無動力回轉臺設計【31張CAD圖紙+PDF圖】

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1 設計（論文）題目： 回轉臺設計 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 回轉臺的設計較其他普通回轉工作臺：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 設計的回轉臺的總體制造成本較低，經濟實用。 雖然本回轉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，但是大體結構設計已經基本完成。因此它完全具有了實用價值。 主要部件：導軌、壓板組件、轉盤、機座、轉軸、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)范圍內的工程技術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)學生正確使用技術資料，國家標準，有關手冊圖冊等工具書，進 行設計計算，數據處理，編寫技術文件等方面的工作能力。 （4）培養(yǎng)學生進行調查研究，面向實際，面向生產，面向工作和工程技術 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 回轉臺的總體設計 .5 1.1 回轉臺設計的主要內容 .5 2.2 回轉臺的總體布局 .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 轉輪的設計 .13 3.5 支架的確定 .14 第 4 章 旋轉部分設計 .16 4.1 設計要求 .16 4.2 轉盤設計 .16 4.3 轉軸軸承套的設計 .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 束 語 .31 致 謝 .32 參 考 文 獻 .33 5 第 1 章 回轉臺總體設計 1.1 回轉臺設計的主要內容 2.1.1 回轉臺設計要求 回 轉 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 回轉臺技術參數的確定 回 轉 臺 技 術 參 數 包 括 主 參 數 和 基 本 參 數 ， 基 本 參 數 指 回 轉 臺 的 尺 寸 參 數 ， 運 動 參 數 及 動 力 參 數 。 主 參 數 是 回 轉 臺 各 參 數 最 主 要 的 一 項 或 兩 項 參 數 ， 它 反 映 回 轉 臺 的 工 作 能 力 ， 是 確 定 回 轉 臺 主 要 零 、 部 件 尺 寸 的 依 據 。 基 本 參 數 包 括 尺 寸 參 數 ： 一 般 是 指 回 轉 臺 的 主 要 結 構 尺 寸 大 小 。 運 動 參 數 ： 回 轉 臺 軸 的 轉 動 。 1.2 回轉臺的總體布局 合 理 確 定 回 轉 臺 的 總 體 布 局 ， 是 回 轉 臺 設 計 的 重 要 部 署 ， 其 內 容 主 要 是 ： 確 定 回 轉 臺 的 形 式 ， 確 定 回 轉 臺 具 有 的 主 要 零 、 部 件 及 其 相 對 位 置 關 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 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 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 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 構 ， 二 是 采 用 實 心 結 構 （ 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 濟 角 度 考 慮 ： 實 心 結 構 鋼 鐵 用 量 大 ， 空 心 結 構 用 料 少 ， 空 心 結 構 造 價 底 ； 從 機 床 設 計 要 求 看 ： 實 心 結 構 重 量 大 ， 不 利 于 運 輸 和 安 裝 ； 空 心 結 構 的 重 量 輕 ， 易 于 移 動 和 安 裝 。 經 過 比 較 選 用 空 心 結 構 的 機 座 。 2.2.1 上固定板 材 質 Q235-A， 內 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 Q235-A， 內 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 Q235-A， 內 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 見 機 械 零 7 件 設 計 手 冊 表 3-32 第 3 章 轉輪組設計 3.1 設計要求 轉 輪 組 是 用 于 支 撐 轉 盤 ， 轉 盤 可 以 在 轉 輪 上 轉 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 動 件 回 轉 并 傳 遞 轉 矩 ， 同 時 它 又 通 過 軸 承 和 機 架 聯 接 。 所 有 軸 上 零 件 都 圍 繞 軸 心 線 作 回 轉 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 構 密 切 聯 系 起 來 。 軸 按 受 載 情 況 分 ： 轉 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 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 動 ） 和 轉 動 心 軸 （ 工 作 時 軸 轉 動 ） 兩 種 。 傳 動 軸 主 要 傳 遞 動 力 ， 即 主 要 承 受 扭 矩 作 用 。 按 結 構 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 構 、 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 構 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 構 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 對 軸 的 強 度 、 剛 度 、 耐 磨 性 等 8 要 求 ， 以 及 為 實 現 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 濟 合 理 。 軸 的 常 用 材 料 是 35、 45、 50 優(yōu) 質 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 輪 組 上 轉 輪 的 旋 轉 是 通 過 軸 承 在 軸 上 旋 轉 而 實 現 旋 轉 的 ， 因 此 軸 只 作 為 支 撐 用 ， 根 據 軸 按 受 載 情 況 的 分 類 及 作 用 ， 應 選 心 軸 。 為 了 滿 足 回 轉 臺 工 作 是 的 承 載 能 力 ， 根 據 軸 按 結 構 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 轉 輪 的 設 計 要 求 ， 轉 輪 能 跟 著 軸 承 在 軸 上 旋 轉 ， 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 速 n=200r/min。 選 擇 軸 的 材 料 為 45 鋼 ， 經 調 質 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 據 為 ： b=650MPa s=360MPa -1=270MPa -1=155Mpa E=2.15*105MPa 根 據 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 軸 的 結 構 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 的 校 核 計 算 由 于 滾 輪 軸 轉 動 ， 彎 矩 引 起 對 稱 循 環(huán) 的 彎 應 力 ， 轉 矩 引 起 的 為 脈 動 循 環(huán) 的 剪 應 力 。 mNSFM7583025 抗彎斷面系數根據機械設計手冊表 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，由機械設計手冊K 表 2636 查得 K 表面質量系數，軸經車削加工，按機械設計手冊 表 2639 查得 920 尺寸系數，由機械設計手冊表 26312 查得 810 抗扭斷面系數根據機械設計手冊表 26315 363333 10251250216 mmdWp 剪應力幅為 aapam MPT310310266 根據機械設計手冊式 2633 得 48510320819205661 maKS 式中 45 號鋼扭轉疲勞極限，根據機械設計手冊表1 261-1 查得 aMP15 11 剪應力有效應力集中系數，根據機械設計手冊K 表 2636 按配合查得 891K 同正應力情， 平均應力折算系數，根據機械設計手冊表 263 13 查得， 210 軸 A 截面的安全系數由機械設計手冊式 2631 確定 458526122 S 根據機械設計手冊表 2634 可知， 513S 故 ，該軸 A 截面是安全的。 3.2.4 軸加工時的技術要求 根 據 工 作 條 件 要 求 ， 軸 可 在 加 工 前 或 加 工 后 經 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 質 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 構 設 計 中 ， 我 采 用 了 既 有 轉 速 高 的 優(yōu) 點 ， 又 有 旋 轉 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 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 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 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 ， 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 轉輪的設計 根 據 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 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 盤 之 間 的 轉 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 輪 技 術 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 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 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 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 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 旋轉部分設計 4.1 設計要求 項 目 要 求 轉 軸 軸 承 套 上 的 軸 能 帶 動 轉 盤 轉 動 ， 實 現 重 型 物 體 隨 著 轉 盤 的 轉 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 見 機 械 零 件 設 計 手 冊 表 3-32 4.2.2 上固定板 材 質 Q235-A， 內 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 盤 和 軸 ， 轉 盤 在 軸 上 轉 動 靠 連 接 套 來 傳 遞 轉 矩 ， 所 以 它 的 材 料 的 選 擇 很 重 要 。 回 轉 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 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 盤 上 用 件 加 強 筋 均 布 。6478106 2、 為 了 裝 卸 方 便 ， 轉 盤 上 均 布 起 吊 螺 孔 。24M 3、 轉 盤 上 分 布 螺 孔 與 封 板 配 作 。120 4.3 轉軸軸承軸套的設計 5.3.1 轉軸的設計 1）軸的結構設計 軸 的 結 構 設 計 包 括 定 出 軸 的 合 理 外 形 和 全 部 結 構 尺 寸 。 軸 的 結 構 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 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 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 構 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 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 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 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 節(jié) 套 1、 軸 承 和 軸 承 調 節(jié) 套 2 從 軸 的 左 端 拆 裝 ， 轉 盤 從 右 端 拆 裝 。 軸 兩 端 直 徑 設 計 為 100mm 和 105mm， 其 余 各 軸 段 根 據 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 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 構 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 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 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 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 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 動 帶 動 回 轉 銷 的 軸 向 移 動 ， 從 而 使 回 轉 銷 的 前 端 在 轉 盤 定 位 座 里 來 回 串 動 ， 當 回 轉 銷 前 端 進 入 轉 盤 定 位 座 時 起 定 位 作 用 ， 當 回 轉 銷 前 端 離 開 轉 盤 定 位 削 時 轉 盤 可 以 繼 續(xù) 轉 動 。 從 而 達 到 轉 盤 的 90 限 位 。 如 圖 5-1（ 定 位 時 回 轉 銷 的 狀 態(tài) ） 、 5-2（ 不 定 位 時 回 轉 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 銷 在 回 轉 銷 座 中 只 可 以 軸 向 移 動 ， 回 轉 銷 與 手 柄 的 固 定 用 螺 栓 M16X30。 5.3 回轉銷的設計 6.3.1 回 轉 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 構 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 盤 的 旋 轉 位 置 的 ， 經 過 比 較 選 用 內 螺 紋 圓 柱 銷 。 5.3.2 內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 回轉銷的結構和尺寸見圖 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 銷 上 鍵 聯 接 所 克 服 的 最 大 轉 矩 為 ： mNT/957602495 回 轉 銷 與 蓋 的 配 合 直 徑 為 30mm,回 轉 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 銷 不 需 要 軸 向 固 定 ， 故 選 用 平 鍵 聯 接 。 又 因 是 靜 聯 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 接 強 度 的 計 算 聯 接 的 主 要 失 效 形 式 是 鍵 、 回 轉 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 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 構 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 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構參數 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 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 總圈數 圈9271n 工 作 載 荷 下 的 變 形 量 mKFf7215081mKFf8215302 壓 并 載 荷 及 壓 并 變 形 量 根 據 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 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 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 有 足 夠 的 強 度 ， 不 產 生 永 久 變 形 ， 以 及 質 量 輕 、 體 積 小 、 制 造 容 易 和 成 本 低 廉 等 經 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 濟 性 。 設 計 過 程 中 ， 彈 簧 的 類 型 、 結 構 ， 以 及 外 形 輪 廓 尺 寸 ， 多 半 根 據 使 用 要 求 和 條 件 已 經 確 定 ， 所 以 設 計 的 主 要 工 作 是 選 擇 合 適 的 材 料 ， 并 根 據 載 荷 性 質 決 定 材 料 的 許 用 應 力 ， 計 算 出 彈 簧 的 各 個 具 體 的 幾 何 參 數 ， 確 定 包 括 熱 處 理 在 內 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 側 或 板 彈 簧 的 轉 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 。 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 。 在 腐 蝕 介 質 下 使 用 的 彈 簧 ， 應 以 腐 蝕 疲 勞 強 度 作 為 設 計 的 依 據 。 此 外 在 設 計 中 還 應 考 慮 材 料 的 表 面 質 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 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 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 開 始 對 回 轉 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 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 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 順 利 完 成 并 達 到 設 計 要 求 。 但 由 于 設 計 者 經 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 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 幾 個 月 時 間 的 努 力 ， 我 順 利 完 成 了 畢 業(yè) 設 計 的 全 部 內 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 于 機 械 方 面 的 經 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 ， 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 驗 豐 富 ， 不 但 給 我 悉 心 指 導 ， 還 帶 領 我 參 觀 調 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 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