藍(lán)寶石切割機(jī)裝置設(shè)計(jì)（包含CAD圖紙?jiān)次募?/h1>
藍(lán)寶石切割機(jī)裝置設(shè)計(jì)（包含CAD圖紙?jiān)次募?藍(lán)寶石,切割機(jī),裝置,設(shè)計(jì),包含,包括,包孕,蘊(yùn)含,cad,圖紙,源文件
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題 目：
藍(lán)寶石切割機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
專業(yè)班級(jí)
二級(jí)學(xué)院
機(jī)械工程學(xué)院
指導(dǎo)教師（職稱）
年 5 月
誠信承諾書
本人謹(jǐn)此承諾，本人所寫畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）均由本人獨(dú)立撰寫，無任何抄襲行為。凡涉及他人的觀點(diǎn)材料，均作了注釋。如出現(xiàn)抄襲或侵犯他人知識(shí)產(chǎn)權(quán)的情況，愿承擔(dān)由此引起的任何責(zé)任，并接受相應(yīng)的處分。
學(xué)生簽名：
年 月 日
藍(lán)寶石切割機(jī)設(shè)計(jì)
【摘要】本次設(shè)計(jì)是對藍(lán)寶石切割機(jī)裝置的設(shè)計(jì)。在這里主要包括:設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)、設(shè)計(jì)裝夾部位系統(tǒng)、設(shè)計(jì)切割片主軸部位系統(tǒng)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅鍛煉了對設(shè)計(jì)基本技能，也提高了分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為以后對一般機(jī)械的設(shè)計(jì)創(chuàng)造了一些條件。
整機(jī)結(jié)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力通過聯(lián)軸器將需要的動(dòng)力傳遞到絲桿上，絲桿帶動(dòng)絲桿螺母，從而帶動(dòng)整機(jī)運(yùn)動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動(dòng)化水平。更彰顯其優(yōu)越性，有廣大的發(fā)展前景。
本論文研究內(nèi)容：
(1) 藍(lán)寶石切割機(jī)裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
(2) 藍(lán)寶石切割機(jī)裝置工作性能分析。
(3)電動(dòng)機(jī)的選擇。
(4) 藍(lán)寶石切割機(jī)裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行部件及機(jī)架設(shè)計(jì)。
(5)對零件進(jìn)行設(shè)計(jì)后計(jì)算分析校核。
(6)繪制整機(jī)裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計(jì)零件的零件圖。
【關(guān)鍵詞】藍(lán)寶石切割機(jī)裝置， 聯(lián)軸器，滾珠絲杠
Sapphire cutter design
【Abstract】 This design is a sapphire cutter device design . Here include: design transmission, parts clamping system design , design cutting disc spindle parts of the system . The graduation exercise is not only the basic skills of design , but also improves the ability to analyze and solve engineering problems, and for the future of general mechanical design creates a number of conditions .
The whole structure is mainly the power generated by the electric motor power required to pass through the coupling to the screw, lead screw nut screw drive , which led to the whole exercise, improve labor productivity and production automation. But also highlight its advantages , there are broad prospects for development.
Contents of this thesis :
(1) The overall structural design of sapphire cutter device .
(2) Sapphire cutter device performance analysis .
(3) Select the motor Transmission
(4) transmission system, execution unit and frame design of automatic assembly device for cutting bar.
(5) After the analysis of the parts for checking design calculations .
(6) To draw the whole assembly and important component assembly drawing and design components parts diagram .
【Key Words】 automatic cutting assembly device, bar coupling, ball screw
目 錄
1 緒論 1
1.1藍(lán)寶石切割機(jī)的研究現(xiàn)狀 1
1.2藍(lán)寶石切割機(jī)發(fā)展趨勢 1
1.3本課題研究的內(nèi)容及方法 2
1.3.1主要的研究內(nèi)容 2
1.3.2設(shè)計(jì)要求 3
1.3.3關(guān)鍵的技術(shù)問題 3
2 藍(lán)寶石切割機(jī)裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4
2.1設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù) 4
2.2電機(jī)的選型 4
2.3 帶鋸選型 5
2.4 夾緊裝置設(shè)計(jì) 6
2.5 卡盤的選型 7
2.6 軸的設(shè)計(jì) 7
2.6.1求作用在帶鋸上的力 8
2.6.2 初步確定軸的最小直徑 8
2.6.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
2.6.4 求軸上的載荷 10
2.6.5按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 11
2.6.6精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 12
2.7 鍵的選擇與校核 15
2.8滾動(dòng)軸承的壽命校核 17
3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
3.1 同步帶計(jì)算選型 18
3.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） 21
3.3 同步帶的設(shè)計(jì) 23
結(jié)論 25
參考文獻(xiàn) 26
致 謝 27
1 緒論
1.1藍(lán)寶石切割機(jī)的研究現(xiàn)狀
在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，其中的自動(dòng)化已成為重點(diǎn)對象。隨著自動(dòng)化的水平越來越高，現(xiàn)代化加工車間，經(jīng)常會(huì)有自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，以用來提高生產(chǎn)效率，完成普通工人難以完成的危險(xiǎn)的工作。當(dāng)然，我們發(fā)現(xiàn)切割技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域并且被廣泛使用。根據(jù)資料顯示，割技術(shù)加工。我國每年的切割設(shè)備需求量金額超過50億元。既然切割機(jī)能夠這么普遍地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，它肯定具備了很大的市場競爭力。
80年代初期，國際商業(yè)機(jī)器公司(IBM)首先提出了化學(xué)機(jī)械拋光引入集成電路進(jìn)行平坦化的制程工作。其主要是通過適一定的制程參數(shù)設(shè)計(jì)，利用一個(gè)拋光平臺(tái)，搭配恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)溶液，來磨平晶片表面高低起伏不一的輪廓。安永暢男使用不銹鋼環(huán)拋光藍(lán)寶石，觀察其界面與不銹鋼形成了結(jié)構(gòu)松軟的固相化學(xué)反應(yīng)層，藍(lán)寶石表面具有鏡面光澤，并沒有發(fā)現(xiàn)亞表面有損傷的現(xiàn)象，而后提出了機(jī)械化學(xué)拋光這一概念。Namba和Tsuwa等人在藍(lán)寶石超拋光的實(shí)驗(yàn)中，利用二氧化硅水溶液配合上錫盤當(dāng)研磨盤，第一次觀察到藍(lán)寶石的殘余表面粗糙度為1nm，使用SiO2當(dāng)磨粒是因?yàn)槠溆捕纫陀谒{(lán)寶石，在理論上是不具有清除藍(lán)寶石表面的能力，可是實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻表明SiO2拋光液是具有清除藍(lán)寶石表面材料能力的，用這套儀器設(shè)備對藍(lán)寶石進(jìn)行拋光可獲得表面粗糙度比較好的的藍(lán)寶石并認(rèn)為在超拋光中，拋光液中直徑為7nm的膠羽狀SiO2通過撞擊去除了藍(lán)寶石表面的原子，隨之提出了一種新型的拋光方法，浮法拋光法。
Prochnow和Edwards使用直接接觸法配合上瀝青拋光盤對藍(lán)寶石進(jìn)行超拋光，其拋光結(jié)果粗糙度可達(dá)到0.2~0.3nm。 通過直接接觸與基于普羅克諾魏絲和愛德華茲等人的觀點(diǎn)得到證實(shí)，提出“熱液磨耗”。近幾年來，一些國際知名的半導(dǎo)體及光電子技術(shù)公司紛紛投入了大量的資金去研究藍(lán)寶石拋光，并取得了一些成果，像美國、日本、德國以及俄羅斯等公司己經(jīng)能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)3英寸的單晶藍(lán)寶石，且正在研發(fā)4英寸的技術(shù)。
1.2藍(lán)寶石切割機(jī)發(fā)展趨勢
我國從20世紀(jì)80年代開始進(jìn)行大型機(jī)床等機(jī)械產(chǎn)品切割結(jié)構(gòu)的研究，20 多年來已取得長足的進(jìn)步。切削結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床和其他大型機(jī)床用來焊接代鍛鑄焊快速發(fā)展。
20 世紀(jì)90 年代隨著線切割技術(shù)的漸漸成熟，廣泛滿足了大片徑、低損耗和相對較高表面質(zhì)量的晶片切割需要。線切割晶片技術(shù)是游離磨料的方式開始的，即線驅(qū)動(dòng)游離磨料的使用（如碳化硅），傳統(tǒng)的金屬切削線如圖1所示，磨料磨削工件的切割在工件中的線。但游離磨料的缺點(diǎn)是，由于更小的晶粒和工件接觸，導(dǎo)致材料去除率較小，因此加工時(shí)間長；另一個(gè)缺點(diǎn)是，工件加工，難，難減（如藍(lán)寶石，碳化硅），然后游離磨料的方式將很難在切割工件表面達(dá)到所需的。為了改善上述缺點(diǎn)，切割碳化硅，藍(lán)寶石，高硬度材料，技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生的金剛石線鋸切割，這種處理方法通常是用金剛石磨具電鍍固定在鋼絲表面（圖2），金剛石線鋸直接的運(yùn)動(dòng)速度和壓力在材料加工硅研磨，與游離磨料多線相比，看到“三加工”，它屬于“雙主體”，加工效率是游離磨料多線上方看了好幾倍。因此金剛石單線切割機(jī)以其獨(dú)特的優(yōu)勢成為第三代半導(dǎo)體硬脆材料和大直徑材料切割中不可或缺的一部分。藍(lán)寶石切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大部分是跟據(jù)實(shí)際情況來設(shè)計(jì)專用切割機(jī)，稱為固定結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)藍(lán)寶石切割機(jī)，其運(yùn)動(dòng)特性使特定藍(lán)寶石切割機(jī)只能適應(yīng)固定的范圍，成本較大，不益于藍(lán)寶石切割機(jī)的發(fā)展。一些寶石切割機(jī)和焊縫跟蹤功能，其不足之處是在手工焊接，幫助藍(lán)寶石切割機(jī)來找到正確的位置和地點(diǎn)，通過人工寶石切割機(jī)體，調(diào)整到合適的狀態(tài)十字滑塊移動(dòng)的藍(lán)寶石，這里切割機(jī)的設(shè)計(jì)是移動(dòng)導(dǎo)軌切割藍(lán)寶石切割機(jī)，也就是說藍(lán)寶石切割機(jī)的自主性還跟不上工業(yè)發(fā)展的腳步。
未來的發(fā)展趨勢可分為以下三個(gè)方面：
1 選擇視覺傳感器的傳感器跟蹤：因?yàn)楹拖嚓P(guān)的圖像處理技術(shù)的發(fā)展；
2 采用多傳感信息融合技術(shù)以面對更為復(fù)雜的切割任務(wù)；
3 控制技術(shù)由經(jīng)典控制到向智能控制技術(shù)的發(fā)展：這也將是移動(dòng)切割藍(lán)寶石切割機(jī)的控制所采用。
1.3本課題研究的內(nèi)容及方法
1.3.1主要的研究內(nèi)容
在查閱了國內(nèi)外大量的有關(guān)切割藍(lán)寶石切割機(jī)設(shè)計(jì)理論及相關(guān)知識(shí)的資料和文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，綜合考慮切割藍(lán)寶石切割機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、具體作業(yè)任務(wù)特點(diǎn)以及切割藍(lán)寶石切割機(jī)的推廣應(yīng)用，分析確定使用切割藍(lán)寶石切割機(jī)配合生產(chǎn)工序，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化切割的目的。
為實(shí)現(xiàn)上述要求，本文擬進(jìn)行如下研究內(nèi)容:
1 根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)的環(huán)境要求和藍(lán)寶石切割機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定藍(lán)寶石切割機(jī)整體設(shè)計(jì)方案。
2 確定藍(lán)寶石切割機(jī)的性能參數(shù)，對初步模型進(jìn)行靜力學(xué)分析，根據(jù)實(shí)際情況選擇電機(jī)。
3 從所要功能的實(shí)現(xiàn)出發(fā)，完成藍(lán)寶石切割機(jī)各零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
4 完成主要零部件強(qiáng)度與剛度校核。
1.3.2設(shè)計(jì)要求
1 根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能，提出藍(lán)寶石切割機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案；
2 完成藍(lán)寶石切割機(jī)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)；
3 通過相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算，完成電機(jī)選型；
4 完成藍(lán)寶石切割機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；繪制藍(lán)寶石切割機(jī)結(jié)構(gòu)總裝配圖、主要零件圖。
1.3.3關(guān)鍵的技術(shù)問題
1 方案選擇
2整體的支撐架設(shè)計(jì)
3機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4 強(qiáng)度校核
28
2 藍(lán)寶石切割機(jī)裝置總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)
要求：
1) 所設(shè)計(jì)的藍(lán)寶石切割機(jī)使用帶鋸進(jìn)行切割
2) 保證帶鋸行進(jìn)與路線切向一致；
3) 被切材料快速定心夾緊；
4) 切削液回收。
本文課題參數(shù)假定
切割棒料直徑為?250
電機(jī)功率為0.37 KW,本文選用減速電機(jī)作為帶鋸驅(qū)動(dòng)裝置。查SEW減速電機(jī)的規(guī)格表，選用如下減速電機(jī)。
表3.2 選用的電機(jī)的詳細(xì)參數(shù)
電機(jī)額定功率Pm/kW
輸出轉(zhuǎn)速
na/[r/min]
輸出扭矩
Ma/N·m
減速機(jī)
速比i
輸出軸許用徑向載荷FRa/N
使用系數(shù)
SEW-fB
減速機(jī)
型號(hào)
電機(jī)
型號(hào)
重量/kg
0.37
56
47
22.5
2870
1.55
DT71D4
SF37
14
此型號(hào)的電機(jī)在一定程度上保證了驅(qū)動(dòng)功率有一定的盈余，因數(shù)在電機(jī)起動(dòng)時(shí)，若輸送機(jī)床上有工件，則此時(shí)的起動(dòng)功率會(huì)比平時(shí)工作時(shí)的功率要大，且減速電機(jī)本身還有一定的使用系數(shù)。
2.2電機(jī)的選型
參考市場上同類產(chǎn)品，考慮到本機(jī)器體積小，功率消耗不大。只是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
初步選擇電動(dòng)機(jī)為普通三相異步電動(dòng)機(jī)Y90S-4型。用于一般場合和無特殊要求
90S-4型三相異步電機(jī)
功率：1.1KW
電壓：380V
電流：2.7A
絕緣：B
噪音：67 dB(A)
轉(zhuǎn)速 1440 r/min
廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場合和無特殊要求的機(jī)械設(shè)備上，如金屬切削機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。
Y90S-4型三相異步電動(dòng)機(jī)廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場合和無特殊要求的機(jī)械設(shè)備上，如金屬切削機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、攪拌機(jī)、 農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。 Y90S-4型三相異步電動(dòng)機(jī)是全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)基本系列，符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。 Y90S-4型三相異步電動(dòng)機(jī)具有高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、震動(dòng)小、可靠性高、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。
2.3 帶鋸選型
由于帶鋸沒有國家標(biāo)準(zhǔn)，故從市場上使用的任意一種選擇帶鋸，鋸帶尺寸：依據(jù)機(jī)床規(guī)格指定，但鋸帶厚度不得超過1.4mm，帶鋸寬度取45MM.
2.4 夾緊裝置設(shè)計(jì)
夾緊機(jī)構(gòu)不僅在根據(jù)收到的準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)各站信號(hào)切割機(jī)械手，并在切割過程中鑄鐵夾動(dòng)桿，使切削刃和鑄造桿同步。
2.5 卡盤的選型
根據(jù)切削要求和藍(lán)寶石最大直徑為250，則
2.6 軸的設(shè)計(jì)
主要進(jìn)行的是帶鋸軸的設(shè)計(jì)與校核
2.6.1求作用在帶鋸上的力
因已知低速級(jí)帶鋸的直徑為
＝500
而 F＝＝＝8926.93 N
F＝F＝＝3356.64 N
F＝Ftan＝4348.16×＝2315.31 N
軸向力F，徑向力F及圓周力F的方向如圖5.1所示。
圖5.1 軸的載荷分布圖
2.6.2 初步確定軸的最小直徑
（1）先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)課本，取，于是得
＝112×＝60.36
（2）聯(lián)軸器的選擇。輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適,故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)。
查課本表14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故?。?.3，則：
＝1.3×1495.5×109＝1834.287
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表17-4，選用LT10彈性套柱銷聯(lián)軸器（GB/T4323—2002），其公稱轉(zhuǎn)矩為2000。半聯(lián)軸器的孔徑d1＝65 mm，故?。?5 mm，半聯(lián)軸器的長度L＝142 mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1＝107 mm。
2.6.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
① 為了滿足半聯(lián)軸器的要求的軸向定位要求,Ⅰ-Ⅱ軸段右端需要制出一軸肩,故?、?Ⅲ的直徑＝80 mm；左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑D＝85 mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1＝107 mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端上, 故Ⅰ-Ⅱ的長度應(yīng)比L1略短一些,現(xiàn)?。?05 mm。
② 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)＝80 mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承（GB/T 297—1994）30217型，其尺寸為d×D×T＝85 mm×150 mm×30.5 mm，故＝＝85 mm；右端圓錐滾子軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位，取套筒寬為14 mm，則＝44.5 mm。
③ 取安裝帶鋸處的軸段＝90 mm；帶鋸的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知帶鋸的寬度為90 mm，為了使套筒端面可靠地壓緊帶鋸，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故?。?6 mm。帶鋸的右端采用軸肩定位，軸肩高h(yuǎn)＞0.07d，故取h＝7 mm，則＝104 mm。軸環(huán)寬度,取b＝12 mm。
表1 帶鋸軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)
段名
參數(shù)
Ⅰ-Ⅱ
Ⅱ-Ⅲ
Ⅲ-Ⅳ
Ⅳ-Ⅴ
Ⅴ-Ⅵ
Ⅵ-Ⅶ
直徑/mm
65 H7/k6
80
85 m6
90 H7/n6
104
85 m6
長度/mm
105
67.5
46
86
12
44.5
鍵b×h×L/mm
20 ×12 ×90
25×14×70
C或R/mm
Ⅰ處
2×45o
Ⅱ處
R2
Ⅲ處R2.5
Ⅳ處R2.5
Ⅴ處R2.5
Ⅵ處R2.5
Ⅶ處
2.5×45o
（2） 軸上的零件的周向定位
帶鋸、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按＝90 mm由課本表6-1查得平鍵截面b×h＝25 mm×14 mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為70 mm，同時(shí)為了保證帶鋸與軸配合有良好的對中性，故選擇帶鋸轂與軸的配合為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為20 mm×12 mm×90 mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。
（3） 確定軸上圓周和倒角尺寸
參考課本表15-2，取軸左端倒角為2×，右端倒角為2.5×。各軸肩處的圓角半徑為:Ⅱ處為R2，其余為R2.5。
2.6.4 求軸上的載荷
首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖(圖7.2）作出軸的計(jì)算簡圖（圖5.1）。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí),應(yīng)從手冊中查得a值。對于30217型圓錐滾子軸承，由手冊中查得a＝29.9 mm。因此，作為簡支梁的軸的支承跨距＝57.1+71.6＝128.7 mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖7.1）。
從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面Ｃ是軸的危險(xiǎn)截面。計(jì)算步驟如下：
＝57.1+71.6＝128.7 mm
＝＝＝4 966.34 N
＝＝＝3 960.59 N
＝＝＝2 676.96 N
＝＝3 356.64-2 676.96＝679.68 N
＝＝4 966.34×57.1＝283 578.014
＝＝2 676.96×57.1＝152 854.416
＝＝679.68×71.6＝486 65.09
＝＝＝322 150.53
＝＝＝287 723.45
表2 低速軸設(shè)計(jì)受力參數(shù)
載 荷
水平面H
垂直面V
支反力
＝4 966.34 N，＝3 960.59 N
＝2 676.96 N，＝679.68 N
彎矩M
＝283 578.014
＝152 854.416
＝486 65.09
總彎矩
＝322 150.53 ,＝287 723.45
扭矩T
1 410 990
2.6.5按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。根據(jù)課本式(15-5)及表7.2中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，?。?.6，軸的計(jì)算應(yīng)力
＝＝ MPa＝12.4 MPa
前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查課本表15-1得[]＝60MP。因此〈 []，故此軸安全。
2.6.6精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
（1）判斷危險(xiǎn)截面
截面A,Ⅱ,Ⅲ,B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將消弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面A,Ⅱ,Ⅲ,B均無需校核。
從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看，截面Ⅳ和Ⅴ處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，從受載來看，截面C上的應(yīng)力最大。截面Ⅴ的應(yīng)力集中的影響和截面Ⅳ的相近，但是截面Ⅴ不受扭矩作用，同時(shí)軸徑也較大，故不必做強(qiáng)度校核。截面C上雖然應(yīng)力最大，但是應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大,故截面C也不必校核，截面Ⅵ和Ⅶ顯然更不必要校核。由課本第3章的附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中較系數(shù)比過盈配合的小，因而，該軸只需校核截面Ⅳ左右兩側(cè)即可。
（2）截面Ⅳ左側(cè)
抗彎截面系數(shù) W＝0.1＝0.1＝61 412.5
抗扭截面系數(shù) ＝0.2＝0.2＝122 825
截面Ⅶ的右側(cè)的彎矩M為
＝90 834.04
截面Ⅳ上的扭矩為 ＝1 410 990
截面上的彎曲應(yīng)力
＝1.48 MPa
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
＝11.49 MPa
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由課本表15-1查得
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按課本附表3-2查取。因
，
經(jīng)插值后查得
＝1.9，＝1.29
又由課本附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為
，＝0.88
故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式(課本附表3-4）為
＝1.756
由課本附圖3-2的尺寸系數(shù)；由課本附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。
軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為
軸為經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按課本式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為
又由課本及3-2得碳鋼的特性系數(shù)
，取
，取
于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按課本式（15-6）(15-8)則得
S＝＝＝65.66
S＝＝＝16.92
＝＝＝16.38≥S＝1.5
故可知其安全。
（3） 截面Ⅳ右側(cè)
抗彎截面系數(shù) W＝0.1＝0.1＝72 900
抗扭截面系數(shù) ＝0.2＝0.2＝145 800
截面Ⅶ的右側(cè)的彎矩M為
＝90 834.04
截面Ⅳ上的扭矩為 ＝1 410 990
截面上的彎曲應(yīng)力
＝1.25 MPa
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
＝9.68 MPa
過盈配合處的，由課本附表3-8用插值法求出，并?。?.8，于是得
＝3.24 ＝0.8×3.24＝2.59
軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為
軸為經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按課本式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為
＝3.33
＝2.68
又由課本及3-2得碳鋼的特性系數(shù)
，取
，取
于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按課本式（15-6）(15-8)則得
S＝＝＝66.07
S＝＝＝16.92
＝＝＝11.73≥S＝1.5
故該軸的截面Ⅳ右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。本軸因無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此，低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算即告結(jié)束。
2.7 鍵的選擇與校核
1鍵的選擇
在本設(shè)計(jì)中，所選擇的鍵的類型均為A型圓頭普通平鍵，其材料為45鋼，在帶鋸1上鍵的尺寸如下表所示：
軸
鍵
鍵
槽
半徑
r
公
稱
直
徑
d
公稱
尺寸
bh
寬度b
深度
公稱
尺寸
b
極限偏差
軸t
轂
一般鍵聯(lián)結(jié)
軸N9
轂9
公稱
尺寸
極限
偏差
公稱尺寸
極限偏差
最小
最大
28
87
8
0
-0.036
0.018
4.0
+0.2
0
3.3
+0.2
0
0.25
0.40
表5-1 帶鋸1上鍵的尺寸
2 鍵的校核
1.鍵的剪切強(qiáng)度校核
鍵在傳遞動(dòng)力的過程中，要受到剪切破壞，其受力如下圖所示：
圖5-6 鍵剪切受力圖
鍵的剪切受力圖如圖3-6所示，其中b=8 mm,L=25 mm.鍵的許用剪切應(yīng)力為[τ]=30 ，由前面計(jì)算可得，軸上受到的轉(zhuǎn)矩T=55 Nm ，由鍵的剪切強(qiáng)度條件：
（其中D為帶鋸輪轂直徑） （5-1）
=10 M30 （結(jié)構(gòu)合理）
2.鍵的擠壓強(qiáng)度校核
鍵在傳遞動(dòng)力過程中，由于鍵的上下兩部分之間有力偶矩的作用，迫使鍵的上下部分產(chǎn)生滑移，從而使鍵的上下兩面交界處產(chǎn)生破壞，其受力情況如下圖所示：（初取鍵的許用擠壓應(yīng)力=100 ）
圖5-7 鍵擠壓受力圖
由
（5-2）
=2000 N
又有
（5-3）
8 結(jié)構(gòu)合理
2.8滾動(dòng)軸承的壽命校核
1．求軸向力與徑向力的比值
根據(jù)【1】表13-5 ,滿足壽命要求。
3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 同步帶計(jì)算選型
電源設(shè)計(jì)是根據(jù)額定功率的確定，需要轉(zhuǎn)移的負(fù)荷特性，原動(dòng)機(jī)類型和每個(gè)連續(xù)工作時(shí)間和其他因素，表達(dá)如下：
式中 ——需要傳遞的名義功率
——工作情況系數(shù)，按表2工作情況系數(shù)選取=1.7；
表2.工作情況系數(shù)
1） 確定帶的型號(hào)和節(jié)距
依據(jù)同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd'和小帶鋸轉(zhuǎn)速n1，從同步帶選型圖中來選擇所需采用的帶的節(jié)距和型號(hào)。
Pd=0.63kw，n1=56rpm。查表3-2-2
表3-2-2
選同步帶的型號(hào)為H：，節(jié)距為：Pb=8.00mm
1） 選擇小帶鋸齒數(shù)z1，z2
根據(jù)最小允許通過同步帶的齒的確定。表3-3-3。
查得小帶鋸最小齒數(shù)14。
實(shí)際齒數(shù)應(yīng)該大于這個(gè)數(shù)據(jù)
初步取值z1=34故大帶鋸齒數(shù)為：z2=i×z1=1×z1=34。
故z1=34，z2=34。
① 確定帶鋸的節(jié)圓直徑d1，d2
小帶鋸節(jié)圓的直徑d1=Pbz1/π=8.00×34/3.14≈86.53mm
大帶鋸節(jié)圓的直徑d2=Pbz2/π=8.00×34/3.14≈86.53mm
② 驗(yàn)證帶速v
由公式v=πd1n1/60000計(jì)算得，
s﹤vmax=40m/s,其中vmax=40m/s由表3-2-4查得。
a) 確定帶長和中心矩
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》得
所以有：
現(xiàn)在選取軸間間距為取224mm
10、同步帶帶長及其齒數(shù)確定
=()
=
=719.7mm
11、帶鋸嚙合齒數(shù)計(jì)算
在本設(shè)計(jì)中的傳輸是1，所以半嚙合齒數(shù)，即 17。
12、基本額定功率的計(jì)算
查基準(zhǔn)同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量表4-3可得=2100.85N，m=0.448kg/m。
所以同步帶的基準(zhǔn)額定功率為
==0.21KW
表4-3 基準(zhǔn)寬度同步帶的許用工作壓力和單位長度的質(zhì)量
13、計(jì)算作用在軸上力
==71.6N
3.2 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分）
1、同步帶的節(jié)線長度
同步帶在工作時(shí)，其承載繩中心線長度應(yīng)保持不變，因此稱此中心線為同步帶的節(jié)線，并以節(jié)線周長作為帶的公稱長皮，稱為節(jié)線長度。同步帶傳動(dòng)中，帶節(jié)線長度是一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)傳動(dòng)中心距一定時(shí)，帶的節(jié)線長度過大過小，都會(huì)影響到帶齒與輪齒的正常嚙合，所以在同步帶標(biāo)準(zhǔn)中，對梯形齒同步帶的各種哨線長度已規(guī)定公差值，要求所生產(chǎn)的同步帶節(jié)線長度應(yīng)在規(guī)定的極限偏差范圍之內(nèi)（見表4-4）。
表4-4 帶節(jié)線長度表
2、帶的節(jié)距Pb
如圖4-2所示，同步帶相鄰兩齒對應(yīng)點(diǎn)沿節(jié)線量度所得約長度稱為同步帶的節(jié)距。帶節(jié)距大小決定著同步帶和帶鋸齒各部分尺寸的大小，節(jié)距越大，帶的各部分尺寸越大，承載能力也隨之越高。因此帶節(jié)距是同步帶最主要參數(shù)．在節(jié)距制同步帶系列中以不同節(jié)距來區(qū)分同步帶的型號(hào)。在制造時(shí)，帶節(jié)距通過鑄造模具來加以控制。梯形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸見表4-5。
3、帶的齒根寬度
齒面齒形和齒底形節(jié)點(diǎn)的距離，稱為根帶寬度，表示為s。齒形帶的寬度，剪切，彎曲能力的帶齒，相應(yīng)的可以驅(qū)動(dòng)大負(fù)載。
圖4-2 帶的標(biāo)準(zhǔn)尺寸
表4-5 標(biāo)準(zhǔn)同步帶的齒形尺寸
4、帶的齒根圓角
帶齒齒根回角半徑rr的大小與帶齒工作時(shí)齒根應(yīng)力集中程度有關(guān)t齒根圓角半徑大，可減少齒的應(yīng)力集中，帶的承載能力得到提高。但是齒根回角半徑也不宜過大，過大則使帶
齒與輪齒嚙合時(shí)的有效接觸面積城小，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選適當(dāng)?shù)臄?shù)值。
5、帶齒齒頂圓角半徑
帶齒齒項(xiàng)圓角半徑的大小將影響到帶齒與輪齒嚙合。由于同步帶，網(wǎng)帶齒與齒是一個(gè)裝有非共軛齒廓。因此在帶齒進(jìn)入或退出嚙合時(shí)，與齒頂及齒前角必須超于重疊，和干擾，從而造成帶齒磨損。要讓帶齒能順利地嚙合或退出嚙合，降低帶齒頂部的磨損，應(yīng)使用較大的齒頂圓角半徑。但隨著根部圓角半徑，尖端半徑不宜過大，否則會(huì)降低有效接觸面積。
6、齒形角
梯形帶齒形角，尺寸也在帶齒與帶輪的影響很大。如果齒形角過小，齒縱向截面形狀近似長方形，牙齒與傳輸不會(huì)順利嵌入槽，產(chǎn)生干擾。但是，齒形角太大，會(huì)使帶齒容易從齒槽齒齒輪滑動(dòng)，造成的跳躍現(xiàn)象的頂部。
3.3 同步帶的設(shè)計(jì)
首先選用的是梯形帶。帶的圖形如圖4-3。帶的尺寸如表4-6。
表4-6 同步帶尺寸
型號(hào)
節(jié)距
齒形角
齒根厚
齒高
齒根圓角半徑
齒頂圓半徑
H
8
40。
6.12
4.3
1.02
1.02
圖4-3 同步帶
結(jié)論
本課題結(jié)合目前國藍(lán)寶石切割機(jī)裝置的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，具體闡述了一種藍(lán)寶石切割機(jī)裝置開發(fā)過程。本文主要完成的工作如下：
1、藍(lán)寶石切割機(jī)裝置結(jié)構(gòu)方案的確定。分析了藍(lán)寶石切割機(jī)裝置的特點(diǎn)，確定了藍(lán)寶石切割機(jī)裝置基本結(jié)構(gòu)，并確定其基本尺寸。
2、確定了藍(lán)寶石切割機(jī)裝置技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)。對該藍(lán)寶石切割機(jī)裝置進(jìn)行了計(jì)算。
3、零件的剛度和壽命計(jì)算與校核。對各個(gè)已設(shè)計(jì)零件進(jìn)行剛度和壽命計(jì)算，確保滿足使用要求，使該藍(lán)寶石切割機(jī)裝置有足夠的可靠性。
通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅把大學(xué)所學(xué)到的理論知識(shí)很好的運(yùn)用到畢業(yè)設(shè)計(jì)中，而且培養(yǎng)了自己認(rèn)真思考的能力，在處理問題時(shí)有了新的認(rèn)識(shí)和方法，并加強(qiáng)了和同學(xué)之間進(jìn)行探討和解決問題的能力。
通過對專業(yè)知識(shí)的接觸和深入學(xué)習(xí)，以及對相關(guān)信息的獲取，我深切地認(rèn)識(shí)到，就目前的發(fā)展而言，我國的工業(yè)還比較落后，與發(fā)達(dá)國家相比還存在很大的差距。盡管我們不斷地在努力，但想在很短的時(shí)間內(nèi)改變這種現(xiàn)狀是很難的，尤其是對于我們這樣一個(gè)國情的大國。所以，我們應(yīng)該擁有的是一種民族意識(shí)，不斷的追求創(chuàng)新。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我做的是全自動(dòng)自動(dòng)物料分選裝置整體設(shè)計(jì)部分，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅鍛煉了自己查閱資料的能力，而且能夠熟練運(yùn)用國家標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械類手冊和圖冊等工具進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)還讓我體會(huì)到團(tuán)體的力量，提高自己的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，遇到問題時(shí)和小組成員進(jìn)行討論和分析或是請教老師，直到得到滿意的結(jié)果。
展望:
希望能將這套設(shè)計(jì)應(yīng)用到具體實(shí)踐當(dāng)中,通過實(shí)踐來驗(yàn)證理論的正確性。通過理論知識(shí)與具體實(shí)踐結(jié)合起來，才能真正把一門知識(shí)應(yīng)用起來。
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致 謝
在我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我的老師和同學(xué)們給了我很大的幫助，這里我向他們表示誠摯的敬意。
首先，我要感謝指導(dǎo)教師孫小權(quán)老師，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)他教會(huì)了我如何去設(shè)計(jì)，怎么去設(shè)計(jì)，以及在最初構(gòu)思時(shí)，應(yīng)該注意的各種問題。他嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度、不辭辛勞指導(dǎo)我做畢業(yè)設(shè)計(jì)，嚴(yán)于律己，寬以待人的為人都給我留下了深深的印象。他的熱情，他的執(zhí)著，更是讓我終身難忘。這一切將對我以后的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。我還要感謝進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查的各位領(lǐng)導(dǎo)和機(jī)械工程系的其他老師，他們及時(shí)的給我指出了畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中的不足，并且給予我很多完成設(shè)計(jì)的便利條件。
本論文是在導(dǎo)師孫小權(quán)的悉心指導(dǎo)下完成的，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，他給了我很大的幫助，不僅讓我在規(guī)定時(shí)間能完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，還使我學(xué)到了很多有用的經(jīng)驗(yàn)。在這里我衷心的感謝她。我還要感謝這四年能教授我知識(shí)的老師們，還有曾經(jīng)幫過我的同學(xué)們。
經(jīng)過幾個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的匱乏，本次設(shè)計(jì)難免有考慮不周的地方。如果沒有孫小權(quán)老師的悉心指導(dǎo)以及本組人員的支持，恐怕設(shè)計(jì)不會(huì)這么順利完成。自開題一來，孫小權(quán)老師一直認(rèn)真指導(dǎo)設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)，從資料的查閱到具體方案的修改，任老師都提出了寶貴的建議，讓我受益匪淺。除此之外，何老師科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和淵博的專業(yè)知識(shí)更是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣。再次對老師及本組的同學(xué)表示衷心的感謝！
畢業(yè)設(shè)計(jì)很快已經(jīng)結(jié)束了，在這段時(shí)間里，不僅僅感覺到的是忙碌，還有忙碌后作完一件令自己心動(dòng)的東西時(shí)的那種無聲的喜悅。
在寫致謝信的這個(gè)時(shí)候心里想有一些說出的東西，想想自己在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)的種種困難，在老師同學(xué)的用心幫助下也一一解決了，說句實(shí)話，憑自己的能力要作完畢業(yè)設(shè)計(jì)是有些太困難了，但是在你的身邊總有一些人會(huì)給你帶來驚喜，自己的能力畢竟有限，在面對別人無私幫助的時(shí)候我的內(nèi)心十分感激，帶自己畢業(yè)設(shè)計(jì)的王老師會(huì)有問必答，有難必解，雖然接觸不是很多，但有些東西使用心感覺的。還有好多老師在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給于我一些幫助，我非常的感激。當(dāng)然還有我身邊的那些同學(xué)，在我有疑惑的時(shí)候總是不厭其煩的給我解釋清楚。在我設(shè)計(jì)的時(shí)候，因?yàn)槲乙郧皬臎]接觸過的東西，一開始很是迷茫，我的好幾位同學(xué)都在這時(shí)候一邊忙自己的事，一邊還要在我有疑惑的時(shí)候?yàn)槲規(guī)兔Ψ治觯餐鉀Q。最終自己終于完成了主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)這一部分的畢設(shè)要求?，F(xiàn)在想起來，有時(shí)候最能讓自己感動(dòng)的事就發(fā)生在自己的身邊。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅給我?guī)砹酥R(shí)上的收獲，在做人方面也教會(huì)了我許多許多，在對待事情方面，尤其是有選擇的時(shí)候自己該放棄什么，該抓住什么。什么是該自己作的，什么時(shí)候做，我明白了好多。
在此，我對給我?guī)椭睦蠋?，同學(xué)至以誠摯的謝意和由衷的感激。感謝您們對我的幫助，和教會(huì)我那些人生的道理。
在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意