藍(lán)寶石切割機(jī)裝置設(shè)計(jì)(包含CAD圖紙?jiān)次募?/h1>
藍(lán)寶石切割機(jī)裝置設(shè)計(jì)(包含CAD圖紙?jiān)次募?藍(lán)寶石,切割機(jī),裝置,設(shè)計(jì),包含,包括,包孕,蘊(yùn)含,cad,圖紙,源文件
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題 目:
藍(lán)寶石切割機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
二級(jí)學(xué)院
機(jī)械工程學(xué)院
指導(dǎo)教師(職稱(chēng))
年 5 月
誠(chéng)信承諾書(shū)
本人謹(jǐn)此承諾,本人所寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)均由本人獨(dú)立撰寫(xiě),無(wú)任何抄襲行為。凡涉及他人的觀點(diǎn)材料,均作了注釋。如出現(xiàn)抄襲或侵犯他人知識(shí)產(chǎn)權(quán)的情況,愿承擔(dān)由此引起的任何責(zé)任,并接受相應(yīng)的處分。
學(xué)生簽名:
年 月 日
藍(lán)寶石切割機(jī)設(shè)計(jì)
【摘要】本次設(shè)計(jì)是對(duì)藍(lán)寶石切割機(jī)裝置的設(shè)計(jì)。在這里主要包括:設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)裝夾部位系統(tǒng)、設(shè)計(jì)切割片主軸部位系統(tǒng)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅鍛煉了對(duì)設(shè)計(jì)基本技能,也提高了分析和解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力,并為以后對(duì)一般機(jī)械的設(shè)計(jì)創(chuàng)造了一些條件。
整機(jī)結(jié)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力通過(guò)聯(lián)軸器將需要的動(dòng)力傳遞到絲桿上,絲桿帶動(dòng)絲桿螺母,從而帶動(dòng)整機(jī)運(yùn)動(dòng),提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動(dòng)化水平。更彰顯其優(yōu)越性,有廣大的發(fā)展前景。
本論文研究?jī)?nèi)容:
(1) 藍(lán)寶石切割機(jī)裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
(2) 藍(lán)寶石切割機(jī)裝置工作性能分析。
(3)電動(dòng)機(jī)的選擇。
(4) 藍(lán)寶石切割機(jī)裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行部件及機(jī)架設(shè)計(jì)。
(5)對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)后計(jì)算分析校核。
(6)繪制整機(jī)裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計(jì)零件的零件圖。
【關(guān)鍵詞】藍(lán)寶石切割機(jī)裝置, 聯(lián)軸器,滾珠絲杠
Sapphire cutter design
【Abstract】 This design is a sapphire cutter device design . Here include: design transmission, parts clamping system design , design cutting disc spindle parts of the system . The graduation exercise is not only the basic skills of design , but also improves the ability to analyze and solve engineering problems, and for the future of general mechanical design creates a number of conditions .
The whole structure is mainly the power generated by the electric motor power required to pass through the coupling to the screw, lead screw nut screw drive , which led to the whole exercise, improve labor productivity and production automation. But also highlight its advantages , there are broad prospects for development.
Contents of this thesis :
(1) The overall structural design of sapphire cutter device .
(2) Sapphire cutter device performance analysis .
(3) Select the motor Transmission
(4) transmission system, execution unit and frame design of automatic assembly device for cutting bar.
(5) After the analysis of the parts for checking design calculations .
(6) To draw the whole assembly and important component assembly drawing and design components parts diagram .
【Key Words】 automatic cutting assembly device, bar coupling, ball screw
目 錄
1 緒論 1
1.1藍(lán)寶石切割機(jī)的研究現(xiàn)狀 1
1.2藍(lán)寶石切割機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 1
1.3本課題研究的內(nèi)容及方法 2
1.3.1主要的研究?jī)?nèi)容 2
1.3.2設(shè)計(jì)要求 3
1.3.3關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題 3
2 藍(lán)寶石切割機(jī)裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4
2.1設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù) 4
2.2電機(jī)的選型 4
2.3 帶鋸選型 5
2.4 夾緊裝置設(shè)計(jì) 6
2.5 卡盤(pán)的選型 7
2.6 軸的設(shè)計(jì) 7
2.6.1求作用在帶鋸上的力 8
2.6.2 初步確定軸的最小直徑 8
2.6.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
2.6.4 求軸上的載荷 10
2.6.5按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 11
2.6.6精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 12
2.7 鍵的選擇與校核 15
2.8滾動(dòng)軸承的壽命校核 17
3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
3.1 同步帶計(jì)算選型 18
3.2 同步帶的主要參數(shù)(結(jié)構(gòu)部分) 21
3.3 同步帶的設(shè)計(jì) 23
結(jié)論 25
參考文獻(xiàn) 26
致 謝 27
1 緒論
1.1藍(lán)寶石切割機(jī)的研究現(xiàn)狀
在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中,其中的自動(dòng)化已成為重點(diǎn)對(duì)象。隨著自動(dòng)化的水平越來(lái)越高,現(xiàn)代化加工車(chē)間,經(jīng)常會(huì)有自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備,以用來(lái)提高生產(chǎn)效率,完成普通工人難以完成的危險(xiǎn)的工作。當(dāng)然,我們發(fā)現(xiàn)切割技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域并且被廣泛使用。根據(jù)資料顯示,割技術(shù)加工。我國(guó)每年的切割設(shè)備需求量金額超過(guò)50億元。既然切割機(jī)能夠這么普遍地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域,它肯定具備了很大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
80年代初期,國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司(IBM)首先提出了化學(xué)機(jī)械拋光引入集成電路進(jìn)行平坦化的制程工作。其主要是通過(guò)適一定的制程參數(shù)設(shè)計(jì),利用一個(gè)拋光平臺(tái),搭配恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)溶液,來(lái)磨平晶片表面高低起伏不一的輪廓。安永暢男使用不銹鋼環(huán)拋光藍(lán)寶石,觀察其界面與不銹鋼形成了結(jié)構(gòu)松軟的固相化學(xué)反應(yīng)層,藍(lán)寶石表面具有鏡面光澤,并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)亞表面有損傷的現(xiàn)象,而后提出了機(jī)械化學(xué)拋光這一概念。Namba和Tsuwa等人在藍(lán)寶石超拋光的實(shí)驗(yàn)中,利用二氧化硅水溶液配合上錫盤(pán)當(dāng)研磨盤(pán),第一次觀察到藍(lán)寶石的殘余表面粗糙度為1nm,使用SiO2當(dāng)磨粒是因?yàn)槠溆捕纫陀谒{(lán)寶石,在理論上是不具有清除藍(lán)寶石表面的能力,可是實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻表明SiO2拋光液是具有清除藍(lán)寶石表面材料能力的,用這套儀器設(shè)備對(duì)藍(lán)寶石進(jìn)行拋光可獲得表面粗糙度比較好的的藍(lán)寶石并認(rèn)為在超拋光中,拋光液中直徑為7nm的膠羽狀SiO2通過(guò)撞擊去除了藍(lán)寶石表面的原子,隨之提出了一種新型的拋光方法,浮法拋光法。
Prochnow和Edwards使用直接接觸法配合上瀝青拋光盤(pán)對(duì)藍(lán)寶石進(jìn)行超拋光,其拋光結(jié)果粗糙度可達(dá)到0.2~0.3nm。 通過(guò)直接接觸與基于普羅克諾魏絲和愛(ài)德華茲等人的觀點(diǎn)得到證實(shí),提出“熱液磨耗”。近幾年來(lái),一些國(guó)際知名的半導(dǎo)體及光電子技術(shù)公司紛紛投入了大量的資金去研究藍(lán)寶石拋光,并取得了一些成果,像美國(guó)、日本、德國(guó)以及俄羅斯等公司己經(jīng)能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)3英寸的單晶藍(lán)寶石,且正在研發(fā)4英寸的技術(shù)。
1.2藍(lán)寶石切割機(jī)發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始進(jìn)行大型機(jī)床等機(jī)械產(chǎn)品切割結(jié)構(gòu)的研究,20 多年來(lái)已取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。切削結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床和其他大型機(jī)床用來(lái)焊接代鍛鑄焊快速發(fā)展。
20 世紀(jì)90 年代隨著線切割技術(shù)的漸漸成熟,廣泛滿足了大片徑、低損耗和相對(duì)較高表面質(zhì)量的晶片切割需要。線切割晶片技術(shù)是游離磨料的方式開(kāi)始的,即線驅(qū)動(dòng)游離磨料的使用(如碳化硅),傳統(tǒng)的金屬切削線如圖1所示,磨料磨削工件的切割在工件中的線。但游離磨料的缺點(diǎn)是,由于更小的晶粒和工件接觸,導(dǎo)致材料去除率較小,因此加工時(shí)間長(zhǎng);另一個(gè)缺點(diǎn)是,工件加工,難,難減(如藍(lán)寶石,碳化硅),然后游離磨料的方式將很難在切割工件表面達(dá)到所需的。為了改善上述缺點(diǎn),切割碳化硅,藍(lán)寶石,高硬度材料,技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生的金剛石線鋸切割,這種處理方法通常是用金剛石磨具電鍍固定在鋼絲表面(圖2),金剛石線鋸直接的運(yùn)動(dòng)速度和壓力在材料加工硅研磨,與游離磨料多線相比,看到“三加工”,它屬于“雙主體”,加工效率是游離磨料多線上方看了好幾倍。因此金剛石單線切割機(jī)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為第三代半導(dǎo)體硬脆材料和大直徑材料切割中不可或缺的一部分。藍(lán)寶石切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大部分是跟據(jù)實(shí)際情況來(lái)設(shè)計(jì)專(zhuān)用切割機(jī),稱(chēng)為固定結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)藍(lán)寶石切割機(jī),其運(yùn)動(dòng)特性使特定藍(lán)寶石切割機(jī)只能適應(yīng)固定的范圍,成本較大,不益于藍(lán)寶石切割機(jī)的發(fā)展。一些寶石切割機(jī)和焊縫跟蹤功能,其不足之處是在手工焊接,幫助藍(lán)寶石切割機(jī)來(lái)找到正確的位置和地點(diǎn),通過(guò)人工寶石切割機(jī)體,調(diào)整到合適的狀態(tài)十字滑塊移動(dòng)的藍(lán)寶石,這里切割機(jī)的設(shè)計(jì)是移動(dòng)導(dǎo)軌切割藍(lán)寶石切割機(jī),也就是說(shuō)藍(lán)寶石切割機(jī)的自主性還跟不上工業(yè)發(fā)展的腳步。
未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)可分為以下三個(gè)方面:
1 選擇視覺(jué)傳感器的傳感器跟蹤:因?yàn)楹拖嚓P(guān)的圖像處理技術(shù)的發(fā)展;
2 采用多傳感信息融合技術(shù)以面對(duì)更為復(fù)雜的切割任務(wù);
3 控制技術(shù)由經(jīng)典控制到向智能控制技術(shù)的發(fā)展:這也將是移動(dòng)切割藍(lán)寶石切割機(jī)的控制所采用。
1.3本課題研究的內(nèi)容及方法
1.3.1主要的研究?jī)?nèi)容
在查閱了國(guó)內(nèi)外大量的有關(guān)切割藍(lán)寶石切割機(jī)設(shè)計(jì)理論及相關(guān)知識(shí)的資料和文獻(xiàn)基礎(chǔ)上,綜合考慮切割藍(lán)寶石切割機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、具體作業(yè)任務(wù)特點(diǎn)以及切割藍(lán)寶石切割機(jī)的推廣應(yīng)用,分析確定使用切割藍(lán)寶石切割機(jī)配合生產(chǎn)工序,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化切割的目的。
為實(shí)現(xiàn)上述要求,本文擬進(jìn)行如下研究?jī)?nèi)容:
1 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的環(huán)境要求和藍(lán)寶石切割機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),確定藍(lán)寶石切割機(jī)整體設(shè)計(jì)方案。
2 確定藍(lán)寶石切割機(jī)的性能參數(shù),對(duì)初步模型進(jìn)行靜力學(xué)分析,根據(jù)實(shí)際情況選擇電機(jī)。
3 從所要功能的實(shí)現(xiàn)出發(fā),完成藍(lán)寶石切割機(jī)各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);
4 完成主要零部件強(qiáng)度與剛度校核。
1.3.2設(shè)計(jì)要求
1 根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能,提出藍(lán)寶石切割機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案;
2 完成藍(lán)寶石切割機(jī)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì);
3 通過(guò)相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算,完成電機(jī)選型;
4 完成藍(lán)寶石切割機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì);繪制藍(lán)寶石切割機(jī)結(jié)構(gòu)總裝配圖、主要零件圖。
1.3.3關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題
1 方案選擇
2整體的支撐架設(shè)計(jì)
3機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4 強(qiáng)度校核
28
2 藍(lán)寶石切割機(jī)裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)
要求:
1) 所設(shè)計(jì)的藍(lán)寶石切割機(jī)使用帶鋸進(jìn)行切割
2) 保證帶鋸行進(jìn)與路線切向一致;
3) 被切材料快速定心夾緊;
4) 切削液回收。
本文課題參數(shù)假定
切割棒料直徑為?250
電機(jī)功率為0.37 KW,本文選用減速電機(jī)作為帶鋸驅(qū)動(dòng)裝置。查SEW減速電機(jī)的規(guī)格表,選用如下減速電機(jī)。
表3.2 選用的電機(jī)的詳細(xì)參數(shù)
電機(jī)額定功率Pm/kW
輸出轉(zhuǎn)速
na/[r/min]
輸出扭矩
Ma/N·m
減速機(jī)
速比i
輸出軸許用徑向載荷FRa/N
使用系數(shù)
SEW-fB
減速機(jī)
型號(hào)
電機(jī)
型號(hào)
重量/kg
0.37
56
47
22.5
2870
1.55
DT71D4
SF37
14
此型號(hào)的電機(jī)在一定程度上保證了驅(qū)動(dòng)功率有一定的盈余,因數(shù)在電機(jī)起動(dòng)時(shí),若輸送機(jī)床上有工件,則此時(shí)的起動(dòng)功率會(huì)比平時(shí)工作時(shí)的功率要大,且減速電機(jī)本身還有一定的使用系數(shù)。
2.2電機(jī)的選型
參考市場(chǎng)上同類(lèi)產(chǎn)品,考慮到本機(jī)器體積小,功率消耗不大。只是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
初步選擇電動(dòng)機(jī)為普通三相異步電動(dòng)機(jī)Y90S-4型。用于一般場(chǎng)合和無(wú)特殊要求
90S-4型三相異步電機(jī)
功率:1.1KW
電壓:380V
電流:2.7A
絕緣:B
噪音:67 dB(A)
轉(zhuǎn)速 1440 r/min
廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場(chǎng)合和無(wú)特殊要求的機(jī)械設(shè)備上,如金屬切削機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。
Y90S-4型三相異步電動(dòng)機(jī)廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場(chǎng)合和無(wú)特殊要求的機(jī)械設(shè)備上,如金屬切削機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、攪拌機(jī)、 農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。 Y90S-4型三相異步電動(dòng)機(jī)是全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)基本系列,符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。 Y90S-4型三相異步電動(dòng)機(jī)具有高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、震動(dòng)小、可靠性高、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。
2.3 帶鋸選型
由于帶鋸沒(méi)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),故從市場(chǎng)上使用的任意一種選擇帶鋸,鋸帶尺寸:依據(jù)機(jī)床規(guī)格指定,但鋸帶厚度不得超過(guò)1.4mm,帶鋸寬度取45MM.
2.4 夾緊裝置設(shè)計(jì)
夾緊機(jī)構(gòu)不僅在根據(jù)收到的準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)各站信號(hào)切割機(jī)械手,并在切割過(guò)程中鑄鐵夾動(dòng)桿,使切削刃和鑄造桿同步。
2.5 卡盤(pán)的選型
根據(jù)切削要求和藍(lán)寶石最大直徑為250,則
2.6 軸的設(shè)計(jì)
主要進(jìn)行的是帶鋸軸的設(shè)計(jì)與校核
2.6.1求作用在帶鋸上的力
因已知低速級(jí)帶鋸的直徑為
=500
而 F===8926.93 N
F=F==3356.64 N
F=Ftan=4348.16×=2315.31 N
軸向力F,徑向力F及圓周力F的方向如圖5.1所示。
圖5.1 軸的載荷分布圖
2.6.2 初步確定軸的最小直徑
(1)先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)課本,取,于是得
=112×=60.36
(2)聯(lián)軸器的選擇。輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適,故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)。
查課本表14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取=1.3,則:
=1.3×1495.5×109=1834.287
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表17-4,選用LT10彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器(GB/T4323—2002),其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為2000。半聯(lián)軸器的孔徑d1=65 mm,故?。?5 mm,半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度L=142 mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=107 mm。
2.6.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)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)軸器的要求的軸向定位要求,Ⅰ-Ⅱ軸段右端需要制出一軸肩,故?、?Ⅲ的直徑=80 mm;左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑D=85 mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=107 mm,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端上, 故Ⅰ-Ⅱ的長(zhǎng)度應(yīng)比L1略短一些,現(xiàn)?。?05 mm。
② 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)=80 mm,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承(GB/T 297—1994)30217型,其尺寸為d×D×T=85 mm×150 mm×30.5 mm,故==85 mm;右端圓錐滾子軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位,取套筒寬為14 mm,則=44.5 mm。
③ 取安裝帶鋸處的軸段=90 mm;帶鋸的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知帶鋸的寬度為90 mm,為了使套筒端面可靠地壓緊帶鋸,此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度,故?。?6 mm。帶鋸的右端采用軸肩定位,軸肩高h(yuǎn)>0.07d,故取h=7 mm,則=104 mm。軸環(huán)寬度,取b=12 mm。
表1 帶鋸軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)
段名
參數(shù)
Ⅰ-Ⅱ
Ⅱ-Ⅲ
Ⅲ-Ⅳ
Ⅳ-Ⅴ
Ⅴ-Ⅵ
Ⅵ-Ⅶ
直徑/mm
65 H7/k6
80
85 m6
90 H7/n6
104
85 m6
長(zhǎng)度/mm
105
67.5
46
86
12
44.5
鍵b×h×L/mm
20 ×12 ×90
25×14×70
C或R/mm
Ⅰ處
2×45o
Ⅱ處
R2
Ⅲ處R2.5
Ⅳ處R2.5
Ⅴ處R2.5
Ⅵ處R2.5
Ⅶ處
2.5×45o
(2) 軸上的零件的周向定位
帶鋸、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按=90 mm由課本表6-1查得平鍵截面b×h=25 mm×14 mm,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長(zhǎng)為70 mm,同時(shí)為了保證帶鋸與軸配合有良好的對(duì)中性,故選擇帶鋸轂與軸的配合為;同樣,半聯(lián)軸器與軸的連接,選用平鍵為20 mm×12 mm×90 mm,半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的,此處選軸的直徑尺寸公差為m6。
(3) 確定軸上圓周和倒角尺寸
參考課本表15-2,取軸左端倒角為2×,右端倒角為2.5×。各軸肩處的圓角半徑為:Ⅱ處為R2,其余為R2.5。
2.6.4 求軸上的載荷
首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖(圖7.2)作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖(圖5.1)。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí),應(yīng)從手冊(cè)中查得a值。對(duì)于30217型圓錐滾子軸承,由手冊(cè)中查得a=29.9 mm。因此,作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距=57.1+71.6=128.7 mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖(圖7.1)。
從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。計(jì)算步驟如下:
=57.1+71.6=128.7 mm
===4 966.34 N
===3 960.59 N
===2 676.96 N
==3 356.64-2 676.96=679.68 N
==4 966.34×57.1=283 578.014
==2 676.96×57.1=152 854.416
==679.68×71.6=486 65.09
===322 150.53
===287 723.45
表2 低速軸設(shè)計(jì)受力參數(shù)
載 荷
水平面H
垂直面V
支反力
=4 966.34 N,=3 960.59 N
=2 676.96 N,=679.68 N
彎矩M
=283 578.014
=152 854.416
=486 65.09
總彎矩
=322 150.53 ,=287 723.45
扭矩T
1 410 990
2.6.5按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí),通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險(xiǎn)截面C)的強(qiáng)度。根據(jù)課本式(15-5)及表7.2中的數(shù)據(jù),以及軸單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,?。?.6,軸的計(jì)算應(yīng)力
== MPa=12.4 MPa
前已選軸材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,查課本表15-1得[]=60MP。因此〈 [],故此軸安全。
2.6.6精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
(1)判斷危險(xiǎn)截面
截面A,Ⅱ,Ⅲ,B只受扭矩作用,雖然鍵槽、軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將消弱軸的疲勞強(qiáng)度,但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的,所以截面A,Ⅱ,Ⅲ,B均無(wú)需校核。
從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看,截面Ⅳ和Ⅴ處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重,從受載來(lái)看,截面C上的應(yīng)力最大。截面Ⅴ的應(yīng)力集中的影響和截面Ⅳ的相近,但是截面Ⅴ不受扭矩作用,同時(shí)軸徑也較大,故不必做強(qiáng)度校核。截面C上雖然應(yīng)力最大,但是應(yīng)力集中不大(過(guò)盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端),而且這里軸的直徑最大,故截面C也不必校核,截面Ⅵ和Ⅶ顯然更不必要校核。由課本第3章的附錄可知,鍵槽的應(yīng)力集中較系數(shù)比過(guò)盈配合的小,因而,該軸只需校核截面Ⅳ左右兩側(cè)即可。
(2)截面Ⅳ左側(cè)
抗彎截面系數(shù) W=0.1=0.1=61 412.5
抗扭截面系數(shù) =0.2=0.2=122 825
截面Ⅶ的右側(cè)的彎矩M為
=90 834.04
截面Ⅳ上的扭矩為 =1 410 990
截面上的彎曲應(yīng)力
=1.48 MPa
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
=11.49 MPa
軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。由課本表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)及按課本附表3-2查取。因
,
經(jīng)插值后查得
=1.9,=1.29
又由課本附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為
,=0.88
故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式(課本附表3-4)為
=1.756
由課本附圖3-2的尺寸系數(shù);由課本附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。
軸按磨削加工,由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為
軸為經(jīng)表面強(qiáng)化處理,即,則按課本式(3-12)及式(3-12a)得綜合系數(shù)為
又由課本及3-2得碳鋼的特性系數(shù)
,取
,取
于是,計(jì)算安全系數(shù)值,按課本式(15-6)(15-8)則得
S===65.66
S===16.92
===16.38≥S=1.5
故可知其安全。
(3) 截面Ⅳ右側(cè)
抗彎截面系數(shù) W=0.1=0.1=72 900
抗扭截面系數(shù) =0.2=0.2=145 800
截面Ⅶ的右側(cè)的彎矩M為
=90 834.04
截面Ⅳ上的扭矩為 =1 410 990
截面上的彎曲應(yīng)力
=1.25 MPa
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
=9.68 MPa
過(guò)盈配合處的,由課本附表3-8用插值法求出,并?。?.8,于是得
=3.24 =0.8×3.24=2.59
軸按磨削加工,由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為
軸為經(jīng)表面強(qiáng)化處理,即,則按課本式(3-12)及式(3-12a)得綜合系數(shù)為
=3.33
=2.68
又由課本及3-2得碳鋼的特性系數(shù)
,取
,取
于是,計(jì)算安全系數(shù)值,按課本式(15-6)(15-8)則得
S===66.07
S===16.92
===11.73≥S=1.5
故該軸的截面Ⅳ右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。本軸因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)性,故可略去靜強(qiáng)度校核。至此,低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算即告結(jié)束。
2.7 鍵的選擇與校核
1鍵的選擇
在本設(shè)計(jì)中,所選擇的鍵的類(lèi)型均為A型圓頭普通平鍵,其材料為45鋼,在帶鋸1上鍵的尺寸如下表所示:
軸
鍵
鍵
槽
半徑
r
公
稱(chēng)
直
徑
d
公稱(chēng)
尺寸
bh
寬度b
深度
公稱(chēng)
尺寸
b
極限偏差
軸t
轂
一般鍵聯(lián)結(jié)
軸N9
轂9
公稱(chēng)
尺寸
極限
偏差
公稱(chēng)尺寸
極限偏差
最小
最大
28
87
8
0
-0.036
0.018
4.0
+0.2
0
3.3
+0.2
0
0.25
0.40
表5-1 帶鋸1上鍵的尺寸
2 鍵的校核
1.鍵的剪切強(qiáng)度校核
鍵在傳遞動(dòng)力的過(guò)程中,要受到剪切破壞,其受力如下圖所示:
圖5-6 鍵剪切受力圖
鍵的剪切受力圖如圖3-6所示,其中b=8 mm,L=25 mm.鍵的許用剪切應(yīng)力為[τ]=30 ,由前面計(jì)算可得,軸上受到的轉(zhuǎn)矩T=55 Nm ,由鍵的剪切強(qiáng)度條件:
(其中D為帶鋸輪轂直徑) (5-1)
=10 M30 (結(jié)構(gòu)合理)
2.鍵的擠壓強(qiáng)度校核
鍵在傳遞動(dòng)力過(guò)程中,由于鍵的上下兩部分之間有力偶矩的作用,迫使鍵的上下部分產(chǎn)生滑移,從而使鍵的上下兩面交界處產(chǎn)生破壞,其受力情況如下圖所示:(初取鍵的許用擠壓應(yīng)力=100 )
圖5-7 鍵擠壓受力圖
由
(5-2)
=2000 N
又有
(5-3)
8 結(jié)構(gòu)合理
2.8滾動(dòng)軸承的壽命校核
1.求軸向力與徑向力的比值
根據(jù)【1】表13-5 ,滿足壽命要求。
3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 同步帶計(jì)算選型
電源設(shè)計(jì)是根據(jù)額定功率的確定,需要轉(zhuǎn)移的負(fù)荷特性,原動(dòng)機(jī)類(lèi)型和每個(gè)連續(xù)工作時(shí)間和其他因素,表達(dá)如下:
式中 ——需要傳遞的名義功率
——工作情況系數(shù),按表2工作情況系數(shù)選取=1.7;
表2.工作情況系數(shù)
1) 確定帶的型號(hào)和節(jié)距
依據(jù)同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd'和小帶鋸轉(zhuǎn)速n1,從同步帶選型圖中來(lái)選擇所需采用的帶的節(jié)距和型號(hào)。
Pd=0.63kw,n1=56rpm。查表3-2-2
表3-2-2
選同步帶的型號(hào)為H:,節(jié)距為:Pb=8.00mm
1) 選擇小帶鋸齒數(shù)z1,z2
根據(jù)最小允許通過(guò)同步帶的齒的確定。表3-3-3。
查得小帶鋸最小齒數(shù)14。
實(shí)際齒數(shù)應(yīng)該大于這個(gè)數(shù)據(jù)
初步取值z(mì)1=34故大帶鋸齒數(shù)為:z2=i×z1=1×z1=34。
故z1=34,z2=34。
① 確定帶鋸的節(jié)圓直徑d1,d2
小帶鋸節(jié)圓的直徑d1=Pbz1/π=8.00×34/3.14≈86.53mm
大帶鋸節(jié)圓的直徑d2=Pbz2/π=8.00×34/3.14≈86.53mm
② 驗(yàn)證帶速v
由公式v=πd1n1/60000計(jì)算得,
s﹤vmax=40m/s,其中vmax=40m/s由表3-2-4查得。
a) 確定帶長(zhǎng)和中心矩
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》得
所以有:
現(xiàn)在選取軸間間距為取224mm
10、同步帶帶長(zhǎng)及其齒數(shù)確定
=()
=
=719.7mm
11、帶鋸嚙合齒數(shù)計(jì)算
在本設(shè)計(jì)中的傳輸是1,所以半嚙合齒數(shù),即 17。
12、基本額定功率的計(jì)算
查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長(zhǎng)度的質(zhì)量表4-3可得=2100.85N,m=0.448kg/m。
所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為
==0.21KW
表4-3 基準(zhǔn)寬度同步帶的許用工作壓力和單位長(zhǎng)度的質(zhì)量
13、計(jì)算作用在軸上力
==71.6N
3.2 同步帶的主要參數(shù)(結(jié)構(gòu)部分)
1、同步帶的節(jié)線長(zhǎng)度
同步帶在工作時(shí),其承載繩中心線長(zhǎng)度應(yīng)保持不變,因此稱(chēng)此中心線為同步帶的節(jié)線,并以節(jié)線周長(zhǎng)作為帶的公稱(chēng)長(zhǎng)皮,稱(chēng)為節(jié)線長(zhǎng)度。同步帶傳動(dòng)中,帶節(jié)線長(zhǎng)度是一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)傳動(dòng)中心距一定時(shí),帶的節(jié)線長(zhǎng)度過(guò)大過(guò)小,都會(huì)影響到帶齒與輪齒的正常嚙合,所以在同步帶標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)梯形齒同步帶的各種哨線長(zhǎng)度已規(guī)定公差值,要求所生產(chǎn)的同步帶節(jié)線長(zhǎng)度應(yīng)在規(guī)定的極限偏差范圍之內(nèi)(見(jiàn)表4-4)。
表4-4 帶節(jié)線長(zhǎng)度表
2、帶的節(jié)距Pb
如圖4-2所示,同步帶相鄰兩齒對(duì)應(yīng)點(diǎn)沿節(jié)線量度所得約長(zhǎng)度稱(chēng)為同步帶的節(jié)距。帶節(jié)距大小決定著同步帶和帶鋸齒各部分尺寸的大小,節(jié)距越大,帶的各部分尺寸越大,承載能力也隨之越高。因此帶節(jié)距是同步帶最主要參數(shù).在節(jié)距制同步帶系列中以不同節(jié)距來(lái)區(qū)分同步帶的型號(hào)。在制造時(shí),帶節(jié)距通過(guò)鑄造模具來(lái)加以控制。梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸見(jiàn)表4-5。
3、帶的齒根寬度
齒面齒形和齒底形節(jié)點(diǎn)的距離,稱(chēng)為根帶寬度,表示為s。齒形帶的寬度,剪切,彎曲能力的帶齒,相應(yīng)的可以驅(qū)動(dòng)大負(fù)載。
圖4-2 帶的標(biāo)準(zhǔn)尺寸
表4-5 標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸
4、帶的齒根圓角
帶齒齒根回角半徑rr的大小與帶齒工作時(shí)齒根應(yīng)力集中程度有關(guān)t齒根圓角半徑大,可減少齒的應(yīng)力集中,帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過(guò)大,過(guò)大則使帶
齒與輪齒嚙合時(shí)的有效接觸面積城小,所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選適當(dāng)?shù)臄?shù)值。
5、帶齒齒頂圓角半徑
帶齒齒項(xiàng)圓角半徑的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合。由于同步帶,網(wǎng)帶齒與齒是一個(gè)裝有非共軛齒廓。因此在帶齒進(jìn)入或退出嚙合時(shí),與齒頂及齒前角必須超于重疊,和干擾,從而造成帶齒磨損。要讓帶齒能順利地嚙合或退出嚙合,降低帶齒頂部的磨損,應(yīng)使用較大的齒頂圓角半徑。但隨著根部圓角半徑,尖端半徑不宜過(guò)大,否則會(huì)降低有效接觸面積。
6、齒形角
梯形帶齒形角,尺寸也在帶齒與帶輪的影響很大。如果齒形角過(guò)小,齒縱向截面形狀近似長(zhǎng)方形,牙齒與傳輸不會(huì)順利嵌入槽,產(chǎn)生干擾。但是,齒形角太大,會(huì)使帶齒容易從齒槽齒齒輪滑動(dòng),造成的跳躍現(xiàn)象的頂部。
3.3 同步帶的設(shè)計(jì)
首先選用的是梯形帶。帶的圖形如圖4-3。帶的尺寸如表4-6。
表4-6 同步帶尺寸
型號(hào)
節(jié)距
齒形角
齒根厚
齒高
齒根圓角半徑
齒頂圓半徑
H
8
40。
6.12
4.3
1.02
1.02
圖4-3 同步帶
結(jié)論
本課題結(jié)合目前國(guó)藍(lán)寶石切割機(jī)裝置的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向,具體闡述了一種藍(lán)寶石切割機(jī)裝置開(kāi)發(fā)過(guò)程。本文主要完成的工作如下:
1、藍(lán)寶石切割機(jī)裝置結(jié)構(gòu)方案的確定。分析了藍(lán)寶石切割機(jī)裝置的特點(diǎn),確定了藍(lán)寶石切割機(jī)裝置基本結(jié)構(gòu),并確定其基本尺寸。
2、確定了藍(lán)寶石切割機(jī)裝置技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)。對(duì)該藍(lán)寶石切割機(jī)裝置進(jìn)行了計(jì)算。
3、零件的剛度和壽命計(jì)算與校核。對(duì)各個(gè)已設(shè)計(jì)零件進(jìn)行剛度和壽命計(jì)算,確保滿足使用要求,使該藍(lán)寶石切割機(jī)裝置有足夠的可靠性。
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì),不僅把大學(xué)所學(xué)到的理論知識(shí)很好的運(yùn)用到畢業(yè)設(shè)計(jì)中,而且培養(yǎng)了自己認(rèn)真思考的能力,在處理問(wèn)題時(shí)有了新的認(rèn)識(shí)和方法,并加強(qiáng)了和同學(xué)之間進(jìn)行探討和解決問(wèn)題的能力。
通過(guò)對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的接觸和深入學(xué)習(xí),以及對(duì)相關(guān)信息的獲取,我深切地認(rèn)識(shí)到,就目前的發(fā)展而言,我國(guó)的工業(yè)還比較落后,與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大的差距。盡管我們不斷地在努力,但想在很短的時(shí)間內(nèi)改變這種現(xiàn)狀是很難的,尤其是對(duì)于我們這樣一個(gè)國(guó)情的大國(guó)。所以,我們應(yīng)該擁有的是一種民族意識(shí),不斷的追求創(chuàng)新。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我做的是全自動(dòng)自動(dòng)物料分選裝置整體設(shè)計(jì)部分,通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì),不僅鍛煉了自己查閱資料的能力,而且能夠熟練運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械類(lèi)手冊(cè)和圖冊(cè)等工具進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)還讓我體會(huì)到團(tuán)體的力量,提高自己的團(tuán)隊(duì)意識(shí),遇到問(wèn)題時(shí)和小組成員進(jìn)行討論和分析或是請(qǐng)教老師,直到得到滿意的結(jié)果。
展望:
希望能將這套設(shè)計(jì)應(yīng)用到具體實(shí)踐當(dāng)中,通過(guò)實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證理論的正確性。通過(guò)理論知識(shí)與具體實(shí)踐結(jié)合起來(lái),才能真正把一門(mén)知識(shí)應(yīng)用起來(lái)。
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致 謝
在我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,我的老師和同學(xué)們給了我很大的幫助,這里我向他們表示誠(chéng)摯的敬意。
首先,我要感謝指導(dǎo)教師孫小權(quán)老師,通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)他教會(huì)了我如何去設(shè)計(jì),怎么去設(shè)計(jì),以及在最初構(gòu)思時(shí),應(yīng)該注意的各種問(wèn)題。他嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度、不辭辛勞指導(dǎo)我做畢業(yè)設(shè)計(jì),嚴(yán)于律己,寬以待人的為人都給我留下了深深的印象。他的熱情,他的執(zhí)著,更是讓我終身難忘。這一切將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。我還要感謝進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查的各位領(lǐng)導(dǎo)和機(jī)械工程系的其他老師,他們及時(shí)的給我指出了畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中的不足,并且給予我很多完成設(shè)計(jì)的便利條件。
本論文是在導(dǎo)師孫小權(quán)的悉心指導(dǎo)下完成的,在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,他給了我很大的幫助,不僅讓我在規(guī)定時(shí)間能完成了畢業(yè)設(shè)計(jì),還使我學(xué)到了很多有用的經(jīng)驗(yàn)。在這里我衷心的感謝她。我還要感謝這四年能教授我知識(shí)的老師們,還有曾經(jīng)幫過(guò)我的同學(xué)們。
經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力,畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的匱乏,本次設(shè)計(jì)難免有考慮不周的地方。如果沒(méi)有孫小權(quán)老師的悉心指導(dǎo)以及本組人員的支持,恐怕設(shè)計(jì)不會(huì)這么順利完成。自開(kāi)題一來(lái),孫小權(quán)老師一直認(rèn)真指導(dǎo)設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié),從資料的查閱到具體方案的修改,任老師都提出了寶貴的建議,讓我受益匪淺。除此之外,何老師科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)更是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣。再次對(duì)老師及本組的同學(xué)表示衷心的感謝!
畢業(yè)設(shè)計(jì)很快已經(jīng)結(jié)束了,在這段時(shí)間里,不僅僅感覺(jué)到的是忙碌,還有忙碌后作完一件令自己心動(dòng)的東西時(shí)的那種無(wú)聲的喜悅。
在寫(xiě)致謝信的這個(gè)時(shí)候心里想有一些說(shuō)出的東西,想想自己在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)的種種困難,在老師同學(xué)的用心幫助下也一一解決了,說(shuō)句實(shí)話,憑自己的能力要作完畢業(yè)設(shè)計(jì)是有些太困難了,但是在你的身邊總有一些人會(huì)給你帶來(lái)驚喜,自己的能力畢竟有限,在面對(duì)別人無(wú)私幫助的時(shí)候我的內(nèi)心十分感激,帶自己畢業(yè)設(shè)計(jì)的王老師會(huì)有問(wèn)必答,有難必解,雖然接觸不是很多,但有些東西使用心感覺(jué)的。還有好多老師在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給于我一些幫助,我非常的感激。當(dāng)然還有我身邊的那些同學(xué),在我有疑惑的時(shí)候總是不厭其煩的給我解釋清楚。在我設(shè)計(jì)的時(shí)候,因?yàn)槲乙郧皬臎](méi)接觸過(guò)的東西,一開(kāi)始很是迷茫,我的好幾位同學(xué)都在這時(shí)候一邊忙自己的事,一邊還要在我有疑惑的時(shí)候?yàn)槲規(guī)兔Ψ治?,共同解決。最終自己終于完成了主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)這一部分的畢設(shè)要求?,F(xiàn)在想起來(lái),有時(shí)候最能讓自己感動(dòng)的事就發(fā)生在自己的身邊。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅給我?guī)?lái)了知識(shí)上的收獲,在做人方面也教會(huì)了我許多許多,在對(duì)待事情方面,尤其是有選擇的時(shí)候自己該放棄什么,該抓住什么。什么是該自己作的,什么時(shí)候做,我明白了好多。
在此,我對(duì)給我?guī)椭睦蠋?,同學(xué)至以誠(chéng)摯的謝意和由衷的感激。感謝您們對(duì)我的幫助,和教會(huì)我那些人生的道理。
在論文即將完成之際,我的心情無(wú)法平靜,從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成,有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助,在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意