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订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕业设计说明书 管套压装专机结构设计 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 摘要: 管套压装专机是用来代替人工压配安装轴、 轴承和轴套的一种专用机。 它通过在专机上定位两轴套相对位置,利用电机减速机提供动力,通过皮带轮带 动丝杠转动,进而带动装有螺母的压头移动,将旋转运动转化为直线压入运动。 采用牙嵌式安全离合器进行过载保护,压配后在管子相应位置通过钻模板钻孔。 关键词:管套压装专机 压入力 结构设计 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 目 录 第一章 引言 1 第二章 机械设计方法 2 2 . 1 机械设计步骤 2 2 . 2 方案设计 2 2 . 3 技术设计 2 2 . 4 针对本课题的设计思路 4 第三章 系统原理 6 3 . 1 系统原理及硬件框图 6 3 . 2 工作原理 6 3 . 3 设计思路 6 3 . 3 . 1 课题的目的与意义 6 3 . 3 . 2 对机械设计基本要素的认识 6 3 . 4 设计计算 7 3 . 4 . 1 压入力计算7 3 . 4 . 2 螺杆计算8 3 . 4 . 3 电动机的选择9 3 . 4 . 4 离合器计算与选择9 3 . 4 . 5 皮带轮的选择 1 1 3 . 4 . 6 轴承的选择 1 2 3 . 4 . 7 螺栓强度计算 1 2 第四章 产品附图介绍(C A D )1 4 4 . 1 计算机辅助设计的简要历史 1 4 4 . 2 计算机辅助设计 1 5 4 . 3 C A D 二维绘图 1 6 4 . 4 C A D 三维绘图 1 6 4 . 5 计算机辅助绘图的好处 1 6 4 . 5 . 1 速度 1 7 4 . 5 . 2 准确 1 7 4 . 5 . 3 存储 1 7 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 4 . 5 . 4 传输 1 7 4 . 5 . 5 质量 1 7 4 . 5 . 6 修改 1 7 第五章 产品相关部件介绍 1 8 5 . 1 同步电机介绍 1 8 5 . 1 . 1 同步电机和异步电机的区别 1 8 5 . 1 . 2 同步电机的运行原理 1 8 5 . 1 . 3 同步电机的分类 1 8 5 . 2 离合器的介绍 1 9 5 . 2 . 1 离合器的功用 1 9 5 . 2 . 2 离合器的分类 1 9 5 . 2 . 3 离合器的工作原理 2 0 5 . 3 产品部分零件图 2 5 V 形块 2 5 回转压板 2 6 左离合器 2 7 管套结合件 2 8 管套零件图 2 9 5 . 4 产品部分附图(S o l i d w o r k s ) 3 0 5 . 4 . 1 S o l i d w o r k s 的简单介绍 3 0 5 . 4 . 2 管套零件图3 1 轴套零件图 3 1 管子零件图 3 2 管套装配图3 3 V 型块 3 4 回转压板3 5 左离合器3 6 垫块3 7 第六章 结论 3 8 第七章 毕业设计总结 3 9 第八章 致谢 4 1 参考文献 4 2 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 第一章 引言 随着机械行业的大发展, 轴、 轴承和轴套的使用也越来越广泛, 而轴与轴承、 轴套的配合为过盈配合 H 8 / r 7 ,所需压入力较大,且随压入长度增大而增大。在 无缝钢管二端要均匀压入二轴套,且要保证二轴套相对位置,轴套压到底后,在 相应位置要钻攻螺孔。按照机械设备安装工程施工及验收通用规范( ) 中 第条装配前应测量孔和轴的配合部位尺寸及 进入端倒角角度与尺寸。根据实测的平均值,应按设计要求和本规范附录十六选 择装配方法。 第条在常温下装配时应将配合面清洗洁净,并涂 一薄层不含二硫化钼添加剂的润滑油; 装入时用力应均匀, 不得直接打击装配件。 第条纵向过盈连结的装配宜采用压装法。压装设备的压力,宜为 压入力的倍;压入或压出速度不宜大于/ 。压入后 内,不得承受负载的要求,如果使用人工装配不但劳动强度大、效率低、 定位精度低,而且满足不了大批量生产要求。所以使用一个专用的管套压装专机 以成为发展趋势。 本论文设计的专机不但可解决人工装配时劳动强度大、 效率低、 定位精度低的问题,而且满足了大批量生产要求。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 第二章 设计 2 . 1 机械设计步骤 机械设计是机械产品生产的第一道工序。在设计中要求对机器的工作原理、 功能、结构、零部件设计,甚至加工制造和装配方法都确定下来。因此,不同的 设计者可能有不同的设计方案和设计步骤。但是,机械设计的共性规律是客观存 在的,需要不断地总结和完善。机械设计的一般步骤:动向预测;方案设计;技 术设计;施工设计;试生产。下面着重分析方案设计和技术设计。 2 . 2 方案设计 根据设计任务书提出的对所设计机器的工作要求, 首先对能满足工作要求的 多种设计原理方案加以分析比较。 由于任何工作原理都必须通过一定的运动形式 来实现,所以这一步骤也是确定设计所需运动的方案。例如设计一台往复运动的 机器时,可采用的设计原理方案很多,有电动的,有气动、液压及其他组合机构 等形式的,每种形式中还有多种机构能达到预期的运动,如齿轮齿条机构、丝杆 螺母机构、凸轮机构、曲柄滑块机构等。确定设计原理方案时,可把设计对象当 作完整的系统,并将它分成具有各种分功能的机构及零件为子系统和元素,进行 系统分析和机构分析、机构综合和加以比较,选择最优方案。 在这一阶段, 要按选择最优方案所需的技术经济论证来制定产品总体和主 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 要部件方案,同时要确定关于工作原理、可靠性和强度的问题范围,这些问题必 须加以研究,有些要得到实验验证。要对不致太大影响技术任务书中规定的设计 对象,它的最终主要指标的那些结构要素作近似计算。如果想在有接近于设计对 象的实际样机,就可以不经过计算而拟订各个机构要素,但在方案设计中,为了 进行于选择最优设计方案有关的技术经济计算, 必须充分精确地估计对最终结 果有影响的参数。例如,在设计机械传动装置方案时,为了选择传动型式(丝杆 螺母传动,行星齿轮传动、蜗杆传动等) ,必须具有一些数据能求得要素尺寸, 从而确定对比方案的重量和外廓尺寸,而其误差对最终结果没有很大影响。 在简化设计中, 选择最优方案可以与机械的使用者和对该项机械有经验分得 人员共同商定。 在确定设计原理方案时,还必须体现机械工业的技术发展政策。根据机械的 实际工作情况,尽量采用微电子技术和新型材料,设计机电一体化产品。 2 . 3 技术设计 在技术设计中,要拟定设计对象的总体和部件,具体确定零件的结构,对所 设计的机械产品提出的要求是:制造和维护经济,操纵方便而安全,可靠性高, 使用寿命长,为了能达到这些要求,零件应满足一些准则,简而言之,可以用: “明确、简单、安全”六字来表达。 所谓明确主要指结构的形状和尺寸关系清晰,作用关系可以预测和计算,功 能明确,也即能量、信息和物料的转换与流动走向明确。一个明确的结构应避免 产生附加载荷、附加变形和可能的剧烈磨损,应尽可能见效载荷和温度应力引起 的变形。明确的结构是实现产品预定技术功能的前提。 所谓简单,一般是指形状简单,零件数少,相对运动副少,磨损件少,使用、 维护、保养方便等。但对于具体情况要具体分析。不希望某一方面的简单导致另 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 一当面的复杂。一旦出现这种情况应予协调。 安全性包括由小到大的五个范围:结构构件的安全性;功能的安全性;运行 的安全性;工作的安全性和环境的安全性。这五个范围相互之间是关联的,应该 统盘考虑。 在结构设计时主要采用安全技术、 间接安全技术和指示安全技术来解决产品 的安全问题。 在上述结构设计准则下,应考虑技术设计中出现的强度、刚度、抗振性、耐 磨性、 工艺性等问题。 如载荷的合理分配、 结构的合理传力、 运动中的稳定性等。 操纵条件和操纵方便对机械的可靠性和劳动生产率有很大影响, 因为很多机 械产品的工作效果取决于人机系统的指标。如产品在运行中噪声大、振动强、手 柄作用力大、 检查不便、 变速困难等等, 易导致疲劳, 违反操作而可能引起事故。 标准化对所设计的产品的制造成本和运行经济有很大意义。实现了标准化, 可使机械产品的成本有所降低,设计周期有所缩短,可靠性则有所提高 机械设计和绘图是密切联系的工作,因为机械设计是一种创造性的形象思 维,而绘画则是将形象思维表现出来的最好方法。形象思维的结果,不通过图的 表现总是模糊和支离的,并且难以精确无误的传给别人,一个有经验的设计者在 构思时,总是需要反复的修改初步设计总图。 设计人员按照他所绘制的初步设计总图, 简单计算或估算机械的各主要零件 的受力、强度、形状、尺寸和重量等,如发现原来所选的结构不可行或不实际, 则要调整或修改结构,还要考虑有没有发生过热、过度磨损和过早发生疲劳破坏 的危险部位,并采取措施解决。 在这阶段,设想中的机器初步成型了,设计人员通过初步设计总图的绘制, 会发现各部分的形状、 尺寸和比例大小有许多矛盾, 当需要加强或改进某一方面, 可能会削弱或恶化另一方面,必须权衡取舍,在各方面保持平衡以达到最佳综合 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 效果。这时,设计人员的经验起着重要作用。 在修改初步设计的总图的过程中,还需对初步设计进行技术- 经济分析,一 般原则是:选那些结构复杂的、重量大的、尺寸大的、材料贵的、性能差的、技 术水平低的,以及批量大的、工艺复杂的、远材料消耗高的、成品率低的那些零 件进行分析,并据此修改设计,以期得到技术经济指标高的初步设计总图。 2 . 4本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径) : 针对本课题的设计思路 此次毕业设计的课题是设计一台管子轴套压装专机。根据设计任务书的要 求,在无缝钢管二端要均匀压入二轴套,且要保证二轴套相对位置,轴套压到底 后,在相应位置要钻攻螺孔,具体尺寸及要求见附图管套结合件图。 分析管套结合件图,管套结合是过盈配合,需要较大的压入力,且要保证套 和管子上螺孔的相对位置,显然用人工压配劳动强度太大,相互位置尺寸不易保 证,使用压装专机势在必行。 根据设计任务书的要求,在 1 0秒钟内要压到位,工作行程为 1 0 0 m m ,压入 速度范围大。速度快些,效率虽会提高,但结合时冲击会很大,尤其是在管套压 到底时,所以选择时间为 1 0 秒完成压套动作。 专机方案的确定,最重要的是选择一种往复运动机构。最常用的形式有:齿 轮齿条机构加滚动或滑动导轨;丝杠螺母机构(滑动或滚珠丝杆螺母副) ;气 动或液压传动装置等。 原动件可采用电机减速机, 动力通过皮带轮传至执行件。 采用皮带轮的好处是柔性传动,过载时皮带会打滑,可以起到辅助的保护作用, 但不能用作经常的安全保护使用。 二套之间的相对位置可通过定位实现。利用套上4 8凸台和9孔及1 0 0 端面定位,9孔装入菱形销, 4 8凸台插入定位沉孔, 用这样的类似于一面二 销的六点完全定位方式保证相对位置,其中一只套定位在压头上,另一只套定位 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 于固定支座上。 根据近三年所学专业知识,通过参阅机械设计手册、夹具设计手册及相关图 册资料,结合考虑专机制造成本和周期,本人拟采用的总体方案是:利用电机减 速机提供动力,通过皮带轮带动丝杠转动,进而带动装有螺母的压头移动,将旋 转运动转化为直线压入运动。 由于轴套与轴之间的配合为过盈配合 H 8 / r 7 ,所需压入力较大,且随压入长 度增大而增大,当轴套压到底时,压入力会瞬间急增,为保护电机,需采用安全 离合器进行过载保护,利用其可调整保护压力,以限定最大压入力。 管子由 V 型块定位,考虑到管、套在压入前定位的同心度要求很高,否则可 能会出现压不进的现象,故采用高度可调 V 型块,以降低对专机零件加工的精度 要求,可使专机装配、调试简单、方便,节约成本。针对管子较长,刚性较差, 为防止二端施压时管子受力失稳而中间拱起,采用回转压板通过一滚轮(轴承) 对其中间部位压紧。 丝杠支承可采用滑动轴承和单向推力轴承组合, 或采用深沟球轴承和单向推 力轴承组合,但考虑到专机工作时径向力较小而轴向力很大,为减小摩擦力、延 长使用寿命,选择后者的支承方式。 根据管套结合件图, 在专机上相应位置安装钻模板。 当安全离合器开始打滑, 操作工即停止电机。此时用手枪钻通过钻模板进行钻孔,然后启动电机反转退回 压头到位后停止,再卸下工件进行人工或机动攻丝。 减速机的输出转速要和压头移动速度相配,即要选择相应的丝杆螺距。减速 机应选用国产著名品牌, 以保证产品质量。 如选择不到相应产品, 也可自行设计、 制造。 该设计方案经慎重考虑,多方论证,应是切实可行的。当然可采用滚珠丝杆 螺母副加滚动导轨的形式,磨损小,寿命长,传动效率更高,但制造成本也会大 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 幅提高。 该专机可解决人工装配时劳动强度大、效率低、定位精度低的问题,可满足 大批量生产要求。 第三章 系统原理 3 . 1 系统原理及硬件框图 管子轴套压装专机利用电机减速机带动丝杠螺母的传动方式, 通过丝杠螺母 结构将旋转运动转化为直线压入运动的原理在无缝钢管二端均匀压入二轴套, 且 保证二轴套的相对位置。系统硬件框图如(图一) 图一 3 . 2 工作原理 先通过定位实现二套之间的相对位置。通过高度可调V型块来保证管、套在 压入前定位的同心度,用回转压板通过一滚轮(轴承)对管子中间部位压紧防止 动力机构 传动机构 执行机构 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 电机开始旋转 二端施压时管子受力失稳而中间拱起。 对安全离合器进行调整以限定最大压入力 从而保护电机 打开电机开关 减速机 输出转速要和压头移动速度相配 转速 皮带轮 皮带轮旋转 丝杠支承 丝杠转动 装有螺母的压头 移动 轴套压入 到达指定位置 安全离合器 打滑 操作工即停止电机 3 . 3 设计思路 3 . 3 . 1 课题的目的与意义 此课题的目的是让我们更好地掌握机械设计的内容和方法,能正确、合理地 选用设计参数、机械结构;学会利用厂家提供的产品样本合理选择配套件;提高 查阅设计手册和正确使用标准的能力,尤其是利用计算机进行辅助设计的能力。 通过这次工作前的适应性训练,为今后从事专业工作打下良好的基础。 3 . 3 . 2 对机械设计基本要素的认识 机械设计首先要保证的是产品的功能及其可靠性, 并保证产品有良好的工艺 性。机械设计是一项创造性的劳动,新颖的设计要求有新的构思,对此,设计人 员一方面应大胆地采用新理论和新结构, 另一方面也要总结经验采用原有的成功 的技术和结构。设计的过程是一个探索的过程,在设计的起始阶段,应该允许发 挥创造性而不受各种约束。即使发生许多不切实际的设想,也没关系,这可以在 设计的早期,在绘制图样以前加以纠正。通常要有几套设计方案,要在各方面对 这些方案进行对比,从中选择最佳方案。最后选定的方案可能是各套方案中最好 部分的组合,也可能是未被接受方案中的某个构思。 产品要便于使用和减轻人的劳动强度。设计人员要使所设计的机器适应人, 就必须考虑人的操作特征,其中包括:工作场所的空间分配,通风条件,色彩和 照明,手柄、开关及踏脚的位置和尺寸,操作人员的体力,安全保护,操作人员 的心理和习惯等。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 机械设计的起始阶段,设计人员要对产品是否为社会所需要,有无竞争力, 有无销路,是否经济,盈利多少等问题与管理人员、销售人员磋商。 如上所述,机械设计涉及工程技术的各个领域。这些领域中所涉及到的基本 要素有:材料、强度、挠度、刚度、稳定度;摩擦、磨损、润滑;形状、尺寸、 表面加工、体积、重量、风格;温度、噪音、腐蚀;可靠性;控制;实用、安全、 价格;以及维修等。 3 . 4 设计计算 3 . 4 . 1 压入力计算: 1 . 1 最大过盈 根据装配图上技术要求,管子与轴套的配合要求是 H 8 / r 7 所以最大过盈m a x m a x = 5 9 m 1 . 2 所需轴向压入力 P 作用( 千克) 根据装配图上技术要求,轴套两端的最大压入长度 l 为 1 0 0 m m p = P / f dl P = f dl其中 f 取 0 . 0 8 注:d1:包容面直径,f :摩擦系数 1 . 3 配合面压强 p 计算 配合件材料不同: P m a x = m a x / d ( c1 /e1) + ( c2/ e2) 1 0 - 4 公斤/ 厘米 被包容件 Q 2 3 5 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 包容件 H T 2 0 0 C1= 1 + ( d1/ d ) 2 / 1 - ( d1/ d ) 2 - u 1 C2= 1 + ( d / d2) 2 / 1 - ( d / d2) 2 + u 2 注: d 配合面公称直径 d = 4 0 m m = 4 c m d1被包容件内孔直径 d1= 3 2 m m = 3 . 2 c m d2包容件外径 d2= 5 0 m m = 5 c m u1被包容件的波松比 见表 1 - 7 P4 u1= 0 . 2 4 - - 0 . 2 8 取 u1= 0 . 2 5 u2包容件的波松比 见表 1 - 7 P4 u2= 0 . 2 3 - - 0 . 2 7 取 u2= 0 . 2 5 l 配合长度 l = 5 0 2 = 1 0 0 m m = 1 0 c m 公斤/ 厘米 2 E1被包容件的弹性模数 见表 1 - 7 P4 E1= ( 2 . 0 - - 2 . 1 ) 1 0 6 取 E1= 2 1 0 6 E2包容件的弹性模数 见表 1 - 7 P4 E2= ( 1 . 1 5 - - 1 . 6 0 ) 1 0 6 取 E1 =1 . 5 1 0 6 C1= 1 + ( 3 2 / 4 0 ) 2 / 1 - ( 3 2 / 4 0 ) 2 - 0 . 2 5 = 4 . 3 C2= 1 + ( 4 0 / 5 0 ) 2 / 1 - ( 4 0 / 5 0 ) 2 + 0 . 2 5 = 4 . 8 P m a x = 5 9 / 4 4 . 3 / ( 2 1 0 6 ) + 4 . 8 / ( 1 . 5 1 0 6 ) 1 0 - 4 = 2 . 7 6 公斤/ 厘米 2 P = p / f d l = 2 . 7 6 0 . 0 8 4 0 1 0 0 = 2 7 7 3 k g 取 P = 3 0 0 0 公斤( m a x ) 3 . 4 . 2 螺杆计算: 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 . 1 螺杆中径 ( 机械设计手册第二卷 表 1 5 2 - 3 ) 螺杆中径 d2= f / ( p ) 1 / 2 梯形齿= 0 . 8 整体式螺母 = 1 . 5 P 许用压强 见机械设计手册第二卷表 1 5 2 - 9 螺杆的材料为 4 5 钢 螺母的材料为青铜 查设计手册得 P = 2 0 M p a 由上面计算得到最大的轴向载荷 F = p g = 3 0 0 0 0 N 由以上条件计算得:d2= f / ( p ) 1 / 2 = 0 . 8 3 0 0 0 0 / ( 1 . 5 2 0 ) 1 / 2 = 2 5 . 3 根据机械设计手册查标准取中径为标准值 得中径 d2= 2 7 m m T r = 3 0 3 2 . 2 驱动转矩 驱动转矩 T1= F d2/ 2 t a n ( + ) 轴向载荷 F 为 3 0 0 0 0 N 螺杆中径 d2= 2 7 m m 螺纹升角 = a r c t a n l / ( d2) 当量摩擦角= a r c t a n s / c o s / 2 注:l 为导程 l = 3 为当量摩擦角 s 螺旋副摩擦系数 见机械设计手册第二卷表 1 5 2 - 8 螺旋副摩擦系数 U s 为 0 . 0 8 - - 0 . 1 取s = 0 . 0 8 通常使螺纹升角 4 o 3 0 标准值为 3 0 o 螺纹升角 = a r c t a n 3 / 2 7 = 2 o 当量摩擦角= a r c t a n 0 . 0 8 / c o s 1 5 o = 4 . 6 o 驱动转矩 T1= F ( d2/2) t a n ( + ) 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 = ( 3 0 0 0 0 2 7 / 2 t a n 6 . 6 o ) / 1 0 0 0 = 3 0 1 3 . 5 t a n 6 . 6 o = 4 7 N m 要求 1 0 S内压入,根据管套结合件图,可知压入行程为 1 0 0 m m ,空行程取为 2 0 m m ,由于丝杆的螺距为 3 m m ,则丝杆在 1 0 秒内要转 1 2 0 / 3 = 4 0 转。 则螺杆转速为 4 0 6 = 2 4 0 (转分) 3 . 4 . 3 电动机的选择 电机功率 P w = T n / 9 . 5 5 (k w ) = (4 7 2 4 0 )/ 9 . 5 5 1 0 - 3 = 1 . 2 k w 注:转矩 T n = 驱动转矩转速 根据计算的电动机功率 P = 1 . 2 K W ,以及离合器完全脱开时的扭矩 T c1= 1 0 0 N m ,所以选择 P = 3 K W的电动机,型号为 1 4 B 5 . 6 - D 1 0 0 L B H . 4 G表见德森江浪 C R 3 系列二成速电机P 1 4 3 . 4 . 4 离合器计算与选择(机械设计手册第二卷) 4 . 1 弹簧压力计算: F = 2 T c / D t a n ( - ) D / d 注:T c 离合器的计算转矩 N m m T c = ( 1 . 3 5 - - 1 . 4 ) T D 牙工作面的计算直径 计算压力时,取过载扭矩 T c1= 6 2 N m 完全脱开时 T c1= 1 0 0 N m 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 一般为 4 5 o ,为 4 o - - 5 o 取= 5 o :键与花键连接的摩擦系数取= 0 . 1 5 d :周直径或滑动半离合器孔径 D = 1 0 0 m m , d = 2 5 m m 过载时的弹簧压力 F 1 = 2 T c 1 / D t a n ( - ) D / d = (2 6 2 1 0 3 )/ 1 0 0 t a n ( 4 5 o - 5 o ) - 1 0 0 / 2 5 0 . 1 5 = 2 9 6 N 完全脱开时弹簧压力 F 2 = 2 T c 2 / D t a n ( - ) D / d = (2 1 0 0 1 0 3 )/ 1 0 0 ( t a n ( 4 5 o - 5 o ) - o - 1 0 0 / 2 5 0 . 1 5 ) = 4 7 8 N 则每根弹簧压力:初压力 F1= 2 9 6 / 6 = 4 9 N 终压力 F2= 4 7 8 / 6 = 8 0 N 取弹簧的初压力 F 0 = (0 . 8 5 - - 0 . 9 )F (取 F 0 = 0 . 9 F ) = 0 . 9 4 9 = 4 4 N 4 . 2 弹簧设计(机械设计手册第二卷) 按结构尺寸,选确定弹簧中径 D = 1 2 m m 钢丝直径 d = 1 . 6 m m 安装高度 H1= 3 6 m m 安装载荷 P1= 4 4 N 从安装高度压缩 8 m m 后,压缩载荷 P2= 8 0 N 材料:碳素钢弹簧钢丝(C 级) 许用切应力 查机械设计手册第二卷表 7 . 1 - 5 得b= 1 8 1 0 M p a , = 0 . 3 5 b= 6 3 3 . 5 M p a 求直径 d 初定旋转比:C = D / d = 1 2 / 1 . 6 = 7 . 5 查机械设计手册第二卷图 7 . 1 - 4 P7 - 1 0 得 K = 1 . 2 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 则 d = 1 . 6 ( K C P / ) 1 / 2 = 1 . 6 ( 1 . 2 7 . 5 4 4 ) / 6 3 3 . 5 ? = 1 . 2 4 取 d = 1 . 6 与实际相近 弹簧刚度 P 要求: P = ( p2- p1) / ( f2- f1) = ( 8 0 - 4 4 ) / 8 = 4 . 5 N / m m 弹簧有效圈数 n n = G d 4 / 8 D 3 P 注:G 切边模量 见机械设计手册第二卷表 7 . 1 - 4 G = 7 9 1 0 3 P a n = (7 9 1 0 3 1 . 6 4 )/ (8 1 2 3 4 . 5 )= 8 总圈数 n1= n + n2= 1 0 ( 圈 4 ) 弹簧刚度 P = G d 4 / 8 D 3 n = ( 7 9 1 0 3 1 . 6 4 ) / ( 8 1 2 3 8 ) = 4 . 7 N / m m 基本相 符 弹簧安装变形量:F1= P1/ P = 4 4 / 4 . 7 = 9 (m m ) 自由高度:H0= H1+ F1= 3 6 + 9 = 4 5 (m m ) 变形量 F1F2 H1= 3 6 m m ,F1= 9 m m ,F2= F1+ 8 = 1 7 m m 负荷 P1P2:安装负荷 P1= P F1= 4 . 7 9 = 4 2 . 3 (N ) 完全脱开时 P2= 4 . 7 9 = 7 9 . 9 (N ) 接近题意 压并高度 Hb: H b = n 1 d = 1 0 1 . 6 = 1 6 ( m m ) 节距 t : t = ( H0- 1 . 5 d ) / n = ( 4 5 - 1 . 5 1 . 6 ) / 8 = 5 . 4 压并变形量 Fb= H0- Hb= 4 5 - 1 6 = 2 9 ( m m ) 4 . 3 离合器的选择 选择梯形牙嵌式安全离合器, 牙的工作面为平面工作面, 牙形角为 3 0 - - 4 5 o , 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 半离合器上牙的工作面应有较高的硬度, 以提高耐磨性和承受冲击载荷的能力常 用 2 0 C r 经渗碳淬火 5 6 - - 6 2 H R C ,或 4 0 C r 淬火至 5 6 - - 5 7 H R C ,牙嵌式安全离合器, 其压紧装置由若干小的压紧弹簧组成,能传递较大的极限转矩,与轴用键联接。 表见 P2 2 - 2 3 8 3 . 5 皮带轮的选择 根据传递功率 P = 3 K W ,转速 2 5 0 转/ 分 利用插入法见机械设计手册卷(二)P 1 4 - 1 8 表,则皮带轮 Dd 1= 1 6 0 m m , 则选用 S P B型窄 V带, 单根传递的功率为 1 . 5 k w , 我们计算得到的功率为 3 k w ,所以选两根皮带。 V 带轮轮廓尺寸(基准宽度制): 基准宽度 Bd= 1 4 m m , 基准线上槽深 h a = 4 m m , 基准线 下槽深 h f = 1 2 m m , 槽间距 e = 1 9 m m ,第一槽对成面至端面的最小距离 f = 1 2 m m , 槽间 距离及极限偏差为0 . 8 m m ,带轮宽 B = (Z - 1 )e + 2 f ( 2 - 轮槽数) = 4 3 m m 外径 d a = dd+ 2 ha= 1 6 8 m m 轮槽角 = 3 4 o ,其极限偏差为0 . 5 3 . 6 轴承的选择 根据机械设计手册 第三卷 第六章 根据最大受力为 3 0 0 0 千克,所以选择单向推力球轴承: 根据表 2 0 . 6 - 2 2 , 基本尺寸 d = 3 0 基本载荷 Ca= 2 8 得: 轴承代号为 5 1 2 0 6 d = 3 0 D = 5 2 T = 1 6 da= 4 3 Da= 3 9 ra= 0 . 6 根据表 2 0 . 6 - 2 2 , 基本尺寸 d = 2 5 基本载荷 Ca= 1 5 . 2 , 得: 轴承代号为 5 1 1 0 5 d = 2 5 D = 4 2 T = 1 1 da= 3 5 Da= 3 2 ra= 0 . 6 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 3 . 7 螺栓强度计算( 机械设计手册第二卷) 根据装配图可得支座( 二) 的受翻转力矩螺栓所受的轴向力为 FD 转矩 T = FD L0 (公式见机械设计手册第二卷 P 6 - 3 2 ) 根据受力平衡得 T = P L 注:L0为螺栓中心到作用面的距离 L0= 6 3 m m L 为中心到底面的距离 L = 1 0 0 m m P 为轴向压入力 P = 3 0 0 0 k g 即 FD L0 = P L FD = P L / L0 = 3 0 0 0 1 0 0 / 6 3 作用应力 = 4 1 . 3 FD/ d1 2 7 m m 则可以取 d1= 1 2 m m 即螺栓直径为 1 2 m m 满足强度要求 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 第四章 产品附图介绍(C A D ) 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 4 . 1 计算机辅助设计的简要历史 在我们讲述的 C A D 的基本理论之前,先说说它的简史是比较合适的。C A D 是 计算机时代的产品。 它从早期的计算机绘图系统发展到现在的交互式计算机图形 学。两个这样的系统包括:麻省理工学院的 S A G E P R O J E C T 及 S K E T C H P A D 。S A G E P R O J E C T旨在开发 C R T显示器及操作系统。S K E T C H P A D是在 S A G E P R O J E C T下发 展起来的。C R T 显示和光笔输入用于与系统进行交互操作。C A D 与出次出现的 N C 和 A P T (自动编程工具)碰巧同时问世。后来,X - Y绘图仪作为计算机绘图的标 准硬拷贝输出装置使用,一个有趣的现象是 X - Y 绘图仪与 N C 钻床具有相同的机 构,除了绘图笔被 N C 机床上的主轴刀具替代之外。 开始,C A D 仅仅是一个带有内置设计符号的绘图编辑器,供用户使用的集合 元素只有直线、 圆弧、 以及两者的组合。 自由曲线几其曲面的发展, 如昆氏嵌面、 贝塞尔嵌面以及 B - 样条曲线,使 C A D 系统可用于复杂曲线及曲面设计。三维 C A D 系统允许设计者步入三维设计空间。由于一个三维模型包含了 N C 刀具路径编程 所需要的足够信息,所以能够开发 C A D与 N C之间联系的系统。所谓交钥匙的 C A D / C A M系统便是根据这一概念开发的,并从 2 0世纪 7 0年代至 8 0年代流行起 来。 2 0 世纪 7 0 年代,三为实体建模的发明标志着 C A D 一个新时代的开始。过去 的三维线框模型仅用边界来表达一个物体。这在某种意义上是含糊的,一个简单 的模型可能有几种解释。同时也无法获得一个模型的体积信息。实体模型包含完 整的信息,因此,它不仅可以用来生成工程图,而且也可以在同一模型上完成工 程分析。后来,开发了许多商业系统和研究系统。这些系统中相当多的是基于 P A D L和 B U I L D系统。尽管它们在表达上是强有力的,但仍然存在许多缺陷。例 如,这种系统具有较强的计算能力和内存需求,非常规的物体建模方式以及标注 公差能力的缺乏,这一切已阻碍了 C A D 的应用。直到 2 0 世纪 8 0 年代中期,实体 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 建模开始介入设计环境。今天实体建模的应用如同绘图和线框模型应用一样普 遍。 在个人计算机上, C A D 一走向大众化。 这种发展使 C A D 应用面广并且很经济。 C A D 原本作为一种工具仅被航空和其它主要工业企业使用。诸如 A u t o C A D 、V e r s a C A D 、C A D K E Y 等个人机 C A D 软件包的引入,使小型公司乃至个人可以拥有并使用 C A D系统。到 1 9 8 8年为止一销售 1 0万个以上的 P C C A D软件包。今天,基于个 人计算机的实体模型的 P C C A D易于获得,并且销售变得更为普及。由于微型计 算机的发展使得个人能够承受四体模型需要的大量计算负荷, 所以如今许多实体 模型在计算机上运行,并且作为平台已不成一个问题。随着标准图形用户界面的 发展,C A D 系统可以很容易地从一台计算机想另一台计算机传送,大多数 C A D 系 统都能够在不同的平台上运行。在大型计算机、工作站和基于个人计算机的 C A D 系统之间几乎没有区别。 计算机辅助设计的结构 一个 C A D 系统包含三个主要部分: (1 )硬件 计算机及输入/ 输出装置。 (2 )操作系统软件。 (3 )应用软件 C A D 软件包 硬件主要用于支持软件功能。在 C A D 系统中使用着种类繁多的硬件。操作系 统软件是 C A D 应用软件与硬件之间的界面。 操作系统软件管理着硬件运行并提供 许多诸如创建和取消操作任务、控制任务的进程、在任务间分配硬件资源、提供 通向软件资源,如文件、编辑器、编译和应用程序的通道等基本功能。这不仅对 C A D 软件很重要,而且对非 C A D 软件也很重要。 应用软件是 C A D 系统的核心。它由二维和三维建模、绘图、工程分析等程序 完成。一个 C A D 系统的功能边建立在应用软件中。正是应用软件使一种 C A D 软件 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 包区别于另一种,通常应用软件是依赖于操作系统的。要把在一个操作系统上运 行的 C A D 系统移到另一个操作系统上,并不像编译软件那样微不足道。因此也必 须注意操作系统。 4 . 2 计算机辅助设计 在二维绘图领域中计算机辅助设计给了设计者去尝试几个可行的解决方案 的能力。通常还需要某些形式的设计分析计算,而为了这一任务已经编写了许多 程序。 计算机为设计者对所建议的各种机构设计的分析和为最终设计准备正式绘 图提供了强有力的工具。 计算机方法能够提供比传统的饿纸和笔的饿方法 有意义、更大成本节约的 优点,但是一个 C A D 系统并不仅仅是一个电子绘图板。计算机绘图系统可使设计 者设计出既快又准确的图形,并且很容易修改。当涉及到重复性的工作时,会戏 剧性的产生复制产品,因此标准图形只要一次构建成功,就可以从图库中取出。 剪切和粘贴技术作为节约劳动力的辅助工具被使用。 当几个分项目设计人员从事 同一工程时,要建立中心数据库,使得由某一个人绘的细节图可以很容易地合并 到其他不同的装配图中。中心数据库也可以作为标准参考零件库使用。 有限元是一项成熟的应力分析技术,它多被土木工程和机械工程所采用。它 由将结构划分成有限的小单元组成,并计算每一个单元之间的作用力。如果被分 割的饿单元空间足够小,就能对一个结构后实体的内部应力获得一个好的估计。 这些计算机技术惯用于大型结构物的设计,诸如船体、桥梁、飞机机身和还面油 井平台。汽车工业使用类似的方法来设计和制造车身。 4.3 CAD 二维绘图 C A D 使多视图的二维绘图成为可能,视图空间可以从微米到米的比例范围无 限变化。它提供给机械设计师放大的功能,即使在恰当配合的饿装配零件中最小 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文) QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 的元件也能看清楚,设计程序甚至能自动辨认 C A D 装配图中的潜在问题。针对具 有不同特征的零件,如运动的或静止的,在显示时可以被指定成不同颜色。为了 有利于工程设计的变化,可使用带有自动尺寸变化的系统对零件进行尺寸标注。 4.4 CAD 三维绘图 随着三维建模的出现,设计者具有了更多的自由度。他们可应生成三维零件 图并且可以无限制的修改可以获得所许的结果。通过无限元分析,应力见到计算 机模型上,并且以图形化的方式显示起结果,在产品物理模型真正生产之前,对 设计中的任何内在问题给设计者一个快速的反馈。 三维模型可用线框、曲线或实体方式生成。在线框模型中,直线和圆弧构成 了模型边界。结果是一个可以从任何位置观察的三维模型,但仍只是一个框架形 式。创建曲面犹如在骨架上包上皮。一旦这样生成后,模型就可以被渲染,使得 图形看上去更逼真。曲面模型普遍用于构件板金的展开和重

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