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1、机械制造毕业设计摘要 本次螺纹抛光机的设计目的主要是用来抛光活塞杆两端的螺纹.抛光螺纹的目的是为了使螺纹牙形内部没有铁屑杂质,避免活塞杆螺纹与锁紧螺母之间产生虚假扭矩而影响装配精度,导致产品的品质和寿命降低.基本的设计思路是通过电机带动砂轮旋转抛光活塞杆的螺纹端部，砂轮是由大量的细钢丝组成。在整个加工过程中，电机的左右移动，待加工件的送入及送出，工件的夹紧都是由各气压缸联动来实现的。而气压缸的行程和进给速度则是由PLC（可编程控制器）来实现的。在砂轮进行抛光前必须对各气压缸的行程进行调节，特别是上部的压紧气压缸和砂轮下方的顶紧定位气压缸的行程。各气压缸的行程通过电磁阀调节压力来实现。其中送料气
2、压缸和顶紧定位气压缸的时间差(5S)以及抛光时间（3S）由延时继电器控制,其延时的时间是通过实验来总结决定的。操纵系统由开始按钮、停止按钮、循环按钮、急停按钮等组成。本次设计的结构支架是采用焊接式的；电机，气压缸都是通过螺纹连接固定在支座或者是支架上；电机支座连接在支架上的光杠和螺杆装置上，通过螺杆来调节电机的位置。关键词： 螺纹 抛光 气压缸 螺纹抛光机TITLE： A MACHINE DESIGN OF THE THREAD POLISH Abstracts: The thread buffing machine is uses for to polish the connecting r
3、od thread one kind of machine.The goal of polishing the thread is for enable its thread tooth shape interior not to have iron filings impurity and so on.In order to avoid influence assembly precision,The design mentality is revolves using the grinding wheel polishes the thread, but grinding wheel re
4、volving is leads by the electrical machinery main axle. The grinding wheel uses which in this machine is the steel brush wheel, it has the massive small-gauge wires composition. Their linkage is, its sequence of operation which realizes by various barometric pressures cylinder movement then by PLC (
5、programmable logical controller) realizes. Carries on front the grinding wheel polishes must carry on the adjustment to various barometric pressures cylinder travelling schedule underneath, specially upside contracts the barometric pressure cylinder and the grinding wheel fights to go against the ti
6、ght localization barometric pressure cylinder the travelling schedule. Various barometric pressures cylinder travelling schedule realizes through the adjustment pressure. Feeding barometric pressure cylinder and goes against the tight localization barometric pressure cylinder the time difference (5S
7、) as well as polishes the time (3S) to continue the control by the time delay, Its time delay time is decided through the experiment. The control system composes by the starts button, the pause button, the circulation button, the stops button and so on .The structure composition:The support is the w
8、elding -like;The electrical machinery support connection on in the support feed rod and the screw rod installment, adjusts the electrical machinery through the screw rod the position.Key phrase: The thread polish the air cylinder the thread buffing machine目 录1引言12.设计目的 23.方案分析拟定 43.1 设计基本构思 43. 2 结构
9、设计方案 83.3 夹具设计方案 93.4 传动系统设计方案 114. 具体设计内容 124.1传动装置设计 124.2支撑杆的选择和校核 174.3轴承的选择 194.4汽缸的选择 204.5传感器的选择 224.6控制系统设计 245结论 266致谢 277参考文献 288设计心得体会 291.引言 随着科学技术的发展以及现代市场经济的需要，人们对自己购买的产品的品质要求越来越高。这样，对于生产厂家来说要想占领市场就要努力提高自己产品的品质，对品质的要求要作到精益求精。本人所做的设计的题目是螺纹抛光机设计，其主要功能是把已加工好的活塞杆两端的螺纹进行抛光，解决螺纹牙形内部的夹渣问题，避免虚
10、假扭矩的产生，提高装配精度。 设计这种机械装置能够提高加工的效率，减少工人的劳动强度,实现加工成本的降低。在设计的过程中，我充分利用大学三年所掌握的知识，并结合现场的实际情况，真正做到了理论与实际的结合，达到了学以致用的目的。我采取了机电一体化的综合设计思想，设计不仅包含机械部分，还有电气部分，综合考虑了机电的结合。本次设计的传动部分运用了气压装置，使用气压系统来实现送料的动作,而对送料动作的控制则用PLC控制电路来实现。设计说明书的主要内容如下：第一部分介绍设计目的；第二部分主要介绍了设计的思想；第二部分介绍了设计的步骤；第三部分主要介绍了本次设计的内容，包含有支架的设计、轴的校核、轴承寿命
11、校核、控制系统的制定等内容。由于实习过程中的设计只能在班后时间做，所以时间有些仓促。再者，个人知识的掌握也有很大的不足。因此，本次的设计不可避免存在着很多的缺陷，这要望老师们能够多加批评指正。2.设计目的： 本次设计从生产实际出发，它的减震器生产有三条线完成，其中包括活塞杆生产线、外筒生产线、减震器组装生产线。每条生产线为一个生产加工班。其他零部件如活塞等由外协厂家提供。其中活塞杆生产加工线的平面布置示意图如下所示。在其生产线中，由于在滚丝和NC车削加工过程中可能将一些铁屑滚压入螺纹的牙形中，从而使得螺纹牙形内部夹杂。装配后，螺母上紧的实际扭矩可能没有达到理论值，这样就产生了“虚假扭矩”。在活
12、塞杆带动活塞运动的过程中，由于上下运动的交变载荷作用，会使夹在牙形内的铁屑等杂质由于摩擦等作用从活塞杆表面脱离，并且被磨碎成微粒，从而导致活塞杆螺纹与锁紧螺母之间的配合出现松动，使得活塞由于活塞杆的带动，在活塞和锁紧螺母之间晃动，使得减震器在使用过程中出现响声（异响）。最重要是活塞螺纹松动会造成减震器的减衰力降低，影响产品的品质和使用寿命。长材毛坯置场切断校直粗磨NC-UNC-PNC-UNC-P滚丝-U滚丝-P钻 孔钻孔冲孔1钩槽切铣精磨1精磨2精磨3电镀抛光除氢加固压检清洗活塞杆线外组装抛光完成品置场日供短材毛坯图2-1从活塞杆生产线的生产平面图上可以看到，在原有的生产模式下，活塞杆从一开始
13、生产到最后的分总成，一直没有对螺纹牙形进行清理故而造成总装后的事故。在问题被发现并清楚之后，就立即作出了应对措施，即：在切槽工序之后加入螺纹抛光工序。现行具体措施是用一个电机带动砂轮，然后由人手动对活塞杆进行抛光。但是，用手动的方法进行抛光只能靠人为意识来保证效率，同时难以保证漏抛光或抛光不均匀现象不出现，并且需要增加专人操作，使劳务费增加从而造成生产成本增加。从品质保证和成本的角度考虑，应采取机械式自动化抛光的方式，即设计一螺纹自动化抛光机。3.方案分析拟定 有了目的之后，下一步要解决的是总体的方案设计。在现场指导老师的指导下，结合实际生产条件，确定螺纹抛光机的主要技术要求是：电机调节宽度：
14、 5-50mm活塞杆长度： 362.5-452.5mm清洁度要求： 无0.2mm 以上杂物，压 紧 力： 50Kgf（可调）顶紧定位力： 180Kgf（可调）工 作 效 率： 3秒/支气 源 压 力： 0.7MPa 抛光纹路要规整， 夹具可调以适应不同机种。3.1.设计基本构思先从设计思路里找出合适的运动，再根据运动设计出合适的机构来实现其运动。设计机构时应根据具体的情况来决定机构的形状，以满足加工者所需要的要求，并使加工者不会感到不舒服,满足人机工程的加工特点和加工要求。另外，在设计机构时,还应在满足经济加工精度和装配、使用精度要求的情况下使成本降到最低，满足机械经济加工要求。机床在设计时应
15、考虑到能方便操作、省力、容易掌握且不易发生故障、不易发生操作错误等问题点。这样不仅可以减少工人的劳动强度、保证工人和机床的安全，还能提高机床的生产效率。在满足以上条件的情况下，机床应满足结构尽量简单，工艺性要好，容易制造和装配，维修方便等要求。所以，在设计时主体结构采用焊接的形式。又因为本次设计的精度要求不高，所以在选择标准件时，一般选择普通精度级的，自制件的精度也只需在级精度左右。经过思考讨论之后，拟采用下面方案：图3-1在抛光加工时，工件的送入送出所需的动力由气压系统来提供，工件的转动所需的动力由小电机通过带传动来提供，砂轮的转动由电机直接提供。其工作原理是，砂轮一直处于旋转工作状态，工件
16、则通过气压系统的动力和PLC控制电路的控制信号间断地送入送出并进行螺纹抛光加工。加工的动作顺序是：在刚启动机器时，首先打开总电源，使三个电机处于工作状态，然后将控制开关打到手动状态下，在手动方式下让送料气缸2送第一根料给顶紧定位气缸3，延时抛光一直到送料给传送带，然后将控制开关恢复至自动状态，使其在PLC控制下自动工作。由于在本回路中，所有的信号均由磨床传送带上的解禁开关（传送带传感器6）控制，因此在手动状态下解禁开关获得信号后再转回至自动状态下，螺纹抛光机在PLC电路控制下便会循环 工作。人只需在接料板堆料太多时将料部分移出接料板，减少接料板重量，即可。 对于操纵系统的设计有两种方案，即用延
17、时自动操纵和通过按钮手动操纵。这里的生产基本上趋近于一种自动化的生产模式，在生产过程中它的送料基本上都是采用自动送料机构完成的，而人只是负责在生产过程中将工件放在合适的工序位置的机床上进行加工罢了。对于活塞杆生产线来讲亦是如此。因此，我们在设计时为了同时满足加工的自动化和生产节拍的要求，我们仍然采用自动送料、加工机构进行生产。 由于加工的过程是一个反复的单一的循环，所以可以在两个循环加工之间省去加工时的辅助时间和来回按按钮的烦琐；还可以避免在枯燥的工作过程中出现操作失误的可能，如按错按钮等。当解禁开关6没有信号时，气缸4便会送料给传送带，其动作过程为：传感器6没有信号时，气缸4就会上升（气缸4
18、常态时处于不伸出）送料给传送带，带气缸活塞运动至传感器7便立即下降，至下部是传感器8得信号，使PLC明白其处于待工作位置，等待传感器6的信号再次工作。而抛光过程由拨叉上的传感器1信号决定循环过程：拨叉上传感器得到信号时，气缸3就上升，一旦气缸3上部传感器2得到信号便延时3秒抛光螺纹，待抛光完毕，气缸3会下降送出工件给接料板。当气缸3下降至下部传感器3部位时，气缸3就一直停留在下部等传感器1的信号。气缸2在其下部传感器5延时5秒后（从三次送料结束回到传感器5时开始计时），向上运动，等待其上部传感器4得到信号后立即下降，等待下一次送料。机器启动后，该程序一直循环运行，完成螺纹抛光。然而由于安全方面
19、的原因，在有时间延时和开关互锁的情况下，还需设置一个急停开关，以防止在发生意外的情况下能够保证安全，另外方便调试。如要继续工作，只需旋开急停开关就可以了。在设定抛光和送料的延时时间时，需要进行实验。因为本次设计是为了改变活塞杆生产中的一个品质问题，且活塞杆各工序的制造时间、装夹时间、机器加工时间早已作为技术改善指标测定过，故对延时时间确定的实验无需进行。由于磨床的加工时间为8.5秒，故设定抛光时间为3秒，气缸2延时送料时间为5秒，再加上棒料在送料板和接料板上的滚动时间，抛光机的工作效率是可以满足磨床的加工效率的。3.2.结构设计方案由于本次设计为解决生产中的实际问题，并且活塞杆生产线的机器布置
20、经固定，因此在设计时机器的大小位置是必须要考虑的。本次设计中经过实际空间的考察和机器调整的范围以及方案论证，初步选定螺纹抛光机的尺寸总长：1350mm 总高：1060mm总宽：630mm。由于活塞杆两端都有螺纹，虽然说活塞杆的异响主要产生于装活塞端，但是另一端螺纹是用在整车的安装时的连接，它的清洁程度将大大影响整车质量，因此两端均需要抛光。为了提高抛光效率和彻底实现抛光的自动化，选择使用两台电机同时在两端抛光。在抛光时，如果工件保持不动那么螺纹只有与砂轮接触到那一个点实现了抛光，而对于整周螺纹来说，其抛光是不完全的 ，因此在设计时还必须要考虑有一个动力能使活塞杆转动起来才能真正的实现螺纹全周抛
21、光。原本想只依靠砂轮抛光时的摩擦力来带动工件转动，但是活塞杆在抛光时夹具给它了一个夹紧力，如果抛光的摩擦力没有夹紧力大，虽然与工件接触的都是滚动轴承，何以保证工件转动呢？再者，即使没有夹紧力，何以保证摩擦力一定能够带动每一根工件呢？再说了，摩擦力不一定能够完全克服活塞杆自身的重力以及与支撑轴承之间摩擦力的合力。这里采用的方法是增加一台电机通过V带传动来间接带动工件转动，从而实现螺纹的完全抛光。这就又有一个问题要解决：电机如何放置？因为电机的放置位置与砂轮的摩擦损耗快慢有关系。如果砂轮的转动方向与活塞杆的转动方向相同的话，其损耗速度相对于方向相反来说还是比较慢的。因此综合上述考虑，电机放在压紧板
22、的下方较上方要好一点。在活塞杆生产线上，其生产的活塞杆共有8个量产机种（维修件机种不计），其中6个机种是直径12.5mm的，有2个机种是直径20mm的，但是长度各不一样。因此，抛光电机的位置是不能够固定的，必须能够移动，以适应各机种的加工要求。在本次设计中，抛光电机通过滑杆、滑块固定在支架上，滑块内部固定一个用PBT塑料做成的滑套（与滑块之间为过盈配合），其既坚硬又耐磨，与滑杆（间隙配合）之间的摩擦力极小，调节方便，无需太大力气，同时成本也较低。抛光电机在水平方向上的调节可以通过调节螺杆(内做)调节，待调节准确后，螺杆被固定座两侧的锁紧螺母锁紧，防止抛光电机因转动时的轻微振动而移动位置，使抛光
23、不完全或没有抛光。在调节抛光电机的位置时，首先将固定座两侧的锁紧螺母分别向两侧旋开，然后松开调节螺杆尾部的紧固螺栓，将调节螺杆调至适当位置，然后再固定电机、锁紧螺母即可。3.3.夹具设计方案在本次设计中，夹具部分的设计是很简单的。由于活塞杆在进行抛光时除了一个径向的磨削分力外，在轴向和垂直方向上几乎没有受力的作用，同时其在径向的分力也不大，因此在设计时只要从垂直方向（径向）上进行夹紧，防止工件的上下跳动和轴向窜动就可以了，而在径向方向上仅靠下面的四个轴承（支撑导轮）来限制活塞杆的偏移即可，同时可以起到定位作用。在夹紧时采用气缸夹紧，它的行程可以通过行程开关调节，对于不同的机种，可以调节不同的行
24、程。通过调节行程开关不仅调节了气缸的行程同时也实现了对工件的夹紧。在这一套夹具中，下方的定位用气缸2来实现，它只将工件送到合适的位置，起定位作用，并且其位置是固定不变的，只有在砂轮磨损的情况下通过调节限位螺钉来改变气缸2的行程从而将工件位置升高，满足砂轮磨损补偿；而气缸1在加工过程中是一直不动的，只有在换机种时才或上或下通过手动调节。一下位置满足不同轴径的加工要求，它的位置是有要求的，并不是只与工件接触就可以，它还要能压住工件，起夹紧作用，因此它的位置要求：不但接触工件还要有一定的压紧力，但不需要太大，导轮能带动工件转动即可。这就涉及到压紧板的刚性变形问题，因此在设计时在气缸1的端部加了一个弹
25、簧，使其成为一个浮动夹紧机构，以此来消除对压紧板的刚性破坏和对气缸夹紧力。对于气缸的限位，气缸1采用导杆加螺母（内做）定位，气缸2采用限位螺钉定位。 图3-2 如图3-1所示电机的输出转矩很小，仅为5NM，所以钢刷不会对活塞杆产生很大的力。下支撑点与活塞杆的两端补角接近，符合力学原理，不会产生大的压力，所以活塞杆的变形量也非常小，不会对活塞杆的加工产生大的误差。3.4.传动系统设计方案 从简单可行方面考虑，砂轮可直接装在电机的主轴上，通过电机直接传动。这样减小了空间，也降低了成本。而工件转动的传动则考虑由带传动来实现，该运动容易实现，结构简单，传动平稳，造价低廉且缓冲吸振。在设计中，活塞杆的转
26、动靠带轮带动其转动，动力由电机2提供，但是活塞杆能转动并不是仅靠其带动就能完成的，还要有带动轮与活塞杆之间的摩擦力作用，使用带传动的优点正是从这里表现出来的 。由于带动轮是固定在夹具上面的，并且只在夹紧装置上，因此当夹紧力过大而导致带动轮被压紧、卡死不能转动，而带动轮由于电机的带动还需继续转动时就可以通过皮带的打滑防止电机过载被烧坏。再者，由于本次设计中，传动的载荷不大（一个摩擦力载荷和一个压力载荷），因此用带传动大可满足要求。4. 具体设计内容在此次设计之前并没有接触过螺纹抛光方面的机器，所以在本次设计时是根据相关同类产品为依据，结合所学的知识而设计完成的。比如在电机的功率选择、产品的总体设
27、计等方面。由于产品的成本要求尽可能的低，所以在设计机架时采用焊接件，而支撑杆导轨的选择也选用比较普通的棒料，而其他零件在选材方面也尽量采用比较便宜的材料。根据设计的实际情况，设计的内容可以分为：传动系统设计、气压系统设计、控制系统设计、传感器的选择、支撑轴刚度和强度寿命校验、轴承寿命校验等。4.1 传动装置设计传动装置由：电机、带、支撑杆、轴承等组成。（1） 电机的选择由于此机床的工作环境具有水分湿气多、传动精度不高及稳定性要求不太高，在室温下工作的特点，所以选择的电机是Y系列三相异步电动机。因为Y系列三相异步电机是按照国际电工委员会（IEC）标准设计的，具有国际互换性的特点。其中Y 系列电动
28、机为一般用途全闭自扇冷式笼型三相异步电机，具有防止灰尘、铁屑或其它杂物侵入电机内部之特点，B级绝缘，工作环境不超过四十摄氏度，相对湿度不超过95%，海拔不超过1000m，额定电压380v，频率50HZ。适于无特殊要求的机械上，本次设计的螺纹抛光机就符合此类条件，故Y系列的电机就符合要求。 设计抛光机的目的是为了提高工作的效率和自动化程度，因此在电机的转速应该是应该慎重选择的，这样不仅可以提高工作效率，还可以节约成本，免去安装的麻烦和难度，使机床看起来更简洁，并且易于维护。在考虑到电机的力传动时，有两种方案：即带轮传动和齿轮传动。由于带轮传动有卸荷能力和过载保护能力，而齿轮传动就没有这种问题，所
29、以选择带传动。在电机的安装实际设计的需要，电机1装在支撑杆上，电机2装在加紧板的下面。这样做可以减少带的长度，并能保证带动轮的转动方向和砂轮的抛光方向一致，减少砂轮的抛光阻力，降低砂轮的损耗，提高砂轮的使用寿命，同时由于电机2装在压紧板的下方可以减少在加紧时由于压紧板的变形造成的传送带的松紧程度不一致使得带的传送动力能力降低或承载过大导致电机过载。其安装的位置如下： 该设备的功率要求5kw（带制动控制）。依据相关产品在电机的选择上我们采用功率就为5kw的电机，在转速上由于电机的同步转速有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min四种转速，依据工作要求电机在高速
30、工作过程完成抛光。因此电机1转速上采用2825r/min，电机2的转速采用2840r/min。在电机系列上采用Y系列三相异步电机。Y系列三相异步电机是按照国际电工委员会（IEC）标准设计的，具有国际互换性的特点。同时考虑电机的质量和箱体的承载能力等方面，电机的型号依据JB307482中标准选用Y8012型和Y9024型。 （2） 带传动装置的设计根据带传动的工作原理的不同，可将其分为摩擦传动和啮合传动两类，前者是带传动的主要类型。摩擦型带传动，是以一定的初拉力将带张紧在两带轮上，在带与带轮的接触面间产生正压力。当主动轮转动时，靠带与带轮之间的摩擦力，驱使从动轮转动，从而达到传递运动和动力的目的
31、。常用的摩擦型传动带，按横截面形状可分为平带、V带、多楔带、圆带和同步带。平带的横截面为矩形或近似为矩形，其工作面是与轮面相接触的内表面；V带的横截面为等腰梯形或近似为等腰梯形，其工作面为与轮槽相接触的两侧面，但V带与轮槽底不接触；多楔带是以平带为基体、内表面具有等距纵向楔的环型传动带，其工作面为楔的侧面。它兼有平带的弯曲应力小和V带的摩擦力大等优点，常用于传递动力大而又要求结构紧凑的场面；圆带的横截面为圆形或近似圆形，传递动力小，常用于仪器或家用电器中；啮合型传动带，目前只有同步带，它的横截面为矩形或近似矩形、带面具有等距横向齿的横向传送带。机械中应用教多的是靠摩擦力工作的平带和V带，尤以V
32、带应用最多。带传动形式有开口传动、交叉传动、半交叉传动和角度传动。由于带传动具有中间挠性元件，并靠摩擦力传动，因此带传动具有下列特点：1.适用于传递远距离的运动和动力，改变带的长度可适应不同的中心距。2.传动带具有良好的弹性，有缓冲和吸振作用，因而传动平稳、噪声小。3.过载时带与带轮之间会出现打滑，可防止损坏其他零件，起过载保护作用，但是由于带与带轮之间存在弹性滑动和打滑，不能保证准确的传动比。4.结构简单，制造、安装和维护方便，成本低廉。5.传动的轮廓尺寸教大，结构不紧凑，且对轴的压力大。6.机械效率低，带的寿命较短，且需要张紧装置。带传动应用范围教广泛。一般带速为5-25m/s,高速带可达
33、60m/s。平带传动的传动比通常为3倍左右，较大可达到5；V带传动的传动比一般不超过8。带传动效率低，0.94-0.97，因此不宜用于大功率传动，功率通常不超过50kw。根据以上所述，在本次设计时选择V带传动比选择平带传动传动动力更大，传动更平稳，机械效率更高，因此可以选择V带传动。由于此产品需要高速的抛光，要求工作效率比较高，同时活塞杆也必须有一个极短的转动时间（3S），也就是说在短时间内完成所有的工作，因此在所有传动部分要求尽量的短 。在传动部分的采用V带传动，有电机通过皮带将动力传递给带动轮（尼龙材料制成）。由于需要尽可能的将设备做的大小适中，符合在一般设备布置比较集中的工厂或生产线中使
34、用，所以电机2装在压紧板下，一则节省空间二则使得传送带工作压力适中。根据电机轴和带动轮轴之间有200mm的距离，所以根据设计空间要求，在传动装置上V带的设计如下：1.确定设计功率Pd Ka为工作情况系数，根据参考书1表10-10，Ka=1.1，则Pd=KaP=0.825 式中Pd为设计功率，单位为KW；P为所需传递功率，单位为KW。2.选择带的型号 普通V带的型号根据传动的设计功率Pd和小带轮的转速n1由参考书1图10-12选取。根据选择的带型设计计算，择优选用。 根据Pd=0.825，n1=1390r/min，由参考书1图10-12选Z型V带。 3确定带轮直径Dd1、Dd2 小带轮基准直径D
35、d1应大于或等于表10-5所列的最小基准直径Ddmin，即Dd1Ddmin,Dd1过小则带的弯曲应力过大导致带的寿命降低；反之则传动的外廓尺寸增大。由表10-5和表10-11(GB/T13575.1-92)取Dd1=54mm，Dd2=iDd1=Dd1=54=150mm 查表10-11，取Dd2=154mm4验算带速V： V=m/s=3.93m/s 带速太低，但还是可以满足设计要求，和电机2的功率的。5验算带传动误差： 传动比i=2.85 原传动比i=2.78 则传动误差=-2.5% 在允许误差5%范围内 6确定中心距a及带的基准长度Ld （1）初定中心距a0由设计要求取 a0=200mm（2）
36、初算带长Ld0由式（10-20），得 Ld02a0+(Dd1+Dd2)+ =620.5mm （3）确定带的基准长度Ld由表10-2选取Ld=630mm （4）确定实际中心距a由式 aa0+=(200+)mm=204.5mm 安装时所需最小中心距 amin=a-0.015Ld=(204.5-0.015630)mm=195mm 张紧或补偿伸长所需最大中心距 amax=a+0.03Ld=(204.5+0.03630)mm=222.5mm4.2支撑杆的选择和校荷作为本次设计中受力最大的部件，不仅承受来自电机1的张紧力，还有本身的重力。再从经济性考虑在主轴的选择上采用一根实心轴。由于一般的材料不能保证在
37、加工状态下，由于不断的震动而不受到损坏，但同时如果整体的材料采用超硬性能的材料，势必将会把成本随之提上去，由于在本设计中没那么多的经费，所以只好采用在一根普通的棒料外面装一个用特殊材料做成的耐磨套，保证在设备运行过程中不受到太大磨损。故材料主轴的材料为普通的45钢，为了保证其的性能，除了正常的热处理外，在最后应该有一次渗碳处理，并且要将其表面进行电镀，以保证工作表面有足够的光洁度和硬度，提高其耐磨性。同时还要在滑块内部加一个用新兴塑料作成的耐磨衬套（其与滑块是过度配合，与支撑杆是间隙配合，其本身的同轴度也要求比较高）。这样保证加工比较容易，同时由于有配合和同轴度的要求，这样在改变电机位置时比较
38、容易，并且使耐磨套寿命增长。 主轴本身要求承载一定的力，并且它还有一定的长度，所以要求有一定的刚度。根据相关设备的经验数据知道，此次设计中应该采用直径为20mm的轴，而耐磨套本身则采用外径为30mm的比较合适。其验算支撑杆的刚度如下：挠度 ： YB = I = =3.14 D =20mmI =15700E =200GPa Q = = =11.275N*mm l=510mm所以 yB=- =-30.37mm=0.0793支撑杆的刚度计算: = I= =3.14 D=20mm I= =15700 E=200GPa q= =3.53N*mm l=510mm 所以 = =-0.50mm = =0.03
39、88 4.3轴承的选择由于该设备在工作过程，并没有太大的冲击力，同时也没有轴向力，所以轴承的选择是在指导老师的经验指导下选择的。又由于机床易装拆，维修方便，因此选用的轴承是一般的深沟球轴承。当轴承寿命结束时，换一下就可以，成本不会太高，又不会影响加工。其选用的轴承型号如下：顶紧轴轴承型号： 6200查文献9（2）得ft=1.0 fp=1.2 Cr=5.38KN C0r=3.48KN带轮轴轴承型号： 6000查文献9（2）得ft=1.0 fp=1.2 Cr=4.32KN C0r=2.5KN，根据力学原理分析得每个轴承承受的外力约为30N，由上的计算可以看出，轴承的寿命在二年到四年间，相对于别的轴
40、承来说起不耐用，但其价格便宜，其损坏原因主要是转速较高，磨檫生热引起的，所以用所选轴承是比较合适的。4.4气缸的选择气缸是气动执行元件之一。气缸是将压缩空气的能量转换成直线往复运动形式机械能的能量转换装置。普通气缸的组成主要由前盖、后盖、活塞、活塞杆、缸体、密封圈、紧固螺栓和其他一些零件组成。压缩空气通过位于后盖和前盖上的进、排气口进入气缸（一侧进气，另一侧排气），气体压力作用在活塞两侧的承压面机上，产生输出力，实现直线往复运动。气缸的种类很多。一般按压缩空气作用在活塞面上的方向、结构特征和安装方式类分类。气缸的类型有单作用气缸、双作用气缸、特殊气缸、组合气缸。气缸的安装形式分有固定式气缸、轴
41、销式气缸。根据气缸的类型，单作用气缸在工作时压缩空气仅在气缸的一端进（排）气，推动活塞（或柱塞）单向运动，而活塞（或柱塞）反向行程则借助于弹簧力、膜片张力、重力等外力；双作用气缸指活塞的往复运动均由压缩空气推动的气缸。但在此处单作用气缸是不适用的，而根据设计要求和气缸的性能考虑需要选择双作用气缸。 图4-1 单作用汽缸双作用气缸根据结构可分为双活塞干式、单活塞干式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等等。此类气缸使用最为广泛。A.双活塞杆双作用气缸 双活塞杆气缸有缸体固定式和活塞杆固定式两种。缸体固定时，其所带载荷（如工作台）与气缸两活塞杆连成一体，压缩空气依次进入气缸两腔（一腔进气另一腔排气），活塞
42、和活塞杆带动工作台左右运动，工作台运动范围等于其有效行程的3倍。安装所占空间大，一般用于小型设备上。活塞杆固定时，为管路连接方便，活塞杆制成空心固定，缸体与载荷（工作台）连成一体，压缩空气从空心活塞杆的左侧或右侧进入气缸两腔，使缸体带动工作台向左或向右运动，工作台的运动范围为其有效行程地3倍。适用于中、大型设备。双活塞杆气缸因两端活塞杆直径相等，故活塞两侧受力面积相等。当输入压力、流量相等时，其往返运动输出力及速度均相等。如气缸2和气缸3。B.缓冲气缸 对于接近行程末端时速度较高的气缸，不采取必要措施，活塞就会以很大的力（能量）撞击端盖，引起振动和损坏机种。为了使活塞在行程末端运动平稳，不产生
43、冲击现象，在气缸两端加设缓冲装置，一般称为缓冲气缸。缓冲气缸主要由活塞杆、活塞、缓冲柱塞、柱塞孔、单向阀、节流阀、端盖等组成。其工作原理是：当活塞在压缩空气推动下向右运动时，气缸右腔的气体经柱塞孔及缸盖上的气孔排出。在活塞运动接近行程末端时，活塞右侧的缓冲柱塞将柱塞孔堵死，活塞继续向右运动时，封在气缸右腔内的剩余气体被压缩，缓慢的通过节流阀及气孔排出，被压缩的气体所产生的压力能如果与活塞运动所具有的全部能量相平衡，即会取得缓冲效果，使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击。调节节流阀阀口开度的大小，即可控制排气量的多少，从而决定了被压缩容积（称缓冲室）内压力大小，以调节缓冲效果。若令活塞反向运动时
44、，从气孔输入压缩空气，可直接顶开单向阀，推动活塞向左运动。如节流阀阀口开度固定，不可调节，即称为不可调缓冲气缸。气缸所设缓冲种类很多，也可以在气动回路上采取措施，从而达到缓冲效果。如气缸1。经计算校核，所选择的气缸的壁厚，缸径，及活塞长度均符合设计要求，能满足本机的使用要求。 4.5 传感器的选择 工程上通常把直接作用于被测量，能按一定规律将其转换成同种或别种量值输出的器件，称为传感器。传感器的作用类似于人的感觉器官。它把被测量，如力、位移、温度等，转换为易测信号，传送给测量系统的信号调理环节。 传感器也可以认为是人类感官的延伸，因为借助传感器可以去探索那些人类无法用感官直接测量的事物，例如，
45、用热电偶可以测得炽热物体的温度；用超声波探测器可以测量海水的深度；用红外遥感器可以从高空探测地面上的植被和污染情况，等等。因此，可以说传感器是人类认识自然界的有力工具，是测量仪器与被测事物之间的接口。在工程上也把提供与输入量由给定关系的输出量的器件，成为测量变换器。传感器就是输入量为被测量的测量变换器。传感器处于测试装置的输入端，其性能将直接影响着整个测试装置的工作质量。近来，随着测量、控制及信息及时地发展，传感器作为这些领域里的一个重要构成因素，被视为90年代的关键技术之一受到了普遍重视。深入研究传感器的原理和应用，研制新型传感器，对于社会生产、经济交往、科学技术和日常生活中自动测量和自动控制的发展，以及人类观测研究自然界的深入和广度都具有重要的实际意义。工程中应用的传感器种类繁多，往往一种被测量可应用多种类型的传感器来检测。为了对传感器有一个概括认识，进行分类研究是很有必要的。传感器分类方法很多。按被测量分类，可分为位移传感
