機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）抬包清理機(jī)床設(shè)計(jì)【全套圖紙SW三維優(yōu)】

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）題 目：抬包清理機(jī)床設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：0604103505專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化班 級(jí)：機(jī)06-5班指導(dǎo)教師： 抬包清理機(jī)床設(shè)計(jì)摘 要隨著鋁工業(yè)的飛速發(fā)展,電解鋁工業(yè)對現(xiàn)代化技術(shù)裝備的需求日益迫切。而我國傳統(tǒng)的清理電解鋁用鋁包的清理均采用人工清理的方法,工作條件差,工作量大,勞動(dòng)強(qiáng)度高,工作效率低,清理周期長。應(yīng)本著降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、改善工作環(huán)境、提高生產(chǎn)效率的目的,特別是結(jié)合我國電解鋁廠的實(shí)際情況,應(yīng)用當(dāng)今先進(jìn)技術(shù),設(shè)計(jì)制造出了第一臺(tái)鋁包清理機(jī);鋁包清理安裝在電解鋁廠鑄錠車間,用于清除液態(tài)金屬鋁出鋁抬包中的鋁渣和沉淀物,實(shí)現(xiàn)鋁包清理機(jī)

2、械化;目前首臺(tái)鋁包清理機(jī)樣機(jī)已經(jīng)制造完成,正處工業(yè)試驗(yàn)階段。關(guān)鍵詞:鋁包清理機(jī);機(jī)械結(jié)構(gòu)ladle cleaning machine tool designabstractalong wit h the fast development of aluminum indust ry t he elect rolytic aluminum indust ry de2mands urgently t he modernization technical equipment . but t he t raditional cleaning up aluminum clad was done by ha

3、nds , t he working condition was bad , t he workload was big , t he labor intensity was high ,t he working efficiency was low , t he cleaning up cycle was long. to reduce t he worker labor intensity , to improve working conditions and to enhance production efficiency , specially according to the act

4、ual sit uationof t he elect rolysis aluminum plant s in china , our company has applied the vanguard technology designing and manufacturing a fir st aluminum - clad cleaning machine. the aluminum - clad cleaning machine has been installed in t he aluminum ingot casting workshop , used to clean up al

5、uminum dregs and deposit s lef t in t he aluminum - clad , which realized aluminum - clad cleaning up in mechanization ; at present the fir stprototype of aluminum - clad cleaning machine has already been made and now placed in indust rial testingstage.key words :aluminum - clad cleaning machine ;me

6、chanical st ruct ure目 錄摘 要i第一章 引 言31.1 吸鋁真空抬包的研制與開發(fā)31.1.1 吸鋁抬包制造的技術(shù)難點(diǎn)41.1.2 鋁水抬包在生產(chǎn)中的問題51.1.3 抬包清理國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r51.2 抬包清洗機(jī)床總體設(shè)計(jì)要求6第二章 設(shè)計(jì)思路與分析8第三章 固定機(jī)座的外形及參數(shù)設(shè)計(jì)93.1 工作臺(tái)部分外形參數(shù)的設(shè)計(jì)93.1.1 擋板及肋的尺寸設(shè)計(jì)93.1.2 v型鐵的設(shè)計(jì)參數(shù)93.2 主機(jī)部分的設(shè)計(jì)103.2.1 導(dǎo)軌的參數(shù)設(shè)計(jì)103.2.2 導(dǎo)軌機(jī)架的設(shè)計(jì)10第四章 夾緊裝置的參數(shù)設(shè)計(jì)134.1 夾緊液壓缸的選擇134.1.1 確定液壓缸結(jié)構(gòu)類型和各部分的連接形式134.

7、1.2 液壓缸基本參數(shù)的計(jì)算13第五章 銑刀裝置的參數(shù)設(shè)計(jì)175.1.1 銑刀盤的參數(shù)計(jì)算175.1.2 連接法蘭的選擇185.1.3 刀桿軸的尺寸確定185.1.4 滾動(dòng)軸承及軸承座的選擇195.2 鍵的選擇和強(qiáng)度計(jì)算27第六章 主機(jī)小車的參數(shù)設(shè)計(jì)286.1 減速器的設(shè)計(jì)及選用286.1.1分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比286.1.2傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算286.1.3齒輪的計(jì)算286.1.4減速器的選取316.2 、聯(lián)軸器的選擇336.2.1 刀桿、低速軸之間的聯(lián)軸器的選擇336.2.2減速器高速軸與馬達(dá)之間的聯(lián)軸器346.3 液壓馬達(dá)的選擇366.4 主機(jī)小車車身尺寸的確定39第七章 進(jìn)給裝

8、置的設(shè)計(jì)40第八章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)42參考文獻(xiàn)44第一章 引 言1.1 吸鋁真空抬包的研制與開發(fā)真空抬包是電解鋁冶煉過程中的一個(gè)重要設(shè)備，其主要功能是將電解槽中的電解鋁液吸出并倒運(yùn)至混合爐。在其結(jié)構(gòu)上分為小型和大型。小型吸鋁真空抬包在外形上一般為普通傾注式錐桶形真空抬包，在結(jié)構(gòu)上可分為包體、人孔、吊架、吸鋁管、減速機(jī)及真空管等幾部分，其容重一般在2噸以下，體積小，減速機(jī)為手動(dòng)操作。小型抬包主要用于小型電解鋁廠，工作時(shí)直接采用負(fù)壓吸鋁，需要單獨(dú)配置一套真空系統(tǒng)，由于吸入空氣溫度較高，真空泵一般采用水環(huán)真空泵，設(shè)備配置價(jià)高，抬包的清渣、檢修及砌包襯均通過人孔進(jìn)行，極為不便，為提高使用效率，小型抬包

9、使用時(shí)往往需要大型敞口澆包配合使用，這樣會(huì)帶來鋁液熱量的損失。大型吸鋁真空抬包主要由包蓋、包體、包襯、吊架、人孔、快開蓋、噴射器、吸鋁管、減速機(jī)、電機(jī)等部件組成。其主要特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾方面：(1)外形為圓柱狀，方便制作、節(jié)省材料，與同體積錐桶形真空抬包相比，散熱面積小，有利于保溫。雖然錐桶形抬包比圓柱狀抬包更有利于清理熔渣及殘余鋁液，但對于大容積抬包清除殘?jiān)演^為方便。(2)采用茶壺式澆包的結(jié)構(gòu)形式，鋁液從包底澆出，熔渣被擋在包內(nèi)，撇渣效果好。(3)抬包帶包蓋，包蓋與包體采用活節(jié)螺栓連接，固定方便。包蓋與包底封頭采用平底封頭。抬包大修、清渣、砌包襯均可開蓋進(jìn)行，十分方便。考慮到抬包的少量清渣、

10、日常檢修以及解決抬包在使用間歇中自身散熱的問題，在包蓋上設(shè)立了人孔。(4)包嘴蓋設(shè)計(jì)成快開的結(jié)構(gòu)形式，包嘴蓋與包口管鉸接，并采用偏心自鎖機(jī)構(gòu)來控制包嘴蓋的開啟與關(guān)閉，使用安全方便。(5)采用噴射器利用壓縮空氣抽真空吸鋁?？紤]到電解槽工作時(shí)，打殼下料、母線提升等工序均采用壓縮空氣工作，因此可與電解槽共用一個(gè)氣源，減少設(shè)備配置噴射器由工作噴嘴、負(fù)壓室、擴(kuò)壓管、接收室、消聲器等組成，壓縮空氣通過收縮的噴嘴后，在負(fù)壓室內(nèi)形成一束高速射流，吸卷負(fù)壓室內(nèi)的空氣一起進(jìn)入擴(kuò)壓管，在擴(kuò)壓管內(nèi)減速擴(kuò)壓后進(jìn)入接收室，最后在接收內(nèi)消音后排出至大氣。(6)減速機(jī)是抬包的傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，由于抬包容積的增大，自重及盛鋁量均增大，

11、抬包的傾轉(zhuǎn)力矩增大，手動(dòng)傾轉(zhuǎn)費(fèi)力、效率低而且不安全，該減速機(jī)在結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)為手動(dòng)與電動(dòng)均可，正常操作為電動(dòng)，手動(dòng)為檢修和突發(fā)事故時(shí)用，手動(dòng)與電動(dòng)的切換采用爪式離合器，切換迅速方便，安全可靠。該減速機(jī)電動(dòng)為三級(jí)蝸輪蝸桿減速，手動(dòng)為兩級(jí)蝸輪蝸桿減速，減速比大。1.1.1 吸鋁抬包制造的技術(shù)難點(diǎn)吸鋁抬包制造的技術(shù)難點(diǎn)有以下幾方面：(1)包蓋與包體的密封及防變形措施。對于大型吸鋁真空抬包，包體直徑較大，包蓋與包體法蘭采用凸凹止口密封，密封件為石棉盤根。由于包蓋與包體受熱不均以及包體在起吊時(shí)的受力不均，容易導(dǎo)致包蓋與包體法蘭止口錯(cuò)位，從而引起密封不嚴(yán)。對于這個(gè)問題，一方面要加強(qiáng)包體與包蓋強(qiáng)度，包體與包蓋

12、均需加筋，采用厚法蘭。另一方面要采用合理的密封方式，可將包蓋法蘭嵌入至包體法蘭內(nèi)，形成雙重止口密封，一旦小止口密封失效，可啟用大止口密封。(2)包襯及吸鋁管使用壽命。對于小型吸鋁真空抬包，由于其直徑小、高度低，采用耐火磚砌包襯，其強(qiáng)度足可滿足其使用壽命，對于大型吸鋁真空抬包，由于其容積大，包襯必需采用澆注料整體澆注，其強(qiáng)度才可滿足使用壽命。吸鋁管屬耗損件，為提高其使用壽命，可采用耐溫900 以上的耐熱鐵鑄造，并需進(jìn)行熱處理，耐熱鐵材質(zhì)中si含量不可過高，以防止和電解槽中的氟化鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響吸鋁管使用壽命。(3)轉(zhuǎn)軸位置的確定及傾轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算。對于大型吸鋁真空抬包，由于采用電動(dòng)操作，從操作

13、安全的觀點(diǎn)出發(fā)，轉(zhuǎn)軸位置應(yīng)高于空包和滿包的重心。抬包傾轉(zhuǎn)力矩包括空抬包包體所引起的轉(zhuǎn)矩，以及在澆注過程中由于鋁液不斷傾出，余留在抬包內(nèi)的鋁液所引起的轉(zhuǎn)矩，此外還有轉(zhuǎn)軸與其軸頸的摩擦力矩，三者均為轉(zhuǎn)角的函數(shù)。用分析計(jì)算求轉(zhuǎn)矩比較復(fù)雜，采用計(jì)算機(jī)編程可方便求得。1.1.2 鋁水抬包在生產(chǎn)中的問題鋁水抬包是電解鋁廠必不可少的鋁液運(yùn)輸容器。而鋁水抬包的鋁渣清理是擺在廠家面前的一個(gè)嚴(yán)峻的問題。鋁廠在每天出鋁后都要對抬包進(jìn)行徹底清理。對于年產(chǎn)量10萬噸左右的中型鋁廠每天至少有12個(gè)抬包進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。國內(nèi)絕大多數(shù)電解鋁廠都采用人工方法對抬包進(jìn)行清理，其方法是用鐵錘、鐵釬、風(fēng)鎬等簡單的勞動(dòng)工具對其進(jìn)行清理，工人勞

14、動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，通常2人一天清理一個(gè)抬包，而且抬包內(nèi)壁保溫材料經(jīng)常被破壞，效果不佳?？紤]到國內(nèi)那么多的電解鋁廠，每天的非必要的清理支出就是一個(gè)不菲的數(shù)目。1.1.3 抬包清理國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r丹江口鋁廠在97年曾引進(jìn)丹麥3噸抬包清理機(jī)一臺(tái)，雖然運(yùn)行幾年效果尚可，但維護(hù)費(fèi)用高昂，近來更由于設(shè)備老化，已經(jīng)停用。但是在國外，早已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了清理的自動(dòng)化，意大利thmormw technology公司開發(fā)出一種新型的有色金屬抬包自動(dòng)清理機(jī)，設(shè)備由專家組集體研制，并和鋁及其它有色金屬用戶合作對各種類型的抬包進(jìn)行了清理試驗(yàn)。這種新型的有色金屬抬包自動(dòng)清理機(jī)是一種特殊的銑床，可三維動(dòng)作，微機(jī)控制移動(dòng)，銑刀備有

15、可更換的齒在抬包內(nèi)側(cè)工作，清理粘在抬包內(nèi)側(cè)和底部的金屬渣.可用于圓柱型、圓錐型、橢圓型抬包。這家公司采用一種特殊控制程序驅(qū)動(dòng)和檢查銑刀的運(yùn)行，能達(dá)到徹底清理抬包的目的。該設(shè)備還能在更換耐火材料包襯時(shí)除去舊的耐火材料包襯，設(shè)備裝在一干凈防塵的柜里，前部份由一滑動(dòng)通道組成，易于開啟，后半部份在地面固定，抬包由天車運(yùn)送。整個(gè)清理工作完全自動(dòng)化，其主要特點(diǎn)是:投資成本低、清理周期短，易于使用，維護(hù)方便，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低，由于銑刀清理的動(dòng)作均勻，可延長耐火材料使用壽命，并清除了操作者工作區(qū)域的粉塵和噪音，由于清理過程完全自動(dòng)化，所以不需要很高的操作水平?；趪鴥?nèi)的市場對抬包清洗機(jī)床的急需和市場上該產(chǎn)品的

16、空白，沈陽冶金設(shè)備廠提出開發(fā)一種適應(yīng)5噸抬包清理的專用清理機(jī)床的想法，并委托我校進(jìn)行研制。要求這種專用清理機(jī)床技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率高、制造成本低、易于維護(hù)、整體動(dòng)、靜態(tài)性能好節(jié)省能源降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度造型美觀。1.2 抬包清洗機(jī)床總體設(shè)計(jì)要求機(jī)床是人類在長期生產(chǎn)實(shí)踐中不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)床設(shè)計(jì)思想也在不斷改進(jìn)、發(fā)展和完善。機(jī)床設(shè)計(jì)思想的主要內(nèi)容是，把實(shí)際問題簡化為模型，根據(jù)提供的數(shù)據(jù)和選定的目標(biāo)函數(shù)。一臺(tái)好的銑床應(yīng)具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn):l)良好的使用性能所有的動(dòng)作都要符合清理的工藝要求;運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)準(zhǔn)確，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能保證規(guī)定的

17、運(yùn)動(dòng)；可靠性高；使用維修方便，操作簡單安全。2)合理的技術(shù)性能指標(biāo)清理后的鋁包應(yīng)保證滿足客戶提出的要求。例如:清理后的抬未清理干凈等情況;具有一定的靈活性，能適應(yīng)一定范圍產(chǎn)品規(guī)格、品種變化的具有合理的自動(dòng)化程度。要根據(jù)需要和可能性來綜合考慮，的追求先進(jìn)性;貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化;結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，成本低;生產(chǎn)效率高、能耗少;節(jié)約材料。3)其他減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提倡綠色設(shè)計(jì)，講究技術(shù)美學(xué)，創(chuàng)造文明生產(chǎn)條件；留有發(fā)展的余地，需要改進(jìn)時(shí)而不致造成全機(jī)廢棄。第二章 設(shè)計(jì)思路與分析方案設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，是從質(zhì)的方面保證設(shè)計(jì)水平的重要步驟。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析，本機(jī)采用手動(dòng)按鈕控

18、制，可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)動(dòng)作的開?？刂?，并且操作方便。主要組成部分：1. 固定機(jī)座部分：主要實(shí)現(xiàn)抬包的固定，夾具的安裝，以及主機(jī)小車的支撐導(dǎo)向等作用2. 主機(jī)小車部分：作為軸承座、減速機(jī)以及液壓馬達(dá)的基礎(chǔ)裝置，以及小車整體在固定機(jī)座上的導(dǎo)軌的平移裝置3. 夾緊裝置：主要用于抬包的固定，采用液壓缸驅(qū)動(dòng)4. 銑刀裝置：包括銑刀頭、連接法蘭以及帶有葉片的銑刀桿裝置5. 進(jìn)給裝置：采用后置液壓缸進(jìn)給第三章 固定機(jī)座的外形及參數(shù)設(shè)計(jì)固定機(jī)座部分是整部設(shè)備的基礎(chǔ)部分,它分為工作臺(tái)部分和主機(jī)部分,分別用于夾緊裝置和主機(jī)部件的支撐固定工作臺(tái)部分用于夾緊裝置的固定。主機(jī)部分固定機(jī)座用于主機(jī)的固定,分為底座、軌道座、軌道

19、、機(jī)座連桿及機(jī)械限位裝置。3.1 工作臺(tái)部分外形參數(shù)的設(shè)計(jì)已知參數(shù)：空抬包重量3噸，內(nèi)徑1800，外徑2032，外形全高1310，抬包有效深度1200。根據(jù)所需，總體長度為7550mm，寬度為3514mm，高度為100mm，底座的固定方式采用地腳螺栓固定。3.1.1 擋板及肋的尺寸設(shè)計(jì) 根據(jù)需要，擋板長度2000mm，高度1000mm，厚度100mm。材料為ht200所以，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，肋的厚度：0.8s=0.8100=80mm（s為壁厚，即擋板的厚度）肋的高度：500mm。材料選擇ht2003.1.2 v型鐵的設(shè)計(jì)參數(shù)在這里，v型鐵的主要用途是固定抬包的位置，以及通過適當(dāng)添加墊板來調(diào)整抬

20、包的中心高度。根據(jù)抬包的外形尺寸，v型鐵總高度定位500mm，厚度為100mm。材料選擇為ht200固定采用地腳螺栓固定。地腳螺釘選擇為m16，長度為80mm。3.2 主機(jī)部分的設(shè)計(jì)3.2.1 導(dǎo)軌的參數(shù)設(shè)計(jì)鑒于為了實(shí)現(xiàn)主機(jī)小車的直線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌選擇常用的機(jī)床導(dǎo)軌設(shè)計(jì)方案，及采用燕尾形滑動(dòng)導(dǎo)軌，此形式的導(dǎo)軌有點(diǎn)在于機(jī)構(gòu)簡單，維修方便，普遍應(yīng)用于大型機(jī)床、冶金設(shè)備。通過機(jī)械設(shè)計(jì)手冊介紹，選擇的燕尾形導(dǎo)軌的形狀如下圖所示：其中b為斜鑲條小段厚度，滑座及鑲條斜度k為1:50；1:100，鑲條法向斜度垂直與550方向的斜度k：1.82:50；0.82:100。在其中以系列參數(shù)中選擇下面一組參數(shù)：hh1d

21、baa1bb1b2(=)f8081.58010500510612624.1125733.68其中b2取為1303.2.2 導(dǎo)軌機(jī)架的設(shè)計(jì)因?yàn)榭紤]到節(jié)省材料，減輕重量，此結(jié)構(gòu)采用型鋼中的h型鋼h型鋼是一種截面面積分配更加優(yōu)化、強(qiáng)重比更加合理的經(jīng)濟(jì)斷面高效型材，因其斷面與英文字母“h”相同而得名。由于h型鋼的各個(gè)部位均以直角排布，因此h型鋼在各個(gè)方向上都具有抗彎能力強(qiáng)、施工簡單、節(jié)約成本和結(jié)構(gòu)重量輕等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用。h型鋼分為寬翼緣h型鋼（hk） 、窄翼緣h型鋼（hz） 、h型鋼樁（hu）。h型鋼的優(yōu)點(diǎn)在于：鋼截面形狀經(jīng)濟(jì)合理，力學(xué)性能好，軋制時(shí)截面上各點(diǎn)延伸較均勻、內(nèi)應(yīng)力小，與普通工字鋼比較

22、，具有截面模數(shù)大、重量輕、節(jié)省金屬的優(yōu)點(diǎn)，可使建筑結(jié)構(gòu)減輕30-40%；又因其腿內(nèi)外側(cè)平行，腿端是直角，拼裝組合成構(gòu)件，可節(jié)約焊接、鉚接工作量達(dá)25%。常用于要求承截能力大，截面穩(wěn)定性好的大型建筑（如廠房、高層建筑等），以及橋梁、船舶、起重運(yùn)輸機(jī)械、設(shè)備基礎(chǔ)、支架、基礎(chǔ)樁等。h型鋼屬于高效經(jīng)濟(jì)裁面型材(其它還有冷彎薄壁型鋼、壓型鋼板等)，由于截面形狀合理，它們能使鋼材更高地發(fā)揮效能，提高承裁能力。不同于普通工字型的是h型鋼的翼緣進(jìn)行了加寬，且內(nèi)、外表面通常是平行的，這樣可便于用高強(qiáng)度螺桂和其他構(gòu)件連接。其尺寸構(gòu)成合理系列，型號(hào)齊全，便于設(shè)計(jì)選用?；谏鲜鰄型鋼的優(yōu)點(diǎn)，在這里選擇hm型號(hào)h型鋼，

23、其參數(shù)為h=400,b=300,t1=10，t2=16，r=25，理論重量：107kg/m 。 （其中：h-高度,b-寬度,t1-腹板厚度,t2-翼緣厚度,r-圓角半徑）具體的h型鋼焊接的截面圖如下： 導(dǎo)軌與機(jī)架之間的連接采用焊接第四章 夾緊裝置的參數(shù)設(shè)計(jì)夾緊裝置包括夾緊部件、支撐部件等。進(jìn)行清理工作前把需要清理的抬包人工拆下抬包上蓋部分和吸鋁管部分并吊離現(xiàn)場,起重設(shè)備吊起鋁包,人工利用鋁包上的蝸輪蝸桿裝置將鋁包旋轉(zhuǎn)- 90后安放到工作臺(tái)上的支撐部件上,然后控制液壓系統(tǒng)使夾具夾緊抬包,實(shí)現(xiàn)鋁包的夾緊過程;結(jié)束后,夾緊部件松開,旋轉(zhuǎn)55,回初始位置,起重設(shè)備吊起鋁包,人工利用鋁包上的蝸輪蝸桿裝置

24、將鋁包旋轉(zhuǎn)90 后,將鋁包的上蓋部分和吸鋁管部分安裝原位后繼續(xù)使用。4.1 夾緊液壓缸的選擇已知參數(shù)：抬包電解質(zhì)的剪切強(qiáng)度為70mpa，電解質(zhì)厚度為300根據(jù)已知參數(shù)70mpa，可算出銑刀在抬包在徑向的受力fs，因?yàn)?fs/a= ，fs=a，則：fs=70106/4(180010-3)2-(150010-3)2=54.428103n則抬包整體所收扭矩m=fsd=54.4281031800103=9.8104n.m(其中d為抬包內(nèi)徑)4.1.1 確定液壓缸結(jié)構(gòu)類型和各部分的連接形式根據(jù)液壓缸的工作特點(diǎn)，應(yīng)選擇的結(jié)構(gòu)類型為雙作用單桿伸縮缸，以便實(shí)現(xiàn)夾具的擺動(dòng)，正是由于液壓缸也隨之?dāng)[動(dòng)，所以液壓缸應(yīng)

25、選擇頭部和尾部均為耳環(huán)式的連接方式4.1.2 液壓缸基本參數(shù)的計(jì)算（1）首先應(yīng)該對液壓缸的活塞桿的受力f1進(jìn)行計(jì)算，那么首先應(yīng)該知道夾具頭部受抬包的豎直方向的受力f，下面對抬包的受力分析如下： 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第一卷表1-1-7，=0.3，則由力學(xué)平衡可得：g+f=2n/2m=（f+2n）d/2 取=120o ，則算得f=87.5kn下面開始計(jì)算液壓缸活塞桿的受力，計(jì)算受力前則需對夾具桿的長度進(jìn)行分析： 設(shè)夾具桿長邊長度x，短邊長度y，則根據(jù)實(shí)際中的具體尺寸，可列下列等式：x ；解得：x=1152.43，y=1000.837下面以液壓缸支點(diǎn)為分析對象，進(jìn)行受力分析：fax+f1；fay+f=f1

26、；解得：f1=98.5kn所以求得液壓缸活塞桿所受力為98.5kn。（2）工作壓力的選定：p=10mpa（3）缸筒直徑的計(jì)算 =117由于活塞桿受拉，取d=0.3d=351根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（gb/t2348-1993），取d=125，根據(jù)速比=1.3，取d=63（4）活塞的運(yùn)動(dòng)速度的確定：為避免活塞最低運(yùn)動(dòng)速度太低，從而產(chǎn)生爬行，一般取v0.10.2m/min，因此取此液壓缸活塞回程時(shí)v=0.5m/min（5）最大允許長度lk lk= （安全系數(shù)nk=3.5） 根據(jù)安裝方式，活塞桿計(jì)算長度l=lk（6）缸筒的材料：選擇q420根據(jù)以上的計(jì)算，在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊上選擇型號(hào)為工程液壓缸hsg125型的

27、液壓缸其具體的外形如下圖所示： 第五章 銑刀裝置的參數(shù)設(shè)計(jì)銑刀裝置包括帶有硬質(zhì)合金刀片的銑刀盤和帶法蘭、螺旋葉片的銑刀桿。由主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn),由固定在固定機(jī)座連桿上的進(jìn)給液壓缸推動(dòng)主機(jī)與鏜刀沿軌道進(jìn)給。銑刀盤與銑刀桿法蘭、銑刀桿與主軸間的定位采用圓周定位,鍵傳動(dòng)、螺栓聯(lián)接固定的方式。銑刀盤端面上裝有硬質(zhì)合金銑刀,分為三組,呈120 度均列;刀與刀之間的距離幾乎相等且不在同一圓周上,使銑削頭旋轉(zhuǎn)時(shí)刀頭覆蓋整個(gè)端面。外側(cè)裝有彎頭硬質(zhì)合金銑刀,呈三點(diǎn)120 度均布圓周,與端面銑刀一起完成對鋁包的清理工作。為使端面上的銑刀旋轉(zhuǎn)時(shí)覆蓋整個(gè)端面,對位于端面上最內(nèi)側(cè)和最外側(cè)的兩把銑刀刀片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整,使其在不

28、改變機(jī)械性能的前提下,在旋轉(zhuǎn)時(shí)覆蓋(切削) 的面積增大。5.1.1 銑刀盤的參數(shù)計(jì)算因?yàn)橐阎姷稄较虻那邢髁=5.4428104n，根據(jù)需要，取銑刀的切削速度v=0.3m/s,則n=v/r=0.3/0.9=22r/min. 則銑刀的切削所需功率p0=刀片的材料：硬質(zhì)合金。所謂硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物（wc、tic)微米級(jí)粉末為主要成分，以鈷（co）或鎳（ni）、鉬（mo）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500的溫度下也基本保持不變，在1000時(shí)仍有很高的硬

29、度。硬質(zhì)合金廣泛用作刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等，用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料?，F(xiàn)在新型硬質(zhì)合金刀具的切削速度等于碳素鋼的數(shù)百倍。硬質(zhì)合金還可用來制作鑿巖工具、采掘工具、鉆探工具、測量量具、耐磨零件、金屬磨具、汽缸襯里、精密軸承、噴嘴等。5.1.2 連接法蘭的選擇為使銑刀盤與刀桿連接起來，這里采用法蘭連接，法蘭連接的主要特點(diǎn)是拆卸方便、強(qiáng)度高、密封性能好，而且使用也方便，能夠承受較大的壓力。其屬于標(biāo)準(zhǔn)件，在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊上選擇甲型平焊法蘭，型號(hào)為jb/t4701-2000其基本的參數(shù)有：公

30、稱壓力為1mp，公稱通徑：900mm ；法蘭外徑：1030mm；直徑：990mm； 厚度：60mm；通孔直徑：23mm ；通孔個(gè)數(shù)：48 ；重量：84.3kg5.1.3 刀桿軸的尺寸確定選擇軸的材料和熱處理方式：選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理, 其機(jī)械性能由表7-1查得：650mpa，=360mpa，=300mpa，155mpa；查表7-3得，60mpa。初算軸的最小軸徑：dmin 。 軸的最危險(xiǎn)截面處需開兩個(gè)鍵槽，故將最小軸徑增加12%，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，取標(biāo)準(zhǔn)直徑為與后面的減速器的低速軸的軸徑一致，以便選擇配套的聯(lián)軸器，這里選擇刀桿軸的直徑為170mm按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核的強(qiáng)度 進(jìn)行校核

31、時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本式（155）及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力=前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得=60mp ，故此軸合理安全.5.1.4 滾動(dòng)軸承及軸承座的選擇一、滾動(dòng)軸承的工作情況分析及計(jì)算1、滾動(dòng)軸承的失效形式（1）點(diǎn)蝕軸承工作時(shí)，滾動(dòng)體和內(nèi)、外套圈之間產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，在負(fù)荷作用下，滾動(dòng)體和內(nèi)、外套圈的接觸處產(chǎn)生循環(huán)變化的接觸疲勞應(yīng)力。長期工作會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)蝕破壞，使軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲，乃至喪失運(yùn)轉(zhuǎn)精度。（2）塑性變形低速軸承和間歇擺動(dòng)軸承，一般不會(huì)產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕破壞，但在過大的沖

32、擊負(fù)荷或靜負(fù)荷下，滾道和滾動(dòng)體會(huì)出現(xiàn)不均勻的永久塑性變形凹坑，增大摩擦，降低運(yùn)轉(zhuǎn)精度。（3）磨損 在多粉塵或潤滑不良條件下，滾動(dòng)體和套圈的工作面產(chǎn)生磨損。速度過高時(shí)還會(huì)出現(xiàn)膠合、表面發(fā)熱甚至滾動(dòng)體回火。其他還有因安裝、拆卸、維護(hù)不當(dāng)引起的元件斷裂、銹蝕、化學(xué)腐蝕等。2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（1）對回轉(zhuǎn)的滾動(dòng)軸承，最主要的失效形式是疲勞點(diǎn)蝕破壞。一般情況下，均應(yīng)進(jìn)行軸承的壽命計(jì)算。（2）對低速軸承或擺動(dòng)軸承，要求控制其塑性變形，應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。負(fù)荷較大或有沖擊負(fù)荷的回轉(zhuǎn)軸承，亦應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。（3）對高速軸承，主要是由于發(fā)熱而引起的磨損、燒傷失效，除需要進(jìn)行壽命計(jì)算外，還應(yīng)驗(yàn)算極限轉(zhuǎn)速。二、滾動(dòng)軸承的選

33、擇軸承是機(jī)械中的固定機(jī)件，當(dāng)其他機(jī)件在軸上彼此產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，用來保持軸的中心位置及控制該運(yùn)動(dòng)的機(jī)件。究其作用來講應(yīng)該是支撐，即字面解釋用來承軸的，但這只是其作用的一部分，支撐其實(shí)質(zhì)就是能夠承擔(dān)徑向載荷。也可以理解為它是用來固定軸的。就是固定軸使其只能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而控制其軸向和徑向的移動(dòng)。 電機(jī)沒有軸承的后果就是根本不能工作。因?yàn)檩S可能向任何方向運(yùn)動(dòng)，而電機(jī)工作時(shí)要求軸只能作轉(zhuǎn)動(dòng)。 從理論上來講不可能實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的作用，不僅如此，軸承還會(huì)影響傳動(dòng)，為了降低這個(gè)影響在高速軸的軸承上必須實(shí)現(xiàn)良好的潤滑，有的軸承本身已經(jīng)有潤滑，叫做預(yù)潤滑軸承，而大多數(shù)的軸承必須有潤滑油，負(fù)責(zé)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于摩擦不僅會(huì)增

34、加能耗，更可怕的是很容易損壞軸承。把滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦的說法是片面的，因?yàn)橛蟹N叫滑動(dòng)軸承的東西在這里，為了避免主軸在向前運(yùn)動(dòng)過程中，刀桿因?yàn)槭艿竭^大的徑向載荷而導(dǎo)致彎曲，在刀桿的尾部安裝兩個(gè)有一定間距的軸承，其具體的選擇型號(hào)為帶有緊定套的調(diào)心滾子軸承，這種軸承所具有的特點(diǎn)有：具有兩列滾子，主要承受徑一載荷，同時(shí)也能承受任一方向的軸向載荷。有高的徑向載荷能力，特別適用于重載或振動(dòng)載荷下工作，但不能承受純軸向載荷。該類軸承外圈滾道是球面形，故其調(diào)心性能良好，能補(bǔ)償同軸度誤差。其為后置代號(hào)為k、k30，安裝在相配的緊定套上，則成為后置代號(hào)為k+h型和k30+h型軸承。此種軸承可以裝在沒有軸肩的光

35、軸上，適用于需要經(jīng)常安裝和拆卸軸承的場合。所以，選擇帶緊定套的調(diào)心滾子軸承，正適用與此處，因?yàn)榇颂幮枰惭b在銑刀桿上，而銑刀桿為光軸。通過機(jī)械設(shè)計(jì)手冊gb/t288-1994，選擇的調(diào)心滾子軸承參數(shù)為，系列號(hào)：30規(guī)格：23036 ；軸承內(nèi)徑：180mm ；軸承外徑：280mm ；軸承寬度：74mm緊定套寬：112緊定套孔徑:170緊定套的外形如圖所示：三、滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算1、基本額定壽命（1）壽命滾動(dòng)軸承任一元件的材料首次出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕前的總轉(zhuǎn)數(shù)或在某一給定的恒定轉(zhuǎn)速下的運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)數(shù)。（2）基本額定壽命一批型號(hào)相同的軸承，在相同的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，其中90在疲勞點(diǎn)蝕前能運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或在給定轉(zhuǎn)速下所能

36、運(yùn)轉(zhuǎn)的總工作時(shí)數(shù)。其可靠度為90，以符號(hào)l10或lh10表示。2、滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算軸承的負(fù)荷p與壽命l之間的關(guān)系曲線如圖所示，其方程式為pl10=常數(shù)式中 p當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷（n）l10基本額定壽命（106r）壽命系數(shù)，球軸承=3，滾子軸承=10/3。若以工作時(shí)數(shù)表示壽命，根據(jù)壽命公式，得游動(dòng)端軸承： lh=10660n(cp)=106606.948(42955.1928920)103=8968.36h7300h滿足使用壽命要求。固定端：lh=10660n(cp)=106606.948(159591.16107446.62)103=8968.28h7300h滿足使用壽命要求。式中 n軸承的工作轉(zhuǎn)速

37、（r/min）；軸承壽命計(jì)算后滿足lhlh 四、滾動(dòng)軸承的靜強(qiáng)度計(jì)算基本額定靜載荷c0：取決于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸承允許的塑性變形量，即受載最大的滾動(dòng)體與滾道接觸處中心處引起的接觸應(yīng)力達(dá)到一定值滾子軸承：4000mpa 軸承的當(dāng)量靜載荷：在當(dāng)量載荷作用下軸承的塑性變形量與實(shí)際載荷作用下軸承的塑性變形量相同。p0=x0r+y0ar、a軸承所受的實(shí)際徑向和軸向載荷x0、y0靜徑向和軸向載荷系數(shù)如果p0r，則取p0=r或五、滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：軸承的固定、調(diào)整、預(yù)緊、配合、裝拆、潤滑和密封等問題。1、滾動(dòng)軸承的固定（1）、周向固定合軸向固定目的：保證軸承受力后，其內(nèi)圈與軸頸、外圈與

38、座孔之間不產(chǎn)生相對圓周運(yùn)動(dòng)。保證軸上零件受到軸向力作用時(shí)，軸和軸承不致產(chǎn)生軸向相對移動(dòng)。內(nèi)圈與軸：由于此處設(shè)計(jì)的軸為光軸，軸承內(nèi)圈與軸頸間需要使用緊定套，即開口圓錐緊定套+圓螺母和止動(dòng)墊圈。外圈與座孔：軸承外圈陷入軸承座固定槽內(nèi)固定2、軸組件的軸向固定（1）單支點(diǎn)雙向固定（一端固定，一端游動(dòng)式）一個(gè)支承限制軸的雙向移動(dòng)，另一個(gè)支承可以沿軸向移動(dòng)。當(dāng)軸在工作溫度較高的條件下工作或軸細(xì)長時(shí)，為彌補(bǔ)軸受熱膨脹時(shí)的伸長，常采用一端軸承雙向固定、一端軸承游動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。六、軸承的潤滑與密封1、軸承的潤滑軸承的潤滑的目的：（1）降低摩擦和磨損；（2）緩沖、吸振、降低噪音；（3）防銹和密封。根據(jù)該軸承的的使

39、用特點(diǎn)，即載荷大、運(yùn)轉(zhuǎn)速度低的特點(diǎn)，采用脂潤滑。脂潤滑特點(diǎn)：承載大，不易流失，結(jié)構(gòu)簡單，密封和維護(hù)方便，但ff大，易于發(fā)熱。適合于不便經(jīng)常維護(hù)，轉(zhuǎn)速不太高的場合。一般潤滑劑的填充量1/31/2軸承空間。常用鈣基脂（t65），鈉基脂、鈣鈉基脂（t較高），n較高時(shí)，鋰基脂。2、軸承的密封密封的目的：防止灰塵、水分和雜物侵入軸承內(nèi)，并阻止?jié)櫥瑒┑牧魇?。由于轉(zhuǎn)速低采用接觸式密封氈圈密封，要求接觸處表面粗糙度小于r1.60.8軸承蓋上梯形槽內(nèi)放置矩形剖面細(xì)毛氈，其適合于v91.5偏心矩/mm: 25重量/kg:107其安裝尺寸圖為：其安裝尺寸為：型號(hào): 1jmd-63；l:470；l1: 180；l2:

40、148；l3: 55；l4: 132；l5: 90；l6: 115；l7: 45；l8:23；b:104；b:18；c: 70；d: 420；d1:295；d:60h6；d1:260h9；d3： 140； m331.5； d614；d7:12；d8:18；d9:38；t:65.5；r:168；h:18其定位采用法蘭螺栓固定。液壓馬達(dá)支撐裝置的設(shè)計(jì)：采用薄板與馬達(dá)法蘭連接，此支撐板的設(shè)計(jì)尺寸為：馬達(dá)中心距離主機(jī)小車內(nèi)壁：350支撐板和小車后板距離：213支撐板高度：等于減速器下箱體高h(yuǎn)=560孔徑：260 外徑：340板厚：16.44螺帽大徑：38沉頭槽高：86.4 主機(jī)小車車身尺寸的確定在這里

41、，主機(jī)小車的主要作用是，使整個(gè)銑刀裝置整體固定在小車上，并向前做直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過計(jì)算，得出小車的各個(gè)參數(shù)：長：3000寬：1800高：378.5后板厚度：50邊緣厚度：100第七章 進(jìn)給裝置的設(shè)計(jì)此部分采用后置的兩個(gè)雙作用伸縮液壓缸，與前面的主機(jī)小車尾部通過鉸鏈連接，液壓缸的固定方式為頭部法蘭式，與機(jī)床底座的尾部薄板相連接接下來就是關(guān)于選取液壓缸的一些計(jì)算：（1） 首先應(yīng)該對液壓缸的活塞桿的受力fa進(jìn)行計(jì)算：由于前面已算出，銑刀片受徑向力fs=54.5428103n刀片與銑刀盤的角度為30o ，則軸向力fa=31.424103n（2）工作壓力的選定：p=16mpa（3）缸筒直徑的計(jì)算 =50mm

42、（4）速比：=1.46 因?yàn)?d2/（d2-d2）=1.46 算得：d=89.0773965按gb/t2348-1993 取d=50 d=90（5）最大允許長度lk lk= （安全系數(shù)nk=5） 根據(jù)安裝方式，活塞桿計(jì)算長度l=lk=2842.47612 按gb/t2349-1980,取l=2800（6）缸筒的材料：選擇q420根據(jù)以上的計(jì)算，在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊上選擇型號(hào)為tf型，其外形尺寸如圖所示：其具體參數(shù)為：缸徑 ：8；桿徑56； 5 ：15；6 ：1807：150；8：210；l13 ：157;l14：45；l15：5第八章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的配置先進(jìn)可靠:(1) 整個(gè)系統(tǒng)密閉傳動(dòng)(與大氣隔絕) ;(2) 主要元件, 如油泵、閥類、管接頭等使用pa ker 或力士樂產(chǎn)品;(3) 供油系統(tǒng)采用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)兩臺(tái)油泵,一臺(tái)油泵為夾緊油缸供油,另一臺(tái)油泵為油馬達(dá)和推進(jìn)油缸供油;(4) 夾具油缸要有保壓裝置,一旦泄壓時(shí)能補(bǔ)油,確保工作過程中夾持力恒定;(5) 油箱上要有油位顯示器,回油過濾器,油溫控制器,加熱器,冷卻蛇形管等,各種壓力閥、流量閥、換向閥等集成塊布置于油箱之上。本題目中采用德國rzxr0th公司設(shè)計(jì)制造的液壓系統(tǒng)，液壓站同機(jī)器本體分開，兩者之間液壓管路由8根高壓油管相連接，折裝方便。其液壓原理圖如下圖：其中參數(shù)為：電壓380v50hz；額定電流140a；油泵1