畢業設計柴油機連桿設計-wenkub

　

【正文】 圍內急劇變化彎曲應力引起彎曲 變形導致產生疲勞破壞 連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成桿身多為工字形斷面大頭孔用連桿螺母和螺栓與曲柄軸頸裝配在一起孔內裝有薄壁軸瓦鋼質瓦背表面澆有一層耐磨合金大頭結合面多為平切口為便于從氣缸中裝卸大頭結合面也有做成斜切口的定位方式有銷釘定位套筒定位齒形定位和凸肩定位小頭孔已內般壓入銅套用以補償磨損以便更換當然也有壓裝軸瓦的小頭大頭與桿身采用較大圓弧過渡逐漸變化以減少應力集中從而可獲得足夠的強度和剛度 2 連桿的材料 1 材料 通常采用相同的材料對于本連桿采用 45 號鋼毛坯整體模鍛正火處理加工中間采用調質處理 提高強度和抗沖擊能力 2 對連桿材料的要求 a 具有較高的機械強度和剛度 b 具有較高的抗疲勞強度 c 為減小慣性力盡量減輕桿身重量 3 連桿攻絲加工要求 據零件圖工藝要求可以看出零件以大頭和小頭已加工端面為定位基準兩螺釘孔定位孔在兩個互相垂直方向上的平行度及對結合面的垂直度連桿在工作中受到急劇變化的動載荷作用這一動載荷又傳遞到兩個螺釘上因此除了對螺釘提出高的技術要求外對螺釘孔定位孔也提出了一定的要求上述平行度和垂直度誤差會使連桿體和蓋的結合面結合不良影響螺釘的承載能力并引起大頭孔軸瓦與曲軸的曲軸頸 配合不良而產生不均勻磨損一般規定兩螺紋孔定位孔在兩個垂直方向上的平行度為 100mm 長度上公差 0204mm 對結合面的垂直度為 100mm 長度上公差 0102mm 為了保證柴油機運轉平穩連桿重量差別不能超過一定的范圍 夾具的定位基準的選擇 夾具放在機床的床身的導軌上以夾具體的底面作為夾具的定位基準為了減少夾具體的加工量在不影響夾具體整體剛度的情況下將底面中間鑄造空的能節約生產成本 由度分析 工件已加工過的端面為定位基準凸臺平面限制 夾具體側面限制 調節支承釘限制如圖 2－ 1 所示 123－ 45－ 6－ 圖 2－ 1 自由度 夾緊方案 專用夾具分為手動夾緊氣動夾緊及液壓夾緊三種方式下面就其特點分析再結合廠家的要求確定最終方案 1 手動夾緊是針對較薄的零件切削余量不大批量不大而采用的夾緊方法不符合本次設計中大批量生產零件形狀較復雜的要求 2 氣動夾緊夾緊力基本恒定夾緊動作迅速省力但由于空氣是壓縮的因此夾緊剛性差 3 液壓夾緊油液能夠傳遞較大的壓力抗震性較強能維持較好的夾緊剛度但采用時必須有一套動力裝置及各種泵閥等輔助裝置另外密封性能要求較高 綜上所述在組合機床上氣動與液壓相比雖然遠不及液壓應用那樣廣泛但是它卻具有許 多其它能源所不及的優點 1 空氣可以從大氣中取之不盡沒有介質費用的損失和供應上的困難同時可以直接將廢氣任意排放到外界大氣中處理非常方便氣動管路中的泄漏除引起功率損失外不致產生不利于工作的嚴重影響 2 空氣的粘度很小在管道中的壓力損失很小一般其阻力損失不到油路損失的千分之一因此壓縮空氣便于集中供應和遠距離輸送 3 壓縮空氣的工作壓力較低一般為 4～ 8Kgcm2 因此可降低對氣動元件的材質和制造精度上的要求但工作壓力低使結構尺寸增大這是缺點 4 氣動動作迅速反應快用作夾緊力時這是一個突出的優點 5 氣動維護簡單介質 清潔管道不易阻塞亦不存在介質變質補充和更換等問題 6 和液壓傳動一樣氣動也有操作控制方便元件便于標準化易于集中控制程序控制和實現工序自動化等優點 由于氣壓傳動具有上述許多優點因此在組合機床上廣泛地采用了氣動夾緊機構但是由于氣動工作壓力低往往需要通過加大結構尺寸和采用增力機構來達到增加夾緊力的目的因而使機構龐大而復雜由于氣體的可壓縮性使外載變化對工作速度的影響較大氣動夾緊所能維持的剛性比液壓夾緊的剛性低 圖 22 工件的夾緊 的確定 所謂確定夾緊力從廣義上說就是正確地確定夾緊力的三要素作用點方向和大小 1 夾緊力的作用點選擇夾緊力的作用點時應注意 1 保證工件在夾緊后定位穩定為此必須避免產生能使工件離開夾具定位表面的力系和力矩系夾緊力的作用點應在工件定位支承面上或落在由諸支承塊所連成的面積范圍內 2 必須保證夾緊后工件的變形最小為此夾緊力應作用在剛性最好的部位即夾緊部位應盡量靠近工件的壁或筋并要避免設在工件被加工孔的上方此外還要保證夾緊力和切削力不產生使工件彎曲的力矩為此夾緊點應力求對著定位支承面輔助支承要盡量地布置在接近被加工表面處 3 為了滿足上述兩項要求只有一個夾緊點往往是不夠的因此在多數情況下需對工件進行 多點夾壓力求使工件夾緊得比較穩固但是要實現多點夾緊并不等于每一個夾緊部位都需要有自己單獨的夾緊裝置可以借助改變壓板的形狀和采用聯動夾緊機構來實現 在本次設計中夾緊點的位置選擇在連桿大端兩個螺紋孔的中線上只有一個夾緊點這樣選擇的原因是這樣能夠保證夾緊后連桿的變形比較小而且在這個部位上連桿的剛性比較好另外夾緊點在兩個被加工孔的中線上不會有夾緊力和切削力產生的使工件彎曲的力矩保證了加工精度 2 切屑力的方向 夾緊力方向的選擇與工件定位基準的位置工件重力的方向和切削力的方向有密切的聯系夾緊力的方向應朝向工件在夾具 上定位時的主要基準面因為這對于保證夾壓后工件定位的穩定和減小工件的夾緊變形都是有利的 切削力的大小和方向是確定夾緊力的方向的另一個重要因素在加工中小型零件時對夾緊參數來說切削力的大小和方向具有重要的意義在加工大型和重型工件時工件本身的重量也起著很大的作用夾緊力和切削力的相關方向可以有下列三種典型的情況 1 夾緊力和切削力的方向一致這一情況最為有利通常所需的夾緊力較小 2 夾緊力和切削力的方向相反這是一種不利的情況此時夾緊力必須大于切削力本次設計的切削力與夾緊力的方向相反是由于采用的是氣動夾緊裝置夾緊力的大小 可以調節夾緊比較可靠所以采用的這種情況 3 夾緊力和切削力的方向互相垂直這種情況比較多見此時切削力是依靠夾緊力所產生的摩擦力來抵制的因此所需的夾緊力也很大 4 加工孔時的切屑力 夾緊力的計算 1 確定夾緊力時應考慮的計算系數 a 摩擦系數 在許多情況下并不是由夾具的定位支承機構或夾緊機構本身直接承受工件所受切削力而是由工件在緊急狀態下工件與定位支承機構及夾緊機構之間所產生的摩擦力來防止工件產生平移或轉動因此在確定夾緊力時需要考慮各種接觸表面之間的摩擦系數 摩擦系數主要取決于工件支承塊和已加工夾具體調節支 承釘之間的接觸形式 工件和支承塊夾具體之間的摩擦系數均為加工過的光滑表面 工件和調節支承釘之間的摩擦系數工件側面毛坯球面 查表得 015～ 025 02～ 03 b 安全系數 在加工過程中由于工藝的不同工件材質和加工余量的不同以及刀具鈍化等因素的影響欲準確地確定所需夾緊力是很困難的因此為了夾緊可靠必須將計算所得的切削力乘以安全系數作為實際所需的夾緊力 式中 基本安全系數考慮工件材料余量是否均勻 加工性質系數 刀具鈍化系數 切屑特點系數 由表查得 12 12 12 10 12121210 1728 2 夾緊力的確定 本機床設計的夾緊力為 28 夾具的主要元件 1 夾具體 夾具體是用來將夾具的各個部分聯結成整體的元件它是夾具上最大的和最復雜的元件在它上面要安裝定位元件夾緊裝置刀具引導件以及其它各種裝置和元件此外在夾具體上還應有夾具在機床上安裝用的定位部分以保證夾具在機床上獲得所需的相互位置夾具體也是承受負荷最大的元件承受著工作時的切削力夾緊力和慣性力 對夾具體的一般要求 1 足夠的剛度和強度 2 較輕的重量 3 安裝要穩定 4 保證裝卸 工件方便 5 工藝性要好 6 便于清除切屑和贓物切屑和贓物是否容易清理不僅影響生產效率同時也影響夾具使用的可靠性 圖 23 夾具體 2 導套 技術要求 1 對的徑向跳動不大于 0005mm 2 銳邊倒鈍 3 熱處理淬火 HRC60～ 64 圖 24 襯套 3 支承板 材料 T8 熱處理 HRC55～ 60 圖 25 支承板 4 調節支承 材料 45 熱處理 HRC45～ 60 圖 2－ 6 調節支承 29 工件在夾具中加工精度分析 影響加工精度因數 用夾具裝夾工件進行機械加工時其工藝系統中影響工件加工精度的因素很多與夾具有關的因素有定位誤差Δ p 對刀誤差Δ t 夾具在機床上的安裝誤差Δ a和夾具誤差Δ e 在機械加工工藝系統中影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差Δ g 上述各項誤差均導致刀具相對工件的位置不精確而形成總的加工誤差 1 定位誤差Δ p 本工序的定位是由凸臺平面和一個側面保證的孔的中心線和刀具的中心線是否重合有安裝精度決定必然存在安裝誤差為即Δ p 也稱累積誤差由圖可知夾具體定位平面對基準底面平行度為 002～ 005 中心線與基準工公差為 可得 2 對刀誤差Δ t 因為刀具相對于對刀或導向裝置不精確造成的加工誤差稱為對刀誤差 本工序中絲錐是采用自引導進行導 向所以對刀誤差為 0 即Δ t 0 3 夾具在機床上的安裝誤差Δ a 因為夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差稱為夾具的安裝誤差 根據經驗 002mm 0mm 4 夾具誤差 因夾具上定位元件對刀或導向元件及安裝基面三者之間包括導向元件與導向元件之間的位置不精確而造成的加工誤差稱為夾具誤差夾具誤差大小取決于夾具零件的加工精度的夾具裝配時的調整和修配精度 根據經驗取 004mm 5 加工方法誤差