FT380L油箱隔板底邊縱向點(diǎn)焊自動(dòng)傳動(dòng)工裝設(shè)計(jì)【20張CAD圖紙+PDF圖】,20張CAD圖紙+PDF圖,FT380L,油箱,隔板,底邊,縱向,點(diǎn)焊,自動(dòng),傳動(dòng),工裝,設(shè)計(jì),20,CAD,圖紙,PDF 目 錄 1 緒論 1 2 工作狀態(tài)描述 2 3 傳動(dòng)方案擬定 2 3.1 螺旋傳動(dòng) 3 3.2 齒輪齒條傳動(dòng) 4 4 電動(dòng)機(jī)選擇 5 4.2 交流伺服電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)析 6 4.3 直流伺服電動(dòng)機(jī)選擇 6 5 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 5.1 減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 5.1.1 參數(shù)確定 7 5.1.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 8 5.1.3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 9 5.2 螺旋傳動(dòng)件設(shè)計(jì) 10 5.2.1 參數(shù)確定 10 5.2.2 螺桿強(qiáng)度校核 11 5.2.3 螺母螺紋牙強(qiáng)度校核 11 5.2.4 螺桿穩(wěn)定性校核 12 6 工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 6.1 方案確定 14 6.2 尺寸確定 16 6.3 滾輪設(shè)計(jì) 16 6.4 連接桿設(shè)計(jì) 17 6.5 聯(lián)接螺栓強(qiáng)度校核 19 7 結(jié)束語(yǔ) 21 謝辭 21 參考文獻(xiàn) 22 1 緒論 本設(shè)計(jì)是根據(jù)河南新鄉(xiāng)三利機(jī)械集團(tuán)股份有限公司實(shí)際的生產(chǎn)要求完成的。該公司主要生產(chǎn)與重型汽車配套的油箱，而FT380L油箱就是其主要產(chǎn)品之一。為了減輕在汽車行駛過(guò)程中油液對(duì)油箱的沖擊力，油箱中需要加裝隔板，并將其用DN-80點(diǎn)焊機(jī)焊接在油箱內(nèi)以增強(qiáng)油箱的總體剛度。但生產(chǎn)實(shí)踐證明,DN-80型點(diǎn)焊機(jī)在對(duì)FT380L油箱隔板底邊進(jìn)行焊接中由于自動(dòng)化程度不高，沒(méi)有與油箱相配套的支撐和傳遞機(jī)構(gòu)，而需要人工的協(xié)作，不但生產(chǎn)效率低下，而且焊接后的焊點(diǎn)往往達(dá)不到相應(yīng)的要求。出現(xiàn)焊點(diǎn)強(qiáng)度不夠或者嚴(yán)重偏離底板中心位置等問(wèn)題，造成油箱使用壽命大大縮短，質(zhì)量難以滿足用戶的要求，給用戶和企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。 為了提高產(chǎn)品的可靠性，提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)給該型號(hào)點(diǎn)焊機(jī)加裝與其配套的支撐定位和自動(dòng)傳遞油箱的裝置，該裝置可自動(dòng)完成待加工的油箱的進(jìn)給，并能準(zhǔn)確、平穩(wěn)地將油箱傳送到待焊接位置。該項(xiàng)目的順利完成，還將極大的節(jié)省人力，降低生產(chǎn)成本，給企業(yè)帶來(lái)豐厚的利潤(rùn)。 早在上個(gè)世紀(jì)七八十年代，與點(diǎn)焊機(jī)相配套的自動(dòng)傳送裝置就已經(jīng)開(kāi)始在國(guó)外進(jìn)行研究并很快的投入到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中。不過(guò)當(dāng)時(shí)的傳送裝置只是針對(duì)具體的點(diǎn)焊機(jī)進(jìn)行的改裝，功能比較單一，結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單。到目前為止，這種機(jī)構(gòu)已經(jīng)有了非常大的發(fā)展，逐漸形成了一個(gè)體系，大多數(shù)都能根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的傳送路線，精度和自動(dòng)化程度非常高了。也有按工作機(jī)的實(shí)際情況研制生產(chǎn)的專用傳送機(jī)出現(xiàn)。國(guó)內(nèi)對(duì)這種裝置的改進(jìn)和研制是上世紀(jì)九十年代左右。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)水平的迅速發(fā)展，企業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，傳動(dòng)裝置的性能和種類有了長(zhǎng)足的發(fā)展。目前應(yīng)用比較廣泛的有齒輪，液力和靜液壓傳動(dòng)裝置等三種主要型式，現(xiàn)分別對(duì)其進(jìn)行分析如下。 齒輪傳動(dòng)裝置主要應(yīng)用于使用要求不高，主機(jī)成本較低的部分鏟土運(yùn)輸機(jī)械，工程起重機(jī)械，壓實(shí)機(jī)械和內(nèi)燃叉車等產(chǎn)品的變速器，驅(qū)動(dòng)橋主傳動(dòng)和輪邊減速器，齒輪變速器按其結(jié)構(gòu)形式可以分為定軸式和行星式兩類。而驅(qū)動(dòng)橋則可以按其功能分為剛性、轉(zhuǎn)向和貫通式驅(qū)動(dòng)橋。目前我國(guó)機(jī)械式齒輪傳動(dòng)裝置技術(shù)水平較低，具有較大的發(fā)展空間。應(yīng)該大力推廣優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，改進(jìn)齒輪，軸類，殼體等關(guān)鍵零件的材料與工藝，進(jìn)一步提高使用壽命，減輕重量，縮小體積；采用先進(jìn)的換擋元件和換擋方式，努力減輕司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短動(dòng)力中斷時(shí)間，提高工程機(jī)械的作業(yè)效率。國(guó)內(nèi)已經(jīng)引進(jìn)的變速器的先進(jìn)設(shè)計(jì)和零部件，應(yīng)該大力推廣采用。　? 液力傳動(dòng)裝置主要用于對(duì)使用和主機(jī)性能要求較高的鏟土運(yùn)輸機(jī)械和內(nèi)燃叉車等產(chǎn)品，其中液力變矩器和動(dòng)力換擋變速器作為底盤動(dòng)力傳動(dòng)中的無(wú)級(jí)變速元件，可以使主機(jī)具有良好的自動(dòng)適應(yīng)性和操作性能。目前，提高國(guó)內(nèi)液力機(jī)械傳動(dòng)裝置水平的一大關(guān)鍵問(wèn)題是必須加快聯(lián)合兼并的步代，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，早日在我國(guó)建成具有世界一流技術(shù)水平的競(jìng)爭(zhēng)能力的專業(yè)化，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)液力機(jī)械產(chǎn)品的專業(yè)化、系列化與通用化，使該系列產(chǎn)品具有旺盛的生命力?！?? 靜液壓傳動(dòng)裝置主要用于液壓挖掘機(jī)以及對(duì)主機(jī)性能要求較高的推土機(jī)，裝載機(jī)，路面機(jī)械，壓路機(jī)和內(nèi)燃叉車等產(chǎn)品和靜液壓變速、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和工作裝置上，使主機(jī)具有良好的無(wú)級(jí)變速和操作性能[1]。 2 工作狀態(tài)描述 本自動(dòng)傳動(dòng)工裝主要是采用機(jī)械傳動(dòng)的型式，現(xiàn)對(duì)本裝置工作要求進(jìn)行如下分析： 該裝置主要用于將油箱縱向傳送到點(diǎn)焊機(jī)焊頭的工作位置，其工作流程如下：縱向焊接油箱隔板時(shí)，點(diǎn)焊機(jī)焊頭位置固定，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將油箱傳送到隔板1第一個(gè)焊點(diǎn)位置后停止，點(diǎn)焊機(jī)工作，該焊點(diǎn)完成后，伺服電機(jī)將油箱傳送到第二個(gè)焊點(diǎn)位置，點(diǎn)焊機(jī)繼續(xù)工作，如此反復(fù)循環(huán)。當(dāng)隔板1的13個(gè)焊點(diǎn)完成后，電機(jī)帶動(dòng)油箱返回至第一個(gè)焊點(diǎn)位置，點(diǎn)焊機(jī)焊頭橫向移動(dòng)至第二個(gè)隔板后工作。當(dāng)?shù)诙€(gè)隔板的焊點(diǎn)完成后，點(diǎn)焊頭升起，越過(guò)隔板并移動(dòng)至第三個(gè)隔板的焊點(diǎn)位置。電動(dòng)機(jī)與點(diǎn)焊機(jī)交替工作，直至三個(gè)隔板的39個(gè)焊點(diǎn)完成后，電動(dòng)機(jī)將油箱傳送至起始位置。油箱從夾具上被放下，裝上待加工油箱，按下啟動(dòng)按鈕，電機(jī)工作。油箱焊點(diǎn)位置見(jiàn)圖1。 圖1 隔板點(diǎn)焊位置 3 傳動(dòng)方案擬定 機(jī)械傳動(dòng)裝置的任務(wù)是根據(jù)機(jī)械的總體布置要求，解決原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系及運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向變換，使它們之間的運(yùn)動(dòng)參數(shù)相匹配。 合理的傳動(dòng)方案首先應(yīng)滿足機(jī)器的工作要求，如所傳遞的功率及要求的轉(zhuǎn)速。此外，還應(yīng)保證機(jī)器的工作性能和可靠性，具有高的傳動(dòng)效率、工藝性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、結(jié)構(gòu)緊湊和使用維護(hù)方便等。但同時(shí)達(dá)到這些要求是不容易的。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往需要擬定多種方案以進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較。一般來(lái)說(shuō)，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性較直齒圓柱齒輪傳動(dòng)好，常用在高速級(jí)或要求傳動(dòng)平穩(wěn)的閉式傳動(dòng)。開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的工作環(huán)境一般較差、潤(rùn)滑條件不好，磨損較嚴(yán)重，壽命較短，應(yīng)布置在低速級(jí)。 機(jī)構(gòu)的類型是擬定傳動(dòng)方案的重要一環(huán)，通常應(yīng)考慮機(jī)器的動(dòng)力、運(yùn)動(dòng)和其它要求，再結(jié)合各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和適用范圍，分析比較，合理選擇。根據(jù)具體的要求，選擇相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，配置在驅(qū)動(dòng)電機(jī)和工作機(jī)構(gòu)之間，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的匹配。本裝置中的工作機(jī)構(gòu)由油箱及其夾具組成，預(yù)計(jì)總重量不會(huì)很大，故所需要的驅(qū)動(dòng)力矩不會(huì)很大。要將電動(dòng)機(jī)輸出的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為工作機(jī)構(gòu)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，以終端輸出形式分，通?？蛇x取螺旋傳動(dòng)和齒輪齒條傳動(dòng)二種結(jié)構(gòu)，下面分別進(jìn)行分析。 3.1 螺旋傳動(dòng) 螺旋機(jī)構(gòu)是由螺桿、螺母及機(jī)架組成，如圖2所示。一般情況下，它是將螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為螺母沿螺桿軸向的移動(dòng)，也可將螺母的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)。螺旋傳動(dòng)具有摩擦阻力小，操作輕便靈活，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，精度高等優(yōu)點(diǎn)，并且能獲得很大減速比和力的增益。但螺桿的制造周期較長(zhǎng)，另外長(zhǎng)度較長(zhǎng)的螺桿本身的自重引起的撓度較大，需要增加螺桿支撐機(jī)構(gòu)等，將使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。故當(dāng)工作機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)平穩(wěn)性要求比較高，并且行程較短或者所選用的螺桿直徑較大的話，采用螺旋傳動(dòng)就比較合適。 圖2 螺母移動(dòng)的螺旋傳動(dòng) 1.機(jī)架；2.螺桿；3.螺母 因螺旋傳動(dòng)的摩擦阻力小，故可選用傳動(dòng)比較小的減速器，甚至可以不設(shè)減速機(jī)構(gòu)而由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)螺桿，但是這就要選擇更大驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)盡量避免采用[2]。 3.2 齒輪齒條傳動(dòng) 因?yàn)辇X輪齒條之間的間隙在裝配時(shí)比較難以消除，故傳動(dòng)精度沒(méi)有螺旋傳動(dòng)高。但齒輪齒條傳動(dòng)可以不受長(zhǎng)度限制，齒條可以根據(jù)長(zhǎng)度需要拼接，相對(duì)螺桿要增加支撐機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在結(jié)構(gòu)上可簡(jiǎn)單化。但采用齒輪齒條傳動(dòng)時(shí)，需要較大的驅(qū)動(dòng)力矩才能驅(qū)動(dòng)油箱及其夾具，這就要選擇傳動(dòng)比較大的減速器，并且對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇也會(huì)產(chǎn)生一定的限制[3]。 由于傳動(dòng)部件直接影響著整體機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性和快速響應(yīng)等特性，因此，應(yīng)設(shè)計(jì)和選擇滿足傳動(dòng)間隙小、精度較高、低摩擦、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、響應(yīng)速度快傳遞轉(zhuǎn)矩大以及與伺服電動(dòng)機(jī)等其他環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)性能相匹配的傳動(dòng)部件。本裝置中，伺服電動(dòng)機(jī)是通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)控制油箱夾具在焊點(diǎn)和焊頭對(duì)應(yīng)點(diǎn)位置的啟動(dòng)、停止的，因此要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)既能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的變換，又能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的變換。由于在本裝置中油箱的往返行程僅有420mm，如果采用螺旋傳動(dòng)可不必安裝支撐機(jī)構(gòu)，也不會(huì)使整體結(jié)構(gòu)顯得過(guò)于復(fù)雜。 綜上所述，擬定選用螺桿螺母作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。由于螺旋傳動(dòng)的摩擦阻力小，故可選用傳動(dòng)比較小的減速裝置，在選用減速裝置時(shí)，根據(jù)所選擇的電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速、功率、扭矩，結(jié)合工作機(jī)構(gòu)所需要的工作速度以及功率、扭矩等選定合適的減速裝置傳動(dòng)比，進(jìn)而選取減速裝置。因?yàn)楸狙b置的設(shè)計(jì)主要是對(duì)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的改造，考慮到成本等因素，現(xiàn)直接采用普通的圓柱齒輪作為減速裝置。圓柱齒輪有直齒、斜齒、錐齒等多種。錐齒輪的加工比較困難,特別是大尺寸錐齒輪。并且當(dāng)錐齒輪的速度過(guò)高時(shí)，還應(yīng)考慮能否達(dá)到制造精度及成本問(wèn)題。而斜齒圓柱齒輪在實(shí)際生產(chǎn)中最為普遍，且承載能力也比較強(qiáng)，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性也較直齒圓柱齒輪傳動(dòng)好?，F(xiàn)采用一對(duì)斜齒圓柱齒輪作為電動(dòng)機(jī)與螺桿之間的減速機(jī)構(gòu)。 本裝置的設(shè)計(jì)以經(jīng)濟(jì)實(shí)用為原則，依次對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行選擇分析，最終確定以下傳動(dòng)方案?，F(xiàn)對(duì)其結(jié)構(gòu)描述如下：由伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳送至工作機(jī)構(gòu)（油箱夾具），從而使油箱滿足一定的運(yùn)動(dòng)軌跡要求。傳動(dòng)件采用螺桿螺母，螺母與油箱夾具固接在一起，當(dāng)螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槁菽傅闹本€運(yùn)動(dòng)后，油箱夾具隨著螺母在其軌道上完成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成油箱三個(gè)隔板底邊的焊接。螺桿與電動(dòng)機(jī)之間采用一對(duì)斜齒圓柱齒輪減速，螺桿兩端擬定采用一對(duì)軸承支撐，而軸承也固接在油箱支架的軌道上。其大致結(jié)構(gòu)如圖3所示。 圖3 自動(dòng)傳動(dòng)工裝示意圖 1.電動(dòng)機(jī)；2.減速齒輪；3.螺桿；4.螺母； 5.軸承；6.支架；7.夾具；8.滾輪 4 電動(dòng)機(jī)選擇 在本裝置中，由于油箱的往復(fù)運(yùn)動(dòng)有一定的控制要求，并且電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止比較頻繁，因此所選電動(dòng)機(jī)應(yīng)能滿足以下特點(diǎn)： （1）調(diào)速范圍比較寬； （2）快速性好，即加速轉(zhuǎn)矩大，頻響特性好； （3）可靠性高、壽命長(zhǎng)； （4）能適應(yīng)頻繁啟、停的工作要求。 在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮控制要求、成本等多方面的因素，選用適當(dāng)?shù)目刂齐姍C(jī)。綜合考慮以上特點(diǎn)，擬選用伺服電動(dòng)機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)又叫執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，或叫控制電動(dòng)機(jī)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，伺服電動(dòng)機(jī)是一個(gè)執(zhí)行元件，它的作用是把信號(hào)（控制電壓或相位）變換成機(jī)械位移，也就是把接收到的電信號(hào)變?yōu)殡姍C(jī)的一定轉(zhuǎn)速或角位移。伺服電動(dòng)機(jī)有直流和交流之分，下面分別對(duì)其特性進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。 4.1 直流伺服電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)析 伺服電動(dòng)機(jī)有直流和交流兩種形式。直流伺服電動(dòng)機(jī)具有精度高、響應(yīng)快、調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于半閉環(huán)或閉環(huán)伺服系統(tǒng)中。設(shè)計(jì)伺服系統(tǒng)時(shí)，在對(duì)工藝、負(fù)載、執(zhí)行元件、伺服電動(dòng)機(jī)特性等特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，選擇直流伺服電動(dòng)機(jī)的型號(hào)[4]。直流伺服電動(dòng)機(jī)的選擇一般可根據(jù)以下三個(gè)方面來(lái)考慮： （1）負(fù)載的轉(zhuǎn)矩和功率； （2）執(zhí)行元件的質(zhì)量； （3）伺服電動(dòng)機(jī)的特性。 4.2 交流伺服電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)析 直流伺服電動(dòng)機(jī)有電刷和和換相片，需保養(yǎng)和定期清掃。交流伺服電動(dòng)機(jī)是無(wú)電刷電動(dòng)機(jī)，無(wú)此項(xiàng)維護(hù)保養(yǎng)要求。電刷和換相片還限制了直流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率的提高，而交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率不受這種限制，有較寬的調(diào)速（可達(dá)1：100000）和功率范圍。由于交流伺服電動(dòng)機(jī)的的轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，故快速性好。交流伺服系統(tǒng)多為閉環(huán)控制，精度很高。交流伺服電動(dòng)機(jī)本身的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低，但變頻裝置比較復(fù)雜，價(jià)格昂貴。在一般情況下，直流伺服電動(dòng)機(jī)適用的場(chǎng)合，應(yīng)該避免采用交流伺服電動(dòng)機(jī)[5]。 綜上所述，直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)相比，它具有機(jī)械特性較硬、輸出功率較大、不自轉(zhuǎn)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)。因此在本裝置中選用直流伺服電動(dòng)機(jī)。 4.3 直流伺服電動(dòng)機(jī)選擇 首先將工作機(jī)構(gòu)移動(dòng)速度確定為v=35mm/s，假設(shè)油箱夾具重75kg，而已知油箱自重為32kg，則本裝置中工作機(jī)構(gòu)所需要的驅(qū)動(dòng)力為： （1） 上式中：查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-1-7取f=0.1。 工作機(jī)構(gòu)所需要的驅(qū)動(dòng)功率 （2） 按傳動(dòng)方案，查齒輪、滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的效率分別為，，，則電動(dòng)機(jī)輸出功率 （3） 查伺服電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品手冊(cè)，選額定功率為750W的8cc751c型直流伺服電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)參數(shù)尺寸如下表： 表1 8cc751c直流電機(jī)參數(shù)尺寸 型1 額定功率 額定轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)矩 外伸軸尺寸 鍵槽尺寸 8cc751c 0.75kw 3000r/min 2.386Nm 5 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1.1 參數(shù)確定 （1）按傳動(dòng)方案減速機(jī)構(gòu)為一對(duì)斜齒圓柱齒輪，由于工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度不高，故選用7級(jí)精度。小齒輪與電動(dòng)機(jī)軸鍵聯(lián)接，故小齒輪轉(zhuǎn)速，考慮到傳動(dòng)比的減小會(huì)使傳動(dòng)裝置外廓尺寸緊湊，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表1初定傳動(dòng)比=3.2。 （2）材料選擇。按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-1選小齒輪材料為（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS；大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。 （3）齒數(shù)比u=i=3.2。 （4）查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖14-2-23和14-1-52按MQ級(jí)質(zhì)量要求取值，得 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限，；輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度極限，。 （5）查表14-1-75取齒面接觸強(qiáng)度系數(shù)值，按齒輪懸掛配置，中等速度，沖擊載荷較小，取載荷系數(shù)K=2.0。 （6）查表14-1-79選齒寬系數(shù)最大值，則，查表14-1-77圓整取齒寬系數(shù)。 （7）許用接觸應(yīng)力 （4） （8）小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 （5） （9）中心距 （6） （10）考慮到中心距過(guò)小會(huì)使模數(shù)減小，進(jìn)而影響到輪齒的大小，現(xiàn)將其適當(dāng)放大并圓整，取a=70mm。則法面模數(shù)，查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表14-1-2，取。由下式 （7） 取，則，取。 （11）實(shí)際傳動(dòng)比 （8） （12）螺旋角 （9） （13）齒寬，圓整取，。 （14）小齒輪分度圓直徑 （10） 大齒輪分度圓直徑 （11） 分別對(duì)，圓整，取，。 5.1.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 （1）分度圓上切向力 （12） （2）因原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，工作有較小沖擊，查表14-1-81，取使用系數(shù)。 （3）齒輪線速度 （13） 查圖14-1-98，取動(dòng)載系數(shù)。 （4）按齒輪裝配時(shí)檢驗(yàn)調(diào)整，查表14-1-98，則齒向載荷分布系數(shù) （14） =1.22 （5）由查表14-1-102取。 則動(dòng)載荷系數(shù) （15） （6）查表14-1-105得彈性系數(shù)： （7）齒面接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力計(jì)算 1） 按齒面硬度查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21d得： 小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限； 大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限。 2）應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （16） （17） 上式中為齒輪工作壽命，取10000小時(shí)，為齒輪每轉(zhuǎn)一周同一齒面嚙合次數(shù)，在此為1。 3）查圖10-19得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)，。則齒面接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 （18） （19） 式中S為疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)取1。 （8）則當(dāng)齒輪外嚙合時(shí)齒面接觸疲勞強(qiáng)度 （20） 所以該齒輪滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度極限條件。 5.1.3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 （1）查圖10-20c得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 （2）查圖10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù)，。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，則許用應(yīng)力 （21） （22） （3）查表10-3得，按圖10-13取，則載荷系數(shù) （23） （4）查表10-5得齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)。 則 （24） 所以該齒輪滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限條件。 小齒輪結(jié)構(gòu)如圖4所示。 圖4 小齒輪 5.2 螺旋傳動(dòng)件設(shè)計(jì) 滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)精度雖然很高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且價(jià)格昂貴，因此本結(jié)構(gòu)擬定采用滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，單線梯形螺紋，查相關(guān)手冊(cè)，按一般工作要求，將螺桿螺母材料分別選為45鋼（調(diào)質(zhì)），青銅ZCuAl10Fe3。以下對(duì)其尺寸參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。 5.2.1 參數(shù)確定 查手冊(cè)得螺桿中徑計(jì)算如下： （25） 上式中：F——螺桿所受的軸向力，N； ——取值范圍為1.2～3.5，在此選用整體式螺母，取=1.2； [P]為滑動(dòng)螺旋副材料的許用壓力，，參考滑動(dòng)螺旋副材料的許用壓力表，此時(shí)[P]=1～2，取[P]=1。 根據(jù)公式算得螺紋中徑d2后，應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)的公稱直徑d及螺距P。螺紋工作圈數(shù)不宜過(guò)多。 由此得出的螺紋中徑較小，由于此螺桿跨度相對(duì)較大，則參見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-7，將其初定為=31mm。則螺母高度 （26） 按表3-8，螺距P=6，大徑d=34mm，小徑=27mm，牙頂間隙，齒根寬b=0.65p=3.9mm， 螺紋牙高。 5.2.2 螺桿強(qiáng)度校核 受力較大的螺桿需進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。在本裝置中，螺桿工作時(shí)既承受軸向壓力又承受拉力的作用，以及扭矩的作用。螺桿危險(xiǎn)截面上既有壓縮、拉伸應(yīng)力；又有切應(yīng)力。則查手冊(cè)，得螺桿強(qiáng)度校核公式如下所示： （27） （1）查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表5-13，螺桿材料為45號(hào)鋼時(shí)，，號(hào)鋼的屈服極限，且載荷穩(wěn)定，取較小值。則。 （2）螺桿螺紋段危險(xiǎn)截面積 （28） （3）查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式7-3 （29） （30） 即螺桿滿足強(qiáng)度條件。 5.2.3 螺母螺紋牙強(qiáng)度校核 螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。螺母螺紋牙受力情況如圖5所示，該圖表明當(dāng)在螺旋機(jī)構(gòu)中，隨螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。螺母螺紋牙受力情況如圖5所示，該圖表明在螺旋機(jī)構(gòu)中，隨著螺桿螺母的嚙合傳動(dòng)，螺母螺紋牙將受到與其牙型中面相垂直的作用力。則螺紋牙必然受到剪切、彎曲的雙重作用力，以下分別對(duì)所設(shè)計(jì)計(jì)算得到的螺母進(jìn)行強(qiáng)度校核。 圖5 螺母螺紋牙受力圖 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7.9得螺母螺紋牙許用彎曲強(qiáng)度，螺母螺紋牙許用剪切強(qiáng)度。 （1）螺母螺紋牙彎曲強(qiáng)度校核 （31） （2）螺母螺紋牙剪切強(qiáng)度校核 （32） 式中b為螺紋牙齒根寬度，z為螺紋線數(shù)。 該螺母螺紋牙滿足強(qiáng)度條件。 5.2.4 螺桿穩(wěn)定性校核 對(duì)于長(zhǎng)徑比較大的受壓螺桿，當(dāng)軸向壓力大于某一臨界值時(shí)，螺桿就會(huì)突然發(fā)生側(cè)向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力必須小于臨界載荷。 本裝置中螺桿采用兩端滾動(dòng)軸承支承，并有徑向和軸向的約束，取兩支點(diǎn)間的距離作為工作長(zhǎng)度l。查表7-11，取螺桿長(zhǎng)度系數(shù)=0.5；螺桿工作長(zhǎng)度取450mm（略大于420mm）；螺桿危險(xiǎn)截面半徑 （33） 則螺桿柔度 （34） 查表7－10，因小于40，可不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。 （1）螺桿傳遞的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 （35） （36） （37） （2）大齒輪上的作用力 （38） （39） （40） （3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖6 螺桿 1） 計(jì)算螺桿最小直徑 螺桿材料采用45號(hào)鋼，且彎矩相對(duì)轉(zhuǎn)矩較小，查表12－2取C=110。則螺桿最小直徑 （41） 該段軸有鍵槽與大齒輪聯(lián)接，則 （42） 2）擬定螺桿上零件的裝配方案 與螺桿配合的零件較少，僅有一個(gè)大齒輪和一對(duì)軸承。按軸上零件的對(duì)稱配置原則，如圖6所示12軸段與齒輪配合，34，56軸段與軸承配合。 3）確定螺桿各段直徑和長(zhǎng)度 螺桿螺紋的大徑d=34mm，則如圖6所示即。其兩端需制出螺紋退刀槽，查手冊(cè)得其直徑d和寬度b分別為26mm，2mm。 初步選擇滾動(dòng)軸承。軸承同時(shí)受到徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。根據(jù)，且階梯軸各段直徑一般相差5至10mm，查手冊(cè)初選單列圓錐滾子軸承320/28，其尺寸內(nèi)徑外徑寬=285216mm，故定，。 軸承端蓋總寬度為10mm（由端蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定），根據(jù)端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求。取端蓋左端面與齒輪右端面的間距b=10mm，故取，初定。 齒輪安裝在段，其右端面采用軸肩軸向定位，軸肩高 （43） 則，取該段軸長(zhǎng)。齒輪左端采用軸端擋圈定位，所選擇的軸端擋圈見(jiàn)零件圖所示。 4）螺桿上零件的周向定位 螺桿與齒輪的周向定位采用平鍵。按查手冊(cè)得平鍵截面尺寸，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為15mm。同時(shí)為保證齒輪與螺桿配合有良好的對(duì)中性，故選齒輪內(nèi)孔的配合為H7/k6。滾動(dòng)軸承與螺桿的周向定位以過(guò)渡配合來(lái)保證，選螺桿軸部的直徑尺寸公差為k6。 確定圓角和倒角尺寸 參考手冊(cè)，取螺桿端部倒角為。圓角半徑見(jiàn)零件圖。 6 工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 按所設(shè)定的傳動(dòng)方案，本裝置的工作機(jī)構(gòu)主要是由兩部分組成，一是支承并確定油箱位置的支架，二是能使油箱支架實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌。兩部分之間通過(guò)四個(gè)滾輪傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。下面對(duì)油箱支架及其導(dǎo)軌的主材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析確定。 6.1 方案確定 由于油箱自身的重量（32kg）以及油箱夾具自身的重量（75kg）作用,并且機(jī)構(gòu)的傳送速度較慢，因此工作機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)、停止過(guò)程中對(duì)油箱產(chǎn)生的慣性力很小。當(dāng)工作機(jī)構(gòu)向與點(diǎn)焊機(jī)焊頭相對(duì)應(yīng)的位置移動(dòng)的過(guò)程中，油箱不會(huì)受慣性力作用的影響而產(chǎn)生滑移，造成焊點(diǎn)位置過(guò)大的偏差。因此本裝置采用在油箱支架 上焊接定位支撐板來(lái)定位油箱，該支撐板與油箱底部輪廓配合，即可定位油箱， 為增大摩擦力也可考慮在支撐板上襯上一層橡皮墊。這也就是說(shuō)，本裝置設(shè)計(jì)開(kāi) 始所設(shè)想的油箱夾具實(shí)際上是油箱支架及定位支承板的組合體。定位支承板結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7所示。10號(hào)槽鋼的結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖8所示。 圖7 定位支承板 圖8 10號(hào)槽鋼 在實(shí)際的生產(chǎn)中，對(duì)于工作機(jī)構(gòu)的位置精度要求比較高的裝置大多采用如果希望得到更高的傳動(dòng)精度，可選用直線導(dǎo)軌，因?yàn)槠鋬r(jià)格比較昂貴，并且對(duì)其配套設(shè)備的要求也比較高，在此不便采用。考慮到設(shè)備改造的成本問(wèn)題，并且油箱隔板底邊相對(duì)較寬，對(duì)焊點(diǎn)的位置精度要求也不是非常嚴(yán)格。因此該工作機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌部分?jǐn)M定采用槽鋼聯(lián)接而成。該工廠現(xiàn)存儲(chǔ)一批10號(hào)槽鋼，在此即選做工作機(jī)構(gòu)主材料。為方便材料的選擇購(gòu)置以及設(shè)計(jì)的方便，工作機(jī)構(gòu)的油箱支架部分也由10號(hào)槽鋼聯(lián)接制成，并焊接上定位支承板，以確保油箱位置的固定。支架上安裝滾輪從而實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)軌的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 圖9 聯(lián)接角鐵 通過(guò)實(shí)際測(cè)量所得到的FT380L油箱的輪廓尺寸如下：底面長(zhǎng)970mm，寬650mm，高330mm，底面和側(cè)面的圓角均為R80。鑒于油箱的外部結(jié)構(gòu)，可用簡(jiǎn)單的鋼結(jié)構(gòu)支架通過(guò)角鐵聯(lián)接并用螺栓固定作為油箱的支架部分。聯(lián)接角鐵的設(shè)計(jì)按照10號(hào)的結(jié)構(gòu)尺寸通過(guò)CAXA電子圖板輔助設(shè)計(jì)完成，其尺寸見(jiàn)零件圖，結(jié)構(gòu)外形如圖9所示。聯(lián)接角鐵的聯(lián)接螺栓初選為，待整體結(jié)構(gòu)確定后再作校核。 6.2 尺寸確定 （1）支架 根據(jù)油箱外輪廓尺寸以及槽鋼的尺寸即可確定油箱支架所需要的槽鋼長(zhǎng)度，即長(zhǎng)為650mm的槽鋼兩根作為支架的寬度尺寸，1066mm的槽鋼兩根作為支架的長(zhǎng)度尺寸。 查手冊(cè)得10號(hào)槽鋼截面積為，則由四根槽鋼組成的油箱支架重量 （44） 則在本設(shè)計(jì)初所假設(shè)的油箱支架重量是合理的，本設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)可以采用，所確定的零件尺寸足夠。 （2）導(dǎo)軌 由于油箱隔板兩端焊點(diǎn)間距為420mm，即油箱支架的往返行程為420mm，則通過(guò)計(jì)算可得導(dǎo)軌的長(zhǎng)度至少應(yīng)為 （45） 式中10mm為支架兩邊與導(dǎo)軌聯(lián)接槽鋼的間距。為方便導(dǎo)軌的安裝，現(xiàn)將導(dǎo)軌兩端也采用槽鋼通過(guò)角鐵聯(lián)接，那么連接油箱導(dǎo)軌的槽鋼長(zhǎng)度應(yīng)為 （46） 上式中10mm為油箱支架與導(dǎo)軌的間距，48mm為槽鋼的寬度。則將聯(lián)接角鐵所占用的導(dǎo)軌長(zhǎng)度考慮在內(nèi)，現(xiàn)取作為導(dǎo)軌的槽鋼長(zhǎng)度為1250mm。 6.3 滾輪設(shè)計(jì) 滾輪是在由槽鋼聯(lián)接而成的導(dǎo)軌內(nèi)滾動(dòng)，因此其外形應(yīng)與槽鋼內(nèi)槽形狀相同，形成一定的配合關(guān)系，而其尺寸可按照10槽鋼內(nèi)槽尺寸來(lái)確定。查手冊(cè)得10號(hào)槽鋼尺寸為：；；。并且其內(nèi)槽壁有1：10的斜度，則按尺寸作圖可測(cè)得其角度約為。由此可得知滾輪的外廓為圓錐臺(tái)形狀。且其大端直徑為 （47） 式中3mm為滾輪與槽鋼上壁的間隙。 滾輪的動(dòng)力由與油箱支架螺栓聯(lián)接的短軸傳遞，為保證滾輪與支架的相對(duì)運(yùn) 動(dòng)，短軸一端應(yīng)安裝軸承，并且滾輪應(yīng)制出相應(yīng)尺寸的內(nèi)孔與軸承配合。綜合考慮滾輪的外徑尺寸與軸承所受到的載荷，查手冊(cè)選型號(hào)為02尺寸系列的6205深溝球軸承，該軸承的基本尺寸如下：內(nèi)徑外徑寬=。為保證滾輪與軸承的配合，其內(nèi)孔直徑應(yīng)等于軸承外徑25mm，內(nèi)孔深度應(yīng)至少為15mm?？紤]到滾輪在導(dǎo)軌內(nèi)滾動(dòng)時(shí)受力應(yīng)該盡量均勻，現(xiàn)取滾輪內(nèi)孔深度為25mm，并且為了使軸承安裝的方便，內(nèi)孔沒(méi)有和軸承配合的部分直徑應(yīng)稍大一些，取56mm。則滾輪的結(jié)構(gòu)形狀可確定如圖9所示。 圖10 滾輪 6.4 連接桿設(shè)計(jì) 圖11 連接桿 連接桿的主要作用是將從油箱支架傳遞過(guò)來(lái)的動(dòng)力通過(guò)軸承傳遞給滾輪，使?jié)L輪在導(dǎo)軌槽鋼槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)。其中連接桿a段與軸承配合，因此其直徑，長(zhǎng)度；軸承右端應(yīng)有軸向定位，在此采用軸肩定位，則查手冊(cè)取軸肩高度 （48） （49） 因?yàn)闈L輪是在支架槽鋼和導(dǎo)軌槽鋼之間傳遞動(dòng)力的，因此其總長(zhǎng)度可由以下計(jì)算得出： （50） 上式中：b為槽鋼寬度；為支架槽鋼和導(dǎo)軌槽鋼的間距，取為10mm；d為槽鋼側(cè)壁厚；為滾輪的軸向厚度；為導(dǎo)軌槽鋼與連接桿左端的間距，根據(jù)實(shí)際情況取2.4mm。 連接桿與油箱支架采用螺栓聯(lián)接，則相聯(lián)接的一端應(yīng)制出螺紋孔，為使所選用的螺栓能承受油箱重量，螺栓直徑應(yīng)盡量選的大些，因c段連接桿直徑應(yīng)盡量大些，現(xiàn)初定c段直徑。查手冊(cè)選M1430六角頭全螺紋螺栓，則可確定相應(yīng)螺紋孔的尺寸?？紤]到該螺栓受到的一定剪切力的作用，需要對(duì)其進(jìn)行校核,校核計(jì)算見(jiàn)6.5。 則根據(jù)以上分析計(jì)算，即可確定連接桿的結(jié)構(gòu)如圖11所示。其詳細(xì)尺寸見(jiàn)零件圖。 連接桿結(jié)構(gòu)尺寸確定以后，就可以根據(jù)滾輪與連接桿以及所選用的02尺寸系列的6205深溝球軸承組合為滾輪組合件。則滾輪組合件的組合結(jié)構(gòu)如圖12所示。 圖12 滾輪組件 在工作機(jī)構(gòu)中，定位支承板上應(yīng)加裝一層橡皮墊，以增加摩擦力，避免油箱出現(xiàn)偶然滑動(dòng)的現(xiàn)象。而定位支承板與油箱夾具焊接在一起，其尺寸位置見(jiàn)工作機(jī)構(gòu)裝配圖，則本裝置中最終確定的整體工作機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖13所示，該機(jī)構(gòu)的具體尺寸可參見(jiàn)圖紙。 圖13 工作機(jī)構(gòu) 6.5 聯(lián)接螺栓強(qiáng)度校核 按照以上的分析，工作機(jī)構(gòu)所獲得的驅(qū)動(dòng)力是由螺母?jìng)鬟f給油箱支架，而油箱支架通過(guò)與其螺栓聯(lián)接連接桿帶動(dòng)滾輪進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。因此連接桿的聯(lián)接螺栓和油箱支架聯(lián)接角鐵的螺栓都將受到剪切和擠壓力的作用，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行剪切和擠壓強(qiáng)度校核是很有必要的。 查手冊(cè)得螺栓的許用剪切應(yīng)力為，許用擠壓強(qiáng)度。聯(lián)接螺栓受力如圖14所示。 圖14 聯(lián)接螺栓受力圖 （1）剪切強(qiáng)度校核 連接桿聯(lián)接螺栓有4個(gè)，油箱支架聯(lián)接螺栓有2個(gè)，已知螺栓受到的拉力為油箱及支架的重力，即 （51） 則每根螺栓所承受的剪切力應(yīng)為，按公式 （52） 即 （53） 則 （54） （2）擠壓強(qiáng)度校核 已知擠壓力P=647.78N，且 （55） 上式中，t為螺栓所聯(lián)接鋼板的厚度，分別為5.3mm，8mm。則 （56） （57） 由此可知，所選擇的M8，M14螺栓強(qiáng)度足夠。 圖15 傳動(dòng)工裝 為加強(qiáng)螺母與工作機(jī)構(gòu)連接的強(qiáng)度，應(yīng)在油箱支架上用鉚釘鉚接加強(qiáng)板，其具體尺寸見(jiàn)零件圖。則最終確定的自動(dòng)傳動(dòng)工裝如圖15所示。 7 結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)對(duì)各種機(jī)構(gòu)的分析選擇，最終確定出合理的自動(dòng)傳動(dòng)工裝。該裝置中伺服電動(dòng)機(jī)的選擇比較難以掌握，可以根據(jù)實(shí)際需要查詢相關(guān)伺服電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品手冊(cè)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)因?yàn)榉N類繁多，選擇方向比較寬，在此僅根據(jù)實(shí)際情況選用螺旋機(jī)構(gòu)。而工作機(jī)構(gòu)中，本裝置直接采用10號(hào)槽鋼作為油箱支架往復(fù)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌。當(dāng)然，也可采用直線導(dǎo)軌代替槽鋼以提高其傳動(dòng)精度，但從經(jīng)濟(jì)方面考慮，本裝置中不再選用。 本裝置的設(shè)計(jì)是以理論為主，提供了設(shè)計(jì)的程序和步驟。作為一個(gè)從無(wú)到有的設(shè)計(jì)過(guò)程，本裝置可在類似生產(chǎn)中借鑒采用，不足之處請(qǐng)批評(píng)指正。 謝辭 人要學(xué)習(xí)，但更要學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)；人要設(shè)計(jì)，但更需要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)可能是有趣的，但也可能是枯燥的。確實(shí)如此，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我碰到很多棘手的難題和挫折，有時(shí)曾想過(guò)放棄，但我沒(méi)有，因?yàn)橛泻芏嗟娜嗽趲椭?、鼓?lì)我，給我動(dòng)力與信心走下去。借此論文完稿之際，向所有關(guān)心、幫助與支持我的老師、同學(xué)及朋友致以崇高的敬意和真摯的感謝！ 首先特別感謝我的兩位導(dǎo)師，正是在他們耐心的指導(dǎo)和細(xì)心幫助支持下，我的畢業(yè)課題才得以順利完成。幾個(gè)月來(lái)，無(wú)論在學(xué)習(xí)還是生活上，他們都給予我極大的關(guān)心與幫助，他們那廣博的知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和踏踏實(shí)實(shí)的工作態(tài)度都將使我終生受益，并將成為我今后學(xué)習(xí)和工作的基本指導(dǎo)。正是在他們的幫助下，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我正確的設(shè)計(jì)思想和分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的思路，并使我查閱文獻(xiàn)資料、閱讀外文資料的能力、計(jì)算機(jī)輔助繪圖及設(shè)計(jì)和文字表達(dá)能力也得到了進(jìn)一步的提高。 其次應(yīng)該感謝和我一起的幾位同學(xué)，他們?cè)谖业脑O(shè)計(jì)工作中給予了我很大的支持和幫助，由此啟發(fā)了我不少的思維見(jiàn)解。他們勤勞善良、熱心幫助、為人誠(chéng)懇、謙虛好學(xué)，給我留下深刻的印象。正是他們的無(wú)私幫助，我的設(shè)計(jì)才得以完成，我將不會(huì)忘記這幾個(gè)月來(lái)一起度過(guò)的美好時(shí)光。 同時(shí)，感謝機(jī)電學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)和老師，感謝他們?cè)诠ぷ髦嘁廊魂P(guān)注著我們即將畢業(yè)之前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作和注意事項(xiàng)。 最后，我還要向關(guān)心和幫助我的每一個(gè)人致敬，向他們表示我最誠(chéng)摯的謝意。 參考文獻(xiàn) ［1］王可，于琦.現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)裝置制造新工藝、新技術(shù)與新標(biāo)準(zhǔn)[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，3(5):32～38 ［2］張蕾.卷紙機(jī)的幾種結(jié)構(gòu)和功能分析[J].輕工機(jī)械，1994(6) ［3］王居虹.傳動(dòng)裝置的合理設(shè)計(jì)方案[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2003，7(6)37～40 ［4］屈光.常用機(jī)械傳動(dòng)裝置的研究[J].中國(guó)西部科技，2003，14(5):92～94 ［5］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 ［6］濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社，2001 ［7］吳宗澤，羅勝國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：高等教育出版社，2001 ［8］龔淮儀.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)[M].北京：高等教育出版社，1990 ［9］桂定一.機(jī)器精度分析與設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 ［10］方鍵.機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005 ［11］機(jī)械工程手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械工程手冊(cè)[M].第2版?zhèn)鲃?dòng)設(shè)計(jì)卷，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997 ［12］(美)馬爾曼著，黃靖遠(yuǎn)等譯.機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 ［13］劉穎，馬春榮.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005 ［14］蔣秀珍.機(jī)械學(xué)基礎(chǔ)[M].合肥：科學(xué)出版社，2004 ［15］王思聰，周百新.傳輸裝置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].南京師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，2(4):74～76 ［16］卜炎生.機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 22 河南科技學(xué)院 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期進(jìn)展情況檢查表 學(xué)生姓名 張志 班級(jí) 機(jī)教023 指導(dǎo)教師 李保國(guó) 王保國(guó) 論文（設(shè)計(jì)）題目 FT380L油箱隔板底邊縱向點(diǎn)焊自動(dòng)傳動(dòng)工裝 目前已完成任務(wù) 1．對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)以及80點(diǎn)焊機(jī)與自動(dòng)傳動(dòng)工裝聯(lián)接部分進(jìn)行考察。 2．研究相似裝置的工作原理，基本機(jī)構(gòu)。 3．完成電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇。 4．基本確定兩種傳動(dòng)方案。 是否符合任務(wù)書(shū)要求進(jìn)度:是 尚需完成的任務(wù) 傳動(dòng)方案以及工作機(jī)構(gòu)尚未確定。 能否按期完成論文（設(shè)計(jì)）：能 存在問(wèn)題和解決辦法 存 在 問(wèn) 題 兩種傳動(dòng)方案較難進(jìn)一步選擇。 擬 采 取 的 辦 法 查閱相關(guān)資料，并結(jié)合實(shí)際情況篩選，或可考慮將兩種傳動(dòng)方案結(jié)合起來(lái)使用。 指導(dǎo)教師簽 字 日期 年 月 日 教學(xué)院長(zhǎng)（主任）意 見(jiàn) 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 New Tools Maximize New Machine Designs The primary tooling concerns when machining aluminum are: minimizing the tendency of aluminum to stick to the tool cutting edges; ensuring there is good chip evacuation form the cutting edge; and ensuring the core strength of the tools is sufficient to withstand the cutting forces without breaking. Technological developments such as the Makino MAG-Series machines have made tooling vendors rethink the any state-of-the-art machine technology. It is vital to apply the right tooling and programming concepts. Materials coatings and geometry are the three elements in tool design that interrelate to minimize these concerns. If these three elements do not work together, successful high-speed milling is not possible. It is imperative to understand all three of these elements in order to be successful in the high-speed machining of aluminum. Minimize Built-Up Edge When machining aluminum, one of the major failure modes of cutting tools the material being machined adheres to the tool cutting edge. This condition rapidly degrades the cutting ability of the tool. The built-up edge that is generated by the adhering aluminum dulls the tool so it can no longer cut through the material. Tool material selection and tool coating selection are the two primary techniques used by tool designers to reduce occurrence of the built-up edge. The sub-micron grain carbide material requires a high cobalt concentration to achieve the fine grain structure and the material’s strength properties. Cobalt reacts with aluminum at elevated temperatures, which causes the aluminum to chemically bond to the exposed cobalt of the tool material. Once the aluminum starts to adhere to the tool, it quickly forms a built-up edge on the tool rendering it ineffective. The secret is to find the right balance of cobalt to provide adequate material strength, while minimizing the exposed cobalt in the tools for aluminum adherence during the cutting process. This balance is achieved using coarse-grained carbide that provides a tool of sufficient hardness so as to not dull quickly when machining aluminum while minimizing adherence. Tool Coatings The second tool design element that must be considered when trying to minimize the built-up edge is the tool coating. Tool coating choices include TiN, TiAIN, AITiN, chrome nitrides, zirconium nitrides, diamond, and diamond-like coatings(DLC). With so many choices, aerospace milling shops need to know which one works best in an aluminum high-speed machining application. The Physical Vapor Deposition (PVD) coating application process on TiN, TiCN, TiAIN, and AITiN tools makes them unsuitable for an aluminum application. The PVD coating process creates two modes for aluminum to bond to the tools――the surface roughness and the chemical reactivity between the aluminum and the tool coating. The PVD process results in surface that is rougher that the substrate material to which it is applied. The surface”peaks and valleys” created by this process causes aluminum to rapidly collect in the valleys on the tool. In addition, the PVD coating is chemically reactive to the aluminum due to its metallic crystal and ionic crystal features. A TiAIN coating actually contains aluminum, which easily bonds with a cutting surface of the same material. The surface roughness and chemical reactivity attributes will cause the tool and work piece to stick together, thus creating the built-up edge. In testing performed by OSG Tap and Die, it was discovered that when machining aluminum at very high speeds, the performance of an uncoated coarse-grained carbide tool was superior to that of one coated with TiN, Ticn, TiAIN, or ALTiN. This testing does not mean that all tool coatings will reduce the tool performance. The diamond and DLC coatings result in a very smooth chemically inert surface. These coatings have been found to significantly improve tool life when cutting aluminum materials. The diamond coatings were found to be the best performing coatings, but there is a considerable cost related to this type of coating. The DLC coatings provide the best cost for performance value, adding about 20%-25%to the total tool cost. But, this coating extends the tool life significantly as compared to an uncoated coarse-grained carbide tool. Geometry The rule of thumb for high-speed aluminum machining tooling designs is to maximize space for chip evacuation. This is because aluminum is a very soft material, and the federate is usually increased which creates more and bigger chips. The Makino MAG-Series aerospace milling machines, such as the MAG4, require an additional consideration for tool geometry-tool strength. The MAG-Series machines with their powerful 80-hp spindles will snap the tools if they are not designed with sufficient core strength. In general, sharp cutting edges should always be used to avoid aluminum elongation. A sharp cutting edge will create high shearing and also high surface clearance, creating a better surface finish and finish and minimizing chatter or surface vibration. The issue is that it is possible to achieve a sharper cutting edge with the fine-grained carbide material than the coarse grained material. But due to aluminum adherence to the fine-grained material, it is not possible to maintain that edge for very long. Coarse Compromise The coarse grained material appears to be the best compromise. It is a strong material that can have a reasonable cutting edge. Test results show it is able to achieve a very long tool life with good surface finish. The maintenance of the cutting edge is improved using an oil mist coolant through the tool. Misting gradually cools down the tools, eliminating thermal shock problems. The helix angle is an additional tool geometry consideration. Traditionally when machining aluminum a fool with a high helix angle has been used. A high helix angle lifts the chip away from the part more quickly, but increases the friction and heat generated as result of the cutting action. A high helix angle is typically used on a tool with a higher number of flutes to quickly evacuate the chip from the part. When machining aluminum at very high speeds the heat created by the increased friction may cause the chips to weld to the tool. In addition, a cutting surface with a high helix angle will chip more rapidly that a tool with a low helix angle. A tool design that utilizes only two flutes enables both a low helix angle and sufficient chip evacuation area. This is the approach that has proven to be the most successful in extensive testing performed by OSG when developing the new tooling line, the maxal. 新工具使新機(jī)器設(shè)計(jì)最優(yōu) 當(dāng)加工鋁時(shí)，我們主要關(guān)心的是：鋁粘住加工切削邊緣的傾向；保證有好的碎片排屑形成切削邊緣；和保證工具有足夠的中心強(qiáng)度來(lái)承受切削力而不被破壞。 技術(shù)發(fā)展，比如：Makino MAG系列，已經(jīng)使工具商重新考慮任何工藝水平的機(jī)器技術(shù)。用正確的加工和編程思路是很重要的。 材料，涂料和幾何形狀是與減小我們所關(guān)注問(wèn)題相關(guān)系的工具設(shè)計(jì)的三個(gè)因素。如果這些因素不能一起很好的配合，成功的調(diào)整磨削是不可能的。為了成功進(jìn)行高速鋁加工，理解這三個(gè)因素是很必要的。 使組合邊緣最小化 當(dāng)加工鋁時(shí)，一個(gè)失敗的切削工具模式是，被加工的材料粘住工具切削邊緣。這種情況會(huì)很快削弱工具的切削能力。由粘著的鋁形成的組合邊緣會(huì)導(dǎo)致工具變鈍，以至不能切削材料。工具材料選擇和工具涂料選擇是被工具設(shè)計(jì)者用來(lái)減小組合邊緣出現(xiàn)的主要工藝。 亞微米微粒碳化物材料要求很高的鈷濃度來(lái)獲得良好的微粒結(jié)構(gòu)和材料強(qiáng)度屬性。隨著溫度的升高，鈷與鋁發(fā)生反應(yīng)，鈷使鋁與暴露的工具材料碳化物相粘合。一旦鋁開(kāi)始粘住工具，鋁會(huì)在快速的在工具上形成組合邊緣，使工具不可用。 在切削的進(jìn)程中，減小鋁粘合著的工具的暴露碳化物的秘訣就是找到正確的碳化物的平衡來(lái)提供足夠的材料強(qiáng)度。在加工鋁時(shí)，為了減小粘附，使用能提供足夠硬度的紋理粗糙的碳化物來(lái)獲得平衡，來(lái)使變鈍變慢。 工具涂料 當(dāng)嘗試減小組合邊緣時(shí)，第二個(gè)應(yīng)該考慮的工具設(shè)計(jì)因素是工具涂料。工具涂料的選擇包括：TiN, TiAIN, AITiN，鉻氮化物，鋯氮化物，鉆石和鉆石般的涂料（DLC）。擁有這么多的選擇，航空航天磨削商店需要知道在鋁的高速加工應(yīng)用中哪一種工作最有效。TiN, TiCN, TiAIN, 和 AITiN工具的PVD涂裝應(yīng)用進(jìn)程使這些選項(xiàng)不合適鋁的應(yīng)用。PVD涂裝進(jìn)程建立了兩個(gè)使鋁粘住工具的模式---表面的粗糙程度和鋁與工具涂料之間的化學(xué)反應(yīng)。PVD進(jìn)程形成了一個(gè)表面，這表面是比底層材料更粗糙的。由這個(gè)進(jìn)程形成的表面“凹凸”使工具中的鋁在凹處快速集結(jié)。由于涂料有金屬晶體和鐵晶體特征，PVD涂料是可以和鋁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的。一種TiAIN涂料通常是包含鋁的，這鋁很容易和相同材料的切削表面粘合。表面粗糙度和化學(xué)反應(yīng)特性將會(huì)導(dǎo)致工具和工作片體粘在一起，以致形成組合表面。 OSG Tap and Die主導(dǎo)的試驗(yàn)中，人們發(fā)現(xiàn)在高速加工鋁時(shí)，一個(gè)沒(méi)有涂染過(guò)紋理粗糙的碳化物的工具的表面優(yōu)于用TiN, Ticn, TiAIN, 或者ALTiN涂染過(guò)的工具。這個(gè)試驗(yàn)不意味著所有工具涂料將減小工具的表現(xiàn)。鉆石和DLC涂料可生成一個(gè)非常光滑的化學(xué)惰性的表面。在切削鋁材料時(shí)，這些涂料很認(rèn)為是能非常有效的提高工具的壽命。 鉆石涂料被認(rèn)為是表現(xiàn)最佳的涂料，但這種涂料要一個(gè)很可觀的成本。對(duì)于表現(xiàn)價(jià)值，DLC涂料提供最佳成本，增加大約20%-25%的總工具成本，而壽命相對(duì)于未涂染過(guò)紋理粗糙的碳化物的工具來(lái)是，是增長(zhǎng)得很明顯的。 幾何形狀 高速鋁加工工具設(shè)計(jì)的拇指定律就是使微粒排屑空間最大化。這是因?yàn)殇X是一種非常柔軟的材料。Federate通常是可以增長(zhǎng)的，它生成更多更大的微粒。 Makino MAG-Series航空航天磨削機(jī)器，比如MAG4,要求額外關(guān)注工具幾何休和工具強(qiáng)度。擁有強(qiáng)大的80-hp的心軸的 MAG-Series機(jī)器將折斷工具如果他們不是用足夠的中心強(qiáng)度設(shè)計(jì)的。 總的來(lái)說(shuō)，鋒利的切削邊緣一直都可以用來(lái)避免鋁的延伸。一個(gè)鋒利的切削邊緣將形成高剪切和高表面清潔，形成一個(gè)更好的表面和使表面振動(dòng)最小化。結(jié)果是用優(yōu)良的紋理碳化物材料比紋理粗糙的碳化物材料更有可能獲得一個(gè)鋒利的切削邊緣。但由于鋁能粘住紋理好的材料，長(zhǎng)久保持這各邊緣是不太可能的。 粗略的折衷方案 紋理粗糙的材料是最好的折衷。那是一種很強(qiáng)大的材料，它能擁有一個(gè)可觀的切削邊緣。試驗(yàn)結(jié)果表明；在獲得長(zhǎng)的工具壽命的同時(shí)擁有好的表面的可以的。通過(guò)工具來(lái)進(jìn)行油霧冷卻是可以改進(jìn)切削邊緣的保持的。霧化逐漸使工具冷卻，消除溫度急增的問(wèn)題。 螺旋角度是一個(gè)額外的工具幾何考慮因素。傳統(tǒng)上來(lái)說(shuō)，當(dāng)加工鋁時(shí)，帶有高螺旋角度的工具已經(jīng)被運(yùn)用。高螺旋角度可以使微粒更快地從部分脫離，但卻增加力和熱，這是由切削運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的。一個(gè)高螺旋角被用在工具上，并且很大數(shù)量的凹槽可以使微粒排泄。 當(dāng)以非常高的速度加工鋁時(shí)，由增加的力形成的熱量可能會(huì)引起微粒與工具焊接在一起。此外，一個(gè)有很高螺旋角的切削表面將比低角度的更快產(chǎn)生微粒。僅僅利用兩個(gè)凹槽工具設(shè)計(jì)使低螺旋角和足夠微粒排泄區(qū)域成為可能。由OSG主導(dǎo)的延伸性試驗(yàn)中，當(dāng)發(fā)展新工具流水線時(shí)，這被證明是最成功的方法。 6