轴承套圈热处理辅助机构设计【字数：12036】
论文提交日期 2019.05.13 目前轴承企业的套圈生产常常会碰到过热、裂纹、变形超差、锥度等问题，装配前后的质量往往不能够有效控制。通过对制造流程中工艺的分析，发现在对轴承套圈在进行热处理环节中，由于工期常常一次对很多套圈进行处理，而且采用堆叠式的方式进行。由于套圈生产质量的控制只有在热处理过程中经历一致、均匀的热循环才能够有效保证。在进入油池的冷却过程中对于套圈材料内部组织的转换和应力及变形的再分布影响较大。通过与生产工程师、指导教师讨论，改变目前堆叠式的热处理方式能够有效解决目前热处理不均匀的现状，拟定设计一款热处理辅助机构来达到预期目标。经文献调研与现场企业工程师沟通，确定了以升降、旋转为主要组成结构，考虑到自动化的实施，增添了上下料机械手。最终设计完成的机构，不仅能够满足预期的热处理均匀性、一致性要求，而且方案系统完备，在帮助中小企业提高套圈生产质量的同时能够保证产量。
目录
绪 论 6
1 辅助热处理机构的研究 7
1.1 研究的目的和意义 7
1.2 国内外研究现状及发展趋势 7
1.2.1 国内外热处理机构研究现状 7
1.2.2 辅助热处理机构的发展趋势 10
1.3 工作运动的分析 10
1.4 本章小结 11
2 带套杆的圆盘旋转系统的设计 12
2.1 驱动电动机的选择 12
2.2 蜗杆减速器的设计 13
2.2.1 传动零件的设计 13
2.2.2 蜗杆轴的设计 15
2.2.3 涡轮轴的设计 16
2.3 链传动 17
2.3.1链传动特点 17
2.3.2 链传动的设计 17
2.4 联轴器 18
2.4.1 联轴器类型的选择 18
2.4.2 联轴器转矩的计算 18
2.4.3 键的设计 19
2.5 本章小结 19
3 手臂升降系统的设计 20
3.1 螺杆和螺母的设计 20
3.1.1 螺杆和螺母材料的选择 20
3.1. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
2 杆螺纹数据的设计与校核 20
3.1.3 螺母参数的选择与设计校核 23
3.2 驱动丝杠螺母传动的齿轮的设计与校核 24
3.2.1 驱动丝杠螺母齿轮的电动机的选取 24
3.2.2 选定齿轮的类型，精度等级，材料及齿数， 25
3.2.3 齿根弯曲强度设计 25
3.2.4 键的设计 28
3.3 本章小结 28
4 装配图及整体结构介绍 29
参考文献 32
结 论 33
课题在可持续发展的影响...................................34
致 谢 35
绪 论
轴承套圈需经过常规马氏体淬火，后经过入油池冷却，再经过时效或正火等处理。经过热处理过程后轴承套圈容易发生椭圆、锥度、涨缩、翘曲等，其变形原因主要由于受热不均匀产生的不对称热应力。目前，常熟长城轴承有限公司在内的国内大多数轴承厂许多轴承产品的质量问题都可以归因到热处理不均匀。究其原因，热处理不均匀的情况往往是由于大规模量产下轴承套圈通常都是采取堆叠的方式进如烧火炉、进入油池，该过程能保证产量但不能保证上下堆叠的轴承套圈都能够均匀受热、均匀冷却。
为解决热处理效果差，许多轴承厂采取的办法是深入研究热处理工艺，比如加热温度、冷却方式、冷却时间长度等。尽管许多热处理工艺在实验室都能使轴承套圈得到非常好的力学性能，但“粗犷”的堆叠式生产方式依然制约着均匀性。为解决堆叠式的生产方式，经在长城轴承有限公司现场考察、与生产工程师面对面交流等，决定尝试设计一款辅助热处理的旋转机构以改变层叠处理下不均匀受热、散热的现状。
1辅助热处理机构的研究
1.1 研究的目的和意义
研究课题的目的是： 我选择的课题是辅助热处理机构设计，是工程机械类设计，就是运用机械设计，机械原理，机械制图等知识来完成辅助热处理的传动系统的结构设计及一些校核计算等工作，温习和巩固我们学过的知识，并且培养我们设计简单机械的能力。另外，可以培养我们在生产实践中学会查阅外有关的技术文献并利用这些文献的能力，从而提高自学能力。还能够很好的培养我们积极主动完成设计任务的责任心和敢于创新的精神。
研究课题的意义是：
（1）解决轴承在油池内的均匀冷却问题使零件得到其应有的力学性能
（2）采用全新的整套从取料到油池内热处理加工完结的升降及旋转结构设计系统完成对轴承的均匀加热，得到其力学性能，加强轴承寿命。
（3）解决人工操作问题，以及轴承通过热处理加工完成的合格率同时提高生产效率。
（4）提高产品质量的同时，又可以使得生产更加规范化。
1.2 国内外研究现状及发展趋势
随着科学技术的不断发展，机械类设计技术也在不断的提高，热处理技术的提高对零件的力学性能，寿命以及安全寿命有着深远的影响，改善对零件的热处理对零件本身起到了至关重要的作用。如汽车行业中的柴油发动机，其系统最关键的两个零件就是油泵和油嘴，它们的功能是按照要求循序不断的将柴油喷进到气缸后进行雾化，再与空气接触进行燃烧，起到驱动的作用，所以对于其加工工艺，生产技术就要求的特别高，加工的好坏直接影响到其安全性和使用寿命。国内对于辅助热处理问题显得有些落后，主要表现在渗碳工艺，淬透性，硬度不均匀，尺寸不稳定等问题，并且与现在劳动力市场实际情况不太适应，而且经济效益也比较一般。所以结合国内外，对于辅助热处理结构的设计一定会事趋于1.增加保护细节，让零件必须充分均匀的全方位的进行热处理或冷却处理，防止零件变形。2.自动化，全方位提高加工过程自动化程度以降低劳动强度，避开安全隐患3.信息化，通过电脑控制整个加工过程，改善工作环境。4.提高技术人员素质，壮大队伍，强化管控。
1.2.1 国内外热处理机构研究现状
（1）辅助热处理机构的研究现状
天津中德应用技术大学针对转向轴及各辅助机构的热处理发明了会中转向轴动态高低温试验装置技术，其中内置了转向轴旋转部件，此外还涉及到承载托架、夹紧结构等。其中所涉及到的夹紧机构由两段大圆弧段和两段小圆弧段组立而成，所提到的大圆弧段上布有一个凹形台，而相关凹形台与对应的转向轴外表面则有着一定的相符性，由此所述的两段小圆弧端在和转向轴进行对接时，选优后者的定位点。其整体拆卸颇为简单，而且在密封或者高低温动态转换、动力输入难度高的环境，此时对转向轴给予夹紧定位处理，进而带动其相应的旋转。这种旋转部件构成包括：角度定位、夹紧相关部件、此外还有减速与驱动电机等。相关夹紧机构则是由大、小圆弧（各两段）组装所构。它们可以借助于螺栓立体块加以固定，并借助于垂直向的螺栓来实现该立体块与不同圆弧段的固定，而且不同圆弧段之上都配置相应的凹形台。它与转向轴外表面具有契合性。而小圆弧端则与相应的转向轴定位点进行对接；所述夹紧机构的外表面左右各装有两个与四段圆弧段的弧度与周长相同的齿轮圈；该夹紧机构配置于所述承载托架的正上端，而托辊则采用对称配置模式，与夹紧部件的下端，分在两侧，并和所述齿轮圈进行啮合。而托辊则于相应是所述减速装置进行对接，后者则进一步与驱动电机进行对接，相应的角度定位机构，则于承载托架之两侧给予对称布设，相应角度定位部件与所述承载托架滑动连接。
目录
绪 论 6
1 辅助热处理机构的研究 7
1.1 研究的目的和意义 7
1.2 国内外研究现状及发展趋势 7
1.2.1 国内外热处理机构研究现状 7
1.2.2 辅助热处理机构的发展趋势 10
1.3 工作运动的分析 10
1.4 本章小结 11
2 带套杆的圆盘旋转系统的设计 12
2.1 驱动电动机的选择 12
2.2 蜗杆减速器的设计 13
2.2.1 传动零件的设计 13
2.2.2 蜗杆轴的设计 15
2.2.3 涡轮轴的设计 16
2.3 链传动 17
2.3.1链传动特点 17
2.3.2 链传动的设计 17
2.4 联轴器 18
2.4.1 联轴器类型的选择 18
2.4.2 联轴器转矩的计算 18
2.4.3 键的设计 19
2.5 本章小结 19
3 手臂升降系统的设计 20
3.1 螺杆和螺母的设计 20
3.1.1 螺杆和螺母材料的选择 20
3.1. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
2 杆螺纹数据的设计与校核 20
3.1.3 螺母参数的选择与设计校核 23
3.2 驱动丝杠螺母传动的齿轮的设计与校核 24
3.2.1 驱动丝杠螺母齿轮的电动机的选取 24
3.2.2 选定齿轮的类型，精度等级，材料及齿数， 25
3.2.3 齿根弯曲强度设计 25
3.2.4 键的设计 28
3.3 本章小结 28
4 装配图及整体结构介绍 29
参考文献 32
结 论 33
课题在可持续发展的影响...................................34
致 谢 35
绪 论
轴承套圈需经过常规马氏体淬火，后经过入油池冷却，再经过时效或正火等处理。经过热处理过程后轴承套圈容易发生椭圆、锥度、涨缩、翘曲等，其变形原因主要由于受热不均匀产生的不对称热应力。目前，常熟长城轴承有限公司在内的国内大多数轴承厂许多轴承产品的质量问题都可以归因到热处理不均匀。究其原因，热处理不均匀的情况往往是由于大规模量产下轴承套圈通常都是采取堆叠的方式进如烧火炉、进入油池，该过程能保证产量但不能保证上下堆叠的轴承套圈都能够均匀受热、均匀冷却。
为解决热处理效果差，许多轴承厂采取的办法是深入研究热处理工艺，比如加热温度、冷却方式、冷却时间长度等。尽管许多热处理工艺在实验室都能使轴承套圈得到非常好的力学性能，但“粗犷”的堆叠式生产方式依然制约着均匀性。为解决堆叠式的生产方式，经在长城轴承有限公司现场考察、与生产工程师面对面交流等，决定尝试设计一款辅助热处理的旋转机构以改变层叠处理下不均匀受热、散热的现状。
1辅助热处理机构的研究
1.1 研究的目的和意义
研究课题的目的是： 我选择的课题是辅助热处理机构设计，是工程机械类设计，就是运用机械设计，机械原理，机械制图等知识来完成辅助热处理的传动系统的结构设计及一些校核计算等工作，温习和巩固我们学过的知识，并且培养我们设计简单机械的能力。另外，可以培养我们在生产实践中学会查阅外有关的技术文献并利用这些文献的能力，从而提高自学能力。还能够很好的培养我们积极主动完成设计任务的责任心和敢于创新的精神。
研究课题的意义是：
（1）解决轴承在油池内的均匀冷却问题使零件得到其应有的力学性能
（2）采用全新的整套从取料到油池内热处理加工完结的升降及旋转结构设计系统完成对轴承的均匀加热，得到其力学性能，加强轴承寿命。
（3）解决人工操作问题，以及轴承通过热处理加工完成的合格率同时提高生产效率。
（4）提高产品质量的同时，又可以使得生产更加规范化。
1.2 国内外研究现状及发展趋势
随着科学技术的不断发展，机械类设计技术也在不断的提高，热处理技术的提高对零件的力学性能，寿命以及安全寿命有着深远的影响，改善对零件的热处理对零件本身起到了至关重要的作用。如汽车行业中的柴油发动机，其系统最关键的两个零件就是油泵和油嘴，它们的功能是按照要求循序不断的将柴油喷进到气缸后进行雾化，再与空气接触进行燃烧，起到驱动的作用，所以对于其加工工艺，生产技术就要求的特别高，加工的好坏直接影响到其安全性和使用寿命。国内对于辅助热处理问题显得有些落后，主要表现在渗碳工艺，淬透性，硬度不均匀，尺寸不稳定等问题，并且与现在劳动力市场实际情况不太适应，而且经济效益也比较一般。所以结合国内外，对于辅助热处理结构的设计一定会事趋于1.增加保护细节，让零件必须充分均匀的全方位的进行热处理或冷却处理，防止零件变形。2.自动化，全方位提高加工过程自动化程度以降低劳动强度，避开安全隐患3.信息化，通过电脑控制整个加工过程，改善工作环境。4.提高技术人员素质，壮大队伍，强化管控。
1.2.1 国内外热处理机构研究现状
（1）辅助热处理机构的研究现状
天津中德应用技术大学针对转向轴及各辅助机构的热处理发明了会中转向轴动态高低温试验装置技术，其中内置了转向轴旋转部件，此外还涉及到承载托架、夹紧结构等。其中所涉及到的夹紧机构由两段大圆弧段和两段小圆弧段组立而成，所提到的大圆弧段上布有一个凹形台，而相关凹形台与对应的转向轴外表面则有着一定的相符性，由此所述的两段小圆弧端在和转向轴进行对接时，选优后者的定位点。其整体拆卸颇为简单，而且在密封或者高低温动态转换、动力输入难度高的环境，此时对转向轴给予夹紧定位处理，进而带动其相应的旋转。这种旋转部件构成包括：角度定位、夹紧相关部件、此外还有减速与驱动电机等。相关夹紧机构则是由大、小圆弧（各两段）组装所构。它们可以借助于螺栓立体块加以固定，并借助于垂直向的螺栓来实现该立体块与不同圆弧段的固定，而且不同圆弧段之上都配置相应的凹形台。它与转向轴外表面具有契合性。而小圆弧端则与相应的转向轴定位点进行对接；所述夹紧机构的外表面左右各装有两个与四段圆弧段的弧度与周长相同的齿轮圈；该夹紧机构配置于所述承载托架的正上端，而托辊则采用对称配置模式，与夹紧部件的下端，分在两侧，并和所述齿轮圈进行啮合。而托辊则于相应是所述减速装置进行对接，后者则进一步与驱动电机进行对接，相应的角度定位机构，则于承载托架之两侧给予对称布设，相应角度定位部件与所述承载托架滑动连接。
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