【正文】 由于我實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的不足，在設(shè)計(jì)中存在許 多的不足之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正 。 玉石切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作 24 參考文獻(xiàn) [1] 王啟平 . 機(jī)械制造工藝學(xué) .哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版 社 ， [2] 李旦 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) .化學(xué)工業(yè)出版社， [3] 鄒青 .機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程 .機(jī)械工業(yè)出版社， [4] 王先逵 機(jī)械制造工藝學(xué) 清華大學(xué) [5] Design and Performance of the Cycloid Speed Reducer. Machine Design. June,28 No13,1996 [6] 吳宗澤等編 .《機(jī)械設(shè)計(jì)》 .高等教育出版社， 2021 [7] 林建榕編 .《機(jī)械制造基礎(chǔ)》 .上海交通大學(xué)出版社， 2021 [8] 馬曉湘，鐘均祥主編 .《畫法幾何及機(jī)械制圖》 .廣州：華南理工大學(xué)出版社， 1996 [9] 楊黎明等主編 .《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)（修訂版）》 .國(guó)防工業(yè)出版社， 1993 [10] Wright P K. 21st Century Manufacturing. Prentice Hall, 2021 玉石切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作 25 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我的指導(dǎo)老師 XX給了我很大的幫助，在設(shè)計(jì)玉石切割機(jī)過程中起著很大的指導(dǎo)作用，從論文選題，理論研究，到整個(gè)論文的完成處處滲透著導(dǎo)師的心血和勞 動(dòng)，學(xué)習(xí)期間各方面的不斷進(jìn)步與 XX老師的悉心指導(dǎo)是分不開的，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)作風(fēng)，銳意創(chuàng)新孜孜不倦的科研精神和平易近人的師長(zhǎng)風(fēng)范深深的鞭笞和教育著我，在論文完成之際謹(jǐn)向 XX 老師表示衷心的感謝，同時(shí)對(duì)本組的同學(xué)熱情幫助表示感謝。 在本次設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)過自己不懈的努力和指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，各項(xiàng)任務(wù)都已經(jīng)順利完成并達(dá)到設(shè)計(jì)要求。首先，把我以前學(xué)到的書本知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)際的設(shè)計(jì)中，對(duì)以前所學(xué)的東西也是一種鞏固與加強(qiáng)，同時(shí)也學(xué)到了一些新的東西。 6 鉆孔 鉆Φ 9 孔，鉆Φ 15 孔深 10mm。 4 銑端面 以兩平面為基準(zhǔn)銑長(zhǎng)度方向兩端面，分四刀，每端面兩刀，每刀 1mm。由162mm 至 158mm。 本次設(shè)計(jì)的玉石切割機(jī)的箱體結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 61 箱體結(jié)構(gòu)圖 玉石切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作 22 7 部分零件加工工藝規(guī)程的編制 圖 底座 表 底座加工工藝過程 序號(hào) 工序 工序內(nèi)容 1 下料 長(zhǎng) 184mm,寬 162mm，高 26mm。 ② 合理選擇聯(lián)結(jié)螺釘?shù)闹睆胶蛿?shù)量，保證結(jié)合面的預(yù)緊力。 (4) 連接和固定 箱體連接處的剛度主要是結(jié)合面的變形和位移，它包括結(jié)合面的接觸變形，連接螺釘?shù)淖冃魏瓦B接部位的局部變形。當(dāng)凸臺(tái)直徑 D 與孔徑 d 的比值 D/d≤2和凸臺(tái)高度 h 與壁厚 t 的比值 t/h≤2時(shí)，剛度增加較大；比值大于 2 以后，效果不明顯。箱體壁上的開孔會(huì)降低箱體的剛度，實(shí)驗(yàn)證明，剛度的降低程度與孔的面積大小成正比。加強(qiáng)筋的尺寸見 下 表 62。 (2) 加強(qiáng)筋 為改善箱體的剛度，尤其是箱體壁厚的剛度，常在箱壁上增設(shè)加強(qiáng)筋，若箱體中有中間短軸或中間支承時(shí)，常設(shè)置橫向筋板。 （ 3) 自然時(shí)效 ： 自然時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效可以提高鑄件的松弛剛性，使鑄件的尺寸精度穩(wěn)定。C 下退火，可以大幅度地降低或消除鑄造箱體中的剩余應(yīng)力。 箱體的熱處理： 鑄造或箱體毛坯中的剩余應(yīng)力使箱體產(chǎn)生變形，為了保證箱體加工后 精度的穩(wěn)定性，對(duì)箱體毛坯或粗加工后要用熱處理方法消除剩余應(yīng)力，減少變形。箱體也可用低碳鋼板和型鋼焊接而成。多數(shù)可通過熱處理進(jìn)行強(qiáng)化，有足夠的強(qiáng)度和較好的塑性。加入合金元素還可以提高耐磨性。 (2) 箱體的材料和熱處理 箱體的常用材料有： 鑄鐵 ： 多數(shù)箱體的材料為鑄鐵，鑄鐵流動(dòng)性好，收縮較小，容易獲得形狀和 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱體。焊接箱體一般比鑄造箱體輕，鑄造箱體的熱影響變形小，吸振能力較強(qiáng)，也容易獲得較好的結(jié)構(gòu)剛度。 箱體的毛坯、材料及熱處理 (1) 箱體的毛坯 ： 選用鑄造毛坯或焊接毛坯，應(yīng)根據(jù)具體條件進(jìn)行全面分析決定。 玉石切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作 19 箱體壁厚的設(shè)計(jì)多采用類比法，對(duì)同類產(chǎn)品進(jìn)行比較，參照設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)或設(shè)計(jì)手冊(cè)等資料提供的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定壁厚、筋板和凸臺(tái)等的布置和結(jié)構(gòu)參數(shù)。 設(shè)計(jì)不同的箱體對(duì)以上的要求可能有所側(cè)重 ，就本次設(shè)計(jì) 而言，由于采用的是鑄造箱體，因此要滿足 強(qiáng)度和剛度要求，所以要合理設(shè)計(jì)箱體的結(jié)構(gòu)。包括毛坯制造、機(jī)械加工及熱處理、裝配調(diào)整、安裝固定、吊裝運(yùn)輸、維護(hù)修理等各方面的工藝性。如支點(diǎn)的安排、筋的布置、開孔位置和連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等均要有利于提高箱體的強(qiáng)度和剛度。箱體內(nèi)零件摩擦發(fā)熱使?jié)櫥驼扯茸兓?，影響其?rùn)滑性能；溫度升高使箱體產(chǎn)生熱變形，尤其是溫度不均勻分布的熱變形和熱應(yīng)力，對(duì)箱體的精度和強(qiáng)度有很大的影響。對(duì)受力很大的箱體零件，滿足強(qiáng)度是一個(gè)重要問題；但對(duì)于大多數(shù)箱體，評(píng)定性能的主要指標(biāo)是剛度，因?yàn)橄潴w的剛度不僅影響傳動(dòng)零件的正常工 作，而且還影響部件的工作精度。 考慮到加工難度及 經(jīng)濟(jì)性要求， 本次設(shè)計(jì)采用鑄造箱體，用 HT200的灰鑄鐵鑄造 。焊接箱體適用于單件小批量生產(chǎn)，尤其是大件箱體，采 用焊接件可大大降低成本。鑄鐵箱體的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)形狀可以較復(fù)雜，有較好的吸振性和機(jī)加工性能，常用于成批生產(chǎn)的中小型箱體。 玉石切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作 18 顯然本次玉石切割機(jī)的箱體設(shè)計(jì)應(yīng)為傳動(dòng)箱體，因此要保證箱體的密封性、強(qiáng)度和剛度。這類箱體除有對(duì)前一類箱體的要求外，還要求能承受箱體內(nèi)液體的壓力。 箱體的分類 及選擇 按箱體的功能可分為 下 圖中的四類，具體為： (1) 傳動(dòng)箱體，如減速器、汽車變速箱及機(jī)床 主軸箱等的箱體，主要功能是包容和支承各傳動(dòng)件及其支承零件，這類箱體要求有密封性、強(qiáng)度和剛度。 (3) 使機(jī)器各部分分別由獨(dú)立的箱體組成，各成單元，便于加工、裝配、調(diào)整和修理。 箱體還可以儲(chǔ)存潤(rùn)滑劑，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)零件的潤(rùn)滑。 5 傳動(dòng)及夾緊部分裝配 傳動(dòng)及夾緊部分部分裝配如下圖所示 ，其中 圖 52為圖 51的右視圖，圖中滾動(dòng)軸承及其密封裝置 未畫出。 夾持件 左端 用軸肩固定， 右端用 M20的六角螺母固定 。 軸承座用螺栓固定在 支承座 上 ，而 支承 座是用六角螺栓固定在左側(cè)箱壁上，支承座中間焊一支承 肋板 。防塵蓋適用于高溫或使用環(huán)境好的部位，密封件分接觸式密封和非接觸式密封兩種，接觸式密封防塵性能好但起動(dòng)力矩大，非接式密封起動(dòng)力矩小，但密封性能沒有接觸式好。 軸承密封型式的選擇 軸承的潤(rùn)滑可分為油潤(rùn)滑和脂潤(rùn)滑。在理論上軸承在零游隙時(shí)噪音和壽命都達(dá)到最佳的狀態(tài)，但在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中考慮到溫升等問題，軸承在裝配后游隙為 較好 。軸承游隙在裝配后會(huì)因?yàn)閮?nèi)孔的漲大及外圓的縮小而導(dǎo)致減少，游隙的減少量 =過盈量 60%（軸承室是鋁的除外）。 玉石切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作 15 軸承游隙的選擇 用戶在購(gòu)買軸承時(shí)一般只會(huì)告知在什么型號(hào)、等級(jí)，很少會(huì)對(duì)軸承的游隙提出要求，業(yè)務(wù)人員必須問清軸承的使用條件、其中軸承的轉(zhuǎn)速、溫度、配合公差都直接關(guān)系到軸承游隙的選擇。業(yè)務(wù)人員主要了解用戶的實(shí)際負(fù)荷是否與所選軸承相符合，如果軸承達(dá)不到使用要求，應(yīng)盡快建議客戶改選型號(hào)，但除非特殊產(chǎn)品在選擇型號(hào)上一般不會(huì)有什么問題。 滾子軸承、推力軸承和內(nèi)圈為錐孔、帶緊定套或退卸套的調(diào)心滾子軸承、調(diào)心球軸承等均具有裝拆方便性能。因此，在選用軸承結(jié)構(gòu)類型 時(shí)應(yīng)要求裝拆方便。小軸選用球軸承，大軸選用滾子軸承；在內(nèi)徑尺寸（即軸尺寸）已確定，若徑向尺寸受限，可選用滾針軸承或直徑系列為 8， 9， 0，回的軸承；若寬度尺寸受限，可選用寬度系列為 8， 0 的軸承。 （ 4）調(diào)心性能 當(dāng)軸兩端軸承孔同軸性差（制造誤差或安裝誤差所致）或軸的剛度小，變形較大，以及多支點(diǎn)軸，均要求軸承調(diào)心性好，這時(shí)應(yīng)選用調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。在選擇軸承結(jié)構(gòu)類型時(shí)，應(yīng)使其軸有鈾向游動(dòng)的可能性。高速重載的軸承需驗(yàn)算其極限轉(zhuǎn)速。保持架的材料與結(jié)構(gòu)對(duì)軸承轉(zhuǎn)速影響很大。在相同內(nèi)徑時(shí)，外徑越小，滾動(dòng)體越輕越小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體作用在外圈上的離心力也越小，因此更適于較高轉(zhuǎn)速下工作。徑向載荷小時(shí)，選用深溝球軸承 :徑向載荷大時(shí)，選用圓柱滾子軸承。 （ 2）高速性能 一般摩擦力矩小、發(fā)熱量小的軸承高速性能好。若軸向載荷較大而徑向載荷較小時(shí)，可選用推玉石切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作 14 力角接觸球軸承、推力圓錐滾子軸承。增大承受軸向載荷能力提高。純軸向載荷作用，選用推力球軸承或推力滾子軸承。各種軸承載荷能力一般以額定載荷比表示。通常選擇軸承類型時(shí)應(yīng)綜合考慮下列各主要因素： (1) 載荷情況 載荷是選擇軸承最主要的依據(jù)，通常應(yīng)根據(jù)載荷的大小、方向和性質(zhì)選擇軸承。②軸的各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強(qiáng)化處理（噴丸、滾壓）對(duì)提高軸的疲勞強(qiáng)度有顯著效果。 球墨鑄鐵容易獲得復(fù)雜的形狀，而且吸振性好，對(duì)應(yīng)力集中敏感性低，適用于制造外形復(fù)雜的軸，如曲軸和凸輪軸等。 合金鋼具有較好的機(jī)械性能，但價(jià)格較貴。常 用的碳素鋼有 45 和 50 鋼，其中以 45 鋼應(yīng)用最廣。若扭矩玉石切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作 13 變化規(guī)律不清，一般也按脈動(dòng)循環(huán)處理； b][ 1?? 、 b][ 0? 、 b][ 1?? — 分別為對(duì)稱循環(huán)、脈動(dòng)循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下材料的許用彎曲應(yīng)力 當(dāng)危險(xiǎn)截面有鍵槽時(shí)，應(yīng)將計(jì)算得軸徑增大 4%～ 7% 軸的材料及選擇 軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。 ? －折合系數(shù)。㎜）， 22 )(aTMM e ?? ； M 為危險(xiǎn)截面上的合成彎矩，)( mmNMMM VH ??? 22 ，其中 MH、 MV 分別為水平面上、垂直面上的彎矩。 本次設(shè)計(jì)的軸的尺寸如圖 37，包括各軸段的直徑和長(zhǎng)度 圖 37 傳動(dòng)軸 在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步完成后，通常要對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行彎扭合成強(qiáng)度校核。 圓 軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件為 ： ][.. ?? ???? 362010559d nPWTp 由 (式 4)可得軸的直徑計(jì)算公式： 33 620 10559 nPAn Pd ??? ][.. ? (式 5) 式中 A— 計(jì)算常數(shù)，與軸的材料和承載情況有關(guān) ，主軸功率 P== KW,有上式算得 d .4111 0 0 1 2 3 ???? mm 玉石切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作 12 上式計(jì)算求得的軸頸，對(duì)有一個(gè)鍵槽的軸段應(yīng)增大 3％，對(duì)有兩個(gè)鍵槽的軸段應(yīng)增大 7％。 注意： a)與標(biāo)準(zhǔn)零件相配合軸徑應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)植； b)同一軸徑軸段上不能安裝三個(gè)以上零件。 （ 4） 為便于加工，應(yīng)使軸上直徑相近處的圓角、倒角、鍵槽、退刀槽和越程槽等尺寸一致。過盈配合軸段的裝入端常加工出帶錐角為 30186。 （ 3） 為了便于軸上零件的裝配和去除毛刺，軸及軸肩端部一般均應(yīng)制出 45186。為此，常采用以下措施： （ 1） 當(dāng)某一軸段需車制螺紋或磨削加工時(shí)，應(yīng)留有退刀槽或砂輪越程槽。 （ 2） 軸上零件的周向固定：銷、鍵、花鍵、過盈配合和成形聯(lián)接等，其中以鍵和花鍵聯(lián)接應(yīng)用最廣。 如 圖35 所示。 圖 35 軸及軸上零件的固定 玉石切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作 11 軸上零件的定位和固定 軸上零件的定位是為了保證傳動(dòng)件在軸上有準(zhǔn)確的安裝位置；固 定則是為了保證軸上零件在運(yùn)轉(zhuǎn)中保持原位不變。 根據(jù)以上計(jì)算和查得的數(shù)據(jù)，本次設(shè)計(jì)小帶輪選用實(shí)心式，大帶輪選用腹板式 ， 腹板式如 圖 35：