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1、机械基础知识培训 主要内容4 装配和配合原则5 机械部件的设计与故障分析 6 材料和加工方法 4 装配和配合原则 4 1概述 4 2基本概念 4 3产品装配的工艺性 原则 4 4装配尺寸链及保证装配精度的装配方法 4 1概述 装配是机器制造中的最后一个阶段 包括装配 调整 检验 试验等工作 装备质量在很大程度上决定机器的最终质量 套件 向心滚动轴承 几个例子 组件 减速器从动轴 部件 减速器 机器 总装 形成最终产品 电动机 减速器 工作机 辅助设备 汽车多孔闭式喷油器装配过程动画图 机器装配系统图 装配工艺规程的制定 原则 1 保证产品装配质量 力求提高质量 以延长产品的使用寿命 2 合理安
2、排装配顺序和工序 尽量减少钳工手工劳动量 缩短装配周期 提高装配效率 3 尽量减少装配占地面积 提高单位面积的生产率 4 尽量减少装配工作所占的成本 步骤 1 研究产品的装配图及验收技术条件 2 确定装配方法与组织形式 一般分为固定式和移动式 3 划分装配单元 确定装配顺序 总原则 有利于保证装配精度以及使装配连接 校正等工作能顺利进行 一般次序是 先下后上 先内后外 先难后易 先重大后轻小 先精密后一般 4 划分装配工序 5 编制装配工艺文件 清洗刮削平衡螺纹连接过盈连接校正此外 部件或总装后的检验 试运转 油漆 包装等一般也属于装配工作 几个装配例子 例1 单列深沟球轴承的安装 轴承型号
3、SKF6306 1 2 3 4 5 6 8 9 7 10 例2 汽车多孔闭式喷油器装配过程图 1 2 3 4 5 6 8 7 例3 卧式车床床身装配 例3 发动机装配 4 3产品装配的工艺性 装配原则 目的 机器结构能保证装配过程中使相互联接的零部件不用或少用修配和机械加工 用较少的劳动量 花费较少的时间按产品的设计要求顺利地装配起来 原则 1 机器结构应能分成独立的装配单元2 减少装配的修配和机械加工3 机器结构应便于装配和拆卸 1 机器结构应能分成独立的装配单元 单元装配应互不妨碍 尽量平行进行装配作业 以便组织多厂协作生产 部件可预先进行调整 使其以完善的状态进入总装 保证总机的装配质量
4、 结构改进尽量只是局部变动 不仅使改装方便 也有利产品的改进和换代 装配应有利于机器的维护检修 运输方便 特别是对重型机器的包装 a b 轴的两种结构方案 2 减少装配的修配和机械加工 尽量减少不必要的配合面 在机器结构设计上 尽量采用调整装配法代替修配法 装配时尽量减少机械加工 否则不仅影响装配工作的连续性 延长装配周期 而且在装配车间增加了机械加工设备 3 机器结构应便于装配和拆卸 组件的几个表面不应同时装入基准零件配合孔中 而应先后依次装配 b 注意机器设计过程中 处理好一些容易被忽视的 小问题 b c 基体和底座的联接 a b 注意考虑机器使用过程中的磨损及其他原因造成的拆卸修问题 所
5、有的易损零件都要考虑拆卸方便问题 c 圆锥齿轮的结构 4 4装配尺寸链及保证装配精度的装配方法 1 装配尺寸链 解决零件精度和装配精度之间的关系 2 保证产品装配精度的尺寸链方法 互换法 选择法 修配法和调整法 简单介绍修配法和调整法 齿轮与轴的装配关系图 5 机械零部件设计 5 1概述 5 2举例 5 3故障分析 5 1概述 机械设计是一个创造性的工作过程 实践经验是保证设计质量的重要因素 避免在预定寿命期内失效的要求 结构工艺性要求 经济性要求 质量小的要求 可靠性要求 应满足的基本要求 应保证零件有足够的强度 刚度 寿命 一 避免在预定寿命期内失效的要求 齿轮轮齿折断 轴承内圈破裂 齿面
6、接触疲劳 轴瓦磨损 轮齿塑性变形 轴承外圈塑性变形 提高零件强度 刚度和寿命的措施 如 二 结构工艺性要求 毛坯选择合理 结构简单合理 合理的制造精度和表面粗糙度 尽量减小零件的加工量 三 经济性要求 在保证质量的前提下 简化零件的结构 降低材料消耗 采用无余量 少余量的毛坯 减少加工工时 采用廉价而充足的材料代替昂贵材料 大型零件采用组合结构而非整体结构 尽量采用标准件 四 可靠性要求 零件的失效是随机发生的 原因是零件所受的载荷 环境温度 零件本身物理和机械性能等因素是随机变化的 为提高零件可靠性 应当在工作条件和零件性能两个方面使其变化尽可能小 机械零部件的计算准则 设计时 首先应根据零
7、部件的失效形式确定设计准则以及相应的设计计算方法 一般来讲 有以下几种准则 寿命准则 振动稳定性准则 可靠性准则 选择零部件类型和结构 零部件的设计流程图 5 2 1圆锥 圆柱齿轮减速器设计 适用范围 在化工 采矿和纺织等重工业的运输系统中 在原动机与工作机之间有一个独立的闭式传动装置 用来降低转速并相应地增大扭矩 这种装置就是减速器 工作条件 某一化工厂设备中的输送装置要求运转平稳 工作转距变化小 单班工作 每班8小时 工作寿命为10年 每年工作300天 立轴的速度允许误差 5 设计过程及内容1 减速器类型的选择2 机械传动装置的总体设计3 减速器的结构 润滑及传动设计4 减速器箱体及附件设
8、计 1 减速器类型的选择圆锥 圆柱蜗轮齿轮减速器 圆锥 圆柱蜗轮齿轮减速器简图 2 机械传动装置的总体设计 电动机类型选择 运输平稳 工作转矩变化很小电动机容量的选择 功率为10kW 输出功率为9 61kW电动机转速的选择 1450r min电动机型号的确定 YZR 2 160M2电磁制动三相异步电机 3 减速器的结构 润滑及传动设计 齿轮的设计 轴类零部件的设计 输出轴上的功率 转速和转距的确定 作用在齿轮上的力 初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45号钢 根据轴的常用材料许用应力表得出 dmin 52 1mm 联轴器的选用根据轴的最小直径 确定联轴器的型号 查标准GB5014 85 选用
9、HL4型性柱销联轴器 轴的结构与装配 轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方案 轴上零件的周向定位 确定采用平键连接 查国标GB1095 79和国标GB1096 79 确定轴上圆角和倒角尺寸 确定轴上圆角和倒角尺寸 精确校合轴的疲劳强度 判断危险截面截面IV左侧截面IV右侧 画出绘制轴的工作图 4 减速器箱体及附件设计 箱体 采用HT200 铸造油面指示器 选用游标尺M16起吊装置 采用箱盖吊耳 箱座吊耳放油螺塞 选用外六角油塞及垫片M16 1 5 结构部件图 圆锥 圆柱齿轮减速器结构部件图 5 2 2电动机绝缘胶架注塑模的设计 设计过程及内容1 拟订模具结构形式2 注射机型号的确定3 分型面位置
10、的确定4 烧注系统形式和烧口的设计5 成型零件的设计与加工工艺 1 拟订模具结构形式 多型腔多分型面模具 三个分模面 三个分型面 2 注射机型号的确定 注射量 95g锁模力 120T模板大小 400 550 3 分型面位置的确定 1 分型面应选在塑件外形最大轮廓处 2 便于塑件顺利脱模 尽量使塑件开模时留在动模一边3 保证塑件的精度要求 4 满足塑件的外观质量要求 5 便于模具加工制造 6 对成型面积的影响 7 对排气效果的影响 8 对侧向抽芯的影响 4 浇注系统形式和浇口的设计 A 主流道设计 主流道尺寸主流道一端与主流道是一端与注射机喷嘴相接触 另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道
11、主流道小端尺寸为3 5 4mm 主流道衬套的形式烧浇口选择为标准件 注射机的喷嘴半径为20 所以烧浇口半径取为R21 主流道衬套固定用定位圈配合将烧浇口固定在模具的面板上 采用标准件 外径为 120mm 内径 35mm B 分流道设计 主分流道的形状及尺寸工程常用梯形截面 通过计算求出大型号 8mm 6mm 5mm 主分流道长度将分流道设计成直的 总长140mm 副分流道的设计根据经验取值 单边锥度2度 最底部直径6mm 水平方向两层流道直径4mm 总长度38 15mm 分流道的表面粗糙度内表面粗糙度不要求很低 一般取1 6 m左右 分流道的布置形式 采用平衡式 C 浇口 进料口 的设计 浇口
12、的选用 采用限制性侧浇口 开设在分型面上 浇口各部分尺寸取的经验值 浇口位置的选择 浇口位置的选择原则 1 尽量缩短流动距离2 浇口应开设在塑件壁厚最大处3 必须尽量减少熔接痕4 应有利于型腔中气体排出5 考虑分子定向影响6 避免产生喷射和蠕动7 浇口处避免弯曲和受冲击载荷8 注意对外观质量的影响 D 浇注系统的平衡 平衡式模具 从主流道到各个型腔的分流道的长度相等 形状及截面尺寸都相同 原则 设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型 5 成型零件的设计与加工工艺 A 成型零件的设计 B 成型零件的加工工艺 前模仁的设计 前模仁是一个平底的长方形 由于有四个型腔 因此模仁受的压力较大
13、据经验厚度需设计厚点 同时还要考虑到固定前模仁的螺丝孔的位置 运水 冷却水道 的布置 两个分流道孔 斜导柱从前模仁穿过的斜孔以及前模仁固定到前模框中的固定形式等 设计前模仁的宽160mm 厚25mm 长260mm 行位1的设计 行位2的设计 后模仁的设计 后模仁镶件的设计 B 成型零件的加工工艺 材料 开料前模仁就是一个长方体 其设计尺寸为260 160 25 而订材料时的尺寸每边必须大约留3 的余量 材料到后进行开料 用铣床 开粗的最终尺寸仍然单边要留20丝的余量 因为材料热处理后会有少量变形 余量是留给最后精磨的 平面磨床 达到尺寸为260 4 160 4 25 4 5 3故障分析 1 炼
14、油厂主风机增速箱振动故障分析 2 滑动轴承故障分析 热处理前的加工用热处理将材料的硬度由HRC31 35淬硬到HRC48 52 热处理前加工一些精度要求不高的地方 包括6个M10的内螺纹 两条 6的运水 4个运水螺纹牙 4个斜导柱孔 2个锥形的分流道孔 斜导柱孔须和前模框装配好后 一起钻 20 的斜孔 钻好后把斜导柱配进去 处理后的加工前模仁热处理后 只要将它精磨到数 配一下框就行了 将热处理后的前模仁的四周磨小 再配到前模框中去 1 炼油厂主风机增速箱振动故障分析 南京炼油厂催化裂化装置1号主风机增速箱 传递功率1000KW 输出转速4050r min 齿轮齿数分别为95和61 1986年8
15、月 催化裂化装置在满负荷运转过程中 1号主风机的增速箱振动强烈 噪声很大 严重影响生产的正产进行 振动分析图 结论 齿轮齿面发生严重点蚀 剥落 崩裂等缺陷时 啮合过程中将产生大量与该齿轮转速频率相同的脉冲 使齿轮运行时振动加剧 并在频谱图中出现故障齿轮工频及其各次谐波分量 借此可识别齿轮的故障 2 滑动轴承故障分析 某气体压缩机组 结构简图如图1 12 1所示 其中电机转速为1000r min 17Hz 压缩机转速4330r min 约72Hz 额定风压510000Pa 额定风量155000Nm3 h 电机 增速及 压缩机均采用滑动轴承 结论 工作中 首先分析异常振动的频率成分 然后在机组具有
16、这个特征频率的全部运动部件上安排测点 进行测试 分析 并结合机组结构 振幅大小和异常音响等进行诊断 由于电机负荷侧滑动轴承的间隙不当 导致了整个机组振动上升 而在压缩机进风侧轴向位置上 振幅接近报警限 有针对性地排除故障之后 机组全体振动下降 6 材料和加工方法 6 1概述 6 2材料 6 3加工方法 材料是人类生产和生活的物质基础 直接反映出人类社会的文明程度 在现代科学技术中 材料科学技术是基础 6 1概述 一个完整的零部件一般是由原材料经各种加工方法制成毛坯 再加工成零件 最后装配成为机器 其过程可由下表表示 7 2材料 钢 铁 碳 合金元素 铬 镍 钨 钒等 和杂质 硅 硫 磷等 其中碳量小于2 成分 牌号 A 中国 国家标准 推荐性 GB行业标准 冶金部YB或YB Z 2 牌号命名采用汉语拼音字母 化学元素符号及阿拉伯数字相结合的方法表示 1 凡列入国际标准和行业标准的钢铁产品 应列入产品牌号和统一数字代号 相互对照并列使用 3 采用汉语拼音字母来表示产品名称 用途 特性和工艺方法时 一般从代表产品名称汉字的汉语拼音中选取 原则上取第一个字母 当和另一产品字母重复时 改取第二
