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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 風(fēng)閥是中央空調(diào)的組成部分?，F(xiàn)在隨著人民生活的需求量日益增大，使得風(fēng)閥的使用量越來(lái)越大。風(fēng)閥體板料大都是由薄壁板料加工而成，為了增加板料剛度需要進(jìn)行折彎處理。本彎邊機(jī)采用輥壓成形對(duì)板料進(jìn)行折彎處理。 板料在塑性彎曲時(shí)，由于中性層會(huì)發(fā)生內(nèi)移，使得板材受拉伸的區(qū)域擴(kuò)大，受壓縮的區(qū)域減少，從而使板材的平均長(zhǎng)度增加，在分析板材滾彎變形時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變的基礎(chǔ)上，運(yùn)用彈塑性理論對(duì)板材的中性層移動(dòng)、厚度減薄及長(zhǎng)度增加進(jìn)行了分析計(jì)算。 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是完成一臺(tái)板料彎邊機(jī)的總體設(shè)計(jì)和部件設(shè)計(jì)，側(cè)重點(diǎn)在動(dòng)力箱的設(shè)計(jì)。在熟悉板料彎曲拉伸理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出板料折彎?rùn)C(jī)的工作原理，計(jì)算出相關(guān)參數(shù)，并確定部件及零件的型號(hào)、尺寸和動(dòng)力參數(shù)。繪制彎邊機(jī)聯(lián)系尺寸圖、動(dòng)力箱的部裝圖及箱體零件圖，并對(duì)主要零部件進(jìn)行相關(guān)的校核計(jì)算。 板帶材產(chǎn)品薄而寬的斷面決定了板帶材產(chǎn)品在生產(chǎn)和應(yīng)用上有其特有的優(yōu)勢(shì)條件。本設(shè)備具有結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊、性能可靠、生產(chǎn)成本相對(duì)便宜、工作效率高等特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞　風(fēng)閥體；板料；彎邊機(jī)；動(dòng)力箱 Abstract Wind valve is an integral part of the central air-conditioning.Now with the lives of the people growing demand Valve allows the use of more and more.Valve body sheets are made ofthin-walled sheet metal which need bending processing in order to increase the stiffness of sheet. The design task is to complete a sheet metal bending mill design which focuse on the design of the power box. On the basis of in a familiar with stretch of sheet metal bending theory design of sheet metal bending mill working principle calculate inertia and related mechanical parameters and to identify parts and components model and size power and other parameters. Drawing size chart power box assembly and the main parts of work chart and main components of the associated check calculation. Product thin plate strip wide cross-section of the board decided to strip products in the production and application has its unique advantages. The device has a relatively compact structure reliable performance the cost of production is relatively cheap high efficiency. Keywords　wind Valve　sheet metal　mill　power box 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章　緒論 1 1.1　課題背景 1 1.2　輥壓成型的功能和用途 1 1.3　輥彎成型 2 1.4　本設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容 3 第2章　軋制工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算 4 2.1　毛坯料的計(jì)算 4 2.1.1　計(jì)算板材的尺寸 4 2.1.2　最小彎曲半徑 5 2.2　咬入條件計(jì)算 5 2.2.1　對(duì)每道軋制力進(jìn)行計(jì)算 5 2.2.2　第二道的受力分析 6 2.3　終定方案 8 第3章　總體方案設(shè)計(jì) 9 3.1　總體布局 10 3.2　結(jié)構(gòu)及構(gòu)件選擇 10 3.3　工作原理 11 3.4　結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 11 第4章　傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 13 4.1　電機(jī)的選擇 13 4.2　動(dòng)力箱的傳動(dòng)方案 13 4.3　傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 14 4.3.1　分配傳動(dòng)比 14 4.3.2　各軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 15 4.4　軸徑初定 16 第5章　運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 19 5.1　帶輪計(jì)算 19 5.2　蝸桿蝸輪設(shè)計(jì) 21 5.3　齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 24 5.3.1　第一對(duì)齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 24 5.3.2　第二對(duì)齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 28 5.4　軸的校核計(jì)算 33 第6章　主要機(jī)件的選用與校核 38 6.1　箱體的選擇 38 6.2　軸承的選擇及校核 38 6.2.1　軸承的選擇 38 6.2.2　軸承的校核 39 6.3　聯(lián)軸器的選擇 41 結(jié)　論 43 致　謝 44 參考文獻(xiàn) 45 附錄1　譯文 46 附錄2　英文參考資料 49 -53- 第1章　緒 論 1.1　課題背景 金屬板料成型加工設(shè)備是汽車(chē)、電子信息、家用電器和儀表等行業(yè)最重要的工藝裝備之一。因此，風(fēng)閥體板料彎邊機(jī)動(dòng)力箱的設(shè)計(jì)也充分體現(xiàn)了課題研究的重要性。 目前，國(guó)內(nèi)外金屬板料成型裝備正朝著高精度、數(shù)控等方向不斷發(fā)展。因其本身的重要性，所以其技術(shù)水平很大程度決定了制件的質(zhì)量和成本。 金屬板料成型設(shè)備在20世紀(jì)已經(jīng)得到了全面的發(fā)展。形成了較完備的體系并達(dá)到了較高的技術(shù)水平?，F(xiàn)今板料成型設(shè)備技術(shù)持續(xù)發(fā)展，并形成了許多新種類(lèi)產(chǎn)品，如高精密壓力機(jī)、彎邊機(jī)、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)以及無(wú)模成型壓力機(jī)等。 中央空調(diào)的通風(fēng)口大部分都是由薄壁板材加工而成。為了增加剛度需要彎邊，采用沖壓加工比較困難，因?yàn)榘宀妮^長(zhǎng)，一般都長(zhǎng)一米多，因此模具的加工困難。而用手工加工不但精度差而且效率低。沒(méi)法滿足高效的自動(dòng)化的大批量的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。采用輥壓成形能很好地解決以上問(wèn)題。本成形彎邊機(jī)是專(zhuān)為通風(fēng)口滾邊而設(shè)計(jì)的，所加工的材料厚度約為2.0~4.0mm。材料為延展性較強(qiáng)的鋼板或類(lèi)似的金屬材料，軋輥轉(zhuǎn)速可調(diào)，工作臺(tái)可以上下升降、前后調(diào)節(jié)。工件最終的形狀為“U”型。 輥壓成品的制作步驟：按照所需規(guī)格將一定寬度的金屬板片經(jīng)輸入裝置水平勻速地送人成型輥壓機(jī)，金屬板片經(jīng)過(guò)串聯(lián)的12對(duì)主軋輥和11對(duì)輔助軋輥的輥壓加工，逐漸變形成為所需的“U”形槽形狀。最后經(jīng)輸出裝置送走進(jìn)入下一走加工裝置[1]。 1.2　輥壓成型的功能和用途 由卷料輥制成的各種剖面形狀的板彎型材，重量輕，生產(chǎn)率高。適用于大批量生產(chǎn)各種復(fù)雜剖面形狀的制件。由于使用多對(duì)輥輪的連續(xù)成形，可以軋制出許多薄壁、剛度大、質(zhì)輕而且斷面形狀復(fù)雜的制件型材。 加上順序輥壓過(guò)程可以與沖洗、起伏、卷筒、焊接等多種工藝裝置連動(dòng)，形成流水作業(yè)，因此生產(chǎn)效率高，成本低，是現(xiàn)代加工制品中廣泛應(yīng)用和大力推廣的一種無(wú)切削加工方，如自來(lái)水管、波紋板、自行車(chē)鋼圈、塑料龍骨、不銹鋼窗框和各種通風(fēng)口的生產(chǎn)。 1.3　輥彎成型 在強(qiáng)度要求較高的管件對(duì)接焊時(shí)，從優(yōu)化焊接結(jié)構(gòu)方面考慮，需要各種規(guī)格的開(kāi)口襯環(huán)作為焊縫襯墊。襯環(huán)的制作一般采用無(wú)縫鋼管機(jī)械加工或者板料鈑金加工而成，但在大批量生產(chǎn)中，由于受工廠現(xiàn)在設(shè)備限制，通常采用無(wú)縫鋼管鋸割下料、車(chē)加工割斷、洗缺口機(jī)械加工方法制作，特別是當(dāng)選用較大直徑開(kāi)口襯環(huán)時(shí)，這種加工方法給工廠帶來(lái)一定困難，不僅效率低，而且成本高。 針對(duì)上述情況，通過(guò)工藝實(shí)踐，進(jìn)行工藝攻關(guān)，采用板材剪切下料、端頭預(yù)彎、輥彎成型的鈑金加工方法；設(shè)計(jì)制造預(yù)彎夾具，在普通車(chē)床上進(jìn)行，收到了良好的效果，生產(chǎn)成本比無(wú)縫鋼管機(jī)械加工制作成本降低兩倍，效率也提高四倍多。 如圖1-1所示，為某工廠使用的輥彎?rùn)C(jī)結(jié)構(gòu)。其工作原理是將滾花芯軸固定車(chē)床主軸上，輥彎夾具固定在刀架上，手動(dòng)進(jìn)給中拖板，使輥彎夾具上兩輥輪壓輪壓緊工件，使工件在受到兩輥壓輪一定的力的作用下發(fā)生彎曲與芯軸貼合；主軸旋轉(zhuǎn)，工件靠與芯軸之間的摩擦力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)工件在輥彎力矩的作用下輥彎、旋轉(zhuǎn)成型[2]。 圖1-1輥彎?rùn)C(jī)結(jié)構(gòu) 1.4　本設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容 本課題專(zhuān)門(mén)針對(duì)某風(fēng)閥體生產(chǎn)商設(shè)計(jì)風(fēng)閥體流水線生產(chǎn)過(guò)程中的其中一道工序，即將板料軋彎兩個(gè)。在了解風(fēng)閥體的使用狀況和軋制工藝的前提下，做一個(gè)總體設(shè)計(jì)，側(cè)重點(diǎn)在動(dòng)力箱的設(shè)計(jì)。在熟悉板料彎曲理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出板料彎邊機(jī)的工作原理。具體工作內(nèi)容如下。 1．軋制工藝設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算 這部分內(nèi)容是在閱讀大量軋制工藝資料的前提下，對(duì)風(fēng)閥體的整個(gè)加工工藝過(guò)程作一個(gè)分析，這是作為板料彎邊機(jī)工作原理設(shè)計(jì)的重要參考依據(jù)。其次是對(duì)毛坯料進(jìn)行初步計(jì)算、咬入條件計(jì)算和確定板料彎曲的最終加工方案。 2．板料彎邊機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 這部分內(nèi)容包括軋機(jī)的方案比較、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的選擇、軋機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析等。 3．動(dòng)力箱的設(shè)計(jì) 這部分為本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，是對(duì)動(dòng)力箱整個(gè)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)。包括電機(jī)的選擇、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力計(jì)算、運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核以及主要機(jī)件的選用與校核等。 4．編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、繪制軋機(jī)總裝圖、動(dòng)力箱的裝配圖及主要零件工作圖。 第2章　軋制工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算 2.1　毛坯料的計(jì)算 2.1.1　計(jì)算板材的尺寸 風(fēng)閥體板料縱向長(zhǎng)度為1424mm，材料許用應(yīng)力M，彈性模量M。軋制后截面幾何形狀及尺寸見(jiàn)圖2-1。 M 圖2-1 板材截面幾何形狀及尺寸 板料拉伸后彎角處中性層長(zhǎng)度可表示為 式中 ，o； 由于，可得。 ； ，mm。 將數(shù)值代入式(2-1)， 因?yàn)樗膫€(gè)彎角相同，所以板料中性層總寬度為 L=285.72mm。 2.1.2　最小彎曲半徑 最大和最小半徑是影響板材性能的兩個(gè)重要參數(shù)，因此有必要對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。由關(guān)系式 (2-1) 式中 。由手冊(cè)，查得C為0.5。因此， 。 本設(shè)計(jì)的。 2.2　咬入條件計(jì)算 本設(shè)計(jì)要求兩個(gè)軋彎90度。初定每個(gè)90度分6道，共12道。第一道軋角為0度，起導(dǎo)向及定位作用。最后一道為90度起定型及出料作用。板厚為2mm的金屬板料每道最大彎角為25度，因此定為第一次彎90度的第一道0度，第二道20度，第三道40度，第四道60度，第五道80度，第六道90度。第二次彎90度的定為第七道20度，第八道40度，第九道60度，第十道80度，第十一道90度，第十二道也為90度。最后的一道是為了終定型及板料出料。 考慮每道彎角為20度，板料進(jìn)入軋輥因難，因此在每道軋輥之間加一道輔助軋輥，對(duì)板材進(jìn)行一次預(yù)彎。金屬板材厚2mm的每道輔助彎角最大為15度，因此定為每道10度，第一道不預(yù)彎，為0度。只起進(jìn)一走定向作用。能使軋制精度提高。在12道主軋輥之間共加11道輔助軋輥。第一道0度，第二道30度，第三道50度，第四道70度，第五道90度，第六道94度（考慮到回彈的作用），第七道30度，第八道50度，第九道70度，第十道90度，第十一道94度（考慮到回彈）[3]。 2.2.1　對(duì)每道軋制力進(jìn)行計(jì)算 查表得，可得。軋制的受力幾何圖見(jiàn)圖2-2。 圖2-2 軋制的受力幾何圖 根據(jù)公式 (2-2) mm mm 即R要大于65mm，初定軋輥半徑為70mm 2.2.2　第二道的受力分析 （本設(shè)計(jì)取軋制速度為15m/min）。如圖2-2可得到彎曲梁高度為 =18.772 mm 因此，可得到彎曲力矩的計(jì)算式 (2-3) 彎曲中心層半徑為 mm N.mm 又由彎曲力的計(jì)算式為 (2-4) mm 代入上式，可得 N 又由阻力矩的計(jì)算式 其中， mm 代入上式，得到 N.mm 由摩擦力 N 得到， N.mm。 則總力矩為 N.mm 根據(jù)上述的計(jì)算過(guò)程，可以得到各道次軋制力見(jiàn)表2-1。 表2-1 各道次軋制力計(jì)算 名稱(chēng) 彎曲角度(度) 咬入高度(mm) 軋輥半徑R(mm) 軋輥徑向力(N) 軋輥圓周力 (N) 彎矩 (N.mm) 第一道 軋輥 0 0 70 0 0 0 第二道 軋輥 20 1.282 70 2140 310 42565 第三道 軋輥 40 1.128 70 1828.7 274.3 35330 第四道 軋輥 60 0.838 70 1341.5 201.23 24294.9 第五道 軋輥 80 0.446 70 765.6 114.84 12303.2 第六道 軋輥 90 0.057 70 469.22 70.383 5863.84 第七道 軋輥 20 1.282 70 2140 310 42565 第八道 扎輥 40 1.128 70 1828.7 274.3 35330 第九道 軋輥 60 0.838 70 1341.5 201.23 24294.9 第十道 軋輥 80 0.446 70 765.6 114.84 12303.2 續(xù)表2-1 第十一道軋輥 90 0.057 70 469.22 70.383 5863.84 第十二道軋輥 90 0.057 70 469.22 70.383 5863.84 2.3　終定方案 本設(shè)計(jì)采用12對(duì)主軋輥，11對(duì)輔助軋輥，第一對(duì)主軋輥為0度，（1～6）為軋第一個(gè)型，（7～12）為第二個(gè)型。 六對(duì)主扎輥角度分別為0度、20度、40度、60度、80度、90度。 各道彎角所受的彎矩見(jiàn)表2-2。根據(jù)計(jì)算，采用R=70mm的軋輥（以中心距為準(zhǔn)，即中心距為140mm）。 表2-2 第一個(gè)彎角所受的彎矩 彎角 彎矩 0度 0 20度 M=42565N.mm 40度 M=35330N.mm 60度 M=24294.9N.mm 80度 M=12303.2N.mm 90度 M=5863.84N.mm 十一個(gè)輔助軋輥分別為0度、30度、50度、70度、90度、94度。30度、50度、70度、90度、94度。第六道、十一道輔助軋輥為94度是為了考慮金屬板材的回彈。 第3章　總體方案設(shè)計(jì) 機(jī)床設(shè)計(jì)和其他產(chǎn)品設(shè)計(jì)一樣，都是根據(jù)市場(chǎng)的需求、現(xiàn)有制造條件和可能采用的新工藝以及有關(guān)科學(xué)技術(shù)知識(shí)進(jìn)行的一種創(chuàng)造性勞動(dòng)。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床設(shè)計(jì)工作已經(jīng)由單純類(lèi)比發(fā)展到分析計(jì)算；由單純靜力分析發(fā)展到包括靜態(tài)、動(dòng)態(tài)以及熱變形、熱應(yīng)力等的分析；由定性分析發(fā)展到定量分析，使機(jī)床產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段就能預(yù)測(cè)其性能，提高了一次成功率。特別是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展和應(yīng)用以及生產(chǎn)社會(huì)化的有利條件下的今天，不僅能提高機(jī)床設(shè)計(jì)的效率，縮短設(shè)計(jì)周期，而且許多零部件均可外購(gòu)，縮短了產(chǎn)品的制造周期，可更好地滿足市場(chǎng)的需求。 本板料彎邊機(jī)的總體設(shè)計(jì)也是符合上述要求的其設(shè)計(jì)的流程見(jiàn)圖3-1。 圖3-1 彎邊機(jī)的設(shè)計(jì)流程圖 3.1　總體布局 風(fēng)閥體板料彎邊機(jī)現(xiàn)在主要有兩種形式，即立式與臥式。立式結(jié)構(gòu)雖然占用空間小，但在實(shí)際流水線生產(chǎn)過(guò)程中存在連續(xù)性差，生產(chǎn)效率低，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝性差、成本高等缺點(diǎn)。 臥室結(jié)構(gòu)雖然占用空間較大，但在實(shí)際流水線作業(yè)中連續(xù)性好，生產(chǎn)效率高，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、安裝方便且傳動(dòng)鏈易于控制等優(yōu)點(diǎn)。 綜合對(duì)比以上兩種結(jié)構(gòu)形式，顯然臥式結(jié)構(gòu)最適合風(fēng)閥體生產(chǎn)廠家的實(shí)際情況，所以本設(shè)計(jì)選用臥式結(jié)構(gòu)。 3.2　結(jié)構(gòu)及構(gòu)件選擇 本設(shè)備主要是由電機(jī)、帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、輥輪傳動(dòng)系統(tǒng)以及輸入輸出裝置組成見(jiàn)圖3-2。 圖3-2 彎邊機(jī)總體圖 由于本設(shè)備的整個(gè)工作臺(tái)可以上下、前后調(diào)整位置，電機(jī)與減速箱的距離是可變的，因此采用了帶傳動(dòng)，并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)座上的螺桿來(lái)改變皮帶的松緊。另外帶傳動(dòng)還具有緩沖、吸振、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)。采用蝸桿傳動(dòng)是因?yàn)樗哂袀鲃?dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)的特點(diǎn)。由于要做成一個(gè)大的動(dòng)力箱的話蝸桿軸很長(zhǎng)強(qiáng)度不好，所以把動(dòng)力箱分成6個(gè)，每個(gè)動(dòng)力箱帶動(dòng)2對(duì)主軋輥，，每個(gè)之間再用聯(lián)軸器串聯(lián)聯(lián)接，這樣能滿足蝸桿的撓度要求。同時(shí)蝸輪扭矩較大，能夠滿足與蝸輪同軸的大齒輪同時(shí)帶動(dòng)兩組齒輪工作的要求。采用齒輪傳動(dòng)，主要是其瞬間傳動(dòng)比恒定，從而使軋輥轉(zhuǎn)速恒定。在電機(jī)的選擇上，因?yàn)橐筌堓伒霓D(zhuǎn)速可調(diào)，所以采用了變頻調(diào)速器來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)變速。 3.3　工作原理 如圖3-2所示，成型輥壓機(jī)工作原理為：電機(jī)通電后，通過(guò)帶傳動(dòng)把動(dòng)力傳到6根串聯(lián)的蝸桿上。6根蝸桿分置在6個(gè)減速箱內(nèi)，箱體間通過(guò)聯(lián)軸器連接。每根蝸桿帶動(dòng)一根蝸輪軸旋轉(zhuǎn)。大齒輪與蝸輪同軸，每個(gè)大齒輪分別與其左右兩側(cè)的兩個(gè)大齒輪相嚙合，每個(gè)與大齒輪同軸的小齒輪又和它上方的小齒輪嚙合，這樣一個(gè)大齒輪就能帶動(dòng)四個(gè)小齒輪旋轉(zhuǎn)。小齒輪的尺寸是一樣的，每個(gè)小齒輪軸作為減速器的輸出軸。減速器共有上下兩排24個(gè)輸出軸。這12對(duì)輸出軸經(jīng)過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸器接到12對(duì)主軋輥軸上，經(jīng)過(guò)調(diào)速電機(jī)，使軋輥獲得所需的轉(zhuǎn)速，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的漸進(jìn)加工，11對(duì)輔助軋輥對(duì)工件的加工起輔助作用。 3.4　結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 由于最終形成的“U”型槽變形較大，所以在輥壓系統(tǒng)中共采用了12對(duì)主軋輥和11對(duì)輔助軋輥對(duì)金屬板料進(jìn)行漸變加工，這樣可以提高加工精度。為了使各個(gè)軋輥與加工工件接觸處的線速度方向相同，采用一個(gè)大齒輪帶動(dòng)其左右兩側(cè)的兩個(gè)相同尺寸的大齒輪，每個(gè)與大齒輪同軸的小齒輪再帶動(dòng)其上方的一個(gè)小齒輪的方法，來(lái)得到我們所需的轉(zhuǎn)向關(guān)系。而且各個(gè)小齒輪的尺寸完全一致，每根軋輥軸有相同的角速度。為了調(diào)整工作臺(tái)的高度，以適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)線中下一道工序?qū)ぜ叨鹊囊?，在本設(shè)備中采用了蝸桿傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)相結(jié)合的方法。通過(guò)蝸桿傳動(dòng)以及蝸輪軸孔和螺桿的螺旋傳動(dòng)，把蝸桿的水平旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成螺桿的垂直運(yùn)動(dòng)，以此改變工作臺(tái)的高度。這相對(duì)于用墊鐵來(lái)改變高度，既減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，又提高了精度。 第4章　傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 4.1　電機(jī)的選擇 前六道的力矩為0、42565N.mm、35330N.mm、24294.9N.mm、12303.2N.mm、5863.84N.mm可見(jiàn)力矩是減小的。取最大力矩T=42565，可計(jì)算出電機(jī)的功率P及轉(zhuǎn)速n為 (4-1) 其中，v=0.25m/s (4-2) 代入上式，得 取 取最大的力矩來(lái)計(jì)算即M=42565 N.mm。共12道主軋輥，11道輔助軋輥。 N.mm KW 考慮到經(jīng)過(guò)多重傳送，且打算采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，設(shè)備精度不高，而且為了設(shè)備以后升級(jí)，可軋更厚的板材和提高軋制速度，取功率為5.5KW的Y132W—4型同步轉(zhuǎn)速電機(jī)，轉(zhuǎn)速為1500r/min[4]。 4.2　動(dòng)力箱的傳動(dòng)方案 本設(shè)計(jì)所采用5.5KW（Y132W—4）型同步轉(zhuǎn)速電機(jī)，由上可知轉(zhuǎn)速為1500r/min。軋制速度初定為10m/min=0.167m/s。則有 動(dòng)力箱的傳動(dòng)示意圖見(jiàn)圖4-1。先經(jīng)過(guò)帶輪減速后再傳到動(dòng)力箱，動(dòng)力箱采用二級(jí)傳動(dòng),第一級(jí)為蝸桿傳動(dòng),第二級(jí)為齒輪傳動(dòng)。 1．電機(jī) 2.皮帶3.9.聯(lián)軸器 4.渦桿軸 5.蝸桿 6.大齒輪 7.萬(wàn)向聯(lián)軸器 8.10.小齒輪 圖4-1 傳動(dòng)方案 4.3　傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 4.3.1　分配傳動(dòng)比 考慮到蝸輪蝸桿的傳動(dòng)能力較大，為進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，方便零件的生產(chǎn)和加工，增強(qiáng)機(jī)構(gòu)的通用性，在第一級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)比稍大些，而第二級(jí)齒輪傳動(dòng)采用等轉(zhuǎn)速傳動(dòng)。現(xiàn)分配如下。 1）分配傳動(dòng)比，初定帶傳動(dòng)； 2）變速器第一級(jí)； 3）變速器第二級(jí)； 所以總傳動(dòng)比。 4.3.2　各軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 0軸，即為電機(jī)軸，其轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下。 kw， r/min N.m (4-3) Ⅰ軸，即為減速器高速軸(蝸桿軸), 查得帶傳動(dòng)的效率為0.95,則可得 kw r/min N.m Ⅱ軸，即為減速器蝸輪軸,共有6根,功率按平分計(jì)算。查得蝸桿傳動(dòng)的效率為0.80,滾動(dòng)軸承的效率為0.98,則可得 kw r/min N.m Ⅲ軸，即為下軋輥軸, 查得齒輪傳動(dòng)的效率為0.97,滾動(dòng)軸承的效率0.98,則可得 kw r/min N.m Ⅳ軸，即為上軋輥軸，查得齒輪傳動(dòng)效率為0.97，滾動(dòng)軸承的效率為0.98，則可得 kw r/min N.m 由上述計(jì)算，可得到各軸的傳動(dòng)參數(shù)見(jiàn)表4-1 表4-1 各軸傳動(dòng)參數(shù) 軸序號(hào) 功率(kw) 轉(zhuǎn)速(r/min) 轉(zhuǎn)矩(N．m) 傳動(dòng)比i 效率 0 5．5 1500 35.02 1 Ⅰ 5.225 909 54.89 1．65 0．95 Ⅱ 0．68 22.75 285.45 40 0．75 Ⅲ 0．6464 22.75 269.9 1 0．95 Ⅳ 0．6145 22.75 257.8 1 0．95 4.4　軸徑初定 1．Ⅰ軸 蝸桿軸由關(guān)系式 (4-4) 采用45鋼，，代入上式，得到 mm 即最小直徑應(yīng)大于21mm。 2．Ⅱ軸， 蝸輪軸由關(guān)系式 其中，，采用45鋼，取。代入上式，得到 即最小直徑應(yīng)大于35mm。 3．Ⅲ軸 即為下軋輥軸由關(guān)系式 其中，，采用45鋼，取，代入上式，得到 mm 即最小直徑應(yīng)大于35mm。 4．Ⅳ軸 蝸輪軸由關(guān)系式 其中，，采用45鋼，取。代入上式，得到 mm 即最小直徑應(yīng)大于34mm。 由上述計(jì)算，可得各軸的最小半徑見(jiàn)表4-2。 表4-2 各軸的最小半徑 軸號(hào) 最小半徑(mm) Ⅰ 21 Ⅱ 35 Ⅲ 35 Ⅳ 34 第5章　運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 5.1　帶輪計(jì)算 由上一章可知，電動(dòng)機(jī)為Y132W-4，功率P=5.5KW，轉(zhuǎn)速n=1440r/min。則帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核具體如下。 1．定V帶型號(hào)和帶輪直徑 工作情況系數(shù)Ka，可查得Ka=1.3 功率 Pc=Ka.P=1.35.5=7.15 KW 選帶型號(hào)，由功率Pc可知，取B型 小帶輪直徑，可取D1=100mm 大帶輪直徑，由D2==170 mm （設(shè)） 大帶輪轉(zhuǎn)速， =838.5 r/min 2．計(jì)算帶長(zhǎng) 由以下公式 =135 mm =35 mm 初定中心距a=600mm。 則帶長(zhǎng) =1636.04 mm 基準(zhǔn)長(zhǎng)度取 mm。 3．求中心距和包角 中心距 =687 mm 小輪包角 =173.52°。 4．求帶根數(shù) 帶速 =7.536 m/s 傳動(dòng)比 =1.26 帶根數(shù) 可查得P0=1.27KW，Ka=0.74，取KL=0.92，得到=5根 5．計(jì)算軸上載荷 張緊力 =235.3 N (由表11.4 q=0.17kg/m ) 軸上載荷 =2350 N 5.2　蝸桿蝸輪設(shè)計(jì) 蝸桿采用45鋼，表面硬度>45HRC。蝸輪材料采用ZCuSn10P1，砂型鑄造。具體計(jì)算如下。 1．初選 當(dāng)量摩擦系數(shù)， 取大值，選值，在i=40線上中間區(qū)域選一點(diǎn)，有 。 2．中心距計(jì)算 蝸輪轉(zhuǎn)矩 =347637 N.mm 使用系數(shù)取 轉(zhuǎn)速系數(shù)，=1.08 彈性系數(shù)，根據(jù)蝸輪副材料查得 壽命系數(shù)，=1.13<1.6 接觸系數(shù)，可查得 接觸疲勞極限，可查得 接觸疲勞最小安全系數(shù)，自定，選 中心距， ，取a=190mm。 3．傳動(dòng)基本尺寸 蝸桿頭數(shù) 查表得 蝸輪齒數(shù)，=40 模數(shù)， 取。 蝸桿分度圓直徑， 取 mm。 蝸輪分度圓直徑， =280 mm 蝸桿導(dǎo)程角，，查得 蝸輪寬度， 取。 蝸桿圓周速度，=4.995 m/s 相對(duì)滑動(dòng)速度，=5.02 m/s 當(dāng)量摩擦系數(shù)，可查得 ，。 4．齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 許用接觸應(yīng)力， =202.3 MPa 最大接觸應(yīng)力， =171.6<202.3MPa合格。 5．輪齒彎曲疲勞驗(yàn)算 齒根彎曲疲勞極限 可查得 彎曲疲勞最小安全系數(shù)，自取， 許用彎曲疲勞應(yīng)力，=82 MPa 輪齒最大彎曲應(yīng)力， =27.6<82 MPa合格。 6．蝸桿軸撓度驗(yàn)算 軸慣性矩， =5.96×106mm4， 允許蝸桿撓度，得 蝸桿撓度， =0.027 mm合格。 7．溫度計(jì)算 傳動(dòng)嚙合效率， =0.807 攪油效率，自定， 軸承效率，自定， 總效率,=0.79 散熱面積估算, =1.467m2 箱體工作溫度 =52.6°＜70°合格[5]。 5.3　齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 5.3.1　第一對(duì)齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 齒輪用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB~286HB，平均取240HB。計(jì)算步驟如下。 1．齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （1）初步計(jì)算 轉(zhuǎn)矩，=288808 N.m 齒寬系數(shù)，由表12.13，取 接觸疲勞極限，由圖12.17C，取 初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力， ，可查得 初步計(jì)算的小齒輪直徑， 取d1=180mm。 初步齒寬，=57.6，取 mm。 （2）校核計(jì)算 圓周速度，=0.214 m/s 精度等級(jí)選8級(jí) 齒數(shù)Z和模數(shù)m，取齒數(shù) 使用系數(shù)，可查得 動(dòng)栽系數(shù)，可查得 齒間載荷分配系數(shù)，先求 N 由此得， 。 齒向載荷分布系數(shù), =1.502 載荷系數(shù)，= 彈性系數(shù)，可查得= 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，可查得=2.5 接觸最小安全系數(shù)，可查得=1.05 總工作時(shí)間， 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，= 接觸壽命系數(shù)，可查得 接觸應(yīng)力， MPa MPa 驗(yàn)算， < 計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。 （3）確定傳動(dòng)主要尺寸和實(shí)際分度圓直徑 模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值m=6，齒數(shù)為Z=30。對(duì)分度圓進(jìn)行圓整，即 mm mm 中心距a a= mm 齒寬b = mm mm 2．齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 驗(yàn)算如下, 重合度系數(shù)，= 齒間載荷分配系數(shù)， 齒向載荷分配系數(shù)，=取=1.21。 載荷系數(shù)， 齒型系數(shù)，可查得=2.34，=2.34 應(yīng)力修正系數(shù)，可查得=1.72，=1.72 彎曲疲勞極限，可查得=600 MPa，=450 MPa 彎曲最小安全系數(shù)，可查得=1.2 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，， 彎曲壽命系數(shù)，可查得=0.95，=0.97 尺寸系數(shù)，=1.0 許用彎曲應(yīng)力 MPa MPa 驗(yàn)算 MPa MPa 〈，〈 傳動(dòng)無(wú)嚴(yán)重過(guò)載，故不作靜強(qiáng)度校核。 5.3.2　第二對(duì)齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 齒輪用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB~286HB，平均取240HB。計(jì)算過(guò)程如下。 1．齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 （1）初步計(jì)算 轉(zhuǎn)矩 T3，=271345 N.m 齒寬系數(shù)，可查得 接觸疲勞極限，可查得 初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力， ，可查得初步計(jì)算的小齒輪直徑 取。 初步齒寬，=44.8mm，取。 （2）校核計(jì)算 圓周速度=0.167(m/s) 精度等級(jí)，選8級(jí) 齒數(shù)Z和模數(shù)m，取齒數(shù) 取m=6mm 使用系數(shù)，可查得 動(dòng)栽系數(shù)，可查得 齒間載荷分配系數(shù) N 由此得。 齒向載荷分布系數(shù) =1.325 載荷系數(shù)= 彈性系數(shù)，可查得= 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，可查得=2.5 接觸最小安全系數(shù)，可查得=1.05 總工作時(shí)間，h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)= 接觸壽命系數(shù)，可查得 接觸應(yīng)力, MPa MPa 驗(yàn)算，< 計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。 （3）確定傳動(dòng)主要尺寸和實(shí)際分度圓直徑。 模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值m=6，齒數(shù)為Z=25。對(duì)分度圓進(jìn)行圓整，即 mm mm 中心距a a=mm 齒寬b b1=mm mm取==63mm 2．齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 步驟如下 重合度系數(shù),= 齒間載荷分配系數(shù)， 齒向載荷分配系數(shù)，= 取=1.21。 載荷系數(shù), 齒型系數(shù)，可查得=2.34，=2.34 應(yīng)力修正系數(shù)，可查得=1.72，=1.72 彎曲疲勞極限，可查得=600MPa，=450MPa 彎曲最小安全系數(shù)，可查得=1.2 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，， 彎曲壽命系數(shù)，可查得=0.95，=0.97 尺寸系數(shù)，=1.0 許用彎曲應(yīng)力， MPa MPa MPa MPa 〈，〈 故傳動(dòng)無(wú)嚴(yán)重過(guò)載，故不作靜強(qiáng)度校核。 5.4　軸的校核計(jì)算 本動(dòng)力箱共有四類(lèi)軸，分別為減速器高速軸(蝸桿軸)、減速器蝸輪軸、下軋輥軸和上軋輥軸。由于第一個(gè)動(dòng)力箱受力相對(duì)較大，故本校核計(jì)算以第一個(gè)箱體為例，而這四根軸中，在取同樣的軸徑下，以減速器高速軸(蝸桿軸)受力最大，也最為復(fù)雜。故只校核減速器高速軸(蝸桿軸)即可。以下以彎曲應(yīng)力計(jì)算法進(jìn)行校核。 減速器高速軸(蝸桿軸)的校核計(jì)算如下。 1.初步計(jì)算 軸的計(jì)算如下。 1）最小軸徑的計(jì)算，有關(guān)系式 (5-1) 采用45鋼，故。mm，即最小直徑應(yīng)大于21mm。 2）小齒輪受力計(jì)算 圓周力，N.mm 徑向力，N.mm 軸的受力見(jiàn)圖5-1， 圖5-1 軸的受力圖 計(jì)算支承反力為， 水平面反力， N 垂直面反力， N 由彎矩公式得到 水平面的最大彎矩， N.mm 垂直面的最大彎矩， N.mm 水平面（xy平面）受力圖見(jiàn)圖5-2a， 垂直面（xz平面）受力圖見(jiàn)圖5-2c， 水平面彎矩圖見(jiàn)圖5-2b， 垂直面彎矩圖見(jiàn)圖5-2d， FQ=2350N Fr1=8333.3N Fr1′=3033.1N FR=665.9N 圖5-2a 軸的水平面受力圖 圖5-2b 軸的水平面彎矩圖 圖5-2c 軸的垂直面受力圖 MXZ=220832.45N.mm 圖5-2d 軸的垂直面彎矩圖 合成彎矩為， =N.mm 合成彎矩見(jiàn)圖5-3，轉(zhuǎn)矩見(jiàn)圖5-4， MXy=80377.15N.mm 圖5-3 軸的合成彎矩圖 T=400N 圖5-4 軸的轉(zhuǎn)矩圖 許用應(yīng)力為， 用插入法可得到， MPa 應(yīng)力校正系數(shù)， 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩， N.mm 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩見(jiàn)圖5-5， αT=232000N.mm 圖5-5 軸的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩圖 當(dāng)量最大彎矩發(fā)生安裝在小齒輪的中間截面處[6]，則， = =320399.08 N.mm 當(dāng)量彎矩圖如圖5-6， 圖5-6 當(dāng)量彎矩圖 3）校核軸徑 校驗(yàn) =34mm 所以軸并無(wú)嚴(yán)重過(guò)載,不要進(jìn)行強(qiáng)度校核[7]。 第6章　主要機(jī)件的選用與校核 6.1　箱體的選擇 焊接結(jié)構(gòu)較之鑄造結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度和剛度高、重量輕、生產(chǎn)周期短以及施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。如表6-1，對(duì)鑄造與焊接的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較[8]。 表6-1 鑄造焊接比較 項(xiàng)目 鑄鐵機(jī)架 焊接機(jī)架 機(jī)架重量 較重 鋼板焊接毛坯比鑄造毛坯輕30%，比鑄鋼毛坯輕20% 強(qiáng)度、剛度及抗震性 鑄造機(jī)架的強(qiáng)度與剛度較低，但內(nèi)摩擦大，阻尼作用大，故抗震性好 強(qiáng)度高、剛度大，對(duì)同一結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度為鑄鐵2.5倍，鋼的疲勞強(qiáng)度為鑄鐵的三倍 材料價(jià)格 鑄鐵材料來(lái)源方便、廉價(jià) 價(jià)格高 生產(chǎn)周期 生產(chǎn)周期長(zhǎng)，資金周轉(zhuǎn)慢，成本高 生產(chǎn)周期短、能適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要 設(shè)計(jì)條件 由于技術(shù)上的限制，鑄件壁厚不能相差過(guò)大。而為了取出芯砂、設(shè)計(jì)時(shí)只能用開(kāi)口式結(jié)構(gòu)，影響厚度 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活、壁厚可以相差很大，并且可以根據(jù)工況需要，不同部位選用不同性能材料 用途 大批量生產(chǎn)的中小型機(jī)架 單件小批量生產(chǎn)大、中型機(jī)架，如大型水壓機(jī)衡梁，底座機(jī)立柱，大的軋鋼機(jī)機(jī)架等 綜上類(lèi)比，最后選擇焊接箱體，選擇板材為25mm的Q235。 6.2　軸承的選擇及校核 6.2.1　軸承的選擇 根據(jù)文獻(xiàn)進(jìn)行類(lèi)比，考慮到軸承同時(shí)受到徑向和軸向的聯(lián)合載荷，故選擇圓錐滾子軸承。其承載能力大，且內(nèi)、外圈可以分離，方便安裝同時(shí)又能進(jìn)行游隙調(diào)整，非常適合本動(dòng)力箱。 6.2.2　軸承的校核 動(dòng)力箱頭端的軸承相對(duì)以其他軸承所承載的載荷較大且復(fù)雜，故該校核以頭端軸承為準(zhǔn)進(jìn)行校核計(jì)算，現(xiàn)計(jì)算如下。 已知傳動(dòng)功率，轉(zhuǎn)速。要求軸承的使用壽命大于，脂潤(rùn)滑。 蝸桿圓周力,=3700 N 周向力, N 軸向力, 并求得兩軸承的徑向反力分別為 N， N。 力的作用方向見(jiàn)圖6-1 圖6-1 軸承的受力圖 1．壽命計(jì)算 附加軸向力FR=FA×tan20°=377N N N 軸承軸向力，因>軸承2被壓緊Fa1=Fs1=278.44N N ，可查得 可查得 沖擊載荷系數(shù)，考慮中等沖擊，可查得 當(dāng)量載荷系數(shù), N N 軸承壽命，因，只計(jì)算軸承2壽命 > 2．靜載荷計(jì)算，可查得 當(dāng)量靜載荷 MPa (MPa)取大者，故。 MPa MPa取大者，故 N。 安全系數(shù)，正常使用滾子軸承?？刹榈? 計(jì)算額定靜載荷，=2.53553=8883N 3．許用轉(zhuǎn)速驗(yàn)算 載荷系數(shù)， ，可查得=1 ，可查得=1 載荷分布系數(shù)，，可查得=0.96 ，可查得=0.75 許用轉(zhuǎn)速，=4800r/min r/min 均大于工作轉(zhuǎn)速909r/min。 6.3　聯(lián)軸器的選擇 由文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)》，聯(lián)軸器的選擇原則：對(duì)于載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、同軸度好、無(wú)相對(duì)移動(dòng)的可選用剛性聯(lián)軸器，有相對(duì)位移的需選無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器。載荷和速度不大、同軸度不易保證的，宜選用定剛度彈性聯(lián)軸器；載荷、速度變化較大的最好選用具有緩沖、減振作用的變剛度彈性聯(lián)軸器。對(duì)于動(dòng)載荷較大的機(jī)器，宜選用重量輕、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的聯(lián)軸器。對(duì)聯(lián)軸器的其他要求是：裝拆方便，尺寸較小，質(zhì)量較輕，維護(hù)簡(jiǎn)單等。 經(jīng)過(guò)對(duì)各類(lèi)聯(lián)軸器的類(lèi)比，結(jié)合本機(jī)床的使用環(huán)境、工作要求等因素最終選擇彈性萬(wàn)向聯(lián)軸器。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、維護(hù)方便、允許軸向移動(dòng)大等特點(diǎn)。萬(wàn)向材料為MC尼龍。尼龍有一定的彈性，彈性模量比金屬底得多，可緩沖沖擊。尼龍耐磨性好，摩擦系數(shù)小，有自潤(rùn)滑作用。非常適合本設(shè)計(jì)要求。 結(jié)　論 經(jīng)過(guò)這一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我解決問(wèn)題的能力有了很大的提高。不僅鞏固了前三年時(shí)間里所學(xué)的理論知識(shí)，還讓我初步了解了設(shè)計(jì)一種機(jī)械類(lèi)產(chǎn)品的主要流程：怎樣去收集、整理各種資料和素材，怎樣根據(jù)生產(chǎn)要求和施工環(huán)境具體設(shè)計(jì)，怎樣去完善、合理的整理和編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)也讓我深深的體會(huì)到，現(xiàn)實(shí)當(dāng)中設(shè)計(jì)生產(chǎn)一種機(jī)械產(chǎn)品的過(guò)程是相當(dāng)復(fù)雜和煩瑣的，并不像自己想象和理論上那么簡(jiǎn)單。順利地完成一項(xiàng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，不僅需要扎實(shí)的理論知識(shí)，還要考慮到許多現(xiàn)實(shí)的因素，這些收獲都為我以后的學(xué)習(xí)和工作起到很大的指導(dǎo)作用。 在設(shè)計(jì)風(fēng)閥體板料彎邊機(jī)動(dòng)力箱的設(shè)計(jì)工程中，我采用了上述方案，但這種方案并不是唯一的最簡(jiǎn)單的。所以仍有很大的空間繼續(xù)使該機(jī)簡(jiǎn)化。 致　謝 經(jīng)過(guò)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，我對(duì)機(jī)械方面知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。通過(guò)原來(lái)的課程設(shè)計(jì)，我在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，對(duì)設(shè)計(jì)工作有了一個(gè)初步認(rèn)識(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)步驟也進(jìn)行了熟悉和掌握。在即將畢業(yè)之前，我懷著對(duì)以后工作的美好憧憬和渴望，希望把學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)。我也需要系統(tǒng)地檢驗(yàn)學(xué)習(xí)的知識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)恰好為我提供了這樣一個(gè)“演習(xí)”的機(jī)會(huì)。設(shè)計(jì)過(guò)程是我在校期間所學(xué)知識(shí)、理論及各種能力的綜合應(yīng)用與升華，是創(chuàng)新潛能得到激發(fā)的過(guò)程。它培養(yǎng)了我理論聯(lián)系實(shí)際的正確思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過(guò)的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)去分析和解決設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題。我在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的知識(shí)漏洞，通過(guò)學(xué)習(xí)進(jìn)行了彌補(bǔ)。 本次設(shè)計(jì)工作是在段鐵群教授的指導(dǎo)下進(jìn)行的，在整個(gè)課題的研究和論文撰寫(xiě)過(guò)程中，都得到段教授的熱情幫助和指導(dǎo)。在此特別向段教授表示衷心的感謝! 同時(shí)，在本課題的研究過(guò)程中，還得到課題組所有同學(xué)的大力幫助和支持在此一并感謝。 最后還要感謝所有關(guān)心和幫助過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友!并衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專(zhuān)家、教授，你們辛苦了！ 參考文獻(xiàn) 1 武科達(dá).保賈諾維茨.金屬板料成形及其模具設(shè)計(jì)實(shí)例.化學(xué)工業(yè)出版社， 2006：40-57 2　孫建林.軋制工藝潤(rùn)滑原理與技術(shù)與應(yīng)用.冶金工業(yè)出版社，2003：22-13 3　梁柄文.板金沖壓工藝與竅門(mén)精選下冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，2004：69-135 4　潘承怡.蘇相國(guó).馮新敏.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).哈爾濱理工大學(xué)，2005：178-253 5　邱宣懷.機(jī)械設(shè)計(jì).第四版.高等教育出版社，1997：6-137 6　黃開(kāi)榜.張慶春.金屬切削機(jī)床.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006：45-97 7　王春香.機(jī)械精度設(shè)計(jì).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000：76-125 8　機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)編寫(xiě)組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)3.機(jī)械工業(yè)出版社，2004：30-48 9　鄧文英.金屬工藝學(xué)上冊(cè).第四版.高等教育出版社，2000：112-158 10　鄭文偉.吳克堅(jiān).機(jī)械原理.第七版.高等教育出版社，1996：75-142 11　M.Suzuki and K. imura. Microstructure changes of a poloypropylene montmorillonite nanocomposite in a single screw. Mechnical Science and Technology，1996：6-11 12　Naki，D. Wagen. Rubber crumb toughened polystyrene prepared by reinforcing reaction molding. American Syvthellc Rubber Industry，1998： 54-58 附錄1　譯文 機(jī)械設(shè)計(jì)概論 機(jī)械設(shè)計(jì)是一門(mén)通過(guò)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品或者改進(jìn)老產(chǎn)品來(lái)滿足人類(lèi)需求的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。它是一個(gè)廣闊的工程技術(shù)領(lǐng)域，不僅要研究產(chǎn)品在尺寸、形狀和詳細(xì)結(jié)構(gòu)等方面的基本構(gòu)思，還要考慮產(chǎn)品在制造、銷(xiāo)售和使用等方面的有關(guān)問(wèn)題。 進(jìn)行各種機(jī)械設(shè)計(jì)工作的人員通常被稱(chēng)為設(shè)計(jì)人員或者設(shè)計(jì)工程師。機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性的工作。設(shè)計(jì)工程師不僅在工作上要有創(chuàng)新性，還必須在機(jī)械制圖、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、工程材料、材料力學(xué)和機(jī)械制造工藝等方面具有深厚的基礎(chǔ)知識(shí)。 如前面所述，機(jī)械設(shè)計(jì)的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類(lèi)需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科學(xué)知識(shí)本身并不一定能給人類(lèi)帶來(lái)益處，只有當(dāng)它們被用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因此，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在一個(gè)特定產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。 應(yīng)當(dāng)把機(jī)械設(shè)計(jì)看成是設(shè)計(jì)人員運(yùn)用創(chuàng)造性的才能進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析和制訂產(chǎn)品的制造工藝的一個(gè)良機(jī)。掌握工程基礎(chǔ)知識(shí)要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個(gè)好的設(shè)計(jì)中做出所需的全部決定。另一方面，應(yīng)該認(rèn)真精確地進(jìn)行所有運(yùn)算。例如，即時(shí)將一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的位置放錯(cuò)，也會(huì)使正確的設(shè)計(jì)變成錯(cuò)誤的。 一個(gè)好的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該用于提出新的想法，而且愿意承擔(dān)一定的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)新的方法不適用時(shí)，就恢復(fù)采用原來(lái)的方法。因此，設(shè)計(jì)人員必須要有耐心，因?yàn)樗ㄙM(fèi)的時(shí)間和努力并不能保證帶來(lái)成功。一個(gè)全新的設(shè)計(jì)，要求擯棄許多陳舊的，為人們所熟知的方法。由于許多人易于墨守成規(guī)，這樣做并不是一件容易的事情。一位設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該不斷地探索改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品的辦法，在此過(guò)程中應(yīng)該認(rèn)真選擇原有的、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)原理，將其與未經(jīng)驗(yàn)證的新概念結(jié)合起來(lái)。 新設(shè)計(jì)本身會(huì)有許多缺陷和未能預(yù)料的問(wèn)題發(fā)生，只有當(dāng)這些缺陷和問(wèn)題被解決之后，才能體現(xiàn)出新產(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，一個(gè)性能優(yōu)越的產(chǎn)品誕生的同時(shí)，也伴隨著較高的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，如果設(shè)計(jì)本身不要求采油全新的方法，就沒(méi)有必要僅僅為了變革的目的而采用新辦法。 在設(shè)計(jì)的初始階段，應(yīng)該允許設(shè)計(jì)人員不受各種約束，充分發(fā)揮創(chuàng)造性。即時(shí)產(chǎn)生了許多不切合實(shí)際的想法，也會(huì)在設(shè)計(jì)的早期，即繪制生產(chǎn)圖紙之前被改正掉。只有這樣，才不至于堵塞創(chuàng)新的思路。通常要提出幾套設(shè)計(jì)方案，然后加以比較。很有可能在最后選定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。 機(jī)械設(shè)計(jì)是一門(mén)通過(guò)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品或者改進(jìn)老產(chǎn)品來(lái)滿足人類(lèi)需求的應(yīng)用技術(shù)科學(xué)。它是一個(gè)廣闊的工程技術(shù)領(lǐng)域，不僅要研究產(chǎn)品在尺寸、形狀和詳細(xì)結(jié)構(gòu)等方面的基本構(gòu)思，還要考慮產(chǎn)品在制造、銷(xiāo)售和使用等方面的有關(guān)問(wèn)題。 進(jìn)行各種機(jī)械設(shè)計(jì)工作的人員通常被稱(chēng)為設(shè)計(jì)人員或者設(shè)計(jì)工程師。機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性的工作。設(shè)計(jì)工程師不僅在工作上要有創(chuàng)新性，還必須在機(jī)械制圖、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、工程材料、材料力學(xué)和機(jī)械制造工藝等方面具有深厚的基礎(chǔ)知識(shí)。 如前面所述，機(jī)械設(shè)計(jì)的目的是生產(chǎn)能夠滿足人類(lèi)需求的產(chǎn)品。發(fā)明、發(fā)現(xiàn)和科學(xué)知識(shí)本身并不一定能給人類(lèi)帶來(lái)益處，只有當(dāng)它們被用在產(chǎn)品上才能產(chǎn)生效益。因此，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在一個(gè)特定產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，必須先確定人們是否需要這種產(chǎn)品。 應(yīng)當(dāng)把機(jī)械設(shè)計(jì)看成是設(shè)計(jì)人員運(yùn)用創(chuàng)造性的才能進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、系統(tǒng)分析和制訂產(chǎn)品的制造工藝的一個(gè)良機(jī)。掌握工程基礎(chǔ)知識(shí)要比熟記一些數(shù)據(jù)和公式更為重要。僅僅使用數(shù)據(jù)和公式是不足以在一個(gè)好的設(shè)計(jì)中做出所需的全部決定。另一方面，應(yīng)該認(rèn)真精確地進(jìn)行所有運(yùn)算。例如，即時(shí)將一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的位置放錯(cuò)，也會(huì)使正確的設(shè)計(jì)變成錯(cuò)誤的。 一個(gè)好的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該用于提出新的想法，而且愿意承擔(dān)一定的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)新的方法不適用時(shí)，就恢復(fù)采用原來(lái)的方法。因此，設(shè)計(jì)人員必須要有耐心，因?yàn)樗ㄙM(fèi)的時(shí)間和努力并不能保證帶來(lái)成功。一個(gè)全新的設(shè)計(jì)，要求擯棄許多陳舊的，為人們所熟知的方法。由于許多人易于墨守成規(guī)，這樣做并不是一件容易的事情。一位設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該不斷地探索改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品的辦法，在此過(guò)程中應(yīng)該認(rèn)真選擇原有的、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)原理，將其與未經(jīng)驗(yàn)證的新概念結(jié)合起來(lái)。 新設(shè)計(jì)本身會(huì)有許多缺陷和未能預(yù)料的問(wèn)題發(fā)生，只有當(dāng)這些缺陷和問(wèn)題被解決之后，才能體現(xiàn)出新產(chǎn)品的優(yōu)越性。因此，一個(gè)性能優(yōu)越的產(chǎn)品誕生的同時(shí)，也伴隨著較高的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，如果設(shè)計(jì)本身不要求采油全新的方法，就沒(méi)有必要僅僅為了變革的目的而采用新辦法。 在設(shè)計(jì)的初始階段，應(yīng)該允許設(shè)計(jì)人員不受各種約束，充分發(fā)揮創(chuàng)造性。即時(shí)產(chǎn)生了許多不切合實(shí)際的想法，也會(huì)在設(shè)計(jì)的早期，即繪制生產(chǎn)圖紙之前被改正掉。只有這樣，才不至于堵塞創(chuàng)新的思路。通常要提出幾套設(shè)計(jì)方案，然后加以比較。很有可能在最后選定的方案中，采用了某些未被接受的方案中的一些想法。 心理學(xué)家經(jīng)常談?wù)撊绾问谷藗冞m合他們所操作的機(jī)器。設(shè)計(jì)人員的基本職責(zé)是努力使機(jī)器來(lái)適應(yīng)人們。這并不是一項(xiàng)容易的工作，因?yàn)閷?shí)際上并不存在著一個(gè)對(duì)所有人來(lái)說(shuō)都是最優(yōu)的操作范圍和操作過(guò)程。 另一個(gè)應(yīng)該被認(rèn)為到的主要問(wèn)題是，設(shè)計(jì)工程師必須能夠同其他有關(guān)人員進(jìn)行交流和溝通。在開(kāi)始階段，設(shè)計(jì)人員必須就初步設(shè)計(jì)同管理人員進(jìn)行交流和溝通，并得到批準(zhǔn)。這一般是通過(guò)口頭討論，草圖和文字材料進(jìn)行的。為了有效地進(jìn)行交流，需要解決下列問(wèn)題： （1）所要設(shè)計(jì)的這個(gè)產(chǎn)品是否真正為人們所需要？ （2）此產(chǎn)品與其他公司的現(xiàn)有同類(lèi)產(chǎn)品相比有無(wú)競(jìng)爭(zhēng)能力？ （3）生產(chǎn)這種產(chǎn)品是否經(jīng)濟(jì)？ （4）產(chǎn)品的維護(hù)是否方便？ （5）產(chǎn)品有無(wú)銷(xiāo)路？是否可以營(yíng)利？ 只有時(shí)間才能對(duì)上述問(wèn)題給出答案。但是，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和銷(xiāo)售只能。 在對(duì)上述問(wèn)題的初步肯定答案的基礎(chǔ)上進(jìn)行。設(shè)計(jì)工程師還應(yīng)該通過(guò)零件圖和裝配圖，與制造部門(mén)一起對(duì)最終設(shè)計(jì)方案進(jìn)行溝通 通常，在制造過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)某個(gè)問(wèn)題。但是，工程上的更改必須要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)人員批準(zhǔn)，以保證不會(huì)損傷產(chǎn)品的功能。有時(shí)，在產(chǎn)品的裝配時(shí)或者裝箱外運(yùn)前的試驗(yàn)中才發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的某些缺陷。這些事例恰好說(shuō)明了設(shè)計(jì)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程?？偸谴嬖谥玫姆椒▉?lái)完成設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該不斷努力，尋找這些更好的方法。 根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)者進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)所用方法的主要特征，可以將方案的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概括為下述四大類(lèi)型。 1、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法 系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：將設(shè)計(jì)看成由若干個(gè)設(shè)計(jì)要素組成的一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)計(jì)要素具有獨(dú)立性，各個(gè)要素間存在著有機(jī)的聯(lián)系，并具有層次性，所有的設(shè)計(jì)要素結(jié)合后，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需完成的任務(wù)。 2、結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法 從規(guī)劃產(chǎn)品的角度提出：定義設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)以功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，引用已有的產(chǎn)品解(如通用零件部件等)描述設(shè)計(jì)任務(wù)，即分解任務(wù)時(shí)就考慮每個(gè)分任務(wù)是否存在對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品解，這樣，能夠在產(chǎn)品規(guī)劃階段就消除設(shè)計(jì)任務(wù)中可能存在的矛盾，早期預(yù)測(cè)生產(chǎn)能力、費(fèi)用，以及開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中計(jì)劃的可調(diào)整性，由此提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)的可靠性，同時(shí)也降低新產(chǎn)品的成本。Feldmann將描述設(shè)計(jì)任務(wù)的功能化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分為四層，(1)產(chǎn)品→(2)功能組成→(3)主要功能組件→(4)功能元件。并采用面向應(yīng)用的結(jié)構(gòu)化特征目錄，對(duì)功能元件進(jìn)行更為具體的定性和定量描述。同時(shí)研制出適合于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)早期和設(shè)計(jì)初期使用的工具軟件STRAT。 3、基于產(chǎn)品特征知識(shí)的設(shè)計(jì)方法 基于產(chǎn)品特征知識(shí)設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：用計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的語(yǔ)言描述產(chǎn)品的特征及其設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)，建立相應(yīng)的知識(shí)庫(kù)及推理機(jī)，再利用已存儲(chǔ)的領(lǐng)域知識(shí)和建立的推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)。 4、智能化設(shè)計(jì)方法 智能化設(shè)計(jì)方法的主要特點(diǎn)是：根據(jù)設(shè)計(jì)方法學(xué)理論，借助于三維圖形軟件、智能化設(shè)計(jì)軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以及