垫圈内径检测装置设计含proe三维及11张CAD图带开题-独家.zip
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垫圈内径检测装置设计摘要随着工业水平的不断进步、生产自动化水平的不断提高,垫圈已经广泛的应用在好多行业领域,它的质量直接影响到工作母机的工作性能,其精度的高低直接影响到整个设备性能的好坏。据统计在旋转机械中30%的故障与垫圈有关。因此,工业生产监控的要求也越来越高,为了保证垫圈质量必须对其进行严格的出厂检测。现有的垫圈检测仪一般只能进行单一项目的检测,检测效率低不方便。为了满足垫圈安全检测的要求,研制出一种检测效率高、基本实现自动化的垫圈检测装置显得越来越重要。本文设计的主要内容是垫圈内径检测装置设计。通过分析现有垫圈内径检测的相关技术与设备,根据垫圈检测的性能要求,提出系统总体设计方法和技术方案。完成总体方案中涉及到的主要电动机、带传动等主要零部件进行设计、计算与校核。完成检测装置的机构装配与图形的绘制。关键词:垫圈;内径;检测装置;设计IIABSTRACTWith the continuous improvement of the industrial level, the continuous improvement of the level of production automation, gaskets have been widely used in many industries, its quality directly affect the work of the machines performance, the accuracy of the direct impact on the performance of the entire equipment is good or bad The According to statistics in the rotating machinery 30% of the fault and the gasket. Therefore, the requirements of industrial production monitoring is also getting higher and higher, in order to ensure the quality of the gasket must be its strict factory inspection. The existing gasket detector can only be a single project of detection, detection efficiency is not convenient. In order to meet the requirements of gasket safety testing, developed a detection efficiency, the basic realization of the automatic gasket detection device is becoming increasingly important.The main content of this design is the design of the gasket inner diameter detection device. By analyzing the existing technology and equipment of the existing washer inner diameter detection, the overall design method and technical scheme of the system are put forward according to the performance requirements of the gasket detection. To complete the overall program involved in the main motor, belt drive and other major components for design, calculation and verification. The completion of the detection device assembly and graphics drawing.Keywords:Gasket; inner diameter; detection device; design目 录摘要IABSTRACTIII1 引言- 1 -1.1本课题研究的背景- 1 -1.2国内外垫圈的研究现状- 1 -1.3本课题研究的主要内容- 2 -1.4本课题设计的目的- 2 -2 总体方案的设计与确定- 3 -2.1 垫圈内径检测装置的设计要求和性能指标- 3 -2.2 总体设计方案- 3 -2.2.1 垫圈内径测量方法的研究- 3 -2.2.2 垫圈内径检测工作原理的确定- 4 -2.3 垫圈内径检测系统精度的确定- 4 -3 垫圈内径检测装置结构设计- 5 -3.1 电动机的选择与确定- 5 -3.1.1 电机功率的计算- 5 -3.1.2 电机转速的确定- 5 -3.1.3 电机型号的确定- 5 -3.2 检测装置动力参数的计算- 6 -3.3 带传动的设计与计算- 7 -3.3.1 带传动的类型- 7 -3.3.2 带传动的特点及应用- 8 -3.3.3 V带的材料和结构- 8 -3.3.4 V带的设计计算- 9 -3.3.5 带轮的技术要求- 10 -3.4 齿轮的设计与计算- 10 -3.4.1 齿轮类型的选择- 10 -3.4.2 齿轮类型的选择及齿数的计算- 11 -3.4.3 按齿面接触强度设计- 11 -3.4.4 计算各参数- 12 -3.4.5 按齿根弯曲强度设计- 13 -3.4.6 齿轮的几何尺寸计算- 14 -3.4.7 齿轮的结构设计- 15 -3.5 轴的设计与计算- 17 -3.5.1 轴的材料的确定- 17 -3.5.2 最小轴径的估算- 18 -3.5.3 轴的强度和刚度校核计算- 18 -3.6 标准件的选择与确定- 21 -3.6.1 轴承的选择与确定- 21 -3.6.2 联轴器的选择与确定- 23 -4 结论- 24 -致谢- 25 -参考文献- 26 -III1 引言1.1 本课题研究的背景垫圈是各类机械装备中最为重要的基础部件,它的精度、性能、寿命以及可靠性对主机的精度、性能、寿命起着非常重要的作用。在机械产品中,垫圈属于高精度产品,不仅需要数学、物理等诸多学科理论的综合支持,而且需要材料科学、热处理技术、精密加工和测量技术、数控技术和有效的数值方法及功能强大的计算机技术等诸多学科为之服务,因此垫圈又是一个代表国家科技实力的产品。随着工业水平的不断进步、生产自动化水平的不断提高,垫圈已经广泛的应用在好多行业领域,它的质量直接影响到工作母机的工作性能,其精度的高低直接影响到整个设备性能的好坏。据统计在旋转机械中30%的故障与垫圈有关。因此,工业生产监控的要求也越来越高,为了保证垫圈质量必须对其进行严格的出厂检测。现有的垫圈检测仪一般只能进行单一项目的检测,检测效率低不方便。为了满足垫圈安全检测的要求,研制出一种检测效率高、基本实现自动化的垫圈检测装置显得越来越重要。1.2 国内外垫圈的研究现状精密机械制造技术的飞速发展和产品精度的日益提高,有力地促进了测试技术和试验技术的发展,使其呈现出多态性和超精密的特性。为了满足人们的需求,许多厂家和垫圈试验研究所都在研究改进新产品来适应市场的需求。在国内,常用的检测垫圈质量的垫圈振动检测仪有两种,一种是测量垫圈振动的加速型垫圈振动检测仪,另一种是通过测量垫圈振动速度的速度型垫圈振动检测仪。杭州垫圈试验研究中心的BVT-5垫圈振动速度检测仪是其性能最完善的一个型号。杭州垫圈试验中心的BVT系列垫圈振动检测仪以及洛阳垫圈研究所研制的S09系列垫圈振动检测仪是垫圈行业应用最多的产品,同时其他厂家也研制出了自主特色的圆锥滚子垫圈振动检测仪。在国外,丹麦研制出了B&K2112型仪器,其性能与国产的S0910型垫圈振动给检测仪类似。在国外垫圈振动一般采用测量多个参数进行判断。如美国BENDIX公司研制的B1010就是国际上此类设备中具有代表性的产品之一。国内垫圈行业的测试与试验技术在多方面逐步与世界接轨,并不断开发出一系列适合国情和国家标准的测试仪器与实验装备。随着新的国际标准于2006年的实施。针对新标准SKF集团研制出了MVU150垫圈振动测量仪,用于外径40mm到150mm的垫圈测量,轴向承载能力750N。采用激光传感器作为垫圈振动信号的拾振器也正在发展成为一种新型振动信号获取方式,并有着不可估量的潜力。1.3 本课题研究的主要内容1、分析现有垫圈内径检测的相关技术与设备,根据垫圈检测的性能要求,提出系统总体设计方法和技术方案。2、对总体方案中涉及到的主要电动机、带传动等主要零部件进行设计、计算与校核。3、完成检测装置的机构装配与图形的绘制。1.4 本课题设计的目的1、培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识,独立进行设计的能力,并结合设计或实验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。2、培养学生搜集、阅读和综合分析参考资料,运用各种标准和工具书籍以及编写技术文件的能力,提高计算、绘图等基本技能。3、培养学生掌握机械设计的方法,进行工程师基本素质的训练。4、树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。为将来立足社会夯实基础。- 4 -2 总体方案的设计与确定2.1 垫圈内径检测装置的设计要求和性能指标通过资料的查阅,完成垫圈内径检测装置总体方案及主要零部件的设计、计算与确定。具体要求如下:检测垫圈内径为21mm,外径为30mm,厚度为10mm,电动机转速为1440r/min每次检测时间为8s。对检测装置完成三维实体造型及装配图、零部件图的绘制。2.2 总体设计方案目前, 我国某些垫圈制造企业在垫圈尺寸精度的检测方面仍采用百分表和相应的测量台架组成的检测系统。这种测量方法主要是是靠人力进行的, 很大程度上影响了该产品的生产效率, 加大了检测人员的劳动强度, 容易随机产生人为误差, 影响到企业的经济效益。根据以上原因, 由此我们需要综合考虑,研究介绍了一套垫圈内径在线检测仪。方便操作、经济、实惠。2.2.1 垫圈内径测量方法的研究根据测量中使用的传感器不同,内径测量可分为:气动测量法、超声破测量法、光学测量法、电子式等。气动测量法它的原理是把被测尺寸的变化转化为气室中压力的变化,或管路中流速或流量的变化,多用于内径的检测,前提条件是加工质量较高,不会出现异常形状。超声波测量法利用超声波的穿透性,在直径方向设置两个换能器,超声波会在工件的两个表面发生反射,测出时间差,再考虑波在不同材质中的传播速度,利用关系式就可以计算出直径值。这种方法易受环境的影响,不适合在工厂灯现场使用。光学测量法包括激光光束扫描法、双频激光干涉测量法、CCD成像法、光栅测量法等。属于非接触测量的范畴,测量精度较高,测量速度快,是目前比较流行的测量方法。电子式 用电感、电容、电涡流等传感器进行工件内径的测量,多用于间接测量。2.2.2 垫圈内径检测工作原理的确定本次设计的装置,首先通过螺母旋紧及锥套,安装固定好该垫圈,在安装固定的过程中,推杆指针与该垫圈的内径接触,在标有刻度的导轨上滑动,最终通过传感机构将读数传感在电脑显示频上,电动机通过V型带传动装置,通过锥形轴带动该垫圈旋转起来。当测量完成后,应为该导轨有一定的倾斜角度及该导轨本身所具备的良好的滑动性能,指针杆通过滑动,移动到在该导轨的初始位置。该导轨主要要设计成双端导轨,起到了良好的定向作用。优点:1、该装置中采用锥轴,实现了不同规格不用内径范围内垫圈的测量。2、采用了两根固定导轨,避免了在测量过程中指针由于单边受力,造成一边的倾斜,从而导致测量误差。3、从整体上实现了自动化测量,大大降低了由于人为因素所造成的测量误差,降低了成本。2.3 垫圈内径检测系统精度的确定对于内径测量仪器,首要的是测量的精度问题。当已知该零件的公差时,可以根据公差和精度因数k算出该测量仪器额极限误差。式中工件公差(um)K精度因数测量仪器的极限误差(um)精度因数k是选用的计量器具的测量极限误差与被测工件的公差之比,是个经验值,一般取1/3-1/10,对于高精度工件,k取1/3,对于低精度的工件,k一般取1/10,一般工件k取1/5-1/4,特高精度的工件k取1/2.我们常用的测量精度因数k的值与工件精度等级之间的主要关系如表2-1所示:表2-1 测量精度因数k值工件精度等级新轴IT5IT6IT7-8IT9IT10IT11IT12-13IT14孔IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12-13IT14旧12345678K0.3250.30.2750.250.200.150.13 垫圈内径检测装置结构设计3.1 电动机的选择与确定3.1.1 电机功率的计算1、假设:F=2000N,v=1.3m/s,D=180mm,电机同步转速n=1500r/min2、工作机的功率Pw=Fv/1000=20001.3/1000=2.6kw3、总功率=0.960.980.990.960.990.99=0.876(圆柱齿轮选7级精度,油润滑=0.98)4、所需要的电动机功率P=Pw/=2.6/0.876=2.97kw3.1.2 电机转速的确定通过上面计算电机功率的时候,已经确定电机的同步转速在n=1500r/min,那么电动机的实际转速在1400 r/min左右,具体要看不同功率电机的型号。3.1.3 电机型号的确定电动机有两种,一种是直流的,一种是交流的,一般情况下,交流电只是在工业领域里面使用。在交流的状况下电动机还有两种,一种是异步的电动机,还有一种是同步的电动机。对异步电动机进行分类,有笼型电动机,还有绕线型的电动机,电动机的种类非常多,用的最多的就是笼型异步电动机。结合论文中的电动机工作环境,工作位两班倒,负荷中等,冲击力也相对中等,工作环境比较整洁,使用的电源是三相电。确定使用的电动机的电压是三百八十伏的,是Y系列的,是三相电的笼型异步电动机。Y系列电动机,它的使用范围都是比较一般的,并且是全封闭的,自扇冷式的笼式三相异步电动机。在进行安装的时候,它的大小,还有功率的大小都满足IEC的标准,这个电动机外壳进行防护的时候等级是,对它进行冷却的时候用的方法是IC411,不间断的进行工作的。可以用在对动力没有特别要求的机器上。Y系列电动机在工作的时候效率是很高的,并且也不耗费太多的能量,堵转转矩是比较大的,噪音不大,产生的振动小,在工作的时候非常安全,可靠性高。Y80315电动机符合Y系列(IP44)三相异步电动机技术条件JB/T9616-1999。Y355电动机符合Y系列(IP44)三相异步电动机技术条件JB5274-91。Y80315电动机采用B级绝缘。Y355电动机采用F级绝缘。额定电压为380V,额定频率为50Hz。功率3kW及以下为Y接法;其它功率均为接法。电动机运行地点的海拔不超过1000m;环境空气温度随季节变化,但不超过40;最低环境空气温度为-15;最湿月月平均最高相对湿度为90%;同时该月月平均最低温度不高于25。查阅有关资料,确定电动机的型号是Y112M-4。它的具体数据在下面表格3-1里面都展示出来了,那么这个电动机的额定功率大小就是4kw,=1440r/min外形尺寸长*宽*高(mm)400*313*265重量47kg。表3-1 Y系列的技术参数表型 号额定功率额定电流转速效率功率因数堵转转矩最大转矩重量额定转矩额定转矩kWAr/min%COS倍倍kgY112M-448.8144084.50.822.22.347Y132S-45.511.6144085.50.842.22.368Y132M-47.515.4144087.00.852.22.379Y160M-41122.6146088.00.842.22.3122Y160L-41530.3146088.50.852.22.3142Y180M-418.535.9147091.00.862.02.2174Y180L-42242.5147091.50.862.02.2192Y200L-43056.8147092.20.872.02.2253Y225S-43770.4148091.80.871.92.2294Y225M-44584.2148092.30.881.92.23273.2 检测装置动力参数的计算1、工作机的转速=601000v/()=6010001.3/(3.14180)=138r/min=1440/138=10.4352、设V带传动比i=3,则=10.345/3=3.4783、动力运动参数的计算(1)转速n(2)功率P(3)转矩T3.3 带传动的设计与计算3.3.1 带传动的类型1、按工作原理分(1)摩擦带传动依靠传动带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力。如V带传动、平带传动等。(2)啮合带传动依靠带内侧凸齿与带轮外圆上的齿槽相互啮合来传递运动和动力。如同步带传动。2、按带的截面形状分(1)平带平带的截面形状为矩形,内表面为工作面。常用的平带有帆布芯平带、编织平带、皮革带及强力锦纶带等数种,其中以帆布芯平带应用最广。(2)V带V带的截面形状为梯形,两侧面为工作表面。传动时V带两侧面与轮槽接触,在同样压紧力F的作用下,V带则在近几年应用的越来越来越广泛。V带又有普通V带、窄V带、宽V带等,其中普通V带应用最广,窄V带则在近几年来应用越来越多。(3)圆带圆形带横截面为圆形,只适用于小功率传动。(4)多楔带它是在平带的基体上由多根V带组成的传动带,多楔带结构紧凑,可传递很大功率。(5)同步带同步带纵截面为齿形,同步带传动则属于啮合带传动,工作时,靠带的凸齿和带轮外3.2缘上的齿槽啮合传动。3.3.2 带传动的特点及应用依据机械设计基础,能够知道带传动具有下面的优缺点:1、带传动的优点:(1)适用于中心距较大的;(2)传动带的弹性是非常好的,可以将震动缓冲吸收下去,特别是这个v带上是没有接头的,在进行传动的时候非常稳定,产生的噪音不大;(3)出现过载时候带子在带轮上面出现打滑的情况,有效的保护别的零部件不被损坏;(4)它的结构相对来说不复杂,在进行制造还有维护的时候非常方便,价格也比较低。2、带传动的缺点:(1)传动的外廓尺寸较大;(2)因为要进行张紧,所以在这个轴上面受到的力量就比较大;(3)在进行工作的时候有弹性的滑动产生,所以就不能确保主动轴还有从动轴之间转动的速度比的关系;(4)带的寿命短;(5)传动效率降低;(6)在进行带传动的时候,有可能摩擦会出现火花,或者摩擦会有电出现,所以它是不能安置在易燃易爆的地方的。查阅有关资料,知道V带的种类有其中,按照算出来的功率大小,还有小带轮转动时候的速度,确定下来使用的是A型的V带。一般情况下,带传动功率P100KW,带速V=5-25m/s,传动比i5,传动效率为94%-97%。特种高速带的带速V可达60-100m/s,传动比i7.3.3.3 V带的材料和结构1、带轮的材料带轮常用材料为灰铸铁,当带速v25m/s时,采用HT150;带速v=25-30m/s时,采用HT200。当带速更高时,可用铸钢或钢板焊接结构,小功率时可用铝合金或塑料等,V带在装置中的应用:2、带轮的结构按照轮辐的构造来进行分类,有实心式的,轮辐式的,还有辐板式的,V带轮一般用的原材料都是灰铸铁,还有钢,铝合金等等,其中以灰铸铁应用最广。带轮的组成部分有轮的边缘,腹板,还有轮毂。带轮外面的那一圈圆的就是轮缘,它也是一个工作零部件。带轮的构造在进行确定的时候依靠的它的直径,因为它的直径大小是在D(2.5-3)d,那么这个小带轮就用实心的;对于比较大的带轮来说,因为直径的大小是D300mm,所以大带轮用的就是腹板式。3.3.4 V带的设计计算使用的传动是带轮传动,这种传动是在机械的工作里面用的最多的一种。它的优点是传动的时候工作的效率是很高的,而且工作起来比较可靠,使用的年限也比较长,平均传动比准确,它的结构是比较紧凑的而且使用的领域很多。要进行带轮传动的话,要达到几点要求:1、震动要小一点,噪音要尽可能的降低,在运动的时候精确度还要高。2、机器自身的额定承载重量要高一点,同时机器的外形要小一点,重量要轻一点,带轮的强度要比较高,耐磨的性能要好一点,要能够达到设定的工作年限。在对带轮进行设计的时候,只要设计的比较合理的,制作带轮的材料还有在进行热处理的时候的选择正确,加工出来的产品质量过关,而且精度也很高,这样就能达到了预期的效果了。每天工作二班制,根据,小带轮,选择普通V带A型初选小带轮的基准直径,根据V带的带型,确定小带轮的基准直径应使取小带轮的基准直径,满足525m/s条件,故带速合适由,得,根据n=1440r/min,和A型带,即选取4根V带合适。3.3.5 带轮的技术要求1、在带轮上不能出现砂眼,气泡,缩孔,裂缝这些状况2、带轮轮槽工作面的表面粗糙度要小于3.2um,轮缘还有轴孔的这个面的表面粗糙度数值都要小于6.3um,轮槽下面的表面粗糙度数值要小于12.5um,轮槽的棱边要进行倒圆或者是倒钝的处理。3.4 齿轮的设计与计算3.4.1 齿轮类型的选择按照闭式软齿面齿轮齿面接触强度设计齿轮,按齿根弯曲强度校核。设计过程如下:使用的传动是齿轮传动,这种传动是在机械的工作里面用的最多的一种。它的优点是传动的时候工作的效率是很高的,而且工作起来比较可靠,使用的年限也比较长,传动比很准确,它的结构是比较紧凑的而且使用的领域很多。我们要进行齿轮传动的话,要达到几点要求。(1)在进行传动工作的时候稳定,在每一个瞬间的传动比是不能改变的,对于钢筋的冲击要小一点,震动也要小一点,噪音要尽可能的降低,在运动的时候精确度还要高。(2)设备本身的额定承载的负荷要大一点,这个设备的体积不大,重量也不重,齿轮的强度要比较高,耐磨的性能要好一点,要能够达到我们设定的工作年限。在对齿轮进行设计的时候,只要设计的比较合理,制作齿轮的材料还有在进行热处理的时候选择正确,加工出来的产品质量过关,而且精度也很高,这样就能达到了预期的效果。根据齿轮失效形式可以知道,在设计齿轮进行传动的时候,应当让齿轮的表面的耐磨性高一点,而且要能够抗腐蚀,还有抗胶合等等,并且齿轮的根不能容易断。于是在确定齿轮的使用材料的时候,这个材料的硬度一定要高,韧性也要达到要求。齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一,形式很多,应用广泛。是用来传递两轴之间的运动和动力的,圆周速度可达300m/s.与其他传动相比,齿轮传动的主要优点:能保证瞬时传动比恒定,传动效率高,结构紧凑,工作可靠、使用寿命长。它的主要缺点是:制造和安装精度高、成本高,不宜于用于两轴间距离较大的场合。选用直齿圆柱齿轮外啮合传动,也可选用锥齿轮外啮合传动。在本次设计中选用了直齿圆柱齿轮传动,选用7级精度,调制处理。小齿轮选用40,调制处理,HB=280HBS,大齿轮选用45#,调制处理,HB=240HBS3.4.2 齿轮类型的选择及齿数的计算小齿轮的齿数取为24,则大齿轮的齿数,所以=84,实际齿数,齿数比相对误差允许V=1.33m/s定为IT7。3.4.3 按齿面接触强度设计1、确定公式内的各计算数值试选载荷系数K=1.32、小齿轮转距=3、齿宽系数d因单级齿轮传动为对称布置,选取d=14、弹性影响系数;5、应力循环次数6、取接触疲劳寿命系数7、计算接触疲劳许用应力(允许误差,安全系数S=1)3.4.4 计算各参数1、计算最小轴径2、圆周速度v3、计算齿宽b4、计算齿宽与齿高之比b/h模数齿高选小齿轮齿数,大齿轮齿数5、计算载荷系数,v=1.33m/s,7级精度动载荷系数直齿轮使用系数用插值法,查得7级精度,小齿轮相对支承非对称布置时,由b/h=10.66,得故载荷系数6、按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,得7、计算模数m3.4.5 按齿根弯曲强度设计1、确定公式内的各计算数值2、小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限(1)取弯曲疲劳寿命系数(2)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4(3)计算载荷系数k(4)查取齿形系数和应力校正系数,(5)计算大小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大(6)设计计算由表3-2,查得m=2mm。表3-2 圆柱齿轮标准模数系列表(GB/T1357-1987)第一系列0.12 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.25 1.52 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50第二系列0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 4.55.5 (6.5) 7 9 (11) 14 18 22 28 (30) 36 45注:选用模数时,应优先选用第一系列,其次是第二系列,括号内的模数尽可能不用。按接触强度算得的分度圆直径算出小齿轮齿数大齿轮齿数3.4.6 齿轮的几何尺寸计算1、计算齿轮的主要尺寸中心距齿轮宽度取B2=56mm,B1=B2+(5-10)=61-66(mm)取B1=62mm2、齿轮几何尺寸齿顶圆直径,得出齿距P=23.14=6.28(mm)齿根高齿顶高齿根圆直径基圆直径基圆齿距齿距齿厚齿槽宽e=m/2=3.14mm顶隙3.4.7 齿轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构,大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下:轴孔直径d=50轮毂直径=1.6d=1.650=80轮毂长度轮缘厚度0=(34)m=68(mm),取=8轮缘内径=-2h-2=179mm,取其为175mm腹板厚度c=0.3=0.348=16.8,取c=17(mm)腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(175+80)=127.5(mm)腹板孔直径=0.25(-)=0.25(170-80)=28.5(mm)齿轮倒角n=0.5m=0.52=1mm小齿轮见图3-1,大齿轮见图3-2。图3-1 小齿轮零件图图3-2 大齿轮零件图3.5 轴的设计与计算3.5.1 轴的材料的确定从造价上来说,碳钢的价格要比合金钢的价格便宜,而且碳钢的敏感性也没有合金钢的高,所以可以进行热处理或者是用化学热处理的方法来增加它的耐磨性还有抗疲劳,所以在生产轴的时候用的比较多的这种材质,其中最为常见的是用45钢。合金钢相对于碳钢来说,它的力的性能还有淬火的性能都比碳钢的要好,所以如果传送的动力很大的时候,同时还要体积小,重量小,轴的耐磨性又好,工作的环境又是比较极端的高温或者是低温,这个时候的轴一般情况下是用合金钢。如果说轴的应力是比较低的话,从成本上来考虑,多数情况下使用的碳素钢的强度是比较低的,比方说Q235-A钢等,有的时候也会选择比较优质的碳素钢,举个例子四十五号钢,通常对材料进行热处理的时候按照毛坯供应的热处理来进行,在图样上不需要在提出别的要求了。如果的轴的应力比较高的话,一般情况下用的材质是调质钢,调质钢在很多时候含碳的比例都是在,是碳素结构钢,合金结构钢,也就可以说明调质钢都需要进行调质处理。调质处理后得到的是索氏体组织。调质钢的钢种很多,比较常见的有45Mn2等,这种材质的钢的强度在经过调质了以后都变好了,但是它们的淬透性能是不好的,不能够得到比较均匀的物质,强度也是很低的,正常用的话都是用在生产比较小,应力也比较低的轴的上面。设计的轴,经过比较综合的思考以后,还是选择使用45号钢。3.5.2 最小轴径的估算该轴选用45号钢,调质处理,HBS:217255,主动轴,d100mm,有一个键槽时,轴径增大10%15%,选择直径3.5.3 轴的强度和刚度校核计算根据轴上零件的定位、装拆方便的需要、同时考虑到强度的原则、主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。主动轴,(如图3-3)图3-3 齿轮轴齿轮轴,轴承30208 P=2.97kw,从动轴,(如图3-4)图3-4 从动轴图3-5 轴受力图考虑键槽 则强度足够。主动轴的强度校核(如图3-6)L=130mm图3-6 轴受力图考虑键槽,则强度满足。3.6 标准件的选择与确定3.6.1 轴承的选择与确定考虑轴受力较小且主要是径向力,故选用单列向心球轴承主动轴承根据轴颈值查机械设计课程设计选择30208,2个(GB/T 2761993)(如图11.1轴承的装配应用),从动轴承30211,2个(GB/T 2971994)两轴承承受纯径向载荷主动轴轴承寿命:深沟球轴承30208, 基本额定动负荷预期寿命为:5年,两班制,一年工作300天轴承寿命合格L=从动轴轴承寿命:深沟球轴承30211,基本额定定动负荷从动轴承合格。1、轴承润滑的选择在进行工作的时候既有滚动又有滑动,所以这样以后就摩擦和磨损都少了很多,这样就可以很好的降低了烧伤还有锈蚀的可能性,所以我们一定要进行润滑。我们经常用的润滑剂有油还有脂状的还有固体状的。油比脂要好,可以在高温的情况下使用,在脂不能满足的情况下我们都是使用油。但是脂比油好在密封性好而且不容易流失,加一次可以用好久,所以脂用的也是比较多的。我们论文里面需要的轴承转动的速度要低一点而且要能够承受一定的重量,并且在工作的时候是不间断的,所以我们在对它进行润滑的时候,还是润滑脂更好一点。2、轴承的预紧预紧的意思就是我们把轴承撞到座和轴的上面以后,我们通过一定的方式让里面滚动的物体和里面还有外面的全之间保持压紧的状态。我们对轴承进行预紧的目的:在支撑的时候刚性更好,震动和噪音能够有效的降低,也要防止滚动体因为惯性在圈内和圈外进行滑动。3、经济性要求我们对轴承的价格进行比较,正常情况下深沟球的这种轴承价格比较低,磙子轴承比球轴承的价格要高一点。轴承的精度高的话那么价格就更高。我们在选使用什么轴承的时候,需要仔细的对轴承的价格进行了解一下,在满足各种需要的前提,尽量使用成本低的。我们这篇论文里面的密封就是对轴承的密封,在进行密封的时候我们用的是毡圈来进行的,这样能够有效的防止灰尘进到轴承里面,让轴承始终保持干净。我们使用毡圈来对轴承进行密封主要是因为这样的密封装置结构非常的简单,成本也很低而且使用的范围非常的广泛,是用矩形毡圈装在梯形槽然后产生径向压力来达到密封的效果的。3.6.2 联轴器的选择与确定由于减速器载荷平稳,速度不高,无特殊要求,考虑装拆方便及经济问题,选用弹性柱销联轴器k=1.3。选用型(GB/T 5014-2003)弹性柱联轴器,公称尺寸转矩。采用Y型联轴孔,A型键,轴孔直径d= 2035,选d=35 mm ,轴孔长度L= 82 mm。型弹性柱销联轴器有关参数,如表3-3:表3-3 弹性柱销联轴器的相关参数型号公称转矩T/(N.m)许用转数轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型键槽类型56063003582120HT200Y型A型与齿轮联接处d= 50 mm ,L=52mm,考虑键槽在轴中部安装,故同一方位母线上,选键 GB1096-2003,b=14mm ,L=40mm , h=9mm。选择45钢,其许用挤压应力则强度足够,合格。- 27 -4 结论毕业设计的结束大学生涯、测试知识和学习能力,每一个合格的学生要经过的过程,也是一个重要的实践教学。本次设计的目的是不仅要树立我们正确的设计思路理念,也让我们对工程设计程序和方法有一个大致的了解。本次设计主要经历了两个阶段:第一阶段是对垫圈内径检测装置总体方案的分析、设计及确定;本阶段的设计步骤是这样的:首先通过图书馆,网络、书籍以及关于内径检测装置相关资料的查看,了解并且掌握了内径检测装置的工作原理、工作特点、分类等等知识,为后面的设计和技术提供了强有力的技术支撑。找到适合本次设计的内径检测装置的设计方案。第二阶段是对各个主要零部件的结构进行设计、计算及校核。第二阶段我根据机械设计手册以及相关资料对轴等进行了详细的分析和校核。最后,该设计图的过程中,使用AutoCAD绘图软件,它使我们能够不同程度地学到更多软件的知识,进一步提高我们识别图、绘制图的能力。在设计的过程中,发现通过数学模型的建立来对形成进行控制还是相当困难的。在这次的设计中,仅仅只是对它的工作原理以及工作特点进行了粗狂的简述,还可以通过控制系统数学模型的建立,来进行相应的深入的研究,作为后续的工作来开展起来。 致谢为了顺利的完成论文,我的指导老师给了我很多的帮助,正是因为老师的不厌其烦,百忙之中帮我解决难题,我才能这么快将论文写好。老师的很多方面都值得我学习,对学术的认真,对学生的谆谆善诱,还有对专业知识的了解,这些我都需要向老师学习。完成论文之后,我自己学习的能力,还有自我思考的能力都提升了很多,我想将来的工作生活里面,我自己肯定能将问题解决好,将自己的能力提升,无论是什么工作环境都能尽快的适应好。在完成论文的过程里面,并不是一帆风顺的,也遇到了很多的问题,在这里我特别要感谢我的论文指导老师,正是因为有您不厌其烦的指导,我的论文才能最终完成。当然了,在这里我还要感谢一下我同组的同学们,没有你们的共同努力和奋斗,我一个人也没有办法坚持下来,马上大家就要分别了,在这里祝你们工作顺利。参考文献1 朱冬梅,胥北澜,何建英.画法几何及机械制图M.6版.北京:高等教育出版社.2008.04.2 孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理M.8版.北京:高等教育出版社.2013.03.3 卢秉恒.机械制造技术基础M.3版.北京:机械工业出版社.2007.12.4 陈守强.机械装备导论M.西安:西安电子科技大学出版社.2008.09.5 关慧贞,冯辛安.机械制造装备设计M.3版.北京:机械工业出版社.2014.066 秦大同,谢里阳.机械传动设计M.北京:化学工业出版社.2013.03.7 周富臣机械制造计量检测技术手册J北京:机械工业出版社,1998.298 成大先.机械设计手册M.5版.第4卷.北京:化学工业出版社.2008.1.9 濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计M.9版.北京:高等教育出版社.2013.5.10 仙波正庄.齿轮强度计算M.北京:化学工业出版社.1985.8.11 成大先.机械设计手册M.5版.第2卷.北京:化学工业出版社.2008.1.12 刘鸿文.材料力学M.5版.北京:高等教育出版社.2010.06.13 李永怀,崔建英,冯其波轴承内径测量方法的研究J中国测试技术2005.31(1):39-4014 李兴华.机械设计课程设计M.北京:清华大学出版社.2012.04.15 李永怀,崔建英,冯其波轴承内径测量方法的研究J中国测试技术2005.31(1):39-4016 周富臣,周鹏飞机械制造计量检测技术手册J北京:机械工业出版社,1998.29课题名称垫圈内径检测装置设计主要内容(包括设计参数)与要求通过资料的查阅,完成垫圈内径检测装置总体方案及主要零部件的设计、计算与确定。具体要求如下:检测垫圈内径为21mm,外径为30mm,厚度为10mm,电动机转速为1440r/min每次检测时间为8s。对检测装置完成三维实体造型及装配图、零部件图的绘制。工 作 进 程 及 需 完 成 工 作 量2016年12月9日12月15日:查找并阅读资料;2016年12月16日12月20日:文献综述,撰写开题报告,掌握课题开发流程与方法;2016年12月21日2017年 1月5日:方案构思与分析;2017年1月6日2月29日:总体装配图的设计及绘制;2017年3月1日4月1日:撰写毕业设计论文初稿;2017年4月2日4月15日:完成论文第二稿;2017年4月16日4月30日:完成论文终稿;2017年5月1日:准备毕业论文答辩。应 遵 守 的 法 纪 法 规毕业设计(论文)完成日期: 年 月 日指导教师: (签字)教研室主任: (签字)一、毕业设计(论文)选题的目的和意义。 课题名称; 有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析; 前人在本选题研究领域中的工作成果简述(一)课题名称:垫圈内径检测装置设计(二)选题意义:垫圈是各类机械装备中最为重要的基础部件,它的精度、性能、寿命以及可靠性对主机的精度、性能、寿命以及可靠性起着非常重要的作用。在机械产品中,垫圈属于高精度产品,不仅需要数学、物理等诸多学科理论的综合支持,而且需要材料科学、热处理技术、精密加工和测量技术、数控技术和有效的数值方法及功能强大的计算机技术等诸多学科为之服务,因此垫圈又是一个代表国家科技实力的产品。随着工业水平的不断进步、生产自动化水平的不断提高,垫圈已经广泛的应用在好多行业领域,它的质量直接影响到工作母机的工作性能,其精度的高低直接影响到整个设备性能的好坏。据统计在旋转机械中30%的故障与垫圈有关。因此,工业生产监控的要求也越来越高,为了保证垫圈质量必须对其进行严格的出厂检测。现有的垫圈检测仪一般只能进行单一项目的检测,检测效率低不方便。为了满足垫圈安全检测的要求,研制出一种检测效率高、基本实现自动化的垫圈检测装置显得越来越重要。(三)国内外前人研究现状及发展趋势精密机械制造技术的飞速发展和产品精度的日益提高,有力地促进了测试技术和试验技术的发展,使其呈现出多态性和超精密的特性。为了满足人们的需求,许多厂家和垫圈试验研究所都在研究改进新产品来适应市场的需求。在国内,常用的检测垫圈质量的垫圈振动检测仪有两种,一种是测量垫圈振动的加速型垫圈振动检测仪,另一种是通过测量垫圈振动速度的速度型垫圈振动检测仪。杭州垫圈试验研究中心的BVT-5垫圈振动速度检测仪是其性能最完善的一个型号。杭州垫圈试验中心的BVT系列垫圈振动检测仪以及洛阳垫圈研究所研制的S09系列垫圈振动检测仪是垫圈行业应用最多的产品,同时其他厂家也研制出了自主特色的圆锥滚子垫圈振动检测仪。例如:大连垫圈仪器厂、大连科汇垫圈仪器有限公司研制的S3907-2A型垫圈振动监测仪。在国外,丹麦研制出了B&K2112型仪器,其性能与国产的S0910型垫圈振动给检测仪类似。在国外垫圈振动一般采用测量多个参数进行判断。如美国BENDIX公司研制的B1010就是国际上此类设备中具有代表性的产品之一。国内垫圈行业的测试与试验技术在多方面逐步与世界接轨,并不断开发出一系列适合国情和国家标准的测试仪器与实验装备。随着新的国际标准(ISO 15242-3:2006)于2006年的实施。针对新标准SKF集团研制出了MVU150垫圈振动测量仪,用于外径40mm到150mm的垫圈测量,轴向承载能力750N。采用激光传感器作为垫圈振动信号的拾振器也正在发展成为一种新型振动信号获取方式,并有着不可估量的潜力。二、设计或研究主要内容和重点,预期达到的目标及拟解决的主要问题和技术关键,有何创新之处。(此部分为重点阐述内容)(一)研究内容:1)分析现有垫圈内径检测的相关技术与设备,根据垫圈检测的性能要求,提出系统总体设计方法和技术方案。2)对总体方案中涉及到的主要电动机、带传动等主要零部件进行设计、计算与校核。3)完成检测装置的机构装配与图形的绘制。 (二)研究重点:1)垫圈内径检测装置总体方案的设计:首先通过旋紧装置将垫圈安装在锥套内,在安装固定的过程中,推杆指针与该垫圈的内径接触,在标有刻度的导轨上滑动,最终通过传感机构将读数传感在电脑显示屏上,电动机通过V型带传动装置,通过锥形轴带动该垫圈旋转起来。当测量完成后,因为该导轨有一定的倾斜角度及该导轨本身所具备的良好的滑动性能,指针杆通过滑动,移动到在该导轨的初始位置。该导轨主要要设计成双端导轨,起到了良好的定向作用。优点:(1)该装置中采用锥轴,实现了不同规格不用内径范围内垫圈的测量。(2)采用了两根固定导轨,避免了在测量过程中指针由于单边受力,造成一边的倾斜,从而导致测量误差。(3)从整体上实现了自动化测量,大大降低了由于人为因素所造成的测量误差,降低了成本。2)电动机的选择与确定:通过计算确定电动机功率和转速,以便确定电动机的型号。3)主要零部件的设计、计算与确定对总体方案中涉及到的齿轮、轴进行设计与计算。(三) 论文框架:摘要1 引言2 垫圈内径检测装置的总体方案设计 2.1 垫圈内径检测装置的设计要求和性能指标 2.2 总体设计方案 2.3 方案的分析及选定 2.4 传动系统方案3 垫圈内径检测装置结构设计3.1 电动机的选择与确定3.2 带传动的设计与计算3.3 齿轮的设计与计算3.4 轴的设计与计算3.5 标准件的选择与确定4 总结致谢参考文献附录(四) 预期达到的目的确定垫圈内径检测装置的方案及改进方案,确定总体方案中涉及到的主要零部件,试图用proe、AutoCAD画出检测装置结构设计图,之后再对设计结果(工程图)进行可制造性分析。三、研究方案: 技术方案(有关方法、技术路线、技术措施); 实施方案所需的条件(技术条件、试验条件等)本课题主要设计总体方案、传动机构和检测部分。本文着重传动系统的分析和比较;工作机构的对比分析。传动系统包括电动机、带传动的设计与计算。在整个设计中需要用到proe、AutoCAD、word等软件。四、主要参考文献目录1 朱冬梅,胥北澜,何建英.画法几何及机械制图M.6版.北京:高等教育出版社.2008.04.2 孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理M.8版.北京:高等教育出版社.2013.03.3 卢秉恒.机械制造技术基础M.3版.北京:机械工业出版社.2007.12.4 陈守强.机械装备导论M.西安:西安电子科技大学出版社.2008.09.5 关慧贞,冯辛安.机械制造装备设计M.3版.北京:机械工业出版社.2014.066 秦大同,谢里阳.机械传动设计M.北京:化学工业出版社.2013.03.7 周富臣机械制造计量检测技术手册J北京:机械工业出版社,1998.298 成大先.机械设计手册M.5版.第4卷.北京:化学工业出版社.2008.1.9 濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计M.9版.北京:高等教育出版社.2013.5.10 仙波正庄.齿轮强度计算M.北京:化学工业出版社.1985.8.11 成大先.机械设计手册M.5版.第2卷.北京:化学工业出版社.2008.1.12 刘鸿文.材料力学M.5版.北京:高等教育出版社.2010.06.13 李永怀,崔建英,冯其波轴承内径测量方法的研究J中国测试技术2005.31(1) :39-4014 李兴华.机械设计课程设计M.北京:清华大学出版社.2012.04.五、毕业设计(论文)工作进度计划。(必须包含一定工作量的计算机知识综合应用环节)2016年12月9日12月15日:查找并阅读资料;2016年12月16日12月20日:文献综述,撰写开题报告,掌握课题开发流程与方法;2016年12月21日2017年 1月5日:方案构思与分析;2017年1月6日2月29日:总体装配图的设计及绘制;2017年3月1日4月1日:撰写毕业设计论文初稿;2017年4月2日4月15日:完成论文第二稿;2017年4月16日4月30日:完成论文终稿;2017年5月1日:准备毕业论文答辩。六、指导教师审核意见 指导教师签字: 年 月 日七、开题答辩结论和审核意见教研室主任签字: 年 月 日
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