件資源，如文件、編輯器、編譯和應(yīng)用程序的通道等基本功能。這不僅對CAD軟件很重要，而且對非CAD軟件也很重要。 應(yīng)用軟件是CAD系統(tǒng)的核心。它由二維和三維建模、繪圖、工程分析等程序完成。一個(gè)CAD系統(tǒng)的功能邊建立在應(yīng)用軟件中。正是應(yīng)用軟件使一種CAD軟件包區(qū)別于另一種，通常應(yīng)用軟件是依賴于操作系統(tǒng)的。要把在一個(gè)操作系統(tǒng)上運(yùn)行的CAD系統(tǒng)移到另一個(gè)操作系統(tǒng)上，并不像編譯軟件那樣微不足道。因此也必須注意操作系統(tǒng)。 4.2 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 在二維繪圖領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)給了設(shè)計(jì)者去嘗試幾個(gè)可行的解決方案的能力。通常還需要某些形式的設(shè)計(jì)分析計(jì)算，而為了這一任務(wù)已經(jīng)編寫了許多程序。計(jì)算機(jī)為設(shè)計(jì)者對所建議的各種機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析和為最終設(shè)計(jì)準(zhǔn)備正式繪圖提供了強(qiáng)有力的工具。 計(jì)算機(jī)方法能夠提供比傳統(tǒng)的餓紙和筆的餓方法 有意義、更大成本節(jié)約的優(yōu)點(diǎn)，但是一個(gè)CAD系統(tǒng)并不僅僅是一個(gè)電子繪圖板。計(jì)算機(jī)繪圖系統(tǒng)可使設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出既快又準(zhǔn)確的圖形，并且很容易修改。當(dāng)涉及到重復(fù)性的工作時(shí)，會戲劇性的產(chǎn)生復(fù)制產(chǎn)品，因此標(biāo)準(zhǔn)圖形只要一次構(gòu)建成功，就可以從圖庫中取出。剪切和粘貼技術(shù)作為節(jié)約勞動力的輔助工具被使用。當(dāng)幾個(gè)分項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員從事同一工程時(shí)，要建立中心數(shù)據(jù)庫，使得由某一個(gè)人繪的細(xì)節(jié)圖可以很容易地合并到其他不同的裝配圖中。中心數(shù)據(jù)庫也可以作為標(biāo)準(zhǔn)參考零件庫使用。 有限元是一項(xiàng)成熟的應(yīng)力分析技術(shù)，它多被土木工程和機(jī)械工程所采用。它由將結(jié)構(gòu)劃分成有限的小單元組成，并計(jì)算每一個(gè)單元之間的作用力。如果被分割的餓單元空間足夠小，就能對一個(gè)結(jié)構(gòu)后實(shí)體的內(nèi)部應(yīng)力獲得一個(gè)好的估計(jì)。這些計(jì)算機(jī)技術(shù)慣用于大型結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)，諸如船體、橋梁、飛機(jī)機(jī)身和還面油井平臺。汽車工業(yè)使用類似的方法來設(shè)計(jì)和制造車身。 4.3 CAD二維繪圖 CAD使多視圖的二維繪圖成為可能，視圖空間可以從微米到米的比例范圍無限變化。它提供給機(jī)械設(shè)計(jì)師放大的功能，即使在恰當(dāng)配合的餓裝配零件中最小的元件也能看清楚，設(shè)計(jì)程序甚至能自動辨認(rèn)CAD裝配圖中的潛在問題。針對具有不同特征的零件，如運(yùn)動的或靜止的，在顯示時(shí)可以被指定成不同顏色。為了有利于工程設(shè)計(jì)的變化，可使用帶有自動尺寸變化的系統(tǒng)對零件進(jìn)行尺寸標(biāo)注。 4.4 CAD三維繪圖 隨著三維建模的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)者具有了更多的自由度。他們可應(yīng)生成三維零件圖并且可以無限制的修改可以獲得所許的結(jié)果。通過無限元分析，應(yīng)力見到計(jì)算機(jī)模型上，并且以圖形化的方式顯示起結(jié)果，在產(chǎn)品物理模型真正生產(chǎn)之前，對設(shè)計(jì)中的任何內(nèi)在問題給設(shè)計(jì)者一個(gè)快速的反饋。 三維模型可用線框、曲線或?qū)嶓w方式生成。在線框模型中，直線和圓弧構(gòu)成了模型邊界。結(jié)果是一個(gè)可以從任何位置觀察的三維模型，但仍只是一個(gè)框架形式。創(chuàng)建曲面猶如在骨架上包上皮。一旦這樣生成后，模型就可以被渲染，使得圖形看上去更逼真。曲面模型普遍用于構(gòu)件板金的展開和重疊以用語制造。 實(shí)體模型是最復(fù)雜的建模層次，并且用于建立實(shí)體模型的程序在一段時(shí)期內(nèi)只用在大型計(jì)算機(jī)上。只有近年來微型計(jì)算機(jī)才達(dá)到這個(gè)能力水平，也可運(yùn)行復(fù)雜的算法，生成實(shí)體模型。計(jì)算機(jī)“認(rèn)為”實(shí)體模型是一種句有實(shí)體質(zhì)量的模型，所以它可被“鉆控”“加工”“焊接”，好像它是一個(gè)實(shí)際的零件。它能夠由任何材料構(gòu)成并顯示其材料特性，因此，能夠進(jìn)行質(zhì)量計(jì)算。 4.5 計(jì)算機(jī)輔助繪圖的好處 用計(jì)算機(jī)完成繪圖幾設(shè)計(jì)任務(wù)的好處是令人難忘的：提高速度、提高準(zhǔn)確度、減少硬拷貝存儲空間及易于恢復(fù)信息、加強(qiáng)信息傳輸能力、改善傳輸質(zhì)量和便于修改。 4.5.1 速度 工業(yè)用計(jì)算機(jī)能以平均每秒3300萬次完成一項(xiàng)任務(wù)；更新的計(jì)算機(jī)其速度更快。用計(jì)算機(jī)計(jì)算零件的變形 量是一個(gè)重要的功績。當(dāng)理論上的載荷加到零件上時(shí)、通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行有限元分析或者在監(jiān)視器上顯示一個(gè)城市的整體規(guī)劃時(shí)，這兩者都是既費(fèi)時(shí)又計(jì)算量大的任務(wù)。AUTO CAD軟件可根據(jù)需要多次復(fù)制所許模型的形狀和集合尺寸，快速自動地進(jìn)行剖面填充幾尺寸標(biāo)注。 4.5.2 準(zhǔn)確 Auto CAD 程序依據(jù)操作系統(tǒng)幾計(jì)算機(jī)平臺每點(diǎn)具有14位的精度。這在用數(shù)學(xué)計(jì)算諸如一個(gè)圓的線段、程序必須圓整線段數(shù)時(shí)是十分重要的。 4.5.3 存儲 計(jì)算機(jī)在能夠在物理空間中存儲上千幅圖，這空間能夠存儲上百幅手工圖。而且計(jì)算機(jī)能夠很容易的搜索和找到一幅圖，只要操作者擁有正確的文件名。 4.5.4 傳輸 由于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)是以電子的形式存儲，它能被送到各種位置。最明顯的位置是監(jiān)視器。計(jì)算機(jī)可以在屏幕上以不同方式顯示數(shù)據(jù)，如圖形，并方便的將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可讀圖形。這些數(shù)據(jù)也可被傳送給繪圖機(jī)，打印出常見的圖形，通過直接連接到計(jì)算機(jī)輔助制造機(jī)床或由電話線傳輸?shù)降厍虻娜魏蔚胤?。你可以不在冒損壞或丟失的餓危險(xiǎn)去郵件圖紙，現(xiàn)在圖紙可以通過電信網(wǎng)立即發(fā)送到目的地。 4.5.5 質(zhì)量 計(jì)算機(jī)總是從最初生成的數(shù)據(jù)形式保存數(shù)據(jù)。它可以不顧疲勞的不斷地重復(fù)同一個(gè)數(shù)據(jù)輸出。線型將總是鮮明和清晰的，具有一致的線寬。而文本也總是清晰明了的。計(jì)算機(jī)不會改變輸出質(zhì)量，因?yàn)橛?jì)算機(jī)不會像人那樣因周末的交游或深夜觀看娛樂節(jié)目而疲勞。 4.5.6 修改 計(jì)算機(jī)以某種便于修改的形式存儲數(shù)據(jù)并且不斷的提供反饋給用戶。某些圖形一旦畫成，它就不必再畫，因?yàn)槲矬w可以被復(fù)制、延伸、改變尺寸，并且在不重復(fù)畫的情況下，可以多種形式加以修改。 除了最初購買CAD工作站的花費(fèi)，CAD的唯一缺點(diǎn)是它是一個(gè)小軟件，而它能容易被克服。由于圖形是以電子格式存儲而不是圖紙格式，所以有可能會容易的刪除繪圖文件。這就是為什么強(qiáng)調(diào)要培養(yǎng)自己一個(gè)好的繪圖習(xí)慣以避免意外的刪除繪圖文件。一盎司的保護(hù)等于一磅的治療。如果你按照正確的順序操作，則有很多種成功恢復(fù)文件的方式。如此輕松！ 第五章 產(chǎn)品相關(guān)部件介紹 5.1 同步電機(jī)介紹 5.1.1 同步電機(jī)和異步電機(jī)的區(qū)別 v ①轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu) v 感應(yīng)電機(jī): 三相雙層疊繞組或其他交流繞組 籠式繞組,構(gòu)成閉合回路 v 同步電機(jī): 多為同心式繞組，外接直電源 ②轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系 ③繞組中的電流 ④氣隙大小的差別 5.1.2 同步電機(jī)的運(yùn)行原理 v 當(dāng)勵(lì)磁繞組通以直流電之后，建立恒定的磁場，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n時(shí)，定子的導(dǎo)體感應(yīng)交流電動勢，其頻率是 5.1.3 同步電機(jī)的分類 v ①按運(yùn)行方式和功轉(zhuǎn)換方向：同步發(fā)電機(jī) 同步電動機(jī) 同步調(diào)相機(jī) v ②按結(jié)構(gòu)分 旋轉(zhuǎn)磁極式 v 旋轉(zhuǎn)電樞式(小容量) v ③按磁極的形狀分： 隱極機(jī) v 凸極機(jī) v ④按原動機(jī)的類別分：汽輪發(fā)電機(jī) 水輪發(fā)電機(jī) 柴油發(fā)電機(jī) 燃汽輪發(fā)電機(jī) 風(fēng)力發(fā)電機(jī) v 汽輪發(fā)電機(jī)——轉(zhuǎn)速高、離心力大(p=1,p=2)——隱極式 v 水輪發(fā)電機(jī)——轉(zhuǎn)速低、極數(shù)多——凸極式 5.2 離合器的介紹 5.2.1 離合器的功用 離合器的功用是防止傳動系過載。當(dāng)汽車進(jìn)行緊急制動時(shí)，若沒有離合器，則發(fā)動機(jī)將因和傳動系剛性相連而急劇降低轉(zhuǎn)速，因此其中傳動件會產(chǎn)生很大的慣性力矩（數(shù)值可能大大超過發(fā)動機(jī)正常工作時(shí)所發(fā)出大最大轉(zhuǎn)矩），對傳動系造成超過其承載能力的載荷,而是其機(jī)件損壞。有了離合器，便可依靠離合器主動部分和從動部分之間可能產(chǎn)生的相對運(yùn)動以消除這一危險(xiǎn)。 5.2.2 離合器的分類 摩擦離合器根據(jù)從動盤的數(shù)目可分為單盤離合器、雙盤離合器和多盤離合器。采用若干個(gè)螺旋彈簧作壓緊彈簧，并沿摩擦盤圓周分布的離合器稱為周布彈簧離合器。僅具有一個(gè)或兩個(gè)較強(qiáng)力的螺旋彈簧，并安置在中央的離合器則稱為中央彈簧離合器。還有一種采用膜片彈簧作為壓緊彈簧的，稱為膜片彈簧離合器。 5.2.3 離合器的工作原理 3．1圖3-1所示為摩擦離合器中的兩種壓緊彈簧（膜片彈簧和螺旋彈簧）的彈性特性，在離合器蓋總成中的螺旋彈簧處于壓緊狀態(tài)，其彈性特性的曲線如圖中曲線1所示。膜片彈簧彈性特性曲線如圖中曲線2所示。假如所設(shè)計(jì)的兩種離合器的壓緊力均相同，即壓緊力均為,軸向壓緊變形量為。當(dāng)摩擦片磨損量達(dá)到容許的極限值時(shí)，彈簧壓縮變形量減小到。此時(shí)螺旋彈簧壓緊力便降低到〈，兩值相差較大，將使離合器中的壓緊力不足而產(chǎn)生滑磨，而膜片彈簧壓緊力則只降低到與相差無幾的，使離合器仍能可靠得工作。當(dāng)離合器分離時(shí)，如兩種彈簧的進(jìn)一步壓縮均為，由圖可知，膜片彈簧所需的作用力為不螺旋彈簧所需的作用力減小約20%。可見，膜片彈簧離合器操縱輕便。 圖3-1離合器兩種壓緊彈簧的彈性曲線 顯然在離合器中采用膜片彈簧作壓緊彈簧有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，膜片彈簧具有壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使得離合器的結(jié)構(gòu)大為簡化，質(zhì)量減小，并顯著得縮短了離合器的軸向尺寸。其次，由于膜片彈簧與壓盤以整個(gè)圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，磨損均勻。另外，由于膜片彈簧具有上述的非線性彈性特性，故能在從動盤摩擦片磨損后，仍能可靠得傳遞發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不產(chǎn)生滑磨。離合器分離時(shí)，使離合器踏板操縱輕便，減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度。此外，因膜片彈簧是一種旋轉(zhuǎn)對稱零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少。而螺旋彈簧在高速時(shí)，因受離心力作用會產(chǎn)生橫向饒曲，彈簧嚴(yán)重鼓出，從而降低了對壓盤的壓緊力。 3．2離合器的接合過程 離合器接合時(shí)，發(fā)動機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪和壓盤傳給了動盤兩側(cè)的摩擦片，帶動從動盤本體和與從動盤本體鉚接在一起的減振器盤轉(zhuǎn)動。動盤本體和減振器盤又通過六個(gè)減振器彈簧把轉(zhuǎn)矩傳給了從動盤轂。因?yàn)橛袕椥原h(huán)節(jié)的作用，所以傳動系受的轉(zhuǎn)動沖擊可以在此得到緩和。傳動系中的扭轉(zhuǎn)振動會使從動盤轂相對于動盤本體和減振器盤來回轉(zhuǎn)動，夾在它們之間的阻尼片靠摩擦消耗扭轉(zhuǎn)振動的能量，將扭轉(zhuǎn)振動衰減下來。 當(dāng)離合器接合時(shí)，主、從摩擦元件總是經(jīng)歷轉(zhuǎn)速不等到轉(zhuǎn)速一致的摩擦過程。在交通繁忙的城市使用條件下，離合器頻繁的接合和滑磨，使摩擦片很容易磨損，滑磨產(chǎn)生的熱量使壓盤和飛輪等零件的溫度升高。若摩擦表面溫度過高，將加劇摩擦片磨損，降低離合器使用壽命。離合器在起步過程中的滑磨比換檔時(shí)嚴(yán)重得多，而離合器滑磨的嚴(yán)重程度常用滑磨功來衡量，以下討論起步時(shí)離合器的接合過程和滑磨功。 圖3-2離合器的接合過程的力學(xué)模型 圖3-2為討論汽車起步時(shí)離合器接合過程的力學(xué)模型．為發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)部分和離合器主動部分的總轉(zhuǎn)動慣量．為簡化到離合器從動軸上的當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量．在計(jì)算時(shí)，為簡便起見，忽略從離合器從動盤到驅(qū)動輪全部旋轉(zhuǎn)零件的轉(zhuǎn)動慣量的影響，僅把看成汽車平移質(zhì)量，即汽車總質(zhì)量換算到離合器從動軸上的轉(zhuǎn)動慣量．根據(jù)動能相等的原理，有： 　　 3－１ 而　　 　 3－２ 式中　　－離合器從動軸角速度； 　　　　－車速； 　　　?。嚳傎|(zhì)量； 　　　?。囕啙L動半徑； 　　　　、－分別為變速器和主減速器傳動比； 由此得： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 3－３ 由于離合器從動軸上的阻力矩和上坡阻力矩引起，可表示為： 　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　3－４ 式中　　　-重力加速度； －滾動阻力系數(shù)； －坡度阻力系數(shù)． 圖3-3汽車起步時(shí)離合器的接合過程 離合器的接合過程如圖3－3所示，可分為兩個(gè)階段：第一階段從離合器摩擦面開始接觸到等于汽車行駛阻力轉(zhuǎn)矩，時(shí)間從０至；第二階段從到，即離合器從動角速度從０至發(fā)動機(jī)角速度相等． 第一階段的滑磨功為： 3－５ 第二階段的滑磨功為： 3－６ 滑磨功的大小取決于和的數(shù)值以及駕駛員的操縱狀況．當(dāng)駕駛員操縱狀況一定時(shí)大，時(shí)間就長，如圖3－２所示，就大；大，dw/dt小，增長就慢，從而滑磨時(shí)間（-）長，大．聯(lián)立式3－３和3－４，汽車總質(zhì)量愈大，變速器檔位愈高，和愈大，滑磨功愈大．當(dāng)駕駛員放松離合器踏板較快，接合較猛時(shí)，增加較猛，滑磨時(shí)間較短，滑磨功較?。?dāng)操作油門使得發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，滑磨功就較大． 當(dāng)在平坦的瀝青路或混凝土路上起步時(shí)，阻力矩很小，可以忽略不計(jì)，于是和中的第一項(xiàng)可視為零，則總滑磨功： 假定在此滑磨過程中不變，于是得到： 　　　 　　　　　　　　 3－７ 式中　　－發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，［ ］為r/min. 此式表明，離合器在上述假定條件下的滑磨功等于汽車在起步過程中獲得的動能．也就是說，在起步過程中發(fā)動機(jī)輸出的機(jī)械能，一半用來使汽車加速餓而變?yōu)閯幽?，一半消耗于離合器的滑磨，變?yōu)闊崮軗p失掉了． 離合器應(yīng)能經(jīng)受滑磨，同時(shí)由滑磨功轉(zhuǎn)換的熱量不應(yīng)使離合器零件溫度升高過大．由于壓盤質(zhì)量較飛輪為小，受熱引起的溫升較大．根據(jù)滑磨功可算出壓盤的升高溫度： 　　　　　　　　　　　　　　　　3－８ 式中　　－溫升，［t］為oC －壓盤的比熱容，鑄鐵比熱容為481.4/(㎏·oC); -壓盤的質(zhì)量,[m ]為㎏; γ- 傳到壓盤的熱量所占的比例.對于單盤離合器,γ=0.5;對于雙盤離合器壓盤,γ=0.25;中間壓盤,γ=0.5; 5.3 產(chǎn)品部分零件圖 5.3.1 V形塊 名 稱： V形塊 數(shù) 量： 1 材 料： 45 技術(shù)要求：銳角倒鈍，淬火HRC35-40，發(fā)黑。 作 用： 管子由V型塊定位，考慮到管、套在壓入前定位的同心度要求很高，否則可能會出現(xiàn)壓不進(jìn)的現(xiàn)象，故采用高度可調(diào)V型塊，以降低對專機(jī)零件加工的精度要求，可使專機(jī)裝配、調(diào)試簡單、方便，節(jié)約成本。 5.3.2 回轉(zhuǎn)壓板 名 稱： 回轉(zhuǎn)壓板 數(shù) 量： 1 材 料： 45 技術(shù)要求：銳邊處理，淬火HRC35-40，發(fā)黑。 作 用：針對管子較長，剛性較差，為防止二端施壓時(shí)管子受力失穩(wěn)而中間拱起，采用回轉(zhuǎn)壓板通過一滾輪（軸承）對其中間部位壓緊。 5.3.3 左離合器 名 稱：左離合器 數(shù) 量：1 材 料：40Cr 技術(shù)要求：去銳，調(diào)質(zhì)HB185-230，齒部高頻淬火HRC48-56 作 用：由于軸套與軸之間的配合為過盈配合H8/r7，所需要的壓力較大，且隨壓入長度增大而增大，當(dāng)軸套壓到底時(shí)，壓入力會瞬間急增，為保護(hù)電機(jī)，需采用安全離合器進(jìn)行過載保護(hù)，利用其可調(diào)整保護(hù)壓力，以限定最大壓入力。 5.3.4 管套結(jié)合件 1—軸套 數(shù)量2 材料HT200 2—無縫鋼管?42×5 數(shù)量1 材料Q235—A 技術(shù)條件 壓裝時(shí)要保證二端軸套壓到底，并保證二軸套相對位置 5.3.5 管套零件圖 5.4 產(chǎn)品部分附圖（Solidworks） 此畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙是用CAD軟件制作，隨著社會的發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)也越來更新，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也越來越普遍，對計(jì)算機(jī)功能的要求也越來越高。CAD制圖所缺少的是立體感。Solidworks 就是一種能彌補(bǔ)以上缺陷的繪圖軟件。下面我就對此軟件做個(gè)簡單的介紹，以及展示本設(shè)計(jì)中部分零件圖。 5.4.1 Solidworks 的簡單介紹 SolidWorks是由美國SolidWorks公司開發(fā)的三維機(jī)械CAD軟件，自1995年問世以來，以其強(qiáng)大的功能、易用性和創(chuàng)新性，極大地提高了機(jī)械工程師的設(shè)計(jì)效率，在與同類軟件的競爭中逐步確立了它的市場地位，在全球已擁有30余萬的正版用戶。 SolidWorks提供了強(qiáng)大的基于特征的實(shí)體建模功能，用戶可以通過拉伸特征、旋轉(zhuǎn)特征、薄壁特征、抽殼特征、特征陣列以及打孔等操作實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，方便地添加特征、更改特征以及將特征重新排序，對特征和草圖進(jìn)行動態(tài)修改，并通過拖曳等方法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)修改。 在進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)時(shí)，可以直接參與其他零件并保持這種參考關(guān)系生成新零件，可以動態(tài)地查看裝配體的所有運(yùn)動，并對運(yùn)動零部件進(jìn)行動態(tài)的干涉檢查和間隙檢測；還可以應(yīng)用智能零件技術(shù)自動完成重復(fù)設(shè)計(jì)，運(yùn)用智能化裝配技術(shù)完成自動捕捉并定義裝配關(guān)系。 在進(jìn)行工程圖設(shè)計(jì)時(shí)，可以自動生成詳細(xì)、準(zhǔn)確的工程圖樣，該工程圖是全相關(guān)的，即在修改圖樣時(shí)，三維模型、各個(gè)視圖、裝配體都會自動進(jìn)行更新。 此外，SolidWorks還提供了功能強(qiáng)勁的全相關(guān)的鈑金設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)能力，以及開發(fā)的二次開發(fā)工具，從兒為用戶進(jìn)一步擴(kuò)充和定制系統(tǒng)功能統(tǒng)共了方便。 5.4.2 管套零件圖 5.4.2.1 軸套零件圖 （軸套零件圖剖視圖） 5.4.2.2 管子零件圖 （管子零件圖剖視圖） 5.4.2.3 管套裝配圖 （管套裝配圖剖視圖） 5.4.2.4 V型塊 （V型塊剖視圖） 5.4.2.5 回轉(zhuǎn)壓板 （回轉(zhuǎn)壓板剖視圖） 5.4.2.6 左離合器 （左離合器剖視圖） 5.4.2.7 墊塊 （墊塊剖視圖） 第六章 結(jié)論 隨著機(jī)械行業(yè)的大發(fā)展，軸、軸承和軸套的使用也越來越廣泛，而軸與軸承、軸套的配合為過盈配合H8/r7，所需壓入力較大，且隨壓入長度增大而增大。如果使用人工裝配不但勞動強(qiáng)度大、效率低、定位精度低，而且滿足不了大批量生產(chǎn)要求。所以使用一個(gè)專用的管套壓裝專機(jī)以成為發(fā)展趨勢。 我設(shè)計(jì)的這臺管套壓裝專機(jī)時(shí)就考慮到人的操作特征，其中包括：工作場所的空間分配，通風(fēng)條件，色彩和照明，手柄、開關(guān)及踏腳的位置和尺寸，操作人員的體力，安全保護(hù)，操作人員的心理和習(xí)慣等。它便于使用容易上手和減輕人的勞動強(qiáng)度從而提高工作效率、減少了勞動強(qiáng)度、而且還增強(qiáng)了定位精確度。這臺機(jī)的性能穩(wěn)定，安全系數(shù)高，價(jià)格便宜為大規(guī)模使用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。 但我的設(shè)計(jì)中還存在許多不足如：牙嵌式離合器容易打滑，則磨損厲害，影響了使用壽命，使用頻率高，電機(jī)頻繁啟動，鑒于以上不足，今后的設(shè)計(jì)可以在以下方面進(jìn)行改進(jìn)： 方案一：更換牙嵌式離合器，使用不容易打滑、耐磨損的離合器代替。 方案二：針對電機(jī)頻繁啟動，在電機(jī)控制回路中安裝低壓斷路器保護(hù)電機(jī)正常工作。 當(dāng)然我們也可用液壓站來提供動力，但也存在許多不足。例如液壓沒有電動和氣動干凈，液壓太笨重不方便移動，控制麻煩等缺點(diǎn)。 當(dāng)然我們也可用氣壓站來提供動力，但也存在許多不足。例如氣壓一般提供的動力不平穩(wěn)有沖力對軸、軸承和軸套的安裝有一定的破壞。 當(dāng)然具體情況視每個(gè)廠方的情況而定，這里只提供一些設(shè)計(jì)思路，當(dāng)然由于能力所限，設(shè)計(jì)中存在許多不足之處希望各位老師給予批評指教 第七章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 轉(zhuǎn)眼之間兩個(gè)月時(shí)間就過去了，在老師的精心指導(dǎo)下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了，回顧整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程，雖然做的挺苦挺累，但從畢業(yè)設(shè)計(jì)中我學(xué)到了好多東西，真是讓我受益匪淺！ 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對以前所學(xué)課程進(jìn)行了一次深入的全面的總復(fù)習(xí)進(jìn)一步理解了所學(xué)過的理論知識及對其中把沒掌握好的知識加以鞏固，對沒有學(xué)過的知識到圖書館查找相關(guān)的資料進(jìn)行系統(tǒng)的自學(xué)，從而具體運(yùn)用這些知識進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)這也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，是提高了AuToCAD畫圖能力的訓(xùn)練，更增加了我進(jìn)一步的求學(xué)的欲望。因?yàn)樯鐣诓粩嗟倪M(jìn)步，產(chǎn)品在不斷的更新，我們要跟上社會發(fā)展潮流，必須不停的給自己“充電”，活到老學(xué)到老，這樣才不會被社會所淘汰、拋棄，然而在以后的社會工作及生活中，遇到類似等的問題我們才會對它充滿自信，并且順利地去解決它。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使自己對軸套壓裝專機(jī)的工作有了親身的體驗(yàn)，了解了壓裝專機(jī)的工作原理和工作過程，發(fā)現(xiàn)了許多人工手動操作壓入軸套的許多不足和弊端，例如使用人工裝配不但勞動強(qiáng)度太大而且相互位置尺寸得不到精確保證。由此我想出了用機(jī)器來代動手工壓裝，因?yàn)檫@樣不緊提高了工作效率、減少了勞動強(qiáng)度、而且還增強(qiáng)了定位精確度。但我們所設(shè)計(jì)的牙嵌式離合器容易打滑，則磨損厲害，影響了使用壽命，使用頻率高，電機(jī)頻繁啟動，鑒于以上不足，今后的設(shè)計(jì)可以在以下方面進(jìn)行改進(jìn)：采用液壓控制方案。 方案一：更換牙嵌式離合器，使用不容易打滑、耐磨損的離合器代替。 方案二：針對電機(jī)頻繁啟動，在電機(jī)控制回路中安裝低壓斷路器保護(hù)電機(jī)正常工作。 當(dāng)然我們也可用液壓站來提供動力，但也存在許多不足。例如液壓沒有電動和氣動干凈，液壓太笨重不方便移動，控制麻煩等缺點(diǎn)。 當(dāng)然我