50型变速箱离合器轴压机的改进设计方案

1 50 型变速箱离合器轴压机的改进设计方案 第一章 绪论 近几十年来，随着我国国民经济的高速发展， 公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山 等建设与装载机的功能 矛盾日益突出，作为 铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖 的 作业 越来越广泛 【 1】 。装载机的发展方向是 作业速度快，机动性好，操作轻便 、大运量、大功率。因此，开展高效装载机的理论与设计研究，已成为目前急需解决的课题 【 2】 。 变速箱是装载机的主要组成部分，使用数量多，形式多样，价格昂贵。变速箱加工合理，直接影响装载机初期投资，也将影响装载机 的使用、维修，更会影响装载机使用寿命 【 3】 。因此变速箱的加工质量非常重要。本课题研究的目的即为：改善变速箱的加工质量。 变速箱的加工工艺为（ 1）变速箱离合器轴的加工。包括轴的切断，铣两端安装槽，加工中心孔，卡簧槽的加工及轴端倒角。（ 2）箱体的加工。箱体的加工，分为箱体内外铣面，一端端镗孔和四面钻孔三道工序，均在加工中心实现。（ 3）离合器片的加工。（ 4）齿轮的加工。包括车削加工、滚、插齿、剃齿。（ 5）箱盖、轴承盖的加工。包括铣面、钻孔。（ 6）变速箱的组装 【 4】 。变速箱离合器的组装在变速箱轴压机上进行，变速箱离 合器的轴和离合器片加50 型离合器轴压机的改进 2 工后，其组装基准已经确定，所以离合器轴与离合器片的装配质量，在很大程度上决定了变速箱的组装质量，但在组装工艺中，还必须把好两个关口：一是调定好轴压机行程，并做到组装附件如轴正确压装；二是压装后，要做好变速箱轴向间隙的调整，确保合理的旋转阻力，使变速箱内部转动灵活、平稳 【 5】 。本课题研究内容即为： 50 型变速箱离合器轴压机的设计。其中设计环节要求离合器轴和附件能够准确的压装到位。 通过参阅大量文献，以往的变速箱轴压机，均选用液压系统作为驱动装置，电气控制作为操作装置，这与机械系统作为驱动系统 相比较，可以使整台机电设备更加轻便，成本降低，且动作实现平稳。可见液压驱动和电器控制的优点。关于轴压机的结构设计采用压装头与活塞杆的组装方式，这样有利于压装动作的实现，这一设计十分巧妙 和电气控制系统存在着压装同步误差问题，需要进一步解决。而压装头的结构设计仍然采用前人设计方案，只是一些重要零件和重要结构尺寸，需要重新设计和计算。 此设计实现了轴类零件的准确压装，提高变速箱的加工质量，从而带动与其相关产业的发展。 3 第二章 50 型变速箱离合器轴压机总体方案设计 经过调查和实习可得， 50 型变速 箱轴压机的压装头的运动过程是依靠液压系统来实现的。压装头装在活塞杆中，由液压油推动活塞杆，再由活塞杆带动压装头运动，完成压装过程。对于 50 型变速箱轴压机的压装头的设计主要分两部分：压装头的结构设计和压装头的动力系统设计。 压装头的结构主要由两部分组成：压装头的结构和液压缸的结构。由于压装头是装在活塞杆里面，从而两部分的结构设计是分不开的，应首先设计出压装头的结构，这样活塞杆的直径才能确定出来，从而才能将液压系统出来。因此，在结构设计中应首先进行压装头的结构设计，在进行液压系统参数的计算。 装配流程设计注意事 项，依照传装配流程，要首先进行零部件的装配，再进行总体的装配，压装机装配的好坏直接影响压装的精度。 电气控制系统的设计，采用 制，它的 可靠性好，操作简单。 结构设计和动力系统的设计是不可分割的，因为动力系统的工作行程，将决定压装头的结构，因此本设计的具体设计路线为：液压系统的设计压装头的结构设计装配流程的设计电器控制系统的设计。 50 型离合器轴压机的改进 4 第三章 50 型变速箱离合器轴压机液压系统的设计 压系统原理图的设计 (1)技术要求 50 型变速箱轴压机的压装头为立式布置，压装头的压装力拟采用液压传动，最大 压装力为 60求通过电液控制实现的工作循环为：快进压装快退停止。 变速箱压装头压装行程的计算： 要求加工的离合器轴的直径为 100 220，取离合器轴的直径为150。则从动片毂的内径为 100 5 2 140。由机械设计课程设计表 11择轴承代号为 6306 的深沟球轴承符 求。 6306 的参数为： 30 D 72 B 19 37 65 由机械设计标准应用手册 垫圈的基本宽度为 b=7；由机械设计课程设计表 10得弹簧挡圈的厚度 s=由以上数据的离合器轴的压装行程 L=68 压装头的运动参数和动力参数表如表 1 所列。 5 表 1 压装头的运动参数和动力参数 工况 行程 速度 /（ ） 时间 运动部件动力 G/N 压装负载 启动、制动时间 / 快进 10 250 0 压装 73 60000 0 快退 83 3 0 2)工况分析 压装头液压缸外负载计算结果见表 2。 表 2 压装头液压缸外负载计算结果 工况 计算公式 外负载 /N 快进 启动 错误 !未找到引用源。 速 0 制动 装 初压 速 60000 快退 反向启动 速 0 制动 表 1 和表 2 即可绘制出如图 1 所示液压缸的 (3)确定主要参数，绘制工况图 根据上述假设条件计算得液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率（见 表3），并可绘制出其工况图（见图 3）。 50 型离合器轴压机的改进 6 （ 4）拟定液压系统原理图 选择液压回路 首先选择调速回路：由工况图可以看出，液压系统的功率并不大，而负载在工作过程中变化较大，且压装过程要求平稳性高，故采用限压式变量泵和调。 图 2 所示液压缸的 、 、 7 表 3 液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率 工作阶段 计算公式 负载F/N 回油腔压力 作腔腔压力 入流量/(L 输入功率 N/进 启动 等速 0 动 压装 启动加速 等速 6104 退 反向启动 50 型离合器轴压机的改进 8 图 3 液压缸的工况图 速阀组成的节流调速回路；又因两液压缸执行器要求同步工作，选用分流集流阀实现。 由于选用了容积节流调速回路必选开式循环方式。 其次选择油源形式，因选用容积节流联合调速，所以选择变量泵为动力源。 再次选择换向与速度换接回路：系统的压 装速度由调速阀设定，快进和快退速度由变量泵直接调节实现。换向由一个三位四通电磁换向阀（ M 型中位机能）实现，并且由压力继电器联合电磁换向阀的中位机能实现系统的卸荷。 最后选择压力控制回路：在泵的出口并联一个溢流阀实现系统的定压溢流，并且起到过载保护的作用，同时在系统回退时起到背压的作用。 9 组成液压系统图 在主回路初步选定的基础上，再增加一些辅助回路即可组成完整的液压系统。如：在液压泵的进口设置一个滤油器，滤去油液中的杂质，以保护液压泵；在液压泵的出口安装一个单向阀以保护液压泵，免受液压冲击。 液压系统图如图 4 快进过程为：三位四通换向阀在左位，二位二通换向阀 右位， 右位， 右位。液压油由油箱经液压泵，单向阀 2,三位四通换向阀 3 的左位，二位二通换向阀 流集流阀 5 进入液压缸，推动液压缸前进。液压油再由液压缸经二位二通换向阀 位四通换向阀 3 回油缸。 压装过程为：当任一液压缸压下行程开关时，三位四通换向阀在左位，二位二通换向阀 左位， 左位， 右位， 右位，快进过程结束。 图 4 液压系统图 50 型离合器轴压机的改进 10 液压油由油箱经液压泵，单向阀 2，三位四 通换向阀 3 的左位，调速阀 6，分流集流阀 5 进入液压缸，推动液压缸压装。液压油再由液压缸经溢流阀 位四通换向阀 3 回油缸，当压装到位时，压力继电器 出信号使系统卸荷，压装结束。 快退过程为：三位四通换向阀在右位，二位二通换向阀 右位， 右位， 右位。液压油由油缸经单向阀 2，三位四通换向阀的右位，溢流阀 入油缸 ,推动液压缸快退。液压油由液压缸经分流集流阀5，二位二通换向阀 位四通换向阀的右位回油箱。当快退到位时，压力继电器 出信号使系 统卸荷，快退结束。 由于轴承之间存在着误差，使两个液压缸所承受的外载荷不一样，在压装过程中会使两个液压缸的运动不同步，因此可能会产生一个轴承压装到位而另一轴承未压装到位的情况。为了消除同步误差，在回路中添加了二位二通换向阀 其与压力继电器 同作用。例如：假使左侧液压缸先压装到位，那么压力继电器 会发出信号使二位二通换向阀 到左位，液压油就会通过二位二通换向阀 续给右侧液压缸供油，使其压装到位，压力继电器 发出信号使整个液压系统卸荷。 成液压元、辅 件设计 （ 1）液压泵及其驱动电机 首先确定液压泵的最高工作压力：有液压泵的工况图 1表 1以查 11 得液压缸的最高工作压力出现在压装阶段， 5时缸的输入流量最小，且进油路元件较少，故泵至缸间的进油路压力损失估取为 P=5 由液压泵的最高工作压力 P 式中 P t 图中的最高工作压力（ P 系统进油路上的总的压力损失。初算时可凭经验进行估取：简单系统取 P 杂系统取 P 1. 5 得， 5+后确定液压泵的流量：液压泵的最大供油量 按液压缸的最大输入流量（ ）进行估算。 由液压泵的最大流量 K（） 式中 K 系统的泄露因数，一般取 流量取小值，小流量取大值）； （ q） 同时动作的液压执行器的最大流量（ L ）。 取泄露因数 ， 2 20L 考虑到溢流阀的最小稳定流量为 2L ，则泵的流量至少应为 22L 。 由液压传动表 类液压 泵的性能及应用，选用单作用叶片泵。 由液压系统设计简明手册表 5表 5用 片泵。其参50 型离合器轴压机的改进 12 数为： 额定压力 量 0 25 L/，额定转速 600 2500 / 由工况图 1，最大功率出现在压装阶段，由液压传动表 9取泵的总效率为 所需电机功率为 P （ 22/17机械设计课程设计表 16择 动机。 (2)液压控制阀和液压辅助元件 根据系统工作压力与通过各液 压控制阀及部分辅助元件的最大流量，由液压系统设计简明手册查产品样本采用 列的阀。所选择的元件规格如表 4 所示。 13 表 4 变速箱轴压机液压系统中控制阀和部分辅助元件的型号规格 序号 名称 额定流量q(L ） 额定压力 P（ 型号 1 单作用叶片泵 0 单向阀 40 16 三位四通电磁换向阀 60 16 34 二位二通换向阀 60 16 22 分流集流阀 40 32 溢流阀 63 滤油器 25 180 8 压力继电器 5 调速阀 压油箱容积的确定： 本设计为中、低压系统，液压油箱的有效容积按泵的流量的 5 7 倍来确定。 L（ 5 7） 22 110 154L 由液压系统设计简明手册表 4用容量为 210L 的油箱： 0 型离合器轴压机的改进 14 在以下设计液压站过程中，此油箱不符合设计要求，以此改选 : 管件的尺寸由选定的标准件油口尺寸 确定。 算液压系统技术性能 (1)验算系统压力损失 已知液压系统中进、回油管道的内径均为 10段管道的长度大约为：进油管道长为 5m，回油管道长也为 5m。选用 压油，考虑到油的最低温度为 15，查得 15时，该液压油的运动粘度 150s，油的密度 920kg/ 由液压传动与控制表 9得工作循环中进、回油管道中通过的最大流量 2 生在快进，快退阶段。由此计算得雷诺数 d/ 4q 4 10 60 10 10 10 2300，故可推论：各工况下进回油路中的液流均为层流。 将适用于层流的沿程阻力因数 75/75 4q 和管道中的液体流速 4q/ 入沿程压力损失计算公式 /2d8 在管道具体结构未确定情况下，管道局部压力损失 按以下经验公式计算： 各工况下的阀类元件的局部压力损失按 q/ 计算 15 q 阀的实际流量； 阀的额定流量； 阀在额 定流量 的压力损失。 进、回油路中沿程压力损失为 : 75 4 4 d l 4 2 4 75 920 10 5q/2 （ 10 10 ） 10 q 进、回油路中管道局部压力损失为 : 10 有以上三式计算出各工况下进回油路管道的沿程、局部和阀类元件的压力损失，见表 5。 快进时： 工作进给时进油路压力损失 10 10 10 10 18/40） 10 10 18/60） 10 10 18/60） 10 10 0 型离合器轴压机的改进 16 18/40） 10 10 10 10 10 10 10 10 10 作进给时回油路压力损失 32,9 10 10 10 10 18/60） 10 10 18/60） 10 10 10 10 10 10 10 装时： 工作进给时进油路压力损失 10 10 10 10 3/40） 10 10 3/60 10 10 3/ 10 10 17 10 10 10 10 10 10 作进给时回油路压力损失 10 10 10 10 3/63） 10 10 3/60） 10 10 10 10 10 10 10 退时： 工作进给时进油路压力损失 P 10 10 10 10 18/40） 10 10 18/60） 10 10 18/60） 10 10 10 10 10 10 10 10 作进给时回油路压力损失 50 型离合器轴压机的改进 18 10 10 10 10 18/40） 10 10 18/60） 10 10 10 10 10 10 10 管上述计算与估取值不同，但不会使系统的工作压力超过其能达到的最高压力，所以无需修改原设计。 (2)确定系统调整压力 19 管道 压 力 损 失（ 工况 快进 压装 快退 进油管道 . . . P . . 回油管道 . . . . P 表 5 各工况下进回油路管道的沿程、局部和阀类元件的压力损失 50 型离合器轴压机的改进 20 根据上述计算可知，液压泵也即溢流阀的调整压力应为压装阶段液压缸工作腔压力和进油路压力损失之和，即 5 3)估算系 统效率、发热和温升 由 1数据可以看到，本液压系统在整个工作循环持续的时间中，压装占85，所以系统效率、发热和温升可概括的用工进时的数值来表示。 由 ，可算出压装阶段的回路效率。 各执行器的负载压力和负载流量（输入流量）的乘积的总和； 各个液压泵供油压力和输入流量乘积的总和。 2 5 60/10 已知液压泵的总效率 取液压泵的总效率 ， 可算得液压系统的效率。 液压泵的总效率； 液压执行器的总效率； 液压回路的效率。 装时液压系统的压力损失主要是由于溢流损失和节流损失造成的。 压装时液压泵的输入功率为 10 10 /60 21 根据系统发热量计算公式 H ）可算的压装时的发热功率。 H 1 按式 H/算得系统温升。 K 散热系 数（），计算时可选用推荐值：当通风很差（空气不流通）时， K 8，当通风良好（空气流速为 1m/s）时， K 14 20（），当风扇冷却时， 20 25W（），当用循环水冷却时， K 110 175（）； V为油箱的有效容积（ L）。 取 K 25，则 25 =31。 50 型离合器轴压机的改进 22 第四章 50 型变速箱离合器轴压机装配的合理性 机械制造业是制造业的核心，是制造如农业机械、动力机械、运输机械和矿山机械等机械产品的工业部门，也是为国民 经济各部门提供如冶金设备、化工设备和工作母机等设备的部门。机械装配就是其中的核心。而机械装配的合理性更是核心中的重点。 9 4 1 基本定义 的过程称为装配。而机器的装配是机器制造过程中最后一个环节，它包括机器装配、调整、检验和试验等工作。机械装配就是按照设计的技术要求实现机械零件或部件的连接，把机械零件或部件组合成机器。 机械装配是机械制造中最后决定机械产品质量的重要工艺过程。既使是全部合格的零件，如果装配不当，往往也不能形成质量合格的产品。简单的产品可由零件直接装配而成。复杂的产品则须先将若干零件装配 成部件，称为部件装配；然后将若干部件和另外一些零件装配成完整的产品，称为总装配。产品装配完成后需要进行各种检验和试验，以保证其装配质量和使用性能；有些重要的部件装配完成后还要进行测试。 4 2 基本内容 常用的装配工艺有：清洗、平衡、螺纹联接、过盈配合联接、校正等。此外，还可应用其他装配工艺，如焊接、铆接和浇铸联接等，来满足各种不同产 23 品结构的需要。 1 清洗 应用清洗液和清洗设备对装配前的零件进行清洗，去除表面残存油污，使零件达到规定的清洁度。常用的清洗方法有浸洗、喷洗、气相清洗和超声波清洗等。浸洗 是将零件浸渍于清洗液中晃动或静置，清洗时间较长；喷洗是靠压力将清洗液喷淋在零件表面上；气相清洗则是利用清洗液加热生成的蒸汽在零件表面冷凝而将油污洗净；超声波清洗是利用超声波清洗装置使清洗液产生空化效应，以清除零件表面的油污。 2 平衡 对旋转零部件应用平衡试验机或平衡试验装置进行静平衡或动平衡，测量出不平衡量的大小和相位，用去重、加重或调整零件位置的方法，使之达到规定的平衡精度。大型汽轮发电机组和高速柴油机等机组往往要进行整机平衡，以保证机组运转时的平稳性。 3 螺纹联接 用扳手或电动、气动 、液压等拧转工具紧固各种螺纹联接件，以达到一定的紧固力矩。 4 过盈配合联接 应用压合、热胀 (外联接件 )、冷缩 (内联接件 )和液压锥度套合等方法，使配合面的尺寸公差为过盈配合的联接件能得到紧密的结合。 50 型离合器轴压机的改进 24 5 校正 装配过程中应用长度测量工具测量出零部件间各种配合面的形状精度如直线度和平面度等，以及零部件间的位置精度如垂直度、平行度、同轴度和对称度等，并通过调整、修配等方法达到规定的装配精度。校正是保证装配质量的重要环节。 合方法 根据产品的装配要求和生产批量，零件的装配有修配、调整、互 换和选配4种配合方法。 10 1 修配法 装配中应用锉、磨和刮削等工艺方法改变个别零件的尺寸、形状和位置，使配合达到规定的精度，装配效率低，适用于单件小批生产，在大型、重型和精密机械装配中应用较多。修配法依靠手工操作，要求装配工人具有较高的技术水平和熟练程度。 2 调整法 装配中调整个别零件的位置或加入补偿件，以达到装配精度。常用的调整件有螺纹件、斜面件和偏心件等；补偿件有垫片和定位圈等。这种方法适用于单件和中小批生产的结构较复杂的产品，成批生产中也少量应用。 3 互换法 所装配的 同一种零件能互换装入，装配时可以不加选择，不进行调整和修 25 配。这类零件的加 公差要求严格，它与配合件公差之和应符合装配精度要求。这种配合方法主要适用于生产批量大的产品，如汽车、拖拉机的某些部件的装配。 4 选配法 对于成批、大量生产的高精度部件如滚动轴承等，为了提高加工经济性，通常将精度高的零件的加工公差放宽，然后按照实际尺寸的大小分成若干组，使各对应的组内相互配合的零件仍能按配合要求实现互换装配。 配过程 为保证有效地进行装配工作，通常将机器划分为若干能进行独立装配的装配单元。 零件：是组 成机器的最小单元，由整块金属或其它材料制成的。 套件 (合件 )：是在一个基准零件上，装上一个或若干个零件构成的。是最小的装配单元。 组件：是在一个基准零件上，装上若干套件及零件而构成的。如，主轴组件。 部件：是在一个基准零件上，装上若干组件、套件和零件而构成的。如，车床的主轴箱。 部件的特征：是在机器中能完成一定的、完整的功能。 配精度 50 型离合器轴压机的改进 26 1 装配精度 为了使机器具有正常工作性能，必须保证其装配精度。机器的装配精度通常包含三个方面的含义。 (1)相互位置精度：指产品中相关零部件之间的距离精度和 相互位置精度。如平行度、垂直 度和同轴度等。 (2)相对运动精度：指产品中有相对运动的零部件之间在运动方向和相对运动速度上的精度。如传动精度、回转精度等。 (3)相互配合精度：指配合表面间的配合质量和接触质量。 2 装配尺寸链 (1)装配尺寸链的定义：在机器的装配关系中，由相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的一个封闭的尺寸系统，称为装配尺寸链。 (2)装配尺寸链的分类： 1)直线尺寸链：由长度尺寸组成，且各环尺寸相互平行的装配尺寸链； 2)角度尺寸链：由角度、平行度、垂直度等组 成的装配尺寸链； 3)平面尺寸链：由成角度关系布置的长度尺寸构成的装配尺寸链。 (3)装配尺寸链的建立方法 1)确定装配结构中的封闭环； 2)确定组成环：从封闭环的一端出发，按顺序逐步追踪相关零件的尺寸， 27 直至封闭环的另一端为止，而形成一个封闭的尺寸系统，即构成一个装配尺寸链； 3)装配尺寸链的计算：主要有两种计算方法：极值法和统计法。 3 保证装配精度的四种装配方法 保证装配精度的方法可归纳为：互换装配法、选择装配法、修配装配法和调整装配法四大类。 采用互换法装配时，被装配的每一个零件不需作任何挑选、修配和调整就能达到 规定的装配精度要求。用互换法装配，其装配精度主要取决于零件的制造精度。根据零件的互换程度，互换装配法可分为完全互换装配法和不完全互换装配法。 艺规程 1 制定装配工艺过程的基本原则 保证产品的装配质量，以延长产品的使用寿命；合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工手工劳动量，缩短装配周期，提高装配效率；尽量减少装配占地面积；尽量减少装配工作的成本。 11 2 制订装配工艺规程的步骤 研究产品的装配图及验收技术条件；确定装配方法与组织形式；划分装配单元，确定装配顺序；划分装配工序；编制 装配工艺文件。 结 50 型离合器轴压机的改进 28 机械装配是一种极有实用价值的技能，在各个行业都少不了各种设备的存在，少不了设备的装配。随着社会、科技的不断发展，机械装配的作于更加明显的体现出来了。 29 第五章 50 型变速箱离合器轴压机的结构设计 变速箱轴压机由两个压装头组成，固定压装头和缓冲压装头。固定压装头固定在机电设备上不动；缓冲压装头放在溜板箱上，随溜板移动，来调整工件的位置。以下将对两个压装头分别进行设计。 定压装头 参照以往轴压机的结构，大部分轴压机的固定压装头的主要部分均由调整螺杆，可换顶尖，缓冲弹簧， 压装弹簧，套筒组成。因此初步确定压装头的结构如图 5 所示。 图 5 固定压装头的结构图 通过调整调整螺杆在活塞杆中的位置可以控制压装行程；缓冲弹簧始终处于压缩状态，这样当压装到位时可以避免刚性冲击；压装弹簧有两个作用，其50 型离合器轴压机的改进 30 一为压装时给变速箱轴一个支持力，使变速箱在压装过程中不因自身重力而滑落，另一个作用为当压装完毕，由压装弹簧的弹簧力使可换顶尖恢复原位；锁紧螺母将套筒和活塞杆连接在一起，使所有的零件连接成以整体，从而完成动作要求。注意到锁紧螺母使缓冲弹簧有一个很小的压缩范围，即为上述所说的缓冲范 围。 (1)各部分尺寸的确定 此压装头有四个重要的尺寸需要确定：顶尖的伸出距离；压装弹簧的自由高度，缓冲弹簧压缩后的高度（两者均需通过计算，选取合理的弹簧，在计算出所需高度）；套筒第一个台肩；这四者确定以后就可以基本确定可换顶尖和套筒的长度。 顶尖伸出长度的确定：顶尖的伸出长度与压装件的总长度和压装行程有关，由前述压装头的压装行程的确定，可知压装件（轴承与其两端的密封装置）的总长度大概为 45此顶尖的伸出长度不可小于 45压缩弹簧初始状态为常态，为使弹簧在压装时对变速箱有足够大的支持力，在开始压 装之前，弹簧须有一定的预压缩量，这也是液压系统中的快进过程，初定此过程为15可确定顶尖的伸出长度为 60 压装弹簧尺寸的确定：要确定压装弹簧的尺寸，首先需对顶尖进行受力分析，再选出合适的弹簧。 变速箱质量的估算： M 2 2 31 M变速箱的质量（ 离合器轴的质量（ 轴承的质量（ 变速箱轴的质量（ 离合器片质量（ 其余质量（ 离合器轴质量计算：由机械设计师手册上册表 查得，当变速箱轴直径 152，从动轮毂壁厚为 5合器轴理论质量为， 。由此，可算得： 轴承质量计算： 机械设计师手册上册表 得。 变速箱轴质量计算： V l 10 ） 合器片质量计算： V 10 （ 其余质量估取为 则， M 2 2 重力 G 368,75N 对变速箱轴受力分析如图 6 所示： 50 型离合器轴压机的改进 32 图 6 变速箱受力分析 G G 对顶尖进行受力分析，如图 7 所示： 图 7 顶尖受力分析 弹簧力 F 319N。 由此可知，当弹簧被压缩 15，时，弹簧力至少应为 319N，才能将变速箱支撑住。则，所需弹簧刚度至少为 K 319/15 21N/m。由机械设计师手册上册表 取簧丝直径 d 8簧中径 D 50效圈数为 3 的弹簧，刚度为 合要求。 选用标准螺旋压缩弹簧： 初始条件：最小工作载荷 0 最大工作载荷 簧工作行程 h 88簧端部结构形式及支承圈数 ，由机械设计师手册上册表 6 选择弹簧两端并紧，磨平， 据初始条件及弹簧的特征，试验（极限）载荷与最小最大工作载荷的关系推算出极限载荷值等参数。 试验（极限）载荷 验（极限）载荷作用下弹簧试验（极限）变形量 h/ 88/ 表 出最接近 的弹簧，其尺寸和参数如下： 试验载荷 2369N 弹簧中径 D 50簧直径 d 580 型离合器轴压机的改进 34 节距 t 验载荷作用下的变形量 作圈数 n 度 K 324/n 324/撑圈数 簧内径 D d 50 8 42 弹簧外径 D d 50 8 58 弹簧自由高度 d 2 8 上列尺寸推算所选弹簧的其余尺寸： 并压高度 （ d（ 8 112小工作载荷下弹簧高度 k 大工作载荷下弹簧高度 k 2369/ 际工作行程 h 隙（在 作用下，弹簧各圈不接触应保持的距离） 旋升角 t/13 50) 35 簧丝长度 L 8 17/ 429计算可确定压装弹簧的长度为 238 压装弹簧的校核 :验算稳定性 对于压缩弹簧，如其长度较大时，则受力后容易失去稳定性，这在工作中是不允许的。为了便于制造既避免失稳现象，建议一般压缩弹簧的长细比 b 按下列情况选取：当两端固定时，取 b 一端固定，另一端自有转动时，取 b 两端自由转动时，取 b 9】 。 当 b 大于上述数值时，要进行稳 定性计算，并满足 式中 稳定时的临界载荷； 弹簧的最大工作载荷； 弹簧刚度。 b 238/8 弹簧两端自有转动，所以需进行稳定性计算。 由机械设计图 16得不稳定系数 弹簧材料的切变模量；由机械设计表 16得弹簧的切变模量为 80000n弹簧的有效圈数； d簧丝直径； D弹簧中径。 50 型离合器轴压机的改进 36 =80000 10 N/ 10 964376N 由前计算得弹簧的最大工作载荷 足 以弹簧满足稳定性要求，不需要再重新选参数。 疲劳强度和静应力强度的验算 对与循环次数较多、在变应力下工作的重要弹簧，还应该进一步对弹簧的疲劳强度和静应力强度进行验算（如果变载荷的作用次数 N 10 ，或载荷的变化幅度不大时，可只进行静应力强度计算）。 疲劳强度验算：弹簧材料内部所产生的最大和最小循环切应力为 8 8 中： K曲度系数； K=(4(4 C D/d 称为螺旋比。 C 50/8 (4 (4 6,25误 !未找到引用源。 工作最小载荷； 错误 !未找到引用源。 工作最大载荷。 37 则， 8 8KD/1=0 对应于上述便盈利作用下的普通圆柱螺旋压缩弹簧，疲劳强度安全系数计算值 强度条件可按下式计算 ( 0+ 式中： 错误 !未找到引用源。 弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限，按变载荷作用次数，由机械设计表 16取。 弹簧疲劳强度的设计安全系数，取 ( 0+ 1667+0/以满足疲劳强度要求。 静应力强度验算：静应力强安全系数计算值 计算公式及强度条件为 s/ 式中： 弹簧材料的剪切屈服极限； 安全系数，其值与 同。 1667/560 簧满足静强度要求。 缓冲弹簧尺寸的确定：因弹簧有一定的预压缩量，起缓冲作用，由经验选取弹簧的预紧力为 800N，缓冲弹簧的选取过程同压装弹簧的选取过程，由机械设计师手册下册表 取弹簧直径 d 10簧中径 D 650 型离合器轴压机的改进 38 有效圈数 n 弹簧。 弹簧的自有高度 d 10 簧刚度 K 360/65N/弹簧的预紧力为 800N 时，压缩量 L 800/K 13以缓冲弹簧的长度为 114 套筒第一个台肩长度的计算：变速箱在压装过程中，套筒的台肩会于离合器片接触，同时也起到对压装导向的辅助作用。由此可确定台肩的直径应为离合器片内径，且为间隙配合，离合器片内径同时也为轴承的外径，即 D 72长度至少为 68 L 80 由以上计算，基本可确定可换顶尖和套筒 的长度。 调整螺杆长度的确定：调整螺杆的长度与压装行程有关，压装行程为 68整螺杆在活塞杆中还需要一定的导向，考虑到压装其他大号轴承时压装行程会加大，因此初定调整螺杆的长度为 245 压装头其他零件的尺寸由经验确定，但对零件的薄弱环节需要进行校核。 套筒台肩的校核 套筒台肩处，由于活塞杆的推力而受剪应力和压应力，需对剪应力和压应力分别进行校核。 压应力校核 39 对台肩处受力分析如下图 8 所示 图 8 台肩受力分析 压力 F=60000N 受力面积 S（ /4 /4 压应力 F/S 60000/应力的校核 剪力 60000N 受剪面积 A 则，剪应力 A 60000/机械设计师手册上册表 查的 45 钢的 600以 套筒的台肩不会被压裂和剪断。 可换顶尖的校核 可换顶尖由于受弹簧力的作用，受压应力和剪应力，且台肩较薄，因此 也应对50 型离合器轴压机的改进 40 其进行校核。 可换顶尖受力如图 9 所示。 图 9 顶尖的台肩受力分析 压应力校核 由图可见，顶尖台肩的 受压，最大压力 受压面积（ /4 则，台肩所受压应力为 A 应力校核 由图可见 b b 面受剪力，最大剪力为 剪面积为 A 剪应力 A 计算可得，台肩强度足够，不会被剪断和压裂。 （ 2）各部分配合的确定 41 此设计须有配合的地方均为间隙配合，由