銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機(jī)設(shè)計【含CAD高清圖紙和說明書】【JC系列】

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螺旋漲管機(jī)概況52.1.1 銅鋁復(fù)合散熱片的螺旋漲管受力分析52.1.2銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管機(jī)工作原理72.1.3銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管機(jī)設(shè)計8第三章 螺旋漲管機(jī)部件設(shè)計93.1機(jī)床的基本要求93.1.1機(jī)床應(yīng)具有的性能指標(biāo)93.2機(jī)床安裝機(jī)架設(shè)計103.2.1機(jī)架的分類103.2.2機(jī)架設(shè)計的原則113.2.3機(jī)架的截面形狀113.3彈性漲套頭部件設(shè)計123.4齒輪傳動的類型和應(yīng)用特點(diǎn)123.4.1齒輪傳動的應(yīng)用特點(diǎn)123.4.2齒輪傳動的基本要求143.5齒輪傳動的常用類型143.6該專機(jī)的齒輪傳動機(jī)構(gòu)14第四章 螺旋漲管機(jī)主要部件設(shè)計與計算184.1工作滑臺與滾動導(dǎo)軌副選擇與設(shè)計184.1.1導(dǎo)軌副的選擇184.1.2滾動導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)184.1.3直線滾動導(dǎo)軌副的計算184.1.4滾動導(dǎo)軌的潤滑防護(hù)194.2滾珠絲杠選擇與設(shè)計194.2.1專機(jī)工作滑臺絲杠的選擇194.2.2滾珠絲杠副選擇的方法214.2.3專機(jī)工作滑臺絲杠的計算過程224.3聯(lián)軸器的設(shè)計244.4軸承的選擇254.41載荷的大小、方向和性質(zhì)264.4.2軸承的轉(zhuǎn)速264.4.3調(diào)心性能要求264.4.4軸承的安裝和拆卸274.4.5經(jīng)濟(jì)性274.4.6特殊的軸承單向軸承27第五章 螺旋漲管機(jī)的自動化發(fā)展32畢業(yè)小結(jié)33參考文獻(xiàn)34致 謝35第一章 緒論1.1 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機(jī)設(shè)計背景1.1.1 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管簡介由于我國幅員遼闊，960萬的國土中有70%是采暖要求的采區(qū)或有采暖要求的過度區(qū)，而且長江以北地區(qū)每年有三到六個月的寒冷冬季，時間漫長，所以我國是一個采暖大國。散熱器采暖是這些區(qū)域中最主要的采暖方式，年需散熱器3.0億片以上。在早期，人們普遍使用灰鑄鐵散熱器，因為其使用壽命長，價格低廉，壁厚存熱時間長，腐蝕速度比低碳鋼制散熱器、水箱式散熱器慢。因為它的腐蝕狀為針狀腐蝕，不成塊狀腐蝕，所以鐵銹不容易脫離本體，氧氣不能大面積入侵內(nèi)體造成深層面腐蝕，所以壽命在25年至30年左右。使用壽命長，便宜，且取暖效果不錯，使得人們在裝修新房時，首選灰鑄鐵散熱器。但它的缺陷也顯而易見。由于它糙頭糙臉，又笨又重，嚴(yán)重影響了新房的美觀，為了增加裝飾效果，人們就想了個法子給它“美容”加個罩包起來。但時間一長，加罩的煩惱也隨之而來：不光花錢，占地，影響散熱效果，而且“罩”內(nèi)藏污納垢、病菌猖狂，形成衛(wèi)生死角。另外，無論多么高檔的暖氣罩，三兩年之后，“罩”也會被烤得面目全非，變形走樣，只好再換。而且必須滿水保養(yǎng)，時間長了鐵銹又會使熱量表、溫控閥失靈或損壞。面對鑄鐵散熱器幾十年一成不變的老面孔和人們對室內(nèi)裝飾裝修水準(zhǔn)的提高，尋求一種集采暖裝飾為一體的中、高檔散熱器自然也就成了一道難題，同時也成為人們的熱望。因此，銅鋁復(fù)合散熱器便應(yīng)運(yùn)而生，它集聚了眾多人愿望于一體，而深受人們的喜愛。它與以往的散熱器相比，具有體積小，散熱性能好，不易被腐蝕，且質(zhì)量輕巧。重要的是外型可以做得非常美觀時尚，竟可以在家庭裝飾中，充當(dāng)裝飾品。由于銅鋁復(fù)合散熱器在社會中的受歡迎程度與日俱增，由于它是適合我國各類住宅和工業(yè)化生產(chǎn)等多種供暖系統(tǒng)及各類水質(zhì)的高技術(shù)、節(jié)能環(huán)保型新產(chǎn)品，可以適應(yīng)不同的采暖要求。據(jù)了解，我國新型采暖產(chǎn)品目前多采用鑄鐵散熱器，結(jié)構(gòu)龐大笨重，近年來出現(xiàn)的鋼制散熱器對金屬的腐蝕性較高，影響使用效果，散熱器在研究開發(fā)上要求解決工藝技術(shù)、裝飾效果和供暖系統(tǒng)熱計量等問題。其生產(chǎn)制造過程成了一項新的研究方向，有必要去設(shè)計產(chǎn)品生產(chǎn)的每一個工藝環(huán)節(jié)，其中銅管與鋁合金散熱片的過盈配合，就是接下來所需設(shè)計與研究的，因此，我們準(zhǔn)備設(shè)計一臺銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管的專用機(jī)床。1.1.2 計算機(jī)軟件的應(yīng)用機(jī)械運(yùn)動部件的設(shè)計現(xiàn)在普遍使用CAD2004。在這次計劃中,CAD2004主要用于二維工程圖的繪制，進(jìn)行裝配圖的布局與設(shè)計，并將其零件一一繪制，以便零件的加工。1.2 課題意義及本文主要工作1.2.1 選題意義銅鋁復(fù)合散熱器是家庭或企事業(yè)單位常用的供暖設(shè)備，其用量大，涉及面廣。一直以來，供暖用的散熱器多采用鑄鐵或鋼制材料，因其易生銹，體積龐大，熱效率低，外觀質(zhì)量差等而逐步由質(zhì)量較好的銅鋁復(fù)合散熱器所代替。其散熱片的熱傳導(dǎo)是通過銅管內(nèi)的熱水或熱蒸汽，由銅管傳給與銅管緊密結(jié)合的散熱鋁片上的。因此，銅管與散熱鋁片的緊密結(jié)合程度是提高熱傳導(dǎo)效率的關(guān)鍵，也是衡量其質(zhì)量好壞的一項重要指標(biāo)。以往銅管與散熱鋁片的結(jié)合的通過加大過盈配合來保證緊密結(jié)合程度，但通過長期使用發(fā)現(xiàn)仍有部分結(jié)合發(fā)生松動，從而降低了熱傳導(dǎo)效率。采用螺旋過盈漲緊的配合方式，可以大大增加緊密連接程度，而且不易松動，從而提高了熱傳導(dǎo)效率和穩(wěn)定性。為實現(xiàn)銅鋁復(fù)合散熱片螺旋過盈漲緊配合，設(shè)計了螺旋漲管機(jī)，一次加工兩組長度小于1200mm的銅鋁復(fù)合散熱片，用時平均僅20s,效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，很受用戶的歡迎。1.2.2 本課題主要工作及結(jié)構(gòu)本課題是銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機(jī)設(shè)計與研究，此項設(shè)計任務(wù)主要是銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機(jī)漲頭部件的研制，并盡可能地備制。本課題主要是考察我們對機(jī)械設(shè)計基本知識、基本理論和基本方法的掌握程度，并著重于對我們創(chuàng)造性思維及設(shè)計技能的訓(xùn)練與培養(yǎng)。它所涉及到的知識面很廣有基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，如：高等數(shù)學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械零件和互換性與技術(shù)測量等等。關(guān)于該課題歸納了以下幾項內(nèi)容： 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機(jī)設(shè)計的理論知識、設(shè)計理念、結(jié)構(gòu)計算和加工步驟的設(shè)計。 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機(jī)的生產(chǎn)是單件的制造，因而要對其機(jī)座要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)設(shè)計。 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機(jī)各傳動部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及零部件的設(shè)計與計算。 樹立正確的設(shè)計思想、運(yùn)用創(chuàng)造性思維掌握機(jī)械設(shè)計的一般方法。 熟練掌握常用部件的設(shè)計原理和方法，具有設(shè)計通用機(jī)械傳動裝置和較簡單機(jī)械的能力，以及降低其制造成本。 熟練運(yùn)用機(jī)械設(shè)計手冊、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等有關(guān)技術(shù)資料的能力，參照機(jī)械方面的設(shè)計的圖冊，并獲得實驗技能的基本訓(xùn)練。對設(shè)計任務(wù)進(jìn)行了一些初步的分類：減速箱部件設(shè)計、滾珠絲桿座部件設(shè)計、壓緊部件設(shè)計、預(yù)壓緊部件設(shè)計、鎖緊部件設(shè)計及減速器的設(shè)計。1.2.3本課題設(shè)計中應(yīng)注意的問題 本課題的設(shè)計應(yīng)該在老師指導(dǎo)下由我們自己獨(dú)立完成。為了更好地培養(yǎng)我們設(shè)計能力，我們應(yīng)獨(dú)立思考，積極主動思考問題、分析問題和解決問題，而不應(yīng)處處被動地依賴指導(dǎo)老師查資料、給數(shù)據(jù)、定方案。 利用已有資料進(jìn)行參照學(xué)習(xí)前人經(jīng)驗、提高設(shè)計質(zhì)量及設(shè)計水平，但不應(yīng)盲目地、機(jī)械地抄襲，要根據(jù)有利條件進(jìn)行大膽創(chuàng)新。 設(shè)計中應(yīng)學(xué)習(xí)正確運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，要注意一些尺寸使用的規(guī)范，參照工具書圓整為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列或優(yōu)先數(shù)列。 整個設(shè)計過程中要注意隨時整理設(shè)計結(jié)果，并在設(shè)計草稿本上記下重要的論據(jù)、結(jié)果、參考資料來源以及需要進(jìn)一步探討的問題，使設(shè)計的各方面都做到有理有據(jù)，這對設(shè)計的正常進(jìn)行、階段性的自我檢查和編寫說明書（論文）都是必要的。希望通過這次畢業(yè)設(shè)計能鞏固、擴(kuò)大和強(qiáng)化自己所學(xué)到的理論知識與技能,提高自己設(shè)計計算、制圖、編寫技術(shù)文件的能力, 學(xué)會正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊等工具書, 并在設(shè)計中培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實際、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和獨(dú)立分析、解決問題的能力, 為以后的設(shè)計工作打下一個良好的基礎(chǔ)。同時畢業(yè)設(shè)計也是大學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間專業(yè)考核的重要環(huán)節(jié)，通過系統(tǒng)的運(yùn)用基礎(chǔ)知識、基本技能以及設(shè)計能力、邏輯分析能力、調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)、收集資料、撰寫論文等各方面能力進(jìn)行的綜合設(shè)計的過程，將所學(xué)習(xí)的理論知識和現(xiàn)實設(shè)計生產(chǎn)做了初步嘗試性結(jié)合。畢業(yè)設(shè)計的重要性還在于鍛煉了我們的設(shè)計思維能力；拓寬了我們的知識視野；形成了腳踏實地、敢于攻堅的頑強(qiáng)精神；養(yǎng)成了虛心好學(xué)、團(tuán)隊協(xié)作的優(yōu)良作風(fēng)。由于本人的設(shè)計水平有限, 知識面狹窄, 實踐不夠, 經(jīng)驗不足, 因此在此次畢業(yè)設(shè)計中存在這樣或那樣的不足, 希望各位老師給予批評、指正。第二章 螺旋漲管機(jī)工藝過程分析2.1 螺旋漲管機(jī)概況2.1.1 銅鋁復(fù)合散熱片的螺旋漲管受力分析如圖2-1所示，銅管1的內(nèi)徑20 mm，銅管壁厚0.8 mm，鋁合金散熱片2的孔徑21.7 mm，銅管與鋁合金散熱片在漲緊前為松配合。為了達(dá)到銅管與鋁合金散熱片孔的過盈配合，傳統(tǒng)的方法是將銅管外徑用漲緊頭擴(kuò)大到23.5 mm，這樣與鋁合金散熱片內(nèi)孔產(chǎn)生了1.9 mm的過盈量，達(dá)到漲緊目的。所需的軸向漲緊力F為12349.6 N式中 單邊過盈量，取0.95 mm 銅管的彈性模量，取115 Gpa 銅管的壁厚，0.8 mm 銅管的內(nèi)徑，20 mm 漲緊時對銅管內(nèi)壁產(chǎn)生的漲緊壓強(qiáng)（MPa） 漲緊頭與銅管接觸的有效軸向長度（3 mm） 漲緊頭與銅管內(nèi)壁的摩擦系數(shù)（0.15） 漲緊所需的軸向力，N如果再增大過盈量，一方面使需要的漲緊力更大，另一方面很容易導(dǎo)致銅管或鋁合金散熱片開裂。而采用螺旋漲管方法，可以減少直拉漲管時的過盈量，增大螺旋漲管的過盈量，使?jié)q緊力大大減小，銅管與鋁合金散熱片也不易開裂。漲管頭的設(shè)計是整個漲管機(jī)的核心，圖2-2所示是漲管頭的結(jié)構(gòu)圖，工作時分兩步；圖2-1 銅鋁復(fù)合散熱片(1) 彈性漲套1通過拉桿頭5的進(jìn)將漲套漲大使銅管外徑擴(kuò)大到23.1 mm，與鋁合金散熱片孔產(chǎn)生了1.5 mm的過盈量，代入上述漲管進(jìn)給力的計算公式得F=9749.7 N，進(jìn)給力減少了21%，當(dāng)漲套走完整個行程時，將銅管與鋁合金初步漲緊。(2) 由于在彈性漲套同一外圓處的孔內(nèi)均勻分布了6個6 mm的鋼球，當(dāng)漲套拉桿4向右退回，帶動拉桿頭5右移時松開漲套，同時拉桿頭外徑10.2 mm的圓柱將6個鋼球沿徑向外頂出，考慮銅管壁厚0.8 mm，則鋼球漲開后的銅管最大外徑為 這樣產(chǎn)生了2.2 mm 的過盈量，盡管過盈量較大，但僅僅是鋼球局部將銅管外徑增大不會產(chǎn)生較大的漲緊力，也不會將銅管漲裂，大大提高了連接的緊密性。此時彈性漲套在退回時讓其按一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因此產(chǎn)生了6個頭的螺旋槽，為了使銅管兩頭個留一段距離不是螺旋槽，如圖2-2所示，在螺旋退回到某一位置時漲套拉桿左移，松開鋼球，螺旋漲管結(jié)束。顯然，螺旋漲管時，由于直拉漲管的過盈量只有1.5 mm ,小于螺旋漲管過盈量1.9 mm，防止了銅管或鋁合金散熱片因過盈量較大開裂，使得漲頭的進(jìn)給力大大減小。圖2-2 銅鋁復(fù)合散熱片漲管頭的結(jié)構(gòu)圖2.1.2銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管機(jī)工作原理 圖2-3所示是銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管機(jī)工作原理圖。(1) 電動機(jī)10按圖示方向旋轉(zhuǎn)由滾珠絲杠副1驅(qū)動滑臺2帶動銅鋁復(fù)合散熱片3右移，彈性漲套4與單向離合器5固連，齒輪11由齒輪8、9傳給齒輪6沿同一方向旋轉(zhuǎn)，此時單向離合器5與齒輪6脫開，因此，彈性漲套4不旋轉(zhuǎn)擠入銅管內(nèi)，使銅管內(nèi)徑擴(kuò)大與鋁合金內(nèi)徑緊密過盈配合，直到整個銅管都漲大為止。圖2-3 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管工作原理(3) 電動機(jī)10與圖示反方向旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動滑臺2帶動銅鋁復(fù)合散熱片3左移，同時拉桿頭12在氣缸7驅(qū)動下右移松開彈性漲套4，同時頂起6個6鋼珠。而齒輪11帶動8、9傳給齒輪6，按圖示的反方向轉(zhuǎn)動，此時單向離合器5與齒輪6合上，帶動彈性漲套4旋轉(zhuǎn)退出銅管，6個鋼珠也一同旋轉(zhuǎn)，拉出螺旋槽。(4) 只要設(shè)計合理的齒輪傳動比，就可以拉出給定螺距的螺旋槽。螺旋拉完，氣缸7推動拉桿12再次伸出，6個鋼珠退回原位，整個漲套頭完全退出，完成一個循環(huán)。2.1.3銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管機(jī)設(shè)計圖2-4 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機(jī)結(jié)構(gòu)圖圖2-4所示是銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機(jī)結(jié)構(gòu)圖。圖中按功能分為4大塊，分別是：壓緊氣缸1，用于壓緊工件，其壓緊力必須大于漲管時的進(jìn)給力；移動滑臺2，其作用是驅(qū)動工件左、右移動，從而實現(xiàn)直線漲管和螺旋退出漲管；齒輪箱目的是驅(qū)動絲杠并帶動滑臺左右移動，同時配合單向離合器控制彈性漲套旋轉(zhuǎn)與否；拉桿氣缸4，通過氣缸的伸縮來完成彈性漲套的張開與閉合，以及6個鋼珠的頂出與縮回。第三章 螺旋漲管機(jī)部件設(shè)計3.1機(jī)床的基本要求機(jī)床的總體設(shè)計是機(jī)床設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對機(jī)床的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)其著決定性作用。機(jī)床的總體設(shè)計是根據(jù)設(shè)計要求，通過調(diào)查研究，檢索資料，掌握機(jī)床設(shè)計的依據(jù)；然后進(jìn)行工藝分析，擬訂出性能先進(jìn)，緊急 性好的工藝方案，必要時畫出加工示意圖；在此基礎(chǔ)上確定機(jī)床總布局，畫出機(jī)床聯(lián)系尺寸圖；確定所設(shè)計機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)。3.1.1機(jī)床應(yīng)具有的性能指標(biāo) 工藝范圍 機(jī)床的工藝范圍包括可加工的零件類型、形狀和尺寸范圍，能完成的工序種類。不同的生產(chǎn)模式對機(jī)床的工藝要求不同。大批量生產(chǎn)，工序分散，要求一臺機(jī)床只完成一個零件的一道或幾道工序的加工，加工效率高，工藝范圍窄。適應(yīng)這種生產(chǎn)模式的機(jī)床是專用機(jī)床和組合機(jī)床。而對于我要設(shè)計的機(jī)床就屬于這類機(jī)床，只要求加工一道工序而且是大批量生產(chǎn)。 加工精度 機(jī)床的加工精度分為三級；普通精度機(jī)床；精密機(jī)床；高精度機(jī)床。機(jī)床設(shè)計不僅要保證機(jī)床的加工精度，而且要使機(jī)床的加工精度保持一定時間即精度保持性。精度保持性又叫使用壽命。提高機(jī)床關(guān)鍵零部件的耐磨性，可延長機(jī)床的使用壽命。 生產(chǎn)率和自動化 機(jī)床的自動化程度越高，它的生產(chǎn)率就越高。另外，機(jī)床的自動化可減少人對加工的干預(yù)，保證被加工工件的精度穩(wěn)定性，還可減少操作者的勞動強(qiáng)度。 可靠性 機(jī)床的可靠性是一項重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)?？煽啃园▋煞矫?，一個是機(jī)床在規(guī)定時間內(nèi)發(fā)生失效的難易程度；二是可修復(fù)機(jī)床失效后在規(guī)定時間內(nèi)修復(fù)的難易程度。從可靠性考慮，機(jī)床不僅要求在使用過程中不易發(fā)生故障即無故障性；而且要求發(fā)生故障后容易維修，即維修性。 機(jī)床的效率和壽命 機(jī)床的效率是指消耗于切削的有效功率與電動機(jī)輸出功率之比。兩者的差值即為損失，該損失轉(zhuǎn)化為熱能，若損失過大，將使機(jī)床產(chǎn)生較大的熱變形，影響加工精度。 機(jī)床的壽命是指機(jī)床保持其應(yīng)有加工精度的使用期限，也稱精度保持性。壽命期限內(nèi)，在正常工作條件下，機(jī)床不應(yīng)喪失設(shè)計時規(guī)定的精度指標(biāo)。為確保和提高機(jī)床壽命，主要是提高一些關(guān)鍵性零件的耐磨性，并使主要傳動件的疲勞壽命與之相適應(yīng)。 系列化，通用化，標(biāo)準(zhǔn)化程度 產(chǎn)品系列化，零部件通用化和標(biāo)準(zhǔn)化的目的是便于機(jī)床的設(shè)計，使用與維修。機(jī)床產(chǎn)品系列化是指對每一類型不同組，系的通用機(jī)床合理確定其應(yīng)有哪幾種尺寸規(guī)格，以便以較少品種的機(jī)床來滿足各類用戶的需要。提高機(jī)床零部件通用比和零件標(biāo)準(zhǔn)化程度，可以縮短設(shè)計，制造周期，降低生產(chǎn)成本。 機(jī)床除具有一定的技術(shù)性能指標(biāo)外，還應(yīng)有良好的人機(jī)關(guān)系。即使機(jī)床符合人的生理和心理特征，實現(xiàn)人機(jī)環(huán)境高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為操作者創(chuàng)造一個安全、舒適、可靠、高效的工作條件；能減輕操作者精神緊張和身體疲勞。機(jī)床的操作應(yīng)靈活方便，符合人的動作習(xí)慣，使操作者從接收信號到產(chǎn)生動作不用經(jīng)過思考，提高正確操作的速度，不易產(chǎn)生誤操作或故障。機(jī)床造型應(yīng)美觀大方，色彩協(xié)調(diào)，提高作業(yè)舒適度。 環(huán)境保護(hù) 機(jī)床噪聲影響正常的工作環(huán)境，危害人的身心健康。機(jī)床傳動機(jī)構(gòu)中各傳動副的振動，某些結(jié)構(gòu)的不合理及切削過程中的顫振等都將產(chǎn)生噪聲。特別是現(xiàn)代機(jī)床切削速度的提高，功率的增大，自動化功能的增多，其噪聲污染的問題也越來越嚴(yán)重。所以，設(shè)計機(jī)床時應(yīng)盡量設(shè)法降低其噪聲。此外，機(jī)床的油霧，粉塵和腐蝕介質(zhì)等都是對人體有害的，設(shè)計時應(yīng)考慮盡量避免這些有害物質(zhì)向四周擴(kuò)散而污染環(huán)境，避免操作者與這些有害物質(zhì)直接接觸而危害人體。3.2機(jī)床安裝機(jī)架設(shè)計機(jī)架是各類零件的基本零件。它主要起支承作用，機(jī)器中的其他零部件一般固定在機(jī)架上。所以，機(jī)架支承著機(jī)器中其他零部件和工件的全部重量，通常是機(jī)器中尺寸最大、重量最重的零件，其重量約占機(jī)器總重量的70%-90%。機(jī)架又起基準(zhǔn)的作用，以保證各零部件間正確的相對位置，并使整個機(jī)器組成一個整體。機(jī)架直接或間接地承受著機(jī)器工作過程中的各種載荷，包括各種沖擊載荷。由此可知，機(jī)架也是各種機(jī)器中最重要的零件之一，直接或間接地影響著機(jī)器的各種性能如精度、振動、噪音及各項工作性能等，并決定著機(jī)器的造型。3.2.1機(jī)架的分類機(jī)架的種類很多，分類方法也有多種。按機(jī)器形式，可分臥式機(jī)架和立式機(jī)架兩類，其中臥式機(jī)架又分橫梁式和平板式立式機(jī)架又分單立柱、雙立柱和多立柱。按材料及制造方法可分金屬機(jī)架和非金屬機(jī)架兩類，其中金屬機(jī)架又分鑄造機(jī)架、焊接機(jī)架和組式機(jī)架；非金屬機(jī)架又分花崗巖機(jī)架、混凝土機(jī)架和塑料機(jī)架。按結(jié)構(gòu)，可分為整體式機(jī)架和裝配式機(jī)架。在通用機(jī)械設(shè)計，更為常見的是按機(jī)架構(gòu)造外形的不同，將機(jī)架分為機(jī)座類、基板類、支架類和箱殼類4類。3.2.2機(jī)架設(shè)計的原則 (1)確保足夠的強(qiáng)度和剛度 (2)在便于其他零件裝拆和操作的前提下，機(jī)架的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，并有良好的工藝性，便于制造、安裝及運(yùn)輸。 (3)應(yīng)合理選擇截面形狀和恰當(dāng)布置肋板，使同樣重量下其強(qiáng)度和剛度盡可能提高。(4)就設(shè)計方法而言，目前大多數(shù)是采用類比設(shè)計法，即按照經(jīng)驗公式、經(jīng)驗數(shù)據(jù)或比照現(xiàn)有同類機(jī)架進(jìn)行設(shè)計。3.2.3機(jī)架的截面形狀大多數(shù)機(jī)架在復(fù)雜受載下將產(chǎn)生拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)等多種變形。當(dāng)受到彎曲或扭轉(zhuǎn)時，截面形狀的相對彎扭強(qiáng)度、剛度比較值有很大影響。由于該機(jī)架是機(jī)座類的，可以選用方管的型材來構(gòu)造機(jī)架，其結(jié)構(gòu)如圖3-1和3-2所示圖3-1機(jī)架截面圖3-2機(jī)架3.3彈性漲套頭部件設(shè)計彈性漲套的頭部結(jié)構(gòu)如圖3-3所示圖3-3彈性漲套頭部件結(jié)構(gòu)在彈性漲套進(jìn)入銅管時，拉桿階梯2的位置是處在彈性漲套中部凹槽部位，使彈性漲套處的外徑處于初始狀態(tài)，使得彈性漲頭順利進(jìn)入銅管內(nèi)，但到達(dá)所需擴(kuò)漲的位置時，向前推進(jìn)拉桿，讓拉桿階梯2的位置移動到漲套位置3處，使得彈性漲套頭部直徑尺寸增大，滿足第一次擴(kuò)漲銅管的直徑要求；但彈性漲套退出時，同時開始了對銅管的第二次擴(kuò)漲，需改變拉桿的位置，將拉桿階梯2的位置拉回到有鋼珠的位置，并將6個鋼珠向外頂出，拉桿階梯1的位置同時到達(dá)彈性漲套3的位置，彈性漲套退出的并帶有回轉(zhuǎn)運(yùn)動使，銅管內(nèi)形成6道螺旋線，漲套3的位置對成型的螺旋進(jìn)行修復(fù)，避免銅管產(chǎn)生六邊形的變形。3.4齒輪傳動的類型和應(yīng)用特點(diǎn)3.4.1齒輪傳動的應(yīng)用特點(diǎn)1齒輪、齒輪副與齒輪傳動齒輪是任意一個有齒的機(jī)械元件，它能利用它的齒與另一個有齒元件連續(xù)嚙合，從而將運(yùn)動傳遞給后者，或者從后者接受運(yùn)動。齒輪傳動副是由兩個互相嚙合的齒輪組成的基本機(jī)構(gòu)，兩齒輪軸線相對位置不變，并個繞其自身的軸線轉(zhuǎn)動。齒輪副是線接觸的高副。齒輪傳動是利用齒輪副來傳遞運(yùn)動和（或）動力的一種機(jī)械動力。齒輪副的一對齒輪的齒依次交替地接觸，從而實現(xiàn)一定規(guī)律的相對運(yùn)動的過程和形態(tài)稱為嚙合。齒輪傳動屬于嚙合傳動。如圖所示，當(dāng)齒輪副工作時，主動輪的輪齒1，2，3，4，通過嚙合點(diǎn)（兩齒輪輪齒的接觸點(diǎn)）處的法向作用力，逐個地推動從動輪的輪齒1，2，3，4，使從動輪轉(zhuǎn)動并帶動從動軸回轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)將主動軸的運(yùn)動和動力傳遞給從動軸。2傳動比齒輪傳動的傳動比是主動齒輪與從動齒輪角速度（或速度）的比值，也等于兩齒輪齒數(shù)的反比，即式中 主動齒輪角速度、轉(zhuǎn)速； 從動齒輪角速度、轉(zhuǎn)速； 主動齒輪齒數(shù)； 從動齒輪齒數(shù)；齒輪副的傳動比不宜過大，否則會使結(jié)構(gòu)尺寸過大，不利制造和安裝。通常，圓柱齒輪副的傳動比，圓錐齒輪副的傳動比。3應(yīng)用特點(diǎn)齒輪傳動是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種機(jī)械傳動形式。在工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械、各種機(jī)床及儀器、儀表工業(yè)中被廣泛地用來傳遞運(yùn)動和動力。齒輪傳動除傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動外，也可以用來把回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動（如齒輪齒條傳動）。與摩擦輪傳動、帶傳動和鏈傳動等比較，齒輪傳動具有如下特點(diǎn)：1） 能保證瞬時傳動比的恒定，傳動平穩(wěn)性好，傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確可靠。2） 傳遞的功率和速度范圍大。傳遞的功率小至（如儀表中的 齒輪傳動），大至（如蝸輪發(fā)動機(jī)的減速器），甚至高達(dá)；其傳動是圓周速度可達(dá)至。3） 傳動效率高。一般傳動效率。4） 結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長。設(shè)計正確、制造精良、潤滑維護(hù)良好的齒輪傳動，可使用數(shù)年乃至數(shù)十年。齒輪傳動也存在以下不足：1） 制造和安裝精度要求高，工作時有噪聲。2） 齒輪的齒數(shù)為整數(shù)，能獲得的傳動比受到一定的限制，不能實現(xiàn)無級變速。3） 中心距過大時將導(dǎo)致齒輪傳動機(jī)構(gòu)龐大、笨重，因此，不適宜中心距較大的場合。3.4.2齒輪傳動的基本要求從傳遞運(yùn)動和動力兩個方面來考慮，齒輪傳動應(yīng)滿足下列兩個基本要求：1 傳動要平穩(wěn)在齒輪傳動過程中，應(yīng)保證瞬時傳動恒定不變，以保持傳動的平穩(wěn)性，避免或減小傳動中的沖擊、振動和噪聲。2 承載能力要大 要求齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸小、體積小、質(zhì)量輕，而承受載荷的能力強(qiáng)，即強(qiáng)度高，耐磨性好，壽命長。3.5齒輪傳動的常用類型齒輪的種類很多，齒輪傳動可以按不同方法進(jìn)行分類。1 根據(jù)齒輪副兩傳動軸的相對位置不同，可分為平行軸齒輪傳 動、相交軸齒輪傳動和交錯軸齒輪傳動三種。平行軸齒輪屬平面?zhèn)鲃?，相交軸齒輪傳動和交錯軸齒輪傳動屬空間傳動。2 根據(jù)齒輪分度曲面不同，可分為圓柱齒輪傳動和錐齒輪傳動。3 根據(jù)齒線形狀不同，可分為直齒齒輪傳動、斜齒齒輪和曲線 齒齒輪傳動。4 根據(jù)齒輪傳動的工作條件不同，可分為閉式齒輪傳動和開式齒輪傳動。前者齒輪副封閉在剛性箱體內(nèi)，并能保證良好的潤滑。后者齒輪副外露，易受灰塵及有害物質(zhì)侵襲，且不能保證良好的潤滑。5 根據(jù)輪齒齒廓曲線不同，可分為漸開線齒輪傳動、擺線齒輪傳動和圓弧齒輪傳動等，其中漸開線齒輪傳動；應(yīng)用最廣。3.6該專機(jī)的齒輪傳動機(jī)構(gòu)對傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計的要求是傳動鏈短、傳動效率高、合理安排不同類型機(jī)構(gòu)在傳動鏈中的位置順序、合理分配傳動比。此外，需要考慮傳動機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動與執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入運(yùn)動的匹配、傳動機(jī)構(gòu)的成本及傳動質(zhì)量、機(jī)構(gòu)外廓尺寸、工作壽命與自我保護(hù)等方面來考慮。根據(jù)傳動機(jī)構(gòu)的主要特性及現(xiàn)場的安裝方面考慮，選配合理的傳動機(jī)構(gòu) 。圖3-4減速器結(jié)構(gòu)圖圖3-4是該專機(jī)的傳動結(jié)構(gòu)圖，機(jī)構(gòu)將電動機(jī)的輸入動力分成了兩個部分。第一路線是：由電機(jī)彈性聯(lián)軸器Z1Z2Z3Z4絲杠主軸；第二路線是：由電機(jī)彈性聯(lián)軸器Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8。各齒輪的齒數(shù)為Z1=17,Z2=35,Z3=24,Z4=28,Z5=23,Z6=58,Z7=23,Z8=69。1.滾珠絲杠副 2.滑臺 3.鋁合金散熱片 4.彈性漲套5單向離合器 6.8.9.11.齒輪 7.氣缸10.電動機(jī) 12.拉桿頭圖3-5部件結(jié)構(gòu)運(yùn)動圖解 圖3-4的兩路傳動的傳動比分別是: 且此傳動結(jié)構(gòu)如圖3-5所示,螺旋漲管機(jī)的工作過程,首先由氣缸7來夾緊工件鋁合金散熱片,將其可靠的固定在工作臺上。再由電動機(jī)10來驅(qū)動各傳動機(jī)構(gòu)，先由漲管頭進(jìn)入銅管，絲杠驅(qū)動工作滑臺，使銅管向右移動，來完成第一次擴(kuò)漲；在漲管頭退出銅管時，電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，使絲杠驅(qū)動工作滑臺向左移動，同時漲管頭需要旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)漲管頭螺旋退出的要求，完成最終的擴(kuò)漲的目的。但為了在螺旋時，使管內(nèi)能形成螺紋，需在變速器的傳動比進(jìn)一步設(shè)計，傳動比機(jī)構(gòu)如圖3-4所示，假設(shè)：螺旋漲管頭有六個鋼珠，使其旋轉(zhuǎn)一周，即會產(chǎn)生六道螺旋線，為了避免螺旋線的相互干涉，所以要對滑臺的移動距離有所要求。當(dāng)螺旋漲管頭旋轉(zhuǎn)一周 由傳動比 式中：絲杠的移動距離； 絲杠的導(dǎo)程；因彈性中有六個的鋼珠，為了保證鋼珠產(chǎn)生的螺旋線不相互干涉，因而螺距必須大于鋼珠的直徑。由 因此該齒輪傳動比設(shè)計合理。工作滑臺有往返的直線移動，這必需由滾珠絲杠來驅(qū)動，并由電動機(jī)來控制絲杠的正反旋轉(zhuǎn)。而Z8齒輪內(nèi)有單向離合器棘輪機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)彈性連接桿的單向回程旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。其中氣缸直接控制拉桿的伸縮，以實現(xiàn)彈性漲頭擴(kuò)漲回縮。第四章 螺旋漲管機(jī)主要部件設(shè)計與計算4.1工作滑臺與滾動導(dǎo)軌副選擇與設(shè)計4.1.1導(dǎo)軌副的選擇滾動導(dǎo)軌作為滾動摩擦副的一類，具有許多特點(diǎn)：a.摩擦系數(shù)?。?.0030.005），運(yùn)動靈活；b.動、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而啟動阻力小，不易產(chǎn)生爬行；c.可以預(yù)緊，剛度高；d.壽命長；e.精度高；f.潤滑方便，可以采用脂潤滑，一次裝填，長期使用；g.由專業(yè)廠生產(chǎn)，可以外購選用。故在這里選用直線運(yùn)動滾動導(dǎo)軌副。4.1.2滾動導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載，直線滾動導(dǎo)軌副包括導(dǎo)軌條和滑塊兩部分。導(dǎo)軌通常為兩根，裝在支承件上。每根導(dǎo)軌條上有兩個滑塊，固定在移動件上，如移動件較長，也可在一根導(dǎo)軌條上裝3個或3個以上滑塊。如移動件較寬，也可以用3根或3根以上的導(dǎo)軌條。4.1.3直線滾動導(dǎo)軌副的計算直線滾動導(dǎo)軌副的計算與滾動軸承相仿，以在一定的載荷下行走一定的距離，90%的支承不發(fā)生點(diǎn)蝕為依據(jù)。這個載荷稱為滾動導(dǎo)軌的額定動載荷，可從產(chǎn)品樣本中查到。初選型號為 GDA 20,額定動載荷Ca=12.4kN滾動體為滾子L=50導(dǎo)軌面硬度為58-64HRC,所以取 f=1.0;f為溫度系數(shù),工作溫度一般不超過100C,所以取f=1;f為接觸系數(shù),每根導(dǎo)軌條上裝兩個滑塊, 所以取f=0.81;f為載荷/速度系數(shù),因無沖擊振動, f=1.5-2,取f=1.6F=G/4=(3000+4000)/4=1 750NL=50x=2 307.89kmL= S為移動件行程長度, S=1100mmn為移動件每分鐘往復(fù)次數(shù),一般最多為n=2 次/minL=8.742x10h18000h故滿足設(shè)計要求。4.1.4滾動導(dǎo)軌的潤滑防護(hù)滾動導(dǎo)軌多采用脂潤滑。防護(hù)裝置已有專門廠家生產(chǎn)，可以外購，選用的防護(hù)方式為伸縮式。4.2滾珠絲杠選擇與設(shè)計4.2.1專機(jī)工作滑臺絲杠的選擇1、 絲杠的選擇：滾珠絲杠副是一種新型螺旋傳動機(jī)構(gòu)，其具有螺旋槽的絲桿與螺母之間裝有中間傳動元件滾珠。它由絲桿、螺母、滾珠和反向器等四部分組成。其特點(diǎn)是軸向剛度高、運(yùn)動平穩(wěn)、傳動精度高、不易磨損、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。故選擇傳動形式為滾珠絲杠。2、 絲杠傳動形式的選擇：絲桿和螺母相對運(yùn)動的組合情況，其傳動形式有四種類型：a) 螺母固定、絲桿傳動并移動，該傳動形式因螺母本身起著支承作用，消除了絲桿軸承可能產(chǎn)生的附加軸向竄動，結(jié)構(gòu)較簡單，可獲得較高的傳動精度。但其軸向尺寸不易太長，剛性較差。因此只使用于行程較小的場合。b） 絲桿傳動、螺母移動，該傳動形式需要限制螺母的轉(zhuǎn)動，故需要導(dǎo)向置。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、絲桿剛性較好。適用于工作行程較大的場合。c） 螺母轉(zhuǎn)動、絲桿移動，該傳動形式需要限制螺母移動和絲桿的轉(zhuǎn)動，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜且占用軸向空間較大，故應(yīng)用較小。d） 絲桿固定、螺母轉(zhuǎn)動并移動，該傳動方式結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但在多數(shù)情況下使用極不方便，故很少應(yīng)用。所以選用第二種類型絲桿傳動、螺母移動。3、 滾珠的循環(huán)方式：滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。內(nèi)循環(huán)方式的優(yōu)點(diǎn)是滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。其不足是反向器加工困難、裝配調(diào)整也不方便。外循環(huán)方式又有螺旋槽式、插管式、端蓋式，其插管式結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、容易制造，而且可適用于精密定位系統(tǒng)，所以選用此方式。4、 滾珠絲杠副的精度等級的選擇：根據(jù)JB/T3162.2-1982標(biāo)準(zhǔn)，對滾珠絲杠副的精度分成C、D、E、F、G、H六個等級，最高精度為C級，最低精度為H級。由于是采用開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)，根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求可選用C、D、E級，這里選用D級。5、 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊的選擇：滾珠絲杠副在負(fù)載時，其滾珠與滾道面接觸點(diǎn)處將產(chǎn)生彈性變形。換向時，其軸向間隙會引起空回，這種空回是非連續(xù)的，既影響傳動精度，又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實際應(yīng)用中，有雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式、雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式、雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式、彈簧式自動調(diào)整預(yù)緊式、單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式五種調(diào)整預(yù)緊系統(tǒng)方法。雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、剛度好、預(yù)緊可靠，使用中調(diào)整方便。常選用此方法。6、 滾珠絲杠副支承方式的選擇：為了提高軸向剛度，常用以止推軸承為主的軸承組合來支承絲杠，當(dāng)軸向載荷較小時，也可用角接觸球軸承來支承絲杠。雙推簡支式一端安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，另一端僅安裝深溝球軸承，其軸向剛度較低。雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、傳動精度較高的長絲杠傳動系統(tǒng)。所以在這里選擇此方式。如圖4-1所示。圖4-1滾珠絲杠機(jī)構(gòu)7、 滾珠絲杠制動裝置的選擇：因滾珠絲杠傳動效率高，無自鎖作用，故在垂直安裝狀態(tài)，必須設(shè)置防止因驅(qū)動力中斷而發(fā)生逆?zhèn)鲃拥淖枣i、制動或重力平衡裝置。常用的制動裝置有體積小、重量輕、易于安裝的超越離合器。這里選用此制動方式。8、 滾珠絲杠副的密封與潤滑的選擇：滾珠絲杠副可用防塵密封圈或防護(hù)套密封來防止灰塵及雜質(zhì)進(jìn)入滾珠絲杠副，使用潤滑劑來提高其耐磨性及傳動效率，從而維護(hù)其傳動精度、延長其使用壽命。密封圈有接觸式和非接觸式兩種，將其裝在滾珠螺母的的兩端即可。接觸式密封圈用具有彈性的耐油橡膠或尼龍等材料制成，因此有接觸壓力并產(chǎn)生一定的摩擦力矩，但其防塵效果好。常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂兩種。在這里選用潤滑油。4.2.2滾珠絲杠副選擇的方法1） 載能力的選擇：計算作用于絲杠軸向最大動載荷FQ，然后根據(jù)FQ值選擇絲杠副型號。FQ =fHfWFmax式中：L滾珠絲杠壽命系數(shù)，(單位為1轉(zhuǎn)，如1.5則為150萬轉(zhuǎn))。L=60nT/（其中T為使用壽命時間，h），普通機(jī)械為500010000h、數(shù)控機(jī)床及其他機(jī)電一體化設(shè)備及儀器裝置為15000h、航空機(jī)械為1000h；fW載荷系數(shù)（平穩(wěn)或輕度沖擊時為1.01.2，中等沖擊時為1.21.5，較大沖擊或振動時為1.52.5）；fH硬度系數(shù)（HRC=58時為1.0，等于55時為1.11，等于52.5時為1.35，等于50時為1.56，等于45時為2.40）。2） 桿穩(wěn)定性核算：=EI/(K)=式中：Fk實際承受載荷的能力；壓桿穩(wěn)定的支承系數(shù)（雙推雙推時為4，單推單推時為1）；E鋼的彈性模量絲桿小徑的抗彎截面慣性矩K壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取2.54。3）剛度的驗算：滾珠絲杠在工作載荷F（N）和轉(zhuǎn)矩T(N.m)的共同作用下引起導(dǎo)程的變形量L(m)為L=式中：A=,為絲杠截面積；J=,為絲杠的極慣性矩；G為絲杠切變模量，對于鋼G=83.3Gpa;T(N.m)為轉(zhuǎn)矩 T=F為摩擦角，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)；為平均工作載荷。4.2.3專機(jī)工作滑臺絲杠的計算過程(1) 絲杠的選用滾動絲杠摩擦系數(shù)u=0.003，選總u=0.008F1=（3000+4000）0.008=56N讓滑臺在0.1秒內(nèi)加速到0.06m/s=+0.06=0.1aa=0.6m/F2=ma=7000/9.80.6=428.57NF3=F1+F2=56+428.57=484.75N設(shè)效率為90%Fmax=484.75/0.9=436.28N基本導(dǎo)程取L0=10mm,V=60mm/sn=60/1060=360r/minL=60nT/=6036015000/106=324fH=1,fW=1.2FQ= fH fW Fmax=3 595.8N查表,選用滾珠絲杠的系列代號2505-2.5,額定動載5982N.滾珠絲杠尺寸如下:中徑 d0=40mm 外徑d=39.5mm 導(dǎo)程L0=10mm 螺旋角=339滾珠直徑db=4mm 循環(huán)圈數(shù)1x2.5 螺母長為Llm=39mm羅紋滾道半徑取R=0.55db=0.55x4=2.2mm偏心距 e=0.707(R-)=0.707x(2.2-4/2)=0.1414mm絲杠內(nèi)徑d1=d0+2e-2R=40+2x0.1414-2x2.2=35.88mm （2） 壓桿穩(wěn)定性核算I=/64=(35.88x10)/64=0.81x10 K為壓桿穩(wěn)定安全系數(shù),取3.5 =L+Llm+L=1300+39+11=1350mm=1.35m f為壓桿穩(wěn)定的支承系數(shù) ,用雙推簡支式 f=2E為鋼的彈性模量，取E=2.1x10 Mpa 故壓桿穩(wěn)定。（3） 剛度驗算=arctgu=arctg0.003=T=F=363.4x=0.303N.m 按最不利的情況，取F=F. 則 L=+= = =2.33x10m L=Lx=1.5x=6.99x10m=6.99um30um故絲杠的剛度滿足要求. 4.3聯(lián)軸器的設(shè)計 聯(lián)軸器是用來連接兩軸使其同回轉(zhuǎn)并傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩的一種常用部件?；剞D(zhuǎn)過程中被連接的兩軸不能脫開，必須在機(jī)器停車時將連接拆卸才能使兩軸分離。用聯(lián)軸器連接的兩軸，由于制造和安裝誤差、受載后的變形以及溫度變化等因素的影響，往往不能保證嚴(yán)格的對中，兩軸間會產(chǎn)生一定程度的相對位移，因此，除了要求聯(lián)軸器能傳遞所需的轉(zhuǎn)矩，還應(yīng)在一定程度上具有補(bǔ)償兩軸相對位移的性能。 聯(lián)軸器分剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器、安全聯(lián)軸器3大類 剛性聯(lián)軸器由剛性連接元件組成，元件之間不能相對的運(yùn)動，因而不具有補(bǔ)償兩軸相對位移和緩沖減振的能力，只能用于被連接兩軸在安裝時能嚴(yán)格對中和工作中不會發(fā)生相對位移的場合。剛性聯(lián)軸器主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。 凸緣聯(lián)軸器由兩個帶凸緣的半聯(lián)軸器和連接螺栓組成，兩半聯(lián)軸器分別用鍵與兩軸連接，同時它們再用螺栓相互連接凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，工作可靠，維護(hù)簡便，常用于載荷平穩(wěn)、兩軸對中性良好的場合，使用時應(yīng)注意設(shè)置防護(hù)罩等安全防護(hù)裝置。 套筒聯(lián)軸器通過一個公用套筒并采用鍵、銷或花鍵等連接零件，使倆軸相連接。在采用鍵或花鍵連接時,應(yīng)采用錐頂緊定螺釘作軸向固定。為了保證連接具有一定的對中精度和便于套筒的裝拆。制造套筒的材料一般采用35或45鋼，低速傳動或不重要的場合也可采用鑄鐵。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，徑向尺寸小，成本較低。其缺點(diǎn)是傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較小，裝拆時軸需作軸向移動，有時不太方便。套筒聯(lián)軸器通常適用于兩軸間對中性良好、工作平穩(wěn)、傳遞轉(zhuǎn)矩不大、徑向尺寸受限制、轉(zhuǎn)速低的場合。 聯(lián)軸器的類型應(yīng)根據(jù)應(yīng)根據(jù)使用要求和工作條件來確定，具體選擇時可考慮以下幾個方面： (1)傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)以及對緩沖減振的要求。(2)工作轉(zhuǎn)速的高低。一般不得超過相應(yīng)聯(lián)軸器的許用最高轉(zhuǎn)速。(3)被連接兩軸間的相對位移程度。難以保證兩軸嚴(yán)格對中時應(yīng)選撓性聯(lián)軸器。(4)聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)及成本，工作環(huán)境，使用壽命。在設(shè)計時對軸的要求是對中性良好、工作要平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速低的場合，因此選套筒聯(lián)軸器比較適合。4.4軸承的選擇由于傳動的軸轉(zhuǎn)動要靈活，起動容易，潤滑簡便，摩擦阻力小的特點(diǎn)。與滑動軸承相比，優(yōu)先選擇滾動軸承。滾動軸承依靠元件間的滾動接觸來承受載荷。基本結(jié)構(gòu)有內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架等4部分組成。內(nèi)圈是裝在軸頸上，外圈裝在軸承座孔內(nèi)。通常外圈固定，內(nèi)圈隨軸回轉(zhuǎn)，但也可用于內(nèi)圈不動外圈回轉(zhuǎn)，或者是內(nèi)外圈同時回轉(zhuǎn)的場合。滾動體均勻分布于內(nèi)外圈輥道之間，其形狀、數(shù)量、大小的不同對滾動軸承的承載能力和極限轉(zhuǎn)速有很大的影響。常用的滾動體有球、圓柱滾子、滾針、圓錐滾子、球面滾子和非對稱球面滾子等幾種。內(nèi)外圈上的輥道起限制滾動體軸向移動的作用。保持架的作用是將滾動體均勻地隔開，以其避免因直接接觸而產(chǎn)生劇烈磨損。 為了減少軸承的徑向尺寸，有的軸承無內(nèi)外圈，這時的軸頸或軸承座要起到內(nèi)外圈或外圈的作用。有的軸承為滿足使用中的某些需要，另增設(shè)如防塵蓋、密封圈等特殊元件。按照軸承能承受的主載荷方向不同，滾動軸承可分向心軸承和推力軸承倆大類。能承受的主載荷為徑向載荷的軸承稱為向心軸承；主載荷為軸向載荷的稱為推力軸承。選擇滾動軸承的類型，一般從以下幾個方面進(jìn)行考慮。4.41載荷的大小、方向和性質(zhì)（1）按載荷的大小、方向和性質(zhì)選擇 在外輪廓尺寸相同的情況下，滾子軸承比球軸承承載能力大，適用于載荷較大或有沖擊的場合。球軸承適用于載荷較小、振動和沖擊的場合。（2）按載荷方向選擇 當(dāng)承受純徑向載荷時，通常選用徑向接觸軸承或深溝球軸承；當(dāng)承受較大軸向載荷和一定徑向載荷時，可選用角接觸向心軸承；當(dāng)承受較大軸向載荷和一定徑向載荷和一定軸向載荷時，可選擇用角接觸推力軸承，或者將向心軸承和推力軸承進(jìn)行組合，分別承受徑向和軸向載荷4.4.2軸承的轉(zhuǎn)速根據(jù)工作轉(zhuǎn)速選擇軸承類型時，可參照一下幾點(diǎn)：（1）球軸承比滾子軸承具有較高的極限轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)精度，高速時應(yīng)選用球軸承；（2）為減少離心力慣性力，高速時宜選用同一直徑系列中外徑較小的軸承。當(dāng)用一個外徑較小的軸承承載能力不能滿足要求時，可再安裝一個相同的軸承，或者考慮采用寬系列的軸承。外徑較大的軸承宜用于低速重載場合；（3）推力軸承的極限轉(zhuǎn)速都很低，當(dāng)工作轉(zhuǎn)速軸向載荷不十分大時，可采用角接觸球軸承或深溝球軸承替代推力軸承（4）保持架的材料和結(jié)構(gòu)對軸承轉(zhuǎn)速影響很大。實際保持架比沖壓保持架允許更高的轉(zhuǎn)速。4.4.3調(diào)心性能要求 當(dāng)軸的中心線與軸承座中心線不重合而有角度誤差時，或軸因受力而彎曲或傾斜時，軸承的內(nèi)外圈軸線發(fā)生偏斜，這時應(yīng)采用有調(diào)心性能的調(diào)心軸承或帶座外球面球軸承 圓柱滾子軸承和滾針軸承對軸承的偏斜最為敏感，這類軸承在偏斜狀態(tài)下的承載能力可能低于球軸承。因此在軸的剛度和軸承座孔的支承剛度較低時，應(yīng)避免使用這類軸承。4.4.4軸承的安裝和拆卸 便于裝拆也是選擇軸承類型時應(yīng)考慮的一個因素。在軸承座為非剖分式而必須沿軸向安裝和拆卸軸承部件時，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。軸承在長軸上安裝和拆卸軸承部件時，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。軸承在長軸安裝時，為便于裝拆，可選用內(nèi)圈孔呈1：12錐度的軸承。4.4.5經(jīng)濟(jì)性 一般而言，球軸承比滾子軸承便宜；派生型軸承（如帶止動槽、密封圈或防塵蓋的軸承等）比其基本型軸承貴；同型號軸承，精度高一級價格將急劇增加。故在滿足使用功能的前提下，應(yīng)盡量選用低精度、價格便宜的軸承。根據(jù)上面幾個方面的參考，選擇深溝球軸承作為支撐軸承，因為深溝球軸承當(dāng)量摩擦系數(shù)最小，高轉(zhuǎn)速時可用來承受不大的純軸向負(fù)荷。主要是適用于剛性較大懂得軸，常用于小功率電機(jī)、減速器、運(yùn)輸機(jī)的托輥、滑輪等4.4.6特殊的軸承單向軸承 單向軸承簡單說來就是只向一個方向旋轉(zhuǎn)，在一個方向上可以自由轉(zhuǎn)動，而在另一個方向上鎖死的一種軸承。其原理一般都是卡緊原理，用于卡緊的滾動體所在的工作面是個斜坡，滾動體在軸承順著轉(zhuǎn)是下坡，逆著轉(zhuǎn)是上坡。參考以下結(jié)構(gòu)圖4-2，滾動體都是有一個彈簧裝置頂著的，只要軸承逆著轉(zhuǎn)時彈簧就把滾動體往上坡方向頂，縮小內(nèi)外圈工作面的空隙直到卡死不能再逆轉(zhuǎn)。有不規(guī)則鍥塊形式的單向離合器也是同一工作原理。都包括一個彈簧裝置。 圖4-2單向軸承單向軸承應(yīng)用及功能原理1 斜坡和滾子式設(shè)計斜坡和滾柱式單向軸承基本由筒式內(nèi)徑的外圈、帶斜坡的內(nèi)圈及分別承受彈簧力且始終與內(nèi)外圈緊密接觸的一組滾子組成。只要其中的一個滾道在其運(yùn)動方向上的旋轉(zhuǎn)對另一個產(chǎn)成了影響，這種排列就從本質(zhì)上確保了超越速度的即刻性和保證了立即驅(qū)動能力。運(yùn)用：這種型號的單向軸承可以適合在各種環(huán)境下的超越、分度及止逆的使用。當(dāng)作為一個超越單向軸承使用時：斜坡式滾柱式單向軸承將會以這種方式安裝，就是把外圈當(dāng)做超越構(gòu)件。這點(diǎn)對高速超越非常重要。在內(nèi)圈超越的運(yùn)用中，作用在滾子上的離心力將導(dǎo)致超越速度受限。當(dāng)作為一個止逆單向軸承使用時：只有內(nèi)圈轉(zhuǎn)動的斜坡滾子式單向軸承適合于比較低的速度。如果需要的轉(zhuǎn)速高于被推薦的轉(zhuǎn)速時，建議使用楔塊式單向軸承。當(dāng)作為一個分度單向軸承使用時：外圈經(jīng)常被看成擺動元件，內(nèi)圈經(jīng)常被看成從元件。否則，滾子和彈簧的慣量將導(dǎo)致誤差，特別是在高頻率分度時。稀釋了的潤滑油和強(qiáng)力彈簧的運(yùn)用提供了高速分度的準(zhǔn)確性和高質(zhì)量性。2 楔塊式設(shè)計這種楔塊式單向超越軸承大體由內(nèi)圈、外圈、楔塊組、楔塊保持架、強(qiáng)力彈簧及軸承組成。楔塊以在內(nèi)外圈之間的楔入來從一個滾道向另一個滾道傳遞力量。楔塊有倆個的對角直徑，（即從楔塊的一角到另一對角的距離）其中的一個要大于另一個。楔作用發(fā)生在內(nèi)外圈發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時在比較大的橫截面上迫使楔塊有更大的垂直位置。3 自鎖角楔作用主要依靠內(nèi)外圈之間楔塊的楔入和自鎖角。楔塊單向軸承的基本概念要求楔塊的摩擦系數(shù)與驅(qū)動方向上內(nèi)圈突然產(chǎn)生扭矩有關(guān)系，這個摩擦值必須比自鎖角的正切值大。如果條件不安全，楔入將不會發(fā)生。自鎖角是由楔塊的結(jié)構(gòu)來決定的，內(nèi)外圈上的點(diǎn)分別用用楔塊和其連接。楔塊的設(shè)計中有一個很低的初始自鎖角來確保開始時絕對的結(jié)合。隨著扭矩的增加，楔塊上將產(chǎn)生一個可是使楔塊滾道偏轉(zhuǎn)的徑向力，導(dǎo)致了楔塊滾轉(zhuǎn)到了一個新的位置。楔塊經(jīng)常被設(shè)計成有一個可以逐漸增大的自鎖角，與它從超越位置一直到最大承受載荷的位置一樣。比較大的自鎖角可以減小由楔塊產(chǎn)成的徑向力，因此只要在伸長量和布氏硬度極限的要求內(nèi)允許較大扭矩被傳遞。自由 動作在保持架中，所有的楔塊被允許做自由和獨(dú)立的動作。在超越運(yùn)動中，這些每一個獨(dú)立的楔塊被允許去適應(yīng)自身在環(huán)行空間里的各種變化，這些變化主要由脫離和在疏忽的情況下進(jìn)入軸承的某些外來物質(zhì)所引起的。因為各個楔塊都是獨(dú)立起作用的，所以它們不能把自身變化的影響傳給其他的楔塊。由于楔塊一直是相同的結(jié)合，所以載荷的分布也很均勻。自由動作的規(guī)律也引起所有零件的均布磨損，但這種磨損是最小的。PCE式楔塊PCE式楔塊的設(shè)計是為了克服幾種旋轉(zhuǎn)和直線搖擺的影響，搖擺的形式就像突然承受短暫的高扭矩過載一樣。楔塊的加強(qiáng)楔塊用作用在其端面上的彈簧來加強(qiáng)的。已經(jīng)設(shè)計出了幾種不同型號的加強(qiáng)彈簧，如：拉力彈簧、壓縮彈簧及扭轉(zhuǎn)彈簧。選擇這種加強(qiáng)的的方法比較適合特殊單向軸承的設(shè)計。在各種設(shè)計中，不管是否是拉力彈簧、壓縮彈簧還是扭轉(zhuǎn)彈簧，彈簧的設(shè)計在分別加強(qiáng)每一個楔塊都不需要楔塊之間做動作和影響的傳遞。C/T楔塊定理離心脫離或C/T保持架的安裝都被設(shè)計以適應(yīng)內(nèi)外圈高速超越運(yùn)動和低速驅(qū)動情況。C/T楔塊被用在多種型號之中，F(xiàn)SO300FSO700都選用PCE或C/T楔塊以適應(yīng)外圈的超越運(yùn)動。C/T型外圈在外圈離心拋離楔塊的設(shè)計中，楔塊的質(zhì)量已經(jīng)確定，以至于當(dāng)外圈做超越運(yùn)動時，楔塊的離心力以能克服強(qiáng)力彈簧施加給楔塊的力，所以導(dǎo)致了楔塊完全脫離了內(nèi)圈滾道。C/T型內(nèi)圈型號RSBI和RIZ從尺寸20到240都用C/T型內(nèi)圈的特征。在內(nèi)圈離心拋離楔塊的設(shè)計中，楔塊的質(zhì)量已經(jīng)確定，以至于當(dāng)內(nèi)圈做超越運(yùn)動時，楔塊的離心力以能克服強(qiáng)力彈簧施加給楔塊的力，所以導(dǎo)致了楔塊完全脫離了外圈滾道。楔塊脫離內(nèi)圈滾道或外圈滾道的點(diǎn)就像脫離速度一樣被列出。它最大的驅(qū)動速度往往要比脫離速度小，以此來絕對的確保楔塊的加強(qiáng)。離心拋離楔塊保持架的主要優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)楔塊從外圈滾道或內(nèi)圈滾道脫離時，它們與軸承沒有接觸摩擦。因此，軸承的使用壽命是由軸承的使用壽命來決定的。注：在離心拋離設(shè)計中，當(dāng)軸承超越運(yùn)轉(zhuǎn)時，楔塊將脫離內(nèi)圈滾道或外圈滾道。因此，在驅(qū)動情況下，C/T的設(shè)計要求是驅(qū)動速動要比脫離速度小。用鉻合金來增加楔塊的使用壽命超硬質(zhì)鉻合金楔塊加長軸承的使用壽命，增加了楔塊的最大抗磨損性和保持了較低的成本。單向軸承的設(shè)計選用CSK系列單向旋轉(zhuǎn)球軸承由標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸的深溝球軸承和內(nèi)藏異型止動塊及特殊結(jié)構(gòu)保持架組合而成，具有功能強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，適用于中小扭矩使用場合中，廣泛用止逆、送進(jìn)等機(jī)構(gòu)，如液力機(jī)械、印刷機(jī)械和紡織機(jī)械等。所以在設(shè)計中我們選擇了這個系列中的CSK30單向軸承。其結(jié)構(gòu)圖4-3如下： 圖4-3 csk單向軸承結(jié)構(gòu)圖外貌圖如下4-4： 圖4-4 csk單向軸承外貌圖在我們的