機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-多缸鏜瓦機(jī)

大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目： 多缸搪瓦機(jī)-主機(jī)部分設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級： 機(jī)制2004級3 班 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 完成時間： 2008年6月18日 2008年 6月18日畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 論文（設(shè)計(jì)） 多缸搪瓦機(jī)主機(jī)部分設(shè)計(jì) 論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容（需明確列出研究的問題）： 設(shè)計(jì)一臺能用于內(nèi)燃機(jī)維修時進(jìn)行搪瓦的多缸搪瓦機(jī)主機(jī)，以解決目前的搪瓦機(jī)適應(yīng)性差，調(diào)試不便及搪瓦加工精度低的問題，以提高生產(chǎn)效率和維修質(zhì)量。資料、數(shù)據(jù)、技術(shù)水平等方面的要求： 1、能搪單、二、三、四、六等多缸內(nèi)燃機(jī)的主軸瓦。 2、能搪多種連桿瓦。 3、主機(jī)運(yùn)動要平穩(wěn)，工作時不能出現(xiàn)偏擺和振動的現(xiàn)象。 4、主軸轉(zhuǎn)速控制在300轉(zhuǎn) /分左右。 5、搪主軸瓦時的加工長度在1001500mm。 6、要能夠與夾具配套使用。 7、有完整的總裝圖及零件圖，有詳盡的技術(shù)要求。 8、要求重要件要進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核。 9、設(shè)計(jì)說明書要規(guī)范，文字表達(dá)要通順流暢，計(jì)算要精確。 發(fā)出任務(wù)書日期 完成論文（設(shè)計(jì)）日期 2008年6月16日 學(xué)科組或教研室意見（簽字） 學(xué)院院長意見（簽字） 多缸搪瓦機(jī)主機(jī)部分設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)是針對內(nèi)燃機(jī)主軸瓦及連桿瓦維修時的多機(jī)型鏜瓦需要，設(shè)計(jì)一臺多缸搪瓦機(jī)的主機(jī)部分，以便于與夾具部分配合，完成多機(jī)種內(nèi)燃機(jī)的主軸瓦及連桿瓦的鏜削加工。本設(shè)計(jì)解決的主要問題是：動力傳動裝置、進(jìn)給裝置和主要零部件等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。動力傳動裝置采用電動機(jī)通過V帶傳動由二級減速器實(shí)現(xiàn)，此減速器的特點(diǎn)是傳動比分配合理，可三級調(diào)速，能夠精確實(shí)現(xiàn)傳遞動力的要求；進(jìn)給裝置采用差速進(jìn)給機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，傳遞效率高，便于調(diào)整；為保證鏜瓦加工精度，對所設(shè)計(jì)主要零部件進(jìn)行了強(qiáng)度、剛度校核，對配合件進(jìn)行了參數(shù)分析與計(jì)算，因此能夠滿足維修廠對各型號內(nèi)燃機(jī)鏜瓦加工的需要，對提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量有一定作用。關(guān)鍵詞：多缸搪瓦機(jī)；主軸瓦；動力傳動裝置IIIThe Multi-cylinder Bush Boring Machine Design of Major-machine PartAbstractIn view of the main shell and con-rod bushing of the internal-combustion engine boring processing, the design has completed the major-machine part of the multi-cylinder bush boring machine.This article has mainly completed the design of actuator, the feed apparatus and the major component isostructuralism.The actuator uses the electric motor through the V belt driving two level of reduction gear realizations, the characteristic of this reduction gear is that the velocity ratio assignment is reasonable, also it can gain triple-speed and realize the transmission power request precisely; Design of the feed apparatus is that adopt to dispatch speed to feed organization, the structure is simple, transmission efficiency is high and advantageous for the adjustment.This article has carried on the elaboration of the intensity , stiffness, and has carried on the analysis and the computation to the matching parts, ensuring that demands. So the machine being able to satisfy the need that the garage in repair stalling for to every type internal-combustion engine processes, have the certain effect to improving an efficacy and processing mass.Key word: Multi-cylinder bush boring machine; Main shell; ActuatorII大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄摘要IAbstractII第一章 緒論11.1設(shè)計(jì)的目的和意義11.2國內(nèi)外現(xiàn)狀11.3課題的研究內(nèi)容2第二章 動力傳動裝置的設(shè)計(jì)32.1動力傳動方案的擬定及說明32.2電動機(jī)的選擇42.3傳動比分配及運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算62.4傳動零件設(shè)計(jì)82.4.1 V帶設(shè)計(jì)82.4.2高速級齒輪設(shè)計(jì)112.4.3低速級齒輪設(shè)計(jì)152.4.4高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算192.4.5中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算232.4.6低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算272.4.7 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31第三章 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)343.1傳導(dǎo)螺旋的設(shè)計(jì)計(jì)算343.2傳導(dǎo)零件設(shè)計(jì)計(jì)算343.2.1差動進(jìn)給的設(shè)計(jì)計(jì)算343.2.2齒輪設(shè)計(jì)353.2.3主軸絲桿設(shè)計(jì)363.2.4差動軸設(shè)計(jì)373.2.5箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)41第四章 機(jī)體機(jī)座設(shè)計(jì)42第五章結(jié)論與建議43參考文獻(xiàn)44致謝452青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第一章 緒論1.1設(shè)計(jì)的目的和意義本課題是要設(shè)計(jì)一種多缸搪瓦機(jī)（主機(jī)部分），主要用于各種機(jī)械使用的各種型號內(nèi)燃機(jī)在維修時的鏜瓦作業(yè)。目前，內(nèi)燃機(jī)維修時使用的鏜瓦方法主要有兩種方式：一是手工刮瓦，作業(yè)時需要依靠有豐富作業(yè)經(jīng)驗(yàn)的技工，否則難以可以保證加工精度，同時該法工作效率極低；二是機(jī)械鏜瓦，但目前所使用的鏜瓦機(jī)主機(jī)和夾具是分離的，安裝時需通過墊木板的方式來調(diào)試高度，特別費(fèi)力，又由于其結(jié)構(gòu)簡單、加工過程中振動很大，故加工精度低，無法滿足比較嚴(yán)格的加工精度要求，同時加工范圍窄，無法適應(yīng)多型號機(jī)體加工。為了提高鏜瓦作業(yè)的工作效率和質(zhì)量要求，因此設(shè)計(jì)一種能夠滿足工作要求的新的鏜瓦機(jī)顯得尤為重要，這對于提高內(nèi)燃機(jī)維修質(zhì)量，延長維修后內(nèi)燃機(jī)的使用壽命，提高維修效率，減輕工人勞動強(qiáng)度等有重要意義。1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀目前在我國汽修行業(yè)中所選用的鏜瓦機(jī)，大多是西安專用機(jī)床廠生產(chǎn)的JCS007型鏜瓦機(jī)。這是一種低轉(zhuǎn)速普通型鏜瓦機(jī)，主機(jī)部分和夾具部分是分離的，無夾緊裝置。據(jù)了解，在一些修配廠中，對這種型號的鏜瓦機(jī)的使用方法不盡相同，尤其是工件定位方式。一種是按該機(jī)的使用要求，用校正套的方法進(jìn)行對刀加工。即在缸體兩端的座孔內(nèi)裝入校正套，裝上軸瓦，這樣就認(rèn)為是達(dá)到了對刀的目的。但是，這種對刀方法遠(yuǎn)達(dá)不到精確校正的目的。原因是缸體在使用一定的時間后，軸承座孔會發(fā)生變形，校正套取出座孔后，鏜桿未必能在座孔中心，達(dá)不到校正精度。還有，就我國現(xiàn)在的情況而言，生產(chǎn)的瓦片還不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化和系列化程度，一些修配廠，特別是規(guī)模較小的維修廠所使用的瓦片多是來自不同的廠家，瓦片的合金層厚度不一，若采用上述定位方法，會出現(xiàn)還未等瓦片鏜圓，瓦片的部分部位已鏜削至瓦底的情況，造成瓦片無法使用。另一種是采用試切的方法進(jìn)行對刀。即把瓦片裝入座孔后，先將鏜桿裝在大致的位置，再通過試切的方法，用木棒敲擊缸體，逐漸將切痕調(diào)整至合適的深度。即認(rèn)為達(dá)到定位的目的。這種方法效率低，也并不科學(xué)。在實(shí)習(xí)過程中，注意到該機(jī)機(jī)床剛度較低，在工作中會產(chǎn)生沖擊和震動，又由于主機(jī)部分、夾具分離，因此影響加工精度，此外，該機(jī)采用附加支撐，加工至中間支撐時需卸刀，然后進(jìn)給一段后再裝刀，故產(chǎn)生二次誤差，影響加工精度，同時降低生產(chǎn)效率。該機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整采用更換皮帶的方式，操作及其不便，同時鏜桿上刀具安裝簡單，無長度調(diào)整裝置，給對刀帶來不便，影響對刀精度及作業(yè)效率。1.3課題的研究內(nèi)容由此，參照相關(guān)資料及根據(jù)所學(xué)知識，且通過實(shí)際考察，擬設(shè)計(jì)一種鏜瓦機(jī)要求，一、適應(yīng)性好，可鏜一、二、三、四、六缸多缸內(nèi)燃機(jī)的主軸瓦，并可鏜各種連桿瓦；二、可調(diào)轉(zhuǎn)速，工作穩(wěn)定性好，加工精度高。其主機(jī)部分主要采用齒輪傳動，設(shè)計(jì)主機(jī)床頭與工作臺一體，并配合主用配套夾具，保證整機(jī)能夠平穩(wěn)的進(jìn)行各種加工作業(yè)、調(diào)試方便、適應(yīng)于維修作業(yè)的特點(diǎn)，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第二章 動力傳動裝置的設(shè)計(jì)2.1動力傳動方案的擬定及說明該多缸搪瓦機(jī)用于加工一、二、三、四、六缸多缸內(nèi)燃機(jī)的主軸瓦（1001500mm），并可搪各種連桿瓦，由于發(fā)動機(jī)體具有體積大，重量大的特點(diǎn)。動力傳動裝置的選擇，應(yīng)滿足加工的要求，綜合考慮傳遞動力的要求，有兩種方案:方案一：電動機(jī)通過V帶傳遞給主軸和減速器，再通過減速器齒輪傳動，經(jīng)聯(lián)軸器傳遞給溜板箱進(jìn)給加工。此方案調(diào)速不變，進(jìn)給機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸龐大，而且配合起來不是太方便。方案如圖2-1：圖2-1 方案一傳動簡圖方案二：電動機(jī)通過V帶帶動兩級圓柱齒輪減速達(dá)到傳遞動力和三級調(diào)速的目的，之后通過主軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)給加工。此方案結(jié)構(gòu)簡單，而且布置合理占用面積也不大，便于與夾具組合，精確實(shí)現(xiàn)動力的傳遞，提高加工精度。鑒于此，定于所設(shè)計(jì)的多缸搪瓦機(jī)的主機(jī)傳動方案為采用一臺1.1KW的電動機(jī)通過皮帶帶動一個三級變速減速器，之后再通過皮帶傳遞給主軸，主軸通過特殊的差速進(jìn)給系統(tǒng)完成進(jìn)給和切削運(yùn)動。具體的傳動方案如圖2-2所示：圖2-2 方案二傳動簡圖2.2電動機(jī)的選擇（1） 刀具設(shè)計(jì)工作條件：載荷平穩(wěn)，空載啟動，室內(nèi)工作，無粉塵；工作壽命：10年，2班制， 所以，H=2810300=48000h;由于軸瓦材料為鉛、錫等合金，質(zhì)地較軟，故選取刀具材料：通用型高速鋼，硬度63-66HRC，牌號W18Cr4V；刀具角度見表2-1 （機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)表3.2 ，表3.3，表3.4）:表2-1 鏜刀角度值前角0后角0主偏角r副偏角r刃傾角sBHL1010455510mm10mm50mm據(jù)鏜瓦直徑，取鏜桿直徑d=50mm，材料選取45鋼，刀具結(jié)構(gòu)采用單刃鏜刀（機(jī)械加工工藝師手冊P652以下簡稱工藝師手冊），如圖2-3：圖（2-3）鏜刀尺寸及裝夾示意圖1-固定螺柱 2-鏜桿 3-鏜刀（2） 切削力、切削功率計(jì)算軸瓦最大最大直徑100mm，最大加工余量為0.5mm，鏜桿轉(zhuǎn)速初定為nw=350r/min ，故?。呵邢髦睆絛=100mm背吃刀量 ap=0.5mm進(jìn)給量 f =0.1mm/r切削速度 vz=nwd/60=3503.1410060=1831.7mm/s1.83m/s由車削力計(jì)算公式（工藝師手冊P885 表27-14） Fz=CFzapxFzfyFzvnFzkFz （2-1） Fy=CFvapxFvfyFvvnFvkFv （2-2） Fx=CFxapxFxfyFxvnFxkFx （2-3） 查表?。篊Fz=390xFz=1.0yFz=0.75nFz=0kFz=kTvkMFzksvkkvktvkgv=1.232.01.01.01.00.9=2.214徑向力Fy、軸向力Fx忽略。 帶入公式（2-1）得： Fz=3900.51.00.10.751.8302.21476.8N切削功率P=Fzvz=76.81.83=140.5W機(jī)械傳動效率確定（機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊P5 表1-7 以下簡稱 設(shè)計(jì)手冊）齒輪傳動效率齒=0.97軸承傳動效率承=0.98皮帶傳動效率皮=0.96 聯(lián)軸器效率 連=0.97 則：鏜桿所需功率為 ： P鏜=P/連承 （2-4）代入公式（2-4）得： P鏜=140.5 /0.970.98=147.8W電動機(jī)所需功率為： P電=P鏜/皮2齒2承3 （2-5）代入公式（2-5）得： P電=147.8/0.9620.9720.983=181.1W由電動機(jī)軸至卷鏜桿的傳動裝置總效率：總=皮2齒2承4連=0.9620.9720.9840.97=0.776 電機(jī)同步轉(zhuǎn)速選：1500；所以查表（設(shè)計(jì)手冊P167 表12-1)，選取電機(jī)型號為：Y90S-4 電機(jī)參數(shù)：額定功率： P=1.1 Kw滿載轉(zhuǎn)速： nm1400 r/min電機(jī)軸直徑：Dm=24-0.004+0.009 2.3傳動比分配及運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算（1） 傳動比分配傳動裝置總傳動比：nw1=260r/minnw2=300r/minnw3=350 r/min故：i1= nm/nw1i2= nm/nw2i3= nm/nw3代入nm、 nw1、nw2、nw3得 i1= 1400/ 260=5.38i2= 1400/ 300=4.67i3= 1400/ 350=4.0?。篿1=i皮1i11i2i皮2=1.52.511.431=5.38i2=i皮1i12i2i皮2=1.52.181.431=4.67i3=i皮1i13i2i皮2=1.51.861.431=4.0其中：為高速級傳動比，為低速級傳動比，取i11=1.8 i2， i12=1.5 i2 i13=1.3 i2則有： i11=2.51 i2=1.43 i12=2.18 i2=1.43 i13=1.86 i2=1.43（2） 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算1) 電機(jī)軸：Pm=P電=0.181kw；（因三速減速器，故以傳動比最大i11=2.237計(jì)算） nm1400 r/min ； Tm=9550Pmnm=95500.1811400=1.23N.m；2) 高速軸：P1=Pm皮=0.1810.96=0.174kw; n1=nm/i皮1=1400/1.5=933r/min ； T1=9550P1n1=95500.174933=1.78N.m;3) 中間軸：P21=P1承齒=0.1740.980.97=0.165kw; n21=n1/i11=933/2.51=372r/min; T21=9550P21n21=95500.165372=4.24N.m;4) 低速軸：P31=P21承齒=0.1650.980.97=0.156kw n31=n21/i2=372/1.43=260r/min; T31=9550P31n31=95500.156260=5.73N.m;5) 工作軸：P01=P31皮=0.1560.96=0.150kw; n01=n01/i皮2=260/1=260r/min; T01=9550P01n01=95500.150260=5.51N.m;6) 將以上算得的運(yùn)動的動力參數(shù)列表如表2-2：表2-2 動力參數(shù)表 軸名參數(shù)電動機(jī)軸I軸（高速軸）II軸（中間軸）III軸（低速軸）主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)1400933372260260功率p(kw)0.1810.1740.1650.1560.150轉(zhuǎn)矩T(Nm)1.231.784.245.735.51傳動比i1.502.511.431.00效率0.960.8820.8820.962.4傳動零件設(shè)計(jì)2.4.1 V帶設(shè)計(jì)（1） 確定計(jì)算功率PcaPm=0.181kw P31=0.156kwnm1400 r/min n31=260r/mini皮1=1.5 i皮2=1查表得工作情況系數(shù)ka1=1.2 ka2=1.2（機(jī)械設(shè)計(jì) P151 表8-6）。Pca1=ka1Pm=1.20.181=0.217kwPca2=ka2P31=1.20.156 =0.187kw（2） 選擇V帶帶型據(jù)Pca1、nm、Pca2、n31 ，皮1選用Z型，皮2選用A型（機(jī)械設(shè)計(jì)表8-8）。（3） 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1、dd2和dd3、dd41）、初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1和dd3根據(jù)V帶截型，選取dd1=71mm ，dd3=120mm （機(jī)械設(shè)計(jì)表8-3，表8-7）。 2）、驗(yàn)算帶的速v由公式 V=dp1n1601000dd1n1601000 （2-6）得 V1=3.14711400601000=5.2m/sV3=3.14120260601000=1.63m/s因?yàn)?m/sV1=5.2m/s30 m/s ，故帶速合適，但V3過小3）、計(jì)算從動輪的基準(zhǔn)直徑dd2和dd4dd2=i皮1dd1=1.571=106.5mmdd4=i皮2dd3=1120=120mm取dd2=106mm dd4=125mm（4） 確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld由公式 0.7（dd1+dd2）a02（dd1+dd2） （2-7） 0.7（dd3+dd4）a02（dd3+dd4） （2-8）得123.9mma01354mm175mma020.07d,取h=3mm，故d5=26mm、長度L5=5mm；六段：滑移段d6=20mm、L6=64mm；七段：該軸段安裝高速小齒輪Z1，齒輪分度圓直徑為31.3mm，可以判斷e0.07d,取h=3mm，故d9=30mm、L9=5mm； 十段： 安裝高速軸小齒輪Z3，右端采用螺母定位d10 =23mm、L10=33mm；十一段：因?yàn)橐褂幂S端螺母來定位，故該段要加工螺紋d11=20mm、L11=46mm；十二段：初選用30203型圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑d=17mm,外徑D=40 mm,寬度B=12mm，左端采用套筒定位，套筒直徑d=23mm，故d12=17mm、L12=41mm。3）、軸上零件的周向定位皮帶輪、齒輪與軸的周向定位均采用平鍵連接。按d一12mm、d四20mm、d十20mm由手冊查得平鍵截面b1h1=4mm4mm、b2h2=b3h3=6mm6mm（GB/T1096-1990）,鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為L1=12mm、L2=28mm、L3=28mm（GB/T1096-1990），同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6;同樣選擇帶輪與軸的配合為H7/n6。滾動軸承與軸的周向定位是借過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。（4） 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表（機(jī)械設(shè)計(jì)表15-2）取軸端倒角為145，各軸肩初圓角見零件圖（5） 求軸上的載荷 由手冊查得a=10mm，作為簡支梁的軸的跨距，軸的彎矩圖及扭矩圖2-5：圖2-5高速軸彎扭圖從圖中可以看出齒輪處是軸的危險截面，計(jì)算出各參數(shù)如表2-4：表2-4 高速軸受力參數(shù)表載荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=68.2N，F(xiàn)NH2=45.5NFNV1=24.8N，F(xiàn)NV2=16.6N彎矩MMH