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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 摘 要 本論文涉及的是圓鋼外圓銑削加工設(shè)備上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 論文首先對整個設(shè)備的 設(shè)計(jì)背景 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 技術(shù)性能及市場前景等進(jìn)行了簡單的介紹 突出了該設(shè)備在加 工細(xì)長圓鋼桿件外圓表面時的優(yōu)越性 此設(shè)備采用銑削而非傳統(tǒng)的車削方式 加工自 動化程度高 被加工工件成品表面質(zhì)量好 填補(bǔ)了國內(nèi)在該設(shè)備研制上的空白 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備上料機(jī)構(gòu)作為該設(shè)備及其重要的一部分 論文介紹了它獨(dú)特 的上料 進(jìn)給 定位夾緊方式 并對構(gòu)成上料機(jī)構(gòu)的部分主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和結(jié) 構(gòu)工藝性分析 關(guān)鍵詞 傳動原理 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 設(shè)備的組成 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 Abstract The paper talks about the design of the feeding mechanism in the round steel outer annulus milling processing equipment Paper simply introduces the design background of entire equipment the feature of structure the technical performance and the market prospect and so on first It has highlighted the superiority in processing the surface of tall and slender round steel member outer annulus This equipment works in milling but the non traditional turning way The automaticity of processing is high and product surface of processed workpiece is good It has filled the blank domestically in this equipment development As a important part of the round steel outer annulus milling equipment The paper introduced the feeding mechanism s unique way of feeding table traveling and locating It analyses the design and the structure technology capability of the main spare parts In order to cause the explanation to be convenient and imaginable Keywords drive principle Design and Analysis of materials equipment components 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 緒 論 1 1 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備機(jī)理 2 1 1 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備的結(jié)構(gòu) 3 1 2 主要技術(shù)性能 4 1 3 銑削棒料生產(chǎn)流程 5 1 4 加工材料及技術(shù)要求 5 1 5 設(shè)備用途 6 1 6 存在問題和解決途徑 6 2 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 9 2 1 支承座 9 2 2 軸及軸上零件 10 2 2 1 軸 10 2 2 2 軸上零件 11 2 3 固定托輥槽鋼 12 2 4 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì) 12 2 5 升降與導(dǎo)向裝置 17 2 6 托輥機(jī)構(gòu) 18 2 7 塔架 19 2 8 氣缸 20 2 9 其他零件部件 20 2 10 上料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)工藝性分析 21 結(jié) 論 22 致 謝 23 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 參考文獻(xiàn) 24 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 緒 論 圓鋼表面銑削加工設(shè)備最直接有效地用于鋼廠軋制圓鋼的外圓表面加工 由于 一 軋制圓鋼在軋制過程中存在表面缺點(diǎn) 在此設(shè)備研制前一般采用酸洗的辦法來解決 這就帶來了污染環(huán)境的問題 而且效果不好 如產(chǎn)生表面凸凹等 二 軋制的圓鋼較 長 一般 6m 左右 對于這樣細(xì)長桿的加工一般是存在切削加工困難的問題 由于軸承 行業(yè) 彈簧行業(yè)對軋制圓鋼的大量需求 他們加工細(xì)長桿件是需要這樣的設(shè)備 通過 該設(shè)備可以直接加工軸承的輥珠 彈簧 在冶金行業(yè) 剛生產(chǎn)的圓鋼表面存在著裂紋 折疊 結(jié)巴及氧化皮等缺陷 大大影響了鋼材的表面質(zhì)量 而國外同類鋼材都經(jīng)過 了特殊的處理 其表面光潔度相當(dāng)高 這些鋼料可以直接應(yīng)用在各類生產(chǎn)中而不需要 重新處理 這大大提高了工作效率 因此 想要提高我國同類產(chǎn)品的國際競爭力 就 必須清除其表面缺陷 提高其尺寸精度 但目前這類圓鋼多為細(xì)長件 傳統(tǒng)的方法 一般采用主要由床身 夾緊傳動裝置 刀架裝置 走刀裝置及走刀機(jī)構(gòu)構(gòu)成的普通車床來加工圓鋼表面 圓鋼被夾緊在車頭 盤 三爪或四爪卡盤 與車尾架 在車頭盤的帶動下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 刀具裝置與走刀絲 杠相連 作直線運(yùn)動 用普通車床對圓鋼進(jìn)行剝皮車削的缺點(diǎn)主要是 車削速度慢 效率低 圓鋼長度短 且卡盤夾緊處的圓鋼表面不能車削 除非掉頭再車 特別是在 圓鋼表面存在彎曲度的情況下 為了保證圓鋼表面質(zhì)量 切削量就要大于或等于彎曲 和表面缺陷深度之和 從而降低了圓鋼銑削后的成材率 而這類鋼材又往往為批量生 產(chǎn) 因此必需引入新的加工機(jī)械來解決這一難題 德國李林格公司以及日本的三鈴重工公司早在上世紀(jì) 50 年代就已生產(chǎn)該設(shè)備用于 軋制圓鋼的表面處理 實(shí)際上國內(nèi)的鋼廠及軸承和彈簧生產(chǎn)廠家也急需這樣的設(shè)備 一般他們采用進(jìn)口設(shè)備的辦法 現(xiàn)在只有二 三家鋼鐵企業(yè)擁有該設(shè)備 其中大連鋼 廠在上世紀(jì) 80 年代初花了近 400 萬馬克進(jìn)口了一臺設(shè)備 這類設(shè)備進(jìn)口價格昂貴 且 調(diào)試機(jī)械需外國專家指導(dǎo) 因此 國內(nèi)迫切需要設(shè)計(jì)此類圓鋼外圓銑削加工設(shè)備來解 決這一難題 填補(bǔ)國內(nèi)空白 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 1 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備機(jī)理 1 1 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備的結(jié)構(gòu) 該設(shè)備由上料臺架 上料裝置 前導(dǎo)向裝置 空心軸 牽引車 下料臺架 潤滑 裝置 冷卻系統(tǒng) 排屑裝置 液壓氣動裝置 進(jìn)給和主傳動裝置等組成 圖 1 1 在 本次設(shè)計(jì)的上料機(jī)構(gòu)中 上料時 鋼料放在儲料架上 通過撥料桿將鋼料撥到上料臺 架上 在上料架上有滾動的小輪帶動鋼料沿著軌道前進(jìn) 送到刀架后被夾緊銑削 加 工完的棒料被導(dǎo)向小車夾拉到下料臺架 當(dāng)整根棒料都置于下料臺架后 通過下料臺 架下的氣壓缸將其推翻 從而實(shí)現(xiàn)下料 在切削刀架后有一個激光檢測頭隨時測量棒 料的直徑 當(dāng)直徑發(fā)生變化時 它會發(fā)出脈沖信號通知刀架進(jìn)行調(diào)整 從而控制直徑 在允許的范圍內(nèi) 1 上料臺架 2 主傳動及床身 3 電氣裝置 4 上料裝置 5 前導(dǎo)向裝置 6 空心軸 7 牽引裝置 8 下料臺架 9 潤滑裝置 10 冷卻系統(tǒng) 11 排屑裝置 12 液壓站 13 進(jìn)給傳動裝置 圖 1 1 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備布局 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 1 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備的傳動系統(tǒng) 棒料從儲料架被撥到上料機(jī)構(gòu) 上料進(jìn)給動力及速度由進(jìn)給傳動電機(jī) Z4 132 2 型直流電動機(jī) 15KW 440V 39 5A 1510rpm 提供 通過齒輪減速器 ZDY 100 5 1 型單級圓柱齒輪減速器 和減速機(jī)構(gòu)雙重減速 達(dá)到上料進(jìn)給所需速度 棒料的銑削過程由主傳動電機(jī) Z 200 21 型直流電動機(jī) 75KW 440V 188A 額定轉(zhuǎn)速 1500rpm 最高轉(zhuǎn)速 3000rpm 控制 銑削時 棒料只作直線進(jìn)給運(yùn)動 刀具 作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 與傳統(tǒng)的加工方法截然不同 下料時由進(jìn)給傳動電機(jī)和返回電機(jī) 德國 SEW 公司 RF62DV132S12 2BMG 斜齒 輪減速交流鼠籠雙速制動電動機(jī) 420 2860rpm 0 5 3 0KW 2 3 6 0A 輸出轉(zhuǎn)速 45 303rpm 交替控制 未加工完時 由進(jìn)給傳動電機(jī)控制 加工完瞬間 進(jìn)給傳動電 機(jī)斷開 返回電機(jī)控制卸料小車卸料并送出 接著返回 斷開 進(jìn)給傳動電機(jī)開始工 作 1 齒輪減速器 2 進(jìn)給傳動電機(jī) 3 減速機(jī)構(gòu) 4 銑削機(jī)構(gòu) 5 返回電機(jī) 6 下料機(jī)構(gòu) 7 主傳動電機(jī) 8 上料機(jī)構(gòu) 圖 1 2 傳動系統(tǒng)簡圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 2 工藝及其特點(diǎn) 被加工的棒料在上料架上被撥料桿撥入輥道 驅(qū)動輥?zhàn)訉袅纤偷竭M(jìn)給裝置中 隨后通過夾緊架夾緊并被拉出 由下料裝置上的兩組驅(qū)動輥?zhàn)油ㄟ^氣缸夾緊后送出 最后由卸料桿將棒料收集于下料臺架中 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備生產(chǎn) n5 5 n80mm 剝皮棒料和剝皮盤圓半成品 棒材進(jìn)給速 度為 4 40 米 分 切削頭轉(zhuǎn)速 180 2460 轉(zhuǎn) 分 該設(shè)備的工藝特點(diǎn)是集多工序?yàn)橥还?序連續(xù)完成 省工省料 高質(zhì)量高效率 3 銑削加工方式 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備采用的是銑削加工方式 而不是傳統(tǒng)的對外圓工件進(jìn) 行車削 在銑削過程中 工件作直線進(jìn)給運(yùn)動 銑刀高速旋轉(zhuǎn)多刃切削 相對于車削 時工件旋轉(zhuǎn) 車刀單刃車削來說 在細(xì)長桿件的加工中 采用銑削方式加工速度快 加工件表面質(zhì)量高 1 2 主要技術(shù)性能 1 加工范圍 加工直徑 n9 n81mm 2 棒料長度 2 6m 使用短棒線路 2 2 2m 使用測量儀 3 8 6m 3 主傳動功率 75KW 直流 采用可控硅控制的直流電機(jī) 4 主軸轉(zhuǎn)速 200 2000r min 5 切削速度 最大 40m min 無級調(diào)速 6 切削量 0 5 2mm 直徑 7 切削刀具調(diào)節(jié)量 每按一次按鈕 進(jìn)給量為 0 01mm 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 8 電器設(shè)備 A 總電機(jī)容量 直流 135KW 交流 53KW B 操作電壓 380V 50HZ C 控制電壓 220V 50HZ D 電磁閥控制電壓 24V 直流 E 允許電壓波動 10 F 氣動壓縮空氣 壓力 0 4 0 45MP 耗氣量 1500L min G 冷卻液每三個月更換一次 用量大約 8000L H 機(jī)器壽命 在正常的維護(hù)條件下 每天三班倒 使用壽命約為 30 年 I 銑削后的棒料公差 達(dá)到 ISO 國際標(biāo)準(zhǔn) h9 的技術(shù)要求 直徑公差 n 9 n 18mm 0 n 0 043mm n 18 n 30mm 0 n 0 053mm n 30 n 50mm 0 n 0 062mm n 50 n 81mm 0 n 0 071mm 橢圓度 最大 0 030mm 平直度 最大 3mm m 取決于棒料平直度 表面粗糙度 最高 1 6 m J 設(shè)備總重量 22 噸 1 3 銑削棒料生產(chǎn)流程 棒料熱扎 或退火 矯直 銑削棒皮 檢驗(yàn) 打包 過磅 入庫 1 4 加工材料及技術(shù)要求 1 材料 軸承鋼 GCr15 GCr15SiMn 不銹鋼 1Gr18Ni9Ti 2Cr13 高速工具鋼 W6Mo5CrV2 W18Cr4V 碳素結(jié)構(gòu)鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼 彈簧鋼 合金工具鋼等 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 2 銑削前棒料平直度 3mm m 3 棒料加工狀態(tài) 退火 熱扎態(tài) 1 5 設(shè)備用途 目前國內(nèi)鋼廠在軋制細(xì)長圓鋼時 一般存在切削加工困難的問題 而軸承行業(yè) 彈簧行業(yè)對這種軋制圓鋼的需求非常大 圓鋼外圓加工設(shè)備能方便 快速的加工細(xì)長 類圓鋼 加工質(zhì)量好 生產(chǎn)效率高 能滿足這些鋼廠急于想獲得該類設(shè)備的要求 1 6 存在問題和解決途徑 1 刀片 本設(shè)備的銑削刀片極易磨損消耗 需求量大 德國同類刀片加工壽命為 80 支棒 料 每片刀片價格 18 40 馬克 目前 株洲硬質(zhì)合金廠可生產(chǎn)此類刀片 2 潤滑油 潤滑劑有以下這些用途 1 減少摩擦力 2 防止磨損 3 防止黏附力 4 有利于 裝卸 5 冷卻運(yùn)動熱 6 防止腐蝕 通過這么多年的發(fā)展 潤滑劑的原料來源變得 越來越廣泛 除油和油膏之外的許多塑料和固體甚至氣體都充當(dāng)了這個角色 唯一的 局限是許多這些材料在它們重新補(bǔ)充自己的過程中吸收摩擦熱 他們對高溫度環(huán)境敏 感 只能在較穩(wěn)定的環(huán)境里 由于潤滑材料的選擇范圍廣 重要的是材料的選擇和方法 的應(yīng)用 以下類型潤滑劑是可利用的 1 石油流體 2 綜合性流體 3 油膏 4 固體脂 5 動態(tài)流體 6 氣體 7 塑料 8 動物脂 9 金屬和礦物脂 10 植 物油 應(yīng)用最多和最好的潤滑劑是礦物油 在同時提供機(jī)械和水力元素設(shè)計(jì)的應(yīng)用中 油被認(rèn)為是最可靠的潤滑劑 一致認(rèn)為 它提供更寬的選擇 滿足了具體應(yīng)用的要求 銷售的潤滑劑一般都含有添加劑 這些 添加劑包裹 是一個石油公司的銷售工 程師為一些特殊條件下的應(yīng)用而研究出來的 下列這些是有共同點(diǎn)的類型添加劑 1 防摩擦劑 2 氧化作用抗化劑 3 鐵銹抗化劑 4 洗滌分散劑 5 黏度改 良劑 6 抗扭屈劑 7 節(jié)點(diǎn)抑制劑 添加劑的最新領(lǐng)域 是當(dāng)加熱到溫度足夠高后蒸發(fā)或燒掉基本的油而不留下灰的 一系列有機(jī)化合物 最初在內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用中 他們發(fā)現(xiàn)金屬或礦物元素會促進(jìn)催化作 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 用 重組或?qū)C(jī)械材料的退化作用 添加劑通常不穩(wěn)定于整個溫度和修剪范圍時 認(rèn)為可被基本的儲備油應(yīng)用 因此 疊加性型油必須仔細(xì)地被監(jiān)測以保證安全 當(dāng)儲備油減少了或耗盡了之后 裝置不能繼 續(xù)使用 更加重要的是 當(dāng)洗滌劑 分散劑 添加劑都存在時 起作用的是某種產(chǎn)品 還是他們同時作用 雖然由于材料而導(dǎo)致潤滑油的需求量大幅減少 但是被潤滑件運(yùn) 動速度的加快而導(dǎo)致它們消耗加速 同時 揮發(fā)和泄漏也具有明顯的影響 黏度指數(shù)的改良調(diào)整潤滑油使它的黏度在操作溫度范圍內(nèi)減少 這些材料也可用 來改進(jìn)重油或輕油 但是以前的儲備油傾向于恢復(fù)對高溫或?qū)Ω呒羟新释ǔＴ谟龅捷S 承和齒輪裝載的區(qū)域 在重工業(yè)設(shè)施 它一般適當(dāng)選擇更重或高度提煉的潤滑劑 價 格一般是較昂貴的 而不是依靠一個較不穩(wěn)定的黏度指數(shù)改良產(chǎn)品 這些潤滑劑一般 應(yīng)用于剪切率在 1000000 相秒以下時依照以下公式 剪切率 每秒 tDN60 其中 D 是直徑 單位 英寸 N 是轉(zhuǎn)速 單位 RPM t 是厚度 單位 英寸 此類機(jī)械用油一般為德國進(jìn)口 也可用國產(chǎn)油代替 A 德國 TELLVS127 中心注油器用油 用國產(chǎn) N32 抗磨液壓油代替 B 德國 OMALA100 齒輪油 用國產(chǎn) N100 中極壓工業(yè)用油代替 C 德國 VITREA100 機(jī)械油 用國產(chǎn) 100 號機(jī)械油代替 D 德國 68OMALA 齒輪油 用國產(chǎn) N68 中極壓工業(yè)用油代替 E 德國 TELLVS146 液壓油 用國產(chǎn) 30 40 抗磨液壓油代替 3 棒材平直度 此設(shè)備要求被銑削棒材平直度小于 3mm m 一般多輥型矯直機(jī)不易達(dá)到 但在 實(shí)際中 平直度大于 3mm m 還是可以加工的 4 銑削量 本設(shè)備技術(shù)參數(shù)中最小銑削量為 0 5mm 直徑 實(shí)際中 因?yàn)闊嵩鷪A鋼的橢圓 度和彎曲度大都超過要求 實(shí)際銑削量一般控制在 1mm 左右 1 7 生產(chǎn)情況 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備主要生產(chǎn)以下幾種情況的棒料 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 1 冷沖壓專用軸承鋼 可供軸承廠直接進(jìn)行剪切 冷頂墩 冷沖壓加工零件 成品規(guī)格 n28mm 每年生 產(chǎn)量約 600 噸 2 外貿(mào)出口鋼材 只對表面質(zhì)量要求較高的模具進(jìn)行削皮加工 鋼種 D2 SKD11 等 3 改變規(guī)格 挽救不合格品 對具有一定批量 高合金鋼 200kg 以上 優(yōu)質(zhì)鋼 300kg 以上 的因公差尺寸或表 面缺陷 裂紋 雀皮 折疊 過燒等 較嚴(yán)重而不合標(biāo)準(zhǔn)的棒材 可重新改削成直徑 減小 1 3mm 規(guī)格的棒材 重新利用不合格品 減少損失 4 特殊要求的棒材 如代替進(jìn)口用于電機(jī)貫穿螺栓的 n38 5800 5900mm 1Cr18Mn12Ni 無磁不銹鋼棒 直徑尺寸公差要求 0 20mm 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 2 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備上料機(jī)構(gòu)總長 8100mm 高 1182mm 由于結(jié)構(gòu)空間大 本設(shè) 備中應(yīng)用了較多的細(xì)長軸類構(gòu)件和板類構(gòu)件 而且好多件都是多次使用 減少了構(gòu)件 加工數(shù)量 使設(shè)備結(jié)構(gòu)不因?yàn)轶w積大而變得復(fù)雜 同時降低了設(shè)備的生產(chǎn)成本 本上料機(jī)構(gòu)的上料自動化程度較高 沒有傳統(tǒng)的夾緊定位過程 節(jié)省了大量的加 工準(zhǔn)備時間 提高了生產(chǎn)率 增強(qiáng)了整個銑削加工設(shè)備的市場競爭能力 2 1 支撐座 在本設(shè)計(jì)中 支撐基座由六塊板類零件焊接而成 如圖 2 1 左 而不是采用常用 的鑄造方法 這是考慮到支撐基座頂上的軸座做成鑄件后 給軸座上孔的加工帶來一 定難度 難以保證尺寸精度要求 各件尺寸 基座 355mm 355mm 25mm 支撐板 600mm 230mm 16mm 軸座 258mm 255mm 25mm 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 圖 2 1 支撐座 各件焊接關(guān)系和焊接方式如圖 2 1 右 支撐板交叉焊接在基座正中央 軸座對稱焊接在 支撐板上 2 2 軸及軸上零件 2 2 1 軸 如圖 2 2 所示 1 2 3 4 是上料機(jī)構(gòu)上四根主要的軸 其中 1 3 4 為細(xì)長光軸 規(guī)格為 1 軸 35mm 4448mm 直徑 高 3 軸 45mm 4448mm 4 軸 45mm 4380mm 軸上分布有供固定軸上零件用的螺紋孔和供傳感器 電路等線路通過的通孔 4 軸主要起連接 固定上擋料板的作用 它沒有相對運(yùn)動 1 軸和 3 軸不僅有連接和固定的作用 它們還傳遞繞軸向的上料運(yùn)動 它們通過帶 座軸承架在固定架上 減少相對運(yùn)動產(chǎn)生的摩擦 所需的動力由氣缸提供 2 軸相當(dāng)于鏈輪和托輥之間的橋梁 被加工棒料的進(jìn)給運(yùn)動經(jīng)過鏈輪再通過它傳到 托輥 從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)給 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 圖 2 2 軸及其附件 2 2 2 軸上零件 圖 2 2 中 1 3 4 軸上主要零件 圖 2 3 有固定架 1 5 擋料板 2 6 上料擋桿 3 7 上料擋桿 4 8 具體尺寸見零件圖 通過兩個圖的對比我們可以看出 每種零件都有兩種形式 即主要特征尺寸一致 在需要連接動力源的零件上設(shè)計(jì)有連接部位 如擋料桿 它固定在 4 軸上 有 2 和 6 兩種形式 其中 2 有一個件 6 有五個件 在上料時擋料桿擋住工件的沖擊力 減少上 料擋桿 上的沖擊 當(dāng)加工不同的工件時 即工件的直徑發(fā)生變化 通過調(diào)整支撐桿 圖 2 3 上 2 件下面連接的是支撐桿 控制擋料桿 2 上擋料面的角度 擋料桿 2 通過 軸 4 帶動 6 的變動 六個件一起工作 從而適應(yīng)工件變化要求 上料擋桿 上料擋桿 也是通過一個件帶動其它五個件 它的動力分別由一個 氣缸提供 兩個氣缸通過協(xié)調(diào)運(yùn)動控制上料過程 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 1 5 固定架 2 6 料擋桿 3 7 上料擋桿 4 8 上料擋桿 圖 2 3 軸上零件 2 3 固定托輥槽鋼 固定托輥槽鋼 總長 8100mm 是所有零件中最長的零件 它起到了固定 支撐托 輥 固定架 以及承受各軸 擋料桿 上料擋桿等的重力 之所以選擇它作為支撐 連接件 是考慮到本機(jī)構(gòu)較長而且龐大 細(xì)長的槽鋼重量輕 所占空間小 適于鉆孔 圖 2 4 固定托輥槽鋼 2 4 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì) 蝸輪蝸桿的工作環(huán)境 手工驅(qū)動 載荷平穩(wěn) 單向工作 輸入功率 P 0 01KW 輸入轉(zhuǎn)速 58r min 傳動比 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 為 29 三班倒 工作壽命 30 年 設(shè)計(jì)步驟 1 選擇材料及確定許用應(yīng)力 蝸桿材料用 45 鋼 蝸桿螺旋部分表面淬火 齒面硬度 45 55HRC 蝸輪齒圈用鑄鋁 青銅 ZCuAl Mn 砂模鑄造 輪芯用鑄鐵 HT150 采用齒圈靜配式結(jié)構(gòu) 92 取蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力 H 172MPa 許用彎曲應(yīng)力 f 80MPa 2 選擇蝸桿頭數(shù) Z1和蝸輪齒數(shù) Z2 根據(jù)傳動比 i 29 取 Z1 1 Z 2 iZ1 29 3 按蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 蝸桿轉(zhuǎn)矩 T 1 9 55 10 P n 61 9 55 10 0 01 58 1646 6N mm 經(jīng)估算 取 0 7 蝸輪轉(zhuǎn)矩 T2 i T1 29 0 7 1646 6 33426N mm 因?yàn)檩d荷平穩(wěn) 取 K 1 0 K 1 1 K 1 0 AV 則 K K K KAV 1 0 1 1 1 0 1 1 H H 8 710N 其中 N 60jn L 2h 60 1 2 30 300 24 0 864 10 7 所以 H 172 871064 175 2MPa 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 F F 8 710N 80 8764 81 5MPa 根據(jù)公式 m d KT 21 2 496HZ 2 其中 KT 1 1 33426 2 496HZ 2 2 175649 350 4mm 2 取 m 3 15 d 40mm1 則 m d 3 15 40 396 9 350 4 滿足要求22 蝸桿導(dǎo)程角 arctan 1dmZ arctan 405 3 5 07 蝸輪圓周速度 V 23106 nd 34 4 2 m s10 蝸桿分度圓直徑 d 40mm 1 蝸輪分度圓直徑 d mZ 3 15 29 91 35mm2 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 傳動中心距 a d d 40 91 35 65 675mm21 2 4 驗(yàn)算蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 查得蝸輪齒形系數(shù) Y 2 522Fa 則 F Y mdKT21cos53 2Fa 5 94007 s6 52 12 3 因?yàn)?F F 81 5MPa 所以 滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求 5 主要幾何尺寸計(jì)算 分度圓直徑 d 40mm1 d 91 35mm2 中心距 a 65 675mm 模數(shù) m 3 15 蝸桿導(dǎo)程角 5 07 齒頂圓直徑 d d 2m 40 2 46 3mm1a15 3 d d 2m 91 35 2 97 65mm2 齒根圓直徑 d d 2 4m 40 2 4 32 44mm1f d d 2 4m 91 35 2 4 83 79mm2f 153 齒矩 p p m 3 14 3 15 9 896mm1x 分度圓上齒厚 S S 0 5 m 0 5 3 14 3 15 4 948mmt2t 蝸輪最大外圓直徑 d d 1 5m 97 65 1 5 3 15 102 375mme a 取 d 354mm2 蝸輪齒頂圓半徑 R m 3 15 16 85mma140 蝸輪齒寬 b 0 75d 0 75 46 3 34 725mm 1 取 b 32mm 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 蝸輪齒寬角 2arcsin 2arcsin 106 15 37 1db4032 6 精度及齒面粗糙度選擇 選 8 級粗糙度 標(biāo)記為 8CGB10089 88 蝸桿齒面粗糙度 R 3 2 m1a 蝸輪齒面粗糙度 R 3 2 m 7 壓桿的穩(wěn)定校核 6Kg25710FKg2576130MPaAF 243a68 52P3041ba ba7 018iLh63AIi 286a1028 PE 10n123m60L GPa2EMa280Pa5045crmaxsr scr21 269p21 stpss s 所 以 臨 界 壓 力 是 小 柔 度 壓 桿 可 見 活 塞 桿 的 柔 度 得算 臨 界 壓 力 由 公 式所 以 不 能 用 歐 拉 公 式 計(jì) 柔 度 為截 面 為 矩 形 槽 鋼 端 自 由 取 長 度 因 數(shù)由 于 支 座 一 端 固 定 兩 安 全 系 數(shù) 取 厚 度 寬 長長 度 鋼 制 成 棒 料 剝 皮 機(jī) 的 活 塞 桿 由 8 潤滑油選擇 力速度因子 20 3N min m 1Vs32naT5867 43 2 40 C 時運(yùn)動黏度為 220 N min m 選用 G N220N 蝸輪蝸桿油 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 9 蝸輪蝸桿工程圖 圖 2 5 是蝸輪蝸桿的裝配型式簡圖 具體工程圖見零件圖 蝸輪中央螺旋狀的是與絲杠配合內(nèi)絲杠紋 整個蝸輪通過單向推力球軸承支撐 蝸桿一端連接手輪 另一端通過聯(lián)軸器和軸與相對應(yīng)的另一對同樣的蝸輪蝸桿相連 它們一起調(diào)節(jié)槽鋼的升降以滿足不同工件的直徑變化產(chǎn)生的對刀偏差 圖 2 5 蝸輪 蝸桿 2 5 升降與導(dǎo)向裝置 如前面所介紹 被加工工件直徑發(fā)生變化時 必需控制托輥的高低以調(diào)節(jié)工件中 心與旋轉(zhuǎn)刀具中心在一條直線上 通常的工件加工大都是批量生產(chǎn) 不用經(jīng)常調(diào)節(jié)中 心 所以本設(shè)備采用手動控制調(diào)節(jié) 通過手輪將位 移量傳遞到蝸桿 再到蝸輪 最后到絲杠 絲杠推動支座上的槽鋼向上或向下運(yùn)動 由槽鋼的升降來控制工件的升降 由于整個機(jī)構(gòu)跨度較長 升降的過程中難以保證槽鋼的平直度 所以本機(jī)構(gòu)采用 了導(dǎo)向裝置來提高調(diào)節(jié)的精度要求 整個導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)非常簡單 就由一個導(dǎo)套和 導(dǎo)向桿組成 導(dǎo)套用螺栓固定在支撐座上 為了減少摩擦和提高精度 導(dǎo)套內(nèi)圈嵌有 一個薄銅套 銅套內(nèi)圈與導(dǎo)向桿是間隙配合關(guān)系 圖 2 6 左即為導(dǎo)向桿 導(dǎo)向桿被焊接 在固定托輥槽鋼上 而圓柱上被削掉的地方就是焊接面 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 圖 2 6 裝置 在本上料機(jī)構(gòu)的兩個支撐座上各有一套 所有的零件都是成對使用 提高了零件利用率 減少了零件的設(shè)計(jì)數(shù)量 1 導(dǎo)套 2 導(dǎo)向桿 左圖 3 固定托輥槽鋼 4 支座 5 絲杠 右圖 圖 2 6 升降調(diào)節(jié)裝置 2 6 托輥機(jī)構(gòu) 托輥機(jī)構(gòu)主要由軸 鏈輪 托輥 軸承座 軸承 鍵 擋圈 軸套等組成 如圖 2 7 圖 2 8 在這兩個類型差不多的托輥機(jī)構(gòu)中 托輥機(jī)構(gòu) 是主動件 托輥機(jī)構(gòu) 是從動件 托輥轉(zhuǎn)動所需要的動力通過聯(lián)軸器傳遞過來 通過軸 鍵連接帶動鏈輪轉(zhuǎn)動 各鏈輪 經(jīng) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 圖 2 7 托輥機(jī)構(gòu) 爆炸圖 圖 2 8 托輥機(jī)構(gòu) 爆炸圖 鏈條同步帶動 托輥機(jī)構(gòu) 中 鏈輪是雙排的 它的兩邊輪齒都可以連入鏈條 當(dāng)一邊磨損后 可以換用另一面 增加了鏈輪的使用壽命 鏈輪用鍵進(jìn)行定位固定 軸向用擋圈限制 自由度 托輥的定位和固定和鏈輪是一樣的 應(yīng)用的也是鍵和擋圈 整個機(jī)構(gòu)都是通 過軸承座固定在固定托輥槽鋼上 軸由一對角接觸軸承支撐在軸承座上 托輥機(jī)構(gòu) 中 基本零件和托輥機(jī)構(gòu) 是一樣的 不同的是軸的左端連入了聯(lián)軸器 右端的鏈輪 結(jié)構(gòu)工藝性發(fā)生了變化 但主要技術(shù)參數(shù)是一樣的 由于圓鋼外圓銑削加工設(shè)備加工的工件一般都較長 需要的托輥比較多 這種托 輥機(jī)構(gòu)在本設(shè)備上一共應(yīng)用了 20 套 上料機(jī)構(gòu) 下料機(jī)構(gòu)各 10 套 在上料機(jī)構(gòu)中 作為主動件的托輥機(jī)構(gòu) 用了 3 套 托輥機(jī)構(gòu) 用了 7 套 2 7 塔架 塔架的結(jié)構(gòu)不規(guī)則 因此應(yīng)用的是鑄件 規(guī)格 250mm 155mm 102mm 它通過螺栓固定在支撐座上 中間大孔容納絲杠 而蝸輪則套在絲杠上 它們之 間傳遞位移和力 蝸桿通過角接觸軸承套在橫臥的通孔中 所有的開口都被密封 塔架的主要作用是支撐固定托輥槽鋼 保護(hù)蝸輪 蝸桿 絲杠不受外界環(huán)境的干 擾 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 圖 2 9 塔架 2 8 氣缸 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備上料機(jī)構(gòu)之所以選擇氣缸而不選擇液壓缸 是由上料工作 環(huán)境確定的 上料的要求就是把工件從儲料架上送到托輥上 不要求精確的定位和位 移 氣缸傳動就能保證要求 而且氣缸沒有液壓油的泄漏 工作環(huán)境衛(wèi)生環(huán)保 符合 了現(xiàn)在機(jī)器設(shè)計(jì)環(huán)保化的趨勢 2 9 其他零部件 和在生活中很多事都有主次之分一樣 機(jī)械設(shè)計(jì)的零部件也有重要零部件和輔助 零部件之分 但事情也不都是絕對的 每個零部件都有它的特定作用 看起來不起眼 的零部件 但失去了它 可能導(dǎo)致整個設(shè)備使用不方便或者失去作用 端蓋 圖 2 10 密封軸 防止灰塵進(jìn)入和潤滑油漏出 支撐桿 圖 2 11 它是一個可伸縮的構(gòu)件 通過構(gòu)件上的螺母調(diào)節(jié)支撐桿的長度 進(jìn)而調(diào)節(jié)擋料桿的擋料角度 適應(yīng)工件直徑的變化要求 手輪 圖 2 12 調(diào)整固定托輥槽鋼時傳動位移 與蝸桿采用內(nèi)凹四方體連接 不 用時也可以卸下來 使用方便 軸座 圖 2 13 固定軸的作用 在無法從下面支撐軸的時候 采用這種結(jié)構(gòu)的軸 座能很好的解決問題 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 圖 2 10 端蓋 圖 2 11支撐桿 圖 2 12 手輪 圖 2 13 軸座 還有很多零件 如套筒 軸套 擋板等設(shè)計(jì) 以及軸承 擋圈 墊圈 螺釘 螺 栓 螺母 鍵 銷等標(biāo)準(zhǔn)件的選用 都必須考慮整個上料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)工藝性和裝配工 藝性 2 10 上料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)工藝性分析 組裝完畢的上料模擬圖如圖 2 14 圖 2 15 所示 雖然從側(cè)視圖看上去各構(gòu)件比較 錯綜復(fù)雜 但從主視圖可看出 各構(gòu)件不是分散分布在固定托輥槽鋼上 而是由能單 獨(dú)完成一個上料演示的各個構(gòu)件組合在一起 然后按一定比例裝配在固定托輥槽鋼上 從主視圖中可以看出此機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層次性較強(qiáng) 而且構(gòu)成本機(jī)構(gòu)的各個零件都比較簡 單 圖 2 14 圓鋼外圓銑削加工設(shè)備上料機(jī)構(gòu)主視圖 很多件都是多次應(yīng)用 比如說固定架 擋料桿 上料擋桿 托輥等 零件的設(shè)計(jì) 制 造簡單 結(jié)構(gòu)工藝性好 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 由于本上料機(jī)構(gòu)體積龐大 為了減少零件的復(fù)雜性 機(jī)構(gòu)中采用了大量的焊接件 組合件 雖然降低了機(jī)構(gòu)的精度和強(qiáng)度 但本機(jī)構(gòu)的上料對精度的要求較低 且承受 的沖擊力小 足以滿足設(shè)計(jì)要求 結(jié) 論 經(jīng)過一段時間的艱苦努力 終于比較圓滿的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù) 通過本 次畢業(yè)設(shè)計(jì) 我不但豐富了自己的機(jī)械理論知識 還充實(shí)了自己的實(shí)踐知識 同時也 培養(yǎng)了我的認(rèn)真務(wù)實(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度 理論聯(lián)系實(shí)際 專研創(chuàng)新與實(shí)事求是相結(jié)合 的工作態(tài)度 在設(shè)計(jì)過程中我也發(fā)現(xiàn)了我很多不足的地方 我也做了認(rèn)真的總結(jié) 希望對我未 來的工作能夠有所幫助 我再理論知識上還是存在缺陷 我想真的應(yīng)該重視基礎(chǔ)理論 知識 只有牢固掌握專業(yè)知識的基礎(chǔ)上 才能有創(chuàng)新和發(fā)展 還有以前我并不重視對 資料的查詢 但通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 我學(xué)會了收集 查閱和綜合分析各種資料 正確 應(yīng)用各種標(biāo)準(zhǔn)手冊和工具書籍 進(jìn)一步提高了自己分析 計(jì)算等基本技能 同時我的 CAD 繪圖能力也得到了大幅的提升 很多了解不全面的地方通過學(xué)習(xí)完善了 這點(diǎn)也是 對我受益匪淺的 還有對一些公式的運(yùn)用計(jì)算和書寫 使我了解了設(shè)計(jì)論文的規(guī)范和 要求 為我將來工作做了很好的鋪墊 2011 5 20 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 致 謝 大學(xué)學(xué)習(xí)時光已經(jīng)接近尾聲 在此我想對我的母校 我的父母 親人們 我的老 師和同學(xué)們表達(dá)我由衷的謝意 感謝我的家人對我大學(xué)學(xué)習(xí)的默默支持 感謝我的母 校沈陽理工給了我在大學(xué)深造的機(jī)會 讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高 感謝沈陽理工的老師 和同學(xué)們這幾年來的關(guān)心和鼓勵 老師們課堂上的激情洋溢 課堂下的諄諄教誨 同 學(xué)們在學(xué)習(xí)中的認(rèn)真熱情 生活上的熱心主動 所有這些都讓我充滿了感動 這次畢 業(yè)論文設(shè)計(jì)我得到了很多老師和同學(xué)的幫助 其中我的論文指導(dǎo)老師張福老師對我的 關(guān)心和支持尤為重要 每次遇到難題 我最先做的就是向張老師尋求幫助 而張老師 每次不管忙或閑 總會抽空來找我面談 然后一起商量解決的辦法 張老師平日里工 作繁多 但我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個階段 從選題到查閱資料 論文提綱的確定 中期論 文的修改 后期論文格式調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo) 這幾個月以來 張老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo) 同時還在思想給我以無微不至的關(guān)懷 在此謹(jǐn) 向張老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意 感謝在整個畢業(yè)設(shè)計(jì)期間和我密切合作的同 學(xué) 和曾經(jīng)在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?在此 我再一次真誠地向幫助過我的 老師和同學(xué)表示感謝 宋雨澤 2011 5 20 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 參考文獻(xiàn) 1 毛謙德 李振清主編 袖珍設(shè)計(jì)師手冊 第二版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 2 莫榮主編 產(chǎn)品三維 CAD 工具 Unigraphics NX 基礎(chǔ)與應(yīng)用 北京 機(jī)械工業(yè)出版 社 2004 3 孫恒 陳作模主編 機(jī)械原理 第七版 北京 高等教育出版社 2006 4 吳宗澤主編 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊 下冊 第一版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 5 張玉 劉平主編 幾何量公差與測量技術(shù) 沈陽 東北大學(xué)出版社 2006 6 劉鴻文主編 材料力學(xué) 第四版 北京 高等教育出版社 2004 7 李波 張?jiān)平苤骶?Unigraphics 工程制圖與裝配 北京 北京大學(xué)出版社 2003 8 賈春德 姜增輝主編 車銑原理 北京 國防工業(yè)出版社 2003 9 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 1984 10 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 11 廖念釗 莫雨松 李碩根 互換性與技術(shù)測量 M 中國計(jì)量出版社 2000 9 19 12 樂兌謙 金屬切削刀具 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 4 17 13 周廣林 機(jī)械工程基礎(chǔ) 哈爾濱 黑龍江人民出版社 2000 108 235 14 田克華 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 1996 15 龔桂義 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊 北京 高等教育出版社 1994 155 198 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 16 費(fèi)業(yè)泰 誤差理論與數(shù)據(jù)處理 北京 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