毕业设计（论文）-螺旋拆卸器的设计

设计任务书学生姓名XXX学号班级数控42班指导教师姓名XXX，XXX系部数控系毕业设计题目螺旋拆卸器毕业设计要求已知若人力为100N时，要求起拔力Q2000N，被拆卸工件最大外圆直径D180，手柄长度300MM绘制出总装配图一张，零件图两张，标有相关尺寸，填写标题栏和零件明细表；编写设计计算说明书一份。完成期限和主要措施阶段日期计划完成工作量指导教师检查意见20105152010523查阅资料，对设计的课题进行分析，零件的二维图形的绘制20105232010601轴，横梁的材料选择以及计算20106012010609压紧垫，手柄的材料，尺寸选择20106092010618爪子的结构设计20105182010524编写设计说明书，交设计资料主要参考文献（见论文最后面）螺旋拆卸器的设计摘要本论文分析了利用螺旋传动的原理设计的拆卸器。由于人力有限，联想到利用螺旋传动来进行拆卸，此拆卸器可将人力放大几十倍，用有限的人力可拆卸紧固力较大的工件。拆卸器采用了螺旋传动原理，螺杆跟螺母配合，螺杆不纵向移动，螺母移动的构想来实现拆卸功能。结构简单，通用性强。关键词横梁，螺杆，拆卸，螺旋传动。1概述人类从使用简单工具到今天能够设计复杂的现代机械，经历了漫长的过程。随着生产的不断发展，品种繁多的机械进入的社会的各个领域，承担着大量人力所不能或不便进行的的工作，大大改善了劳动条件，提高了劳动率。在我国，机械的创造发展和使用有着悠久的历史。早在公元前五世纪时，墨翟在所著的墨经中就论述了杠杆平衡原理；东汉时期张衡将杠杆机构用于人类第一台地震仪上；杜诗发明了用水作为动力，带动水排运转，驱动风箱炼铁的连杆机械装置，成为现代机械的邹形；元朝时，人们利用曲柄，滑块和飞轮制成了纺织机等。由于近代外敌入侵，朝廷腐败，闭关锁国，长年战乱，使我国机械工业发展滞后，停滞不前。新中国成立后，我国科学技术有了巨大的发展，万吨水压机，万吨远洋货轮的制造；人造卫星的太空遨游以及大型精密的高新技术设备的生产等，都标志着我国的机械工业正在朝着世界先前水平迈进，有的已处于领先地位。设计目的毕业设计是为实现高职院校培养高级应用型、技术型人才培养目标所必须的实践性教学环节。通过毕业设计强化学生对基本知识和基本技能的理解和掌握,培养学生收集资料和调查研究的能力,一定的方案比较、论证的能力,一定的理论分析与设计运算能力,进一步提高应用计算机绘图的能力以及编写编制能力。同时通过给设计项规划,培养学生综合运用所学知识设计规划的能力,使学生能熟练掌握机械设计类编制过程掌握资料的收集和分析、相关知识的选择和运用；掌握零件尺寸的计算、设计方案的选择、成果图的绘制以及设计文本的编制全过程。另外对培养学生独立思考问题和解决问题的能力,为今后工作做好技术储备,都具有十分重要意义。2拆卸器的设计思想及工作原理人们在修理机器设备时，常遇到人多用不上，单个人力又不够的现象，由螺旋千斤顶联想到螺旋拆卸器的设计，它是一种人力拆卸的简单机械，将有限的人力放大，可用较小的人力拆卸紧固力较大的工件，利用螺旋传动来实现。螺旋传动是由螺母和螺杆组成螺旋副来实现将旋转运动变成直线运动，以传递运动和动力。螺旋传动的结构主要是螺杆，螺母的固定和支承的结构形式。工作原理根据螺旋传动原理，螺杆与横梁配合，当顺时针转动把手时，则使压紧螺杆转动。由于螺纹的作用，螺杆不轴向移动，横梁即同时沿螺杆上升，通过横梁两端的销轴，带着两个抓子上升，被抓子勾住的零件也一起上升，直到从轴上拆下。3拆卸器设计总装配图螺旋拆卸器是一种人力拆卸的简单机械，主要是拆卸紧固力较大的工件，图示01为采用螺旋传动的拆卸器的示意图。图中，螺杆1与横梁5组成螺旋副，横梁5与爪子7用销轴联接，销轴6可提高联接可靠性。把手2穿过压紧螺杆上部，再将穿人端用螺钉3将挡圈4拧紧，以防止把手从压紧螺杆上脱落。压紧垫8压紧工件后，当把手2顺时针转动时，压紧螺杆转动，同时做向下远动，达到拆卸的目的。拆卸器在不工作时，应把各零件拆卸下来，并涂上防锈油，装放在指定的工具箱中，放在干燥，清洁的环境中。严禁与重物碰撞，用铁锤敲击，以免造成零件，螺纹的损坏。技术要求图中未标注倒圆角R5，其余表面粗糙度为63。4零件设计图41横梁设计图（结构如附图03）横梁设计源于螺母，为了与爪子联接螺母两端加长，高度与螺母相同，整体就是一个横梁。为了更好与爪子联接，横梁两端分别开槽，与爪子之间用销轴连结。技术要求未标注倒圆角R5，其余表面粗糙度为63，与爪子之间采用间隙配合。42压紧螺杆设计图（结构如附图02）压紧螺杆是整个拆卸器的重要零件，螺杆上端是个圆柱体，中间穿孔，孔径大小DK是根据手柄直径DP决定的，故螺杆孔径为26。为了便于车螺纹，螺纹上端应设有退刀槽，螺杆尾部球体是为了更好的与压紧垫球槽卡在一起。技术要求未标注倒角245，其余表面粗糙度为63。设计计算和说明结果5螺杆的设计和计算51选择螺杆的螺纹类型根据拆卸器的工况及工作要求，常采用梯形螺纹，基本牙型按GB/T57961200552选取螺纹材料螺杆材料选用45钢，B600MPA，E200220GPA,MPA35S53确定螺杆直径D531按耐磨性要求确定螺杆的中径D2已知参数最大拔卸重量F350KG，螺纹工作高度H05P，取2由螺杆的材料45钢和横梁的材料铸铁，知螺纹副的许用压力P1825MPA，取P20PA根据教材式545得2051432PPHFD532确定公称直径D由D275MM，查机械设计课程设计手册，考虑到压力的大小，螺杆的寿命，可选螺杆公称直径D32MM，螺距P6MM，中径D229MM，小径D125MM54自锁验算由螺纹副的材料，取当量摩擦系数V01当量摩擦角VARCTANVARCTAN01螺纹中径处升角ARCTANARCTAN2DPN291436V1注意若自锁不足，可增大螺杆直径或减小螺距进行调整。D275MMD32MMD229MMD125MMV734952满足自锁条件55螺杆强度计算螺杆材料45钢是塑性材料，根据第四强度理论校核螺杆强度551传递扭矩计算扭矩29734952TAN32TANVDFT）（552强度校核）（）（2034121DTD）（）（2507325433螺杆的许用应力54S56稳定性计算细长的螺杆工作时受到较大的轴压力可能失稳，因此要按稳定性条件验算螺杆的稳定性。561柔度S计算查机械设计书71页得知ILS式中长度系数根据拆卸器的两端拉扯形式一端固定，一端自由，确定为2螺杆危险截面的惯性半径4251DAII螺杆的危险截面421螺杆危险截面的轴惯性矩6425134DI可近似取LH/2T557NMMPA6878875MPA满足强度要求I625MMM104532I最大工作高度H190MML19036625SILS723232562稳定性校核查机械设计手册得245226103143）（LEIFCR452316FCR57拔卸力的计算转矩T31001000264264NMPLARCTGFARCTG015853（取45号刚，F015）查机械基础书得T3FD2/2QD2/2TGNMMQ2T3/D2TG2264/0029TG208533349NM因为输入载荷N大于2000NMM，所以符合要求。Q拔卸力D2螺纹中经58压紧螺杆的保养要求螺杆在不工作时，应拆卸下来存放在指定的工具箱中及干燥，清洁的环境中，压紧螺杆在组装前，必须检查螺纹是否有损坏，看损坏程度是否需要更换。检查完成后，用清洁的汽油或煤油清洗，再涂上润滑油方能组装。将螺杆旋进横梁后，用手旋转确认旋转顺利，便于接下来的拆卸工作。59结构L226MMS7232需要进行稳定性的校核满足稳定系条件Q3349NM结构如附图02所示螺杆上端要在其中插装手柄，因此需要加大直径。手柄孔径DK的大小根据手柄的直径DP决定，DKDP05MM。由说明书第11页可知DP25MM,DK26MM为了便于切制螺纹，螺纹上端应该设有退刀槽。退刀槽的直径应比螺杆小径D1约小0205MM，取为246MM，退刀槽的宽度取为15P，即9MM为了便于螺杆旋入横梁，螺杆下端应有倒角或制成稍小于D1的圆柱体为了加大工作时螺杆尾部的受力面积，在螺杆下端必须安置钢制的压紧垫，而压紧垫与螺杆端部利用球槽卡在一起6横梁的设计和计算61选取横梁材料横梁材料一般选青铜，由于尺寸较大，故选用铸铁，其内孔浇注青铜。横梁的设计就是来源于螺母，螺母两端伸出加一个横梁，高度与螺母相同并两端分别导圆角，为了更好的与抓子配合，横梁两端开槽，与抓子之间用销连接。62确定横梁高度及螺纹的工作圈数UH考虑到螺纹圈数U越多，载荷分布不均，故U不宜大于10圈29DH658PUU97圈，所取参数比较适合，但考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数，且须圆整15U取U12圈横梁实际高度62PH横梁螺母大小D（2224）D2224X3258MMHU9772MMHD74MMD1314D1314D63校核螺纹牙型强度一般横梁材料的强度小于螺杆，故只校核横梁螺纹牙型强度已知参数螺纹工作圈数U10螺纹工作高度H3MM，横梁螺纹大径D432MM，螺纹底宽度T10634P0634638MM根据课本第121页表66得横梁许用剪应力3032MPA,许用弯曲应力3260MPAB实际剪应力查机械设计71页得798321454UTDF实际弯曲应力TH32214B,，两者都满足强度要求B64销轴选择根据螺杆直径D32,横梁高度72MM,横梁大小HD102MM可选择销轴为22X94GBT1191200065横梁的保养要求横梁不工作时，应拆下来放在指定的工具箱中，存放在干燥清洁的环境下。在组装前，必须清理掉内孔里的一些污渍，异物，零件表面涂有防锈油，必须用清洁的汽油或煤油仔细清洗，再涂上干净优质的润滑油方能组装。66结构结构如附图03所示，7压紧垫的设计和计算71压紧垫的材料选取压紧垫用于压紧料物，所以受压的强度要比较大，可以选用铸钢和Q235。此处选用铸钢。D102MM0095MPA226MPAB72压紧垫表面的压力强度当螺杆转动时，压紧垫底部和螺杆的上端有相对滑动，为了避免过快磨损，一方面需要润滑，还要对接触表面的压力强度进行校核。已知参数许用压力P1825MPA,D11D610,S13/4D,PP240135421SF73结构和尺寸结构如图11所示图118手柄设计和计算81选取手柄材料常用Q235和Q215，此处选Q23582确定手柄的长度LP如下图所示为手柄扳动的力矩平衡图P435MPA由力矩平衡关系21TKLP式中K加于手柄上工人的力间歇工作时，约为150200N,工作时间较长时为100150N。此处取K为250N。螺纹副见得摩擦力矩T1557NM；T见说明书第6页T1压紧垫和螺杆轴端面得摩擦力矩24530412FFSD（F为材料之间的相对摩擦系数LP250871KT手柄的计算长度LP是螺杆中心到人手施力点的距离，考虑螺杆头部尺寸及工人握手距离，手柄的实际长度LPLPD13/250150MM13446/2107手柄实际长度不应超过拆卸器，使用时可在手柄上外加套管。83确定手柄直径DP将手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定手柄直径DP，强度条件T228NMLP134MMLP264MM为FPFDKL103式中F手柄材料的许用弯曲应力，当手柄材料为Q235和Q215时，F120MPA由强度条件得手柄直径的设计式331204510FPPKLD取DP25MM84手柄结构及尺寸手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端面是应该加上挡圈（见图12），并用螺钉固定。图129爪子设计爪子常用的材料铸铁（HT150及HT200）（见图13），铸件厚不应小于1020MM，为了增加受力性，上部分将其内侧外型制成110的斜度。爪子与横梁之间采用间隙配合。被拆卸物件最大外圆尺寸D1180H1H2050MMH180MMDP25MMH1224MM91爪子结构结构如图13图1310设计总结及体会紧张而又辛苦的五周毕业设计结束了。我们完成老师下达给我们的任务是时候，我仿佛经历一次翻山越岭，登上了高山之巅，顿时心旷神怡，眼前豁然开朗。毕业设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。刚拿到课题时，的确心里没底，不知道从何下手，还好之前做的课程设计为我们打下了坚实的基础。在指导老师的指导下，经过几天的认真分析和查阅资料终于有了点头绪。在设计过程中我们在理论和实验教学基础上进一步巩固已学基本理论及应用知识并加以综合提高，学会将知识应用于实际的方法，提高分析和解决问题的能力。在做毕业设计的过程中，我深深地感受到了自己所学到知识的有限，明白了只学好课本上的知识是不够的，要通过图书馆和互联网等各种渠道来扩充自己的知识。俗语有所众人拾柴火焰高。我们做毕业设计也需要发挥团队的精神的作用，队员之间互相合作，发挥相互的特长，这样会令设计工作顺利完成而省很多时间和精力，达到事半功倍的效果。团队需要个人，个人也离不开团队，只有在充分的分工合作中才可以事半功倍做到最好，所以必须发扬团结协作的精神。同时此次设计中也存在很多的问题，遇到了很多问题，但都在我们指导老师那得到了解决。特别是软件方面对CAD的应用，由于忘记了一点知识而不能完全实现预期的效果。通过这次设计使我懂得了软件的经常应用的重要性，理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。有了这次的设计经验，相信在以后的学习设计实践过程中，我可以做到更好。下面我对整个毕业设计做一下简单