毕业设计（论文）-轴套宽16槽加工专机设计（全套图纸三维）.pdf

毕业设计说明书 题目名称题目名称： 轴套宽轴套宽16槽加工专机设计说明书槽加工专机设计说明书 院系名称院系名称： 机电学院机电学院 班班 级级： 学学 号号： 学生姓名学生姓名： 指导教师指导教师： 2015 年年 3 月月 XX 学院毕业设计（论文） I 摘摘 要要 本课题来源于当今社会机械工业加工设备的改良和更新换代基础之上，通过设计出 轴套宽 16 槽加工专机，从而来满足当今社会加工设备不足的缺陷。 国内键槽加工专机设备的研发及制造要与全球号召的高效经济、安全稳定主题保持 一致。近期对机械行业中键槽加工设备的使用情况进行了调查，发现在机械行业中，键 是起到连接两个机械零件的关键零配件。自然而然在装配中它们的安装也非常平凡。在 讲键槽时如果使用临时设备加工，不但劳动强度太大而且相互尺寸不易保证，所以设计 一个专用的键槽加工专机势在必行。 本文运用大学所学的知识，提出了键槽加工专机的结构组成、工作原理以及主要零 部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了键槽加工专机总的指导思想， 从而得出了该键槽加工专机的优点是高效，经济，并且安全系数高，运行平稳的结论。 关键字关键字：加工专机，关键零配件，设备，高效 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 XX 学院毕业设计（论文） II Sleeve width plane processing 16 slot design Abstract With development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is a automated 16 devices that can mimic the human hand and arm movements to do something， aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety. Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow atcompressedneceengththdirectionprocedurework. The inverted pendulum is a typical high order system, with multi variable, non- linear, str ong- coupling, fleet and absolutely instable. It is representative as an ideal model to prove new control theory and techniques. During the control process, pendulum can effectively reflect ma ny key problems such as equanimity, robust, follow- up and track, therefore.This paper studies a control method of double inverted pendulum . First of all, the mathematical model of the doub le inverted pendulum is established, then make a control design to double inverted pendulum o n the mathematical model, and determine the system performance index weightmatrix , by usi ng genetic algorithm in order to attain the system state feedback control matrix. Finally, the sim ulation of the system is made by . Key word: pneumatic manipulator cylinder pneumatic loop Fout degrees of freedom. XX 学院毕业设计（论文） III 目目 录录 摘要 . I Abstract . II 1 引言 . 1 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 . 1 1.2 轴套宽 16 槽加工专机的发展现状 . 2 1.3 本课题研究的内容 . 3 1.4 Solidworks 设计基础 . 4 1.4.1 草图绘制. 5 1.4.2 基准特征，参考几何体的创建 . 6 1.4.3 拉伸、旋转、扫描和放样特征建 . 7 1.4.4 工程图的设计 . 10 1.4.5 装配设计. 11 2 轴套宽 16 槽加工专机总体结构的设计 . 12 2.1 轴套宽 16 槽加工专机的总体方案图 . 12 2.2 轴套宽 16 槽加工专机的加工原理 . 15 2.3 机械传动部分的设计计算 . 17 2.3.1 铣槽装置中电机的选型计算 . 18 2.3.2 齿轮传动的设计计算 . 19 2.3.3 直线导杆的选型计算 . 19 2.3.4 油缸的设计计算 . 20 3 各主要零部件强度的校核 . 21 3.1 齿轮强度的校核与计算 . 22 3.2 轴承强度的校核计算 . 23 4 轴套宽 16 槽加工专机中主要零件的三维建模 . 24 4.1 伺服电机的三维建模 . 25 4.2 轴套夹具的三维建模 . 25 4.3 工作台的三维建模 . 26 4.4 轴套宽 16 槽加工专机的三维建模 . 26 5 三维软件设计总结 . 27 结论 . 28 XX 学院毕业设计（论文） IV 致谢 . 29 参考文献 . 30 XX 学院毕业设计（论文） 1 1 引言引言 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消 费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备， 机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效 益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科 学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的 战略重点之一。机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能 源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大 服务领域：研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研 制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制 和提供各种机械武器。 不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有： 建立和发展机械工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力 学；研究金属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、 传导和转换的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计 和计算的机械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工 艺学和非金属工艺学等等。 研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械 产品，以适应当前和将来的需要。机械产品的生产，包括：生产设施的规划和实 现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具； 确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行 有效的控制。机械制造企业的经营和管理。机械一般是由许多各有独特的成形、 加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。生产批量有单件和小批，也有中批、 大批，直至大量生产。销售对象遍及全部产业和个人、家庭。而且销售量在社会 经济状况的影响下，可能出现很大的波动。因此，机械制造企业的管理和经营特 别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、 修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中 的可靠性和经济性。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修 理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的 可靠性和经济性。研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污 染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项 特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。机械的种类繁多，可以按几个不同方 XX 学院毕业设计（论文） 2 面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按 服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机 械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用等 过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，机械工程又可划分 为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机 械运用和维修等。 这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械 工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理 分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、 内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、 船舶轮机工程、汽车工程等都有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械， 也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可 能也属于核动力装置等等。19 世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的 大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19 世纪下半 叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20 世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量 的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。 由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不 可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大 规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术 整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识 过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因 此自 20 世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论， 拓宽专业领域，合并分化过细的专业。械工程以增加生产、提高劳动生产率、提 高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。在未来的时代，新产品的研 制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为 超经济的目标任务。 机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的 工作，而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的 机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。 人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。 新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手 段，这就是人工智能。这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还 将不断地创造出人们无法想象的奇迹。 人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂 XX 学院毕业设计（论文） 3 的工作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整 个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。 人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人 工智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制， 其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消 除了这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工 程在更高的层次上开始新的一轮大发展。19 世纪时，机械工程的知识总量还很有 限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程， 19 世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20 世纪，随着机械工程技术的发展 和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分 解的趋势在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。 由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是 必不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹 稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和 技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的 知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。 因此自 20 世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论， 拓宽专业领域，合并分化过细的专业。综合-专业分化-再综合的反复循环，是知 识发展的合理的和必经的过程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具 有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形成互 相协同工作的有力集体。综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业 的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中， 包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业 问题。 1.2 轴套宽 16 槽加工专机的发展现状 当今社会，随着机械工业的蓬勃发展，各行各业的机械设备也在不断地更新， 不断地完善，轴套宽 16 槽加工专机同样在发展着，传统的轴套宽 16 槽加工专机 是采用临时的加工设备加工键槽，劳动效率低，加工精度低下，不适合批量生产 的场合。现代轴套宽 16 槽加工专机是用来代替传统的多样的加工设备的一种专用 机。随着机械行业的大发展，键的使用也越来越广泛，而键与键槽的配合分别为 过盈配合 H8/r7、过渡配合，间隙配合三种，根据不同的工况，所需压入力也有区 别，且随压入长度增大而增大。如果使用传动的临时的加工键槽的设备加工键槽 的话，不但劳动强度大、效率低、定位精度低，而且满足不了大批量生产要求。 所以使用一个专用的轴套宽 16 槽加工专机以成为发展趋势。 XX 学院毕业设计（论文） 4 1.3 本课题研究的内容 本论文主要研究运用 SolidWorks 对轴套宽 16 槽加工专机进行设计。在设计过程中， 了解 SolidWorks 的各种功能。 SolidWorks 公司成立于 1993 年， 由 PTC 公司的技术副总裁与 CV 公司的副总裁发起， 总部位于马萨诸州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内。当初的目标是希望在每一 个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从 1995 年推出第一套 SolidWorks 三维机械设计软件至今已经拥有位于全球的办事处，并经由 300 家经销商在 全球 140 个国家进行销售与分销该产品。1997 年，Solidworks 被法国达索（Dassault Systemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。SolidWorks 软件是世界上第 一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统。 由于技术创新符合 CAD 技术的发展潮流和趋势， SolidWorks 公司于两年间成为 CAD/CAM 产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户 支持使得 SolidWorks 每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该 系统在 1995-1999 年获得全球微机平台 CAD 系统评比第一名。从 1995 年至今，已经累计 获得十七项国际大奖。其中仅从 1999 年起，美国权威的 CAD 专业杂志 CADENCE 连续 4 年 授予 SolidWorks 最佳编辑奖， 以表彰 SolidWorks 的创新、 活力和简明。 至此， SolidWorks 所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩 短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。 由于 SolidWorks 出色的技术和市场表现，不仅成为 CAD 行业的一颗耀眼的明星，也 成为华尔街青睐的对象。 终于在 1997 年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将 SolidWorks 全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资， 获得了高额的回报，创造了 CAD 行业的世界纪录。并购后的 SolidWorks 以原来的品牌和 管理技术队伍继续独立运作，成为 CAD 行业一家高素质的专业化公司。SolidWorks 三维 机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的 CAD 产品。 由于使用了 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 parasolid 内核（由剑桥 提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。SolidWorks 成为全球装机量最大、最好用 的软件。资料显示，目前全球发放的 SolidWorks 软件使用许可约 28 万，涉及航空航天、 机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费 品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家企业。在教育市场上，每年来 自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名学生通过 SolidWorks 的培训课程。 据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它 3D CAD 软件相比，SolidWorks 相关的招 聘广告比其它软件的总合还要多，这一事实说明了越来越多的工程师和设计者使用 SolidWorks 三维软件，越来越多的企业需要 SolidWorks 人才。Solidworks 软件功能强 大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是 SolidWorks 的五大特点。使得 SolidWorks 三维软件成为目前全球领先的三维 CAD 解决方案。 SolidWorks 在设计时能够 XX 学院毕业设计（论文） 5 为用户提供不同的设计方案，通过方案的筛选，工程师能从中选择合适的方案，从而在 设计过程中降低设计的错误以及提高产品质量。在目前市场上所见到的三维 CAD 解决方 案中，SolidWorks 是设计过程比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化 的系统，同时对每个工程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。 SolidWorks 软件是世界上第一个基于 Windows 开发的三维 CAD 系统，由于技术创新符合 CAD 技术的发展潮流和趋势，SolidWorks 公司于两年间成为 CAD/CAM 产业中获利最高的 公司。 良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新， 公司也获得了很多荣誉。 该系统在 1995-1999 年获得全球微机平台 CAD 系统评比第一名； 从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从 1999 年起，美国权威的 CAD 专业杂志 CADENCE 连续 4 年授予 SolidWorks 最佳编辑奖，以表彰 SolidWorks 的创新、 活力和简明。至此，SolidWorks 所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实 和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于 SolidWorks 出色的技术和市场表现，不仅成为 CAD 行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔 街青睐的对象。终于在 1997 年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将 SolidWorks 全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资， 获得了高额的回报，创造了 CAD 行业的世界纪录。并购后的 SolidWorks 以原来的品牌和 管理技术队伍继续独立运作，成为 CAD 行业一家高素质的专业化公司，SolidWorks 三维 机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的 CAD 产品。 由于使用了 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 parasolid 内（由剑桥提 供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks 成为全球装机量最大、最好用的 软件。资料显示，目前全球发放的 SolidWorks 软件使用许可约 28 万，涉及航空航天、 机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费 品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1 千家企业。在教育市场上，每年来 自全球 4，300 所教育机构的近 145，000 名学生通过 SolidWorks 的培训课程。 据世界上著名的人才网站检索，与其它 3D CAD 系统相比，与 SolidWorks 相关的招 聘广告比其它软件的总和还要多，这比较客观地说明了越来越多的工程师使用 SolidWorks，越来越多的企业雇佣 SolidWorks 人才。据统计，全世界用户每年使用 SolidWorks 的时间已达 5500 万小时。在美国，包括麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学 等在内的著名大学已经把 SolidWorks 列为制造专业的必修课，国内的一些大学（教育机 构）如哈尔滨工业大学、清华大学、浙江工业大学、浙江大学、华中科技大学、北京航 空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学等也在应用 SolidWorks 进行 教学。Solidworks 软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 有功能强大、易学易用和技 术创新三大特点， 这使得 SolidWorks 成为领先的、 主流的三维 CAD 解决方案。 SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅 提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。 XX 学院毕业设计（论文） 6 SolidWorks 在现今社会阶段逐渐广泛应用， 并且 SolidWorks 公司对中国市场重点开 发，日后 SolidWorks 应用将会更加完善，更加普遍。通过前文对 SolidWorks 的深入了 解后，往后会对 SolidWorks 进行个别应用的分析，如建模，装配，工程图，力学分析等。 1.4 Solidworks 设计基础 熟悉 SolidWorks 的工作环境；了解 SolidWorks 的命令，掌握在 SolidWorks 工作环 境中文件的打开、保存、导入等基本操作，掌握三维建模流程。 1.4.1 草图绘制草图绘制 掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何图 形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵列、 实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成草图 绘。 1.4.2 基准特征基准特征-参考几何体的创建参考几何体的创建 清楚明白基于特征的建模方式、 参数化思想等概念； 灵活运用各种建立基准点的方法； 灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标系的建 立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。 1.4.3 拉伸、旋转、扫描和放样特征建模拉伸、旋转、扫描和放样特征建模 灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握扫 描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准确分 析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用扫描、放样、弯曲、 镜向、阵列等特征建立各种实体。 1.4.4 工程图设计工程图设计 灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图，断 面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。 1.4.5 装配设计装配设计 灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用 SolidWorks 智能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体 中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配 模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。 XX 学院毕业设计（论文） 7 2 轴套宽轴套宽 16 槽加工专机总体结构的设计槽加工专机总体结构的设计 2.1 轴套宽 16 槽加工专机的总体方案图 本次设计的轴套宽16槽加工专机采取的方案是： 在专机上面装有两组定位块和压板， 这些就是用来定位轴套的夹具，该夹具固定在工作台上面，铣刀正好在夹具里的轴套的 需要铣键槽的位置，这样，当专机开始工作时，油缸动作，铣槽装置的伺服电机通过齿 轮传动带动铣刀不停地旋转，油缸推动工作台前进，从而推动了轴套前进，这样轴套上 面的键槽位刚好就被上面的铣刀铣出来了，然后油缸缩回行程，拆开轴套定位夹具上面 的螺母，从而卸掉加工好键槽的轴套，更换另一个需要加工键槽的轴套，油缸继续动作， 如此循环，这样就起到了加工键槽的目的。具体方案布局图如下： 2.2 轴套宽 16 槽加工专机的加工原理 当专机开始工作时，油缸动作，铣槽装置的伺服电机通过齿轮传动带动铣刀不停地 旋转，油缸推动工作台前进，从而推动了轴套前进，这样轴套上面的键槽位刚好就被上 面的铣刀铣出来了，然后油缸缩回行程，拆开轴套定位夹具上面的螺母，从而卸掉加工 好键槽的轴套，更换另一个需要加工键槽的轴套，油缸继续动作，如此循环，这样就起 到了加工键槽的目的。 2.3 机械传动部分的设计计算 2.3.1 铣槽装置中电机的选型计算铣槽装置中电机的选型计算 已知整个设备上工件与零件的重量，我们取总重量为150Kg，铣削速度为 XX 学院毕业设计（论文） 8 12r/min。即： mm s G = mg = 200 10 = 2000N V = 1 - 2m/min = 16.6 - 33.3/ 具体的电机设计计算如下: 1、确定运行时间 本次设计加速时间 01 (t - t ) 60 = Vl l Vl负载速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 0.033 1.2=1.2 360 = ls 电机转速 电机 = Vl n PB 3.负载惯量 左右水平运动 2 2 2 0.005 ()2000.000126779(.) 22 = PB JLMMkg m 电机惯量 43452 7.87 100.4 0.23.72 10 (.) 3232 = BB JBL Dkg m 总惯量 2 0.00032(.)=+= LLMB JJJkg m 4.电机转矩 启动转矩 1 2()2636.9(0.00032) 1.25 . 6060 1.2 + = S NM JMJLJM TN m t 必须转矩 ()2.36 .=+=TMTLTS SN m S 为安全系数，这里取 1.0。 根据以上得出数据，我们选用直流无刷电机型号为 92BL- A，此无刷直流步进电机厂 家为南京森宇机电的产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下： XX 学院毕业设计（论文） 9 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用直流无刷电机型号为 92BL-4030H1-LK-B， 电机额定功率为 0.37KW， 额定转矩为 75N.m， 最大转矩为 80N.m， 额定转速为 3000r/min。电机大致图如下： XX 学院毕业设计（论文） 10 外形尺寸 80 x80 x148，电机输出轴径为 16mm。 2.3.2 齿轮传动的设计计算齿轮传动的设计计算 （1）材料选择 因传动尺寸无严格限制，批量较小，故小齿轮用 45#(调质），硬度 230HB280HB， 平均取为 260HB，大齿轮用 45 钢（调质），硬度 229HB286HB,平均取为 265HB。选齿轮 精度为 7 级。 （2）节锥角的计算 1 cot=i （3.11） 1 06222266 . 1 cotcot o =arciarc （3.12） 2 54676706222290 ooo = （3.13） 由文献2表3314可知， 8 . 15062222cos 20sin 12 cos sin 2 2 1 2 min = = oa a h z （3.14） 式中， a h 齿顶高系数，1= a h。 取小齿轮齿数25 1= z， 8 . 493066 . 1 12 = izz （3.15） 取大齿轮齿数40 2 =z。 XX 学院毕业设计（论文） 11 （3）根据工作条件的要求，大端模数为 3=m （3.16） （4）齿轮分度圆的直径 75253 11 = mzdmm （3.17） 120403 22 =Xmzdmm （3.18） （5）锥距 86.349 2 600 2 360 22 222 2 2 1 = + = + = dd Rmm （3.19） （6）齿轮齿顶、齿根圆直径 由文献3表910可知， 齿顶高 12121 * =mhh aa mm （3.20） 齿顶圆直径 80062222cos122360cos2 111 =+=+= o aa hddmm （3.21） 125546767cos122600cos2 222 =+=+= o aa hddmm （3.22） 齿根高 ()() 4 . 14122 . 01 * =+=+=mchh af mm （3.23） 齿轮基圆直径 ()()7528 . 0 5 . 013605 . 01 11 = Rm ddmm （3.24） ()()12028 . 0 5 . 016005 . 01 22 = Rm ddmm （3.25） （7）齿宽 由文献2表3314可知， 4086.34928 . 0 =Rb R mm （3.26） （8）节圆周速度 48.10 1060 55636014 . 3 1060 33 11 = = = nd v m/s （3.27） 2.3.3 直线导杆的选型计算直线导杆的选型计算 1 直线轴承的选择 XX 学院毕业设计（论文） 12 POM 工程式塑料保持器适用于 2080CC 工作测试；钢保持器适用于为 4080CC工作温度；不锈钢轴承适合于水、蒸气、硝酸等腐蚀介质及真空工作场合， 轴承型号按下述计算公式确定。 硬度系数 FH：硬度 HRC58 以上，FH=1.0；硬度 HRC52- 58，FH=0.6- 1.0。 温度系数 FT：工作温度小于 100oC，FT=1.0，工作温度 100oC- 125oC，FT=1.0- 0.95。 接触系数 FC： 每根轴装一套轴承，FC=1.0 每根轴装二套轴承，FC=0.81 每根轴装三套轴承，FC=0.72 每根轴装四套轴承，FC=0.66 载荷系数 FW： 运行速度小于 15 米/分钟，无冲击、无振动，FW=1.0- 1.5； 运行速度小于 60 米/分钟，微小冲或振动，FW=1.5- 2.0； 运行速度大于 60 米/分钟，或有较大冲击、振动，FW=2.0- 5.0。 时间寿命 Lh=(10000*L) /2 *L(S*n1*60) (位单：h 小时) L：长度寿命 (万米)， LS：工作行程 (米)， N1：每分钟往复次数 已知行程 L=0.1 米，工作温度 60oC，每分钟往复次数 n1=20，微小冲击，轴承工作载 荷 PC=200Kg，硬度大于 HRC60，期望寿命 Lh=5000 小时，试选择轴承型号。 按以上工作条件： 1.0,1.0,0.81 =1 0.2 10=2m/min = 运行速度， 属于一般冲击，选取FW 2.0 = FHFTFC V 根据本次载荷重量为 2000N，我们选用两个导向光杆加上丝杆螺母，这样滑动轴承 的所受负载就平均分配，上下六个滑动轴承分别连接底板和连接上固定圆盘，两边轴承 座为固定式的，中间六个为可以随着丝杆螺母上下滑动。六个导向光杆加上丝杆螺母， 这样每个导向光杆的滑动轴承处的所受负载为 166N。 本次设计中所选择的滑动轴承为带 法兰形状的。根据每个滑动轴承的负载承受 166N，我们选用滑动轴承为 LMF20，轴承 中间孔径为 20mm，这样导向光杆的直径也为 20mm。 2.直线轴承安装： 轴承座孔公差推荐采用 H7、J7 级，直线轴公差推荐采用 g6、h6 级，轴承安装必须 用台阶芯轴压入；直线轴安装必须对准轴承孔插入，动作轻缓，轴倾斜插入会导至保持 器变型 和钢球脱落， 轴承安装方向应按照表 1 所示， 可以提高轴承承载能力， 延长寿命。 轴承座孔有可能压缩轴承，引志游隙变小，此时用手转动直线轴，如果轴能接触钢 球且能轻松转动， 配合游隙为 0+0.01mm； 如果稍加力才能转动， 配合游隙为- 0.01 0mm（已过盈）；如果加力也不能转动，配合游隙已多于 0.01mm，这种情况钢球滚动时 XX 学院毕业设计（论文） 13 可能同时作滑动，会降低轴承和轴的作用寿命，只有在轻载、低速且定心要求高的情况 下才可采用。调整型、开口型轴承内、外径在割口前测量，割口后会有一些弹性变形， 配合游隙应装入轴承座内测量（钢保持器轴承、KH 轴承情况类似）。游隙可调节的轴承 座调节方向应和轴承割口方向垂直以保证游隙均匀， 直线轴承结构特点不能作旋转运动， 同时要求有良好的导向性， 所以直线 轴承一般以二根轴+四套轴承或二根轴+二套加长型 轴承为一个组合使用，二根轴安装要平直，整个组合装配后，用手推拉必须灵活无阻滞 才可安装传动机构，传动动力要足够克服轴承磨擦阻力，直线轴承磨擦阻力近似为千分 之一工作载荷 。 3.直线轴承润滑和防尘：轴承出厂涂有防锈油，使用时需加润滑剂。油脂润滑噪音较 低，常用的有 2 号锂基脂和低噪音轴承润滑脂， 填脂量为保持器空隙的三分之一。油润 滑不需清除防锈油， 根据工作测试采用 15#100#润滑油， 工作温度低采用低粘度油， 工作测试高采用高粘度油，常用的有透平油，机械油和锭子油，无密封轴承把油滴在轴 上即可，带密封轴承需把油加到轴承内，本公司为用户准备了带油孔的轴承和轴承座。 对于一些不允许有油（脂）的工作场所，先清除防锈油，干燥后在每列钢球上喷一些市 售的二硫化钼喷剂，再次干燥后即可使用，带密封轴承应避免密封圈和轴干磨擦引起密 封唇口挤入轴承内，造成轴承的非预期损坏。铁屑会极大地降低轴承寿命，粉尘和脏物 会阻塞保持器球道，使钢球不能回转，引起保持器损坏、钢球挤胶。带密封轴承可用于 一般带粉尘工场所，像木工机械、铸造机械等多粉尘场合，请在轴承两端另加密封，防 止粉尘进入并可减少油脂损耗。 4.轴承的载荷和寿命：轴承运动和换向时承受过大的冲击负荷，或当轴承静止时，由 于机器振动等因素都会使接触处形成凹坑。外界硬粒进入轴承内，也可在接触表面形成 压痕，这种永久变形量超过一定限度，就会防碍直线运动平稳性，引起振动和噪音，振 动会进一步冲击凹坑周围材料，造成恶性循环，使凹坑面积扩大，这种永久变形量用基 本额定静载荷限定。钢球和套圈接触点两者永久变形量之和等于钢球直径的万分之一时 的静载荷，定义为基本额定静载荷 C0。轴承使用时，冲击力很难测定，常用选取适当的 静载荷安全系统来保证轴承静载荷不超过基本额定静载荷。选型时使轴承承受的静载荷 P0 C0/FS，不受振动和冲击场合 FS 取 1.0 1.5，受振动和冲击工作场合 FS 取 2.07.0。 轴承由于反复承受工作载荷，首先在表面下一定深度处，强度较弱部分形成裂纹， 继而发展到接触表面，使金属成片状剥落下来，这种剥落称为疲劳剥落。在安装、润滑、 密封正常的情况下，绝大多数轴承的破坏是疲劳破坏，一般所说的轴承寿命就是指轴承 的疲劳寿命。直线轴承额定寿命规定为 5 万米， 通过限定基本额定动载荷 C 来保证。由 于轴承寿命具有分散性，即同一批材料、相同工艺生产、相同使用条件下的轴承寿命不 相同，所以轴承基本额定动载荷 C 定义为一批相同的轴承在相同条件下运行 5 万米，轴 承不生任何疲劳剥落现象所能承受的动载荷。 2.3.4 油缸的设计计算油缸的设计计算 XX 学院毕业设计（论文） 14 1)液压缸的类型及结构形式 液压缸有多种类型。按作用方式可分为单作用式和双作用式两种；按结构形式可分 为活塞式、柱塞式、组合式和摆动式四大类。 其中，单作用液压缸分为：单活塞杆液压缸、双活塞杆液压缸、柱塞式液压缸、差 动液压缸和伸缩液压缸。但是，差动式液压缸和柱塞式液压缸只能单作用而不能双作用。 组合液压缸包括：弹簧复位式、齿条式、串联式和增压式四种。摆动液压缸又分为：单 叶片式和双叶片式两种。下面以一种典型液压缸为例，说明液压缸的基本组成。 空心活塞式液压缸如上图所示。它由缸筒 10，活塞 8，活塞杆 1、15，缸盖 18、24，密 封圈 4、7、17，导向套 6、19，压板 11、20 等主要零件成。这种液压缸活塞杆固定，缸 筒带动工作台作往复运动。活塞用锥销 9、22 与空心活塞杆连接，并