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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 要 人力提升机在国内尚无申请专利，运用较多的是电力提升机和电力升降机。此项设计是传统的结构与创新的思想结合的成果。任务来源于社会生产实践。 人力提升机是用于建筑外墙装饰和野外电力设备安装等专用设备。在无电源供应的情况下可人力轻松操纵上下输送物料和人员填补该产品系列中的缺失。 此设计主要考虑到功能实现，尺寸限制，结构，操作简单。 首先， 以机械原理 以及机械设计 的理论知识为依据，对齿轮 涡轮蜗杆 传动机构，螺纹传动以及其他几种常见机构进行详尽的分析， 选择合适的方案。 再根据离合的原理选择合适的离合方式和机构 。用所学的工程图学和三维制图零件图。最后运用三维软件运动仿真的功能实现运动仿真，实现设计的可行性。 本设计内容包括一级齿轮传动，二级齿轮传动，钢丝绳的绕法，离合器的设计，扇形齿轮传动，蜗杆和蜗杆的自锁。主动轴上的齿轮与传动轴上的齿轮啮合将脚踏上的力和力矩传递到输出轴上。输出轴上的齿轮再将力和力矩通过齿套传递到槽轮的齿轮上，带动槽轮转动，再与下方的齿轮啮合带动下面槽轮的转动，利用钢丝绳与槽轮之间没有相对 滑动，从而利用钢丝绳带动整个机器在钢丝绳上下移动。 本设计的特色在于：第一，运用简单的齿轮之间传动比的变化，将人力放大。实现人力能够带动机器升降；第二，扇形齿轮的运用，减小结构，同时起来离合的作用；第三，蜗杆和蜗杆的啮合起到自锁的作用，比起蜗杆蜗轮的自锁功能虽有所欠缺但是相比较而言结构会简化很多，尺寸会精巧甚多。 关键词：升降机；齿轮；传动；蜗杆；自锁； 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 V no of is of is of is In of no of to of is of is on as as of to to of G we of a of on on to of of to of of of is no to up of a in to of of up a in to of be a be V 目录 摘 要 . . 录 . V 1. 绪论 . 1 计背景 . 1 计目的 . 1 计内容 . 2 . 3 工作原理及运动特点 . 3 设计方案的制定 . 5 人力提升机设计参数的确 . 5 定传动装置的总传动比和分配传 . 5 定传动装置的动力参数 . 6 3. 齿轮的设计 . 8 动轴上齿轮传动的设计计算 . 8 从动轴上齿轮传动的设计和计算 . 11 扇形齿轮的设计 . 15 4. 轴瓦轴承和轴键的设计和校核 . 20 主动轴的设计 . 20 主动轴的设计与校核 . 20 轴瓦寿命校核： . 22 间轴的设计 . 24 间轴的设计与校核 . 24 轴瓦寿命校核： . 29 键的设计与校核： . 31 从动轴的设计 . 31 从动轴的设计与校核 . 31 轴瓦寿命校核 . 33 键的设计与校核 . 36 5 传动系统零件的选择和设计 . 37 择钢丝绳的型号 . 37 体结构的设计 . 37 润滑密封设计 . 39 联轴器设计 . 40 结论与展望 . 41 致谢 . 43 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 考文献 . 44 人力提升机的整体设计 1 1. 绪论 计背景 随着我国建筑业的发展，住宅建筑、高层建筑越来越多，外墙涂层、装饰以及物业管理清洗所需的高处作业提升机已经被广大的用户所 采用。租赁高处作业提升机的市场正在我国城乡建设市场逐步形成。用提升机取代传统的脚手架和大绳高处作业省时，省工、省费用，且移动方便，使用、安全，大大的减轻了工人劳动强度，提高了施工进度。据统计，使用提升机施工，其施工费用仅是脚手架的 70，生产率是脚手架的三倍。但是，由于多种原因，建筑施工中高处作业提升机坠落事故时有发生，这不仅造成人身伤亡、经济损失和社会影响，面对高处作业提升机使用日益增多的今天，提升机产品安全质量成为人们关注的焦点问题。这就要求：从事高处作业提升机的设计制造部门应该加强提升机产品安全性能的 开发，同时，确保提升机产品安全质量标准、规范国内提升机市场。必须保证高处作业提升机安装后符合安全要求，加大对施工操作人员高空提升机安全操作培训，使作业人员熟悉、掌握提升机结构、性能和操作规范以确保安全。 计目的 这次设计的目的是在于巩固所学的知识，开拓视野，培养同学们的动手能力，增强同学们的独立思考能力和学生们的团队合作精神。而毕业设计在学业即将完成，充分掌握所学的所有课程，并结合实际成产实习的基础上而进行的一个重要环节，是每一位即将面临毕业的学生在整个大学期间对所学知识的一个综合应用，它严 格要求学生要全心的投入，并尽可能的熟练的应用所学的知识，力求这次毕业设计可以圆满的结束。 实践是检验真理的唯一标准，我们学习了三年时间的理论知识，若不将其应用于现实生活中，那么也是枉然，还是没有什么收获。所以，学以致用是唯一可以对所学知识的的一个实实在在的交代。我们在这次设计目的在于以下： 1）最首要的目的在于开动同学们独立思考，积极运用所学知识和综合运用知识以及独立思考和分析，解决问题的能力。 2）会观察零件，研究特点及构造，另外，要知其内部组织情况，受力、承载情况，以及合适的应用场合。 3）要在设计的过 程中，同学们掌握并熟应用，查阅有关手册、图表等有关资料的能力。 4）进一步来培养学生们观察零件以及视图、制图、应用和撰写技术文件，说明的一些基本技能。 5）在设计的过程中要培养学生们严谨，认真的科学态度以及充分应用所学知识的能力。 毕业设计是学生在学校结束了全部的理论课程和相应实践教学环节后进行的一项大型综合性教学环节，是学生在能将所学理论知识全面应用并合理解决实际问题的工程实践过程中不可或缺的、较系统的工程化训练，是完成工程师初步训练的重要步骤。 无锡太湖学院学士学位论文 2 本设计内容包括一级齿轮传动，二级齿轮 传动，钢丝绳的绕法，离合器的设计，扇形齿轮传动，蜗杆和蜗杆的自锁。主动轴上的齿轮与传动轴上的齿轮啮合将脚踏上的力和力矩传递到输出轴上。输出轴上的齿轮再将力和力矩通过齿套传递到槽轮的齿轮上，带动槽轮转动，再与下方的齿轮啮合带动下面槽轮的转动，利用钢丝绳与槽轮之间没有相对滑动，从而利用钢丝绳带动整个机器在钢丝绳上下移动。 本设计的特色在于：第一，运用简单的齿轮之间传动比的变化，将人力放大。实现人力能够带动机器升降；第二，扇形齿轮的运用，减小结构，同时起来离合的作用；第三，蜗杆和蜗杆的啮合起到自锁的作用，比起 蜗杆蜗轮的自锁功能虽有所欠缺但是相比较而言结构会简化很多，尺寸会精巧甚多。 人力提升机的整体设计 3 工作原理及运动特点 本机构是一种升降机装置，主要由三部分组成： 传动部分主要是在主轴箱内，如图 示，由主动轴6、蜗杆7、蜗杆9、两个齿轮10、摩擦片 2和 4、 蝶形弹簧3以及输出轴5组成。主动轴 和脚踏连接，可以由人直接驱动。在工作状态，主动轴上的齿轮同时带动装在蜗杆7和蜗杆9上的两齿轮传动，从而带动了两蜗7和9的同向转动，蜗杆9通过由摩擦片 2和 4、蝶形弹簧3组成的离合部分将动力传到输出轴5上，再通过齿轮的传动，输出轴5上的齿轮传递到图 处于上方的齿轮5。 绕线部分参照图 要由两个齿轮5，两个压紧轮装置7，防护罩 4，弹簧3和弹簧6以及壳体组成，钢丝绳绕在两个齿轮的绕线槽中。齿轮的绕线槽的截面成梯形状，钢丝绳在其中越压越紧，从而保证钢丝绳与齿轮之间没有相对滑动，即不会打滑。两个压紧轮装置7控制了钢丝绳在线槽中的包角，从而确定了此部分的传动效率。防护罩 4能保证在齿轮5上穿钢丝绳顺利进行，并且可以防止当绳处于松弛状态时，跑出绕线槽。 离合控制部分主要有：图 装在蜗杆9上的摩擦片 4，输出轴5，嵌套在输出轴上的摩擦片 2和蝶形弹簧3，以及图 1中轴10、扇形齿轮 11、离合控制轴 12、推力轴承13、控制手柄 14组成。离合 发生在如图 两个摩擦片接触的地方，当碟形弹簧3处于被压紧状态时，在两摩擦片的作用下就能处于工作状态，即离合器处于“合”的状态；反之就处于非工作状态，即处于“离”的状态。蝶形弹簧的压紧与放松状态我们靠转动控制手柄 14来实现，控制手柄 14通过轴10带动扇形齿轮 11的转动，扇形齿轮通过与离合控制器 12的齿轮啮合，带动离合控制器的转动，通过螺纹连接装在外壳上的离合控制器由于转动而沿着螺纹方向移动，从而通过顶在推力轴承上图 所示的输出轴5来压紧或者放松碟形弹簧。 该升降机主要能实现三个功能：第一，人踩着脚踏能往上走，不踩的时候能自锁停在原位；第二，人反踩脚踏能往下走，不踩的时候能自锁停在原位；第三，能自由低速的往下走。我们把前面两个功能叫做该升降机处于工作状态的功能，而把最后一个功能称之为非工作状态的功能。以下我将介绍实现这些功能的原理： 第一种功能的实现原理是：当人踩脚踏时，踩脚踏的力通过一系列齿轮传动放大到足以克服整个升降机的重力，从而能往上走。当人不踩脚踏时，在两个蜗杆啮合有自锁作用的情况下，克服了整个机器的重力，从而使得升降机停在原位。 第二种功 能的实现原理与第一种一样。 第三种功能的实现原理是：当工作人员将控制手柄往自身方向拉时，离合器处于“离”的状态，即此时图 两个齿轮5的转动不影响到主轴箱里的传动，机器将加速下落：当工作人员松开控制手柄时，离合器处于“合”的状态，机器将减速下落。于是工作人员无锡太湖学院学士学位论文 4 可以通过控制手柄来控制升降机的下落。 图 升机结构图 人力提升机的整体设计 5 图 提升机原理图 设计方案的制定 由方案想到滑轮组结构，利用钢丝绳绕在 滑轮组上由绳带动整个机器实现上下移动。 传动：滑轮组上的齿轮跟输出轴上的齿轮啮合传动，依次一系列的齿轮啮合实现从主动轴（人力脚踏动力）到输出轴再到滑轮组上的齿轮传递动力。 制动：两个蜗杆自锁的原理（螺旋升角小于当量摩擦角）阻止滑轮组的转动 离合控制：由汽车离合原理，将之稍加改动。手柄相当于档位杆，操纵离合器的“开”与“合”离合打开时，滑轮组上的齿轮不能与输出轴上的齿轮啮合，不能传动不能制动，由于机器和人员的自身重力，将加速下降，当离合器合上时，齿轮啮合正常进行，能制动能 传动，机器又回减速下落直到停 住。 人力提升机设计参数的确 （ 1） 确定总传动比 由提升机提升的线速度为5m/定线槽直径为100m。 602即 ( 假设人蹬脚踏的转速为5r,所以总的传动比为 5 绳无锡太湖学院学士学位论文 6 （ 2） 分配传动装置传动比 16 4 m( 0式中分别为一级齿轮和二级齿轮的传动比。为使一级齿轮结构不过大，初步 i，0 （ 1） 各轴转速 m 5/ 01 m m 1/12 （ 2） 各轴输入功率 主 则各轴的输出功率： 089.（ 3） 各轴输入转矩 01 550=95505=m 所以 :d 输出转矩： 人力提升机的整体设计 7 运动和动力参数结果如下表 2 表 2动和动力参数表 轴名 功率 r/入 输出 输入 输出 主动轴 5 1 轴 1 2 轴 轴 锡太湖学院学士学位论文 8 3. 齿轮的设计 1. 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数。 (1)考虑到人力提升机的功 率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用直齿圆柱齿轮传动。 (2)提升机为一般工作机器，速度不高故选用 7 级精度 ( (3)材料选择，由课本 (机械设计，以下都是 ) 10小齿轮材料为 40质 )， 硬度 280齿轮材料为 45 号钢 (调质 )，硬度 240者材料硬度相差 40 (4)选小齿轮齿数171 z, 252 z。 2. 按齿面接触强度设计 由课本203行计算：即 3211 ( (1)确定公式内的各计算数值。 1）试选载荷系数6.1算小齿轮传递的转矩 661 主(3）由课本205取齿宽系1d4）由表610查的材料的弹性影响系数）由图齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。 6）由式1310，计算应力循环系数 811 030081(1756060 m(8012 (7）由图 算接触疲劳许用应力，取失效概率为 1%安全系数 S=1,由式 10人力提升机的整体设计 9 ( 2 (2)计算 1）试算小齿轮分度圆直径 ,代入 中较小的值 Ed 24321 (2）计算圆周速度 v t /60 60 11 (3）计算齿宽 (4）计算齿宽与齿高之比数 (齿高 t (h(5）计算载荷系数 根据7级精度，由图 K； 直齿轮1 K； 由表210查的使用系数1 由表4用插值法查得 7级精度，查图1310， 6）按实际载荷系数校正所算的分度圆直径，由式 10无锡太湖学院学士学位论文 10 311 (7）计算模数 m 由式510得弯曲强度设计公式为 3 21 12 F (1)确定公式内的各计算数值 1）由图得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲强度极限。 2）由图1810算弯曲疲劳许用应力，由 式1210得 ( ( 4）计算载荷系数 K 5）查取齿形系数，由表510查得 取应力校正系数，由表 查得 算大小齿轮的 加以比较 0 5 1 F Y ( 016 2 F Y (大齿轮的数值大，所以选用。 人力提升机的整体设计 11 (2)设计计算 4 (对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 于齿轮模数 于齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，按 接触强度算得的分度圆直径71 算出小齿轮齿数 251 大齿轮齿数 22, 取37齿 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 （ 1）计算分度圆直径 2511 (3722 (2) 计算中心距 72 21 (（ 3）计算齿轮宽度 d 取8,43 21 ( 从动轴上齿轮传动的设 计和计算 1. 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数。 (1)考虑到人力提升机的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用直齿圆柱齿轮传 动。 (2)提升机为一般工作机器，速度不高故选用 7 级精度 ( (3)材料选择，由课本 (机械设计，以下都是 )1190小齿轮材料为 40质 )，硬度 280齿轮材料为 45 号钢 (调质 )，硬度 240者材料硬度相差 40 (4)选小齿轮齿数251 z, 812 z。 2. 按齿面接触强度设计 由课本203行计算：即 无锡太湖学院学士学位论文 12 3211 (1)确定公式内的各计算数值。 1）试选载荷系数6.1算小齿轮传递的转矩 T 51/61161 3）由课本205取齿宽系1d4）由表610查的材料的弹性影响系数 。 5）由图齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。 6）由式1310，计算应力循环系数 8111 030081(1516060 0228 0538 图 10 1 算接触疲劳许用应力，取失效概率为 1%安全系数 S=1,由式 10 (2)计算 1）试算小齿轮分度圆直径入 H中较小的值 3243211 2）计算圆周速度 v t /60 60 11 3）计算齿宽811 人力提升机的整体设计 13 4）计算齿宽与齿高之比数 齿高t , 算载荷系数 根据7级精度，由图 10 直齿轮1 K； 由表210查的使用系数1 由表 10级精度，H， 查图1310， 实际载荷系数校正所算的分度圆直 径，由式 311 7）计算模数 m 3. 按齿根弯曲强度设计 由式510得弯曲强度设计公式为 3 21 12 F (1)确定公式内的各计算数值 1）由图得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲强度极限。 2）由图18101 算弯曲疲劳许用应力，由式1210得 无锡太湖学院学士学位论文 14 4）计算载荷系数 K 取齿形系数，由表510查得 1 取应力校正系数，由表15查得 1 7）计算大小齿轮的 加以比较 012 1 F Y 015 2 F Y 大齿轮的数值大，所以选用。 （ 2） 设计计算 4 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 于齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，按 接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数 301 大齿轮齿数 22, 取97齿 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 4. 几何尺寸计算 （ 1）计算分度圆直径 3011 (2) 计算中心距 人力提升机的整体设计 15 1 （ 3）计算齿轮宽度 d 取8,43 21 形齿轮的设计 1. 齿轮材料，热处理及精度 考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线 1） 齿轮材料及热处理 1） 材料：高速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为 小齿轮小齿齿数161 z， 高速级大齿轮选用 号钢正火，齿面硬度为 大齿轮240,取大齿齿数 6416412 642 轮精度 按 10095 1998，选择 7 级，齿根喷丸强化。 2. 初步设计齿轮传动的主要尺寸 按齿面接触强度设计 2131 )(12确定各参数的值 : 1）试选6.1查课本 图3010由课本 图26查得 则 4）查课本1910图 得 齿轮的疲劳强度极限 取失效概率为%1,安全系数1S,应用课本 公式1210得 : H 1 =550= H 2 =S 2 450=432 许用接触应力 M P )( 21 6）查课本表610得：表1710得 : 1d3. 设计计算 1）小齿轮的分度圆直径16 3 0 . 2 m (123 242131）（ 2）计算圆周速度 t /32. 1 3) 计算齿宽 计算摸数14o o 4) 计算齿宽与高之比计算纵向重合度 计算载荷系数 根据7,/08.0 查课本表810得 动载系数071 2 bK 查课本由表1310得 : 故载荷系数 : 按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径 = 1. 力提升机的整体设计 17 8) 计算模数n 4. 齿根弯曲疲劳强度设计 由弯曲强度的设计公式 (c (1) 确定公式内各计算数值 1) 小齿轮传递的转矩,确定齿数 z 因为是硬齿面，故取64164,17 1221 4/ 12 % i，允许 2) 计算当量齿数 63311 zz s/64co s/ 3322 初选齿宽系数d按对称布置，由表查得1d4) 初选螺旋角 初定螺旋角145) 载荷系数 K 查取齿形系数 : 重合度系数 z 端面重合度近似为 78/124/ 0 tb 因为 2，则重合度系数为673.0/co 螺旋角系数 Y 无锡太湖学院学士学位论文 18 轴向重合度 2s 计算大小齿轮的 Y 到弯曲疲劳强度极限 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 人力提升机的整体设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 随着我国建筑业的发展，住宅建筑、高层建筑越来越多，外墙涂层、装饰以及物业管理清洗所需的高处作业提升机已经被广大的用户所采用。租赁高处作业提升机的市场正在我国城乡建设市场逐步形成。 用提升机取代传统的脚手架和大绳高处作业省时，省工、省费用，且移动方便，使用、安全，大大的减轻了工人劳动强度，提高了施工进度。据统计，使用提升机施工，其施工费用仅是脚手架的 70，生产率是脚手架的三倍。但是，由于多种原因，建筑施工中高处作业提升机坠落事故时有发生，这不仅造成人身伤亡、经济损失和社会影响，面对高处作业提升机使用日益增多的今天，提升机产品安全质量成为人们关注的焦点问题。在设计传动件时，在满足产品工作要求的情况下，应尽可能多的采用标准件，提高其互换性要求，以减少产品的设计生产成本。 三、本设计（论文 或其他）应达到的要求： 完成相关的零件图和装配图，其中包括三维图和二维图； 按学校要求完成毕业论文（不少于 8000 字）； 完成英文翻译（不少于 3000 字；英文资料翻译要正确表达原文 含意，语句通顺。）； 设计说明书论文格式满足学校相应的规范要求，内容完整， 结构安排合理，语句通顺； 能 设备性能符合主要技术数据；设备结构合理，易安装、维护；设备运行安全可靠 ； 编制设计计算说明书 1 份 ； 四、接受任务学生： 机械 97 班 姓名 夏以波 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教研室主任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2011 年 11 月 12 日 3 1 中文翻译 基本加工工序和切削技术 机床是从早期的埃及人的脚踏动力车和约翰 威尔金森的镗床发展而来的。它们为工件和刀具提供刚性支撑并可以精确控制它们的相对位置和相对速度。基本上讲，金属切削是指一个磨尖的锲形工具从有韧性的工件表面上去除一条很窄的金属。切屑是被废弃的产品，与其它工件相比切屑较短，但对于未切削部分的厚度有一定的增加。工件表面的几何形状取决于刀具的形状以及加工操作过程中刀具的路径。 大多数加工工序产生不同几何形状的零件。如果一个粗糙的工件在中心轴上转动并且刀具平行于旋转中心切入工件表面，一个旋转表 面就产生了，这种操作称为车削。如果一个空心的管子以同样的方式在内表面加工，这种操作称为镗孔。当均匀地改变直径时便产生了一个圆锥形的外表面，这称为锥度车削。如果刀具接触点以改变半径的方式运动，那么一个外轮廓像球的工件便产生了；或者如果工件足够的短并且支撑是十分刚硬的，那么成型刀具相对于旋转轴正常进给的一个外表面便可产生，短锥形或圆柱形的表面也可形成。 平坦的表面是经常需要的，它们可以由刀具接触点相对于旋转轴的径向车削产生。在刨削时对于较大的工件更容易将刀具固定并将工件置于刀具下面。刀具可以往复地进给。成形面可 以通过成型刀具加工产生。 多刃刀具也能使用。使用双刃槽钻钻深度是钻孔直径 5的孔。不管是钻头旋转还是工件旋转，切削刃与工件之间的相对运动是一个重要因数。在铣削时一个带有许多切削刃的旋转刀具与工件接触，工件相对刀具慢慢运动。平的或成形面根据刀具的几何形状和进给方式可能产生。可以产生横向或纵向轴旋转并且可以在任何三个坐标方向上进给。 基本机床 机床通过从塑性材料上去除屑片来产生出具有特别几何形状和精确尺寸的零件。后者是废弃物，是由塑性材料如钢的长而不断的带状物变化而来，从处理的角度来看，那是没有用处的。很 容易处理不好由铸铁产生的破裂的屑片。机床执行五种基本的去除金属的过程：车削，刨削，钻孔，铣削。所有其他的去除金属的过程都是由这五个基本程序修改而来的，举例来说，镗孔是内部车削；铰孔，攻丝和扩孔是进一步加工钻过的孔；齿轮加工是基于铣削操作的。抛光和打磨是磨削和去除磨料工序的变形。因此，只有四种基本类型的机床，使用特别可控制几何形状的切削工具 削过程形成了屑片，但磨粒的几何形状是不可控制的。 通过各种加工工序去除材料的数量和速度是巨大的，正如在大型车削加工，或者是极小的如 研磨和超精密加工中只有面的高点被除掉。一台机床履行三大职能： 的速度选择。 加工速度和进给 速度，进给量和切削深度是经济加工的三大变量。其他的量数是攻丝和刀具材料，冷却剂和刀具的几何形状，去除金属的速度和所需要的功率依赖于这些变量。 切削深度，进给量和切削速度是任何一个金属加工工序中必须建立的机械参量。它们都影响去除金属的力，功率和速度。切削速度可以定义为在旋转一周时速度记录面相对任何瞬间呈辐射状扩 散的针，或是两个相邻沟槽的距离。切削深度是进入的深度和沟槽的深度。 在车床中心的车削 在机动车床上完成的基本操作已被介绍了。那些用单点刀具在外表面的操作称为车削。除了钻孔，铰孔，研磨内部表面的操作也是由单点刀具完成的。 2 所有的加工工序包括车削，镗孔可以被归类为粗加工，精加工或半精加工。精加工是尽可能快而有效的去除大量材料，而工件上留下的一小部分材料用于精加工。精加工为 工件获得最后尺寸，形状和表面精度。有时，半精加工为精加工留下预定的一定量的材料，它是先于精加工的。 一般来说，较长的工件同时被一个或两个车床 中心支撑。锥形孔，所谓的中心孔，两端被钻的工件适于车床中心 件接近为架的那端通常由尾架中心支撑，在靠近主轴承的那端由主轴承中心支撑或由爪盘夹紧。这种方法可以牢固的加紧工件并且能顺利地将力传给工件；由卡盘对工件提供的辅助支撑减少切削时发生的颤振趋势，如果能小心准确地采用卡盘支撑工件的方法，则可以得到精确的结果。 在两个中心之间支撑工件可以得到非常精确的结果。工件的一端已被加工，那么工件便可车削了。在车床上加工另一端，中心孔充当精确定位面和承载工件重量和抵制切削力的支撑面。当工件由于 任何一原因从车床上移除后，中心孔将准确地使工件回到这个车床上或另一个车床上或一个圆柱磨床上。工件不允许被卡盘和车床中心夹在主轴承上。然而首先想到的是一个快速调整卡盘上工件的方法，但这是不允许的因为在由卡盘夹持的同时也由车床中心支撑是不可能的。由车床中心提供的调整将不能持续并且爪盘的压力会损坏中心孔和车床中心，甚至是车床主轴。浮动的爪盘为上述陈述提供了一个例外，它几乎完全使用在高生产工作上，这些卡盘是真正的工作驱动者并且不为同样的目的如普通的三爪，四爪卡盘使用。 而大直径的工件有时装在两个中心，它们最好有由面 板夹持在主轴承尾部来顺利得到能量转换；许多车床夹头并不能足量的转换能量，虽然可以作为特殊的能量转换。 机械加工介绍 作为产生形状的一种方法，机械加工是所有制造过程中最普遍使用的而且是最重要的方法。机械加工过程是一个产生形状的过程，在这过程中，驱动装置使工件上的一些材料以切屑的形式被去除。尽管在某些场合，工件无支承情况下，使用移动式装备来实现加工，但大多数的机械加工是通过既支承工件又支承刀具的装备来完成。 小批量，低成本。机械加工在制造业上有两个应用。是铸造，锻造和压力工作，产生每一个特殊形状，甚至一个零件， 几乎总有较高的模具成本。焊接的形状很大程度上取决于原材料。通过利用总成本高但没有特殊模具的设备，加工是有可能的；从几乎任何形式的原材料开始，只要外部尺寸足够大，由任意材料设计形状。因此加工是首选的方法，当生产一个或几个零件甚至在大批量生产时，零件的设计在逻辑上导致铸造，锻造或冲压制品 。高精度，表面精度。机械加工的 第二个应用是基于可能的高精度和表面精度的。如果在其他工序中大批量生产，很多低量零件会产生出低的但可接受的公差。另一方面，许多零件由一些大变形过程产生一般的形状，并且只在具有很高精度的选定面加工。 举例来说，内线流程是很少产生任何方式以外的其他机械加工并且紧接着压力操作后零件上的小洞可能被加工。 主要的切削参数 在切削时基本工具工作的关系充分描述的方法有 4 个因素：刀具几何形状，切削速度和切削深度。刀具必须由适当的材料做成；它必须有一定的强度，粗糙度，硬度和抗疲劳度。刀具几何形状由面和角度描述，对每一种切削操作都是正确的。切削速度是指切削刃通过工作面的速度，它已每分钟通过的英尺数表示。对于加工效率，切削速度相对于特殊工作组合必须具有适当规模。一般来讲，工件越硬，速度越小。进给是刀具进入工件的速率。当工件 或刀具旋转时，进给量的单位是英寸每转。当刀具或工件往复移动时，进给量的单位是英寸没次，总的来说，在其他相似情况下进给量与切削速度成反比。切削速度用英寸表示，是刀具进入工件的距离表示的，它是指车削时屑片的宽度或是直线切削时屑片的厚度。粗加工时切削深度比精加工的切削深度大。 切削参数的改变对切削温度的影响 3 在金属切削作业中热量产生于主要和第二变形区而这些结果导致了复杂温度遍布于刀具，工件和屑片。一个典型的等温先如图所示，它可以看出正如预测的，当工件材料经历主要变形，被减切时，有一个非常大温度梯度遍布于屑片的整个 宽度。当第二变形区的屑片还有一小段距离就达到了最大温度。 因为几乎所有的工作都以金属切削转化为热量而完成，可以预测去除每一单位体积的金属所增加的能量消耗将会提高切削温度。因此在所有其他参数不变，前角变大时，将减少去除每单位体积金属的能量和切削温度。当考虑到增加未形成屑片的厚度和速度，情况就更复杂了。增加切削厚度往往会大大影响热量传给工件，刀具的多少，而且会使屑片停留在一个固定数额，同时切削温度的变化也会很小，可是增加切削速度会减少传递给工件的热量，同时这将增大屑片主要变形的温升。此外，第二变形区是比较小的， 在这个变形区会提高温度。切削参数的其他变化几乎不影响去除每单位体积的能量消耗和切削温度。因此已经表明，即使是切削温度的小规模变化对刀具磨损率也有重大影响，从切削数据来估计切削温度是恰当的。检测高速钢工具最直接最准确的方法，特伦特给出了高速钢工具温度分布的详细资料。该技术是基于高速钢刀具的数据检测并与对热历史的微观变化有关。 特伦特已经描述了切削温度的测量和加工大范围工件时高速钢工具的温度分布。使用扫描电子显微镜来研究精细尺度微观结构变化，这项技术已得到了进一步发展。这项技术也用于研究高速钢单点车刀和麻花钻的 温度分布， 刀具磨损 脆性断裂已经得到了处理，刀具磨损基本上有三个类型。后刀面磨损，边界磨损和前刀面磨损。刀面磨损发生在主切削刃和次切削刃。主切削刃负责去除大量金属，这增加了切削力和温度，如果任其发展会导致刀具和工件的振动，这就再不能高效率地切削了。次切削刃决定工件尺寸和表面精度，后刀面的磨损会导致大量产品出现较差的表面精度。根据实际切削条件，刀具不可用的主要原因在于主刀面先于次刀面的磨损非常大，这导致了一个不可接受部分的产生。 因为刀具的应力分布，刚开始滑动时，滑动区域的摩擦力在屑片和面之间达到最大，最后 摩擦力便为零。因此磨料磨损发生在这个区域，在屑片与相离处更多的磨损发生在与该区域相邻处，这比相邻于这点的更多。 这导致了刀具面的局部点蚀与这面有一定距离，这面通常有一部分是圆弧形的。在许多方面并基于实际切削条件，边界磨损相比后刀面是一个较不严重的磨损，因此刀面磨损是一种较常见磨钝标准。然后，由于各样作者表明，伴随着切削速度的增加面温度的增加量多于刀面的增加量，而由于温度变化严重影响任一类型的磨损率，边界磨损通常发生在较高切削速度的情况下。 刀具与未切削面相接触的地方，主刀面磨损的尾部的磨损比沿着剩余磨损面的 地方更明显。这是因为局部影响如未切削面是由先前的切削，氧化规模，局部高温所形成的加工硬化而造成的。这个局部磨损一般与边界磨损有关，有时还很严重。虽然出现凹口不会严重影响刀具的切削性能，凹口是往往比较深，如果继续切削刀具很可能断裂。 如果任何形式的渐进磨损让其戏剧性的继续存在，刀具将面临灾难性的故障，如刀具再不能切割，在好的情况下，工件报废，最坏时，机械工具可能造成损坏。对于硬质合金刀具和各类型的磨损，在出现灾难性故障之前达到最长使用使用寿命的极限。但对于高速钢切削工具的磨损是不均匀的，目前已发现当磨损继续并 甚至出现灾难性故障时，便可得到最有意义的和可以复制的结果，当然在实践中，切削时间远远少于故障时间。发生灾难性故障时会出现几个现象，最常见的是切削力突然增加，工件出现亮环，噪音显著增大。 表面精整加工机理 有五个基本机制对于已加工产品有影响：（ 1）切削过程的基本几何形状，单点车削刀具将轴向前进一个恒定距离，由此产生的面将在它上面，刀具垂直方向进给运动时，一连串的尖点形成切削刀具的基本形状。（ 2）切削加工的效率。已经提到不稳定刀瘤将产生含有硬化刀瘤片段的面。这个片段使表 4 面光洁度降低。也能证明在不利切削条件下引用 大进给，小前角和低切削速度，除此以外生产条件也会导致不稳积屑瘤产品，切削过程变得不稳定而不是在剪切带连续切削，发生破碎，出现不均匀的间断屑片，表面也不够光滑。当加工韧性材料时这种情况尤其明显。（ 3）机床的稳定。根据某些组合的切削条件，工件尺寸，夹紧的方法和相对机床结构的刚度，不稳定性是刀具造成的颤动。在一定条件下，这种颤动将达到并保持一定的振幅，而根据其它条件的振动也会产生，除非切割阻止了相当大的损坏不然切削刀具和工件都可能发生颤动。这个现象称为颤振，而轴向车削的特点是工件上有长螺旋带，暂加工面上有短节距起 伏。（ 4）去除切屑的有效性。在间断切屑生产加工中，如脆性材料的铣削和车削，预计无论是由于重力还是切削液，屑片都将离开切削区，任何情况下也不会影响切削面。连续屑片是显而易见的，如果不采取措施来控制切屑，就有可能会影响切削面并留下痕迹。无可避免地，这标志着只能期待。（ 5）切削刀具的有效后角。对于有某一几何形状的小型切削刃和后角，很有可能在主切削刃切削，在次切削刃打磨。这会产生好的表面精度，但当然这一个严格地金属成形的组合，是不能被推荐为实际的切削方法。但是，由于这些情况偶有发生，刀具磨损会导致表面特性的变化。 极限与公差 机械零件被制造因此它们是可互换的。换句话说，每一种机械零件或装置被制成一定的大小和形状来适用于其它型号的机器。为了使零件具有互换性，每一个零件都做成一个尺寸来用正确的方法与对应的零件相配。这不仅不可能，而且是许多零件都做成一个尺寸是不切实际的。这是因为机器不是完美的，而工具会磨损。相对于正确尺寸的一点偏差通常是允许的。这个偏差的大小依赖于被制零件的种类，比如一个零件可能是 6 英寸，上下偏差是 0003 英寸（三千分之一）。因此这个偏差可以是 5997 英寸到6003 英寸之间并仍能保持正确尺寸。这就是偏差。 上偏差和下偏差之差即是公差。 公差是零件尺寸的最大变化量，基本尺寸是允许变动量和公差范围而衍生的尺寸限制。有时偏差只允许一个方向的变动，它允许公差在孔或轴上变化而不会严重影响配合。当公差在两个方向上都变化时，称为完全偏差（正和负）。完全偏差是分开的，并且在基本尺寸的每一边都会有。而极限尺寸只有最大尺寸和最小尺寸。因此，公差是这两个尺寸之差。 表面精度和尺寸控制 产品已经完成了应有的形状和大小，常常需要某种类型的表面精度是它们能够履行好自己的职能。在某些情况下为了抵抗划破和擦破，提高表面材料的物理性能是必须的 。在许多制造工艺中，产品表面留下污垢，屑片，油脂或其它有害物质。由不同材料组成的混合物，不同方式加工的同种材料，可能需要一些特殊的面处理以提供均匀的外观。 表面抛光处理有时可能成为一个中间处理程序。举例来说，先于各种电镀工艺，清洁和抛光通常是必不可少的。一些清洗程序也用来改善配合零件的表面光滑度，也为了去除毛边，这些在以后使用中是有害的。表面抛光处理的另一个重要原因是在各种各样的环境中的防腐保护。保护程序的类型主要取决于预期暴露，并充分考虑到材料保护和经济因数。 为了满足上述目的，因此必须使用表面抛光的主要 方法，表面力学的化学变化影响工作面的性能，用各种方法清洗，保护涂料和有机金属的应用。 在早期的工程中，尽量接近的将配合零件加工到所需尺寸，把配合零件加工到相似尺寸然后完成加工，并不断地将其它零件与它相配，直到得到理想的关系。如果在加工时不方便将一个零件另一个零件相配，则最后的工作是由钳工坐在板凳上，刮削配合零件直到理想的配合，因此作为一名钳工字面意为J，显而易见，两个零件仍在一起而 M 不得不更换，必须再一次去相配合。在这些日子里，我们期望能为坏零件购买一个替代品，而它的功能正常也不需要刮削和其它修改工序。 当 一个零件能被用来替换另一个同尺寸和同材料规格的零件，这时我们称之为这些零件能互换。互换系统通常可以降低生产成本，为了一个昂贵的操作是没有必要的，这有益于客户在需要时更换磨料零件。 5 自动夹具设计 装配设备的传统同步夹子有更多的零件与中心线相对，以确保当电弧从传送带回升时能在一个众所周知的地方。然而，在某些应用中，迫使零件与中心线对准，可能会损坏零件和设备。当零件很小并有一些碰撞可导致刮擦，当它的位置被机床主轴或丝杠固定，或公差是很小时，最好使夹子配合零件的位置而不是倒过来。对于这些任务 司 经创造了 同步系列，它与夹持兼容。因为力和夹子的同步系统是独立的，同步系统可以被一个精密的防滑系统取而带之而不影响夹持力。夹子尺寸范围从 51b 夹持力和 寸冲程到 40持力和 6 英寸冲程。夹子产品的特点是批量的规模越来越小并且提供更多元的产品。作为最后一步生产步骤，装配在批量大小和产品设计时特别容易变化。以前在这种情况下，迫使许多企业把更多的精力投入到广泛合理化和自动化装配上。虽然在以灵活处理系统如工业机器人的背景下，弹性夹具的发展在
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