管套压装专机结构设计
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资料介绍：
摘要：管套压装专机是用来代替人工压配安装轴、轴承和轴套的一种专用机。它通过在专机上定位两轴套相对位置，利用电机减速机提供动力，通过皮带轮带动丝杠转动，进而带动装有螺母的压头移动，将旋转运动转化为直线压入运动。采用牙嵌式安全离合器进行过载保护，压配后在管子相应位置通过钻模板钻孔。(优秀毕业设计网 www.2bysj.cn)
关键词：管套压装专机 压入力 结构设计
本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：针对本课题的设计思路
此次毕业设计的课题是设计一台管子轴套压装专机。根据设计任务书的要求，在无缝钢管二端要均匀压入二轴套，且要保证二轴套相对位置，轴套压到底后，在相应位置要钻攻螺孔，具体尺寸及要求见附图—管套结合件图。
分析管套结合件图，管套结合是过盈配合，需要较大的压入力，且要保证套和管子上螺孔的相对位置，显然用人工压配劳动强度太大，相互位置尺寸不易保证，使用压装专机势在必行。
根据设计任务书的要求，在10秒钟内要压到位，工作行程为100mm，压入速度范围大。速度快些，效率虽会提高，但结合时冲击会很大，尤其是在管套压到底时，所以选择时间为10秒完成压套动作。
专机方案的确定，最重要的是选择一种往复运动机构。最常用的形式有：齿轮—齿条机构加滚动或滑动导轨；丝杠螺母机构（滑动或滚珠丝杆螺母副）；气动或液压传动装置等。原动件可采用电机—减速机，动力通过皮带轮传至执行件。采用皮带轮的好处是柔性传动，过载时皮带会打滑，可以起到辅助的保护作用，但不能用作经常的安全保护使用。
二套之间的相对位置可通过定位实现。利用套上φ48凸台和φ9孔及φ100端面定位，φ9孔装入菱形销, φ48凸台插入定位沉孔,用这样的类似于一面二销的六点完全定位方式保证相对位置，其中一只套定位在压头上，另一只套定位于固定支座上。
根据近三年所学专业知识，通过参阅机械设计手册、夹具设计手册及相关图册资料，结合考虑专机制造成本和周期，本人拟采用的总体方案是：利用电机减速机提供动力，通过皮带轮带动丝杠转动，进而带动装有螺母的压头移动，将旋转运动转化为直线压入运动。
由于轴套与轴之间的配合为过盈配合H8/r7，所需压入力较大，且随压入长度增大而增大，当轴套压到底时，压入力会瞬间急增，为保护电机，需采用安全离合器进行过载保护，利用其可调整保护压力，以限定最大压入力。
管子由V型块定位，考虑到管、套在压入前定位的同心度要求很高，否则可能会出现压不进的现象，故采用高度可调V型块，以降低对专机零件加工的精度要求，可使专机装配、调试简单、方便，节约成本。针对管子较长，刚性较差，为防止二端施压时管子受力失稳而中间拱起，采用回转压板通过一滚轮（轴承）对其中间部位压紧。
丝杠支承可采用滑动轴承和单向推力轴承组合，或采用深沟球轴承和单向推力轴承组合，但考虑到专机工作时径向力较小而轴向力很大，为减小摩擦力、延长使用寿命，选择后者的支承方式。
根据管套结合件图，在专机上相应位置安装钻模板。当安全离合器开始打滑，操作工即停止电机。此时用手枪钻通过钻模板进行钻孔，然后启动电机反转退回压头到位后停止，再卸下工件进行人工或机动攻丝。
减速机的输出转速要和压头移动速度相配，即要选择相应的丝杆螺距。减速机应选用国产著名品牌，以保证产品质量。如选择不到相应产品，也可自行设计、制造。
该设计方案经慎重考虑，多方论证，应是切实可行的。当然可采用滚珠丝杆螺母副加滚动导轨的形式，磨损小，寿命长，传动效率更高，但制造成本也会大幅提高。
该专机可解决人工装配时劳动强度大、效率低、定位精度低的问题，可满足大批量生产要求。
方案设计
根据设计任务书提出的对所设计机器的工作要求，首先对能满足工作要求的多种设计原理方案加以分析比较。由于任何工作原理都必须通过一定的运动形式来实现，所以这一步骤也是确定设计所需运动的方案。例如设计一台往复运动的机器时，可采用的设计原理方案很多，有电动的，有气动、液压及其他组合机构等形式的，每种形式中还有多种机构能达到预期的运动，如齿轮齿条机构、丝杆螺母机构、凸轮机构、曲柄滑块机构等。确定设计原理方案时，可把设计对象当作完整的系统，并将它分成具有各种分功能的机构及零件为子系统和元素，进行系统分析和机构分析、机构综合和加以比较，选择最优方案。
在这一阶段，要按选择最优方案所需的技术—经济论证来制定产品总体和主要部件方案，同时要确定关于工作原理、可靠性和强度的问题范围，这些问题必须加以研究，有些要得到实验验证。要对不致太大影响技术任务书中规定的设计对象，它的最终主要指标的那些结构要素作近似计算。如果想在有接近于设计对象的实际样机，就可以不经过计算而拟订各个机构要素，但在方案设计中，为了进行于选择最优设计方案有关的技术—经济计算，必须充分精确地估计对最终结果有影响的参数。例如，在设计机械传动装置方案时，为了选择传动型式（丝杆螺母传动，行星齿轮传动、蜗杆传动等），必须具有一些数据能求得要素尺寸，从而确定对比方案的重量和外廓尺寸，而其误差对最终结果没有很大影响。
在简化设计中，选择最优方案可以与机械的使用者和对该项机械有经验分得人员共同商定。
在确定设计原理方案时，还必须体现机械工业的技术发展政策。根据机械的实际工作情况，尽量采用微电子技术和新型材料，设计机电一体化产品。
目 录
第一章 引言 ……………………………………………………………………1
第二章 机械设计方法 ……………………………………………………………2
2.1机械设计步骤 …………………………………………………………………2
2.2方案设计 ……………………………………………………………………2
2.3技术设计 ………………………………………………………………………2
2.4针对本课题的设计思路 ……………………………………………………4
第三章 系统原理 …………………………………………………………………6
3.1系统原理及硬件框图 ………………………………………………………6
3.2工作原理 ……………………………………………………………………6
3.3设计思路 ……………………………………………………………………6
3.3.1课题的目的与意义 ……………………………………………………6
3.3.2对机械设计基本要素的认识 …………………………………………6
3.4设计计算 ……………………………………………………………………7
3.4.1压入力计算………………………………………………………………7
3.4.2螺杆计算…………………………………………………………………8
3.4.3电动机的选择……………………………………………………………9
3.4.4离合器计算与选择………………………………………………………9
3.4.5皮带轮的选择 …………………………………………………………11
3.4.6轴承的选择 ……………………………………………………………12
3.4.7螺栓强度计算 …………………………………………………………12
第四章 产品附图介绍（CAD）……………………………………………………14
4.1计算机辅助设计的简要历史 ………………………………………………14
4.2计算机辅助设计 …………………………………………………………15
4.3CAD二维绘图 ……………………………………………………………16
4.4CAD三维绘图 ……………………………………………………………16
4.5计算机辅助绘图的好处 …………………………………………………16
4.5.1速度 ……………………………………………………………………17
4.5.2准确 ……………………………………………………………………17
4.5.3存储 ……………………………………………………………………17
4.5.4传输 ……………………………………………………………………17
4.5.5质量 ……………………………………………………………………17
4.5.6修改 ……………………………………………………………………17
第五章 产品相关部件介绍 ………………………………………………………18
(优秀毕业设计网 www.2bysj.cn)
5.1同步电机介绍 ……………………………………………………………18
5.1.1同步电机和异步电机的区别 …………………………………………18
5.1.2同步电机的运行原理 …………………………………………………18
5.1.3同步电机的分类 ………………………………………………………18
5.2离合器的介绍 ………………………………………………………………19
5.2.1离合器的功用 …………………………………………………………19
5.2.2离合器的分类 …………………………………………………………19
5.2.3离合器的工作原理 …………………………………………………20
5.3产品部分零件图 …………………………………………………………25
V形块 ………………………………………………………………………25
回转压板 …………………………………………………………………26
左离合器 ……………………………………………………………………27
管套结合件 …………………………………………………………………28
管套零件图 …………………………………………………………………29
5.4 产品部分附图（Solidworks） ……………………………………………30
5.4.1 Solidworks 的简单介绍 ……………………………………………30
5.4.2 管套零件图……………………………………………………………31
轴套零件图 …………………………………………………………31
管子零件图 …………………………………………………………32
管套装配图……………………………………………………………33
V型块 …………………………………………………………………34
回转压板………………………………………………………………35
左离合器………………………………………………………………36
垫块……………………………………………………………………37
第六章 结论 ……………………………………………………………………38
第七章 毕业设计总结 …………………………………………………………39
第八章 致谢 ……………………………………………………………………41
参考文献 …………………………………………………………………………42
关键词：管套压装专机 压入力 结构设计
本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：针对本课题的设计思路
此次毕业设计的课题是设计一台管子轴套压装专机。根据设计任务书的要求，在无缝钢管二端要均匀压入二轴套，且要保证二轴套相对位置，轴套压到底后，在相应位置要钻攻螺孔，具体尺寸及要求见附图—管套结合件图。
分析管套结合件图，管套结合是过盈配合，需要较大的压入力，且要保证套和管子上螺孔的相对位置，显然用人工压配劳动强度太大，相互位置尺寸不易保证，使用压装专机势在必行。
根据设计任务书的要求，在10秒钟内要压到位，工作行程为100mm，压入速度范围大。速度快些，效率虽会提高，但结合时冲击会很大，尤其是在管套压到底时，所以选择时间为10秒完成压套动作。
专机方案的确定，最重要的是选择一种往复运动机构。最常用的形式有：齿轮—齿条机构加滚动或滑动导轨；丝杠螺母机构（滑动或滚珠丝杆螺母副）；气动或液压传动装置等。原动件可采用电机—减速机，动力通过皮带轮传至执行件。采用皮带轮的好处是柔性传动，过载时皮带会打滑，可以起到辅助的保护作用，但不能用作经常的安全保护使用。
二套之间的相对位置可通过定位实现。利用套上φ48凸台和φ9孔及φ100端面定位，φ9孔装入菱形销, φ48凸台插入定位沉孔,用这样的类似于一面二销的六点完全定位方式保证相对位置，其中一只套定位在压头上，另一只套定位于固定支座上。
根据近三年所学专业知识，通过参阅机械设计手册、夹具设计手册及相关图册资料，结合考虑专机制造成本和周期，本人拟采用的总体方案是：利用电机减速机提供动力，通过皮带轮带动丝杠转动，进而带动装有螺母的压头移动，将旋转运动转化为直线压入运动。
由于轴套与轴之间的配合为过盈配合H8/r7，所需压入力较大，且随压入长度增大而增大，当轴套压到底时，压入力会瞬间急增，为保护电机，需采用安全离合器进行过载保护，利用其可调整保护压力，以限定最大压入力。
管子由V型块定位，考虑到管、套在压入前定位的同心度要求很高，否则可能会出现压不进的现象，故采用高度可调V型块，以降低对专机零件加工的精度要求，可使专机装配、调试简单、方便，节约成本。针对管子较长，刚性较差，为防止二端施压时管子受力失稳而中间拱起，采用回转压板通过一滚轮（轴承）对其中间部位压紧。
丝杠支承可采用滑动轴承和单向推力轴承组合，或采用深沟球轴承和单向推力轴承组合，但考虑到专机工作时径向力较小而轴向力很大，为减小摩擦力、延长使用寿命，选择后者的支承方式。
根据管套结合件图，在专机上相应位置安装钻模板。当安全离合器开始打滑，操作工即停止电机。此时用手枪钻通过钻模板进行钻孔，然后启动电机反转退回压头到位后停止，再卸下工件进行人工或机动攻丝。
减速机的输出转速要和压头移动速度相配，即要选择相应的丝杆螺距。减速机应选用国产著名品牌，以保证产品质量。如选择不到相应产品，也可自行设计、制造。
该设计方案经慎重考虑，多方论证，应是切实可行的。当然可采用滚珠丝杆螺母副加滚动导轨的形式，磨损小，寿命长，传动效率更高，但制造成本也会大幅提高。
该专机可解决人工装配时劳动强度大、效率低、定位精度低的问题，可满足大批量生产要求。
方案设计
根据设计任务书提出的对所设计机器的工作要求，首先对能满足工作要求的多种设计原理方案加以分析比较。由于任何工作原理都必须通过一定的运动形式来实现，所以这一步骤也是确定设计所需运动的方案。例如设计一台往复运动的机器时，可采用的设计原理方案很多，有电动的，有气动、液压及其他组合机构等形式的，每种形式中还有多种机构能达到预期的运动，如齿轮齿条机构、丝杆螺母机构、凸轮机构、曲柄滑块机构等。确定设计原理方案时，可把设计对象当作完整的系统，并将它分成具有各种分功能的机构及零件为子系统和元素，进行系统分析和机构分析、机构综合和加以比较，选择最优方案。
在这一阶段，要按选择最优方案所需的技术—经济论证来制定产品总体和主要部件方案，同时要确定关于工作原理、可靠性和强度的问题范围，这些问题必须加以研究，有些要得到实验验证。要对不致太大影响技术任务书中规定的设计对象，它的最终主要指标的那些结构要素作近似计算。如果想在有接近于设计对象的实际样机，就可以不经过计算而拟订各个机构要素，但在方案设计中，为了进行于选择最优设计方案有关的技术—经济计算，必须充分精确地估计对最终结果有影响的参数。例如，在设计机械传动装置方案时，为了选择传动型式（丝杆螺母传动，行星齿轮传动、蜗杆传动等），必须具有一些数据能求得要素尺寸，从而确定对比方案的重量和外廓尺寸，而其误差对最终结果没有很大影响。
在简化设计中，选择最优方案可以与机械的使用者和对该项机械有经验分得人员共同商定。
在确定设计原理方案时，还必须体现机械工业的技术发展政策。根据机械的实际工作情况，尽量采用微电子技术和新型材料，设计机电一体化产品。
目 录
第一章 引言 ……………………………………………………………………1
第二章 机械设计方法 ……………………………………………………………2
2.1机械设计步骤 …………………………………………………………………2
2.2方案设计 ……………………………………………………………………2
2.3技术设计 ………………………………………………………………………2
2.4针对本课题的设计思路 ……………………………………………………4
第三章 系统原理 …………………………………………………………………6
3.1系统原理及硬件框图 ………………………………………………………6
3.2工作原理 ……………………………………………………………………6
3.3设计思路 ……………………………………………………………………6
3.3.1课题的目的与意义 ……………………………………………………6
3.3.2对机械设计基本要素的认识 …………………………………………6
3.4设计计算 ……………………………………………………………………7
3.4.1压入力计算………………………………………………………………7
3.4.2螺杆计算…………………………………………………………………8
3.4.3电动机的选择……………………………………………………………9
3.4.4离合器计算与选择………………………………………………………9
3.4.5皮带轮的选择 …………………………………………………………11
3.4.6轴承的选择 ……………………………………………………………12
3.4.7螺栓强度计算 …………………………………………………………12
第四章 产品附图介绍（CAD）……………………………………………………14
4.1计算机辅助设计的简要历史 ………………………………………………14
4.2计算机辅助设计 …………………………………………………………15
4.3CAD二维绘图 ……………………………………………………………16
4.4CAD三维绘图 ……………………………………………………………16
4.5计算机辅助绘图的好处 …………………………………………………16
4.5.1速度 ……………………………………………………………………17
4.5.2准确 ……………………………………………………………………17
4.5.3存储 ……………………………………………………………………17
4.5.4传输 ……………………………………………………………………17
4.5.5质量 ……………………………………………………………………17
4.5.6修改 ……………………………………………………………………17
第五章 产品相关部件介绍 ………………………………………………………18
(优秀毕业设计网 www.2bysj.cn)
5.1同步电机介绍 ……………………………………………………………18
5.1.1同步电机和异步电机的区别 …………………………………………18
5.1.2同步电机的运行原理 …………………………………………………18
5.1.3同步电机的分类 ………………………………………………………18
5.2离合器的介绍 ………………………………………………………………19
5.2.1离合器的功用 …………………………………………………………19
5.2.2离合器的分类 …………………………………………………………19
5.2.3离合器的工作原理 …………………………………………………20
5.3产品部分零件图 …………………………………………………………25
V形块 ………………………………………………………………………25
回转压板 …………………………………………………………………26
左离合器 ……………………………………………………………………27
管套结合件 …………………………………………………………………28
管套零件图 …………………………………………………………………29
5.4 产品部分附图（Solidworks） ……………………………………………30
5.4.1 Solidworks 的简单介绍 ……………………………………………30
5.4.2 管套零件图……………………………………………………………31
轴套零件图 …………………………………………………………31
管子零件图 …………………………………………………………32
管套装配图……………………………………………………………33
V型块 …………………………………………………………………34
回转压板………………………………………………………………35
左离合器………………………………………………………………36
垫块……………………………………………………………………37
第六章 结论 ……………………………………………………………………38
第七章 毕业设计总结 …………………………………………………………39
第八章 致谢 ……………………………………………………………………41
参考文献 …………………………………………………………………………42