畢業(yè)設(shè)計(jì)c630機(jī)床改裝成半自動(dòng)卷簧機(jī)的論文(編輯修改稿)
2025-07-16 17:25 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ()掛輪傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下所示： 掛輪傳動(dòng)系統(tǒng)圖圖中軸3和絲杠4之間的中心距是固定的，齒輪e、f之間的傳動(dòng)比也是固定的。軸2是可動(dòng)的，可調(diào)節(jié)軸1與軸2之間的中心距，也可調(diào)節(jié)軸2與軸3之間的中心距。由公式()和公式()可確定選擇懸掛齒輪的計(jì)算公式為： ()式中 ——主動(dòng)齒輪a的齒數(shù)； ——從動(dòng)齒輪b的齒數(shù)； ——主動(dòng)齒輪c的齒數(shù)； ——從動(dòng)齒輪d的齒數(shù)； ——彈簧的預(yù)制高度； d——彈簧的料徑； n——彈簧的有效圈數(shù)。彈簧的旋向通常在圖紙上都有固定，彈簧的旋向?qū)椈傻男阅軟](méi)有影響，但卻對(duì)彈簧的制造工藝有影響。 彈簧左、右旋向工作示意圖、右旋向彈簧時(shí)的工作情形。從圖中可以看出，當(dāng)卷制右旋彈簧時(shí)，送料輪在心軸的上方；而當(dāng)卷制左旋彈簧時(shí)，送料輪卻在心軸的下方。所以，一般卷制右旋彈簧比較難，而且效率低。因此根據(jù)工藝要求，在設(shè)計(jì)彈簧時(shí)希望將彈簧設(shè)計(jì)成左旋，特別是彈簧材料直徑比較粗時(shí)更是如此。如果需要設(shè)計(jì)組合彈簧，一般將彈簧外圈設(shè)計(jì)成左旋，內(nèi)圈設(shè)計(jì)成右旋[5]。卷制左、右旋彈簧，除了送料輪位置不同外，主軸的旋轉(zhuǎn)方向也不同。主軸的旋向是通過(guò)介輪來(lái)調(diào)整的。因?yàn)橹鬏S的傳動(dòng)是單齒輪系傳動(dòng)，所以加上介輪并不會(huì)影響主軸和絲杠之間的傳動(dòng)比，僅僅改變旋向而已。另一方面，由于絲杠要帶動(dòng)導(dǎo)料箱移動(dòng)，而絲杠的旋轉(zhuǎn)方向是固定的，要想使主軸有兩種旋轉(zhuǎn)方向，只有增加介輪。如上圖中，右旋彈簧有一個(gè)介輪，而左旋彈簧有兩個(gè)介輪。咬嘴是將彈簧棒料的一端卡緊在心軸上，使彈簧棒料隨心軸一起旋轉(zhuǎn)。咬嘴的卡緊與松開(kāi)是通過(guò)控制一對(duì)氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。咬嘴的結(jié)構(gòu)及安裝方式如下圖所示： 咬嘴及其安裝方式對(duì)于熱卷彈簧所需要的電機(jī)功率可以按照以下公式求得：當(dāng)已知卷簧的速度V時(shí) ()當(dāng)已知卷簧機(jī)心軸轉(zhuǎn)速時(shí) ()當(dāng)已知卷簧所需的功率時(shí) ()式中 ——卷簧所需的功率(KW)； ——卷簧機(jī)功率(KW)； V——卷簧速度(m/s)； D——彈簧中徑(cm)； ——在卷制溫度下彈簧材料的強(qiáng)度極限，=1000； n——心軸轉(zhuǎn)速； ——卷簧機(jī)的效率，一般=~； M——扭轉(zhuǎn)力矩，； W——彈簧材料截面的抗彎截面模數(shù)。對(duì)于圓形截面，彈簧材料的抗彎截面模數(shù)W為 ()對(duì)于方形截面，彈簧材料的抗彎截面模數(shù)W為 ()式中 d——彈簧材料的直徑； b——與彈簧中心軸線相垂直的矩形截面的寬； h——與彈簧中心軸線相平行的矩形截面的高。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中彈簧最大料徑為40mm，中徑為144mm，則可根據(jù)上述公式計(jì)算卷簧機(jī)的功率為：設(shè)計(jì)參數(shù)中所給卷簧機(jī)的電機(jī)功率為4KW，所以能夠滿足卷簧能力要求。4離合器啟動(dòng)控制閥的設(shè)計(jì)在卷制彈簧的過(guò)程中，主軸必須能夠?qū)崿F(xiàn)及時(shí)的停車和啟動(dòng)。如果采用液壓部件來(lái)控制比較容易污染床身。如果采用機(jī)械結(jié)構(gòu)又容易損壞其它部件，所以我們可以采用氣動(dòng)控制。利用氣體本身所具有的緩沖作用。這樣就能夠在彈簧加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸的啟動(dòng)和停止。工作過(guò)程大致如下:主軸的啟停采用的是多片摩擦離合器，通過(guò)摩擦片來(lái)傳遞扭矩和動(dòng)力。多片摩擦離合器與一氣缸相連，利用氣缸中的壓力來(lái)推動(dòng)活塞桿的移動(dòng)，從而使摩擦片壓緊，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)氣缸里的壓縮氣體排出時(shí)，活塞桿在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位，摩擦片彼此分離，主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。工作原理圖如下： 啟動(dòng)控制閥工作原理圖從圖中我們可以知道，從而控制氣缸的左右移動(dòng)。由于是氣動(dòng)控制，且能夠往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以啟動(dòng)控制閥內(nèi)部我們可以設(shè)計(jì)成一活塞式差動(dòng)氣缸。氣缸種類繁多，分類方法也很多，按端面受壓狀態(tài)可分為單作用氣缸和雙作用氣缸，按運(yùn)動(dòng)形式分為往復(fù)直線式和擺動(dòng)式氣缸等。安裝方式有固定式、軸銷式、回轉(zhuǎn)式和嵌入式[6]。參照《液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表161選擇活塞式氣缸，然后根據(jù)所給壓縮氣體的壓力數(shù)值，對(duì)所選擇的氣缸加以部分改進(jìn)，使其滿足工作要求。最終確定氣缸的結(jié)構(gòu)形式如下圖所示： 氣缸結(jié)構(gòu)形式對(duì)于氣缸的安裝方式，考慮到該氣缸所占空間不大，可以將該氣缸依附于其它部件，這樣也可以使卷簧機(jī)結(jié)構(gòu)更為緊湊。為此我們可以將啟動(dòng)控制閥的進(jìn)氣口和出氣口設(shè)計(jì)成管螺紋，即可安裝于其上[7]。1) 缸筒直徑的確定，則氣缸內(nèi)徑D與d需滿足以下式子： ()考慮到離合器周圍空間，我們可以取d=38mm,則有上式可求得D=50mm。由于缸筒直接承受壓縮空氣壓力，必須有一定厚度。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比,我們已求得D=50mm，那么δ≤5mm。取缸筒壁厚為5mm，則氣缸外徑為60mm。也可以按薄壁筒公式計(jì)算壁厚： （）式中 δ——?dú)飧淄驳谋诤?m)；D——?dú)飧變?nèi)徑(m)；——試驗(yàn)壓力，一般取=(Pa)(p為氣缸工作壓力)；——缸筒材料的許用應(yīng)力(Pa)。按上述公式計(jì)算的壁厚往往很薄，從加工工藝考慮，可以適當(dāng)加厚。缸筒壁厚可參考《液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表164。氣缸材料用錫青銅，以滿足氣體壓力要求。氣缸具體結(jié)構(gòu)如下圖所示： 氣缸結(jié)構(gòu)2) 活塞桿的確定活塞桿的長(zhǎng)徑比不同，所要考慮的問(wèn)題也不同。當(dāng)長(zhǎng)徑比較小時(shí)（L/d≤10）,需要考慮活塞桿的強(qiáng)度是否滿足要求。由于該氣缸中的活塞桿并不承受多大的力，只是起到通氣和斷氣的作用，所以不需要考慮強(qiáng)度。我們可以初步選取活塞桿直徑d=28mm，然后只校核沖擊是否過(guò)大。有上述兩式的結(jié)果知兩者沖擊力相差不大，只要再選擇適當(dāng)?shù)木彌_彈簧即可滿足要求?；钊麠U材料采用45號(hào)鋼，具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：3) 氣缸外套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)氣缸不僅要有良好的工作性能，而且還要有良好的性價(jià)比。氣缸內(nèi)套我們采用青銅材料，如果氣缸外套也用青銅材料，那么生產(chǎn)成本會(huì)很高，我們可以選用球墨鑄鐵材料。既能滿足工作需要，又能夠降低成本。結(jié)構(gòu)形式如下圖所示： 氣缸外套結(jié)構(gòu)4) 氣缸端蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)氣缸內(nèi)外套和活塞桿的結(jié)構(gòu)，以及所要滿足的機(jī)械性能和空間要求， 將端蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成下圖所示： 氣缸端蓋結(jié)構(gòu)端蓋材料采用球墨鑄鐵，同時(shí)還要考慮到密封性能要求。緩沖彈簧主要起緩沖作用，防止氣缸內(nèi)活塞桿對(duì)其它部件沖擊過(guò)大，損壞其它部件。有活塞桿的直徑可估計(jì)彈簧中徑范圍在30～40mm。，變形在10mm左右。1) 選擇彈簧材料并確定許用應(yīng)力 根據(jù)彈簧所受載荷的特性及要求，由《彈簧手冊(cè)》表237選用碳素彈簧鋼絲。許用應(yīng)力根據(jù)《彈簧手冊(cè)》表810按受Ⅱ類載荷彈簧考慮， 。彈簧材料的抗拉強(qiáng)度與彈簧鋼絲直徑d有關(guān),先假設(shè)d=3~6mm，其對(duì)應(yīng)的抗拉強(qiáng)度=1422~1569MPa。根據(jù)《彈簧手冊(cè)》表2103查得切變模量。取試驗(yàn)切應(yīng)力：。2) 選擇彈簧旋繞比 根據(jù)《彈簧手冊(cè)》表84初步選取旋繞比C=6。3) 計(jì)算
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