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宁海学院毕业设计等高偏置轴连接装置结构设计说明书专 业：机电一体化技术班 级：学 号：学生姓名：指导教师：二零一六年 五 月 16等高偏置轴连接装置结构设计一、等高偏置轴连接装置概述 本次设计涉及一种等高偏置轴连接装置，属于机械工程领域。为克服现有机械试验装置的不足，设计了一种偏置轴试验装置。实现上述发明的技术方案是：采用一回转齿轮通过十字滑块带动另外一个支座移动转盘机构，将完成偏置轴驱动性能参数的测试。本实用等高偏置轴连接装置试验装置有以下优点：(1) 可以就地进行性能试验，不需要直线运动；(2)传感器容易布置，可以变载荷；(3)结构简单，占地面积小，造价低。目前等高偏置轴连接装置技术已成为世界各国机械传动发展的重点之一。二、等高偏置轴连接装置的基本组成 等高偏置轴连接装置由底座和固定支架、移动支架、轴、旋转头、十字滑块组成。底座由固定支架，底座零件组成，通过M8六角螺钉连接。如图2-1所示。图 2-1 等高偏置轴连接装置结构图1轴 2衬套 3移动支架 4圆锥销 5十字滑块 6旋转头 7底座 8固定支架 9齿轮 10勾头楔键 11垫圈12六角螺栓B13六角螺栓A14六角螺帽 三维装配图如下： 图 2-2 等高偏置轴连接装置三维结构图三、等高偏置轴连接装置的工作原理 等高偏置轴连接装置通过一个动力的驱动，带动右边齿轮开始正反转，右边齿轮带动轴旋转，通过十字滑块进行因此齿轮带动移动支座会向前或者向后进行位移。四、等高偏置轴连接装置的特点 1、底座：采用高钢性灰口铸铁铸造；2、齿轮：采用优质45号优质碳素结构钢调质加工，经渗碳淬火处理及研磨而成；3、轴：采用优质45号优质碳素结构钢调质加工，具备高悬重负荷能力。五、等高偏置轴连接装置主要零件结构设计 1、等高偏置轴连接装置底座设计（1）等高偏置轴连接装置底座材料选择等高偏置轴连接装置的基础零件，但它存在这几方面的特点：1）体积不大，但它属于厚重的零件。2）由于等高偏置轴连接装置的其它零件需要安装在它上面，因此，等高偏置轴连接装置底座的结构相对比较复杂。3）等高偏置轴连接装置底座除了与等高偏置轴连接装置端盖的孔以及内部空间大小有尺寸要求外，其它部位的结构尺寸的要求都比较低。通过以上几方面的分析，等高偏置轴连接装置底座选择灰口铸铁，牌号为HT200作为零件材料，通过铸造的方法，获得等高偏置轴连接装置底座毛坯。（2）等高偏置轴连接装置底座热处理等高偏置轴连接装置底座的毛坯成形方法方法是铸造，凡是铸造件在冷却过程，由于毛坯件的壁厚不均匀，冷却速度就不一样，从而造成内应力，而且毛坯的硬度也不一样，为了保证后续工序能正常加工，所以，在加工之前需要对毛坯进行退火处理，或进行人工时效。（3）等高偏置轴连接装置底座结构设计1）等高偏置轴连接装置底座是等高偏置轴连接装置最主要的基本零件，如图5-1所示，它是组成整一个离合器的下半部分主体。图 5-1 等高偏置轴连接装置底座结构图图 5-2 等高偏置轴连接装置底座三维结构图2） 等高偏置轴连接装置都需要安装在固定的机器上使用，在使用时，需要固定在机器的工作台面上，因此，需要在等高偏置轴连接装置底座的最底部设计6个孔，如图5-1所示，俯视图中圆孔形状尺寸R4,左视图中厚度尺寸12，方便通过螺栓与机床进行固定。2、等高偏置轴连接装置固定支座设计该类零件特点是形状不规则，结构较复杂。等高偏置轴连接装置的总体组合方式为综合式，由圆柱台和若干凸台组成。其作用主要是固定连接，与桌面和台面连接紧固的；还有一部分是和其他零件配合连接；固定其他零件，为其他零件提供安装区域。画出零件图，选取材料为HT2002。图 5-3 等高偏置轴连接装置固定支架结构图图 5-4 等高偏置轴连接装置固定支架三维结构图3、等高偏置轴连接装置移动支座设计该类零件特点是形状不规则，结构较复杂。等高偏置轴连接装置的总体组合方式为综合式，由圆柱台和若干凸台组成。其作用主要是固定连接，与桌面和台面连接紧固的；还有一部分是和其他零件配合连接；固定其他零件，为其他零件提供安装区域。画出零件图，选取材料为HT2002。图 5-5 等高偏置轴连接装置移动支架结构图图 5-6 等高偏置轴连接装置移动支架三维图4、轴设计（1）轴材料选择主轴是等高偏置轴连接装置的重要零件，它在使用中有几方面的特点：轴的材料种类很多，选用时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。轴的常用材料是优质碳素钢35、45、50，最常用的是45和40Cr钢。对于受载较小或不太重要的钢，也常用Q235或Q275等普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢，常用的有40Cr、40MnB、40CrNi等。球墨铸铁和一些高强度铸铁，由于铸造性能好，容易铸成复杂形状，且减振性能好，应力集中敏感性低，支点位移的影响小，故常用于制造外形复杂的轴。特别是我国研制成功的稀土-镁球墨铸铁，冲击韧性好，同时具有减摩、吸振和对应力集中敏感性小等优点，已用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件，如曲轴等。根据工作条件要求，轴都要整体热处理，一般是调质，对不重要的轴采用正火处理。对要求高或要求耐磨的轴或轴段要进行表面处理，以及表面强化处理(如喷丸、辐压等)和化学处理(如渗碳、渗氮、氮化等)，以提高其强度（尤其疲劳强度）和耐磨、耐腐蚀等性能。在一般工作温度下，合金钢的弹性模量与碳素钢相近，所以只为了提高轴的刚度而选用合金钢是不合适的。轴一般由轧制圆钢或锻件经切削加工制造。轴的直径较小时，可用圆钢棒制造；对于重要的，大直径或阶梯直径变化较大的轴，多采用锻件。为节约金属和提高工艺性，直径大的轴还可以制成空心的，并且带有焊接的或者锻造的凸缘。对于形状复杂的轴（如凸轮轴、曲轴）可采用铸造。1）主轴经调质和表面淬火后需要获得较高的综合力学性能和耐磨性。2）主轴对其表面硬度和疲劳强度要求较高，最好还具有抗腐蚀、热处理变形小的优点。通过以上几方面的分析，主轴选择45号优质碳素结构钢作为零件材料，通过市场购买，获得主轴的毛坯。 (2) 热处理 1) 毛坯热处理 主轴锻造后要进行正火或退火处理，以消除锻造内应力，改善金相组织、细化晶粒、降低硬度、改善切削加工性。 2) 预备热处理 通常采用调质火正火处理，安排在粗加工之后进行，以得到均匀细密的回火索氏体组织，使主轴既获得一定的硬度和强度，又有良好的冲击韧性，同时也可以消除粗加工应力。精密主轴经调质处理后，需要切割式样作金相组织检查。 3) 最终热处理一般安排在粗磨前进行，目的是提高主轴表面硬度，并在保持心部韧性的同时，使主轴颈或工作表面获得高的耐磨性和抗疲劳性，以保证主轴的工作精度和使用寿命。最终热处理的方法有局部加热淬火后回火、渗碳渗火和渗氮等，具体应视主轴材料而定。渗碳淬火后还需要进行低温回火处理，对不需要渗碳的不玩可以镀铜保护或预放加工余量后再去碳层。 4) 定性处理 该主轴要求精度不是特别高，所以不用定性处理。故选择调质处理，即对主轴进行淬火加高温回火处理。 (3) 主轴结构设计 1）等高偏置轴连接装置所使用的横轴虽然没有螺纹，也没有中心孔，但是也需要精加工。而且两侧具有中心键，因此在制定工艺过程时必须十分注意中心键的加工和修研。图 5-7 等高偏置轴连接装置轴结构图图 5-8 等高偏置轴连接装置轴三维图 2）在主轴加工过程中，中心键要承受工件重量和切削力，会产生磨损、拉毛和变形。经过热处理后，中心键会产生表面氧化层和变形。因此，在热处理之后，各加工阶段之初，必须对中心键进行修研，甚至重钻。 对于精密主轴，中心键的精度更是保证主轴质量的一个关键。所以，在粗磨、半精磨和精磨工序钱必须安排中心键的修研工序。5、齿轮设计（1）齿轮材料选择因为考虑到该零件并非实际生产操作用，所以对于该齿轮的要求没有重载，高速或中速的运转且受较大冲击载荷的齿轮，对于其精度也不是特别高，所以采用45号优质碳素结构钢作为毛坯材料。（2）热处理正火处理可消除齿轮内部过大的应力 , 增加齿轮的韧性 ,改善材料的切削性能。正火处理常用于含碳量 0. 3% 0. 5%的优质碳钢或合金钢制造的齿轮。正火齿轮的强度和硬度比淬火或调质齿轮低 , 硬度为 163 217HB 。因此 , 对机械性能要求不高、不适合采用淬火或调质的大直径齿轮 , 常采用正火处理。调质处理常用于含碳量 0. 3% 0. 5% 的优质碳素钢或合金钢制造的齿轮。调质处理可细化晶粒 , 并获得均匀的具有一定弥散度和优良综合机械性能的细密球状珠光体类组织 回火索氏体。一般经调质处理后 , 轮齿硬度可达 220 285HB, 对尺寸较小的齿轮 , 其硬度可再高些。 齿轮经表面淬火后须进行低温回火 , 以便降低内应力和脆性 , 齿面硬度一般为 45 55HRC 。表面淬火齿轮承载能力高 , 并能承受冲击载荷。通常淬火齿轮的毛坯可先经正火或调质处理 , 以使轮齿芯部有一定的强度和韧度。因此热处理为正火调质处理加上表面淬火。（3）齿轮结构设计齿轮的主参数，如齿数、模数、齿宽、齿高、螺旋角、分度圆直径等，是通过强度计算确定的，而结构设计主要确定轮辐、轮毂的形式和尺寸。齿轮结构设计时，要同时考虑加工、装配、强度、回用等多项设计准则，通过对轮辐、轮毂的形状、尺寸进行变换，设计出符合要求的齿轮结构。等高偏置轴连接装置所用的齿轮属于齿轮轴的一种。通过下表6-1进行各项数据的计算，得出图5-3中的各项数据。表5-1 齿轮计算公式表 图 5-9 等高偏置轴连接装置齿轮结构图图 5-10 等高偏置轴连接装置齿轮三维图六、其它零件图1.衬套图 6-1 等高偏置轴连接装置衬套结构图2.十字滑块图 6-2 等高偏置轴连接装置十字滑块结构图 3.旋转头图 6-3 等高偏置轴连接装置旋转头结构图4.螺栓图 6-4 等高偏置轴连接装置螺栓结构图七 等高偏置轴连接装置设计存在的不足 这次毕业设计的过程是我大学以来对于我所学课程的一次重要检验，由于我对PROE软件的不熟，画很多零件都要一一去找命令去查书，导致费时费力作图效率不高，所以经常有同学和老师来帮助我，我在设计过程中少走弯路，在生活上也给与了一定的关心和支持。其次，也要感谢姚敏茹老师，他对我的设计提出了许多改进的建议，并且对我的设计方案，图形绘制等提出了许多宝贵的建议。对我的方案改进和图形的修改有了非常大的帮助。八 总结 通过本次毕业设计，我对工厂生产加工实际零件的总体工艺流程有了一定程度的了解和把握，这对我是受益匪浅的，对今后参加社会工作将会有很大的帮助同时我认识到了自己的不足之处，也清楚了自己今后应该努力的方向。短短几周的毕业设计，使我发现自己所掌握的知识是如此贫乏，自己综合应用所学专业知识的能力是如此不足，两年来学习了那么多课程，今天才知道自己并不会用。在这次作毕业设计的时间里自己又学到了很多知识，也让我由理论转变为实际的一个转折。因此，它在几年的学习中占有重要的地位。XX学院机电学院毕业设计任务书 姓名班级机电1311学号题名等高偏置轴连轴器结构设计设计目的与内容选择等高偏置轴连轴器结构设计作为研究项目，其目的是：1、等高偏置轴连轴器是专门用于两根等高但不同心的两根轴之间进行连接的一种机构，以等高偏置连轴器结构设计为载体，能使学生更好认识等高偏置连轴器的基本结构、主要零部件的组成、工作原理，更好认识等高偏置轴连轴器在机械加工中的作用。2、通过等高偏置轴连轴器的结构设计，起到温习，巩固、三维软件使用，并在原有基础上做到更熟练、更全面掌握三维软件在具体产品上应用，为走上绘图，设计工作岗位打下良好的工作基础。3、通过一个具体产品设计，摸索设计的方法和要领，加深零件结构的认识，更好培养创新意识、创新能力和科学研究能力。4、通过对产品不同零件的结构设计，能加快认识产品零件的材料，及为提高零件的性所采用的热处理的方法，使相关专业知识得到融会贯通，达到全面巩固专业知识的目的。5、通过具体零件工程图的绘制，加深机械制图标准认识，正确选择公差和确定技术要求。主要设计技术指标与内容1、熟悉并能熟练陈述等高偏置轴连轴器的结构组成、工作原理或工作方式。2、完成： （1）产品全部零件图（三维图）设计 （2）工程图设计含轴测图（使用Auto-cad出工程图可没有轴测图）。 （3）零件装配图及工程装配图（4）完成总装配图、总装配分解图及总装工程图。3、根据要求写一份设计说明书（另定）。主要参考文献1 江洪编著.Pro/ENGINEER5.0基础教程.北京：机械工业出版社，2015.22谭雪松 周克媛主编.机械制造基础. 人民邮电出版社.2015.73 江桂荣主编. 机械设计基础.科学出版社. 2013.34 徐智跃主编. 公差配合与技术测量.华中科技大学出版社. 2013.25 梁倍主编.机械制图.科学出版社. 2011.95 国家标准化管理委员会.机械国家标准. 北京：中国标准出版社，2009.8进度安排2015年11月1日-11月15日 分析课题任务书，查找资料，撰写开题报告；2015年11月16日12月10日 制定设计方案，完成三维零件图，装配图，及相应零件、总装工程图纸绘制等工作。2015年12月11日2016年1月10日 初次对图纸（或毕业论文初稿）修改、完善。2016年1月11日 4月1日再次修改、完善图纸、整理、总结资料。2016年4月2日 4月21日 提交完整毕业设计资料，上交所有资料，答辩。指导教师 同意 签名： 2015年 11 月 10 日专业群意见 同意 专业群主任（签名）： 2015年 11 月 10 日 说明：此表一式两份，学院和学生本人各一份浙江工商职业技术学院毕业设计开题报告开 题 报 告 内 容姓名学号班级机电1311题名等高偏置轴连接装置结构设计课题研究意 义通过_等高偏置轴连接装置_的结构设计，有利于认识、学习机电设备设计的全过程，为以后从事机电设计和制造工作打下良好的基础。1、温习、巩固各课程理论知识和专业知识。2、达到熟练绘制零件图、装配图、并正确标注尺寸公差、几何公差、粗糙度和技术要求。3、进一步提升三维软件的进行产品设计的能力。4、综合应用所学知识，以提高理论与实践相结合的应用能力。课题概述及主要技术路线、方法和手段一、 课题概述：本课题是_等高偏置轴连接装置_的结构设计，通过一个具体的项目设计，提高机械产品的设计能力。 通过该毕业设计，综合所学专业知识，熟练的运用机械设计基础学的基本理论和联轴器设计原理的知识，正确的解决一个零件在加工中的定位，培养联轴器设计的能力，同时培养分析问题和解决问题的能力，加深理论知识的理解，强化生产实习中的感性认识。设计过程也是理论联系实际的过程，能培养理论联系实际的设计思想，并学会使用手册、查询相关资料等，提高分析和解决工程实际问题的独立工作能力，能巩固、加深和扩展有关机械设计基础和联轴器方面的知识，为以后的实际工作奠定坚实的基础。毕业设计完成的工作