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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）中英文摘要
銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機(jī)設(shè)計(jì)與研究
摘 要：文章簡(jiǎn)略的介紹了散熱器的發(fā)展，對(duì)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(guò)盈配合聯(lián)接進(jìn)行受力分析，并進(jìn)行了必要的計(jì)算，同時(shí)提出了螺旋漲管的新工藝，使?jié)q管的同時(shí)所需的進(jìn)給力大大減小；對(duì)螺旋漲管機(jī)中關(guān)鍵部件漲管頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理進(jìn)行了說(shuō)明，對(duì)設(shè)計(jì)的螺旋漲管機(jī)工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)敘述，同時(shí)也對(duì)整個(gè)螺旋漲管專機(jī)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，和對(duì)每個(gè)零件的選擇進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：散熱片；螺旋漲管；過(guò)盈；漲緊
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）中英文摘要
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目 錄
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(jī)設(shè)計(jì)背景 1
1.1.1 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管簡(jiǎn)介 1
1.1.2 計(jì)算機(jī)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(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題 3
第二章 螺旋漲管機(jī)工藝過(guò)程分析 5
2.1 螺旋漲管機(jī)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(jī)工作原理 7
2.1.3銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管機(jī)設(shè)計(jì) 8
第三章 螺旋漲管機(jī)部件設(shè)計(jì) 9
3.1機(jī)床的基本要求 9
3.1.1機(jī)床應(yīng)具有的性能指標(biāo) 9
3.2機(jī)床安裝機(jī)架設(shè)計(jì) 10
3.2.1機(jī)架的分類 10
3.2.2機(jī)架設(shè)計(jì)的原則 11
3.2.3機(jī)架的截面形狀 11
3.3彈性漲套頭部件設(shè)計(jì) 12
3.4齒輪傳動(dòng)的類型和應(yīng)用特點(diǎn) 12
3.4.1齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn) 12
3.4.2齒輪傳動(dòng)的基本要求 14
3.5齒輪傳動(dòng)的常用類型 14
3.6該專機(jī)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 14
第四章 螺旋漲管機(jī)主要部件設(shè)計(jì)與計(jì)算 18
4.1工作滑臺(tái)與滾動(dòng)導(dǎo)軌副選擇與設(shè)計(jì) 18
4.1.1導(dǎo)軌副的選擇 18
4.1.2滾動(dòng)導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu) 18
4.1.3直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算 18
4.1.4滾動(dòng)導(dǎo)軌的潤(rùn)滑防護(hù) 19
4.2滾珠絲杠選擇與設(shè)計(jì) 19
4.2.1專機(jī)工作滑臺(tái)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(jī)工作滑臺(tái)絲杠的計(jì)算過(guò)程 22
4.3聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 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(jī)的自動(dòng)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(jī)設(shè)計(jì)背景
1.1.1 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管簡(jiǎn)介
由于我國(guó)幅員遼闊，960萬(wàn)的國(guó)土中有70%是采暖要求的采區(qū)或有采暖要求的過(guò)度區(qū)，而且長(zhǎng)江以北地區(qū)每年有三到六個(gè)月的寒冷冬季，時(shí)間漫長(zhǎng)，所以我國(guó)是一個(gè)采暖大國(guó)。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?yàn)槠涫褂脡勖L(zhǎng)，價(jià)格低廉，壁厚存熱時(shí)間長(zhǎng)，腐蝕速度比低碳鋼制散熱器、水箱式散熱器慢。因?yàn)樗母g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(zhǎng)，便宜，且取暖效果不錯(cuò)，使得人們?cè)谘b修新房時(shí)，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(gè)法子給它“美容”——加個(gè)罩包起來(lái)。但時(shí)間一長(zhǎng)，加罩的煩惱也隨之而來(lái)：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(wú)論多么高檔的暖氣罩，三兩年之后，“罩”也會(huì)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(shí)間長(zhǎng)了鐵銹又會(huì)使熱量表、溫控閥失靈或損壞。
面對(duì)鑄鐵散熱器幾十年一成不變的老面孔和人們對(duì)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(shí)也成為人們的熱望。因此，銅鋁復(fù)合散熱器便應(yīng)運(yùn)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(shí)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(huì)中的受歡迎程度與日俱增，由于它是適合我國(guó)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(guó)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(lái)出現(xiàn)的鋼制散熱器對(duì)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(jì)量等問(wèn)題。其生產(chǎn)制造過(guò)程成了一項(xiàng)新的研究方向，有必要去設(shè)計(jì)產(chǎn)品生產(chǎn)的每一個(gè)工藝環(huán)節(jié)，其中銅管與鋁合金散熱片的過(guò)盈配合，就是接下來(lái)所需設(shè)計(jì)與研究的，因此，我們準(zhǔn)備設(shè)計(jì)一臺(tái)銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管的專用機(jī)床。
1.1.2 計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用
機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)現(xiàn)在普遍使用CAD2004。在這次計(jì)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(jì)，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(lái)，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(guò)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(xiàng)重要指標(biāo)。
以往銅管與散熱鋁片的結(jié)合的通過(guò)加大過(guò)盈配合來(lái)保證緊密結(jié)合程度，但通過(guò)長(zhǎng)期使用發(fā)現(xiàn)仍有部分結(jié)合發(fā)生松動(dòng)，從而降低了熱傳導(dǎo)效率。采用螺旋過(guò)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(dòng)，從而提高了熱傳導(dǎo)效率和穩(wěn)定性。
為實(shí)現(xiàn)銅鋁復(fù)合散熱片螺旋過(guò)盈漲緊配合，設(shè)計(jì)了螺旋漲管機(jī)，一次加工兩組長(zhǎng)度小于1200mm的銅鋁復(fù)合散熱片，用時(shí)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(jī)設(shè)計(jì)與研究，此項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)主要是銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機(jī)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(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基本知識(shí)、基本理論和基本方法的掌握程度，并著重于對(duì)我們創(chuàng)造性思維及設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練與培養(yǎng)。它所涉及到的知識(shí)面很廣有基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，如：高等數(shù)學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械零件和互換性與技術(shù)測(cè)量等等。
關(guān)于該課題歸納了以下幾項(xiàng)內(nèi)容：
<1> 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機(jī)設(shè)計(jì)的理論知識(shí)、設(shè)計(jì)理念、結(jié)構(gòu)計(jì)算和加工步驟的設(shè)計(jì)。
<2> 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機(jī)的生產(chǎn)是單件的制造，因而要對(duì)其機(jī)座要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)。
<3> 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機(jī)各傳動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
<4> 樹立正確的設(shè)計(jì)思想、運(yùn)用創(chuàng)造性思維掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法。
<5> 熟練掌握常用部件的設(shè)計(jì)原理和方法，具有設(shè)計(jì)通用機(jī)械傳動(dòng)裝置和較簡(jiǎn)單機(jī)械的能力，以及降低其制造成本。
<6> 熟練運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等有關(guān)技術(shù)資料的能力，參照機(jī)械方面的設(shè)計(jì)的圖冊(cè)，并獲得實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練。
對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行了一些初步的分類：減速箱部件設(shè)計(jì)、滾珠絲桿座部件設(shè)計(jì)、壓緊部件設(shè)計(jì)、預(yù)壓緊部件設(shè)計(jì)、鎖緊部件設(shè)計(jì)及減速器的設(shè)計(jì)。
1.2.3本課題設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題
<1> 本課題的設(shè)計(jì)應(yīng)該在老師指導(dǎo)下由我們自己獨(dú)立完成。為了更好地培養(yǎng)我們?cè)O(shè)計(jì)能力，我們應(yīng)獨(dú)立思考，積極主動(dòng)思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，而不應(yīng)處處被動(dòng)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(yàn)、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量及設(shè)計(jì)水平，但不應(yīng)盲目地、機(jī)械地抄襲，要根據(jù)有利條件進(jìn)行大膽創(chuàng)新。
<3> 設(shè)計(jì)中應(yīng)學(xué)習(xí)正確運(yùn)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(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意隨時(shí)整理設(shè)計(jì)結(jié)果，并在設(shè)計(jì)草稿本上記下重要的論據(jù)、結(jié)果、參考資料來(lái)源以及需要進(jìn)一步探討的問(wèn)題，使設(shè)計(jì)的各方面都做到有理有據(jù)，這對(duì)設(shè)計(jì)的正常進(jìn)行、階段性的自我檢查和編寫說(shuō)明書（論文）都是必要的。
希望通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能鞏固、擴(kuò)大和強(qiáng)化自己所學(xué)到的理論知識(shí)與技能,提高自己設(shè)計(jì)計(jì)算、制圖、編寫技術(shù)文件的能力, 學(xué)會(huì)正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)等工具書, 并在設(shè)計(jì)中培養(yǎng)自己理論聯(lián)系實(shí)際、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力, 為以后的設(shè)計(jì)工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)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(guò)系統(tǒng)的運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能以及設(shè)計(jì)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(jì)的過(guò)程，將所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)和現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)生產(chǎn)做了初步嘗試性結(jié)合。畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要性還在于鍛煉了我們的設(shè)計(jì)思維能力；拓寬了我們的知識(shí)視野；形成了腳踏實(shí)地、敢于攻堅(jiān)的頑強(qiáng)精神；養(yǎng)成了虛心好學(xué)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作的優(yōu)良作風(fēng)。
由于本人的設(shè)計(jì)水平有限, 知識(shí)面狹窄, 實(shí)踐不夠, 經(jīng)驗(yàn)不足, 因此在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在這樣或那樣的不足, 希望各位老師給予批評(píng)、指正。
第二章 螺旋漲管機(jī)工藝過(guò)程分析
2.1 螺旋漲管機(jī)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(guò)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(guò)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(guò)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(shí)對(duì)銅管內(nèi)壁產(chǎn)生的漲緊壓強(qiáng)（MPa）
——漲緊頭與銅管接觸的有效軸向長(zhǎng)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(guò)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(shí)的過(guò)盈量，增大螺旋漲管的過(guò)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(jì)是整個(gè)漲管機(jī)的核心，圖2-2所示是漲管頭的結(jié)構(gòu)圖，工作時(shí)分兩步；
圖2-1 銅鋁復(fù)合散熱片
(1) 彈性漲套1通過(guò)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(guò)盈量，代入上述漲管進(jìn)給力的計(jì)算公式得F=9749.7 N，進(jìn)給力減少了21%，當(dāng)漲套走完整個(gè)行程時(shí)，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(gè)Ф6 mm的鋼球，當(dāng)漲套拉桿4向右退回，帶動(dòng)拉桿頭5右移時(shí)松開漲套，同時(shí)拉桿頭外徑Ф10.2 mm的圓柱將6個(gè)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(guò)盈量，盡管過(guò)盈量較大，但僅僅是鋼球局部將銅管外徑增大不會(huì)產(chǎn)生較大的漲緊力，也不會(huì)將銅管漲裂，大大提高了連接的緊密性。此時(shí)彈性漲套在退回時(shí)讓其按一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，因此產(chǎn)生了6個(gè)頭的螺旋槽，為了使銅管兩頭個(gè)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(shí)漲套拉桿左移，松開鋼球，螺旋漲管結(jié)束。
顯然，螺旋漲管時(shí)，由于直拉漲管的過(guò)盈量只有1.5 mm ,小于螺旋漲管過(guò)盈量1.9 mm，防止了銅管或鋁合金散熱片因過(guò)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(jī)工作原理
圖2-3所示是銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管機(jī)工作原理圖。
(1) 電動(dòng)機(jī)10按圖示方向旋轉(zhuǎn)由滾珠絲杠副1驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)2帶動(dòng)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(shí)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(guò)盈配合，直到整個(gè)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(dòng)機(jī)10與圖示反方向旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)2帶動(dòng)銅鋁復(fù)合散熱片3左移，同時(shí)拉桿頭12在氣缸7驅(qū)動(dòng)下右移松開彈性漲套4，同時(shí)頂起6個(gè)Ф6鋼珠。而齒輪11帶動(dòng)8、9傳給齒輪6，按圖示的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)單向離合器5與齒輪6合上，帶動(dòng)彈性漲套4旋轉(zhuǎn)退出銅管，6個(gè)鋼珠也一同旋轉(zhuǎn)，拉出螺旋槽。
(4) 只要設(shè)計(jì)合理的齒輪傳動(dòng)比，就可以拉出給定螺距的螺旋槽。螺旋拉完，氣缸7推動(dòng)拉桿12再次伸出，6個(gè)鋼珠退回原位，整個(gè)漲套頭完全退出，完成一個(gè)循環(huán)。
2.1.3銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管機(jī)設(shè)計(jì)
圖2-4 銅鋁復(fù)合散熱片螺旋漲管專機(jī)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(jī)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(shí)的進(jìn)給力；移動(dòng)滑臺(tái)2，其作用是驅(qū)動(dòng)工件左、右移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)直線漲管和螺旋退出漲管；齒輪箱目的是驅(qū)動(dòng)絲杠并帶動(dòng)滑臺(tái)左右移動(dòng)，同時(shí)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(guò)氣缸的伸縮來(lái)完成彈性漲套的張開與閉合，以及6個(gè)鋼珠的頂出與縮回。
第三章 螺旋漲管機(jī)部件設(shè)計(jì)
3.1機(jī)床的基本要求
機(jī)床的總體設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)機(jī)床的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)其著決定性作用。機(jī)床的總體設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過(guò)調(diào)查研究，檢索資料，掌握機(jī)床設(shè)計(jì)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(shí)畫出加工示意圖；在此基礎(chǔ)上確定機(jī)床總布局，畫出機(jī)床聯(lián)系尺寸圖；確定所設(shè)計(jì)機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)。
3.1.1機(jī)床應(yīng)具有的性能指標(biāo)
<1> 工藝范圍 機(jī)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(duì)機(jī)床的工藝要求不同。大批量生產(chǎn)，工序分散，要求一臺(tái)機(jī)床只完成一個(gè)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(jī)床是專用機(jī)床和組合機(jī)床。而對(duì)于我要設(shè)計(jì)的機(jī)床就屬于這類機(jī)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(jī)床的加工精度分為三級(jí)；普通精度機(jī)床；精密機(jī)床；高精度機(jī)床。機(jī)床設(shè)計(jì)不僅要保證機(jī)床的加工精度，而且要使機(jī)床的加工精度保持一定時(shí)間即精度保持性。精度保持性又叫使用壽命。提高機(jī)床關(guān)鍵零部件的耐磨性，可延長(zhǎng)機(jī)床的使用壽命。
<3> 生產(chǎn)率和自動(dòng)化 機(jī)床的自動(dòng)化程度越高，它的生產(chǎn)率就越高。另外，機(jī)床的自動(dòng)化可減少人對(duì)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(dòng)強(qiáng)度。
<4> 可靠性 機(jī)床的可靠性是一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)?？煽啃园▋煞矫?，一個(gè)是機(jī)床在規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的難易程度；二是可修復(fù)機(jī)床失效后在規(guī)定時(shí)間內(nèi)修復(fù)的難易程度。從可靠性考慮，機(jī)床不僅要求在使用過(guò)程中不易發(fā)生故障即無(wú)故障性；而且要求發(fā)生故障后容易維修，即維修性。
<5> 機(jī)床的效率和壽命 機(jī)床的效率是指消耗于切削的有效功率與電動(dòng)機(jī)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(guò)大，將使機(jī)床產(chǎn)生較大的熱變形，影響加工精度。
機(jī)床的壽命是指機(jī)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(jī)床不應(yīng)喪失設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定的精度指標(biāo)。為確保和提高機(jī)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(dòng)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(jī)床的設(shè)計(jì)，使用與維修。機(jī)床產(chǎn)品系列化是指對(duì)每一類型不同組，系的通用機(jī)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(jī)床來(lái)滿足各類用戶的需要。提高機(jī)床零部件通用比和零件標(biāo)準(zhǔn)化程度，可以縮短設(shè)計(jì)，制造周期，降低生產(chǎn)成本。
<7> 機(jī)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(jī)關(guān)系。即使機(jī)床符合人的生理和心理特征，實(shí)現(xiàn)人機(jī)環(huán)境高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為操作者創(chuàng)造一個(gè)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(jī)床的操作應(yīng)靈活方便，符合人的動(dòng)作習(xí)慣，使操作者從接收信號(hào)到產(chǎn)生動(dòng)作不用經(jīng)過(guò)思考，提高正確操作的速度，不易產(chǎn)生誤操作或故障。機(jī)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(jī)床噪聲影響正常的工作環(huán)境，危害人的身心健康。機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中各傳動(dòng)副的振動(dòng)，某些結(jié)構(gòu)的不合理及切削過(guò)程中的顫振等都將產(chǎn)生噪聲。特別是現(xiàn)代機(jī)床切削速度的提高，功率的增大，自動(dòng)化功能的增多，其噪聲污染的問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重。所以，設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)應(yīng)盡量設(shè)法降低其噪聲。此外，機(jī)床的油霧，粉塵和腐蝕介質(zhì)等都是對(duì)人體有害的，設(shè)計(jì)時(shí)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(jī)床安裝機(jī)架設(shè)計(jì)
機(jī)架是各類零件的基本零件。它主要起支承作用，機(jī)器中的其他零部件一般固定在機(jī)架上。所以，機(jī)架支承著機(jī)器中其他零部件和工件的全部重量，通常是機(jī)器中尺寸最大、重量最重的零件，其重量約占機(jī)器總重量的70%-90%。機(jī)架又起基準(zhǔn)的作用，以保證各零部件間正確的相對(duì)位置，并使整個(gè)機(jī)器組成一個(gè)整體。機(jī)架直接或間接地承受著機(jī)器工作過(guò)程中的各種載荷，包括各種沖擊載荷。由此可知，機(jī)架也是各種機(jī)器中最重要的零件之一，直接或間接地影響著機(jī)器的各種性能如精度、振動(dòng)、噪音及各項(xiàng)工作性能等，并決定著機(jī)器的造型。
3.2.1機(jī)架的分類
機(jī)架的種類很多，分類方法也有多種。按機(jī)器形式，可分臥式機(jī)架和立式機(jī)架兩類，其中臥式機(jī)架又分橫梁式和平板式立式機(jī)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(jī)架和非金屬機(jī)架兩類，其中金屬機(jī)架又分鑄造機(jī)架、焊接機(jī)架和組式機(jī)架；非金屬機(jī)架又分花崗巖機(jī)架、混凝土機(jī)架和塑料機(jī)架。按結(jié)構(gòu)，可分為整體式機(jī)架和裝配式機(jī)架。在通用機(jī)械設(shè)計(jì)，更為常見的是按機(jī)架構(gòu)造外形的不同，將機(jī)架分為機(jī)座類、基板類、支架類和箱殼類4類。
3.2.2機(jī)架設(shè)計(jì)的原則
(1)確保足夠的強(qiáng)度和剛度
(2)在便于其他零件裝拆和操作的前提下，機(jī)架的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單，并有良好的工藝性，便于制造、安裝及運(yùn)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(qiáng)度和剛度盡可能提高。
(4)就設(shè)計(jì)方法而言，目前大多數(shù)是采用類比設(shè)計(jì)法，即按照經(jīng)驗(yàn)公式、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或比照現(xiàn)有同類機(jī)架進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3.2.3機(jī)架的截面形狀
大多數(shù)機(jī)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(shí)，截面形狀的相對(duì)彎扭強(qiáng)度、剛度比較值有很大影響。由于該機(jī)架是機(jī)座類的，可以選用方管的型材來(lái)構(gòu)造機(jī)架，其結(jié)構(gòu)如圖3-1和3-2所示
圖3-1機(jī)架截面
圖3-2機(jī)架
3.3彈性漲套頭部件設(shè)計(jì)
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(shí)，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(shí)，向前推進(jìn)拉桿，讓拉桿階梯2的位置移動(dòng)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(shí)，同時(shí)開始了對(duì)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(gè)鋼珠向外頂出，拉桿階梯1的位置同時(shí)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(yùn)動(dòng)使，銅管內(nèi)形成6道螺旋線，漲套3的位置對(duì)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(dòng)的類型和應(yīng)用特點(diǎn)
3.4.1齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用特點(diǎn)
1．齒輪、齒輪副與齒輪傳動(dòng)
齒輪是任意一個(gè)有齒的機(jī)械元件，它能利用它的齒與另一個(gè)有齒元件連續(xù)嚙合，從而將運(yùn)動(dòng)傳遞給后者，或者從后者接受運(yùn)動(dòng)。
齒輪傳動(dòng)副是由兩個(gè)互相嚙合的齒輪組成的基本機(jī)構(gòu)，兩齒輪軸線相對(duì)位置不變，并個(gè)繞其自身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪副是線接觸的高副。
齒輪傳動(dòng)是利用齒輪副來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和（或）動(dòng)力的一種機(jī)械動(dòng)力。齒輪副的一對(duì)齒輪的齒依次交替地接觸，從而實(shí)現(xiàn)一定規(guī)律的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程和形態(tài)稱為嚙合。齒輪傳動(dòng)屬于嚙合傳動(dòng)。如圖所示，當(dāng)齒輪副工作時(shí)，主動(dòng)輪的輪齒1，2，3，4…，通過(guò)嚙合點(diǎn)（兩齒輪輪齒的接觸點(diǎn)）處的法向作用力，逐個(gè)地推動(dòng)從動(dòng)輪的輪齒1’，2’，3’，4’…，使從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)從動(dòng)軸回轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)將主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給從動(dòng)軸。
2．傳動(dòng)比
齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比是主動(dòng)齒輪與從動(dòng)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(dòng)齒輪角速度、轉(zhuǎn)速；
——從動(dòng)齒輪角速度、轉(zhuǎn)速；
——主動(dòng)齒輪齒數(shù)；
——從動(dòng)齒輪齒數(shù)；
齒輪副的傳動(dòng)比不宜過(guò)大，否則會(huì)使結(jié)構(gòu)尺寸過(guò)大，不利制造和安裝。通常，圓柱齒輪副的傳動(dòng)比，圓錐齒輪副的傳動(dòng)比。
3．應(yīng)用特點(diǎn)
齒輪傳動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣的一種機(jī)械傳動(dòng)形式。在工程機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械、各種機(jī)床及儀器、儀表工業(yè)中被廣泛地用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。齒輪傳動(dòng)除傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，也可以用來(lái)把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)（如齒輪齒條傳動(dòng)）。與摩擦輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)等比較，齒輪傳動(dòng)具有如下特點(diǎn)：
1） 能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比的恒定，傳動(dòng)平穩(wěn)性好，傳遞運(yùn)動(dòng)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(dòng)），大至（如蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)的減速器），甚至高達(dá)；其傳動(dòng)是圓周速度可達(dá)至。
3） 傳動(dòng)效率高。一般傳動(dòng)效率。
4） 結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長(zhǎng)。設(shè)計(jì)正確、制造精良、潤(rùn)滑維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，可使用數(shù)年乃至數(shù)十年。
齒輪傳動(dòng)也存在以下不足：
1） 制造和安裝精度要求高，工作時(shí)有噪聲。
2） 齒輪的齒數(shù)為整數(shù)，能獲得的傳動(dòng)比受到一定的限制，不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。
3） 中心距過(guò)大時(shí)將導(dǎo)致齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)龐大、笨重，因此，不適宜中心距較大的場(chǎng)合。
3.4.2齒輪傳動(dòng)的基本要求
從傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力兩個(gè)方面來(lái)考慮，齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足下列兩個(gè)基本要求：
1． 傳動(dòng)要平穩(wěn)
在齒輪傳動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)保證瞬時(shí)傳動(dòng)恒定不變，以保持傳動(dòng)的平穩(wěn)性，避免或減小傳動(dòng)中的沖擊、振動(dòng)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(qiáng)，即強(qiáng)度高，耐磨性好，壽命長(zhǎng)。
3.5齒輪傳動(dòng)的常用類型
齒輪的種類很多，齒輪傳動(dòng)可以按不同方法進(jìn)行分類。
1． 根據(jù)齒輪副兩傳動(dòng)軸的相對(duì)位置不同，可分為平行軸齒輪傳 動(dòng)、相交軸齒輪傳動(dòng)和交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)三種。平行軸齒輪屬平面?zhèn)鲃?dòng)，相交軸齒輪傳動(dòng)和交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)屬空間傳動(dòng)。
2． 根據(jù)齒輪分度曲面不同，可分為圓柱齒輪傳動(dòng)和錐齒輪傳動(dòng)。
3． 根據(jù)齒線形狀不同，可分為直齒齒輪傳動(dòng)、斜齒齒輪和曲線 齒齒輪傳動(dòng)。
4． 根據(jù)齒輪傳動(dòng)的工作條件不同，可分為閉式齒輪傳動(dòng)和開式齒輪傳動(dòng)。前者齒輪副封閉在剛性箱體內(nèi)，并能保證良好的潤(rùn)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(rùn)滑。
5． 根據(jù)輪齒齒廓曲線不同，可分為漸開線齒輪傳動(dòng)、擺線齒輪傳動(dòng)和圓弧齒輪傳動(dòng)等，其中漸開線齒輪傳動(dòng)；應(yīng)用最廣。
3.6該專機(jī)的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求是傳動(dòng)鏈短、傳動(dòng)效率高、合理安排不同類型機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)鏈中的位置順序、合理分配傳動(dòng)比。此外，需要考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動(dòng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入運(yùn)動(dòng)的匹配、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的成本及傳動(dòng)質(zhì)量、機(jī)構(gòu)外廓尺寸、工作壽命與自我保護(hù)等方面來(lái)考慮。根據(jù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要特性及現(xiàn)場(chǎng)的安裝方面考慮，選配合理的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 。
圖3-4減速器結(jié)構(gòu)圖
圖3-4是該專機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖，機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)的輸入動(dòng)力分成了兩個(gè)部分。第一路線是：由電機(jī)——彈性聯(lián)軸器——Z1——Z2——Z3——Z4——絲杠主軸；第二路線是：由電機(jī)——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(tái) 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(dòng)機(jī) 12.拉桿頭
圖3-5部件結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖解
圖3-4的兩路傳動(dòng)的傳動(dòng)比分別是:
且此傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖3-5所示,螺旋漲管機(jī)的工作過(guò)程,首先由氣缸7來(lái)夾緊工件—鋁合金散熱片,將其可靠的固定在工作臺(tái)上。再由電動(dòng)機(jī)10來(lái)驅(qū)動(dòng)各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，先由漲管頭進(jìn)入銅管，絲杠驅(qū)動(dòng)工作滑臺(tái)，使銅管向右移動(dòng)，來(lái)完成第一次擴(kuò)漲；在漲管頭退出銅管時(shí)，電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，使絲杠驅(qū)動(dòng)工作滑臺(tái)向左移動(dòng)，同時(shí)漲管頭需要旋轉(zhuǎn)，以實(shí)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(shí)，使管內(nèi)能形成螺紋，需在變速器的傳動(dòng)比進(jìn)一步設(shè)計(jì)，傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)如圖3-4所示，
假設(shè)：螺旋漲管頭有六個(gè)鋼珠，使其旋轉(zhuǎn)一周，即會(huì)產(chǎn)生六道螺旋線，為了避免螺旋線的相互干涉，所以要對(duì)滑臺(tái)的移動(dòng)距離有所要求。
當(dāng)螺旋漲管頭旋轉(zhuǎn)一周
由傳動(dòng)比
式中：——絲杠的移動(dòng)距離；
——絲杠的導(dǎo)程；
因彈性中有六個(gè)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(dòng)比設(shè)計(jì)合理。
工作滑臺(tái)有往返的直線移動(dòng)，這必需由滾珠絲杠來(lái)驅(qū)動(dòng)，并由電動(dòng)機(jī)來(lái)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(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)彈性連接桿的單向回程旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中氣缸直接控制拉桿的伸縮，以實(shí)現(xiàn)彈性漲頭擴(kuò)漲回縮。
第四章 螺旋漲管機(jī)主要部件設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1工作滑臺(tái)與滾動(dòng)導(dǎo)軌副選擇與設(shè)計(jì)
4.1.1導(dǎo)軌副的選擇
滾動(dòng)導(dǎo)軌作為滾動(dòng)摩擦副的一類，具有許多特點(diǎn)：
a.摩擦系數(shù)小（0.003—0.005），運(yùn)動(dòng)靈活；
b.動(dòng)、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而啟動(dòng)阻力小，不易產(chǎn)生爬行；
c.可以預(yù)緊，剛度高；
d.壽命長(zhǎng)；
e.精度高；
f.潤(rùn)滑方便，可以采用脂潤(rùn)滑，一次裝填，長(zhǎng)期使用；
g.由專業(yè)廠生產(chǎn)，可以外購(gòu)選用。故在這里選用直線運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌副。
4.1.2滾動(dòng)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(dòng)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(gè)滑塊，固定在移動(dòng)件上，如移動(dòng)件較長(zhǎng)，也可在一根導(dǎo)軌條上裝3個(gè)或3個(gè)以上滑塊。如移動(dòng)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(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算
直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與滾動(dòng)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(diǎn)蝕為依據(jù)。這個(gè)載荷稱為滾動(dòng)導(dǎo)軌的額定動(dòng)載荷，可從產(chǎn)品樣本中查到。
初選型號(hào)為 GDA 20,額定動(dòng)載荷Ca=12.4kN
滾動(dòng)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(guò)100C,所以取f=1;
f為接觸系數(shù),每根導(dǎo)軌條上裝兩個(gè)滑塊, 所以取f=0.81;
f為載荷/速度系數(shù),因無(wú)沖擊振動(dòng), 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(dòng)件行程長(zhǎng)度, S=1100mm
n為移動(dòng)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(jì)要求。
4.1.4滾動(dòng)導(dǎo)軌的潤(rùn)滑防護(hù)
滾動(dòng)導(dǎo)軌多采用脂潤(rùn)滑。防護(hù)裝置已有專門廠家生產(chǎn)，可以外購(gòu)，選用的防護(hù)方式為伸縮式。
4.2滾珠絲杠選擇與設(shè)計(jì)
4.2.1專機(jī)工作滑臺(tái)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(dòng)機(jī)構(gòu)，其具有螺旋槽的絲桿與螺母之間裝有中間傳動(dòng)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(diǎn)是軸向剛度高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)精度高、不易磨損、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。故選擇傳動(dòng)形式為滾珠絲杠。
2、 絲杠傳動(dòng)形式的選擇：
絲桿和螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)的組合情況，其傳動(dòng)形式有四種類型：
a) 螺母固定、絲桿傳動(dòng)并移動(dòng)，該傳動(dòng)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(dòng)，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，可獲得較高的傳動(dòng)精度。但其軸向尺寸不易太長(zhǎng)，剛性較差。因此只使用于行程較小的場(chǎng)合。
b） 絲桿傳動(dòng)、螺母移動(dòng)，該傳動(dòng)形式需要限制螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，故需要導(dǎo)向置。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、絲桿剛性較好。適用于工作行程較大的場(chǎng)合。
c） 螺母轉(zhuǎn)動(dòng)、絲桿移動(dòng)，該傳動(dòng)形式需要限制螺母移動(dòng)和絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)并移動(dòng)，該傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)、螺母移動(dòng)。
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(diǎn)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(jiǎn)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(jí)的選擇：
根據(jù)JB/T3162.2-1982標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)滾珠絲杠副的精度分成C、D、E、F、G、H六個(gè)等級(jí)，最高精度為C級(jí)，最低精度為H級(jí)。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(jí)，這里選用D級(jí)。
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(shí)，其滾珠與滾道面接觸點(diǎn)處將產(chǎn)生彈性變形。換向時(shí)，其軸向間隙會(huì)引起空回，這種空回是非連續(xù)的，既影響傳動(dòng)精度，又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實(shí)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(dòng)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(guò)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(lái)支承絲杠，當(dāng)軸向載荷較小時(shí)，也可用角接觸球軸承來(lái)支承絲杠。雙推——簡(jiǎn)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(dòng)精度較高的長(zhǎng)絲杠傳動(dòng)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(jī)構(gòu)
7、 滾珠絲杠制動(dòng)裝置的選擇：
因滾珠絲杠傳動(dòng)效率高，無(wú)自鎖作用，故在垂直安裝狀態(tài)，必須設(shè)置防止因驅(qū)動(dòng)力中斷而發(fā)生逆?zhèn)鲃?dòng)的自鎖、制動(dòng)或重力平衡裝置。常用的制動(dòng)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(dòng)方式。
8、 滾珠絲杠副的密封與潤(rùn)滑的選擇：
滾珠絲杠副可用防塵密封圈或防護(hù)套密封來(lái)防止灰塵及雜質(zhì)進(jìn)入滾珠絲杠副，使用潤(rùn)滑劑來(lái)提高其耐磨性及傳動(dòng)效率，從而維護(hù)其傳動(dòng)精度、延長(zhǎng)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(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂兩種。在這里選用潤(rùn)滑油。
4.2.2滾珠絲杠副選擇的方法
1） 載能力的選擇：
計(jì)算作用于絲杠軸向最大動(dòng)載荷FQ，然后根據(jù)FQ值選擇絲杠副型號(hào)。
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(wàn)轉(zhuǎn))。L=60nT/（其中T為使用壽命時(shí)間，h），普通機(jī)械為5000——10000h、數(shù)控機(jī)床及其他機(jī)電一體化設(shè)備及儀器裝置為15000h、航空機(jī)械為1000h；
fW——載荷系數(shù)（平穩(wěn)或輕度沖擊時(shí)為1.0——1.2，中等沖擊時(shí)為1.2——1.5，較大沖擊或振動(dòng)時(shí)為1.5——2.5）；
fH——硬度系數(shù)（HRC>=58時(shí)為1.0，等于55時(shí)為1.11，等于52.5時(shí)為1.35，等于50時(shí)為1.56，等于45時(shí)為2.40）。
2） 桿穩(wěn)定性核算：
=EI/(K)>=
式中：Fk——實(shí)際承受載荷的能力；
——壓桿穩(wěn)定的支承系數(shù)（雙推—雙推時(shí)為4，單推—單推時(shí)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(yàn)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(duì)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(jī)工作滑臺(tái)絲杠的計(jì)算過(guò)程
(1) 絲杠的選用
滾動(dòng)絲杠摩擦系數(shù)u=0.003，選總u=0.008
F1=（3000+4000）0.008=56N
讓滑臺(tái)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(hào)2505-2.5,額定動(dòng)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(zhǎng)為L(zhǎng)lm=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(jiǎn)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(yàn)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(jì)
聯(lián)軸器是用來(lái)連接兩軸使其同回轉(zhuǎn)并傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的一種常用部件?；剞D(zhuǎn)過(guò)程中被連接的兩軸不能脫開，必須在機(jī)器停車時(shí)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(duì)中，兩軸間會(huì)產(chǎn)生一定程度的相對(duì)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(bǔ)償兩軸相對(duì)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(duì)的運(yùn)動(dòng)，因而不具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移和緩沖減振的能力，只能用于被連接兩軸在安裝時(shí)能嚴(yán)格對(duì)中和工作中不會(huì)發(fā)生相對(duì)位移的場(chǎng)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(gè)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(shí)它們?cè)儆寐菟ㄏ嗷ミB接凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，工作可靠，維護(hù)簡(jiǎn)便，常用于載荷平穩(wěn)、兩軸對(duì)中性良好的場(chǎng)合，使用時(shí)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(guò)一個(gè)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(shí),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(duì)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(dòng)或不重要的場(chǎng)合也可采用鑄鐵。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，徑向尺寸小，成本較低。其缺點(diǎn)是傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較小，裝拆時(shí)軸需作軸向移動(dòng)，有時(shí)不太方便。套筒聯(lián)軸器通常適用于兩軸間對(duì)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(chǎng)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(lái)確定，具體選擇時(shí)可考慮以下幾個(gè)方面：
(1)傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)以及對(duì)緩沖減振的要求。
(2)工作轉(zhuǎn)速的高低。一般不得超過(guò)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(duì)位移程度。難以保證兩軸嚴(yán)格對(duì)中時(shí)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(jì)時(shí)對(duì)軸的要求是對(duì)中性良好、工作要平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速低的場(chǎng)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(dòng)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)要靈活，起動(dòng)容易，潤(rùn)滑簡(jiǎn)便，摩擦阻力小的特點(diǎn)。與滑動(dòng)軸承相比，優(yōu)先選擇滾動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承依靠元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)承受載荷?；窘Y(jié)構(gòu)有內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)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(dòng)外圈回轉(zhuǎn)，或者是內(nèi)外圈同時(shí)回轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。滾動(dòng)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(duì)滾動(dòng)軸承的承載能力和極限轉(zhuǎn)速有很大的影響。常用的滾動(dòng)體有球、圓柱滾子、滾針、圓錐滾子、球面滾子和非對(duì)稱球面滾子等幾種。內(nèi)外圈上的輥道起限制滾動(dòng)體軸向移動(dòng)的作用。保持架的作用是將滾動(dòng)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(wú)內(nèi)外圈，這時(shí)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(dòng)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(dòng)軸承的類型，一般從以下幾個(gè)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(chǎng)合。球軸承適用于載荷較小、振動(dòng)和沖擊的場(chǎng)合。
（2）按載荷方向選擇 當(dāng)承受純徑向載荷時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，可參照一下幾點(diǎn)：
（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(shí)應(yīng)選用球軸承；
（2）為減少離心力慣性力，高速時(shí)宜選用同一直徑系列中外徑較小的軸承。當(dāng)用一個(gè)外徑較小的軸承承載能力不能滿足要求時(shí)，可再安裝一個(gè)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(chǎng)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(shí)，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(duì)軸承轉(zhuǎn)速影響很大。實(shí)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(shí)，或軸因受力而彎曲或傾斜時(shí)，軸承的內(nèi)外圈軸線發(fā)生偏斜，這時(shí)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(duì)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(shí)，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(shí)應(yīng)考慮的一個(gè)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(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。軸承在長(zhǎng)軸上安裝和拆卸軸承部件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。軸承在長(zhǎng)軸安裝時(shí)，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(dòng)槽、密封圈或防塵蓋的軸承等）比其基本型軸承貴；同型號(hào)軸承，精度高一級(jí)價(jià)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(jià)格便宜的軸承。
根據(jù)上面幾個(gè)方面的參考，選擇深溝球軸承作為支撐軸承，因?yàn)樯顪锨蜉S承當(dāng)量摩擦系數(shù)最小，高轉(zhuǎn)速時(shí)可用來(lái)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(jī)、減速器、運(yùn)輸機(jī)的托輥、滑輪等
4.4.6特殊的軸承——單向軸承
單向軸承簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是只向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，在一個(gè)方向上可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，而在另一個(gè)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(dòng)體所在的工作面是個(gè)斜坡，滾動(dòng)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(dòng)體都是有一個(gè)彈簧裝置頂著的，只要軸承逆著轉(zhuǎn)時(shí)彈簧就把滾動(dòng)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(gè)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(jì)
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(gè)滾道在其運(yùn)動(dòng)方向上的旋轉(zhuǎn)對(duì)另一個(gè)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(dòng)能力。
運(yùn)用：
這種型號(hào)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(gè)超越單向軸承使用時(shí)：
斜坡式滾柱式單向軸承將會(huì)以這種方式安裝，就是把外圈當(dāng)做超越構(gòu)件。這點(diǎn)對(duì)高速超越非常重要。在內(nèi)圈超越的運(yùn)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(gè)止逆單向軸承使用時(shí)：
只有內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)，建議使用楔塊式單向軸承。
當(dāng)作為一個(gè)分度單向軸承使用時(shí)：
外圈經(jīng)常被看成擺動(dòng)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(shí)。稀釋了的潤(rùn)滑油和強(qiáng)力彈簧的運(yùn)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(jì)
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(qiáng)力彈簧及軸承組成。楔塊以在內(nèi)外圈之間的楔入來(lái)從一個(gè)滾道向另一個(gè)滾道傳遞力量。楔塊有倆個(gè)的對(duì)角直徑，（即從楔塊的一角到另一對(duì)角的距離）其中的一個(gè)要大于另一個(gè)。楔作用發(fā)生在內(nèi)外圈發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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?jī)?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(dòng)方向上內(nèi)圈突然產(chǎn)生扭矩有關(guān)系，這個(gè)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(huì)發(fā)生。
自鎖角是由楔塊的結(jié)構(gòu)來(lái)決定的，內(nèi)外圈上的點(diǎn)分別用用楔塊和其連接。
楔塊的設(shè)計(jì)中有一個(gè)很低的初始自鎖角來(lái)確保開始時(shí)絕對(duì)的結(jié)合。隨著扭矩的增加，楔塊上將產(chǎn)生一個(gè)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(gè)新的位置。楔塊經(jīng)常被設(shè)計(jì)成有一個(gè)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(zhǎng)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(dòng)作
在保持架中，所有的楔塊被允許做自由和獨(dú)立的動(dòng)作。在超越運(yùn)動(dòng)中，這些每一個(gè)獨(dú)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(lái)物質(zhì)所引起的。因?yàn)楦鱾€(gè)楔塊都是獨(dú)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(dòng)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(jì)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(guò)載一樣。
楔塊的加強(qiáng)
楔塊用作用在其端面上的彈簧來(lái)加強(qiáng)的。
已經(jīng)設(shè)計(jì)出了幾種不同型號(hào)的加強(qiáng)彈簧，如：拉力彈簧、壓縮彈簧及扭轉(zhuǎn)彈簧。選擇這種加強(qiáng)的的方法比較適合特殊單向軸承的設(shè)計(jì)。
在各種設(shè)計(jì)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(jì)在分別加強(qiáng)每一個(gè)楔塊都不需要楔塊之間做動(dòng)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(jì)以適應(yīng)內(nèi)外圈高速超越運(yùn)動(dòng)和低速驅(qū)動(dòng)情況。C/T楔塊被用在多種型號(hào)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(yùn)動(dòng)。
C/T型外圈
在外圈離心拋離楔塊的設(shè)計(jì)中，楔塊的質(zhì)量已經(jīng)確定，以至于當(dāng)外圈做超越運(yùn)動(dòng)時(shí)，楔塊的離心力以能克服強(qiáng)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(hào)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(jì)中，楔塊的質(zhì)量已經(jīng)確定，以至于當(dāng)內(nèi)圈做超越運(yùn)動(dòng)時(shí)，楔塊的離心力以能克服強(qiáng)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(diǎn)就像脫離速度一樣被列出。它最大的驅(qū)動(dòng)速度往往要比脫離速度小，以此來(lái)絕對(duì)的確保楔塊的加強(qiáng)。
離心拋離楔塊保持架的主要優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)楔塊從外圈滾道或內(nèi)圈滾道脫離時(shí)，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(lái)決定的。注：在離心拋離設(shè)計(jì)中，當(dāng)軸承超越運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，楔塊將脫離內(nèi)圈滾道或外圈滾道。因此，在驅(qū)動(dòng)情況下，C/T的設(shè)計(jì)要求是驅(qū)動(dòng)速動(dòng)要比脫離速度小。
用鉻合金來(lái)增加楔塊的使用壽命
超硬質(zhì)鉻合金楔塊加長(zhǎng)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(jì)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(dòng)塊及特殊結(jié)構(gòu)保持架組合而成，具有功能強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，適用于中小扭矩使用場(chǎng)合中，廣泛用止逆、送進(jìn)等機(jī)構(gòu)，如液力機(jī)械、印刷機(jī)械和紡織機(jī)械等。
所以在設(shè)計(jì)中我們選擇了這個(gè)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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