零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))目 錄第一章 緒論11.1 引言11.2課題來源及研究的目的和意義11.3 同類設(shè)備目前的發(fā)展?fàn)顩r11.4 論文體系和主要內(nèi)容21.5 論文主要內(nèi)容2第二章 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理及主要組成42.1機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的概述42.2 機(jī)構(gòu)的選擇及各部分采用形式的確定52.2.1零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)52.2.2 提升機(jī)構(gòu)72.3 翻轉(zhuǎn)過程的運(yùn)動(dòng)和位置分析72.3.1提升過程72.3.2 翻轉(zhuǎn)過程92.4小車附件的布置9第三章 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核103.1齒輪的設(shè)計(jì)與校核103.1.1 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和各分配傳動(dòng)比103.1.2 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算113.

2、2 軸的校核及計(jì)算153.3滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算213.4 鍵連接的選擇和計(jì)算233.5 聯(lián)軸器的選取243.6箱體及其附件的設(shè)計(jì)243.7液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核253.8 提升鉤子的設(shè)計(jì)32第四章 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的三維建模及二維圖紙334.1主要零件的三維建模334.2 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝配的三維建模過程及其模型384.2.1 減速器的三維建模過程384.2.2 小車的三維建模過程及其模型404.2.3零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的整體三維建模過程及其模型404.3零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的二維圖紙 (見附錄)40第五章 總結(jié)與展望415.1全文總結(jié)415.2本文的創(chuàng)新點(diǎn)415.3展望41致謝43參考文獻(xiàn)

3、44附錄:4546第一章 緒論1.1 引言隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展,節(jié)能減排日益成為人們普遍關(guān)注的問題。節(jié)省能源減少垃圾廢棄物的排放既符合社會(huì)發(fā)展的主題,也是一個(gè)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)與世界之林的一項(xiàng)重要指標(biāo)。零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)純綠色的機(jī)械產(chǎn)品,采用手柄連接二級(jí)減速器,實(shí)現(xiàn)工件的翻轉(zhuǎn),通過減速器的減速,從而減少需要轉(zhuǎn)動(dòng)的力與力矩,使輸出功率與負(fù)載的變化而變化,操作簡(jiǎn)單使用方便??梢詼p少工人手動(dòng)的翻轉(zhuǎn)工件,節(jié)約了人力物力,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。最重要的是零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)節(jié)約能源,符合當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的主題,隨著能源的日益匱乏,加工制造的工藝水平的提高,相信零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)會(huì)應(yīng)用的越來越廣。1.2課題來源及研究

4、的目的和意義隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,基礎(chǔ)建設(shè)迅猛增長(zhǎng),各類工程機(jī)械的需求量大幅增加。工程機(jī)械制造中,車架等焊接結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)占有很大的比重。在此設(shè)計(jì)中要求是工件翻轉(zhuǎn),以便于安裝零部件。為了保證安裝構(gòu)件的安裝質(zhì)量,有必要大力發(fā)展能提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量的相應(yīng)安裝設(shè)備。在大型結(jié)構(gòu)件的安裝及機(jī)加工過程中,有些工件需180度翻轉(zhuǎn)。一般的做法是用行車起吊,升高一端后移動(dòng)再放下來翻轉(zhuǎn)工件。對(duì)于大型結(jié)構(gòu)件來說,這種操作相當(dāng)危險(xiǎn),而且還受行車起吊高度的限制。另一種就是吊上翻轉(zhuǎn)機(jī)進(jìn)行翻轉(zhuǎn),但這種做法由于工件旋轉(zhuǎn)半徑大,裝夾位置高,操作安全性差。還有一種做法就是像翻書一樣的翻轉(zhuǎn),翻書形式翻身雖然操作位置低,但占有的空間非常

5、大。如果先低位裝夾,再將工件上升到一定的高度后翻轉(zhuǎn),完成后再下降拆卸,則生產(chǎn)效率低,設(shè)備制造成本高。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),大型結(jié)構(gòu)件翻身的生產(chǎn)安全隱患,在工程機(jī)械制造領(lǐng)域普遍存在。針對(duì)該情況,設(shè)計(jì)了零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),適用于中小型工件的翻轉(zhuǎn),在使用操作過程中,安全可靠,操作簡(jiǎn)單。1.3 同類設(shè)備目前的發(fā)展?fàn)顩r對(duì)于零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),現(xiàn)在已有很多的形式。如有框架式、頭尾架式、鏈?zhǔn)健h(huán)式、推舉式等。并已在實(shí)際生產(chǎn)中用于各種工件的翻轉(zhuǎn)。目前國(guó)內(nèi)還未對(duì)各種形式的翻轉(zhuǎn)機(jī)制訂出系列標(biāo)準(zhǔn),但國(guó)內(nèi)已有廠家生產(chǎn)頭尾架式的翻轉(zhuǎn)機(jī),并成系列。另外,配合焊接機(jī)器人使用的框架式、頭尾架式翻轉(zhuǎn)機(jī),國(guó)內(nèi)外均有生產(chǎn)。它們都是點(diǎn)位控制,控制

6、點(diǎn)數(shù)以使用要求而定,但多為2點(diǎn)(每隔180)、4點(diǎn)(每隔90)、8點(diǎn)(每隔45)控制,翻轉(zhuǎn)速度以恒速的為多,但也有 變速的。翻轉(zhuǎn)機(jī)與機(jī)器人聯(lián)機(jī)按程序動(dòng)作,載重量多在203000Kg之間。例如我國(guó)汽車、摩托車等制造行業(yè)使用的弧焊機(jī)器人加工中心,已成功地采用了國(guó)產(chǎn)頭尾架式和框架式的焊接翻轉(zhuǎn)機(jī),由于是恒速翻轉(zhuǎn),點(diǎn)位控制,并輔以電磁制動(dòng)和汽缸錐銷強(qiáng)制定位,所以多采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、普通齒輪副減速,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的制造精度比軌跡控制的低1到2級(jí),造價(jià)便宜。提升機(jī)構(gòu)主要有機(jī)械式和液壓式兩種,且各種提升設(shè)備已形成標(biāo)準(zhǔn)系列。在這里就不在做詳細(xì)的闡述。機(jī)械式與液壓式起升機(jī)構(gòu)的應(yīng)用:主要介紹了機(jī)械式和液壓式起升機(jī)構(gòu)

7、的基本分類,以及這兩種機(jī)構(gòu)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。起升機(jī)構(gòu)可分為機(jī)械式和液壓式兩種。機(jī)械式起升機(jī)構(gòu)包括:(1)嚙合式驅(qū)動(dòng)裝置a)用于主要為提升件貨的繩索卷繞式起升機(jī)構(gòu)b)用于雙繩或四繩抓斗的繩索卷繞式起升機(jī)構(gòu)c)鏈條卷繞式起升機(jī)構(gòu)。d)螺桿或針齒條以及齒條起升機(jī)構(gòu)(2)驅(qū)繩輪起升機(jī)構(gòu)的摩擦式驅(qū)動(dòng)裝置液壓式起升機(jī)構(gòu)a) 壓缸起升機(jī)構(gòu)b) 壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的繩索卷繞起升機(jī)構(gòu)1.4 論文體系和主要內(nèi)容1.5 論文主要內(nèi)容第一章:緒論,主要就零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀、課題提出的來源、應(yīng)用的前景等進(jìn)行分析和闡述。第二章:介紹零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理和主要組成,主要對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)程進(jìn)行理論概述,然后在理論基礎(chǔ)

8、上,應(yīng)用到實(shí)際中去,采用“演繹推理”的方法,導(dǎo)出零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理和其主要機(jī)構(gòu)組成。第三章:零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的主要零部件的研究,從機(jī)械系統(tǒng)的四個(gè)組成部分:動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分和控制部分對(duì)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)研究,為了更好的說明所設(shè)計(jì)研究的零部件,插入相關(guān)零部件的主要視圖。第四章:通過proe軟件對(duì)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)每個(gè)零件進(jìn)行三維建模,力求能夠完整的表述整體結(jié)構(gòu),最后進(jìn)行零件裝配,能夠?qū)φ麄€(gè)外形有個(gè)整體的了解,對(duì)選別機(jī)的裝配過程進(jìn)行詳實(shí)的描述。最后一章:總結(jié)和展望,對(duì)整個(gè)研究課題進(jìn)行總結(jié),概括全文內(nèi)容和主要工作;提出本文創(chuàng)新點(diǎn),并對(duì)未來提出展望,確定進(jìn)一步研究?jī)?nèi)容。第二

9、章 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作原理及主要組成2.1機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程的概述人類在不同的階段會(huì)提出不同的需求,一種需求滿足后,又會(huì)在此基礎(chǔ)上提出更新、更高的要求。設(shè)計(jì)的目的正是為了滿足人類不斷提高的需求,是人類征服自然、改造自然的基本活動(dòng)之一。設(shè)計(jì)的過程指的是從接到設(shè)計(jì)任務(wù)、確定設(shè)計(jì)要求到完成整個(gè)設(shè)計(jì)工作的全過程。為了更好地完成設(shè)計(jì)任務(wù),設(shè)計(jì)人員針對(duì)設(shè)計(jì)工作的具體步驟所制訂的計(jì)劃與安排,稱為設(shè)計(jì)進(jìn)程。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)程通常為四段式, 即產(chǎn)品規(guī)劃階段、方案設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段,關(guān)系如圖2-1所示。明確設(shè)計(jì)要求任務(wù)產(chǎn)品規(guī)劃原理方案設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)試驗(yàn)試制投產(chǎn)圖2-1 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)程產(chǎn)品

10、規(guī)劃階段的主要任務(wù)是通過市場(chǎng)調(diào)研、技術(shù)調(diào)研、社會(huì)環(huán)境調(diào)研來制訂可行性研究報(bào)告和設(shè)計(jì)要求表,本篇的產(chǎn)品規(guī)劃內(nèi)容在第一章緒論作了詳細(xì)說明。方案設(shè)計(jì)階段是設(shè)計(jì)進(jìn)程中一個(gè)十分重要的階段,設(shè)計(jì)人員根據(jù)設(shè)計(jì)要求表的各項(xiàng)要求,運(yùn)用自己所掌握的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以及在產(chǎn)品規(guī)劃中所收集的全部資料,構(gòu)思出滿足設(shè)計(jì)要求的原理解答方案,原理解答方案是一種初步考慮結(jié)構(gòu)形狀并能完成所需功能的原理組合,本篇的原理解答方案在本章的第二節(jié)作詳細(xì)的研究,技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段的工作成果有:參數(shù)尺寸計(jì)算、結(jié)構(gòu)裝配草圖總體圖和外形圖、全部生產(chǎn)圖紙技術(shù)文件,本篇的這兩個(gè)階段主要見第三章零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的主要零部件設(shè)計(jì),并且按機(jī)械系統(tǒng)的組成

11、:動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分和控制部分進(jìn)行分析研究。2.2 機(jī)構(gòu)的選擇及各部分采用形式的確定根據(jù)對(duì)題目“翻轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”可知,該機(jī)構(gòu)主要有兩部分組成,即翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu),現(xiàn)分別對(duì)這兩種機(jī)構(gòu)進(jìn)行討論。2.2.1零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是將工件沿水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)或傾斜,使之處于有利于加工位置的變位設(shè)置機(jī)構(gòu)。最為常見的有框架式、頭尾架式、鏈?zhǔn)?、環(huán)式、推舉式等零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1鏈?zhǔn)搅慵S梅D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)鏈?zhǔn)搅慵S梅D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式如下圖圖2-2鏈?zhǔn)搅慵S梅D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由圖可知,鏈?zhǔn)搅慵S梅D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,因?yàn)椴捎面湕l支撐,對(duì)箱形斷面的角接焊縫也同樣適用,其缺點(diǎn)是焊縫對(duì)中較費(fèi)時(shí),焊接是在自由狀態(tài)下焊

12、接,不便于用夾具控制焊接變形。2推舉式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)推舉式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如下圖圖2-3推舉式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)推舉式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單,且能翻轉(zhuǎn)的工件類型也較多,但這種結(jié)構(gòu)一次最多只能翻轉(zhuǎn)90,翻轉(zhuǎn)后工作臺(tái)需要復(fù)位。對(duì)于大角度的翻轉(zhuǎn)效率低下。3小車式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)小車式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)如下圖:圖2-4 小車式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)該零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成為一個(gè)小車的形狀,小車的推手是一個(gè)可以搖動(dòng)的擺桿。在工作時(shí)首先將小車推到工件處,利用小車上的鉤子將工件勾住,然后利用小車推手的擺動(dòng),推到液壓機(jī)構(gòu)的工作。液壓部分是采用液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟恚脫u桿將液壓油壓入到支撐油缸內(nèi),使整個(gè)小

13、車基座提升,小車上裝有導(dǎo)軌,可以使得工件在勾住后,可以前后左右的移動(dòng)。翻轉(zhuǎn)過程主要是二級(jí)減速器的翻轉(zhuǎn),利用手柄與減速器連接,帶動(dòng)夾持工具夾持著工件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。之所以設(shè)計(jì)成二級(jí)減速,這樣可以減小手柄的施力,通過設(shè)定一定的傳動(dòng)比,盡可能的減少力矩,從而降低勞動(dòng)強(qiáng)度。根據(jù)以上三種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),考慮結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和工作效率,結(jié)合工件的形狀和翻轉(zhuǎn)的難易程度,選擇小車式翻轉(zhuǎn)比較實(shí)用。小車式零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操作起來非常簡(jiǎn)單。2.2.2 提升機(jī)構(gòu)提升機(jī)構(gòu)分為機(jī)械式和液壓式兩種,現(xiàn)對(duì)這兩種機(jī)構(gòu)進(jìn)行比較,以確定最終采用的機(jī)構(gòu)形式。液壓式提升機(jī)構(gòu)是常用提升機(jī)構(gòu)中的一種。它采用液壓作為動(dòng)力源。包括有使用液壓馬達(dá),其執(zhí)行提

14、升的機(jī)構(gòu)同機(jī)械式。還有采用液壓缸進(jìn)行提升。由于液壓缸的行程有限,對(duì)于較大行程的提升都設(shè)計(jì)有增加行程的裝置,如X形的支架。因此,液壓式提升機(jī)構(gòu)多用于升降臺(tái)、汽車翻斗等不需要很大行程,但卻有較大載重的設(shè)備中。機(jī)械式提升機(jī)構(gòu)通常是以省力的鋼絲繩滑輪組作為執(zhí)行構(gòu)件的,所以可以有較大的提升范圍,滑輪組一般使用定滑輪、定滑輪和動(dòng)滑輪、雙聯(lián)滑輪組(四分支)、雙聯(lián)滑輪組(八分支)等 幾種形式。另外在機(jī)械式提升機(jī)構(gòu)中,也有采用齒輪和齒條進(jìn)行提升。液壓式提升機(jī)構(gòu)的運(yùn)行比較平穩(wěn),容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速及過載保護(hù),且裝置的使用壽命較長(zhǎng)。但液壓提升機(jī)構(gòu)中的油液較易受溫度變化的影響,同時(shí)油液還有泄露的問題。另外,機(jī)械式提升機(jī)構(gòu)

15、大多都是采用提拉的方式提升重物,而液壓式提升機(jī)構(gòu)主要采用推舉的方式提升重物。考慮液壓傳動(dòng)具有在同樣的驅(qū)動(dòng)功率下,液壓裝置的重量更輕、體積更小及耐沖擊的特點(diǎn)。選用液壓式提升機(jī)構(gòu)作為工件的提升裝置。由于系統(tǒng)不需要較大的提升行程,所以使用液壓缸直接推動(dòng)翻轉(zhuǎn)架進(jìn)行提升即可,這樣做,雖然要使用較多的液壓缸,但可以簡(jiǎn)化提升機(jī)構(gòu),所有翻轉(zhuǎn)架的液壓缸都由一個(gè)泵源提供動(dòng)力,即可保證液壓缸的同步動(dòng)作,也可以減少空間的使用。2.3 翻轉(zhuǎn)過程的運(yùn)動(dòng)和位置分析該零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作過程包括工件的提升和翻轉(zhuǎn)兩步工序。2.3.1提升過程提升過程是翻轉(zhuǎn)進(jìn)行的第一步,先將小車推到工件的上方,然后放下鉤子用鉤子勾住工件的上沿處

16、,然后擺動(dòng)小車的推手,根據(jù)小車與液壓缸組成的搖桿滑塊機(jī)構(gòu),滑塊即相當(dāng)于液壓缸中的活塞桿,通過搖桿的前后擺動(dòng),帶動(dòng)著活塞桿做往復(fù)的運(yùn)動(dòng),從而不斷的將液壓油壓入到工作液壓缸中,推動(dòng)著整個(gè)小車機(jī)構(gòu)的提升。圖2-5液壓升降車零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)就是基于圖2-5的液壓升降小車的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在小車推手和底部有一動(dòng)力液壓缸相連接。對(duì)小車進(jìn)行改造,工作原理圖即如圖2-6。圖2-6液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟砣鐖D2-6,圖中1即代表小車的推手,3是動(dòng)力液壓缸,4、5則分別為單向閥,9為卸載閥,6為工作液壓缸。整個(gè)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由3個(gè)液壓缸組成,一個(gè)動(dòng)力液壓缸安裝在小車的尾部,另外兩個(gè)裝在小車的前方起到支撐和提

17、升的作用。1桿的上下往復(fù)擺動(dòng)帶動(dòng)活塞桿2經(jīng)液壓油源源不斷的壓入到工作液壓缸6中,在此過程中,在缸體中液壓油壓力的作用下,8重物開始提升。當(dāng)需要工件下降時(shí)挨凍卸載閥9使液壓油在重物重力的作用下,流回油池,從而工件下降。單向閥4的作用是保證在1桿壓油時(shí)液壓油壓入液壓缸中,而液壓油不會(huì)流回油池。單向閥5是保證桿1在抽油時(shí)只能從油池中抽油,而液壓缸中的油也不會(huì)流入工作液壓缸中。利用搖桿1的往復(fù)運(yùn)動(dòng)將液壓油源源不斷的壓入油缸從而完成工件的提升過程。2.3.2 翻轉(zhuǎn)過程圖2-7二級(jí)減速器零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)過程是利用二級(jí)減速器來實(shí)現(xiàn)的。如圖2-7所示,通過手柄1與二級(jí)減速器相連接,搖動(dòng)手柄帶動(dòng)二級(jí)減速器的

18、運(yùn)動(dòng),從而帶動(dòng)裝夾工具2的轉(zhuǎn)動(dòng)。在第一步提升過程后,利用小車支架上的軌道將工件移至裝夾工具處,因要翻轉(zhuǎn)的工件是兩邊較粗中間細(xì)的形狀,所以利用2可將工件固定在裝夾工具上,為了防止工件翻轉(zhuǎn)不穩(wěn)定,可以在裝夾工具2的開口處上下加一擋板,將工件穩(wěn)定的控制在裝夾工具上。通過一定的傳動(dòng)比,可以重物較大的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為施加于手柄很小的力矩。這樣當(dāng)翻轉(zhuǎn)工件時(shí)只需很小的力矩即可使工件翻轉(zhuǎn),可以極大的節(jié)省人力及物力。2.4小車附件的布置提升鉤子的材料取為橡膠制成。兩個(gè)鉤子均勻的布置在縱向支撐架上,小車橫梁加工成導(dǎo)軌形式,橫向支撐架可以在導(dǎo)軌上前后移動(dòng),縱向支撐架可以在橫向制成架上左右移動(dòng)。這樣,當(dāng)鉤子鉤住工件后,可以

19、在導(dǎo)軌上前后移動(dòng),也可以在工型制成架上左右移動(dòng)。由此可是避免裝夾工件時(shí)的不便,由鉤子直接將工件安置在裝夾工具上進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。第三章 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核3.1齒輪的設(shè)計(jì)與校核3.1.1 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和各分配傳動(dòng)比1. 各級(jí)傳動(dòng)效率聯(lián)軸器效率1 =0.99滾動(dòng)軸承效率2 =0.980.980.98=0.941閉式齒數(shù)傳動(dòng)效率3 =0.970.97=0.941零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)效率4 =0.96傳動(dòng)裝置的總效率總應(yīng)為組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率的乘積,即:總 =0,990.9410.9410.96=0.841負(fù)載功率Pw=FV/1000=20.1=0.2kw輸入功率Pd

20、=Pw/總=0.2/0.841=0.24kw2. 確定總的傳動(dòng)比i總 =10分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比i總=i1 i2 取定i1=4,i2=23. 計(jì)算各軸的動(dòng)力和動(dòng)力參數(shù) 各軸的轉(zhuǎn)速 軸:n4=/2=9.55/1=9.55r/min 軸:n3= n4=9.55 r/min 軸:n2=n3i2=9.552.5=23.875 r/min 軸:n1=n2i1=23.8754=95.5 r/min各軸的輸入功率軸:P1=Pd1 =0.240.99=0.2376 kw軸:P2=P123=0.23760.980.97=0.2259 kw軸:P3=P223=0.22590.980.97=0.2147 kw軸:P4

21、=P324=0.21470.960.98=0.2083 kw到軸的輸出功率分別為輸出功率乘以軸承的效率0.98 各軸轉(zhuǎn)矩 軸:T1=9550Pd/n1=95500.24/95.5=24 Nm 軸:T2=T1i123=2440.980.97=91.26 Nm軸:T3=T2i223=91.262.50.980.97=216.87 Nm 軸:T4=T324=216.870.960.98=210.41 Nm到軸的輸出轉(zhuǎn)矩則分別為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率0.98.3.1.2 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 材料選擇齒輪 初選大小齒輪的材料均為45鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,其硬度在48-55HRC,齒輪的等級(jí)精度為8級(jí)。

22、由于減速器要求傳動(dòng)平穩(wěn),所以用圓柱斜齒輪,初選=。2. 計(jì)算高速級(jí)齒輪 . 查取教材可得:KA=1.35,KV=1.11,K=1.2,K=1.1;K= KAKVKK=1.351.111.21.1=1.978 (3-1)式中,為使用系數(shù),為動(dòng)載系數(shù),為齒間載荷分配系數(shù),為齒向載荷分配系數(shù)。傳動(dòng)比i=4由查表可得各數(shù)據(jù)如下: ZH=2.47,ZE=189.8,Z=0.88,取=10,則Z=0.99接觸疲勞施加應(yīng)力查圖可知:=600Mpa;=1.1則應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N1=60n1jlh=6095.5158250=5.73108N2=N1/i=5.73108/4=1.44107又查表可知:1 則:=60

23、0/1.2=500 (3-2)式中,為應(yīng)力循環(huán)次數(shù)影響的系數(shù),S為疲勞強(qiáng)度安全系數(shù),為齒面接觸疲勞強(qiáng)度極限,為齒面接觸疲勞應(yīng)力。計(jì)算小齒輪的最小直徑,取尺寬系數(shù)=1.2d1 (3-3)=37.50mm式中,為彈性影響系數(shù),為尺寬系數(shù)。確定中心距aa=37.5/2=108.75mm應(yīng)盡量圓整成尾數(shù)為0或5,以便于制造和測(cè)量,又由于所計(jì)算尺寸太小,適當(dāng)?shù)姆糯笾行木?,故取中心距a=200mm。選定模數(shù)mn、齒數(shù)z1、z2和螺旋角a=一般取z1=17-30,=8。-11。,初選z1=30,=10。,則z2=iz1=430=120mn=2200/150=2.62 由標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)取mn=3mm,則z1+z2=

24、131.3取z1+z2=131則z1=26.2取z1=26z2=131-26=104齒數(shù):z2/z1=101/26=3.85可用,于是=10.74 滿足要求計(jì)算齒輪的分度圓直徑小齒輪d1=82.44mm大齒輪d2=332.8mm齒輪寬度b=1.282.44=98.9mm圓整取大齒輪寬度b2=100mm取小齒輪寬度b2=105mm校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度查表可知:=275Mpa根據(jù)z1、z2查表則有: 則=70.95Mpa (3-4)式中,為齒形系數(shù),為應(yīng)力修正系數(shù),為重合度系數(shù)。 所以兩齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求,此設(shè)計(jì)合理。3.計(jì)算低速級(jí)齒輪查取教材可得:傳動(dòng)比i=2.5由查表可得各數(shù)據(jù)如下

25、:取,則.接觸疲勞施用應(yīng)力查表可知:;則應(yīng)力循環(huán)次數(shù): 又查圖可知: 則:計(jì)算小齒輪的最小半徑,取尺寬系數(shù)d1=63.91mm取定中心距aa=63.913.5/2=111.8mm應(yīng)盡量圓整成尾數(shù)為0或5,以便于制造和測(cè)量,又由于所計(jì)算尺寸太小,適當(dāng)?shù)姆糯笾行木啵嗜≈行木郺=240mm。選定模數(shù)mn、齒數(shù)z1、z2和螺旋角a=一般取z1=17-30,=8。-15。,初選z1=25,=10。,則z2=iz1=2.525=62.5=62mn=2240/87=5.43mm由標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)取mn=6mm,則z1+z2=78.8=79取z1+z2=79則z1=23取z1=23z2=79-23=56齒數(shù):z2/

26、z1=56/23=2.43可用,于是=9.068。滿足要求計(jì)算齒輪的分度圓直徑小齒輪d1=139.75mm大齒輪d2=340.25mm齒輪寬度b=1.2139.75=167.7mm圓整取大齒輪寬度b2=170mm取小齒輪寬度b2=175mm校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度查表可知: ; ;根據(jù)z1、z2查表則有: 則=39.2Mpa所以兩齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求,此設(shè)計(jì)合理。3.2 軸的校核及計(jì)算1 計(jì)算軸的直徑計(jì)算軸的最小直徑(查表可知取C=110)軸:最小直徑為 (3-5)式中,p為軸傳遞的功率,n為軸的轉(zhuǎn)速。考慮到手柄,取最小直徑為16mm軸:最小直徑為考慮到深溝球軸承的直徑,取最小直徑為25

27、mm軸:最小直徑為考慮到夾持工具的尺寸,取最小直徑為35mm2 校核對(duì)軸進(jìn)行校核選材為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,其機(jī)械性能由教材可查知,軸3的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖 圖3-1 軸的結(jié)構(gòu)尺寸圖. 求作用在齒輪上的力:d=90mm, (3-6)式中,為法向壓力角,為節(jié)圓壓力角。圖3-2 軸的受力簡(jiǎn)圖求作用在軸上的支反力A水平支反力: 得垂直支反力:得 B.做出彎矩圖根據(jù)上述簡(jiǎn)圖,分別求出水平面和垂直平面內(nèi)各力產(chǎn)生的彎矩:,總彎矩 (3-7)得. 作出扭矩圖作出計(jì)算彎矩圖 (3-8)式中,為折合系數(shù)。校核軸的強(qiáng)度,故安全作出受力圖,彎矩圖,扭矩圖精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 截面左側(cè)抗彎截面模量按教材的公式計(jì)算可知抗彎界面

28、模量 圖3-3受力圖,彎矩圖,扭矩圖截面左側(cè)的彎矩抗彎截面扭矩截面上的彎曲應(yīng)力 (3-9)式中,M為彎矩,W為軸的抗彎截面模量。截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 (3-10)式中,為軸的抗扭截面模量。因 由查表計(jì)算可知,理論應(yīng)力集中系數(shù)又查表查得軸的材料敏性系數(shù)為q=0.6故應(yīng)力集中系數(shù)為 (3-11)式中,q為材料敏性系數(shù),為理論應(yīng)力集中系數(shù)。查表得彎曲尺寸系數(shù), 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工,得變現(xiàn)質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理,即 計(jì)算綜合系數(shù)值為 (3-12)式中,、分別為應(yīng)力集中系數(shù),、分別為彎曲尺寸系數(shù)及扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù),、分別為質(zhì)量系數(shù)。材料特性系數(shù)計(jì)算安全系數(shù) (3-13)S=1.5式中,為計(jì)算安全系

29、數(shù),為僅受彎矩作用時(shí)的安全系數(shù),為僅受扭矩作用時(shí)的安全系數(shù)。故可知其安全. 截面右側(cè)抗彎截面模量可由教材公式可知抗扭截面模量彎矩M=1.86截面上的扭矩T=截面上彎曲切應(yīng)力截面上扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 過盈配合處的/值,由手冊(cè)可查之, 于是得軸按磨削加工,得變現(xiàn)質(zhì)量系數(shù)為 軸在截面的安全系數(shù)S=1.5故該軸的強(qiáng)度也是足夠的,又因本傳動(dòng)無(wú)大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)對(duì)稱性,故可略去靜強(qiáng)度的校核。3.3滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算由條件知,減速器工作期限十年,兩班制工作,則軸承的預(yù)計(jì)壽命為選擇軸承軸承1 深溝球軸承6009 GB/T276-1994軸承2 深溝球軸承6012 GB/T276-1994軸承3 深溝球

30、軸承6004 GB/T276-1994校核軸承(軸3)深溝球軸承6009 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得 查教材表格可知=1.0 得 故1邊為緊邊,所以計(jì)算當(dāng)量載荷,軸承受力如圖:圖3-4軸承的受力圖軸承1: 由教材可知e1,由教材可知 (3-14)式中,為載荷系數(shù),x、y分別為徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)。 軸承壽命= (3-15)式中,n為軸的轉(zhuǎn)速,C為額定動(dòng)載荷,p為軸承所受的動(dòng)載荷,為球軸承的壽命系數(shù)。故軸承的選擇合乎要求校核軸承深溝球軸承6004,查設(shè)計(jì)手冊(cè)可知, 得,圖3-5軸承的受力圖故軸承1為緊邊,所以計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷軸承1:,查教材可知,由表可知,軸承壽命=壽命選用合乎要求。校核軸承深溝球軸承

31、6012,查設(shè)計(jì)手冊(cè)可知,圖3-6軸承的受力圖,得 , 由圖可知1邊為緊邊,所以計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷軸承1:,查教材可知,由表可知,軸承壽命=壽命選用合乎要求。3.4 鍵連接的選擇和計(jì)算根據(jù)軸的各個(gè)階梯的直徑和長(zhǎng)度選取鍵的長(zhǎng)度,查取機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),此零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的減速器有輕度的沖擊載荷,選擇鍵如下:聯(lián)軸器:1鍵108 GB1096-79 A型齒輪1:2鍵2012 GB1096-79 A型齒輪2:3鍵2514 GB1096-79 A型查表鋼的靜連接在使用時(shí)的許用應(yīng)力校核鍵1 (3-16)校核鍵2 校核鍵1 式中,T為傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩,d為軸的直徑,h為鍵的高度,l為鍵的工作長(zhǎng)度。經(jīng)計(jì)算可知,所選取的鍵合

32、乎設(shè)計(jì)的要求,可用。3.5 聯(lián)軸器的選取在此零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中,聯(lián)軸器用于手柄與減速箱的連接。故采用彈性柱銷聯(lián)軸器連接,由于彈性柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,更換柱銷方便,緩和沖擊,吸收振動(dòng),故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。求計(jì)算轉(zhuǎn)矩軸III轉(zhuǎn)矩為由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第五版)查得工作機(jī)為輸送機(jī)時(shí),工作情況系數(shù),故計(jì)算轉(zhuǎn)矩為=1.5216.87=325.3 (3-17) 式中,為工作情況系數(shù)。確定型號(hào) 由機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表17-4查得符合軸直徑為50mm的聯(lián)軸器選取型號(hào)為HL4彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩,軸材料為鋼時(shí),許用轉(zhuǎn)速為4000r/min,允許的軸孔直徑在之間,故能滿足工作機(jī)與減速器聯(lián)接工作需要,

33、從而確定聯(lián)軸器型號(hào)為HL4聯(lián)軸器 GB5014-853.6箱體及其附件的設(shè)計(jì)1齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑此減速器中,齒輪傳動(dòng)屬于閉式齒輪傳動(dòng)。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)的減速器中,大齒輪的圓周速度小于12m/s,故可以采用油池潤(rùn)滑。在箱體內(nèi)注入潤(rùn)滑油,使大齒輪浸入油池一定深度,在齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),借助大齒輪把潤(rùn)滑油帶到嚙合區(qū)進(jìn)行潤(rùn)滑。油浸高度約為六分之一大齒輪半徑,約為40mm。2.滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑對(duì)滾動(dòng)軸承采用油潤(rùn)滑,由于此減速器軸承的潤(rùn)滑屬于低、中速軸承的潤(rùn)滑,故采用油潤(rùn)滑。3.潤(rùn)滑油的選擇齒輪與軸承采用同種潤(rùn)滑油比較便利,考慮該裝置用于小型設(shè)備,選用一般工業(yè)用潤(rùn)滑油。4.密封方法的選取選用嵌入式軸承端蓋易于結(jié)構(gòu)緊湊重量輕,

34、采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。密封圈型號(hào)按所裝配軸的直徑確定為B045065,B032052。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。3.7液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核在零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中,液壓缸將小車的底盤提升,工作原理同液壓千斤頂類似。其工作原理圖如下:圖3-7液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?桿為小車的推手,將推手上下擺動(dòng),通過鉸接帶動(dòng)液壓缸的活塞桿,由活塞桿的上下移動(dòng),反復(fù)的將液壓油壓入工作活塞鋼里。動(dòng)力液壓缸通過單向閥與油池和工作液壓缸連接。當(dāng)要求提升重物時(shí),推手1向上抬起,帶動(dòng)活塞將油從油池中壓入液壓缸3中,1向下壓時(shí),將液壓油壓入到工作液壓缸中,利用液壓油的壓力,將重物提升。單向閥

35、的作用是在抽油時(shí)保證工作液壓缸的油量不變從油池中抽油。壓油時(shí)保證油不會(huì)流回油池,只能壓入工作液壓缸中。工作液壓缸和油池間有一卸載閥,當(dāng)需要將工件放下時(shí),可以按動(dòng)卸載閥,工作在液壓缸中的液壓油將在重物重力的作用下流回油池。此液壓缸設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便。在此設(shè)計(jì)中,共需要兩個(gè)工作液壓缸,分別放置在小車的兩側(cè),一個(gè)動(dòng)力液壓缸,安置在小車的后輪上,通過小車的推手前后擺動(dòng)從而工作。液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)(或擺動(dòng)運(yùn)動(dòng))的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。用它來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),可免去減速裝置,并且沒有傳動(dòng)間隙,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。在此零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中,用液壓千斤頂來提升減速箱和工件,為工

36、件的翻轉(zhuǎn)做準(zhǔn)備。在本設(shè)計(jì)中液壓缸采用單桿活塞式液壓缸。單活塞桿液壓缸只有一端有活塞桿。如圖所示是一種單活塞液壓缸。其兩端進(jìn)出口油口A和B都可通壓力油或回油,以實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng),故稱為雙作用缸。圖3-8 單活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1. 設(shè)計(jì)提要、液壓油缸主要參數(shù)給定在設(shè)計(jì)要求中已經(jīng)提到的參數(shù)這里就不再贅述,下面只給出此次設(shè)計(jì)中液壓油缸主要部件的其他參數(shù):缸內(nèi)徑:D=50mm; 缸外徑:=60mm;壁厚:=5mm; 極限推力:=30162N;速比:=2; 活塞桿直徑:=30mm;活塞外推流量:=0.5L/s 法蘭厚:h=8mm;圖3-9法蘭盤式安裝、法蘭安裝方式選擇后端法蘭安裝方式,因?yàn)槭峭屏?,所以選用如

37、圖3-9形式。、緩沖機(jī)構(gòu)的選用一般承壓在10MP以上應(yīng)當(dāng)選用緩沖機(jī)構(gòu),本次設(shè)計(jì)中,工作壓力為4MP,因此緩沖機(jī)構(gòu)從略。、密封裝置選用選用Yx型密封圈,聚氨酯(PU)和聚四氟乙烯(PTFE)材料聯(lián)合使用,達(dá)到良好的密封效果。、工作介質(zhì)的選用因?yàn)楣ぷ髟诔叵拢赃x用普通的是油型液壓油即可。、液壓缸的裝配裝配前必須對(duì)各零件仔細(xì)清洗;要正確安裝各處的密封裝置:安裝形密封圈時(shí),要注意其安裝方向,避免因裝反而漏油,其唇邊應(yīng)對(duì)著有壓力的油腔。此外,因?yàn)槭荵x形密封圈,所以還要注意區(qū)分是軸用還是孔用,不要裝錯(cuò);由于密封裝置與滑動(dòng)表面配合,裝配時(shí)應(yīng)涂以適量的液壓油; 螺紋聯(lián)接件擰緊時(shí)應(yīng)使用專用扳手,扭力矩應(yīng)符

38、合標(biāo)準(zhǔn)要求;活塞與活塞桿裝配后,須設(shè)法測(cè)量其同軸度和在全長(zhǎng)上的直線度是否超差;裝配完畢后活塞組件移動(dòng)時(shí)應(yīng)無(wú)阻滯感和阻力大小不勻等現(xiàn)象。2.各零部件的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算缸筒設(shè)計(jì)缸筒結(jié)構(gòu)的選擇連接方式如下圖:圖3-10缸筒的連接方式選取法蘭式連接,并且法蘭和缸筒用焊接方式連接。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易選取、易裝卸;缺點(diǎn)是外徑較大,比螺紋連接的重量大。缸筒的要求有足夠強(qiáng)度,能夠承受動(dòng)態(tài)工作壓力,長(zhǎng)時(shí)間工作不會(huì)變形;有足夠剛度,承受活塞側(cè)向力和安裝反作用力時(shí)不會(huì)彎曲;內(nèi)表面和導(dǎo)向件與密封件之間摩擦少,可以保證長(zhǎng)期使用;缸筒和法蘭要良好焊接,不產(chǎn)生裂紋。缸筒經(jīng)常使用無(wú)縫鋼管來加工,在本設(shè)計(jì)中,鋼管材料選用45鋼。查

39、取設(shè)計(jì)手冊(cè)可以得到,鋼管材料的屈服強(qiáng)度,鋼管材料的抗拉強(qiáng)度,現(xiàn)在利用屈服強(qiáng)度來引申出:鋼管材料的許用應(yīng)力其中n=5是選取的安全系數(shù)。缸筒的計(jì)算1 液壓缸的效率油缸的效率由以下三種效率組成:(A) 機(jī)械效率,由各個(gè)運(yùn)動(dòng)件摩擦損失所造成,在額定的壓力下,通??扇?0.9(B) 容積效率,由各個(gè)密封件泄露所造成,通常容積效率為:裝彈性體密封圈時(shí)=1裝活塞環(huán)時(shí)=0.98(C) 作用力效率,由出油口背壓所產(chǎn)生的作用力而造成 (3-18)所以總效率為0.82 液壓缸缸徑的計(jì)算內(nèi)徑D可按下列公式初步計(jì)算:液壓缸的負(fù)載為推力D= (m) (3-19)液壓缸的負(fù)載為拉力 (m)雙活塞桿液壓缸其缸筒內(nèi)徑D可由公式

40、計(jì)算式中為實(shí)際液壓缸使用的推力拉力(N);為液壓缸的負(fù)載率,一般取為0.50.7;為液壓缸的總效率,一般取為0.70.9;P為液壓缸的供油壓力,一般為系統(tǒng)壓力;d為活塞桿的直徑。,本次設(shè)計(jì)中液壓缸負(fù)載為推力,根據(jù)公式可以得到內(nèi)徑:D=49.5mm,缸徑取為50mm。3 流量的計(jì)算液壓鋼的流量根據(jù)下式計(jì)算:當(dāng)活塞桿外推時(shí) 當(dāng)活塞桿內(nèi)拉時(shí) (3-20)式中A1、A2分別為活塞無(wú)桿測(cè)及有桿側(cè)有效面積(m2),Vm為活塞桿的平均線速度設(shè)計(jì)中給定了活塞的平均速度:=6m/min=0.1m/s而活塞的面積:=50.27容積效率:=1根據(jù)公式得到活塞桿外推時(shí)的流量:=0.5L/s因?yàn)橹皇褂猛馔品较?,所以回?/p>

41、方向的流量從略缸筒壁厚的計(jì)算缸筒壁厚可以使用下式進(jìn)行計(jì)算:當(dāng)時(shí) (m)Pmax為最高允許壓力(Mpa);為缸筒材料的許用壓力根據(jù)缸徑查取手冊(cè)可預(yù)設(shè)=3,/D=3/80=0.0375根據(jù)缸徑查手冊(cè)預(yù)取=3此時(shí)/D=3/80=0.03750.08滿足使用薄壁缸筒計(jì)算式的要求,下面利用上式來計(jì)算:最高允許壓力一般是額定壓力的1.5倍,根據(jù)給定參數(shù)P=4MP,所以:=41.5=6MP許用應(yīng)力在選取材料的時(shí)候給出:=/n=360/5=72MP根據(jù)公式得到壁厚:=3.33mm為保證安全,取壁厚為5mm。法蘭設(shè)計(jì)(缸筒端部)法蘭厚度計(jì)算法蘭厚度根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算取法蘭厚度為9mm。、(缸筒端部)法蘭連接螺栓的

42、強(qiáng)度計(jì)算螺紋處的拉應(yīng)力 (Mpa)螺紋處的剪應(yīng)力 (Mpa) (3-21)式中,F(xiàn)為所受工作拉力,為螺栓危險(xiǎn)截面的直徑,為螺栓所受的工作剪力,為螺栓剪切面的直徑合成應(yīng)力 (Mpa)最大推力為:F=30162N使用12個(gè)螺栓緊固缸蓋,即:Z=12螺紋外徑和底徑的選擇:=6mm,=4.8mm系數(shù)選擇:考慮到載荷可能有變化,為了安全,選?。篕=3=0.12其中K為擰緊螺紋的系數(shù),當(dāng)為不變載荷時(shí),取K=1.251.5;當(dāng)為變載荷時(shí),取K=2.54K1為螺栓連接的摩擦系數(shù)取為0.12;為缸筒材料的屈服強(qiáng)度n為安全系數(shù),取n為1.5到2.5根據(jù)公式得到螺紋處的拉應(yīng)力為:=333.32MP根據(jù)公式得到螺紋處

43、的剪應(yīng)力為:=196.37MP根據(jù)公式得到合成應(yīng)力為:=476.25MP由以上運(yùn)算結(jié)果知,應(yīng)選擇螺栓等級(jí)為12.9級(jí):查表的得:抗拉強(qiáng)度極限=1220MP,屈服極限強(qiáng)度=1100MP不妨取安全系數(shù)n=2可以得到許用應(yīng)力值:=/n=1100/2=550MP再次使用公式得到:成立證明選用螺栓等級(jí)合適?;钊麠U的設(shè)計(jì)活塞桿桿體的選擇:此次設(shè)計(jì)選用的是實(shí)心桿件活塞桿與活塞的連接形式:此次設(shè)計(jì)采用的是鎖緊螺母型連接活塞桿材料和技術(shù)要求因?yàn)闆]有特殊要求,所以選用45號(hào)鋼作為活塞桿的材料,本次設(shè)計(jì)中活塞桿只承受壓應(yīng)力,所以不用調(diào)制處理,但進(jìn)行淬火處理是必要的,淬火深度可以在0.51mm左右。、安裝活塞的軸頸和

44、外圓的同軸度公差不大于0.01mm,保證活塞桿外圓和活塞外圓的同軸度,避免活塞與缸筒、活塞桿和導(dǎo)向的卡滯現(xiàn)象。安裝活塞的軸間端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm,保證活塞安裝不產(chǎn)生歪斜。、活塞桿外圓粗糙度選擇為0.3、因?yàn)槭沁\(yùn)行在低載荷情況下,所以省去了表面處理?;钊麠U的計(jì)算、活塞桿直徑的計(jì)算因?yàn)楦淄矁?nèi)徑為50mm,選取活塞桿直徑是35mm。、活塞桿強(qiáng)度的計(jì)算活塞桿端部的負(fù)載連接點(diǎn)與與液壓缸支撐之間的距離為,如果:L10d就用下式計(jì)算活塞桿強(qiáng)度: (m) (3-22)式中F為液壓缸的最大推力;為材料的屈服強(qiáng)度;ns為安全系數(shù),一般取為2到4,d為活塞桿的直徑實(shí)際上式中的/

45、n 就是材料的許用應(yīng)力,之前給出了45號(hào)鋼的許用應(yīng)力為:=/n=360/5=72MP 最大推力F=30162N于是根據(jù)公式得到活塞桿的直徑:d=35mm可知強(qiáng)度符合要求?;钊麠U的導(dǎo)向、密封和防塵、導(dǎo)向環(huán)選擇非金屬導(dǎo)向環(huán),用高強(qiáng)度塑料制成,這種導(dǎo)向環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小、耐磨、使用壽命長(zhǎng)、裝導(dǎo)向環(huán)的溝槽加工簡(jiǎn)單,并且磨損后導(dǎo)向環(huán)易于更換。、密封軸用密封圈加軸用階梯圈組合使用,這樣比起單獨(dú)密封,可以減小摩擦,減少泄漏量,增加壽命。、防塵使用DH防塵圈,材料是聚氨酯,既有防塵作用,又有潤(rùn)滑作用。3.8 提升鉤子的設(shè)計(jì)提升鉤子使用彈性橡膠繩制作,這樣可以使得繩子有一定的彈性,而且便于在提升過程中對(duì)工件進(jìn)

46、行緩沖。第四章 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的三維建模及二維圖紙4.1主要零件的三維建模本章主要是通過proe軟件對(duì)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要零件進(jìn)行三維建模的。1.小車底盤的三維建模過程及其模型圖4-1小車底盤三維模型2.上箱體的三維建模過程及其模型圖4-2上箱體的三維建模3.下箱體的三維建模過程及其模型圖4-3下箱體的三維建模4.小車推手的三維建模過程及其模型圖4-4小車推手的三維建模5.輪子支架的三維建模過程及其模型圖4-5輪子支架的三維建模6. 高速軸的齒輪的三維建模過程及其模型圖4-6 高速軸齒輪的三維建模7. 高速軸手柄的三維建模過程及其模型圖4-7 高速軸手柄的三維建模8. 中間軸的三維建模過程及

47、其模型圖4-8中間軸的三維建模9. 深溝球軸承6012的三維建模過程及其模型圖4-9 深溝球軸承6012的三維建模10. 深溝球軸承6009的三維建模及其模型圖4-10 深溝球軸承6009的三維建模11. 輸出軸的三維建模過程及其模型圖4-11輸出軸的三維建模12. 螺栓M24的三維建模過程及其模型圖4-12螺栓M24的三維建模13.端蓋的三維建模過程及其模型圖4-13端蓋的三維建模4.2 零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝配的三維建模過程及其模型4.2.1 減速器的三維建模過程1. 減速器下箱體的三維建模過程及其模型,見圖4-142. 減速箱整體的三維建模過程及其模型,見圖4-15圖4-14減速箱下箱體的三

48、維建模過程圖4-15減速箱整體的三維建模過程4.2.2 小車的三維建模過程及其模型圖4-16小車的三維建模過程4.2.3零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的整體三維建模過程及其模型圖4-17零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的三維建模過程4.3零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的二維圖紙 (見附錄)第五章 總結(jié)與展望5.1全文總結(jié)隨著社會(huì)的飛速發(fā)展,經(jīng)濟(jì)建設(shè)的開展,其選別工作量也越來越大,人工選別耗時(shí)耗力及人為失誤等缺陷也日漸突出,以往零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作原理不合理、得不到推廣和應(yīng)用,本文對(duì)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)提出了自己的方案。本文所做的工作有:1、市場(chǎng)調(diào)研、在對(duì)課題和方案提出之前,對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行了充分調(diào)研,了解市場(chǎng)需求和目前市場(chǎng)產(chǎn)品生產(chǎn)

49、和發(fā)展?fàn)顩r,提出其應(yīng)用前景。2、資料査閱,確定設(shè)計(jì)方案通過査閱大量的文獻(xiàn)資料,根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)程,在調(diào)査分析基礎(chǔ)上,參照相關(guān)產(chǎn)品確定設(shè)計(jì)方案,根據(jù)方案確定機(jī)器工作原理、主要機(jī)構(gòu)及組成,并繪制出裝配簡(jiǎn)圖。3、零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的主要零部件的設(shè)計(jì)本文對(duì)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的主要零部件的進(jìn)行了具體詳實(shí)的設(shè)計(jì),在經(jīng)過調(diào)査分析,方案擬定后分別按機(jī)械系統(tǒng)的組成:動(dòng)力機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì),繪制出其零部件的系列圖紙,選擇合適的齒輪及液壓缸類組件,根據(jù)機(jī)構(gòu)中零部件的用途和性能要求設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)和基本參數(shù)尺寸,繪制這些主要零部件的主要視圖,并根據(jù)市場(chǎng)要求和成本核算,在滿足機(jī)構(gòu)強(qiáng)度和剛度要求的條件下選擇合適的材料,設(shè)

50、計(jì)了一整套的執(zhí)行元件。5.2本文的創(chuàng)新點(diǎn)1、通過査閱大量文獻(xiàn)資料,在分析零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上 對(duì)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)重新立項(xiàng),重新進(jìn)行方案評(píng)審,研制新一代零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。2、按機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分, 逐層展開設(shè)計(jì)研究,不僅進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,詳細(xì)計(jì)算分配傳動(dòng)比,而且對(duì)主要零部件的材料、性能、尺寸等進(jìn)行較為詳細(xì)的設(shè)計(jì)研究。3、為了使零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的更加能夠滿足市場(chǎng)需求,從消費(fèi)者利益出發(fā), 對(duì)機(jī)器的噪音進(jìn)行分析,將一系列控制措施體現(xiàn)在設(shè)計(jì)之中,為了提離機(jī)器實(shí)用性,對(duì)零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)操作性和裝配步驟等進(jìn)行詳細(xì)分析研究。5.3展望隨著時(shí)代的發(fā)展,社會(huì)的進(jìn)步,新型的產(chǎn)品和設(shè)備不

51、斷涌現(xiàn),作者在零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的研制方面做了一些工作,但在以下幾方面仍需進(jìn)一步研究:1、方案評(píng)審階段沒有詳細(xì)逬行展幵,如何應(yīng)用相關(guān)理論知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)方案評(píng)審迸行探討,是一項(xiàng)非常有意義的研究課題。2、雖然對(duì)主要零部件設(shè)計(jì)研究按機(jī)械系統(tǒng)的四個(gè)組成部分有條不紊地進(jìn)行設(shè)計(jì)研究,但這四部分之間的相互影響考慮不夠,如何進(jìn)行并行設(shè)計(jì)考慮,是一項(xiàng)提髙設(shè)計(jì)研究能力的研究課題。3、相關(guān)分析的深度不夠,關(guān)于零件專用翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的負(fù)荷的計(jì)算、效率的計(jì)箅、成本的核算等沒有進(jìn)行分析,有待進(jìn)一步研究,只有對(duì)整個(gè)機(jī)器進(jìn)行全面的分析和研究,將其工作原理和結(jié)構(gòu)組成進(jìn)一步優(yōu)化,才能滿足顧客不斷增長(zhǎng)的需求。致謝 在論文完成之際,首先要

52、感謝副教授在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我的悉心指導(dǎo)和有力支持。王老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),學(xué)識(shí)淵博,在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間始終以飽滿的熱情,引導(dǎo)我發(fā)現(xiàn)問題,啟發(fā)我解決問題的方法。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神,精益求精的工作作風(fēng),深深地感染和激勵(lì)著我。老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo),同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷,在此謹(jǐn)向老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的同學(xué)們,正是由于你們的幫助和支持,我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑,直至本文的順利完成。我還要感謝我班的同學(xué),是他幫助我解決了很多畫圖方面的難題,教我很多簡(jiǎn)便快捷的畫圖方法,使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)順利的完成。在論文即將完成之際,我的心情無(wú)

53、法平靜,從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成,有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我?guī)椭?,在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母,謝謝你們! 感謝評(píng)審本文的各位老師在百忙之中抽出寶貴的時(shí)間來翻閱我的論文。參考文獻(xiàn)1 濮良貴,紀(jì)名剛,機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版),北京:高等教育出版社, 20012 陸冰橫,機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ),北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20013 大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室,機(jī)械制圖(第六版),2007:高等教育出版社4 姜琪,機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),北京:高等教育出版社,19965 成大先,機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),北京:化學(xué)工業(yè)出版社,19936 于駿一,典型零件制造工藝,吉林大學(xué):機(jī)械工業(yè)出版社, 19957 黃靖遠(yuǎn),機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué),北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 20018 黃純穎,機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì),北京:高等教育出版社,20009 王先奎,機(jī)械制造工藝學(xué),北京:機(jī)械工業(yè)出版社,199510 .附錄:

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