自動(dòng)宮扇生產(chǎn)機(jī)床設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u16892摘要 自動(dòng)宮扇生產(chǎn)機(jī)床設(shè)計(jì)摘要：此論文主要設(shè)計(jì)的是宮扇機(jī)床的自動(dòng)貼布的過程，在查閱很多資料以后，大概選定設(shè)計(jì)方案，大概可以將機(jī)床分為三個(gè)部分：宮扇自動(dòng)機(jī)床的布料運(yùn)輸過程，宮扇自動(dòng)機(jī)床切割布匹加膠初步粘在扇柄上的過程，宮扇機(jī)床壓平機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。本文將從這三個(gè)部分分開介紹機(jī)床的設(shè)計(jì)思路還有設(shè)計(jì)過程，以及硬件的選用還有自動(dòng)化關(guān)鍵部位的設(shè)計(jì)，包括選用電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，從選材到校驗(yàn)軸的強(qiáng)度、剛度，以及提高軸的疲勞強(qiáng)度和剛度的措施在文中都有詳細(xì)論述。本次設(shè)計(jì)用到了proe5.0還有CAD制圖軟件。當(dāng)今社會(huì)中，使用全自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備還是少數(shù)，隨著工業(yè)的發(fā)展，各行各業(yè)使用自動(dòng)化規(guī)模化生產(chǎn)，作為中國(guó)傳統(tǒng)手工藝品也很有必要使用和研發(fā)一些自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備機(jī)床來量產(chǎn)，以至于這樣我們才能對(duì)我們一些傳統(tǒng)的產(chǎn)品永遠(yuǎn)流傳下去，所以對(duì)于一些古扇子設(shè)備自動(dòng)化的設(shè)計(jì)對(duì)于我們來說是很有必要和有價(jià)值意義的。關(guān)鍵詞：宮扇設(shè)計(jì)；自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備機(jī)床；設(shè)計(jì)DesignofAutomaticPalacefanProductionMachineAbstract:Themaindesignofthispaperistheautomaticplacementprocessofthepalacefanmachinetool.Afterconsultingalotofdata,thedesignschemeisroughlyselected.Themachinetoolcanbedividedintothreeparts:thedistributionandtransportationprocessofthepalacefanautomaticmachinetool,theprocessofcuttingclothandgluingonthehandleofthefan,andthedesignoftheflatteningmechanismofthepalacefanmachinetool.Thispaperwillintroducethedesignideaanddesignprocessofthemachinetoolseparatelyfromthesethreeparts,aswellastheselectionofhardwareandthedesignofthekeypartsofautomation,includingtheadvantagesanddisadvantagesofselectingthemotor,fromtheselectionofmaterialstotheverificationofthestrengthandrigidityoftheshaft,aswellasthemeasurestoimprovethefatiguestrengthandrigidityoftheshaft.Thisdesignusesproe5.0andCADdrawingsoftware.Intoday'ssociety,theuseoffull-automaticproductionequipmentisstillasmallnumber.Withthedevelopmentofindustry,allwalksoflifeuseautomaticlarge-scaleproduction.AsatraditionalChinesehandicraft,itisnecessarytouseanddevelopsomeautomaticproductionequipmentandmachinetoolsformassproduction,sothatwecanspreadsometraditionalproductsforever.Therefore,forsomeancientfanequipment,itisnecessarytoDynamicdesignisverynecessaryandvaluableforus.Keywords:Palacefandesign;automaticproductionequipmentmachinetool;design1前言團(tuán)扇，又稱宮殿扇和廣域扇，是中國(guó)漢族的傳統(tǒng)手工藝品。西漢以后，開始習(xí)慣于降溫。在“三國(guó)演義”時(shí)期，諸葛亮輕輕地?fù)u了搖鵝毛扇，制定了一個(gè)出色的計(jì)劃并制定了戰(zhàn)略。羽毛扇的風(fēng)柔和柔和，因此不允許其進(jìn)入諸葛里。在東漢時(shí)期，大多數(shù)羽毛扇子都變成了真絲，真絲和絲綢織物，斑塊狀的形狀；它也有木頭，竹子，骨頭和其他材料的把手；它也有風(fēng)扇吊墜，流蘇和玉的裝飾。1.1古代圓形風(fēng)扇的主要形狀（1）圓形風(fēng)扇在白色絲綢地面上繡有孔雀漆柄，全長(zhǎng)44cm，風(fēng)扇直徑16.5cm，圓形風(fēng)扇，黑色烤漆框架，中間以白色絲綢為底，并采用了雙面刺繡技術(shù)。添加了紅色，粉色，橙色，色，綠色，藍(lán)色，紫色，黑色等多種顏色。在松樹下的牡丹花朵中，一只孔雀垂懸其頭和翅膀，并在斜坡上緩慢行走。物體的形狀更加風(fēng)格化，具有強(qiáng)烈的效果與視覺沖擊力。（2）花瓣形圓形扇黑色絲綢刺繡蝴蝶竹柄圓形扇，全長(zhǎng)48.2cm，扇形寬度為31cm，扇形為十二個(gè)向日葵花瓣。在黑色絲綢地面上，折紙，仙女和菊花的雙面刺繡就像一幅畫。它強(qiáng)調(diào)現(xiàn)實(shí)和現(xiàn)實(shí)的背后，并具有清晰的層次。由于扇骨，構(gòu)圖分為左右兩部分。顏色優(yōu)雅而莊重，不需要紅色或紫色。蝴蝶的機(jī)翼上只添加了一點(diǎn)亮紅色以照亮繪畫。表面和繡花表面平整而細(xì)，針跡也很好?？p線很熟練。風(fēng)扇的下部裝有如意形護(hù)罩。護(hù)罩的正面和背面分別鑲嵌有染色的牙齒和空心花以及繡有桃花蝙蝠。扇形手柄由竹子制成，第一個(gè)和最后一個(gè)牙齒為茜素色，手柄主體保留有藍(lán)色花朵和湖石。上述提到的幾種扇子，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，只針對(duì)圓形宮扇進(jìn)行機(jī)床設(shè)計(jì)。2宮扇的歷史及機(jī)床設(shè)計(jì)背景2.1宮扇的發(fā)展古代圓形風(fēng)扇有各種形狀。它們是完全根據(jù)自己喜歡的樣式設(shè)計(jì)的，但是仍然有相當(dāng)流行的主題樣式。江南地區(qū)得了較長(zhǎng)時(shí)間的安定。由于養(yǎng)蠶，織棉等工藝的手工業(yè)快速發(fā)展，宮扇的發(fā)展也隨之加快，成為了中國(guó)手工藝品的典范，也率先走出了國(guó)門，走向世界。2.2設(shè)計(jì)背景簡(jiǎn)述在古代扇子的生產(chǎn)過程繁瑣，效率低下的情況下，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，本人意在將這種宮扇的生產(chǎn)由機(jī)器代替人工，提高生產(chǎn)效率，將扇子投入自動(dòng)機(jī)床生產(chǎn)我認(rèn)為由以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)機(jī)床可以大大提高生產(chǎn)效率，一定程度上解放了勞動(dòng)力。機(jī)床可以包裝各式各樣的產(chǎn)品，而人工做不到。機(jī)床可以大大節(jié)省人力資源，一臺(tái)機(jī)器可以頂十個(gè)人力。使用機(jī)床生產(chǎn)可以大大加快速度，對(duì)很急的訂單有應(yīng)對(duì)能力。（5）機(jī)床節(jié)省材料，環(huán)保節(jié)能，對(duì)我國(guó)的環(huán)保也有一定的貢獻(xiàn)。圖1宮扇自動(dòng)化貼布的整體裝配圖Fig1Theoverallassemblydrawingofthepalacefanautomationpatch3宮扇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案選定本次對(duì)于我所設(shè)計(jì)的古扇子自動(dòng)化貼布機(jī)的設(shè)計(jì)要求，主要通過設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)實(shí)踐，能熟悉應(yīng)用proe軟件，能從中學(xué)會(huì)如何去查閱相關(guān)資料，從各方面獲取更多的信息完成自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)，完成這樣一臺(tái)設(shè)備的設(shè)計(jì)，對(duì)于我以后走上工作崗位有著不可估量的重要作用，所以對(duì)于這個(gè)的題目的選擇和設(shè)計(jì)我非常有信心。其次，在這個(gè)發(fā)展很快速的時(shí)代，隨著工業(yè)5.0時(shí)代的到來，在我們生活中各行各業(yè)對(duì)于自動(dòng)化要求越來越普及，以及人工成本的昂貴，開發(fā)一些自動(dòng)化設(shè)備對(duì)于這個(gè)行業(yè)來說也具有很大重要意義的，首先對(duì)于工廠公司具有很大的優(yōu)勢(shì)，比如，有了自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備之后對(duì)于公司生產(chǎn)員工的減少，設(shè)備自動(dòng)化的使用，大大增加的廠房的利用空間，可以減少以往很多單臺(tái)設(shè)備的情況，這些對(duì)于廠房的管理有這很大的改善，人員減少了，設(shè)備減少了，但是我們的產(chǎn)量在不斷的增加，這是一個(gè)企業(yè)良性循環(huán)的最好表現(xiàn)，這些對(duì)于我們國(guó)家工業(yè)發(fā)展來說也是一個(gè)良好的福音，在我國(guó)存在很多中小企業(yè)還存在著大量使用手工去完成的產(chǎn)品，設(shè)想如果每個(gè)企業(yè)都對(duì)現(xiàn)有的工藝流程進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)的話，那么我們國(guó)家的工業(yè)會(huì)得到迅速的發(fā)展。所以本文中自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)從小的方面來說，不但對(duì)于個(gè)人成長(zhǎng)有很大的幫助，而且對(duì)于某個(gè)企業(yè)以及我國(guó)的工業(yè)水平也是有著指引的作用。3.1宮扇整體結(jié)構(gòu)思路設(shè)計(jì)在選定設(shè)計(jì)方案之后，經(jīng)過一段時(shí)間的查閱資料，對(duì)古扇子的認(rèn)識(shí)大大提高，從古扇子的發(fā)展，到古扇子在古時(shí)候的加工模式，再到當(dāng)代企業(yè)生產(chǎn)的過程后，我對(duì)自己設(shè)計(jì)的新結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一番的思考，初步做出了以下方案如下圖：圖2手稿圖Fig2Sketch在下圖中，布料安裝在設(shè)備的最右上方，考慮到布料進(jìn)料的方便，在切布或者是壓平過程中發(fā)生故障時(shí)可以方便調(diào)節(jié)以及后期的操作，布料安裝在右上方后，布料廢料收集自然而然就要按裝在左邊，在經(jīng)過多次方案的合理性，以及操作方便性，后期的維修合理性方面都做了多次的構(gòu)思后，最終選擇放在左下角，后期在設(shè)計(jì)時(shí)候放在操作平臺(tái)底下，布料的右下方有電機(jī)機(jī)構(gòu)，在對(duì)生產(chǎn)考慮的時(shí)候，在電機(jī)選擇方面，布料進(jìn)料電機(jī)可以選擇步進(jìn)電機(jī)以及私服電機(jī)，這兩種電機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)價(jià)格比較便宜，控制精度相對(duì)于伺服電機(jī)來說要低一點(diǎn)，私服電機(jī)價(jià)格非常昂貴，但是整體的精度方面會(huì)比步進(jìn)電機(jī)好很多，綜合考慮我們的設(shè)備對(duì)于精度的要求并不是很高，而且我們目的也是對(duì)于成本的控制，所以決定使用步進(jìn)電機(jī)。3.2宮扇機(jī)床主要部位自動(dòng)化設(shè)計(jì)通過整體構(gòu)思確定了該自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)方案之后，本小節(jié)主要對(duì)一些主要的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)部分，整個(gè)生產(chǎn)流程做一個(gè)相對(duì)詳細(xì)的陳述，在本論文所設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)備主要由幾部分組成，1.古扇子布料的整個(gè)運(yùn)輸過程，2.古扇子的切布加膠初步貼布機(jī)構(gòu)，3.后工序壓平布料機(jī)構(gòu)。3.2.1宮扇機(jī)床布料整個(gè)運(yùn)輸過程圖3布料的整個(gè)運(yùn)輸過程Fig3Theentiretransportprocessofthefabric圖中紅色部分為布料的運(yùn)輸過程，整個(gè)過程由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)組合完成，布料從設(shè)備右側(cè)輸出處安裝有輸出電機(jī)，布料經(jīng)過輸出電機(jī)后，經(jīng)過幾次滾輪的運(yùn)輸，然后經(jīng)過使用后到達(dá)操作桌面底下的回收機(jī)構(gòu)，回收機(jī)構(gòu)也同樣帶有步進(jìn)電機(jī)，供收集使用后的布料用，在整個(gè)布料的運(yùn)輸過程中，在調(diào)節(jié)的時(shí)候我們應(yīng)該注意保持布料的平整，布料的松緊度適中，不宜過送也不宜過緊，過松過緊都會(huì)產(chǎn)生卡布或者斷布的現(xiàn)象。3.2.2宮扇機(jī)床切布加膠初步貼布機(jī)構(gòu)圖4切布機(jī)構(gòu)Fig4Cuttingmechanism上圖為本設(shè)計(jì)的切布機(jī)構(gòu)，它的基本組成有幾個(gè)部分，首先是綠色本體切刀部分，由于切刀使用頻率比較高，而且切布對(duì)于切刀的剛度也有一定要的要求，本設(shè)計(jì)所是使用的切刀材料為A3鋼并且熱處理至布氏硬度50以上，然后切刀固定在齒條上，齒條與側(cè)面安裝的齒輪有嚙合，齒輪安裝在支架上，切刀底下安裝有直線電機(jī)，本設(shè)計(jì)采用的直線電機(jī)為24V直流電機(jī)，因?yàn)榍械妒鞘褂眠^程中并不需要很大的力去完成整個(gè)動(dòng)作就可以達(dá)到我們的目的，所以我們不需要太大功率的電機(jī)或者交流電機(jī)，其本機(jī)構(gòu)的主要功能為：當(dāng)古扇子把柄在鏈條上運(yùn)輸?shù)角械墩戏綍r(shí)，把柄停留在切刀上方，切刀主體下方的電機(jī)開始運(yùn)行，直線電機(jī)推動(dòng)切刀本體部分，切刀本體沿著兩側(cè)齒輪齒條的作用垂直向上運(yùn)動(dòng)，直到切斷布料為止，切刀本體垂直運(yùn)動(dòng)的距離可以通過我們的電子部分去控制，當(dāng)切刀把布料切斷后垂直向下運(yùn)動(dòng)，回到初始位置，等待這下一個(gè)把柄的到來然后繼續(xù)旋環(huán)的工作。3.2.3宮扇機(jī)床布料壓平機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖5布料壓平結(jié)構(gòu)圖Fig5Distributionflatteningstructure如上圖所示，布料壓平結(jié)構(gòu)主要由幾部分組成，1.灰色本體部分，此部分主要的作用是支撐著整個(gè)古扇子的手把柄，壓平主動(dòng)力主要由小型直線電機(jī)完成，考慮到在按壓布料時(shí)需要的力不大，畢竟在前工序粘貼澆水后布料已經(jīng)和把柄有一定的粘合，此工序只需要把布料外圍沒有包住把柄鐵絲部分圈進(jìn)去即可，壓平部分結(jié)構(gòu)主要如圖淺紫色L型件，考慮到澆水的粘性，壓平L型構(gòu)件才用304不銹鋼加工件制作，304不銹鋼在加工后表面高拋光，以及表面鍍鉻處理后不容易粘合澆水，在按壓時(shí)候很好的解決了澆水粘在壓平L型件上把整個(gè)扇子帶起來的不良影響，304不銹鋼的屈服應(yīng)力，屈服強(qiáng)度也比普通的Q235要大很多，工作也比較穩(wěn)定實(shí)用，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，符合我們多次使用沒有變形，沒有被磨損的要求，可以重復(fù)多次利用，整個(gè)布料壓平結(jié)構(gòu)部分安裝于鏈條下方，在前工序切布初步貼好膠水后，在默認(rèn)狀態(tài)下，壓平結(jié)構(gòu)處于打開狀態(tài)，古扇子經(jīng)過鏈條傳動(dòng)輸送到壓平結(jié)構(gòu)的上方，經(jīng)過定位器對(duì)扇子位置進(jìn)行定位，使得扇子正好停留在壓平機(jī)構(gòu)正上方，壓平機(jī)構(gòu)在PLC控制系統(tǒng)的控制下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，電機(jī)推桿推力作用下推動(dòng)連接部分的壓平結(jié)構(gòu)，即上圖中淡紫色機(jī)構(gòu)件，從而使得壓平結(jié)構(gòu)件壓平扇子中張開的布料，最終達(dá)到我們壓平的目的。此時(shí)我們已經(jīng)對(duì)整個(gè)設(shè)備主要的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部位已經(jīng)全部介紹完，通過以上幾個(gè)小結(jié)的介紹，我們基本上了解了整臺(tái)設(shè)備的工作流程，以及各個(gè)關(guān)鍵部位的工作原理以及工作流程。3.3配件的選擇以及優(yōu)缺點(diǎn)在上面章節(jié)已經(jīng)介紹本論文中幾個(gè)主要的機(jī)構(gòu)工作流程，接下來大概介紹下幾個(gè)關(guān)鍵配件，首先就是電機(jī)，電機(jī)是為一臺(tái)設(shè)備提供主動(dòng)力的主要來源，經(jīng)過查閱不少資料，在工業(yè)設(shè)備電機(jī)選擇方面也是多種多樣，一般一些傳動(dòng)力不是很大的自動(dòng)化設(shè)備都會(huì)采用直流步進(jìn)電機(jī)(本畢設(shè)用到的電機(jī)為HTS57H5630)，伺服電機(jī)，如果是在一些比較大型的設(shè)備中，例如礦山機(jī)械，戶外重型機(jī)械中一般會(huì)使用到三相交流無刷電機(jī)，三相交流電機(jī)，這些電機(jī)能提供很大的扭矩以及很大動(dòng)力，在這幾類電機(jī)中，步進(jìn)電機(jī)，私服電機(jī)提供的一般都是比較小扭矩，低功率的設(shè)備，噪音小等特點(diǎn)，本論文設(shè)計(jì)的設(shè)備用到的就是此類電機(jī)，三相交流無刷電機(jī)，三相交流電機(jī)能提供巨大動(dòng)力，在一些高功率，對(duì)于噪音影響不大的環(huán)境可以使用，在一些戶外大型設(shè)備，還有一些需要大功率大設(shè)備經(jīng)常會(huì)使用到。另外一個(gè)是直線推桿電機(jī)使用，在切布機(jī)構(gòu)上，直線推桿電機(jī)（使用PXTL)主要的作用就是控制一個(gè)機(jī)構(gòu)在某一個(gè)平面內(nèi)來回運(yùn)動(dòng)，本論文中切布機(jī)構(gòu)正是這樣的一個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，在兩邊齒條齒輪為導(dǎo)向的作用下，直線推桿電機(jī)提供動(dòng)力，讓整個(gè)切布機(jī)構(gòu)可以在齒條齒輪所在的平面內(nèi)來回運(yùn)動(dòng)。在設(shè)計(jì)過程中，在這個(gè)結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)了幾個(gè)方案，其中之一就是現(xiàn)在的方案，另外一個(gè)方案是兩側(cè)導(dǎo)軌導(dǎo)向作用，中間齒條齒輪連接，然后驅(qū)動(dòng)齒輪，還有另外一個(gè)方案是氣缸代替現(xiàn)有的直線電機(jī)推桿，綜合考慮后推桿電機(jī)和齒輪齒條是性價(jià)比最高的，導(dǎo)軌加齒輪齒條的方案在安裝上以及后期的售后相對(duì)比較復(fù)雜，而且導(dǎo)軌的價(jià)格也比較昂貴，方案三是用氣缸代替現(xiàn)有的直線推桿電機(jī)，這個(gè)方案在控制上會(huì)相對(duì)復(fù)雜很多，而且由于是氣壓驅(qū)動(dòng)，必須配備空壓機(jī)，這個(gè)無形中增加了設(shè)備的成本，所以綜合考慮后使用現(xiàn)有方案。

4宮扇機(jī)床完整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析以及校核4.1宮扇機(jī)床底架的設(shè)計(jì)分析圖6設(shè)備底架結(jié)構(gòu)Fig6Equipmentunderframestructure在本設(shè)計(jì)中，整個(gè)設(shè)備的底架部分初步方案有兩個(gè)，一個(gè)是使用現(xiàn)成的鋁型材裝配而成，另外一種方案是使用方鋼焊接而成，在這兩種選擇方面，從整個(gè)架子的強(qiáng)度來說，兩個(gè)方案都都可以實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過初步的計(jì)算，整個(gè)支撐架上面的重量大概40kg左右，在兩個(gè)方案的使用材料上，鋁型材可以使用4040型的鋁合金裝配來實(shí)現(xiàn)，在使用方鋼焊接方案時(shí)候可以使用偏小一點(diǎn)30方鋼即可，兩者的使用上也是各有優(yōu)缺點(diǎn)，首先就是在價(jià)格方面并沒有很大的區(qū)別，主要在于安裝方面，使用鋁型材在安裝時(shí)候比較麻煩，對(duì)于工人的安裝工作量比較大，安裝過程中也會(huì)有各種問題需要解決，例如整個(gè)底架的裝配水平度問題，安裝順序等問題都比較繁瑣，然而在使用焊接方案生產(chǎn)時(shí)候會(huì)很好把以上鋁型材安裝問題解決掉，焊接過程中我們只是對(duì)焊接工藝嚴(yán)格把控即可，督促焊接廠使用工裝，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙執(zhí)行。4.2宮扇機(jī)床布料輸出軸設(shè)計(jì)計(jì)算分析圖7布料輸出軸圖Fig7Distributionoutputaxis根據(jù)軸在工作中的作用，軸的安裝總體結(jié)構(gòu)完全在于軸在車床機(jī)械結(jié)構(gòu)中的方位和安裝辦法，如果要在軸上面安裝零件，那么它應(yīng)該具備以下幾個(gè)條件：零件的尺寸還有類型；軸上的零件應(yīng)該符合布局的合理性；方便提高軸的剛度以及強(qiáng)度。軸上的零件必須有非常合理的布局還要有準(zhǔn)確的工作位置，以便于拆卸和調(diào)整，軸還應(yīng)該具有方便加工的可加工性。4.2.1軸的組成軸毛坯通常由圓形鋼經(jīng)過焊接再加以鍛造而成的，軸的三個(gè)組成部分：軸頸；軸頭；軸體。這三個(gè)部分是軸的三個(gè)重要組成部分。如果要在軸頸上安裝許多的滾動(dòng)軸承時(shí)，要以滾動(dòng)軸承的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)尺寸為依據(jù)來選擇直徑的合理尺寸，然后再參考規(guī)定選擇合理的尺寸公差以及表面粗糙度，在完成以上工作以后，確定軸身的尺寸，軸頸要與軸頭的尺寸要很合理，不然的話橫截面積就會(huì)與標(biāo)準(zhǔn)間出入太大。4.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟焊接設(shè)計(jì)中常采用以下幾個(gè)設(shè)計(jì)步驟（1）徹底搞明白軸的工作情況，選定軸上零件的裝配方式和軸在機(jī)器中怎么樣進(jìn)行安裝。（2）計(jì)算軸上的近似負(fù)載，估計(jì)軸的大概直徑，并測(cè)量軸的徑向尺寸。（3）計(jì)算軸受到的應(yīng)力，進(jìn)一步確定軸在安裝過程中是否符合要求。（4）軸向尺寸的確定：根據(jù)軸上零件的位置，長(zhǎng)度，還有形狀和支撐結(jié)構(gòu)來確定，來保證準(zhǔn)確測(cè)出軸的徑向直徑。4.2.3零件在軸上安裝要確保零件在軸上的穩(wěn)定可靠的工作，零件在軸上一定要確保是在準(zhǔn)確的位置上工作，零件在軸上的定位和固定都必須精確。（1）零件在軸上的軸向定位和固定一般來說軸的軸向定位和固定有很多的結(jié)構(gòu)與組合，比如軸肩；擋圈；套筒；錐端軸頭等，定位軸肩和和非定位軸間是軸肩的兩種形式，定位軸間雖然結(jié)構(gòu)非常可靠，但一旦桿體的直徑增大以后，應(yīng)力就全部集中在了軸肩上，太大的應(yīng)力不利于加工的開展，所以，使用定位軸肩而不增大軸的軸距和比較大的軸向力，定位軸肩的高度一般為3-6mm，滾動(dòng)軸承的定位軸肩應(yīng)該和滾動(dòng)軸的高度一致。（2）零件在軸上的周向定位和固定同一軸上的鍵槽設(shè)計(jì)應(yīng)排列在一條直線上，例如，當(dāng)軸直徑的大小沒有太大差異時(shí)，最好為同一軸上的鍵選擇相同的鍵寬度。4.2.4軸的強(qiáng)度計(jì)算（1）扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)軸的轉(zhuǎn)矩的大小，通過計(jì)算切應(yīng)力來建立軸的強(qiáng)度條件。強(qiáng)度條件為：（1）T——軸所傳遞的扭矩，Wr——軸抗扭截面模量，對(duì)實(shí)心軸軸的直徑：mmP——軸所傳遞的功率（kw）n——軸的轉(zhuǎn)速（r/min）;[τ]——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（Mpa）。C——與材料有關(guān)的系數(shù)。當(dāng)軸所受彎矩較大時(shí)，C值宜取較大值，反之相反。（2）彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)強(qiáng)度理論，合成了軸的彎矩和扭矩。合成后由等效彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力用作軸的應(yīng)力。對(duì)于影響軸疲勞強(qiáng)度的其他因素，可考慮采用減少所需應(yīng)力的方法。建立了軸的強(qiáng)度分析部分，即通過彎曲和扭轉(zhuǎn)的組合來計(jì)算軸的強(qiáng)度。具體計(jì)算步驟如下：根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)，確定外力作用點(diǎn)，大小，方向和支點(diǎn)位置，畫出軸的應(yīng)力計(jì)算圖，確定坐標(biāo)系，分解外力分為水平和垂直內(nèi)部組件，并計(jì)算水平和垂直平面的反作用力，繪制水平面、垂直平面的彎矩MX、MY圖。按照強(qiáng)度理論求出當(dāng)量彎矩Me，繪制當(dāng)量彎矩圖；式中α是根據(jù)轉(zhuǎn)矩性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù)。對(duì)于不變的轉(zhuǎn)矩，??；對(duì)于脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，??；對(duì)于對(duì)稱循環(huán)的轉(zhuǎn)矩，取α=1。實(shí)際設(shè)計(jì)中，常按脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算。確定危險(xiǎn)截面，校核危險(xiǎn)截面軸徑?；颍?）W——軸的抗彎截面模量；[σ-1b]——許用彎曲應(yīng)力（3）疲勞強(qiáng)度精確（安全系數(shù)強(qiáng)度）校核計(jì)算計(jì)算疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)S：彎矩作用下的安全系數(shù)為Sσ：轉(zhuǎn)矩作用下的安全系數(shù)為Sτ：kN——壽命系數(shù)；σ-1、τ-1——對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)材料的彎曲疲勞限和扭轉(zhuǎn)疲勞限；kσ、kτ——彎曲和扭轉(zhuǎn)式的應(yīng)力集中系數(shù);β——為表面質(zhì)量系數(shù)；εσ、ετ——尺寸系數(shù)；σm、τm——平均應(yīng)力；、σ0、τ0——脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力時(shí)材料的彎曲疲勞極限和扭轉(zhuǎn)疲勞極限。（4）校核疲勞強(qiáng)度：S≥[S]，[S]——許用安全系數(shù)。（5）靜強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于運(yùn)行過程中瞬時(shí)過載較大或應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱嚴(yán)重的軸，在實(shí)踐中及時(shí)作用在軸上的峰值載荷在實(shí)踐中是短暫的，很少發(fā)生，這不足以引起疲勞損傷，但會(huì)導(dǎo)致塑性變形軸變形。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)檢查靜強(qiáng)度，（6）按彎扭合成校核：強(qiáng)度條件為：式中：σ0=M/W,τ0=T/Wt;對(duì)于實(shí)心圓軸，σ0=10M/d3,τ0=5T/d3,代入上式可得或（3）式中：Me0——靜強(qiáng)度當(dāng)量彎矩；[σ0]——靜強(qiáng)度許用應(yīng)力計(jì)算時(shí)M和T應(yīng)取最大載荷的數(shù)值。許用應(yīng)力取[σ]=σs/S。σs為材料的屈服極限，S為安全系數(shù)，其值根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。當(dāng)載荷或應(yīng)力不能精確計(jì)算，材料性能無把握時(shí)，上述S值應(yīng)增大20%~50%。4.2.5軸的剛度計(jì)算（1）彎曲剛度計(jì)算進(jìn)行軸的彎曲剛度計(jì)算時(shí)，通常按材料力學(xué)的方法計(jì)算撓度和偏轉(zhuǎn)角，常用的有當(dāng)量軸徑法和能量法。（2）當(dāng)量軸徑法適用于軸的各段直徑相差較小且只需作近似計(jì)算的場(chǎng)合。它是通過將階梯軸轉(zhuǎn)化為等效光軸后求等效軸的彎曲變形。等效光軸的直徑為：（4）式中：di——階梯軸的第i段直徑(i=1~n,n為段數(shù))；li為階梯軸的第I段長(zhǎng)度。若作用于光軸的載荷F位于支承跨矩L的中間位置時(shí)，則軸在該處的撓度y和支承處的偏轉(zhuǎn)角θ分別為：，式中：E——材料的彈性模量(N/mm2)；I——光軸剖面的慣性矩，(mm4)（3）能量法適用于更精確地計(jì)算階梯軸的彎曲剛度。它是在分析軸的外力引起的變形能量的基礎(chǔ)上，采用材料力學(xué)方法對(duì)軸的變形進(jìn)行分析，（4）扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算軸受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，對(duì)于鋼制實(shí)心階梯軸，其扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算式為：（rad）（5）式中：G——材料的剪切彈性模量，鋼的G=81000N/mm；Ti、li、di分別為第i段軸所受的轉(zhuǎn)矩（N.mm）、長(zhǎng)度(mm)和直徑(mm)。4.2.6提高軸的疲勞強(qiáng)度和剛度的措施在設(shè)計(jì)過程中，除了合理的材料選擇外，還可以從結(jié)構(gòu)布置和技術(shù)等方面想辦法來提高軸的承載能力（1）分析軸上零件特點(diǎn)，減小軸受載荷根據(jù)傳動(dòng)部件安裝在軸上的情況，合理的布置和合理的設(shè)計(jì)可以減輕軸的負(fù)荷。對(duì)于受到彎矩和轉(zhuǎn)矩共同作用的旋轉(zhuǎn)軸，可以改善軸的結(jié)構(gòu)以及軸上的零件，以減輕軸的負(fù)荷。（2）改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)，減少應(yīng)力集中為避免軸的截面尺寸發(fā)生較大變化，采用了較大的過渡圓角半徑。當(dāng)裝配部分的倒角很小時(shí)，可以使用內(nèi)凹圓角或隔離環(huán)。螺紋切勿在軸的承重段中盡可能割斷；在可能的情況下，應(yīng)適當(dāng)?shù)胤潘闪慵c軸之間的配合，并應(yīng)在輪轂或輪轂配合部分兩端的軸上增加卸荷槽，以減少過盈配合應(yīng)力集中等，（3）改進(jìn)軸的表面質(zhì)量，提高軸的疲勞強(qiáng)度減小表面及圓角處的表面粗糙度；對(duì)零件進(jìn)行表面淬火、滲氮、滲碳、碳氮共滲等處理；通過對(duì)零件表面進(jìn)行滾壓或噴丸處理，可以顯著提高軸的承載能力。（4）采用空心軸，減輕質(zhì)量，提高強(qiáng)度和剛度（內(nèi)徑d0/外徑d）為0.6的空心軸與直徑為d的實(shí)心軸相比，空心軸的剖面模量減少13%，質(zhì)量減少36%；d0/d仍為0.6的空心軸與同質(zhì)量的實(shí)心軸相比，剖面模量可增加1.7倍。4.3鏈條傳動(dòng)計(jì)算設(shè)計(jì)要求：（1）鏈輪傳遞的功率P=8.82×0.98×0.6=5.18Kw,主動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速：800rpm。從動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)速要求為800rpm，確定鏈輪齒數(shù)，確定鏈輪齒數(shù)和：考慮到安裝尺寸和空間位置，選取小鏈輪齒數(shù)=17，大鏈輪齒數(shù)=17，修正功率：，：工況系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第5版第2卷（以下未注明參數(shù)出處的均為本手冊(cè)）表6.2-8（P6-102）取=1.7；：小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，===2.545；=5.18×1.7×2.545=22.41Kw，選取鏈條節(jié)距p:，根據(jù)修正功率和小鏈輪的轉(zhuǎn)速由圖6.2-2（P6-100）可選取節(jié)距p為8A，初定中心距，根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)要求確定=1200mm.，鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)，，==0.101=61.9（6）將圓整，取=62。故鏈條長(zhǎng)度==0.98425，確定實(shí)際中心距，理論中心距=，式中==53,故=420.657，△，△=（0.002~0.004）=0.84~1.68，取△=1.157。故△=420.657-1.157=419.5鏈速：==2.39m/s（7）有效圓周力F：=2167N（8）作用于軸上接力:=3868N滾子鏈的靜強(qiáng)度計(jì)算：≥（9）：靜強(qiáng)度安全系數(shù)；：許用安全系數(shù)；：鏈條極限拉伸載荷，由表6.2-2得=43.6kN，:工況系數(shù)，查表6.2-8取=2.1，:離心力引起的接力，因＜4m/s,故可忽略不計(jì)。：懸垂拉力，由圖6.2-7，在和中取大者，==30×2×419.5=2517N，==2517N，因此對(duì)鏈輪傳動(dòng)為垂直布置，故=2517。=6.16，取=6，因＞，故滾子鏈安全。4.4切布結(jié)構(gòu)部齒輪齒條的計(jì)算對(duì)齒輪齒條傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，其中齒輪的設(shè)計(jì)需要依據(jù)參數(shù)的確定，通過對(duì)齒面接觸應(yīng)力、齒根彎曲應(yīng)力的計(jì)算來校核其強(qiáng)度，從而確定具體尺寸。同時(shí)也要對(duì)齒條進(jìn)行強(qiáng)度校核[10]。主要設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇齒輪主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表1。表1齒輪參數(shù)Table1GearParameters名稱代號(hào)數(shù)值模數(shù)m2齒數(shù)z36壓力角a20°齒頂高系數(shù)1頂隙系數(shù)0.25（2）齒輪齒條參數(shù)的計(jì)算齒輪的計(jì)算過程如下：（10）齒條的計(jì)算過程如下：（11）其中：——齒頂高系數(shù)（=1）；——頂隙系數(shù)（=0.25）；全齒高h(yuǎn)等于4.5mm，齒距P=Πm=3.142=6.28=2e=2s。按齒根彎曲強(qiáng)度進(jìn)行疲勞校核：（12）式中，為計(jì)算載荷系數(shù)；——使用系數(shù)，=1.0；——?jiǎng)虞d荷系數(shù)，=1.2；——齒間載荷分配系數(shù)，=1.0；——齒向載荷分配系數(shù)，=1.4?！饼X輪的齒形系數(shù)，查取=2.72；——直齒輪的應(yīng)力校正系數(shù)，=1.57；——螺旋角影響系數(shù)，=0.7；——斷面重合度，=1.211；——齒寬，=40mm。（13）因?yàn)辇X輪材料用45號(hào)鋼，根據(jù)手冊(cè)查得：[]=330MPa，可以看出符合設(shè)計(jì)要求。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核：（14）式中：——區(qū)域系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)取=2.6；——彈性影響系數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)取=188；——齒面接觸允許系數(shù)，=650～700MPa；u——泊松比，夾布塑料的泊松比為0.5，其余材料的泊松比均為0.3。（15）以上是齒輪齒條的強(qiáng)度校核計(jì)算設(shè)計(jì)經(jīng)過對(duì)進(jìn)步結(jié)構(gòu)的軸設(shè)計(jì)分析，以及扇子運(yùn)輸過程中的鏈條鏈輪計(jì)算分析和切刀部分齒輪齒條的計(jì)算分析皆符合我們的設(shè)計(jì)要求。5結(jié)論當(dāng)今科學(xué)技術(shù)正在高速發(fā)展，車床的用途也越來越廣泛。經(jīng)過了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的磨練，我也更加明白了大學(xué)四年所學(xué)課程的意義，在學(xué)的時(shí)候感覺非常的分散，而在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我也重新溫習(xí)了之前學(xué)過的課程，比如機(jī)械原理，機(jī)械制造等相關(guān)課程，將分散的知識(shí)重新整合到了一起，讓我受益匪淺，而且我也把書本上的知識(shí)與我大學(xué)四年所參加的實(shí)習(xí)有機(jī)的結(jié)合在了一起，使自身的能力得到了很大的鍛煉，也算是對(duì)自己大學(xué)四年的一個(gè)總結(jié)。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我對(duì)車床加工設(shè)備有了全新的理解，也讓我對(duì)機(jī)械車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)有了更深的了解，對(duì)選材方面也有了更深的體會(huì)。尤其在校核的過程中，看似很復(fù)雜的東西只要保持耐心查閱足夠多的資料，再難的東西也會(huì)被我一步步攻克，找到思路，由于查閱了很多資料，也使得我在機(jī)械設(shè)計(jì)車床這方面的不足也得到了很好的補(bǔ)充，這對(duì)于我即將走向社會(huì)，從事有關(guān)職業(yè)崗位打下了良好的基礎(chǔ)，同時(shí)也增添了我的自信心，讓我對(duì)未來充滿希望。參考文獻(xiàn)[1]李幼涵.機(jī)器設(shè)計(jì)中伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的選型[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社.2012[2]顏嘉男.伺服電機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M].北京科學(xué)出版社.2010

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