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刀桿手動(dòng)壓力機(jī)設(shè)計(jì)
摘要: 本課題是刀桿手動(dòng)壓力機(jī)的設(shè)計(jì)，針對機(jī)械裝置工作條件，設(shè)計(jì)符合實(shí)際工作要求的壓力機(jī)。壓力機(jī)的設(shè)計(jì)包括齒輪軸、齒條、箱體的設(shè)計(jì)和一些零部件的選用校核等。在設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)任務(wù)書提供的壓力機(jī)的長度、寬度、高度、行程等要求，完成壓力機(jī)的總體設(shè)計(jì)。對壓力機(jī)進(jìn)行受力分析，完成齒輪的設(shè)計(jì)。由于壓力機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)緊湊，齒輪與軸連成一體，做成齒輪軸結(jié)構(gòu)。在齒輪軸設(shè)計(jì)時(shí)候，完成選用軸承、擬定軸上的零件的裝配方案、校核軸的強(qiáng)度要求等工作。完成齒輪軸結(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)后，就可以進(jìn)一步確定與其嚙合的齒條的尺寸，并設(shè)計(jì)齒條的工藝規(guī)程。齒條的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)有兩種方案，比較兩種方案的優(yōu)劣，選擇合適的一種。軸承對壓力機(jī)的工作發(fā)揮著重要的作用，應(yīng)該校核其強(qiáng)度，設(shè)計(jì)其密封裝置等。在以上各項(xiàng)工作完成后，可以設(shè)計(jì)壓力機(jī)機(jī)身（箱體）的設(shè)計(jì)和軸承端蓋的設(shè)計(jì)。最后，還應(yīng)進(jìn)行成本校核，成本核算的實(shí)質(zhì)是一種數(shù)據(jù)信息處理加工的轉(zhuǎn)換過程，即將日常已發(fā)生的各種資金的耗費(fèi)，按一定方法和程序，按照已經(jīng)確定的成本核算對象或使用范圍進(jìn)行費(fèi)用的匯集和分配的過程。成本校核的目的是為了在滿足機(jī)械工作要求和加工精度的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出最經(jīng)濟(jì)廉價(jià)產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞: 壓力機(jī) 齒輪齒條機(jī)構(gòu) 成本校核
The design of Arbor Manual Press
Abstract:Holders of this issue is to manually press-style design, working conditions for mechanical devices, were designed to press the actual job requirements. The design of presses, including gear, rack, cabinet design and a number of components, such as the choice of checking. During the design process, according to mandate the provision of the Press book length, width, height, stroke and other requirements, the completion of the design press. Stress Analysis of Press to complete the design of gear. Completion of the structure of the design of gear, you can further complete the rack design, and design Process rack. Process design of the rack, there are two programs: one-piece small batch production and mass production. According to the actual situation of the workshop process to choose the appropriate line. As the press of the fuselage structure, connecting gear with the shaft, gear shaft into the structure. At the completion of the design of gear based on the complete selection of bearings, shaft to complete the design, preparation of parts of the assembly axis program, check-axis intensity of the work requirements. Bearing on the work of press plays an important role, we should check its strength, the design of the sealing devices. In the above work is completed, press frame can be designed (box) cover the design and the design of bearings. Finally, the cost of checking should be carried out, the real cost of information processing is a data processing conversion process. The purpose of the cost of checking is to meet the mechanical requirements and processing accuracy, based on the most economical to design low-cost products.
Keyword: forcing press rack and pinion agencies check the cost
目錄
1 前言
1.1 課題研究的目的及意義 …………………………………………（1）
1.1.1 手動(dòng)壓力機(jī)的研究目的 ………………………………………（1）
1.1.2 手動(dòng)壓力機(jī)的研究意義 ………………………………………（1）
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 …………………………………………………（1）
1.3 本課題研究內(nèi)容 …………………………………………………（2）
2 總體方案確定 ……………………………………………………（3）
3 齒輪的設(shè)計(jì)
3.1 選定齒輪類型、精度等級、材料和齒數(shù) ………………………（4）
3.2 齒輪設(shè)計(jì) …………………………………………………………（4）
3.2.1 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) …………………………………………（4）
3.2.2 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) …………………………………………（6）
3.3 齒輪的幾何尺寸計(jì)算 ……………………………………………（7）
4 軸的設(shè)計(jì)
4.1 初步確定軸的最小直徑大小 ……………………………………（10）
4.2 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………（10）
4.3 軸的校核 …………………………………………………………（12）
4.3.1 按軸的扭矩強(qiáng)度條件校核 ……………………………………（13）
4.3.2 按彎扭合成強(qiáng)度條件校核 ……………………………………（14）
5 軸承的選用與布置
5.1 軸承的選用與校核 ………………………………………………（16）
5.2 滾動(dòng)軸承的配置 …………………………………………………（17）
5.3 滾動(dòng)軸承的潤滑 …………………………………………………（17）
5.4 滾動(dòng)軸承的密封裝置 ……………………………………………（17）
6 壓力機(jī)箱體及附件設(shè)計(jì)
6.1 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………………（19）
6.2 軸承蓋的設(shè)計(jì) ……………………………………………………（19）
6.3 手柄的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 …………………………………………（20）
7 齒條和其工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
7.1 齒條參數(shù)的確定 …………………………………………………（21）
7.2 齒條工藝設(shè)計(jì)分析 ………………………………………………（22）
7.2.1 確定毛胚制造方法 ……………………………………………（22）
7.2.2 各平面加工方法確定 …………………………………………（23）
7.2.3 各平面加工余量確定 …………………………………………（23）
7.2.4 繪制毛胚圖 ……………………………………………………（24）
7.2.5 背吃刀量確定 …………………………………………………（24）
7.2.6 加工齒條刀具選擇………………………………………………（25）
7.2.7 選擇定位基準(zhǔn) …………………………………………………（25）
7.2.8 擬定零件加工工藝路線 ………………………………………（25）
8 成本核算
8.1 成本核算的概念和意義 …………………………………………（28）
8.2 產(chǎn)品生產(chǎn)成本項(xiàng)目 ………………………………………………（28）
8.3 生產(chǎn)成本的核算 …………………………………………………（28）
8.3.1 鑄件的成本核算 ………………………………………………（29）
8.3.2 直接材料成本核算 ……………………………………………（29）
8.3.3 直接人工成本核算 ……………………………………………（30）
8.3.4 制造成本核算 …………………………………………………（30）
8.3.5 壓力機(jī)成本價(jià)格總額 …………………………………………（30）
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………（31）
致謝 ………………………………………………………………………（32）
模擬氣體運(yùn)動(dòng)的快速壓縮機(jī)
M.G. MEERE1, B. GLEESON1 and J.M. SIMMIE2
Department of Mathematical Physics, NUI, Galway, Ireland
2Department of Chemistry, NUI, Galway, Ireland
Received 25 July 2001; accepted in revised form 8 May 2002
摘要:本文介紹了一種模型，其描述了天然氣等氣體混合物在快速壓縮機(jī)器里壓力，密度和溫度的變化。該模型包括一個(gè)耦合系統(tǒng)的非線性偏微分方程，還有正式的漸進(jìn)化數(shù)字的解決方案。使用 漸近技術(shù)，一個(gè)簡單的離散型算法表達(dá)了氣體的壓力，溫度和 密度的演化，核心數(shù)據(jù)來源于記錄室的記錄。結(jié)果表明，使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)該模型有有較好的計(jì)算和預(yù)測能力。
關(guān)鍵詞：快速壓縮機(jī)，震動(dòng)波，奇異攝動(dòng)理論
1 導(dǎo)言
1.1 快速壓縮機(jī)
一種快速壓縮機(jī)器設(shè)備用來研究自燃的氣體混合物在高壓和高溫條件下，尤其是在自動(dòng)點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī) 中（見[ 1-3 ]）。一個(gè)典型的內(nèi)燃機(jī)處于一個(gè)非常骯臟的和復(fù)雜的環(huán)境中， 這也促使壓縮機(jī)器的科學(xué)研究朝更清潔和更簡單的設(shè)置方向著快速發(fā)展。
圖1說明了兩個(gè)活塞式快速壓縮機(jī)器的基本情況。然而，單活塞機(jī)， 活塞在一頭，另一端是結(jié)實(shí)的墻壁，更典型。在本篇論文中，對單活塞和雙活塞壓縮機(jī)均有詳盡的闡述。
快速壓縮機(jī)器操作非常簡單----活塞壓縮處于封閉狀態(tài)的氣體混合物。封閉的壓縮氣體造成 氣體壓力，溫度和密度迅速增加。圖1 （a），1 （b）和1（c）分別快速壓縮機(jī)器之前，期間和之后的壓縮情況。這臺(tái)愛爾蘭國立大學(xué)的體積壓縮機(jī)器初步比例最后為1:12 ，這個(gè)值也是其他機(jī)器的典型值。在 結(jié)束壓縮時(shí)混合氣體由于被壓縮，溫度升高，可能發(fā)生自燃現(xiàn)象。
在圖2中，我們描述了H2/O2/N2/Ar混合物氣體的壓力概況（來自于布雷特的有關(guān)壓力的文獻(xiàn)）。在這圖，時(shí)間t = 0對應(yīng)于壓縮結(jié)束。我們注意到，在大部分的壓縮時(shí)間內(nèi)，容器內(nèi)部的溫度緩緩上升，但是壓縮快要結(jié)束之前（t=0),壓力急劇上升。壓縮結(jié)束時(shí)，壓力上升陡峭程度超出意料。
圖1的示意圖為我們簡要的描述了快速壓縮機(jī)的運(yùn)動(dòng)過程（a）為壓縮前，（b）、（C）分別為壓縮中和壓縮后
表格2中，說明了混合氣體（H2/O2/N2/Ar=2/1/2/3）的壓力變化概要，與哥爾韋的測量結(jié)果是一致的。它來源于文獻(xiàn)(4)，初步壓力和初始溫度分別為0.05MP和344開爾文。
曲線變化對應(yīng)于氣體混合物的點(diǎn)火。我們注意到，壓縮時(shí)間和延遲點(diǎn)火的時(shí)間均是（10）毫秒。
壓力是實(shí)驗(yàn)中衡量的唯一參數(shù)。然而，核心溫度的大小是化學(xué)家最感興趣的，因?yàn)樗械姆磻?yīng)都主要由溫度決定，盡管有時(shí)壓力也可能影響著化學(xué)反應(yīng)的速率。核心溫度測量的準(zhǔn)確性由于存在一個(gè)熱邊界層而出現(xiàn)較大誤差；下面就可看到一個(gè)筒形漩渦。然而，只要有實(shí)驗(yàn)的壓力數(shù)據(jù)，對應(yīng)的溫度可以用關(guān)系式:
ln(p/pi) =
進(jìn)行估算。在上面的關(guān)系式中，Ｔｉ和Ｐｉ是初始值，Ｔ和Ｐ是一段時(shí)間后的值，
γ (s)是絕熱指數(shù)。在實(shí)驗(yàn)中，初始核心溫度是３００開爾文，壓縮后的是１０００開爾文。
在這篇論文中，我們講討論混合氣體在壓縮中的變化，后壓縮變化不在考慮范圍之內(nèi)，但在后續(xù)的論文中我們將闡述。然而，這里提出的模型提供了純凈氣體和惰性氣體混合物的后續(xù)變化。參見３.５節(jié)
1.2 模型
我們假設(shè)壓縮室體積范圍為Ｘ，Ｔ＝０時(shí)，０＜Ｘ＜２Ｌ，Ｘ＝０對應(yīng)于左活塞的初始位置，X=2對應(yīng)于右活塞的初始位置。本篇論文中，我們假定氣體的運(yùn)動(dòng)是一維空間，氣體的流動(dòng)僅與X有關(guān)，并且T》0。這一假設(shè)其實(shí)影響挺大。因?yàn)楦呔S效應(yīng)在實(shí)驗(yàn)中時(shí)常產(chǎn)生，筒狀漩渦在活塞頭和汽缸壁更加顯著（參見文獻(xiàn)5 ）。由于氣缸壁的熱邊界層產(chǎn)生了這些漩渦，漩渦影響了氣缸中受壓氣體的運(yùn)動(dòng)。然而，這里一維空間的研究包括兩方面：1.通過在活塞頭引進(jìn)縫隙，可以成功抑制活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱邊界層（文獻(xiàn)6），從而使結(jié)果更加接近真實(shí)值。2.一維空間活塞運(yùn)動(dòng)的研究為高維空間研究提供了基礎(chǔ)。
現(xiàn)在，我們給三維空間一個(gè)控制方程。在文獻(xiàn)7中，提供了的完整的多氣體反應(yīng)的控制方程的演算；這些演算在這里就不贅述。模型中，我們研究了了許多簡化假設(shè)，上述文件將明確規(guī)定它們的產(chǎn)生。該模型有質(zhì)量守恒：
上式中，ρ = ρ(x, t) and v = v(x, t) a分別是氣體的密度和速度，X位置和T代表時(shí)間 。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，這些氣體指的是混合氣體，因此，如果有N種混合氣體,則：
,
這里ρi = ρi(x, t) 是混合氣體的密度 。V是混合氣體的平均速度。
其中，Yi = ρi/ρ ， vi = vi(x, t) 分別是i不同氣體成分的體積分?jǐn)?shù)和速度。參見文獻(xiàn)7。忽略驅(qū)動(dòng)壓力和粘性作用，可以用以下方程表達(dá)受力：
其中p = p(x, t) 表示壓力。假定氣體是理想的，可用以下方程表示：
其中T = T (x, t)溫度, R 是常數(shù)(8·314 JK?1mol?1), M是氣體的摩爾質(zhì)量
ni 和Wi 分別代表體積分?jǐn)?shù)和氣體摩爾質(zhì)量，A=6·022×molecules mol?1，方程如下：
u = u(x, t) 是氣體的內(nèi)能，有以下方程：
hi = hi(T ) 表示如下：
, i = 1, 2, . . . ,N,
T是相關(guān)的溫度，是N中氣體不變的比熱，忽略不同的氣體速度和熱輻射，有以下方程 : q = ?λ(T)，λ(T )是熱擴(kuò)散系數(shù).。
質(zhì)量分?jǐn)?shù)ρi/ρ是不要考慮的，因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)會(huì)改變氣體成分。但是，對許多系統(tǒng)，在分析壓縮氣體混合物時(shí)，化學(xué)效應(yīng)可以忽略不計(jì)。只有核心溫度上升到一定的水平，化學(xué) 反應(yīng)可以產(chǎn)生重大的影響，但這段時(shí)間通常很短（通常是幾毫秒）。然而，對某些不夠迅速的化學(xué)反應(yīng)它是可能大大影響 壓縮的。但是，我們在這里并不試圖演示該模型，而是采用易快速反應(yīng)的氣體。
把方程（4）及（6）代人（3），并使用（5）,我們得出最終形式方程：
平均的比熱。
1.3 .邊界和初始條件
我們假定的左，右活塞移動(dòng)速度分別 是V0和-V0 ，因此，它們的運(yùn)動(dòng)得到X = 和X = 2L- 。在現(xiàn)實(shí)中，活塞快速壓縮機(jī)器將花費(fèi)一些時(shí)間加速壓縮 ，慢慢停止。這是不難分析的。然而，考慮變化的活塞速度使得問題復(fù)雜化了，我們將把活塞的運(yùn)動(dòng)速度簡單化，因?yàn)榭傮w模型的運(yùn)動(dòng)一旦完成，活塞的速度基本穩(wěn)定；參見3.4節(jié)。我們假定活塞所在的溫度恒定，即T0.所以，對于左邊的活塞：
v = V0, T = T0 ， x = V0t,
對右活塞
v = ?V0, T = T0 ， x = 2L ? V0t .
氣缸中的氣體初始速度為零.
v = 0, T = T0, p = p0, ρ = ρ0 ， t = 0,
P0和ρ0保持不變。很明顯，由方程2，我們得出:
但是，上式并沒有考慮范圍和初始條件。根據(jù)已知的條件我們列出：
v(x, t) = ?v(2L ? x, t), T (x, t) = T (2L ? x, t), p(x, t) = p(2L ? x, t),
ρ(x, t) = ρ(2L ? x, t).
我們考慮氣體的運(yùn)動(dòng)模型V0t
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