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摘 要
隨著我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)的發(fā)展，許多舊時(shí)代的生產(chǎn)方式無(wú)法滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，在這種社會(huì)背景下，為了提高汽車(chē)的生產(chǎn)速度以及汽車(chē)裝配的速度，需要設(shè)計(jì)制造一臺(tái)能夠生產(chǎn)周期短的大批量的自動(dòng)機(jī)床來(lái)完成汽車(chē)制動(dòng)盤(pán)軸承的壓裝。
在舊時(shí)代的生產(chǎn)模式下，制動(dòng)盤(pán)的軸承安裝需要工人通過(guò)敲擊來(lái)壓入制動(dòng)盤(pán)中，這種生產(chǎn)方式不但浪費(fèi)了大量的人力和物力，而且還無(wú)法滿(mǎn)足大批量市場(chǎng)需求，更重要的是這種生產(chǎn)方式很容易損傷軸承和制動(dòng)盤(pán)，導(dǎo)致工件報(bào)廢。在這種情況下，設(shè)計(jì)一臺(tái)能夠節(jié)省人力物力的大批量生產(chǎn)的軸承壓裝機(jī)非常必要。
本文設(shè)計(jì)針對(duì)中國(guó)汽車(chē)零件制造業(yè)行情分析，以多工位制動(dòng)盤(pán)軸承壓裝機(jī)為研究對(duì)象，確定了壓裝機(jī)的工作臺(tái)主傳動(dòng)的總體方案，工作臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)，減速機(jī)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)并確定了工作臺(tái)的尺寸和材料，電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和轉(zhuǎn)速，箱體的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸；設(shè)計(jì)確定了減速機(jī)構(gòu)和間歇機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸，并對(duì)需要的零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、選擇和檢校。本次設(shè)計(jì)的制動(dòng)盤(pán)軸承壓裝機(jī)擁有生產(chǎn)量大、需要人力少、安全可靠、操作方便和維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此具有一定的實(shí)際意義。
關(guān)鍵字：軸承壓裝機(jī)；減速機(jī)構(gòu)；間歇機(jī)構(gòu)
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Abstract
With the development of China's automobile manufacturing industry, many old-time mode of production can not meet the growing market demand, in this social context, in order to increase production speed and car speed automobile assembly, you need a machine that can design and manufacture fast-paced automatic machine to complete the bulk of car brake discs bearing press-fit.
In the old days of production patterns, bearing installation requires workers to tap the brake discs by pressing the brake disk, this mode of production is not only wasting a lot of manpower and resources, but also can not meet the market demand for high-volume, more importantly, this mode of production can easily damage the bearings and brake discs, resulting in scrapped parts. In this case, design a machine that can save manpower and resources of the mass-produced bearing pressing machine is necessary.
This design for the Chinese auto parts manufacturing industry market analysis, molt i -position brake discs Bearings Press for the study to determine the selection and design of the overall program of bench pressing machine main drive, drive table, reduction mechanism . Design and determine the size and material of the table, the type and speed of the motor, the overall box structure design and size; designed to determine the structure size reduction mechanism and intermittent bodies, and parts were required design, selection and inspection school. Brake discs Bearings Press this design has a production capacity, requires less manpower, safe, reliable, easy operation and simple maintenance, etc., it has some practical significance.
Keyword:bearing press;retarder;intermittent motion mechanism
3
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
目 錄 3
引 言 1
1、軸承壓裝機(jī)的簡(jiǎn)介 2
2、制動(dòng)盤(pán)軸承壓裝機(jī)初步設(shè)計(jì) 3
2.1設(shè)計(jì)要求 3
2.2初定方案 3
3、制動(dòng)盤(pán)軸承壓裝機(jī)工作臺(tái)以及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4
3.1工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 4
3.1.1工作臺(tái)尺寸造型設(shè)計(jì) 4
3.1.2工作臺(tái)的間歇時(shí)間及轉(zhuǎn)速的確定 5
3.2工作臺(tái)主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5
3.2.1電動(dòng)機(jī)的選擇 5
3.2.2電動(dòng)機(jī)以及軸的相關(guān)計(jì)算 6
3.2.3減速器設(shè)計(jì) 8
3.2.3間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 11
3.2.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
結(jié) 論 17
參考文獻(xiàn) 18
后 記 19
引 言
隨著我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)的興起與進(jìn)步，一些過(guò)去使用的已經(jīng)落后了的生產(chǎn)方式無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)在日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，在一些汽車(chē)上用的零件制作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)拖延了汽車(chē)制造行業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)度以及效率。隨著社會(huì)的發(fā)展，購(gòu)買(mǎi)一輛汽車(chē)對(duì)一個(gè)家庭并不是難事，但是在老舊效率低下的生產(chǎn)方式下，汽車(chē)商場(chǎng)只會(huì)供不應(yīng)求。特別是老的機(jī)器只能解決壓裝軸承最基本的要求，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大，人工測(cè)量壓力計(jì)量出現(xiàn)的誤差大，這些缺點(diǎn)很突出。所以特別是在這樣的情況和條件下研究出新的生產(chǎn)模式和方法用來(lái)符合并滿(mǎn)足我們所需的要求是一件迫在眉睫的事。
在一些發(fā)達(dá)國(guó)家中的汽車(chē)制造行業(yè)下，零件的生產(chǎn)大部分都是在全自動(dòng)的生產(chǎn)線下完成，這樣可滿(mǎn)足大數(shù)量的需求，不僅如此，這樣的方式也可以很好的解決市場(chǎng)的需求，又因?yàn)槭侨詣?dòng)生產(chǎn)線也節(jié)省了很多人力。像這樣的生產(chǎn)方式有許多的優(yōu)點(diǎn)也解決了現(xiàn)有的許多問(wèn)題，所以這是最起碼是當(dāng)下最好的方法，但這也不是沒(méi)有缺點(diǎn)，它需要大量的資源所以不適合于一些中小型的廠商，所以這就需要我們根據(jù)我們的實(shí)際情況來(lái)設(shè)計(jì)出我們真正需要的方式。
在汽車(chē)上一個(gè)非常重要的零件就是制動(dòng)盤(pán)，而制動(dòng)盤(pán)中需要安裝軸承，在過(guò)去制動(dòng)盤(pán)的軸承安裝都是由工人手工的將軸承放在制動(dòng)盤(pán)上，然后用木錘進(jìn)行敲打工作，但是這種生產(chǎn)方式不但耗時(shí)長(zhǎng)，而且對(duì)工人們的體力消耗也是很多，工人們無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間的工作，損害工人身體健康。因此，在制動(dòng)盤(pán)的軸承安裝十分需要設(shè)計(jì)一臺(tái)能夠滿(mǎn)足我們的所需的機(jī)器。
雖然國(guó)內(nèi)的一些都擁有軸承壓裝機(jī)而且基本都能滿(mǎn)足我們預(yù)期所要的一些需求，可是由于現(xiàn)在市場(chǎng)的需求量越來(lái)越大，需要縮短生產(chǎn)周期來(lái)滿(mǎn)足要求，市面上已有的壓裝機(jī)多為單工位工作，無(wú)法滿(mǎn)足大批量的生產(chǎn)需求，因此需要設(shè)計(jì)出一臺(tái)多工位的軸承壓裝機(jī)來(lái)進(jìn)行制動(dòng)盤(pán)的軸承壓裝操作。
19
1、軸承壓裝機(jī)的簡(jiǎn)介
現(xiàn)在市面上的大部分呢軸承打樁機(jī)的使用場(chǎng)景是在工人們無(wú)法操作或者是不方便去操作的時(shí)候。
早年工人進(jìn)行軸承芽莊都是人工手動(dòng)操作，將軸承放在工件上面再用木錘一下下敲進(jìn)到工件當(dāng)中。但是這樣對(duì)工人的體力消耗實(shí)在太嚴(yán)重，效率十分低下，而且敲打掉落下來(lái)的碎屑容易掉入工件當(dāng)中去，影響使用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及改革開(kāi)放的發(fā)展，新的生產(chǎn)方式不斷更新，一體化、生產(chǎn)線式的新興生產(chǎn)模式也在被越來(lái)越多的工廠和企業(yè)引用，相比較之下傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式顯然已經(jīng)跟不上時(shí)代。所以傳統(tǒng)的壓裝方式勢(shì)必要被淘汰，這有就有了軸承壓裝機(jī)的產(chǎn)生?，F(xiàn)大部分軸承芽裝機(jī)一般使用的方法分為一下幾類(lèi)：氣壓、液壓或者機(jī)械傳動(dòng)進(jìn)行壓裝。由于軸承和工件之間一般都是過(guò)盈配合，所以想要能夠把軸呈壓入制動(dòng)盤(pán)內(nèi)需要很大的動(dòng)力，因此在用氣壓壓裝的壓裝機(jī)機(jī)床會(huì)有氣壓崗、增壓缸、工作臺(tái)、工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)以及夾具等主要零件。而純機(jī)械型的軸承芽莊機(jī)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有些缺陷，所以在同樣能夠承受壓裝的巨大壓力下，它的機(jī)床體積會(huì)更大也更難操作，所以不常用。這次用的是壓力足夠的液壓來(lái)進(jìn)行壓裝操作，他不需要增壓缸，因?yàn)橐簤旱膲毫ψ銐蛞策_(dá)到壓裝的要求。
軸承壓裝機(jī)工作時(shí)在對(duì)軸承進(jìn)行壓裝操作時(shí)需要將工件放在工作臺(tái)上完成定位并用夾具對(duì)其進(jìn)行裝夾固定然后將軸承放在需要打入的孔上，打開(kāi)液壓開(kāi)關(guān)，再進(jìn)行壓裝，將軸承壓裝進(jìn)工件當(dāng)中。一般都選用液壓缸作為壓裝操作的動(dòng)力，氣壓能夠提供的力并不能完成一次壓裝所需要的壓力，而液壓就能夠滿(mǎn)足我的壓力需求。同時(shí)，壓裝機(jī)也要操作簡(jiǎn)便生產(chǎn)效率高來(lái)完成工廠或企業(yè)中的成產(chǎn)任務(wù)?，F(xiàn)在世面上常見(jiàn)的幾種類(lèi)型的軸承壓裝機(jī)基本上都是采用液壓的方式進(jìn)行壓裝，因?yàn)檫@樣的壓力才夠?qū)⑤S承壓入到我們的工件當(dāng)中，但是這其中的壓裝機(jī)并沒(méi)有非常適合我們這次設(shè)計(jì)要求的壓裝機(jī)，所以我們需要根據(jù)我們的實(shí)際需求自己去設(shè)計(jì)我們想要的壓裝機(jī)去滿(mǎn)足我們的的需要。我們要從多方面去考慮，比如工件的定位，工件的夾緊，軸承的壓裝，工作效率以及生產(chǎn)成本等等。這就需要我去運(yùn)用我所學(xué)到的機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)去完成這次的任務(wù)。去設(shè)計(jì)出符合我們需求的軸承壓裝機(jī)。
和早年的人工進(jìn)行壓裝相比現(xiàn)有的軸承壓裝機(jī)有著效率高，操作簡(jiǎn)易又不需要工人進(jìn)行過(guò)多的體力操作的諸多優(yōu)勢(shì)，也成為現(xiàn)在市面上許多工廠的選擇。
2、 制動(dòng)盤(pán)軸承壓裝機(jī)初步設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)要求
工件的基本信息：工件為汽車(chē)制動(dòng)盤(pán)，它的形狀是圓形，材料為灰鑄鐵HT250，直徑265mm,高度為200mm。
工作臺(tái)的要求：設(shè)計(jì)壓裝機(jī)工作臺(tái)，要求為四工位工作臺(tái)。因?yàn)楣と瞬僮鲿r(shí)間有限，所以要有能夠快速確定位置并裝夾好固定在工作臺(tái)上，因?yàn)閴貉b時(shí)的壓裝力很大要能承受巨大的壓力（壓力為770kg）等要求。
傳動(dòng)系統(tǒng)的要求：工作臺(tái)在工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)在間歇運(yùn)動(dòng)后要要有停止時(shí)間來(lái)給工人操作工件，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)間歇機(jī)構(gòu)來(lái)滿(mǎn)足這樣的要求。
工件如圖2-1。
圖2-1
2.2初定方案
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，為了提高生產(chǎn)效率工作臺(tái)設(shè)計(jì)為四工位工作臺(tái)，工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)將工件送到壓裝裝置下進(jìn)行加工。因?yàn)閷?shí)際工作時(shí)，一般只有一位工人所以就要求工作臺(tái)要能夠?qū)ぜM(jìn)行快速精準(zhǔn)的定位且?jiàn)A緊。又因?yàn)殚g歇停止的時(shí)間有限，這些操作都系要快速且準(zhǔn)確。
3、制動(dòng)盤(pán)軸承壓裝機(jī)工作臺(tái)以及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1工作臺(tái)的設(shè)計(jì)
為了滿(mǎn)足我們?cè)O(shè)計(jì)要求，我們要考慮許多方面的問(wèn)題。首先時(shí)在工作臺(tái)上對(duì)工件的定位，我們可以利用制動(dòng)盤(pán)下的開(kāi)孔來(lái)完成定位。再就是工件的夾緊裝置以及夾具，因?yàn)槲覀兊墓ぷ髋_(tái)是自己設(shè)計(jì)的所以對(duì)應(yīng)的夾緊系統(tǒng)也需要我們自己去根據(jù)我們的整體的設(shè)計(jì)去自己想辦法。以及為了提高效率如何讓工作臺(tái)能更高效的完成工作。
3.1.1工作臺(tái)尺寸造型設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，工作臺(tái)為四工位，要能夠?qū)ぜ焖偾揖珳?zhǔn)的定位、裝夾。由于制動(dòng)盤(pán)為圓形，直徑是265mm，又因?yàn)楣ぷ髋_(tái)要進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)所以初步設(shè)計(jì)工作臺(tái)為直徑1230mm的圓臺(tái)。
因?yàn)楣ぷ髋_(tái) 要對(duì)制動(dòng)盤(pán)進(jìn)行定位。要求要快速且準(zhǔn)確而制動(dòng)盤(pán)下有圓形孔，所以在工作臺(tái)上設(shè)計(jì)兩個(gè)定位孔用于對(duì)制動(dòng)盤(pán)進(jìn)行定位。
已知制動(dòng)盤(pán)直徑為265mm，兩孔之間距離為185mm，孔徑為16mm，所以設(shè)計(jì)出定位孔如下圖3-1。
圖3-1
初步設(shè)計(jì)的工作臺(tái)如下圖3-2。
圖3-2
3.1.2工作臺(tái)的間歇時(shí)間及轉(zhuǎn)速的確定
因?yàn)閷?shí)際工作時(shí)一般只有一個(gè)工人工作，所以要留有足夠的時(shí)間給工人放入未加工的工件以及取下加工好了的工件，但又要確保效率，所以一般設(shè)定的時(shí)間是20s~30s。
在工人完成操作后工作臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)將未加工的工件送到加工工位，這是的工作臺(tái)的轉(zhuǎn)速先初步定為20轉(zhuǎn)/min。
3.2工作臺(tái)主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.2.1電動(dòng)機(jī)的選擇
選取電動(dòng)機(jī)時(shí)考慮到現(xiàn)實(shí)當(dāng)中的使用情況，工廠的使用情況比較復(fù)雜，而且工作臺(tái)只要向一個(gè)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，所以查書(shū)后確定使用——Y系列全封閉自扇冷式籠型單向異步電動(dòng)機(jī)。
3.2.2電動(dòng)機(jī)以及軸的相關(guān)計(jì)算
1.電動(dòng)機(jī)功率的確定
查書(shū)可知電動(dòng)機(jī)所需功率為：
根據(jù)確定的轉(zhuǎn)速求得線速度為77.29m/min，工作臺(tái)重量為436.5kg，根據(jù)公式可求得
工作機(jī)所需工作功率：
==5.5kw
查書(shū)機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)可確定各傳動(dòng)部分的效率：蝸桿傳動(dòng)效率，滾動(dòng)軸承（兩對(duì)） 效率，聯(lián)軸器效率。再由公式可以計(jì)算出傳動(dòng)裝置總效率為：
==0.72
再由公式可得電動(dòng)機(jī)所需的功率：==7.64kw
2.確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
工作臺(tái)在工作轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速為20r/min，查表常用機(jī)械傳動(dòng)的單級(jí)傳動(dòng)比推薦值可得蝸桿蝸輪為i=10~40，又本次間歇機(jī)構(gòu)選擇四槽槽輪機(jī)構(gòu)其傳動(dòng)比i=4，故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍：
=800~3200
符合這一同步轉(zhuǎn)速范圍有960r/min，1400r/min，1460r/min，2930r/min。從其重量、價(jià)格以及傳動(dòng)比以及實(shí)際使用情況等考慮選擇1460r/min。
通過(guò)查下表3-1，YM160M-4是我們需要的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速符合我們的要求1460r/min，其它參數(shù)可以從表中得到，比如功率，效率，電壓等。
3.傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比
由前面計(jì)算得出的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1460，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速20由公式可知總傳動(dòng)比為：
=73
由于槽輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比=4，由18.25，可知蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比=18.25
4.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
0軸——電動(dòng)機(jī)軸
49.97
Ⅰ軸——高速軸
=7.49
Ⅱ軸——中間軸
Ⅲ軸——低速軸
將計(jì)算出的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)列表如下表：
3.2.3減速器設(shè)計(jì)
1.減速器類(lèi)型的確定
類(lèi)型1：工業(yè)中常用的有齒輪減速器。首先齒輪在傳動(dòng)方面的效率高而且在傳動(dòng)時(shí)的消耗也更小其次它的總傳動(dòng)比較大，應(yīng)用最廣。但是軸向尺寸大，剛度差，而且中間軸承的潤(rùn)滑較困難。常用于大功率，變載荷場(chǎng)合。
類(lèi)型2：蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)是由交錯(cuò)妯協(xié)齒圓柱機(jī)構(gòu)演變而來(lái)的。作為減速器，蝸桿蝸輪結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比較大，壽命長(zhǎng)，但傳動(dòng)效率低，適用于間歇運(yùn)動(dòng)的中功率或小功率的情況下使用。這點(diǎn)符合本次設(shè)計(jì)要求。
對(duì)以上兩個(gè)方案進(jìn)行比較。根據(jù)本次設(shè)計(jì)需求以及實(shí)際中使用的情況，本次設(shè)計(jì)中需要用到間歇機(jī)構(gòu)而蝸桿蝸輪能夠滿(mǎn)足這樣的要求。其次，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和工作臺(tái)轉(zhuǎn)速相差很大還有進(jìn)行壓裝時(shí)要承受的巨大壓力，而齒輪很難承受這么大的壓力，容易損壞。所以蝸桿蝸輪相比齒輪傳動(dòng)副是對(duì)我們來(lái)說(shuō)更好的選項(xiàng)。蝸桿傳動(dòng)的類(lèi)型也有不同的區(qū)別，是根據(jù)蝸桿的形狀來(lái)區(qū)分的。分別是錐蝸桿傳動(dòng)、圓柱蝸桿傳動(dòng)以及環(huán)面蝸桿傳動(dòng)，我們這次選擇的是圓柱蝸桿傳動(dòng)作為本次的減速機(jī)構(gòu)。
2. 蝸輪蝸桿基本參數(shù)的計(jì)算
根據(jù)書(shū)中普通圓柱齒輪蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算可以得知，在渦輪的中間平面，普通圓柱蝸桿和渦輪之間就相當(dāng)于普通的齒輪和齒條之間連接的嚙合情況很相似。所以在我們?cè)O(shè)計(jì)蝸桿的時(shí)候，取的都是中間平面上的數(shù)據(jù)比如模數(shù)，壓力角等，尺寸方面也是如此，像齒頂園，分渡園。計(jì)算方法也用的是和齒輪傳動(dòng)方面所用的計(jì)算公式就可以了。
在本設(shè)計(jì)中選用模數(shù)為1的蝸輪蝸桿，蝸桿的特性系數(shù)q通過(guò)查表3-2可知q=14。
我們已經(jīng)可以根據(jù)上表中的關(guān)系從我們所選的模數(shù)找到與其對(duì)應(yīng)的特性系數(shù)q，得到q=14。再我們得到了我們所需的特性系數(shù)之后就得到蝸桿分度圓上的螺旋線升角可以查看下表3-3找到相對(duì)應(yīng)的尺寸=，由此來(lái)得到我們想要的數(shù)據(jù)。
在我們得到了蝸桿分度圓上的螺旋線升角之后就可以根據(jù)書(shū)上的普通圓柱蝸桿基本尺寸和參數(shù)表，來(lái)找到我們要的數(shù)據(jù)的計(jì)算公式和方法算出主要的尺寸參數(shù)，計(jì)算方法如下表3-4。
根據(jù)公式和表中已知數(shù)據(jù)計(jì)算出蝸桿的各個(gè)我們需要的參數(shù)：、、、、、、。
我們已經(jīng)計(jì)算得出蝸桿的有關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)，下面就是計(jì)算渦輪的參數(shù)和數(shù)據(jù)。上面已經(jīng)計(jì)算得出蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比是18.25，根據(jù)公式取。渦輪的相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)的計(jì)算公式如下表3-5。
3.2.3間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇
1.間歇機(jī)構(gòu)類(lèi)型
因設(shè)計(jì)要求，工作臺(tái)應(yīng)有四個(gè)工位，工位之間互相垂直，能夠進(jìn)行大批量生產(chǎn)。其中每次工作臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的角度是90°，然后停止給工人操作的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間供工人放入制動(dòng)盤(pán)和軸承并取出完成了的工件，再完成一次轉(zhuǎn)動(dòng)。要滿(mǎn)足這樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以用間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成，下面是常見(jiàn)的幾種類(lèi)型的間歇機(jī)構(gòu)。
類(lèi)型1：不完全齒輪機(jī)構(gòu)。不完全齒輪是從一般的漸開(kāi)線齒輪機(jī)構(gòu)演變而來(lái)，主要區(qū)別是齒輪的輪齒并不是布滿(mǎn)整個(gè)圓周人，在運(yùn)動(dòng)進(jìn)行中只有在有輪齒的部分才能帶動(dòng)從動(dòng)齒輪完成傳動(dòng)，來(lái)達(dá)到需要的間歇目的，它的優(yōu)點(diǎn)是能夠在我們想要的時(shí)間段停下來(lái)。
類(lèi)型2：棘輪機(jī)構(gòu)。最為常見(jiàn)的棘輪機(jī)構(gòu)是外嚙合齒式棘輪機(jī)構(gòu)，它主要由棘輪、主動(dòng)棘爪、止回棘爪和機(jī)架組成。
類(lèi)型3：槽輪機(jī)構(gòu)作為間歇機(jī)構(gòu)。槽輪機(jī)構(gòu)的各個(gè)組成部分有圓柱銷(xiāo)的主動(dòng)銷(xiāo)輪、具有直槽的從動(dòng)槽輪帶動(dòng)以及機(jī)架組成。
方案4：凸輪式間歇機(jī)構(gòu)。凸輪式間歇機(jī)構(gòu)的主要組成部分：機(jī)架，主動(dòng)凸輪，從動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)。一般都是由這半部分組成。凸輪式間歇機(jī)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)，它的在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)十分穩(wěn)定不會(huì)有過(guò)大的異動(dòng)，組成的部分也十分簡(jiǎn)易其次它的轉(zhuǎn)動(dòng)的位置也可以很好的被我們控制，也不需要使專(zhuān)門(mén)的定位裝置，能很好的我們的要求，特別是在制動(dòng)盤(pán)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)距離和轉(zhuǎn)動(dòng)距離與停止之間比值等。
對(duì)比上面的三個(gè)方案，不完全齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是能夠在我們想要的時(shí)間段停止，并且結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，主動(dòng)輪等機(jī)構(gòu)之間的配合運(yùn)動(dòng)能夠把停止的時(shí)間控制在我們的需求范圍內(nèi)，但是因?yàn)樾枰紤]的是本次設(shè)計(jì)還有壓裝部分，而齒輪之間的嚙合和脫離時(shí)不能承受太大的壓力，這個(gè)機(jī)構(gòu)明顯不能承受壓裝時(shí)的巨大壓力，所以不完全齒輪并不適合。其次是棘輪機(jī)構(gòu)，它的優(yōu)點(diǎn)是能夠很好的控制停止時(shí)的位置，但是其傳動(dòng)效率低而且一般使用的場(chǎng)合都是轉(zhuǎn)速低而且不會(huì)很頻繁。我們的工作臺(tái)是要進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，所以在工廠中是要不斷地工作的，所以棘輪機(jī)構(gòu)也不適合。還有凸輪式間歇機(jī)構(gòu)，只要選擇好并設(shè)計(jì)好它們之間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就能夠很好的避免齒輪之間的撞擊，這樣使凸輪式間歇機(jī)構(gòu)能夠快速地運(yùn)轉(zhuǎn)，這是它相比于棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)最大的優(yōu)勢(shì)。但是它也有缺點(diǎn)：他所需的零件加工出來(lái)非常困難，所以這使得它的生產(chǎn)成本變高，在安裝時(shí)也會(huì)有很大的困難。最后的就只是槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是壽命長(zhǎng)，更方便去制造，更精確的掌握轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，工作時(shí)效率也不低。當(dāng)然也有缺點(diǎn)：它的動(dòng)程是不能變化的，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度也要足夠大，也不能在轉(zhuǎn)速過(guò)快的環(huán)境下使用。而本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)的工作臺(tái)轉(zhuǎn)速并不快，也不需要考慮調(diào)整動(dòng)程而且也沒(méi)有轉(zhuǎn)角太小的情況。其中工作臺(tái)每次轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為90°也可以使用四槽槽輪機(jī)構(gòu)來(lái)滿(mǎn)足，綜合來(lái)看，方案3最適合本次設(shè)計(jì)。在考慮了諸多的因素之后，最后選擇槽輪機(jī)構(gòu)為本次設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)中的間歇機(jī)構(gòu)。
2.槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
槽輪機(jī)構(gòu)主要分為第一種類(lèi)型：傳遞平行軸運(yùn)動(dòng)的平面槽輪機(jī)構(gòu)，第二種類(lèi)型：傳遞相交軸運(yùn)動(dòng)的的空間槽輪機(jī)構(gòu)。其中第一種類(lèi)型又有兩個(gè)子類(lèi)型，第一是外嚙合式的外槽輪機(jī)構(gòu)第二是內(nèi)嚙合式的內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)。而本次設(shè)計(jì)中的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，需要停止四次，每次轉(zhuǎn)動(dòng)角度是90°。因此選擇單臂外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)。
單臂外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如下圖3-3，它的工作原理是主動(dòng)銷(xiāo)在沒(méi)有進(jìn)入徑向槽時(shí)，因?yàn)椴圯喼g接觸的都是弧面所以并不會(huì)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。但每轉(zhuǎn)過(guò)90°圓柱銷(xiāo)就會(huì)進(jìn)入一次徑向槽并帶動(dòng)其一起進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)選擇的是四槽輪機(jī)構(gòu)，在其轉(zhuǎn)動(dòng)90°都就會(huì)進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，與其相連接的工作臺(tái)也會(huì)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
槽輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)和機(jī)械結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)方式如下圖3-4所示，其中，是撥盤(pán)中心點(diǎn)，是漕輪中心點(diǎn)，為園住銷(xiāo)中心點(diǎn)的軌跡運(yùn)行半徑，是漕輪半徑，是指中心距，是漕輪上徑向漕的深度，是圓柱銷(xiāo)的半徑，是圓柱銷(xiāo)和漕底的間隙。
圖3-3 圖3-4
為了在槽輪運(yùn)動(dòng)方式的時(shí)候不會(huì)出現(xiàn)相撞的情況，在圓柱銷(xiāo)在進(jìn)去和分開(kāi)它當(dāng)時(shí)要和它配合的徑向槽時(shí)，此時(shí)的徑向漕的中心線要和它運(yùn)行出的路徑所形成的圓要相切以保證能夠順利的出入它的徑向槽。以此來(lái)決定槽輪機(jī)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)和它們的關(guān)系，其尺寸計(jì)算公式見(jiàn)下表3-6：
除了在上面表中出現(xiàn)的幾個(gè)參數(shù)以外，還有幾個(gè)參數(shù)是已經(jīng)確定了的，這些參數(shù)有：
因?yàn)槲覀兩厦孢x擇確定了槽輪運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的類(lèi)型。因此根據(jù)書(shū)中已經(jīng)可以確定的參數(shù)：
也可得出圓柱銷(xiāo)半徑為?？梢酝ㄟ^(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算整理出槽輪的主要參數(shù)如下表3-7，
3.2.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（高速軸）
通過(guò)上面在計(jì)算運(yùn)動(dòng)裝置的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)時(shí)已經(jīng)計(jì)算出高速軸的各個(gè)數(shù)據(jù)功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等的值：功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩。
其中這根軸還有一個(gè)作用就是作為蝸桿軸和渦輪相配合來(lái)起到減速器的作用，因此需要用到聯(lián)軸器與電機(jī)軸進(jìn)行連接這樣就能讓工作臺(tái)降低到我們想要的轉(zhuǎn)速，所以還需要考慮的問(wèn)題有軸承的安裝以及聯(lián)軸器類(lèi)型的選擇與如何固定。
在材料方面的選擇：因?yàn)橐话愣际窃诟咚偾掖蠊β蕚鲃?dòng)的場(chǎng)景下工作，因此確定蝸桿的材料是，45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為，齒面的粗糙度是。
通過(guò)查表選擇，軸或者說(shuō)蝸桿的最小尺寸可以通過(guò)公式計(jì)算得出初步估計(jì)值為，由于蝸桿需要連接聯(lián)軸器，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)鍵槽用來(lái)和聯(lián)軸器固定，另一端因?yàn)橹恍枰惭b軸承，所以沒(méi)有需求。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)原理，蝸桿的軸徑應(yīng)該增加，則最小軸徑，在考慮工作情況的基礎(chǔ)上，通過(guò)查詢(xún)軸承尺寸表選取標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的單列圓錐滾子軸承，其尺寸標(biāo)準(zhǔn)為，由此可以得出，蝸桿軸的最小軸徑應(yīng)為。
接下來(lái)確定軸上方案，由于選擇的軸承內(nèi)徑為，所以軸上段的直徑應(yīng)為，軸承用軸承蓋固定一側(cè)，軸承蓋厚度為，另一側(cè)在制作蝸桿軸時(shí)便洗出階梯用來(lái)固定軸承的另一端，軸承蓋和軸之間有間隙，階梯和軸承之間有間隙，因此軸段的長(zhǎng)度為。軸上段作為緩沖帶，防止蝸桿旋轉(zhuǎn)時(shí)齒與軸承碰撞導(dǎo)致工件損壞，緩沖帶長(zhǎng)度定為，由于要固定軸承另一側(cè)，因此段的直徑應(yīng)該為，軸上段是蝸桿的切制螺紋部分，這個(gè)長(zhǎng)度在上文中計(jì)算出來(lái)了，長(zhǎng)度是，其他數(shù)據(jù)見(jiàn)前文中蝸桿的計(jì)算，軸上段和段同樣是緩沖帶，不過(guò)由于這邊需要用聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)軸進(jìn)行連接，因此段的緩沖帶長(zhǎng)度定為，軸上段需要安裝軸承，軸承一端被緩沖帶固定，同樣留出間隙，另一端使用套筒固定，套筒長(zhǎng)度定為，因此段的總長(zhǎng)為，軸上段是用以和聯(lián)軸器固定的，長(zhǎng)度定為。因此可以得出，這根蝸桿的總長(zhǎng)度是。
2.Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（中間軸）
Ⅱ軸（中間軸）的各數(shù)據(jù)和參數(shù)在前面已經(jīng)計(jì)算得出：功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩。
中間軸起到一個(gè)承上啟下的作用要有很多的方面要去考慮保證它的正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，需要安裝了一對(duì)軸承，一個(gè)渦輪和一個(gè)槽輪機(jī)構(gòu)的卡盤(pán)，在對(duì)中間軸設(shè)計(jì)時(shí)，他們只要相互依賴(lài)相互協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，這些方面都需要考慮到。
中間軸的材料選用：中間軸介于高速軸和低速軸之間收到的壓力也大，而材料所質(zhì)造的就可以用于壓力較大的情況的軸，因此選擇，調(diào)質(zhì)處理，確定選用這種材料選擇制造作為制作中間軸。
在確定了軸的材料和基本的數(shù)據(jù)和參數(shù)后查表并計(jì)算出并最后確定下來(lái)，在已經(jīng)算出的值查書(shū)后把其帶入的軸的最小尺寸公式，可以計(jì)算得出，中間軸兩端都要安裝鍵槽，因?yàn)檩S上有了鍵槽根據(jù)書(shū)中軸的直徑就要相應(yīng)的增大。因此在已經(jīng)求得的基礎(chǔ)上再增加，選擇中間值12%，所以最后可以計(jì)算出中間軸的最小軸徑應(yīng)該是，通過(guò)查表并結(jié)合實(shí)際的使用情況以及工作需求，這樣就在最后選擇的是標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的單列圓錐滾子軸承，此軸承的基本尺寸參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為，最后可以得到中間軸的軸徑最小是55mm。
3.Ⅲ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（低速軸）
在低速軸也就是和工作臺(tái)相連接的軸的基本尺寸和數(shù)據(jù)我們也已經(jīng)得出：功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩。
首先低速軸下方需要安裝一個(gè)軸承保證軸的正常旋轉(zhuǎn)，接下來(lái)在就是一個(gè)四槽的槽輪用來(lái)于前面一個(gè)中間軸上的卡盤(pán)進(jìn)行配合完成工作臺(tái)在工作時(shí)的間歇運(yùn)動(dòng)。再上去則是另一個(gè)軸承和下面的軸承以保證軸的正常的流暢的轉(zhuǎn)動(dòng)。再往上就是低速軸和工作臺(tái)的連接，我們可以通過(guò)鍵槽來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣就可以以低速軸的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)工作臺(tái)，使加工能順利的進(jìn)行。
低速軸的材料選用：因?yàn)樵诘退佥S上有很多其它的零件要配合，比如有四槽槽輪要和卡盤(pán)進(jìn)行配合，槽輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)就是有在槽輪起動(dòng)和停止時(shí)加速度變化大、有沖擊。所以選用的材料要有耐沖擊的的特性。而45鋼就能很好的滿(mǎn)足這樣的需求。所以選擇45鋼作為低速軸的材料，熱處理方式采用回火。
我們通過(guò)查表后選取出，再利用計(jì)算軸最小尺寸的公式計(jì)算得出低速軸的最小尺寸為，又因?yàn)榈退佥S要與工作臺(tái)連接，需要制作鍵槽所以最小軸徑要在最小尺寸的基礎(chǔ)上和中間軸一樣增加一定的百分比，通過(guò)查表并考慮實(shí)際的使用場(chǎng)景和工作需求，，決定就增粗10%在原始計(jì)算出的基礎(chǔ)上。
再通過(guò)查單列圓錐滾子軸承尺寸表，最后選擇軸承型號(hào)為安裝在低速軸上，該軸承的尺寸參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為，由此可以得出軸承的內(nèi)徑是80mm，得出低速軸的最小軸徑是80mm。
結(jié) 論
本文主要針對(duì)汽車(chē)零件制造上的很多不足、無(wú)法進(jìn)行大批量更迅速的批量生產(chǎn)這種情況進(jìn)行的研究設(shè)計(jì)，主要研究對(duì)象是汽車(chē)制動(dòng)盤(pán)軸承壓裝機(jī)的工作臺(tái)主傳動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)所要求的參數(shù)，分別對(duì)每個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而完成整個(gè)工作臺(tái)主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
國(guó)內(nèi)工廠在大批量生產(chǎn)上的不足主要還是由于沒(méi)有一臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)這種大批量生產(chǎn)情況的專(zhuān)用機(jī)床。四工位的工作臺(tái)在實(shí)際工作下能夠出色的完成快速大批量生產(chǎn)的流水線操作，對(duì)比起舊時(shí)代的軸承壓裝生產(chǎn)模式來(lái)說(shuō)，本文設(shè)計(jì)的制動(dòng)盤(pán)軸承壓裝機(jī)在生產(chǎn)速度，生產(chǎn)精度和節(jié)約人工的方面是舊時(shí)代生產(chǎn)模式無(wú)法比擬的。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，本文中設(shè)計(jì)的制動(dòng)盤(pán)軸承壓裝機(jī)的使用壽命可以達(dá)到十年以上，完全可以一直使用到更好的壓裝機(jī)設(shè)計(jì)出現(xiàn)。
本文的設(shè)計(jì)雖然在實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)上完成的不錯(cuò)，但是在生產(chǎn)流水線方面做得非常有限。在理想的情況下，制動(dòng)盤(pán)的取放和軸承的擺放都可以通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械手完成，雖然在制作成本上會(huì)比本文中的設(shè)計(jì)高上不少，但是機(jī)械手在操作上比工人人工操作更加精準(zhǔn)，誤差也會(huì)更小。而且使用機(jī)械手進(jìn)行工件的擺放會(huì)更加快速，如此一來(lái)工作臺(tái)就能增加跟多的工位，工作臺(tái)間歇時(shí)間也能更少，雖然這種優(yōu)勢(shì)在單個(gè)工件或者幾個(gè)工件上看起來(lái)不是很明顯，但是本文的研究針對(duì)的是大批量生產(chǎn)的情況，使用機(jī)械手在整體速度上的提升完全可以讓使用的工廠忽視掉增加的成本。以后的各種機(jī)床使用機(jī)械手代替人工進(jìn)行操作的情況肯定會(huì)越來(lái)越多，到最后形成一套完整的自動(dòng)化生產(chǎn)線。
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后 記
四年的讀書(shū)生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，而于我的人生而言卻只是一個(gè)逗號(hào)，我將面對(duì)的是另一個(gè)征程的開(kāi)始。四年的求學(xué)生涯在老師、父母的支持下，走得辛苦卻也收獲滿(mǎn)囊，在論文即將付梓之際，思緒萬(wàn)千。當(dāng)導(dǎo)師讓我寫(xiě)后記的時(shí)候，我心里有種如釋重負(fù)的感覺(jué)。寫(xiě)作過(guò)程中一度處于緊張惶恐中，總感到自己的粗陋與膚淺，感到思維的不甚嚴(yán)密和語(yǔ)言的貧乏無(wú)力。在這里衷心感謝我的導(dǎo)師—尊敬的姜守明老師。他在忙碌的教學(xué)工作中擠出時(shí)間來(lái)審查、修改我的論文，紙質(zhì)稿的空白處總會(huì)留下他用心修改的痕跡，細(xì)致到哪怕一個(gè)錯(cuò)誤的標(biāo)點(diǎn)都做出了批注。是他的指引與鼓勵(lì)讓我擺脫了恐懼，樹(shù)立了信心，使我得以戰(zhàn)勝前行中的困難。姜守明老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)于課題的選定、論文提綱的擬定都給予其寶貴意見(jiàn)。他嚴(yán)肅的外表下有一顆對(duì)學(xué)生負(fù)責(zé)的熾熱的心。
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)也離不開(kāi)指導(dǎo)老師對(duì)我耐心的指導(dǎo)和教學(xué)還有就是同學(xué)之間的討論讓我能夠順利的完成這次的任務(wù)。豐富多彩的校園生活也即將在我的腦海里留下美好的記憶，我深深感謝所有關(guān)心、愛(ài)護(hù)、教育和幫助過(guò)我的每一個(gè)人，謝謝你們一直都在。