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含CAD图纸+文档 XBR12532 乳化 结构设计 曲轴 工艺 设计 CAD 图纸 文档

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外文资料The crank processes specification and development directionThe crank processes specificationThe crank specification is very high, its machine-finishing technological process different and the crank complex degree has the very big difference along with the production guiding principle, but includes following several main stages generally: Localization datum processing; Thick, lathe finishing and rough grinding each host neck and other outer annuluses; Che Lianjing; Drills the oil hole; Correct grinding each host neck and other outer annuluses; Correct grinding Lian Jing; Big, capitellum and key slot processing; Journal surface treatment; Transient equilibrium; Super finishing various journals.May see, the main neck or Lian Jing the turning working procedure all separates with the grinding working procedure, is often middle arrangement some different machined surfaces or the heterogeneity working procedure. After the rough machining can have the distortion, therefore the normal force reduces gradually; Because simultaneously thick, the precision work working procedure carries on separately before, the latter working procedure has the possibility to eliminate the working procedure error, finally obtains the very high precision and the very low roughness. Thick, the precision work separates, and arranges the alignment working procedure behind the cutting force big working procedure, guarantees the processing precision.In order to reduce the distortion which the cutting force causes, guaranteed when precision work precision request, correct grinding various journals, uses the single grinding wheel in turn grinding generally.The journal processing requests high, the main neck and the neck uses continually processes many times.Crank machining development directionAlong with our country numerical control engine bed unceasing increase, the crank rough machining will be widespread uses in the numerical control lathe, the numerical control the milling machine, the numerical control vehicle broaching machine and so on the advanced equipment to the main journal, the connecting rod journal carries on the numerical control turning, in the milling, the vehicle - broaching processing, by will effectively reduce the amount of deformity which the crank will process. The crank precision work will be widespread uses the CNC control the crankshaft grinding to carry on the correct grinding processing to its journal, this kind of grinder will provide grinding wheel automatic function requests and so on transient equilibrium installment, center rest automatic tracking unit, automatic survey, self-compensating system, grinding wheel automatic conditioning, permanent link speed, will guarantee the grinding quality the stability.In order to satisfy the processing request which the crank enhances day by day, set the very high request to the crankshaft grinding. The modern crankshaft grinding except must have the very high static state, the dynamic rigidity and outside the very high processing precision, but also requests to have the very high grinding efficiency and more flexibilities. In recent years, requested the crankshaft grinding to have the stable processing precision, for this, had stipulated to the crankshaft grinding process capability coefficient Cp1.67, this meant requested the crankshaft grinding the actual processing common difference to have the common difference which assigned compared to the crank small one half. Along with the modern actuation and the control technology, the survey control, CBN (cubic boron nitride) the grinding wheel and the advanced engine bed part application, for the crankshaft grinding high accuracy, the highly effective abrasive machining has created the condition. One kind calls it the connecting rod neck follow-up grinding craft. Has manifested these new technical synthesis application concrete achievement. This kind of follow-up grinding craft may obviously enhance the crank connecting rod neck the grinding efficiency, the processing precision and the processing flexibility. When carries on the follow-up grinding to the connecting rod neck, the crank take the main journal as the spool thread carries on revolving, and clamps the grinding all connecting rod neck in an attire. In the grinding process, the wheelhead realization reciprocation swing feed, tracks the biased rotation connecting rod neck to carry on the abrasive machining. Must realize the follow-up grinding, X axis besides must have the high dynamic performance, but also must have the enough tracking accuracy, guarantees the shape common difference which the connecting rod neck requests. The CBN grinding wheel application realizes the connecting rod neck follow-up grinding important condition. Because the CBN grinding wheel resistance to wear is high, in the grinding process medium plain emery wheel diameter is nearly invariable, a conditioning may the grinding 600800 cranks. The CBN grinding wheel also may use the very high grinding speed, may use generally on the crankshaft grinding reaches as high as the 120140m/s grinding speed, the grinding efficiency is very high.Connecting rod processing and trend of developmentConnecting rod processing methodThe connecting rod decomposes (also called connecting rod breaks) the technical principle uses the material break theory, first artificial has the whole forging connecting rod semi finished materials big end of hole the fissure, forms the initial break source, then expands with the specific method control fissure, achieved the connecting rod The decomposition processing process enable the decomposition the connecting rod cap, the pole adjoining plane to have the complete meshing jig-saw patterned structure, guaranteed the adjoining plane precise docking, tallies, does not need to carry on the adjoining plane again the processing, simultaneously simplified the connecting rod bolt hole structural design and the whole processing craft, has the processing working procedure few, the economical precision work equipment, the nodal wood energy conservation, the product quality high, the production cost low status merit. Main body and the connecting rod cap separate goal.Trend of developmentAt present, the drop for and the die casting connecting rod host, the important status, are facing the powder to forge the steel connecting rod and a powder agglutination steel connecting rod forming craft challenge. Speaking of the domestic present situation, although the powder metallurgy forging industry had certain development, but must provide the mass and the high grade powder metallurgy forging is not mature. Moreover involves the equipment to renew, aspect expense questions and so on technical change, in next one, in long time, domestically produced connecting rod production also by drop forging craft primarily.The connecting rod is one of internal combustion engine main spare parts, its reducing socket two sizes and the shape position errors have many requests, for example: Diameter, roundness, cylindricity, center distance, parallelism, hole and end surface verticality and so on. How does these erroneous project produce the scene in the workshop to examine, always is in the internal combustion engine profession a quite difficult question.In the connecting rod production, domestic mainly has following several examination method at present: With the spindle survey, namely puts on the spindle in connecting rod two, with the aid of in V shape block, plate, dial guage survey. Because the spindle needs to load and unload, therefore between the hole axis has the gap, the measuring accuracy is very low.中文翻译曲轴加工的技术要求及发展方向曲轴加工的技术要求曲轴的技术要求是很高的，其机械加工工艺过程随生产纲领的不同和曲轴的复杂程度而有很大的区别，但一般均包括以下几个主要阶段：定位基准的加工；粗、精车和粗磨各主颈及其它外圆；车连颈；钻油孔；精磨各主颈及其他外圆；精磨连颈；大、小头及键槽加工；轴颈表面处理；动平衡；超精加工各轴颈。可以看出，主颈或连颈的车削工序都与磨削工序分开，往往中间安排一些不同的加工面或不同性质的工序。粗加工后会发生变形，因此常把粗、精加工分开，并在切削力较大的工序后面安排校直工序，以保证加工精度。为了减小切削力所引起的变形，保证精加工的精度要求，精磨各轴颈时，一般采用单砂轮依次磨削。轴颈的加工要求高，主颈和连颈采用多次加工，使加工余量越来越小，切削力逐渐降低；同时由于粗、精加工工序分开进行，后工序就有可能消除前工序的误差，最终获得很高的精度和很低的粗糙度。曲轴机加工发展方向随着我国数控机床的不断增加，曲轴粗加工将广泛采用数控车床、数控内铣床、数控车拉床等先进设备对主轴颈、连杆轴颈进行数控车削、内铣削、车-拉削加工，以有效减少曲轴加工的变形量。曲轴精加工将广泛采用CNC控制的曲轴磨床对其轴颈进行精磨加工，此种磨床将配备砂轮自动动平衡装置、中心架自动跟踪装置、自动测量、自动补偿装置、砂轮自动修整、恒线速度等功能要求，以保证磨削质量的稳定。为满足曲轴日益提高的加工要求，对曲轴磨床提出了很高的要求。现代曲轴磨床除了要有很高的静态、动态刚度和很高的加工精度外，还要求有很高的磨削效率和更多的柔性。近年来，更要求曲轴磨床具有稳定的加工精度，为此，对曲轴磨床的工序能力系数规定了Cp1.67，这意味着要求曲轴磨床的实际加工公差要比曲轴给定的公差小一半。随着现代驱动和控制技术、测量控制、CBN（立方氮化硼）砂轮和先进的机床部件的应用，为曲轴磨床的高精度、高效磨削加工创造了条件。一种称之为连杆颈随动磨削的工艺。正是体现了这些新技术综合应用的具体成果。这种随动磨削工艺可显著地提高曲轴连杆颈的磨削效率、加工精度和加工柔性。在对连杆颈进行随动磨削时，曲轴以主轴颈为轴线进行旋转，并在一次装夹下磨削所有连杆颈。在磨削过程中，磨头实现往复摆动进给，跟踪着偏心回转的连杆颈进行磨削加工。要实现随动磨削，X轴除了必须具有高的动态性能外，还必须具有足够的跟踪精度，以确保连杆颈所要求的形状公差。CBN砂轮的应用是实现连杆颈随动磨削的重要条件。由于CBN砂轮耐磨性高，在磨削过程中砂轮的直径几乎是不变的，一次修整可磨削600800条曲轴。CBN砂轮还可以采用很高的磨削速度，在曲轴磨床上一般可采用高达120140m/s的磨削速度，磨削效率很高。连杆的加工方法和发展连杆的加工方法连杆裂解（也称连杆胀断）技术的原理就是利用材料断裂理论，首先将整体锻造的连杆毛坯大头孔人为产生裂痕，形成初始断裂源，然后用特定方法控制裂痕扩展，达到连杆本体与连杆盖分离的目的。裂解加工过程使裂解的连杆盖、杆接合面具有完全啮合的犬牙交错结构，以保证接合面精确相接、吻合，无需再进行接合面的加工，同时简化了连杆螺栓孔的结构设计和整体加工工艺，具有加工工序少、节省精加工设备、节材节能、产品质量高、生产成本低等优点。发展趋势目前,模锻和模铸连杆的主、重要地位,正面临着粉末铸造钢连杆和粉末一次烧结钢连杆成型工艺的挑战。就国内现状而言,粉末冶金锻造工业虽然有了一定的发展,但要提供大批量和高质量的粉末冶金锻件还不成熟。而且涉及设备更新、技术改进等方面费用问题,在今后一个比较长的时间内,国产连杆生产还将一模锻工艺为主。连杆是往复泵的主要零部件之一,他的大小头二孔的尺寸和形位误差有多项要求,例如:直径、圆度、柱度、心距、行度、与端面的垂直度等。这些误差项目在车间生产现场如何检测,一直是内燃机行业中一个比较困难的问题。在连杆的生产中，目前国内主要有以下几种检测方法：用心轴测量，即在连杆二孔中穿上心轴，借助与V形块、平板、百分表测量。因为心轴需要装卸，所以孔轴之间有间隙，测量精度很低。 毕业设计说明书毕业生姓名：专业：学号：指导教师所属系（部）：二xx年五月成 绩 评 定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。 专业答辩组组长：（签名） 200 年月日毕业设计：XBR125/32型乳化液泵的结构设计及曲轴工艺设计摘 要本次设计是对XBR-125/32型乳化泵的结构设计和曲轴的机加工工装设计。在当今的生产技术领域内，广泛应用着乳化液泵。该泵具有体积小、重量轻、操作简便、移动灵活、工作平稳可靠和高效节能安全的特点，尤其空间狭小的坑道口，掘进头，低煤层等地段，更是一般大型泵站无法替代的产品。此次设计乳化液泵主要是因为它在煤矿工业上有主要的应用。在此次设计中，先根据给定的已知数据对泵的传动端一级齿轮、曲轴、连杆、十字头等进行设计，并对其进行校核计算；再对泵的液力端柱塞、泵阀、吸排液管等进行设计；最后对曲轴加工工艺进行分析。关键词：传动端、液力端、曲轴加工工艺分析AbstractThis is the design of structure design and the XBR-125/32 type emulsion pump crankshaft machining. In todays production technology, widely used for emulsion pump. The pump has the advantages of small volume, light weight, simple operation, mobile and flexible, stable and reliable work and high efficiency and safety, especially the narrow space of the mouth, head, low coal seam area, is unable to replace the general large pumping station products. The design of emulsion pump is mainly because it is mainly used in coal mine industry.In this design, according to the known data given to drive the pump is a gear, crankshaft, connecting rod, crosshead and design, and carries on the checking calculation; then the hydraulic end of the pump plunger, valve, suction design drainage tube; at the end of the crankshaft machining process analysis.Keywords: driving end、the fluid end、the analysis of crankshaft processing technology参考文献1郭卫、王云平主编，机械零件设计手册.北京：机械工业出版社，2003.112唐建华主编，中国机械设计大典.南昌：江西科学技术出版社，2002.13韩建勇主编，往复泵设计手册 .机械工业出版社，1987.24机械设计手册编委会主编.机械设计手册.北京：机械工业出版社，2004.85安琦、顾大强主编，机械设计.科学出版社，2008,66周前、杨师斌主编，内燃机设计.吉林：中国农业机械出版社，19847任金泉主编，机械设计课程设计.西安交通大学出版社，2002，128濮良贵、纪名刚主编，机械传动设计手册.江西科学技术出版社，2005.19周哲波、姜志明主编，机械制造工艺学. 北京大学出版社,2012.110张承国主编，机械制造技术基础.北京化学工业出版社，2011.811第一汽车制造厂职工大学主编,机床夹具设计手册.上海科学技术出版社，1987.812李云主编,机械制造工艺设计手册.北京机械工业出版社，199513陈宏均主编，典型零件机械加工生产实例.机械工业出版社,2005.1 答辩记录卡 系 专业 姓名 答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 记录员： （签名）摘 要本次设计是对XBR-125/32型乳化泵的结构设计和曲轴的机加工工装设计。在当今的生产技术领域内，广泛应用着乳化液泵。该泵具有体积小、重量轻、操作简便、移动灵活、工作平稳可靠和高效节能安全的特点，尤其空间狭小的坑道口，掘进头，低煤层等地段，更是一般大型泵站无法替代的产品。此次设计乳化液泵主要是因为它在煤矿工业上有主要的应用。在此次设计中，先根据给定的已知数据对泵的传动端一级齿轮、曲轴、连杆、十字头等进行设计，并对其进行校核计算；再对泵的液力端柱塞、泵阀、吸排液管等进行设计；最后对曲轴加工工艺进行分析。关键词：传动端、液力端、曲轴加工工艺分析AbstractThis is the design of structure design and the XBR-125/32 type emulsion pump crankshaft machining. In todays production technology, widely used for emulsion pump. The pump has the advantages of small volume, light weight, simple operation, mobile and flexible, stable and reliable work and high efficiency and safety, especially the narrow space of the mouth, head, low coal seam area, is unable to replace the general large pumping station products. The design of emulsion pump is mainly because it is mainly used in coal mine industry.In this design, according to the known data given to drive the pump is a gear, crankshaft, connecting rod, crosshead and design, and carries on the checking calculation; then the hydraulic end of the pump plunger, valve, suction design drainage tube; at the end of the crankshaft machining process analysis.Keywords: driving end、the fluid end、the analysis of crankshaft processing technology 目 录摘 要IAbstractII1. 绪论11.1 选题的意义11.2 乳化液泵的工作原理11.3 乳化液泵的用途31.4 设计的理论基础研究的内容及方法32. 乳化液泵的设计52.1 乳化液泵总体结构的设计52.1.1 乳化液泵泵型及总体结构形式的选择52.1.2 液力端结构型式选择62.1.3 传动端结构型式选择82.1.4 XBR型乳化液泵结构参数的选择与确定92.1.5 原动机的选择102.2 齿轮和齿轮轴的设计及较核102.2.1 一级齿轮的计算及校核102.2.2齿面接触疲劳强度计算112.2.3齿轮轴的结构设计162.3 曲轴的设计与校核202.3.1 曲轴的结构设计202.3.2 曲轴的受力分析及其校核232.4 连杆的设计342.4.1 连杆结构型式特点352.4.2 连杆尺寸的初步确定362.4.3 连杆质量的确定：382.4.4 连杆强度和稳定性校核392.5 十字头的设计422.5.1 十字头的结构设计422.5.2 十字头强度校核及比压计算442.6 柱塞的选择及计算452.6.1 柱塞452.6.2 柱塞密封材料、尺寸的选择462.6.3 柱塞长度及质量的确定472.7 泵阀的设计472.8 吸、排液管孔直径计算493. 曲轴加工工艺分析503.1 曲轴零件图的结构分析503.1.1 零件的结构分析503.1.2 计算生产纲领，确定生产类型503.1.3 零件毛坯的选择513.2 机械加工工艺规程的制定513.2.1曲轴的机械加工工艺分析513.2.2机械加工余量、工序尺寸及公差的确定523.2.3 曲轴主要加工工序分析523.2.4 曲轴机械加工工艺过程54总 结58参考文献59外文资料60中文翻译63致 谢651. 绪论1.1 选题的意义乳化液泵作为一种通用机械，在国民经济各个领域中都得到了广泛的应用。它是井下综合采煤工作面支护设备的动力源泉，其工作状态好坏与安全生产密切相关，要实现煤矿井下安全作业，提高采煤工作效率，防止出现重大设备安全事故，保障乳化液泵井下安全运行是十分必要的一个环节。乳化液泵是煤矿井下支护作业和安全生产的重要装备与工具，其传动方式简单可靠，量大面广，具有高效低耗、安全可靠、移动灵活轻便、操作简单，无污染的特点，深受广大煤矿工作者的欢迎 。这些产品填补了国内空白，拥有多项国家专利，其核心技术上具有完全自主知识产权，处国内领先水平。乳化液泵在其他行业也有广泛的应用，市场的需求量特别大。1.2 乳化液泵的工作原理乳化液泵一般都采用往复式柱塞泵，它是通过工作容积的变化而实现吸液和排液的，是一种容积式液压泵。往复式单柱塞泵的工作原理图如图1.1所示。 图1.1 往复式单柱塞泵的工作原理图1、 曲轴 2、连杆 3、滑块 4、柱塞 5、排液阀 6吸液阀 7、泵缸 8、滑槽当电动机带动曲轴1沿图中箭头所指的方向旋转时，曲轴就带动连杆2运动，连杆运动时，连接在连杆右端的滑块3沿滑槽8作往复运动。进液阀6、排液阀5和柱塞4都具有良好的密封性能。当柱塞向左运动时，活塞右侧缸体7中密封的工作容积增大，形成负压，这时乳化液箱内的乳化液在大气压力的作用下，顶开进液阀6进入缸体7中，并把柱塞让出的空间充满，这个过程叫吸液，当曲轴与连杆的铰接点转过曲轴的水平线后，曲轴又通过连杆、滑块推动柱塞向右运动，柱塞向右挤压进入缸体中的液体，使进液阀关闭，当缸体内的液体压力达到一定数值时，液体顶开排液5，从排液口进入向工作面供液的主液管，这个过程叫排液。曲轴每旋转一周，柱塞就往复运动一次，完成一个吸液、排液工作循环。曲轴连续运转。柱塞就连续往复运动，吸、排液过程就不断地交替出现。由此可知，单柱塞泵在吸液时不排液，在图中以A点为旋转起始点，曲轴与连杆的铰接点逆时针从A点转到B点，旋转180度吸液；从B点再逆时针转回到A点，又旋转180度排液。曲轴转角在270度时泵的排量最大。所以柱塞泵是很不均匀的，它排出的液体在排液管中是一种周期间断性的脉冲压力液体。为了克服单柱塞泵脉冲压力给液压管路、液动装置和控制元件带来的有害作用，一般将乳化液泵造成三柱塞式的，曲轴的三个曲拐隔120度，曲轴旋转时，保持始终有吸液和排液的柱塞，从而减轻了乳化液泵排液压力的脉动。三柱塞泵在传动轴是一个三曲拐轴，并相互错开120度，工作原理如图14所示。当曲轴回转时，三个柱塞将交替吸液和排液。当柱塞1吸液时，柱塞2排液。在每一个瞬时内，至少有一个柱塞，最多有两个柱塞在排液，同时有两个或一个柱塞吸液。电动机带动曲轴有停地转动，柱塞泵也就源源不断地将油液压入排液管。233211吸排吸吸排 图1.2 卧式三柱塞工作原理图即使这样，三柱塞泵的排量仍是不均匀的，但比单柱塞泵却好得多，基本可以满足生产技术上的需求。目前，向工作面液压支架提供压力液的泵大多采用卧式三柱塞乳化液泵，有的采用五柱塞乳化液泵。1.3 乳化液泵的用途乳化液泵站是井下综合采煤工作面支护设备的动力源泉，煤矿井下支护作业“ 外注式单体液压支柱”及“液压支架”的专用小型推移式注液设备，也是支护作业更换维修的不可缺少的工具。 乳化液泵具有体积小、重量轻、操作简便、移动灵活、工作平稳可靠和高效、节能、安全的特点，尤其是在空间狭小的坑道口、掘进头、低煤层和回采面等地段，更是一般大型注液泵站无法替代的产品，深受广大煤矿工作者的欢迎。乳化液泵是要实现煤矿井下安全运行的十分必要的一个环节。由于乳化液泵具有流量均匀、压力稳定、运转平稳、强度高、脉冲小、油温低、噪声小、使用维护方便等特点， 所以还广泛适用于管道清洗、工件清洗、玻璃清洗、工程掘进等。1.4 设计的理论基础研究的内容及方法乳化液泵在许多行业中都有广泛的应用，通过对流体力学、液压传动、机械制图和流体机械等的学习对设计有了一定的理论基础，并对泵的一些零部件及工作原理的认识使我对乳化液泵的设计有了基本的思路，利用理论课学过的知识进行理论分析热力学分析和对比计算，再通过查阅资料与分析计算相结合进行方案的设计，根据计算校核进行及时的修改和设计修订，实现优化设计，并能很直观的反映出乳化液泵的内部结构和工作原理。随着经济的发展在很多生产技术领域内，广泛使用着以曲柄连杆机构为传动方式的柱塞泵。此种传动方式，简单可靠，量大面广。从小型的实验室计量泵到超过1 MW的大功率石油钻井泵，以及油田注水、压裂、固井、输油、输液等工况往复泵，几乎均被此种传动方式所覆盖，可谓独领风骚、经久不衰，。应该肯定，以往对传统往复泵的理论研究和实验研究，系统完整，揭示其运动规律与动力特性，对发展生产技术将继续发挥重要作用。但与任何其它事物的发展过程一样，恰恰在对传统往复泵工作机理研究逐步深入并取得积极成果的同时，也开始认识到传统的曲柄连杆机构所决定的运动与动力特性局限了其自身的应用范畴及发展。通过以上分析可以领悟出一个道理，即在曲柄连杆机构传动的往复泵中，其所以要发展三缸泵、四缸泵、五缸泵、六缸泵甚至七缸泵等多缸泵，从动力学特性的本质上来判断，都仅仅是为了尽可能减少叠加加速度，以减小液流惯性损失，以及减小叠加排量波动度，以改善吸入性能和排液工艺质量，即采用增加结构复杂性的手段来改善曲柄连杆传动方式的动力特性与运动特性，这在机械设计中是常见的事情，但其所付出的代价是巨大的。在传统的曲柄连杆机构传动的往复泵发展过程中，排量、压力的波动以及吸入系统惯性损失对自吸性能的严重影响，始终制约着泵速的提高。虽然排出预压空气包、吸入缓冲器及吸入灌注泵的配套使用能在一定程度上缓解这些矛盾，但不是从根本上解决问题，所以，20世纪80年代初期出现的“适当增长冲程长度、合理降低额定泵速、发展中速往复泵”的技术路线。这种对策的实质，实际上就是对曲柄连杆机构往复泵适用范围的标定，也就是说，在综合考虑运行工况、使用条件、制造水平、基础工业水准的条件下，曲柄连杆机构的往复泵只适应在中速或较低的泵速下才能确保其运动的可靠性。如果提高泵速，则必须附加排出端减振装置和吸入端灌注设备。在这种情况下，由于提高泵速所导致的减小往复泵体积及质量的优点，将被附属设备复杂程度的提高、质量的增加以及维修成本的增加抵销得一干二净。也就是说，企图在单纯的参数设计上提高泵速、缩短冲程来减小往复泵的体积与质量，主观愿望在情理之中，客观效果在意料之外，因而限制了它的进一步发展。但任何事物的发展都存在矛盾，并且任何新生事物也只能在一定的领域内具有适应性，归纳起来，有以下几点认识作为引玉之砖：(1)传统的往复泵，仍将继续在生产技术领域内发挥巨大作用，一般地说，在中速和较低的泵速下，可靠性程度较高，“适当增长冲程长度、合理降低泵速”的技术路线仍是切合实际和具有现实意义的。(2)恒排量往复泵，以发展三缸单作用型式为宜，如果盲目增加缸数，其效果将与发展恒排量泵的宗旨背道而驰，如果毫无顾忌地提高泵速，也将引起单缸内的汽化并使工况恶化，因此，凸轮传动的恒排量往复泵的参数设计，似宜为“适当缩短冲程长度、合理提高额定泵速”。(3)恒排量往复泵对油田注水泵、增压注水泵、注聚合物泵特别适应，具有现实的技术开发价值，并将对驱油泵(特别是稠油泵)等有特殊工艺要求的泵的发展起促进作用。(4)传统往复泵与恒排量往复泵，在相当长的历史阶段内必将长期共存，并按技术特征、工况条件、工艺要求、经济效益来划分其各自占领的领域、各扬其长、各得其所、互相补充、共同发展。2. 乳化液泵的设计2.1 乳化液泵总体结构的设计2.1.1 乳化液泵泵型及总体结构形式的选择2.1.1.1 根据设计要求在通常情况下，泵的总体设计应遵循下述基本原则：有足够长的使用寿命（指大修期应长）和足够的运转可靠性（指被迫停车次数应少）；有较高的运转经济性（效率高，消耗少）；尽可能采用新结构，新材料，新技术；尽可能提高产品的“三化”（系列化、标准化、通用化）程度；制造工艺性能好；使用、维护、维修方便；外形尺寸和重量尽可能小。2.1.1.2 本次设计泵型为XBR采用独立的旋转原动机（电动机）驱动的泵。因采用电动机驱动又叫电动泵。电动泵的特点是：瞬时流量脉动而平均流量（泵的流量）Q只取决于泵的主要结构参数n（每分钟往复次数）、S（柱塞行程）、D（柱塞直径）而与泵的排出压力几乎无关，当n、S、D为定值时，泵的流量是基本恒定的；泵的排出压力P2是一个独立参数，不是泵的固有特性，它只取决于派出管路的特性而与泵的结构参数和原动机功率无关；机动泵都需要有一个把原旋转运动转化为柱塞往复运动的传动故一般讲，结构较复杂，运动零部件数量较多，造价也较昂贵；实现流量调节时，必须采用相应措施，或改变n、S、D 或采用旁路放空办法来实现；结构变形较容易。2.1.1.3 在液力端往复运动副上，运动件上无密封件的叫柱塞。XBR乳化液泵称为柱塞泵。柱塞泵的柱塞形状简单，且柱塞密封（填料箱）结构容易变形，因此：柱塞直径可制的很小，但不宜过大。目前柱塞泵直径范围大多在3150mm，个别的达200mm。直径过小会加大加工工艺上的问题；直径过大，因柱塞自重过大，造成密封的偏磨。影响密封的使用寿命。由于结构上的原因，柱塞泵大多制成单作用泵，几乎不制成双作用泵。因柱塞密封（填料箱）在结构上易于变形，在材料选择上也比较灵活。故柱塞泵适用的排出压力范围较广泛。且宜制成高压泵。2.1.1.4 乳化液泵柱塞中心线为水平放置的泵，又称卧式泵。卧式泵的共同特点是：便于操作者观察泵的运转情况，拆装，使用，维修；机组高度方向尺寸小时，不需要很高的厂房，但长宽方向尺寸较大时，占地面积则较大；因为柱塞做往复运动时，密封件在工作时须受柱塞自重，容易产生偏磨，尤其当柱塞较重时，悬颈很长时，这种现象将更为严重。2.1.1.5 联数，缸数和作用数每一根柱塞以及该柱塞连接在一起的连杆等称为组合体，叫一联。一般将，该泵有几根柱塞就称几联泵。XBR乳化液泵有三根柱塞；因此又可称为三联泵。只有当Z联泵的柱塞间相位差不同各柱塞的直径也不同，并且各联的排口连接在一起来经同一排出集合管排出时，才可同时称为Z联缸，否则只称Z联泵。因此XBR乳化液泵又称三缸泵。柱塞每往复运动一次对介质吸入和排出的次数，叫做作用数。由XBR型乳化液泵柱塞每往复运动依次，介质被吸入，排出各一次，因此又称单作用泵。联数是指相对泵的总体结构形式而言，缸数是指相对液力端排出流量脉动特性而言，作用数是相对柱塞在每一次往复运动中对介质的作用数而言的。2.1.2 液力端结构型式选择在往复泵上把柱塞从滑块处脱开一直到泵的进出口处的部件，称为液力端，液力端是介质过流部分，通常由液缸体，活塞和缸套或柱塞及其密封（填料箱）、吸入阀和排出阀组件、缸盖和阀箱盖以及吸入和排出集合管（或集液器）等所组成，液力端结构型式的选择应与泵型及总体结构型式时，应遵循下述基本原则：.过流性好，水力阻力损失小，为此，液流通道应力求短而直，尽管避免拐弯和急剧的断面变化。.液流通道应利于气体排出，不允许有死区，造成气体滞留，通常，吸入阀应置于液缸体下部，排出阀应置于液缸体顶部。.吸入阀和排出阀应垂直布置，以利于阀板正常启闭和密封，特殊情况下也可以倾斜和水平布置。.余隙容积应尽可能小，尤其是对高压短行程泵或当泵输送含气量大，易挥发性介质时，更应力求减小余隙容积。.易损件寿命长，更换方便。.制造工艺性好按卧式三缸单作用柱塞泵的吸入阀、排出阀的布置型式，液流通道特性和结构特征可分为：直通式、直角式、阶梯式等不同型式，见图2.1。当液力端的每一个缸里的吸、排阀中心轴线均为同一轴线时，称为直通式液力端，见图2.1a；当吸、排阀轴线互相垂直时，称为直角式液力端，见图2.1b；若吸、排阀轴线互相平行但不是同一轴线时，称为阶梯式液力端，见图2.1c。abc 2.1 卧式三联单作用柱塞泵液力端分类示意图直通式液力端特点是：过流性能好，余隙容积较小，结构紧凑，尺寸小。但通常是吸入阀拆装不方便。直角式液力端特点是：吸排阀可分别拆装和更换，所以，使用和维护较方便；余隙容在直通式、直角式和阶梯式三种液力端中是最小的，有利于提高泵的容积效率；结构紧凑，尺寸小，柱塞可从吸入阀处拆、装；因为必须有一个阀处于水平布置，阀板运动导向必须好，否则会使阀板运动受阻或关闭不良。阶梯式液力端特点是：吸排阀可单独拆、装和更换，不必拆开管路，因此，当要求经常而迅速更换泵阀时，多采用阶梯式液力端。但这种液力端余隙容积较大，排出压力高或介质含气量多时，容积效率较低。比较上述特点，采用直通式液力端。2.1.3 传动端结构型式选择2.1.3.1 往复泵上传递动力的部件叫传动端对机动泵，传动端是指从十字头起一直到曲轴伸出端为止的部件。如果是泵内减速的，则传动端包括减速机构。机动泵的传动端主要由机体，曲轴，连杆，曲柄，十字头及润滑，冷却等辅助设备组成。2.1.3.2 在选择和设计传动端时，通常应遵循下面的基本原则：.传动端所属主要零部件必须满足泵最大柱塞力下是强度和刚度的要求。.传动端内各运动副，必须是润滑可靠，满足比压和Pv允许值，润滑油温升也限制在设计要求以内，必要时应有冷却设备。 .在结构和尺寸要求允许的范围内，应力求减小连杆比（R/1）这样不仅可减小滑块处的比压，而且可减少惯性水头的影响，从而可改善泵阀工作条件和泵的吸入性能。 .要合理的选择液缸中心线的夹角，曲柄间错角，力求使机械的惯性力和惯性力矩得到平衡，减轻对基础的挠力载荷。.传动端，尤其是立式泵传动端，应考虑重心的稳定性。传动端顶部应设有运转时排气，停车时封闭的排气装置，底部应设有排放润滑油的油脂。.拆、装、检修方便，大型泵的传动端还应考虑到传动端各零部件的起吊方式和措施。.易损件及运动副应工作可靠，寿命长，更换较方便。.加工、制造工艺性好。2.1.3.3 XBR乳化液泵采用的是两支点三拐曲柄连杆机构传动端。这种传动端的曲轴为三拐轴且只有两个支承，分别在前后主轴颈上。这种传动端的特点及机构特点选择注意事项是：该传动端的曲轴通常为整体铸，锻件，三拐的曲柄间交错为120度惯性力和惯性力矩能得到较好的平衡，曲轴加工量较少，支承少，拐间距（或泵的液缸间距）小，泵的总体结构紧凑，尺寸小，重量轻。两支点三拐曲轴受力情况复杂，一般不能简化为简单的平面力系或简支梁。曲轴在工作时的最大挠度和两主轴颈处偏转角均较大。为此，主轴承常采用转角较大的调心滚子轴承。为了保证曲轴最大活塞力的要能够满足，并保证主轴承能够正常工作，曲轴必须有足够的强度和刚度。故两支点三拐曲轴均比较粗大。此外为使前后主轴处偏转角大体相近，除了使曲轴间错角为120度外，还应满足这样的条件，既当第一曲柄转角时，相应的第二，第三曲柄转角应为尤其是当曲轴前端（动力输入端）有附加载荷时，更应如此。连杆大头采用剖分式，否则无法装配。为此连杆大头轴承多采用剖分式薄壁轴瓦，大头与连杆采用连杆螺栓连接，技术要求高，加工量也较大。由于曲轴为整体铸，锻件（毛坯）再经车削加工面而成，故曲轴半径不易过大，亦即这种传动端组成的三联泵，柱塞行程不宜过大。XBR乳化液泵的传动端机体为整体式，刚性好，在机体上方和前后方各开一个孔供拆，装检修用。2.1.4 XBR型乳化液泵结构参数的选择与确定已知主要技术参数如下：额定工作压力： P=320MPa 额定流量： Q=125L/min 泵主轴的转速： n=547L/min 柱塞直径： D=40mm 柱塞行程： S=66mm 电机功率： P=90KW由以上已知数可计算出以下参数： 泵的理论流量： （2.1） 式中 ： D柱塞直径，m； S柱塞行程，m； n主轴转速，r/min； Z泵的联数（柱塞数）；容积效率： 柱塞的平均速度：路径比： 2.1.5 原动机的选择原动机的选择原则1 原动机必须满足要求的功率；2 选择原动机时应注意转差率；3 因注意原动机的起动力矩和起动电流；4 要注意输送介质和操作环境的易燃，易爆性；5 原动机外形尺寸与原动机搭配合适，机组外形美观，便于安装和检修。泵的有效功率： 由已知泵的原动机功率为90KW得泵的效率： 查机械设计课程设计表211 因电机功率为90KW，且本乳化液泵多用于井下，为保安全，故选择Y280M-4型电机转速1480r/min。2.2 齿轮和齿轮轴的设计及较核2.2.1 一级齿轮的计算及校核由于从电动机轴输出的转速过高，采用泵内减速，即一级齿轮减速。齿轮传动的失效形式主要是齿的折断和齿面的损坏。齿面的破坏又分为齿面的点蚀，胶合，磨损，塑性变形等。由于乳化液泵的齿轮封闭带箱体中，并得到良好的润滑，因此属于封闭传动。在封闭齿轮传动中，齿轮的失效形式主要是齿面点蚀，齿面胶合，齿轮折断。齿轮齿面胶合强度的计算是以限定接触处的瞬时温度的温升，保证润滑不失效为计算准则，目前只在气轮机，船舶等高速，重载传动中试用，尚有待进一步的验证和完善。故对一般的闭式齿轮传动目前只以保证齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳极限强度为计算准则。为防止过载折断和轮齿塑性变形，还要进行短期过载的静强度计算。接触疲劳强度计算应以节点为计算依据因此节点处的综合曲率半径值不是最小值，但该处一般只有一对齿啮合，而且在节点方向附近的齿根往往先发生点蚀。齿根弯曲疲劳强度计算是以受拉力为计算依据，因为当齿轮长期工作后，在受拉力和压力将先后产生疲劳裂纹，裂纹发展、速度前者较慢，后者较快，故轮齿疲劳折断通常是从受拉力开始发生。为了对轮齿的弯曲疲劳强度进行理论分析和计算，必须先确定齿根危险截面的位置。确定齿根危险部分的剖面的方法有很多，其中以30度直线与齿根圆角曲线相切，连接两切点的剖面即为齿根的危险剖面。下面就是对乳化液泵齿轮进行强度较核。因传动力矩较大，批量较小，故小齿轮用40Cr，调质处理，硬度241286HB，平均取为260HB，大齿轮用45钢，调质处理，硬度229286HB，平均取为240HB。2.2.2 齿面接触疲劳强度计算 2.2.2.1 初步计算转矩T1 齿宽系数 由机械设计表9.12取 接触疲劳强度极限 由机械设计图9.18(C) 查机械设计图9.19，表9.13初选接触强度计算寿命系数，最小安全系数为 ， 初步计算接触许用应力 因电机驱动工作机载荷平稳，使用系数 由机械设计表9.7 动载系数 由机械设计表9.10 齿向载荷分布系数 由机械设计表9.9 齿间载荷分配系数 由机械设计表9.10 则 查机械设计图9.17，表9.11得 , , 取 传动比： 初步计算小齿轮直径 （2.2） 取初步计算齿宽b 2.2.2.2 校核计算圆周速度 v 精度等级由机械设计表9.8 选7级精度 初选齿数 由机械设计表9.1，取 m=4 则 总工作时间 应力循环次数 : 接触寿命系数 由机械设计图9.19得 , 许用接触应力 验算 （2.3） 计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整，否则调整后还应再进行验算。2.2.2.3 确定传动主要尺寸 实际分度圆直径d 基圆直径db （国家标准中规定分度圆压力角的标准值）齿顶高 齿根高 （正常齿标准）齿顶圆直径 齿根圆直径 中心距 齿宽b 取b1=100,b2=80mm2.2.2.4 齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数 由机械设计图9.21 应力修正系数 由机械设计图9.22 弯曲疲劳极限 由机械设计图9.23(c)得 弯曲最小安全系数 由机械设计表9.13 应力循环次数 由机械设计表9.14 弯曲寿命系数 由机械设计图9.24 试验齿轮的尺寸系数，由机械设计图9.25 许用弯曲应力 验算 传动无严重过载，故不作静强度校核2.2.3 齿轮轴的结构设计 由于齿轮分度圆直径小于1.8倍的轴径时，可将齿轮与轴做成一体，采用齿轮轴结构。2.2.3.1 选择轴的材料 选择轴材料为40Cr，经调质处理，其机械性能查机械设计表12.1得抗拉强度 屈服极限 弯曲疲劳极限 扭转疲劳极限 查机械设计表12.3轴的许用弯曲应力 2.2.3.2 初步计算轴的最小轴径查机械设计表12.2 C=105 考虑到轴端装联轴器需开键槽，将其轴径增加5%，变为43.35mm查机械设计手册，故取标准直径45mm由机械零件设计手册表12-5，取工作情况系数 则计算转矩 联轴器的选择 ：根据和查机械设计课程设计表20-5取HL5弹性柱销联轴器 公称转矩2000 许用转速3550n/min； 由于选取联轴器的内径为50，故取最小轴径为50。轴承的选择：查机械设计课程设计表18-1选用深沟球轴承 6214 则轴承各项系数为 键的选择：查机械设计课程设计表14-1 选用，长100普通平键。 要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的拆装顺序和固定方式。由于轴为齿轮轴，齿轮的左端，右端有轴肩，轴承。这样齿轮轴的机构就确定了。轴承对称地安装与齿轮轴的两侧，其轴向用轴肩固定，轴向采用过盈配合和轴承盖固定。由机械传动设计手册图7-1-7，表7-1-16得具体尺寸如图2.2a所示。2.2.3.3 轴的较核(1)计算齿轮受力直齿轮螺旋角 齿轮直径 小轮 小齿轮受力转矩 圆周力 径向力 轴向力 画齿轮轴受力图 见图2.2b(2)计算支反力水平面反力 垂直面反力 水平面XY 受力图 见图2.1.c垂直面XZ 受力图 见图2.1.d(3)画轴弯矩图水平面弯矩 见图2.2e 垂直面弯矩图 见图2.2f 合成弯矩 (4)画轴转矩图轴受转矩 转矩图 见图2.2g （5）许用应力许用应力值由机械设计表12.3，查得 应力校正系数 (6)画当量弯矩图当量转矩 见图2.2h 当量弯矩 在小齿轮中间截面处 (7)校核轴径齿根圆直径 轴径 图2.22.3 曲轴的设计与校核 在往复泵中，曲轴是把原动机的旋转运动转化为柱塞往复运动的重要部件之一。工作时，它将承受周期性的交变载荷，产生交变的扭转应力和弯曲应力，因此也是曲轴连杆机构中最重要的受力部件。2.3.1 曲轴的结构设计1) XRB型乳化液泵的曲轴是两支承三曲拐曲轴。 因其支承少，使曲轴和机体的加工量减少，传动端装配也简单；相反地，因曲柄错角为120度的三拐二支承曲轴不能简化为平面曲轴，故受力状况复杂，刚度和强度较差，在同等条件下就显得粗笨。2) 曲轴各部件名称.轴端 轴中心线与曲轴旋转中心同心的轴向端部叫轴端。轴的外伸端叫前端。因前端一般均与原动机或泵外减速机相连，并做为总体扭矩的输入端，故前端也叫输入端。相对的另一端叫后端，也叫尾端。.轴颈 包括主轴轴颈，曲柄颈。主轴颈系指轴端上安装主轴承（滚动轴承）或曲轴支承在机体主轴承上的部件。曲柄颈是指曲柄上与连杆大头连接的部件（也叫连杆轴颈），他与主轴颈不同心。.曲拐，曲柄，曲柄半径。曲轴上连接主轴颈和曲柄颈或两相邻曲柄销的部位，叫曲柄。前者又称为短颈，后者又称为长颈。曲柄和曲柄颈的组合体称为曲拐。靠近主轴颈的曲拐较短，又叫短拐；连接两曲柄颈的较长的，叫长拐。由主轴颈中心到任意曲柄颈中心的距离称为曲柄半径。3) 曲拐布置或曲柄错角选定 曲轴的拐数和曲柄错角主要取决于泵的形式，联数和作用数的选择。曲柄错角选择还应该考虑到有利于流量不均匀（性）度，惯性力和惯性力矩的平衡并有利于两主轴颈处挠曲变形相接近。因此对于三联单作用泵，不仅取错角为120度，而且若以靠近曲轴输入端为第一曲柄，并以它为基准顺旋转方向计算时，第二曲柄和第一曲柄间错角取240度，第三曲柄与第一曲柄将错角取120度。这样才有利于主轴颈处的变形相近，特别是轴前端主轴颈外伸部位有附加力矩时，更是如此。4) 曲轴支承和轴承的选择 三拐曲轴大多为两支承的，支承处安装主轴承。二支承三拐曲轴的刚度较差，主轴承处的主轴颈变形，倾角较大，故主轴承多采用角接触球轴承。主轴轴承型号7326AC。5) 轴颈 由于制造工艺的原因，短在曲轴的轴颈一般均制成实心圆柱体。XRB乳化液泵曲轴即采用这种实心圆柱体形式，因此是锻件。6) 曲柄采用椭圆形的曲柄，材料利用最合理，疲劳强度高。但对自由锻造曲轴，曲柄外形需靠模加工成型。7) 过渡圆角泵工作时，轴颈与曲柄连接处最容易形成应力集中，而导致曲轴早期破坏，因此在此处应取圆滑过渡的圆角以提高曲轴的疲劳强度。8) 轴端轴端常见的形状是：前端多为圆柱体或圆锥体。后端多为圆柱体。圆柱轴端加工方便， 但拆装较困难。圆锥轴端便于拆装，但加工较麻烦，锥面锥度一般取1：10也可取1：15或1：20。因前端为总扭矩输入端，故前端多有键槽以备安装键来传递扭矩。9) 曲轴结构设计的基本原则 曲轴各部件的尺寸和形状应在保证强度和刚度的条件下确定，不影响强度和刚度的部件只要是制造工艺允许并易于实现的就应当去掉，以便于减轻重量。另外工作表面尺寸应考虑到相关文件（轴承内孔等）尺寸和尺寸数列的标准化，最后进行圆整；曲柄、曲轴颈尺寸和形状、曲柄半径、曲柄间错角以及曲柄颈轴间距应均等，两主轴颈间距也尽可能小，并尽量使主轴间距小的同时尽可能（减小）对曲轴几何中心的不对称，以利于泵运转是惯性力矩的平衡。 曲轴各工作表面过渡圆角在条件允许下应力要求做好表面硬化处理并有足够的尺寸精度和表面光洁度以减少应力集中，提高各工作表面耐 磨性和疲劳强度。曲轴各部件形状尺寸选择还应考虑到制造和拆装维修方便。曲轴材料选用45钢 确定各轴段的尺寸曲轴曲拐的直径 查中国机械设计大典 表21.1-21.8 取d=110mm主轴颈 连杆轴瓦大头宽度 曲柄宽度 曲轴各轴段直径的确定； 由d得轴段L的直径最小d=110mm，轴段K、A上分别安装角接触球轴承，所以其直径必须满足轴承内径的标准，由中国机械设计大典表24.4.6选用7326AC角接触球轴承，其，故取轴段K、A直径，轴段J、B为轴肩，所以，轴段I、C、E、G为轴柄，轴段D、F、H为轴拐的直径，它与连杆大头连接，其直径应当由连杆大头内径来定，所以确定其内径。 曲轴各轴段长度的确定轴段L安装大齿轮，所以其长度为125mm,轴段A、K安装角接触球轴承，故取该轴段长度为52mm，所以；为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间就留有一定间距，取间距为10mm，为保证轴承安装在箱体轴承座孔中，并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为2mm，所以轴段B、J长度为12mm；轴段C、I为曲轴中的短臂，根据计算出的b值确定其长度为75mm；为了防止连杆与曲轴端面相碰，连杆径与曲柄之间应当留有一定的间隙，取间隙为2mm；轴段D、F、H为连杆径，它与连杆大头连接，所以其长度应当由连杆大头的厚度来定，取其长度为86mm；轴段E、G为曲轴的长臂，根据b值取该段的长度为80mm. 如下图 图 2.32.3.2 曲轴的受力分析及其校核曲轴的受力十分复杂。除了作用在曲轴上的重力是恒定不变的，其他如连杆力、惯性力、原动机驱动扭矩和支座外力间的纵向、横向、扭转振动惯性矩都将随着转动角的变化而变化。此外，曲轴还要受到支座变形、加工不同轴度、使用中因轴径磨损等原因造成的附加载荷。要想把曲轴所有受立情况考虑进去，是很难做到的。在实际分析、计算时，常常是忽略那些次要的因素，抓住主要因素予以考虑。为此，在分析、计算曲轴受力，通常做下列假设：.把多支承曲轴看作是以住轴承中点分开的分段的简支梁并把曲轴视为绝对刚性系统；.把主轴颈中点既看成是支承点，又看成是集中支承力的作用点；.连杆力和旋转惯性力，看作是集中力并作用在曲轴颈中点；.略去除作用在轴颈上的其它各连联间作用力的影响，也略去因加工精度，装配质量以及因使用后磨损、热变形等造成的附加载荷。除此之外，当柱塞力很大时，在计算是也可以略去重力和摩擦力。根据以上假设对PRB6曲轴进行受力分析与计算，它的主要参数如下：最大设计流量： 最大设计排压： 曲轴转速： 柱塞行程： S=66mm十字头质量： 连杆质量： 柱塞质量： 2.3.2.1 曲轴受力分析在上述假设条件下，作用在两支承点三拐曲轴上的力有：作用在曲柄颈中点的集中力（切向力和径向力和旋转惯性力）；作用在主轴上的支承反力、；作用在输入主轴颈上的总扭矩M。2.3.2.2 曲轴外力的计算坐标系的选择：在两主轴颈支承力作用点处选取固定坐标系X-Y-Z；X轴前后轴向前端（A点）为正方向。Y轴垂直向上，按右手法则确定曲轴前后两端以外的坐标，将随曲轴旋转而转动，X轴将始终处于任一曲拐作用的平面内，并沿曲柄中心线从前端顺次移动，Y轴将和X轴一样，始终处在任一曲拐所在平面内，并按右手法则与X轴垂直，Z轴自然应始终垂直于各曲拐所在的平面并与X、Y轴保持右手法则的关系。作用在任一曲柄上的外力如下图所示：作用于主轴颈上的支承反力、以及力矩M和各尺寸如下图2.4所示 图 2.4曲轴坐标系的选择如下图2.5所示 图 2.5 .往复惯性力 式中 每联往复运动部分质量，10Nsm； 曲柄半径 m； 曲柄角速度rads； 曲柄半径与连杆长之比； 曲柄转角 rad；其中 低速泵取大值 （2）.旋转惯性力 （2.4） 式中 不平衡的旋转运动质量，10Nsm； 曲柄半径，m； 曲柄角速度rad/s 式中 转化到曲柄销中心的曲拐不平衡质量，根据实际情况，取； 连杆质量， 取； 转化成往复运动质量的系数，一般为K=0.30.4.对高速泵取小值对低速或中速泵取大值。由式（2.4）可见 (3)柱塞力 （，为泵的最大排压） （2.5） （，计算时设）活塞受拉为正 (4)综合柱塞力 （2.6）式中 活塞力， 往复惯性力， 摩擦力， 一般情况下因与柱塞力比较，摩擦力很小可以略去。由式（2.6）得 (5) 连杆力 （2.7） 由往复泵设计表4-4查得 表2-1由式（2.7）得 (6).径向力 （2.8）由往复泵设计表4-6查得 表2-2由式（2.8）得 (7).切向力 （2.9） 由往复泵设计表4-5查得 表2-3由式（2.9）得 (8).输入扭矩 在坐标z向的投影在坐标y向的投影（9）轴前端C点处的载荷（由传动方式造成的附加载荷）轴前端A点的支反力 轴尾端B点的支反力 支反力在垂直于曲柄中线方向的投影 支反力在平行于曲柄中线方向的投影 在垂直于曲柄中线方向的投影 在平行于曲轴中线方向的投影 在垂直于曲柄中线方向的投影 在垂直于曲拐中线方向的投影 在平行于曲柄中线方向的投影 在平行于曲拐中线方向的投影 在垂直于，曲柄销中线连线方向的投影在垂直于，曲柄销中线连线方向的投影由以上公式计算数据列入下表得 表2-41608-804-804221522152215-48230.4-48230.40-46622.4-49034.4-804-46622.450326.8-825-44407.436545.91652.10336798.8-603.4013249-1129-44407.4-50140.7-1348.600-588126400-370845719表2-4续640047731-54131-5719-2925534974-58812349482386337084-23495-135890038457-173222203,7-30422203.7-13492.3.2.3 曲轴的校核 由于曲轴是承受交变载荷，其破坏形式多半是由疲劳引起的，因此，在通常的情况下，应按疲劳强度校核。为了简化计算过程，往往把曲轴所受载荷看成是内应力幅等于最大内应力的对称循环载荷，略去应力集中和尺寸系数对计算结果的影响而代之以选用较大的安全系数，这样一来，就可使复杂的疲劳强度校核具有静强度校核的简单形式，即用静强度校核代替疲劳强度校核；由于曲轴上各轴颈与曲柄相接的过度圆角处存在着高度的应力集中，也是曲轴最容易产生疲劳破坏的地方，因此，在类似于这些地方，有是就必须采用包括考虑应力集中系数和尺寸系数在内的疲劳强度校核了。 .静强度校核 静强度校核的一般式为 （2.10）式中 曲轴材料的对称弯曲疲劳强度，10N/m。当曲轴材料为40或45号钢时,10N/m； 危险截面上危险点的正应力,N/m； 危险截面上危险点的切应力,N/m； 计算的安全系数； 许用安全系数，通常取=4.06.5。两支点三拐曲轴轴颈上各截面应力计算有如下特点：没有轴向()绕z轴和绕y轴的抗弯断面模数相等且与绕x轴的抗扭断面模数存在这样的关系：上式中因此静强度校核一般式写为 式中 分别是校核截面绕y轴绕z轴的弯矩和绕x轴的扭矩；分别是校核截面绕z轴的抗弯断面模数和绕x轴的抗扭断面模数。 曲轴材料的对称弯曲疲劳强度，当曲轴材料为45号钢时，；由以上数据计算得 .疲劳强度校核对于曲轴上必须考虑应力集中的截面，应校核疲劳强度。对于9点截面，内力大，也有过渡圆角，下面对9点截面计算疲劳强度校核。疲劳强度校核的一般式为： （2.11）校核截面在曲轴旋转一周的过程中绕z轴的最大弯矩、最小弯矩和绕x轴的最大扭矩和最小扭矩：对于截面9对应的相位是对应相位是由往复泵设计表5-13得 则 则 对应的相位是对应的相位是 则 则 由以上计算得 由往复泵设计表5-14得 45号钢 由往复泵设计图5-41得 由图5-40得由往复泵设计表5-12得 45号钢由以上计算数据得 取 取 把得 截面9的疲劳强度符合要求，此处的截面应力最大，因此其他截面与此相似，符合要求。2.4 连杆的设计2.4.1 连杆结构型式特点连杆是传动端曲柄连杆机构中连接曲轴和滑块的部件，连杆的运动是一平面运动。可以把连杆运动看成是沿液缸中心线移动和绕滑块摆动的两种简单的运动的合成。连杆与曲轴相连的一头称为大头，与十字头相连的一头称为小头。通常连杆由连杆体、连杆盖、大头轴瓦、小头衬套以及连杆螺栓、连杆螺母等所组成。 1 大头轴瓦 2 连杆螺母 3 连杆盖 4 连杆螺栓 5 连杆体 6 小头衬套 图2.6 连杆结构 .连杆体杆体截面形状有圆形，工字形，矩形和十字形几种形式。圆形截面杆体最容易机加工，但在获得同样强度和刚度的条件下，其金属利用率低，该型式主要用于低速，大型和小批生产的连杆。工字形截面的杆体和其他形状截面杆体相比较，在同样强度和刚度的条件下具有最小的运动量，但毛坯一般是铸成和模锻成的，该型适合于高速轻型和大批生产的连杆。矩形和十字形截面杆体的材料利用率大体上介于前述两者之间，毛坯一般为铸件，采用也十分广泛，所以通过比较选用工字形截面的杆体。.连杆大头因为往复泵多采用曲拐，为了便于拆装和对大头轴瓦间隙进行调整，连杆大头制成剖分式结构，即连杆大头由连杆盖和连杆体所组成并用两只螺栓连结成一体。连杆螺栓承受交变载荷，螺母处应备有防松装置。常用的最佳防松方式：冠形螺母加开口销，也有的在螺母下加止动弹簧垫圈。大多数连杆的剖分式大头均采用连杆螺栓连接，一旦螺栓拉断，可保护杆体不致报废，但也有少数连杆采用螺钉连接，即把螺钉直接旋入杆体大头处的螺孔内，连接连杆盖。这种连接可使杆体不必像螺栓连接那样在杆体大头背部划一平窝，从而减小杆体工作时的应力集中。为了保证连杆盖与杆体的装配位置不变，在两者间设有定位销钉，定位套筒或具有定位凸颈的连杆螺栓。.连杆小头连杆小头均制成整体式，小头形状有圆形，偏心圆和球形等不同形式，对于此次设计采用圆形，小头与滑块连接方式为球面整体式连接。 在本设计中，连杆的材料选用，它的抗拉强度，硬度一般为190270HBS。2.4.2 连杆尺寸的初步确定曲轴轴拐的直径 取d=142mm查中国机械设计大典表25.4-4，取连杆大头轴瓦外径壁厚.连杆各部分尺寸的确定，查内燃机设计表6-1，如图2.7；连杆大头直径 连杆大头外径 连杆座螺钉厚度 连杆体螺钉厚度 连杆小头外径 连杆小头衬套内径 查机械设计大典取小头衬套外径连杆小头直径 连杆两螺栓中心距 连杆座螺钉平均直径 连杆体平均直径 连杆体厚度 连杆长度 为了便于加工，通常连杆的大、小头宽度相同，只有当小头宽度受十字头尺寸限制时，才把小头宽度取得略小些。连杆厚度 杆体两端，处的截面面积平均值等于中截面面积，分别距小头和大头中心的距离、为其值得选取： 图 2.7连杆体中间截面尺寸的确定连杆体采用工字钢结构，如图2.8 则 图2.82.4.3 连杆质量的确定： 由以上尺寸可得，连杆小头体积 连杆大头体积 螺钉体积 连杆体的体积 连杆的总体积 连杆材料选用45钢，其密度为,连杆的质量 2.4.4 连杆强度和稳定性校核2.4.4.1 连杆小头衬套比压校核 式中 小头衬套最大比压 最大柱塞力 小头衬套内径 小头衬套宽度。 许用比压，对铸造取。2.4.4.2 连杆体的强度和稳定性校核.杆体最小截面强度校核杆体根部与小头连接的过渡截面为最小截面。此截面可看做承受单纯的拉伸或压缩 作用力，其最大应力为： 连杆体平均截面面积 由往复泵设计连杆体最小截面面积 则杆体最小截面应力 杆体材料的许用应力，对碳素钢和球墨铸铁可取 .连杆体稳定性计算连杆摆动平面内的杆体中间截面惯性半径垂直与摆动平面内的杆体中间截面惯性半径 连杆摆动平面的柔度 .连杆体中间截面的强度校核杆体中截面应按压缩、弯曲联合作用进行强度校核，杆体中截面对轴的惯性矩杆体中截面对轴的惯性矩连杆摆动平面内的弯曲应力垂直于连杆摆动平面内的弯曲应力(, 45钢)杆体中截面的压缩应力在连杆摆动平面的总参数在垂直于连杆摆动平面的总参数则总应力 .连杆大头强度校核计算时把大头盖看做是自由支撑在连杆螺栓轴线上,在曲柄销直径D长度上作用着均匀载荷的梁,如图2.9所示: 图 2.9危险截面A-A按单纯弯曲应力校核:其中为A-A截面的抗弯断面模数则危险截面B-B按弯曲、拉伸、剪切联合作用校核: （2.12）其中弯曲应力 拉伸应力剪切应力则由计算连杆强度满足要求.2.5 十字头的设计十字头在其滑道里做直线往复运动,具有导向作用.通过十字头把作摇摆运动的连杆和作往复运动的柱塞以铰链形式连接起来并起着力的传动作用.本设计的结构型式，连杆小头与十字头之间采用销连接，即采用销连接十字头。销连接十字头可以分为闭式和开式两种，连杆小头位于十字头体内的，称为闭式，反之，则为开式。因开式十字头叉形部分较宽，结构笨重，本设计采用闭式结构的十字头。用耐磨材料制成十字头或在十字头体滑履上直接浇注轴承合金而不另加滑履的十字头称为整体式十字头，不浇注轴承合金的整体式十字头，结构简单、制造方便、重量轻、价格便宜，故广泛采用于中小型往复泵。十字头与柱塞的连接方式采用浮式连接，即通过柱塞尾部环状槽里的对开环和螺母把它和十字头连接在一起。这种连接方式避免了因加工、装配误差造成的柱塞与十字头两螺纹中心线产生偏斜，影响工作性能并造成拆装困难的缺点。本设计采用浮式的平面连接，它有利于拆装，多用于中、小整体式十字头。2.5.1 十字头的结构设计.十字头材料选用QT600-3球墨铸铁,正火处理;粗加工后再做调质处理.十字头和连杆之间采用销连接,与柱塞之间采用浮式连接中的平面连接. 十字头体主要尺寸的确定结构如图2.10,由往复泵设计得:滑履直径：滑履长度和宽度取决于载荷大小，一般由下式确定： 十字头销直径：十字头销空心内径：十字头销孔座厚度：十字头体的壁厚： 十字头介杆法兰连接螺栓孔径：初取，6孔 图 2.10十字头销孔座截面积： 取截面宽度： 图 2.112.5.2 十字头强度校核及比压计算.十字头销与连杆小头衬套比压校核 （d为十字头销直径，为小头衬套宽度）.十字头销与十字头体配合处比压校核销、体配合处比压 （为十字头销直径，为十字头销在一侧销孔座内的支承长度） 因十字头销孔座没有加强筋，则必须同时校核十字头孔座截面剪切应力 （为销孔座外径，为销孔座内径）.十字头销的强度校核校核十字头销强度时，可把十字头销看做是两端自由支承在销孔座接触部位中点的简支梁，在连杆小头衬套宽度上作用一均匀载荷，如图3.3所示。在销的中间截面-有最大弯应力，在截面-处产生剪切。 图2.12中间截面-处的弯应力校核 截面-的剪切应力校核 .十字头螺母拉伸应力校核 十字头强度满足要求。2.6 柱塞的选择及计算2.6.1 柱塞 对柱塞的基本要求：.有足够的刚度和强度.表面光洁，硬度高，耐磨性好.当输送腐蚀性介质时，柱塞有良好的耐腐蚀性(1)柱塞结构形式选择柱塞分为实心柱塞和空心柱塞两种，直径小重量轻的采用实心，直径大及较重者采用空心，对于该泵采用空心柱塞，它可以减轻重量，从而减轻对密封的偏磨（尤其是窝式泵），延长密封的使用寿命。(2)柱塞与滑块的连接.柱塞与滑块的连接多采用焊接的形式.乳化液泵采用焊接形式：指柱塞和十字头直接焊接在一起的情形.螺纹连接结构简单、加工容易，拆装方便 图2.13 柱塞的结构形式 柱塞材料选用45钢，经高频淬火或表面镀铬，与填料接触部分的表面硬度50HRC，硬化层厚度为，抗拉强度，许用压杆稳定性安全系数。2.6.2 柱塞密封材料、尺寸的选择由中国机械设计大典表26.1-1和表26.4-1选取软填料密封中的积层填料密封，其特点是石棉或帆布涂橡胶后叠合或卷饶加热加压成型，其密封性能好，主要用作往复泵和阀杆的密封，也可用于水压机的柱塞杆密封。由中国机械设计大典表26.4-4。泵类产品选用封液式密封箱。已知柱塞直径，由中国机械设计大典表26.4-5可得 填料截面宽度 由表26.4-6得因为往复柱塞的压力10MPa，所以填料圈数或更多 ， 选选用有封液环的填料箱，填料箱深度： 填料压盖法兰厚度： 由中国机械设计大典表26.4-8可得压盖螺栓载荷： （石棉类填料：）压盖螺栓直径：（z是螺栓数目，一般为2-4个；为螺杆许用应力，对低碳钢螺栓（性能等级3.6） 取20-25MPa，时取高直） 因选用石棉类填料介质，取 则 为了使填料压盖法兰盖强度达到要求所以取。填料箱长度 2.6.3 柱塞长度及质量的确定 柱塞长度 柱塞的材料选用38Cr，其密度为 柱塞的体积 柱塞质量 2.7 泵阀的设计 在大多情况下,泵阀主要是自动阀,只有当输送高粘度介质时,才采用强制阀，本设计采用自动阀。自动阀按照使用型式可分为弹簧阀和自重阀,前者常见的结构形式有盘形阀和环形阀,后者则多为球阀.在本次设计中采用锥形阀.锥形阀较平板阀在制造上略有复杂,但流道较平滑.流量系数较大,水力阻力小过流能力强,密封性能好,不论介质粘度高或粘度低都比较适宜,而且因阀板刚度较大,通常用于高压和超高压泵上。通过阀的理论平均流量： 阀座孔最大瞬时流速：一般按经验选取，流速过大，阻力损失小，影响泵的吸入性能；流速选取过小，则泵阀尺寸过大，泵阀质量也增大，总的范围可在内选取。因此，本设计在计算时取。阀孔座孔直径： 在本次设计中泵阀采用金属对金属接触密封阀板与阀座密封接触面宽度： 预取锥形阀的圆锥半角： 阀板直径： 密封面平均直径: 阀板与阀座密封接触面面积： 根据阿道尔夫试验系数： 结合泵阀芯的结构,预取阀芯质量： 泵阀的允许关闭速度： 阀板厚度的确定：对锥形阀： 阀板最大升程： 则对于平板阀流量系数不稳定值约在0.04左右,因此比值范围合适。阀导向杆直径： 2.8 吸、排液管孔直径计算这两个值的选取主要取决于吸入、排出管内介质的流速和，二者过大，水力阻力损失过大，消耗能量多，泵的吸入性能差，而且容易产生液缸内空化和汽蚀以及泵的过流量现象；二者过小，管路和液力端尺寸较大。在往复泵中，通常要限制、值，为了方便加工，取，则可以根据下式计算出、的值。 式中： 吸入管内径 ， 排出管内径, 泵的流量， 吸入管内介质的平均流速， 排出管介质的平均流速，3. 曲轴加工工艺分析3.1 曲轴零件图的结构分析3.1.1 零件的结构分析. 零件的功用曲轴是乳化液泵上极为重要的零件，他是将连杆传来的径向力转变成绕其本身轴线旋转的扭矩，并将此扭矩输出给乳化液泵。曲轴在工作时，受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴要具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好等条件。. 零件的结构特点与工艺性曲轴绝大部分是整体式。曲柄臂和连杆轴颈、主轴颈由圆角连接。曲轴在低转速时主要受到燃烧压力的作用，在高转速时主要受到惯性力和弯曲振动及扭转振动合成的附加力的作用。振动引起的附加力的精确计算非常复杂，所以常和实测并用。. 主要加工表面及其技术要求（1）主轴颈、连杆轴颈本身的精度，即尺寸公差等级IT6，表面粗糙度Ra值为3.20.32m。轴颈长度公差等级为IT6IT9。轴颈的形状公差，如圆度、圆柱度控制在尺寸公差的一半。（2）位置精度，包括主轴颈与连杆轴颈的平行度：一般为100mm之内不大于0.02mm；曲轴各主轴颈的同轴度：小型高速曲轴为0.025mm，中大型低速曲轴为0.030.08mm。（3）各连杆轴颈的位置度不大于20。3.1.2 计算生产纲领，确定生产类型乳化液泵曲轴，该产品年产量Q=100000（台/年），n=1（件/台），设其备品率a%为10%，机械加工废品率%为1%，现制定该曲轴零件的机械加工工艺规程。年生产纲领： 曲轴的年产量为111000件，现在已知该产品为中型机械，根据机械制造工艺学表1-3生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为大批量生产。3.1.3 零件毛坯的选择.零件的材料曲轴是乳化液泵上必须的传动件，要求具有较高的刚度、强度、耐磨性和平衡性。该零件的材料为45钢，轮廓尺寸不大且形状比较复杂，又属于大批量生产，因此采用模锻成型。.零件的毛坯及其制造曲轴零件的形状比较复杂，因此毛坯形状要与零件的形状尽量接近，即外形锻成三拐形式，两端空寂台阶不用锻出。毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。3.2 机械加工工艺规程的制定3.2.1曲轴的机械加工工艺分析1)该零件是三拐曲轴，故选用中心孔定位，它是辅助基准，装夹方便，节省找正时间，又能保证三处连杆轴颈的位置精度。但由于轴两端的轴颈分别是110mm和130mm，而三处连杆轴颈中心距分布在142mm的圆周上，故不能直接在轴端面上钻三对中心孔。于是，在曲轴毛坯制造时，预先铸造两端160mm的工艺搭子，这样就可以在工艺搭子上钻出四对中心孔，达到用中心孔定位的目的。2）在工艺搭子端面上钻四对中心孔，先以两主轴颈为粗基准，钻好主轴颈的一对中心孔；然后以这一对中心孔定位，以连杆轴颈为粗基准划线，再将曲轴放到回转工作台上，加工142mm、圆周120均布的三个连杆轴颈的中心孔，这样就保证了它们之间的位置精度。3）该零件刚性较差，应按先粗后精的原则安排加工顺序，逐步提高加工精度。对于主轴颈与连杆轴颈的加工顺序是，先加工主轴颈轴颈，然后再加工三个连杆轴颈及其他各处的外圆，这样安排可以避免一开始就降低工件刚度，减少受力变形，有利于提高曲轴的加工精度。4）由于使用了工艺搭子，铣键槽工序安排在切除中心孔后进行，故磨外圆工序必须提前在还保留工艺搭子中心孔时进行，同时要注意防止已磨好的表面被碰伤等。3.2.2 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定表3-1曲轴主轴颈的工序及公差工序名称工序余量经济精度工序尺寸及公差铸造1351粗车3.2mmIT11131.80-0.13精车1.3mmIT8 131.50-0.033磨削0.5mmIT6 130 表3-2曲轴连杆轴颈的工序及公差工序名称工序余量经济精度工序尺寸及公差铸造 1461粗车2.2mmIT10 143.80-0.084精车1.3mmIT8 142.50-0.033磨削0.5mmIT8142 表3-3 曲轴外圆的工序及公差工序名称工序余量经济精度工序尺寸及公差铸造 1561粗车3.5mmIT11152.50-0.13精车2mmIT8150.50-0.033磨削0.5mmIT11 1500.15 表3-4 曲轴外圆的工序及公差工序名称工序余量经济精度工序尺寸及公差铸造 1161粗车3.5mmIT11112.50-0.13精车2mmIT8110.50-0.033磨削0.5mmIT7 1100-0.0213.2.3 曲轴主要加工工序分析曲轴的主要加工表面为主轴颈、连杆轴颈、各外圆；次要加工表面为两端面、键槽。此外，还有检验、清洗、去毛刺等工序。 曲轴各主要表面的工序安排如下：（1）、主轴颈：粗车、精车、磨削；（2）、连杆轴颈：粗车、精车、磨削；（3）、外圆：粗车、精车、磨削；（4）、外圆：粗车、精车、磨削;.铣曲轴两端面,钻中心孔本工序在钻铣车组合车床上完成，主要保证曲轴总长及中心孔的质量，若端面不平则中心钻上的两切削刃的受力不均，钻头可能引起偏移而折断，因此采用先面后孔的加工原则。中心孔除影响曲轴质量分布外，它还是曲轴加工的重要基准，贯穿整个曲轴加工始终，因而直接影响曲轴加工精度。打中心孔在本次工艺设计中应考虑设备因素，采用找出曲轴的几何中心代替质量中心。打中心孔以毛坯的外表面作为基准，因而毛坯外表面质量好坏直接影响孔的位置误差。.曲轴主轴颈的车削由于曲轴年产量决定，主轴颈加工采用车削，在刚度较强的普通车床上进行。曲轴安装在前、后顶尖上,一端用大盘夹住而另一端用顶尖顶住，用硬质合金车几道工序上完成主轴颈的车削。由于加工余量大且不均匀，旋转不平衡，加工时产生冲击，因此工件要夹牢固。车床、刀具、夹具要有足够的刚性。主轴颈车削顺序是先粗车一端主轴颈及轴肩，然后以车好的主轴颈定位。另一侧以中心孔定位。车另一端主轴颈、轴肩及各个轴颈，半精车及精车都按此顺序进行，逐渐提高主轴颈及其他轴颈的加工精度。.曲轴连杆轴颈的车削主轴颈及其它外圆车好后，以主轴颈作为加工连杆轴颈的基准，采用专用的夹具车削连杆轴颈，车削同样在普通车床上进行。车削连杆轴颈需要解决的是角度定位，以及曲轴旋转的不平衡问题。这些都由专用夹具来保证，夹具体为一对用以定位的V型块组成，装在接盘上。接盘与车床过渡接盘靠中间的定位销定位并连接，接盘在过渡接盘上靠棱形定位销可转180度，依次车削两个连杆轴颈。V型块中心与车床主轴线距离一个曲轴半径。车削过程中，一端与曲轴主轴颈定位并夹紧，另一端靠偏中心座夹紧，中心座上钻有中心孔，中心孔偏心距同样为一个曲轴半径。用顶尖顶紧中心孔，这样就能保证连杆轴颈轴线与车床主轴线一致。安装夹具体的接盘上有平衡块，消除曲轴旋转时不平衡力矩的产生。曲轴加工时由于受到离心力和两顶尖的轴向压紧偏心力的作用，容易发生弯曲变形，为了加强工件刚度，用撑杆来撑住另一个曲拐的开移。车削连杆轴颈时为了使切削力不致于太大，每次车削余量控制在11.5mm内，同时车床旋转不能太高，刀具材料采用高速钢。.键槽加工对于该键槽的加工，其应安排在主轴颈精车工序之后，这样能保证定位精度及控制键槽的深度以及对称度。键槽加工是以两主轴颈定位，同样用专用夹具在普通铣床上进行。.轴颈的磨削由于主轴颈及连杆轴颈精度较高，尺寸精度为IT6级，表面粗糙度1.60.8m，并且具有较高的形状精度及位置精度。因此主轴颈与连杆轴颈精车后要进行磨削，以提高精度表面粗糙度。在工艺设计中，首先磨主轴颈然后磨连杆轴颈。中间主轴颈磨好后才能磨其余轴颈，磨主轴颈和连杆轴颈的安装方法基本上与车轴颈相同，磨主轴颈是以中心孔定位，在外圆磨床上进行，磨连杆轴颈则以经过精磨的两端主轴颈定位，以保证与主轴颈的轴线距离及平行度要求，磨连杆轴颈是在曲轴磨床上进行的。由于轴颈宽度不大，采用横向进给磨削法，生产率较高，磨轮的外形需仔细地修整，因为直接影响轴颈与圆角的形状，磨削余量根据车削后的精度而定，粗磨余量值每边0.20.3mm，精磨余量控制在0.10.15 mm内。在横向进给磨削中，磨轮对工件的压力很大，为避免曲轴弯曲，采用可以调节的中心架，否则就不能去掉上道工序留下的弯曲度，最好在这个轴颈的摆差减小后，再开始使用中心架。磨削主轴颈时应把两顶尖孔倒角处抹干净，去砂粒及油泥，确保加工基准中心孔的精度，磨削工序之前必须修研中心孔。3.2.4 曲轴机械加工工艺过程.三拐曲轴零件示意图 图3.1 三拐曲轴零件示意图分析：1）该工件为三拐曲轴，其形状复杂，加工技术要求较高。为加工三拐径，应制做专用工装夹具，其要求为，能够均分三等份 (曲轴三拐径偏心距为142mm)，并要保证回转平衡。2）工件加工时应将粗、精车分开，必要时也可以将粗、精磨分开，这样有利于提高工件的加工精度。3）为了使用专用夹具加工曲轴的三个拐径，在铸造工序上有意加大曲轴左端轴径尺寸，留出工艺键槽的加工余量。4）所有轴径及轴径线上的各部尺寸的加工均以两中心孔为定位基准，所以同轴度均由设备 (工艺)来保证。如需要检查两轴径同轴度，可以用一对标准的V形块支撑两个142mm的轴径，用百分表测量。5）曲轴偏距的检测可以参照单揭曲轴偏心距的检测方法进行检测。6)三个拐径120均布的检查，可参看图4.1，用一对标准V形块 (V形块安放在标准平台上)，支撑工件两端轴径142mm，然后调整两端便支撑处轴径的轴心线与平台平行。7)拐径轴线对轴径的轴线平行度误差，可在图3.1的基础上测出拐径外圆最高点处最长距离的两点差值，即为两轴线的平行度误差，三个拐径分别测量即可。.三拐曲轴机械加工工艺过程表3-5 三拐曲轴机械加工工艺过程工序号工序名称工序内容工艺装备1铸铸造（左端115mm处铸造尺寸为150mm）2清砂清砂3热处理人工时效处理4清砂细清砂5划线按毛坯外形找正，照顾各加工面，划外形尺寸线划线平台6铣端面经两轴径部分定位压紧分别铣两个端面保证总长尺寸840mmX62W（端铣）7钻孔以两主轴颈为粗基准，钻主轴颈一对中心孔8钻孔以主轴颈的一对中心孔定位，以连杆轴颈为粗基准划线，钻连杆轴颈的一对中心孔9车外圆车两端工艺搭子外圆160mmCW616310粗车夹右端外圆，找正两轴径外圆，顶左端中心孔，车两主轴径处及轴肩CW616311精车精车主轴颈及轴肩CW616312粗车采用专用工装装夹工件粗车曲轴三个拐径及拐径两个侧面，（可进行三等分分度）CW616313精车精车曲轴三个拐径及拐径两个侧面CW616314粗车粗车车个外圆尺寸CW616315精车精车各外圆尺寸CW616316检验检查曲轴偏心距17磨以两中心孔定位装夹工件，磨主轴颈两处至图样尺寸磨M824018磨以经过精磨的两端主轴颈定位，磨曲拐径三处至图样尺寸M1432A19磨夹工件左端，中心架夹右端130mm处找正，磨其它外圆至图样尺寸M1432A20划线划16mm10mm键槽划线平台表3-5续工序号工序名称工序内容工艺装备21铣以两主轴径定位装夹工件铣16mm10mm键槽铣床22钳修锉飞刺23检验磁粉探伤24检验按图样检验工件各部尺寸精度25入库涂油入库总 结至此，共绘制装配图、零件图、编写说明书，完成了乳化液泵的设计，乳化液泵的传动部件设计，曲轴的工装设计等任务。通过这次设计，对四年所学专业课程以及基础课等均有了比较系统，全面的复习,同时也发现了许多其中存在的问题,比如对所学知识的细节不够认真、查阅资料及有关手册的能力比较差等。经过同学之间相互帮助，以及知道老师认真帮助讲解，终于克服了设计中的许多问题，顺利完成了设计任务。同时养成了查资料的良好习惯， 树立起严肃求实的科学作风。因此这次设计增加了我们综合运用所学知识，解决实际问题的能力。通过这次设计，使自己树立了正确的设计思想，严谨求实的工作作风，培养了分析问题，提出问题，解决问题的能力，为我们将来顺利地步入工作岗位打下了许多坚实的基础，使我们更好地成为合格的工程技术人员，为我国的机械行业作出贡献。 参考文献. 郭卫、王云平主编，机械零件设计手册.北京：机械工业出版社，2003.11.唐建华主编，中国机械设计大典.南昌：江西科学技术出版社，2002.1.韩建勇主编，往复泵设计手册 .机械工业出版社，1987.2.机械设计手册编委会主编.机械设计手册.北京：机械工业出版社，2004.8.安琦、顾大强主编，机械设计.科学出版社，2008,6.周前、杨师斌主编，内燃机设计.吉林：中国农业机械出版社，1984 .任金泉主编，机械设计课程设计.西安交通大学出版社，2002，12.濮良贵、纪名刚主编，机械传动设计手册.江西科学技术出版社，2005.1.周哲波、姜志明主编，机械制造工艺学. 北京大学出版社,2012.1.张承国主编，机械制造技术基础.北京化学工业出版社，2011.8.第一汽车制造厂职工大学主编,机床夹具设计手册.上海科学技术出版社，1987.8.李云主编,机械制造工艺设计手册.北京机械工业出版社，1995.陈宏均主编，典型零件机械加工生产实例.机械工业出版社,2005.1外文资料The crank processes specification and development directionThe crank processes specificationThe crank specification is very high, its machine-finishing technological process different and the crank complex degree has the very big difference along with the production guiding principle, but includes following several main stages generally: Localization datum processing; Thick, lathe finishing and rough grinding each host neck and other outer annuluses; Che Lianjing; Drills the oil hole; Correct grinding each host neck and other outer annuluses; Correct grinding Lian Jing; Big, capitellum and key slot processing; Journal surface treatment; Transient equilibrium; Super finishing various journals.May see, the main neck or Lian Jing the turning working procedure all separates with the grinding working procedure, is often middle arrangement some different machined surfaces or the heterogeneity working procedure. After the rough machining can have the distortion, therefore the normal force reduces gradually; Because simultaneously thick, the precision work working procedure carries on separately before, the latter working procedure has the possibility to eliminate the working procedure error, finally obtains the very high precision and the very low roughness. Thick, the precision work separates, and arranges the alignment working procedure behind the cutting force big working procedure, guarantees the processing precision.In order to reduce the distortion which the cutting force causes, guaranteed when precision work precision request, correct grinding various journals, uses the single grinding wheel in turn grinding generally.The journal processing requests high, the main neck and the neck uses continually processes many times.Crank machining development directionAlong with our country numerical control engine bed unceasing increase, the crank rough machining will be widespread uses in the numerical control lathe, the numerical control the milling machine, the numerical control vehicle broaching machine and so on the advanced equipment to the main journal, the connecting rod journal carries on the numerical control turning, in the milling, the vehicle - broaching processing, by will effectively reduce the amount of deformity which the crank will process. The crank precision work will be widespread uses the CNC control the crankshaft grinding to carry on the correct grinding processing to its journal, this kind of grinder will provide grinding wheel automatic function requests and so on transient equilibrium installment, center rest automatic tracking unit, automatic survey, self-compensating system, grinding wheel automatic conditioning, permanent link speed, will guarantee the grinding quality the stability.In order to satisfy the processing request which the crank enhances day by day, set the very high request to the crankshaft grinding. The modern crankshaft grinding except must have the very high static state, the dynamic rigidity and outside the very high processing precision, but also requests to have the very high grinding efficiency and more flexibilities. In recent years, requested the crankshaft grinding to have the stable processing precision, for this, had stipulated to the crankshaft grinding process capability coefficient Cp1.67, this meant requested the crankshaft grinding the actual processing common difference to have the common difference which assigned compared to the crank small one half. Along with the modern actuation and the control technology, the survey control, CBN (cubic boron nitride) the grinding wheel and the advanced engine bed part application, for the crankshaft grinding high accuracy, the highly effective abrasive machining has created the condition. One kind calls it the connecting rod neck follow-up grinding craft. Has manifested these new technical synthesis application concrete achievement. This kind of follow-up grinding craft may obviously enhance the crank connecting rod neck the grinding efficiency, the processing precision and the processing flexibility. When carries on the follow-up grinding to the connecting rod neck, the crank take the main journal as the spool thread carries on revolving, and clamps the grinding all connecting rod neck in an attire. In the grinding process, the wheelhead realization reciprocation swing feed, tracks the biased rotation connecting rod neck to carry on the abrasive machining. Must realize the follow-up grinding, X axis besides must have the high dynamic performance, but also must have the enough tracking accuracy, guarantees the shape common difference which the connecting rod neck requests. The CBN grinding wheel application realizes the connecting rod neck follow-up grinding important condition. Because the CBN grinding wheel resistance to wear is high, in the grinding process medium plain emery wheel diameter is nearly invariable, a conditioning may the grinding 600800 cranks. The CBN grinding wheel also may use the very high grinding speed, may use generally on the crank