藍寶石切割機裝置設(shè)計（包含CAD圖紙源文件）,藍寶石,切割機,裝置,設(shè)計,包含,包括,包孕,蘊含,cad,圖紙,源文件 畢業(yè)設(shè)計(論文) 題 目： 藍寶石切割機設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專業(yè)班級 二級學(xué)院 機械工程學(xué)院 指導(dǎo)教師（職稱） 年 5 月 誠信承諾書 本人謹此承諾，本人所寫畢業(yè)設(shè)計（論文）均由本人獨立撰寫，無任何抄襲行為。凡涉及他人的觀點材料，均作了注釋。如出現(xiàn)抄襲或侵犯他人知識產(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 藍寶石切割機設(shè)計 【摘要】本次設(shè)計是對藍寶石切割機裝置的設(shè)計。在這里主要包括:設(shè)計傳動系統(tǒng)、設(shè)計裝夾部位系統(tǒng)、設(shè)計切割片主軸部位系統(tǒng)。這次畢業(yè)設(shè)計不僅鍛煉了對設(shè)計基本技能，也提高了分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為以后對一般機械的設(shè)計創(chuàng)造了一些條件。 整機結(jié)構(gòu)主要由電動機產(chǎn)生動力通過聯(lián)軸器將需要的動力傳遞到絲桿上，絲桿帶動絲桿螺母，從而帶動整機運動，提高勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動化水平。更彰顯其優(yōu)越性，有廣大的發(fā)展前景。 本論文研究內(nèi)容： (1) 藍寶石切割機裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 (2) 藍寶石切割機裝置工作性能分析。 (3)電動機的選擇。 (4) 藍寶石切割機裝置的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件及機架設(shè)計。 (5)對零件進行設(shè)計后計算分析校核。 (6)繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計零件的零件圖。 【關(guān)鍵詞】藍寶石切割機裝置， 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藍寶石切割機的研究現(xiàn)狀 1 1.2藍寶石切割機發(fā)展趨勢 1 1.3本課題研究的內(nèi)容及方法 2 1.3.1主要的研究內(nèi)容 2 1.3.2設(shè)計要求 3 1.3.3關(guān)鍵的技術(shù)問題 3 2 藍寶石切割機裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 2.1設(shè)計的要求與數(shù)據(jù) 4 2.2電機的選型 4 2.3 帶鋸選型 5 2.4 夾緊裝置設(shè)計 6 2.5 卡盤的選型 7 2.6 軸的設(shè)計 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 9 2.6.4 求軸上的載荷 10 2.6.5按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強度 11 2.6.6精確校核軸的疲勞強度 12 2.7 鍵的選擇與校核 15 2.8滾動軸承的壽命校核 17 3 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計 18 3.1 同步帶計算選型 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 23 結(jié)論 25 參考文獻 26 致 謝 27 1 緒論 1.1藍寶石切割機的研究現(xiàn)狀 在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，其中的自動化已成為重點對象。隨著自動化的水平越來越高，現(xiàn)代化加工車間，經(jīng)常會有自動化生產(chǎn)設(shè)備，以用來提高生產(chǎn)效率，完成普通工人難以完成的危險的工作。當然，我們發(fā)現(xiàn)切割技術(shù)已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域并且被廣泛使用。根據(jù)資料顯示，割技術(shù)加工。我國每年的切割設(shè)備需求量金額超過50億元。既然切割機能夠這么普遍地應(yīng)用在各個領(lǐng)域，它肯定具備了很大的市場競爭力。 80年代初期，國際商業(yè)機器公司(IBM)首先提出了化學(xué)機械拋光引入集成電路進行平坦化的制程工作。其主要是通過適一定的制程參數(shù)設(shè)計，利用一個拋光平臺，搭配恰當?shù)幕瘜W(xué)溶液，來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，藍寶石表面具有鏡面光澤，并沒有發(fā)現(xiàn)亞表面有損傷的現(xiàn)象，而后提出了機械化學(xué)拋光這一概念。Namba和Tsuwa等人在藍寶石超拋光的實驗中，利用二氧化硅水溶液配合上錫盤當研磨盤，第一次觀察到藍寶石的殘余表面粗糙度為1nm，使用SiO2當磨粒是因為其硬度要低于藍寶石，在理論上是不具有清除藍寶石表面的能力，可是實驗結(jié)果卻表明SiO2拋光液是具有清除藍寶石表面材料能力的，用這套儀器設(shè)備對藍寶石進行拋光可獲得表面粗糙度比較好的的藍寶石并認為在超拋光中，拋光液中直徑為7nm的膠羽狀SiO2通過撞擊去除了藍寶石表面的原子，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對藍寶石進行超拋光，其拋光結(jié)果粗糙度可達到0.2~0.3nm。 通過直接接觸與基于普羅克諾魏絲和愛德華茲等人的觀點得到證實，提出“熱液磨耗”。近幾年來，一些國際知名的半導(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寶石拋光，并取得了一些成果，像美國、日本、德國以及俄羅斯等公司己經(jīng)能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)3英寸的單晶藍寶石，且正在研發(fā)4英寸的技術(shù)。 1.2藍寶石切割機發(fā)展趨勢 我國從20世紀80年代開始進行大型機床等機械產(chǎn)品切割結(jié)構(gòu)的研究，20 多年來已取得長足的進步。切削結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造技術(shù)的結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代數(shù)控機床和其他大型機床用來焊接代鍛鑄焊快速發(fā)展。 20 世紀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始的，即線驅(qū)動游離磨料的使用（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，因此加工時間長；另一個缺點是，工件加工，難，難減（如藍寶石，碳化硅），然后游離磨料的方式將很難在切割工件表面達到所需的。為了改善上述缺點，切割碳化硅，藍寶石，高硬度材料，技術(shù)應(yīng)運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動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以其獨特的優(yōu)勢成為第三代半導(dǎo)體硬脆材料和大直徑材料切割中不可或缺的一部分。藍寶石切割機的結(jié)構(gòu)設(shè)計大部分是跟據(jù)實際情況來設(shè)計專用切割機，稱為固定結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)藍寶石切割機，其運動特性使特定藍寶石切割機只能適應(yīng)固定的范圍，成本較大，不益于藍寶石切割機的發(fā)展。一些寶石切割機和焊縫跟蹤功能，其不足之處是在手工焊接，幫助藍寶石切割機來找到正確的位置和地點，通過人工寶石切割機體，調(diào)整到合適的狀態(tài)十字滑塊移動的藍寶石，這里切割機的設(shè)計是移動導(dǎo)軌切割藍寶石切割機，也就是說藍寶石切割機的自主性還跟不上工業(yè)發(fā)展的腳步。 未來的發(fā)展趨勢可分為以下三個方面： 1 選擇視覺傳感器的傳感器跟蹤：因為和相關(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：這也將是移動切割藍寶石切割機的控制所采用。 1.3本課題研究的內(nèi)容及方法 1.3.1主要的研究內(nèi)容 在查閱了國內(nèi)外大量的有關(guān)切割藍寶石切割機設(shè)計理論及相關(guān)知識的資料和文獻基礎(chǔ)上，綜合考慮切割藍寶石切割機結(jié)構(gòu)特點、具體作業(yè)任務(wù)特點以及切割藍寶石切割機的推廣應(yīng)用，分析確定使用切割藍寶石切割機配合生產(chǎn)工序，實現(xiàn)自動化切割的目的。 為實現(xiàn)上述要求，本文擬進行如下研究內(nèi)容: 1 根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)的環(huán)境要求和藍寶石切割機本身的結(jié)構(gòu)特點，確定藍寶石切割機整體設(shè)計方案。 2 確定藍寶石切割機的性能參數(shù)，對初步模型進行靜力學(xué)分析，根據(jù)實際情況選擇電機。 3 從所要功能的實現(xiàn)出發(fā)，完成藍寶石切割機各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計； 4 完成主要零部件強度與剛度校核。 1.3.2設(shè)計要求 1 根據(jù)所要實現(xiàn)的功能，提出藍寶石切割機的整體設(shè)計方案； 2 完成藍寶石切割機結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計； 3 通過相關(guān)設(shè)計計算，完成電機選型； 4 完成藍寶石切割機結(jié)構(gòu)的設(shè)計；繪制藍寶石切割機結(jié)構(gòu)總裝配圖、主要零件圖。 1.3.3關(guān)鍵的技術(shù)問題 1 方案選擇 2整體的支撐架設(shè)計 3機構(gòu)設(shè)計 4 強度校核 28 2 藍寶石切割機裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1設(shè)計的要求與數(shù)據(jù) 要求： 1) 所設(shè)計的藍寶石切割機使用帶鋸進行切割 2) 保證帶鋸行進與路線切向一致； 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 電機功率為0.37 KW,本文選用減速電機作為帶鋸驅(qū)動裝置。查SEW減速電機的規(guī)格表，選用如下減速電機。 表3.2 選用的電機的詳細參數(shù) 電機額定功率Pm/kW 輸出轉(zhuǎn)速 na/[r/min] 輸出扭矩 Ma/N·m 減速機 速比i 輸出軸許用徑向載荷FRa/N 使用系數(shù) SEW-fB 減速機 型號 電機 型號 重量/kg 0.37 56 47 22.5 2870 1.55 DT71D4 SF37 14 此型號的電機在一定程度上保證了驅(qū)動功率有一定的盈余，因數(shù)在電機起動時，若輸送機床上有工件，則此時的起動功率會比平時工作時的功率要大，且減速電機本身還有一定的使用系數(shù)。 2.2電機的選型 參考市場上同類產(chǎn)品，考慮到本機器體積小，功率消耗不大。只是旋轉(zhuǎn)運動。 初步選擇電動機為普通三相異步電動機Y90S-4型。用于一般場合和無特殊要求 90S-4型三相異步電機 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合和無特殊要求的機械設(shè)備上，如金屬切削機床、泵、風(fēng)機、運輸機械、攪拌機、農(nóng)業(yè)機械和食品機械等。 Y90S-4型三相異步電動機廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場合和無特殊要求的機械設(shè)備上，如金屬切削機床、泵、風(fēng)機、運輸機械、攪拌機、 農(nóng)業(yè)機械和食品機械等。 Y90S-4型三相異步電動機是全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機，電動機基本系列，符合IEC標準的有關(guān)規(guī)定。 Y90S-4型三相異步電動機具有高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、震動小、可靠性高、使用維護方便等特點。 2.3 帶鋸選型 由于帶鋸沒有國家標準，故從市場上使用的任意一種選擇帶鋸，鋸帶尺寸：依據(jù)機床規(guī)格指定，但鋸帶厚度不得超過1.4mm，帶鋸寬度取45MM. 2.4 夾緊裝置設(shè)計 夾緊機構(gòu)不僅在根據(jù)收到的準確運動各站信號切割機械手，并在切割過程中鑄鐵夾動桿，使切削刃和鑄造桿同步。 2.5 卡盤的選型 根據(jù)切削要求和藍寶石最大直徑為250，則 2.6 軸的設(shè)計 主要進行的是帶鋸軸的設(shè)計與校核 2.6.1求作用在帶鋸上的力 因已知低速級帶鋸的直徑為 ＝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,故需同時選取聯(lián)軸器的型號。 查課本表14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故?。?.3，則： ＝1.3×1495.5×109＝1834.287 按照計算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查《機械設(shè)計手冊》表17-4，選用LT10彈性套柱銷聯(lián)軸器（GB/T4323—2002），其公稱轉(zhuǎn)矩為2000。半聯(lián)軸器的孔徑d1＝65 mm，故?。?5 mm，半聯(lián)軸器的長度L＝142 mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1＝107 mm。 2.6.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 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的長度應(yīng)比L1略短一些,現(xiàn)?。?05 mm。 ② 初步選擇滾動軸承。因軸承同時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、標準精度級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＞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，長為70 mm，同時為了保證帶鋸與軸配合有良好的對中性，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。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，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）作出軸的計算簡圖（圖5.1）。在確定軸承的支點位置時,應(yīng)從手冊中查得a值。對于30217型圓錐滾子軸承，由手冊中查得a＝29.9 mm。因此，作為簡支梁的軸的支承跨距＝57.1+71.6＝128.7 mm。根據(jù)軸的計算簡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是軸的危險截面。計算步驟如下： ＝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)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。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)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，?。?.6，軸的計算應(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度 （1）判斷危險截面 截面A,Ⅱ,Ⅲ,B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將消弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕確定的，所以截面A,Ⅱ,Ⅲ,B均無需校核。 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面Ⅳ和Ⅴ處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴重，從受載來看，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，同時軸徑也較大，故不必做強度校核。截面C上雖然應(yīng)力最大，但是應(yīng)力集中不大（過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 過盈配合處的，由課本附表3-8用插值法求出，并取＝0.8，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)的強度也是足夠的。本軸因無大的瞬時過載及嚴重的應(yīng)力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強度校核。至此，低速軸的設(shè)計計算即告結(jié)束。 2.7 鍵的選擇與校核 1鍵的選擇 在本設(shè)計中，所選擇的鍵的類型均為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 直 徑 d 公稱 尺寸 bh 寬度b 深度 公稱 尺寸 b 極限偏差 軸t 轂 一般鍵聯(lián)結(jié) 軸N9 轂9 公稱 尺寸 極限 偏差 公稱尺寸 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.鍵的剪切強度校核 鍵在傳遞動力的過程中，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 ，由前面計算可得，軸上受到的轉(zhuǎn)矩T=55 Nm ，由鍵的剪切強度條件： （其中D為帶鋸輪轂直徑） （5-1） =10 M30 （結(jié)構(gòu)合理） 2.鍵的擠壓強度校核 鍵在傳遞動力過程中，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)機構(gòu)設(shè)計 3.1 同步帶計算選型 電源設(shè)計是根據(jù)額定功率的確定，需要轉(zhuǎn)移的負荷特性，原動機類型和每個連續(xù)工作時間和其他因素，表達如下： 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） 確定帶的型號和節(jié)距 依據(jù)同步帶傳動的設(shè)計功率Pd'和小帶鋸轉(zhuǎn)速n1，從同步帶選型圖中來選擇所需采用的帶的節(jié)距和型號。 Pd=0.63kw，n1=56rpm。查表3-2-2 表3-2-2 選同步帶的型號為H：，節(jié)距為：Pb=8.00mm 1） 選擇小帶鋸齒數(shù)z1，z2 根據(jù)最小允許通過同步帶的齒的確定。表3-3-3。 查得小帶鋸最小齒數(shù)14。 實際齒數(shù)應(yīng)該大于這個數(shù)據(jù) 初步取值z1=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 驗證帶速v 由公式v=πd1n1/60000計算得， s﹤vmax=40m/s,其中vmax=40m/s由表3-2-4查得。 a) 確定帶長和中心矩 根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》得 所以有： 現(xiàn)在選取軸間間距為取224mm 10、同步帶帶長及其齒數(shù)確定 =() = =719.7mm 11、帶鋸嚙合齒數(shù)計算 在本設(shè)計中的傳輸是1，所以半嚙合齒數(shù)，即 17。 12、基本額定功率的計算 查基準同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量表4-3可得=2100.85N，m=0.448kg/m。 所以同步帶的基準額定功率為 ==0.21KW 表4-3 基準寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量 13、計算作用在軸上力 ==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)線長度 同步帶在工作時，其承載繩中心線長度應(yīng)保持不變，因此稱此中心線為同步帶的節(jié)線，并以節(jié)線周長作為帶的公稱長皮，稱為節(jié)線長度。同步帶傳動中，帶節(jié)線長度是一個重要參數(shù)。當傳動中心距一定時，帶的節(jié)線長度過大過小，都會影響到帶齒與輪齒的正常嚙合，所以在同步帶標準中，對梯形齒同步帶的各種哨線長度已規(guī)定公差值，要求所生產(chǎn)的同步帶節(jié)線長度應(yīng)在規(guī)定的極限偏差范圍之內(nèi)（見表4-4）。 表4-4 帶節(jié)線長度表 2、帶的節(jié)距Pb 如圖4-2所示，同步帶相鄰兩齒對應(yīng)點沿節(jié)線量度所得約長度稱為同步帶的節(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)距來區(qū)分同步帶的型號。在制造時，帶節(jié)距通過鑄造模具來加以控制。梯形齒標準同步帶的齒形尺寸見表4-5。 3、帶的齒根寬度 齒面齒形和齒底形節(jié)點的距離，稱為根帶寬度，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)動大負載。 圖4-2 帶的標準尺寸 表4-5 標準同步帶的齒形尺寸 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大，過大則使帶 齒與輪齒嚙合時的有效接觸面積城小，所以設(shè)計時應(yīng)選適當?shù)臄?shù)值。 5、帶齒齒頂圓角半徑 帶齒齒項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)帶齒與齒是一個裝有非共軛齒廓。因此在帶齒進入或退出嚙合時，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，尖端半徑不宜過大，否則會降低有效接觸面積。 6、齒形角 梯形帶齒形角，尺寸也在帶齒與帶輪的影響很大。如果齒形角過小，齒縱向截面形狀近似長方形，牙齒與傳輸不會順利嵌入槽，產(chǎn)生干擾。但是，齒形角太大，會使帶齒容易從齒槽齒齒輪滑動，造成的跳躍現(xiàn)象的頂部。 3.3 同步帶的設(shè)計 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 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)合目前國藍寶石切割機裝置的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，具體闡述了一種藍寶石切割機裝置開發(fā)過程。本文主要完成的工作如下： 1、藍寶石切割機裝置結(jié)構(gòu)方案的確定。分析了藍寶石切割機裝置的特點，確定了藍寶石切割機裝置基本結(jié)構(gòu)，并確定其基本尺寸。 2、確定了藍寶石切割機裝置技術(shù)指標及參數(shù)。對該藍寶石切割機裝置進行了計算。 3、零件的剛度和壽命計算與校核。對各個已設(shè)計零件進行剛度和壽命計算，確保滿足使用要求，使該藍寶石切割機裝置有足夠的可靠性。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，不僅把大學(xué)所學(xué)到的理論知識很好的運用到畢業(yè)設(shè)計中，而且培養(yǎng)了自己認真思考的能力，在處理問題時有了新的認識和方法，并加強了和同學(xué)之間進行探討和解決問題的能力。 通過對專業(yè)知識的接觸和深入學(xué)習(xí)，以及對相關(guān)信息的獲取，我深切地認識到，就目前的發(fā)展而言，我國的工業(yè)還比較落后，與發(fā)達國家相比還存在很大的差距。盡管我們不斷地在努力，但想在很短的時間內(nèi)改變這種現(xiàn)狀是很難的，尤其是對于我們這樣一個國情的大國。所以，我們應(yīng)該擁有的是一種民族意識，不斷的追求創(chuàng)新。 本次畢業(yè)設(shè)計中，我做的是全自動自動物料分選裝置整體設(shè)計部分，通過本次畢業(yè)設(shè)計，不僅鍛煉了自己查閱資料的能力，而且能夠熟練運用國家標準、機械類手冊和圖冊等工具進行設(shè)計計算分析。這次畢業(yè)設(shè)計還讓我體會到團體的力量，提高自己的團隊意識，遇到問題時和小組成員進行討論和分析或是請教老師，直到得到滿意的結(jié)果。 展望: 希望能將這套設(shè)計應(yīng)用到具體實踐當中,通過實踐來驗證理論的正確性。通過理論知識與具體實踐結(jié)合起來，才能真正把一門知識應(yīng)用起來。 參考文獻 [1] 吳健；藍寶石CMP加工機理與工藝技術(shù)的研究[D].浙江工業(yè)大學(xué).浙江。2012 [2] 張彬；藍寶石精密切割裝置控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 黑龍江大學(xué). 黑龍江 2012 [3] 蔡二輝,湯斌兵,周浪.金剛石線鋸切割晶體硅模式研究[J].南昌大學(xué)學(xué)報(工科版).2011 [4] 黃波,高玉飛,葛培琪.金剛石線鋸切割單晶硅表面缺陷與鋸絲磨損分析[J]. 金剛石與磨料磨具工程. 2011(01) [5] 金成毅; 熊瑞平.一種基于PLC控制的石材切割機的液壓系統(tǒng)[J].液壓與氣動.2012.4 [6] 李艷麗;趙東杰.關(guān)于金剛石環(huán)形帶鋸在硅晶圓棒切割中的技術(shù)要求及應(yīng)用問題的探討[J].2012 [7] 呂文利;王理正;劉嘉賓.藍寶石多線切割設(shè)備及切割技術(shù)[J].國電子科技集團公司第四十八研究所.2013.7 [8] 呂智;鄭超.固結(jié)金剛石線鋸技術(shù)[J].桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院.2012.6 [9] 鐘康民;竇云霞;李欣;王傳洋.基于熱致線膨脹與面積效應(yīng)行程放大的鉸桿增力自鎖夾緊裝置[J].蘇州大學(xué);機電工程學(xué)院2008.6 [10] 胡金成;陳霽恒;陳淳輝;孫從科.金屬切削液的環(huán)境行為分析與評價[J].軍蚌埠士官學(xué)校船體教研室.2008.12 [11] 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