喜歡這套資料就充值下載吧。。。資源目錄里展示的都可在線預覽哦。。。下載后都有，，請放心下載，，文件全都包含在內(nèi)，，【有疑問咨詢QQ:1064457796 或 1304139763】
揚州職業(yè)大學畢業(yè)設計說明書 2007
1前言
本課題來源于南京市雙圓彈簧廠，彈簧作為通用基礎件，量大面廣，應用領域幾乎涉及到國民經(jīng)濟所有領域。由于使用環(huán)境、場合、功能各異，使各種彈簧的形狀和大小差別懸殊，品種繁雜。正因為彈簧本身的固有特征，生產(chǎn)彈簧投資不大，入門技術門檻不高，所以吸引了不少廠家投資于此。和先進工業(yè)化國家相比，我國彈簧行業(yè)總體技術水平要落后30年，缺乏自主的獨立開發(fā)能力，大部分企業(yè)按來圖制。而工業(yè)的發(fā)展刺激了彈簧的需要，同時也對彈簧加工設備提出了更高的要求，以往的加工設備多為純機械式卷簧機，機構復雜，而功能卻很單一，調(diào)試煩瑣，加工精度又難以保證。因此，為了高效的制造軸承卡簧，需要設計制造軸承卡簧卷制機，刻不容緩。
目前彈簧制造基本分為有芯卷制和無芯卷制兩種方式，無芯卷制較傳統(tǒng)的有芯卷制方式有經(jīng)濟性好，生產(chǎn)效率高，工人勞動強度低等優(yōu)勢，已經(jīng)成為彈簧制造行業(yè)的主流制造方式。在此課題中設計的軸承卡簧卷制機采用無芯卷制方式。同時需要滿足以下幾點技術要求：
a.軸承卡簧機卷制速度為30只/min，卡簧最大外徑：≤φ150mm，鋼絲尺寸：≤2×3；
b.軸承卡簧卷制機應能滿足加工要求，保證加工精度；
c.軸承卡簧卷制機應運轉平穩(wěn)，工作可靠，結構簡單；
d.軸承卡簧卷制機應便于維修、調(diào)整。
本課題需要首先需要完成總體設計：設計軸承卡簧卷制機的總體結構，安裝尺寸，確定機器的傳動方式和工作原理，分配各級傳動裝置的傳動比，同時根據(jù)需要的生產(chǎn)量確定機器的工作參數(shù)。
其次，在完成總體設計的基礎上，需要進行卷制裝置設計：設計軸承卡簧卷制機的卷制裝置機構，利用扇型齒輪結構進行傳動，結構簡單，傳動比準確，并能保證進給量準確，高效率，低功耗，平穩(wěn)運行，具有良好的性能價格比。
2彈簧的制造工藝
2.1彈簧材料的種類
彈簧主要在動載荷作用下工作，因此，要求彈簧材料具有高的抗拉強度極限、屈服極限、彈性極限和疲勞極限，同時要求具有高的沖擊韌性和塑性。在特殊條件下使用的彈簧，如在高溫、低溫、腐蝕介質(zhì)中及衡器儀表上使用的彈簧，除上述要求外，還要求具有耐熱、防蝕、導電、防磁、耐低溫以及恒彈性等性能。因此設計彈簧時，選擇合適的材料是一項技術性很強的工作。
彈簧材料的種類繁多，目前大量使用的是彈簧鋼，其次是具有特殊性能的彈簧材料，如不銹耐酸鋼、耐熱鋼（合金）、銅合金、鎳合金以及橡膠、塑料等。
按交貨狀態(tài)，金屬材料也可分為熱軋和冷拉兩類。
熱軋材包括圓鋼、扁鋼、梯形鋼和鋼板等。熱軋鋼的規(guī)格和尺寸公差較大，表面質(zhì)量較差，一般用于疲勞性能要求不高的低應力彈簧或截面尺寸較大的重型彈簧。
冷拉（軋）材又分以下幾種類型：
a.在成材過程中經(jīng)過強化加工的絲材和帶材。這類材料在彈簧冷成形后不需要淬火，只需進行消除內(nèi)應力回火處理。如冷拉碳素彈簧鋼絲、油淬火回火鋼絲、冷軋不銹鋼帶等。
b.在成材后以退火或高溫回火狀態(tài)供應，這類材料在彈簧冷成形后需進行淬火、回火處理。如合金彈簧鋼絲、異形鋼絲，馬氏體不銹鋼絲以及彈簧和工具鋼冷軋帶等。
c.冷拉圓鋼，直徑一般在7-25mm，表面質(zhì)量較高，主要用于疲勞壽命要求高、使用應力較大的大、中型彈簧。這種材料以光亮退火或冷拉狀態(tài)供貨，彈簧經(jīng)熱成形后需進行調(diào)質(zhì)處理。如冷拉合金彈簧鋼。
2.2彈簧的制造工藝
彈簧的種類較多，形狀各異，精度要求不同，生產(chǎn)批量不等，因而制造方法也就有所不同。彈簧的制造方法根據(jù)成形工藝的不同可分為冷成形和熱成形兩種。當彈簧材料尺寸較小，在常溫下成形的，稱為冷成形；當彈簧材料尺寸較大，需將材料加工之后成形的，稱為熱成形。
2.2.1冷成形彈簧的制造工藝
冷卷螺旋彈簧所用的材料，大致為直徑0.1-14mm的鋼絲和圓鋼，或邊長小于10mm的異形鋼絲和方鋼，或相近尺寸的鋼帶和扁鋼。材料的供應狀態(tài)通常為兩大類，一類為硬狀態(tài)，其本身已具有彈簧所需要的機械性能，成形后只需消除應力回火；另一類為退火狀態(tài)成形后尚需淬火和回火才能獲得所需要的性能。
制造冷卷螺旋彈簧的基本工藝過程：
當用成形后不需淬火處理的材料制造時為：卷簧，去應力回火、支承端部或端面加工、立定或強壓處理、去毛刺或倒角、檢驗、防腐處理。
當用成形后需淬火處理的材料制造時，與以上所不同的主要是成形后要進行淬火、回火處理，支承端部的加工有時需要正火，其他工序基本相同。
A.卷簧 卷簧是彈簧卷制成形的簡稱，是彈簧制造過程的主要工序，卷制的方法和精度決定著彈簧的幾何尺寸、性能、材料的利用率和生產(chǎn)效率。
彈簧的卷制設備一般分無芯軸卷簧機和有芯軸卷制機兩種。下面分別敘述有芯軸和無芯軸卷簧。
a.有芯軸卷簧 有芯軸卷簧多用于中、小批量的生產(chǎn)和專門設計、有特殊
要求的彈簧。在大批量生產(chǎn)中，這種方法也用于卷制扭簧和一些拉伸螺旋彈簧。
芯軸裝在主軸的卡盤上與主軸一起旋轉。主軸通過掛輪及送進絲杠使彈簧
材料的送進裝置在床身上左右移動，將彈簧材料緊緊的繞在芯軸上卷制成彈簧毛坯。壓縮螺旋彈簧支承圈的并圈則是通過自動并圈裝置或機床開合螺母手柄的操縱來實現(xiàn)。
卷制方式有單個卷制和多個連續(xù)卷制兩種：單個卷制一般用于條料制造的彈簧以及扭轉、拉伸和油封彈簧等。多個連續(xù)卷制是一次卷成一串螺旋圈，然后再按尺寸分別切斷成單個彈簧。
卷簧屬于彎曲成形。在成形時，材料的外層縱向產(chǎn)生彈塑性拉伸變形，而內(nèi)層縱向產(chǎn)生彈塑性壓縮變形；在中性層兩側的某個范圍內(nèi)則為純彈性變形，彈性變形范圍隨相對彎曲半徑的加大而增大。但是，在載荷解除后由于中性層兩側純彈性變形的恢復，以及內(nèi)外層縱向總變形中彈性變形部分的恢復，而使零件的彎曲半徑發(fā)生改變，內(nèi)彎曲半徑與芯軸尺寸不一致，這種現(xiàn)象就是通常所說的回彈。
為了在冷成形后得到所要求的形狀尺寸精度，在彈簧設計、工藝裝置設計和編制工藝規(guī)程時，必須準確地掌握不同材料的各類彈簧在成形時的回彈量。
影響回彈量的因素很多，主要有材料的機械性能、旋繞比和工藝裝置等。
b.自動卷簧機卷簧（無芯軸卷簧）該部分內(nèi)容見第三部分。
B.去應力回火 去應力回火通常簡稱為回火，有時也稱為低溫退火或低
溫回火。其目的主要是為了消除金屬絲冷加工和彈簧卷繞成形時所產(chǎn)生的內(nèi)應力。它可以顯著地改善冷成形彈簧的機械性能和使用特性穩(wěn)定彈簧的尺寸，提高彈簧的疲勞壽命。對于鉛淬火冷拉鋼絲和冷拉青銅絲，在消除應力的同時，還可提高金屬絲的彈性極限和硬度。若將彈簧給予一定的變形，裝在夾具上進行回火，則不但可以調(diào)整彈簧制造中的尺寸，而且能有效地減少使用中的蠕變。
回火過程將引起彈簧直徑、長度和圈數(shù)的變化，通常稱為回火變形量。其大小與材料的類別、尺寸，旋繞比及卷簧的情況有關。一般來說，用碳素彈簧鋼絲、琴鋼絲、油淬火回火鋼絲卷制的彈簧，回火后外徑縮小，用青銅絲和不銹鋼絲卷制的彈簧，回火后外徑增大?；鼗鹱冃瘟颗c旋繞比成正比。在制訂工藝時一般應根據(jù)經(jīng)驗公式或圖表對變形量作一大略的估計，然后根據(jù)卷簧和校正的情況確定出去應力回火規(guī)范，將回火變形量控制在預期的范圍內(nèi)。
C.壓縮彈簧兩端面的磨削 為了使彈簧能直立、與支承座接觸良好、減少繞曲和具有較均勻的壓力，冷卷彈簧的兩端面一般要進行磨削加工，簡稱為磨簧。磨簧加工后要求磨平部分不少于圓周長的3/4，端頭厚度不小于金屬絲直徑的1/8。普通圓柱螺旋彈簧的端面光潔度不低于3，并應保證有良好的端面不平度及軸線與兩端面的不垂直度。
彈簧應根據(jù)彈簧生產(chǎn)批量的大小來選擇設備和操作方式。手工方式磨簧所用的設備，通常是普通砂輪機再加以適當?shù)膴A具和輔助工具。設備和工裝都比較簡單，但勞動強度大、生產(chǎn)率低因此適用于品種多、批量小的生產(chǎn)。在大批量的生產(chǎn)中，則采用彈簧端面磨床機磨削彈簧的端面。
D.校正加工 壓縮螺旋彈簧在端面磨削結束后，如果彈簧的自由高度、不垂直度、節(jié)距、外徑等未達到技術文件所規(guī)定的偏差時，則往往需要校正加工。拉伸和扭轉螺旋彈簧也有類似的整形加工。
校正操作目前一般還處于手工或半手工作業(yè)狀態(tài)。常用的工具是：金屬絲在4mm以上的彈簧，多用手板壓力機和劈距機等；金屬絲在4mm 以下的彈簧，則多用具有鍥形刃口的專用刀具和專用鉗子等。校正加工就是利用這些工具使彈簧局部產(chǎn)生塑性變形，以達到圖紙所要求的尺寸。
E.扭轉螺旋彈簧的成形工藝 其工藝和壓縮、拉伸螺旋彈簧基本相同，不同的亦僅是端部的加工。
在小批量生產(chǎn)和支腿比較復雜的情況下，多采用手工、或半自動的有芯軸卷簧法成形，但需留出支腿的長度。在大批量生產(chǎn)時，則在直尾卷簧機和扭轉螺旋彈簧專用機上卷制。這兩種成形方法多用于支腿比較簡單的情況。
2.2.2熱成形彈簧制造工藝的
當彈簧所用鋼材的圓形截面直徑大于12mm、矩形截面邊長大于10mm、或相近尺寸的扁鋼時，一般采用熱成形制造工藝。對于彈簧旋繞比小于5、材料直徑大于7mm的冷拉合金圓鋼，當退火軟化程度不能滿足冷卷要求時，也可采用熱成形制造工藝方法。大型螺旋彈簧，板彈簧和扭桿彈簧等大多采用熱成形制造工藝方法。
熱卷壓縮螺旋彈簧的工藝流程一般為：下料、料頭鍛扁、加熱、卷繞成形、熱處理、噴砂或噴丸、立定處理或強壓處理、端面加工、檢驗、表面防腐處理。
以上工藝流程可根據(jù)材料狀態(tài)、設備條件、加工方法和技術要求等進行適當?shù)恼{(diào)整。
a.下料 在下料之前，必須按國家標準，對材料的化學成分、機械性能、截面尺寸、表面質(zhì)量、硬度和脫碳等項目進行檢驗。并按爐號、規(guī)格分批投入下料車間。對于大批量生產(chǎn)的彈簧材料，可要求供料廠按定尺或倍尺供應，這樣即可省去下料工序，又降低材料消耗。
b.料頭鍛扁 彈簧材料在卷制前，端部鍛扁是為了減少成形后端圈的磨削加工量。鍛扁的長度按下式計算：
（2-1）
c.加熱、卷繞成形 加熱卷繞主要是利用材料在高溫時強度低、塑性好的特性，使成形容易進行。加熱溫度應根據(jù)熱加工規(guī)范確定。加熱時間應保證在燒透的情況下，力求減少或避免造成嚴重的氧化和脫碳。
卷繞彈簧的設備在專業(yè)化工廠多數(shù)采用專用卷簧機，而一般機械廠則用普通車床。卷簧時應根據(jù)預制高度一次完成，盡量避免卷后再次加熱劈開螺距。為了提高生產(chǎn)率、在卷簧機上，可裝置自動或半自動退芯軸裝置及機械手，把卷完的彈簧自動放到指定的地點冷卻。
卷彈芯軸的尺寸，根據(jù)彈簧內(nèi)徑尺寸和旋繞比確定。旋繞比C=4-6時，芯軸尺寸基本上與彈簧內(nèi)徑相同；旋繞比小于4時，芯軸尺寸比彈簧內(nèi)徑大些；旋繞比大的彈簧，芯軸尺寸應比彈簧內(nèi)徑小些，大約小0.5-1mm。芯軸尺寸還與加熱溫度有關，對直徑尺寸要求嚴格的彈簧，只有通過試卷，調(diào)整芯軸尺寸，來滿足彈簧特性和彈簧直徑偏差的要求。彈簧預制高度應根據(jù)彈簧的壓并應力、旋繞比、材料表面質(zhì)量、材料的種類、熱處理后的硬度等因素來確定。
d.彈簧的熱處理
e.立定處理和強壓處理 為了使彈簧在使用過程中具有穩(wěn)定的尺寸，熱卷彈簧也需進行立定處理。而強壓處理是為了提高彈簧的承載能力。
f.端面加工 為了使彈簧端圈支承穩(wěn)定和滿足垂直度、光潔度的要求，對于材料兩端鍛扁后卷繞的彈簧端面要進行磨削加工。磨削加工一般在砂輪機或專用的彈簧端面磨床上進行。對于材料端部未進行鍛扁加工而卷制的彈簧，卷繞之后應在車床或銑床上把端圈周長的3/4削平，然后再進行熱處理。如果立定處理和強壓處理后彈簧的垂直度不合格，可根據(jù)具體情況磨平或矯正。矯正后的彈簧應再次壓并3-5次。
g.彈簧的質(zhì)量檢查 彈簧的質(zhì)量檢查按產(chǎn)品圖紙和GB1239-76的規(guī)定進行。其它采用熱成形方法制造的彈簧，如板彈簧，其工藝流程與上述熱卷壓縮螺旋彈簧的工藝流程基本相同。
3軸承卡簧卷制機的工作原理
3.1自動卷簧機的介紹
自動卷簧機卷簧（無芯軸卷簧）用芯軸卷制彈簧后還要作手工切段、沖切、整修等輔助工序，不僅勞動量大、生產(chǎn)率低，而且降低了材料利用率和質(zhì)量均勻性。因此，在大批量生產(chǎn)中，廣泛采用自動卷簧機。它可以自動卷繞、切斷、計數(shù)等，能以一個工作循環(huán)完成彈簧的成形工藝，因此勞動強度小，生產(chǎn)效率高，材料利用率高，并可以實現(xiàn)多機作業(yè)。而且，對于彈簧的尺寸和形狀具有廣泛的適應性，除能卷制圓柱壓縮螺旋彈簧外，還可以卷制圓錐形、中凸形、中凹形等非圓柱螺旋彈簧；并圈和不并圈、左旋或右旋、等節(jié)距和不等節(jié)距的螺旋彈簧；具有切向直尾的扭轉螺旋彈簧等。拉伸螺旋彈簧則是卷制成單件毛坯后再加工出鉤環(huán)，目前也有的卷簧機能在機上直接制出鉤環(huán)。
除各種型號國產(chǎn)自動卷簧機外，還有其他型式的萬能自動卷簧機和專用自動卷簧機。
3.2軸承卡簧卷制機的工作原理
圖3-1 成形卷制機構示意圖
成形機構如圖3-1所示。利用一對或幾對滾輪壓住鋼絲并旋轉，推動鋼絲向右運動，依靠上、下圈徑桿的限位及導向作用使鋼絲成形。上、下圈徑桿可在各自的滑槽中移動，通過控制上、下圈徑桿的位置，就可控制彈簧圈徑的大小。節(jié)距桿為垂直紙面的運動，其作用是使卷繞的鋼絲形成螺紋升角。通過控制節(jié)距桿的位置，就可控制彈簧節(jié)距的大小。當卷繞完畢時，用切刀將鋼絲切斷。芯軸則作為切刀切鋼絲時的一個支承。
金屬絲從料架上引出后，首先經(jīng)校直機構、滾輪，再經(jīng)導向板送入卷繞機構。卷繞機構由卷繞桿、芯軸刀和節(jié)距桿組成。金屬絲進入卷繞機構后，被卷繞桿頂住，然后沿兩個一般互為90角的卷繞桿圍繞芯軸刀作螺旋圓周運轉，彎曲卷繞成螺旋形彈簧圈。彈簧節(jié)距的大小是由節(jié)距桿控制的，它可以沿軸向運動，按照所設計彈簧節(jié)距的尺寸調(diào)整位置。如果節(jié)距桿在凸輪的控制下后退不起作用時，則可卷繞出密圈的拉伸和扭轉螺旋彈簧毛坯。如果節(jié)距桿在凸輪的控制下隨進料機構運轉而自動調(diào)整位置時，則可卷繞成不等節(jié)距的螺旋彈簧。卷繞桿在凸輪的控制下可以按箭頭方向移動。通過調(diào)整卷繞桿與芯軸刀之間的距離，來控制彈簧直徑的大小。在整個卷繞過程中如卷繞桿位置固定，就卷繞出圓柱形螺旋彈簧；如卷繞桿的相對位置隨進料動作而自動調(diào)節(jié)，則可卷制出中凸形或中凹形彈簧。送料長度也由凸輪控制，即根據(jù)需要將凸輪調(diào)整好后，當送料到所規(guī)定的長度時，送料滾輪就會自動停止送料。然后由凸輪控制的偏心連桿機構帶動切斷刀與芯軸刀將金屬絲切斷，這就完成了卡簧的形成。
從以上過程可以看出，卷簧的全部循環(huán)過程，是通過機床的凸輪軸上的各種凸輪的周期聯(lián)動作用來實現(xiàn)的。凸輪軸每轉動一周就完成一個周期，卷制出一個彈簧。如此往復運轉就實現(xiàn)了彈簧的自動成形。
影響卷簧質(zhì)量的因素是多方面的，例如彈簧材料的抗拉強度、延伸率、彈性模量、曲強比、材料的尺寸精度等級和表面狀況、機床設備的精度、輔助工具與金屬絲接觸部分的摩擦狀況、送料長度的精確度以及卷繞速度和操作者的技術水平等等。因為這些因素與自動卷簧機運轉情況有關，因而，在使用自動卷簧機卷簧時，需要對機床進行精細的調(diào)整。
3.3軸承卡簧卷制機送線推力的計算
圖3-2 工件成形受力分析圖
已知：
在送線出口以及二個圈徑頂桿外，壓力與摩擦力的關系為：
(3-1)
根據(jù)平面作用力系的平衡原理，可得出下面的方程
對O點取矩
(3-2)
將已知參數(shù)與(3-1)式代入(3-2)，得：
(3-3)
若將看作是已知參數(shù)，則公式（3-3）可成下式：
(3-4)
根據(jù)塑性變形與內(nèi)作用力的關系，在A點的剖面其應力最大，可以認為該點的曲率形式了彈簧的圈徑；而該點的曲率是由該點的內(nèi)彎距與內(nèi)軸力聯(lián)合作用的結果，它們遵循下列的關系：
(3-5)
式中：,,,并注意帶下標的e的參數(shù)，分別是彈性極限時的曲率，彎矩，軸力，將有關的參數(shù)代入，得：
將（3-6）式代入（3-5）式，經(jīng)整理后得下式：
解得 。
將代入（3-4），得
上式中的及分別為兩個圈徑頂桿的正壓力，而則為送線滾輪對鋼絲的推力減去槽板對鋼絲的摩擦阻力之后得到的數(shù)值，滾輪的推力可估算為：
(3-6)
其中：Na的力臂長取決于鋼絲在槽板中間隙。
圖3-3 工件成形示意圖
如圖3-3所示，假定：
則
取動摩擦系數(shù),并將有關的參數(shù)代入（3-7），可得
。
4軸承卡簧卷制機的總體結構設計
4.1電動機的選擇
工作機所需功率為Pw，由于產(chǎn)量為30只/min，生產(chǎn)卡簧直徑為d=150mm。所以送料速度：
電動機所需功率為: (4-1)
從電動機到工作機之間的傳動裝置總效率為：
(4-2)
式中 ,,
由式（4-2）得
由式（4-1）得
工作機滾子軸的轉速為：
取V帶傳動比：，單級圓柱齒輪傳動,總傳動比合理范圍，故電動機轉速可選范圍為：
綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、結構和帶傳動及減速器的傳動比，選定電動機的型號為Y132M1-6。
表4-1 電動機性能參數(shù)表
電動機型號
額定功率
Pw/kW
同步轉速/
滿載轉速/
電動機質(zhì)量/kg
總傳動比
V帶傳動
減速器
Y132M1-6
4
1000
960
75
25.6
2.8
18.29
4.2計算傳動裝置的總傳動比并分配各級傳動比
A.傳動裝置的總傳動比為：
B.分配各級傳動比：
因 ，取2.8。
按展開式布置，取,可算出，；取，。
C.計算運動參數(shù)和動力參數(shù)
a.各軸轉速
Ⅰ ；
Ⅱ ；
Ⅲ ；
Ⅳ ；
Ⅴ 。
b.各軸功率
Ⅰ ；
Ⅱ ；
Ⅲ ；
Ⅳ ；
Ⅴ ；
Ⅵ 。
c.各軸轉矩
Ⅰ ；
Ⅱ ；
Ⅲ ；
Ⅳ ；
Ⅴ ；
Ⅵ 。
4.3 V帶傳動設計
4.3.1帶傳動的特點
V帶又分為普通V帶、窄V帶、寬V帶、接頭V帶、聯(lián)組V帶、齒形V帶及大鍥角V帶等10多種。其中普通V帶應用最廣，窄帶則在近十年來應用越來越多。
帶傳動的主要優(yōu)點是：a.緩沖和吸振，傳動平穩(wěn)、噪聲小；b.帶傳動靠摩擦力傳動、過載時帶與帶輪接觸面間發(fā)生打滑，可防止損壞其他零件；c.適用于兩軸中心距較大的場合；d.結構簡單，制造、安裝和維護等均較為方便，成本低廉。
帶傳動的缺點是：a.不能保證準確的傳動比；b.需要較大的張緊力，增大了軸和軸承的受力；c.整個傳動裝置的外廓尺寸較大，不夠緊湊；d.帶的壽命較短，傳動效率較低。
鑒于上述特點，帶傳動主要適用于：a.速度較高的場合，多用于原動機輸出的第一級傳動。帶的工作速度一般為5～30m/s,高速帶可達60m/s。b.中、小功率傳動，通常不超過50KW。c.傳動比一般不超過7，最大用到10。d.傳動比不要求十分準確。
4.3.2帶傳動設計
A.選擇V帶型號
a．確定計算功率
查文獻資料【8】表4-6得工作情況系數(shù) 。
b．選擇V帶型號
按，，查文獻資料【8】圖4-11得,選擇A型V帶。
B.確定帶輪直徑，
a.選取小帶輪直徑
根據(jù)文獻資料【8】圖4-11及表4-4，選取小帶輪直徑。
b.驗算帶速
v在5～25m/s內(nèi)，合適。
c.確定從動帶輪直徑
查文獻資料【8】表4-4選取。
C．確定中心距A和帶長Ld
a.初選中心距
（4-3）
取。
b.求帶的計算基準長度
（4-4）
由式（4-4）得
選取。
c.計算中心距
d.確定中心距調(diào)整范圍
；
。
D.驗算小帶輪包角
（4-5）
由式（4-5）得
所以，合適。
E．確定V帶根數(shù)Z
a.確定額定功率
根據(jù)文獻資料【8】表4-5，用線性插值法
b.確定V帶根數(shù)Z
（4-6）
查表得 ，，
由式（4-6）得
取Z=4根，合適。
F．計算單根V帶初拉力
查文獻資料【8】表4-1得
（4-7）
由式（4-7）
G.計算對軸的壓力
H．確定帶輪的結構尺寸
，采用實心輪結構，
，采用六孔板輪結構。
4.4齒輪結構設計
4.4.1齒輪傳動的特點
齒輪傳動是現(xiàn)代機械中應用最廣的一種傳動形式。齒輪傳動的主要優(yōu)點是：a.瞬時傳動比恒定，工作平穩(wěn)，傳動準確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運動和動力；b.適用的功率和速度范圍廣，功率從接近于零的微小值到數(shù)萬千瓦，圓周速度從很低到300m/s；c.傳動效率高，=0.92-0.98，在常用的機械傳動中，齒輪傳動的效率較高；d.工作可靠，使用壽命長；e.外廓尺寸小，結構精湊。
齒輪傳動的主要缺點是：制造和安裝精度要求較高，需專門設備制造，成本較高，不宜用于較遠距離兩軸之間的傳動。
齒輪傳動應滿足的基本要求是:a.瞬間傳動比不變，沖擊、振動和噪聲小，能保證較好的傳動平穩(wěn)性和較高的運動精度；b.在尺寸小、質(zhì)量輕的前提下，輪齒的強度高，耐磨性好，承載能力大，能達到預期的工作壽命。
4.4.2齒輪傳動設計
A．選擇齒輪材料、熱處理方法、精度等級、齒數(shù)，及齒寬系數(shù)
考慮到該減速器的功率不大，故大、小齒輪都選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度分別為221HBS、255HBS，屬軟齒面閉式傳動，載荷平穩(wěn)，齒輪速度不高，選7級精度，小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，按軟齒面齒輪非對稱安裝查文獻資料【8】表6-5，取齒寬系數(shù)。
B．按齒面接觸疲勞強度設計
a.確定公式中各參數(shù)
（4-8）
（a）載荷系數(shù)
試選=1.5。
（b）小齒輪傳遞的轉矩
（c）材料系數(shù)
查文獻資料【8】表6-3得 。
（d）大、小齒輪的接觸疲勞強度極限，
查文獻資料【8】圖6-8得，，。
（e）應力循環(huán)次數(shù)（工作壽命10年 ，每年工作300天，兩班制）
（f）接觸疲勞壽命系數(shù)
查文獻資料【8】圖6-6得 ，。
（g）確定許用接觸應力
取安全系數(shù)
b.設計計算
（a）試算小齒輪分度圓直徑
取=，
由式（4-8）得
（b）計算圓周速度v
（c）計算載荷系數(shù)K
查文獻資料【8】表6-2得使用系數(shù)；根據(jù)、7級精度
查文獻資料【8】圖6-10得動載系數(shù)；查文獻資料【8】圖6-13得
。
則
（d）校正分度圓直徑
c.計算齒輪傳動的幾何尺寸
（a）選取模數(shù)
（b）兩輪分度圓直徑、
。
（c）中心距a
。
（d）齒寬b
。
取
。
（e）齒高h
。
C.校核齒根彎曲疲勞強度
（4-9）
a.確定公式中各參數(shù)值
（a）大、小齒輪的彎曲疲勞強度極限、
查文獻資料【8】圖6-9得 ，。
（b）彎曲疲勞壽命系數(shù)、
查文獻資料【8】圖6-7得 ，。
（c）許用彎曲應力、
取定彎曲疲勞安全系數(shù)=1.4，應力修正系數(shù)=2.0，得
（d）齒形系數(shù)、和應力修正系數(shù)、
查表6-4得 ，，，。
（f）計算大小齒輪的與，并加以比較取其
中大值代入公式計算：
小齒輪的數(shù)值大，應按小齒輪校核齒根彎曲疲勞強度。
D.校核計算
彎曲疲勞強度足夠。
4.5軸的強度和剛度校核
圖4-1 1軸的機構與裝配草圖
軸在初步完成結構設計后，進行校核計算。計算準則是滿足軸的強度或剛度要求。進行軸的強度校核計算時，應根據(jù)軸的具體受載及應力情況，采取相應的方法，并恰當?shù)剡x取其許用應力，對于用于傳遞轉矩的軸應按扭轉強度條件計算，對于只受彎矩的軸（心軸）應按彎曲強度條件計算，兩者都具備的按疲勞強度條件進行精確校核等。
現(xiàn)對主軸1進行強度、剛度校核：
A.求出主軸上的轉矩T：
主軸上的傳遞的功率：
則
B.求作用在齒輪上的力：
C.軸的受力分析（見圖4-2）
a.畫軸的受力簡圖（見圖4-2a）
b.計算支承反力
軸承的支點位置，由深溝球軸承查手冊，a=22mm。
齒寬中點距左支點距離
齒寬中點距左支點距離
左支點水平面的支反力
右支點水平面的支反力
左支點垂直面的支反力
右支點垂直面的支反力
c.畫彎矩圖（見圖4-2c、d、e）
截面C處水平面彎矩
截面C處垂直面彎矩
截面C處合成彎矩
D.彎曲合成強度校核
通常只校核軸上受最大彎矩和扭矩的截面的強度，危險截面C。
考慮扭矩為脈動循環(huán)變應力，，則
截面C處計算應力
強度校核：
45鋼調(diào)質(zhì)處理，查得
彎扭合成強度滿足要求。
畫轉矩圖
圖4-2 軸的受力分析及彎扭矩圖
E.軸的疲勞強度安全系數(shù)校核
確定危險截面：
由于d在估算時放大了5%以考慮鍵槽的影響，而且A，B只承受轉矩，故不必校核。截面C上應力最大，但由于過盈配合及鍵槽引起的應力集中均在該軸段兩端，故也不必校核。截面Ⅳ，Ⅴ處應力接近最大，應力集中相近，且最嚴重，但截面Ⅴ不受轉矩作用，故不必校核。截面Ⅳ為危險截面，截面Ⅳ的左右兩端校核。
Ⅳ截面左側
由文獻資料【8】附表10-1查得，；由附表10-4查得絕對尺寸系數(shù)，；軸經(jīng)磨削加工，由附表10-4得表面質(zhì)量系數(shù)。則
彎曲應力
應力幅
材料的力學性能
45鋼調(diào)質(zhì)，查表得 ，，
軸肩理論應力集中系數(shù) ,,經(jīng)插值計算
，。
材料的敏性系數(shù) 由,，查文獻資料【8】圖并經(jīng)插值
，。
疲勞強度綜合影響系數(shù)
平均應力
切應力
安全系數(shù)
查文獻資料【8】表10-6得許用安全系數(shù)，顯然，則Ⅵ安全。
4.6總體結構確定
圖4-4 總體結構圖
根據(jù)以上計算結論，得出各傳動齒輪和帶輪的之間的中心距，確定各傳動軸之間的位置，從而確定機器箱體的大小尺寸。然后根據(jù)各構件之間的工作關系，確定機器面板上的位置形狀要求，如圖4-4所示。
5卷制裝置的設計
5.1扇形齒輪的設計
在該機器中，扇形齒輪是關鍵性的零件，扇形齒輪作為傳動裝置的輸出端，又起到了卷制裝置和切斷裝置的輸入端的作用。扇形齒輪旋轉一周，一個被加工零件完成。該機器的技術要求中規(guī)定每分鐘生產(chǎn)30個卡簧，即扇形齒輪的轉速n=30r/min。同時，扇形齒輪作為切斷裝置的輸入端，需要保證切斷刀在每個零件生產(chǎn)完成后又足夠的停頓時間實現(xiàn)切斷，這就需要扇形齒輪不能是一個完整的齒輪。經(jīng)過計算，為了保證被加工零件直徑為150mm,扇形齒輪的有齒角度為225度，完整齒數(shù)為66齒，需要齒數(shù)為42齒。
在以后的使用操作中，如需要生產(chǎn)不同直徑的零件，只需更換相同模數(shù)不同齒數(shù)的扇形齒輪即可，使用方便，結構簡單。見圖5-1。
圖5-1 扇形齒輪零件圖
5.2傳動裝置的設計
本機器傳動裝置的主要問題是如何保證兩個送線滾輪能夠實現(xiàn)同步同向旋轉，對待此問題，本課題采用一個同步大齒輪的結構，使大齒輪同時嚙合兩個送線滾輪軸上的小齒輪，具體結構見圖5-2。
圖5-2 傳動裝置結構
5.3其他零件的設計
a．調(diào)節(jié)導桿
本裝置中，由于鋼絲需要經(jīng)常拆卸，這就要求上送線滾輪能夠松卸和壓緊，調(diào)節(jié)導桿即起壓緊作用。調(diào)節(jié)導桿通過螺紋調(diào)節(jié)桿在箱體內(nèi)部的距離，壓緊可調(diào)軸承座，從而壓緊滾輪。
b．校直裝置
校直裝置由兩組不同方向的校直滾輪組組成。每組校直滾輪組又由上下共5個校直滾輪組成。
c．上、下圈徑桿
上、下圈徑桿是用來卷制鋼絲，使鋼絲成型用的。徑桿的位置零件尺寸的不同，通過調(diào)節(jié)徑桿上頂桿的位置和角度，實現(xiàn)被加工零件的直徑大小。這里一般保證上下圈徑桿之間的角度為90度。
6．Solidworks建模
首先我要對Solidworks進行介紹一下，它是一種先進的，智能化的參變量式CAD設計軟件，在業(yè)界被稱為“3D機械設計方案的領先者”，易學易用，界面友好，功能強大，在機械制圖和結構設計領域，掌握和使用Solidworks已經(jīng)成為最基本的技能之一。
與傳統(tǒng)的2D機械制圖相比，參變量式CAD設計軟件具有許多優(yōu)越性，是當代機械制圖設計軟件的主流和發(fā)展方向。傳統(tǒng)的CAD設計通常是按照一定的比例關系，從正視，側視，俯視等角度，根據(jù)投影，透視效果逐步繪出所需要的各個單元，然后標注相應尺寸，這就要求制圖和看圖人員都必須具備良好的繪圖和三維空間想象能力。如果標注尺寸發(fā)生變化，幾何圖形的尺寸不會同步變更；如果改變了幾何圖行，其標注尺寸也不會發(fā)生變化，還要重新繪制，標注，因此繪圖工作相當繁重。
參變量式CAD設計軟件，是參數(shù)式和變量式的統(tǒng)稱。在繪制完草圖后，可以加入尺寸等數(shù)值限制條件和其他幾何限制條件，讓草圖進入完全定義狀態(tài)，這就是參數(shù)式模式。由于軟件自動加入了關聯(lián)屬性，如果修改了標注尺寸，幾何圖形的尺寸就會同步更新。也可以暫時不充分的限制條件，讓草圖處于欠定義狀態(tài)，這就是變量式操作模態(tài)。
Solidworks模形由零件，裝配體和工程圖等文件組成，沒有生成零件之前的圖紙稱為草圖。由2D，3D草圖直接生成3D模形和工程圖時，如果修改了草圖的標注尺寸，其3D模形和工程圖會同步更新；相反，如果修改了工程圖的標注尺寸，其3D模形和草圖也會同步更新。軟件使用起來非常方便，大大減少了設計人員的工作量，提高了工作效率。
通常，從打開一個零件文件或建立一個新零件文件開始，繪制草圖、生成基體特征、然后在模型上添加更多的特征，生成零件。也可以從其他軟件導入曲面或幾何實體開始，編輯特征，生成零件和裝配體工程圖。這是常用的設計方法，也就是自下而上的設計方法。
草圖繪制從零件文件開始，對于一個新的產(chǎn)品設計，要首先建立零件文件。
由于零件、裝配體及工程圖的相關性，所以當其中一個視圖改變時，其他兩個視圖也會自動改變。
SolidWorks2006允許自定義功能,選擇菜單欄中的”工具”_”選擇”命令,可以顯示.定義”系統(tǒng)選項”和”文件屬性”選項卡.
SolidWorks2006可以自動保存工作.自動恢復功能可以自動保存零件,裝配體或工程圖文件的信息,在系統(tǒng)死機時不會丟失數(shù)據(jù).如果設定此選項,則選擇”工具”_”選項”菜單命令.在”系統(tǒng)選項”選項卡上,單擊”備份”選項,選擇”每(n)次更改后,自動恢復信息”復選框,然后設定信息自動保存前應發(fā)生的變更次數(shù).
SolidWorks2006具有很強的文件交換功能,可以輸入,輸出數(shù)十種文件格式,可以與AutoCAD，pro/ENGINEER,Solid Edge,CAM等軟件很方便地進行文件交換。
SolidWorks2006在草圖繪制模式及工程圖中提供顯示網(wǎng)格線和捕捉網(wǎng)格線功能?？蓪⒕W(wǎng)格線與模型邊線對齊，還可捕捉到角度。網(wǎng)格線和捕捉功能在SolidWorks2006中不太使用，因為SolidWorks是參變量軟件，尺寸和幾何關系已提供了所需的精度
各個部零件的建立
6.1建立新文件
1． 單擊標準工具欄上的新建命令按鈕，或選擇“文件”——“新建”菜單命令，打開“新建Solidworks文件”對話框。
2． 單擊“零件”圖標（或單擊“高級”按鈕，進入Tutrial窗口，然后選擇“零件”圖標）。
3． 單擊“確定”按鈕，這時就會創(chuàng)建一個新的零件文件。
6.2繪制過程
1.軸的建模
（1）.草圖的繪制 （2）拉伸第一段軸成實體
（3）拉伸第二段成實體 （4）拉伸第三段成實體
（5）拉伸第四段成實體 （6）拉伸第五段成實體
（7）插入基準面 （8）拉伸切除
(9)再次插入基準面 （10）拉伸切除
（11）倒角 2．一軸鍵的建模
（1）草圖的繪制
（2）拉伸成實體 4．軸齒輪的建模
（1）草圖繪制
（2）拉伸實體 （3）陣列圓周
（4）拉伸實體 （5）拉伸切除
3．一軸套筒的建模
（1）草圖的繪制 （2）拉伸實體
（3）拉伸實體 （4）倒角
4． 二軸的建模過程（同上） 5.三軸的建模過程（同上）
6.四軸的建模過程（同上）
7.扇行齒輪的建模
（1） 草圖的繪制 （2） 拉伸實體
（2） 陣列圓周 (3) 拉伸切除
（3） 倒角
(4) 拉伸切除
8．裝配體
（1）裝配個部件生成裝配體
7總結
本課程我首先了解了卷簧機的工作原理，明確了扇形齒輪對傳動裝置以及整體機器的重要意義。在此基礎上，分析被加工零件的尺寸和技術要求，利用卷簧機的工作原理設計軸承卡簧卷制機，并且掌握包括傳動裝置，卷制裝置，切斷裝置在內(nèi)的總體結構。
為使得機器簡單，可靠，安全，在整個結構中，以扇形齒輪作為傳動裝置的最核心部分。在卷制裝置中，為使兩個滾輪能夠實現(xiàn)同步同向轉動，采用兩個小齒輪同時嚙合一個大齒輪的結構。
課題的重要工作是在于機器的傳動裝置的設計，在工作初期，需要計算出卷制滾輪牽引鋼絲成型彈簧的牽引力，這部分的計算我是根據(jù)南京市雙圓彈簧廠的資料完成的。算出牽引力才可以根據(jù)減速傳動裝置以及卷制裝置的傳動比確定本機器的電動機，從而計算出總體結構的傳動比并分配各級傳動的傳動比。以各級傳動比可以設計出傳動裝置中各零件的尺寸和參數(shù)要求。
在課題的研究過程中，我溫習了以前學的不扎實的知識，對于材料熱處理和加工工藝有了新的認識，在過去的四年里，我們雖然學過了這些知識，可由于沒有運用于實踐，學完后就忘了很多，真正記住的沒有多少。在這次設計過程中，我們必須要使用這方面的專業(yè)知識，這在無形中就強迫我們強化和鞏固了這些知識。此外，我還對工程制圖以及AUTOCAD繪圖軟件掌握的更深刻了，為以后進入社會能勝任工作奠定了基礎。
參 考 文 獻
[1] 張英會.彈簧手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1997.
[2] 羅輝.機械彈簧制造技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,1987.
[3] 徐灝.新編機械設計師手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1995.
[4] 葉偉昌.機械工程及自動化簡明設計手冊(上冊) [M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.
[5] 葉偉昌.機械工程及自動化簡明設計手冊(下冊) [M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.
[6] 李益民.機械制造工藝設計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1995.
[7] <<中國軸承新舊型號對照手冊>>編寫組.中國軸承新舊型號對照手冊[M].北京:兵器工業(yè)出版社,1995.
[8] 徐錦康．機械設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.
[9］苗乃元.房苗雷.BJH50-800半自動卷簧機設計[J].鍛壓機械，2002，(1)：25-27.
[10] 朗學孝.熱卷圓簧的旋向問題[J].鐵道技術監(jiān)督，2001，(1)：14-15.
[11] 張克球.預應力鋼絲鋼較線質(zhì)量現(xiàn)狀[J]．金屬制品，2005，(1)：43-49．
[12] 瞿文廣.卷簧機直徑凸輪加工方法的改進[J].機械工藝師，1997，(8)：27.
致 謝
為期三個月的畢業(yè)設計已結束，這次畢業(yè)設計是我大學四年的最后一次作業(yè)，也是最后一次考試，之前幾次課程設計累積的經(jīng)驗給了我很大的幫助。對于我來說，它不僅僅是畢業(yè)設計，更是一次實戰(zhàn)演習，個人的奮戰(zhàn)是不行了，要注重團隊合作精神。
本課題是在老師梁明富的悉心指導下完成的，一學期的學習中，老師對我工作上嚴格要求，從課題的選定、資料的收集、材料的選用，實習的安排及論文的審定等各個環(huán)節(jié)，都傾注了老師大量的心血，尤其是老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的知識使我受益匪淺，在此謹向老師致以最衷心的感謝和敬意。
在課題的完成過程中，我還得到了南京市雙圓彈簧廠張科長的悉心指導，張科長在卷簧機的制造和彈簧的制造工藝方面有很深造詣。他不厭其煩地給我答疑解惑，使我對自己的工作有了深層次的了解，也使我在具體設計和計算中少走了彎路。在此，我向張科長以及彈簧廠里給我做過指導的其他工人師傅們致以由衷的敬意。另外，其他組的老師在工程制圖方面也給了我許多幫助和指導，在此表示衷心的感謝。同時向在論文完成過程中給我以幫助的各位同學表示感謝。
附 錄
1 軸承卡簧卷制機 KHJ-00 A0
2 卷制裝置 KHJ-03-00 A0
3 壓板 KHJ-03-06 A3
4 徑桿 KHJ-03-07 A3
5 定位座 KHJ-03-08 A3
6 ４軸從動輪 KHJ-03-11 A3
7 ４軸 KHJ-03-12 A3
8 ４軸套筒 KHJ-03-13 A4
9 ３軸 KHJ-03-15 A3
10 ２軸前端蓋 KHJ-03-16 A4
11 ２軸 KHJ-03-17 A3
12 １軸前端蓋 KHJ-03-18 A4
13 固定環(huán) KHJ-03-19 A3
14 滾輪 KHJ-03-20 A3
15 可調(diào)軸承座 KHJ-03-22 A3
16 １軸 KHJ-03-23 A3
17 １軸齒輪 KHJ-03-24 A3
18 １軸套筒-２ KHJ-03-25 A4
19 １軸后端蓋 KHJ-03-26 A4
20 ２軸齒輪 KHJ-03-27 A3
21 ２軸后端蓋 KHJ-03-29 A4
22 ３軸套筒 KHJ-03-30 A4
23 ３軸后端蓋 KHJ-03-31 A4
24 ３軸從動輪 KHJ-03-32 A3
25 ４軸后端蓋 KHJ-03-34 A4
26 扇形齒輪 KHJ-03-36 A3
39