1850_3缸發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì),_3,發(fā)動(dòng)機(jī),飛輪,組合,鉆床,主軸,設(shè)計(jì) 單位代碼 02 學(xué) 號(hào) 080105058 分 類 號(hào) TH6 密 級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述院 （ 系 ） 名 稱 工 學(xué) 院 機(jī) 械 系專 業(yè) 名 稱 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 制 造 及 其 自 動(dòng) 化學(xué) 生 姓 名 李 秋 艷指 導(dǎo) 教 師 賈 百 合2012 年 03 月 10 日黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 1 頁 機(jī)械的發(fā)展和機(jī)械加工方法摘要本文主要介紹了機(jī)械的發(fā)展和機(jī)床加工的幾種方法，從最早利用機(jī)械到現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床，機(jī)械加工經(jīng)歷了由簡(jiǎn)到繁的發(fā)展過程。通過對(duì)機(jī)械的發(fā)展有一個(gè)基本的了解，可以更好地對(duì)組合鉆床的主軸箱設(shè)計(jì)有很好的幫助。關(guān)鍵詞：機(jī)械，發(fā)展，車床，加工，零件我國(guó)最早的機(jī)械計(jì)時(shí)器是與天文儀器結(jié)合在一起的。例如唐代一行、梁令瓚等人發(fā)明的開元水云渾天，北宋蘇頌、韓公廉等制造的水運(yùn)儀象臺(tái)等。這些儀器中的計(jì)時(shí)部分，已經(jīng)采用了相當(dāng)復(fù)雜的齒輪系統(tǒng)。特別是水運(yùn)儀象臺(tái)中報(bào)時(shí)裝置里的擒縱器，是我國(guó)的一大發(fā)明。李約瑟認(rèn)為它“可能是歐洲中世紀(jì)天文鐘的直接祖先” 。第一個(gè)脫離天文儀器獨(dú)立出來的機(jī)械計(jì)時(shí)器，是元代郭守敬制造的大明殿燈漏。這是一個(gè)水利驅(qū)動(dòng)的機(jī)械報(bào)時(shí)鐘，掛在架子上，像個(gè)燈球，它能自動(dòng)報(bào)時(shí)，還飾有能按時(shí)自動(dòng)跳躍的動(dòng)物模型?？梢酝茢?，它的凸輪機(jī)構(gòu)已經(jīng)相當(dāng)復(fù)雜。 [1]機(jī)械系統(tǒng)由簡(jiǎn)到繁，功能越來越強(qiáng)，精度越來越高，體現(xiàn)了生產(chǎn)力發(fā)展的進(jìn)步和趨勢(shì)，與此同時(shí)，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的控制要求也在不斷增長(zhǎng)。固然，自動(dòng)控制作為一個(gè)專門的科學(xué)也在不斷發(fā)展著，從經(jīng)典的線性控制，到現(xiàn)在的非線性控制，甚至模糊控制、人工智能專家系統(tǒng)控制等等，確實(shí)也在現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)中起到了很大的作用。但是對(duì)于有些機(jī)械系統(tǒng)的控制問題，雖然可以在理論上進(jìn)行分析求解，可真正實(shí)現(xiàn)起來則是非常不易的，其中一個(gè)重要的原因是傳統(tǒng)方法和控制電路難以直接解出微積分方程。更何況有不少系統(tǒng)還不存在方程的連續(xù)解，需要用數(shù)值的方法來求解，在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前，根本就無法做到實(shí)時(shí)控制，這些原因在一定程度上制約了機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展速度。 [2]各種材料具有不同的加工性能，選用材料時(shí)要考慮零件加工的工藝方法、生產(chǎn)條件和毛坯的制取方法以及零件的形狀、尺寸大小、復(fù)雜程度等。機(jī)械零件可以通過鑄造、鍛造、機(jī)械加工成形，對(duì)于不同的加工方法必須考慮材料的加工性能。例如，鑄造的零件就不易進(jìn)行磨削加工。對(duì)于尺寸較小的齒輪坯、蝸桿、軸類等旋轉(zhuǎn)體零件，可采用鋼、銅合金、鋁合金黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 2 頁 棒料，直接進(jìn)行機(jī)械加工。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單、薄壁、高度或深度小的零件，如生產(chǎn)批量較大時(shí)，可考慮采用低碳鋼、銅、鋁合金等塑性好的材料，易于壓力加工成形。在自動(dòng)機(jī)床上進(jìn)行大批量生產(chǎn)的零件，材料的切削性能要好（易斷屑、刀具磨損小、表面光滑等） 。選擇材料時(shí)，還必須考慮材料的熱處理工藝性能（淬透性、淬硬性、變形開裂傾向性、回火脆性等） 。 [3]工藝路線是指零件從毛坯制造到加工完成的全部流程，它和零件的功能、幾何形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸、精度、材料及熱處理技術(shù)條件以及企業(yè)生產(chǎn)組織的形式和各生產(chǎn)部門的分工有關(guān)。一個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)組織及各部門的分工在一定的時(shí)期是相對(duì)穩(wěn)定的，根據(jù)成組技術(shù)的原理，機(jī)械零件有 70%的相似性，只要按照這一原理對(duì)零件進(jìn)行分類分組后，就可以發(fā)現(xiàn)零件幾何形狀、尺寸、精度、材料及熱處理的相似性，其工藝路線也存在相似性。只要我們對(duì)零件的性質(zhì)與工藝路線變化進(jìn)行歸納、整理就可以制定零件工藝路線的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，使各種零件的工藝路線實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。 [4]在選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)器工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)要求來確定。如機(jī)床中控制刀架進(jìn)刀的凸輪機(jī)構(gòu)，要求刀架進(jìn)刀時(shí)做等速運(yùn)動(dòng)，則從動(dòng)件應(yīng)選擇等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，至于行程始末端，可通過拼接其他運(yùn)動(dòng)規(guī)律的曲線來消除沖擊。對(duì)無一定運(yùn)動(dòng)要求，只需要從動(dòng)件有一定位移量的凸輪機(jī)構(gòu)，如夾緊送料等凸輪機(jī)構(gòu)，可只考慮加工方便，采用圓弧、直線等組成的凸輪輪廓。對(duì)于高速機(jī)構(gòu)，應(yīng)減小慣性力，改善動(dòng)力性能，可選用正弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律或其他改進(jìn)型的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 [5]端銑刀的刀齒切入和切出工件時(shí)，雖然切削層厚度較小，但不象周銑時(shí)切削厚度最小時(shí)為零，改善了刀具后刀面與工件加工表面之間的摩擦狀況，提高了刀具耐用度，并可減小表面粗糙度。此外，端銑時(shí)還可利用副切削刃修光已加工表面，因此，端銑可達(dá)到較小的表面粗糙度。而周銑時(shí)只有圓周刃切削，粗糙度較大。端銑時(shí)，端銑刀一般直接安裝在銑床的主軸端部，懸伸長(zhǎng)度較小，刀具系統(tǒng)的剛性較好，同時(shí)，端銑刀可方便地鑲裝硬質(zhì)合金刀片，允許的切削速度高、進(jìn)給量大，所以生產(chǎn)率高。而周銑時(shí)，圓柱銑刀安裝在細(xì)長(zhǎng)的刀軸上，刀具系統(tǒng)的剛性較端銑差，且圓柱銑刀多采用高速鋼鑄造，不能采用大的切削用量，生產(chǎn)率比端銑低。由于端銑具有以上的優(yōu)點(diǎn)，所以，在平面的銑削中，目前大都采用端銑法。但是，黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 3 頁 周銑法的適應(yīng)性較廣，可以利用多種形式的銑刀，除加工平面外還可以較方便地進(jìn)行溝槽、齒形和成形面的加工，生產(chǎn)中仍常采用。 [6]刀具失效的形式有刀具磨損和刀具破損兩大類，刀具的磨損又稱為正常磨損，刀具的破損又稱非正常磨損。 切削的過程中，刀具的磨損是必然的。當(dāng)?shù)毒叩哪p量達(dá)到一定程度時(shí)，就引起切削力、切削溫度的急劇增加，嚴(yán)重時(shí)甚至引起振動(dòng)、噪聲、切削顏色改變，導(dǎo)致刀具急劇磨損或燒壞，這直接影響工件的加工精度、表面粗糙度和加工成本。因此，研究刀具磨損原因，預(yù)防刀具過早磨損，提高刀具壽命，是切削加工中應(yīng)解決的重要課題之一。 [7]自由鍛造簡(jiǎn)稱自由鍛，是利用鍛造設(shè)備的上、下砧或簡(jiǎn)單的通用性工具直接是坯料變形的壓力加工方法。由于鍛造時(shí)，金屬在變形過程中只有部分表面受工具限制，其余表面為自由變形，故稱為自由鍛。鍛件的形狀和尺寸靠鍛工翻動(dòng)坯料及控制機(jī)器對(duì)坯料施加壓力來保證。自由鍛具有較大的通用性，能夠鍛造各種大小的鍛件。但金屬損耗大，常用于生產(chǎn)形狀簡(jiǎn)單批量小的鍛件。對(duì)于大型鍛件如冷軋輥、水輪機(jī)主軸、多拐曲軸等只能采用自由鍛，以獲得好的力學(xué)性能。因此，自由鍛在重型機(jī)器制造中占有重要的地位。 [8]刀具標(biāo)注角度是在假定運(yùn)動(dòng)條件和假定安裝條件下得到的，如果考慮合成切削運(yùn)動(dòng)和實(shí)際安裝條件，則刀具角度的參考系將發(fā)生變化，因而刀具角度也將產(chǎn)生變化，即刀具的實(shí)際工作角度不等于標(biāo)注角度。按照切削加工的實(shí)際情況，在刀具工作角度參考系中鎖確定的角度，稱為刀具工作角度。由于通常進(jìn)給速度遠(yuǎn)小于主運(yùn)動(dòng)速度，所以在一般安裝條件下，刀具的工作角度近似地等于標(biāo)注角度，如普通車削、鏜削、端削、周銑等。只有在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)引起刀具角度值變化較大時(shí)（如車螺紋或絲杠、鏟背和鉆孔時(shí)）才計(jì)算工作角度。 [9]萬能夾具用于磨削平面和圓弧面組成的各種形狀復(fù)雜的工件。磨削平面或斜面時(shí)，需將被磨削的平面或斜面回轉(zhuǎn)至水平或垂直位置，以便用砂輪的圓周或端面進(jìn)行磨削?；剞D(zhuǎn)的角度用分度盤來控制。磨削圓弧時(shí)，調(diào)整十字滑板，使被磨削圓弧面的中心與夾具中心重合，磨削時(shí)通過手輪旋轉(zhuǎn)蝸桿，使蝸輪帶動(dòng)工件回轉(zhuǎn)。采用萬能夾具成形磨削時(shí)，采用分段磨削。為使型面連接圓滑、符合技術(shù)要求，應(yīng)有正確的磨削順序。成形磨削前，首先確定水平和垂直兩方向的基準(zhǔn)面，并對(duì)基準(zhǔn)面進(jìn)行磨削。且以此基黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 4 頁 準(zhǔn)面相對(duì)移動(dòng)中心位置，然后磨削與基準(zhǔn)面直接有關(guān)的加工面、精度要求高的型面、大平面和平行于直角坐標(biāo)的面，再磨削斜面。 [10]齒輪齒條機(jī)構(gòu)可以把軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，并可以實(shí)現(xiàn)往復(fù)、轉(zhuǎn)向等功能，在各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中應(yīng)用十分廣泛，在齒輪齒條的傳動(dòng)過程中，力是通過一對(duì)齒輪齒面之間的接觸傳遞的，齒面之間復(fù)雜的接觸關(guān)系以及由此產(chǎn)生的應(yīng)力、沖擊等往往造成齒輪的失效，如輪齒折斷、齒面塑性流動(dòng)、齒面磨損、膠合等。研究齒輪失效的形式及原因，是齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。對(duì)齒輪進(jìn)行接觸模擬，可以用數(shù)值的方法計(jì)算齒輪傳動(dòng)過程中發(fā)生接觸的位置、面積、接觸力、應(yīng)力應(yīng)變的分布以及材料塑性流動(dòng)的規(guī)律，這有助于研究齒輪的失效原因，改善齒輪的設(shè)計(jì)，提高齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的效率和使用壽命。 [11]數(shù)控車床的加工功能與普通車床大體一樣，主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面。但在車削特殊螺紋和復(fù)雜回轉(zhuǎn)成形面時(shí)有其突出的特點(diǎn)。普通車床一般只能車削有限的等螺距的各種螺紋，而數(shù)控車床由于其很強(qiáng)的控制功能，不但能車削任何等螺距螺紋，而且能車削各種增節(jié)距、減節(jié)距，以及要求等節(jié)距、變節(jié)距之間平滑過渡的螺紋。在普通車床上可用樣板法或靠模法加工復(fù)雜形狀的回轉(zhuǎn)成形面，但加工精度都不高。由于數(shù)控車床具有圓弧插補(bǔ)功能，因而可直接利用圓弧插補(bǔ)指令加工任意平面曲線構(gòu)成的回轉(zhuǎn)成形面并得到較高的精度。 [12]在普通車床工作中最常見的操作是車削圓柱零件，工件準(zhǔn)備好進(jìn)行車削加工后，適合在活動(dòng)的和不活動(dòng)的中心的兩端進(jìn)行鉆和锪孔，卡爪放在一端，工件放在兩個(gè)中心之間。由卡爪驅(qū)動(dòng)工件，卡爪末尾在面板上插入一個(gè)槽（卡爪末端，適合在面板的插槽中驅(qū)動(dòng)工件） 。活動(dòng)的中心隨工件轉(zhuǎn)動(dòng)，不活動(dòng)的中心是固定的。 [13]普通車床是由兩個(gè)木制的面板或兩側(cè)板組成，水平放置，在兩個(gè)板之間有一個(gè)開放的槽；垂直于這個(gè)槽的是另外兩部分，被稱為操縱機(jī)構(gòu)。用來在兩個(gè)面板之間滑動(dòng)，也可以隨意固定在任何一點(diǎn)上。這有兩點(diǎn)，被車削的一部分是固定的，向前向后來回轉(zhuǎn)的一部分是用皮帶纏繞固定在一個(gè)圓滑桿的端點(diǎn)上，在下面通過一個(gè)腳踏板移動(dòng)。這也是一個(gè)用來承受機(jī)床和保持穩(wěn)定的停板。 [14]刨床可以用來加工水平、垂直或傾斜的大型工件平面（對(duì)于牛頭刨床來說工件太大） 。刨平面是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他基本的加工工藝，比如銑床，它可以加工各種表面。因此，黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (文 獻(xiàn) 綜 述 ) 第 5 頁 刨床和刨工已經(jīng)基本被可以刨和銑削的龍門銑床取代。 [15]參考文獻(xiàn)[1]張春輝.中國(guó)機(jī)械工程發(fā)明史[M].北京：清華大學(xué)出版社, 2004,424.[2]陳強(qiáng).機(jī)械系統(tǒng)的微機(jī)控制[M].北京：清華大學(xué)出版社, 1998,2.[3]徐峰, 李慶祥 .精密機(jī)械[M].北京：清華大學(xué)出版社,2005,32.[4]陳宗舜.機(jī)械制造業(yè)工藝設(shè)計(jì)與 CAPP 技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2004,38-39.[5]劉穎, 馬春榮 .機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2005,29.[6]羅麗萍, 京玉海 .機(jī)械制造基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2004,113.[7]王平嶂.機(jī)械制造工藝與刀具[M].北京：清華大學(xué)出版社,2005,46.[8]蒲永峰, 梁耀能 .機(jī)械工程材料[M].北京：清華大學(xué)出版社,2005,231.[9]馮之敬.機(jī)械制造工程原理.[M].北京：清華大學(xué)出版社,1999,17.[10]楊櫂, 陳國(guó)香 .機(jī)械制造與模具制造工藝學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2006,31.[11]趙騰倫.ABAQUS 6.6 在機(jī)械工程中的應(yīng)用[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2007,133.[12]傅水根.機(jī)械制造工藝基礎(chǔ).[M].北京：清華大學(xué)出版社,2004,143.[13]Johnson,H.V.Manufacturing Process[M].U.S.:Diane Publishing,1984,269-269.[14]Nicholson,J.The operative mechanic,and British machinist:being a practical display of the manufactories and mechanical arts of the United Kingdom[M].London,Printed 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