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畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書
2008 年 3 月 1 日
畢業(yè)設(shè)計題目
管套壓裝專機
指導(dǎo)教師
俞云強
職稱
副 教 授
專業(yè)名稱
機電一體化
班級
機電50532
學(xué)生姓名
孟維明
學(xué)號
5020053219
設(shè)計要求
1. 翻譯相關(guān)英文資料。
2. 查閱與課題相關(guān)技術(shù)資料，確定設(shè)計方案。
3. 繪制零件二維工程圖。
4. 確定制造過程，并編制制造過程。。
5. 創(chuàng)建零件三維零件實體模型，并編制制造工序。
6. 安排好時間，完成設(shè)計工作。
7．整理畢業(yè)設(shè)計資料，完成答辯。
完成畢業(yè)課題的計劃安排
序 號
內(nèi) 容
時間安排
1
翻譯相關(guān)英文資料
2008-2-15至2008-2-25
2
查閱與課題相關(guān)技術(shù)資料，確定設(shè)計方案
2008-2-25至2008-3-5
3
繪制零件二維工程圖
2008-3-5至2008-3-10
4
確定制造過程，并編制制造過程
2008-3-10至2008-3-15
5
創(chuàng)建零件三維零件實體模型，并編制制造工序
2008-3-15至2008-3-20
6
安排好時間，完成設(shè)計工作
2008-3-20至2008-4-10
7
整理畢業(yè)設(shè)計資料，完成答辯
2008-4-10至2008-4-20
答辯提交資料
外文資料翻譯，畢業(yè)設(shè)計調(diào)研報告，
畢業(yè)設(shè)計說明書，相關(guān)圖紙
計劃答辯時間
2008-4-20
無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計說明書
題 目 : 管套壓裝專機結(jié)構(gòu)設(shè)計
英文并列題目 : The pipe set tube presses to pack the specialized machine structure design
學(xué)生姓名: 孟維明
專 業(yè): 機電一體化
指導(dǎo)教師: 俞云強
職 稱: 教授
畢業(yè)設(shè)計說明書提交日期 地址：
無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書
摘要：管套壓裝專機是用來代替人工壓配安裝軸、軸承和軸套的一種專用機。它通過在專機上定位兩軸套相對位置，利用電機減速機提供動力，通過皮帶輪帶動絲杠轉(zhuǎn)動，進而帶動裝有螺母的壓頭移動，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線壓入運動。采用牙嵌式安全離合器進行過載保護，壓配后在管子相應(yīng)位置通過鉆模板鉆孔。
關(guān)鍵詞：管套壓裝專機 壓入力 結(jié)構(gòu)設(shè)計
目 錄
第一章 引言 ……………………………………………………………………1
第二章 機械設(shè)計方法 ……………………………………………………………2
2.1機械設(shè)計步驟 …………………………………………………………………2
2.2方案設(shè)計 ……………………………………………………………………2
2.3技術(shù)設(shè)計 ………………………………………………………………………2
2.4針對本課題的設(shè)計思路 ……………………………………………………4
第三章 系統(tǒng)原理 …………………………………………………………………6
3.1系統(tǒng)原理及硬件框圖 ………………………………………………………6
3.2工作原理 ……………………………………………………………………6
3.3設(shè)計思路 ……………………………………………………………………6
3.3.1課題的目的與意義 ……………………………………………………6
3.3.2對機械設(shè)計基本要素的認(rèn)識 …………………………………………6
3.4設(shè)計計算 ……………………………………………………………………7
3.4.1壓入力計算………………………………………………………………7
3.4.2螺桿計算…………………………………………………………………8
3.4.3電動機的選擇……………………………………………………………9
3.4.4離合器計算與選擇………………………………………………………9
3.4.5皮帶輪的選擇 …………………………………………………………11
3.4.6軸承的選擇 ……………………………………………………………12
3.4.7螺栓強度計算 …………………………………………………………12
第四章 產(chǎn)品附圖介紹（CAD）……………………………………………………14
4.1計算機輔助設(shè)計的簡要歷史 ………………………………………………14
4.2計算機輔助設(shè)計 …………………………………………………………15
4.3CAD二維繪圖 ……………………………………………………………16
4.4CAD三維繪圖 ……………………………………………………………16
4.5計算機輔助繪圖的好處 …………………………………………………16
4.5.1速度 ……………………………………………………………………17
4.5.2準(zhǔn)確 ……………………………………………………………………17
4.5.3存儲 ……………………………………………………………………17
4.5.4傳輸 ……………………………………………………………………17
4.5.5質(zhì)量 ……………………………………………………………………17
4.5.6修改 ……………………………………………………………………17
第五章 產(chǎn)品相關(guān)部件介紹 ………………………………………………………18
5.1同步電機介紹 ……………………………………………………………18
5.1.1同步電機和異步電機的區(qū)別 …………………………………………18
5.1.2同步電機的運行原理 …………………………………………………18
5.1.3同步電機的分類 ………………………………………………………18
5.2離合器的介紹 ………………………………………………………………19
5.2.1離合器的功用 …………………………………………………………19
5.2.2離合器的分類 …………………………………………………………19
5.2.3離合器的工作原理 …………………………………………………20
5.3產(chǎn)品部分零件圖 …………………………………………………………25
V形塊 ………………………………………………………………………25
回轉(zhuǎn)壓板 …………………………………………………………………26
左離合器 ……………………………………………………………………27
管套結(jié)合件 …………………………………………………………………28
管套零件圖 …………………………………………………………………29
5.4 產(chǎn)品部分附圖（Solidworks） ……………………………………………30
5.4.1 Solidworks 的簡單介紹 ……………………………………………30
5.4.2 管套零件圖……………………………………………………………31
軸套零件圖 …………………………………………………………31
管子零件圖 …………………………………………………………32
管套裝配圖……………………………………………………………33
V型塊 …………………………………………………………………34
回轉(zhuǎn)壓板………………………………………………………………35
左離合器………………………………………………………………36
墊塊……………………………………………………………………37
第六章 結(jié)論 ……………………………………………………………………38
第七章 畢業(yè)設(shè)計總結(jié) …………………………………………………………39
第八章 致謝 ……………………………………………………………………41
參考文獻 …………………………………………………………………………42
III
無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書
第一章 引言
隨著機械行業(yè)的大發(fā)展，軸、軸承和軸套的使用也越來越廣泛，而軸與軸承、軸套的配合為過盈配合H8/r7，所需壓入力較大，且隨壓入長度增大而增大。在無縫鋼管二端要均勻壓入二軸套，且要保證二軸套相對位置，軸套壓到底后，在相應(yīng)位置要鉆攻螺孔。按照《機械設(shè)備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范（ＧＢ５０２３１－９８）》中
第５．５．１條裝配前應(yīng)測量孔和軸的配合部位尺寸及進入端倒角角度與尺寸。根據(jù)實測的平均值，應(yīng)按設(shè)計要求和本規(guī)范附錄十六選擇裝配方法。
第５．５．２條在常溫下裝配時應(yīng)將配合面清洗潔凈，并涂一薄層不含二硫化鉬添加劑的潤滑油；裝入時用力應(yīng)均勻，不得直接打擊裝配件。
第５．５．３條縱向過盈連結(jié)的裝配宜采用壓裝法。壓裝設(shè)備的壓力，宜為壓入力的３．２５～３．７５倍；壓入或壓出速度不宜大于５ｍｍ/ｓ。壓入后２４ｈ內(nèi)，不得承受負(fù)載的要求，如果使用人工裝配不但勞動強度大、效率低、定位精度低，而且滿足不了大批量生產(chǎn)要求。所以使用一個專用的管套壓裝專機以成為發(fā)展趨勢。本論文設(shè)計的專機不但可解決人工裝配時勞動強度大、效率低、定位精度低的問題，而且滿足了大批量生產(chǎn)要求。
第二章 設(shè)計
2.1 機械設(shè)計步驟
機械設(shè)計是機械產(chǎn)品生產(chǎn)的第一道工序。在設(shè)計中要求對機器的工作原理、功能、結(jié)構(gòu)、零部件設(shè)計，甚至加工制造和裝配方法都確定下來。因此，不同的設(shè)計者可能有不同的設(shè)計方案和設(shè)計步驟。但是，機械設(shè)計的共性規(guī)律是客觀存在的，需要不斷地總結(jié)和完善。機械設(shè)計的一般步驟：動向預(yù)測；方案設(shè)計；技術(shù)設(shè)計；施工設(shè)計；試生產(chǎn)。下面著重分析方案設(shè)計和技術(shù)設(shè)計。
2.2 方案設(shè)計
根據(jù)設(shè)計任務(wù)書提出的對所設(shè)計機器的工作要求，首先對能滿足工作要求的多種設(shè)計原理方案加以分析比較。由于任何工作原理都必須通過一定的運動形式來實現(xiàn)，所以這一步驟也是確定設(shè)計所需運動的方案。例如設(shè)計一臺往復(fù)運動的機器時，可采用的設(shè)計原理方案很多，有電動的，有氣動、液壓及其他組合機構(gòu)等形式的，每種形式中還有多種機構(gòu)能達到預(yù)期的運動，如齒輪齒條機構(gòu)、絲桿螺母機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)等。確定設(shè)計原理方案時，可把設(shè)計對象當(dāng)作完整的系統(tǒng)，并將它分成具有各種分功能的機構(gòu)及零件為子系統(tǒng)和元素，進行系統(tǒng)分析和機構(gòu)分析、機構(gòu)綜合和加以比較，選擇最優(yōu)方案。
在這一階段，要按選擇最優(yōu)方案所需的技術(shù)—經(jīng)濟論證來制定產(chǎn)品總體和主要部件方案，同時要確定關(guān)于工作原理、可靠性和強度的問題范圍，這些問題必須加以研究，有些要得到實驗驗證。要對不致太大影響技術(shù)任務(wù)書中規(guī)定的設(shè)計對象，它的最終主要指標(biāo)的那些結(jié)構(gòu)要素作近似計算。如果想在有接近于設(shè)計對象的實際樣機，就可以不經(jīng)過計算而擬訂各個機構(gòu)要素，但在方案設(shè)計中，為了進行于選擇最優(yōu)設(shè)計方案有關(guān)的技術(shù)—經(jīng)濟計算，必須充分精確地估計對最終結(jié)果有影響的參數(shù)。例如，在設(shè)計機械傳動裝置方案時，為了選擇傳動型式（絲桿螺母傳動，行星齒輪傳動、蝸桿傳動等），必須具有一些數(shù)據(jù)能求得要素尺寸，從而確定對比方案的重量和外廓尺寸，而其誤差對最終結(jié)果沒有很大影響。
在簡化設(shè)計中，選擇最優(yōu)方案可以與機械的使用者和對該項機械有經(jīng)驗分得人員共同商定。
在確定設(shè)計原理方案時，還必須體現(xiàn)機械工業(yè)的技術(shù)發(fā)展政策。根據(jù)機械的實際工作情況，盡量采用微電子技術(shù)和新型材料，設(shè)計機電一體化產(chǎn)品。
2.3 技術(shù)設(shè)計
在技術(shù)設(shè)計中，要擬定設(shè)計對象的總體和部件，具體確定零件的結(jié)構(gòu)，對所設(shè)計的機械產(chǎn)品提出的要求是：制造和維護經(jīng)濟，操縱方便而安全，可靠性高，使用壽命長，為了能達到這些要求，零件應(yīng)滿足一些準(zhǔn)則，簡而言之，可以用：“明確、簡單、安全”六字來表達。
所謂明確主要指結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸關(guān)系清晰，作用關(guān)系可以預(yù)測和計算，功能明確，也即能量、信息和物料的轉(zhuǎn)換與流動走向明確。一個明確的結(jié)構(gòu)應(yīng)避免產(chǎn)生附加載荷、附加變形和可能的劇烈磨損，應(yīng)盡可能見效載荷和溫度應(yīng)力引起的變形。明確的結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)產(chǎn)品預(yù)定技術(shù)功能的前提。
所謂簡單，一般是指形狀簡單，零件數(shù)少，相對運動副少，磨損件少，使用、維護、保養(yǎng)方便等。但對于具體情況要具體分析。不希望某一方面的簡單導(dǎo)致另一當(dāng)面的復(fù)雜。一旦出現(xiàn)這種情況應(yīng)予協(xié)調(diào)。
安全性包括由小到大的五個范圍：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性；功能的安全性；運行的安全性；工作的安全性和環(huán)境的安全性。這五個范圍相互之間是關(guān)聯(lián)的，應(yīng)該統(tǒng)盤考慮。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計時主要采用安全技術(shù)、間接安全技術(shù)和指示安全技術(shù)來解決產(chǎn)品的安全問題。
在上述結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則下，應(yīng)考慮技術(shù)設(shè)計中出現(xiàn)的強度、剛度、抗振性、耐磨性、工藝性等問題。如載荷的合理分配、結(jié)構(gòu)的合理傳力、運動中的穩(wěn)定性等。
操縱條件和操縱方便對機械的可靠性和勞動生產(chǎn)率有很大影響，因為很多機械產(chǎn)品的工作效果取決于人機系統(tǒng)的指標(biāo)。如產(chǎn)品在運行中噪聲大、振動強、手柄作用力大、檢查不便、變速困難等等，易導(dǎo)致疲勞，違反操作而可能引起事故。
標(biāo)準(zhǔn)化對所設(shè)計的產(chǎn)品的制造成本和運行經(jīng)濟有很大意義。實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，可使機械產(chǎn)品的成本有所降低，設(shè)計周期有所縮短，可靠性則有所提高
機械設(shè)計和繪圖是密切聯(lián)系的工作，因為機械設(shè)計是一種創(chuàng)造性的形象思維，而繪畫則是將形象思維表現(xiàn)出來的最好方法。形象思維的結(jié)果，不通過圖的表現(xiàn)總是模糊和支離的，并且難以精確無誤的傳給別人，一個有經(jīng)驗的設(shè)計者在構(gòu)思時，總是需要反復(fù)的修改初步設(shè)計總圖。
設(shè)計人員按照他所繪制的初步設(shè)計總圖，簡單計算或估算機械的各主要零件的受力、強度、形狀、尺寸和重量等，如發(fā)現(xiàn)原來所選的結(jié)構(gòu)不可行或不實際，則要調(diào)整或修改結(jié)構(gòu)，還要考慮有沒有發(fā)生過熱、過度磨損和過早發(fā)生疲勞破壞的危險部位，并采取措施解決。
在這階段，設(shè)想中的機器初步成型了，設(shè)計人員通過初步設(shè)計總圖的繪制，會發(fā)現(xiàn)各部分的形狀、尺寸和比例大小有許多矛盾，當(dāng)需要加強或改進某一方面，可能會削弱或惡化另一方面，必須權(quán)衡取舍，在各方面保持平衡以達到最佳綜合效果。這時，設(shè)計人員的經(jīng)驗起著重要作用。
在修改初步設(shè)計的總圖的過程中，還需對初步設(shè)計進行技術(shù)-經(jīng)濟分析，一般原則是：選那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、重量大的、尺寸大的、材料貴的、性能差的、技術(shù)水平低的，以及批量大的、工藝復(fù)雜的、遠(yuǎn)材料消耗高的、成品率低的那些零件進行分析，并據(jù)此修改設(shè)計，以期得到技術(shù)—經(jīng)濟指標(biāo)高的初步設(shè)計總圖。
2.4本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：針對本課題的設(shè)計思路
此次畢業(yè)設(shè)計的課題是設(shè)計一臺管子軸套壓裝專機。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在無縫鋼管二端要均勻壓入二軸套，且要保證二軸套相對位置，軸套壓到底后，在相應(yīng)位置要鉆攻螺孔，具體尺寸及要求見附圖—管套結(jié)合件圖。
分析管套結(jié)合件圖，管套結(jié)合是過盈配合，需要較大的壓入力，且要保證套和管子上螺孔的相對位置，顯然用人工壓配勞動強度太大，相互位置尺寸不易保證，使用壓裝專機勢在必行。
根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在10秒鐘內(nèi)要壓到位，工作行程為100mm，壓入速度范圍大。速度快些，效率雖會提高，但結(jié)合時沖擊會很大，尤其是在管套壓到底時，所以選擇時間為10秒完成壓套動作。
專機方案的確定，最重要的是選擇一種往復(fù)運動機構(gòu)。最常用的形式有：齒輪—齒條機構(gòu)加滾動或滑動導(dǎo)軌；絲杠螺母機構(gòu)（滑動或滾珠絲桿螺母副）；氣動或液壓傳動裝置等。原動件可采用電機—減速機，動力通過皮帶輪傳至執(zhí)行件。采用皮帶輪的好處是柔性傳動，過載時皮帶會打滑，可以起到輔助的保護作用，但不能用作經(jīng)常的安全保護使用。
二套之間的相對位置可通過定位實現(xiàn)。利用套上φ48凸臺和φ9孔及φ100端面定位，φ9孔裝入菱形銷, φ48凸臺插入定位沉孔,用這樣的類似于一面二銷的六點完全定位方式保證相對位置，其中一只套定位在壓頭上，另一只套定位于固定支座上。
根據(jù)近三年所學(xué)專業(yè)知識，通過參閱機械設(shè)計手冊、夾具設(shè)計手冊及相關(guān)圖冊資料，結(jié)合考慮專機制造成本和周期，本人擬采用的總體方案是：利用電機減速機提供動力，通過皮帶輪帶動絲杠轉(zhuǎn)動，進而帶動裝有螺母的壓頭移動，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線壓入運動。
由于軸套與軸之間的配合為過盈配合H8/r7，所需壓入力較大，且隨壓入長度增大而增大，當(dāng)軸套壓到底時，壓入力會瞬間急增，為保護電機，需采用安全離合器進行過載保護，利用其可調(diào)整保護壓力，以限定最大壓入力。
管子由V型塊定位，考慮到管、套在壓入前定位的同心度要求很高，否則可能會出現(xiàn)壓不進的現(xiàn)象，故采用高度可調(diào)V型塊，以降低對專機零件加工的精度要求，可使專機裝配、調(diào)試簡單、方便，節(jié)約成本。針對管子較長，剛性較差，為防止二端施壓時管子受力失穩(wěn)而中間拱起，采用回轉(zhuǎn)壓板通過一滾輪（軸承）對其中間部位壓緊。
絲杠支承可采用滑動軸承和單向推力軸承組合，或采用深溝球軸承和單向推力軸承組合，但考慮到專機工作時徑向力較小而軸向力很大，為減小摩擦力、延長使用壽命，選擇后者的支承方式。
根據(jù)管套結(jié)合件圖，在專機上相應(yīng)位置安裝鉆模板。當(dāng)安全離合器開始打滑，操作工即停止電機。此時用手槍鉆通過鉆模板進行鉆孔，然后啟動電機反轉(zhuǎn)退回壓頭到位后停止，再卸下工件進行人工或機動攻絲。
減速機的輸出轉(zhuǎn)速要和壓頭移動速度相配，即要選擇相應(yīng)的絲桿螺距。減速機應(yīng)選用國產(chǎn)著名品牌，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。如選擇不到相應(yīng)產(chǎn)品，也可自行設(shè)計、制造。
該設(shè)計方案經(jīng)慎重考慮，多方論證，應(yīng)是切實可行的。當(dāng)然可采用滾珠絲桿螺母副加滾動導(dǎo)軌的形式，磨損小，壽命長，傳動效率更高，但制造成本也會大幅提高。
該專機可解決人工裝配時勞動強度大、效率低、定位精度低的問題，可滿足大批量生產(chǎn)要求。
第三章 系統(tǒng)原理
3.1 系統(tǒng)原理及硬件框圖
管子軸套壓裝專機利用電機減速機帶動絲杠螺母的傳動方式，通過絲杠螺母結(jié)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線壓入運動的原理在無縫鋼管二端均勻壓入二軸套，且保證二軸套的相對位置。系統(tǒng)硬件框圖如（圖一）
動力機構(gòu)
傳動機構(gòu)
執(zhí)行機構(gòu)
圖一
3.2 工作原理
先通過定位實現(xiàn)二套之間的相對位置。通過高度可調(diào)V型塊來保證管、套在壓入前定位的同心度，用回轉(zhuǎn)壓板通過一滾輪（軸承）對管子中間部位壓緊防止二端施壓時管子受力失穩(wěn)而中間拱起。對安全離合器進行調(diào)整以限定最大壓入力從而保護電機
電機開始旋轉(zhuǎn)
打開電機開關(guān) 減速機 輸出轉(zhuǎn)速要和壓頭移動速度相配轉(zhuǎn)速 皮帶輪 皮帶輪旋轉(zhuǎn) 絲杠支承 絲杠轉(zhuǎn)動 裝有螺母的壓頭 移動 軸套壓入 到達指定位置 安全離合器 打滑 操作工即停止電機
3.3 設(shè)計思路
3.3.1 課題的目的與意義
此課題的目的是讓我們更好地掌握機械設(shè)計的內(nèi)容和方法，能正確、合理地選用設(shè)計參數(shù)、機械結(jié)構(gòu)；學(xué)會利用廠家提供的產(chǎn)品樣本合理選擇配套件；提高查閱設(shè)計手冊和正確使用標(biāo)準(zhǔn)的能力，尤其是利用計算機進行輔助設(shè)計的能力。通過這次工作前的適應(yīng)性訓(xùn)練，為今后從事專業(yè)工作打下良好的基礎(chǔ)。
3.3.2 對機械設(shè)計基本要素的認(rèn)識
機械設(shè)計首先要保證的是產(chǎn)品的功能及其可靠性，并保證產(chǎn)品有良好的工藝性。機械設(shè)計是一項創(chuàng)造性的勞動，新穎的設(shè)計要求有新的構(gòu)思，對此，設(shè)計人員一方面應(yīng)大膽地采用新理論和新結(jié)構(gòu)，另一方面也要總結(jié)經(jīng)驗采用原有的成功的技術(shù)和結(jié)構(gòu)。設(shè)計的過程是一個探索的過程，在設(shè)計的起始階段，應(yīng)該允許發(fā)揮創(chuàng)造性而不受各種約束。即使發(fā)生許多不切實際的設(shè)想，也沒關(guān)系，這可以在設(shè)計的早期，在繪制圖樣以前加以糾正。通常要有幾套設(shè)計方案，要在各方面對這些方案進行對比，從中選擇最佳方案。最后選定的方案可能是各套方案中最好部分的組合，也可能是未被接受方案中的某個構(gòu)思。
產(chǎn)品要便于使用和減輕人的勞動強度。設(shè)計人員要使所設(shè)計的機器適應(yīng)人，就必須考慮人的操作特征，其中包括：工作場所的空間分配，通風(fēng)條件，色彩和照明，手柄、開關(guān)及踏腳的位置和尺寸，操作人員的體力，安全保護，操作人員的心理和習(xí)慣等。
機械設(shè)計的起始階段，設(shè)計人員要對產(chǎn)品是否為社會所需要，有無競爭力，有無銷路，是否經(jīng)濟，盈利多少等問題與管理人員、銷售人員磋商。
如上所述，機械設(shè)計涉及工程技術(shù)的各個領(lǐng)域。這些領(lǐng)域中所涉及到的基本要素有：材料、強度、撓度、剛度、穩(wěn)定度；摩擦、磨損、潤滑；形狀、尺寸、表面加工、體積、重量、風(fēng)格；溫度、噪音、腐蝕；可靠性；控制；實用、安全、價格；以及維修等。
3.4 設(shè)計計算
3.4.1 壓入力計算：
1.1最大過盈
根據(jù)裝配圖上技術(shù)要求，管子與軸套的配合要求是 H8/r7
所以最大過盈δmax
δmax=59μm
1.2所需軸向壓入力P作用(千克)
根據(jù)裝配圖上技術(shù)要求，軸套兩端的最大壓入長度l為100mm
p=P/fπdl P= fπdl其中f取0.08
注：d1：包容面直徑，f：摩擦系數(shù)
1.3配合面壓強p計算
配合件材料不同:Pmax={δmax/[d×(c1/e1)+(c2/e2)]}×10-4 公斤/厘米
被包容件Q235
包容件HT200
C1=[1+(d1/d) 2]/[1-(d1/d) 2]- u 1
C2=[1+(d/d2) 2]/[1-( d/d2) 2]+ u 2
注: d配合面公稱直徑 d=40mm=4cm
d1被包容件內(nèi)孔直徑 d1=32mm=3.2cm
d2包容件外徑 d2=50mm=5cm
u1被包容件的波松比 見表1-7 P4
u1=0.24--0.28 取u1=0.25
u2包容件的波松比 見表1-7 P4
u2=0.23--0.27 取u2=0.25
l配合長度 l=50×2=100mm=10cm 公斤/厘米2
E1被包容件的彈性模數(shù) 見表1-7 P4
E1=(2.0--2.1)× 106 取E1=2×106
E2包容件的彈性模數(shù) 見表1-7 P4
E2=(1.15--1.60)× 106 取E1=1.5×106
C1={[1+(32/40)2]/ [1-(32/40)2]}-0.25=4.3
C2={[1+(40/50)2]/ [1-(40/50)2]}+0.25=4.8
Pmax=59/{4×[4.3/(2× 106)+4.8/(1.5× 106)]}× 10-4
=2.76 公斤/厘米2
P=p/fπdl
=2.76×0.08×π×40×100
=2773 kg →取P=3000公斤(max)
3.4.2 螺桿計算：
2.1螺桿中徑 (機械設(shè)計手冊第二卷 表15 2-3)
螺桿中徑d2=ζ× [f/φ(p)] 1/2
梯形齒ζ=0.8 整體式螺母φ=1.5
P—許用壓強 見機械設(shè)計手冊第二卷表15 2-9
螺桿的材料為45鋼 螺母的材料為青銅
查設(shè)計手冊得P=20Mpa
由上面計算得到最大的軸向載荷F=pg=30000N
由以上條件計算得：d2=ζ[f/φ(p)] 1/2=0.8×[30000/(1.5×20)] 1/2=25.3
根據(jù)機械設(shè)計手冊查標(biāo)準(zhǔn)取中徑為標(biāo)準(zhǔn)值
得中徑d2=27mm Tr=30×3
2.2驅(qū)動轉(zhuǎn)矩
驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T1=F× d2/2tan(φ+ρ′)
軸向載荷F為30000N
螺桿中徑d2=27mm
螺紋升角φ=arctan[l/(πd2)]≤ρ′
當(dāng)量摩擦角ρ′=arctan[μs/cosα/2]
注：l為導(dǎo)程 l =3
ρ′為當(dāng)量摩擦角 μs螺旋副摩擦系數(shù)
見機械設(shè)計手冊第二卷表15 2-8
螺旋副摩擦系數(shù)Us為0.08--0.1 取μs=0.08
通常使螺紋升角φ≤4o30′ α 標(biāo)準(zhǔn)值為30o
螺紋升角φ=arctan3/27π=2o
當(dāng)量摩擦角ρ′=arctan0.08/cos15o=4.6o
驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T1=F×( d2/2)tan(φ+ρ′)
=(30000×27/2×tan6.6o)/1000
=30×13.5×tan6.6o
=47N·m
要求10S內(nèi)壓入，根據(jù)管套結(jié)合件圖，可知壓入行程為100mm ，空行程取為20mm，由于絲桿的螺距為3mm，則絲桿在10秒內(nèi)要轉(zhuǎn)120/3=40轉(zhuǎn)。
則螺桿轉(zhuǎn)速為 40×6=240（轉(zhuǎn)／分）
3.4.3 電動機的選擇
電機功率Pw= Tn/9.55（kw）
=[（47×240）/9.55]×10-3
=1.2 kw
注：轉(zhuǎn)矩Tn=驅(qū)動轉(zhuǎn)矩×轉(zhuǎn)速
根據(jù)計算的電動機功率P=1.2KW，以及離合器完全脫開時的扭矩Tc1=100 N·m，所以選擇P=3KW的電動機，型號為14B5.6-D100LBH.4G表見《德森江浪CR3系列二成速電機》P14
3.4.4 離合器計算與選擇（機械設(shè)計手冊第二卷）
4.1彈簧壓力計算：
F=2Tc/D[tan(α-ρ) –D/dμ]
注：Tc離合器的計算轉(zhuǎn)矩 N·mm
Tc=(1.35--1.4)T
D牙工作面的計算直徑
計算壓力時，取過載扭矩Tc1=62N·m
完全脫開時 Tc1=100 N·m
α一般為45o，ρ為4o--5o 取ρ=5o
μ：鍵與花鍵連接的摩擦系數(shù)取μ=0.15
d：周直徑或滑動半離合器孔徑 D=100mm,d=25mm
過載時的彈簧壓力F1=2Tc1/D[tan(α-ρ) –D/dμ]
=[（2×62×103）/100]×[tan(45o-5o)-100/25×0.15]
=296N
完全脫開時彈簧壓力F2=2Tc2/D[tan(α-ρ) –D/dμ]
=[（2×100×103）/100]×(tan(45o-5o)-o-100/25×0.15)
=478N
則每根彈簧壓力：初壓力F1′=296/6=49N
終壓力F2′=478/6=80N
取彈簧的初壓力F0=（0.85--0.9）F（取F0=0.9F）
=0.9×49=44N
4.2彈簧設(shè)計（機械設(shè)計手冊第二卷）
按結(jié)構(gòu)尺寸，選確定彈簧中徑D=12mm 鋼絲直徑d=1.6mm
安裝高度H1=36mm 安裝載荷P1=44N
從安裝高度壓縮8mm后，壓縮載荷P2=80N
⑴材料：碳素鋼彈簧鋼絲Ⅱ（C級）
⑵許用切應(yīng)力 查機械設(shè)計手冊第二卷表7.1-5
得σb=1810Mpa ，[τ]=0.35σb=633.5 Mpa
⑶求直徑d
初定旋轉(zhuǎn)比：C=D/d=12/1.6=7.5
查機械設(shè)計手冊第二卷圖7.1-4 P7-10 得K=1.2
則?d=1.6(KCP/[τ])1/2
=1.6[(1.2×7.5×44)/633.5] ?
=1.24 取d=1.6與實際相近
⑷彈簧剛度P′要求：
P′=(p2-p1)/(f2-f1)=(80-44)/8=4.5N/mm
⑸彈簧有效圈數(shù)n
n=Gd4/8D3 P′
注：G切邊模量 見機械設(shè)計手冊第二卷表7.1-4
G=79×103μPa
n=（79×103×1.64）/（8×123×4.5）=8
⑹總?cè)?shù)n1=n+ n2=10(圈4)
⑺彈簧剛度P′= Gd4/8D3 n=(79×103×1.64)/(8×123×8)=4.7N/mm 基本相符
⑻彈簧安裝變形量：F1=P1/ P′=44/4.7=9（mm）
⑼自由高度：H0=H1+F1=36+9=45（mm）
⑽變形量F1F2 H1=36mm，F(xiàn)1=9mm，F(xiàn)2=F1+8=17mm
⑾ 負(fù)荷P1P2：安裝負(fù)荷P1= P′F1=4.7×9=42.3（N）
完全脫開時P2=4.7×9=79.9（N）
接近題意
⑿壓并高度Hb: Hb=n1d=10×1.6=16(mm)
⒀節(jié)距t: t= (H0-1.5d)/n=(45-1.5×1.6)/8=5.4
⒁壓并變形量Fb=H0-Hb=45-16=29(mm)
4.3 離合器的選擇
選擇梯形牙嵌式安全離合器，牙的工作面為平面工作面，牙形角為30--45o，半離合器上牙的工作面應(yīng)有較高的硬度，以提高耐磨性和承受沖擊載荷的能力常用20Cr經(jīng)滲碳淬火56--62HRC，或40Cr淬火至56--57HRC，牙嵌式安全離合器，其壓緊裝置由若干小的壓緊彈簧組成，能傳遞較大的極限轉(zhuǎn)矩，與軸用鍵聯(lián)接。表見P22-238
3.5 皮帶輪的選擇
根據(jù)傳遞功率P=3KW，轉(zhuǎn)速250轉(zhuǎn)/分
利用插入法見《機械設(shè)計手冊》卷（二）P14-18表，則皮帶輪Dd1=160mm，
則選用 SPB型窄V帶,單根傳遞的功率為1.5kw,我們計算得到的功率為3kw，所以選兩根皮帶。
V帶輪輪廓尺寸(基準(zhǔn)寬度制):基準(zhǔn)寬度Bd=14mm，基準(zhǔn)線上槽深ha=4mm，基準(zhǔn)線下槽深hf=12mm,槽間距e=19mm，第一槽對成面至端面的最小距離f=12mm,槽間距離及極限偏差為±0.8mm，帶輪寬B=（Z-1）e+2f(2-輪槽數(shù))=43mm
外徑da=dd+2ha=168mm
輪槽角φ=34o，其極限偏差為±0.5
3.6 軸承的選擇
根據(jù)《機械設(shè)計手冊》 第三卷 第六章
根據(jù)最大受力為3000千克，所以選擇單向推力球軸承：
根據(jù)表20.6-22, 基本尺寸d=30 基本載荷Ca=28﹐得:軸承代號為51206
d=30 D=52 T=16 da=43 Da=39 ra=0.6
根據(jù)表20.6-22, 基本尺寸d=25 基本載荷Ca=15.2,得:軸承代號為51105
d=25 D=42 T=11 da=35 Da=32 ra=0.6
3.7 螺栓強度計算(機械設(shè)計手冊第二卷)
根據(jù)裝配圖可得支座(二)的受翻轉(zhuǎn)力矩螺栓所受的軸向力為FD
轉(zhuǎn)矩T=FD L0 （公式見機械設(shè)計手冊第二卷P6-32）
根據(jù)受力平衡得T=PL
注：L0為螺栓中心到作用面的距離 L0=63mm
L為中心到底面的距離 L=100mm
P為軸向壓入力 P=3000kg
即 FD L0 = PL
FD =PL/ L0
=3000×100/63
作用應(yīng)力 σ=4×1.3 FD/πd12<[σ]
注：d1 螺紋小徑
σ 作用應(yīng)力
[σ] 許用應(yīng)力
根據(jù)螺栓材料Q235-A得[σ]為240Mpa
根據(jù) σπ=4×1.3 FD/πd12<[σ]
得 d1>{4×1.3 FD/π[σ]}1/2
代入值得 d1> 7mm
則可以取 d1= 12mm
即螺栓直徑為12mm滿足強度要求
第四章 產(chǎn)品附圖介紹（CAD）
4.1 計算機輔助設(shè)計的簡要歷史
在我們講述的CAD的基本理論之前，先說說它的簡史是比較合適的。CAD是計算機時代的產(chǎn)品。它從早期的計算機繪圖系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的交互式計算機圖形學(xué)。兩個這樣的系統(tǒng)包括：麻省理工學(xué)院的 SAGE PROJECT 及 SKETCHPAD。SAGE PROJECT旨在開發(fā)CRT顯示器及操作系統(tǒng)。SKETCHPAD是在 SAGE PROJECT下發(fā)展起來的。CRT顯示和光筆輸入用于與系統(tǒng)進行交互操作。CAD與出次出現(xiàn)的NC和APT（自動編程工具）碰巧同時問世。后來，X-Y繪圖儀作為計算機繪圖的標(biāo)準(zhǔn)硬拷貝輸出裝置使用，一個有趣的現(xiàn)象是X-Y繪圖儀與NC鉆床具有相同的機構(gòu)，除了繪圖筆被NC機床上的主軸刀具替代之外。
開始，CAD僅僅是一個帶有內(nèi)置設(shè)計符號的繪圖編輯器，供用戶使用的集合元素只有直線、圓弧、以及兩者的組合。自由曲線幾其曲面的發(fā)展，如昆氏嵌面、貝塞爾嵌面以及B-樣條曲線，使CAD系統(tǒng)可用于復(fù)雜曲線及曲面設(shè)計。三維CAD系統(tǒng)允許設(shè)計者步入三維設(shè)計空間。由于一個三維模型包含了NC 刀具路徑編程所需要的足夠信息，所以能夠開發(fā)CAD與NC之間聯(lián)系的系統(tǒng)。所謂交鑰匙的CAD/CAM系統(tǒng)便是根據(jù)這一概念開發(fā)的，并從20世紀(jì)70年代至80年代流行起來。
20世紀(jì)70年代，三為實體建模的發(fā)明標(biāo)志著CAD一個新時代的開始。過去的三維線框模型僅用邊界來表達一個物體。這在某種意義上是含糊的，一個簡單的模型可能有幾種解釋。同時也無法獲得一個模型的體積信息。實體模型包含完整的信息，因此，它不僅可以用來生成工程圖，而且也可以在同一模型上完成工程分析。后來，開發(fā)了許多商業(yè)系統(tǒng)和研究系統(tǒng)。這些系統(tǒng)中相當(dāng)多的是基于PADL和BUILD系統(tǒng)。盡管它們在表達上是強有力的，但仍然存在許多缺陷。例如，這種系統(tǒng)具有較強的計算能力和內(nèi)存需求，非常規(guī)的物體建模方式以及標(biāo)注公差能力的缺乏，這一切已阻礙了CAD的應(yīng)用。直到20世紀(jì)80年代中期，實體建模開始介入設(shè)計環(huán)境。今天實體建模的應(yīng)用如同繪圖和線框模型應(yīng)用一樣普遍。
在個人計算機上，CAD一走向大眾化。這種發(fā)展使CAD應(yīng)用面廣并且很經(jīng)濟。CAD原本作為一種工具僅被航空和其它主要工業(yè)企業(yè)使用。諸如AutoCAD、Versa CAD、CADKEY等個人機CAD軟件包的引入，使小型公司乃至個人可以擁有并使用CAD系統(tǒng)。到1988年為止一銷售10萬個以上的PC CAD軟件包。今天，基于個人計算機的實體模型的PC CAD易于獲得，并且銷售變得更為普及。由于微型計算機的發(fā)展使得個人能夠承受四體模型需要的大量計算負(fù)荷，所以如今許多實體模型在計算機上運行，并且作為平臺已不成一個問題。隨著標(biāo)準(zhǔn)圖形用戶界面的發(fā)展，CAD系統(tǒng)可以很容易地從一臺計算機想另一臺計算機傳送，大多數(shù)CAD系統(tǒng)都能夠在不同的平臺上運行。在大型計算機、工作站和基于個人計算機的CAD系統(tǒng)之間幾乎沒有區(qū)別。
計算機輔助設(shè)計的結(jié)構(gòu)
一個CAD系統(tǒng)包含三個主要部分：
（1）硬件 計算機及輸入/輸出裝置。
（2）操作系統(tǒng)軟件。
（3）應(yīng)用軟件 CAD軟件包
硬件主要用于支持軟件功能。在CAD系統(tǒng)中使用著種類繁多的硬件。操作系統(tǒng)軟件是CAD應(yīng)用軟件與硬件之間的界面。操作系統(tǒng)軟件管理著硬件運行并提供許多諸如創(chuàng)建和取消操作任務(wù)、控制任務(wù)的進程、在任務(wù)間分配硬件資源、提供通向軟件資源，如文件、編輯器、編譯和應(yīng)用程序的通道等基本功能。這不僅對CAD軟件很重要，而且對非CAD軟件也很重要。
應(yīng)用軟件是CAD系統(tǒng)的核心。它由二維和三維建模、繪圖、工程分析等程序完成。一個CAD系統(tǒng)的功能邊建立在應(yīng)用軟件中。正是應(yīng)用軟件使一種CAD軟件包區(qū)別于另一種，通常應(yīng)用軟件是依賴于操作系統(tǒng)的。要把在一個操作系統(tǒng)上運行的CAD系統(tǒng)移到另一個操作系統(tǒng)上，并不像編譯軟件那樣微不足道。因此也必須注意操作系統(tǒng)。
4.2 計算機輔助設(shè)計
在二維繪圖領(lǐng)域中計算機輔助設(shè)計給了設(shè)計者去嘗試幾個可行的解決方案的能力。通常還需要某些形式的設(shè)計分析計算，而為了這一任務(wù)已經(jīng)編寫了許多程序。計算機為設(shè)計者對所建議的各種機構(gòu)設(shè)計的分析和為最終設(shè)計準(zhǔn)備正式繪圖提供了強有力的工具。
計算機方法能夠提供比傳統(tǒng)的餓紙和筆的餓方法 有意義、更大成本節(jié)約的優(yōu)點，但是一個CAD系統(tǒng)并不僅僅是一個電子繪圖板。計算機繪圖系統(tǒng)可使設(shè)計者設(shè)計出既快又準(zhǔn)確的圖形，并且很容易修改。當(dāng)涉及到重復(fù)性的工作時，會戲劇性的產(chǎn)生復(fù)制產(chǎn)品，因此標(biāo)準(zhǔn)圖形只要一次構(gòu)建成功，就可以從圖庫中取出。剪切和粘貼技術(shù)作為節(jié)約勞動力的輔助工具被使用。當(dāng)幾個分項目設(shè)計人員從事同一工程時，要建立中心數(shù)據(jù)庫，使得由某一個人繪的細(xì)節(jié)圖可以很容易地合并到其他不同的裝配圖中。中心數(shù)據(jù)庫也可以作為標(biāo)準(zhǔn)參考零件庫使用。
有限元是一項成熟的應(yīng)力分析技術(shù)，它多被土木工程和機械工程所采用。它由將結(jié)構(gòu)劃分成有限的小單元組成，并計算每一個單元之間的作用力。如果被分割的餓單元空間足夠小，就能對一個結(jié)構(gòu)后實體的內(nèi)部應(yīng)力獲得一個好的估計。這些計算機技術(shù)慣用于大型結(jié)構(gòu)物的設(shè)計，諸如船體、橋梁、飛機機身和還面油井平臺。汽車工業(yè)使用類似的方法來設(shè)計和制造車身。
4.3 CAD二維繪圖
CAD使多視圖的二維繪圖成為可能，視圖空間可以從微米到米的比例范圍無限變化。它提供給機械設(shè)計師放大的功能，即使在恰當(dāng)配合的餓裝配零件中最小的元件也能看清楚，設(shè)計程序甚至能自動辨認(rèn)CAD裝配圖中的潛在問題。針對具有不同特征的零件，如運動的或靜止的，在顯示時可以被指定成不同顏色。為了有利于工程設(shè)計的變化，可使用帶有自動尺寸變化的系統(tǒng)對零件進行尺寸標(biāo)注。
4.4 CAD三維繪圖
隨著三維建模的出現(xiàn)，設(shè)計者具有了更多的自由度。他們可應(yīng)生成三維零件圖并且可以無限制的修改可以獲得所許的結(jié)果。通過無限元分析，應(yīng)力見到計算機模型上，并且以圖形化的方式顯示起結(jié)果，在產(chǎn)品物理模型真正生產(chǎn)之前，對設(shè)計中的任何內(nèi)在問題給設(shè)計者一個快速的反饋。
三維模型可用線框、曲線或?qū)嶓w方式生成。在線框模型中，直線和圓弧構(gòu)成了模型邊界。結(jié)果是一個可以從任何位置觀察的三維模型，但仍只是一個框架形式。創(chuàng)建曲面猶如在骨架上包上皮。一旦這樣生成后，模型就可以被渲染，使得圖形看上去更逼真。曲面模型普遍用于構(gòu)件板金的展開和重疊以用語制造。
實體模型是最復(fù)雜的建模層次，并且用于建立實體模型的程序在一段時期內(nèi)只用在大型計算機上。只有近年來微型計算機才達到這個能力水平，也可運行復(fù)雜的算法，生成實體模型。計算機“認(rèn)為”實體模型是一種句有實體質(zhì)量的模型，所以它可被“鉆控”“加工”“焊接”，好像它是一個實際的零件。它能夠由任何材料構(gòu)成并顯示其材料特性，因此，能夠進行質(zhì)量計算。
4.5 計算機輔助繪圖的好處
用計算機完成繪圖幾設(shè)計任務(wù)的好處是令人難忘的：提高速度、提高準(zhǔn)確度、減少硬拷貝存儲空間及易于恢復(fù)信息、加強信息傳輸能力、改善傳輸質(zhì)量和便于修改。
4.5.1 速度
工業(yè)用計算機能以平均每秒3300萬次完成一項任務(wù)；更新的計算機其速度更快。用計算機計算零件的變形 量是一個重要的功績。當(dāng)理論上的載荷加到零件上時、通過計算機進行有限元分析或者在監(jiān)視器上顯示一個城市的整體規(guī)劃時，這兩者都是既費時又計算量大的任務(wù)。AUTO CAD軟件可根據(jù)需要多次復(fù)制所許模型的形狀和集合尺寸，快速自動地進行剖面填充幾尺寸標(biāo)注。
4.5.2 準(zhǔn)確
Auto CAD 程序依據(jù)操作系統(tǒng)幾計算機平臺每點具有14位的精度。這在用數(shù)學(xué)計算諸如一個圓的線段、程序必須圓整線段數(shù)時是十分重要的。
4.5.3 存儲
計算機在能夠在物理空間中存儲上千幅圖，這空間能夠存儲上百幅手工圖。而且計算機能夠很容易的搜索和找到一幅圖，只要操作者擁有正確的文件名。
4.5.4 傳輸
由于計算機的數(shù)據(jù)是以電子的形式存儲，它能被送到各種位置。最明顯的位置是監(jiān)視器。計算機可以在屏幕上以不同方式顯示數(shù)據(jù)，如圖形，并方便的將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可讀圖形。這些數(shù)據(jù)也可被傳送給繪圖機，打印出常見的圖形，通過直接連接到計算機輔助制造機床或由電話線傳輸?shù)降厍虻娜魏蔚胤健Ｄ憧梢圆辉诿皳p壞或丟失的餓危險去郵件圖紙，現(xiàn)在圖紙可以通過電信網(wǎng)立即發(fā)送到目的地。
4.5.5 質(zhì)量
計算機總是從最初生成的數(shù)據(jù)形式保存數(shù)據(jù)。它可以不顧疲勞的不斷地重復(fù)同一個數(shù)據(jù)輸出。線型將總是鮮明和清晰的，具有一致的線寬。而文本也總是清晰明了的。計算機不會改變輸出質(zhì)量，因為計算機不會像人那樣因周末的交游或深夜觀看娛樂節(jié)目而疲勞。
4.5.6 修改
計算機以某種便于修改的形式存儲數(shù)據(jù)并且不斷的提供反饋給用戶。某些圖形一旦畫成，它就不必再畫，因為物體可以被復(fù)制、延伸、改變尺寸，并且在不重復(fù)畫的情況下，可以多種形式加以修改。
除了最初購買CAD工作站的花費，CAD的唯一缺點是它是一個小軟件，而它能容易被克服。由于圖形是以電子格式存儲而不是圖紙格式，所以有可能會容易的刪除繪圖文件。這就是為什么強調(diào)要培養(yǎng)自己一個好的繪圖習(xí)慣以避免意外的刪除繪圖文件。一盎司的保護等于一磅的治療。如果你按照正確的順序操作，則有很多種成功恢復(fù)文件的方式。如此輕松！
第五章 產(chǎn)品相關(guān)部件介紹
5.1 同步電機介紹
5.1.1 同步電機和異步電機的區(qū)別
v ①轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)
v 感應(yīng)電機: 三相雙層疊繞組或其他交流繞組
籠式繞組,構(gòu)成閉合回路
v 同步電機: 多為同心式繞組，外接直電源
②轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系
③繞組中的電流
④氣隙大小的差別
5.1.2 同步電機的運行原理
v 當(dāng)勵磁繞組通以直流電之后，建立恒定的磁場，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n時，定子的導(dǎo)體感應(yīng)交流電動勢，其頻率是
5.1.3 同步電機的分類
v ①按運行方式和功轉(zhuǎn)換方向：同步發(fā)電機
同步電動機
同步調(diào)相機
v ②按結(jié)構(gòu)分 旋轉(zhuǎn)磁極式
v 旋轉(zhuǎn)電樞式(小容量)
v ③按磁極的形狀分： 隱極機
v 凸極機
v ④按原動機的類別分：汽輪發(fā)電機
水輪發(fā)電機
柴油發(fā)電機
燃汽輪發(fā)電機
風(fēng)力發(fā)電機
v 汽輪發(fā)電機——轉(zhuǎn)速高、離心力大(p=1,p=2)——隱極式
v 水輪發(fā)電機——轉(zhuǎn)速低、極數(shù)多——凸極式
5.2 離合器的介紹
5.2.1 離合器的功用
離合器的功用是防止傳動系過載。當(dāng)汽車進行緊急制動時，若沒有離合器，則發(fā)動機將因和傳動系剛性相連而急劇降低轉(zhuǎn)速，因此其中傳動件會產(chǎn)生很大的慣性力矩（數(shù)值可能大大超過發(fā)動機正常工作時所發(fā)出大最大轉(zhuǎn)矩），對傳動系造成超過其承載能力的載荷,而是其機件損壞。有了離合器，便可依靠離合器主動部分和從動部分之間可能產(chǎn)生的相對運動以消除這一危險。
5.2.2 離合器的分類
摩擦離合器根據(jù)從動盤的數(shù)目可分為單盤離合器、雙盤離合器和多盤離合器。采用若干個螺旋彈簧作壓緊彈簧，并沿摩擦盤圓周分布的離合器稱為周布彈簧離合器。僅具有一個或兩個較強力的螺旋彈簧，并安置在中央的離合器則稱為中央彈簧離合器。還有一種采用膜片彈簧作為壓緊彈簧的，稱為膜片彈簧離合器。
5.2.3 離合器的工作原理
3．1圖3-1所示為摩擦離合器中的兩種壓緊彈簧（膜片彈簧和螺旋彈簧）的彈性特性，在離合器蓋總成中的螺旋彈簧處于壓緊狀態(tài)，其彈性特性的曲線如圖中曲線1所示。膜片彈簧彈性特性曲線如圖中曲線2所示。假如所設(shè)計的兩種離合器的壓緊力均相同，即壓緊力均為,軸向壓緊變形量為。當(dāng)摩擦片磨損量達到容許的極限值時，彈簧壓縮變形量減小到。此時螺旋彈簧壓緊力便降低到〈，兩值相差較大，將使離合器中的壓緊力不足而產(chǎn)生滑磨，而膜片彈簧壓緊力則只降低到與相差無幾的，使離合器仍能可靠得工作。當(dāng)離合器分離時，如兩種彈簧的進一步壓縮均為，由圖可知，膜片彈簧所需的作用力為不螺旋彈簧所需的作用力減小約20%?？梢姡て瑥椈呻x合器操縱輕便。
圖3-1離合器兩種壓緊彈簧的彈性曲線
顯然在離合器中采用膜片彈簧作壓緊彈簧有很多優(yōu)點。首先，膜片彈簧具有壓緊彈簧和分離杠桿的作用，使得離合器的結(jié)構(gòu)大為簡化，質(zhì)量減小，并顯著得縮短了離合器的軸向尺寸。其次，由于膜片彈簧與壓盤以整個圓周接觸，使壓力分布均勻，摩擦片的接觸良好，磨損均勻。另外，由于膜片彈簧具有上述的非線性彈性特性，故能在從動盤摩擦片磨損后，仍能可靠得傳遞發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩，而不產(chǎn)生滑磨。離合器分離時，使離合器踏板操縱輕便，減輕駕駛員的勞動強度。此外，因膜片彈簧是一種旋轉(zhuǎn)對稱零件，平衡性好，在高速下，其壓緊力降低很少。而螺旋彈簧在高速時，因受離心力作用會產(chǎn)生橫向饒曲，彈簧嚴(yán)重鼓出，從而降低了對壓盤的壓緊力。
3．2離合器的接合過程
離合器接合時，發(fā)動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)飛輪和壓盤傳給了動盤兩側(cè)的摩擦片，帶動從動盤本體和與從動盤本體鉚接在一起的減振器盤轉(zhuǎn)動。動盤本體和減振器盤又通過六個減振器彈簧把轉(zhuǎn)矩傳給了從動盤轂。因為有彈性環(huán)節(jié)的作用，所以傳動系受的轉(zhuǎn)動沖擊可以在此得到緩和。傳動系中的扭轉(zhuǎn)振動會使從動盤轂相對于動盤本體和減振器盤來回轉(zhuǎn)動，夾在它們之間的阻尼片靠摩擦消耗扭轉(zhuǎn)振動的能量，將扭轉(zhuǎn)振動衰減下來。
當(dāng)離合器接合時，主、從摩擦元件總是經(jīng)歷轉(zhuǎn)速不等到轉(zhuǎn)速一致的摩擦過程。在交通繁忙的城市使用條件下，離合器頻繁的接合和滑磨，使摩擦片很容易磨損，滑磨產(chǎn)生的熱量使壓盤和飛輪等零件的溫度升高。若摩擦表面溫度過高，將加劇摩擦片磨損，降低離合器使用壽命。離合器在起步過程中的滑磨比換檔時嚴(yán)重得多，而離合器滑磨的嚴(yán)重程度常用滑磨功來衡量，以下討論起步時離合器的接合過程和滑磨功。
圖3-2離合器的接合過程的力學(xué)模型
圖3-2為討論汽車起步時離合器接合過程的力學(xué)模型．為發(fā)動機旋轉(zhuǎn)部分和離合器主動部分的總轉(zhuǎn)動慣量．為簡化到離合器從動軸上的當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量．在計算時，為簡便起見，忽略從離合器從動盤到驅(qū)動輪全部旋轉(zhuǎn)零件的轉(zhuǎn)動慣量的影響，僅把看成汽車平移質(zhì)量，即汽車總質(zhì)量換算到離合器從動軸上的轉(zhuǎn)動慣量．根據(jù)動能相等的原理，有：
3－１
而 3－２
式中 ?。x合器從動軸角速度；
?。囁?；
?。嚳傎|(zhì)量；
?。囕啙L動半徑；
、－分別為變速器和主減速器傳動比；
由此得：
3－３
由于離合器從動軸上的阻力矩和上坡阻力矩引起，可表示為：
3－４
式中 -重力加速度；
－滾動阻力系數(shù)；
－坡度阻力系數(shù)．
圖3-3汽車起步時離合器的接合過程
離合器的接合過程如圖3－3所示，可分為兩個階段：第一階段從離合器摩擦面開始接觸到等于汽車行駛阻力轉(zhuǎn)矩，時間從０至；第二階段從到，即離合器從動角速度從０至發(fā)動機角速度相等．
第一階段的滑磨功為：
3－５
第二階段的滑磨功為：
3－６
滑磨功的大小取決于和的數(shù)值以及駕駛員的操縱狀況．當(dāng)駕駛員操縱狀況一定時大，時間就長，如圖3－２所示，就大；大，dw/dt小，增長就慢，從而滑磨時間（-）長，大．聯(lián)立式3－３和3－４，汽車總質(zhì)量愈大，變速器檔位愈高，和愈大，滑磨功愈大．當(dāng)駕駛員放松離合器踏板較快，接合較猛時，增加較猛，滑磨時間較短，滑磨功較?。?dāng)操作油門使得發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高時，滑磨功就較大．
當(dāng)在平坦的瀝青路或混凝土路上起步時，阻力矩很小，可以忽略不計，于是和中的第一項可視為零，則總滑磨功：
假定在此滑磨過程中不變，于是得到：
3－７
式中 ?。l(fā)動機轉(zhuǎn)速，［ ］為r/min.
此式表明，離合器在上述假定條件下的滑磨功等于汽車在起步過程中獲得的動能．也就是說，在起步過程中發(fā)動機輸出的機械能，一半用來使汽車加速餓而變?yōu)閯幽?，一半消耗于離合器的滑磨，變?yōu)闊崮軗p失掉了．
離合器應(yīng)能經(jīng)受滑磨，同時由滑磨功轉(zhuǎn)換的熱量不應(yīng)使離合器零件溫度升高過大．由于壓盤質(zhì)量較飛輪為小，受熱引起的溫升較大．根據(jù)滑磨功可算出壓盤的升高溫度：
3－８
式中 ?。瓬厣?，［t］為oC
－壓盤的比熱容，鑄鐵比熱容為481.4/(㎏·oC);
-壓盤的質(zhì)量,[m ]為㎏;
γ- 傳到壓盤的熱量所占的比例.對于單盤離合器,γ=0.5;對于雙盤離合器壓盤,γ=0.25;中間壓盤,γ=0.5;
5.3 產(chǎn)品部分零件圖
5.3.1 V形塊
名 稱： V形塊 數(shù) 量： 1 材 料： 45
技術(shù)要求：銳角倒鈍，淬火HRC35-40，發(fā)黑。
作 用： 管子由V型塊定位，考慮到管、套在壓入前定位的同心度要求很高，否則可能會出現(xiàn)壓不進的現(xiàn)象，故采用高度可調(diào)V型塊，以降低對專機零件加工的精度要求，可使專機裝配、調(diào)試簡單、方便，節(jié)約成本。
5.3.2 回轉(zhuǎn)壓板
名 稱： 回轉(zhuǎn)壓板 數(shù) 量： 1 材 料： 45
技術(shù)要求：銳邊處理，淬火HRC35-40，發(fā)黑。
作 用：針對管子較長，剛性較差，為防止二端施壓時管子受力失穩(wěn)而中間拱起，采用回轉(zhuǎn)壓板通過一滾輪（軸承）對其中間部位壓緊。
5.3.3 左離合器
名 稱：左離合器 數(shù) 量：1 材 料：40Cr
技術(shù)要求：去銳，調(diào)質(zhì)HB185-230，齒部高頻淬火HRC48-56
作 用：由于軸套與軸之間的配合為過盈配合H8/r7，所需要的壓力較大，且隨壓入長度增大而增大，當(dāng)軸套壓到底時，壓入力會瞬間急增，為保護電機，需采用安全離合器進行過載保護，利用其可調(diào)整保護壓力，以限定最大壓入力。
5.3.4 管套結(jié)合件
1—軸套 數(shù)量2 材料HT200
2—無縫鋼管?42×5 數(shù)量1 材料Q235—A
技術(shù)條件
壓裝時要保證二端軸套壓到底，并保證二軸套相對位置
5.3.5 管套零件圖
5.4 產(chǎn)品部分附圖（Solidworks）
此畢業(yè)設(shè)計圖紙是用CAD軟件制作，隨著社會的發(fā)展計算機技術(shù)也越來更新，計算機的應(yīng)用也越來越普遍，對計算機功能的要求也越來越高。CAD制圖所缺少的是立體感。Solidworks 就是一種能彌補以上缺陷的繪圖軟件。下面我就對此軟件做個簡單的介紹，以及展示本設(shè)計中部分零件圖。
5.4.1 Solidworks 的簡單介紹
SolidWorks是由美國SolidWorks公司開發(fā)的三維機械CAD軟件，自1995年問世以來，以其強大的功能、易用性和創(chuàng)新性，極大地提高了機械工程師的設(shè)計效率，在與同類軟件的競爭中逐步確立了它的市場地位，在全球已擁有30余萬的正版用戶。
SolidWorks提供了強大的基于特征的實體建模功能，用戶可以通過拉伸特征、旋轉(zhuǎn)特征、薄壁特征、抽殼特征、特征陣列以及打孔等操作實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計，方便地添加特征、更改特征以及將特征重新排序，對特征和草圖進行動態(tài)修改，并通過拖曳等方法實現(xiàn)實時設(shè)計修改。
在進行裝配設(shè)計時，可以直接參與其他零件并保持這種參考關(guān)系生成新零件，可以動態(tài)地查看裝配體的所有運動，并對運動零部件進行動態(tài)的干涉檢查和間隙檢測；還可以應(yīng)用智能零件技術(shù)自動完成重復(fù)設(shè)計，運用智能化裝配技術(shù)完成自動捕捉并定義裝配關(guān)系。
在進行工程圖設(shè)計時，可以自動生成詳細(xì)、準(zhǔn)確的工程圖樣，該工程圖是全相關(guān)的，即在修改圖樣時，三維模型、各個視圖、裝配體都會自動進行更新。
此外，SolidWorks還提供了功能強勁的全相關(guān)的鈑金設(shè)計和模具設(shè)計能力，以及開發(fā)的二次開發(fā)工具，從兒為用戶進一步擴充和定制系統(tǒng)功能統(tǒng)共了方便。
5.4.2 管套零件圖
5.4.2.1 軸套零件圖
（軸套零件圖剖視圖）
5.4.2.2 管子零件圖
（管子零件圖剖視圖）
5.4.2.3 管套裝配圖
（管套裝配圖剖視圖）
5.4.2.4 V型塊
（V型塊剖視圖）
5.4.2.5 回轉(zhuǎn)壓板
（回轉(zhuǎn)壓板剖視圖）
5.4.2.6 左離合器
（左離合器剖視圖）
5.4.2.7 墊塊
（墊塊剖視圖）
第六章 結(jié)論
隨著機械行業(yè)的大發(fā)展，軸、軸承和軸套的使用也越來越廣泛，而軸與軸承、軸套的配合為過盈配合H8/r7，所需壓入力較大，且隨壓入長度增大而增大。如果使用人工裝配不但勞動強度大、效率低、定位精度低，而且滿足不了大批量生產(chǎn)要求。所以使用一個專用的管套壓裝專機以成為發(fā)展趨勢。
我設(shè)計的這臺管套壓裝專機時就考慮到人的操作特征，其中包括：工作場所的空間分配，通風(fēng)條件，色彩和照明，手柄、開關(guān)及踏腳的位置和尺寸，操作人員的體力，安全保護，操作人員的心理和習(xí)慣等。它便于使用容易上手和減輕人的勞動強度從而提高工作效率、減少了勞動強度、而且還增強了定位精確度。這臺機的性能穩(wěn)定，安全系數(shù)高，價格便宜為大規(guī)模使用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
但我的設(shè)計中還存在許多不足如：牙嵌式離合器容易打滑，則磨損厲害，影響了使用壽命，使用頻率高，電機頻繁啟動，鑒于以上不足，今后的設(shè)計可以在以下方面進行改進：
方案一：更換牙嵌式離合器，使用不容易打滑、耐磨損的離合器代替。
方案二：針對電機頻繁啟動，在電機控制回路中安裝低壓斷路器保護電機正常工作。
當(dāng)然我們也可用液壓站來提供動力，但也存在許多不足。例如液壓沒有電動和氣動干凈，液壓太笨重不方便移動，控制麻煩等缺點。
當(dāng)然我們也可用氣壓站來提供動力，但也存在許多不足。例如氣壓一般提供的動力不平穩(wěn)有沖力對軸、軸承和軸套的安裝有一定的破壞。
當(dāng)然具體情況視每個廠方的情況而定，這里只提供一些設(shè)計思路，當(dāng)然由于能力所限，設(shè)計中存在許多不足之處希望各位老師給予批評指教
第七章 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)
轉(zhuǎn)眼之間兩個月時間就過去了，在老師的精心指導(dǎo)下，我的畢業(yè)設(shè)計完成了，回顧整個畢業(yè)設(shè)計過程，雖然做的挺苦挺累，但從畢業(yè)設(shè)計中我學(xué)到了好多東西，真是讓我受益匪淺！
通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我對以前所學(xué)課程進行了一次深入的全面的總復(fù)習(xí)進一步理解了所學(xué)過的理論知識及對其中把沒掌握好的知識加以鞏固，對沒有學(xué)過的知識到圖書館查找相關(guān)的資料進行系統(tǒng)的自學(xué)，從而具體運用這些知識進行畢業(yè)設(shè)計。同時這也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，是提高了AuToCAD畫圖能力的訓(xùn)練，更增加了我進一步的求學(xué)的欲望。因為社會在不斷的進步，產(chǎn)品在不斷的更新，我們要跟上社會發(fā)展潮流，必須不停的給自己“充電”，活到老學(xué)到老，這樣才不會被社會所淘汰、拋棄，然而在以后的社會工作及生活中，遇到類似等的問題我們才會對它充滿自信，并且順利地去解決它。
通過這次畢業(yè)設(shè)計，使自己對軸套壓裝專機的工作有了親身的體驗，了解了壓裝專機的工作原理和工作過程，發(fā)現(xiàn)了許多人工手動操作壓入軸套的許多不足和弊端，例如使用人工裝配不但勞動強度太大而且相互位置尺寸得不到精確保證。由此我想出了用機器來代動手工壓裝，因為這樣不緊提高了工作效率、減少了勞動強度、而且還增強了定位精確度。但我們所設(shè)計的牙嵌式離合器容易打滑，則磨損厲害，影響了使用壽命，使用頻率高，電機頻繁啟動，鑒于以上不足，今后的設(shè)計可以在以下方面進行改進：采用液壓控制方案。
方案一：更換牙嵌式離合器，使用不容易打滑、耐磨損的離合器代替。
方案二：針對電機頻繁啟動，在電機控制回路中安裝低壓斷路器保護電機正常工作。
當(dāng)然我們也可用液壓站來提供動力，但也存在許多不足。例如液壓沒有電動和氣動干凈，液壓太笨重不方便移動，控制麻煩等缺點。
當(dāng)然我