成型机分度盘设计.doc

成都理工大学毕业设计（论文）成型机分度盘设计作者姓名：陈宇专业班级：机械三班200708050208指导老师：付 维摘 要人类在长期的生产实践中创造了机器，并使其不断发展形成当今多种多样的类型。在现代生产和日常生活中，机器已成为代替或减轻人类劳动，提高劳动生产率的主要手段。使用机器的水平是衡量一个国家现代化程度的重要标志。成型机的出现更是机械发展史上的一大突破，也是现代机械的主流之一。成型机就是负责把原料加工成为我们需要的立方体。主要将不规则的原料加工成截面形状为我们所需要的三角形，正四边形，菱形，正多边形等形状。其工作原理：将原料固定在成型机床夹具上后，通过夹具的旋转使原料旋转一个适当的角度进行切削，完成一次切削后再旋转一个适当的角度进行。常被称为一个工作位置到下一个工作位置的转换，直到加工或检验成我们需要的截面形状。当然刀具需要旋转就需要一个分度机构，夹具是放在分度机构内的，是分度机构带动夹具旋转，夹具又带动原料旋转。分度盘设计方便，结构简单，经济，可操作性好，维修方便。关键词： 成型机 分度盘 工作原理Disk indexing machine designHumanity in the long-term production practice has created a machine, and its continuous development of the formation of todays wide variety of types. In modern production and daily life, the machine has become a substitute for or reduce human labor and improve labor productivity of the primary means. The level of the use of machinery is a measure of a country an important indicator of the degree of modernization.Molding machine, also known as out of the box machine is automatically out of the box, forming, bending under the bottom hinge. And now to complete the next part of the taped, the quartet built cardboard box board open a certain program equivalent to the bottom of the box, and sealed with tape to a packing machine conveyor equipment. Automatic carton forming machine, automatic high-volume carton box machine is automatically out of the box, automatically converted under the cover, self-sealing tape under the bottom of the line equipment, machinery used in all PLC + screen control, greatly facilitate the operation, the scale of production will be automated essential equipment. . Machine works with the injection syringe with similar, it is the use of screw (or plunger) of thrust, will have a good molten plastics (ie, viscous flow state) of plastic injected into the closed mold cavity a good, The cured products obtained after shaping process. Injection molding is a cyclic process, with each cycle including: dosing - molten plastics - Injection pressure - Filling the cooling - Kai-mode pickup. Remove the plastic parts and then re-closed mode, the next cycle. By product family can be divided into: carton machine, carton machine, packing machine, cartoning machine, paper packing machine, unloading boxes machines. Degree of automation by machines can be divided into: automatic molding machine, automatic carton forming machinesKey words: sub-machine dial Working Principle目 录第1章 引言。511 设计对象和内容。512 成型机分度盘设计的基本要求和一般过程。6第2章 市场应用。821 立木地板加工机床。8 22 立木地板加工机床各部分介绍。9第3章 总体方案的确定。1331 分度盘的种类及特点。13 32 分度盘的比较。15第4章 总体方案的零件设计。2341 手轮。17411 手轮材料的选择。17412 手轮的结构设计。1742 分度盘。18 421 分度盘的设计。19 422 分度盘的材料选择。2043 定位销。2044 弹簧。22 441 弹簧的功用和类型。22 442 弹簧的设计与计算。2345 轴的设计。25 451 轴的材料选择。25 452 轴的结构设计。2546 键的选择。2847 轴承。29 471 轴承的选择与使用。29 472 轴承的寿命。34结 论。36致 谢。37参考文献。38第1章 引 言人类在长期的生产实践中创造了机器，并使其不断发展形成当今多种多样的类型。在现代生产和日常生活中，机器已成为代替或减轻人类劳动，提高劳动生产率的主要手段。使用机器的水平是衡量一个国家现代化程度的重要标志。11 设计对象和内容成型机，又名开箱机是指自动完成开箱、成形、下底折叶折曲。并现时完成下部分胶带粘贴，将叠成纸板的箱板打开，箱子底部按一定程序折合，并用胶带密封后输送给装箱机的专用设备。自动纸箱成型机、自动开箱机是大批量纸箱自动开箱、自动折合下盖、自动密封下底胶带的流水线设备，机器全部采用PLC+显示屏控制，大大方便操作，是自动化规模生产必不可少的设备。成型机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆（或柱塞）的推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。 注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施压注射充模冷却启模取件。取出塑件后又再闭模，进行下一个循环。按产品系列可分为：纸箱成型机、纸盒成型机、装箱机、装盒机、纸片装箱机、卸箱机等。 按机器的自动化程度可分为：自动成型成型机、全自动纸箱成型机等。本文主要是对成型机分度盘的设计，同时让大家了解成型机的分度机构和通用零件的工作原理，结构特点，基本的设计理论和计算方法。随着科学技术的发展，特别是计算机的应用，出现了一些新的机械设计方法。例如：用优化方法寻求最佳设计方案；用有限元法对强度，刚度，润滑，传热等进行数值计算；用可靠性设计精确评定机械零件的强度和寿命：用CAD（计算机辅助设计）技术替代手工计算和绘图等。12 成型机分度盘设计的基本要求和一般过程机械设计是指规划和设计实现预期功能的新机械或改进原有机械的性能。基于成型机的工作原理和特点，其设计的基本要求是：（1） 良好的使用性能 实现预期功能，满足使用要求。操作容易，保养简单，维修方便。不必追求“多功能”，因为“多功能”会增加成本，降低可靠性。（2） 安全 许多重大事故出自机械故障。密封件泄漏导致“挑战者号”航天飞机失事，起落架故障引发空难，刹车失灵酿成车祸，频繁出现的汽车“召回”更暴露机械设计不良造成的安全隐患。机械设计必须以人为本。凡关系到人身安全或重大设备事故的零，部件都必须进行认真，严格的设计计算或校核计算，不能凭经验或以“类化”代替。计算说明书应妥善保留，以备核查。暴露的运动构件要配置防护网。易造成人身伤害的部位必须有安全连锁装置或实施远距离操纵。电气元件，导线的规格和安装必须符合标准。除此之外，为了保护设备，还应设置保险销，安全阀等过载保护装备以及红灯，警铃等警示装备。（3） 可靠，耐用 在预定的使用期限内不发生或极少发生故障。大修或更换易损件的周期不宜太短，以免经常停机影响生产。但是，也不宜过分强调“耐用”。现代生产推行定期更新和逾期强制报废，个别零，部件的“长寿”对整机并无实际意义。因追逐“耐用”而滥用贵重材料徒然增加成本。（4） 经济 设计中应尽可能多选用标准件和成套组件，它们不仅可靠，价廉，而且能大大节省设计工作量。可以说，设计中使用标准件的多少是评价设计水平的重要标志。要重视节约贵重原材料，降低成本。零件设计必须关注加工工艺性，力求减少加工费用。良好的经济性不仅体现在制造成本低廉，更应体现在机器使用中的高效率，低能耗。（5） 符合环保要求 机器噪声不超标。不采用石棉等禁用的原材料。确保机械使用过程不泄漏水，油，粉尘和烟雾。生产中的废水，废气必须经过治理，达标排放。除此之外，欲使产品具有市场竞争力，机械设计师还应与工艺美术人员密切配合，力求产品造型美观。在明确设计要求之后，机械设计包括以下主要内容：确定机械的工作原理，选择合宜的机构；拟定设计方案；进行运动分析和动力分析，计算作用在各构件上的载荷；进行零部件工作能力计算，总体设计和结构设计。一部机器的诞生，从感到某种需要，萌生设计念头，明确设计要求开始，经过设计，制造，鉴定直到产品定型，是一个复杂细致的过程。为了清晰，将设计的一般过程如下表示。明确设计要求（设计对象的预期功能，有关指标及限制条件） 提出设计方案（拟定可供比较评价的多种设计方案，从中选取最佳方案） 总体设计（进行分析计算和经济评价，绘制总体设计图 结构设计（完成施工所需要的总装图，零件图和技术文件） 试制，鉴定（从技术上，经济上作出全面评价） 产 品 定 型 设计人员要善于把设计构思，设计方案，用语言，文字，图形方式传递给主管人和协作者，以获得支持；要富有创造精神，又要从实际出发；要善于调查研究，积累设计经验。第2章 市场应用21 立木地板加工机床立木地板加工机床成型机分度机构，是机床的重要组成部分。它主要完成的是在成型加工中，加工完一个表面后完成分度。即是使家具连同工件一起转动一定的角度。它的基本形式是由分度盘和分度定位器组成的运动副形式。工作精度取决于运动副的机构形式和制造精度。整个分度机构安装于立木地板加工机床的成型机部分上，在成型加工中实现木料的转动，从而实现分度。在分度机构的设计过程当中。必须以实用为前提，即是要求分度机构操作方便易行，定位准确。对定机构中常用的有手拉式，枪栓式，齿条式，拉杆式，脚踏式等。由于是一种全新的机构，在设计前就应该多考虑其成为现实的可能性，包括精度和制造问题。如果分度方式选择的不合理，结构过于复杂或者安排不当，就会增加制造成本，并且使得维修困难。因为该机床多用于林区，在进行修理和操作人员的培训方面会受到很大的限制，就违背了设计的初衷，并且会造成严重的经济损失。机构还必须完整，如果分度的精度达不到要求，导致切削的木料在后面的拼装中出现块与块之间的衔接不当，有缝隙，和无法压紧等问题。所以在选择设计方案时一定要注意木材的属性，结合分度装置的结构，实现准确分度定位。在我的设计中，主要采用棘轮和棘爪的配合，带动分度盘转动，实现分度，整个机构在操作时只需扳动手柄即可。采用锥型销对定，精度高，对定方便。分度机构中的所有零件加工简单，只有对定销的加工稍微复杂，需在前端加上一个半圆面。整个机构维修起来十分方便，无需专业人员维修，非常适合在林区工作。森林资源是非常重要的资源，与国家的可持续发展有很大的关联。然而我国的森林资源由于在解放初期对森林资源对环境影响的认识不够，再加上生产力低，大量的砍伐森林资源，使得我国的森林资源遭到严重的破坏，水土流失，土地沙漠化加重，到目前为止我过的森林资源的覆盖率只有14%左右，远远低于世界的平均水平然而经过统计分析发现，由于我国的生产力的相对落后造成了对木材资源的严重浪费。人均森林蓄积量不足世界的1/8，据联合国粮农组织的不完全统计表明虽然我国森林面积不足世界的4%，但生产的薪材和木炭却占世界的11%，原木、锯材和人造板产量分别占世界7.3%、6.3%和10.3%。国内统计每年我国砍伐的木材竟有80%用作柴烧(指民众砍伐和国家计划开采的总量)只有20%的原木作工业加工或锯为基础板材。就是国家计划开采的木材由于直径大小的限制也有30%被白白浪费掉。而且，我国用于住宅基础设施的建设和造纸每天都会消耗掉大片森林，据有关专家分析2000 年全国木材总需量达到1.1 亿立方米，而国内可供木材资源只能达到6500 万立方米，供需缺口在4000 万立方米以上。别的不说，就连我国出口给日本的卫生筷每年也要消耗我过10 万棵成材树，而日本宁愿进口木材也不砍伐本国的森林资源。由于国家为了保护森林资源实施天然林保护工程，决定对重点地区天然林全面禁止采伐，大力调减木材产量，加之国家的需要，使木材市场供需形势发生了较大的变化，木材资源的缺口加大，需求量上升，价格上涨。而与此同时，却有数以万计立方米的小径材(直径范围在50200mm 内如图1.1)被抛弃或烧掉2.2 立木地板加工机床各部分介绍：2.2.1 断料机对小径材进行断料需要圆盘断料机简称断料机,其切削原理如图1-5断料机由电动机和圆盘踞组成,断料机的作用就是把这些小径材切成规格长度的段料.按其规格分表1-22.2.2 成型机对断料后的小径材进行成型加工,其加工机立木马赛克成型切削机床简称成型机。成型机切削原理如图1-6 所示：要加工出上图所示的成型棒料，成型机应该由那些机构组成才能完成加工呢？首先，分度机构，木材在分度机构的作用下转动60o、90o、120o等角度就能加工出棱形、正四边形、正六边形、正八边形等的形状的成型棒料。其次，分度机构带动夹具转动一定的度数从而带动木料转动实现要加工的形状2.23 排刀切片机将已成型棒料进行切片加工，需要有立木马赛克排刀切片机床简称排刀切片机。其工作原理如图1-7 所示：将加工马赛克按其厚度分为三中不同规格的产品 排刀切片机它主要由导向机构、夹具、圆盘踞、电动机等组成，在导向机构的作用下运动靠近排刀圆盘踞，按设计的要求加工，圆盘踞切断木材后，夹具在导向机构的作用下后退，然后送开夹具，加工好了的马赛克就沿箱体滑出。2.2.4 拼装机拼装机就是将加工好的马赛克经过处理，按设计图案拼装成各式各样的精美地板，然后刨光，就成了我们家居的立木拼花地板。拼装机应解决压紧的问题，使小块的马赛克衔接自然，紧固，可以通过高压，并通过强力胶粘合的方式。防止拼装时在小块之间产生缝隙或者挤压的现象，保证地板的平整性。在整个机床的设计中，我的题目是设计立木地板加工机床的分度机构，它的主要目的是使得机械加工过程中，当加工完一个表面后，能使夹具连同工件一起转动一定的度数。它的基本形式是由分度盘和分度定位器组成的分度副形式。它的工作精度主要取决于分度副的结构，是成型机中的重要组成部分，整个分度机构安装于立木地板加工机床的成型机部分上，在成型加工中实现木料的转动，从而实现分度。在分度机构的设计过程当中。必须以实用为前提，即是要求分度机构操作方便易行，定位准确。对定机构中常用的有手拉式，枪栓式，齿条式，拉杆式，脚踏式等。整个分度机构必须满足分度准确。操作简单方便，还要易于更换修理，一切还应从经济的角度出发。使整个立木拼花地板机床有实用性，更具市场竞争力。使地立木拼花地板的加工更加便宜快捷。真正成为家居装饰的主流。第3章 总体方案的确定仍然以立木拼花地板的加工成型为例。由于立木拼花地板是木材原料，因此成型机的分度精度要求不高，夹具在分度机构的作用下和分度机构一起转动，夹紧时操作简单方便。加工或检验好一面时工人拉住弹簧同时转动分度盘使它在分度机构的作用下分度转动，转动一定的角度后用定位销固定，而另一端是一个推力球轴承，同时也会随着一起转动，从而到达下一个加工位置，继续加工或检验。31 分度盘的种类及特点对分度盘的设计要求：刻度要求精确，当然针对加工不同的产品，要求其精度也不一样。我们现在要求加工出立木拼花地板，原料是木材，木材本身比较粗糙，而且对立木地板来说，连接部分精度要求也不是很高，所以我们设计的分度盘精度要求一般就足够了，但使用寿命一定要长。一般，我们选用以下几种分度盘：（1） 圆盘式分度盘分度盘形状为一大圆盘，上面阵列分布若干圆形孔，当需要一定的角度时，转动分度盘到需要的刻度位置时，用一个定位销固定于圆形孔上，从而固定住工件，使其定位，达到分度的效果，加工出我们所需要的零部件形状，分度盘形状可以设计成如图所示：图4-1圆盘分度盘的特点是：1 精度高，没有理论误差。有助于控制尺寸公差并充分保证零部件的形位公差，如：平行度，垂直度，倾斜度，同轴度，对称度，位置度。重复定位稳定，无积累误差。2 寿命长，其有效寿命较任何机械分度装置均长很多。节省了定期检修工时，提高了生产效率。3 刚性好，适应能力强。可满足粗，精加工及一般角度的加工。4 操作简便，效率高。其分度精度不受加工技术人员的操作水平所影响。5 为了提高加工产品的质量及工艺装备的利用率，改革传统工艺的方法，实现“工序集中”。挖掘现有设备潜力，扩大现有机床加工范围约一倍。6 应用范围广泛。运用“对称加工方法”可加工出任务零件，从而提高生产效率。（2） 插销式分度盘：分度盘可以设计成如图所示：图4-2工作原理：用手柄转动，带动分度盘转动；闲置状态下，定位销是压在分度盘的槽中的，定位销的头部是梯形的，和分度盘的齿配合，转动分度盘的时候，向右拨动定位销上的拨杆，让定位销的齿离开分度盘，转动分度盘，直到合适的位置，然后松开拨杆，定位销在弹簧力的作用下压入分度盘的齿形中，实现定位的效果。从而使其达到分度的效果。32 分度盘的比较我们现在需要设计出的分度机构特点是结构简单，经济，可操作性好，维修方便。经过了解各种各样的分度盘我们可以看出，插销式分度盘的精度不如圆形分度盘的精度高。插销式分度盘和圆形分度盘的设计原理都比较简单，对加工人员的操作能力要求也都不高。插销式分度盘的加工比较容易，和圆形分度盘比较，成本低很多。一般来说，插销式分度盘的装拆维护都比较简单，而圆形分度盘装拆困难，维护也比较困难。一般地，我们使用的分度盘有两种，轴向定位分度盘和径向定位分度盘。如图所示：图4-3轴向定位分度盘能使轴向加工可以加工出比较规则的圆锥销，使得更加容易加工零部件，但装拆相对比较困难，维护就比较困难。对于加工时操作分度盘也比较困难麻烦。而且很多个销孔容易磨损，不便于更换。径向定位分度盘精度不如轴向定位分度盘，但分度盘的加工容易实现。对于立木拼花地板的加工成型，对精度的要求不高，主要是在林区进行加工，我们考虑的是如何尽量减少设备的更换率，因为林区远离市区，更换设备不是很方便，所以在加工成型立木拼花地板的设计中，我们不考虑轴向定位分度盘。综上所述，对于立木拼花地板的加工成型，我们的成型机的分度机构结构简单，但易于操作。对于分度盘，我们选用径向定位的插销式分度盘。结构图如下：图4-4第4章 总体方案的零件设计立木拼花地板加工成型机，结构简单，分度机构由手轮，分度盘，定位销，弹簧，轴，键构成。41 手轮411 手轮材料的选择根据机械设计课程设计手册表2-3（GB9439-88）得表面处理HT100喷砂镀烙抛光。牌号铸件壁厚最小抗拉强度硬度HBSHT100大于至10093-1401020412 手轮的结构设计如图所示：图5-1由图可知：d=16m 极限偏差为H8d=16H8mm D=160mm D1=138mm d1=M10 d2=32mm d3=42mmd4=10mm 极限偏差 H8R=68mmR1=13mm R2=4mm R3=6mm R4=5mmR5=8mm R6=10mm r=1.6mm H=40mm每件重量Kg=1.160，手柄为10*80*16轴和毂的极限偏差为D10轴：t=3.0mm 毂：t1=1.7mm半径：r=0.2mm42 分度盘421 分度盘的设计：分度盘由液压缸驱动齿条推动工作台旋转分度，液压缸推力是作用于活塞面积上的理论流体力。液压缸与马达一样，也是将液压能转变为机械能的装置，它将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。 由压力油驱动一对高精度的端齿盘脱开、啮合，实现工作台的定位刹紧。分度机构由分度盘和传动比为1：40的蜗杆-蜗轮副组成，分度盘上有多圈不同等分的定位孔。转动与蜗杆相连的手柄将定位销插入选定的定位孔内，即可实现分度。传动比大，结构紧凑。蜗杆为单头，蜗杆须转2转蜗轮才转一转。分度盘使用时，手柄转过一转主轴转过8度，转过40转则主轴回转840=360度，也就是说我们可以用简单分度法和角度分度法，简单分度法主要用于需在圆周等分若干分的工件，而角度分度主要用于加工轴类工件上相互形成夹角而非等分的结构的加工。随着高速自动机械的发展，要求间歇分度机构的分度转位速度越来越快，精度越来越高。而我们加工的木材由于转速低，精度也不高，所以我们应该选用插销式分度盘对加工的棒料进行分度；而且插销式分度盘在专用夹具和组合夹具应用广泛。分度装置常在加工或检验工件时用来变更工位。因为分度盘主要的作用是精确分度，为了满足生产多种类型的立木马赛克，下面以12个分度刻度的分度盘为例，此分度盘能加工出最大边数为12边形的产品，其结构图如下：图5-2根据加工出来的产品要求，我们需要加工出正12边形的形状，要求最小分度角为30度，整个分度盘确定为12个槽，每个圆锥孔的尺寸安排如下：分度盘的分度槽的尺寸为：齿宽15mm，齿槽深10mm。分度盘的锥度为1:1.778。这个分度盘能完全适合设计需要。422 分度盘的材料选择：在此例中，由于分度盘不仅要传递运动，还要传递动力，要求承受转矩，因此所需要的材料要求较高。综合考虑，在此例中，我们应该选用45号钢，锻造成型，精密加工分度齿。43 定位销的设计与计算1.定位销就是起定位作用的，模具在闭合时必需准确同步才能做出完美的产品，定位销就让上下二模具起到准确定位的作用。 2.定位销有的时候并不主要起定位作用,象在行星减速机中，它的主要作用是防止两壳体间的滑动,造成连接螺栓断裂 3.定位销为安装方便 箱座和箱盖用圆锥定位销定位并用螺栓连接固紧起盖螺钉为了便于揭开箱盖 常在箱盖凸缘上装有起盖螺钉起吊装置为了便于吊运 在箱体上设置有起吊装置箱盖上的起吊孔用于提升箱盖箱座上的吊钩用于提升整个减速器观察孔打开观察孔盖板 通过观察孔可以检查齿轮啮合情况及向箱内注油平时用于观察齿轮啮合情况 定位销,用来固定板料、零件在模具上的位置，确定工艺中要求的搭边量和进距及切边线，有时候也叫挡料销，需淬火有硬度，形式多样，常见的为圆柱形带肩装配于阶梯孔中，过渡配合，拆卸时需用铜棒（软）敲下，或者有弹顶式的，需注意别丢弹簧在本例中，虽然此设计的成型机分度机构结构简单，但仍然有诸多因素需要考虑。需要对我们设计出来的轴进行分度，而且定位销又要承受加工时带来的转矩，因此，定位销要能够承受一定的应力，故而，在此例的设计中，多次装拆要求定位销对精度的影响很小。综合诸多因素考虑，我们应该采用圆锥型头部的定位销。这种定位销在弹簧的作用下，可以可靠的对分度盘进行分度，而且不会影响分度误差。而且在自锁的情况下，也可以承受很大的压力且不会松动。在涉及到如何使定位销定位，退出时，根据分度盘的装配要求和该定位销的具体形状，可将该定位销设计成如下图所示形状：图5-3由上图可以看出定位销的工作原理，定位销是由两个螺钉固定在分度盘的壳体上的，闲置状态时，弹簧保持在正常状态；当要转动分度盘的时候，拨动装在销上的拨杆，向内压紧弹簧，退出分度盘的齿口，弹簧由于弹力的作用，有一向外压伸的力，当分度盘转动到需要的位置时，松掉拨杆，在弹簧的弹力作用下，将定位销压入分度盘上的槽中，以达到定位的目的。一般地，销的常用材料有35，45号钢，结合此例，由于此例设计中，定位销需要承受较大的载荷，帮而综合考虑，应该选用45号钢。弹簧点焊接在定位销的尾部的一个小孔中，它的高度大小应该根据弹簧的大小选取。弹簧应该有足够大的弹力，该弹簧将力传递给定位销，并将其压到需要的位置，但同时，力又不能太大，否则将其拉出分度齿很费力，所以必须综合各方面的因素，以此来确定弹簧的取用。44 弹簧441 弹簧的功用和类型1 弹簧分类 弹簧的种类很多，若按照其所承受的载荷性质，弹簧主要分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等四种。若按照弹簧形状又可分为螺旋弹簧、碟形弹簧、圆柱形弹簧、板弹簧、盘簧等。表中列出的是各种弹簧的基本型式。弹簧受外力作用后能产生较大的弹性变形，在机械设备中广泛应用弹簧作为弹性元件，弹簧的主要功用有：弹簧是一种弹性元件，它可以在载荷作用下产生较大的弹性变形。弹簧在各类机械中应用十分广泛，主要用于：1）控制机构的运动，如制动器、离合器中的控制弹簧，内燃机气缸的阀门弹簧等。2）减振和缓冲，如汽车、火车车厢下的减振弹簧，以及各种缓冲器用的弹簧等。3）储存及输出能量，如钟表弹簧、枪闩弹簧等。4) 测量力的大小，如测力器和弹簧秤中的弹簧等。在本例中，由于分度盘上的定位销需要弹簧的弹力和收力都比较好，所以我们应该选用圆柱螺旋拉伸弹簧。弹簧在机械中常承受具有冲击性的变载荷，所以弹簧的材料应具有很高的弹性极限，疲劳极限，一定的冲击韧性，塑性和良好的热处理性能等。常用的弹簧材料有优质碳素弹簧钢，合金弹簧钢和有色金属合金等，综合各方面的因素，在此例中，制造弹簧的材料应该选用碳素弹簧钢丝，这种材料含碳量在0.6%-0.9%之间，如65，70，85等碳素弹簧钢。这类钢价廉易得，热处理后具有较高的强度，适宜的韧性和塑性，适合做小尺寸的弹簧（查机械设计基础表18-1得）（引用机械设计基础）。442 弹簧的设计与计算1弹簧丝的直径计算假设弹簧丝的直径是：d=1mm,弹簧丝的平均直径：D2=12mm，那么计算旋转比是：D2d=12mm曲度系数k1是1：1查机械设计课程设计手册第四版图20-9弹簧材料折位伸强度为：2080Mpa,极限强度为：832假设F=30N，计算弹簧丝的直径为d=1.6FKIC/B=1.1mm2.计算弹簧圈数弹簧有效圈数 n=G入d48FD3=3.86当n15时，n取为0.5倍圈数，为8圈，加上死圈圈数2，所以总圈数N1=10；同样的，得到大圈的圈数为N2=153.计算弹簧外毂尺寸弹簧外径D=D2+d=12+1=13mm弹簧最小节距P=5.6mm弹簧在自由状态下的长度H=8*5.6+3=47.8mm4.弹簧稳定性计算因为弹簧两端为固定端，b=HO/D2=47.8/12=3.86C3p/3n=18.35mm考虑到键槽对轴的强度影响，将轴放大6%。所以d1=18.35*1.06=19.46mm查机械设计课程设计手册表1-6取d1=20mm,d2=d1+2h,h=(0.07d1+3),D2=25+2h=28.8mm查机械设计课程设计手册表7-12取d2=30mmD3为装配推力轴承的轴段。其直径根据轴承的内径确定。但是此段轴又要比d2轴大，所以我们选取d3=35mm。轴肩d4为推力轴承的安装高度，所以我们选取d4=51mmD5上安装深沟球轴承，其直径根据轴内径确定。所以我们选取d5=35mm.2.轴向尺寸 根据手轮轮毂的宽度取L1=20mmL2与分度盘的厚度和箱体壁厚有关，根据分度的厚度h=15mm,箱体壁厚设为10mm，取L2=15+10=25mmL3为装推力球轴承的轴段，其长度依据轴承的宽度确定。取L3=25mmL4为轴肩，选取长度L4=5mmL5为装深沟球轴承的轴段，其长度依据轴承的宽度确定，取L5=15mm.4.6 键的选择键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以及传递转矩。设计时应该根据各类键的结构和应用特点进行选择。一般选用普通平键连接，其类型有下面三类： A型 B型 C型图5-5手轮与轴的键联结初选A型键根据该段轴径d=20mm，查机械设计课程设计手册表4-1得：b=6mm h=6mm又因手轮轮毂宽为L1=20mm则键长L=16mm键工作长度l=L-b=16-6=10mm由于拼花地板成型加工的成型机分度盘的设计要求载荷分布均匀，故平键联接的挤压强度得：&p=4T1dhl=4*9.520*6*10*103=31.833MPa&p=50所以A型合适。则手轮选用A型普通平键，b=6mm,h=6mm,l=16mm。4.7 轴承4.7.1轴承的选择与使用轴承配置不仅包括滚动轴承，而且包括同轴承有关的部件，如轴和轴承座。 润滑剂也是轴承配置的一个非常重要的组成部分，因为润滑剂要防磨损防腐蚀，这样轴承才能充分发挥作用。随着社会的进步与发展，机械化在生产和生活中得到广泛应用。轴承作为机械中不可缺少的一部分，其使用的范围也将越来越广，因为只要有转动的地方都要用到轴承。轴承在机械中主要是起支撑及减少磨擦的作用，所以轴承的精度、噪音等都直接关系到机械的使用及寿命。但业务人员总是经常会碰到一些客户即使用最好的轴承或进口轴承其效率也是不高，这就关系到轴承的使用与选择问题。或许会有人说“轴承的使用与选择那是用户的事，我只管用户要什么我卖什么”。但作为一名合格的推销人员除精通自身产品知识外还要精通产品的使用，即医生型的销售，根据用户的配套产品的性能、使用条件选择最佳的配套轴承。这就是目前世界上各大公司流行的专业化制造与销售，这一方式在人本集团实行以来也取得了良好的效果。因为轴承的类型多范围广，以下将主要对使用范围最广的深沟球轴承的使用与选择作一些分析。希望对轴承认识较少的人能加深对轴承的了解一、 轴承的选择1、轴承型号的选择：轴承型号一般是由用户的技术人员根据配套产品的使用条件及承受负荷对轴承进行选择。业务人员主要了解用户的实际负荷是否与所选轴承相符合，如果轴承达不到使用要求，应尽快建议客户改选型号，但除非特殊产品在选择型号上一般不会有什么问题。2、轴承游隙的选择：用户在购买轴承时一般只会告知在什么型号、等级，很少会对轴承的游隙提出要求，业务人员必须问清轴承的使用条件、其中轴承的转速、温度、配合公差都直接关系到轴承游隙的选择。一般在3500转/分以下转速的电机大多采用CM游隙，如高温高速电机则要求采用相对较大的游隙。轴承游隙在装配后会因为内孔的涨大及外圆的缩小而导致减少，游隙的减少量=过盈量60%（轴承室是铝的除外）。比如轴承装配前游隙是0.01mm，装配时过盈量为0.01mm，则轴承装配后的游隙为0.004mm。在理论上轴承在零游隙时噪音和寿命都达到最佳的状态，但在实际运转中考虑到温升等问题，轴承在装配后游隙为0.002mm-0.004mm较好。3、油脂的选择：油脂的选择一般是根据轴承的转速、耐温情况、噪音要求及起动力矩等方面进行选择，要求业务人员对各种油脂的性能很了解。4、轴承密封型式的选择：轴承的润滑可分为油润滑和脂润滑。油润滑轴承一般是选用形式轴承，脂润滑轴承一般选用防尘盖或橡胶密封件密封。防尘盖适用于高温或使用环境好的部位，密封件分接触式密封和非接触式密封两种，接触式密封防尘性能好但起动力矩大，非接式密封起动力矩小，但密封性能没有接触式好。 人本轴承目前在汽车电机轴承、家电电机轴承、摩托车轴承、保健电机轴承等行业进行了专业化的制造，使轴承的噪音和寿命达到最佳状态。二、 轴承使用时应注意事项1、轴和轴承室公差的选择与控制：轴承压入轴承后应转动灵活无阻滞感。如有明显转动不灵活，则表明轴的尺寸太大了，公差要下调。如轴承压入轴后用手转动有明显“沙沙”感，则可能是轴的公差太大或轴的圆度不好。所以在控制好轴和轴承室公差时也要控制好圆度，目前国内很多厂家只对公差进行控制，没有对圆度进行控制。2、轴承的装配方式：因为轴承是高精度产品，如装配不当很容易对轴承沟道造成损伤，导致轴承损坏。轴承在装配时应有专用的模具，不能随意敲打，在压入轴时只能小圈受力，压大圈时只能大圈受力。装配时要求采用气压或液压，在压装时上下模要外于水平状态，如有倾斜会导致轴承沟道因受力损坏，而使轴承产生导响。3、装配异物的防止：轴承在装到转子上做动平衡时很容易将动平衡时产生的铁屑进入轴承内部，因此最好是装轴承前做动平衡。有一些厂家为了装配方便，装配时在轴承室内涂上一些油或油脂起润滑效果，但往往操作人员很难将量控制好，如果油或油脂在轴承室内积留较多，在轴承转动时很容易沿着轴进入轴承内部。轴承室最好是不要涂油或油脂，如非涂不可则要控制不得在轴承室内有积留。4、漆锈的预防：漆锈的特征是多发在封密式的电机，电机在装配时声音很好，但在仓库内放了一些时间后，电机异响变的很大，拆下轴承有严重生锈现象。以前很多厂家都会认为是轴承的问题，经过我们的不断宣传，现在电机厂已经意识到主要是绝缘漆的问题。该问题主要是因为绝缘漆挥发出来的酸性物质在一定的温度、湿度下形成腐蚀性的物质，把轴承沟道腐蚀后导致轴承损坏。该问题目前只能是选用好的绝缘漆，并在烘干后通风一段时间后装配。轴承的寿命是与制造、装配、使用都紧密相关的，必须在每个环节都做好，才能使轴承处于最佳的运转状态，从而延长轴承的使用寿命。因为在本设计中所设计的轴时分度夹紧一体化的轴，所以轴承要承受轴向力，且轴向力较大，已经超出了常用滚动轴承的承受范围，故在选用轴承的时候选用“推力球轴承”，这种轴承可以承受较大的轴向力。在加工的时候，轴会受到径向力的作用，然而推力球轴承不能承受径向力，所以我们有必要添加一个深沟球轴承以承受径向力，同时深沟球轴承也可以承受一定的轴向力。本设计就是选用的推力球轴承和深沟球轴承的组合机构。已知轴向最大的动载荷Fa=540N，轴承所受的径向最大的动载荷载荷Fr=2300转速n=1r/min，要求轴承寿命不小于Lh=5000小时。先求出当量动载荷P因为深沟球轴承受Fr和Fa的作用，必须求出当量载荷P。计算时用的径向系数X轴向系数Y要根据12.3Fa/Cor值查取，而Cor是轴承的径向额定载荷，轴承型号未选出前暂不能确定，故采用试选法。据表16-12，暂取相关数据由12.3Fa/Cor=0.345得e=0.22.因Fa/Fr=540/2300=0.235e,由表16-12查得X=0.56,Y=1.19,由式16-4得：P=XFr+YFa=0.56*2300+1.19*540=2360N即轴承在Fr=2300N和Fa=540N的作用的使用寿命，相当于在纯径向载荷为2360N作用下的使用寿命。由式16-3得计算所需的径向基本额定动载荷值为Cr=fpPf(60n*10-6) 式中