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畢業(yè)設計說明書的概要 回轉(zhuǎn)臺的設計較其他普通回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)臺的總體制造成本較低，經(jīng)濟實用。 我設計的回轉(zhuǎn)臺主要由四個部分組成：機座、轉(zhuǎn)輪組、旋轉(zhuǎn)部分、90°限位裝置。回轉(zhuǎn)臺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。 回轉(zhuǎn)臺技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和基本參數(shù)，基本參數(shù)指回轉(zhuǎn)臺的尺寸參數(shù)，運動參數(shù)及動力參數(shù)。主參數(shù)是回轉(zhuǎn)臺各參數(shù)最主要的一項或兩項參數(shù)，它反映回轉(zhuǎn)臺的工作能力，是確定回轉(zhuǎn)臺主要零、部件尺寸的依據(jù)?；緟?shù)包括①尺寸參數(shù)：一般是指回轉(zhuǎn)臺的主要結(jié)構(gòu)尺寸大小。②運動參數(shù)：回轉(zhuǎn)臺軸的轉(zhuǎn)動。 合理確定回轉(zhuǎn)臺的總體布局，是回轉(zhuǎn)臺設計的重要部署，其內(nèi)容主要是：確定回轉(zhuǎn)臺的形式，確定回轉(zhuǎn)臺具有的主要零、部件及其相對位置關(guān)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(zhuǎn)臺的精度，剛度，減小振動，熱變形等。 在設計機座時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。 轉(zhuǎn)輪組的設計很重要，轉(zhuǎn)輪組不但要支撐轉(zhuǎn)盤，還要能夠隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，所以在剛度和強度上要求能夠承受徑向上的載荷，且軸承和軸之間的配合選擇要確當、軸承在軸上的位置選擇要合理、軸的固定等等都是本次設計要考慮的問題。 旋轉(zhuǎn)部分項目要求轉(zhuǎn)軸軸承套上的軸能帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)重型物體隨著轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動而改變方向，能夠承受本設計所要求的最大承載能力。轉(zhuǎn)盤由上固定板、徑向支撐和連接套組成，為了達到剛度和強度要求都選擇材質(zhì)Q235-A。 雖然本回轉(zhuǎn)臺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(jié)構(gòu)設計已經(jīng)基本完成。因此它完全具有了實用價值。 90°限位裝置：手柄的轉(zhuǎn)動帶動回轉(zhuǎn)銷的軸向移動，從而使回轉(zhuǎn)銷的前端在轉(zhuǎn)盤定位座里來回串動，當回轉(zhuǎn)銷前端進入轉(zhuǎn)盤定位座時起定位作用，當回轉(zhuǎn)銷前端離開轉(zhuǎn)盤定位削時轉(zhuǎn)盤可以繼續(xù)轉(zhuǎn)動。從而達到轉(zhuǎn)盤的90o限位。 回轉(zhuǎn)銷在回轉(zhuǎn)銷座中只可以軸向移動，回轉(zhuǎn)銷與手柄的固定用螺栓M16X30。 定位銷通常不受載荷或只受很小載荷，其直徑可按結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)位置的，經(jīng)過比較選用內(nèi)螺紋圓柱銷。 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(nèi)有足夠的強度，不產(chǎn)生永久變形，以及質(zhì)量輕、體積小、制造容易和成本低廉等經(jīng)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(jīng)濟性。 設計過程中，彈簧的類型、結(jié)構(gòu)，以及外形輪廓尺寸，多半根據(jù)使用要求和條件已經(jīng)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(zhì)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(nèi)的制造方法。 雖然本回轉(zhuǎn)臺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(jié)構(gòu)設計已經(jīng)基本完成。因此它完全具有了實用價值。 實習小結(jié) 讀了四年的大學，然而大多數(shù)人對本專業(yè)的認識還是不夠，但由于當時所學知識涉及本專業(yè)知識不多，所看到的東西與本專業(yè)很難聯(lián)系起來，所以對本專業(yè)掌握并不是很理想。 學校為了使我們更多了解機電產(chǎn)品、設備，提高對機電工程制造技術(shù)的認識，加深機電在工業(yè)各領(lǐng)域應用的感性認識，開闊視野，了解相關(guān)設備及技術(shù)資料，熟悉典型零件的加工工藝，特意安排了我們兩周到擁有較多類型的機電一體化設備，生產(chǎn)技術(shù)較先進的工廠進行生產(chǎn)操作實習。 第一次親身感受了所學知識與實際的應用，傳感器在空調(diào)設備的應用了，電子技術(shù)在機械制造工業(yè)的應用了，精密機械制造在機器制造的應用了，等等理論與實際的相結(jié)合，讓我們大開眼界，也是對以前所學知識的一個初審.通過這次生產(chǎn)實習，進一步鞏固和深化所學的理論知識，彌補以前單一理論教學的不足，為后續(xù)畢業(yè)設計打好基礎。 在實習中我們首先聽取了一系列關(guān)于實習過程中的安全事項和需注意的項目，在機械工程類實習中，安全問題始終是擺在第一位的。然后通過該廠總設計師的總體介紹，粗略了解了該廠的產(chǎn)品類型和工廠概況，也使我們明白了在該廠的實習目的和實習重點。 該車間負責人帶我們參觀了他們的生產(chǎn)裝配流水線，并為我們詳細講解了平面磨床個主要零部件的加工裝配工藝和整機的動力驅(qū)動問題以及內(nèi)部液壓系統(tǒng)的一系列構(gòu)造。我最感興趣的應該是該平面磨床的液壓系統(tǒng),共分為供油機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)，輔助機構(gòu)和控制機構(gòu)。從不同的角度出發(fā)，可以把液壓系統(tǒng)分成不同的形式。按油液的循環(huán)方式，液壓系統(tǒng)可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。開式系統(tǒng)是指液壓泵從油箱吸油，油經(jīng)各種控制閥后，驅(qū)動液壓執(zhí)行元件，回油再經(jīng)過換向閥回油箱。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，可以發(fā)揮油箱的散熱、沉淀雜質(zhì)作用，但因油液常與空氣接觸，使空氣易于滲入系統(tǒng)，導致機構(gòu)運動不平穩(wěn)等后果。開式系統(tǒng)油箱大，油泵自吸性能好。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的進油管直接與執(zhí)行元件的回油管相連，工作液體在系統(tǒng)的管路中進行封閉循環(huán)。其結(jié)構(gòu)緊湊，與空氣接觸機會少，空氣不易滲入系統(tǒng)，故傳動較平穩(wěn),但閉式系統(tǒng)較開式系統(tǒng)復雜，因無油箱，油液的散熱和過濾條件較差。為補償系統(tǒng)中的泄漏，通常需要一個小流量的補油泵和油箱.由于閉式系統(tǒng)在技術(shù)要求和成本上比較高，考慮到經(jīng)濟性的問題，所以該平面磨床采取開始系統(tǒng)，外加一個吸震器來平衡系統(tǒng)。 現(xiàn)代工程機械幾乎都采用了液壓系統(tǒng)，并且與電子系統(tǒng)、計算機控制技術(shù)結(jié)合，成為現(xiàn)代工程機械的重要組成部分，怎樣設計好液壓系統(tǒng)，是提高我國機械制造業(yè)水平的一項關(guān)鍵技術(shù)。 歷時將近兩周的實習結(jié)束，該次實習，真正到達機械制造業(yè)的第一前線，了解了我國目前制造業(yè)的發(fā)展狀況也粗步了解了機械制造也的發(fā)展趨勢。在新的世紀里,科學技術(shù)必將以更快的速度發(fā)展，更快更緊密得融合到各個領(lǐng)域中，而這一切都將大大拓寬機械制造業(yè)的發(fā)展方向。它的發(fā)展 趨勢可以歸結(jié)為“四個化”：柔性化、靈捷化、智能化、信息化。 即使工藝裝備與工藝路線能適用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的需要，能適用于迅速更換工藝、更換產(chǎn)品的需要，使其與環(huán)境協(xié)調(diào)的柔性，使生產(chǎn)推向市場的時間最短且使得企業(yè)生產(chǎn)制造靈活多變的靈捷化，有使制造過程物耗，人耗大大降低，高自動化生產(chǎn)，追求人的智能于機器只能高度結(jié)合的智能化以及主要使信息借助于物質(zhì)和能量的力量生產(chǎn)出價值的信息化。 機械行業(yè)發(fā)展的特點,可以用三句話概括：一是全行業(yè)繼續(xù)保持了超高速的發(fā)展勢頭：二是行業(yè)內(nèi)大規(guī)模的組織結(jié)構(gòu)調(diào)整、企業(yè)并購、整合重組方興未艾：三是境外資本、民營資本介入工程機械行業(yè)的速度明顯加快，成為多化投資的熱門行業(yè)之一。 當然機械制造業(yè)的四個發(fā)展趨勢不是單獨的，它們是有機的結(jié)合在一起的，是相互依賴，相互促進的。同時由于科學技術(shù)的不斷進步，也將會使它出現(xiàn)新的發(fā)展方向。前面我們看到的是機械制造行業(yè)其自身線上的發(fā)展。然而，作為社會發(fā)展的一部分，它也將和其它的行業(yè)更廣泛的結(jié)合。2１世紀機械制造業(yè)的重要性表現(xiàn)在它的全球化、網(wǎng)絡化、虛擬化、智能化以及環(huán)保協(xié)調(diào)的綠色制造等。它將使人類不僅要擺脫繁重的體力勞動，而且要從繁瑣的計算、分析等腦力勞動中解放出來，以便有更多精力從事高層次的創(chuàng)造性勞動，智能化促進柔性化，它使生產(chǎn)系統(tǒng)具有更完善的判斷與適應能力。當然這一切還需要我們大家進一步的努力。 02機/計（2）班 陸 德 波 1 設計（論文）題目： 回轉(zhuǎn)臺設計 系 別： 機械工程系 專 業(yè)： 機械制造/計算機 班 級： 02 機/計（2）班 學 號： 110206226 姓 名： 陸德波 指導教師： 季 平（工程師） 2006 年 5 月 2 中 文 摘 要 回轉(zhuǎn)臺的設計較其他普通回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)臺的總體制造成本較低，經(jīng)濟實用。 雖然本回轉(zhuǎn)臺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(jié)構(gòu)設計已經(jīng)基本完成。因此它完全具有了實用價值。 主要部件：導軌、壓板組件、轉(zhuǎn)盤、機座、轉(zhuǎn)軸、封板、90 0限位裝置。 畢業(yè)設計的目的 畢業(yè)設計是學生綜合運用所學過的基本理論，基本知識與基本技能去解決 專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進行的一次基本訓練，其主目的： （1）培養(yǎng)學生綜合分析的解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨立工作能力， 拓寬和深化學過的知識 （2）培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想，設計構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設計 的一般程序規(guī)范和方法。 （3）培養(yǎng)學生正確使用技術(shù)資料，國家標準，有關(guān)手冊圖冊等工具書，進 行設計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。 （4）培養(yǎng)學生進行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，面向工作和工程技術(shù) 人員學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。 3 目 錄 中文摘要 .1 畢業(yè)設計的目的 1 第 1 章 回轉(zhuǎn)臺的總體設計 .5 1.1 回轉(zhuǎn)臺設計的主要內(nèi)容 .5 2.2 回轉(zhuǎn)臺的總體布局 .5 第 2 章 機座設計 .6 2.1 設計要求 .6 2.2 方案設計 .6 第 3 章 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)輪的設計 .13 3.5 支架的確定 .14 第 4 章 旋轉(zhuǎn)部分設計 .16 4.1 設計要求 .16 4.2 轉(zhuǎn)盤設計 .16 4.3 轉(zhuǎn)軸軸承套的設計 .17 4.4 軸承的潤滑 .21 第 5 章 90 限位裝置 .23 5.1 工作原理 .23 5.2 設計要求 .24 4 5.3 回轉(zhuǎn)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(jié) 束 語 .31 致 謝 .32 參 考 文 獻 .33 5 第 1 章 回轉(zhuǎn)臺總體設計 1.1 回轉(zhuǎn)臺設計的主要內(nèi)容 2.1.1 回轉(zhuǎn)臺設計要求 回 轉(zhuǎn) 臺 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(zhuǎn)臺技術(shù)參數(shù)的確定 回 轉(zhuǎn) 臺 技 術(shù) 參 數(shù) 包 括 主 參 數(shù) 和 基 本 參 數(shù) ， 基 本 參 數(shù) 指 回 轉(zhuǎn) 臺 的 尺 寸 參 數(shù) ， 運 動 參 數(shù) 及 動 力 參 數(shù) 。 主 參 數(shù) 是 回 轉(zhuǎn) 臺 各 參 數(shù) 最 主 要 的 一 項 或 兩 項 參 數(shù) ， 它 反 映 回 轉(zhuǎn) 臺 的 工 作 能 力 ， 是 確 定 回 轉(zhuǎn) 臺 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(zhuǎn) 臺 的 主 要 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 大 小 。 運 動 參 數(shù) ： 回 轉(zhuǎn) 臺 軸 的 轉(zhuǎn) 動 。 1.2 回轉(zhuǎn)臺的總體布局 合 理 確 定 回 轉(zhuǎn) 臺 的 總 體 布 局 ， 是 回 轉(zhuǎn) 臺 設 計 的 重 要 部 署 ， 其 內(nèi) 容 主 要 是 ： 確 定 回 轉(zhuǎn) 臺 的 形 式 ， 確 定 回 轉(zhuǎn) 臺 具 有 的 主 要 零 、 部 件 及 其 相 對 位 置 關(guān) 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(zhuǎn) 臺 的 精 度 ， 剛 度 ， 減 小 振 動 ， 熱 變 形 等 。 6 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(zhuǎn) 臺 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(jié) 構(gòu) ， 二 是 采 用 實 心 結(jié) 構(gòu) （ 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(jīng) 濟 角 度 考 慮 ： 實 心 結(jié) 構(gòu) 鋼 鐵 用 量 大 ， 空 心 結(jié) 構(gòu) 用 料 少 ， 空 心 結(jié) 構(gòu) 造 價 底 ； 從 機 床 設 計 要 求 看 ： 實 心 結(jié) 構(gòu) 重 量 大 ， 不 利 于 運 輸 和 安 裝 ； 空 心 結(jié) 構(gòu) 的 重 量 輕 ， 易 于 移 動 和 安 裝 。 經(jīng) 過 比 較 選 用 空 心 結(jié) 構(gòu) 的 機 座 。 2.2.1 上固定板 材 質(zhì) Q235-A， 內(nèi) 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(zhì) Q235-A， 內(nèi) 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(zhì) Q235-A， 內(nèi) 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 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 7 件 設 計 手 冊 表 3-32 第 3 章 轉(zhuǎn)輪組設計 3.1 設計要求 轉(zhuǎn) 輪 組 是 用 于 支 撐 轉(zhuǎn) 盤 ， 轉(zhuǎn) 盤 可 以 在 轉(zhuǎn) 輪 上 轉(zhuǎn) 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(zhuǎn) 動 件 回 轉(zhuǎn) 并 傳 遞 轉(zhuǎn) 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(zhuǎn) 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(jié) 構(gòu) 密 切 聯(lián) 系 起 來 。 軸 按 受 載 情 況 分 ： 轉(zhuǎn) 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 旋 轉(zhuǎn) 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(zhuǎn) 動 ） 和 轉(zhuǎn) 動 心 軸 （ 工 作 時 軸 轉(zhuǎn) 動 ） 兩 種 。 傳 動 軸 主 要 傳 遞 動 力 ， 即 主 要 承 受 扭 矩 作 用 。 按 結(jié) 構(gòu) 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(jié) 構(gòu) 、 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(jié) 構(gòu) 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(jié) 構(gòu) 設 計 交 錯 進 行 ， 邊 畫 圖 、 邊 計 算 、 邊 修 改 。 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 8 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(jīng) 濟 合 理 。 軸 的 常 用 材 料 是 35、 45、 50 優(yōu) 質(zhì) 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(zhuǎn) 輪 組 上 轉(zhuǎn) 輪 的 旋 轉(zhuǎn) 是 通 過 軸 承 在 軸 上 旋 轉(zhuǎn) 而 實 現(xiàn) 旋 轉(zhuǎn) 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(zhuǎn) 臺 工 作 是 的 承 載 能 力 ， 根 據(jù) 軸 按 結(jié) 構(gòu) 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(zhuǎn) 輪 的 設 計 要 求 ， 轉(zhuǎn) 輪 能 跟 著 軸 承 在 軸 上 旋 轉(zhuǎn) ， 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(zhuǎn) 速 n=200r/min。 選 擇 軸 的 材 料 為 45 鋼 ， 經(jīng) 調(diào) 質(zhì) 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 mNnT47521.95950 d3.473 9 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(jié) 構(gòu) 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(zhuǎn) 動 ， 彎 矩 引 起 對 稱 循 環(huán) 的 彎 應 力 ， 轉(zhuǎn) 矩 引 起 的 為 脈 動 循 環(huán) 的 剪 應 力 。 mNSFM7583025 抗彎斷面系數(shù)根據(jù)機械設計手冊表 26315 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 根據(jù)機械設計手冊公式 2632 圖 4-1 10 6106538109271 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 2611 查得 aMP2701 正應力有效應力集中系數(shù)，由機械設計手冊K 表 2636 查得 K 表面質(zhì)量系數(shù)，軸經(jīng)車削加工，按機械設計手冊 表 2639 查得 920 尺寸系數(shù)，由機械設計手冊表 26312 查得 810 抗扭斷面系數(shù)根據(jù)機械設計手冊表 26315 363333 10251250216 mmdWp 剪應力幅為 aapam MPT310310266 根據(jù)機械設計手冊式 2633 得 48510320819205661 maKS 式中 45 號鋼扭轉(zhuǎn)疲勞極限，根據(jù)機械設計手冊表1 261-1 查得 aMP15 11 剪應力有效應力集中系數(shù)，根據(jù)機械設計手冊K 表 2636 按配合查得 891K 同正應力情， 平均應力折算系數(shù)，根據(jù)機械設計手冊表 263 13 查得， 210 軸 A 截面的安全系數(shù)由機械設計手冊式 2631 確定 458526122 S 根據(jù)機械設計手冊表 2634 可知， 513S 故 ，該軸 A 截面是安全的。 3.2.4 軸加工時的技術(shù)要求 根 據(jù) 工 作 條 件 要 求 ， 軸 可 在 加 工 前 或 加 工 后 經(jīng) 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(diào) 質(zhì) 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(jié) 構(gòu) 設 計 中 ， 我 采 用 了 既 有 轉(zhuǎn) 速 高 的 優(yōu) 點 ， 又 有 旋 轉(zhuǎn) 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 12 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02M 153721F 08 N76 由 得01M 15232FR 807 N312FSA20 圖 4-2 軸承計算簡圖 （2）計算派生軸向力 、1S2 13 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 6307151RA 5641832RAP 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) 68.0e 因為 ，所以 ；e6.0/1 0,1YX ，所以 RA22 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 ， 。0.1mf2m 則 )(11AYRXfPd )73506.05. N7 )(222AYRXfPmd )8357.014.05.1 14 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)C120.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 823 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(zhuǎn)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(zhuǎn) 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(zhuǎn) 盤 之 間 的 轉(zhuǎn) 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(zhuǎn) 輪 技 術(shù) 要 求 ： 1、 熱 處 理 ： 表 面 淬 火 HRC40-45。 2、 表 面 發(fā) 黑 處 理 。 15 ?46R37.5?52+0.3-70-14A0.25A 圖 4-3 轉(zhuǎn) 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(zhuǎn) 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 。 16 502-?6.31X45768.395801479851+0.2-673.(控制長度）6214AA 圖 4-4 支架 362 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16M 上 。 主 要 尺 寸 大 小 如 圖 4-5 0?7t=36. 圖 4-5 卡板 17 第 4 章 旋轉(zhuǎn)部分設計 4.1 設計要求 項 目 要 求 轉(zhuǎn) 軸 軸 承 套 上 的 軸 能 帶 動 轉(zhuǎn) 盤 轉(zhuǎn) 動 ， 實 現(xiàn) 重 型 物 體 隨 著 轉(zhuǎn) 盤 的 轉(zhuǎn) 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(zhuǎn)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(zhì) Q235-A， 內(nèi) 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(zhuǎn) 盤 和 軸 ， 轉(zhuǎn) 盤 在 軸 上 轉(zhuǎn) 動 靠 連 接 套 來 傳 遞 轉(zhuǎn) 矩 ， 所 以 它 的 材 料 的 選 擇 很 重 要 。 回 轉(zhuǎn) 臺 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 18 注 ： 1、 為 了 達 到 強 度 要 求 轉(zhuǎn) 盤 上 用 件 加 強 筋 均 布 。6478106 2、 為 了 裝 卸 方 便 ， 轉(zhuǎn) 盤 上 均 布 起 吊 螺 孔 。24M 3、 轉(zhuǎn) 盤 上 分 布 螺 孔 與 封 板 配 作 。120 4.3 轉(zhuǎn)軸軸承軸套的設計 5.3.1 轉(zhuǎn)軸的設計 1）軸的結(jié)構(gòu)設計 軸 的 結(jié) 構(gòu) 設 計 包 括 定 出 軸 的 合 理 外 形 和 全 部 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 。 軸 的 結(jié) 構(gòu) 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(diào) 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(jié) 構(gòu) 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(nèi) 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(diào) 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(diào) 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(diào) 節(jié) 套 1、 軸 承 和 軸 承 調(diào) 節(jié) 套 2 從 軸 的 左 端 拆 裝 ， 轉(zhuǎn) 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 19 （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(zhuǎn)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(zhuǎn)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 20 MV2=27Rav=12636Nm 合 成 彎 矩 圖 M1= 22213465019360HV Nm M2= 2 2346508HV 計 算 彎 矩 圖 ， 轉(zhuǎn) 矩 按 脈 動 循 環(huán) 變 化 處 理 ， 即 =0.6 Mca1=M1=36900Nm MCA2= 2222()368(0.17843)9TNm 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=74479/0.1353=17N/mm2 剖面的計算應力為： ca=Mca2/W=36900/0.1303=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(jié) 構(gòu) 設 計 中 ， 我 選 用 彈 簧 蓋 油 杯 。 主 要 尺 寸 如 5-21M45.10 23 圖 5-2 油杯 4.4 軸承的潤滑 滾 動 軸 承 運 轉(zhuǎn) 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 31052510451065106 圓錐滾 子軸承 5106510325103 推 力球軸 承 5 5 5 51032 表 5-3 經(jīng) 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(nèi) 的 小 孔 進 入 到 軸 承 中 ， 起 潤 滑 作 用 。 24 第 5 章 90限位裝置 5.1 工作原理 手 柄 的 轉(zhuǎn) 動 帶 動 回 轉(zhuǎn) 銷 的 軸 向 移 動 ， 從 而 使 回 轉(zhuǎn) 銷 的 前 端 在 轉(zhuǎn) 盤 定 位 座 里 來 回 串 動 ， 當 回 轉(zhuǎn) 銷 前 端 進 入 轉(zhuǎn) 盤 定 位 座 時 起 定 位 作 用 ， 當 回 轉(zhuǎn) 銷 前 端 離 開 轉(zhuǎn) 盤 定 位 削 時 轉(zhuǎn) 盤 可 以 繼 續(xù) 轉(zhuǎn) 動 。 從 而 達 到 轉(zhuǎn) 盤 的 90 限 位 。 如 圖 5-1（ 定 位 時 回 轉(zhuǎn) 銷 的 狀 態(tài) ） 、 5-2（ 不 定 位 時 回 轉(zhuǎn) 銷 的 狀 態(tài) ） 。 定 位 銷 圖 5-1定 位 銷 25 圖 5-2 5.2 設計要求 回 轉(zhuǎn) 銷 在 回 轉(zhuǎn) 銷 座 中 只 可 以 軸 向 移 動 ， 回 轉(zhuǎn) 銷 與 手 柄 的 固 定 用 螺 栓 M16X30。 5.3 回轉(zhuǎn)銷的設計 6.3.1 回 轉(zhuǎn) 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(jié) 構(gòu) 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(zhuǎn) 盤 的 旋 轉(zhuǎn) 位 置 的 ， 經(jīng) 過 比 較 選 用 內(nèi) 螺 紋 圓 柱 銷 。 5.3.2 內(nèi)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(zhuǎn)銷的結(jié)構(gòu)和尺寸見圖 5-31+0.-20?30-.14561025028-0.15?3643AMg深 圖 5-3 26 5.4 鍵的擠壓力校核計算 5.4.1 平鍵的校核 回 轉(zhuǎn) 銷 上 鍵 聯(lián) 接 所 克 服 的 最 大 轉(zhuǎn) 矩 為 ： mNT/957602495 回 轉(zhuǎn) 銷 與 蓋 的 配 合 直 徑 為 30mm,回 轉(zhuǎn) 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(zhuǎn) 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(zhuǎn) 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=125150 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 T42730962/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(jié) 構(gòu) 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 。 27 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(zhuǎn) 臺 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(jié)構(gòu)參數(shù) P f0 28 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(nèi)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：765318.64324DGdn 29 取 n=7 圈 5.5.4 計 算 其 余 尺 寸 參 數(shù) 總?cè)?shù) 圈9271n 工 作 載 荷 下 的 變 形 量 mKFf7215081mKFf8215302 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 135076ta2D 滿足 的要求89 展開長度 mnL160827cos5312 5.6 彈簧的驗算 5.6.1 穩(wěn)定性驗算 30 高徑比 滿足要求735037210DHb 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） 7175021pSS 由 機 械 設 計 手 冊 圖 30.2-11 取 ， 此 時0NabMp51430 當 時，15CCK6541564aMPdDF2752137088321 aK43321 滿足條件154570pSS 靜 強 度 安 全 系 數(shù) 由 機 械 設 計 手 冊 圖 30.2-11 73maxpsS 查機械設計手冊第 3 篇第 2 章 asMP 則 滿足條件16457pSS 5.7 共振驗算 按機械設計手冊式（30.2-14） 7260153726532 nDd 而 41r 滿足條件。10523760rn 31 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(nèi) 有 足 夠 的 強 度 ， 不 產(chǎn) 生 永 久 變 形 ， 以 及 質(zhì) 量 輕 、 體 積 小 、 制 造 容 易 和 成 本 低 廉 等 經(jīng) 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(jīng) 濟 性 。 設 計 過 程 中 ， 彈 簧 的 類 型 、 結(jié) 構(gòu) ， 以 及 外 形 輪 廓 尺 寸 ， 多 半 根 據(jù) 使 用 要 求 和 條 件 已 經(jīng) 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(zhì) 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(nèi) 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(nèi) 側(cè) 或 板 彈 簧 的 轉(zhuǎn) 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(zhì) 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(zhì) 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 。 32 第 6 章 結(jié)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(jīng) 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(jié) 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(zhuǎn) 臺 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(jīng) 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(jīng) 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(jīng) 順 利 完 成 并 達 到 設 計 要 求 。 但 由 于 設 計 者 經(jīng) 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(chǎn) 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 。 33 辭 謝 厲 經(jīng) 幾 個 月 時 間 的 努 力 ， 我 順 利 完 成 了 畢 業(yè) 設 計 的 全 部 內(nèi) 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(guān) 于 機 械 方 面 的 經(jīng) 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(jié) ， 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 季 平 老 師 ， 她 治 學 嚴 謹 ， 知 識 淵 博 ， 經(jīng) 驗 豐 富 ， 不 但 給 我 悉 心 指 導 ， 還 帶 領(lǐng) 我 參 觀 調(diào) 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(guān) 懷 ， 也 賦 予 了 我 進 一 步 努 力 、 不 斷 進 取 的 熱 情 。 請 許 我 再 次 向 季 平 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 ！ 34 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(shù)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