【導(dǎo)讀】山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。班級(jí)：10機(jī)械自動(dòng)化。完成日期：2021年6月5日。本次設(shè)計(jì)是對(duì)于托輥管體專用夾具的設(shè)計(jì)，托輥是帶式輸送機(jī)的主要部件之。不超過一定限度，以保證輸送機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。首先在對(duì)工件進(jìn)行工藝分析，并通過。實(shí)習(xí)來了解一些國內(nèi)外現(xiàn)有的加工方法，然后對(duì)本次設(shè)計(jì)要求認(rèn)真分析，要實(shí)現(xiàn)。利用左右旋螺紋絲杠來實(shí)現(xiàn)V形塊的可調(diào)；來滿足不同直徑管的加工，在長度方。向我利用燕尾槽來移動(dòng)，并能實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)對(duì)中，采用液壓系統(tǒng)夾緊方式來同時(shí)實(shí)現(xiàn)。四根管的快速夾緊，操作簡單、方便，有效的減少了工件加工的輔助時(shí)間，很大。的提高了工作效率。

　　

【正文】 的乘積。 據(jù)文獻(xiàn) [6]表 1— 132 查 的粗鏜的情況下，用硬質(zhì)合金加工鋼件的切削用量： v=(40～ 60) m/min (取 40) f =(～ 1) mm/r (取 ) pa =2mm 上述各個(gè)影響指數(shù)可根據(jù)文獻(xiàn) [8] 50P 頁表 3— 2 查的： 表 3— 1 切削用量的指數(shù) 系數(shù)和指數(shù) 切削力 cF 背向力 pF 進(jìn)給力 fF cFC cFx cFy cFn pFC pFx pFy pFn fFC fFx fFy fFn 270 199 294 各種因素對(duì)三種分力的影響的修正系數(shù)包括如下幾點(diǎn)： 表 3— 2 材料的指數(shù) 加工材料 車削時(shí)的切削力 cF PF fF 刀具材料硬質(zhì)合金鋼 結(jié)構(gòu)鋼 鋼的強(qiáng)度和硬度改變時(shí)切削力的修正系數(shù) FmK ： 結(jié)構(gòu)鋼系數(shù)公式： FmK = Fnb )( ? ，由于托輥的材料時(shí) Q235,據(jù)文獻(xiàn) [6]表 7山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 — 3 查的 b? =375～ 460 aMP ，取 420 aMP ， 所以 cFmK =、 pFmK =、 fFmK = 加工鋼時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)，主要影響系數(shù)有主偏角r? 、前角 o? 、刃傾角 s? 、刀尖圓弧半徑 ?r ，但是我們的刀具選擇的材料是硬質(zhì)合金，所以刀尖圓弧半徑不計(jì)。 據(jù)文獻(xiàn) [9]217 頁：鏜刀剛性差、易振，主偏角應(yīng)選大點(diǎn)，以減少徑向力。粗鏜一般選 rK =60176?！?75176。，固定式鏜刀塊鏜盲孔一般 rK =90176。， 0 5r??～ 10176。，?o? 3176?！?12176。 據(jù)文獻(xiàn) [10]表 ：用硬質(zhì)合金刀具加工結(jié)構(gòu)鋼時(shí)，當(dāng)結(jié)構(gòu)鋼 b? 800Mpa 時(shí)，前角 0r? 10176。～ 15176。，后角 ?o? 6176?！?8176。， s? =0～ 15176。 綜上所述：主偏角為 60176。，前角為 10176。，刃傾角為 0176。 表 3— 3 刀具角度的修正系數(shù) 參 數(shù) 刀具材料 修正系數(shù) K 名 稱 切削力 名稱 數(shù)值 cF PF fF 主偏角 ?60 硬質(zhì)合金 FrK? 前角 ?10 FoK? 刃傾角 ?0 FsK? 據(jù)文獻(xiàn) [11]表 3— 51，表 3— 52，表 3— 53 確定 cFK 、 pFK 、 fFK cFK = cFmK cFrK? cFoK? cFsK? =? ? ? 1= (3— 4) pFK = pFmK pFrK? pFoK? pFsK? =? ? ? = (3— 5) fFK = fFmK fFrK? fFoK? fFsK? =? ? ? = (3— 6) 將表 3— 3— 3— 3，式子 3— 3— 3— 6 的數(shù)據(jù)代入式子 3— 3— 3— 3 得各個(gè)分力： cF =2943 ???? ?=1035(N) PF = ????? ? 6 1 3 8 3 440(N) 山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 fF = ????? ? 0 2 3 2 6 857(N) 同時(shí)鏜削加工托輥兩個(gè)端口時(shí)，鏜刀的位置有兩個(gè)：即在托輥軸線的一側(cè)和兩側(cè)。 對(duì)圖 31 進(jìn)行受力分析可知：對(duì)于 V形塊定位的工件首先限制了工件的四個(gè)自由度，即繞 X 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)、繞 Z 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)； fF 為工件的一對(duì)軸向力，相互平衡，對(duì)工件的定位沒有影響，而 pF 為徑向力，通過工件的軸心，所以工件不會(huì)繞 Y 軸旋轉(zhuǎn)，它的大小可忽略不計(jì)； 為影響工件定位及夾緊的主要為切削力力，下面對(duì)它進(jìn)行受力分析； 當(dāng)鏜刀在工件軸線的兩側(cè)時(shí)，托輥管的受力圖如下：它受到一對(duì)力偶會(huì)使它繞 Y 軸旋轉(zhuǎn)，如圖 32： 所以在夾緊工件時(shí)，必須使夾緊力所產(chǎn)生作用效果與在 pF 力的作用下產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)相平衡，使工件達(dá)到穩(wěn)定的定位精度，當(dāng)夾緊工件時(shí)，必 然對(duì) V形塊產(chǎn)生一定的力， 即： jN FF 3? 在工件與 V形塊接觸并產(chǎn)生一定正壓力的情況下，若要保證工件平衡，則必須由靜摩擦力提供的力矩與之平衡；查 [文獻(xiàn) 12]可知鋼 鋼接觸的摩擦因數(shù) 圖 32 托輥管的受力圖 山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 ?? ， 則： NFf ??1 平衡式為 ： MfRRf ??12 即： RFfRRF cN ???2 即： 2? 3? jF + jF? =1035 即： jF? =1546(N) 當(dāng)鏜刀在工件軸線的同一側(cè)時(shí)，工件所受的切削力只需用夾緊力來平衡，就能達(dá)到工件的穩(wěn)定定位。 即： cj FF? =1035(N) 所以在鏜削過程中，要想使工件到達(dá)準(zhǔn)確定位為 1546N，必須使夾緊力為即總的夾緊力為 6184N。 夾緊方案的最終確定 由于 V形塊可調(diào)，上部壓板也必須相應(yīng)可調(diào)，壓板設(shè)計(jì)過程如下： 因?yàn)榈毒咧行拈g的距離固定，所以工件端面方向的壓板間 距相等?？捎萌鐖D所示的機(jī)構(gòu)。通過三角架及與其相連的弧形壓板壓緊工件。 又因?yàn)?V形塊沿工件軸線方向可動(dòng)，故壓板也要能動(dòng)。在其上安裝導(dǎo)軌，使其可以和 V形塊保持位置一致。如圖 3— 3 限位裝置的設(shè)計(jì) 限位裝置用于確定工件的軸向居中，由工藝確定，便于兩端同時(shí)加工。根據(jù)要求不難看出，工件的軸向定位只能在端面上做文章。且需在加工前定位，加工時(shí)移開。為使其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，應(yīng)考慮用液壓缸來完成。同時(shí)為降低成本應(yīng)盡量使用已有的運(yùn)動(dòng)裝置，設(shè)計(jì)成隨動(dòng)裝置來完成限位裝置的移動(dòng)。 山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 最初設(shè)計(jì)時(shí)的擋板為兩塊板，當(dāng)壓板降下時(shí)升起，當(dāng)壓 板升起時(shí)降下圖 34所示兩端固定與安裝在 V形塊上， V 形塊上裝螺栓，壓板通過安裝在其兩端的螺母在夾具體前后的橫軸上定位，通過中間的立柱的升降來達(dá)到要求的運(yùn)動(dòng)形式。 兩塊板的連接處做成圖 35 所示形式 可以設(shè)計(jì)成聯(lián)動(dòng)限位的。即在相鄰兩個(gè) V形塊上各安裝一個(gè)橫擋板，它們之間 33 夾緊機(jī)構(gòu) 圖 3— 4 限位裝置最初方案 山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 這樣可保證兩塊擋板工作面與工件端面距離相等。但隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)其實(shí)的連接處如上圖，在上面壓板上伸出一塊板來，跟兩個(gè)橫板連接在一起，這 圖 3— 5 擋板連接處 圖 36 限位裝置示意圖 山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 樣在上面壓板向上移動(dòng)的同時(shí)，就會(huì)帶動(dòng)兩個(gè)橫板向上移，而橫板上有焊接著兩塊跟它垂直的豎板，這兩塊豎板 同時(shí)也就會(huì)轉(zhuǎn)到 V形塊開口處，由此來實(shí)現(xiàn)限位。如圖 36： 可調(diào)裝置的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)選擇螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作為微調(diào)機(jī)構(gòu)，選擇螺紋來對(duì)托輥外徑進(jìn)行微調(diào)，不僅可以通過計(jì)算力來對(duì) V形塊固定，而且也可以調(diào)節(jié)外徑的公差達(dá)到規(guī)定的公差，減小誤差。 螺紋類型和應(yīng)用 螺紋有外螺紋和內(nèi)螺紋之分，它們共同組成螺旋副。起連接作用的螺紋成為連接螺紋；起傳動(dòng)作用的螺紋稱之為傳動(dòng)螺紋。螺紋根據(jù)其母體形狀可分為圓柱螺紋和圓錐螺紋兩類，圓柱螺紋主要用于管連接，圓柱螺紋用于一般連接和傳動(dòng)。螺紋又有米制和英制之分，我國除管螺紋保留英 制外，都采用米制螺紋。按照牙型的不同螺紋又分為普通螺紋、管螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋、和鋸齒形螺紋等。前兩種主要用于連接，后三種主要用于傳動(dòng)。其中除矩形螺紋外，都已標(biāo)準(zhǔn)化。 表 3— 4螺紋的用途 螺紋類型 特點(diǎn)和應(yīng)用 連接螺紋 普 通 螺 紋 牙型為等邊三角形，牙型角 ??60? ，內(nèi)外螺紋旋合后留有徑向間隙。外螺紋壓根允許有較大的圓角，以減小應(yīng)力集中。同一公稱直徑按螺距大小，分為粗牙和細(xì)牙。細(xì)牙螺紋的牙型與粗牙相似，但螺距 小，升角小，自鎖性較好，強(qiáng)度高，因牙細(xì)不耐磨，容易滑扣。一般連接多用粗牙螺紋，細(xì)牙螺紋常用于細(xì)小零件，薄壁管件或受沖擊、振動(dòng)和變載的連接中，也可作為微調(diào)機(jī)構(gòu)的調(diào)整螺紋。 非螺紋密封的管螺紋 牙型為等腰三角形，牙型角 ??55? ，牙頂有較大的圓角，內(nèi)外螺紋旋合后無徑向間隙，管螺紋為英制細(xì)牙螺紋，基準(zhǔn)直徑為管子的外螺紋大徑。適用于管接頭、旋塞、閥門及其他的附件 。若要求連接后具有密封性，可壓緊被連接件螺紋副外的密封面間添加密封物。 山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 30 表 3— 4螺紋的用途 螺紋類型 特點(diǎn)和應(yīng)用 用螺紋密封的管螺紋 牙型為等腰三角形，牙型角 ??55? ，螺紋分布在錐度 1:16 的圓錐管壁上。它包括圓錐內(nèi)螺紋和圓柱內(nèi)螺紋與外螺紋兩種連接形式。螺紋旋合后，利用本身的變形就可保證連接的緊密性，不需要任何填料密封簡單。適用于管子、管接頭、旋塞、閥門和其他螺紋連接的附件。 米制 錐螺 紋 牙型角 ??60? ，螺紋牙頂為平頂，螺紋分布在錐度為 1:16 的圓錐管壁上。用于 氣體或液體管路系統(tǒng)依靠螺紋密封的連接螺紋。 傳動(dòng)螺紋 矩 形 螺 紋 牙型為正方形，牙型角 ??0? 。其傳動(dòng)效率較其他螺紋高，但牙根強(qiáng)度弱，螺旋副磨損后，間隙難以修復(fù)和補(bǔ)償，傳動(dòng)精度降低。為了便于銑、磨削加工，可制成 ?10 的牙型角，沒有標(biāo)準(zhǔn)化。 梯 形 螺 紋 牙型為等腰梯形，牙型角 ??30? 。內(nèi)外螺紋以錐面貼緊不易松動(dòng)。與矩形螺紋相比，傳動(dòng)效率略低，但工藝性好，牙根強(qiáng)度高，對(duì)中性好。如用剖分螺母，還可以調(diào)整間隙。梯形螺紋是最常用的傳動(dòng)螺紋。 鋸 齒 形 螺 紋 牙型為不等腰梯形，工作面的牙側(cè)角為 ?3 ，非工作面的牙側(cè)角為?30 。外螺紋牙根有較大的圓角，以減小應(yīng)力集中。內(nèi)、外螺紋旋合后，大徑處無間隙，便于對(duì)中。這種 螺紋兼有矩形螺紋傳動(dòng)效率高、梯形螺紋牙根強(qiáng)度高的特點(diǎn)，但只能用于單向受力的螺紋連接或螺旋傳動(dòng)中。 傳動(dòng)螺紋用以傳遞力和運(yùn)動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，具有傳動(dòng)比大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、可自鎖等特點(diǎn)。當(dāng)用于傳動(dòng)精度要求較高的場合時(shí)，應(yīng)提高螺距和牙側(cè)角的準(zhǔn)確性。為了提高機(jī)械效率，一般螺紋表面加工質(zhì)量要求較高，并采取適當(dāng)?shù)臐櫥拇胧? 螺旋傳動(dòng)按其螺旋副的摩擦性質(zhì)不同，又可分為滑動(dòng)螺旋、滾動(dòng)螺旋和靜壓螺旋?；瑒?dòng)螺旋結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，易于自鎖，但其主要缺點(diǎn)是摩擦阻力大，傳動(dòng)效率低，磨損快，傳動(dòng)精度低等。相反滾動(dòng)螺旋和靜 壓螺旋的摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是靜壓螺旋還需要 供油系統(tǒng)。因此，只有在高精度、高效率的重要傳動(dòng)中才宜采用。 本次設(shè)計(jì)所選用的是梯形螺紋，廣泛傳動(dòng)螺旋、絲杠、刀架絲杠等， ??30? 。 山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 31 在計(jì)算夾緊力時(shí) jN FF 3? ，所以 2 6 7 81 5 4 63 ???NF 。 耐磨性 (1) 螺桿中徑 2 pFd P?? ??d ? 選 d=24mm 式中： F? 軸向載荷，即正壓力的軸向分力， N pP? 許用比壓， 2N/mm ， 12d d d、 、 分別為螺桿的大，中，小直徑，單位 (2) 螺母高度 2Hd?? 1 . 2 2 4 2 8 . 8H m m? ? ? (3) (2) 旋合圈數(shù) ??PHZ P? 螺距，取 4mm (4) 螺紋的工作高度 所選為梯形 螺紋： ???? Pb mm (5) 工作比壓 MPPhzdFP p 26782 ???????? ? 驗(yàn)算自鎖 螺紋升角： 山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 32 ???? 4a rc t a n? ?? ??? 230c o s r c t a n2c o sa r c t a n ?? fv V? ?當(dāng) 量 磨 擦 角 f? 摩擦系數(shù)， S— 螺紋導(dǎo)程， mm ?? 螺紋牙型角 螺桿強(qiáng)度 合成應(yīng)力： 22 222 3 2 3114 4 6548 ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? 785 1 5 7 M Pa55SP ?? ? ? ? 式中： T— 傳遞的轉(zhuǎn)矩， N m,按轉(zhuǎn)矩圖確定 p?? 螺桿材料的許用應(yīng)力， 2N/mm s?? 螺桿材料的屈服強(qiáng)度