刮板輸送機(jī)用液力耦合器的三維建模及其關(guān)鍵部位的工藝設(shè)計(jì)

1、摘要液力耦合器是刮板輸送機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，其性能的優(yōu)劣直接影響刮板輸送機(jī)的工作效率，影響煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。本文在研究刮板輸送機(jī)用液力耦合器結(jié)構(gòu)原理的基礎(chǔ)上，采用了三維虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)液力耦合器進(jìn)行了三維建模，同時(shí)對(duì)其關(guān)鍵的部件進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì)與分析，主要完成的工作如下：1）選擇了一款常用的刮板輸送機(jī)型號(hào)，以該型號(hào)刮板輸送機(jī)的工況為例，對(duì)液力耦合器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)計(jì)，為液力耦合器的三維建模提供了尺寸數(shù)據(jù)支撐。2）基于SolidWorks 建立了液力耦合器的各類零件庫，包括軸類零件、泵輪和渦輪、殼體，等三維零件庫。在創(chuàng)立三維零件庫的基礎(chǔ)上，應(yīng)用SolidWorks的裝配模塊，對(duì)各個(gè)零件

2、進(jìn)行了裝配，形成液力耦合器的三維樣機(jī)模型。3）選擇液力耦合器的關(guān)鍵零件之一:泵輪，對(duì)它的工藝進(jìn)行了分析、確定加工余量、建立毛坯的三維零件圖并制作了機(jī)械加工過程卡片和工藝卡。關(guān)鍵詞：刮板輸送機(jī)；液力耦合器；SolidWorks；三維建模；泵輪；工藝設(shè)計(jì)Subject:Scraper conveyor with hydraulic coupling of thethree-dimensional mode and itskey parts of theprocess designAbstractHydraulic coupler is an important link in the power

3、transmission of scraper conveyor, its performance directly affects the work efficiency of scraper conveyor, the impact of coal mine production and economic benefits. Based on the study of scraper conveyor based on the principle of hydraulic coupler structure, the three-dimensional virtual prototypin

4、g technology for 3D modeling of hydraulic coupler, and the key components of the design and analysis process, the main work is as follows:1) chose a common type to the type of scraper conveyor, scraper conveyor operating mode as an example, the hydraulic coupler of the structural design and paramete

5、r design, provides dimensional data support for 3D modeling of hydraulic coupler.2) SolidWorks established all sorts of parts library based on hydraulic coupler, including shaft, pump wheel and turbine, shell, 3D parts library. In the foundation of the creation of 3D parts library, the assembly modu

6、le of SolidWorks applications, in various parts of the assembly, 3D prototyping model form of hydraulic coupler.3) selection is one of the key parts of hydraulic coupler: pump, analyzes, processes on its determination of machining allowance, a rough 3D part drawings and make the machining process ca

7、rd and process card.Keywords: scraper conveyor; hydraulic coupler; SolidWorks; 3D modeling; the pump wheel; process design目錄1 緒論71.1研究的背景及意義71.2、國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀81.3、本文主要研究?jī)?nèi)容101.4、本文章節(jié)安排102 液力耦合器的設(shè)計(jì)122.1液力耦合器的工作原理122.2液力耦合器影響特性的因素132.2.1工作腔形狀132.2.2工作葉輪葉片數(shù)132.2.3葉片傾斜角度142.2.4葉片結(jié)構(gòu)142.2.5其他影響因素142.3整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)142.

8、3.1液力耦合器的選型152.3.2確定液力耦合器的結(jié)構(gòu)圖（如圖2-2所示）162.4液力耦合器的參數(shù)設(shè)計(jì)162.4.1刮板輸送機(jī)的選型162.4.2關(guān)鍵尺寸的設(shè)計(jì)172.4.3液力耦合器幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)212.5小結(jié)223 液力耦合器的三維建模233.1建立液力耦合器的三維零件庫233.1.1建立軸類零件庫233.1.2建立泵輪、渦輪零件庫243.1.3建立殼體零件庫253.1.4建立聯(lián)軸器零件庫263.1.5建立密封件的零件圖集263.1.6建立緊固件零件庫283.1.7建立安全裝置零件庫293.2裝配及其基準(zhǔn)293.2.1定位基準(zhǔn)及其選擇293.2.2裝配303.3干涉檢查323.4小結(jié)3

9、44 泵輪的工藝設(shè)計(jì)354.1工藝設(shè)計(jì)的意義354.2定位基準(zhǔn)的選擇354.2.1粗基準(zhǔn)的選擇354.2.2精基準(zhǔn)的選擇354.3工藝路線的擬定354.3.1各表面的加工方法364.3.2機(jī)械加工過程的確定374.3.3確定工藝路線384.4加工余量的確定394.4.1確定工序余量394.4.2建立毛坯的三維零件圖404.5制作加工過程卡及工藝卡（見附錄表）404.6小結(jié)405 總結(jié)41致謝43參考文獻(xiàn)441 緒論1.1研究的背景及意義刮板那輸送機(jī)采用的液力偶合器結(jié)構(gòu)是通過葉輪中的介質(zhì)產(chǎn)生的動(dòng)能的改變來傳遞動(dòng)力，由泵輪將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)的動(dòng)能，然后渦輪把介質(zhì)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出，達(dá)到

10、動(dòng)力矩的傳遞。液力偶合器應(yīng)用于刮板輸送機(jī)上的優(yōu)點(diǎn)：一是隔離震動(dòng)。偶合器泵輪和渦輪之間是柔性聯(lián)接，當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩有周期性波動(dòng)時(shí)，不會(huì)通過偶合器傳到工作部件，因此，液力偶合器具有良好的隔震作用；二是過載保護(hù)?？梢宰柚关?fù)載扭矩突然增加或衰減對(duì)電動(dòng)機(jī)的沖擊，防止傳動(dòng)件損壞等事故的發(fā)生；三是使用壽命周期長(zhǎng)。除過軸承無磨損元件，液力偶合器不需要經(jīng)過長(zhǎng)期檢修就可以安全運(yùn)行，因此提高了投資使用的效益。1如今全球煤炭開采的最大特點(diǎn)就是開采集中化。目前，全球礦山的數(shù)量在逐漸減少，然而人類的采礦能力卻是越來越高。采礦能力的提高所依靠的主要技術(shù)之一就是動(dòng)力傳輸工程。為了使用大功率的設(shè)備，同時(shí)對(duì)機(jī)械元件的保護(hù)進(jìn)行提

11、高，只有使驅(qū)動(dòng)設(shè)備“智能化”。刮板輸送機(jī)在工作時(shí)主要有以下特點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)十分頻繁；刮板輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)負(fù)載不定；刮板輸送機(jī)在工作中的負(fù)載是在不斷地變化，沒有規(guī)律可言。因此刮板輸送機(jī)基本都使用限矩型液力偶合器。由于煤礦井下刮板輸送機(jī)，帶式輸送機(jī)，轉(zhuǎn)載機(jī)，破碎機(jī)等設(shè)備使用的液力偶合器在超載時(shí)容易產(chǎn)生溫度的升高噴油而導(dǎo)致煤氣泄露爆炸。這些事故造成了大量的人力物力的損失，威脅著操作工人的生命，因此國(guó)內(nèi)外學(xué)者致力于研究一種以水為傳動(dòng)媒介的機(jī)構(gòu)，以減低事故率，稱為水介質(zhì)液力偶合器。液力偶合器是一種柔性聯(lián)軸器，也可以稱之為液力聯(lián)軸器，具有柔性傳動(dòng)、減緩沖擊、隔離振動(dòng)等作用，可以延長(zhǎng)啟動(dòng)的時(shí)間，降低啟動(dòng)的電流，使得動(dòng)

12、力機(jī)輕載狀況下啟動(dòng)，解決了大慣量設(shè)備負(fù)載啟動(dòng)困難的問題，過載時(shí)可以保護(hù)電動(dòng)機(jī)，節(jié)能節(jié)電效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。近年來，因液力偶合器在工程項(xiàng)目的應(yīng)用中起到了特別顯著的節(jié)能的效果，液力耦合器應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣，因此促進(jìn)了許多新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)不斷的出現(xiàn)。并且液力偶合器是我國(guó)八部委聯(lián)合推廣的節(jié)能型產(chǎn)品。由于各種原因，當(dāng)前我國(guó)的能源浪費(fèi)相當(dāng)嚴(yán)重，憑借消耗大量的能源來換取國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展戰(zhàn)略是不可持續(xù)的。只有依靠技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)有效的節(jié)約能源，建設(shè)成一個(gè)資源節(jié)約型社會(huì)，這才是唯一正確的選擇。液力偶合器適用于各種大功率的高轉(zhuǎn)速的工況，不僅效率很高，而且有較高的經(jīng)濟(jì)性和很好的使用可靠性，使它能夠在各種機(jī)械設(shè)備中迅速地

13、代替了機(jī)械、電氣傳動(dòng)而進(jìn)入各個(gè)行業(yè)部門。因液力偶合器的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，應(yīng)用傳統(tǒng)二維平面設(shè)計(jì)容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，而且存在的設(shè)計(jì)缺陷也不易被察覺，設(shè)計(jì)的修改十分繁瑣，是一種較落后的設(shè)計(jì)模式。為了解決這一類問題，減輕設(shè)計(jì)過程中不能直觀的看到設(shè)計(jì)產(chǎn)品的困惑，本文采用三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks 2013來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，為液力偶合器設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考，對(duì)液力耦合器進(jìn)行三維建模。1.2、國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀目前，在美國(guó)，液力耦合器已經(jīng)形成傳動(dòng)功率從0.5kw26000kw的系列產(chǎn)品。近年來，又涌現(xiàn)出一批世界著名的液力耦合器生產(chǎn)企業(yè)，比如意大利的傳斯羅伊公司、德國(guó)的佛萊德公司、日本的神鋼公司、法國(guó)的西姆公司、雙盤公司

14、、美國(guó)的?？说壬a(chǎn)液力耦合器的企業(yè)。國(guó)際上，英國(guó)和德國(guó)的液力耦合器生產(chǎn)技術(shù)一直走在最前沿。事情都有兩面性，液力耦合器也存在一些特點(diǎn)比如其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)組成、需要高精度的加工方式、技術(shù)要求廣泛嚴(yán)格、并且加工時(shí)難度大，但是它仍可獲得巨大的利潤(rùn)，所以西方各大公司競(jìng)相研制生產(chǎn)。2目前，德國(guó)伏依特公司是全球生產(chǎn)液力元件最多的企業(yè)，在產(chǎn)品性能、質(zhì)量方面都享有盛譽(yù)。該公司生產(chǎn)調(diào)速型液力耦合器、液力鍵速器和限矩型液力耦合器、液力耦和器傳動(dòng)裝置四大類型產(chǎn)品，其中傳動(dòng)的功率在0.52600kw的范圍內(nèi)，輸出的轉(zhuǎn)速能達(dá)到1200r/min的最高值。英國(guó)液力驅(qū)動(dòng)公司的液力耦合器的生產(chǎn)量?jī)H僅次于伏依特公司，該公司主要生產(chǎn)三

15、大類產(chǎn)品，液力耦合器傳動(dòng)的裝置、速型液力耦合器、限矩液力耦合器，傳動(dòng)功率為0.111200kw，最高輸出轉(zhuǎn)速達(dá)10000r/min。前蘇聯(lián)在液力傳動(dòng)方面有很深的理論研究，與西歐各國(guó)實(shí)驗(yàn)研究明顯不同，前蘇聯(lián)出版社都有較多關(guān)于液力耦合器理論方面的書籍和刊物?，F(xiàn)代工業(yè)機(jī)械正向高速、大功率方向發(fā)展。目前德國(guó)伏依特公司正在研制生產(chǎn)大功率多元調(diào)速裝置和超大型液力耦合器傳動(dòng)的裝置。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、流體動(dòng)力學(xué)等的不斷發(fā)展,對(duì)于液力偶合器的研究已經(jīng)深入到了各個(gè)層面,不在局限于液力偶合器本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、三維液體流動(dòng)計(jì)算、三維設(shè)計(jì)的方法等方面,而且涉及到液力偶合器的特性參數(shù)的優(yōu)化。Brermen等研究者基于意大利

16、的FrancoTosi和英國(guó)Gears公司一起合作研究的一種可逆型液力偶合器,采用有限元分析法對(duì)其進(jìn)行液力分析。通過分析預(yù)測(cè)泵輪、渦輪的流體速度以及靜壓力,并通過這些分析結(jié)果得到了液力偶合器的特性,包括傳動(dòng)效率以及泵和渦輪的轉(zhuǎn)矩系數(shù)等。同時(shí)比較分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一致性。3Hultenga和Mitra利用葉輪腔體結(jié)構(gòu)的幾何修正法來提高液力偶合器的啟動(dòng)能力。應(yīng)用有限體積法計(jì)算液力偶合器在不同工況下的流場(chǎng),提出了改變偶合器起動(dòng)特性的方法。4Bai,Fiebig和Mitra等利用有限體積法,采用貼體網(wǎng)格方法,在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下求解NavieStoke方程以及模擬液力偶合器內(nèi)三維非穩(wěn)態(tài)湍流

17、的流動(dòng)情況,通過計(jì)算分析得到湍流的產(chǎn)生原因以及其對(duì)轉(zhuǎn)矩傳遞的影響。5液力偶合器是我國(guó)改革開放之后第一批從國(guó)外引進(jìn)的3000項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)之一,一直被國(guó)家列為可靠調(diào)速的技術(shù)推廣應(yīng)用。從1978年引進(jìn)液力調(diào)速技術(shù)至今,在風(fēng)機(jī)，水泵的調(diào)速能包括化學(xué)工業(yè)、電力、石油、建材、煤炭、冶金等行業(yè)中都發(fā)揮了巨大的作用。每年所節(jié)約的電能可達(dá)幾億度,是國(guó)家推廣的節(jié)能產(chǎn)品,并在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用逐漸擴(kuò)大，尤其是近幾年液力偶合器產(chǎn)量增速比較快,年產(chǎn)量由600臺(tái)左右增至2700臺(tái)左右,產(chǎn)品銷向全國(guó)各地，并小批量出口。由于限矩型的液力耦合器自身特點(diǎn)，使的大型帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)了多機(jī)功率平衡、慢速啟動(dòng),在煤礦井下運(yùn)輸系統(tǒng)中得到了廣泛

18、的應(yīng)用。6當(dāng)前,我國(guó)的液力偶合器主要應(yīng)用是在在刮板輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)、起重機(jī)、破碎機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)、船舶輔機(jī)等設(shè)備的傳動(dòng)上。7我國(guó)對(duì)液力偶合器的應(yīng)用仍然不普遍,因?yàn)橐毫ε己掀骶哂休^強(qiáng)的生命力、改善傳動(dòng)的品質(zhì)和節(jié)約能源的優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)目前有多家單位從事液力偶合器的理論研究、設(shè)計(jì)制造等方面的工作。如中國(guó)船舶總公司生產(chǎn)面向鋼鐵廠、船舶動(dòng)力、熱電廠等行業(yè)的液力偶合器;北方交通大學(xué)開發(fā)、研制的液力偶合器，主要用于鐵路機(jī)車傳動(dòng)；煤炭科學(xué)研究總院上海分院是開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造液力偶合器產(chǎn)品的主要研究單位。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家液力偶合器產(chǎn)品系列全,功率范圍寬,最大功率可達(dá)26000kw。其產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、材料、工藝和性能等方

19、面有很高的技術(shù)水平。與國(guó)外相比,我國(guó)液力偶合器調(diào)速節(jié)能技術(shù)水平還是有很大的差距,主要表現(xiàn)為大功率液力偶合器調(diào)速節(jié)能的一些關(guān)鍵技術(shù)還尚未解決。相比來說，我國(guó)在液力偶合器的生產(chǎn)上不僅產(chǎn)品品種較少、制造工藝水平較低、可靠性差、配套件的質(zhì)量差、應(yīng)用范圍窄,自行開發(fā)研制的能力薄弱。目前國(guó)內(nèi)可以生產(chǎn)的液力偶合器產(chǎn)品功率范圍為505000kW,即中小功率,僅能滿足各領(lǐng)域的中小功率設(shè)備的一般配套需要。1.3、本文主要研究?jī)?nèi)容本文通過刮板輸送機(jī)使用的液力耦合器在煤礦井下工作中存在的問題，針對(duì)這些問題，對(duì)液力耦合器進(jìn)行選型和配套參數(shù)的的設(shè)計(jì)。三維實(shí)體建模不僅僅給我們描述了空間實(shí)體全部的幾何信息，并且定義了所有的點(diǎn)

20、，線，面，體在三維空間中的具體信息和特點(diǎn)；可對(duì)實(shí)體信息進(jìn)行全面的描述，能夠?qū)崿F(xiàn)消隱，剖切，對(duì)實(shí)體著色，外形計(jì)算等各種處理和操作。所以將通過SolidWorks對(duì)液力耦合器的各個(gè)零部件進(jìn)行三維建模和裝配。泵輪在液力耦合器工作中起著至關(guān)重要的作用，它的結(jié)構(gòu)決定著液力耦合器的效率，因此本文對(duì)泵進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì)。1.4、本文章節(jié)安排第一章 緒論。介紹了國(guó)內(nèi)外液力耦合器的研究現(xiàn)狀，提出了研究的目的和意義以及對(duì)整個(gè)論文章節(jié)安排的介紹。第二章 液力耦合器參數(shù)設(shè)計(jì)。本章首先描述了液力耦合器的工作原理以及以及影響其特性的參數(shù)。然后對(duì)其進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后通過查閱資料，借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)液力耦合器的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行

21、了設(shè)計(jì)計(jì)算。第三章 液力耦合器的三維建模 。針對(duì)液力耦合器的各個(gè)零部件，設(shè)計(jì)了其創(chuàng)建方法及其裝配。本章首先建立了液力耦合器的三維零件庫，然后對(duì)其裝配，最后進(jìn)行干涉檢查并修改。 第四章 對(duì)泵輪進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì) 本章首先說明了確定毛坯的種類和其制造方法。然后介紹了渦輪的工藝分析各表面的加工方法，確定了機(jī)械加工過程。接著擬定了渦輪的工藝路線，再確定加工余量以及工序尺寸，最后確定了毛坯的尺寸并完成工藝文件的編制。第五章 總結(jié) 對(duì)本文做了大概的總結(jié)。2 液力耦合器的設(shè)計(jì)2.1液力耦合器的工作原理液力耦合器是一種應(yīng)用廣的通用元件。它是刮板輸送機(jī)聯(lián)接電動(dòng)機(jī)與工作機(jī)的必用元件，其作用類似于離心式水泵與水輪機(jī)的組

22、合。雖然它是連接在動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)兩軸之間的，但它與聯(lián)軸器明顯不同，它有的過載保護(hù)、改善起動(dòng)性能、無級(jí)調(diào)速等方面的特性，這是各類聯(lián)軸器所不具備的。典型液力耦合器是對(duì)稱布置的泵輪、主軸、渦輪、外殼以及安全保護(hù)裝置等部件構(gòu)成的。外殼和泵輪固定鏈接，其作用是防止工作介質(zhì)泄漏。輸入軸和輸出軸分別與動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)相聯(lián)接。泵輪與渦輪是均有徑向平面直葉片的葉輪，由泵輪和渦輪的葉片構(gòu)成的球狀空腔稱為工作腔，使介質(zhì)在其中循環(huán)流動(dòng)，同時(shí)傳遞動(dòng)力進(jìn)行工作。圖2-1 液力耦合器原理圖液力耦合器(見圖2-1) 的泵輪和渦輪組成一個(gè)可使介質(zhì)在其中循環(huán)流動(dòng)的密閉型腔，泵輪與輸入軸固定聯(lián)接,渦輪與輸出軸固定聯(lián)接。動(dòng)力機(jī)帶動(dòng)輸入

23、軸及泵輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，介質(zhì)由于離心力而向外流動(dòng)。這種高速運(yùn)行的介質(zhì)以一定的角度進(jìn)入渦輪后推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，這樣就將泵輪所獲得的轉(zhuǎn)矩傳到輸出軸。最后介質(zhì)由于工作腔形狀的約束使其返回泵輪，再次通過泵輪旋轉(zhuǎn)所形成的離心力加速，然后進(jìn)入渦輪內(nèi)腔，形成周而復(fù)始運(yùn)行的介質(zhì)流。液力耦合器傳遞電動(dòng)機(jī)輸出的扭矩的方式是通過介質(zhì)與泵輪、渦輪的葉片之間的介質(zhì)相互作用產(chǎn)生介質(zhì)的動(dòng)能變化來實(shí)現(xiàn)的。它的輸出扭矩與輸入扭矩和摩擦力矩之差相等。所以，液力耦合器是利用介質(zhì)的作用將輸入軸與輸出軸聯(lián)接起來，并且輸入扭矩大于輸出扭矩。兩軸之間沒有進(jìn)行剛性聯(lián)接。液力耦合器的特點(diǎn)是：當(dāng)輸入的轉(zhuǎn)速大于輸出的轉(zhuǎn)速時(shí)，隨著負(fù)載的增大，兩軸間的轉(zhuǎn)速差也隨

24、之增大；可以避免振動(dòng)與沖擊對(duì)機(jī)器的傷害；起動(dòng)時(shí)性能好、并且能夠過載保護(hù)，工作機(jī)超載時(shí)停轉(zhuǎn)，輸入軸仍然可以繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),不會(huì)造成損壞；載荷較小的時(shí)侯，輸出軸的轉(zhuǎn)速增大，直到無限接近輸入軸的轉(zhuǎn)速。液力耦合器的傳動(dòng)效率是輸出軸的轉(zhuǎn)速乘以輸出功率比上輸入軸的功率乘以輸入轉(zhuǎn)速。通常狀況下，液力耦合器要達(dá)到正常工作工況時(shí)轉(zhuǎn)速比在0.95以上，可獲得較高的傳動(dòng)效率。液力耦合器的工作特性是由于工作腔的形狀不同而存在差異。如果將液力耦合器的介質(zhì)抽空，液力耦合器將失去連接支撐，處于脫離空開狀態(tài)，能用作離合器的用途。2.2液力耦合器影響特性的因素2.2.1工作腔形狀液力耦合器工作腔的形狀簡(jiǎn)稱腔型。是指由葉片間通道表面所

25、限制的三維空間（不包括輔助腔）。液力耦合器的性能主要是由腔型決定的。2.2.2工作葉輪葉片數(shù)理論來說，在葉片無窮薄、無限多的情況下，最能體現(xiàn)液力耦合器傳動(dòng)時(shí)的真實(shí)情況。但是，實(shí)際應(yīng)用中，葉片的數(shù)量過多不僅使葉輪有效容積減小，過流面的面積減小，而且液力損失也會(huì)增加，從而使液體循環(huán)流量和它所傳遞的力矩降低。若葉片數(shù)量較少時(shí)，則液流在出口處的偏離位移會(huì)增大，介質(zhì)循環(huán)時(shí)能量轉(zhuǎn)換不充分，沖擊損失以及容積損失都會(huì)增加，傳遞的力矩下降。葉片數(shù)的數(shù)目還對(duì)過載系數(shù)有一定影響，葉片數(shù)相對(duì)比較多的液力耦合器過載系數(shù)也比較低。2.2.3葉片傾斜角度液力耦合器均一般都采用傾斜角為零的徑向直葉片。這樣的葉片制造起來比較簡(jiǎn)

26、單，而且可以正反轉(zhuǎn)。改變?nèi)~片傾斜角度會(huì)使得液力耦合器的特性參數(shù)改變，前傾角葉片的泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)較大，后傾角葉片的泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)較低。通常情況下，液力減速器會(huì)采用前傾角為45的葉片，有利于增大制動(dòng)的力矩。2.2.4葉片結(jié)構(gòu)葉片結(jié)構(gòu)的形式對(duì)液力耦合器的特性參數(shù)有很大影響：一是為了降低液力擴(kuò)散時(shí)的液力損失，一般使用長(zhǎng)短相間的葉片，盡可能的出、進(jìn)口在工作葉輪使用時(shí)的面積相等；二是為了降低液力耦合器的過載系數(shù)，渦輪的葉片結(jié)構(gòu)采用大小腔，或者是在泵輪、渦輪內(nèi)緣倒角；2.2.5其他影響因素工作液的粘度、溫度，充液率，阻流板，輔助腔以及輔助腔的容積分配對(duì)液力耦合器影響較大。2.3整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 計(jì)算和整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都

27、是設(shè)計(jì)工作中的重要的內(nèi)容，兩者同樣重要。有必要指出，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是不可輕視的，更何況計(jì)算也往往要在初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將其抽象為典型的數(shù)學(xué)模型之后才能進(jìn)行（以一般的軸為例，只有在先確定軸的支承以及受載的位置和尺寸后才能進(jìn)行計(jì)算）。而現(xiàn)在的實(shí)際工作中，很多零件都可以通過個(gè)人經(jīng)驗(yàn)而非計(jì)算來確定尺寸。 良好的設(shè)計(jì)者常需要通過多年的設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)中積累相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)，才能在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面成為一個(gè)熟練者。借鑒別人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，歸納、分析、總結(jié)、掌握設(shè)計(jì)中的一些規(guī)律，這對(duì)于提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的幫助很大。2.3.1液力耦合器的選型目前，我國(guó)在刮板輸送機(jī)上一般使用限矩型液力耦合器，約占全國(guó)限矩型液力耦合器總產(chǎn)量的60%。

28、刮板輸送機(jī)主要應(yīng)用在礦井下輸送煤炭。由于輸送料、鏈條與刮板質(zhì)量較大，需要較大的動(dòng)力矩才能啟動(dòng)。礦用液力耦合器必須要有防燃和防爆的功能，因此必須以清水或難燃液為工作介質(zhì)，以油為工作介質(zhì)的液力耦合器是不允許下井的。礦用液力耦合器必須適應(yīng)于井下刮板輸送機(jī)的重載起動(dòng)，頻繁啟動(dòng)與時(shí)常發(fā)生超載運(yùn)行等惡劣的工況。由于當(dāng)前我國(guó)大多數(shù)液力耦合器廠家的產(chǎn)品質(zhì)量滿足不了實(shí)際煤礦井下作業(yè)的需求，因而其使用壽命短，一般只有3-6個(gè)月，甚至有的一周左右即報(bào)廢。有時(shí)因液力耦合器出現(xiàn)問題而出現(xiàn)停產(chǎn)狀況，經(jīng)濟(jì)損失非常嚴(yán)重，究其原因，一是產(chǎn)品質(zhì)量較低，二是運(yùn)行時(shí)的違規(guī)操作時(shí)常發(fā)生。煤炭行業(yè)下井安全許可證明確規(guī)定，杜絕使用油介質(zhì)液

29、力耦合器。并規(guī)定了匹配設(shè)計(jì)要點(diǎn)：一是刮板輸送機(jī)一般為重載起動(dòng)，要求限矩型液力耦合器的過載系數(shù)大致為2.53.5。二是必須使用難燃屬性的介質(zhì)作為介質(zhì)的液力耦合器，且易熔塞的易熔溫度必須選用1152。三是下井液力耦合器必須按規(guī)定裝置易爆塞，殼體爆裂的強(qiáng)度必須高于3.4MPa。我國(guó)刮板輸送機(jī)大多數(shù)使用的液力耦合器類型選用限矩型的液力耦合器。參考部分液力耦合器工作腔幾何參數(shù)及特性選用水介質(zhì)動(dòng)壓泄液式液力耦合器。2.3.2確定液力耦合器的結(jié)構(gòu)圖（如圖2-2所示）圖2-2 液力耦合器整體結(jié)構(gòu)圖1-輸入軸，2-密封圈，3-聯(lián)軸器輸入端，4、7-螺釘，5-聯(lián)軸器輸出端，6-輔助腔殼體，8、11-密封墊，9-泵

30、輪，10、12-螺栓、螺母，13-渦輪，14-端蓋，15、16-密封擋圈，17-軸承，18-空心軸，19-輸出軸，20-安全裝置，21-定心螺釘，22-專用螺釘，23-彈性盤2.4液力耦合器的參數(shù)設(shè)計(jì)2.4.1刮板輸送機(jī)的選型刮板輸送機(jī)的類型可按功率分為輕型（單電動(dòng)機(jī)的額定功率P=40kw）；中型（90kw=P40kw）；重型（P90kw）。我們選擇中型刮板輸送機(jī)的型號(hào)為SGB630/150。查閱相關(guān)資料，得到其電動(dòng)機(jī)型號(hào)為DSB-752。電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)：DSB-752（P=75kw，n=1450rpm）2.4.2關(guān)鍵尺寸的設(shè)計(jì)1）液力耦合器的選型：普通型液力耦合器由于過載系數(shù)大，使其在刮板輸

31、送機(jī)上無法應(yīng)用。為了有效的保護(hù)電動(dòng)機(jī)及其工作機(jī)不過載，要求液力耦合器在任何工況下的力矩均不得大于電動(dòng)機(jī)的最大力矩。因此必須采用一些結(jié)構(gòu)措施去限制低轉(zhuǎn)速比時(shí)力矩的快速升高。在實(shí)際中通常采用的結(jié)構(gòu)措施為：設(shè)置各種輔助腔、多角型腔以及在泵輪渦輪之間設(shè)置擋板等。其中應(yīng)用最多的措施是設(shè)置輔助腔，在超載的情況下，減少工作腔中介質(zhì)的充滿度，來限制力矩的升高，此方法在限矩時(shí)能量的損失較少。在泵輪和渦輪之間設(shè)置擋板時(shí)能量的損失會(huì)比較大，常作為輔助限矩方式與輔助腔相配合應(yīng)用。常見的有靜壓限液式液力耦合器、動(dòng)壓泄液式液力耦合器和復(fù)合泄液式液力耦合器三種基本的結(jié)構(gòu)。靜壓泄液式限矩性能好，但動(dòng)態(tài)過載系數(shù)較高，防瞬時(shí)過載

32、能力差。復(fù)合泄液式雖然可以避免減速器斷軸，但其防瞬時(shí)過載能力依然很低。動(dòng)壓泄液式起動(dòng)特性好，防瞬時(shí)過載能力強(qiáng)，通過調(diào)節(jié)過流孔的面積或改變后輔腔的容積可以是過載系數(shù)降得很低延時(shí)啟動(dòng)加強(qiáng)。與刮板輸送機(jī)的工況相吻合。由于是在礦下使用，油介質(zhì)易燃，從而造成事故。所以選用水介質(zhì)（清水），節(jié)能無污染。綜上所述，我們選擇水介質(zhì)動(dòng)壓泄液式限矩型液力耦合器這種類型來作為本次設(shè)計(jì)的主要對(duì)象。2）液力耦合器的有效直徑D：根據(jù)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)液力傳動(dòng)設(shè)計(jì)P266液力耦合器功率譜圖可得：D=450mm3）液力耦合器泵輪和渦輪工作腔形狀見表4-35液力傳動(dòng)設(shè)計(jì)P232：液力耦合器的工作腔形狀有標(biāo)準(zhǔn)形、長(zhǎng)圓形、圓形、扁圓形

33、、桃形、多角形、靜壓泄液式、動(dòng)壓泄液式、延充式、斜蛋式、閥控延充式、以及方形。在這里選取動(dòng)壓泄液式的工作腔形狀，由于以這種工作腔設(shè)計(jì)的液力耦合器，其泵輪的轉(zhuǎn)矩系數(shù)較低，過載系數(shù)較低，特性曲線比較平滑，而且常用于動(dòng)壓泄液式限矩型的液力耦合器。4）葉片數(shù)的確定葉片數(shù)目過多，則工作腔的有效容積減小，葉片表面與液流摩擦阻力及排擠系數(shù)增大，降低傳遞功率。葉片數(shù)目太少又會(huì)增大葉片間渦流損失而降低傳遞功率。表4-40液力傳動(dòng)設(shè)計(jì)P237為鑄鋁泵輪葉片數(shù)目的經(jīng)驗(yàn)公式可確定泵輪的葉片數(shù)目： （2-1）為減少液體流動(dòng)的排擠，可在渦輪出口長(zhǎng)短葉片間隔排列。為減少液流脈動(dòng)而引起的力矩高頻波動(dòng)，通常使渦輪與泵輪的葉片均

34、勻分布，且使數(shù)目不相等，即ZT=ZB(1到3)。實(shí)踐表明取ZT=ZB1效果最好。對(duì)于泵輪、渦輪葉片數(shù)目相等，葉片按分區(qū)不均勻布置的方式，因工藝不便極少采用。所以： (2-2)5）葉片厚度的確定葉片厚度與葉輪大小、制造工藝有關(guān)。通過液力傳動(dòng)設(shè)計(jì)P237可得：當(dāng)選工藝為鋁合金模型鑄造時(shí)，葉片的厚度可取2.5到3.5之間，所以取 d=3mm6）液力耦合器輪壁的基本厚度與國(guó)外相比，國(guó)產(chǎn)耦合器輪壁的基本厚度普遍偏大，這與我國(guó)鑄造和熱處理技術(shù)落后及設(shè)計(jì)者思想過于保守有關(guān)：根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn):金屬型鑄件的壁厚可以比砂型鑄件更薄，渦輪的葉片相當(dāng)于筋板，而且結(jié)構(gòu)與受力狀況好，所以壁厚最薄，外殼內(nèi)無筋板，受力條件最差，

35、壁厚應(yīng)當(dāng)最厚，泵輪的壁厚處于兩者之間。不同的規(guī)格、不同的工藝液力耦合器的基本厚度比一樣。見表4-45液力傳動(dòng)設(shè)計(jì)P240工藝選用金屬型鑄造，渦輪厚度5mm，泵輪厚度6mm，外殼厚度7mm。7）軸徑的設(shè)計(jì)選材，分析要求（45調(diào)制鋼，S=5）按許用應(yīng)力計(jì)算： (2-3)根據(jù)軸強(qiáng)度計(jì)算公式中的系數(shù)表機(jī)械設(shè)計(jì)P329查的：(45調(diào)制鋼) (2-4)按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算：在液力耦合器的受力分析當(dāng)中，軸所受的最大彎矩可用扭矩代替。所以： (2-5)通過查表得轉(zhuǎn)軸和心軸的許用彎曲應(yīng)力 (2-6)因?yàn)檩S上有一個(gè)鍵槽所以： (2-7)初步取最小軸徑：d=45mm安全系數(shù)校核計(jì)算：判斷危險(xiǎn)界面:初步分析輸入、輸出軸

36、的危險(xiǎn)截面在臺(tái)階處。對(duì)稱循環(huán)疲勞極限：軸材料選用45鋼，調(diào)制處理。B=650MPa，S=360MPa由表3-2機(jī)械設(shè)計(jì)P41可求得疲勞極限： (2-8) (2-9)脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限： (2-10) (2-11)等效系數(shù)： (2-12) (2-13)界面上的應(yīng)力：彎矩: 彎曲應(yīng)力幅： 彎曲平均應(yīng)力： 扭矩： (2-14)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： (2-15) (2-16)應(yīng)力集中系數(shù)：當(dāng)在臺(tái)階處會(huì)有軸徑大小的變化，過渡圓角的半徑r為2mm，這就是有效應(yīng)力的集中系數(shù)，由D/d=50/45=1.11，r/d=2/45=0.044，B=650MPa，從表中機(jī)械設(shè)計(jì)P329查得：k=1.84，k=1.35表面狀態(tài)系

37、數(shù)：根據(jù)查機(jī)械設(shè)計(jì)這本書，由附錄得（，）尺寸系數(shù)： 由表機(jī)械設(shè)計(jì)P331查得=0.84，r=0.78（按照應(yīng)力集中處的最小直徑40查得）。安全系數(shù)：（設(shè)壽命系數(shù)kN=1，即無限壽命） （2-17）不靠率彎矩，所以符合安全系數(shù)與扭轉(zhuǎn)安全系數(shù)相等。S=S=7.23 (2-18)根據(jù)校核，該截面足夠安全。所以確定軸的最小軸徑為d=45mm。2.4.3液力耦合器幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)是三次設(shè)計(jì)法里的二次設(shè)計(jì),是在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后進(jìn)行。參數(shù)設(shè)計(jì)的基本思想就是通過選擇結(jié)構(gòu)中所有參數(shù)的最佳組合，從而減少外部、內(nèi)部以及產(chǎn)品之間干擾的影響，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品質(zhì)量特性波動(dòng)較小，穩(wěn)定性好。在參數(shù)設(shè)計(jì)階段，能夠讓設(shè)計(jì)更加合理

38、，提高產(chǎn)品質(zhì)量，并且降低制造成本，幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)不但可以保證最低的質(zhì)量等級(jí)，而且可以在保證高性價(jià)比，降低加工精度的情況下對(duì)于液力耦合器的參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果見下一章。2.5小結(jié)本章主要介紹了液力耦合器的設(shè)計(jì)過程，先是描述了液力耦合器的工作原理，然后確定影響液力耦合器特性的因素，包括工作腔形狀、工作葉輪葉片數(shù)、葉片傾斜角度、葉片結(jié)構(gòu)等都會(huì)影響液力耦合器的特性。然后是整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有液力耦合器的選型，結(jié)構(gòu)的確定。最后進(jìn)行液力耦合器的參數(shù)設(shè)計(jì)，包括刮板輸送機(jī)的選型、關(guān)鍵尺寸的設(shè)計(jì)、液力耦合器的幾何參數(shù)設(shè)計(jì)等。3 液力耦合器的三維建模3.1建立液力耦合器的三維零件庫3.1.1建立軸類零件庫軸類零件是一種連接件

39、，它的作用是把其他的零件連接安裝在一起，使其能平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)的零部件。液力耦合器中有三個(gè)軸，分別為輸入軸（圖 3-1）、輸出軸（圖3-2 ）和空心軸（圖3-3）。輸入軸連接電機(jī)和液力耦合器的聯(lián)軸器，空心軸與渦輪固定聯(lián)接，與泵輪和端蓋通過軸承連接在一起，并且有著承載泵輪、端蓋的作用，輸出軸連接減速器和液力耦合器。輸出軸與輸入軸都有鍵連接。軸可通過使用特征：旋轉(zhuǎn) ，建立基準(zhǔn)面，切除，插入導(dǎo)向孔操作就可以完成軸類零件的建模。如下為所建立軸的三維零件圖 圖3-1 輸入軸 圖3-2 輸出軸 圖3-3 空心軸3.1.2建立泵輪、渦輪零件庫在液力耦合器中的泵輪與渦輪都有不同數(shù)量的徑向葉片，通常前者多于后者12片。

40、泵輪與端蓋殼體是一個(gè)整體，通過螺栓將泵輪和右端蓋固定聯(lián)接在一起。泵輪與彈性聯(lián)軸器以及輸入軸連接在一起。渦輪與減速器通過空心軸與減速器的輸入軸連接在一起。輸入軸與輸出軸之間沒有剛性連接，但工作腔內(nèi)通過液動(dòng)力的作用下，便可以通過能量的傳遞，從輸入軸傳遞到輸出軸，正是由于這種柔性連接使得液力耦合器起到過載保護(hù)的作用。電機(jī)帶動(dòng)泵輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，泵輪內(nèi)的介質(zhì)在離心力的作用下，將沿著泵輪工作腔的曲面向外流動(dòng)，最終由于腔型流向渦輪。因?yàn)橐后w具有連續(xù)的特性，介質(zhì)流到渦輪靠近軸線的地方，又回到了泵輪，如此就形成了所謂的循環(huán)圓。在SolidWorks對(duì)泵輪和渦輪的建模中，可通過旋轉(zhuǎn)，拉伸，拉伸切除，圓周陣列、導(dǎo)向孔等命

41、令完成對(duì)其的建模。建模后如圖3-4和圖3-5圖3-4泵輪圖3-5 渦輪3.1.3建立殼體零件庫在液力耦合器中的殼體模型中有渦輪的外殼和后輔助腔。渦輪的外殼將渦輪包含在內(nèi)，與泵輪通過螺栓固定在一起，與空心軸通過軸承聯(lián)接。后輔助室與泵輪固定在一起，其功能是儲(chǔ)從工作液并在必要的時(shí)候傳遞到工作腔內(nèi)。在SolidWorks中可以創(chuàng)建出殼體零件的模型，根據(jù)實(shí)際情況可以設(shè)計(jì)出合理的殼體形狀。建模后如圖3-6和圖3-7圖3-6 端蓋 圖3-7 輔助腔殼體3.1.4建立聯(lián)軸器零件庫 為了安裝方便，補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)在安裝時(shí)軸向位移和角位移，在輸入端加了一個(gè)帶有彈性盤的聯(lián)軸器。對(duì)其零件建模如下： 圖3-8 聯(lián)軸器

42、輸入端 圖3-9 連軸器輸出端圖3-10 彈性盤3.1.5建立密封件的零件圖集液力耦合器的密封件在液壓系統(tǒng)的正常工作中有著很重要的影響與作用，不但能夠阻擋塵土雜質(zhì)侵入到機(jī)體內(nèi)，而且可以防止工作介質(zhì)的泄露。介質(zhì)的泄漏分為外泄和內(nèi)泄。介質(zhì)的外漏會(huì)造成各種浪費(fèi)以及污染，包括介質(zhì)、機(jī)械和環(huán)境等，而且會(huì)造成機(jī)械故障，損失大量的人力財(cái)力。介質(zhì)內(nèi)漏會(huì)減小液壓系統(tǒng)的容積，極大的影響容積效率，無法達(dá)到所需要的工作壓力，甚至不能進(jìn)行正常工作。侵入系統(tǒng)中的微小雜質(zhì)顆粒，會(huì)加劇液壓元件的磨損，導(dǎo)致更進(jìn)一步的泄漏。所以，密封件和密封裝置是液壓設(shè)備至關(guān)重要的一部分結(jié)構(gòu)。他是否滿足工作要求，是否可靠，以及使用壽命的長(zhǎng)短都可

43、以用來衡量整個(gè)液壓系統(tǒng)是否能夠滿足要求合理工作。正常工作中普遍通過控制密封件與相鄰兩個(gè)偶合表面間的間隙，使其達(dá)到需要密封的液體能通過的最小間隙以下，有時(shí)會(huì)采用過隙密封這種方式。所設(shè)計(jì)的液力耦合器工作介質(zhì)是清水，所以為了防止水介質(zhì)的泄漏使其容積效率降低和水介質(zhì)長(zhǎng)期腐蝕軸承使液力耦合器的壽命降低。所以必須要安裝密封件。圖3-11是防止水介質(zhì)與軸承的接觸而產(chǎn)生“氫脆效應(yīng)”由于腔內(nèi)高溫水液汽化產(chǎn)生膨脹壓力，有時(shí)甚至接近1.4MPa，而通常油封抗壓只達(dá)0.5MPa，為此，在之前加入擋環(huán)以提高抗壓能力，并防止油封唇口外翻。圖3-12防止后輔腔中介質(zhì)與軸承的接觸，圖3-15是防止側(cè)輔腔中介質(zhì)的泄漏，圖3-1

44、4和圖3-13分別是防止泵輪和端蓋以及泵輪和后輔腔殼體之間水介質(zhì)的泄漏。圖3-11 密封擋圈 圖3-12 密封環(huán)-輔助腔 圖3-13 密封圈-端蓋 圖3-14 密封墊-端蓋 圖3-15 密封墊輔助腔3.1.6建立緊固件零件庫在液力耦合器的設(shè)計(jì)中，需要用到連接固定機(jī)構(gòu)的零件，簡(jiǎn)稱緊固件。緊固件在生活中更是被廣泛的應(yīng)用，幾乎所有行業(yè)都離不了。包括機(jī)械設(shè)備、車輛、船舶、鐵路、橋梁、建筑等，其品種規(guī)格多，功能各異，并且是標(biāo)準(zhǔn)件，可以系列化大批量生產(chǎn)。在液力耦合器的聯(lián)接，也少不了緊固件（螺栓，螺釘?shù)龋?，可以通過零件設(shè)計(jì)庫導(dǎo)出所需的零件。圖3-16是螺釘，圖3-19是螺栓，圖3-18是螺母。圖3-16 螺

45、釘 圖3-18 螺母圖3-17 螺栓3.1.7建立安全裝置零件庫易熔塞和易爆塞是液力耦合器的安全保護(hù)裝置。在液力耦合器超載時(shí)，電動(dòng)機(jī)照常運(yùn)轉(zhuǎn)，泵輪與渦輪轉(zhuǎn)差大大增加，效率降低，損失的功率轉(zhuǎn)化為熱量，使工作液體升溫、升壓，超過許用壓強(qiáng)和溫度時(shí)，就會(huì)引起耦合器噴液或殼體爆裂的惡劣事故。易爆塞和易熔塞結(jié)構(gòu)基本一樣，都類似于螺釘。不同的是易熔塞中心安裝易熔合金，而易爆塞中心裝的是易爆片。易爆塞和易熔塞在我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，所以只要選型即可。如圖3-19。圖3-19 安全裝置3.2裝配及其基準(zhǔn)3.2.1定位基準(zhǔn)及其選擇要滿足裝配要求，因此在過程中必須以一些指定的點(diǎn)、線、面作為基準(zhǔn)來確定零件或部件在整個(gè)結(jié)

46、構(gòu)中的位置，這些作為依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇原則：裝配定位基準(zhǔn)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，可以減少基準(zhǔn)不重合帶來的誤差；同一個(gè)構(gòu)件上與其他構(gòu)件有連接或配合關(guān)系的不同零件，盡量采用同一基準(zhǔn)，可以保證構(gòu)件安裝時(shí)與其他構(gòu)建的正確連接和配合；應(yīng)選擇精度較高、又不易發(fā)生形變的零件表面或棱邊作為定位基準(zhǔn)，可以避免由于基準(zhǔn)面、線的變形造成的定位誤差；所選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)便于裝配中的零件定位與測(cè)量。3.2.2裝配渦輪與空心軸的配合：渦輪安裝在空心軸上，是孔與軸的配合，空心軸與輸出軸通過鍵連接固定，這個(gè)主要作用是把工作液作用在渦輪上的動(dòng)力傳遞到輸出軸上，使其有足夠的扭矩。在SolidWorks中，孔與

47、軸采用同心軸配合，孔與孔的約束條件為同心軸，面與面的約束條件為重合。如下圖3-20所示：圖3-20 渦輪的裝配圖3-21 聯(lián)軸器的裝配圖3-21為液力耦合器前端聯(lián)軸器和輔助腔殼體的配合，其包括輸入軸，彈性盤，聯(lián)軸器輸入端，聯(lián)軸器輸出端以及緊固件M8的螺釘構(gòu)成。在SolidWorks裝配過程中，輔助腔殼體后端與聯(lián)軸器的輸出端重合，孔對(duì)齊；連軸器輸出端與彈性盤外圓同軸，凸臺(tái)端面重合；同理配合聯(lián)軸器的輸入端以及輸入軸和鍵的配合。 然后將端蓋、密封墊和圖3-20配合，并插入軸承，螺釘，密封環(huán)連接起來。在通過泵輪的小端面、密封墊與圖2-21配合，插入螺釘，密封環(huán)連接起來。最后將兩裝配體通過泵輪大端面，密

48、封墊，以及端蓋的大端面通過螺栓螺母固定聯(lián)接。如圖3-22圖3-22 裝配體截面圖3.3干涉檢查干涉檢查的作用是在裝配時(shí)檢查零部件之間的裝配是否合理，即兩個(gè)零件被查出有干涉，說明裝配過程中會(huì)出現(xiàn)無法裝配的問題，一般在設(shè)計(jì)完成后會(huì)構(gòu)建零件的裝配圖，并且做干涉檢查，以便實(shí)際生產(chǎn)后零件不會(huì)出現(xiàn)干涉的情況。在SolidWorks干涉檢查，可以檢查零件裝配之后，相互之間是否存在干涉，即檢查零件的尺寸鏈?zhǔn)欠裾_。也就是說，這是在檢查設(shè)計(jì)液力耦合器參數(shù)設(shè)計(jì)是否存在錯(cuò)誤。如圖3-23所示，是第一次對(duì)裝配體的干涉檢查。其存在干涉，通過查看，是螺紋之間的牙形之間有干涉，在查看配合情況，螺紋之間是機(jī)械配合中的螺紋連接

49、，重新裝配。再次進(jìn)行干涉檢查，如圖3-24，裝配體中不再有干涉。圖3-23 第一次干涉檢查圖3-24 第二次干涉檢查3.4小結(jié)本章主要介紹了液力耦合器的三維模型的創(chuàng)建，首先創(chuàng)建液力耦合器每個(gè)零件的三維模型包括軸類零件、泵輪、渦輪零件、殼體零件、聯(lián)軸器零件、密封件零件、緊固件零件以及安全裝置零件。然后選擇基準(zhǔn)進(jìn)行整體裝配，最后對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行干涉檢查。4 泵輪的工藝設(shè)計(jì)4.1工藝設(shè)計(jì)的意義工藝設(shè)計(jì)，首先是從一件彩色產(chǎn)品制版印刷的整體考慮，從最初的草稿到最后滿足產(chǎn)品質(zhì)量的要求及標(biāo)準(zhǔn)，從基本的生產(chǎn)技術(shù)條件包括設(shè)備及材料到各個(gè)工序的加工工藝方法與工藝操作數(shù)據(jù)質(zhì)量，制定出全部工藝流程的整體施工工藝方案。這

50、樣，就明確了復(fù)制的目標(biāo)、施工措施、工藝方法、操作標(biāo)準(zhǔn)以及全部工藝流程，以求達(dá)到最優(yōu)生產(chǎn)制造過程，減少制造手段，保證最終成品的質(zhì)量，保證順利的生產(chǎn)。4.2定位基準(zhǔn)的選擇4.2.1粗基準(zhǔn)的選擇最初的工序之中只能選擇鑄造、鍛造等未加工的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)；若必須首先保證工件上非加工表面與加工表面的位置要求，則應(yīng)以這個(gè)非加工表面作為粗基準(zhǔn)；假如一定要保證某一個(gè)重要表面有均勻的余量要表面的余量均勻，應(yīng)選擇這個(gè)表面為粗基準(zhǔn)；選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)考慮能定位的準(zhǔn)確性，夾緊的可靠性，以及夾具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便；4.2.2精基準(zhǔn)的選擇滿足基準(zhǔn)重合的原則；互為基準(zhǔn)原則；基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；自為基準(zhǔn)原則；4.3工藝路線的擬

51、定工藝路線的擬定是對(duì)工藝規(guī)程的總體布局，這其中包括確定個(gè)表面的加工方法、加工路線、選擇定位的基準(zhǔn)、確定加工的工作順序、劃分加工的階段、決定工序的集中與分散以及熱處理、檢驗(yàn)及其他輔助工序等。它不但影響加工質(zhì)量以及效率，而且還影響到工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、車間面積、生產(chǎn)成本等。4.3.1各表面的加工方法在金屬切削中，車是最常用的加工方法之一，其適應(yīng)于外圓，內(nèi)孔，端面，螺紋以及其他成形回轉(zhuǎn)表面等不同的加工?？子秀@、鏜、鉸、锪等加工方法。通過孔加工的工具可以用于許多途徑，種類多，有偏鉆、麻花鉆、中心鉆、深孔鉆、擴(kuò)孔鉆、锪鉆、鉸刀以及鏜刀。銑削可以對(duì)許多不同幾何形狀的表面進(jìn)行粗加工和半精加工，其加工精度一般為I

52、T9-IT8，表面粗糙度為Ra=6.31.6um。由于銑刀為多齒工具，所以有較高的生產(chǎn)率。表4-1 各表面加工方法加工表面粗糙度要求精度要求加工方法定位基準(zhǔn)大端面3.2IT9車小端面外圓加緊軸承安裝孔1.6IT7車小端面外圓加緊小端面3.2IT9銑凸臺(tái)側(cè)面、大端面壓緊密封環(huán)槽6.3IT9銑凸臺(tái)側(cè)面、大端面壓緊小端面螺孔6.3-鉆、攻凸臺(tái)側(cè)面、大端面壓緊大端面孔6.3IT9鉆大端面壓緊過油孔6.3IT9鉆凸臺(tái)側(cè)面、大端面壓緊進(jìn)油孔6.3-鉆、攻大端面和兩孔凸臺(tái)頂面3.2IT9銑大端面和兩孔4.3.2機(jī)械加工過程的確定裝夾定位基準(zhǔn)相同的盡量方在同一道工序之中，這樣可以保證加工精度及產(chǎn)品的質(zhì)量。所以

53、加工過程為：表4-2 車大端面、軸承安裝孔工步刀具保證尺寸加工余量車大端面左偏刀75粗車軸承安裝孔內(nèi)徑單刃鏜刀13818半精車軸承安裝孔內(nèi)徑單刃鏜刀139.60+0.11.6精車軸承安裝孔精鏜刀14000.010.4表4-3 銑小端面、密封環(huán)槽和鉆孔、攻絲工步刀具保證尺寸加工余量銑小端面面銑刀-6銑臺(tái)階面面銑刀3.21銑底端面面銑刀3.21銑密封環(huán)槽5球頭銑刀-0.10.1-鉆過油孔5麻花鉆-小端面鉆孔6.8麻花鉆-攻絲8絲錐-表4-4 銑凸臺(tái)頂面、鉆孔、攻絲工步刀具保證尺寸加工余量銑凸臺(tái)頂面面銑刀3.21鉆孔6.8麻花鉆-攻絲8絲錐-表4-5 大端面鉆孔工步刀具保證尺寸加工余量鉆孔9麻花鉆-4.3.3確定工藝路線表4-6 泵輪機(jī)械加工工藝路線工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容00備料鑄造毛坯10檢驗(yàn)檢驗(yàn)毛坯是否從在瑕疵20熱處理銷除應(yīng)力集中30油漆劃線將鑄件油漆，并劃線40車車大端面及軸承安裝孔50銑面、鉆孔、攻絲銑小端面，鉆孔，攻絲工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容70銑面、鉆孔、攻絲銑凸臺(tái)頂面，鉆孔，攻絲80清洗，油漆去毛刺，噴漆90檢查檢驗(yàn)零件是否合格4.4加工余量的確定加工余量是毛坯通過機(jī)械加工而達(dá)到零件圖的設(shè)計(jì)尺寸時(shí)，在加工的過程中達(dá)到設(shè)計(jì)啥尺寸要求之前需要被切削的金屬總厚度，即毛坯總尺寸減去設(shè)計(jì)總尺寸稱為加工總余量，即毛坯余量。而在某一工序中切除的金屬層厚度稱為工序余量，每一步工序加工過