50型變速箱離合器軸壓機的改進設(shè)計方案

1 50 型變速箱離合器軸壓機的改進設(shè)計方案 第一章 緒論 近幾十年來，隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展， 公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山 等建設(shè)與裝載機的功能 矛盾日益突出，作為 鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對礦石、硬土等作輕度鏟挖 的 作業(yè) 越來越廣泛 【 1】 。裝載機的發(fā)展方向是 作業(yè)速度快，機動性好，操作輕便 、大運量、大功率。因此，開展高效裝載機的理論與設(shè)計研究，已成為目前急需解決的課題 【 2】 。 變速箱是裝載機的主要組成部分，使用數(shù)量多，形式多樣，價格昂貴。變速箱加工合理，直接影響裝載機初期投資，也將影響裝載機 的使用、維修，更會影響裝載機使用壽命 【 3】 。因此變速箱的加工質(zhì)量非常重要。本課題研究的目的即為：改善變速箱的加工質(zhì)量。 變速箱的加工工藝為（ 1）變速箱離合器軸的加工。包括軸的切斷，銑兩端安裝槽，加工中心孔，卡簧槽的加工及軸端倒角。（ 2）箱體的加工。箱體的加工，分為箱體內(nèi)外銑面，一端端鏜孔和四面鉆孔三道工序，均在加工中心實現(xiàn)。（ 3）離合器片的加工。（ 4）齒輪的加工。包括車削加工、滾、插齒、剃齒。（ 5）箱蓋、軸承蓋的加工。包括銑面、鉆孔。（ 6）變速箱的組裝 【 4】 。變速箱離合器的組裝在變速箱軸壓機上進行，變速箱離 合器的軸和離合器片加50 型離合器軸壓機的改進 2 工后，其組裝基準(zhǔn)已經(jīng)確定，所以離合器軸與離合器片的裝配質(zhì)量，在很大程度上決定了變速箱的組裝質(zhì)量，但在組裝工藝中，還必須把好兩個關(guān)口：一是調(diào)定好軸壓機行程，并做到組裝附件如軸正確壓裝；二是壓裝后，要做好變速箱軸向間隙的調(diào)整，確保合理的旋轉(zhuǎn)阻力，使變速箱內(nèi)部轉(zhuǎn)動靈活、平穩(wěn) 【 5】 。本課題研究內(nèi)容即為： 50 型變速箱離合器軸壓機的設(shè)計。其中設(shè)計環(huán)節(jié)要求離合器軸和附件能夠準(zhǔn)確的壓裝到位。 通過參閱大量文獻，以往的變速箱軸壓機，均選用液壓系統(tǒng)作為驅(qū)動裝置，電氣控制作為操作裝置，這與機械系統(tǒng)作為驅(qū)動系統(tǒng) 相比較，可以使整臺機電設(shè)備更加輕便，成本降低，且動作實現(xiàn)平穩(wěn)?？梢娨簤候?qū)動和電器控制的優(yōu)點。關(guān)于軸壓機的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用壓裝頭與活塞桿的組裝方式，這樣有利于壓裝動作的實現(xiàn)，這一設(shè)計十分巧妙 和電氣控制系統(tǒng)存在著壓裝同步誤差問題，需要進一步解決。而壓裝頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計仍然采用前人設(shè)計方案，只是一些重要零件和重要結(jié)構(gòu)尺寸，需要重新設(shè)計和計算。 此設(shè)計實現(xiàn)了軸類零件的準(zhǔn)確壓裝，提高變速箱的加工質(zhì)量，從而帶動與其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 3 第二章 50 型變速箱離合器軸壓機總體方案設(shè)計 經(jīng)過調(diào)查和實習(xí)可得， 50 型變速 箱軸壓機的壓裝頭的運動過程是依靠液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)的。壓裝頭裝在活塞桿中，由液壓油推動活塞桿，再由活塞桿帶動壓裝頭運動，完成壓裝過程。對于 50 型變速箱軸壓機的壓裝頭的設(shè)計主要分兩部分：壓裝頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計和壓裝頭的動力系統(tǒng)設(shè)計。 壓裝頭的結(jié)構(gòu)主要由兩部分組成：壓裝頭的結(jié)構(gòu)和液壓缸的結(jié)構(gòu)。由于壓裝頭是裝在活塞桿里面，從而兩部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計是分不開的，應(yīng)首先設(shè)計出壓裝頭的結(jié)構(gòu)，這樣活塞桿的直徑才能確定出來，從而才能將液壓系統(tǒng)出來。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)首先進行壓裝頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在進行液壓系統(tǒng)參數(shù)的計算。 裝配流程設(shè)計注意事 項，依照傳裝配流程，要首先進行零部件的裝配，再進行總體的裝配，壓裝機裝配的好壞直接影響壓裝的精度。 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，采用 制，它的 可靠性好，操作簡單。 結(jié)構(gòu)設(shè)計和動力系統(tǒng)的設(shè)計是不可分割的，因為動力系統(tǒng)的工作行程，將決定壓裝頭的結(jié)構(gòu)，因此本設(shè)計的具體設(shè)計路線為：液壓系統(tǒng)的設(shè)計壓裝頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配流程的設(shè)計電器控制系統(tǒng)的設(shè)計。 50 型離合器軸壓機的改進 4 第三章 50 型變速箱離合器軸壓機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計 (1)技術(shù)要求 50 型變速箱軸壓機的壓裝頭為立式布置，壓裝頭的壓裝力擬采用液壓傳動，最大 壓裝力為 60求通過電液控制實現(xiàn)的工作循環(huán)為：快進壓裝快退停止。 變速箱壓裝頭壓裝行程的計算： 要求加工的離合器軸的直徑為 100 220，取離合器軸的直徑為150。則從動片轂的內(nèi)徑為 100 5 2 140。由機械設(shè)計課程設(shè)計表 11擇軸承代號為 6306 的深溝球軸承符 求。 6306 的參數(shù)為： 30 D 72 B 19 37 65 由機械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊 墊圈的基本寬度為 b=7；由機械設(shè)計課程設(shè)計表 10得彈簧擋圈的厚度 s=由以上數(shù)據(jù)的離合器軸的壓裝行程 L=68 壓裝頭的運動參數(shù)和動力參數(shù)表如表 1 所列。 5 表 1 壓裝頭的運動參數(shù)和動力參數(shù) 工況 行程 速度 /（ ） 時間 運動部件動力 G/N 壓裝負載 啟動、制動時間 / 快進 10 250 0 壓裝 73 60000 0 快退 83 3 0 2)工況分析 壓裝頭液壓缸外負載計算結(jié)果見表 2。 表 2 壓裝頭液壓缸外負載計算結(jié)果 工況 計算公式 外負載 /N 快進 啟動 錯誤 !未找到引用源。 速 0 制動 裝 初壓 速 60000 快退 反向啟動 速 0 制動 表 1 和表 2 即可繪制出如圖 1 所示液壓缸的 (3)確定主要參數(shù)，繪制工況圖 根據(jù)上述假設(shè)條件計算得液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率（見 表3），并可繪制出其工況圖（見圖 3）。 50 型離合器軸壓機的改進 6 （ 4）擬定液壓系統(tǒng)原理圖 選擇液壓回路 首先選擇調(diào)速回路：由工況圖可以看出，液壓系統(tǒng)的功率并不大，而負載在工作過程中變化較大，且壓裝過程要求平穩(wěn)性高，故采用限壓式變量泵和調(diào)。 圖 2 所示液壓缸的 、 、 7 表 3 液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率 工作階段 計算公式 負載F/N 回油腔壓力 作腔腔壓力 入流量/(L 輸入功率 N/進 啟動 等速 0 動 壓裝 啟動加速 等速 6104 退 反向啟動 50 型離合器軸壓機的改進 8 圖 3 液壓缸的工況圖 速閥組成的節(jié)流調(diào)速回路；又因兩液壓缸執(zhí)行器要求同步工作，選用分流集流閥實現(xiàn)。 由于選用了容積節(jié)流調(diào)速回路必選開式循環(huán)方式。 其次選擇油源形式，因選用容積節(jié)流聯(lián)合調(diào)速，所以選擇變量泵為動力源。 再次選擇換向與速度換接回路：系統(tǒng)的壓 裝速度由調(diào)速閥設(shè)定，快進和快退速度由變量泵直接調(diào)節(jié)實現(xiàn)。換向由一個三位四通電磁換向閥（ M 型中位機能）實現(xiàn)，并且由壓力繼電器聯(lián)合電磁換向閥的中位機能實現(xiàn)系統(tǒng)的卸荷。 最后選擇壓力控制回路：在泵的出口并聯(lián)一個溢流閥實現(xiàn)系統(tǒng)的定壓溢流，并且起到過載保護的作用，同時在系統(tǒng)回退時起到背壓的作用。 9 組成液壓系統(tǒng)圖 在主回路初步選定的基礎(chǔ)上，再增加一些輔助回路即可組成完整的液壓系統(tǒng)。如：在液壓泵的進口設(shè)置一個濾油器，濾去油液中的雜質(zhì)，以保護液壓泵；在液壓泵的出口安裝一個單向閥以保護液壓泵，免受液壓沖擊。 液壓系統(tǒng)圖如圖 4 快進過程為：三位四通換向閥在左位，二位二通換向閥 右位， 右位， 右位。液壓油由油箱經(jīng)液壓泵，單向閥 2,三位四通換向閥 3 的左位，二位二通換向閥 流集流閥 5 進入液壓缸，推動液壓缸前進。液壓油再由液壓缸經(jīng)二位二通換向閥 位四通換向閥 3 回油缸。 壓裝過程為：當(dāng)任一液壓缸壓下行程開關(guān)時，三位四通換向閥在左位，二位二通換向閥 左位， 左位， 右位， 右位，快進過程結(jié)束。 圖 4 液壓系統(tǒng)圖 50 型離合器軸壓機的改進 10 液壓油由油箱經(jīng)液壓泵，單向閥 2，三位四 通換向閥 3 的左位，調(diào)速閥 6，分流集流閥 5 進入液壓缸，推動液壓缸壓裝。液壓油再由液壓缸經(jīng)溢流閥 位四通換向閥 3 回油缸，當(dāng)壓裝到位時，壓力繼電器 出信號使系統(tǒng)卸荷，壓裝結(jié)束。 快退過程為：三位四通換向閥在右位，二位二通換向閥 右位， 右位， 右位。液壓油由油缸經(jīng)單向閥 2，三位四通換向閥的右位，溢流閥 入油缸 ,推動液壓缸快退。液壓油由液壓缸經(jīng)分流集流閥5，二位二通換向閥 位四通換向閥的右位回油箱。當(dāng)快退到位時，壓力繼電器 出信號使系 統(tǒng)卸荷，快退結(jié)束。 由于軸承之間存在著誤差，使兩個液壓缸所承受的外載荷不一樣，在壓裝過程中會使兩個液壓缸的運動不同步，因此可能會產(chǎn)生一個軸承壓裝到位而另一軸承未壓裝到位的情況。為了消除同步誤差，在回路中添加了二位二通換向閥 其與壓力繼電器 同作用。例如：假使左側(cè)液壓缸先壓裝到位，那么壓力繼電器 會發(fā)出信號使二位二通換向閥 到左位，液壓油就會通過二位二通換向閥 續(xù)給右側(cè)液壓缸供油，使其壓裝到位，壓力繼電器 發(fā)出信號使整個液壓系統(tǒng)卸荷。 成液壓元、輔 件設(shè)計 （ 1）液壓泵及其驅(qū)動電機 首先確定液壓泵的最高工作壓力：有液壓泵的工況圖 1表 1以查 11 得液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在壓裝階段， 5時缸的輸入流量最小，且進油路元件較少，故泵至缸間的進油路壓力損失估取為 P=5 由液壓泵的最高工作壓力 P 式中 P t 圖中的最高工作壓力（ P 系統(tǒng)進油路上的總的壓力損失。初算時可憑經(jīng)驗進行估?。汉唵蜗到y(tǒng)取 P 雜系統(tǒng)取 P 1. 5 得， 5+后確定液壓泵的流量：液壓泵的最大供油量 按液壓缸的最大輸入流量（ ）進行估算。 由液壓泵的最大流量 K（） 式中 K 系統(tǒng)的泄露因數(shù)，一般取 流量取小值，小流量取大值）； （ q） 同時動作的液壓執(zhí)行器的最大流量（ L ）。 取泄露因數(shù) ， 2 20L 考慮到溢流閥的最小穩(wěn)定流量為 2L ，則泵的流量至少應(yīng)為 22L 。 由液壓傳動表 類液壓 泵的性能及應(yīng)用，選用單作用葉片泵。 由液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊表 5表 5用 片泵。其參50 型離合器軸壓機的改進 12 數(shù)為： 額定壓力 量 0 25 L/，額定轉(zhuǎn)速 600 2500 / 由工況圖 1，最大功率出現(xiàn)在壓裝階段，由液壓傳動表 9取泵的總效率為 所需電機功率為 P （ 22/17機械設(shè)計課程設(shè)計表 16擇 動機。 (2)液壓控制閥和液壓輔助元件 根據(jù)系統(tǒng)工作壓力與通過各液 壓控制閥及部分輔助元件的最大流量，由液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊查產(chǎn)品樣本采用 列的閥。所選擇的元件規(guī)格如表 4 所示。 13 表 4 變速箱軸壓機液壓系統(tǒng)中控制閥和部分輔助元件的型號規(guī)格 序號 名稱 額定流量q(L ） 額定壓力 P（ 型號 1 單作用葉片泵 0 單向閥 40 16 三位四通電磁換向閥 60 16 34 二位二通換向閥 60 16 22 分流集流閥 40 32 溢流閥 63 濾油器 25 180 8 壓力繼電器 5 調(diào)速閥 壓油箱容積的確定： 本設(shè)計為中、低壓系統(tǒng)，液壓油箱的有效容積按泵的流量的 5 7 倍來確定。 L（ 5 7） 22 110 154L 由液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊表 4用容量為 210L 的油箱： 0 型離合器軸壓機的改進 14 在以下設(shè)計液壓站過程中，此油箱不符合設(shè)計要求，以此改選 : 管件的尺寸由選定的標(biāo)準(zhǔn)件油口尺寸 確定。 算液壓系統(tǒng)技術(shù)性能 (1)驗算系統(tǒng)壓力損失 已知液壓系統(tǒng)中進、回油管道的內(nèi)徑均為 10段管道的長度大約為：進油管道長為 5m，回油管道長也為 5m。選用 壓油，考慮到油的最低溫度為 15，查得 15時，該液壓油的運動粘度 150s，油的密度 920kg/ 由液壓傳動與控制表 9得工作循環(huán)中進、回油管道中通過的最大流量 2 生在快進，快退階段。由此計算得雷諾數(shù) d/ 4q 4 10 60 10 10 10 2300，故可推論：各工況下進回油路中的液流均為層流。 將適用于層流的沿程阻力因數(shù) 75/75 4q 和管道中的液體流速 4q/ 入沿程壓力損失計算公式 /2d8 在管道具體結(jié)構(gòu)未確定情況下，管道局部壓力損失 按以下經(jīng)驗公式計算： 各工況下的閥類元件的局部壓力損失按 q/ 計算 15 q 閥的實際流量； 閥的額定流量； 閥在額 定流量 的壓力損失。 進、回油路中沿程壓力損失為 : 75 4 4 d l 4 2 4 75 920 10 5q/2 （ 10 10 ） 10 q 進、回油路中管道局部壓力損失為 : 10 有以上三式計算出各工況下進回油路管道的沿程、局部和閥類元件的壓力損失，見表 5。 快進時： 工作進給時進油路壓力損失 10 10 10 10 18/40） 10 10 18/60） 10 10 18/60） 10 10 0 型離合器軸壓機的改進 16 18/40） 10 10 10 10 10 10 10 10 10 作進給時回油路壓力損失 32,9 10 10 10 10 18/60） 10 10 18/60） 10 10 10 10 10 10 10 裝時： 工作進給時進油路壓力損失 10 10 10 10 3/40） 10 10 3/60 10 10 3/ 10 10 17 10 10 10 10 10 10 作進給時回油路壓力損失 10 10 10 10 3/63） 10 10 3/60） 10 10 10 10 10 10 10 退時： 工作進給時進油路壓力損失 P 10 10 10 10 18/40） 10 10 18/60） 10 10 18/60） 10 10 10 10 10 10 10 10 作進給時回油路壓力損失 50 型離合器軸壓機的改進 18 10 10 10 10 18/40） 10 10 18/60） 10 10 10 10 10 10 10 管上述計算與估取值不同，但不會使系統(tǒng)的工作壓力超過其能達到的最高壓力，所以無需修改原設(shè)計。 (2)確定系統(tǒng)調(diào)整壓力 19 管道 壓 力 損 失（ 工況 快進 壓裝 快退 進油管道 . . . P . . 回油管道 . . . . P 表 5 各工況下進回油路管道的沿程、局部和閥類元件的壓力損失 50 型離合器軸壓機的改進 20 根據(jù)上述計算可知，液壓泵也即溢流閥的調(diào)整壓力應(yīng)為壓裝階段液壓缸工作腔壓力和進油路壓力損失之和，即 5 3)估算系 統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升 由 1數(shù)據(jù)可以看到，本液壓系統(tǒng)在整個工作循環(huán)持續(xù)的時間中，壓裝占85，所以系統(tǒng)效率、發(fā)熱和溫升可概括的用工進時的數(shù)值來表示。 由 ，可算出壓裝階段的回路效率。 各執(zhí)行器的負載壓力和負載流量（輸入流量）的乘積的總和； 各個液壓泵供油壓力和輸入流量乘積的總和。 2 5 60/10 已知液壓泵的總效率 取液壓泵的總效率 ， 可算得液壓系統(tǒng)的效率。 液壓泵的總效率； 液壓執(zhí)行器的總效率； 液壓回路的效率。 裝時液壓系統(tǒng)的壓力損失主要是由于溢流損失和節(jié)流損失造成的。 壓裝時液壓泵的輸入功率為 10 10 /60 21 根據(jù)系統(tǒng)發(fā)熱量計算公式 H ）可算的壓裝時的發(fā)熱功率。 H 1 按式 H/算得系統(tǒng)溫升。 K 散熱系 數(shù)（），計算時可選用推薦值：當(dāng)通風(fēng)很差（空氣不流通）時， K 8，當(dāng)通風(fēng)良好（空氣流速為 1m/s）時， K 14 20（），當(dāng)風(fēng)扇冷卻時， 20 25W（），當(dāng)用循環(huán)水冷卻時， K 110 175（）； V為油箱的有效容積（ L）。 取 K 25，則 25 =31。 50 型離合器軸壓機的改進 22 第四章 50 型變速箱離合器軸壓機裝配的合理性 機械制造業(yè)是制造業(yè)的核心，是制造如農(nóng)業(yè)機械、動力機械、運輸機械和礦山機械等機械產(chǎn)品的工業(yè)部門，也是為國民 經(jīng)濟各部門提供如冶金設(shè)備、化工設(shè)備和工作母機等設(shè)備的部門。機械裝配就是其中的核心。而機械裝配的合理性更是核心中的重點。 9 4 1 基本定義 的過程稱為裝配。而機器的裝配是機器制造過程中最后一個環(huán)節(jié)，它包括機器裝配、調(diào)整、檢驗和試驗等工作。機械裝配就是按照設(shè)計的技術(shù)要求實現(xiàn)機械零件或部件的連接，把機械零件或部件組合成機器。 機械裝配是機械制造中最后決定機械產(chǎn)品質(zhì)量的重要工藝過程。既使是全部合格的零件，如果裝配不當(dāng)，往往也不能形成質(zhì)量合格的產(chǎn)品。簡單的產(chǎn)品可由零件直接裝配而成。復(fù)雜的產(chǎn)品則須先將若干零件裝配 成部件，稱為部件裝配；然后將若干部件和另外一些零件裝配成完整的產(chǎn)品，稱為總裝配。產(chǎn)品裝配完成后需要進行各種檢驗和試驗，以保證其裝配質(zhì)量和使用性能；有些重要的部件裝配完成后還要進行測試。 4 2 基本內(nèi)容 常用的裝配工藝有：清洗、平衡、螺紋聯(lián)接、過盈配合聯(lián)接、校正等。此外，還可應(yīng)用其他裝配工藝，如焊接、鉚接和澆鑄聯(lián)接等，來滿足各種不同產(chǎn) 23 品結(jié)構(gòu)的需要。 1 清洗 應(yīng)用清洗液和清洗設(shè)備對裝配前的零件進行清洗，去除表面殘存油污，使零件達到規(guī)定的清潔度。常用的清洗方法有浸洗、噴洗、氣相清洗和超聲波清洗等。浸洗 是將零件浸漬于清洗液中晃動或靜置，清洗時間較長；噴洗是靠壓力將清洗液噴淋在零件表面上；氣相清洗則是利用清洗液加熱生成的蒸汽在零件表面冷凝而將油污洗凈；超聲波清洗是利用超聲波清洗裝置使清洗液產(chǎn)生空化效應(yīng)，以清除零件表面的油污。 2 平衡 對旋轉(zhuǎn)零部件應(yīng)用平衡試驗機或平衡試驗裝置進行靜平衡或動平衡，測量出不平衡量的大小和相位，用去重、加重或調(diào)整零件位置的方法，使之達到規(guī)定的平衡精度。大型汽輪發(fā)電機組和高速柴油機等機組往往要進行整機平衡，以保證機組運轉(zhuǎn)時的平穩(wěn)性。 3 螺紋聯(lián)接 用扳手或電動、氣動 、液壓等擰轉(zhuǎn)工具緊固各種螺紋聯(lián)接件，以達到一定的緊固力矩。 4 過盈配合聯(lián)接 應(yīng)用壓合、熱脹 (外聯(lián)接件 )、冷縮 (內(nèi)聯(lián)接件 )和液壓錐度套合等方法，使配合面的尺寸公差為過盈配合的聯(lián)接件能得到緊密的結(jié)合。 50 型離合器軸壓機的改進 24 5 校正 裝配過程中應(yīng)用長度測量工具測量出零部件間各種配合面的形狀精度如直線度和平面度等，以及零部件間的位置精度如垂直度、平行度、同軸度和對稱度等，并通過調(diào)整、修配等方法達到規(guī)定的裝配精度。校正是保證裝配質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。 合方法 根據(jù)產(chǎn)品的裝配要求和生產(chǎn)批量，零件的裝配有修配、調(diào)整、互 換和選配4種配合方法。 10 1 修配法 裝配中應(yīng)用銼、磨和刮削等工藝方法改變個別零件的尺寸、形狀和位置，使配合達到規(guī)定的精度，裝配效率低，適用于單件小批生產(chǎn)，在大型、重型和精密機械裝配中應(yīng)用較多。修配法依靠手工操作，要求裝配工人具有較高的技術(shù)水平和熟練程度。 2 調(diào)整法 裝配中調(diào)整個別零件的位置或加入補償件，以達到裝配精度。常用的調(diào)整件有螺紋件、斜面件和偏心件等；補償件有墊片和定位圈等。這種方法適用于單件和中小批生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的產(chǎn)品，成批生產(chǎn)中也少量應(yīng)用。 3 互換法 所裝配的 同一種零件能互換裝入，裝配時可以不加選擇，不進行調(diào)整和修 25 配。這類零件的加 公差要求嚴(yán)格，它與配合件公差之和應(yīng)符合裝配精度要求。這種配合方法主要適用于生產(chǎn)批量大的產(chǎn)品，如汽車、拖拉機的某些部件的裝配。 4 選配法 對于成批、大量生產(chǎn)的高精度部件如滾動軸承等，為了提高加工經(jīng)濟性，通常將精度高的零件的加工公差放寬，然后按照實際尺寸的大小分成若干組，使各對應(yīng)的組內(nèi)相互配合的零件仍能按配合要求實現(xiàn)互換裝配。 配過程 為保證有效地進行裝配工作，通常將機器劃分為若干能進行獨立裝配的裝配單元。 零件：是組 成機器的最小單元，由整塊金屬或其它材料制成的。 套件 (合件 )：是在一個基準(zhǔn)零件上，裝上一個或若干個零件構(gòu)成的。是最小的裝配單元。 組件：是在一個基準(zhǔn)零件上，裝上若干套件及零件而構(gòu)成的。如，主軸組件。 部件：是在一個基準(zhǔn)零件上，裝上若干組件、套件和零件而構(gòu)成的。如，車床的主軸箱。 部件的特征：是在機器中能完成一定的、完整的功能。 配精度 50 型離合器軸壓機的改進 26 1 裝配精度 為了使機器具有正常工作性能，必須保證其裝配精度。機器的裝配精度通常包含三個方面的含義。 (1)相互位置精度：指產(chǎn)品中相關(guān)零部件之間的距離精度和 相互位置精度。如平行度、垂直 度和同軸度等。 (2)相對運動精度：指產(chǎn)品中有相對運動的零部件之間在運動方向和相對運動速度上的精度。如傳動精度、回轉(zhuǎn)精度等。 (3)相互配合精度：指配合表面間的配合質(zhì)量和接觸質(zhì)量。 2 裝配尺寸鏈 (1)裝配尺寸鏈的定義：在機器的裝配關(guān)系中，由相關(guān)零件的尺寸或相互位置關(guān)系所組成的一個封閉的尺寸系統(tǒng)，稱為裝配尺寸鏈。 (2)裝配尺寸鏈的分類： 1)直線尺寸鏈：由長度尺寸組成，且各環(huán)尺寸相互平行的裝配尺寸鏈； 2)角度尺寸鏈：由角度、平行度、垂直度等組 成的裝配尺寸鏈； 3)平面尺寸鏈：由成角度關(guān)系布置的長度尺寸構(gòu)成的裝配尺寸鏈。 (3)裝配尺寸鏈的建立方法 1)確定裝配結(jié)構(gòu)中的封閉環(huán)； 2)確定組成環(huán)：從封閉環(huán)的一端出發(fā)，按順序逐步追蹤相關(guān)零件的尺寸， 27 直至封閉環(huán)的另一端為止，而形成一個封閉的尺寸系統(tǒng)，即構(gòu)成一個裝配尺寸鏈； 3)裝配尺寸鏈的計算：主要有兩種計算方法：極值法和統(tǒng)計法。 3 保證裝配精度的四種裝配方法 保證裝配精度的方法可歸納為：互換裝配法、選擇裝配法、修配裝配法和調(diào)整裝配法四大類。 采用互換法裝配時，被裝配的每一個零件不需作任何挑選、修配和調(diào)整就能達到 規(guī)定的裝配精度要求。用互換法裝配，其裝配精度主要取決于零件的制造精度。根據(jù)零件的互換程度，互換裝配法可分為完全互換裝配法和不完全互換裝配法。 藝規(guī)程 1 制定裝配工藝過程的基本原則 保證產(chǎn)品的裝配質(zhì)量，以延長產(chǎn)品的使用壽命；合理安排裝配順序和工序，盡量減少鉗工手工勞動量，縮短裝配周期，提高裝配效率；盡量減少裝配占地面積；盡量減少裝配工作的成本。 11 2 制訂裝配工藝規(guī)程的步驟 研究產(chǎn)品的裝配圖及驗收技術(shù)條件；確定裝配方法與組織形式；劃分裝配單元，確定裝配順序；劃分裝配工序；編制 裝配工藝文件。 結(jié) 50 型離合器軸壓機的改進 28 機械裝配是一種極有實用價值的技能，在各個行業(yè)都少不了各種設(shè)備的存在，少不了設(shè)備的裝配。隨著社會、科技的不斷發(fā)展，機械裝配的作于更加明顯的體現(xiàn)出來了。 29 第五章 50 型變速箱離合器軸壓機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 變速箱軸壓機由兩個壓裝頭組成，固定壓裝頭和緩沖壓裝頭。固定壓裝頭固定在機電設(shè)備上不動；緩沖壓裝頭放在溜板箱上，隨溜板移動，來調(diào)整工件的位置。以下將對兩個壓裝頭分別進行設(shè)計。 定壓裝頭 參照以往軸壓機的結(jié)構(gòu)，大部分軸壓機的固定壓裝頭的主要部分均由調(diào)整螺桿，可換頂尖，緩沖彈簧， 壓裝彈簧，套筒組成。因此初步確定壓裝頭的結(jié)構(gòu)如圖 5 所示。 圖 5 固定壓裝頭的結(jié)構(gòu)圖 通過調(diào)整調(diào)整螺桿在活塞桿中的位置可以控制壓裝行程；緩沖彈簧始終處于壓縮狀態(tài)，這樣當(dāng)壓裝到位時可以避免剛性沖擊；壓裝彈簧有兩個作用，其50 型離合器軸壓機的改進 30 一為壓裝時給變速箱軸一個支持力，使變速箱在壓裝過程中不因自身重力而滑落，另一個作用為當(dāng)壓裝完畢，由壓裝彈簧的彈簧力使可換頂尖恢復(fù)原位；鎖緊螺母將套筒和活塞桿連接在一起，使所有的零件連接成以整體，從而完成動作要求。注意到鎖緊螺母使緩沖彈簧有一個很小的壓縮范圍，即為上述所說的緩沖范 圍。 (1)各部分尺寸的確定 此壓裝頭有四個重要的尺寸需要確定：頂尖的伸出距離；壓裝彈簧的自由高度，緩沖彈簧壓縮后的高度（兩者均需通過計算，選取合理的彈簧，在計算出所需高度）；套筒第一個臺肩；這四者確定以后就可以基本確定可換頂尖和套筒的長度。 頂尖伸出長度的確定：頂尖的伸出長度與壓裝件的總長度和壓裝行程有關(guān)，由前述壓裝頭的壓裝行程的確定，可知壓裝件（軸承與其兩端的密封裝置）的總長度大概為 45此頂尖的伸出長度不可小于 45壓縮彈簧初始狀態(tài)為常態(tài)，為使彈簧在壓裝時對變速箱有足夠大的支持力，在開始壓 裝之前，彈簧須有一定的預(yù)壓縮量，這也是液壓系統(tǒng)中的快進過程，初定此過程為15可確定頂尖的伸出長度為 60 壓裝彈簧尺寸的確定：要確定壓裝彈簧的尺寸，首先需對頂尖進行受力分析，再選出合適的彈簧。 變速箱質(zhì)量的估算： M 2 2 31 M變速箱的質(zhì)量（ 離合器軸的質(zhì)量（ 軸承的質(zhì)量（ 變速箱軸的質(zhì)量（ 離合器片質(zhì)量（ 其余質(zhì)量（ 離合器軸質(zhì)量計算：由機械設(shè)計師手冊上冊表 查得，當(dāng)變速箱軸直徑 152，從動輪轂壁厚為 5合器軸理論質(zhì)量為， 。由此，可算得： 軸承質(zhì)量計算： 機械設(shè)計師手冊上冊表 得。 變速箱軸質(zhì)量計算： V l 10 ） 合器片質(zhì)量計算： V 10 （ 其余質(zhì)量估取為 則， M 2 2 重力 G 368,75N 對變速箱軸受力分析如圖 6 所示： 50 型離合器軸壓機的改進 32 圖 6 變速箱受力分析 G G 對頂尖進行受力分析，如圖 7 所示： 圖 7 頂尖受力分析 彈簧力 F 319N。 由此可知，當(dāng)彈簧被壓縮 15，時，彈簧力至少應(yīng)為 319N，才能將變速箱支撐住。則，所需彈簧剛度至少為 K 319/15 21N/m。由機械設(shè)計師手冊上冊表 取簧絲直徑 d 8簧中徑 D 50效圈數(shù)為 3 的彈簧，剛度為 合要求。 選用標(biāo)準(zhǔn)螺旋壓縮彈簧： 初始條件：最小工作載荷 0 最大工作載荷 簧工作行程 h 88簧端部結(jié)構(gòu)形式及支承圈數(shù) ，由機械設(shè)計師手冊上冊表 6 選擇彈簧兩端并緊，磨平， 據(jù)初始條件及彈簧的特征，試驗（極限）載荷與最小最大工作載荷的關(guān)系推算出極限載荷值等參數(shù)。 試驗（極限）載荷 驗（極限）載荷作用下彈簧試驗（極限）變形量 h/ 88/ 表 出最接近 的彈簧，其尺寸和參數(shù)如下： 試驗載荷 2369N 彈簧中徑 D 50簧直徑 d 580 型離合器軸壓機的改進 34 節(jié)距 t 驗載荷作用下的變形量 作圈數(shù) n 度 K 324/n 324/撐圈數(shù) 簧內(nèi)徑 D d 50 8 42 彈簧外徑 D d 50 8 58 彈簧自由高度 d 2 8 上列尺寸推算所選彈簧的其余尺寸： 并壓高度 （ d（ 8 112小工作載荷下彈簧高度 k 大工作載荷下彈簧高度 k 2369/ 際工作行程 h 隙（在 作用下，彈簧各圈不接觸應(yīng)保持的距離） 旋升角 t/13 50) 35 簧絲長度 L 8 17/ 429計算可確定壓裝彈簧的長度為 238 壓裝彈簧的校核 :驗算穩(wěn)定性 對于壓縮彈簧，如其長度較大時，則受力后容易失去穩(wěn)定性，這在工作中是不允許的。為了便于制造既避免失穩(wěn)現(xiàn)象，建議一般壓縮彈簧的長細比 b 按下列情況選?。寒?dāng)兩端固定時，取 b 一端固定，另一端自有轉(zhuǎn)動時，取 b 兩端自由轉(zhuǎn)動時，取 b 9】 。 當(dāng) b 大于上述數(shù)值時，要進行穩(wěn) 定性計算，并滿足 式中 穩(wěn)定時的臨界載荷； 彈簧的最大工作載荷； 彈簧剛度。 b 238/8 彈簧兩端自有轉(zhuǎn)動，所以需進行穩(wěn)定性計算。 由機械設(shè)計圖 16得不穩(wěn)定系數(shù) 彈簧材料的切變模量；由機械設(shè)計表 16得彈簧的切變模量為 80000n彈簧的有效圈數(shù)； d簧絲直徑； D彈簧中徑。 50 型離合器軸壓機的改進 36 =80000 10 N/ 10 964376N 由前計算得彈簧的最大工作載荷 足 以彈簧滿足穩(wěn)定性要求，不需要再重新選參數(shù)。 疲勞強度和靜應(yīng)力強度的驗算 對與循環(huán)次數(shù)較多、在變應(yīng)力下工作的重要彈簧，還應(yīng)該進一步對彈簧的疲勞強度和靜應(yīng)力強度進行驗算（如果變載荷的作用次數(shù) N 10 ，或載荷的變化幅度不大時，可只進行靜應(yīng)力強度計算）。 疲勞強度驗算：彈簧材料內(nèi)部所產(chǎn)生的最大和最小循環(huán)切應(yīng)力為 8 8 中： K曲度系數(shù)； K=(4(4 C D/d 稱為螺旋比。 C 50/8 (4 (4 6,25誤 !未找到引用源。 工作最小載荷； 錯誤 !未找到引用源。 工作最大載荷。 37 則， 8 8KD/1=0 對應(yīng)于上述便盈利作用下的普通圓柱螺旋壓縮彈簧，疲勞強度安全系數(shù)計算值 強度條件可按下式計算 ( 0+ 式中： 錯誤 !未找到引用源。 彈簧材料的脈動循環(huán)剪切疲勞極限，按變載荷作用次數(shù)，由機械設(shè)計表 16取。 彈簧疲勞強度的設(shè)計安全系數(shù)，取 ( 0+ 1667+0/以滿足疲勞強度要求。 靜應(yīng)力強度驗算：靜應(yīng)力強安全系數(shù)計算值 計算公式及強度條件為 s/ 式中： 彈簧材料的剪切屈服極限； 安全系數(shù)，其值與 同。 1667/560 簧滿足靜強度要求。 緩沖彈簧尺寸的確定：因彈簧有一定的預(yù)壓縮量，起緩沖作用，由經(jīng)驗選取彈簧的預(yù)緊力為 800N，緩沖彈簧的選取過程同壓裝彈簧的選取過程，由機械設(shè)計師手冊下冊表 取彈簧直徑 d 10簧中徑 D 650 型離合器軸壓機的改進 38 有效圈數(shù) n 彈簧。 彈簧的自有高度 d 10 簧剛度 K 360/65N/彈簧的預(yù)緊力為 800N 時，壓縮量 L 800/K 13以緩沖彈簧的長度為 114 套筒第一個臺肩長度的計算：變速箱在壓裝過程中，套筒的臺肩會于離合器片接觸，同時也起到對壓裝導(dǎo)向的輔助作用。由此可確定臺肩的直徑應(yīng)為離合器片內(nèi)徑，且為間隙配合，離合器片內(nèi)徑同時也為軸承的外徑，即 D 72長度至少為 68 L 80 由以上計算，基本可確定可換頂尖和套筒 的長度。 調(diào)整螺桿長度的確定：調(diào)整螺桿的長度與壓裝行程有關(guān)，壓裝行程為 68整螺桿在活塞桿中還需要一定的導(dǎo)向，考慮到壓裝其他大號軸承時壓裝行程會加大，因此初定調(diào)整螺桿的長度為 245 壓裝頭其他零件的尺寸由經(jīng)驗確定，但對零件的薄弱環(huán)節(jié)需要進行校核。 套筒臺肩的校核 套筒臺肩處，由于活塞桿的推力而受剪應(yīng)力和壓應(yīng)力，需對剪應(yīng)力和壓應(yīng)力分別進行校核。 壓應(yīng)力校核 39 對臺肩處受力分析如下圖 8 所示 圖 8 臺肩受力分析 壓力 F=60000N 受力面積 S（ /4 /4 壓應(yīng)力 F/S 60000/應(yīng)力的校核 剪力 60000N 受剪面積 A 則，剪應(yīng)力 A 60000/機械設(shè)計師手冊上冊表 查的 45 鋼的 600以 套筒的臺肩不會被壓裂和剪斷。 可換頂尖的校核 可換頂尖由于受彈簧力的作用，受壓應(yīng)力和剪應(yīng)力，且臺肩較薄，因此 也應(yīng)對50 型離合器軸壓機的改進 40 其進行校核。 可換頂尖受力如圖 9 所示。 圖 9 頂尖的臺肩受力分析 壓應(yīng)力校核 由圖可見，頂尖臺肩的 受壓，最大壓力 受壓面積（ /4 則，臺肩所受壓應(yīng)力為 A 應(yīng)力校核 由圖可見 b b 面受剪力，最大剪力為 剪面積為 A 剪應(yīng)力 A 計算可得，臺肩強度足夠，不會被剪斷和壓裂。 （ 2）各部分配合的確定 41 此設(shè)計須有配合的地方均為間隙配合，由