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畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中英文摘要
銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機設(shè)計與研究
摘 要：文章簡略的介紹了散熱器的發(fā)展，對熱效應(yīng)較高的銅鋁復(fù)合散熱片中銅管與鋁型材散熱片的過盈配合聯(lián)接進(jìn)行受力分析，并進(jìn)行了必要的計算，同時提出了螺旋漲管的新工藝，使?jié)q管的同時所需的進(jìn)給力大大減?。粚β菪凉q管機中關(guān)鍵部件漲管頭的結(jié)構(gòu)特點與工作原理進(jìn)行了說明，對設(shè)計的螺旋漲管機工作原理與結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行了詳細(xì)敘述，同時也對整個螺旋漲管專機進(jìn)行了簡單介紹，和對每個零件的選擇進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：散熱片；螺旋漲管；過盈；漲緊
畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中英文摘要
32
目 錄
畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中英文摘要 I
目 錄 III
第一章 緒論 1
1.1 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機設(shè)計背景 1
1.1.1 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管簡介 1
1.1.2 計算機軟件的應(yīng)用 2
1.2 課題意義及本文主要工作 2
1.2.1 選題意義 2
1.2.2 本課題主要工作及結(jié)構(gòu) 2
1.2.3本課題設(shè)計中應(yīng)注意的問題 3
第二章 螺旋漲管機工藝過程分析 5
2.1 螺旋漲管機概況 5
2.1.1 銅鋁復(fù)合散熱片的螺旋漲管受力分析 5
2.1.2銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管機工作原理 7
2.1.3銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管機設(shè)計 8
第三章 螺旋漲管機部件設(shè)計 9
3.1機床的基本要求 9
3.1.1機床應(yīng)具有的性能指標(biāo) 9
3.2機床安裝機架設(shè)計 10
3.2.1機架的分類 10
3.2.2機架設(shè)計的原則 11
3.2.3機架的截面形狀 11
3.3彈性漲套頭部件設(shè)計 12
3.4齒輪傳動的類型和應(yīng)用特點 12
3.4.1齒輪傳動的應(yīng)用特點 12
3.4.2齒輪傳動的基本要求 14
3.5齒輪傳動的常用類型 14
3.6該專機的齒輪傳動機構(gòu) 14
第四章 螺旋漲管機主要部件設(shè)計與計算 18
4.1工作滑臺與滾動導(dǎo)軌副選擇與設(shè)計 18
4.1.1導(dǎo)軌副的選擇 18
4.1.2滾動導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu) 18
4.1.3直線滾動導(dǎo)軌副的計算 18
4.1.4滾動導(dǎo)軌的潤滑防護(hù) 19
4.2滾珠絲杠選擇與設(shè)計 19
4.2.1專機工作滑臺絲杠的選擇 19
4.2.2滾珠絲杠副選擇的方法 21
4.2.3專機工作滑臺絲杠的計算過程 22
4.3聯(lián)軸器的設(shè)計 24
4.4軸承的選擇 25
4.4．1載荷的大小、方向和性質(zhì) 26
4.4.2軸承的轉(zhuǎn)速 26
4.4.3調(diào)心性能要求 26
4.4.4軸承的安裝和拆卸 27
4.4.5經(jīng)濟(jì)性 27
4.4.6特殊的軸承——單向軸承 27
第五章 螺旋漲管機的自動化發(fā)展 32
畢業(yè)小結(jié) 33
參考文獻(xiàn) 34
致 謝 35
第一章 緒論
1.1 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機設(shè)計背景
1.1.1 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管簡介
由于我國幅員遼闊，960萬的國土中有70%是采暖要求的采區(qū)或有采暖要求的過度區(qū)，而且長江以北地區(qū)每年有三到六個月的寒冷冬季，時間漫長，所以我國是一個采暖大國。散熱器采暖是這些區(qū)域中最主要的采暖方式，年需散熱器3.0億片以上。在早期，人們普遍使用灰鑄鐵散熱器，因為其使用壽命長，價格低廉，壁厚存熱時間長，腐蝕速度比低碳鋼制散熱器、水箱式散熱器慢。因為它的腐蝕狀為針狀腐蝕，不成塊狀腐蝕，所以鐵銹不容易脫離本體，氧氣不能大面積入侵內(nèi)體造成深層面腐蝕，所以壽命在25年至30年左右。
使用壽命長，便宜，且取暖效果不錯，使得人們在裝修新房時，首選灰鑄鐵散熱器。但它的缺陷也顯而易見。由于它糙頭糙臉，又笨又重，嚴(yán)重影響了新房的美觀，為了增加裝飾效果，人們就想了個法子給它“美容”——加個罩包起來。但時間一長，加罩的煩惱也隨之而來：不光花錢，占地，影響散熱效果，而且“罩”內(nèi)藏污納垢、病菌猖狂，形成衛(wèi)生死角。另外，無論多么高檔的暖氣罩，三兩年之后，“罩”也會被烤得面目全非，變形走樣，只好再換。而且必須滿水保養(yǎng)，時間長了鐵銹又會使熱量表、溫控閥失靈或損壞。
面對鑄鐵散熱器幾十年一成不變的老面孔和人們對室內(nèi)裝飾裝修水準(zhǔn)的提高，尋求一種集采暖裝飾為一體的中、高檔散熱器自然也就成了一道難題，同時也成為人們的熱望。因此，銅鋁復(fù)合散熱器便應(yīng)運而生，它集聚了眾多人愿望于一體，而深受人們的喜愛。它與以往的散熱器相比，具有體積小，散熱性能好，不易被腐蝕，且質(zhì)量輕巧。重要的是外型可以做得非常美觀時尚，竟可以在家庭裝飾中，充當(dāng)裝飾品。
由于銅鋁復(fù)合散熱器在社會中的受歡迎程度與日俱增，由于它是適合我國各類住宅和工業(yè)化生產(chǎn)等多種供暖系統(tǒng)及各類水質(zhì)的高技術(shù)、節(jié)能環(huán)保型新產(chǎn)品，可以適應(yīng)不同的采暖要求。據(jù)了解，我國新型采暖產(chǎn)品目前多采用鑄鐵散熱器，結(jié)構(gòu)龐大笨重，近年來出現(xiàn)的鋼制散熱器對金屬的腐蝕性較高，影響使用效果，散熱器在研究開發(fā)上要求解決工藝技術(shù)、裝飾效果和供暖系統(tǒng)熱計量等問題。其生產(chǎn)制造過程成了一項新的研究方向，有必要去設(shè)計產(chǎn)品生產(chǎn)的每一個工藝環(huán)節(jié)，其中銅管與鋁合金散熱片的過盈配合，就是接下來所需設(shè)計與研究的，因此，我們準(zhǔn)備設(shè)計一臺銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管的專用機床。
1.1.2 計算機軟件的應(yīng)用
機械運動部件的設(shè)計現(xiàn)在普遍使用CAD2004。在這次計劃中,CAD2004主要用于二維工程圖的繪制，進(jìn)行裝配圖的布局與設(shè)計，并將其零件一一繪制，以便零件的加工。
1.2 課題意義及本文主要工作
1.2.1 選題意義
銅鋁復(fù)合散熱器是家庭或企事業(yè)單位常用的供暖設(shè)備，其用量大，涉及面廣。一直以來，供暖用的散熱器多采用鑄鐵或鋼制材料，因其易生銹，體積龐大，熱效率低，外觀質(zhì)量差等而逐步由質(zhì)量較好的銅鋁復(fù)合散熱器所代替。其散熱片的熱傳導(dǎo)是通過銅管內(nèi)的熱水或熱蒸汽，由銅管傳給與銅管緊密結(jié)合的散熱鋁片上的。因此，銅管與散熱鋁片的緊密結(jié)合程度是提高熱傳導(dǎo)效率的關(guān)鍵，也是衡量其質(zhì)量好壞的一項重要指標(biāo)。
以往銅管與散熱鋁片的結(jié)合的通過加大過盈配合來保證緊密結(jié)合程度，但通過長期使用發(fā)現(xiàn)仍有部分結(jié)合發(fā)生松動，從而降低了熱傳導(dǎo)效率。采用螺旋過盈漲緊的配合方式，可以大大增加緊密連接程度，而且不易松動，從而提高了熱傳導(dǎo)效率和穩(wěn)定性。
為實現(xiàn)銅鋁復(fù)合散熱片螺旋過盈漲緊配合，設(shè)計了螺旋漲管機，一次加工兩組長度小于1200mm的銅鋁復(fù)合散熱片，用時平均僅20s,效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，很受用戶的歡迎。
1.2.2 本課題主要工作及結(jié)構(gòu)
本課題是銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機設(shè)計與研究，此項設(shè)計任務(wù)主要是銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機漲頭部件的研制，并盡可能地備制。本課題主要是考察我們對機械設(shè)計基本知識、基本理論和基本方法的掌握程度，并著重于對我們創(chuàng)造性思維及設(shè)計技能的訓(xùn)練與培養(yǎng)。它所涉及到的知識面很廣有基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，如：高等數(shù)學(xué)、材料力學(xué)、機械原理、機械零件和互換性與技術(shù)測量等等。
關(guān)于該課題歸納了以下幾項內(nèi)容：
<1> 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機設(shè)計的理論知識、設(shè)計理念、結(jié)構(gòu)計算和加工步驟的設(shè)計。
<2> 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機的生產(chǎn)是單件的制造，因而要對其機座要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)設(shè)計。
<3> 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機各傳動部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計及零部件的設(shè)計與計算。
<4> 樹立正確的設(shè)計思想、運用創(chuàng)造性思維掌握機械設(shè)計的一般方法。
<5> 熟練掌握常用部件的設(shè)計原理和方法，具有設(shè)計通用機械傳動裝置和較簡單機械的能力，以及降低其制造成本。
<6> 熟練運用機械設(shè)計手冊、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等有關(guān)技術(shù)資料的能力，參照機械方面的設(shè)計的圖冊，并獲得實驗技能的基本訓(xùn)練。
對設(shè)計任務(wù)進(jìn)行了一些初步的分類：減速箱部件設(shè)計、滾珠絲桿座部件設(shè)計、壓緊部件設(shè)計、預(yù)壓緊部件設(shè)計、鎖緊部件設(shè)計及減速器的設(shè)計。
1.2.3本課題設(shè)計中應(yīng)注意的問題
<1> 本課題的設(shè)計應(yīng)該在老師指導(dǎo)下由我們自己獨立完成。為了更好地培養(yǎng)我們設(shè)計能力，我們應(yīng)獨立思考，積極主動思考問題、分析問題和解決問題，而不應(yīng)處處被動地依賴指導(dǎo)老師查資料、給數(shù)據(jù)、定方案。
<2> 利用已有資料進(jìn)行參照學(xué)習(xí)前人經(jīng)驗、提高設(shè)計質(zhì)量及設(shè)計水平，但不應(yīng)盲目地、機械地抄襲，要根據(jù)有利條件進(jìn)行大膽創(chuàng)新。
<3> 設(shè)計中應(yīng)學(xué)習(xí)正確運用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，要注意一些尺寸使用的規(guī)范，參照工具書圓整為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列或優(yōu)先數(shù)列。
<4> 整個設(shè)計過程中要注意隨時整理設(shè)計結(jié)果，并在設(shè)計草稿本上記下重要的論據(jù)、結(jié)果、參考資料來源以及需要進(jìn)一步探討的問題，使設(shè)計的各方面都做到有理有據(jù)，這對設(shè)計的正常進(jìn)行、階段性的自我檢查和編寫說明書（論文）都是必要的。
希望通過這次畢業(yè)設(shè)計能鞏固、擴(kuò)大和強化自己所學(xué)到的理論知識與技能,提高自己設(shè)計計算、制圖、編寫技術(shù)文件的能力, 學(xué)會正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊等工具書, 并在設(shè)計中培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實際、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和獨立分析、解決問題的能力, 為以后的設(shè)計工作打下一個良好的基礎(chǔ)。
同時畢業(yè)設(shè)計也是大學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間專業(yè)考核的重要環(huán)節(jié)，通過系統(tǒng)的運用基礎(chǔ)知識、基本技能以及設(shè)計能力、邏輯分析能力、調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)、收集資料、撰寫論文等各方面能力進(jìn)行的綜合設(shè)計的過程，將所學(xué)習(xí)的理論知識和現(xiàn)實設(shè)計生產(chǎn)做了初步嘗試性結(jié)合。畢業(yè)設(shè)計的重要性還在于鍛煉了我們的設(shè)計思維能力；拓寬了我們的知識視野；形成了腳踏實地、敢于攻堅的頑強精神；養(yǎng)成了虛心好學(xué)、團(tuán)隊協(xié)作的優(yōu)良作風(fēng)。
由于本人的設(shè)計水平有限, 知識面狹窄, 實踐不夠, 經(jīng)驗不足, 因此在此次畢業(yè)設(shè)計中存在這樣或那樣的不足, 希望各位老師給予批評、指正。
第二章 螺旋漲管機工藝過程分析
2.1 螺旋漲管機概況
2.1.1 銅鋁復(fù)合散熱片的螺旋漲管受力分析
如圖2-1所示，銅管1的內(nèi)徑Ф20 mm，銅管壁厚0.8 mm，鋁合金散熱片2的孔徑Ф21.7 mm，銅管與鋁合金散熱片在漲緊前為松配合。為了達(dá)到銅管與鋁合金散熱片孔的過盈配合，傳統(tǒng)的方法是將銅管外徑用漲緊頭擴(kuò)大到Ф23.5 mm，這樣與鋁合金散熱片內(nèi)孔產(chǎn)生了1.9 mm的過盈量，達(dá)到漲緊目的。所需的軸向漲緊力F為
12349.6 N
式中 ——單邊過盈量，取0.95 mm
——銅管的彈性模量，取115 Gpa
——銅管的壁厚，0.8 mm
——銅管的內(nèi)徑，20 mm
——漲緊時對銅管內(nèi)壁產(chǎn)生的漲緊壓強（MPa）
——漲緊頭與銅管接觸的有效軸向長度（3 mm）
——漲緊頭與銅管內(nèi)壁的摩擦系數(shù)（0.15）
——漲緊所需的軸向力，N
如果再增大過盈量，一方面使需要的漲緊力更大，另一方面很容易導(dǎo)致銅管或鋁合金散熱片開裂。而采用螺旋漲管方法，可以減少直拉漲管時的過盈量，增大螺旋漲管的過盈量，使?jié)q緊力大大減小，銅管與鋁合金散熱片也不易開裂。
漲管頭的設(shè)計是整個漲管機的核心，圖2-2所示是漲管頭的結(jié)構(gòu)圖，工作時分兩步；
圖2-1 銅鋁復(fù)合散熱片
(1) 彈性漲套1通過拉桿頭5的進(jìn)將漲套漲大使銅管外徑擴(kuò)大到Ф23.1 mm，與鋁合金散熱片孔產(chǎn)生了1.5 mm的過盈量，代入上述漲管進(jìn)給力的計算公式得F=9749.7 N，進(jìn)給力減少了21%，當(dāng)漲套走完整個行程時，將銅管與鋁合金初步漲緊。
(2) 由于在彈性漲套同一外圓處的孔內(nèi)均勻分布了6個Ф6 mm的鋼球，當(dāng)漲套拉桿4向右退回，帶動拉桿頭5右移時松開漲套，同時拉桿頭外徑Ф10.2 mm的圓柱將6個鋼球沿徑向外頂出，考慮銅管壁厚0.8 mm，則
鋼球漲開后的銅管最大外徑為
這樣產(chǎn)生了2.2 mm 的過盈量，盡管過盈量較大，但僅僅是鋼球局部將銅管外徑增大不會產(chǎn)生較大的漲緊力，也不會將銅管漲裂，大大提高了連接的緊密性。此時彈性漲套在退回時讓其按一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因此產(chǎn)生了6個頭的螺旋槽，為了使銅管兩頭個留一段距離不是螺旋槽，如圖2-2所示，在螺旋退回到某一位置時漲套拉桿左移，松開鋼球，螺旋漲管結(jié)束。
顯然，螺旋漲管時，由于直拉漲管的過盈量只有1.5 mm ,小于螺旋漲管過盈量1.9 mm，防止了銅管或鋁合金散熱片因過盈量較大開裂，使得漲頭的進(jìn)給力大大減小。
圖2-2 銅鋁復(fù)合散熱片漲管頭的結(jié)構(gòu)圖
2.1.2銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管機工作原理
圖2-3所示是銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管機工作原理圖。
(1) 電動機10按圖示方向旋轉(zhuǎn)由滾珠絲杠副1驅(qū)動滑臺2帶動銅鋁復(fù)合散熱片3右移，彈性漲套4與單向離合器5固連，齒輪11由齒輪8、9傳給齒輪6沿同一方向旋轉(zhuǎn)，此時單向離合器5與齒輪6脫開，因此，彈性漲套4不旋轉(zhuǎn)擠入銅管內(nèi)，使銅管內(nèi)徑擴(kuò)大與鋁合金內(nèi)徑緊密過盈配合，直到整個銅管都漲大為止。
圖2-3 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管工作原理
(3) 電動機10與圖示反方向旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動滑臺2帶動銅鋁復(fù)合散熱片3左移，同時拉桿頭12在氣缸7驅(qū)動下右移松開彈性漲套4，同時頂起6個Ф6鋼珠。而齒輪11帶動8、9傳給齒輪6，按圖示的反方向轉(zhuǎn)動，此時單向離合器5與齒輪6合上，帶動彈性漲套4旋轉(zhuǎn)退出銅管，6個鋼珠也一同旋轉(zhuǎn)，拉出螺旋槽。
(4) 只要設(shè)計合理的齒輪傳動比，就可以拉出給定螺距的螺旋槽。螺旋拉完，氣缸7推動拉桿12再次伸出，6個鋼珠退回原位，整個漲套頭完全退出，完成一個循環(huán)。
2.1.3銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管機設(shè)計
圖2-4 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機結(jié)構(gòu)圖
圖2-4所示是銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機結(jié)構(gòu)圖。圖中按功能分為4大塊，分別是：壓緊氣缸1，用于壓緊工件，其壓緊力必須大于漲管時的進(jìn)給力；移動滑臺2，其作用是驅(qū)動工件左、右移動，從而實現(xiàn)直線漲管和螺旋退出漲管；齒輪箱目的是驅(qū)動絲杠并帶動滑臺左右移動，同時配合單向離合器控制彈性漲套旋轉(zhuǎn)與否；拉桿氣缸4，通過氣缸的伸縮來完成彈性漲套的張開與閉合，以及6個鋼珠的頂出與縮回。
第三章 螺旋漲管機部件設(shè)計
3.1機床的基本要求
機床的總體設(shè)計是機床設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對機床的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)其著決定性作用。機床的總體設(shè)計是根據(jù)設(shè)計要求，通過調(diào)查研究，檢索資料，掌握機床設(shè)計的依據(jù)；然后進(jìn)行工藝分析，擬訂出性能先進(jìn)，緊急 性好的工藝方案，必要時畫出加工示意圖；在此基礎(chǔ)上確定機床總布局，畫出機床聯(lián)系尺寸圖；確定所設(shè)計機床的主要技術(shù)參數(shù)。
3.1.1機床應(yīng)具有的性能指標(biāo)
<1> 工藝范圍 機床的工藝范圍包括可加工的零件類型、形狀和尺寸范圍，能完成的工序種類。不同的生產(chǎn)模式對機床的工藝要求不同。大批量生產(chǎn)，工序分散，要求一臺機床只完成一個零件的一道或幾道工序的加工，加工效率高，工藝范圍窄。適應(yīng)這種生產(chǎn)模式的機床是專用機床和組合機床。而對于我要設(shè)計的機床就屬于這類機床，只要求加工一道工序而且是大批量生產(chǎn)。
<2> 加工精度 機床的加工精度分為三級；普通精度機床；精密機床；高精度機床。機床設(shè)計不僅要保證機床的加工精度，而且要使機床的加工精度保持一定時間即精度保持性。精度保持性又叫使用壽命。提高機床關(guān)鍵零部件的耐磨性，可延長機床的使用壽命。
<3> 生產(chǎn)率和自動化 機床的自動化程度越高，它的生產(chǎn)率就越高。另外，機床的自動化可減少人對加工的干預(yù)，保證被加工工件的精度穩(wěn)定性，還可減少操作者的勞動強度。
<4> 可靠性 機床的可靠性是一項重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)?？煽啃园▋煞矫妫粋€是機床在規(guī)定時間內(nèi)發(fā)生失效的難易程度；二是可修復(fù)機床失效后在規(guī)定時間內(nèi)修復(fù)的難易程度。從可靠性考慮，機床不僅要求在使用過程中不易發(fā)生故障即無故障性；而且要求發(fā)生故障后容易維修，即維修性。
<5> 機床的效率和壽命 機床的效率是指消耗于切削的有效功率與電動機輸出功率之比。兩者的差值即為損失，該損失轉(zhuǎn)化為熱能，若損失過大，將使機床產(chǎn)生較大的熱變形，影響加工精度。
機床的壽命是指機床保持其應(yīng)有加工精度的使用期限，也稱精度保持性。壽命期限內(nèi)，在正常工作條件下，機床不應(yīng)喪失設(shè)計時規(guī)定的精度指標(biāo)。為確保和提高機床壽命，主要是提高一些關(guān)鍵性零件的耐磨性，并使主要傳動件的疲勞壽命與之相適應(yīng)。
<6> 系列化，通用化，標(biāo)準(zhǔn)化程度 產(chǎn)品系列化，零部件通用化和標(biāo)準(zhǔn)化的目的是便于機床的設(shè)計，使用與維修。機床產(chǎn)品系列化是指對每一類型不同組，系的通用機床合理確定其應(yīng)有哪幾種尺寸規(guī)格，以便以較少品種的機床來滿足各類用戶的需要。提高機床零部件通用比和零件標(biāo)準(zhǔn)化程度，可以縮短設(shè)計，制造周期，降低生產(chǎn)成本。
<7> 機床除具有一定的技術(shù)性能指標(biāo)外，還應(yīng)有良好的人機關(guān)系。即使機床符合人的生理和心理特征，實現(xiàn)人機環(huán)境高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為操作者創(chuàng)造一個安全、舒適、可靠、高效的工作條件；能減輕操作者精神緊張和身體疲勞。機床的操作應(yīng)靈活方便，符合人的動作習(xí)慣，使操作者從接收信號到產(chǎn)生動作不用經(jīng)過思考，提高正確操作的速度，不易產(chǎn)生誤操作或故障。機床造型應(yīng)美觀大方，色彩協(xié)調(diào)，提高作業(yè)舒適度。
<8> 環(huán)境保護(hù) 機床噪聲影響正常的工作環(huán)境，危害人的身心健康。機床傳動機構(gòu)中各傳動副的振動，某些結(jié)構(gòu)的不合理及切削過程中的顫振等都將產(chǎn)生噪聲。特別是現(xiàn)代機床切削速度的提高，功率的增大，自動化功能的增多，其噪聲污染的問題也越來越嚴(yán)重。所以，設(shè)計機床時應(yīng)盡量設(shè)法降低其噪聲。此外，機床的油霧，粉塵和腐蝕介質(zhì)等都是對人體有害的，設(shè)計時應(yīng)考慮盡量避免這些有害物質(zhì)向四周擴(kuò)散而污染環(huán)境，避免操作者與這些有害物質(zhì)直接接觸而危害人體。
3.2機床安裝機架設(shè)計
機架是各類零件的基本零件。它主要起支承作用，機器中的其他零部件一般固定在機架上。所以，機架支承著機器中其他零部件和工件的全部重量，通常是機器中尺寸最大、重量最重的零件，其重量約占機器總重量的70%-90%。機架又起基準(zhǔn)的作用，以保證各零部件間正確的相對位置，并使整個機器組成一個整體。機架直接或間接地承受著機器工作過程中的各種載荷，包括各種沖擊載荷。由此可知，機架也是各種機器中最重要的零件之一，直接或間接地影響著機器的各種性能如精度、振動、噪音及各項工作性能等，并決定著機器的造型。
3.2.1機架的分類
機架的種類很多，分類方法也有多種。按機器形式，可分臥式機架和立式機架兩類，其中臥式機架又分橫梁式和平板式立式機架又分單立柱、雙立柱和多立柱。按材料及制造方法可分金屬機架和非金屬機架兩類，其中金屬機架又分鑄造機架、焊接機架和組式機架；非金屬機架又分花崗巖機架、混凝土機架和塑料機架。按結(jié)構(gòu)，可分為整體式機架和裝配式機架。在通用機械設(shè)計，更為常見的是按機架構(gòu)造外形的不同，將機架分為機座類、基板類、支架類和箱殼類4類。
3.2.2機架設(shè)計的原則
(1)確保足夠的強度和剛度
(2)在便于其他零件裝拆和操作的前提下，機架的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，并有良好的工藝性，便于制造、安裝及運輸。
(3)應(yīng)合理選擇截面形狀和恰當(dāng)布置肋板，使同樣重量下其強度和剛度盡可能提高。
(4)就設(shè)計方法而言，目前大多數(shù)是采用類比設(shè)計法，即按照經(jīng)驗公式、經(jīng)驗數(shù)據(jù)或比照現(xiàn)有同類機架進(jìn)行設(shè)計。
3.2.3機架的截面形狀
大多數(shù)機架在復(fù)雜受載下將產(chǎn)生拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)等多種變形。當(dāng)受到彎曲或扭轉(zhuǎn)時，截面形狀的相對彎扭強度、剛度比較值有很大影響。由于該機架是機座類的，可以選用方管的型材來構(gòu)造機架，其結(jié)構(gòu)如圖3-1和3-2所示
圖3-1機架截面
圖3-2機架
3.3彈性漲套頭部件設(shè)計
彈性漲套的頭部結(jié)構(gòu)如圖3-3所示
圖3-3彈性漲套頭部件結(jié)構(gòu)
在彈性漲套進(jìn)入銅管時，拉桿階梯2的位置是處在彈性漲套中部凹槽部位，使彈性漲套處的外徑處于初始狀態(tài)，使得彈性漲頭順利進(jìn)入銅管內(nèi)，但到達(dá)所需擴(kuò)漲的位置時，向前推進(jìn)拉桿，讓拉桿階梯2的位置移動到漲套位置3處，使得彈性漲套頭部直徑尺寸增大，滿足第一次擴(kuò)漲銅管的直徑要求；但彈性漲套退出時，同時開始了對銅管的第二次擴(kuò)漲，需改變拉桿的位置，將拉桿階梯2的位置拉回到有鋼珠的位置，并將6個鋼珠向外頂出，拉桿階梯1的位置同時到達(dá)彈性漲套3的位置，彈性漲套退出的并帶有回轉(zhuǎn)運動使，銅管內(nèi)形成6道螺旋線，漲套3的位置對成型的螺旋進(jìn)行修復(fù)，避免銅管產(chǎn)生六邊形的變形。
3.4齒輪傳動的類型和應(yīng)用特點
3.4.1齒輪傳動的應(yīng)用特點
1．齒輪、齒輪副與齒輪傳動
齒輪是任意一個有齒的機械元件，它能利用它的齒與另一個有齒元件連續(xù)嚙合，從而將運動傳遞給后者，或者從后者接受運動。
齒輪傳動副是由兩個互相嚙合的齒輪組成的基本機構(gòu)，兩齒輪軸線相對位置不變，并個繞其自身的軸線轉(zhuǎn)動。齒輪副是線接觸的高副。
齒輪傳動是利用齒輪副來傳遞運動和（或）動力的一種機械動力。齒輪副的一對齒輪的齒依次交替地接觸，從而實現(xiàn)一定規(guī)律的相對運動的過程和形態(tài)稱為嚙合。齒輪傳動屬于嚙合傳動。如圖所示，當(dāng)齒輪副工作時，主動輪的輪齒1，2，3，4…，通過嚙合點（兩齒輪輪齒的接觸點）處的法向作用力，逐個地推動從動輪的輪齒1’，2’，3’，4’…，使從動輪轉(zhuǎn)動并帶動從動軸回轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)將主動軸的運動和動力傳遞給從動軸。
2．傳動比
齒輪傳動的傳動比是主動齒輪與從動齒輪角速度（或速度）的比值，也等于兩齒輪齒數(shù)的反比，即
式中 ——主動齒輪角速度、轉(zhuǎn)速；
——從動齒輪角速度、轉(zhuǎn)速；
——主動齒輪齒數(shù)；
——從動齒輪齒數(shù)；
齒輪副的傳動比不宜過大，否則會使結(jié)構(gòu)尺寸過大，不利制造和安裝。通常，圓柱齒輪副的傳動比，圓錐齒輪副的傳動比。
3．應(yīng)用特點
齒輪傳動是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣的一種機械傳動形式。在工程機械、礦山機械、冶金機械、各種機床及儀器、儀表工業(yè)中被廣泛地用來傳遞運動和動力。齒輪傳動除傳遞回轉(zhuǎn)運動外，也可以用來把回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動（如齒輪齒條傳動）。與摩擦輪傳動、帶傳動和鏈傳動等比較，齒輪傳動具有如下特點：
1） 能保證瞬時傳動比的恒定，傳動平穩(wěn)性好，傳遞運動準(zhǔn)確可靠。
2） 傳遞的功率和速度范圍大。傳遞的功率小至（如儀表中的 齒輪傳動），大至（如蝸輪發(fā)動機的減速器），甚至高達(dá)；其傳動是圓周速度可達(dá)至。
3） 傳動效率高。一般傳動效率。
4） 結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長。設(shè)計正確、制造精良、潤滑維護(hù)良好的齒輪傳動，可使用數(shù)年乃至數(shù)十年。
齒輪傳動也存在以下不足：
1） 制造和安裝精度要求高，工作時有噪聲。
2） 齒輪的齒數(shù)為整數(shù)，能獲得的傳動比受到一定的限制，不能實現(xiàn)無級變速。
3） 中心距過大時將導(dǎo)致齒輪傳動機構(gòu)龐大、笨重，因此，不適宜中心距較大的場合。
3.4.2齒輪傳動的基本要求
從傳遞運動和動力兩個方面來考慮，齒輪傳動應(yīng)滿足下列兩個基本要求：
1． 傳動要平穩(wěn)
在齒輪傳動過程中，應(yīng)保證瞬時傳動恒定不變，以保持傳動的平穩(wěn)性，避免或減小傳動中的沖擊、振動和噪聲。
2． 承載能力要大
要求齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸小、體積小、質(zhì)量輕，而承受載荷的能力強，即強度高，耐磨性好，壽命長。
3.5齒輪傳動的常用類型
齒輪的種類很多，齒輪傳動可以按不同方法進(jìn)行分類。
1． 根據(jù)齒輪副兩傳動軸的相對位置不同，可分為平行軸齒輪傳 動、相交軸齒輪傳動和交錯軸齒輪傳動三種。平行軸齒輪屬平面?zhèn)鲃樱嘟惠S齒輪傳動和交錯軸齒輪傳動屬空間傳動。
2． 根據(jù)齒輪分度曲面不同，可分為圓柱齒輪傳動和錐齒輪傳動。
3． 根據(jù)齒線形狀不同，可分為直齒齒輪傳動、斜齒齒輪和曲線 齒齒輪傳動。
4． 根據(jù)齒輪傳動的工作條件不同，可分為閉式齒輪傳動和開式齒輪傳動。前者齒輪副封閉在剛性箱體內(nèi)，并能保證良好的潤滑。后者齒輪副外露，易受灰塵及有害物質(zhì)侵襲，且不能保證良好的潤滑。
5． 根據(jù)輪齒齒廓曲線不同，可分為漸開線齒輪傳動、擺線齒輪傳動和圓弧齒輪傳動等，其中漸開線齒輪傳動；應(yīng)用最廣。
3.6該專機的齒輪傳動機構(gòu)
對傳動機構(gòu)設(shè)計的要求是傳動鏈短、傳動效率高、合理安排不同類型機構(gòu)在傳動鏈中的位置順序、合理分配傳動比。此外，需要考慮傳動機構(gòu)的輸出運動與執(zhí)行機構(gòu)輸入運動的匹配、傳動機構(gòu)的成本及傳動質(zhì)量、機構(gòu)外廓尺寸、工作壽命與自我保護(hù)等方面來考慮。根據(jù)傳動機構(gòu)的主要特性及現(xiàn)場的安裝方面考慮，選配合理的傳動機構(gòu) 。
圖3-4減速器結(jié)構(gòu)圖
圖3-4是該專機的傳動結(jié)構(gòu)圖，機構(gòu)將電動機的輸入動力分成了兩個部分。第一路線是：由電機——彈性聯(lián)軸器——Z1——Z2——Z3——Z4——絲杠主軸；第二路線是：由電機——彈性聯(lián)軸器——Z1——Z2——Z3——Z4——Z5——Z6——Z7——Z8。各齒輪的齒數(shù)為Z1=17,Z2=35,Z3=24,Z4=28,Z5=23,Z6=58,Z7=23,Z8=69。
1.滾珠絲杠副 2.滑臺 3.鋁合金散熱片 4.彈性漲套
5．單向離合器 6.8.9.11.齒輪 7.氣缸
10.電動機 12.拉桿頭
圖3-5部件結(jié)構(gòu)運動圖解
圖3-4的兩路傳動的傳動比分別是:
且此傳動結(jié)構(gòu)如圖3-5所示,螺旋漲管機的工作過程,首先由氣缸7來夾緊工件—鋁合金散熱片,將其可靠的固定在工作臺上。再由電動機10來驅(qū)動各傳動機構(gòu)，先由漲管頭進(jìn)入銅管，絲杠驅(qū)動工作滑臺，使銅管向右移動，來完成第一次擴(kuò)漲；在漲管頭退出銅管時，電機反向運轉(zhuǎn)，使絲杠驅(qū)動工作滑臺向左移動，同時漲管頭需要旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)漲管頭螺旋退出的要求，完成最終的擴(kuò)漲的目的。
但為了在螺旋時，使管內(nèi)能形成螺紋，需在變速器的傳動比進(jìn)一步設(shè)計，傳動比機構(gòu)如圖3-4所示，
假設(shè)：螺旋漲管頭有六個鋼珠，使其旋轉(zhuǎn)一周，即會產(chǎn)生六道螺旋線，為了避免螺旋線的相互干涉，所以要對滑臺的移動距離有所要求。
當(dāng)螺旋漲管頭旋轉(zhuǎn)一周
由傳動比
式中：——絲杠的移動距離；
——絲杠的導(dǎo)程；
因彈性中有六個的鋼珠，為了保證鋼珠產(chǎn)生的螺旋線不相互干涉，因而螺距必須大于鋼珠的直徑。
由
因此該齒輪傳動比設(shè)計合理。
工作滑臺有往返的直線移動，這必需由滾珠絲杠來驅(qū)動，并由電動機來控制絲杠的正反旋轉(zhuǎn)。而Z8齒輪內(nèi)有單向離合器——棘輪機構(gòu)，以實現(xiàn)彈性連接桿的單向回程旋轉(zhuǎn)運動。其中氣缸直接控制拉桿的伸縮，以實現(xiàn)彈性漲頭擴(kuò)漲回縮。
第四章 螺旋漲管機主要部件設(shè)計與計算
4.1工作滑臺與滾動導(dǎo)軌副選擇與設(shè)計
4.1.1導(dǎo)軌副的選擇
滾動導(dǎo)軌作為滾動摩擦副的一類，具有許多特點：
a.摩擦系數(shù)小（0.003—0.005），運動靈活；
b.動、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而啟動阻力小，不易產(chǎn)生爬行；
c.可以預(yù)緊，剛度高；
d.壽命長；
e.精度高；
f.潤滑方便，可以采用脂潤滑，一次裝填，長期使用；
g.由專業(yè)廠生產(chǎn)，可以外購選用。故在這里選用直線運動滾動導(dǎo)軌副。
4.1.2滾動導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)
導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載，直線滾動導(dǎo)軌副包括導(dǎo)軌條和滑塊兩部分。導(dǎo)軌通常為兩根，裝在支承件上。每根導(dǎo)軌條上有兩個滑塊，固定在移動件上，如移動件較長，也可在一根導(dǎo)軌條上裝3個或3個以上滑塊。如移動件較寬，也可以用3根或3根以上的導(dǎo)軌條。
4.1.3直線滾動導(dǎo)軌副的計算
直線滾動導(dǎo)軌副的計算與滾動軸承相仿，以在一定的載荷下行走一定的距離，90%的支承不發(fā)生點蝕為依據(jù)。這個載荷稱為滾動導(dǎo)軌的額定動載荷，可從產(chǎn)品樣本中查到。
初選型號為 GDA 20,額定動載荷Ca=12.4kN
滾動體為滾子
L=50
導(dǎo)軌面硬度為58-64HRC,所以取 f=1.0;
f為溫度系數(shù),工作溫度一般不超過100C,所以取f=1;
f為接觸系數(shù),每根導(dǎo)軌條上裝兩個滑塊, 所以取f=0.81;
f為載荷/速度系數(shù),因無沖擊振動, f=1.5-2,取f=1.6
F=G/4=(3000+4000)/4=1 750N
L=50x
=2 307.89km
L=
S為移動件行程長度, S=1100mm
n為移動件每分鐘往復(fù)次數(shù),一般最多為n=2 次/min
L===8.742x10h>>18000h
故滿足設(shè)計要求。
4.1.4滾動導(dǎo)軌的潤滑防護(hù)
滾動導(dǎo)軌多采用脂潤滑。防護(hù)裝置已有專門廠家生產(chǎn)，可以外購，選用的防護(hù)方式為伸縮式。
4.2滾珠絲杠選擇與設(shè)計
4.2.1專機工作滑臺絲杠的選擇
1、 絲杠的選擇：
滾珠絲杠副是一種新型螺旋傳動機構(gòu)，其具有螺旋槽的絲桿與螺母之間裝有中間傳動元件——滾珠。它由絲桿、螺母、滾珠和反向器等四部分組成。其特點是軸向剛度高、運動平穩(wěn)、傳動精度高、不易磨損、使用壽命長等優(yōu)點。故選擇傳動形式為滾珠絲杠。
2、 絲杠傳動形式的選擇：
絲桿和螺母相對運動的組合情況，其傳動形式有四種類型：
a) 螺母固定、絲桿傳動并移動，該傳動形式因螺母本身起著支承作用，消除了絲桿軸承可能產(chǎn)生的附加軸向竄動，結(jié)構(gòu)較簡單，可獲得較高的傳動精度。但其軸向尺寸不易太長，剛性較差。因此只使用于行程較小的場合。
b） 絲桿傳動、螺母移動，該傳動形式需要限制螺母的轉(zhuǎn)動，故需要導(dǎo)向置。其特點是結(jié)構(gòu)緊湊、絲桿剛性較好。適用于工作行程較大的場合。
c） 螺母轉(zhuǎn)動、絲桿移動，該傳動形式需要限制螺母移動和絲桿的轉(zhuǎn)動，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜且占用軸向空間較大，故應(yīng)用較小。
d） 絲桿固定、螺母轉(zhuǎn)動并移動，該傳動方式結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但在多數(shù)情況下使用極不方便，故很少應(yīng)用。所以選用第二種類型絲桿傳動、螺母移動。
3、 滾珠的循環(huán)方式：
滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。內(nèi)循環(huán)方式的優(yōu)點是滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。其不足是反向器加工困難、裝配調(diào)整也不方便。外循環(huán)方式又有螺旋槽式、插管式、端蓋式，其插管式結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、容易制造，而且可適用于精密定位系統(tǒng)，所以選用此方式。
4、 滾珠絲杠副的精度等級的選擇：
根據(jù)JB/T3162.2-1982標(biāo)準(zhǔn)，對滾珠絲杠副的精度分成C、D、E、F、G、H六個等級，最高精度為C級，最低精度為H級。由于是采用開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)，根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求可選用C、D、E級，這里選用D級。
5、 滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊的選擇：
滾珠絲杠副在負(fù)載時，其滾珠與滾道面接觸點處將產(chǎn)生彈性變形。換向時，其軸向間隙會引起空回，這種空回是非連續(xù)的，既影響傳動精度，又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實際應(yīng)用中，有雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式、雙螺母齒差預(yù)緊調(diào)整式、雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式、彈簧式自動調(diào)整預(yù)緊式、單螺母變位導(dǎo)程自預(yù)緊式和單螺母滾珠過盈預(yù)緊式五種調(diào)整預(yù)緊系統(tǒng)方法。雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式的特點是結(jié)構(gòu)簡單、剛度好、預(yù)緊可靠，使用中調(diào)整方便。常選用此方法。
6、 滾珠絲杠副支承方式的選擇：
為了提高軸向剛度，常用以止推軸承為主的軸承組合來支承絲杠，當(dāng)軸向載荷較小時，也可用角接觸球軸承來支承絲杠。雙推——簡支式一端安裝止推軸承與深溝球軸承的組合，另一端僅安裝深溝球軸承，其軸向剛度較低。雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、傳動精度較高的長絲杠傳動系統(tǒng)。所以在這里選擇此方式。如圖4-1所示。
圖4-1滾珠絲杠機構(gòu)
7、 滾珠絲杠制動裝置的選擇：
因滾珠絲杠傳動效率高，無自鎖作用，故在垂直安裝狀態(tài)，必須設(shè)置防止因驅(qū)動力中斷而發(fā)生逆?zhèn)鲃拥淖枣i、制動或重力平衡裝置。常用的制動裝置有體積小、重量輕、易于安裝的超越離合器。這里選用此制動方式。
8、 滾珠絲杠副的密封與潤滑的選擇：
滾珠絲杠副可用防塵密封圈或防護(hù)套密封來防止灰塵及雜質(zhì)進(jìn)入滾珠絲杠副，使用潤滑劑來提高其耐磨性及傳動效率，從而維護(hù)其傳動精度、延長其使用壽命。密封圈有接觸式和非接觸式兩種，將其裝在滾珠螺母的的兩端即可。接觸式密封圈用具有彈性的耐油橡膠或尼龍等材料制成，因此有接觸壓力并產(chǎn)生一定的摩擦力矩，但其防塵效果好。常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂兩種。在這里選用潤滑油。
4.2.2滾珠絲杠副選擇的方法
1） 載能力的選擇：
計算作用于絲杠軸向最大動載荷FQ，然后根據(jù)FQ值選擇絲杠副型號。
FQ =fHfWFmax
式中：L——滾珠絲杠壽命系數(shù)，(單位為1轉(zhuǎn)，如1.5則為150萬轉(zhuǎn))。L=60nT/（其中T為使用壽命時間，h），普通機械為5000——10000h、數(shù)控機床及其他機電一體化設(shè)備及儀器裝置為15000h、航空機械為1000h；
fW——載荷系數(shù)（平穩(wěn)或輕度沖擊時為1.0——1.2，中等沖擊時為1.2——1.5，較大沖擊或振動時為1.5——2.5）；
fH——硬度系數(shù)（HRC>=58時為1.0，等于55時為1.11，等于52.5時為1.35，等于50時為1.56，等于45時為2.40）。
2） 桿穩(wěn)定性核算：
=EI/(K)>=
式中：Fk——實際承受載荷的能力；
——壓桿穩(wěn)定的支承系數(shù)（雙推—雙推時為4，單推—單推時為1）；
E——鋼的彈性模量絲桿小徑的抗彎截面慣性矩
K——壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取2.5——4。
3）剛度的驗算：
滾珠絲杠在工作載荷F（N）和轉(zhuǎn)矩T(N.m)的共同作用下引起導(dǎo)程的變形量L(m)為
L=
式中：A=,為絲杠截面積；
J=,為絲杠的極慣性矩；
G為絲杠切變模量，對于鋼G=83.3Gpa;
T(N.m)為轉(zhuǎn)矩
T=F
為摩擦角，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)；
為平均工作載荷。
4.2.3專機工作滑臺絲杠的計算過程
(1) 絲杠的選用
滾動絲杠摩擦系數(shù)u=0.003，選總u=0.008
F1=（3000+4000）0.008=56N
讓滑臺在0.1秒內(nèi)加速到0.06m/s
=+
0.06=0.1a
a=0.6m/
F2=ma=7000/9.80.6=428.57N
F3=F1+F2=56+428.57=484.75N
設(shè)效率為90%
Fmax=484.75/0.9=436.28N
基本導(dǎo)程取L0=10mm,V=60mm/s
n=60/1060=360r/min
L=60nT/=6036015000/10^6=324
fH=1,fW=1.2
FQ= fH fW Fmax==3 595.8N
查表,選用滾珠絲杠的系列代號2505-2.5,額定動載5982N.
滾珠絲杠尺寸如下:
中徑 d0=40mm 外徑d=39.5mm 導(dǎo)程L0=10mm
螺旋角=339’
滾珠直徑db=4mm 循環(huán)圈數(shù)1x2.5 螺母長為Llm=39mm
羅紋滾道半徑取R=0.55db=0.55x4=2.2mm
偏心距 e=0.707(R-)=0.707x(2.2-4/2)=0.1414mm
絲杠內(nèi)徑d1=d0+2e-2R=40+2x0.1414-2x2.2=35.88mm
（2） 壓桿穩(wěn)定性核算
I=/64=(35.88x10)/64=0.81x10
K為壓桿穩(wěn)定安全系數(shù),取3.5
==L+Llm+L’=1300+39+11=1350mm=1.35m
f為壓桿穩(wěn)定的支承系數(shù) ,用雙推—簡支式 f=2
E為鋼的彈性模量，取E=2.1x10 Mpa
故壓桿穩(wěn)定。
（3） 剛度驗算
=arctgu=arctg0.003=
T=F=363.4x=0.303N.m
按最不利的情況，取F=F. 則
L=+=
=
=2.33x10m
L=Lx=1.5x=6.99x10m=6.99um<30um
故絲杠的剛度滿足要求.
4.3聯(lián)軸器的設(shè)計
聯(lián)軸器是用來連接兩軸使其同回轉(zhuǎn)并傳遞運動和轉(zhuǎn)矩的一種常用部件。回轉(zhuǎn)過程中被連接的兩軸不能脫開，必須在機器停車時將連接拆卸才能使兩軸分離。用聯(lián)軸器連接的兩軸，由于制造和安裝誤差、受載后的變形以及溫度變化等因素的影響，往往不能保證嚴(yán)格的對中，兩軸間會產(chǎn)生一定程度的相對位移，因此，除了要求聯(lián)軸器能傳遞所需的轉(zhuǎn)矩，還應(yīng)在一定程度上具有補償兩軸相對位移的性能。
聯(lián)軸器分剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器、安全聯(lián)軸器3大類
剛性聯(lián)軸器由剛性連接元件組成，元件之間不能相對的運動，因而不具有補償兩軸相對位移和緩沖減振的能力，只能用于被連接兩軸在安裝時能嚴(yán)格對中和工作中不會發(fā)生相對位移的場合。剛性聯(lián)軸器主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。
凸緣聯(lián)軸器由兩個帶凸緣的半聯(lián)軸器和連接螺栓組成，兩半聯(lián)軸器分別用鍵與兩軸連接，同時它們再用螺栓相互連接凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，工作可靠，維護(hù)簡便，常用于載荷平穩(wěn)、兩軸對中性良好的場合，使用時應(yīng)注意設(shè)置防護(hù)罩等安全防護(hù)裝置。
套筒聯(lián)軸器通過一個公用套筒并采用鍵、銷或花鍵等連接零件，使倆軸相連接。在采用鍵或花鍵連接時,應(yīng)采用錐頂緊定螺釘作軸向固定。為了保證連接具有一定的對中精度和便于套筒的裝拆。制造套筒的材料一般采用35或45鋼，低速傳動或不重要的場合也可采用鑄鐵。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，徑向尺寸小，成本較低。其缺點是傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較小，裝拆時軸需作軸向移動，有時不太方便。套筒聯(lián)軸器通常適用于兩軸間對中性良好、工作平穩(wěn)、傳遞轉(zhuǎn)矩不大、徑向尺寸受限制、轉(zhuǎn)速低的場合。
聯(lián)軸器的類型應(yīng)根據(jù)應(yīng)根據(jù)使用要求和工作條件來確定，具體選擇時可考慮以下幾個方面：
(1)傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)以及對緩沖減振的要求。
(2)工作轉(zhuǎn)速的高低。一般不得超過相應(yīng)聯(lián)軸器的許用最高轉(zhuǎn)速。
(3)被連接兩軸間的相對位移程度。難以保證兩軸嚴(yán)格對中時應(yīng)選撓性聯(lián)軸器。
(4)聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)及成本，工作環(huán)境，使用壽命。
在設(shè)計時對軸的要求是對中性良好、工作要平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速低的場合，因此選套筒聯(lián)軸器比較適合。
4.4軸承的選擇
由于傳動的軸轉(zhuǎn)動要靈活，起動容易，潤滑簡便，摩擦阻力小的特點。與滑動軸承相比，優(yōu)先選擇滾動軸承。滾動軸承依靠元件間的滾動接觸來承受載荷?；窘Y(jié)構(gòu)有內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架等4部分組成。內(nèi)圈是裝在軸頸上，外圈裝在軸承座孔內(nèi)。通常外圈固定，內(nèi)圈隨軸回轉(zhuǎn)，但也可用于內(nèi)圈不動外圈回轉(zhuǎn)，或者是內(nèi)外圈同時回轉(zhuǎn)的場合。滾動體均勻分布于內(nèi)外圈輥道之間，其形狀、數(shù)量、大小的不同對滾動軸承的承載能力和極限轉(zhuǎn)速有很大的影響。常用的滾動體有球、圓柱滾子、滾針、圓錐滾子、球面滾子和非對稱球面滾子等幾種。內(nèi)外圈上的輥道起限制滾動體軸向移動的作用。保持架的作用是將滾動體均勻地隔開，以其避免因直接接觸而產(chǎn)生劇烈磨損。
為了減少軸承的徑向尺寸，有的軸承無內(nèi)外圈，這時的軸頸或軸承座要起到內(nèi)外圈或外圈的作用。有的軸承為滿足使用中的某些需要，另增設(shè)如防塵蓋、密封圈等特殊元件。
按照軸承能承受的主載荷方向不同，滾動軸承可分向心軸承和推力軸承倆大類。能承受的主載荷為徑向載荷的軸承稱為向心軸承；主載荷為軸向載荷的稱為推力軸承。
選擇滾動軸承的類型，一般從以下幾個方面進(jìn)行考慮。
4.4．1載荷的大小、方向和性質(zhì)
（1）按載荷的大小、方向和性質(zhì)選擇 在外輪廓尺寸相同的情況下，滾子軸承比球軸承承載能力大，適用于載荷較大或有沖擊的場合。球軸承適用于載荷較小、振動和沖擊的場合。
（2）按載荷方向選擇 當(dāng)承受純徑向載荷時，通常選用徑向接觸軸承或深溝球軸承；當(dāng)承受較大軸向載荷和一定徑向載荷時，可選用角接觸向心軸承；當(dāng)承受較大軸向載荷和一定徑向載荷和一定軸向載荷時，可選擇用角接觸推力軸承，或者將向心軸承和推力軸承進(jìn)行組合，分別承受徑向和軸向載荷
4.4.2軸承的轉(zhuǎn)速
根據(jù)工作轉(zhuǎn)速選擇軸承類型時，可參照一下幾點：
（1）球軸承比滾子軸承具有較高的極限轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)精度，高速時應(yīng)選用球軸承；
（2）為減少離心力慣性力，高速時宜選用同一直徑系列中外徑較小的軸承。當(dāng)用一個外徑較小的軸承承載能力不能滿足要求時，可再安裝一個相同的軸承，或者考慮采用寬系列的軸承。外徑較大的軸承宜用于低速重載場合；
（3）推力軸承的極限轉(zhuǎn)速都很低，當(dāng)工作轉(zhuǎn)速軸向載荷不十分大時，可采用角接觸球軸承或深溝球軸承替代推力軸承
（4）保持架的材料和結(jié)構(gòu)對軸承轉(zhuǎn)速影響很大。實際保持架比沖壓保持架允許更高的轉(zhuǎn)速。
4.4.3調(diào)心性能要求
當(dāng)軸的中心線與軸承座中心線不重合而有角度誤差時，或軸因受力而彎曲或傾斜時，軸承的內(nèi)外圈軸線發(fā)生偏斜，這時應(yīng)采用有調(diào)心性能的調(diào)心軸承或帶座外球面球軸承
圓柱滾子軸承和滾針軸承對軸承的偏斜最為敏感，這類軸承在偏斜狀態(tài)下的承載能力可能低于球軸承。因此在軸的剛度和軸承座孔的支承剛度較低時，應(yīng)避免使用這類軸承。
4.4.4軸承的安裝和拆卸
便于裝拆也是選擇軸承類型時應(yīng)考慮的一個因素。在軸承座為非剖分式而必須沿軸向安裝和拆卸軸承部件時，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。軸承在長軸上安裝和拆卸軸承部件時，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。軸承在長軸安裝時，為便于裝拆，可選用內(nèi)圈孔呈1：12錐度的軸承。
4.4.5經(jīng)濟(jì)性
一般而言，球軸承比滾子軸承便宜；派生型軸承（如帶止動槽、密封圈或防塵蓋的軸承等）比其基本型軸承貴；同型號軸承，精度高一級價格將急劇增加。故在滿足使用功能的前提下，應(yīng)盡量選用低精度、價格便宜的軸承。
根據(jù)上面幾個方面的參考，選擇深溝球軸承作為支撐軸承，因為深溝球軸承當(dāng)量摩擦系數(shù)最小，高轉(zhuǎn)速時可用來承受不大的純軸向負(fù)荷。主要是適用于剛性較大懂得軸，常用于小功率電機、減速器、運輸機的托輥、滑輪等
4.4.6特殊的軸承——單向軸承
單向軸承簡單說來就是只向一個方向旋轉(zhuǎn)，在一個方向上可以自由轉(zhuǎn)動，而在另一個方向上鎖死的一種軸承。其原理一般都是卡緊原理，用于卡緊的滾動體所在的工作面是個斜坡，滾動體在軸承順著轉(zhuǎn)是下坡，逆著轉(zhuǎn)是上坡。參考以下結(jié)構(gòu)圖4-2，滾動體都是有一個彈簧裝置頂著的，只要軸承逆著轉(zhuǎn)時彈簧就把滾動體往上坡方向頂，縮小內(nèi)外圈工作面的空隙直到卡死不能再逆轉(zhuǎn)。有不規(guī)則鍥塊形式的單向離合器也是同一工作原理。都包括一個彈簧裝置。
圖4-2單向軸承
單向軸承應(yīng)用及功能原理
1． 斜坡和滾子式設(shè)計
斜坡和滾柱式單向軸承基本由筒式內(nèi)徑的外圈、帶斜坡的內(nèi)圈及分別承受彈簧力且始終與內(nèi)外圈緊密接觸的一組滾子組成。只要其中的一個滾道在其運動方向上的旋轉(zhuǎn)對另一個產(chǎn)成了影響，這種排列就從本質(zhì)上確保了超越速度的即刻性和保證了立即驅(qū)動能力。
運用：
這種型號的單向軸承可以適合在各種環(huán)境下的超越、分度及止逆的使用。
當(dāng)作為一個超越單向軸承使用時：
斜坡式滾柱式單向軸承將會以這種方式安裝，就是把外圈當(dāng)做超越構(gòu)件。這點對高速超越非常重要。在內(nèi)圈超越的運用中，作用在滾子上的離心力將導(dǎo)致超越速度受限。
當(dāng)作為一個止逆單向軸承使用時：
只有內(nèi)圈轉(zhuǎn)動的斜坡滾子式單向軸承適合于比較低的速度。如果需要的轉(zhuǎn)速高于被推薦的轉(zhuǎn)速時，建議使用楔塊式單向軸承。
當(dāng)作為一個分度單向軸承使用時：
外圈經(jīng)常被看成擺動元件，內(nèi)圈經(jīng)常被看成從元件。否則，滾子和彈簧的慣量將導(dǎo)致誤差，特別是在高頻率分度時。稀釋了的潤滑油和強力彈簧的運用提供了高速分度的準(zhǔn)確性和高質(zhì)量性。
2． 楔塊式設(shè)計
這種楔塊式單向超越軸承大體由內(nèi)圈、外圈、楔塊組、楔塊保持架、強力彈簧及軸承組成。楔塊以在內(nèi)外圈之間的楔入來從一個滾道向另一個滾道傳遞力量。楔塊有倆個的對角直徑，（即從楔塊的一角到另一對角的距離）其中的一個要大于另一個。楔作用發(fā)生在內(nèi)外圈發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時在比較大的橫截面上迫使楔塊有更大的垂直位置。
3． 自鎖角
楔作用主要依靠內(nèi)外圈之間楔塊的楔入和自鎖角。楔塊單向軸承的基本概念要求楔塊的摩擦系數(shù)與驅(qū)動方向上內(nèi)圈突然產(chǎn)生扭矩有關(guān)系，這個摩擦值必須比自鎖角的正切值大。如果條件不安全，楔入將不會發(fā)生。
自鎖角是由楔塊的結(jié)構(gòu)來決定的，內(nèi)外圈上的點分別用用楔塊和其連接。
楔塊的設(shè)計中有一個很低的初始自鎖角來確保開始時絕對的結(jié)合。隨著扭矩的增加，楔塊上將產(chǎn)生一個可是使楔塊滾道偏轉(zhuǎn)的徑向力，導(dǎo)致了楔塊滾轉(zhuǎn)到了一個新的位置。楔塊經(jīng)常被設(shè)計成有一個可以逐漸增大的自鎖角，與它從超越位置一直到最大承受載荷的位置一樣。比較大的自鎖角可以減小由楔塊產(chǎn)成的徑向力，因此只要在伸長量和布氏硬度極限的要求內(nèi)允許較大扭矩被傳遞。
自由 動作
在保持架中，所有的楔塊被允許做自由和獨立的動作。在超越運動中，這些每一個獨立的楔塊被允許去適應(yīng)自身在環(huán)行空間里的各種變化，這些變化主要由脫離和在疏忽的情況下進(jìn)入軸承的某些外來物質(zhì)所引起的。因為各個楔塊都是獨立起作用的，所以它們不能把自身變化的影響傳給其他的楔塊。由于楔塊一直是相同的結(jié)合，所以載荷的分布也很均勻。自由動作的規(guī)律也引起所有零件的均布磨損，但這種磨損是最小的。
PCE式楔塊
PCE式楔塊的設(shè)計是為了克服幾種旋轉(zhuǎn)和直線搖擺的影響，搖擺的形式就像突然承受短暫的高扭矩過載一樣。
楔塊的加強
楔塊用作用在其端面上的彈簧來加強的。
已經(jīng)設(shè)計出了幾種不同型號的加強彈簧，如：拉力彈簧、壓縮彈簧及扭轉(zhuǎn)彈簧。選擇這種加強的的方法比較適合特殊單向軸承的設(shè)計。
在各種設(shè)計中，不管是否是拉力彈簧、壓縮彈簧還是扭轉(zhuǎn)彈簧，彈簧的設(shè)計在分別加強每一個楔塊都不需要楔塊之間做動作和影響的傳遞。
C/T楔塊定理
離心脫離或C/T保持架的安裝都被設(shè)計以適應(yīng)內(nèi)外圈高速超越運動和低速驅(qū)動情況。C/T楔塊被用在多種型號之中，F(xiàn)SO300~FSO700都選用PCE或C/T楔塊以適應(yīng)外圈的超越運動。
C/T型外圈
在外圈離心拋離楔塊的設(shè)計中，楔塊的質(zhì)量已經(jīng)確定，以至于當(dāng)外圈做超越運動時，楔塊的離心力以能克服強力彈簧施加給楔塊的力，所以導(dǎo)致了楔塊完全脫離了內(nèi)圈滾道。
C/T型內(nèi)圈
型號RSBI和RIZ從尺寸20到240都用C/T型內(nèi)圈的特征。
在內(nèi)圈離心拋離楔塊的設(shè)計中，楔塊的質(zhì)量已經(jīng)確定，以至于當(dāng)內(nèi)圈做超越運動時，楔塊的離心力以能克服強力彈簧施加給楔塊的力，所以導(dǎo)致了楔塊完全脫離了外圈滾道。
楔塊脫離內(nèi)圈滾道或外圈滾道的點就像脫離速度一樣被列出。它最大的驅(qū)動速度往往要比脫離速度小，以此來絕對的確保楔塊的加強。
離心拋離楔塊保持架的主要優(yōu)點是當(dāng)楔塊從外圈滾道或內(nèi)圈滾道脫離時，它們與軸承沒有接觸摩擦。
因此，軸承的使用壽命是由軸承的使用壽命來決定的。注：在離心拋離設(shè)計中，當(dāng)軸承超越運轉(zhuǎn)時，楔塊將脫離內(nèi)圈滾道或外圈滾道。因此，在驅(qū)動情況下，C/T的設(shè)計要求是驅(qū)動速動要比脫離速度小。
用鉻合金來增加楔塊的使用壽命
超硬質(zhì)鉻合金楔塊加長軸承的使用壽命，增加了楔塊的最大抗磨損性和保持了較低的成本。
單向軸承的設(shè)計選用
CSK系列單向旋轉(zhuǎn)球軸承由標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸的深溝球軸承和內(nèi)藏異型止動塊及特殊結(jié)構(gòu)保持架組合而成，具有功能強，結(jié)構(gòu)緊湊的特點，適用于中小扭矩使用場合中，廣泛用止逆、送進(jìn)等機構(gòu)，如液力機械、印刷機械和紡織機械等。
所以在設(shè)計中我們選擇了這個系列中的CSK30單向軸承。其結(jié)構(gòu)圖4-3如下：
圖4-3 csk單向軸承結(jié)構(gòu)圖
外貌圖如下4-4：
圖4-4 csk單向軸承外貌圖
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