机械制造摇臂轴支座.docx
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机械制造摇臂轴支座
机械制造课程设计
气门摇臂轴支座
姓名:
吴富伟
学号:
201003050909
班级:
10级机械工程及自动化3班
指导教师:
闵洁
日期:
2013年5月
课程设计学生成绩评定表
评分指标
满分值
评分
合计
总成绩
学习态度和努力程度
5
平时表现
独立工作能力
5
工作作风严谨性
5
(权重25%)
文献检索和利用能力
5
与指导教师探讨能力
5
方案选择合理性
3
方案比较和论证能力
3
设计思想和设计步骤
3
设计计算及分析讨论
3
设计的数量
设计说明书页数
5
和质量
设计说明书内容完备性
3
(权重30%)
设计说明书结构合理性
2
设计说明书书写工整程度
2
设计说明书文字内容条理性
2
设计是否有应用价值
2
设计是否有创新
2
工艺规程卡
填写是否认真规范
5
(权重15%)
工艺过程是否正确合理
10
图纸
图样标准化程度及图面质量
5
(权重10%)
图样表达正确程度
5
表达能力
4
答辩
报告内容
8
(权重20%)
回答问题情况
6
报告时间
2
指导教师评语:
指导教师(签字):
年月日
课程设计主要内容:
1.绘制零件的零件图及毛坯图
2.设计零件的机械加工工艺规程,并填写:
(1)整个零件的机械加工工艺过程卡;
(2)最重要表面所属工序的机械加工工序卡;
3.编写设计说明书。
设计指导教师(签字):
教学基层组织负责人(签字):
年月日
摘要:
现货机械加工行业发生着结构性变化,工艺工装的设计与改
良已成为企业生存和发展的必要条件,工艺工装的设计与改良直接影
响着气门摇臂轴支座的质量与性能。
柴油机行业作为一个传统而富有
活力的行业,近十几年取得了突飞猛进的发展,在新经济时代,柴油
机行业呈现了新的发展趋势,由此对其它的质量,性能立生了新的变
化。
第一章气门摇臂轴支座的机械加工工艺规程设计
1.1零件的作用
气门摇臂之座是柴油机的重要零件之一。
该零件是1105柴油机中
气门摇臂座结合部的气门摇臂轴支座,Φ18mm孔装摇臂轴,轴上两
端各装一进,排气门摇臂,Φ16mm孔内装一减压轴,用于降低气缸
内压力,便于起动柴油机,两孔间距为56mm可保证减压轴在摇臂上
打开气门,实现减压,该零件通过Φ11mm孔用M10螺杆与气缸盖相
连。
1
1.2零件的工艺分析
其材料为HT200,该材料具有较高的强度,耐磨性,耐热性及减
振性,适用于承受较大应力,要求耐磨的零件。
该零件主要加工面为Φ18mm,Φ16mm两圆柱孔,Φ18mm孔的
平等度为0.05直接影响摇臂轴的接触精度及密封,Φ16mm孔的平行
度为0.05,粗糙度都为1.6,所以对轴与孔的接触精度及密封还是比较
高的。
有关面和孔加工的经济精度用机床能达到的位置精度可知,上述
技术要求是可达到的,零件的结构工艺性也是可行的。
第二章选择毛坯种类,绘制毛坯图
2.1选择毛坯种类
根据零件材料确定毛坯为铸件,毛坯的铸造方法选用砂型机器造型,一般成批生产15到30件,由参考文献知,用查表法确定各表面的总余量如表所示。
此外,为消除残余应力,铸造后应安排人工时效。
各加工面总余量
加工表面零件尺寸加工余量等级总余量
36底面36H4
Φ22顶面Φ22mmH2.5
2
Φ28mm两侧面Φ28mmH
Φ26mm两侧面Φ26mmH
4
3.6
主要面尺寸
底面
顶面
顶面距底面
Φ28mm两侧面间
距
Φ26mm两侧面间
距
Φ28mmΦ26mm两
孔间距
2.2画毛坯零件图
主要毛坯尺寸及公差
零件尺寸总余量
36——
Φ22mm——
392+2.5
372+2
161.8+1.8
56——
尺寸偏差
0.5
0.5
0.5
0.1
0.5
0.05
3
第三章工艺规程设计
3.1表面加工方法的确定
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。
查《机械制造课程设计指导书》10页表1-7、1-8、1-9,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下:
气门摇臂轴支座各表面加工方案
加工项目
尺寸公差等级
粗糙度
加工方案
轴支座上端
GB1804-C
12.5
粗铣
面
轴支座下端
GB1804-C
6.3
粗铣
4
面
Φ11
孔
IT11
12.5
钻
φ18
孔两端
IT7
3.2
粗铣—半精铣
面
φ16
孔两端
IT11
12.5
粗铣
面
φ18
孔
IT7
1.6
钻—扩—铰
φ16
孔
IT7
1.6
钻—扩—铰
Φ3孔
IT11
12.5
钻
3.2定位基准的选择
毛坯选择:
根据零件材料、形状、尺寸、批量大小等因素,选择砂型铸造。
基准分析:
底面A是零件的主要设计基准,也比较适合作零件上众多表面加工的定位基准。
零件安装方案:
加工底面A、顶面B时,均可采用虎钳安装(互为基准);
Φ11、Φ16、Φ18内孔表面加工均采用专用夹具安装且主要定位基面
均为A;加工斜孔仍采用专用夹具安装,主要加工基准为Φ18孔两端面。
零件表面加工:
底面A、顶面B采用铣削加工。
3.3加工阶段划分
摇臂轴支座加工阶段划分
加工阶段
加工内容
说明
基准面的
粗、精铣
36下底面
互为基准,反复加工
加工
粗铣Φ22
上端面
粗、半精铣Φ18前端面
粗、半精铣Φ18后端面
粗加工
钻扩Φ18
的孔
以36下端面及Φ18的前或后端面、
钻扩Φ16
的孔
Φ11的孔定位
钻Φ3的孔
以Φ22的上端面及Φ18的前后端面
为基准
精加工
精铰Φ18
的孔
以36下端面及Φ18的前或后端面、
精铰Φ16
的孔
Φ11的孔定位
3.4制定工艺路线
机械加工工序的安排
在安排加工工序时,应根据加工阶段的划分、基准的选择和被加工
5
表面的主次来决定,一般应该遵循以下几个原则:
(1)先基准后其他:
即首先应加工用作精基准的表面,再以加工出的精基准为定位基准加工其他表面
(2)先粗后精:
各表面的加工顺序,按加工阶段,从粗到精进行安排
(3)先主后次:
先加工主要平面,在加工次要平面
(4)先面后孔:
先加工平面,后加工孔。
因为平面定位比较稳定、可靠,所以像箱体、支架、连杆等平面轮廓尺寸较大的零件,常先加工平面,,然后在加工该平面上的孔,以保证加工质量。
工序号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
工序内容
铸造
时效
漆底漆
粗铣Φ22顶面
粗铣、半精铣36底面底面
钻Φ11mm孔
粗Φ26mm、Φ28mm前端面;半精铣Φ28mm前端面
粗Φ26mm、Φ28mm后端面;半精铣Φ28mm后端面
钻,铰Φ16孔,倒角1*45度
钻,铰Φ18,倒角1*45度
钻Φ3孔
去毛刺
清洗
检验
入库
3.5加工设备及工艺装备选择
6
气门摇臂轴支座加工工序机床选择
工序
加工内容
机床设备
说明
号
一
粗铣Φ22顶面
卧式铣床X61
工作台尺寸、机床电动机功率
均合适
粗铣、半精铣36
工作台尺寸、机床电动机功率
二
底面底面
卧式铣床X61
均合适
三
钻Φ11mm孔
立式钻床Z525
工作台尺寸、机床电动机功率
均合适
粗、精铣Φ26mm、
四
卧式铣床X61
工作台尺寸、机床电动机功率
Φ28mm前侧面
均合适
粗、精铣Φ26mm、
工作台尺寸、机床电动机功率
五
卧式铣床X61
Φ28mm后侧面
均合适
钻,铰Φ16孔,
倒
工件孔径、机床电动机功率均
六
TX617卧式镗床
角1*45度
合适
钻,铰
倒角
Φ18
工件孔径、机床电动机功率均
七
TX617卧式镗床
1*45度
合适
八
钻Φ3
孔
立式钻床Z525
工件孔径、机床电动机功率均
合适
7
3.6切削用量以及额定时间的计算
工序一粗铣Φ22顶面
项目计算(或选择)依计算过程单位
据
计算(或确定)结
果
1.切削深度
2.材料选择
3.选择齿数Z
查[1]P208表
10-8
查[1]P180
表10-1
Z1(20~40)
Z2iZ1
传输机为一般工作机级速度不高
小齿轮40Cr(调质)
大齿轮45钢(调质)
Z1=24个
Z2=4.169x24
7
小齿轮280HBS,大
齿轮240HBS
Z1=24
Z2=100
(1)试选Kt
(2)计算小齿轮传递的转矩T1
=100.056
U
Z2
U=117/24=4.167
Z1
5.按齿面接触疲劳强度设计
试选1.3
T=9550XP1/n1T=9550x70307/1460=5.
4
90706X10
N/mm
U=4.167
Kt=1.3
4
T1=5.9071X10
(3)齿宽系数Ф
d
由[1]P201表
d=0.7~1.15
d=
Ф1
10-7
(4)材料的弹性影
由[1]P201
表
锻钢
ZE=189.8
1/2
E
10-6
MP
响系数Z
(5)齿轮接触疲劳
由[1]P210图1
Hlim1
600
Hlim1
600
强度极限Hlim
0-21d
550
MPa
550
Hlim2
Hlim2
(6)应力循环次数
由[1]
式10-
N=60njL=
11h
N
13
60X1460X24X330X10=
N1=6.93792X109
8
6.937908X109
N2N1/i齿1
9
=6.93792X109/4.169=1N2=1.664X10
9
.275X10
(7)接触疲劳强度
由[1]P203图
KHN1=0.90
KHN1=0.90
寿命系数K
10-19
K=0.95
K=0.95
HN
HN2
HN2
(8)计算接触疲劳
取失效概率为
[σ
]
1
=
KHN1
Hlim1
H
S
强度许用应力[σH]
1%,安全系数
MPa
[σH]1=540
=0.90X600/1=540
[σ
为S=1,由[1]式
H]2=
10-12得
KHN2
Hlim2
S
[σ]
=522.5
H2
=0.95X550/1=522.5
(9)试算小齿轮分度圆直径d1t
(10)计算圆周速
度v
(11)计算齿宽B
(12)模数mnt
(13)计算载荷系
数K
按[1]式(10-
d1t
2.323ktT1u1(ZE)2
21)试算
d
u[
H]
=53.935
v
d1tn1
V=3.14X53.935X1460/6
60
1000
0X1000=4.121034
b=
φdd1t
B1=1×53.935
mnt
d1t
mnt
=53.935/24
=
z1
2.247
h=2.25mnt
=5.05125
b/h
=53.935/5.05125=10.6
78
由[1]表10-2查得使用系数KA1
根据v=4.121级精度,由[1]P190图10-8
查得动载荷系数KV1.20
mm
53.935
m/sV=4.121
mmB1=53.935
度
mnt=2.247
h=5.05125
b/h=10.678
9
由[1]表10-4P194查得
K
=1.12+0.18(1+0.6φ
2
)
φ
2
+0.23
×
d
d
Hβ
-3
2
2
10
b=1.12+0.18(1+0.6X1)1+
-3
0.23X10X53.935=1.42
由[1]图10-13P195查得KFβ=1.34假
定
KAFt
100N/mm,由[1]P195
表10-3
d1
查得
KH
KF1.2
故载荷系数
AKVKH
K=K
αHβ=1X1.10X1.2X1.42=2.0448
K
(14)按实际的载
由[1]式10-10ad1=d1t3K/Kt
=
荷系数校正分度圆
62.725
直径
(15)计算模数mn
d1
=
mn
z1
62.725/24=2.61
6.按齿根弯曲疲劳强度设计
(1)计算载荷系数
K=KKK
K=
AVFα
K
KFβ
1x1.10x1.2X1.35=1.94
4
(2)齿形系数Fsa
由[1]P200
表
Fsa1=2.65
10-5
Fsa2=2.20+(2.18-2.20
)(99-90)/(100-90)=2.
182
(3)应力校正系数
由[1]P197
表
Y=1.58
Sa1
YSa
10-5
YSa2=1.78+(1.79-1
.78)(99-90)/(100-99)
=1.789
(4)齿轮的弯曲疲
由[1]P204
图
FE1500
K=2.0448
mmd1=62.725
mm
mn=2.61
K=1.944
Fsa1=2.65
Fsa2=2.182
YSa1=1.58
YSa2=1.789
MPa
FE1500
10
劳强度极限FE
10-20c
FE2
380
FE2
380
(5)弯曲疲劳强度
由[1]P202
图1
KFN1
0.84
KFN1
0.84
寿命系数KFN1
0-18
KFN2
0.88
KFN2
0.88
(6)计算弯曲疲劳
取弯曲疲劳安全
[σF]1=KFN1FE1=
MPa
许用应力[σF]
系数S=1.35,由
S
式10-12得
0.85X500/1.35=314.8148
[σF]1=314.815
[σF]2=KFN2FE2=
S
F2
[σ]=247.704
0.88X380/1.35=247.7037
(7)计算大小齿轮
YFa1YSa1
=
[F]1
的YFaYSa并加以比
YFa1YSa1=0.01330
[F]
2.65x1.58/314.815=0.
[
F]1
较
013299
YFa2YSa2
=
[F]2
2.182x1.804/247.704=
0.01577499
结论:
取
YFa2YSa2
=0.01577
0.01577
[
F]2
大齿轮值大
(8)齿根弯曲强度
由[1]式10-5
2KTYY
m
1
FS
=1.84
3
设计计算
2KT1
YFYS
n
dZ12
[F]
mm
mn3
[F]
5
1.845
dZ12
结论:
对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于由齿根弯曲疲劳强度计算
的法面模数,取mn=2mm,已可满足弯曲强度。
但为了同时满足接触疲劳强度,须按接触疲
劳强度算得的分度圆直径d1=62.725
应有的齿数。
于是由z1
d1=62.725/2=31.36,取
mn
Z=31,Z
2
=Z
×i
齿1
=31x4.169=129
1
1
11
取Z2=129
3.几何尺寸计算
(z1z2)mn
A=(31+129)2/2=
a
(1)计算中心距a
2
160
mm
a=160
(2)计算齿轮的分
d=zmn
d1=2x31=62
mm
d1=62
度圆直径d
d2=2x129=258
d2=258
)计算齿轮的齿根
dfd
2.5mn
df1
d1
2.5mn
=62-5=5
mm
3
圆直径df
7
df1=57
df2
d2
2.5mn=258-5
df2=199
=253
()计算齿轮宽度
b=
d1
圆整后取:
mm
B
1
=65
4
φd
B
B1
=65
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