角磨機(jī)的裝配工藝編制及改進(jìn)設(shè)計(jì)[答辯畢業(yè)論文 資料 ]
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金 華 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院JINHUA COLLEGE OF PROFESSION AND TECHNOLOGY畢業(yè)綜合項(xiàng)目成果(20 屆)角磨機(jī)的裝配工藝編制及改進(jìn)設(shè)計(jì)題 目 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 年 月 日需要 CAD 圖紙,咨詢 Q:414951605 或 1304139763優(yōu)秀畢業(yè)論文,支持預(yù)覽,答辯通過,歡迎下載金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)綜合項(xiàng)目成果目 錄摘 要 ..............................................................IIIABSTRACT..................................................................41 緒論 ..................................................................51.1 機(jī)械專業(yè)傳統(tǒng)的教學(xué)方式存在的問題 ................................51.2 將三維技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械類專業(yè)課的教學(xué)中 ............................61.3 設(shè)計(jì)概述 ........................................................72 資料查詢與市場調(diào)研 ....................................................82.1 資料查詢.........................................................82.2 市場調(diào)研.........................................................82.2.1 消費(fèi)者購買角磨機(jī)時(shí)考慮的事項(xiàng)...................................82.2.2 產(chǎn)品定位 ......................................................93 角磨機(jī)總體方案設(shè)計(jì) ...................................................103.1 工作原理分析與說明 .............................................103.2 角磨機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)..............................................113.3 典型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................................113.3.1 直流電動機(jī)....................................................113.3.2 空間齒輪 .....................................................134 齒輪設(shè)計(jì) .............................................................144.1 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)....................................................144.2 設(shè)計(jì)說明........................................................214.3 軸承............................................................224.4 角磨機(jī)零件建模設(shè)計(jì) .............................................234.5 角磨機(jī)主體的設(shè)計(jì) ...............................................244.5.1 角磨機(jī)前蓋的設(shè)計(jì) .............................................254.5.2 創(chuàng)建后蓋的設(shè)計(jì) ...............................................264.5.6 其它零件的創(chuàng)建 ...............................................264.6 角磨機(jī)裝配設(shè)計(jì) .................................................28需要 CAD 圖紙,咨詢 Q:414951605 或 1304139763優(yōu)秀畢業(yè)論文,支持預(yù)覽,答辯通過,歡迎下載5 總結(jié) .................................................................32參考文獻(xiàn) ...............................................................33致謝 ...................................................................344角磨機(jī)的裝配工藝編制及改進(jìn)設(shè)計(jì)**學(xué)院**專業(yè) 學(xué)生姓名摘 要本課題是角磨機(jī)設(shè)計(jì)。利用三維軟件,綜合運(yùn)用所學(xué)的基木理論、基木知識和相關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)知識,完成角磨機(jī)的工業(yè)設(shè)計(jì)及特定零件的模具設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括角磨機(jī)主題元素的確定、運(yùn)用 Pro/Engineer 對產(chǎn)品進(jìn)行造型、產(chǎn)品渲染、零件裝配、運(yùn)用 CAD 結(jié)合 Pro/Engineer 繪制加工圖紙、設(shè)計(jì)總結(jié)。 關(guān)鍵詞:角磨機(jī),機(jī)械設(shè)計(jì),外觀設(shè)計(jì),建模51 緒論計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是教學(xué)發(fā)展的一個焦點(diǎn),Pro/E 等三維建模軟件的發(fā)展以及虛擬制造技術(shù)的出現(xiàn)為機(jī)械類專業(yè)課教學(xué)提供了一種極好的現(xiàn)代化教學(xué)的工作平臺 [1]。電動角磨機(jī)學(xué)名“ 角向磨光機(jī)”,一種普遍使用的電動手持式切割研磨工具。就是以交流電或直流電驅(qū)動電機(jī),驅(qū)動傘狀齒輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)帶動砂輪高速運(yùn)轉(zhuǎn),從而利用高速旋轉(zhuǎn)的薄片砂輪以及橡膠砂輪、鋼絲輪等對金屬構(gòu)件進(jìn)行磨削、切削、除銹、磨光加工。角磨機(jī)適合用來切割、研磨及刷磨金屬與石材,作業(yè)時(shí)不可使用水。切割石材時(shí)必須使用引導(dǎo)板。針對配備了電子控制裝置的機(jī)型,如果在此類機(jī)器上安裝合適的附件,也可以進(jìn)行研磨及拋光作業(yè)。角磨機(jī)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)、建筑、家具制造等行業(yè)領(lǐng)域,角磨機(jī)經(jīng)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)際操作證明,具有結(jié)構(gòu)合理、體積 小、重量輕、功利大、操作靈活、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn),深受廣大電力電信作業(yè)者等的歡迎。了解角磨機(jī)工作原理、結(jié)構(gòu)等可以幫助人們更好的使用;對角磨機(jī)的再設(shè)計(jì)能夠更好的滿足廣大消費(fèi)者的功能需求,同時(shí)增加了消費(fèi)者使用的安全性以及舒適度。1.1 機(jī)械專業(yè)傳統(tǒng)的教學(xué)方式存在的問題(1) 在機(jī)械類課程的教學(xué)中,經(jīng)常需要實(shí)物模型幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容,如果沒有模型,僅僅依靠講解,是很難講清楚一個立體結(jié)構(gòu)的。學(xué)生缺少對實(shí)物的感官認(rèn)識也就更難理解沒有模型的講解,而傳統(tǒng)的教學(xué)方式是利用教學(xué)實(shí)物模型,但實(shí)物模型攜帶不方便,而且容易損壞,不便于保管。(2) 教學(xué)中存在的另一個問題是傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)物模型一成不變,更新?lián)Q代的速度慢,而幾十年不變的教學(xué)模型已不能滿足教學(xué)和科技時(shí)代不斷進(jìn)步的需要。時(shí)代在發(fā)展,教學(xué)內(nèi)容在不斷更新,當(dāng)然教學(xué)模型也要跟上教學(xué)內(nèi)容的更新,要想根據(jù)教學(xué)需要更改實(shí)物模型是很困難的。更換新實(shí)物模型成本又很高,而舊模型基本沒有再利用的價(jià)值,造成很大的浪費(fèi)。(3) 傳統(tǒng)的教學(xué)模型作運(yùn)動演示和運(yùn)動分析也存在很多缺陷,一是學(xué)校很難保證有一套完整的機(jī)械專業(yè)的教學(xué)模型,而且成本也較大;二是有些空間的機(jī)構(gòu)內(nèi)部的運(yùn)動很難觀察到;三是裝配模型時(shí)容易損壞零件,運(yùn)動容易出故障;四是運(yùn)動特性的分析也很困難。(4) 對于機(jī)械設(shè)計(jì)的教學(xué),傳統(tǒng)的教學(xué)方法是先展開平面簡圖的構(gòu)思,形成稍6微完整的方案之后,開始繪制三維簡圖,完全定型后再根據(jù)需要繪制效果圖、三視圖或制作簡易的模型。在造型設(shè)計(jì)的過程中,需要用樣品實(shí)物模型來表達(dá)設(shè)計(jì)者的構(gòu)思,但對每一種方案都制作實(shí)物樣品,要付出大量的勞動,還存在著精度低、修改調(diào)整困難、設(shè)計(jì)周期長及成本費(fèi)用高等問題。1.2 將三維技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械類專業(yè)課的教學(xué)中Pro/E 系統(tǒng)是美國參數(shù)技術(shù)公司(Parametric Technology Corporation,簡稱 PTC)的產(chǎn)品。本軟件采用單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念,改變了機(jī)械CAD/ CAE/CAM 的傳統(tǒng)觀念,這種全新的概念已成為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/ CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。將現(xiàn)代化的 Pro/E 三維技術(shù)應(yīng)用到在機(jī)械專業(yè)課的教學(xué)中,可以解決以上傳統(tǒng)教學(xué)存在的很多不足 [2]。(1) 建立零件的三維模型,虛擬的模型便于現(xiàn)代化教學(xué),在教學(xué)中如果應(yīng)用Pro/E 的三維技術(shù)建立零件的三維模型,可以避免傳統(tǒng)教學(xué)模型的缺點(diǎn),它同樣具有實(shí)物教學(xué)模型的直觀、容易理解的優(yōu)點(diǎn),又克服了傳統(tǒng)教具的不足,避免了攜帶困難的問題,還便于制作多謀體課件。(2) 把教學(xué)中常用的零件、部件和標(biāo)準(zhǔn)件建立起自己的模型庫,利用 Pro/E 提供的強(qiáng)大的基于特征的參數(shù)化實(shí)體造型功能,把教學(xué)中常用的零件、部件和標(biāo)準(zhǔn)件,利用微機(jī)的存儲信息量大的特點(diǎn)建立起自己的模型庫,以充分利用已有的設(shè)計(jì)成果和前人的經(jīng)驗(yàn)。我們建立的教學(xué)模型庫有如下特點(diǎn):1) 零件模型庫的覆蓋面廣、標(biāo)準(zhǔn)新;2) 當(dāng)教學(xué)需要某一零件模型時(shí),可直接從零件模型庫中調(diào)出,不必手工繪制;3) 零件模型從模型庫中調(diào)入后可任意移動、旋轉(zhuǎn),在裝配時(shí)確定準(zhǔn)確的位置;4) 零件模型庫的操作使用簡捷、方便、靈活、易學(xué)易懂;5) 還可以用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)零件模型庫的資源共享,充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源為教學(xué)服務(wù)。(3) 可將各種三維零部件和機(jī)械傳動在 Pro/E 內(nèi)進(jìn)行虛擬裝配、三維動畫演示和運(yùn)動特性分析??傊?,把 Pro/E 的三維技術(shù)引入機(jī)械專業(yè)課的教學(xué),徹底改變了傳統(tǒng)的教學(xué)理念,大大改善了輔助教學(xué)環(huán)境,提高了教學(xué)效果 [3]。通過實(shí)踐證明,我們只要認(rèn)真研究和大膽嘗試輔助教學(xué)這一現(xiàn)代化教學(xué)手段,不斷地去學(xué)習(xí)、掌握這種技術(shù),很好地將 Pro/E7的三維技術(shù)應(yīng)用到我們的機(jī)械專業(yè)教學(xué)中去,提高工作效率,充分利用微機(jī)多媒體輔助教學(xué)的優(yōu)越性,調(diào)動學(xué)生的積極性,就一定能有效地幫助我們達(dá)到降低教學(xué)成本,提高教學(xué)質(zhì)量的目的。1.3 設(shè)計(jì)概述本設(shè)計(jì)主要圍繞角磨機(jī)設(shè)計(jì)這個實(shí)例展開。液壓角磨機(jī)作為一種重要的液壓元件,其規(guī)格和型號比較繁多,傳統(tǒng)的開發(fā)過程繁瑣、 效率低下、 繪圖量大,Pro/E 作為一款高效快捷的 CAD/CAM 軟件,克服了以上的不足之處,大大提高設(shè)計(jì)人員的開發(fā)速度,本文將著重就 Pro/E 的實(shí)體建模、虛擬裝配、機(jī)構(gòu)仿真等功能進(jìn)行角磨機(jī)的設(shè)計(jì)。角磨機(jī)包含多個零部件,其設(shè)計(jì)巧妙運(yùn)用 Pro/E 基于單一數(shù)據(jù)庫這一特點(diǎn)并綜合運(yùn)用多種建模方法和設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)的具體要求為:(1) 角磨機(jī)零件建模設(shè)計(jì);(2) 角磨機(jī)裝配設(shè)計(jì);82 資料查詢與市場調(diào)研2.1 資料查詢在確定了課題后的第一天,我們小組就角磨機(jī)的工作原理和運(yùn)動簡圖等開始瀏覽并收集資料,我們到圖書館和上網(wǎng)查閱了相關(guān)機(jī)械的資料,對于電磁感應(yīng)產(chǎn)生電能的原理(即電動機(jī)工作原理)和空間齒輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)成有了比較具體的的了解,也對角磨機(jī)的工作原理有了初步認(rèn)識。然后對角磨機(jī)進(jìn)行拆卸,對各部進(jìn)行數(shù)據(jù)測量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù),對角磨機(jī)的結(jié)構(gòu)有更深的了解。研究對象此次我們小組研究的角磨機(jī)是日本日立電動角磨機(jī) G10SF3 560W,主要參數(shù)如下砂輪外徑:100 公厘(4 英寸)孔徑:16 公厘(5/8 英寸)主軸螺紋:M10×1.5輸入功率:560 瓦空載轉(zhuǎn)速:12,000/分鐘最大輸出功率:640 瓦全長:254 公厘(10 英寸)重量:1.4 公斤(3.1 磅)最大輸出功率:640W2.2 市場調(diào)研2.2.1 消費(fèi)者購買角磨機(jī)時(shí)考慮的事項(xiàng)(一)個人愛好和財(cái)力 ,以及角磨機(jī)的用途。(二)角磨機(jī)的質(zhì)量、價(jià)格和維修等因素,其中進(jìn)口機(jī)的質(zhì)量明顯優(yōu)于國產(chǎn)機(jī),并且使用壽命較長,而國產(chǎn)機(jī)的價(jià)格及維修費(fèi)用低于進(jìn)口機(jī)。 9(三)塑料外殼的表面光潔度(包括附件光潔度) ,模具開得好壞(塑料機(jī)殼和附件棱角是否清晰、美觀、整齊) 。 (四)角磨機(jī)穩(wěn)定性的強(qiáng)弱。(五)功能是否齊全,看功率大小。要考慮其工作使的震動大小以及發(fā)出的噪聲大小。(六)了解價(jià)格。角磨機(jī)價(jià)格屬市場調(diào)節(jié)價(jià)、可上下浮動;因各店進(jìn)貨渠道不同,進(jìn)價(jià)不一,更會出現(xiàn)售價(jià)不一,甚至高、低懸殊的現(xiàn)象。 2.2.2 產(chǎn)品定位下面是市場上比較暢銷的幾款角磨機(jī)的對比分析產(chǎn)品類型 圖片 重要參數(shù)及特點(diǎn)博世 Bosch角磨機(jī) GWS7-125輸入功率:1,200 瓦空載轉(zhuǎn)速:8,500/分鐘全長:391 公厘(15~13/32 英寸)重量:2.7 公斤(5.9磅)內(nèi)部結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、突破壽命瓶頸1.高效馬達(dá)冷卻系統(tǒng)2.全機(jī)身嚴(yán)密防塵保護(hù)3.世界最細(xì)握柄日立 180mm 730W 角磨機(jī) G18SS砂輪外徑 180 公厘(7 英寸)空載轉(zhuǎn)速:8,500/分鐘最大輸出功率:3150 瓦全長:463 公厘(18-7/32 英寸重量:4.3 公斤(9.5 磅)1.1900W 大功率輸入102.高性價(jià)比產(chǎn)品定位3.120%高過載力設(shè)計(jì)百雷仕 砂輪外徑 230mm空載轉(zhuǎn)速:6,000/分鐘輸入功率:1800瓦全長:530 公厘重量:3.9 公斤(9.5磅)牧田電動角磨機(jī) GA5030砂輪外徑 125 公厘空載轉(zhuǎn)速:11,000/分鐘最大輸出功率:3150 瓦全長:266 公厘重量:,1.4 公斤該產(chǎn)品在定位上不僅注意其功率、轉(zhuǎn)速、重量、體積等各方面等功能因素,還要注意其外觀的體現(xiàn)及形式美的要素,使人們在笨重枯燥的工作中更感覺輕松自如。3 角磨機(jī)總體方案設(shè)計(jì)3.1 工作原理分析與說明1、工作原理圖、運(yùn)動簡圖工作原理圖11角磨機(jī)運(yùn)動簡圖2、 工作原理分析、說明角磨機(jī)就是利用高速旋轉(zhuǎn)的薄片砂輪以及橡膠砂輪、鋼絲輪等對金屬構(gòu)件進(jìn)行磨削、切削、除銹、磨光加工。通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生電能,帶動軸承轉(zhuǎn)動,通過空間齒輪結(jié)構(gòu)將水平傳動轉(zhuǎn)變?yōu)樨Q直傳動,從而帶動薄片砂輪或橡膠砂輪,鋼絲輪等高速旋轉(zhuǎn)。3.2 角磨機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角磨機(jī)總體分為以下幾個方面:1) 、外殼包裝及操作按鈕2) 、轉(zhuǎn)子組件和定子組件及軸承3) 、空間齒輪機(jī)構(gòu)及砂輪軸由于角磨機(jī)工作頻率較高,會產(chǎn)生震動,所以在各零件連接之間都要做好防震措施,在螺絲連接處要多加墊圈,外殼多采用塑料,角磨機(jī)的尾部外殼要留出出風(fēng)孔,防止角磨機(jī)工作散熱不及時(shí)導(dǎo)致原件損壞。3.3 典型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1 直流電動機(jī)直流電動機(jī)分為兩部分:1)轉(zhuǎn)子組件2)定子組件轉(zhuǎn)子組件和定子組件的尺寸一定要相符合,兩者之間的間隙要合適,該間隙稱為氣隙。定子部分包括機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、電刷等裝置;轉(zhuǎn)自部分包括電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇等部件12轉(zhuǎn)子(電樞): 直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)子又稱電樞,它是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、電流、電磁轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的部件。 1) 電樞鐵心 電樞鐵心是直流電動機(jī)主磁路的一部分,在鐵心槽中嵌放電樞繞組。電樞鐵心一般采用硅鋼片疊壓而成。 2) 電樞繞組 電樞繞組的作用是通過電流產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。 3) 換向器 換向器的作用是將電樞中的交流電動勢和電流轉(zhuǎn)換成電刷間的直流電動勢和電流,從而保證所有導(dǎo)體上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向一致。 4) 轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)軸作用是用來傳遞轉(zhuǎn)矩。為了使電機(jī)能可靠地運(yùn)行,轉(zhuǎn)軸一般用合金鋼鍛壓加工而成。 5) 風(fēng)扇 風(fēng)扇用來降低運(yùn)行中電機(jī)的溫升直流電動機(jī)的工作原理 直流電動機(jī)的工作原理如下:如下上圖所示為最簡單的直流電動機(jī)的原理圖。其換向器是由二片互相絕緣的半圓銅環(huán)(換向片)構(gòu)成的,每一換向片都與相應(yīng)的電樞繞組連接,與電樞繞組同軸旋轉(zhuǎn),并與電刷 A、B 相接觸。若電刷 A 是正電位,B 是負(fù)電位,那么在 N 極范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞組 ab 中的電流從 a 流向 b,在 S 極范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞組 cd 中的電流從 c 流向 d。轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體在磁埸中要受到電磁力的作用,根據(jù)磁場方向和導(dǎo)體中的電流方向,利用電動機(jī)左手定則判斷,如圖中 ab 邊受力方向是向左,而 cd 則向右。由于磁場是對稱的,導(dǎo)體中流過的又是相同的電流,所以 ab 邊和 cd 邊所受的電磁力的大小相等。這樣轉(zhuǎn)子線圈上受到的電磁力 f 的作用而按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到磁極的中性面時(shí),線圈中的電流為零。因此,電磁力也等于零。但由于慣性的作用,線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動。線圈轉(zhuǎn)過半圈之后,雖然 ab 與 cd 的位置調(diào)換了,ab 轉(zhuǎn)到 S 極范圍內(nèi),cd 轉(zhuǎn)到 N 極范圍內(nèi),但是由于電刷和換向片的作用,轉(zhuǎn)到 N 極下的 cd 邊中的電流方向也變了,是從d 流向 c,在 S 極下的 ab 邊中的電流,則從 b 流向 a。因此,電磁力 f 的方向仍然不變,轉(zhuǎn)子線圈仍按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動??梢?,分別在 N,S 極范圍內(nèi)的導(dǎo)體中的電流方向總是不變的。因此,線圈二邊受力方向也不變。這樣線圈就可以按受力方向不停地旋轉(zhuǎn)。133.3.2 空間齒輪傳遞兩相交軸間的運(yùn)動和動力圓錐交錯軸斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)空間齒輪機(jī)構(gòu)傳遞兩交錯軸間的運(yùn)動和動力 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)空間齒輪運(yùn)動簡圖14空間齒輪立體圖在設(shè)計(jì)中運(yùn)用空間齒輪,主要是利用兩個斜齒輪來將水平方向的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為豎直方向的旋轉(zhuǎn),旨在改變從動件的方向。此空間齒輪組采用的材質(zhì)是合金,在高速的旋轉(zhuǎn)中能夠承受巨大的沖擊力,其中一個齒輪小,若在使用中磨損,可以更換只小斜齒輪,這樣易于降低成本,節(jié)約能耗。4 齒輪設(shè)計(jì)4.1 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪立體圖直齒圓錐齒輪傳動設(shè)計(jì)151.齒輪得材料及熱處理方法小齒輪選用 40Cr,調(diào)質(zhì)處理,齒面硬度為 260HBS。大齒輪選用 45 鋼,調(diào)質(zhì)處理,齒面硬度 220HBS,HBS 1-HBS2=260-220=40,合適。查得 σ Flim1=240Mpa, σ Flim2=240Mpa,SF=1.3故[σ F1]= = =129MpaFSlim7.0?3.407?[σ F2]= = =195Mpa2li..195粗選 8 級精度取小齒輪齒數(shù) Z1=17,則大齒輪 Z2=17×2.673=45.441,取 Z2=46,實(shí)際傳動比 i = =2.706,與要求相差不大,可用。7462.齒輪疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)查表,取載荷系數(shù) K=1.1,推薦齒寬系數(shù) Ψ R=0.25—0.3,取 Ψ R=0.3。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩T1= = =1.7297×105N·mm13095nP?3.2856095?粗選 8 級精度小齒輪齒數(shù) Z1=17大齒輪齒數(shù) Z2=46(1)計(jì)算分度圓錐角δ 1=arctan = arctan =69.72°21467δ 2=90°-δ 1=90°-69.72°=20.28°(2)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zv1= = =18.121cos??28.07Zv2= = =132.712?.694(3)計(jì)算模數(shù)查的 YF1=3.02, YF2=2.16因?yàn)?= =0.023, = =0.011][1F?290.][2F?1956.> ,故將 代入計(jì)算。21mm≥ = =3.43][)5.0(421213FRFZuYKT????12973.0167.).(423 ????(4)計(jì)算大端模數(shù)16m = = =4.04R?5.01?3.04?查表取 m=4.5(5)計(jì)算分度圓直徑d1=mZ1=4.5×17=76.50mmd2=mZ2=4.5×46=207.00mm(6)計(jì)算外錐距R= = =109.16mm1?uZm1673.25.4??(6)計(jì)算齒寬b=Ψ RR=0.3×109.16=32.75mm取 b1=b2=35mm(7)計(jì)算齒輪的圓周速度齒寬中點(diǎn)處直徑 dm1=d1(1-Ψ R)=76.50×(1-0.5×0.3)=65.025mm分度圓錐角δ 1=69.72°δ 2=20.28°當(dāng)量齒數(shù)Zv1=18.12Zv2=132.71模數(shù) mm=3.43大端模數(shù) m=4.5分度圓直徑d1=76.50mmd2=207.00mm外錐距 R=109.16mm齒寬 b1=b2=35mm則圓周速度 v = = =1.10m/s106?ndm?1063.25.?由表可知,選擇 8 級精度合適。3.驗(yàn)算輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度σ F1= = =95.38Mpa12ZbYKTF175.432.329.[σ F1]=129Mpa, σ F1<[σ F1],故安全。1.低速軸的設(shè)計(jì)(1)確定軸上零件的定位和固定方式(如圖)17(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑dmin≥30nPA查表取 A0=105,于是得 dmin≥ =27.57mm 3.28561?(3)確定軸各段直徑和長度左起第一段,由于安裝帶輪,屬于基孔制配合,因開有鍵槽,增大 7%并圓整,取軸○ 1徑 35mm,長度 87mm,為了便于安裝,軸端進(jìn)行 2×45°倒角。左起第二段直徑取 42mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對軸承添加潤滑脂的要求和箱體○ 2的厚度,則取第二段的長度 34mm。左起第三段,該段裝有滾動軸承,選用圓錐滾子軸承, 取軸徑 45mm,長度為○ 339mm。左起第四段,僅為軸段的過渡,其直徑略小于第三段軸,取 42mm,長○ 4度取 50mm。齒輪的圓周速度v =1.10m/s8 級精度合適輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度σ F1<[σ F1],安全估算軸的最小直徑dmin=27.57mm左起第五段為滾動軸承段,則此段的直徑為 45mm。由于還裝有擋油環(huán),長度取○ 552mm。左起第六段,對軸承右端進(jìn)行定位,取軸徑 53mm。長度取 8mm?!?62.輸出軸的設(shè)計(jì)(1)確定軸上零件的定位和固定方式(如圖)(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑18dmin≥30nPA查表取 A0=105,于是得 dmin≥ =36.86mm 396.12045?(3)確定軸各段直徑和長度左起第一段,由于安裝聯(lián)軸器,因開有鍵槽,軸徑擴(kuò)大 7%并圓整,取軸徑 40mm,○ 1長度 80mm,為了便于安裝,軸端進(jìn)行 2×45°倒角。左起第二段直徑取 46mm。根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對軸承添加潤滑脂的要求和箱體○ 2的厚度,則取第二段的長度 46mm。左起第三段,該段裝有滾動軸承,選用圓錐滾子軸承, 取軸徑 50mm,長度為○ 346mm。左起第四段,對軸承起到軸肩定位作用,其直徑大于第三段軸,取 60mm。根據(jù)整體布○ 4局,長度取 90mm。左起第五段安裝大圓錐齒輪,根據(jù)齒輪的孔徑,此段的直徑取 54mm,長度取 60mm?!?5左起第六段,為軸承安裝段,根據(jù)軸承的尺寸,取軸徑 50mm。長度取 50mm?!?6軸的強(qiáng)度校核由于該軸為轉(zhuǎn)軸,應(yīng)按彎扭組合強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算。2.作軸的垂直面受力圖(d)3.繪制垂直面彎矩圖(1)求垂直面的支反力Rv1= = =1036.81N32LdFar??1982076.5437.68???Rv2= Rv1-Fr=1036.81-618.17=418.64N(2)求垂直面彎矩MVC1= -Rv2L2=-283.76×143=-40577.68N·mmMVC2= MVC1+Fa· = -40577.68+1543.86× =119211.83N·mmd207(3)繪制彎矩圖(e)4.作軸水平面受力簡圖(b)5.繪制水平彎矩圖(1)求支反力RH1= RH2= = =2261.045N2Ft09.45(2)求水平彎矩MHC=RH2L2=2261.045×143=323329.3625N·mm(3)繪制彎矩圖(c)6.繪制合成彎矩圖(1)計(jì)算合成彎矩19MB= =02HBV?MC1= = =325865.656N·mm1C 22365.9)68.4057(??MC2= = =344606.062N·mm22V319(2)繪制彎矩圖(f)7.繪制扭矩當(dāng)量彎矩圖(g)軸單向轉(zhuǎn)動,扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力,取 α≈0.6,則當(dāng)量彎矩為MT=αT=0.6×172.97×1000=103782N·mm8.繪制總當(dāng)量彎矩圖(h)(1)計(jì)算總當(dāng)量彎矩MeB= = =103782N·mm2TB?210378MeC1= = =103782N·mm1C 221037865.?MeC2= = =359894.487N·mm2T49.校核軸的強(qiáng)度軸的材料為 45 鋼,調(diào)質(zhì)處理,[σ -1]=60Mpa.從總當(dāng)量彎矩圖可以看出,截面 C 為危險(xiǎn)截面。截面 C 為齒輪處,d C=54mm,則σ bC= = =22.856Mpa<[σ -1],軸的強(qiáng)度足夠。eW23541.0789?20軸的強(qiáng)度足夠,可用軸承的選擇及校核主動軸 32309 軸承兩對,從動軸 32310 軸承兩對。根據(jù)要求對從動軸上的軸承進(jìn)行強(qiáng)度校核。查相關(guān)手冊,32310 軸承的判斷系數(shù) e=0.35,當(dāng) ≤e 時(shí),P r=Fr;當(dāng) >e 時(shí),raFraFPr=0.4Fr+YFa,Y=1.7。軸承基本額定動載荷 Cr=168KN,軸承采用正裝,要求壽命為105120 小時(shí)。1.繪制軸承計(jì)算簡圖2.計(jì)算各軸承所受總徑向力由軸的計(jì)算知:B、D 處水平支反力 RH1= RH2=2261.045N,B、D 處垂直面支反力Rv1=1036.81N,RV2=418.64N。Fr1= = =2487.43N21HV?2281.03645.6?Fr2= = =2299.47N3.計(jì)算各軸承內(nèi)部派生軸向力FS1=eFr1=0.35×2487.43=807.60NFS2=eFr2=0.35×2299.47=804.81N4.判斷放松、壓緊端FS1+Fa=807.60+1543.86=2414.46N>F S2故,軸承 2 壓緊,軸承 1 放松。則 F a1=FS1=807.60N , Fa2=FS1+Fa=2414.46N5.計(jì)算當(dāng)量動載荷對軸承 1 = =0.3499<e, P 1=Fr1=2487.43N1ra43.2876021對軸承 2 = =1.05>e, P 2=0.4Fr2+1.7Fa2=5024.37N2raF47.961因 P2>P 1,故按軸承 2 的當(dāng)量動載荷計(jì)算壽命,即取P=P1=5024.37N6.軸承壽命校核計(jì)算Lh= =?)(60PfCnprt 3106 )7.524.168(9.20??=8.99×105h>105120h故,所選軸承符合要求。鍵的選擇及校核高速軸與帶輪連接選用鍵 A10×8×70σp= = =41.18MPa<[σ p]=100MPadhlT460835197.2?故,該鍵滿足強(qiáng)度要求。輸出軸與大齒輪連接選用鍵 A16×10×50σp= = =94.74MPa<[σ p]=100MPadhl4341057.故,該鍵滿足強(qiáng)度要求。輸出軸與聯(lián)軸器連接選用鍵 A12×8×70σp= = =93.72MPa<[σ p]=100MPadhlT45807.?故,該鍵滿足強(qiáng)度要求。4.2 設(shè)計(jì)說明此零件是連接電機(jī)與磨削部分的重要零件,電機(jī)力的傳遞都是通過此構(gòu)件傳送給磨砂輪,電機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)與磨砂輪受到的阻力會使該零件收到嚴(yán)重?fù)p壞,接處應(yīng)該有比較大的強(qiáng)度才能承受磨砂所產(chǎn)生的阻力,因此在連接處用了合金來作為連接件。因?yàn)榇藰?gòu)件會收到很大的力,為了防止構(gòu)件與電機(jī)分離,應(yīng)使構(gòu)件與電機(jī)連接(即合金)的螺紋方向與電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反。同理,構(gòu)件與磨削部分連接處的受力方向應(yīng)與旋轉(zhuǎn)方向相反。此構(gòu)件上中間有一個孔,通過軸連接,使其與磨砂輪相連,中間有三個孔,不僅節(jié)省了材料,更為角磨機(jī)的減震提供了條件,在一定程度上還是角磨機(jī)使用起來更加的輕便。該零件與從動裝置的連接是軸連接,與主動裝置的連接是螺紋連接,是可分離連接。224.3 軸承 23深溝球軸承結(jié)構(gòu)簡圖電動角磨機(jī)中用的是滾動軸承中的深溝球軸承,使用此滾動軸承是因?yàn)槠溆型孪掠悬c(diǎn):1 摩 擦 阻 力 小 , 功 率 消 耗 小 , 機(jī) 械 效 率 高 , 易 起 動 。 2、 尺 寸 標(biāo) 準(zhǔn) 化 , 具 有 互 換 性 , 便 于 安 裝 拆 卸 , 維 修 方 便 。 3、 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 , 重 量 輕 , 軸 向 尺 寸 更 為 縮 小 。 4、 精 度 高 , 轉(zhuǎn) 速 高 , 磨 損 小 , 使 用 壽 命 長 。 5、 該 軸 承 具 有 自 動 調(diào) 心 的 性 能 。 6、 適 用 于 大 批 量 生 產(chǎn) , 質(zhì) 量 穩(wěn) 定 可 靠 , 生 產(chǎn) 效 率 高 。7、 在 角 磨 機(jī) 的 工 作 中 可 以 承 受 偶 純 軸 向 載 荷 很 大 的 徑 向 載 荷 , 在 轉(zhuǎn) 速 很 高 而 軸向 載 荷 不 太 大 時(shí) , 可 承 受 純 軸 向 載 荷 。4.4 角磨機(jī)零件建模設(shè)計(jì)角磨機(jī)包含 20 多個零部件,其設(shè)計(jì)巧妙運(yùn)用 Pro/E 基于單一數(shù)據(jù)庫這一特點(diǎn)并綜合運(yùn)用多種建模方法和設(shè)計(jì)方法 [4],角磨機(jī)的最后設(shè)計(jì)結(jié)果如圖 1 所示,組件分解圖如圖 2 所示。24圖 1 角磨機(jī)三維圖4.5 角磨機(jī)主體的設(shè)計(jì)(1) 新建零件文檔;單擊“新建”按鈕打開新建對話框。在 “類型”中選“零件”,在“ 子類型”中選“實(shí)體” ,在“名稱”文本框中輸入零件名稱 “Gear_part_m”。(2) 創(chuàng)建外部繼承特征;1) 單擊“插入 ”主菜單中選取 “共享數(shù)據(jù)”/“ 合并/繼承”選項(xiàng),系統(tǒng)打開設(shè)計(jì)圖標(biāo)版 [6];2) 單擊“打開 ”按鈕,使用瀏覽的方式打開上一小節(jié)設(shè)計(jì)的角磨機(jī)骨架文件“Gear_pump”.同時(shí)系統(tǒng)打開 “外部合并”對話框,在該對話框的“約束類型” 下選取“缺省”選項(xiàng),在系統(tǒng)默認(rèn)位置裝配角磨機(jī)骨架文件;3) 單擊“外部合并 ”中的 “確定”,單擊“設(shè)計(jì)板” 上的“ 確定”。(3) 創(chuàng)建拉伸實(shí)體特征;1) 單擊“拉伸 ”打開設(shè)計(jì)板,在設(shè)計(jì)板中單擊 “放置”打開參照面板,單擊其中“ 定義”打開“草繪” 對話框,選擇 FRONT 為草繪平面,接受其它默認(rèn)設(shè)置單擊“ 草繪”進(jìn)入草繪模式;2) 在草繪平面內(nèi)使用“ 抓取邊 ”工具繪制拉伸剖面圖,然后單擊 “確定”退出草繪,25調(diào)整方向輸入拉伸深度“25.2” ,最后創(chuàng)建的拉伸實(shí)體如圖。再次單擊 “拉伸”按鈕,選取上一零件端面作為草繪平面,進(jìn)入草繪模式;3) 繪制如圖所示草繪剖面圖,調(diào)節(jié)拉伸方向,最后創(chuàng)建的實(shí)體特征如圖所示;4) 再次單擊“ 拉伸” ,選取上一零件右側(cè)面為草繪平面,進(jìn)入草繪模式;4.5.1 角磨機(jī)前蓋的設(shè)計(jì)角磨機(jī)左蓋的設(shè)計(jì)同樣以角磨機(jī)骨架作為母體零件,綜合運(yùn)用拉伸、孔和鏡像復(fù)制等建模方法。角磨機(jī)的最后設(shè)計(jì)結(jié)果,如圖 11 所示。(1) 新建零件文件,輸入零件名稱“l(fā)eftcover”;264.5.2 創(chuàng)建后蓋的設(shè)計(jì)角磨機(jī)后蓋和角磨機(jī)前蓋的設(shè)計(jì)相似,都是以角磨機(jī)的骨架作為母本二進(jìn)行設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)步驟參照左蓋設(shè)計(jì),角磨機(jī)右蓋的設(shè)計(jì)結(jié)果如圖 17 所示。4.5.6 其它零件的創(chuàng)建至此角磨機(jī)的主要零件以創(chuàng)建完成,下面還有很多裝配用的小零件,其建模過程不再詳細(xì)介紹。只列出其最終結(jié)果,如圖 32。包括:螺釘、外部齒輪、平鍵、圓墊片、螺母、壓蓋、圓柱銷。27a)螺釘 b)外罩 c)平鍵 d)圓墊片e)螺母 f)壓蓋28g)圓柱銷圖 32 其它零件至此角磨機(jī)所有零件三維建模都以完成,下一步就是裝配。4.6 角磨機(jī)裝配設(shè)計(jì)角磨機(jī)的裝配綜合運(yùn)用到無連接接口約束和連接接口約束。在進(jìn)行角磨機(jī)的裝配前,設(shè)計(jì)者首先要對角磨機(jī)進(jìn)行整體的分析,要弄清楚那些元件具有運(yùn)動自由度,那些元件完全約束。對于具有運(yùn)動自由度的元件就要根據(jù)具體要求選擇合適的連接接口,反之使用無連接接口的約束進(jìn)行裝配即可。(1) 創(chuàng)建組件文檔,輸入組件名稱“Gear_pump_model” ;(2) 在默認(rèn)位置裝配角磨機(jī)主體;單擊“添加元件 ”按鈕,打開下設(shè)計(jì)板,選擇缺省,以在默認(rèn)位置裝配主體。(3) 向組件中裝配銷;使用“插入”“對齊”“對齊” 三種約束裝配銷釘,使其高出端面“8”。(4) 重復(fù)裝配銷釘;選中前面裝配好的銷釘零件,然后在“編輯” 中選取 “重復(fù)”打開“ 重復(fù)元件”對話框。按住“ctrl” 鍵,選中 “插入”和“對齊”兩種約束方式。單擊添加,共裝配 4 根銷釘。(5) 向組件中裝配角磨機(jī)左蓋;29使用“匹配”“插入”“插入” 三種約束。(6) 向組件中裝配軸一;1) 單擊右工具箱中的“ 向組件中添加元件 ”按鈕,打開角磨機(jī)文件 Gear_shaft_1;2) 在系統(tǒng)打開的設(shè)計(jì)板上的“用戶定義” 中選取“銷釘”連接類型;3) 完成“放置 ”列表,裝配結(jié)果如圖 33。圖 34 裝配二(8) 向組件中裝配角磨機(jī)右蓋;1) 單擊“向組件中添加元件” 按鈕,使用瀏覽方式打開角磨機(jī)零件文件Gear_pump_rightcover;302) 在系統(tǒng)打開的裝配設(shè)計(jì)板上單擊“放置” 按鈕,然后在 “放置”列表的“ 約束類型”下拉菜單中選取“ 對齊” 約束類型,然后分別選取軸 A8 和 A15 作為約束參照。新建“對齊”約束選取軸 A9 和 A16 作為約束參照;3) 新建“匹配 ”約束類型,選取角磨機(jī)主體端面和右蓋端面,輸入偏距“0” ;4) 最后完成的“ 放置” 列表如下圖,最后裝配結(jié)果如圖 35。圖 35 裝配右蓋(9) 在裝配的元件之間進(jìn)行布爾運(yùn)算;1) 在“編輯 ”主菜單中選取 “元件操作”選項(xiàng)打開“元件”菜單,選取“ 切除”選項(xiàng);2) 根據(jù)系統(tǒng)提示選取右蓋為被切除元件,單擊“確定” ,接著選取和其有相交關(guān)系的兩個銷作為切除參照元件;3) 最后單擊“ 再生” ,再生后轉(zhuǎn)配結(jié)果如圖,被切除的右蓋零件會相應(yīng)變化。(10) 裝配螺栓;1) 單擊“向組件中添加元件” 按鈕,打開“blot.prt”;2) 使用“對齊 ”約束,選取螺栓軸線和螺栓孔軸線;3) 使用“匹配 ”約束,選取螺栓頭下端面和螺栓孔上端面。(11) 重復(fù)裝配螺栓;(12) 向組件中裝配壓緊螺母;1) 單擊“向組件中添加元件” 按鈕,打開角磨機(jī)零件文件 Pack;2) 使用“插入 ”和“匹配”兩中約束選取相應(yīng)參照。(13) 在元件之間進(jìn)行布爾運(yùn)算 同步驟 9 一樣,切除壓緊螺母;(14) 裝配鍵;1) 單擊“向組件中添加元件” 按鈕,打開角磨機(jī)零件文件 key;312) 使用“匹配 ”“匹配”“匹配” 三種約束方式選取相應(yīng)參照。(15) 裝配齒輪;1) 單擊“向組件中添加元件” 按鈕,打開角磨機(jī)零件文件 gear;2) 使用“對齊 ”“匹配”“匹配” 三種約束方式選取相應(yīng)參照。(16) 裝配墊片;(17) 裝配螺母;(18) 影藏曲線特征。1) 在模型樹上選中“pack”元件,單擊右鍵,選取“ 打開”打開該元件;2) 單擊 “層”按鈕,系統(tǒng)顯示“層樹”窗口。選取“PRT_ALL_CURVES”,單擊右鍵選取保存;3) 在空白處單擊右鍵,選取“保存狀態(tài)” ;4) 接著保存對“pack”元件的修改結(jié)果,最后的組件顯示結(jié)果如圖 36。圖 36 角磨機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)果325 總結(jié)本文詳細(xì)介紹了角磨機(jī)的三維設(shè)計(jì),從零件建模、零件裝配設(shè)計(jì)到機(jī)構(gòu)仿真。其中齒輪軸的設(shè)計(jì)采用了參數(shù)化設(shè)計(jì),參數(shù)化設(shè)計(jì)是Pro/E 的一個重要特點(diǎn)。重點(diǎn)描述了角磨機(jī)工作原理的動畫設(shè)計(jì),通過直觀的三維動畫,方便學(xué)生理解記憶,且充分調(diào)動學(xué)生的積極性,達(dá)到了降低教學(xué)成本,提高教學(xué)質(zhì)量的目的。33參考文獻(xiàn)[1] 謝曉華.淺談 Pro/ENGINEER 的三維技術(shù)在機(jī)械專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用 [J].湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào),2005(05) :287~ 288[2] 劉明光 ,蔣立軍 . S1 95 柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的三維建模與運(yùn)動仿真 [J]。河南機(jī)電高等專科學(xué)校學(xué)報(bào),2008(05):84~82[3] 趙四海. 錘式破碎機(jī)三維建模與仿真研究 [J]。煤礦機(jī)械, 2008(8):34~36[4] 朱金波.Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)完全掌握[M].北京:兵器工業(yè)出版社.2007.3[5] 譚雪松,朱金波 ,朱新濤.Pro/ ENGINEER Wildfire 中文版典型實(shí)例[M].北京:人民郵電出版社.2005.9[6] 林清安. Pro/ENGINEER 野火 3.0 中文版動態(tài)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真[M].北京:電子工業(yè)出版社.2007.3[7] 林清安.Pro/ Engineer Wildfire3.0 中文版零件設(shè)計(jì)下[ M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.12[8] 林清安.Pro/ Engineer Wildfire3.0 中文版零件設(shè)計(jì)上[ M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.12[9] 張文兵. 基于 Pro/E 的齒輪類零件三維建模 [J]。北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2008(3):50~54 [10] 王魁.基于參數(shù)化技術(shù)的圓柱直齒斜齒統(tǒng)一建模方法[J]。三峽大學(xué)學(xué)報(bào), 2008 (11) :74~76[11] 李海生. 某 V 型柴油機(jī)機(jī)體的三維建模 [J]。機(jī)械工程與自動化,2008(2):72~73[12]王凱 ,曹西京 .基于 Pro/E 的機(jī)械產(chǎn)品機(jī)構(gòu)運(yùn)動的仿真設(shè)計(jì)[J]。輕工機(jī)械-2006(1)[13]羅昌行,艾劍良 ,胡立勇,歐陽晉。表面不規(guī)則物件的 3D 仿真設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J] 。計(jì)算機(jī)工程 ,2006(4):217~219[14] 陳珠芳. Pro/E 軟件的反求工程技術(shù)與應(yīng)用[J]。機(jī)械研究與應(yīng)用,200834致謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的。指導(dǎo)老師具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和較高的理論水平,在治學(xué)及做人方面使我受益匪淺。衷心感謝老師對我的關(guān)心指導(dǎo)和幫助。同時(shí)對于大學(xué)幾年來關(guān)心過、指導(dǎo)過、給予我以幫助的老師一并表示感謝。非常感謝學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和老師給我提供了這次良好的深入學(xué)習(xí)的機(jī)會和寬松的環(huán)境條件。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),不但使我能夠?qū)⒋髮W(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識再次回顧學(xué)習(xí),而且也使我學(xué)到了專業(yè)領(lǐng)域中一些前沿的知識。非常感謝在本次設(shè)計(jì)中曾給予我耐心指導(dǎo)和親切關(guān)懷的老師及幫助過我的同學(xué),正是由于他們的幫助和鼓勵才使我能夠在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中克服種種困難,最終順利完成論文,他們的學(xué)識和為人也深深地影響著我。我對指導(dǎo)老師表示崇高的敬意和誠摯的感謝!- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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