全方位簡易起重機底盤及其回轉裝置設計

全方位簡易起重機底盤及其回轉裝置設計,全方位,簡易,起重機,底盤,及其,回轉,裝置,設計 2015 屆畢業(yè)設計（論文）課題任務書系(部)： 機電工程系 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化指導教師職稱講師學生姓名課題名稱電全方位簡易起重機底盤及其回轉裝置設計內容及任務工作原理全方位簡易起重機用于農村建筑用，需要便于在村道上運輸，要求占地面積小，輕便靈活。設計方法和任務：1、到同類工廠了解情況，收集國內外有關資料，查閱文獻，了解現(xiàn)有設備的工作原理；2、制定設備工作原理圖，并計算該設備所需的功率，設計各機構傳動路線、動力分配、產品布局，校核主要零部件的強度；3、二維機械制圖；需用設備設計用計算機（圖版及繪圖工具）、U盤、圖紙。擬達到的要求或技術指標參數(shù)要求：起重量為500KG，能實現(xiàn)360度旋轉以及橫向伸展動作，未工作時占地尺寸不超過4米*2.2米（村道一般寬度不超過4.5米）。設計的設備能做到：1、能夠實現(xiàn)行走、支撐、回轉動作。2、各傳動件連接可靠。工作量的要求：1、設計說明書（含方案設計、各傳動部件設計以及主要部件強度剛度校核）一份；3、圖紙總量折合0 號圖3張。包括手工圖折合量A1。進度安排起止日期工作內容第一周查閱資料，了解工作原理；確定必要的設計參數(shù)。第二周制定設計方案及設備原理圖；計算設備功率，主要零件估算。第三周確定各零件的基本參數(shù)，初步確定各主要零件的基本結構，安裝方式和裝配位置。并開始設計裝配圖。第四周反復計算、修改，畫出結構裝配草圖第五周擬定運動要求，檢驗干涉、校核主要零件強度；修改不合理結構；第六周回轉機構二維機械圖制作第七周各零件及組件二維圖設計，手工圖制作。第八周總裝圖完善第九周編寫設計說明書；總結材料，準備答辯。第十周答辯主要參考資料 1濮良貴等編著.機械設計（第七版）高等教育出版社.20012孫桓等編著.機械原理.（第四版）高等教育出版社.20023徐灝主編.機械設計手冊. 機械工業(yè)出版社.2002 4徐格寧編著. 機械裝備金屬結構設計.機械工業(yè)出版社.2002 5夏志斌等編著.鋼結構-原理與設計，中國建筑工業(yè)出版社.2001教研室意見簽名：年 月 日系(部)主管領導意見簽名：年 月 日注：本任務書一式三份，由指導教師填寫，經教研室審批后一份下達給學生，一份由指導教師保留，一份交系部存檔。根據(jù)情況填寫，你若沒要求可不寫設計課題名稱：全方位簡易起重機及其回轉裝置設計圖紙交稿時間要求（詳細說明，交什么圖紙，幾號交）交0號圖紙三張，20號交全套設計交稿時間要求 5月20號其他特殊說明：答辯PPT。5月6號中期檢查 填寫完后，請把此表和其他設計要求相關文件放入自建文件夾（文件夾名：你的課題名）后，傳給我， 0 全方位簡易起重機底盤及其回轉裝置設計 系 別 機械工程系 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 指導教師 1 中 文 摘 要 全方位簡易起重機用于農村建筑用 需要便于在村道上運輸 要求占地面積小 輕便 靈活 回轉裝置的設計較其他普通回轉工作臺 它是一種高承載能力的工作臺 主要用于運輸線上轉彎處重型物體改變方向 承載能力大 工作穩(wěn)定 并且 本設計的回轉裝置的總體制造成本較低 經濟實用 雖然本回轉裝置的設計還沒有完全達到預期非常完善的目標 有些部分還 需進一步的改進 但是大體結構設計已經基本完成 因此它完全具有了實用價 值 主要部件 起重機底盤 轉盤 回轉 360 度回轉 2 目 錄 中文摘要 1 畢業(yè)設計的目的 1 第 1 章 回轉裝置的總體設計 5 1 1 回轉裝置設計的主要內容 5 2 2 回轉裝置的總體布局 5 第 2 章 機座設計 6 2 1 設計要求 6 2 2 方案設計 6 2 2 行走機構設計 6 第 3 章 轉輪組設計 7 3 1 設計要求 7 3 2 軸的設計 7 3 3 軸承的選取和校核 7 3 4 轉輪的設計 13 3 5 支架的確定 14 第 4 章 回轉部分設計 16 4 1 設計要求 16 4 2 轉盤設計 16 4 3 轉軸軸承套的設計 17 4 4 軸承的潤滑 21 第 5 章 優(yōu)化抗震設計 23 5 1 工作原理 23 3 5 2 設計要求 24 5 3 回轉銷的設計 24 5 4 鍵的擠壓校核計算 24 5 5 彈簧的選用 25 5 6 彈簧的驗算 25 5 7 共震驗算 28 5 8 彈簧設計中的幾個問題 29 第 6 章 結 束 語 31 致 謝 32 參 考 文 獻 33 4 第 1 章 全方位簡易起重機底盤及其回轉裝置設計 1 1 回轉裝置設計的主要內容 2 1 1 回轉裝置設計要求 回 轉 裝 置 的 最 大 承 載 重 量 為 一 噸 工 作 表 面 與 地 面 齊 平 工 作 臺 表 面 不 允 許 有 任 何 妨 礙 物 工 作 臺 有 足 夠 的 強 度 2 1 2 回轉裝置技術參數(shù)的確定 回 轉 裝 置 技 術 參 數(shù) 包 括 主 參 數(shù) 和 基 本 參 數(shù) 基 本 參 數(shù) 指 回 轉 裝 置 的 尺 寸 參 數(shù) 運 動 參 數(shù) 及 動 力 參 數(shù) 主 參 數(shù) 是 回 轉 裝 置 各 參 數(shù) 最 主 要 的 一 項 或 兩 項 參 數(shù) 它 反 映 回 轉 裝 置 的 工 作 能 力 是 確 定 回 轉 裝 置 主 要 零 部 件 尺 寸 的 依 據(jù) 基 本 參 數(shù) 包 括 尺 寸 參 數(shù) 一 般 是 指 回 轉 裝 置 的 主 要 結 構 尺 寸 大 小 運 動 參 數(shù) 回 轉 裝 置 軸 的 轉 動 1 2 回轉裝置的總體布局 合 理 確 定 回 轉 裝 置 的 總 體 布 局 是 回 轉 裝 置 設 計 的 重 要 部 署 其 內 容 主 要 是 確 定 回 轉 裝 置 的 形 式 確 定 回 轉 裝 置 具 有 的 主 要 零 部 件 及 其 相 對 位 置 關 系 等 通 過 機 床 和 某 些 專 門 化 機 床 的 布 局 形 式 已 基 本 定 型 稱 為 傳 統(tǒng) 布 局 專 用 機 床 則 根 據(jù) 工 件 特 定 工 藝 方 案 和 運 動 方 案 確 定 其 布 局 對 加 工 精 度 表 面 粗 糙 度 要 求 較 高 的 零 部 件 在 總 體 布 局 上 亦 應 采 取 相 應 措 施 以 保 證 提 高 回 轉 裝 置 的 精 度 剛 度 減 小 振 動 熱 變 形 等 5 第 2 章 機座設計 2 1 設計要求 能 夠 承 受 徑 向 上 的 載 荷 在 徑 向 載 荷 作 用 下 能 穩(wěn) 定 工 作 不 變 形 2 2 方案設計 機 座 是 整 個 回 轉 裝 置 的 支 架 承 受 絕 大 部 分 壓 力 必 須 保 證 其 鋼 度 機 座 的 設 計 有 二 種 方 案 一 是 采 用 空 心 結 構 二 是 采 用 實 心 結 構 把 每 個 支 撐 部 件 澆 鑄 成 一 個 實 心 體 在 達 到 工 作 要 求 的 情 況 下 從 經 濟 角 度 考 慮 實 心 結 構 鋼 鐵 用 量 大 空 心 結 構 用 料 少 空 心 結 構 造 價 底 從 機 床 設 計 要 求 看 實 心 結 構 重 量 大 不 利 于 運 輸 和 安 裝 空 心 結 構 的 重 量 輕 易 于 移 動 和 安 裝 經 過 比 較 選 用 空 心 結 構 的 機 座 2 2 1 上固定板 材 質 Q235 A 內 徑 280mm 外 徑 510mm 鋼 板 厚 度 16mm 的 鋼 板 查 機 械 零 件 設 計 手 冊 表 2 71 可 知 由 于 上 固 定 板 表 面 是 和 其 它 連 接 而 不 是 配 合 表 面 所 以 表 面 粗 糙 度 達 到 6 3 即 可 2 2 2 下固定板的設計 材 質 Q235 A 內 徑 250mm 外 徑 450mm 鋼 板 厚 度 16mm 的 鋼 板 查 機 械 零 件 設 計 手 冊 表 2 71 可 知 由 于 上 固 定 板 表 面 是 和 其 它 連 接 而 不 是 配 合 表 面 所 以 表 面 粗 糙 度 達 到 6 3 即 可 2 2 3 連接套的設計 材 質 Q235 A 內 徑 130mm 外 徑 250mm 鋼 板 厚 度 155mm 的 鋼 板 倒 角 5X450 查 機 械 零 件 設 計 手 冊 表 2 71 可 知 由 于 連 接 套 是 不 重 要 零 件 的 非 配 合 表 面 所 以 表 面 粗 糙 度 達 到 12 5 即 可 2 2 4 徑向支撐 6 本 次 設 計 中 采 用 了 槽 鋼 槽 鋼 的 材 料 Q235A 主 要 參 數(shù) 見 機 械 零 件 設 計 手 冊 表 3 32 第 3 章 轉輪組設計 3 1 設計要求 轉 輪 組 是 用 于 支 撐 轉 盤 轉 盤 可 以 在 轉 輪 上 轉 動 支 架 的 鋼 度 要 達 到 工 作 要 求 3 2 軸的設計 3 2 1 軸的選擇 軸 支 承 著 其 他 轉 動 件 回 轉 并 傳 遞 轉 矩 同 時 它 又 通 過 軸 承 和 機 架 聯(lián) 接 所 有 軸 上 零 件 都 圍 繞 軸 心 線 作 回 轉 運 動 形 成 了 一 個 以 軸 為 基 準 的 組 合 體 軸 系 部 件 所 以 在 軸 的 設 計 中 不 能 只 考 慮 軸 的 本 身 還 必 須 和 軸 系 零 部 件 的 整 個 結 構 密 切 聯(lián) 系 起 來 軸 按 受 載 情 況 分 轉 軸 既 支 承 傳 動 機 件 又 傳 遞 動 力 即 承 受 彎 矩 和 扭 矩 兩 種 作 用 心 軸 只 起 支 承 回 轉 機 件 作 用 而 不 傳 遞 動 力 即 只 承 受 彎 矩 作 用 心 軸 又 可 以 分 為 固 定 心 軸 工 作 時 軸 不 轉 動 和 轉 動 心 軸 工 作 時 軸 轉 動 兩 種 傳 動 軸 主 要 傳 遞 動 力 即 主 要 承 受 扭 矩 作 用 按 結 構 形 狀 分 光 軸 階 梯 軸 實 心 軸 空 心 軸 等 按 幾 何 軸 線 形 狀 分 直 軸 曲 軸 鋼 絲 軟 軸 設 計 軸 時 應 考 慮 多 方 面 因 素 和 要 求 其 中 主 要 問 題 是 軸 的 選 材 結 構 強 度 和 剛 度 對 于 高 速 軸 還 應 考 慮 振 動 穩(wěn) 定 性 問 題 軸 設 計 的 特 點 是 在 軸 系 零 部 件 的 具 體 結 構 未 確 定 之 前 軸 上 力 的 作 用 點 和 支 點 間 的 跨 距 無 法 精 確 確 定 故 彎 矩 大 小 和 分 布 情 況 不 能 求 出 因 此 在 軸 的 設 計 中 必 須 把 軸 的 強 度 計 算 和 軸 系 零 部 件 結 構 設 計 交 錯 進 行 邊 畫 圖 邊 計 算 邊 修 改 7 軸 的 材 料 種 類 很 多 設 計 時 主 要 根 據(jù) 對 軸 的 強 度 剛 度 耐 磨 性 等 要 求 以 及 為 實 現(xiàn) 這 些 要 求 而 采 用 的 熱 處 理 方 式 同 時 考 慮 制 造 工 藝 問 題 加 以 選 用 力 求 經 濟 合 理 軸 的 常 用 材 料 是 35 45 50 優(yōu) 質 碳 素 鋼 最 常 用 的 是 45 鋼 對 于 受 載 較 小 或 不 太 重 要 的 軸 也 可 以 用 A3 A5 等 普 通 碳 素 鋼 對 于 受 力 較 大 軸 的 尺 寸 和 重 量 受 到 限 制 以 及 有 某 些 特 殊 要 求 的 軸 可 采 用 合 金 鋼 轉 輪 組 上 轉 輪 的 回 轉 是 通 過 軸 承 在 軸 上 回 轉 而 實 現(xiàn) 回 轉 的 因 此 軸 只 作 為 支 撐 用 根 據(jù) 軸 按 受 載 情 況 的 分 類 及 作 用 應 選 心 軸 為 了 滿 足 回 轉 裝 置 工 作 是 的 承 載 能 力 根 據(jù) 軸 按 結 構 形 狀 的 分 類 應 選 用 實 心 軸 3 2 2 軸上零件軸向固定方法的選擇 根 據(jù) 轉 輪 的 設 計 要 求 轉 輪 能 跟 著 軸 承 在 軸 上 回 轉 這 就 要 求 軸 于 軸 承 連 接 的 部 分 不 允 許 有 任 何 防 礙 物 所 以 軸 的 軸 向 固 定 應 選 用 軸 端 擋 板 來 固 定 3 2 3 軸的計算 a 按 扭 矩 初 步 估 算 軸 徑 軸 傳 遞 的 功 率 P 0 1 轉 速 n 200r min 選 擇 軸 的 材 料 為 45 鋼 經 調 質 處 理 表 面 發(fā) 黑 處 理 由 機 械 設 計 手 冊 表 26 1 1 查 得 材 料 機 械 性 能 數(shù) 據(jù) 為 b 650MPa s 360MPa 1 270MPa 1 155Mpa E 2 15 105MPa 根 據(jù) 機 械 設 計 手 冊 表 26 3 1 公 式 初 步 計 算 軸 徑 由 于 材 料 為 45 鋼 由 機 械 設 計 手 冊 表 26 3 2 選 取 40Pa mNnT 47521 95950 8 mTd43 207553 考 慮 到 軸 的 軸 向 固 定 需 要 用 卡 板 固 定 需 將 軸 徑 增 加 4 2 故 取 軸 的 大 徑 為 25mm b 軸的強度校核 1 確 定 危 險 截 面 根 據(jù) 軸 的 結 構 尺 寸 及 彎 矩 扭 矩 圖 4 1 截 面 A 初 彎 矩 較 大 且 有 軸 承 配 合 引 起 的 應 力 集 中 所 以 截 面 處 為 危 險 截 面 29 5MepABCXnF1 2 安 全 系 數(shù) 的 校 核 計 算 由 于 滾 輪 軸 轉 動 彎 矩 引 起 對 稱 循 環(huán) 的 彎 應 力 轉 矩 引 起 的 為 脈 動 循 環(huán) 的 剪 應 力 mNSFM 7583025 抗彎斷面系數(shù) 根據(jù)機械設計手冊表 26 3 15 3633 3 1021622dW 彎曲應力幅為 aaa PM6535310567866 由于是對稱循環(huán)彎曲應力 故平均應力 0m 圖 4 1 9 根據(jù)機械設計手冊公式 26 3 2 61065810971 maKS 式中 45 號鋼彎曲對稱循環(huán)應力時的疲勞極限 由機械1 設計手冊表 26 1 1 查得 aMP2701 正應力有效應力集中系數(shù) 由機械設計手冊 K 表 26 3 6 查得 K 表面質量系數(shù) 軸經車削加工 按機械設計手冊 表 26 3 9 查得 920 尺寸系數(shù) 由機械設計手冊表 26 3 12 查得 810 抗扭斷面系數(shù) 根據(jù)機械設計手冊表 26 3 15 363333 10251250216 mmdWp 剪應力幅為 aapam MPT310310266 根據(jù)機械設計手冊式 26 3 3 得 48510320819205661 maKS 式中 45 號鋼扭轉疲勞極限 根據(jù)機械設計手冊表1 26 1 1 查得 aMP15 10 剪應力有效應力集中系數(shù) 根據(jù)機械設計手冊 K 表 26 3 6 按配合查得 891 K 同正應力情 平均應力折算系數(shù) 根據(jù)機械設計手冊表 26 3 13 查得 210 軸 A 截面的安全系數(shù)由機械設計手冊式 26 3 1 確定 458526122 S 根據(jù)機械設計手冊表 26 3 4 可知 513 S 故 該軸 A 截面是安全的 3 2 4 軸加工時的技術要求 根 據(jù) 工 作 條 件 要 求 軸 可 在 加 工 前 或 加 工 后 經 過 整 體 或 表 面 處 理 以 及 表 面 強 化 處 理 如 噴 丸 輥 壓 等 和 化 學 處 理 如 滲 碳 滲 氮 滲 化 等 以 提 高 其 強 度 尤 其 疲 勞 強 度 和 耐 磨 耐 腐 蝕 等 性 能 本 次 設 計 的 軸 的 加 工 要 求 1 軸 的 倒 角 451 2 熱 處 理 調 質 HRC26 31 3 表 面 發(fā) 黑 處 理 3 3 軸承的選取和校核 3 3 1 軸承的選擇 在 結 構 設 計 中 我 采 用 了 既 有 轉 速 高 的 優(yōu) 點 又 有 回 轉 精 度 高 能 夠 承 受 少 量 軸 向 力 的 角 接 觸 球 軸 承 其 中 軸 向 力 的 主 要 來 源 是 安 裝 或 拆 卸 帶 輪 時 所 承 受 的 載 荷 估 算 載 荷 大 小 為 100N 據(jù) 分 析 在 安 裝 和 拆 卸 軸 承 時 的 力 相 同 的 情 況 下 拆 卸 軸 時 軸 承 所 受 的 力 更 大 所 以 選 取 軸 向 力 的 方 向 向 右 如 圖 4 2 所 示 AF 11 根 據(jù) 配 合 的 軸 的 直 徑 所 以 選 的 深 溝 球 軸 承 其 代 號 為md25 6305 基 本 額 定 動 載 荷 基 本 額 定 靜 載 荷 KNCr KNCor5 1 3 3 2 軸承的校核計算 1 計 算 軸 承 所 受 的 徑 向 力 其 受 力 如 圖 4 2 所 示1R2 由力矩平衡條件 得02 M 153721 F 08 N76 由 得01 M 15232 FR 807 N312FSA20 圖 4 2 軸承計算簡圖 2 計算派生軸向力 1S2 12 所選的軸承型號為 6305 其派生軸向力 RS63 0 則 NRS75163 0 11 NRS5863 0 22 3 求軸承所受的軸向力 1A2 2875073SFS 故軸承 2 被壓緊 軸承 1 被放松 所以有 NA3112 S7351 4 計算當量動載荷 P2 6307151 RA 5641832 RAP 由 機械零件手冊 查得 6305 型軸承的軸向載荷影響的判斷系數(shù) 68 0 e 因為 所以 e 6 0 1 0 1 YX 所以 RA 22 87 4 22 由 機 械 設 計 第 262 頁 表 12 8 查 得 當 軸 承 受 中 等 沖 擊 或 中 等 慣 性 力 時 取 載 荷 系 數(shù) 由 于 軸 承 1 2 均 不 受 力 矩 載 荷 的5 df 作 用 所 以 取 0 1 mf2m 則 11AYRXfPd 73506 05 N7 222AYRXfPmd 8357 014 05 1 13 N47519 5 計算所需軸承的動載荷 由 機 械 設 計 第 260 頁 表 12 6 查 得 當 軸 承 的 工 作 溫 度 小 于 時 其 溫 度 系 數(shù)C 120 tf 比 較 兩 當 量 動 載 荷 知 所 以 應 該 按 計 算 球 軸 承 應 取1P21P 則 所 需 軸 承 的 額 定 動 載 荷 為3 6 10 htLnfc 362575 483010 N5672 6 確定軸承型號 由 機械零件手冊 表 8 23 查得軸徑 時 應md25 選軸承的代號為 6305 其額定動載荷為 KNCr cKN7256 故選用代號為 6305 的軸承合適 3 4 轉輪的設計 根 據(jù) 軸 的 選 用 軸 承 的 選 用 以 及 軸 和 軸 承 的 固 定 設 計 出 如 4 3 圖 所 視 的 轉 輪 為 了 能 夠 與 軸 軸 承 更 好 的 配 合 各 個 表 面 的 加 工 要 求 必 須 達 到 圖 4 3 所 標 的 公 差 要 求 為 了 能 夠 更 好 的 滿 足 與 轉 盤 之 間 的 轉 動 作 用 外 表 面 的 表 面 粗 糙 度 必 須 達 到 圖 4 3 所 表 的 要 求 轉 輪 技 術 要 求 1 熱 處 理 表 面 淬 火 HRC40 45 2 表 面 發(fā) 黑 處 理 14 46R37 5 52 0 3 7 0 14A0 25A 圖 4 3 轉 輪 加 工 要 求 圖 3 5 支架的確定 4 61 支 架 由 支 撐 板 1 支 撐 板 2 固 定 板 組 成 選 用 材 料 Q235 A 根 據(jù) 軸 的 大 小 軸 和 軸 承 的 的 配 合 位 置 確 定 支 架 的 形 狀 如 圖 4 4 由 于 軸 和 軸 承 需 要 定 心 而 且 支 撐 軸 的 孔 的 表 面 是 支 撐 表 面 所 以 支 撐 軸 的 孔 的 表 面 粗 糙 度 需 達 到 3 2 轉 輪 組 需 要 固 定 在 機 座 上 所 以 固 定 板 上 需 要 均 勻 分 布 四 個 的 孔 孔 的 表 面 粗 糙 只 要 達 到9 12 5 軸 的 軸 向 固 定 是 通 過 卡 板 來 固 定 的 卡 板 需 要 用 螺 釘 固 定 在 支 撐 板 上 這 樣 才 能 達 到 軸 的 軸 向 固 定 要 求 所 以 支 撐 板 上 必 須 有 二 個 的 孔 6M 支 撐 板 與 固 定 板 間 的 連 接 采 用 焊 接 的 方 法 為 了 達 到 強 度 要 求 焊 接 時 焊 角 不 小 于 5 焊 后 加 工 必 須 保 證 行 為 公 差 的 要 求 表 面 需 要 發(fā) 黑 處 理 根 據(jù) 軸 的 大 小 軸 和 軸 承 的 的 配 合 位 置 確 定 支 架 的 形 狀 如 圖 4 4 各 表 面 的 加 工 精 度 必 須 達 到 CAD 圖 上 所 標 的 行 為 公 差 要 求 15 502 6 31X45 768 395801479851 0 2 67 3 控制長度 6214AA 圖 4 4 支架 3 6 2 卡板的設計 卡 板 是 用 于 軸 的 徑 向 固 定 的 用 二 個 的 螺 栓 固 定 在 支 撐 板16 M 上 主 要 尺 寸 大 小 如 圖 4 5 0 7t 36 圖 4 5 卡板 16 第 4 章 回轉部分設計 4 1 設計要求 項 目 要 求 轉 軸 軸 承 套 上 的 軸 能 帶 動 轉 盤 轉 動 實 現(xiàn) 重 型 物 體 隨 著 轉 盤 的 轉 動 而 改 變 方 向 能 夠 承 受 本 設 計 所 要 求 的 最 大 承 載 能 力 4 2 轉盤設計 4 2 1 徑向支撐 本 次 設 計 中 采 用 了 槽 鋼 槽 鋼 的 材 料 Q235A 主 要 參 數(shù) 見 機 械 零 件 設 計 手 冊 表 3 32 4 2 2 上固定板 材 質 Q235 A 內 徑 280mm 外 徑 510mm 鋼 板 厚 度 16mm 的 鋼 板 查 機 械 零 件 設 計 手 冊 表 2 71 可 知 由 于 上 固 定 板 表 面 是 和 其 它 連 接 而 不 是 配 合 表 面 所 以 表 面 粗 糙 度 達 到 6 3 即 可 4 2 3 連接套 連 接 套 是 用 來 連 接 轉 盤 和 軸 轉 盤 在 軸 上 轉 動 靠 連 接 套 來 傳 遞 轉 矩 所 以 它 的 材 料 的 選 擇 很 重 要 回 轉 裝 置 的 設 計 中 連 接 套 的 材 料 選 用 了 Q235A 連 接 套 的 尺 寸 如 圖 5 1 連 接 套 的 各 個 表 面 加 工 參 數(shù) 按 圖 5 1 加 工 206 8151512 53 均 布件焊 后 加 工 圖 圖 5 1 17 注 1 為 了 達 到 強 度 要 求 轉 盤 上 用 件 加 強 筋 均 布 6478106 2 為 了 裝 卸 方 便 轉 盤 上 均 布 起 吊 螺 孔 24M 3 轉 盤 上 分 布 螺 孔 與 封 板 配 作 120 4 3 轉軸軸承軸套的設計 5 3 1 轉軸的設計 1 軸的結構設計 軸 的 結 構 設 計 包 括 定 出 軸 的 合 理 外 形 和 全 部 結 構 尺 寸 軸 的 結 構 應 該 滿 足 以 下 要 求 1 軸 和 裝 在 軸 上 的 零 件 要 有 準 確 的 工 作 位 置 2 軸 上 的 零 件 應 便 于 裝 拆 和 調 整 3 軸 應 具 有 良 好 的 制 造 工 藝 性 等 2 軸上零件的定位和固定 軸 上 的 每 個 零 件 均 有 確 定 的 工 作 位 置 要 求 在 軸 向 與 周 向 均 可 靠 地 定 位 和 固 定 軸 承 采 用 軸 承 蓋 和 軸 承 座 以 實 現(xiàn) 軸 承 的 軸 向 定 位 和 周 向 固 定 這 種 定 位 可 承 受 較 大 的 軸 向 力 結 構 簡 單 定 位 可 靠 為 保 證 零 件 的 端 面 能 靠 緊 定 位 面 軸 間 的 圓 角 半 徑 r 應 小 于 軸 上 零 件 的 圓 角 尺 寸 R 或 零 件 孔 邊 的 倒 角 c 2 軸 承 通 過 油 杯 里 的 潤 滑 油 潤 滑 所 以 軸 承 內 端 面 到 軸 外 端 面 的 距 離 取 為 17mm 即 可 此 處 采 用 長 度 為 180mm 的 軸 承 調 節(jié) 套 它 一 方 面 可 以 軸 向 固 定 軸 承 另 一 方 面 可 作 為 軸 承 的 軸 向 定 位 3 軸上零件的拆裝 為 便 于 軸 上 零 件 的 裝 拆 并 能 進 行 位 置 和 間 隙 的 調 整 常 將 軸 設 計 成 中 間 粗 兩 端 細 的 階 梯 軸 可 依 次 將 軸 承 蓋 滾 動 軸 承 軸 承 調 節(jié) 套 1 軸 承 和 軸 承 調 節(jié) 套 2 從 軸 的 左 端 拆 裝 轉 盤 從 右 端 拆 裝 軸 兩 端 直 徑 設 計 為 100mm 和 105mm 其 余 各 軸 段 根 據(jù) 需 要 將 軸 徑 逐 漸 增 大 4 按彎扭合成強度條件校核軸 18 1 畫 出 軸 的 力 學 模 型 圖 如 圖 a 和 b 所 示 2 求 軸 上 的 作 用 力 軸轉矩 3377 9 04950511783PT Nmn 軸承的圓周力 2862tFd 徑向力 1709rgt 軸向力 F a Fttg 0 3 計算支撐反力 如圖 c 所示 水平面支撐反力 901672817235aHtbtRFN 垂直面支撐反力 5 2906948171735ravarbdFRNf 4 畫彎矩圖 轉矩圖 計算彎矩圖 水 平 面 彎 矩 圖 如圖 d 所示 MH 90RBV 34650Nm 垂 直 面 彎 矩 MV1 90RBV 12690Nm 19 MV2 27Rav 12636Nm 合 成 彎 矩 圖 M1 22213465019360HV Nm M2 2 2346508HV 計 算 彎 矩 圖 轉 矩 按 脈 動 循 環(huán) 變 化 處 理 即 0 6 Mca1 M1 36900Nm MCA2 2222 368 0 17843 9T Nm MCA3 T 64709 5 校核軸的強度 由圖 a 和 g 得 剖面的軸徑最小而彎矩值較大 剖面的彎矩值最大 即 和 較危險 所以校核危險斷面是 和 剖面的計算應力為 ca Mca1 W 74479 0 1 353 17N mm2 剖面的計算應力為 ca Mca2 W 36900 0 1 303 14N mm2 按 機械設計 表 11 3 查得 b 1 40N mm2 caC 故 選 用 206 軸 承 合 適 4 3 3 油杯的選用 在 結 構 設 計 中 我 選 用 彈 簧 蓋 油 杯 主 要 尺 寸 如 5 21 M45 10 22 圖 5 2 油杯 4 4 軸承的潤滑 滾 動 軸 承 運 轉 時 應 通 過 潤 滑 避 免 元 件 表 面 金 屬 直 接 接 觸 潤 滑 降 低 摩 擦 和 減 輕 摩 損 外 也 有 吸 震 冷 卻 防 銹 和 密 封 等 作 用 合 理 潤 滑 對 提 高 軸 承 性 能 延 長 軸 承 使 用 壽 命 有 重 要 意 義 滾 動 軸 承 通 常 采 用 脂 潤 滑 高 速 重 載 或 高 溫 時 需 要 用 油 潤 滑 某 些 特 殊 情 況 如 高 溫 惡 劣 環(huán) 境 或 真 空 條 件 下 可 采 用 固 體 潤 滑 一 般 情 況 下 滾 動 軸 承 潤 滑 方 式 可 根 據(jù) 表 5 3 選 取 1min rdn 軸承 類型 浸油 飛 濺 潤滑 滴油潤滑 噴油潤滑 油霧潤 滑 脂潤滑 深溝 球軸承 角接觸 球軸承 圓柱滾 子軸承 31052 5104 5106 5106 圓錐滾 子軸承 5106 51032 5103 推 力球軸 承 5 5 5 5103 2 表 5 3 經 過 比 較 本 次 設 計 中 采 用 滴 油 潤 滑 潤 滑 油 通 過 油 杯 通 過 軸 內 的 小 孔 進 入 到 軸 承 中 起 潤 滑 作 用 23 第 5 章 優(yōu)化抗震設計 5 1 工作原理 手 柄 的 轉 動 帶 動 回 轉 銷 的 軸 向 移 動 從 而 使 回 轉 銷 的 前 端 在 轉 盤 定 位 座 里 來 回 串 動 當 回 轉 銷 前 端 進 入 轉 盤 定 位 座 時 起 定 位 作 用 當 回 轉 銷 前 端 離 開 轉 盤 定 位 削 時 轉 盤 可 以 繼 續(xù) 轉 動 從 而 達 到 轉 盤 的 90 限 位 如 圖 5 1 定 位 時 回 轉 銷 的 狀 態(tài) 5 2 不 定 位 時 回 轉 銷 的 狀 態(tài) 定 位 銷 圖 5 1定 位 銷 24 圖 5 2 5 2 設計要求 回 轉 銷 在 回 轉 銷 座 中 只 可 以 軸 向 移 動 回 轉 銷 與 手 柄 的 固 定 用 螺 栓 M16X30 5 3 回轉銷的設計 6 3 1 回 轉 銷 的 選 擇 定 位 銷 通 常 不 受 載 荷 或 只 受 很 小 載 荷 其 直 徑 可 按 結 構 確 定 銷 的 材 料 通 常 為 35 45 鋼 并 進 行 硬 化 處 理 次 設 計 中 銷 是 用 來 固 定 轉 盤 的 回 轉 位 置 的 經 過 比 較 選 用 內 螺 紋 圓 柱 銷 5 3 2 內螺紋圓柱銷的特點和應用 a 銷 孔 需 鉸 制 多 次 裝 拆 后 回 降 低 定 位 的 精 度 和 連 接 的 緊 固 b 直 徑 偏 差 只 有 m6 一 種 c 主 要 用 于 定 位 也 可 用 于 連 接 5 3 3 回轉銷的結構和尺寸見圖 5 31 0 20 30 1456102502 8 0 15 3643AMg深 圖 5 3 25 5 4 鍵的擠壓力校核計算 5 4 1 平鍵的校核 回 轉 銷 上 鍵 聯(lián) 接 所 克 服 的 最 大 轉 矩 為 mNT 957602495 回 轉 銷 與 蓋 的 配 合 直 徑 為 30mm 回 轉 銷 材 料 與 蓋 材 料 均 為 45 號 鋼 1 選 擇 鍵 的 類 型 和 尺 寸 由 于 回 轉 銷 不 需 要 軸 向 固 定 故 選 用 平 鍵 聯(lián) 接 又 因 是 靜 聯(lián) 接 選 用 圓 頭 普 通 平 鍵 由 d 30mm 查 手 冊 得 鍵 的 剖 面 尺 寸 為 b h 8 7 參 考 輪 轂 長 度 選 鍵 長 為 L 50mm 鍵 的 材 料 選 用 45 號 鋼 2 鍵 聯(lián) 接 強 度 的 計 算 聯(lián) 接 的 主 要 失 效 形 式 是 鍵 回 轉 銷 和 蓋 三 個 零 件 中 材 料 較 弱 的 零 件 表 面 被 壓 潰 由 于 蓋 的 材 料 是 45 號 鋼 失 效 形 式 都 發(fā) 生 在 蓋 上 故 按 蓋 進 行 擠 壓 強 度 校 核 由 機 械 設 計 表 5 1 查 得 鋼 的 許 用 壓 力 為 p 125 150 2 mN 鍵 的 有 效 工 作 長 度 l L b 50 8 42mm 由 機 械 設 計 式 5 1 得 鍵 聯(lián) 接 工 作 面 上 的 擠 壓 力 為 p 45 p 故 所 選 鍵 的 強 度 足 夠 dhl T4273096 2 N 5 5 彈簧的選用 圓 形 截 面 圓 柱 螺 旋 壓 縮 彈 簧 性 能 與 應 用 特 性 線 呈 線 性 剛 度 穩(wěn) 定 結 構 簡 單 制 造 方 便 應 用 較 廣 在 機 械 設 備 中 多 用 作 緩 沖 減 振 以 及 儲 能 和 控 制 運 動 等 圖 5 4 彈 簧 的 特 性 線 26 圖 5 4 彈簧的特性線 彈 簧 的 中 徑 D2 為 37 5mm 安 裝 高 度 H1 為 130mm 回 轉 裝 置 定 位 時 彈 簧 受 壓 力 為 1080N 彈 簧 從 安 裝 高 度 被 壓 縮 10mm 這 時 F2 為 1230N PjnD12PdH0nFn 圖 1 圓柱螺旋壓縮彈簧結構參數(shù) P f0 27 fs 試驗載荷下變形量 F1 預加工作載荷 Fn 最大工作載荷 H0 自由高度 D2 彈簧外徑 D1 彈簧內徑 h 工作行程 Fs 試驗載荷 f1 預加變形 fn 最大變形 5 5 1 選 擇 材 料 和 許 用 應 力 屬 于 I 類 彈 簧 材 料 選 用 50CrVA 查 機 械 設 計 手 冊 30 2 4 查 德 p 441Mpa 5 5 2 求 彈 簧 鋼 絲 直 徑 26512308232 FDKCAP 查 機 械 設 計 手 冊 圖 30 2 4 得 C 15 mCDd5 1372 5 5 3 求有效圈數(shù) 按 機 械 設 計 手 冊 式 30 2 5 得 mNfFfK 15081232 按 機 械 設 計 手 冊 式 30 2 5 得 765318 64324 DGdn 28 取 n 7 圈 5 5 4 計 算 其 余 尺 寸 參 數(shù) 總圈數(shù) 圈9271 n 工 作 載 荷 下 的 變 形 量 mKFf7215081 mKFf8215302 壓 并 載 荷 及 壓 并 變 形 量 根 據(jù) 彈 簧 工 作 區(qū) 應 在 全 變 形 量 20 80 的 條 件 取 則 fbf602 mfb 15 260852 NFb 39162 其中 表明 f1 f 1均滿足工作區(qū)的bbffff 5204521 條件 壓并高度 mdnHb901 自由高度 fb 6514725 節(jié)距 np 16990 螺旋角 135076ta2 D 滿足 的要求8 9 展開長度 mnL160827cos5312 5 6 彈簧的驗算 5 6 1 穩(wěn)定性驗算 29 高徑比 滿足要求735037210 DHb 5 6 2 強度驗算 疲 勞 強 度 安 全 系 數(shù) 由 機 械 設 計 手 冊 式 30 2 10 7175021 pSS 由 機 械 設 計 手 冊 圖 30 2 11 取 此 時0NabMp51430 當 時 15 C CK654 1564 aMPdDF2752137088321 aK43321 滿足條件 154570 pSS 靜 強 度 安 全 系 數(shù) 由 機 械 設 計 手 冊 圖 30 2 11 7 3max psS 查機械設計手冊第 3 篇第 2 章 asMP 則 滿足條件16457 pSS 5 7 共振驗算 按機械設計手冊式 30 2 14 7260153726532 nDd 而 41 r 滿足條件 10523760 rn 30 5 8 彈簧設計中的幾個問題 彈 簧 設 計 過 程 中 的 幾 個 問 題 彈 簧 在 設 計 時 除 了 要 考 慮 滿 足 上 述 各 種 功 能 上 的 要 求 外 還 要 求 它 在 使 用 期 限 內 有 足 夠 的 強 度 不 產 生 永 久 變 形 以 及 質 量 輕 體 積 小 制 造 容 易 和 成 本 低 廉 等 經 濟 上 的 要 求 上 述 這 些 要 求 有 些 是 互 相 矛 盾 的 要 完 全 滿 足 比 較 困 難 因 此 在 設 計 時 首 先 要 滿 足 功 能 上 的 要 求 其 次 是 強 度 最 后 再 考 慮 經 濟 性 設 計 過 程 中 彈 簧 的 類 型 結 構 以 及 外 形 輪 廓 尺 寸 多 半 根 據(jù) 使 用 要 求 和 條 件 已 經 確 定 所 以 設 計 的 主 要 工 作 是 選 擇 合 適 的 材 料 并 根 據(jù) 載 荷 性 質 決 定 材 料 的 許 用 應 力 計 算 出 彈 簧 的 各 個 具 體 的 幾 何 參 數(shù) 確 定 包 括 熱 處 理 在 內 的 制 造 方 法 彈 簧 的 載 荷 通 常 有 下 列 三 種 情 形 A 靜 載 荷 或 均 勻 增 加 的 載 荷 這 類 彈 簧 受 載 后 其 最 大 許 用 應 力 一 般 不 超 過 材 料 的 彈 性 極 限 但 在 螺 旋 彈 簧 的 內 側 或 板 彈 簧 的 轉 角 處 往 往 由 于 應 力 集 中 而 明 顯 增 大 這 樣 在 局 部 地 區(qū) 的 應 力 可 能 會 超 過 材 料 的 彈 性 極 限 但 大 部 分 并 未 超 過 因 此 不 會 有 明 顯 的 塑 性 變 形 在 一 般 情 況 下 可 以 不 考 慮 這 個 因 素 對 要 求 較 高 的 精 密 儀 表 彈 簧 應 考 慮 采 用 較 低 的 許 用 應 力 對 于 長 時 間 在 高 壓 力 下 使 用 的 彈 簧 應 考 慮 低 溫 蠕 變 和 應 力 松 弛 造 成 的 影 響 對 于 在 高 溫 下 使 用 的 彈 簧 應 以 它 的 蠕 變 極 限 作 為 設 計 依 據(jù) B 動 載 荷 或 沖 擊 載 荷 這 種 載 荷 對 彈 簧 除 了 要 考 慮 其 動 載 荷 下 的 應 力 分 布 外 還 要 注 意 其 加 載 速 度 的 影 響 因 為 有 時 因 加 載 速 度 過 大 會 造 成 局 部 變 形 甚 至 導 致 失 效 所 以 應 知 道 彈 簧 所 受 沖 壓 力 的 大 小 和 頻 率 對 材 料 則 除 了 要 求 有 高 的 彈 性 極 限 外 還 應 有 很 好 的 韌 性 C 反 復 載 荷 彈 簧 在 這 種 載 荷 作 用 下 的 失 效 往 往 是 以 疲 勞 斷 裂 為 主 因 此 應 以 材 料 的 疲 勞 強 度 作 為 設 計 的 依 據(jù) 在 腐 蝕 介 質 下 使 用 的 彈 簧 應 以 腐 蝕 疲 勞 強 度 作 為 設 計 的 依 據(jù) 此 外 在 設 計 中 還 應 考 慮 材 料 的 表 面 質 量 形 狀 因 素 應 力 集 中 尺 寸 效 應 表 面 強 化 表 面 脫 碳 和 環(huán) 境 溫 度 等 因 素 的 影 響 31 第 6 章 結束語 大 學 四 年 來 我 通 過 對 本 專 業(yè) 理 論 知 識 的 認 真 學 習 并 且 經 過 金 工 實 習 工 廠 實 習 及 多 次 課 程 設 計 后 在 對 機 床 原 理 有 基 本 理 解 的 基 礎 上 結 合 所 學 的 機 械 制 造 基 礎 機 械 設 計 等 機 械 專 業(yè) 的 課 程 利 用 已 知 的 一 些 機 床 設 計 參 數(shù) 開 始 對 回 轉 裝 置 進 行 總 體 設 計 通 過 四 個 月 的 畢 業(yè) 設 計 最 終 使 我 對 機 械 專 業(yè) 有 了 比 較 全 面 和 深 刻 的 了 解 尤 其 對 于 機 械 設 計 的 過 程 有 了 比 較 清 晰 的 認 識 通 過 此 次 畢 業(yè) 設 計 我 對 所 學 過 的 專 業(yè) 理 論 知 識 得 到 了 鞏 固 提 高 并 能 將 其 應 用 于 實 際 設 計 中 采 用 AutoCAD2002 繪 圖 使 我 的 計 算 機 繪 圖 的 技 能 得 到 了 進 一 步 加 強 并 進 一 步 增 加 了 對 CAD 制 圖 軟 件 的 使 用 和 認 識 使 我 積 累 了 一 些 比 較 實 用 的 設 計 經 驗 提 高 了 我 獨 立 學 習 的 能 力 并 且 鍛 煉 了 我 的 意 志 為 將 來 走 向 社 會 為 社 會 做 貢 獻 打 下 了 堅 實 的 理 論 和 實 踐 基 礎 在 本 次 設 計 過 程 中 經 過 自 己 不 懈 的 努 力 和 指 導 老 師 的 悉 心 指 導 各 項 任 務 都 已 經 順 利 完 成 并 達 到 設 計 要 求 但 由 于 設 計 者 經 驗 不 足 知 識 能 力 有 限 在 設 計 過 程 中 的 錯 誤 和 疏 漏 再 所 難 免 產 品 在 性 能 方 面 也 可 能 存 在 一 些 不 足 欠 妥 之 處 敬 請 各 位 老 師 批 評 指 正 32 辭 謝 厲 經 幾 個 月 時 間 的 努 力 我 順 利 完 成 了 畢 業(yè) 設 計 的 全 部 內 容 通 過 這 次 設 計 我 對 并 對 本 專 業(yè) 有 了 較 深 刻 的 認 識 和 理 解 同 時 學 到 了 更 多 的 關 于 機 械 方 面 的 經 驗 知 識 此 次 畢 業(yè) 設 計 是 對 我 大 學 四 年 學 習 的 歸 納 和 總 結 對 我 今 后 的 學 習 和 工 作 有 重 要 的 指 導 意 義 和 實 踐 意 義 當 然 我 之 所 以 順 利 完 成 畢 業(yè) 設 計 主 要 因 為 指 導 老 師 的 屢 不 厭 煩 的 教 導 我 將 特 別 感 謝 我 的 導 師 XXX 老 師 她 治 學 嚴 謹 知 識 淵 博 經 驗 豐 富 不 但 給 我 悉 心 指 導 還 帶 領 我 參 觀 調 研 使 我 更 加 體 會 到 了 一 個 令 人 尊 敬 的 老 師 對 學 生 無 微 不 至 的 關 懷 也 賦 予 了 我 進 一 步 努 力 不 斷 進 取 的 熱 情 請 許 我 再 次 向 XX 老 師 表 示 誠 摯 的 謝 意 感 謝 各 位 老 師 批 評 斧 正 并 祝 各 位 老 師 身 體 健 康 工 作 順 利 33 參考文獻 1 機械設計手冊 1 2 3 4 5 冊 機械工業(yè)出版社 1988 2 機械零件設計手冊 主 編 吳宗澤 機械工業(yè)出版社 3 材料力學 主 編 梁治明 高等教育出版社 1984 4 機械設計手冊 彈簧 起重運輸件 五金件 主 編 成 大 先 化 工 工 業(yè) 出 版 社 5 機床設計手冊 機械工業(yè)出版社 1982 6 機械制圖 主 編 何 銘 新 錢 可 強 高等教育出版社 7 公差配合與技術測量 主 編 薛彥成 機械工業(yè)出版社 1992 8 機械原理 主 編 馬永林 高等教育出版社 1991