組合專機-管套壓裝專機結構設計

組合專機-管套壓裝專機結構設計,組合,專機,管套壓裝,結構設計 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第一章 引言 畢業(yè)設計是在學完了專業(yè)課，并經(jīng)歷了生產實習的基礎上進行的最后一個教學環(huán)節(jié)，是對之前所學課程的一次總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，它在幾年的學習中占有十分重要的地位。 就我個人而言，希望通過這次畢業(yè)設計，對自己今后從事的工作，進行一次適應性的訓練，通過設計鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，特別是利用計算機進行輔助設計的能力，為今后從事專業(yè)工作打下良好的基礎。 此次畢業(yè)設計的課題是設計一臺管子軸套壓裝專機。根據(jù)設計任務書的要求，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，在相應位置要鉆攻螺孔，具體尺寸及要求見管套結合件圖。 根據(jù)所學專業(yè)知識，通過參閱機械設計手冊及圖冊資料，本人采用的總體方案是：利用電機減速機帶動絲杠螺母的傳動方式，通過絲杠螺母結構將旋轉運動轉化為直線壓入運動。 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，當軸套壓到底時，壓入力會瞬間急增，為保護電機，需采用安全離合器進行過載保護，利用其可調整保護壓力，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)壓不進的現(xiàn)象，故采用高度可調V型塊，以降低對專機零件加工的精度要求，可使專機裝配、調試簡單、方便，節(jié)約成本。針對管子較長，剛性較差，為防止二端施壓時管子受力失穩(wěn)而中間拱起，采用回轉壓板通過一滾輪對其中間部位壓緊。絲杠支承采用深溝球軸承和單向推力軸承組合，以減小摩擦力、延長使用壽命。 根據(jù)管套結合件圖，在專機上相應位置安裝鉆模板。當安全離合器開始打滑，操作工即停止電機。此時用手槍鉆通過鉆模板進行鉆孔，然后啟動電機反轉退回壓頭到位后停止，再卸下工件進行人工或機動攻絲。 該專機可解決人工裝配時勞動強度大、效率低、定位精度低的問題， 滿足了大批量生產要求。 下面是專機設計時的主要零件、外購件、標準件的計算和選用步驟。 由于能力所限，設計中當有許多不足之處，希望各位老師給予批評指教。 第二章 設計思路 （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械設計的內容和方法，能正確、合理地選用設計參數(shù)、機械結構；學會利用廠家提供的產品樣本合理選擇配套件；提高查閱設計手冊和正確使用標準的能力，尤其是利用計算機進行輔助設計的能力。通過這次工作前的適應性訓練，為今后從事專業(yè)工作打下良好的基礎。 （2）對機械設計基本要素的認識 機械設計首先要保證的是產品的功能及其可靠性，并保證產品有良好的工藝性。機械設計是一項創(chuàng)造性的勞動，新穎的設計要求有新的構思，對此，設計人員一方面應大膽地采用新理論和新結構，另一方面也要總結經(jīng)驗采用原有的成功的技術和結構。設計的過程是一個探索的過程，在設計的起始階段，應該允許發(fā)揮創(chuàng)造性而不受各種約束。即使發(fā)生許多不切實際的設想，也沒關系，這可以在設計的早期，在繪制圖樣以前加以糾正。通常要有幾套設計方案，要在各方面對這些方案進行對比，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構思。 產品要便于使用和減輕人的勞動強度。設計人員要使所設計的機器適應人，就必須考慮人的操作特征，其中包括：工作場所的空間分配，通風條件，色彩和照明，手柄、開關及踏腳的位置和尺寸，操作人員的體力，安全保護，操作人員的心理和習慣等。 機械設計的起始階段，設計人員要對產品是否為社會所需要，有無競爭力，有無銷路，是否經(jīng)濟，盈利多少等問題與管理人員、銷售人員磋商。 如上所述，機械設計涉及工程技術的各個領域。這些領域中所涉及到的基本要素有：材料、強度、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、風格；溫度、噪音、腐蝕；可靠性；控制；實用、安全、價格；以及維修等。 第三章 機械設計方法 （1）機械設計步驟 機械設計是機械產品生產的第一道工序。在設計中要求對機器的工作原理、功能、結構、零部件設計，甚至加工制造和裝配方法都確定下來。因此，不同的設計者可能有不同的設計方案和設計步驟。但是，機械設計的共性規(guī)律是客觀存在的，需要不斷地總結和完善。機械設計的一般步驟：動向預測；方案設計；技術設計；施工設計；試生產。下面著重分析方案設計和技術設計。 （2）方案設計 根據(jù)設計任務書提出的對所設計機器的工作要求，首先對能滿足工作要求的多種設計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動形式來實現(xiàn)，所以這一步驟也是確定設計所需運動的方案。例如設計一臺往復運動的機器時，可采用的設計原理方案很多，有電動的，有氣動、液壓及其他組合機構等形式的，每種形式中還有多種機構能達到預期的運動，如齒輪齒條機構、絲桿螺母機構、凸輪機構、曲柄滑塊機構等。確定設計原理方案時，可把設計對象當作完整的系統(tǒng)，并將它分成具有各種分功能的機構及零件為子系統(tǒng)和元素，進行系統(tǒng)分析和機構分析、機構綜合和加以比較，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—經(jīng)濟論證來制定產品總體和主要部件方案，同時要確定關于工作原理、可靠性和強度的問題范圍，這些問題必須加以研究，有些要得到實驗驗證。要對不致太大影響技術任務書中規(guī)定的設計對象，它的最終主要指標的那些結構要素作近似計算。如果想在有接近于設計對象的實際樣機，就可以不經(jīng)過計算而擬訂各個機構要素，但在方案設計中，為了進行于選擇最優(yōu)設計方案有關的技術—經(jīng)濟計算，必須充分精確地估計對最終結果有影響的參數(shù)。例如，在設計機械傳動裝置方案時，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，而其誤差對最終結果沒有很大影響。 在簡化設計中，選擇最優(yōu)方案可以與機械的使用者和對該項機械有經(jīng)驗分得人員共同商定。 在確定設計原理方案時，還必須體現(xiàn)機械工業(yè)的技術發(fā)展政策。根據(jù)機械的實際工作情況，盡量采用微電子技術和新型材料，設計機電一體化產品。 （3）技術設計 在技術設計中，要擬定設計對象的總體和部件，具體確定零件的結構，對所設計的機械產品提出的要求是：制造和維護經(jīng)濟，操縱方便而安全，可靠性高，使用壽命長，為了能達到這些要求，零件應滿足一些準則，簡而言之，可以用：“明確、簡單、安全”六字來表達。 所謂明確主要指結構的形狀和尺寸關系清晰，作用關系可以預測和計算，功能明確，也即能量、信息和物料的轉換與流動走向明確。一個明確的結構應避免產生附加載荷、附加變形和可能的劇烈磨損，應盡可能見效載荷和溫度應力引起的變形。明確的結構是實現(xiàn)產品預定技術功能的前提。 所謂簡單，一般是指形狀簡單，零件數(shù)少，相對運動副少，磨損件少，使用、維護、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致另一當面的復雜。一旦出現(xiàn)這種情況應予協(xié)調。 安全性包括由小到大的五個范圍：結構構件的安全性；功能的安全性；運行的安全性；工作的安全性和環(huán)境的安全性。這五個范圍相互之間是關聯(lián)的，應該統(tǒng)盤考慮。 在結構設計時主要采用安全技術、間接安全技術和指示安全技術來解決產品的安全問題。 在上述結構設計準則下，應考慮技術設計中出現(xiàn)的強度、剛度、抗振性、耐磨性、工藝性等問題。如載荷的合理分配、結構的合理傳力、運動中的穩(wěn)定性等。 操縱條件和操縱方便對機械的可靠性和勞動生產率有很大影響，因為很多機械產品的工作效果取決于人機系統(tǒng)的指標。如產品在運行中噪聲大、振動強、手柄作用力大、檢查不便、變速困難等等，易導致疲勞，違反操作而可能引起事故。 標準化對所設計的產品的制造成本和運行經(jīng)濟有很大意義。實現(xiàn)了標準化，可使機械產品的成本有所降低，設計周期有所縮短，可靠性則有所提高 機械設計和繪圖是密切聯(lián)系的工作，因為機械設計是一種創(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，一個有經(jīng)驗的設計者在構思時，總是需要反復的修改初步設計總圖。 設計人員按照他所繪制的初步設計總圖，簡單計算或估算機械的各主要零件的受力、強度、形狀、尺寸和重量等，如發(fā)現(xiàn)原來所選的結構不可行或不實際，則要調整或修改結構，還要考慮有沒有發(fā)生過熱、過度磨損和過早發(fā)生疲勞破壞的危險部位，并采取措施解決。 在這階段，設想中的機器初步成型了，設計人員通過初步設計總圖的繪制，會發(fā)現(xiàn)各部分的形狀、尺寸和比例大小有許多矛盾，當需要加強或改進某一方面，可能會削弱或惡化另一方面，必須權衡取舍，在各方面保持平衡以達到最佳綜合效果。這時，設計人員的經(jīng)驗起著重要作用。 在修改初步設計的總圖的過程中，還需對初步設計進行技術-經(jīng)濟分析，一般原則是：選那些結構復雜的、重量大的、尺寸大的、材料貴的、性能差的、技術水平低的，以及批量大的、工藝復雜的、遠材料消耗高的、成品率低的那些零件進行分析，并據(jù)此修改設計，以期得到技術—經(jīng)濟指標高的初步設計總圖。 （4）本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：針對本課題的設計思路 此次畢業(yè)設計的課題是設計一臺管子軸套壓裝專機。根據(jù)設計任務書的要求，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，在相應位置要鉆攻螺孔，具體尺寸及要求見附圖—管套結合件圖。 分析管套結合件圖，管套結合是過盈配合，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度太大，相互位置尺寸不易保證，使用壓裝專機勢在必行。 根據(jù)設計任務書的要求，在10秒鐘內要壓到位，工作行程為100mm，壓入速度范圍大。速度快些，效率雖會提高，但結合時沖擊會很大，尤其是在管套壓到底時，所以選擇時間為10秒完成壓套動作。 專機方案的確定，最重要的是選擇一種往復運動機構。最常用的形式有：齒輪—齒條機構加滾動或滑動導軌；絲杠螺母機構（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—減速機，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，過載時皮帶會打滑，可以起到輔助的保護作用，但不能用作經(jīng)常的安全保護使用。 二套之間的相對位置可通過定位實現(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)近三年所學專業(yè)知識，通過參閱機械設計手冊、夾具設計手冊及相關圖冊資料，結合考慮專機制造成本和周期，本人擬采用的總體方案是：利用電機減速機提供動力，通過皮帶輪帶動絲杠轉動，進而帶動裝有螺母的壓頭移動，將旋轉運動轉化為直線壓入運動。 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，當軸套壓到底時，壓入力會瞬間急增，為保護電機，需采用安全離合器進行過載保護，利用其可調整保護壓力，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)壓不進的現(xiàn)象，故采用高度可調V型塊，以降低對專機零件加工的精度要求，可使專機裝配、調試簡單、方便，節(jié)約成本。針對管子較長，剛性較差，為防止二端施壓時管子受力失穩(wěn)而中間拱起，采用回轉壓板通過一滾輪（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，但考慮到專機工作時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)管套結合件圖，在專機上相應位置安裝鉆模板。當安全離合器開始打滑，操作工即停止電機。此時用手槍鉆通過鉆模板進行鉆孔，然后啟動電機反轉退回壓頭到位后停止，再卸下工件進行人工或機動攻絲。 減速機的輸出轉速要和壓頭移動速度相配，即要選擇相應的絲桿螺距。減速機應選用國產著名品牌，以保證產品質量。如選擇不到相應產品，也可自行設計、制造。 該設計方案經(jīng)慎重考慮，多方論證，應是切實可行的。當然可采用滾珠絲桿螺母副加滾動導軌的形式，磨損小，壽命長，傳動效率更高，但制造成本也會大幅提高。 該專機可解決人工裝配時勞動強度大、效率低、定位精度低的問題，可滿足大批量生產要求。 （5）設計計算 1.壓入力計算： 1.1最大過盈 根據(jù)裝配圖上技術要求，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p計算 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) 2.螺桿計算： 2.1螺桿中徑 (機械設計手冊第二卷 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 見機械設計手冊第二卷表15 2-9 螺桿的材料為45鋼 螺母的材料為青銅 查設計手冊得P=20Mpa 由上面計算得到最大的軸向載荷F=pg=30000N 由以上條件計算得：d2=ζ[f/φ(p)] 1/2=0.8×[30000/(1.5×20)] 1/2=25.3 根據(jù)機械設計手冊查標準取中徑為標準值 得中徑d2=27mm Tr=30×3 2.2驅動轉矩 驅動轉矩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′ 當量摩擦角ρ′=arctan[μs/cosα/2] 注：l為導程 l =3 ρ′為當量摩擦角 μs螺旋副摩擦系數(shù) 見機械設計手冊第二卷表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 標準值為30o 螺紋升角φ=arctan3/27π=2o 當量摩擦角ρ′=arctan0.08/cos15o=4.6o 驅動轉矩T1=F×( d2/2)tan(φ+ρ′) =(30000×27/2×tan6.6o)/1000 =30×13.5×tan6.6o =47N·m 要求10S內壓入，根據(jù)管套結合件圖，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秒內要轉120/3=40轉。 則螺桿轉速為 40×6=240（轉／分） 3.電動機的選擇 電機功率Pw= Tn/9.55（kw） =[（47×240）/9.55]×10-3 =1.2 kw 注：轉矩Tn=驅動轉矩×轉速 根據(jù)計算的電動機功率P=1.2KW，以及離合器完全脫開時的扭矩Tc1=100 N·m，所以選擇P=3KW的電動機，型號為14B5.6-D100LBH.4G表見《德森江浪CR3系列二成速電機》P14 4.離合器計算與選擇（機械設計手冊第二卷） 4.1彈簧壓力計算： F=2Tc/D[tan(α-ρ) –D/dμ] 注：Tc離合器的計算轉矩 N·mm Tc=(1.35--1.4)T D牙工作面的計算直徑 計算壓力時，取過載扭矩Tc1=62N·m 完全脫開時 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彈簧設計（機械設計手冊第二卷） 按結構尺寸，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許用切應力 查機械設計手冊第二卷表7.1-5 得σb=1810Mpa ，[τ]=0.35σb=633.5 Mpa ⑶求直徑d 初定旋轉比：C=D/d=12/1.6=7.5 查機械設計手冊第二卷圖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 見機械設計手冊第二卷表7.1-4 G=79×103μPa n=（79×103×1.64）/（8×123×4.5）=8 ⑹總圈數(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 負荷P1P2：安裝負荷P1= P′F1=4.7×9=42.3（N） 完全脫開時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矩，與軸用鍵聯(lián)接。表見P22-238 5.皮帶輪的選擇 根據(jù)傳遞功率P=3KW，轉速250轉/分 利用插入法見《機械設計手冊》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,我們計算得到的功率為3kw，所以選兩根皮帶。 V帶輪輪廓尺寸(基準寬度制):基準寬度Bd=14mm，基準線上槽深ha=4mm，基準線下槽深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 6.軸承的選擇 根據(jù)《機械設計手冊》 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 7.螺栓強度計算(機械設計手冊第二卷) 根據(jù)裝配圖可得支座(二)的受翻轉力矩螺栓所受的軸向力為FD 轉矩T=FD L0 （公式見機械設計手冊第二卷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 作用應力 σ=4×1.3 FD/πd12<[σ] 注：d1 螺紋小徑 σ 作用應力 [σ] 許用應力 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滿足強度要求 6.產品部分附圖（CAD） 6．1 V形塊 名 稱： V形塊 數(shù) 量： 1 材 料： 45 技術要求：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)壓不進的現(xiàn)象，故采用高度可調V型塊，以降低對專機零件加工的精度要求，可使專機裝配、調試簡單、方便，節(jié)約成本。 6．2 回轉壓板 名 稱： 回轉壓板 數(shù) 量： 1 材 料： 45 技術要求：銳邊處理，淬火HRC35-40，發(fā)黑。 作 用：針對管子較長，剛性較差，為防止二端施壓時管子受力失穩(wěn)而中間拱起，采用回轉壓板通過一滾輪（軸承）對其中間部位壓緊。 6．3 左離合器 名 稱：左離合器 數(shù) 量：1 材 料：40Cr 技術要求：去銳，調質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，當軸套壓到底時，壓入力會瞬間急增，為保護電機，需采用安全離合器進行過載保護，利用其可調整保護壓力，以限定最大壓入力。 6.4管套結合件 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 技術條件 壓裝時要保證二端軸套壓到底，并保證二軸套相對位置 6.5管套零件圖 7. 產品部分附圖（Solidworks） 此畢業(yè)設計圖紙是用CAD軟件制作，隨著社會的發(fā)展計算機技術也越來更新，計算機的應用也越來越普遍，對計算機功能的要求也越來越高。CAD制圖所缺少的是立體感。Solidworks 就是一種能彌補以上缺陷的繪圖軟件。下面我就對此軟件做個簡單的介紹，以及展示本設計中部分零件圖。 7.1 Solidworks 的簡單介紹 SolidWorks是由美國SolidWorks公司開發(fā)的三維機械CAD軟件，自1995年問世以來，以其強大的功能、易用性和創(chuàng)新性，極大地提高了機械工程師的設計效率，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提供了強大的基于特征的實體建模功能，用戶可以通過拉伸特征、旋轉特征、薄壁特征、抽殼特征、特征陣列以及打孔等操作實現(xiàn)產品的設計，方便地添加特征、更改特征以及將特征重新排序，對特征和草圖進行動態(tài)修改，并通過拖曳等方法實現(xiàn)實時設計修改。 在進行裝配設計時，可以直接參與其他零件并保持這種參考關系生成新零件，可以動態(tài)地查看裝配體的所有運動，并對運動零部件進行動態(tài)的干涉檢查和間隙檢測；還可以應用智能零件技術自動完成重復設計，運用智能化裝配技術完成自動捕捉并定義裝配關系。 在進行工程圖設計時，可以自動生成詳細、準確的工程圖樣，該工程圖是全相關的，即在修改圖樣時，三維模型、各個視圖、裝配體都會自動進行更新。 此外，SolidWorks還提供了功能強勁的全相關的鈑金設計和模具設計能力，以及開發(fā)的二次開發(fā)工具，從兒為用戶進一步擴充和定制系統(tǒng)功能統(tǒng)共了方便。 7.2 管套零件圖 7.2.1 軸套零件圖 （軸套零件圖剖視圖） 7.2.2 管子零件圖 （管子零件圖剖視圖） 7.3 管套裝配圖 （管套裝配圖剖視圖） 7.4 V型塊 （V型塊剖視圖） 7.5回轉壓板 （回轉壓板剖視圖） 7.6 左離合器 （左離合器剖視圖） 7.7 墊塊 （墊塊剖視圖） 第四章 結論 通過這次畢業(yè)設計，使我進一步理解了所學過的理論知識及具體運用了這些知識。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學課程的一次深入的全面的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在幾年的學習中占有重要的地位。 通過這次畢業(yè)設計，使自己對軸套壓裝專機的工作有了親身的體驗，了解了壓裝專機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不足和弊端，由此想出了用機器來代動手工壓裝，這樣不緊提高了工作效率、減少了勞動強度、也增強了定位精確度。但我們所設計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，電機頻繁啟動，鑒于以上不足，今后的設計可以采用液壓控制方案。 就我個人而言，希望通過這次畢業(yè)設計，對自己今后將從事的工作進行一次適應性訓練，通過設計鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。同時也學會了查圖表、資料、手冊等工具書。通過實例對軸套壓裝專機的制造和電機及減速器選擇，彈簧計算，離合器計算等做了一次練習。 總之，通過這次畢業(yè)課程設計使我受益匪淺，為以后的工作打下一個良好的基礎。在此，衷心感謝各位老師和同學的幫助和指導。 由于能力所限，設計中許多不足之處，希望各位老師給予批評指教。 第五章 致謝 這次畢業(yè)課程設計使我受益匪淺，為以后的工作打下一個良好的基礎。在此，感謝學院為我們精心安排的畢業(yè)課程設計和良好的學習環(huán)境，使我們能更快更好地完成畢業(yè)設計。特別感謝陳胡興老師為我們的畢業(yè)設計老師，以及在課程設計中為我們答疑解難，幫助我們克服了重重困難。同時給予我們莫大的鼓勵和支持，感謝！。 鳴謝《機械設計手冊》聯(lián)合編寫組 參考文獻 1、《機械設計手冊》聯(lián)合編寫組 《機械設計手冊》上冊（第二冊）第二版 化學工業(yè)出版社 1987年12月第2版 2、《機械設計手冊》聯(lián)合編寫組 《機械設計手冊》中冊 第二版 化學工業(yè)出版社 1982年10月第2版 3、《機械設計手冊》編委會 《機械設計手冊》新版 第2卷 機械工業(yè)出版社 2004年8月第3版 4、《機械設計手冊》編委會 《機械設計手冊》新版 第3卷 機械工業(yè)出版社 2004年8 月第3版 5、《機床夾具設計手冊》 上?？茖W技術出版社 6、《公差與配合技術手冊》 北京出版社 28 機械技術學院 畢 業(yè) 設 計 論 文 管套壓裝專機結構設計 學 生 姓 名： 吳 正 嚴 指導教師姓名： 陳 胡 興 講師 所在班級 數(shù)（機）50431 所在專業(yè) 數(shù)控機床加工技術 論文提交日期 2007年 4月23日 論文答辯日期2007 年 4月 24 日 答辯委員會主任 徐安林 主答辯人 魏昌洲 數(shù) 控 技 術 系 2007年 4 月 24 日 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 畢業(yè)設計說明書 題 目： 管套壓裝專機設計 學生姓名: 吳正嚴 專 業(yè)： 數(shù)控機床加工技術 指導教師: 陳胡興 職 稱： 講師 2007 年4 月8 日 目 錄 摘要及關鍵詞 1 1.設計思路 2 1.1 課題的目的與意義 2 1.2 對機械設計基本要素的認識 2 1.3 機械設計方法 3 1.4 針對本課題的設計思路 6 2.管套結合件（附圖一） 9 3.管套零件圖（附圖二） 10 4.引言 11 5.設計計算 13 5.1壓入力計算 13 5.2螺桿計算 14 5.3電動機的選擇 16 5.4離合器計算與選擇 16 5.5皮帶輪的選擇 19 5.6軸承的選擇 19 5.7螺栓強度計算 20 6.產品部分附圖（CAD） 22 6．1 V型塊 22 6．2 回轉壓板 23 6．3 左離合器 24 7.產品部分附圖（Solidworks） 25 7.1 Solidworks的簡單介紹 26 7.2 管套零件圖 27 7.2.1 軸套零件圖 27 7.2.2 管子零件圖 28 7.3 管套裝配圖 29 7.4 V型塊 30 7.5 回轉壓板 31 7.6 左離合器 32 7.7 墊塊 33 結論 34 致謝 35 參考文獻 36 摘要及關鍵詞 摘要：本課題設計的是一臺管子軸套壓裝專機。采用的總體方案是：在專機上定位兩軸套相對位置，利用電機減速機提供動力，通過皮帶輪帶動絲杠轉動，進而帶動裝有螺母的壓頭移動，將旋轉運動轉化為直線壓入運動。采用牙嵌式安全離合器進行過載保護，壓配后在管子相應位置通過鉆模板鉆孔。 關鍵詞：壓入力，設計，選擇 1．設計思路 1．1課題的目的與意義 管套壓裝專機設計，是對CAD/CAM專業(yè)的一次綜合訓練。此課題的目的是讓我們更好地掌握機械設計的內容和方法，能正確、合理地選用設計參數(shù)、機械結構；學會利用廠家提供的產品樣本合理選擇配套件；提高查閱設計手冊和正確使用標準的能力，尤其是利用計算機進行輔助設計的能力。通過這次工作前的適應性訓練，為今后從事專業(yè)工作打下良好的基礎。 1．2對機械設計基本要素的認識 機械設計首先要保證的是產品的功能及其可靠性，并保證產品有良好的工藝性。機械設計是一項創(chuàng)造性的勞動，新穎的設計要求有新的構思，對此，設計人員一方面應大膽地采用新理論和新結構，另一方面也要總結經(jīng)驗采用原有的成功的技術和結構。設計的過程是一個探索的過程，在設計的起始階段，應該允許發(fā)揮創(chuàng)造性而不受各種約束。即使發(fā)生許多不切實際的設想，也沒關系，這可以在設計的早期，在繪制圖樣以前加以糾正。通常要有幾套設計方案，要在各方面對這些方案進行對比，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構思。 產品要便于使用和減輕人的勞動強度。設計人員要使所設計的機器適應人，就必須考慮人的操作特征，其中包括：工作場所的空間分配，通風條件，色彩和照明，手柄、開關及踏腳的位置和尺寸，操作人員的體力，安全保護，操作人員的心理和習慣等。 機械設計的起始階段，設計人員要對產品是否為社會所需要，有無競爭力，有無銷路，是否經(jīng)濟，盈利多少等問題與管理人員、銷售人員磋商。 如上所述，機械設計涉及工程技術的各個領域。這些領域中所涉及到的基本要素有：材料、強度、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、風格；溫度、噪音、腐蝕；可靠性；控制；實用、安全、價格；以及維修等。 1．3機械設計方法 1．3．1機械設計步驟 機械設計是機械產品生產的第一道工序。在設計中要求對機器的工作原理、功能、結構、零部件設計，甚至加工制造和裝配方法都確定下來。因此，不同的設計者可能有不同的設計方案和設計步驟。但是，機械設計的共性規(guī)律是客觀存在的，需要不斷地總結和完善。機械設計的一般步驟：動向預測；方案設計；技術設計；施工設計；試生產。下面著重分析方案設計和技術設計。 1．3．2方案設計 根據(jù)設計任務書提出的對所設計機器的工作要求，首先對能滿足工作要求的多種設計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動形式來實現(xiàn)，所以這一步驟也是確定設計所需運動的方案。例如設計一臺往復運動的機器時，可采用的設計原理方案很多，有電動的，有氣動、液壓及其他組合機構等形式的，每種形式中還有多種機構能達到預期的運動，如齒輪齒條機構、絲桿螺母機構、凸輪機構、曲柄滑塊機構等。確定設計原理方案時，可把設計對象當作完整的系統(tǒng)，并將它分成具有各種分功能的機構及零件為子系統(tǒng)和元素，進行系統(tǒng)分析和機構分析、機構綜合和加以比較，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—經(jīng)濟論證來制定產品總體和主要部件方案，同時要確定關于工作原理、可靠性和強度的問題范圍，這些問題必須加以研究，有些要得到實驗驗證。要對不致太大影響技術任務書中規(guī)定的設計對象，它的最終主要指標的那些結構要素作近似計算。如果想在有接近于設計對象的實際樣機，就可以不經(jīng)過計算而擬訂各個機構要素，但在方案設計中，為了進行于選擇最優(yōu)設計方案有關的技術—經(jīng)濟計算，必須充分精確地估計對最終結果有影響的參數(shù)。例如，在設計機械傳動裝置方案時，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，而其誤差對最終結果沒有很大影響。 在簡化設計中，選擇最優(yōu)方案可以與機械的使用者和對該項機械有經(jīng)驗分得人員共同商定。 在確定設計原理方案時，還必須體現(xiàn)機械工業(yè)的技術發(fā)展政策。根據(jù)機械的實際工作情況，盡量采用微電子技術和新型材料，設計機電一體化產品。 1．3．3技術設計 在技術設計中，要擬定設計對象的總體和部件，具體確定零件的結構，對所設計的機械產品提出的要求是：制造和維護經(jīng)濟，操縱方便而安全，可靠性高，使用壽命長，為了能達到這些要求，零件應滿足一些準則，簡而言之，可以用：“明確、簡單、安全”六字來表達。 所謂明確主要指結構的形狀和尺寸關系清晰，作用關系可以預測和計算，功能明確，也即能量、信息和物料的轉換與流動走向明確。一個明確的結構應避免產生附加載荷、附加變形和可能的劇烈磨損，應盡可能見效載荷和溫度應力引起的變形。明確的結構是實現(xiàn)產品預定技術功能的前提。 所謂簡單，一般是指形狀簡單，零件數(shù)少，相對運動副少，磨損件少，使用、維護、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致另一當面的復雜。一旦出現(xiàn)這種情況應予協(xié)調。 安全性包括由小到大的五個范圍：結構構件的安全性；功能的安全性；運行的安全性；工作的安全性和環(huán)境的安全性。這五個范圍相互之間是關聯(lián)的，應該統(tǒng)盤考慮。 在結構設計時主要采用安全技術、間接安全技術和指示安全技術來解決產品的安全問題。 在上述結構設計準則下，應考慮技術設計中出現(xiàn)的強度、剛度、抗振性、耐磨性、工藝性等問題。如載荷的合理分配、結構的合理傳力、運動中的穩(wěn)定性等。 操縱條件和操縱方便對機械的可靠性和勞動生產率有很大影響，因為很多機械產品的工作效果取決于人機系統(tǒng)的指標。如產品在運行中噪聲大、振動強、手柄作用力大、檢查不便、變速困難等等，易導致疲勞，違反操作而可能引起事故。 標準化對所設計的產品的制造成本和運行經(jīng)濟有很大意義。實現(xiàn)了標準化，可使機械產品的成本有所降低，設計周期有所縮短，可靠性則有所提高 機械設計和繪圖是密切聯(lián)系的工作，因為機械設計是一種創(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，一個有經(jīng)驗的設計者在構思時，總是需要反復的修改初步設計總圖。 設計人員按照他所繪制的初步設計總圖，簡單計算或估算機械的各主要零件的受力、強度、形狀、尺寸和重量等，如發(fā)現(xiàn)原來所選的結構不可行或不實際，則要調整或修改結構，還要考慮有沒有發(fā)生過熱、過度磨損和過早發(fā)生疲勞破壞的危險部位，并采取措施解決。 在這階段，設想中的機器初步成型了，設計人員通過初步設計總圖的繪制，會發(fā)現(xiàn)各部分的形狀、尺寸和比例大小有許多矛盾，當需要加強或改進某一方面，可能會削弱或惡化另一方面，必須權衡取舍，在各方面保持平衡以達到最佳綜合效果。這時，設計人員的經(jīng)驗起著重要作用。 在修改初步設計的總圖的過程中，還需對初步設計進行技術-經(jīng)濟分析，一般原則是：選那些結構復雜的、重量大的、尺寸大的、材料貴的、性能差的、技術水平低的，以及批量大的、工藝復雜的、遠材料消耗高的、成品率低的那些零件進行分析，并據(jù)此修改設計，以期得到技術—經(jīng)濟指標高的初步設計總圖。 1．4．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 針對本課題的設計思路 此次畢業(yè)設計的課題是設計一臺管子軸套壓裝專機。根據(jù)設計任務書的要求，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，在相應位置要鉆攻螺孔，具體尺寸及要求見附圖—管套結合件圖。 分析管套結合件圖，管套結合是過盈配合，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度太大，相互位置尺寸不易保證，使用壓裝專機勢在必行。 根據(jù)設計任務書的要求，在10秒鐘內要壓到位，工作行程為100mm，壓入速度范圍大。速度快些，效率雖會提高，但結合時沖擊會很大，尤其是在管套壓到底時，所以選擇時間為10秒完成壓套動作。 專機方案的確定，最重要的是選擇一種往復運動機構。最常用的形式有：齒輪—齒條機構加滾動或滑動導軌；絲杠螺母機構（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—減速機，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，過載時皮帶會打滑，可以起到輔助的保護作用，但不能用作經(jīng)常的安全保護使用。 二套之間的相對位置可通過定位實現(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)近三年所學專業(yè)知識，通過參閱機械設計手冊、夾具設計手冊及相關圖冊資料，結合考慮專機制造成本和周期，本人擬采用的總體方案是：利用電機減速機提供動力，通過皮帶輪帶動絲杠轉動，進而帶動裝有螺母的壓頭移動，將旋轉運動轉化為直線壓入運動。 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，當軸套壓到底時，壓入力會瞬間急增，為保護電機，需采用安全離合器進行過載保護，利用其可調整保護壓力，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)壓不進的現(xiàn)象，故采用高度可調V型塊，以降低對專機零件加工的精度要求，可使專機裝配、調試簡單、方便，節(jié)約成本。針對管子較長，剛性較差，為防止二端施壓時管子受力失穩(wěn)而中間拱起，采用回轉壓板通過一滾輪（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，但考慮到專機工作時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)管套結合件圖，在專機上相應位置安裝鉆模板。當安全離合器開始打滑，操作工即停止電機。此時用手槍鉆通過鉆模板進行鉆孔，然后啟動電機反轉退回壓頭到位后停止，再卸下工件進行人工或機動攻絲。 減速機的輸出轉速要和壓頭移動速度相配，即要選擇相應的絲桿螺距。減速機應選用國產著名品牌，以保證產品質量。如選擇不到相應產品，也可自行設計、制造。 該設計方案經(jīng)慎重考慮，多方論證，應是切實可行的。當然可采用滾珠絲桿螺母副加滾動導軌的形式，磨損小，壽命長，傳動效率更高，但制造成本也會大幅提高。 該專機可解決人工裝配時勞動強度大、效率低、定位精度低的問題，可滿足大批量生產要求。 2.管套結合件（附圖一） 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 技術條件 壓裝時要保證二端軸套壓到底，并保證二軸套相對位置 3.管套零件圖（附圖二） 4. 引言 畢業(yè)設計是在學完了專業(yè)課，并經(jīng)歷了生產實習的基礎上進行的最后一個教學環(huán)節(jié)，是對之前所學課程的一次總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，它在幾年的學習中占有十分重要的地位。 就我個人而言，希望通過這次畢業(yè)設計，對自己今后從事的工作，進行一次適應性的訓練，通過設計鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，特別是利用計算機進行輔助設計的能力，為今后從事專業(yè)工作打下良好的基礎。 此次畢業(yè)設計的課題是設計一臺管子軸套壓裝專機。根據(jù)設計任務書的要求，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，在相應位置要鉆攻螺孔，具體尺寸及要求見管套結合件圖。 根據(jù)所學專業(yè)知識，通過參閱機械設計手冊及圖冊資料，本人采用的總體方案是：利用電機減速機帶動絲杠螺母的傳動方式，通過絲杠螺母結構將旋轉運動轉化為直線壓入運動。 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，當軸套壓到底時，壓入力會瞬間急增，為保護電機，需采用安全離合器進行過載保護，利用其可調整保護壓力，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)壓不進的現(xiàn)象，故采用高度可調V型塊，以降低對專機零件加工的精度要求，可使專機裝配、調試簡單、方便，節(jié)約成本。針對管子較長，剛性較差，為防止二端施壓時管子受力失穩(wěn)而中間拱起，采用回轉壓板通過一滾輪對其中間部位壓緊。絲杠支承采用深溝球軸承和單向推力軸承組合，以減小摩擦力、延長使用壽命。 根據(jù)管套結合件圖，在專機上相應位置安裝鉆模板。當安全離合器開始打滑，操作工即停止電機。此時用手槍鉆通過鉆模板進行鉆孔，然后啟動電機反轉退回壓頭到位后停止，再卸下工件進行人工或機動攻絲。 該專機可解決人工裝配時勞動強度大、效率低、定位精度低的問題， 滿足了大批量生產要求。 下面是專機設計時的主要零件、外購件、標準件的計算和選用步驟。 由于能力所限，設計中當有許多不足之處，希望各位老師給予批評指教。 5 .設計計算 5.1 壓入力計算： 5.1.1最大過盈 根據(jù)裝配圖上技術要求，管子與軸套的配合要求是 H8/r7 所以最大過盈δmax δmax=59μm 5.1.2所需軸向壓入力P作用(千克) 根據(jù)裝配圖上技術要求，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) 5.1.3配合面壓強p計算 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) 5.2 螺桿計算： 5.2.1螺桿中徑 (機械設計手冊第二卷 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 見機械設計手冊第二卷表15 2-9 螺桿的材料為45鋼 螺母的材料為青銅 查設計手冊得P=20Mpa 由上面計算得到最大的軸向載荷F=pg=30000N 由以上條件計算得：d2=ζ[f/φ(p)] 1/2=0.8×[30000/(1.5×20)] 1/2=25.3 根據(jù)機械設計手冊查標準取中徑為標準值 得中徑d2=27mm Tr=30×3 5.2.2驅動轉矩 驅動轉矩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′ 當量摩擦角ρ′=arctan[μs/cosα/2] 注：l為導程 l =3 ρ′為當量摩擦角 μs螺旋副摩擦系數(shù) 見機械設計手冊第二卷表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 標準值為30o 螺紋升角φ=arctan3/27π=2o 當量摩擦角ρ′=arctan0.08/cos15o=4.6o 驅動轉矩T1=F×( d2/2)tan(φ+ρ′) =(30000×27/2×tan6.6o)/1000 =30×13.5×tan6.6o =47N·m 要求10S內壓入，根據(jù)管套結合件圖，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秒內要轉120/3=40轉。 則螺桿轉速為 40×6=240（轉／分） 5.3 電動機的選擇 電機功率Pw= Tn/9.55（kw） =[（47×240）/9.55]×10-3 =1.2 kw 注：轉矩Tn=驅動轉矩×轉速 根據(jù)計算的電動機功率P=1.2KW，以及離合器完全脫開時的扭矩Tc1=100 N·m，所以選擇P=3KW的電動機，型號為14B5.6-D100LBH.4G表見《德森江浪CR3系列二成速電機》P14 5.4 離合器計算與選擇（機械設計手冊第二卷） 5.4.1彈簧壓力計算： F=2Tc/D[tan(α-ρ) –D/dμ] 注：Tc離合器的計算轉矩 N·mm Tc=(1.35--1.4)T D牙工作面的計算直徑 計算壓力時，取過載扭矩Tc1=62N·m 完全脫開時 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 5.4.2彈簧設計（機械設計手冊第二卷） 按結構尺寸，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許用切應力 查機械設計手冊第二卷表7.1-5 得σb=1810Mpa ，[τ]=0.35σb=633.5 Mpa ⑶求直徑d 初定旋轉比：C=D/d=12/1.6=7.5 查機械設計手冊第二卷圖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 見機械設計手冊第二卷表7.1-4 G=79×103μPa n=（79×103×1.64）/（8×123×4.5）=8 ⑹總圈數(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 負荷P1P2：安裝負荷P1= P′F1=4.7×9=42.3（N） 完全脫開時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) 5.4.3 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矩，與軸用鍵聯(lián)接。表見P22-238 5.5皮帶輪的選擇 根據(jù)傳遞功率P=3KW，轉速250轉/分 利用插入法見《機械設計手冊》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,我們計算得到的功率為3kw，所以選兩根皮帶。 V帶輪輪廓尺寸(基準寬度制):基準寬度Bd=14mm，基準線上槽深ha=4mm，基準線下槽深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 5.6 軸承的選擇 根據(jù)《機械設計手冊》 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 5.7 螺栓強度計算(機械設計手冊第二卷) 根據(jù)裝配圖可得支座(二)的受翻轉力矩螺栓所受的軸向力為FD 轉矩T=FD L0 （公式見機械設計手冊第二卷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 作用應力 σ=4×1.3 FD/πd12<[σ] 注：d1 螺紋小徑 σ 作用應力 [σ] 許用應力 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滿足強度要求 6.產品部分附圖（CAD） 6．1 V形塊 名 稱： V形塊 數(shù) 量： 1 材 料： 45 技術要求：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)壓不進的現(xiàn)象，故采用高度可調V型塊，以降低對專機零件加工的精度要求，可使專機裝配、調試簡單、方便，節(jié)約成本。 6．2 回轉壓板 名 稱： 回轉壓板 數(shù) 量： 1 材 料： 45 技術要求：銳邊處理，淬火HRC35-40，發(fā)黑。 作 用：針對管子較長，剛性較差，為防止二端施壓時管子受力失穩(wěn)而中間拱起，采用回轉壓板通過一滾輪（軸承）對其中間部位壓緊。 6．3 左離合器 名 稱：左離合器 數(shù) 量：1 材 料：40Cr 技術要求：去銳，調質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，當軸套壓到底時，壓入力會瞬間急增，為保護電機，需采用安全離合器進行過載保護，利用其可調整保護壓力，以限定最大壓入力。 7. 產品部分附圖（Solidworks） 此畢業(yè)設計圖紙是用CAD軟件制作，隨著社會的發(fā)展計算機技術也越來更新，計算機的應用也越來越普遍，對計算機功能的要求也越來越高。CAD制圖所缺少的是立體感。Solidworks 就是一種能彌補以上缺陷的繪圖軟件。下面我就對此軟件做個簡單的介紹，以及展示本設計中部分零件圖。 7.1 Solidworks 的簡單介紹 SolidWorks是由美國SolidWorks公司開發(fā)的三維機械CAD軟件，自1995年問世以來，以其強大的功能、易用性和創(chuàng)新性，極大地提高了機械工程師的設計效率，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提供了強大的基于特征的實體建模功能，用戶可以通過拉伸特征、旋轉特征、薄壁特征、抽殼特征、特征陣列以及打孔等操作實現(xiàn)產品的設計，方便地添加特征、更改特征以及將特征重新排序，對特征和草圖進行動態(tài)修改，并通過拖曳等方法實現(xiàn)實時設計修改。 在進行裝配設計時，可以直接參與其他零件并保持這種參考關系生成新零件，可以動態(tài)地查看裝配體的所有運動，并對運動零部件進行動態(tài)的干涉檢查和間隙檢測；還可以應用智能零件技術自動完成重復設計，運用智能化裝配技術完成自動捕捉并定義裝配關系。 在進行工程圖設計時，可以自動生成詳細、準確的工程圖樣，該工程圖是全相關的，即在修改圖樣時，三維模型、各個視圖、裝配體都會自動進行更新。 此外，SolidWorks還提供了功能強勁的全相關的鈑金設計和模具設計能力，以及開發(fā)的二次開發(fā)工具，從兒為用戶進一步擴充和定制系統(tǒng)功能統(tǒng)共了方便。 7.2 管套零件圖 7.2.1 軸套零件圖 （剖視圖） 7.2.2 管子零件圖 （剖視圖） 7.3 管套裝配圖 （剖視圖） 7.4 V型塊 （剖視圖） 7.5回轉壓板 （剖視圖） 7.6 左離合器 （剖視圖） 7.7 墊塊 （剖視圖） 結論 通過這次畢業(yè)設計，使我進一步理解了所學過的理論知識及具體運用了這些知識。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學課程的一次深入的全面的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在幾年的學習中占有重要的地位。 通過這次畢業(yè)設計，使自己對軸套壓裝專機的工作有了親身的體驗，了解了壓裝專機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不足和弊端，由此想出了用機器來代動手工壓裝，這樣不緊提高了工作效率、減少了勞動強度、也增強了定位精確度。但我們所設計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，電機頻繁啟動，鑒于以上不足，今后的設計可以采用液壓控制方案。 就我個人而言，希望通過這次畢業(yè)設計，對自己今后將從事的工作進行一次適應性訓練，通過設計鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。同時也學會了查圖表、資料、手冊等工具書。通過實例對軸套壓裝專機的制造和電機及減速器選擇，彈簧計算，離合器計算等做了一次練習。 總之，通過這次畢業(yè)課程設計使我受益匪淺，為以后的工作打下一個良好的基礎。在此，衷心感謝各位老師和同學的幫助和指導。 由于能力所限，設計中許多不足之處，希望各位老師給予批評指教。 參考文獻 1、《機械設計手冊》聯(lián)合編寫組 《機械設計手冊》上冊（第二冊）第二版 化學工業(yè)出版社 1987年12月第2版 2、《機械設計手冊》聯(lián)合編寫組 《機械設計手冊》中冊 第二版 化學工業(yè)出版社 1982年10月第2版 3、《機械設計手冊》編委會 《機械設計手冊》新版 第2卷 機械工業(yè)出版社 2004年8月第3版 4、《機械設計手冊》編委會 《機械設計手冊》新版 第3卷 機械工業(yè)出版社 2004年8 月第3版 5、《機床夾具設計手冊》 上?？茖W技術出版社 6、《公差與配合技術手冊》 北京出版社 36