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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)
作 者： 學(xué) 號(hào)：
系 部：
專 業(yè)：
題 目：CA6140車床改裝銑正四棱臺(tái)裝置與專用夾具設(shè)計(jì)
指導(dǎo)者：
(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù)) 注：打印時(shí)刪除
評(píng)閱者：
(姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù)) 注：打印時(shí)刪除
注：
20 年 月
摘 要
在機(jī)械制造各行業(yè)的工藝過(guò)程中廣泛應(yīng)用著各種不同的，用以固定加工對(duì)象，使之占有正確位置，以便接受施工的一種工藝裝備，統(tǒng)稱為夾具。因此，無(wú)論是在機(jī)械加工，裝配，檢驗(yàn)，還是在焊接，熱處理等冷，熱工藝中，以及運(yùn)輸工作中都大量采用夾具。但在機(jī)械加工中應(yīng)用最為廣泛的是金屬切削機(jī)床上使用的夾具，我們稱其為機(jī)床夾具。它在保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，低成本，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的潛力，以便工人掌握復(fù)雜或精密零件加工技術(shù)，以減輕繁重的體力勞動(dòng)等諸方面起著巨大的作用。因此，機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)迅速發(fā)展的重要工藝措施之一。為此，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，選擇了機(jī)床夾具設(shè)計(jì)。
本文主要圍繞機(jī)床夾具設(shè)計(jì)為中心。用以銑正四棱臺(tái)零件，首先通過(guò)參觀實(shí)習(xí)讓我們對(duì)夾具設(shè)計(jì)有了初步的了解，特別是對(duì)鉆模夾具設(shè)計(jì)的了解更為深刻。然后，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，對(duì)夾具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和選擇。選定方案后。通過(guò)查閱相關(guān)夾具設(shè)計(jì)書籍和相關(guān)圖例在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中，。在查閱了相關(guān)文獻(xiàn)后完成外文翻譯。參考相關(guān)資料完成夾具的總體設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：機(jī)床，夾具，銑正四棱臺(tái)
42
ABSTRACT
In the machinery manufacturing industry the process is widely used in a variety of, to fix the processing object, so that possession of the correct position, to accept the construction a technology and equipment, collectively known as the fixture. Therefore, both in mechanical machining, assembly, inspection or in welding, heat treatment, such as cold, heat process, and transport adopt a large number of fixture. But in the mechanical machining most widely used is the metal cutting machine tool use jig, we call it the machine tool jig. It guarantees product quality, high yield, low cost, give full play to the potential of existing equipment to workers to master complicated or sophisticated parts processing technology, in order to reduce the heavy manual labor, and other aspects plays a huge role. Therefore, the design and use of machine tool fixture is one of the important technological measures to promote production rapid development.. To this end, in the graduation design, the choice of machine tool fixture design.
This paper mainly focuses on the design of machine tool fixture. With milling is a quadrangular prism parts. First of all, through the visit practice let us have the preliminary understanding to the fixture design, especially on the drill jig design understanding more profound. Then, under the guidance of the tutor, the fixture design scheme analysis and selection. After the selection of the program. The fixture design books and related consulting legend in fixture design,. After consulting the relevant documents, complete foreign language translation. Complete the overall design of the fixture with reference to the relevant data.
Keywords: machine tool, fixture, milling is four squaretable
目 錄
摘 要 II
ABSTRACT III
第1章 前言 1
1.1 本課題的背景和研究意義 1
1.2 機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 2
1.3 本課題解決的問(wèn)題和設(shè)計(jì)時(shí)主要的工作 2
第2章 正四棱臺(tái)改裝機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體方案 4
2.1 CA6140車床的技術(shù)參數(shù) 4
2.2 改裝專用機(jī)床總體結(jié)構(gòu) 5
2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)變速箱的設(shè)計(jì) 6
2.4 傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型 7
2.5 設(shè)計(jì)方案 7
第3章 正四棱臺(tái)專機(jī)分動(dòng)箱的設(shè)計(jì) 9
3.1各軸及齒輪的計(jì)算 9
3.1.1 齒輪1計(jì)算 9
3.1.2 齒輪2的計(jì)算 15
3.2 各軸的設(shè)計(jì) 17
3.2.1 計(jì)算軸的最小直徑 17
3.2.2 計(jì)算軸II的最小直徑 17
3.2.3 計(jì)算軸3的最小直徑 18
第4章 傳動(dòng)減速器設(shè)計(jì) 19
4.1齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 19
4.2 軸的計(jì)算 22
4.3 潤(rùn)滑與密封 30
4.4 滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算 31
4.5 聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算 33
4.6 萬(wàn)向聯(lián)軸器選型 34
第5章 工件的夾緊計(jì)算及其選擇 37
5.1 工件的夾緊 37
5.2 卡盤的選型 38
5.3 夾緊力的選擇 39
5.3.1 夾緊力方向 39
5.3.2 夾緊力的作用點(diǎn) 39
5.3.3 夾緊力的計(jì)算 40
5.3.4 夾具精度計(jì)算與分析 41
結(jié) 論 43
致 謝 45
參考文獻(xiàn) 46
第1章 前言
1.1 本課題的背景和研究意義
工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)特別是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的戰(zhàn)略地位。對(duì)我國(guó)而言，機(jī)床工業(yè)不僅僅具有重要的經(jīng)濟(jì)意義，而且還具有重要的國(guó)防戰(zhàn)略意義。研究機(jī)床工業(yè)的特點(diǎn)，有助于我們了解機(jī)床工業(yè)的特殊規(guī)律，從而找到適合我國(guó)國(guó)情的機(jī)床工業(yè)發(fā)展之路。機(jī)床工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了制造業(yè)和工業(yè)的發(fā)展。對(duì)一個(gè)國(guó)家而言，本土的機(jī)床工業(yè)與本土的制造業(yè)及工業(yè)緊密相連，高水平的本土機(jī)床工業(yè)有助于提升本土制造業(yè)及工業(yè)的水平。機(jī)床工業(yè)與一個(gè)國(guó)家的工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、制造業(yè)發(fā)展水平緊密相關(guān)，本國(guó)的機(jī)床工業(yè)水平越高，工業(yè)和制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力越強(qiáng)。我國(guó)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和制造業(yè)發(fā)展水平不高，一定程度上是與我國(guó)機(jī)床工業(yè)發(fā)展水平不高相聯(lián)系的。加快我國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，提高我國(guó)機(jī)床工業(yè)技術(shù)和管理水平，將有利于我國(guó)工業(yè)和制造業(yè)發(fā)展。所以對(duì)機(jī)床的研究設(shè)計(jì)意義是極其重大的。
80年代后期數(shù)控技術(shù)逐漸開(kāi)始在深孔專用機(jī)床上應(yīng)用，特別是90年代以后這種先進(jìn)的技術(shù)才迅速推廣。如TBT公司90年代初上市的ML系列深孔專用機(jī)床，進(jìn)給系統(tǒng)由機(jī)械無(wú)級(jí)變速器改為采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的滾珠絲杠副，進(jìn)給用滑臺(tái)導(dǎo)軌也改為采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌。鉆桿箱傳動(dòng)為了保證高速旋轉(zhuǎn)、精度平穩(wěn)，由交換皮帶輪及皮帶，和雙速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的有級(jí)傳動(dòng)變?yōu)闊o(wú)級(jí)調(diào)速的變頻電機(jī)到電主軸驅(qū)動(dòng)，為鉆削小孔深孔和提高深孔專用機(jī)床的水平質(zhì)量提供了有利條件[5-8]。
長(zhǎng)期以在我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)中專用機(jī)床加工的工作量在總的制造工作量中占有很大的比重。制造業(yè)中孔類加工多數(shù)由傳統(tǒng)專用機(jī)床來(lái)完成。專用機(jī)床是機(jī)械行業(yè)最通用的設(shè)備，主要用于工件上孔的加工。但是傳統(tǒng)的單孔專用機(jī)床在大批量生產(chǎn)時(shí)存在許多的不足之處。如果要加工多孔的工件， 只有通過(guò)移動(dòng)夾具多次對(duì)刀來(lái)實(shí)現(xiàn)，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率低，很難進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，而且孔的位置精度較低。隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、加工效率、加工零件方式多樣性以及工藝發(fā)展的要求的不斷提升，生產(chǎn)效率低、操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、加工精度較低的傳統(tǒng)專用機(jī)床已不適用于大批量的產(chǎn)品生產(chǎn)。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)機(jī)床制造業(yè)既面臨著提升機(jī)械制造業(yè)水平的需求而引發(fā)的制作裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入WTO后市場(chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)壓力。隨著工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率的不斷提升，數(shù)控機(jī)床的大量應(yīng)用也日趨廣泛。但將數(shù)控機(jī)床作為加工孔的專用設(shè)備與專用機(jī)床相比，投入資金就有點(diǎn)得不償失了。生產(chǎn)效率低、操作工勞動(dòng)強(qiáng)度大，已不適用于大批量的成線生產(chǎn)。于是，專用機(jī)床加工成為一種提高生產(chǎn)率的有效措施。而多軸加工逐漸成為一種新的加工趨勢(shì)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等教育體系中非常重要的環(huán)節(jié)，它可以檢驗(yàn)自己對(duì)專業(yè)知識(shí)理解與掌握的程度，也可以提高自己綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，也能在分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)到更多新的知識(shí)。
就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。
1.2 機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)
(1)、高速化：由于機(jī)構(gòu)各組件分工的專業(yè)化，在專業(yè)主軸廠的開(kāi)發(fā)下，主軸高速化日益普及。過(guò)去只用于汽車工業(yè)高速化的機(jī)種（每分鐘1.5萬(wàn)轉(zhuǎn)以上的機(jī)種），現(xiàn)在已成為必備的機(jī)械產(chǎn)品要件。
(2)、精密化：由于各組件加工的精密化，微米的誤差已不是問(wèn)題。以電腦輔助生產(chǎn)（CAM）系統(tǒng)的發(fā)展帶動(dòng)數(shù)控控制器的功能越來(lái)越多。
(3)、高效能：對(duì)機(jī)床高速及精密化要求的提高導(dǎo)致了對(duì)加工工件制造速度的要求提高。同時(shí)，由于產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈，產(chǎn)品生命周期縮短，模具的快速加工已成為縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間所必須具備的條件。對(duì)制造速度的要求致使加工模具的機(jī)床向著高效能專業(yè)化機(jī)種發(fā)展。
(4)、系統(tǒng)化：機(jī)床已逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)化產(chǎn)品。現(xiàn)在可以用一臺(tái)電腦控制一條生產(chǎn)線的作業(yè)，不但可縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間，還可以提高產(chǎn)品的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。
(5)、復(fù)合化：產(chǎn)品外觀曲線的復(fù)雜化致使模具加工技術(shù)必須不斷升級(jí)，機(jī)床五軸加工、六軸加工已日益普及，機(jī)床加工的復(fù)合化已是不可避免的發(fā)展趨勢(shì)。
1.3 本課題解決的問(wèn)題和設(shè)計(jì)時(shí)主要的工作
是機(jī)械行業(yè)最通用的設(shè)備，主要用于工件上孔的加工。但是傳統(tǒng)的單孔專用機(jī)床在大批量生產(chǎn)時(shí)存在許多的不足之處。由于專用機(jī)床只有一根主軸，因此，一次只能加工一個(gè)孔。如果要加工多孔的工件， 只有通過(guò)移動(dòng)夾具多次對(duì)刀來(lái)實(shí)現(xiàn)，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率低，很難進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，而且孔的位置精度較低。隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、加工效率、加工零件方式多樣性以及工藝發(fā)展的要求的不斷提升，生產(chǎn)效率低、操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、加工精度較低的傳統(tǒng)專用機(jī)床已不適用于大批量的產(chǎn)品生產(chǎn)，而多軸加工逐漸成為一種新的加工趨勢(shì)。
本課題就設(shè)計(jì)了這么一種正四棱臺(tái)機(jī)床，這種專用機(jī)床價(jià)格相對(duì)低廉，體積小、重量輕、操作方便、可靠性高，且可以同時(shí)鉆兩孔的工作方式大大提高了工作效率，減輕了工作量，提高了工作效率和加工精度。
本課題的主要工作包括以下幾個(gè)方面：
1. 廣泛查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于專用機(jī)床的研究資料，闡述了課題的研究意義，在綜述了國(guó)內(nèi)外研究資料和研究目的之后，給出了本文研究的主要內(nèi)容。
2. 深入研究正四棱臺(tái)機(jī)床的設(shè)計(jì)原理，提出多種正四棱臺(tái)機(jī)床的總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行各功能的求解，通過(guò)分析各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，確定了最優(yōu)方案。
3.設(shè)計(jì)機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)。
4.對(duì)專用機(jī)床整體及各個(gè)零件進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)并進(jìn)行校核，合理調(diào)整各零件的相對(duì)位置，并繪制專用機(jī)床的裝配圖和主要零件的零件圖。
第2章 正四棱臺(tái)改裝機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體方案
2.1 CA6140車床的技術(shù)參數(shù)
技術(shù)參數(shù)：
產(chǎn)品型號(hào)
CA6140A
床身回轉(zhuǎn)直徑
400mm
刀架上回轉(zhuǎn)直徑
210mm
馬鞍內(nèi)回轉(zhuǎn)直徑×有效長(zhǎng)度
—
最大工件長(zhǎng)度 / 最大車削長(zhǎng)度
750/650mm;
1000/900mm;
1500/1400mm;
2000/1900mm
主軸中心至床身平面導(dǎo)軌距離
205mm
主軸孔徑 / 主軸孔前端錐度
Φ 52 mm /1:20
主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)
24/12.
主軸轉(zhuǎn)速范圍
50Hz: 11-1600r/min
60Hz: 13.2-1920r/min
50Hz: 14-1580r/min
60Hz: 20.4-1896r/min
縱向進(jìn)給量范圍（ 64 種）
標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)給 : 0.08-1.59mm/r
小進(jìn)給 : 0.028-0.054mm/r
加大進(jìn)給 : 1.71-6.33mm/r
橫向進(jìn)給量范圍（ 64 種）
標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)給 : 0.04-0.79mm/r
小進(jìn)給 : 0.014-0.027mm/r
加大進(jìn)給 : 0.86-3.16mm/r
刀架縱 / 橫向的快移速度
縱向 : 4m/min
橫向 : 2m/min
加工螺紋范圍
公制螺紋 44 種 : 1-192mm;
英制螺紋 21 種 : 2-24 牙 / 寸
徑節(jié)螺紋 37 種 : 1-96 ；
上 / 下刀架最大行程
140mm/320mm
刀架轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)角度
± 90 o
主軸中心線至刀具支承距離
26mm
刀桿截面尺寸
25mm×25mm
尾座主軸直徑×行程及主軸孔錐度
75mm×150mm;
莫氏圓錐 5 號(hào)
絲杠螺距
12 mm
主電機(jī)功率
7.5KW
主機(jī)凈重 kg （約）
750 mm
2000
1000 mm
2080
1500mm
2230
2000mm
2580
主機(jī)輪廓尺寸（長(zhǎng)×寬×高） mm
750mm
2418×1000×1267
1000mm
2668×1000×1267
1500mm
3168×1000×1267
2000mm
3668×1000×1267
2.2 改裝專用機(jī)床總體結(jié)構(gòu)
正四棱一種特殊臺(tái)梯形體（好比正方形與長(zhǎng)方形），即底面與頂面均為正方形，側(cè)面都是等腰梯形。
正四棱臺(tái)機(jī)床主要由床身、工作臺(tái)、銑頭、主傳動(dòng)系統(tǒng)、電機(jī)等部分組成。立式正四棱臺(tái)機(jī)床的設(shè)計(jì)需要完成以下幾個(gè)步驟：
1的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
通過(guò)齒輪間的位置轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩鉆頭間距離的可調(diào)性。
2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)變速箱的設(shè)計(jì)
專用機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)，由主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，動(dòng)力通過(guò)主軸傳遞給主軸箱,主軸箱是專用機(jī)床的主要驅(qū)動(dòng)裝置。主運(yùn)動(dòng)（旋轉(zhuǎn)）及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行。主軸箱驅(qū)動(dòng)軸的運(yùn)轉(zhuǎn)由主電機(jī)經(jīng)過(guò)交換齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)。
2.4 傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型
通過(guò)將加工工件時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩折算到電機(jī)主軸上，通過(guò)電機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩和電機(jī)轉(zhuǎn)速算出功率，然后進(jìn)行電機(jī)的篩選。
2.5 設(shè)計(jì)方案
車床主軸上接的是刀盤，出來(lái)接個(gè)萬(wàn)向節(jié)，萬(wàn)向節(jié)接減速器的輸入軸，輸出軸接個(gè)三爪卡盤，三爪卡盤夾的是工件。
減速器安在小托板上，像這個(gè)樣子，就是把上面的去掉安裝減速器。
減速器是這個(gè)樣子的：有三根軸，中間軸和右邊的軸是一樣的，就是要換個(gè)轉(zhuǎn)向，使刀盤根工件形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，右邊的是接的三爪卡盤，所以就是需要你們?cè)O(shè)計(jì)怎么連接三爪卡盤，齒數(shù)比和模數(shù)比1：2，減速器這個(gè)偏轉(zhuǎn)角呢，他不是按在小托板上的么，小托板就是可以旋轉(zhuǎn)的，只需要安上就行，只要其他一樣就好。
第3章 正四棱臺(tái)專機(jī)分動(dòng)箱的設(shè)計(jì)
圖3.1 裝配圖
選用分動(dòng)頭轉(zhuǎn)速960(r/min)
3.1各軸及齒輪的計(jì)算
3.1.1 齒輪1計(jì)算
1.選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。小齒輪轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)工作壽命15年，每年工作300天，兩班制，每班8小時(shí)。
初選：小齒輪材料（調(diào)制）硬度280(HBs)；齒數(shù)
大齒輪材料45鋼（調(diào)制）硬度240(HBs)；齒數(shù)
2.按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即
（3.3）
（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
1)試選載荷系數(shù)
2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
由2.2.2計(jì)算所得的鉆頭扭矩即為小齒輪傳遞扭矩
3）由表10-7[2]選取齒寬系數(shù)。
4）由表10-6[2]查的材料的彈性影響系數(shù)
5）由圖10-21d[2]按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
6）由式 （3.4）
計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
式中
n—齒輪轉(zhuǎn)速
j—齒輪每轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合次數(shù)
Lh—齒輪工作壽命（h）
u—齒輪傳動(dòng)比
7）由圖10-19[2]取接觸疲勞壽命系數(shù),；。
8) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為，安全系數(shù)S=1，由式
（3.5）得
（2）計(jì)算
1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。
故，取整
2）計(jì)算圓周速度v。
3）計(jì)算齒寬b
4）計(jì)算齒寬與齒高之比
5）計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10-8[2]查得動(dòng)載系數(shù)
直齒輪，
由表10-2[2]查得使用系數(shù)；
由表10-4[2]用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，
由，,查圖10-13[2]得；故載荷系數(shù)
6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑
7)計(jì)算模數(shù)
3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為
（3.6）
（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
1）由圖10-20c[2]查得小齒輪8的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪9的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；
2）由圖10-18[2]取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；
3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由下式得
4）計(jì)算載荷系數(shù)
5)查取齒形系數(shù)。
由表10-5[2]查得 ，。
6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。
由表10-5[2]查得 ，
7）計(jì)算大、小齒輪并加以比較
大齒輪的數(shù)值大
（2）設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可以取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)1.131并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)
大齒輪齒數(shù)
這樣計(jì)算出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。
4.幾何尺寸計(jì)算
(1)計(jì)算分度圓直徑
（2）計(jì)算中心距
（3）計(jì)算齒輪寬度
圓柱齒輪的實(shí)用齒寬在按計(jì)算后適當(dāng)圓整，且常將小齒輪的齒寬在整值的基礎(chǔ)上人為的加寬，以防大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位，導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大齒輪單位齒寬的工作載荷。
故取，
3.1.2 齒輪2的計(jì)算
<1>.選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。選定齒輪2為相同的齒輪。又因?yàn)橐阉愠鳊X輪1的模數(shù)為1.5，所以給定齒輪模數(shù)為1.5。工作壽命15年，每年工作300天，兩班制，每班工作8小時(shí)。
初選： 齒輪材料45鋼（調(diào)制）硬度240(HBs)；齒數(shù)
故得
<2>齒輪的校核
因?yàn)辇X輪5,6,7為相同材料、相同模數(shù)、相同齒數(shù)的材料，且齒輪5受到的轉(zhuǎn)矩為齒輪6、7的兩倍。故，只需分析校核齒輪5即可
1．齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
計(jì)算齒輪6、7的扭矩
式中
—傳動(dòng)效率，
計(jì)算齒輪5的轉(zhuǎn)矩
2.計(jì)算過(guò)程參照齒輪8、9、10、11的計(jì)算過(guò)程
計(jì)算后的
2.幾何尺寸計(jì)算
(1)計(jì)算分度圓直徑
(2)計(jì)算中心距
(3)計(jì)算齒輪寬度
圓柱齒輪的實(shí)用齒寬在按計(jì)算后適當(dāng)圓整，且常將齒輪6、7的齒寬在整值的基礎(chǔ)上人為的加寬，以防齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位，導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增6、7齒輪單位齒寬的工作載荷。
故取，
3.2 各軸的設(shè)計(jì)
設(shè)定軸的材料為45鋼
3.2.1 計(jì)算軸的最小直徑
（3.7）
式中
— 軸1最細(xì)處直徑，。
— 軸1傳遞的扭矩，。
— 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，。
由于
又查表15-3[2]的為25
當(dāng)軸截面上開(kāi)有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱。對(duì)于直徑的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大
故，；取整值
3.2.2 計(jì)算軸II的最小直徑
軸2、7不轉(zhuǎn)動(dòng)，故不受扭矩
故給定軸2、7直徑為，
齒輪，的轉(zhuǎn)矩為：
3.2.3 計(jì)算軸3的最小直徑
查表15-3[2]的為25
軸截面上開(kāi)有鍵槽，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱。對(duì)于直徑的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大
故，；取整數(shù)值
第4章 傳動(dòng)減速器設(shè)計(jì)
4.1齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
按設(shè)計(jì)計(jì)算公式
4.1.1選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
a.根據(jù)傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
b.運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，選用7級(jí)精度（GB10095-88）
c.材料選擇 由表(10-1)選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280 HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240 HBS，二者硬度差為40 HBS。
d.初選小齒輪的齒數(shù)，，
4.1.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)公式（注:腳標(biāo)t表示試選或試算值,下同.）
a.確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值
(1）試選載荷系數(shù)
(2）計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩
(3）由表10-7選取齒寬系數(shù)（非對(duì)稱布置）
(4）由表10-6查取材料彈性影響系數(shù)
(5）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度
(6）由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
（j為齒輪轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合次數(shù)；為工作壽命）
(7）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)
(8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得
b.計(jì)算
(1）試算小齒輪分度圓直徑，代入較小值
由計(jì)算式得，
mm
(2）計(jì)算圓周速度
(3）計(jì)算齒輪b
(4)計(jì)算齒寬與齒高比
模數(shù)
齒輪高
齒高比
(5）計(jì)算載荷系數(shù)K
根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)
由表10-2查得
由表10-4用插值法，7級(jí)精度,小齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置
查得
由 查圖10-13得
故載荷系數(shù)
=1.562
(6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑，由式（10-10a）得
(7）計(jì)算模數(shù)
4.1.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由式（10-5）
a.確定計(jì)算參數(shù)
(1)圖10-20C查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪彎曲疲勞
強(qiáng)度極限為
(2)由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)
(3)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)由公式(10-12)得
(4)算載荷系數(shù) =
(5)取齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)
由表10-5查得
(6)比較大小齒輪的大小
大齒輪的數(shù)值大
b.設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，終合考慮，滿足兩方面，對(duì)模數(shù)就近取整，則
m=4
4.1.4幾何尺寸計(jì)算
a.計(jì)算中心距
=108mm
b.分度圓直徑
c.算齒輪寬度
圓整后取
4.2 軸的計(jì)算
按照如下原則進(jìn)行軸的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
4.2.1初步確定計(jì)算軸徑。
其計(jì)算公式
式中：P-軸所傳遞的功率，kw;
n-軸的轉(zhuǎn)速，r/min;
A-由軸的許用切應(yīng)力所確定的系數(shù)，其值可查相關(guān)教材。
4.2.2輸入軸
a.求高速軸上的功率，轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1 由上表可知
b.n1=1440 T1=42.02
c.求作用在齒輪上的受力
==
4.2.3按15-2初步估算軸的最小直徑。
選取的材料為40cr（調(diào)質(zhì)）。根據(jù)表15-3，取，于是得
輸入軸的最小直徑顯然要考慮安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選擇聯(lián)軸器型號(hào)。
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ，查表14-1，
=1.558.61=88.42
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用 YL8 （鋼制）聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩為250 ，電機(jī)軸孔徑為d=42mm ，=84。
輸入軸孔徑為d=32mm,與軸配合的長(zhǎng)度=60。故取 。
4.2.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
a.擬定軸設(shè)計(jì)方案，如下圖
b.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
(1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，1-2段右端制出一軸肩，故2-3段直徑；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取取擋圈直徑。半聯(lián)軸器與軸配合的長(zhǎng)度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的斷面上，故取。
(2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因?yàn)槭侵饼X圓柱齒輪，無(wú)軸向載荷，選用深溝球軸承。由，查設(shè)計(jì)手冊(cè)選深溝球軸承6208，，故。
(3）右端滾動(dòng)軸承采用軸肩軸向定位，查手冊(cè) 6208型軸承軸肩高度mm，因此取。由于此輪分度圓直徑d=55mm，所以制成齒輪軸，；齒輪左端與左軸承之間用套筒定位，。
(4)軸承端蓋的總寬度為20mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑劑的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器由斷面的距離，故取。
5）取齒輪與箱體的內(nèi)壁距離，軸承斷面與內(nèi)壁的距離，（查課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書）。故，。
c.軸上零件的周向定位
半聯(lián)軸器與軸周向采用平鍵連接，按 由表6－1查得平鍵截面。半聯(lián)軸器與軸配合為 。滾動(dòng)軸承與軸周向定位由過(guò)渡配合保證，此處造軸的直徑尺寸公差為m6。
d.參考表15－2，取軸端倒角為 ，各軸肩圓角半徑。
4.2.5求軸上的載荷
作用在小齒輪上的力可分為垂直于軸心的力和沿圓周切線方向的力。
其中＝2131.27N， ＝ ＝775.72N
（1）確定軸承支點(diǎn)位置，對(duì)于6208深溝球軸承，其支點(diǎn)就是軸承寬度B的中點(diǎn)，故軸的支承跨距為。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出
彎矩和扭矩圖。（下圖所示）
載荷
水平面
垂直面
支反力F
彎矩
總彎矩
扭矩
4.2.6軸強(qiáng)度的校核
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核承受最大彎矩的截面的強(qiáng)度。由上圖可知齒輪處C點(diǎn)為危險(xiǎn)截面，故只需校核C點(diǎn)強(qiáng)度， ?。?.6，則由式15－5得
為齒根圓直徑
由表15－1查得40Cr 調(diào)質(zhì)鋼 ＝70 Mpa
因此 <，故安全。
4.2.7精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
a.判斷危險(xiǎn)截面
由軸的結(jié)構(gòu)圖以及受力圖和各平面的彎矩圖綜合可知齒輪左端截面4因加工齒輪有尺寸變化，引起應(yīng)力集中，故該截面左側(cè)需校核驗(yàn)證
b.截面左側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
截面左側(cè)的彎矩M為：
截面上的扭矩為：
截面上的彎曲應(yīng)力：
截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：
軸的材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，由機(jī)設(shè)書P362表15-1查得：
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按機(jī)設(shè)書P40附表3-2查取
因 經(jīng)插入后得：
又由附圖3-1可得軸的材料敏性系數(shù)為
軸的材料選擇為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得。因此，故安全。
則：
由附圖3-2的尺寸系數(shù) 由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)
軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式3-12及3-14b得綜合系數(shù)為：
合金鋼的特性系數(shù) 取
取
則可計(jì)算安全系數(shù)
， 故可知其安全
4.2.8軸承壽命的校核
a.已知軸承的預(yù)計(jì)壽命 L=2×8×300×8=38400h
由所選軸承系列6208，查指導(dǎo)書P122表知額定動(dòng)載荷C=29.5KN
b.求兩軸承受到的徑向載荷
c.當(dāng)量動(dòng)載荷P
查表13-6 查表13-5 由軸承6208得
d.驗(yàn)算軸承壽命
因 ，所以按軸承1的受力大小來(lái)驗(yàn)算，則：
圖7.1
所以所選軸承壽命符合要求。
4.2.9鍵的校核
聯(lián)軸器與軸：
選用鍵的系列
2)鍵、軸和聯(lián)軸器的材料都是鋼，由表6-2查得許用擠壓應(yīng)力，取，鍵的工作長(zhǎng)度，鍵的接觸高度
4.3 潤(rùn)滑與密封
4.3.1齒輪的潤(rùn)滑
高速級(jí)齒輪的圓周速度為：
低速級(jí)齒輪周向速度為，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》p35,表4.5得，采用浸油潤(rùn)滑。
4.3.2軸承的潤(rùn)滑
高速級(jí)齒輪的圓周速度為為，查課本p332表13-10，軸承的潤(rùn)滑宜油潤(rùn)滑，采用飛濺潤(rùn)滑。
4.3.3潤(rùn)滑油的選擇
齒輪與軸承用同種潤(rùn)滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用L-AN15潤(rùn)滑油。
4.3.4密封方法的選取
選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。
密封圈型號(hào)按所裝配軸的直徑確定
軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。
4.4 滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算
由于本減速器承受載荷較輕，確有一定的軸向力，因此選擇角接觸球軸承。本著節(jié)約材料的目的，在特輕系列中選擇7000C 系列。再根據(jù)軸徑，查參考書【1】第P122頁(yè)最終選擇軸承類型。本減速器中所選三對(duì)軸承分別為,7008C,7012C.現(xiàn)在只對(duì)7009C軸承的使用壽命系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其他軸承類似。
查參考書【1】第P122頁(yè)可知7009C的動(dòng)載荷系數(shù)，靜載荷系數(shù)為,按查考書【2】P318頁(yè)取軸承預(yù)期壽命。
圖5.1軸承的受力情況
4.4.1求兩軸承所受到的徑向載荷,.
由前面I軸的計(jì)算可知,，,，由此可得
4.4.2求兩軸承的計(jì)算軸向力,
對(duì)于7000C型軸承，按表13-7查得軸承派生軸向力，其中e為表13-5中的判斷系數(shù)，其值由的大小確定，但現(xiàn)軸承軸向力未知，故先初選e=0.46,因此可估算，
按式（13-11）得
由表13-5仿例題13-1進(jìn)行插值計(jì)算，得
再計(jì)算
與同組其他數(shù)據(jù)相比較，兩次計(jì)算結(jié)果的值相差較小，因此確定
，
4.4.3計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷和
因?yàn)?
由表13-5分別進(jìn)行查表或插值計(jì)算的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為
對(duì)軸承A ，
對(duì)軸承B ，
因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)有輕微沖擊載荷，按表13-6，，取，則
1. 驗(yàn)算軸承壽命
因?yàn)?，所以按軸承A的受力大小驗(yàn)算，n=576r/min
所選軸承滿足壽命要求
減速器的工作壽命為五年，其總工作時(shí)間為，取得較小，因此在一到兩年就必須的更換一次軸承。
4.5 聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算
4.5.1類型選擇
根據(jù)本減速器的設(shè)計(jì)，只需要在低速輸出軸和帶式運(yùn)輸機(jī)之間按裝聯(lián)軸器，由于載荷有輕微震動(dòng)，根據(jù)參考書【2】P343至P352對(duì)聯(lián)軸器的種類和結(jié)構(gòu)的介紹，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。
4.5.2計(jì)算載荷
公稱轉(zhuǎn)矩
查1表14-1的,故由參考書【2】P35式（14-1）得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為
4.5.3型號(hào)選擇
在參考書【1】中查得LH4型彈簧柱銷聯(lián)軸器的選用轉(zhuǎn)矩1250N.m，許用最大轉(zhuǎn)速為4000r/min ，軸徑為40~63mm之間，故合用。根據(jù)軸的直徑選擇軸孔直徑為50,軸孔長(zhǎng)度為112的LH4型彈簧柱銷聯(lián)軸器.
4.6 萬(wàn)向聯(lián)軸器選型
萬(wàn)向聯(lián)軸器選型前必須明確先決條件和情況：① 原動(dòng)機(jī)的類型（電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī))、功率及其轉(zhuǎn)速。②從原動(dòng)機(jī)到萬(wàn)向聯(lián)軸器之間有無(wú)傳動(dòng)裝置。若有，傳動(dòng)比等于幾？通過(guò)中間傳動(dòng)裝置以后是幾根軸輸出。即是否有功率分流。③萬(wàn)向聯(lián)軸器本身的轉(zhuǎn)速是多少。是否需要進(jìn)行動(dòng)平衡。要求動(dòng)平衡或平衡，要求哪一級(jí)別的平衡品質(zhì)等級(jí)（通常為G16或G40)。④工作機(jī)的類型和選配萬(wàn)向聯(lián)軸器傳遞負(fù)荷的負(fù)荷類別：?jiǎn)蜗蚝愣ㄘ?fù)荷、脈動(dòng)負(fù)荷或雙向交變負(fù)荷。有無(wú)尖峰載荷，其值是多少。⑤萬(wàn)向聯(lián)軸器的安裝狀態(tài)如何。水平、垂直還是傾斜安裝。要盡可能使其軸線折角小于3度，如果不得已傾斜安裝，要確定水平和垂直角是多少。（6）預(yù)期壽命是多少小時(shí)？（7）工作環(huán)境如何。是否有高溫、粉塵、水淋、化學(xué)腐蝕等惡劣環(huán)境條件的影響。(8)安裝位置是否有限制。具體安裝長(zhǎng)度是多少，是否需要伸縮。要求伸縮時(shí)，萬(wàn)向聯(lián)軸器最短狀態(tài)下向外的伸長(zhǎng)量是多少。（9）對(duì)于不需要伸縮的萬(wàn)向聯(lián)軸器必須考慮軸向尺寸誤差的補(bǔ)償，應(yīng)確定在系統(tǒng)中進(jìn)行補(bǔ)償?shù)奈恢谩?10) 萬(wàn)向聯(lián)軸器兩端要求的聯(lián)接形式及具體的安裝尺寸。(11) 是否有安裝托架等特殊要求。（12）是否需要選配法蘭軸套。需要時(shí)，要提供詳細(xì)外形及聯(lián)接尺寸。(13)確定萬(wàn)向軸規(guī)格后，擬選取哪一種結(jié)構(gòu)形式。產(chǎn)品詳情請(qǐng)參閱河北京誠(chéng)聯(lián)軸器廠網(wǎng)站的萬(wàn)向聯(lián)軸器部分SWC-CH型單伸縮焊接式聯(lián)軸器|SWC-BH型標(biāo)準(zhǔn)伸縮焊接式萬(wàn)向聯(lián)器|SWC-DH型短伸縮焊接式萬(wàn)向聯(lián)軸器|SWP-F型大伸縮單型萬(wàn)向聯(lián)軸器|小型十字軸萬(wàn)向聯(lián)軸器|SWC-WD型無(wú)伸縮短式萬(wàn)向聯(lián)軸器|SWC-WH無(wú)伸縮焊接式聯(lián)軸器
萬(wàn)向聯(lián)軸器的共同特點(diǎn)是角向補(bǔ)償量較大，不同結(jié)構(gòu)型式萬(wàn)向聯(lián)軸器兩軸線夾角不相同，一般≤5°-45°之間。萬(wàn)向聯(lián)軸器利用其機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，使兩軸不在同一軸線，存在軸線夾角的情況下能實(shí)現(xiàn)所聯(lián)接的兩軸連續(xù)回轉(zhuǎn)，并可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。萬(wàn)向聯(lián)軸器最大的特點(diǎn)是具有較大的角向補(bǔ)償能力，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高。
萬(wàn)向聯(lián)軸器有多種結(jié)構(gòu)型式，例如：十字軸式、球籠式、球叉式、凸塊式、球銷式、球鉸式、球鉸柱塞式、三銷式、三叉桿式、三球銷式、鉸桿式等，最常用的為十字軸式，其次為球籠龍，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)所傳遞轉(zhuǎn)矩大小分為重型、中型、輕型和小型。
萬(wàn)向聯(lián)軸器
第5章 工件的夾緊計(jì)算及其選擇
5.1 工件的夾緊
夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位，不致因工時(shí)受切削力，重力或伴生離心力，慣性力，熱應(yīng)力等的作用產(chǎn)生移動(dòng)或振動(dòng)。夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個(gè)重要的而不可以缺少的組成部分，除非工件在加工過(guò)程中所受到的各種力不會(huì)使它離開(kāi)定位時(shí)所需確定的位置，才可以設(shè)有夾緊裝置。夾緊裝置設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，對(duì)于提高夾緊的精度和加工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度都有很大的影響。
夾緊對(duì)象特征
加工信息特征
夾緊要求特征
動(dòng)力源項(xiàng)
元功能解項(xiàng)
技術(shù)性
經(jīng)濟(jì)性
社會(huì)性
應(yīng)用實(shí)例
技術(shù)參數(shù)
夾緊功能原理方案設(shè)計(jì)
功能項(xiàng)
原理解項(xiàng)
評(píng)價(jià)項(xiàng)
備注項(xiàng)
圖3.1 夾緊功能原理方案設(shè)計(jì)組成結(jié)構(gòu)
分析各類夾具的基本功能要求可以將夾緊裝置概括為兩類：第一類是性能要求，主要指定位唯一性、定位穩(wěn)定性，夾緊穩(wěn)定性及總體約束；第二類要求是夾具的結(jié)構(gòu)剛性、成本及易操作性、易于維修等要求。本設(shè)計(jì)目錄中功能項(xiàng)包括夾緊對(duì)象特征項(xiàng)、加工信息特征及夾緊要求特征。
夾緊對(duì)象特征項(xiàng)目：包括夾緊對(duì)象類型、材料、形狀、體積、數(shù)量、物理特性、磁性、導(dǎo)電性、剛性等信息。
加工信息特征項(xiàng)：加工類型、機(jī)加工、裝配、檢測(cè)、焊接等、加工參數(shù)、切削參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、幾何參數(shù)等。
夾緊要求特征項(xiàng)：主要指性能要求，包括定位要求、定位基準(zhǔn)選擇，如特征點(diǎn)、特征面。夾緊力大小、夾緊方向、夾緊行程、夾緊松開(kāi)速率，自鎖性等。
元件功能分析：夾緊功能主要包括四種元功能。它們是：定位功能、傳動(dòng)功能、執(zhí)行功能和分度功能等輔助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分為平面定位元件、圓孔定位元件、外圓定位元件。傳動(dòng)功能由中間遞力機(jī)構(gòu)完成，該機(jī)構(gòu)一般有三個(gè)作用；改變作用力的力一向、大小和自鎖作用。目前常用的有以下機(jī)構(gòu)：斜楔機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、圓偏心機(jī)構(gòu)、杠桿鉸鏈機(jī)構(gòu)、正四棱臺(tái)機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、對(duì)中機(jī)構(gòu)、定心機(jī)構(gòu)等。
設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，應(yīng)滿足下述主要要求：[2]
1.夾緊裝置在對(duì)工件夾緊時(shí)，不應(yīng)破壞工件的定位，為此，必須正確選擇夾緊力的方向及著力點(diǎn)。
2.夾緊力的大小應(yīng)該可靠，適當(dāng)，要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超出允許的范圍。
3.夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，夾緊動(dòng)作要迅速，操作方便省力，安全。
4.夾緊力或夾緊行程在一定范圍內(nèi)可進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償。
5.2 卡盤的選型
根據(jù)切削要求和藍(lán)寶石最大直徑為250，則
5.3 夾緊力的選擇
5.3.1 夾緊力方向
在保證安裝的真確可靠，減少工件的變形，定位方便和在可以減少所需夾緊力的大小的前提下，此套夾具的夾緊方向和工件重力方向和切削方向相同。工件的定位工作面為垂直方向上，則工件的夾緊通過(guò)工件的一個(gè)定位銷與水平方向的移動(dòng)壓塊完成。夾緊力的方向?yàn)槠叫兄亓Ψ较虼怪眾A緊。[2]
在本次夾具設(shè)計(jì)中，夾緊力是由中心螺桿和一邊壓板提供的。
5.3.2 夾緊力的作用點(diǎn)
夾緊力的作用點(diǎn)是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積?，F(xiàn)在夾緊力的方案已定。考慮夾具的結(jié)構(gòu)尺寸特征可以確定夾緊力的作用點(diǎn)個(gè)數(shù)為2個(gè)。
考慮夾緊力作用點(diǎn)的一般要求：[1]
① 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)能保持工件定位穩(wěn)定，而不至引起工件發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn)；
② 夾緊力的作用點(diǎn)，應(yīng)使被夾緊的夾緊變形盡可能的小些；
③ 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近加工表面，以提高定位穩(wěn)定性。
5.3.3 夾緊力的計(jì)算
夾緊力的大小重要取決于切削P和重力G，重力是可認(rèn)為不變的，而切削力在切削的過(guò)程中是變化的。影響切削力的大小因素很多，如工件質(zhì)量的不均勻，加工質(zhì)量的不均勻，刀具磨損以及切削用量的變化等等。同時(shí)夾緊力也和其他因素有關(guān)，如夾緊件和工件及工件與定位件間接觸表面的光潔度，工藝系統(tǒng)的剛性等等，因此夾具夾緊力的設(shè)計(jì)只能對(duì)其作初略的估算。
W:實(shí)際夾緊力 Wi:理論夾緊力 K:安全系數(shù)
安全系數(shù):K= K1×K2×K3×K4
式中: K1-基本安裝系數(shù) K2-加工安裝系數(shù)
K3-刀具鈍化系數(shù) K4-切削特點(diǎn)系數(shù)
其加工直徑全部為16
F=Cdfk……………………………………3.1
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù)，1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
所以,時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。
5.3.4 夾具精度計(jì)算與分析
精度等級(jí)的選擇：首先根據(jù)所要加工的零件進(jìn)行分析，看其在各方面的精度及表面粗糙度等的要求。然后，根據(jù)設(shè)計(jì)好的夾具（即零件在夾具上的配合和裝配來(lái)確定。
表3 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表（節(jié)錄）
基本尺寸
IT5
IT6
IT7
IT8
IT9
IT10
IT11
IT12
>50~80
13
19
30
46
74
120
190
300
>80~120
15
22
35
54
87
140
220
350
>120~180
18
25
40
563
100
160
250
400
由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)推薦的各公差等級(jí)的應(yīng)用范圍可知：
IT5～I(xiàn)T12級(jí)用于配合尺寸公差。其中
（1）IT5（孔到IT6）級(jí)用于高精度和重要的配合處；
（2）IT6（孔到IT7）級(jí)用于要求精密配合的情況；
（3）IT7（孔到IT8）級(jí)用于一般精度要求的配合。
選用公差等級(jí)時(shí)，除上述有關(guān)原則和因素外，還應(yīng)考慮以下問(wèn)題。
ａ.相關(guān)件配合的精度；
ｂ.加工成本。
在本次設(shè)計(jì)的夾具中可得知零件與夾具體的配合要求較高精度配合，所以選擇(1），而用于定位零件中間的孔和軸，在鉆孔只能夠要求這個(gè)孔和軸要有較高的位置度，所以選擇（2），鉆模板和零件上用來(lái)定位的插銷，因?yàn)樗怯脕?lái)對(duì)零件鉆孔裝夾定位的，所以同樣選（2）。
結(jié) 論
在很多問(wèn)題的設(shè)計(jì)過(guò)程中，假設(shè)出現(xiàn)不合理工藝路線，甚無(wú)法保證夾具設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。在夾具設(shè)計(jì)中，由于定位基準(zhǔn)的選擇不合理，出現(xiàn)了定位或不定位零件加工精度無(wú)法保證。在夾緊機(jī)構(gòu)由于尺寸的選擇，如不合理，但沒(méi)有達(dá)到夾緊的目的，也可能是由于位置的夾緊力和工件表面的作用所產(chǎn)生的營(yíng)業(yè)額不合理。然而，在老師的細(xì)心指導(dǎo)的悉心指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)三個(gè)月的努力，這些問(wèn)題都一一解決方案。在這一過(guò)程中，加工工藝及夾具設(shè)計(jì)知識(shí)和更深入的了解，提高了綜合專業(yè)知識(shí)的能力，我的專業(yè)知識(shí)，進(jìn)一步提高技能，為以后從事專業(yè)技術(shù)工作。然而，在老師的細(xì)心指導(dǎo)的悉心指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)三個(gè)月的努力，這些問(wèn)題都一一解決方案。在這一過(guò)程中，加工工藝及夾具設(shè)計(jì)知識(shí)和更深入的了解，提高了綜合專業(yè)知識(shí)的能力，我的專業(yè)知識(shí)，進(jìn)一步提高技能，為以后從事專業(yè)技術(shù)工作。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深地感受到，做任何事都必須有耐心，細(xì)心。有時(shí)是不小心計(jì)算誤差，只能被無(wú)情地重做。但一想到老師教得比平時(shí)多，病人，認(rèn)為他們的社會(huì)責(zé)任感的未來(lái)，思想在世界上是因?yàn)橐恍┬″e(cuò)誤，讓人觸目驚心的事故，我不能不提醒自己，要形成一個(gè)高度負(fù)責(zé)的好習(xí)慣，一絲不茍。發(fā)現(xiàn)自己的知識(shí)真的很差，他們的能力，用學(xué)到的知識(shí)是不夠的，幾年來(lái)學(xué)習(xí)很多課程，今天才知道自己和不使用。想到這里，我真的有點(diǎn)不耐煩。主要是確定的工藝設(shè)計(jì)的工藝路線，確定加工和切削參數(shù)，基本工時(shí)，本設(shè)計(jì)的零件工藝路線是正確合理的，定位和夾緊的夾緊機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)定位和夾緊的目的，可以保證工件的加工精度。在很多問(wèn)題的設(shè)計(jì)過(guò)程中，假設(shè)出現(xiàn)不合理工藝路線，甚無(wú)法保證夾具設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。在夾具設(shè)計(jì)中，由于定位基準(zhǔn)的選擇不合理，出現(xiàn)了定位或不定位零件加工精度無(wú)法保證。在夾緊機(jī)構(gòu)由于尺寸的選擇，如不合理，但沒(méi)有達(dá)到夾緊的目的，也可能是由于位置的夾緊力和工件表面的作用所產(chǎn)生的營(yíng)業(yè)額不合理。然而，在老師的細(xì)心指導(dǎo)的悉心指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)三個(gè)月的努力，這些問(wèn)題都一一解決方案。在這一過(guò)程中，加工工藝及夾具設(shè)計(jì)知識(shí)和更深入的了解，提高了綜合專業(yè)知識(shí)的能力，我的專業(yè)知識(shí)，進(jìn)一步提高技能，為以后從事專業(yè)技術(shù)工作。然而，在老師的細(xì)心指導(dǎo)的悉心指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)三個(gè)月的努力，這些問(wèn)題都一一解決方案。在這一過(guò)程中，加工工藝及夾具設(shè)計(jì)知識(shí)和更深入的了解，提高了綜合專業(yè)知識(shí)的能力，我的專業(yè)知識(shí)，進(jìn)一步提高技能，為以后從事專業(yè)技術(shù)工作。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深地感受到，做任何事都必須有耐心，細(xì)心。有時(shí)是不小心計(jì)算誤差，只能被無(wú)情地重做。但一想到老師教得比平時(shí)多，病人，認(rèn)為他們的社會(huì)責(zé)任感的未來(lái)，思想在世界上是因?yàn)橐恍┬″e(cuò)誤，讓人觸目驚心的事故，我不能不提醒自己，要形成一個(gè)高度負(fù)責(zé)的好習(xí)慣，一絲不茍。發(fā)現(xiàn)自己的知識(shí)真的很差，他們的能力，用學(xué)到的知識(shí)是不夠的，幾年來(lái)學(xué)習(xí)很多課程，今天才知道自己和不使用。想到這里，我真的有點(diǎn)不耐煩。
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致 謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)知識(shí)，相關(guān)的專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用，是知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我的專業(yè)知識(shí)得到鞏固和提高在原來(lái)的基礎(chǔ)上，就離不開(kāi)老師和同學(xué)的幫助。設(shè)計(jì)的分析是在老師的指導(dǎo)下完成的，在分析過(guò)程中，老師給了我很大的鼓勵(lì)，在設(shè)計(jì)和分析使我覺(jué)得更多的設(shè)計(jì)思路，提高的學(xué)習(xí)能力，和討論的問(wèn)題的分析，有一個(gè)更清楚的了解，使我受益不淺。
說(shuō)實(shí)話，畢業(yè)設(shè)計(jì)真是有點(diǎn)累了。然而，明確其自身的設(shè)計(jì)結(jié)果，畢業(yè)設(shè)計(jì)仔細(xì)回味的旅程，一個(gè)罕見(jiàn)的成功立刻讓我昏昏欲睡。雖然這是我剛學(xué)的第一個(gè)走，一點(diǎn)在我的生命中的成功，但它讓我覺(jué)得更成熟了。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深地感受到，做任何事都必須有耐心，細(xì)心。有時(shí)是不小心計(jì)算誤差，只能被無(wú)情地重做。但一想到老師教得比平時(shí)多，病人，認(rèn)為他們的社會(huì)責(zé)任感的未來(lái)，思想在世界上是因?yàn)橐恍┬″e(cuò)誤，讓人觸目驚心的事故，我不能不提醒自己，要形成一個(gè)高度負(fù)責(zé)的好習(xí)慣，一絲不茍。發(fā)現(xiàn)自己的知識(shí)真的很差，他們的能力，用學(xué)到的知識(shí)是不夠的，幾年來(lái)學(xué)習(xí)很多課程，今天才知道自己和不使用。想到這里，我真的有點(diǎn)不耐煩。
因?yàn)榕R近畢業(yè)的時(shí)間，許多本來(lái)應(yīng)該了解到的地方都沒(méi)有時(shí)間去仔細(xì)調(diào)查的來(lái)源，如控制，協(xié)調(diào)電網(wǎng)的理解，選擇求解器，它使我明白大學(xué)只是一個(gè)大致的方向，和距離太遠(yuǎn)，離實(shí)際應(yīng)用。但我認(rèn)為，方向是最重要的，因?yàn)榉较?，將用最少的精力去做事情，這項(xiàng)工作后，我的生命。因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)生活中，從事的工作是千差萬(wàn)別的，只有找到自己最喜歡的，最有前途的工作，個(gè)人有更高的熱情，但也最有可能在自己的崗位上做出一定的貢獻(xiàn)。
46
參考文獻(xiàn)
[1] 李旦等，專用夾具圖冊(cè)