调整器壳体零件的机械加工工艺与专用夹具设计.doc

调整器壳体零件的机械加工工艺与专用夹具设计1 绪论1.1 调速器简介HW-A-1020型(DC12v24v电压通用型)调速器、工作原理： 是通过改变输出方波的占空比使负载上的平均电流功率从0-100%变化、从而改变负载、灯光亮度/电机速度。利用脉宽调制(PWM)方式、实现调光/调速、它的优点是电源的能量功率、能得到充分利用、电路的效率高。例如：当输出为50%的方波时，脉宽调制(PWM)电路输出能量功率也为50%，即几乎所有的能量都转换给负载。而采用常见的电阻降压调速时，要使负载获得电源最大50%的功率，电源必须提供71%以上的输出功率，这其中21%消耗在电阻的压降及热耗上。大布部分能量在电阻上被消耗掉了、剩下才是输出的能量、转换效率非常低。此外HW-A-1020型调速因其采用开关方式热耗几乎不存在、HW-A-1020型调速在低速时扭矩非常大、因为调速器带有自动跟踪PWM、另外采用脉宽调制(PWM)方式、可以使负载在工作时得到几乎满电源电压、这样有利于克服电机内在的线圈电阻而使电机产生更大的力矩率。 1.1.1调整器的分类1.1.1.1 按起作用的转速范围按起作用的转速范围不同，又可分为两极式调速器和全程式调速器。中小型汽车柴油机多数采用两极式调速器，已起到防止超速和稳定怠速的作用。在重型汽车上则多采用全程式调速器，这种调速器具有两极式调速器的功能外，还能对柴油机工作范围内的任何转速起调节作用，使柴油机在各种转速下都能稳定运转。1.1.1.2按其工作原理分类按其工作原理的不同，可分为机械式，气动式，液压式，机械气动复合式，机械液压复合式和电子式等多种形式。但目前应用最广的当属机械式调速器，其结构简单，工作可靠，性能良好。 液压调速器在感应元件和油量调节机构之间加入一个液压放大元件(液压伺服器)，使感应元件的输出信号通过放大元件再传到油量调节机构上去，因此也叫间接作用式调速器。液压放大元件有放大兼执行作用，主要由控制和执行两个部分组成。a具有刚性反馈机构的液压调速器 它的构造与上述无反馈液压调速器基本相同，只有杠杆义AC的上端A不是装在固定的铰链上，而是与伺服活塞的活塞杆相连。这一改变使感应元件、液压放大元件和油量调节机构之间的关系发生如下的变化。 当负荷减小时，发动机转速升高，飞球向外张开带动速度杆向右移动。此时伺服活塞尚未动作，因此反馈杠杆AC的上端点A暂时作为固定点，杠杆 AC绕A反时针转动，带动滑阀向右移动，把控制孔打开，高压油便进入动力缸的右腔，左腔与低压油路相通。这样高压油便推动伺服活塞带动喷油调节杆向左移动，并按照新的负荷而减少燃油供给量。 在伺服活塞左移的同时，杠杆AC绕C点向左摆动与B点相连接的滑阀也向左移动，从而使滑阀向相反的方向运动。这样在伺服活塞移动时能对滑阀运动产生了相反作用的杠杆装置称为刚性反馈系统。当调节过程终了时，滑阀回到了起始位置，把控制油孔关闭，切断通往伺服油缸的油路。这时伺服活塞就停止运动，喷油泵调节杆随之移动到一个新的平衡位置，发动机就在相应的新负荷下工作。因此，相应于发动机不同的负荷，调速器就具有不同的稳定转速。因为发动机负荷变化时需要改变供油量，所以A点位置随负荷而变。与滑阀相连接的B点在任何稳定工况下均应处于原来的位置，与负荷无关。这样C点的位置必须配合A点作相应的变动，因而导致了转速的变化。假如当负荷减小时，调速过程结束后，滑阀回到中间原来位置时，伺服活塞处于减少了供油量位置，使A点偏左，C点偏右，因C点偏右，弹簧进一步受压，只有在稍高的转速下运转才能使飞球的离心力与弹簧压力平衡。这说明负荷减小时稳定运转后，柴油机的转速比原来稍有升高。同理，当负荷增加时，稳定运转后，柴油机的转速比原来稍有降低。具有 刚性反馈的液压调速器，可以保证调速过程具有稳定的工作特性，但负荷改变后，柴油机转速发生变化，稳定调速率d不能为零。 如果要求负荷变化时即要调速过程稳定，又能保持发动机转速恒定不变(即入就必须采用另一种带有弹性反馈系统的液压调运器。b无反馈的液压调速器 其工作原理如下： 当负荷减小时，由曲轴带动的驱动轴转速升高，飞球的离心力增加，推动速度杆右移。于是，摇杆以A点为中心逆时针转动，滑阀右移，压力油进入伺服器油缸的右部空间。与此同时，油缸的左部空间通过油孔与低压油路相通，其中的油被泄放。在压差的作用下，伺服活塞带动喷油泵齿条左移，以减少供油量。当转速恢复到原来数值时，滑阀也回到中央位置，调节过程结束。 当负荷增加，转速降低时，调速过程按相反方向进行。 从上述分析可知，调速器飞球所产生的离心力仅用来推动滑阀，因而飞球的重量尺寸就可以做得较小。而作为放大器的液压伺服器的作用力，则可根据需要，选择不同尺寸的伺服活塞和不同滑油压力予以放大。 但是，在这种调速器中，因为感应元件直接驱动滑阀，无论它朝哪个方向往动，均难准确地回到原来位置而关闭油孔。这样就使柴油机转速不稳定，而产生严重的波动。 为了使调速器能稳定调节，在调速器中还要加入一个装置，其作用是在伺服活塞移动的同时对滑阀产生一个反作用，使其向平衡的位置方向移动，减少柴油机转速波动的可能性。这种装置称为反馈机构。c具有弹性反馈的液压调速器 它实际上是在刚性反馈装置中加入一个弹性环节缓冲器和弹簧。弹簧的一端同固定的支点相连，而另一端则与缓冲器的活塞相连。缓冲器的油缸同伺服器的活塞成刚体联接。 当发动机负荷减小时，转速增大，飞球的离心力增加。同样，滑阀右移，而伺服活塞则左移，减少喷油泵的供油量。当活塞的运动速度很高时，缓冲器和缓冲活塞就象一个刚体一样地运动。随着伺服活塞5的左移，缓冲器和AC杠杆上的A点也向左移动。这一过程和上述刚性反馈系统的调速器完全相同。但当调速过程接近终了时，滑阀已回到原来的位置，遮住了通往伺服油缸的油路，此时缓冲器和伺服活塞已停留在新负荷相应的位置上。被压缩的弹簧由于有弹性复原的作用，因此使A点带动缓冲器活塞相对于缓冲器油缸移向右方，回到原来位置。缓冲活塞右方油缸中的油经节流阀流到左方。于是，AC杠杆上的各点都恢复到原来的位置，此时调速器的套筒亦因转速复原而回到原来的位置。这样，发动机的转速就保持不变，当负荷增加时，动作过程相反。这种调速器的稳定调速率d为零。1.1.2 调速器的基本原理1.1.2.1 调速的基本原理改变进入气缸进行燃烧的柴油的数量（加大或者关小“油门”），就可以改变柴油机的转速或者负荷。如果保持转速不变，改变燃油的数量就可以改变柴油发电机的负荷；如果保持柴油发电机的负荷不变，改变燃油的数量，就可以改变柴油机的转速。调速器就是在保持转速不变的情况下，改变（或者适应）柴油发电机的负荷。1.1.2.1 调速过程在讲调速过程之前，先看一下燃油的油路： 燃油经过柴油机驱动的泵，经过过滤器进入柴油机两侧的进油管，然后由进油管进入每一个气缸对应的高压柱塞泵（该泵由柴油机的曲轴经凸轮轴带动），高压油经过喷射器后进入气缸燃烧做功。 柴油机（曲轴）每旋转两周，凸轮轴旋转一周，即往气缸里送一次油。每一次打入气缸的油量（即柱塞泵的柱塞行程）是可以调节的，这种调节就是所谓的开大或者关小“油门”。 调速器的调速过程：先由速度探测元件感受到速度的变化，然后传递给速度控制机构，与设定的速度值进行比较，该差值的正负将决定是关小还是开大 “油门”。该差值信号（电信号）传递给执行机构，在执行机构中，经过润滑油系统的压力放大后（液压调节）来驱动“油门”开大或者关小。1.2课题研究的意义和目的零件的加工工艺规程设计和机床夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。1.3 本课题研究的内容和方法1.3.1 研究内容1.调整器壳体零件的机械加工工艺分析，设计并完成一套工艺文件；2.完成一套专用夹具的设计。1.3.2 研究方法工艺设计根据零件的结构特点和使用特点，采用计算和查表相结合的方法，确定其工艺内容。夹具设计，可参考一些图例，并结合本零件的结构特点，用计算机辅助设计的方法，设计夹具，并绘制其装配图和全套非标零件图。2 调速器壳体零件分析2.1 零件的作用、结构特点及工作原理2.1.1零件的作用R801调速器（T121、T122、T127、T128）是威孚公司1998年开发的产品，可以与PW泵和AW泵配套，作为车用和工程机械及其他多种用途的动力。调速器前客支承并容纳各种零部件，如传动零件、轴、轴承等，使它们能够保持正常的运动关系和运动精度。调速器前壳有安全保护和密封作用，使壳体内的零件不受外界环境的影响，又保护机器操作者的人身安全，并有一定的隔振和隔音作用，便于加工、装配、调整和修理，改善机器造型，协调机器各部分比例，使整机造型美观。2.1.2结构分析（如图2.1）调速器是柴油机中的一个稳定速度的重要部件，由前盖和后盖组成，其调速功能部件装入两个壳体形成的封闭的空间内，而形成一个调速器部件。因此，壳体是一个典型的箱体类零件。其结合面装配后要求密封，因此有较高的加工精度，端面止口135是配合部位，精度较高，68为轴承座孔，有较高的定位要求和配合要求。以上为主要加工面，其余为联接螺栓孔和螺纹孔为次要加工面。由图知，其材料为铝合金。要求具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。调速器的感应元件为二个飞锤，固定在喷油泵凸轮轴上的驱动套与4个缓冲橡胶和飞锤支架联接在一起，带动飞锤转动。每个飞锤上套装着三根压簧（外弹簧为怠速弹簧，中弹簧和内弹簧为高速弹簧），弹簧外座藉圆螺母而固定在飞锤轴上，旋转时飞锤产生的离心力由这三根弹簧平衡。飞锤通过角形杆和飞锤销与飞锤支架相连。角形杆的另一端通过连接销与连接杆相连，连接杆的环槽中装着导向支承板，导向支承板上端的轴同时穿过浮动杠杆下端的孔和摇臂孔。摇臂的下端通过支架轴装在调速器盖上，连接杆通过导向支承板来带动摇臂绕销轴转动。浮动杠杆的上端安装着摇架部件并通过拉杆连接杆部件与拉杆相连，摇架上有一调整螺钉可以调节摇架刀口的高度以改变摇架与限位块的接触位置。浮动杠杆的长孔中装配有方叉部件上的滑柱，方叉部件固定在调速轴上，能随调速轴一起转动，方叉上铰接着摆动板，摆动板上的轴的一端安装着滑柱，另一端装入导板的曲线槽中。导板通过导向衬套和螺钉安装在调速器盖中，能绕导向衬套转动。扳动调速手柄，调节滑柱在浮动杠杆长孔中的位置，可以改变杠杆比。调速手柄转动时可以通过导向轴间克服复位弹簧力而移动导板与挡钉的间隙来进行转速控制，因此调速手柄的操纵力是很少的。调速器体上端装配着增压补偿器，增压补偿器的传动导杆轴与限位块平行。增压压力变化时推动膜片轴运动，膜片轴带动传动导杆在传动导杆轴上滑动，进而通过摇架带动浮动杠杆转动、拉动拉杆移动。2.1.3工作原理（见图1.2）1起动工况起动前先将调速手柄扳到小油门位置，然后再扳到大油门，这样操作可以避免浮动杠杆上的摇架部件头部挡在限位块上。拉杆处于最大油量位置，保障柴油机的起动。图2.1 R801调速器结构图2怠速工况（见图2.3）起动后调速手柄扳回到小油门位置，导板在复位弹簧的作用下紧靠在挡板上。摇架部件不与限位块接触。转速变化时，飞锤离心力与飞锤弹簧力在新的位置平衡，连接杆移动到新的位置。连接杆带动浮动杠杆绕滑柱轴转动，从而带动拉杆移动以控制喷油量的大小，使发动机稳定在怠速。图2.2 调整特性曲线图1.3 怠速工况3增压补偿器工作原理（见图2.4）低速时，调速手柄扳向大油门位置，摇架部件头部与增压补偿器传动导杆的斜面接触，拉杆行程的大小由传动导杆的位置决定。增压补偿器的进气口与发动机进气管相连，增压补偿器压力室的气压与发动机进气管的气压相等。气压作用在膜片上的力与增压补偿器弹簧力平衡。当压力室的气压增加时，气压作用在膜片上的力大于增压补偿器弹簧力，压缩增压补偿器弹簧，直到在新的位置两力重新平衡。传动导杆也由膜片轴带动到新的位置，拉杆也就被拉向大油量位置。当压力室的气压减少时，增压补偿器弹簧推动膜片向相反的方向移动，拉杆被移向小油量位置。图2.4 调整器装配图参考文献1. 沈寿林 主编 CAXA线切割V2实用教程 机械工业出版社2. 胡家秀 主编 简明机械零件设计实用手册 机械工业出版社3. 熊光华 主编 数控机床 机械工业出版社4. 齐世恩 主编 机械制造工艺学 哈尔滨工业大学出版社5. 王中发 主编 实用机械设计 北京理工大学出版社6. 朱家诚 主编 机械设计课程设计 合肥工业大学出版社7. 吴宗泽 主编 机械设计 人民交通出版社8. 华茂发 主编 数控机床加工工艺 机械工业出版社9. 林奕鸿 主编 数控技术及其应用 机械工业出版社10. 吴培英 编著 金属材料学 国防工业出版社11. 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