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無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目： 管套壓裝專機設(shè)計 學(xué)生姓名: 吳正嚴 專 業(yè)： 數(shù)控機床加工技術(shù) 指導(dǎo)教師: 陳胡興 職 稱： 講師 2007 年4 月8 日 目 錄 摘要及關(guān)鍵詞 1 1.設(shè)計思路 2 1.1 課題的目的與意義 2 1.2 對機械設(shè)計基本要素的認識 2 1.3 機械設(shè)計方法 3 1.4 針對本課題的設(shè)計思路 6 2.管套結(jié)合件（附圖一） 9 3.管套零件圖（附圖二） 10 4.引言 11 5.設(shè)計計算 13 5.1壓入力計算 13 5.2螺桿計算 14 5.3電動機的選擇 16 5.4離合器計算與選擇 16 5.5皮帶輪的選擇 19 5.6軸承的選擇 19 5.7螺栓強度計算 20 6.產(chǎn)品部分附圖（CAD） 22 6．1 V型塊 22 6．2 回轉(zhuǎn)壓板 23 6．3 左離合器 24 7.產(chǎn)品部分附圖（Solidworks） 25 7.1 Solidworks的簡單介紹 26 7.2 管套零件圖 27 7.2.1 軸套零件圖 27 7.2.2 管子零件圖 28 7.3 管套裝配圖 29 7.4 V型塊 30 7.5 回轉(zhuǎn)壓板 31 7.6 左離合器 32 7.7 墊塊 33 結(jié)論 34 致謝 35 參考文獻 36 摘要及關(guān)鍵詞 摘要：本課題設(shè)計的是一臺管子軸套壓裝專機。采用的總體方案是：在專機上定位兩軸套相對位置，利用電機減速機提供動力，通過皮帶輪帶動絲杠轉(zhuǎn)動，進而帶動裝有螺母的壓頭移動，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線壓入運動。采用牙嵌式安全離合器進行過載保護，壓配后在管子相應(yīng)位置通過鉆模板鉆孔。 關(guān)鍵詞：壓入力，設(shè)計，選擇 1．設(shè)計思路 1．1課題的目的與意義 管套壓裝專機設(shè)計，是對CAD/CAM專業(yè)的一次綜合訓(xùn)練。此課題的目的是讓我們更好地掌握機械設(shè)計的內(nèi)容和方法，能正確、合理地選用設(shè)計參數(shù)、機械結(jié)構(gòu)；學(xué)會利用廠家提供的產(chǎn)品樣本合理選擇配套件；提高查閱設(shè)計手冊和正確使用標準的能力，尤其是利用計算機進行輔助設(shè)計的能力。通過這次工作前的適應(yīng)性訓(xùn)練，為今后從事專業(yè)工作打下良好的基礎(chǔ)。 1．2對機械設(shè)計基本要素的認識 機械設(shè)計首先要保證的是產(chǎn)品的功能及其可靠性，并保證產(chǎn)品有良好的工藝性。機械設(shè)計是一項創(chuàng)造性的勞動，新穎的設(shè)計要求有新的構(gòu)思，對此，設(shè)計人員一方面應(yīng)大膽地采用新理論和新結(jié)構(gòu)，另一方面也要總結(jié)經(jīng)驗采用原有的成功的技術(shù)和結(jié)構(gòu)。設(shè)計的過程是一個探索的過程，在設(shè)計的起始階段，應(yīng)該允許發(fā)揮創(chuàng)造性而不受各種約束。即使發(fā)生許多不切實際的設(shè)想，也沒關(guān)系，這可以在設(shè)計的早期，在繪制圖樣以前加以糾正。通常要有幾套設(shè)計方案，要在各方面對這些方案進行對比，從中選擇最佳方案。最后選定的方案可能是各套方案中最好部分的組合，也可能是未被接受方案中的某個構(gòu)思。 產(chǎn)品要便于使用和減輕人的勞動強度。設(shè)計人員要使所設(shè)計的機器適應(yīng)人，就必須考慮人的操作特征，其中包括：工作場所的空間分配，通風(fēng)條件，色彩和照明，手柄、開關(guān)及踏腳的位置和尺寸，操作人員的體力，安全保護，操作人員的心理和習(xí)慣等。 機械設(shè)計的起始階段，設(shè)計人員要對產(chǎn)品是否為社會所需要，有無競爭力，有無銷路，是否經(jīng)濟，盈利多少等問題與管理人員、銷售人員磋商。 如上所述，機械設(shè)計涉及工程技術(shù)的各個領(lǐng)域。這些領(lǐng)域中所涉及到的基本要素有：材料、強度、撓度、剛度、穩(wěn)定度；摩擦、磨損、潤滑；形狀、尺寸、表面加工、體積、重量、風(fēng)格；溫度、噪音、腐蝕；可靠性；控制；實用、安全、價格；以及維修等。 1．3機械設(shè)計方法 1．3．1機械設(shè)計步驟 機械設(shè)計是機械產(chǎn)品生產(chǎn)的第一道工序。在設(shè)計中要求對機器的工作原理、功能、結(jié)構(gòu)、零部件設(shè)計，甚至加工制造和裝配方法都確定下來。因此，不同的設(shè)計者可能有不同的設(shè)計方案和設(shè)計步驟。但是，機械設(shè)計的共性規(guī)律是客觀存在的，需要不斷地總結(jié)和完善。機械設(shè)計的一般步驟：動向預(yù)測；方案設(shè)計；技術(shù)設(shè)計；施工設(shè)計；試生產(chǎn)。下面著重分析方案設(shè)計和技術(shù)設(shè)計。 1．3．2方案設(shè)計 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書提出的對所設(shè)計機器的工作要求，首先對能滿足工作要求的多種設(shè)計原理方案加以分析比較。由于任何工作原理都必須通過一定的運動形式來實現(xiàn)，所以這一步驟也是確定設(shè)計所需運動的方案。例如設(shè)計一臺往復(fù)運動的機器時，可采用的設(shè)計原理方案很多，有電動的，有氣動、液壓及其他組合機構(gòu)等形式的，每種形式中還有多種機構(gòu)能達到預(yù)期的運動，如齒輪齒條機構(gòu)、絲桿螺母機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)等。確定設(shè)計原理方案時，可把設(shè)計對象當(dāng)作完整的系統(tǒng)，并將它分成具有各種分功能的機構(gòu)及零件為子系統(tǒng)和元素，進行系統(tǒng)分析和機構(gòu)分析、機構(gòu)綜合和加以比較，選擇最優(yōu)方案。 在這一階段，要按選擇最優(yōu)方案所需的技術(shù)—經(jīng)濟論證來制定產(chǎn)品總體和主要部件方案，同時要確定關(guān)于工作原理、可靠性和強度的問題范圍，這些問題必須加以研究，有些要得到實驗驗證。要對不致太大影響技術(shù)任務(wù)書中規(guī)定的設(shè)計對象，它的最終主要指標的那些結(jié)構(gòu)要素作近似計算。如果想在有接近于設(shè)計對象的實際樣機，就可以不經(jīng)過計算而擬訂各個機構(gòu)要素，但在方案設(shè)計中，為了進行于選擇最優(yōu)設(shè)計方案有關(guān)的技術(shù)—經(jīng)濟計算，必須充分精確地估計對最終結(jié)果有影響的參數(shù)。例如，在設(shè)計機械傳動裝置方案時，為了選擇傳動型式（絲桿螺母傳動，行星齒輪傳動、蝸桿傳動等），必須具有一些數(shù)據(jù)能求得要素尺寸，從而確定對比方案的重量和外廓尺寸，而其誤差對最終結(jié)果沒有很大影響。 在簡化設(shè)計中，選擇最優(yōu)方案可以與機械的使用者和對該項機械有經(jīng)驗分得人員共同商定。 在確定設(shè)計原理方案時，還必須體現(xiàn)機械工業(yè)的技術(shù)發(fā)展政策。根據(jù)機械的實際工作情況，盡量采用微電子技術(shù)和新型材料，設(shè)計機電一體化產(chǎn)品。 1．3．3技術(shù)設(shè)計 在技術(shù)設(shè)計中，要擬定設(shè)計對象的總體和部件，具體確定零件的結(jié)構(gòu)，對所設(shè)計的機械產(chǎn)品提出的要求是：制造和維護經(jīng)濟，操縱方便而安全，可靠性高，使用壽命長，為了能達到這些要求，零件應(yīng)滿足一些準則，簡而言之，可以用：“明確、簡單、安全”六字來表達。 所謂明確主要指結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸關(guān)系清晰，作用關(guān)系可以預(yù)測和計算，功能明確，也即能量、信息和物料的轉(zhuǎn)換與流動走向明確。一個明確的結(jié)構(gòu)應(yīng)避免產(chǎn)生附加載荷、附加變形和可能的劇烈磨損，應(yīng)盡可能見效載荷和溫度應(yīng)力引起的變形。明確的結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)產(chǎn)品預(yù)定技術(shù)功能的前提。 所謂簡單，一般是指形狀簡單，零件數(shù)少，相對運動副少，磨損件少，使用、維護、保養(yǎng)方便等。但對于具體情況要具體分析。不希望某一方面的簡單導(dǎo)致另一當(dāng)面的復(fù)雜。一旦出現(xiàn)這種情況應(yīng)予協(xié)調(diào)。 安全性包括由小到大的五個范圍：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性；功能的安全性；運行的安全性；工作的安全性和環(huán)境的安全性。這五個范圍相互之間是關(guān)聯(lián)的，應(yīng)該統(tǒng)盤考慮。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計時主要采用安全技術(shù)、間接安全技術(shù)和指示安全技術(shù)來解決產(chǎn)品的安全問題。 在上述結(jié)構(gòu)設(shè)計準則下，應(yīng)考慮技術(shù)設(shè)計中出現(xiàn)的強度、剛度、抗振性、耐磨性、工藝性等問題。如載荷的合理分配、結(jié)構(gòu)的合理傳力、運動中的穩(wěn)定性等。 操縱條件和操縱方便對機械的可靠性和勞動生產(chǎn)率有很大影響，因為很多機械產(chǎn)品的工作效果取決于人機系統(tǒng)的指標。如產(chǎn)品在運行中噪聲大、振動強、手柄作用力大、檢查不便、變速困難等等，易導(dǎo)致疲勞，違反操作而可能引起事故。 標準化對所設(shè)計的產(chǎn)品的制造成本和運行經(jīng)濟有很大意義。實現(xiàn)了標準化，可使機械產(chǎn)品的成本有所降低，設(shè)計周期有所縮短，可靠性則有所提高 機械設(shè)計和繪圖是密切聯(lián)系的工作，因為機械設(shè)計是一種創(chuàng)造性的形象思維，而繪畫則是將形象思維表現(xiàn)出來的最好方法。形象思維的結(jié)果，不通過圖的表現(xiàn)總是模糊和支離的，并且難以精確無誤的傳給別人，一個有經(jīng)驗的設(shè)計者在構(gòu)思時，總是需要反復(fù)的修改初步設(shè)計總圖。 設(shè)計人員按照他所繪制的初步設(shè)計總圖，簡單計算或估算機械的各主要零件的受力、強度、形狀、尺寸和重量等，如發(fā)現(xiàn)原來所選的結(jié)構(gòu)不可行或不實際，則要調(diào)整或修改結(jié)構(gòu)，還要考慮有沒有發(fā)生過熱、過度磨損和過早發(fā)生疲勞破壞的危險部位，并采取措施解決。 在這階段，設(shè)想中的機器初步成型了，設(shè)計人員通過初步設(shè)計總圖的繪制，會發(fā)現(xiàn)各部分的形狀、尺寸和比例大小有許多矛盾，當(dāng)需要加強或改進某一方面，可能會削弱或惡化另一方面，必須權(quán)衡取舍，在各方面保持平衡以達到最佳綜合效果。這時，設(shè)計人員的經(jīng)驗起著重要作用。 在修改初步設(shè)計的總圖的過程中，還需對初步設(shè)計進行技術(shù)-經(jīng)濟分析，一般原則是：選那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、重量大的、尺寸大的、材料貴的、性能差的、技術(shù)水平低的，以及批量大的、工藝復(fù)雜的、遠材料消耗高的、成品率低的那些零件進行分析，并據(jù)此修改設(shè)計，以期得到技術(shù)—經(jīng)濟指標高的初步設(shè)計總圖。 1．4．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 針對本課題的設(shè)計思路 此次畢業(yè)設(shè)計的課題是設(shè)計一臺管子軸套壓裝專機。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在無縫鋼管二端要均勻壓入二軸套，且要保證二軸套相對位置，軸套壓到底后，在相應(yīng)位置要鉆攻螺孔，具體尺寸及要求見附圖—管套結(jié)合件圖。 分析管套結(jié)合件圖，管套結(jié)合是過盈配合，需要較大的壓入力，且要保證套和管子上螺孔的相對位置，顯然用人工壓配勞動強度太大，相互位置尺寸不易保證，使用壓裝專機勢在必行。 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在10秒鐘內(nèi)要壓到位，工作行程為100mm，壓入速度范圍大。速度快些，效率雖會提高，但結(jié)合時沖擊會很大，尤其是在管套壓到底時，所以選擇時間為10秒完成壓套動作。 專機方案的確定，最重要的是選擇一種往復(fù)運動機構(gòu)。最常用的形式有：齒輪—齒條機構(gòu)加滾動或滑動導(dǎo)軌；絲杠螺母機構(gòu)（滑動或滾珠絲桿螺母副）；氣動或液壓傳動裝置等。原動件可采用電機—減速機，動力通過皮帶輪傳至執(zhí)行件。采用皮帶輪的好處是柔性傳動，過載時皮帶會打滑，可以起到輔助的保護作用，但不能用作經(jīng)常的安全保護使用。 二套之間的相對位置可通過定位實現(xiàn)。利用套上φ48凸臺和φ9孔及φ100端面定位，φ9孔裝入菱形銷, φ48凸臺插入定位沉孔,用這樣的類似于一面二銷的六點完全定位方式保證相對位置，其中一只套定位在壓頭上，另一只套定位于固定支座上。 根據(jù)近三年所學(xué)專業(yè)知識，通過參閱機械設(shè)計手冊、夾具設(shè)計手冊及相關(guān)圖冊資料，結(jié)合考慮專機制造成本和周期，本人擬采用的總體方案是：利用電機減速機提供動力，通過皮帶輪帶動絲杠轉(zhuǎn)動，進而帶動裝有螺母的壓頭移動，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線壓入運動。 由于軸套與軸之間的配合為過盈配合H8/r7，所需壓入力較大，且隨壓入長度增大而增大，當(dāng)軸套壓到底時，壓入力會瞬間急增，為保護電機，需采用安全離合器進行過載保護，利用其可調(diào)整保護壓力，以限定最大壓入力。 管子由V型塊定位，考慮到管、套在壓入前定位的同心度要求很高，否則可能會出現(xiàn)壓不進的現(xiàn)象，故采用高度可調(diào)V型塊，以降低對專機零件加工的精度要求，可使專機裝配、調(diào)試簡單、方便，節(jié)約成本。針對管子較長，剛性較差，為防止二端施壓時管子受力失穩(wěn)而中間拱起，采用回轉(zhuǎn)壓板通過一滾輪（軸承）對其中間部位壓緊。 絲杠支承可采用滑動軸承和單向推力軸承組合，或采用深溝球軸承和單向推力軸承組合，但考慮到專機工作時徑向力較小而軸向力很大，為減小摩擦力、延長使用壽命，選擇后者的支承方式。 根據(jù)管套結(jié)合件圖，在專機上相應(yīng)位置安裝鉆模板。當(dāng)安全離合器開始打滑，操作工即停止電機。此時用手槍鉆通過鉆模板進行鉆孔，然后啟動電機反轉(zhuǎn)退回壓頭到位后停止，再卸下工件進行人工或機動攻絲。 減速機的輸出轉(zhuǎn)速要和壓頭移動速度相配，即要選擇相應(yīng)的絲桿螺距。減速機應(yīng)選用國產(chǎn)著名品牌，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。如選擇不到相應(yīng)產(chǎn)品，也可自行設(shè)計、制造。 該設(shè)計方案經(jīng)慎重考慮，多方論證，應(yīng)是切實可行的。當(dāng)然可采用滾珠絲桿螺母副加滾動導(dǎo)軌的形式，磨損小，壽命長，傳動效率更高，但制造成本也會大幅提高。 該專機可解決人工裝配時勞動強度大、效率低、定位精度低的問題，可滿足大批量生產(chǎn)要求。 2.管套結(jié)合件（附圖一） 1—軸套 數(shù)量2 材料HT200 2—無縫鋼管?42×5 數(shù)量1 材料Q235—A 技術(shù)條件 壓裝時要保證二端軸套壓到底，并保證二軸套相對位置 3.管套零件圖（附圖二） 4. 引言 畢業(yè)設(shè)計是在學(xué)完了專業(yè)課，并經(jīng)歷了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上進行的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，是對之前所學(xué)課程的一次總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，它在幾年的學(xué)習(xí)中占有十分重要的地位。 就我個人而言，希望通過這次畢業(yè)設(shè)計，對自己今后從事的工作，進行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，通過設(shè)計鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，特別是利用計算機進行輔助設(shè)計的能力，為今后從事專業(yè)工作打下良好的基礎(chǔ)。 此次畢業(yè)設(shè)計的課題是設(shè)計一臺管子軸套壓裝專機。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在無縫鋼管二端要均勻壓入二軸套，且要保證二軸套相對位置，軸套壓到底后，在相應(yīng)位置要鉆攻螺孔，具體尺寸及要求見管套結(jié)合件圖。 根據(jù)所學(xué)專業(yè)知識，通過參閱機械設(shè)計手冊及圖冊資料，本人采用的總體方案是：利用電機減速機帶動絲杠螺母的傳動方式，通過絲杠螺母結(jié)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線壓入運動。 由于軸套與軸之間的配合為過盈配合H8/r7，所需壓入力較大，且隨壓入長度增大而增大，當(dāng)軸套壓到底時，壓入力會瞬間急增，為保護電機，需采用安全離合器進行過載保護，利用其可調(diào)整保護壓力，以限定最大壓入力。管子由V型塊定位，考慮到管、套在壓入前定位的同心度要求很高，否則可能會出現(xiàn)壓不進的現(xiàn)象，故采用高度可調(diào)V型塊，以降低對專機零件加工的精度要求，可使專機裝配、調(diào)試簡單、方便，節(jié)約成本。針對管子較長，剛性較差，為防止二端施壓時管子受力失穩(wěn)而中間拱起，采用回轉(zhuǎn)壓板通過一滾輪對其中間部位壓緊。絲杠支承采用深溝球軸承和單向推力軸承組合，以減小摩擦力、延長使用壽命。 根據(jù)管套結(jié)合件圖，在專機上相應(yīng)位置安裝鉆模板。當(dāng)安全離合器開始打滑，操作工即停止電機。此時用手槍鉆通過鉆模板進行鉆孔，然后啟動電機反轉(zhuǎn)退回壓頭到位后停止，再卸下工件進行人工或機動攻絲。 該專機可解決人工裝配時勞動強度大、效率低、定位精度低的問題， 滿足了大批量生產(chǎn)要求。 下面是專機設(shè)計時的主要零件、外購件、標準件的計算和選用步驟。 由于能力所限，設(shè)計中當(dāng)有許多不足之處，希望各位老師給予批評指教。 5 .設(shè)計計算 5.1 壓入力計算： 5.1.1最大過盈 根據(jù)裝配圖上技術(shù)要求，管子與軸套的配合要求是 H8/r7 所以最大過盈δmax δmax=59μm 5.1.2所需軸向壓入力P作用(千克) 根據(jù)裝配圖上技術(shù)要求，軸套兩端的最大壓入長度l為100mm p=P/fπdl P= fπdl其中f取0.08 注：d1：包容面直徑，f：摩擦系數(shù) 5.1.3配合面壓強p計算 配合件材料不同:Pmax={δmax/[d×(c1/e1)+(c2/e2)]}×10-4 公斤/厘米 被包容件Q235 包容件HT200 C1=[1+(d1/d) 2]/[1-(d1/d) 2]- u 1 C2=[1+(d/d2) 2]/[1-( d/d2) 2]+ u 2 注: d配合面公稱直徑 d=40mm=4cm d1被包容件內(nèi)孔直徑 d1=32mm=3.2cm d2包容件外徑 d2=50mm=5cm u1被包容件的波松比 見表1-7 P4 u1=0.24--0.28 取u1=0.25 u2包容件的波松比 見表1-7 P4 u2=0.23--0.27 取u2=0.25 l配合長度 l=50×2=100mm=10cm 公斤/厘米2 E1被包容件的彈性模數(shù) 見表1-7 P4 E1=(2.0--2.1)× 106 取E1=2×106 E2包容件的彈性模數(shù) 見表1-7 P4 E2=(1.15--1.60)× 106 取E1=1.5×106 C1={[1+(32/40)2]/ [1-(32/40)2]}-0.25=4.3 C2={[1+(40/50)2]/ [1-(40/50)2]}+0.25=4.8 Pmax=59/{4×[4.3/(2× 106)+4.8/(1.5× 106)]}× 10-4 =2.76 公斤/厘米2 P=p/fπdl =2.76×0.08×π×40×100 =2773 kg →取P=3000公斤(max) 5.2 螺桿計算： 5.2.1螺桿中徑 (機械設(shè)計手冊第二卷 表15 2-3) 螺桿中徑d2=ζ× [f/φ(p)] 1/2 梯形齒ζ=0.8 整體式螺母φ=1.5 P—許用壓強 見機械設(shè)計手冊第二卷表15 2-9 螺桿的材料為45鋼 螺母的材料為青銅 查設(shè)計手冊得P=20Mpa 由上面計算得到最大的軸向載荷F=pg=30000N 由以上條件計算得：d2=ζ[f/φ(p)] 1/2=0.8×[30000/(1.5×20)] 1/2=25.3 根據(jù)機械設(shè)計手冊查標準取中徑為標準值 得中徑d2=27mm Tr=30×3 5.2.2驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T1=F× d2/2tan(φ+ρ′) 軸向載荷F為30000N 螺桿中徑d2=27mm 螺紋升角φ=arctan[l/(πd2)]≤ρ′ 當(dāng)量摩擦角ρ′=arctan[μs/cosα/2] 注：l為導(dǎo)程 l =3 ρ′為當(dāng)量摩擦角 μs螺旋副摩擦系數(shù) 見機械設(shè)計手冊第二卷表15 2-8 螺旋副摩擦系數(shù)Us為0.08--0.1 取μs=0.08 通常使螺紋升角φ≤4o30′ α 標準值為30o 螺紋升角φ=arctan3/27π=2o 當(dāng)量摩擦角ρ′=arctan0.08/cos15o=4.6o 驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T1=F×( d2/2)tan(φ+ρ′) =(30000×27/2×tan6.6o)/1000 =30×13.5×tan6.6o =47N·m 要求10S內(nèi)壓入，根據(jù)管套結(jié)合件圖，可知壓入行程為100mm ，空行程取為20mm，由于絲桿的螺距為3mm，則絲桿在10秒內(nèi)要轉(zhuǎn)120/3=40轉(zhuǎn)。 則螺桿轉(zhuǎn)速為 40×6=240（轉(zhuǎn)／分） 5.3 電動機的選擇 電機功率Pw= Tn/9.55（kw） =[（47×240）/9.55]×10-3 =1.2 kw 注：轉(zhuǎn)矩Tn=驅(qū)動轉(zhuǎn)矩×轉(zhuǎn)速 根據(jù)計算的電動機功率P=1.2KW，以及離合器完全脫開時的扭矩Tc1=100 N·m，所以選擇P=3KW的電動機，型號為14B5.6-D100LBH.4G表見《德森江浪CR3系列二成速電機》P14 5.4 離合器計算與選擇（機械設(shè)計手冊第二卷） 5.4.1彈簧壓力計算： F=2Tc/D[tan(α-ρ) –D/dμ] 注：Tc離合器的計算轉(zhuǎn)矩 N·mm Tc=(1.35--1.4)T D牙工作面的計算直徑 計算壓力時，取過載扭矩Tc1=62N·m 完全脫開時 Tc1=100 N·m α一般為45o，ρ為4o--5o 取ρ=5o μ：鍵與花鍵連接的摩擦系數(shù)取μ=0.15 d：周直徑或滑動半離合器孔徑 D=100mm,d=25mm 過載時的彈簧壓力F1=2Tc1/D[tan(α-ρ) –D/dμ] =[（2×62×103）/100]×[tan(45o-5o)-100/25×0.15] =296N 完全脫開時彈簧壓力F2=2Tc2/D[tan(α-ρ) –D/dμ] =[（2×100×103）/100]×(tan(45o-5o)-o-100/25×0.15) =478N 則每根彈簧壓力：初壓力F1′=296/6=49N 終壓力F2′=478/6=80N 取彈簧的初壓力F0=（0.85--0.9）F（取F0=0.9F） =0.9×49=44N 5.4.2彈簧設(shè)計（機械設(shè)計手冊第二卷） 按結(jié)構(gòu)尺寸，選確定彈簧中徑D=12mm 鋼絲直徑d=1.6mm 安裝高度H1=36mm 安裝載荷P1=44N 從安裝高度壓縮8mm后，壓縮載荷P2=80N ⑴材料：碳素鋼彈簧鋼絲Ⅱ（C級） ⑵許用切應(yīng)力 查機械設(shè)計手冊第二卷表7.1-5 得σb=1810Mpa ，[τ]=0.35σb=633.5 Mpa ⑶求直徑d 初定旋轉(zhuǎn)比：C=D/d=12/1.6=7.5 查機械設(shè)計手冊第二卷圖7.1-4 P7-10 得K=1.2 則?d=1.6(KCP/[τ])1/2 =1.6[(1.2×7.5×44)/633.5] ? =1.24 取d=1.6與實際相近 ⑷彈簧剛度P′要求： P′=(p2-p1)/(f2-f1)=(80-44)/8=4.5N/mm ⑸彈簧有效圈數(shù)n n=Gd4/8D3 P′ 注：G切邊模量 見機械設(shè)計手冊第二卷表7.1-4 G=79×103μPa n=（79×103×1.64）/（8×123×4.5）=8 ⑹總?cè)?shù)n1=n+ n2=10(圈4) ⑺彈簧剛度P′= Gd4/8D3 n=(79×103×1.64)/(8×123×8)=4.7N/mm 基本相符 ⑻彈簧安裝變形量：F1=P1/ P′=44/4.7=9（mm） ⑼自由高度：H0=H1+F1=36+9=45（mm） ⑽變形量F1F2 H1=36mm，F(xiàn)1=9mm，F(xiàn)2=F1+8=17mm ⑾ 負荷P1P2：安裝負荷P1= P′F1=4.7×9=42.3（N） 完全脫開時P2=4.7×9=79.9（N） 接近題意 ⑿壓并高度Hb: Hb=n1d=10×1.6=16(mm) ⒀節(jié)距t: t= (H0-1.5d)/n=(45-1.5×1.6)/8=5.4 ⒁壓并變形量Fb=H0-Hb=45-16=29(mm) 5.4.3 離合器的選擇 選擇梯形牙嵌式安全離合器，牙的工作面為平面工作面，牙形角為30--45o，半離合器上牙的工作面應(yīng)有較高的硬度，以提高耐磨性和承受沖擊載荷的能力常用20Cr經(jīng)滲碳淬火56--62HRC，或40Cr淬火至56--57HRC，牙嵌式安全離合器，其壓緊裝置由若干小的壓緊彈簧組成，能傳遞較大的極限轉(zhuǎn)矩，與軸用鍵聯(lián)接。表見P22-238 5.5皮帶輪的選擇 根據(jù)傳遞功率P=3KW，轉(zhuǎn)速250轉(zhuǎn)/分 利用插入法見《機械設(shè)計手冊》卷（二）P14-18表，則皮帶輪Dd1=160mm， 則選用 SPB型窄V帶,單根傳遞的功率為1.5kw,我們計算得到的功率為3kw，所以選兩根皮帶。 V帶輪輪廓尺寸(基準寬度制):基準寬度Bd=14mm，基準線上槽深ha=4mm，基準線下槽深hf=12mm,槽間距e=19mm，第一槽對成面至端面的最小距離f=12mm,槽間距離及極限偏差為±0.8mm，帶輪寬B=（Z-1）e+2f(2-輪槽數(shù))=43mm 外徑da=dd+2ha=168mm 輪槽角φ=34o，其極限偏差為±0.5 5.6 軸承的選擇 根據(jù)《機械設(shè)計手冊》 第三卷 第六章 根據(jù)最大受力為3000千克，所以選擇單向推力球軸承： 根據(jù)表20.6-22, 基本尺寸d=30 基本載荷Ca=28﹐得:軸承代號為51206 d=30 D=52 T=16 da=43 Da=39 ra=0.6 根據(jù)表20.6-22, 基本尺寸d=25 基本載荷Ca=15.2,得:軸承代號為51105 d=25 D=42 T=11 da=35 Da=32 ra=0.6 5.7 螺栓強度計算(機械設(shè)計手冊第二卷) 根據(jù)裝配圖可得支座(二)的受翻轉(zhuǎn)力矩螺栓所受的軸向力為FD 轉(zhuǎn)矩T=FD L0 （公式見機械設(shè)計手冊第二卷P6-32） 根據(jù)受力平衡得T=PL 注：L0為螺栓中心到作用面的距離 L0=63mm L為中心到底面的距離 L=100mm P為軸向壓入力 P=3000kg 即 FD L0 = PL FD =PL/ L0 =3000×100/63 作用應(yīng)力 σ=4×1.3 FD/πd12<[σ] 注：d1 螺紋小徑 σ 作用應(yīng)力 [σ] 許用應(yīng)力 根據(jù)螺栓材料Q235-A得[σ]為240Mpa 根據(jù) σπ=4×1.3 FD/πd12<[σ] 得 d1>{4×1.3 FD/π[σ]}1/2 代入值得 d1> 7mm 則可以取 d1= 12mm 即螺栓直徑為12mm滿足強度要求 6.產(chǎn)品部分附圖（CAD） 6．1 V形塊 名 稱： V形塊 數(shù) 量： 1 材 料： 45 技術(shù)要求：銳角倒鈍，淬火HRC35-40，發(fā)黑。 作 用： 管子由V型塊定位，考慮到管、套在壓入前定位的同心度要求很高，否則可能會出現(xiàn)壓不進的現(xiàn)象，故采用高度可調(diào)V型塊，以降低對專機零件加工的精度要求，可使專機裝配、調(diào)試簡單、方便，節(jié)約成本。 6．2 回轉(zhuǎn)壓板 名 稱： 回轉(zhuǎn)壓板 數(shù) 量： 1 材 料： 45 技術(shù)要求：銳邊處理，淬火HRC35-40，發(fā)黑。 作 用：針對管子較長，剛性較差，為防止二端施壓時管子受力失穩(wěn)而中間拱起，采用回轉(zhuǎn)壓板通過一滾輪（軸承）對其中間部位壓緊。 6．3 左離合器 名 稱：左離合器 數(shù) 量：1 材 料：40Cr 技術(shù)要求：去銳，調(diào)質(zhì)HB185-230，齒部高頻淬火HRC48-56 作 用：由于軸套與軸之間的配合為過盈配合H8/r7，所需要的壓力較大，且隨壓入長度增大而增大，當(dāng)軸套壓到底時，壓入力會瞬間急增，為保護電機，需采用安全離合器進行過載保護，利用其可調(diào)整保護壓力，以限定最大壓入力。 7. 產(chǎn)品部分附圖（Solidworks） 此畢業(yè)設(shè)計圖紙是用CAD軟件制作，隨著社會的發(fā)展計算機技術(shù)也越來更新，計算機的應(yīng)用也越來越普遍，對計算機功能的要求也越來越高。CAD制圖所缺少的是立體感。Solidworks 就是一種能彌補以上缺陷的繪圖軟件。下面我就對此軟件做個簡單的介紹，以及展示本設(shè)計中部分零件圖。 7.1 Solidworks 的簡單介紹 SolidWorks是由美國SolidWorks公司開發(fā)的三維機械CAD軟件，自1995年問世以來，以其強大的功能、易用性和創(chuàng)新性，極大地提高了機械工程師的設(shè)計效率，在與同類軟件的競爭中逐步確立了它的市場地位，在全球已擁有30余萬的正版用戶。 SolidWorks提供了強大的基于特征的實體建模功能，用戶可以通過拉伸特征、旋轉(zhuǎn)特征、薄壁特征、抽殼特征、特征陣列以及打孔等操作實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計，方便地添加特征、更改特征以及將特征重新排序，對特征和草圖進行動態(tài)修改，并通過拖曳等方法實現(xiàn)實時設(shè)計修改。 在進行裝配設(shè)計時，可以直接參與其他零件并保持這種參考關(guān)系生成新零件，可以動態(tài)地查看裝配體的所有運動，并對運動零部件進行動態(tài)的干涉檢查和間隙檢測；還可以應(yīng)用智能零件技術(shù)自動完成重復(fù)設(shè)計，運用智能化裝配技術(shù)完成自動捕捉并定義裝配關(guān)系。 在進行工程圖設(shè)計時，可以自動生成詳細、準確的工程圖樣，該工程圖是全相關(guān)的，即在修改圖樣時，三維模型、各個視圖、裝配體都會自動進行更新。 此外，SolidWorks還提供了功能強勁的全相關(guān)的鈑金設(shè)計和模具設(shè)計能力，以及開發(fā)的二次開發(fā)工具，從兒為用戶進一步擴充和定制系統(tǒng)功能統(tǒng)共了方便。 7.2 管套零件圖 7.2.1 軸套零件圖 （剖視圖） 7.2.2 管子零件圖 （剖視圖） 7.3 管套裝配圖 （剖視圖） 7.4 V型塊 （剖視圖） 7.5回轉(zhuǎn)壓板 （剖視圖） 7.6 左離合器 （剖視圖） 7.7 墊塊 （剖視圖） 結(jié)論 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我進一步理解了所學(xué)過的理論知識及具體運用了這些知識。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)課程的一次深入的全面的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，它在幾年的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使自己對軸套壓裝專機的工作有了親身的體驗，了解了壓裝專機的工作原理和工作過程，發(fā)現(xiàn)了許多人工手動操作壓入軸套的不足和弊端，由此想出了用機器來代動手工壓裝，這樣不緊提高了工作效率、減少了勞動強度、也增強了定位精確度。但我們所設(shè)計的牙嵌式離合器容易打滑，則磨損厲害，影響了使用壽命，使用頻率高，電機頻繁啟動，鑒于以上不足，今后的設(shè)計可以采用液壓控制方案。 就我個人而言，希望通過這次畢業(yè)設(shè)計，對自己今后將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，通過設(shè)計鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。同時也學(xué)會了查圖表、資料、手冊等工具書。通過實例對軸套壓裝專機的制造和電機及減速器選擇，彈簧計算，離合器計算等做了一次練習(xí)。 總之，通過這次畢業(yè)課程設(shè)計使我受益匪淺，為以后的工作打下一個良好的基礎(chǔ)。在此，衷心感謝各位老師和同學(xué)的幫助和指導(dǎo)。 由于能力所限，設(shè)計中許多不足之處，希望各位老師給予批評指教。 參考文獻 1、《機械設(shè)計手冊》聯(lián)合編寫組 《機械設(shè)計手冊》上冊（第二冊）第二版 化學(xué)工業(yè)出版社 1987年12月第2版 2、《機械設(shè)計手冊》聯(lián)合編寫組 《機械設(shè)計手冊》中冊 第二版 化學(xué)工業(yè)出版社 1982年10月第2版 3、《機械設(shè)計手冊》編委會 《機械設(shè)計手冊》新版 第2卷 機械工業(yè)出版社 2004年8月第3版 4、《機械設(shè)計手冊》編委會 《機械設(shè)計手冊》新版 第3卷 機械工業(yè)出版社 2004年8 月第3版 5、《機床夾具設(shè)計手冊》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 6、《公差與配合技術(shù)手冊》 北京出版社 36