裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋殼的機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)【三維PROE零件圖】
裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋殼的機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)【三維PROE零件圖】,三維PROE零件圖,裝載,驅(qū)動(dòng),機(jī)械,加工,工藝,設(shè)計(jì),三維,proe,零件圖
華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
車輛工程專業(yè)
(工程機(jī)械方向)
姓名:
學(xué)號(hào):
指導(dǎo)老師:
2009年1月
目 錄
一 前言 1
二 橋殼的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1
2.1 主要尺寸的計(jì)算 1
2.2 其他尺寸的確定 5
2.3 校核 6
三 橋殼的加工工藝設(shè)計(jì) 8
3.1 零件分析 8
3.2 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 9
四 總結(jié) 15
參考文獻(xiàn)
附件:工藝過(guò)程卡、橋殼工程圖、橋殼三維圖、測(cè)繪圖
驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì)
驅(qū)動(dòng)橋殼的設(shè)計(jì)
一、前言
橋殼的主要作用是承受載荷,并將作用在車輪上的牽引力、制動(dòng)力、橫向力等傳遞到車架上,同時(shí)橋殼的中央又是主傳動(dòng)和差速器的殼體,裝載機(jī)在作業(yè)的時(shí)候,橋殼的受力是比較復(fù)雜的,因此必需要有足夠的強(qiáng)度橋殼
加工工藝設(shè)計(jì)整合我們所學(xué)的知識(shí)是對(duì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)的總結(jié),鞏固和加深所學(xué)知識(shí)如:《機(jī)械制造工藝》、《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)》等
二、驅(qū)動(dòng)橋殼的強(qiáng)度設(shè)計(jì)
2.1、計(jì)算主要尺寸
由力學(xué)分析和經(jīng)驗(yàn)可得危險(xiǎn)截面常常發(fā)生在副車架連接處,在裝載機(jī)發(fā)揮最大牽引力剛要提升鏟斗后輪離地時(shí)和滿載緊急制動(dòng)及在不平路面作業(yè)的時(shí)候最容易出現(xiàn),因此用這三種工況進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算先確定此截面的尺寸
2.1.1、 當(dāng)裝載機(jī)發(fā)揮最大牽引力插入并且鏟斗剛要提升時(shí),后輪離地工況。
前輪的受力狀況如圖一:
圖一
(1)前橋側(cè)車輪上反作用力Z作用在垂直平面上產(chǎn)生的彎矩:
=Z=
—車輪中心線到副車架連接中心的距離(=460mm)。
—裝載機(jī)的使用重量 (=27468N)。
—后輪離地時(shí)鏟斗的垂直載荷
=
為鏟斗重心到前橋中心的距離,取1000mm;
L為軸距取2300mm,0.6L為整車重心到前橋中心的距離;
==27468N 0.62300mm/1000mm=37.91KN
—前橋的自重(=5886N)
= Z===13.683 KN.m
(2) 由最大牽引力產(chǎn)生的水平彎矩
====11.729KN.m
-輪胎與地面的附著系數(shù)(=0.78)
其合成彎矩為:
===18.00KN.m
橋殼的彎矩應(yīng)力為:
=
—橋殼的抗彎斷面系數(shù) {=(1-) ; =}
(3)橋殼所受的牽引力引起的反作用扭矩:
===12.88KN.m
(此反作用扭矩只是簡(jiǎn)算,但是偏差不大)
—驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑 (=0.505m)
其扭應(yīng)力為:
=
—橋殼抗扭斷面系數(shù) {=(1-)}
橋殼的彎矩和扭矩合成應(yīng)力為:
==
(可由查表取0.73,=330MPa)
d88.26mm
2.1.2、裝載機(jī)滿運(yùn)行,緊急制動(dòng)時(shí)的工況。
(1)緊急制動(dòng),由地面對(duì)輪胎的垂直反作用力作用于前橋殼上的垂直彎矩
=
—裝載機(jī)滿載時(shí)的總重量 (=42183N)
—緊急制動(dòng)時(shí),前橋殼上的質(zhì)量分配系數(shù)
為制動(dòng)的時(shí)候前橋所承受的重量為
=+(aH)/L (不考慮動(dòng)載荷)
= (為整車重心到后橋的距離取0.4L)
==42183N0.4=16873.2N
a為制動(dòng)加速度 a=g=7.65N/Kg
H為整車重心高度取0.65m
=+(aH)/L
=16873.2N+(7.650.65)/2.1
=27.055KN
—前橋的自重
===4.87KN.m
(2)由制動(dòng)力產(chǎn)生的水平面內(nèi)的彎矩
=*L==0.780.460=4.81KN.m
其合成彎矩為:
===6.75 KN.m
橋殼的彎矩應(yīng)力為:
=
制動(dòng)扭矩:
==0.780.505=5.33 KN.m
其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為:
=
橋殼的彎矩和扭矩合成應(yīng)力為:
==
=58.8mm
d52.75mm
2.1.3、裝載機(jī)當(dāng)通過(guò)不平路面工況
危險(xiǎn)斷面也可能出現(xiàn)在與副車架連接處,但是此ZL15裝載機(jī)采用擺動(dòng)橋,不易產(chǎn)生載荷集中,因此出現(xiàn)危險(xiǎn)斷面的概率較小,在此不進(jìn)行計(jì)算
綜上述:d88.26mm,
考慮其作業(yè)情況復(fù)雜常常受到?jīng)_擊載荷,d取大一些,因此d=110mm,
由=0.73,可得:=80mm (以上計(jì)算參考參考文獻(xiàn)[7])
2.2、其它尺寸的確定
由主減速螺旋齒輪尺寸和最小離地間隙可決定橋包的最大尺寸為335mm
由主減速螺旋齒輪尺寸和托架尺寸可決定橋殼的大圓尺寸為263mm
橋殼兩端外圓與輪邊支承軸過(guò)盈配合,外圓尺寸為80mm,內(nèi)圓尺寸為42mm
橋殼的總長(zhǎng)度根據(jù)車架的寬度和整車寬度設(shè)計(jì)為1140mm
為了保證主傳動(dòng)在中間橋包的中心偏離橋殼中心25mm
三維模型如圖二:
圖二
最后生成工程圖紙,其橋殼的具體尺寸見(jiàn)工程圖
2.3、校核
現(xiàn)在用第三強(qiáng)度理論對(duì)危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核(只需校核第一工況)
==
=
=179.82MPa<=210 MPa (合格) (參考文獻(xiàn)[6])
現(xiàn)用有限元軟件ANSYS對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的靜力分析,看其總體的應(yīng)力分布和是否有應(yīng)力集中,從而對(duì)其再次校核。
由上面的計(jì)算可知在當(dāng)裝載機(jī)發(fā)揮最大牽引力插入并且鏟斗剛要提升時(shí),后輪離地工況其最有可能出現(xiàn)強(qiáng)度破壞,對(duì)此工況進(jìn)行分析
為了分析的需要對(duì)橋殼進(jìn)行簡(jiǎn)化和一些處理,裝上輪邊支承軸,并將輪邊支承軸末端簡(jiǎn)化成直軸且適當(dāng)加長(zhǎng),使其末端到橋殼中心的距離與輪胎中心到橋殼中心的距離相等,在輪邊支承軸末端施加載荷,垂直力=29746N,=25497.42N,牽引力引起的反作用扭矩等效到輪邊支承軸末端,即施加周向載荷F=229932.N,約束為兩支承面全約束,選用92號(hào)單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分
其應(yīng)力云圖如圖三:
圖三
此分析只關(guān)心橋殼的受力狀況并不涉及輪邊支承軸,因此上應(yīng)力云圖的輪邊支承軸應(yīng)力情況并不做考慮,有上圖可知橋殼的應(yīng)力最大處在支撐面附近,且最大應(yīng)力為291.2Mpa不超過(guò)許用應(yīng)力330MPa
三、橋殼的加工工藝設(shè)計(jì)
3.1、零件分析
3.1.1、橋殼的作用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
驅(qū)動(dòng)橋殼是裝載機(jī)的基礎(chǔ)和主要承載件之一。一方面用于支撐整個(gè)車架及其上的重量并保護(hù)主減速器、差速器及半軸等部件,另一方面固定左、右驅(qū)動(dòng)車輪的軸向相對(duì)位置。因此受力大而復(fù)雜,要求其具有足夠的強(qiáng)度與剛度。驅(qū)動(dòng)橋殼的的兩端要與輪邊支承軸過(guò)盈配合,其加工精度要求較高。橋殼的大圓孔及大圓孔端面要與托架間隙配合,其也要精加工。
3.1.2、橋殼的工藝性分析
此橋殼為整體式橋殼,經(jīng)鑄造而成。材料采用鑄鋼,切削加工性較差,加工中應(yīng)盡量避免切削速度過(guò)快。
橋殼的兩端外圓精度為IT7級(jí)同時(shí)要保證其一定的同軸度,因此其對(duì)基準(zhǔn)要求要能保證其同軸度,可以先精加工內(nèi)孔錐面用來(lái)定位,從而保證其同軸度要求
大圓孔的精度為IT9級(jí)、對(duì)兩端外圓軸線的位置度公差為Φ0.1mm,大圓端面的粗糙度要求為3.2um、與中心線的垂直度公差為0.12mm。這兩個(gè)部位也是主要配合面,其加工要求也較高,可以用已精加工過(guò)的兩端外圓定位(V形快定位),來(lái)保證精度要求
其主要技術(shù)要求如表一:
表一
技術(shù)要求項(xiàng)目
具體要求或數(shù)值
兩端端外圓精度
IT7
大圓孔精度
IT9
大圓孔位置度要求
對(duì)軸線的位置度公差為Φ0.1mm
大圓孔端面的垂直度要求
與中心線的垂直度公差為0.12mm
兩邊支承平面螺栓孔的尺寸要求
尺寸公差為0.4mm
同一支承平面螺栓孔的尺寸要求
尺寸公差為0.2mm
大圓端面的螺紋孔和定位銷孔的位置度要求
對(duì)大圓孔的軸線位置度公差為Φ0.2mm
其零件示意如圖三:
圖三
其詳見(jiàn)的零件圖見(jiàn)工程圖紙
3.2、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)
3.2.1、生產(chǎn)類型
橋殼的通用性強(qiáng)、產(chǎn)品換代更新慢,需要長(zhǎng)期生產(chǎn)或大批量生產(chǎn)。因此可以設(shè)計(jì)一些專用夾具,保證定位的準(zhǔn)確,并且提高了生產(chǎn)效率。
3.2.2、確定毛坯的制造形成
根據(jù)生產(chǎn)批量、結(jié)構(gòu)及精度要求,選用鑄造的加工方法。件需要長(zhǎng)期生產(chǎn)或大批量生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、需要加工面少和精度要求不高、材料鑄造性好。因此采用鑄造,性能符合要求,成本又低。
其毛坯如圖五:
圖五
3.2.3、切削加工性分析
橋殼采用鑄鋼鑄造而成的,其屬于難切削金屬材料。其切削加工特點(diǎn):
1.切削力大.切削加工時(shí)變形抗力大,產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形,使切削力劇增
2.切削溫度高.其具有高的熱強(qiáng)性,摩擦系數(shù)大,切削時(shí)消耗的切削變形功和摩擦功大,產(chǎn)生的熱量多
3.刀具磨損劇烈.由于其材料的本身特性決定
這些切削加工特點(diǎn)常常在切削加工過(guò)程中,造成加工表面和表層比較嚴(yán)重的加工硬化,過(guò)大的殘余拉應(yīng)力,降低加工精度和表面粗糙度
3.2.4、基準(zhǔn)的選擇
1.粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇:首先應(yīng)加工出主要定位基準(zhǔn)面,不難分析出,可以先粗加工出支承平面,后以支承平面為基準(zhǔn)精加工內(nèi)孔錐面作為主要的加工定位基準(zhǔn)。這樣定位可靠,同時(shí)方便裝恰。因此可以選擇毛坯的外圓為粗基準(zhǔn)來(lái)粗加工支承平面。
2.精基準(zhǔn)的選擇
a.精加工內(nèi)孔錐面時(shí),以支承平面為定位基準(zhǔn)。
b.粗加工和精加工兩端外圓時(shí),以內(nèi)孔錐面為定位基準(zhǔn)。
c.粗加工和精加工大圓孔、大圓孔端面時(shí),以兩端外圓為定位基準(zhǔn)。
d.半精加工支承平面、粗加工支承側(cè)面時(shí),以兩端外圓為定位基準(zhǔn)。
e.鉆孔時(shí)采用專用工裝劃線定位。
3.2.5、擬訂工藝方法:
根據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)》、《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》選擇各表面加工方法如下:
端面加工:粗銑
支承平面:粗銑—半精銑
支承側(cè)面:粗銑
兩端外圓:粗車—半精車—精車
大圓孔:粗鏜—半精鏜—精鏜
大圓孔端面:粗銑—精銑
支承平面螺栓孔:鉆孔
大圓端面螺紋孔:鉆孔—鉸孔—攻螺紋
底部油孔:锪孔—鉆孔—擴(kuò)孔—攻螺紋
測(cè)壓孔:鉆孔—攻螺紋
3.2.6、選定工藝路線:(參考文獻(xiàn)[1]、[2])
其加工工藝路線見(jiàn)表二
3.2.7、加工余量的確定
鑄件機(jī)械加工余量的估算:
A=C ?。▍⒖嘉墨I(xiàn)[1])
A— 余量 mm
B— 加工表面的基本尺寸 mm
C— 系數(shù),可查表
—鑄件的最大尺寸
現(xiàn)在對(duì)重要的加工面的加工余量進(jìn)行估算:
端外圓:A1= C=0.6**=4.7mm
大圓孔:A2= C=0.6**=5.6mm
根據(jù)零件的的尺寸精度及表面粗糙度要求,查《機(jī)械工藝手冊(cè)》得以下各加工方法的余量:
1.兩端端面的加工
粗銑端面加工余量:2.3mm ; 經(jīng)濟(jì)精度:IT11~13
2.支承平面的加工
粗銑加工余量:1.8mm ; 經(jīng)濟(jì)精度:IT11~13
半精銑加工余量:1.0mm ;經(jīng)濟(jì)精度:IT8~11
3. 支承側(cè)面的加工
粗銑加工余量:1.3mm;經(jīng)濟(jì)精度:IT11~13
4.端外圓的加工
粗車加工余量:2.5mm;經(jīng)濟(jì)精度:IT10~13
半精車加工余量:1.2mm;經(jīng)濟(jì)精度:IT8~11
精車加工余量:0.7mm; 經(jīng)濟(jì)精度:IT7~9
5.大圓孔的加工
粗鏜加工余量:3.2mm ; 經(jīng)濟(jì)精度:IT12~13
半精鏜加工余量:1.5mm;經(jīng)濟(jì)精度:IT11~12
精鏜加工余量:0.8mm ; 經(jīng)濟(jì)精度:IT7~9
6.大圓孔端面的加工
粗銑加工余量:2.5mm ;經(jīng)濟(jì)精度:IT11~13
精銑加工余量:0.9mm ;經(jīng)濟(jì)精度:IT6~8
7.螺紋孔及定位孔的加工:
鉆孔余量:10~20mm; 經(jīng)濟(jì)精度:IT10~13
擴(kuò)孔余量:0.8~1.2mm;經(jīng)濟(jì)精度:IT9~13
鉸孔余量:0.2~0.3mm;經(jīng)濟(jì)精度:IT6~9
3.2.8、 機(jī)床和刀具的選擇
根據(jù)零件的的尺寸精度及表面粗糙度要求,選擇如下機(jī)床及刀具:
龍門銑床:X2010A; 刀具:硬質(zhì)合金刀具(端銑刀)
數(shù)控車床:CNK360; 刀具:硬質(zhì)合金刀具(機(jī)夾式)
數(shù)控車床:CK6140; 刀具:硬質(zhì)合金刀具(機(jī)夾式)
鏜銑加工中心:JCS—018 刀具:硬質(zhì)合金刀具(端銑刀、機(jī)夾式雙刃鏜刀)
立銑床:X5032A 刀具:硬質(zhì)合金刀具(立銑刀)
搖臂鉆床:Z3025B; 刀具:硬質(zhì)合金刀具(麻花鉆及鉸刀)
立式鉆床:Z5025; 刀具:硬質(zhì)合金刀具(麻花鉆及鉸刀)
3.2.9、 定位誤差的分析:
以毛坯的外圓做為粗基準(zhǔn)來(lái)加工基準(zhǔn)面,后又以初次加工的基準(zhǔn)面來(lái)加工主要定位基準(zhǔn)(內(nèi)孔錐面)。在加工主要定位基準(zhǔn)(內(nèi)孔錐面)要注意其精度,要精加工,不然會(huì)對(duì)后面的主要尺寸產(chǎn)生較大誤差。
這樣基準(zhǔn)的加工和選擇保證了零件尺寸精度、粗糙度以及相互位置要求,滿足該設(shè)計(jì)的需要。
4、總結(jié)
本次課程設(shè)計(jì)是對(duì)橋殼的強(qiáng)度和加工工藝進(jìn)行了設(shè)計(jì),通過(guò)此課程設(shè)計(jì)加深和鞏固所學(xué)的機(jī)械制造和設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí),同時(shí)也是對(duì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)的總結(jié)。運(yùn)用理論知識(shí)去解決了實(shí)際問(wèn)題,強(qiáng)化了對(duì)理論知識(shí)的理解。
參考文獻(xiàn)
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[2]《機(jī)械制造工藝學(xué)》 清華大學(xué) 王先逵
[3]《機(jī)械制造常用資料及新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照手冊(cè)》 中國(guó)勞動(dòng)出版社 陳榕林
[4]《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)》 機(jī)械工業(yè)出版社 楊沿平
[5]《熱加工工藝基礎(chǔ)》 清華大學(xué)金屬工藝學(xué)教研室 嚴(yán)紹華
[6]《機(jī)械設(shè)計(jì)》 高等教育出版社 紀(jì)名剛
[7]《輪式裝載機(jī)設(shè)計(jì)》 中國(guó)建筑工業(yè) 吉林大學(xué)工程機(jī)械教研室編
[8]《輪式裝載機(jī)》 化學(xué)工業(yè)出版社 楊占敏 王智明等
[9]《機(jī)械工程手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 機(jī)械工程手冊(cè)編輯委員會(huì)
[10]《車輛工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)樹》 華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 廖水容 陸勇
黃身桂 沈劍云
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