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全顺制动盘轴承压装机传动部分设计,制动,轴承,装机,传动,部分,部份,设计

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学院毕业设计摘 要随着我国汽车制造业的发展，许多旧时代的生产方式无法满足日益增长的市场需求，在这种社会背景下，为了提高汽车的生产速度以及汽车装配的速度，需要设计制造一台能够生产周期短的大批量的自动机床来完成汽车制动盘轴承的压装。在旧时代的生产模式下，制动盘的轴承安装需要工人通过敲击来压入制动盘中，这种生产方式不但浪费了大量的人力和物力，而且还无法满足大批量市场需求，更重要的是这种生产方式很容易损伤轴承和制动盘，导致工件报废。在这种情况下，设计一台能够节省人力物力的大批量生产的轴承压装机非常必要。本文设计针对中国汽车零件制造业行情分析，以多工位制动盘轴承压装机为研究对象，确定了压装机的工作台主传动的总体方案，工作台的传动系统，减速机构的选择和设计。设计并确定了工作台的尺寸和材料，电动机的型号和转速，箱体的整体结构设计和尺寸；设计确定了减速机构和间歇机构的结构尺寸，并对需要的零件进行了设计、选择和检校。本次设计的制动盘轴承压装机拥有生产量大、需要人力少、安全可靠、操作方便和维护简单等优点，因此具有一定的实际意义。关键字：轴承压装机；减速机构；间歇机构3Abstract With the development of Chinas automobile manufacturing industry, many old-time mode of production can not meet the growing market demand, in this social context, in order to increase production speed and car speed automobile assembly, you need a machine that can design and manufacture fast-paced automatic machine to complete the bulk of car brake discs bearing press-fit. In the old days of production patterns, bearing installation requires workers to tap the brake discs by pressing the brake disk, this mode of production is not only wasting a lot of manpower and resources, but also can not meet the market demand for high-volume, more importantly, this mode of production can easily damage the bearings and brake discs, resulting in scrapped parts. In this case, design a machine that can save manpower and resources of the mass-produced bearing pressing machine is necessary.This design for the Chinese auto parts manufacturing industry market analysis, molt i -position brake discs Bearings Press for the study to determine the selection and design of the overall program of bench pressing machine main drive, drive table, reduction mechanism . Design and determine the size and material of the table, the type and speed of the motor, the overall box structure design and size; designed to determine the structure size reduction mechanism and intermittent bodies, and parts were required design, selection and inspection school. Brake discs Bearings Press this design has a production capacity, requires less manpower, safe, reliable, easy operation and simple maintenance, etc., it has some practical significance.Keyword:bearing press;retarder;intermittent motion mechanism1目 录摘 要1Abstract2目 录3引 言11、轴承压装机的简介22、制动盘轴承压装机初步设计3 2.1设计要求3 2.2初定方案33、制动盘轴承压装机工作台以及传动系统设计4 3.1工作台的设计4 3.1.1工作台尺寸造型设计4 3.1.2工作台的间歇时间及转速的确定5 3.2工作台主传动系统的设计5 3.2.1电动机的选择5 3.2.2电动机以及轴的相关计算6 3.2.3减速器设计8 3.2.3间歇运动机构的选择11 3.2.4轴的结构设计14结 论17参考文献18后 记19引 言随着我国汽车制造业的兴起与进步，一些过去使用的已经落后了的生产方式无法满足现在日益增长的市场需求，在一些汽车上用的零件制作时间过长拖延了汽车制造行业的生产进度以及效率。随着社会的发展，购买一辆汽车对一个家庭并不是难事，但是在老旧效率低下的生产方式下，汽车商场只会供不应求。特别是老的机器只能解决压装轴承最基本的要求，而且劳动强度大，人工测量压力计量出现的误差大，这些缺点很突出。所以特别是在这样的情况和条件下研究出新的生产模式和方法用来符合并满足我们所需的要求是一件迫在眉睫的事。在一些发达国家中的汽车制造行业下，零件的生产大部分都是在全自动的生产线下完成，这样可满足大数量的需求，不仅如此，这样的方式也可以很好的解决市场的需求，又因为是全自动生产线也节省了很多人力。像这样的生产方式有许多的优点也解决了现有的许多问题，所以这是最起码是当下最好的方法，但这也不是没有缺点，它需要大量的资源所以不适合于一些中小型的厂商，所以这就需要我们根据我们的实际情况来设计出我们真正需要的方式。在汽车上一个非常重要的零件就是制动盘，而制动盘中需要安装轴承，在过去制动盘的轴承安装都是由工人手工的将轴承放在制动盘上，然后用木锤进行敲打工作，但是这种生产方式不但耗时长，而且对工人们的体力消耗也是很多，工人们无法长时间的工作，损害工人身体健康。因此，在制动盘的轴承安装十分需要设计一台能够满足我们的所需的机器。虽然国内的一些都拥有轴承压装机而且基本都能满足我们预期所要的一些需求，可是由于现在市场的需求量越来越大，需要缩短生产周期来满足要求，市面上已有的压装机多为单工位工作，无法满足大批量的生产需求，因此需要设计出一台多工位的轴承压装机来进行制动盘的轴承压装操作。171、轴承压装机的简介现在市面上的大部分呢轴承打桩机的使用场景是在工人们无法操作或者是不方便去操作的时候。早年工人进行轴承芽庄都是人工手动操作，将轴承放在工件上面再用木锤一下下敲进到工件当中。但是这样对工人的体力消耗实在太严重，效率十分低下，而且敲打掉落下来的碎屑容易掉入工件当中去，影响使用。随着科学技术的进步以及改革开放的发展，新的生产方式不断更新，一体化、生产线式的新兴生产模式也在被越来越多的工厂和企业引用，相比较之下传统的生产方式显然已经跟不上时代。所以传统的压装方式势必要被淘汰，这有就有了轴承压装机的产生。现大部分轴承芽装机一般使用的方法分为一下几类：气压、液压或者机械传动进行压装。由于轴承和工件之间一般都是过盈配合，所以想要能够把轴呈压入制动盘内需要很大的动力，因此在用气压压装的压装机机床会有气压岗、增压缸、工作台、工作台传动系统以及夹具等主要零件。而纯机械型的轴承芽庄机在机械结构上有些缺陷，所以在同样能够承受压装的巨大压力下，它的机床体积会更大也更难操作，所以不常用。这次用的是压力足够的液压来进行压装操作，他不需要增压缸，因为液压的压力足够也达到压装的要求。轴承压装机工作时在对轴承进行压装操作时需要将工件放在工作台上完成定位并用夹具对其进行装夹固定然后将轴承放在需要打入的孔上，打开液压开关，再进行压装，将轴承压装进工件当中。一般都选用液压缸作为压装操作的动力，气压能够提供的力并不能完成一次压装所需要的压力，而液压就能够满足我的压力需求。同时，压装机也要操作简便生产效率高来完成工厂或企业中的成产任务。现在世面上常见的几种类型的轴承压装机基本上都是采用液压的方式进行压装，因为这样的压力才够将轴承压入到我们的工件当中，但是这其中的压装机并没有非常适合我们这次设计要求的压装机，所以我们需要根据我们的实际需求自己去设计我们想要的压装机去满足我们的的需要。我们要从多方面去考虑，比如工件的定位，工件的夹紧，轴承的压装，工作效率以及生产成本等等。这就需要我去运用我所学到的机械设计的知识去完成这次的任务。去设计出符合我们需求的轴承压装机。和早年的人工进行压装相比现有的轴承压装机有着效率高，操作简易又不需要工人进行过多的体力操作的诸多优势，也成为现在市面上许多工厂的选择。2、 制动盘轴承压装机初步设计 2.1设计要求工件的基本信息：工件为汽车制动盘，它的形状是圆形，材料为灰铸铁HT250，直径265mm,高度为200mm。工作台的要求：设计压装机工作台，要求为四工位工作台。因为工人操作时间有限，所以要有能够快速确定位置并装夹好固定在工作台上，因为压装时的压装力很大要能承受巨大的压力（压力为770kg）等要求。传动系统的要求：工作台在工作时转动在间歇运动后要要有停止时间来给工人操作工件，所以需要设计一个间歇机构来满足这样的要求。工件如图2-1。图2-12.2初定方案根据设计要求，为了提高生产效率工作台设计为四工位工作台，工作台转动将工件送到压装装置下进行加工。因为实际工作时，一般只有一位工人所以就要求工作台要能够对工件进行快速精准的定位且夹紧。又因为间歇停止的时间有限，这些操作都系要快速且准确。3、制动盘轴承压装机工作台以及传动系统设计3.1工作台的设计为了满足我们设计要求，我们要考虑许多方面的问题。首先时在工作台上对工件的定位，我们可以利用制动盘下的开孔来完成定位。再就是工件的夹紧装置以及夹具，因为我们的工作台是自己设计的所以对应的夹紧系统也需要我们自己去根据我们的整体的设计去自己想办法。以及为了提高效率如何让工作台能更高效的完成工作。3.1.1工作台尺寸造型设计根据设计要求，工作台为四工位，要能够对工件快速且精准的定位、装夹。由于制动盘为圆形，直径是265mm，又因为工作台要进行转动所以初步设计工作台为直径1230mm的圆台。因为工作台 要对制动盘进行定位。要求要快速且准确而制动盘下有圆形孔，所以在工作台上设计两个定位孔用于对制动盘进行定位。已知制动盘直径为265mm，两孔之间距离为185mm，孔径为16mm，所以设计出定位孔如下图3-1。图3-1初步设计的工作台如下图3-2。 图3-23.1.2工作台的间歇时间及转速的确定因为实际工作时一般只有一个工人工作，所以要留有足够的时间给工人放入未加工的工件以及取下加工好了的工件，但又要确保效率，所以一般设定的时间是20s30s。在工人完成操作后工作台进行转动将未加工的工件送到加工工位，这是的工作台的转速先初步定为20转/min。3.2工作台主传动系统的设计3.2.1电动机的选择选取电动机时考虑到现实当中的使用情况，工厂的使用情况比较复杂，而且工作台只要向一个方向进行转动，所以查书后确定使用Y系列全封闭自扇冷式笼型单向异步电动机。3.2.2电动机以及轴的相关计算1.电动机功率的确定查书可知电动机所需功率为：根据确定的转速求得线速度为77.29m/min，工作台重量为436.5kg，根据公式可求得工作机所需工作功率：=5.5kw查书机械设计指导可确定各传动部分的效率：蜗杆传动效率，滚动轴承（两对） 效率，联轴器效率。再由公式可以计算出传动装置总效率为：=0.72再由公式可得电动机所需的功率：=7.64kw2.确定电动机转速工作台在工作转动时的转速为20r/min，查表常用机械传动的单级传动比推荐值可得蜗杆蜗轮为i=1040，又本次间歇机构选择四槽槽轮机构其传动比i=4，故电动机的转速范围：=8003200符合这一同步转速范围有960r/min，1400r/min，1460r/min，2930r/min。从其重量、价格以及传动比以及实际使用情况等考虑选择1460r/min。通过查下表3-1，YM160M-4是我们需要的电动机转速符合我们的要求1460r/min，其它参数可以从表中得到，比如功率，效率，电压等。3.传动装置的总传动比及分配各级传动比由前面计算得出的电动机的转速为1460，工作台转速20由公式可知总传动比为：=73由于槽轮机构的传动比=4，由18.25，可知蜗轮蜗杆的传动比=18.254.计算传动装置的运动和动力参数0轴电动机轴49.97轴高速轴=7.49轴中间轴轴低速轴将计算出的动力和运动参数列表如下表： 3.2.3减速器设计1.减速器类型的确定类型1：工业中常用的有齿轮减速器。首先齿轮在传动方面的效率高而且在传动时的消耗也更小其次它的总传动比较大，应用最广。但是轴向尺寸大，刚度差，而且中间轴承的润滑较困难。常用于大功率，变载荷场合。类型2：蜗轮蜗杆机构是由交错妯协齿圆柱机构演变而来的。作为减速器，蜗杆蜗轮结构紧凑，传动比较大，寿命长，但传动效率低，适用于间歇运动的中功率或小功率的情况下使用。这点符合本次设计要求。对以上两个方案进行比较。根据本次设计需求以及实际中使用的情况，本次设计中需要用到间歇机构而蜗杆蜗轮能够满足这样的要求。其次，电动机转速和工作台转速相差很大还有进行压装时要承受的巨大压力，而齿轮很难承受这么大的压力，容易损坏。所以蜗杆蜗轮相比齿轮传动副是对我们来说更好的选项。蜗杆传动的类型也有不同的区别，是根据蜗杆的形状来区分的。分别是锥蜗杆传动、圆柱蜗杆传动以及环面蜗杆传动，我们这次选择的是圆柱蜗杆传动作为本次的减速机构。2. 蜗轮蜗杆基本参数的计算根据书中普通圆柱齿轮蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算可以得知，在涡轮的中间平面，普通圆柱蜗杆和涡轮之间就相当于普通的齿轮和齿条之间连接的啮合情况很相似。所以在我们设计蜗杆的时候，取的都是中间平面上的数据比如模数，压力角等，尺寸方面也是如此，像齿顶园，分渡园。计算方法也用的是和齿轮传动方面所用的计算公式就可以了。在本设计中选用模数为1的蜗轮蜗杆，蜗杆的特性系数q通过查表3-2可知q=14。我们已经可以根据上表中的关系从我们所选的模数找到与其对应的特性系数q，得到q=14。再我们得到了我们所需的特性系数之后就得到蜗杆分度圆上的螺旋线升角可以查看下表3-3找到相对应的尺寸=，由此来得到我们想要的数据。在我们得到了蜗杆分度圆上的螺旋线升角之后就可以根据书上的普通圆柱蜗杆基本尺寸和参数表，来找到我们要的数据的计算公式和方法算出主要的尺寸参数，计算方法如下表3-4。根据公式和表中已知数据计算出蜗杆的各个我们需要的参数：、。我们已经计算得出蜗杆的有关参数和数据，下面就是计算涡轮的参数和数据。上面已经计算得出蜗轮蜗杆的传动比是18.25，根据公式取。涡轮的相关参数和数据的计算公式如下表3-5。 3.2.3间歇运动机构的选择1.间歇机构类型因设计要求，工作台应有四个工位，工位之间互相垂直，能够进行大批量生产。其中每次工作台进行转动的角度是90，然后停止给工人操作的时间，这个时间供工人放入制动盘和轴承并取出完成了的工件，再完成一次转动。要满足这样的运动规律可以用间歇运动机构来完成，下面是常见的几种类型的间歇机构。类型1：不完全齿轮机构。不完全齿轮是从一般的渐开线齿轮机构演变而来，主要区别是齿轮的轮齿并不是布满整个圆周人，在运动进行中只有在有轮齿的部分才能带动从动齿轮完成传动，来达到需要的间歇目的，它的优点是能够在我们想要的时间段停下来。类型2：棘轮机构。最为常见的棘轮机构是外啮合齿式棘轮机构，它主要由棘轮、主动棘爪、止回棘爪和机架组成。类型3：槽轮机构作为间歇机构。槽轮机构的各个组成部分有圆柱销的主动销轮、具有直槽的从动槽轮带动以及机架组成。方案4：凸轮式间歇机构。凸轮式间歇机构的主要组成部分：机架，主动凸轮，从动转盘。一般都是由这半部分组成。凸轮式间歇机构有很多优点，它的在运转时十分稳定不会有过大的异动，组成的部分也十分简易其次它的转动的位置也可以很好的被我们控制，也不需要使专门的定位装置，能很好的我们的要求，特别是在制动盘对转动距离和转动距离与停止之间比值等。对比上面的三个方案，不完全齿轮机构的优点是能够在我们想要的时间段停止，并且结构不复杂，主动轮等机构之间的配合运动能够把停止的时间控制在我们的需求范围内，但是因为需要考虑的是本次设计还有压装部分，而齿轮之间的啮合和脱离时不能承受太大的压力，这个机构明显不能承受压装时的巨大压力，所以不完全齿轮并不适合。其次是棘轮机构，它的优点是能够很好的控制停止时的位置，但是其传动效率低而且一般使用的场合都是转速低而且不会很频繁。我们的工作台是要进行大批量的生产，所以在工厂中是要不断地工作的，所以棘轮机构也不适合。还有凸轮式间歇机构，只要选择好并设计好它们之间的运动规律就能够很好的避免齿轮之间的撞击，这样使凸轮式间歇机构能够快速地运转，这是它相比于棘轮机构和槽轮机构最大的优势。但是它也有缺点：他所需的零件加工出来非常困难，所以这使得它的生产成本变高，在安装时也会有很大的困难。最后的就只是槽轮机构，槽轮机构的优点是寿命长，更方便去制造，更精确的掌握转动的角度，工作时效率也不低。当然也有缺点：它的动程是不能变化的，转动的角度也要足够大，也不能在转速过快的环境下使用。而本次设计的传动系统的工作台转速并不快，也不需要考虑调整动程而且也没有转角太小的情况。其中工作台每次转动的角度为90也可以使用四槽槽轮机构来满足，综合来看，方案3最适合本次设计。在考虑了诸多的因素之后，最后选择槽轮机构为本次设计传动系统中的间歇机构。2.槽轮机构的设计计算槽轮机构主要分为第一种类型：传递平行轴运动的平面槽轮机构，第二种类型：传递相交轴运动的的空间槽轮机构。其中第一种类型又有两个子类型，第一是外啮合式的外槽轮机构第二是内啮合式的内槽轮机构。而本次设计中的工作台转动一圈，需要停止四次，每次转动角度是90。因此选择单臂外啮合槽轮机构。单臂外啮合槽轮机构的结构如下图3-3，它的工作原理是主动销在没有进入径向槽时，因为槽轮之间接触的都是弧面所以并不会发生相对转动。但每转过90圆柱销就会进入一次径向槽并带动其一起进行转动。因为本次设计选择的是四槽轮机构，在其转动90都就会进入停止状态，与其相连接的工作台也会进行转动。槽轮机构的参数和机械结构以及运动方式如下图3-4所示，其中，是拨盘中心点，是漕轮中心点，为园住销中心点的轨迹运行半径，是漕轮半径，是指中心距，是漕轮上径向漕的深度，是圆柱销的半径，是圆柱销和漕底的间隙。 图3-3 图3-4为了在槽轮运动方式的时候不会出现相撞的情况，在圆柱销在进去和分开它当时要和它配合的径向槽时，此时的径向漕的中心线要和它运行出的路径所形成的圆要相切以保证能够顺利的出入它的径向槽。以此来决定槽轮机构的相关参数和数据和它们的关系，其尺寸计算公式见下表3-6：除了在上面表中出现的几个参数以外，还有几个参数是已经确定了的，这些参数有：因为我们上面选择确定了槽轮运动机构的类型。因此根据书中已经可以确定的参数：也可得出圆柱销半径为。可以通过相关数据计算整理出槽轮的主要参数如下表3-7，3.2.4轴的结构设计1.轴的结构设计（高速轴）通过上面在计算运动装置的动力和运动参数时已经计算出高速轴的各个数据功率、转速、转矩等的值：功率，转速，转矩。其中这根轴还有一个作用就是作为蜗杆轴和涡轮相配合来起到减速器的作用，因此需要用到联轴器与电机轴进行连接这样就能让工作台降低到我们想要的转速，所以还需要考虑的问题有轴承的安装以及联轴器类型的选择与如何固定。在材料方面的选择：因为一般都是在高速且大功率传动的场景下工作，因此确定蜗杆的材料是，45钢，调质处理，齿面硬度为，齿面的粗糙度是。通过查表选择，轴或者说蜗杆的最小尺寸可以通过公式计算得出初步估计值为，由于蜗杆需要连接联轴器，所以需要设计一个键槽用来和联轴器固定，另一端因为只需要安装轴承，所以没有需求。根据机械设计原理，蜗杆的轴径应该增加，则最小轴径，在考虑工作情况的基础上，通过查询轴承尺寸表选取标准精度等级的单列圆锥滚子轴承，其尺寸标准为，由此可以得出，蜗杆轴的最小轴径应为。接下来确定轴上方案，由于选择的轴承内径为，所以轴上段的直径应为，轴承用轴承盖固定一侧，轴承盖厚度为，另一侧在制作蜗杆轴时便洗出阶梯用来固定轴承的另一端，轴承盖和轴之间有间隙，阶梯和轴承之间有间隙，因此轴段的长度为。轴上段作为缓冲带，防止蜗杆旋转时齿与轴承碰撞导致工件损坏，缓冲带长度定为，由于要固定轴承另一侧，因此段的直径应该为，轴上段是蜗杆的切制螺纹部分，这个长度在上文中计算出来了，长度是，其他数据见前文中蜗杆的计算，轴上段和段同样是缓冲带，不过由于这边需要用联轴器和电动机轴进行连接，因此段的缓冲带长度定为，轴上段需要安装轴承，轴承一端被缓冲带固定，同样留出间隙，另一端使用套筒固定，套筒长度定为，因此段的总长为，轴上段是用以和联轴器固定的，长度定为。因此可以得出，这根蜗杆的总长度是。2.轴的结构设计（中间轴）轴（中间轴）的各数据和参数在前面已经计算得出：功率，转速，转矩。中间轴起到一个承上启下的作用要有很多的方面要去考虑保证它的正常的运转，需要安装了一对轴承，一个涡轮和一个槽轮机构的卡盘，在对中间轴设计时，他们只要相互依赖相互协调运动，这些方面都需要考虑到。中间轴的材料选用：中间轴介于高速轴和低速轴之间收到的压力也大，而材料所质造的就可以用于压力较大的情况的轴，因此选择，调质处理，确定选用这种材料选择制造作为制作中间轴。在确定了轴的材料和基本的数据和参数后查表并计算出并最后确定下来，在已经算出的值查书后把其带入的轴的最小尺寸公式，可以计算得出，中间轴两端都要安装键槽，因为轴上有了键槽根据书中轴的直径就要相应的增大。因此在已经求得的基础上再增加，选择中间值12%，所以最后可以计算出中间轴的最小轴径应该是，通过查表并结合实际的使用情况以及工作需求，这样就在最后选择的是标准精度等级的单列圆锥滚子轴承，此轴承的基本尺寸参数标准为，最后可以得到中间轴的轴径最小是55mm。3.轴的结构设计（低速轴）在低速轴也就是和工作台相连接的轴的基本尺寸和数据我们也已经得出：功率，转速，转矩。首先低速轴下方需要安装一个轴承保证轴的正常旋转，接下来在就是一个四槽的槽轮用来于前面一个中间轴上的卡盘进行配合完成工作台在工作时的间歇运动。再上去则是另一个轴承和下面的轴承以保证轴的正常的流畅的转动。再往上就是低速轴和工作台的连接，我们可以通过键槽来实现，这样就可以以低速轴的转动来带动工作台，使加工能顺利的进行。低速轴的材料选用：因为在低速轴上有很多其它的零件要配合，比如有四槽槽轮要和卡盘进行配合，槽轮机构的缺点就是有在槽轮起动和停止时加速度变化大、有冲击。所以选用的材料要有耐冲击的的特性。而45钢就能很好的满足这样的需求。所以选择45钢作为低速轴的材料，热处理方式采用回火。我们通过查表后选取出，再利用计算轴最小尺寸的公式计算得出低速轴的最小尺寸为，又因为低速轴要与工作台连接，需要制作键槽所以最小轴径要在最小尺寸的基础上和中间轴一样增加一定的百分比，通过查表并考虑实际的使用场景和工作需求，决定就增粗10%在原始计算出的基础上。再通过查单列圆锥滚子轴承尺寸表，最后选择轴承型号为安装在低速轴上，该轴承的尺寸参数标准为，由此可以得出轴承的内径是80mm，得出低速轴的最小轴径是80mm。结 论本文主要针对汽车零件制造上的很多不足、无法进行大批量更迅速的批量生产这种情况进行的研究设计，主要研究对象是汽车制动盘轴承压装机的工作台主传动系统。根据所要求的参数，分别对每个传动机构进行设计，从而完成整个工作台主传动系统的设计。国内工厂在大批量生产上的不足主要还是由于没有一台能够实现这种大批量生产情况的专用机床。四工位的工作台在实际工作下能够出色的完成快速大批量生产的流水线操作，对比起旧时代的轴承压装生产模式来说，本文设计的制动盘