高速平動沖壓裝置的設計及裝置設計論文[帶圖紙]

1、<p><b>　　編號</b></p><p><b>　　無錫太湖學院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題目： 高速平動沖壓裝置的設計方法及</p><p>　　裝置設計

2、 </p><p>　　信機 系 機械工程及自動化 專業(yè)</p><p>　　學 號： 　　　　　 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： 　 （職稱： ）</p><p><b>　?。毞Q： ）</b&g

3、t;</p><p>　　2013年5月25日</p><p>　　無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文）</p><p><b>　　誠 信 承 諾 書</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文）高速平動沖壓裝置的設計及裝置設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論

4、文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。</p><p>　　班 級： 機械92 </p><p>　　學 號： 0923051 </p><p>　　作者姓名： </p><p>　　2015 年 5 月 25日&

5、lt;/p><p>　　摘 要 </p><p>　　創(chuàng)新教育是加速培養(yǎng)創(chuàng)造性人才的重要手段和方法，是素質教育的一個重要組成部分，是把創(chuàng)新學、發(fā)明學、基礎知識等相關學科的一般原理有機綜合起來，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和提高創(chuàng)新能力的一個重要過程。高速沖壓技術是集設備、模具、材料和工藝等多種技術于一體的高新技術。相對于普通沖壓而言，高速沖壓的速度每分鐘在幾百次到上千次，

6、因此其生產效率要高出普通沖壓上十倍甚至幾十倍，被譽為是一種質量好、效率高、適合于大規(guī)模生產、成本低的先進制造技術，在電子、電器、汽車家電等工業(yè)領域的應用越來越廣泛，如電子接插件、電器接插件、各類連接器、IC框架、汽車連接件、空調器散熱片、醫(yī)療器件等一些中小型及微細金屬零件及超微細金屬零件均可實現(xiàn)高速沖壓。高速沖壓技術是集設備、模具、材料和工藝等多種技術于一體的高新技術。主要表現(xiàn)為：實現(xiàn)高速沖壓的設備不但本身具有高的加工精度和全自動化數(shù)字

7、化功能，其配套的周邊設備、模具的結構設計、材料選用等均需考慮由于高速條件下溫度、振動等效應帶來的影響；工藝設計時的排樣和出料、定位和導料等都必須考慮速度因素。這些也是高速沖壓需要達到高生產率、獲得高精度零件，并保證模具和設備的使用壽命長、制品的材料利</p><p>　　關鍵詞：創(chuàng)新；功能元；高速沖壓 &l

8、t;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Innovative education is important to accelerate training creative talent means and methods, quality education is an important component of the innova

9、tion and science, inventions science, basic knowledge of related disciplines such as general principles of organic synthesis up to train students in creative thinking and improve the innovation ability of an important pr

10、ocess. Using functional element for the Creative Design.Technology is a high-speed stamping equipment, tooling, materials and techn</p><p>　　Keywords: innovation; functional element; high-speed stamping</

11、p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要錯誤!未定義書簽。</p><p>　　Abstract錯誤!未定義書簽。</p><p>　　目錄錯誤!未定義書簽。</p><p>　　1 緒論錯誤!未定義書簽。</p><p>　　1.1 課題背

12、景錯誤!未定義書簽。</p><p>　　1.2 課題的研究意義錯誤!未定義書簽。</p><p>　　1.3 本文研究的主要內容和關鍵問題2</p><p>　　1.4 功能分析法錯誤!未定義書簽。</p><p>　　1.5用功能分析法確定設計方案..........................................

13、....................................................5 2 總體設計.................................................................................................................................... 7</p><p>　　2

14、.1 方案設計...............................................................................................................................7</p><p>　　2.2 功率計算及電動機的選擇8</p><p>　　3技術計算與設計8</p>

15、<p>　　3.1 傳動齒輪的計算11</p><p>　　3.3 軸的計算與設計.15</p><p>　　3.4 滾動軸承的選擇及校核計算17</p><p>　　3.5 凸輪的計算與設計錯誤!未定義書簽。</p><p>　　3.6 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算 錯誤!未定義書簽。</p><p>

16、　　3.7 潤滑與密封錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4 齒輪加工工藝錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4.1 直齒圓柱齒輪的主要技術要求錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4.2 直齒圓柱機械加工的主要工藝問題錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4.3 實施裝置中的齒輪.....................

17、.......................................................................................25</p><p>　　5 三維圖的繪制25</p><p>　　5.1 三維圖繪制方案的確定25</p><p>　　5.2 三維圖的圖樣26</p><p>

18、　　6 設計的不足以及展望...............................................................................................................30</p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p>　　參考文獻................................

19、.......................................................................................................33</p><p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.1課題背景</b></p><p>

20、　　創(chuàng)新設計是指充分發(fā)揮設計者的創(chuàng)造力,利用人類已有的相關科技成果進行創(chuàng)新構思,設計出具有科學性、創(chuàng)造性、新穎性及實用性的一種實踐活動。在創(chuàng)新過程中，利用功能元方法有著重要的實際創(chuàng)新意義。</p><p>　　為了實施創(chuàng)新設計，突出創(chuàng)新教育加速培養(yǎng)創(chuàng)造性人才是關鍵。在整個教學實踐中，把創(chuàng)新學、發(fā)明學、基礎知識等相關學科的一般原理有機綜合起來，利用功能元創(chuàng)新方法完成一個工程實例是一個重要過程.</p>

21、<p>　　高速沖壓技術是集設備、模具、材料和工藝等多種技術于一體的高新技術.相對于普通沖壓而言，高速沖壓的速度每分鐘在幾百次到上千次，因此其生產效率要高出普通沖壓上十倍甚至幾十倍，被譽為是一種質量好、效率高、適合于大規(guī)模生產、成本低的先進制造技術，在電子、電器、汽車家電等工業(yè)領域的應用越來越廣泛，如電子接插件、電器接插件、各類連接器、IC框架、汽車連接件、空調器散熱片、醫(yī)療器件等一些中小型及微細金屬零件及超微細金屬零件均可

22、實現(xiàn)高速沖壓.高速沖壓技術是集設備、模具、材料和工藝等多種技術于一體的高新技術.</p><p>　　現(xiàn)有的高速薄板沖壓裝置，有氣動沖壓裝置和氣液壓沖壓裝置等。這些裝置在工作過程中均是在固定的位置，上模作等速運動或同時作橫向往返運動，下模是靜止的。其缺陷是隨著工作頻率提高，振動、噪音等不利因素將增大而影響工作質量和工作環(huán)境。</p><p>　　1.2課題的研究意義</p>

23、<p>　　實現(xiàn)高速沖壓的設備不但本身具有高的加工精度和全自動化數(shù)字化功能，其配套的周邊設備、模具的結構設計、材料選用等均需考慮由于高速條件下溫度、振動等效應帶來的影響；工藝設計時的排樣和出料、定位和導料等都必須考慮速度因素.這些也是高速沖壓需要達到高生產率、獲得高精度零件，并保證模具和設備的使用壽命長、制品的材料利用率高的關鍵技術.高速沖壓技術是近20年發(fā)展起來的先進成形加工技術，20世紀80年代末開始在我國的一些外資企業(yè)應

24、用，當初其設備和模具均是依靠進口.最近10年來我國在高速沖壓技術方面從引進、消化吸收到自主開發(fā)都有了較快的發(fā)展，有了自主開發(fā)的高速壓力機、高速沖壓用模具材料、可自行設計和加工高速沖壓用多工位級進模具等。但是其水平與發(fā)達國家相比還有較大的差距。如何縮小與發(fā)達國家的差距，加快我國高速沖壓技術的推廣應用，是沖壓行業(yè)工程技術人員義不容辭的責任。</p><p>　　沖壓是汽車制造的四大工藝之一，車身的制造精度在很大程度上

25、取決於沖壓及其總成的精度。沖壓技術源於大批量生產的發(fā)展和需要，尤其是汽車工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)在依然如此。</p><p>　　1.3本文研究的主要內容和關鍵問題</p><p>　　同步高速沖壓.板厚1mm，孔長4.5mm,孔寬1.5mm,孔距2mm,板以50M/m直線勻速。要求工作平穩(wěn)，噪音小。沖壓時工件與沖壓機構同步橫向運動。實現(xiàn)高速沖壓的設備不但本身具有高的加工精度和全自動化數(shù)字化功能，其

26、配套的周邊設備、模具的結構設計、材料</p><p>　　選用等均需考慮由于高速條件下溫度、振動等效應帶來的影響；工藝設計時的排樣和出料、定位和導料等都必須考慮速度因素。這些也是高速沖壓需要達到高生產率、獲得高精度零件，并保證模具和設備的使用壽命長、制品的材料利用率高的關鍵技術。本設計的關鍵問題是怎樣利用功能元分析法進行創(chuàng)新方案的確定，以及對設計方案的分析，最后就是圖紙的繪制。 </p><p

27、><b>　　1.4 功能分析法</b></p><p>　　為了更好地開發(fā)和發(fā)展產品， 明確產品的功能是非常重要的。基于從產品設計的觀點對功能的理解，提出一種比較仝面、系統(tǒng)、便于使用的功能分析法。它可用于產品的功能分析和功能結構的建立，并為尋求產品的合理實體解答打下良好基礎， 為改進現(xiàn)有產品及發(fā)展新產品找出方向.它還可作為某些新的設計技術與方法的基礎。</p><

28、p>　　任何產品都是為了滿足人類的某種需要而存在的，亦即要求它在一定的環(huán)境條件下完成所需要的某種動作或發(fā)揮所要求的作用，這就構成了對產品的功能要求。整個產品的構成就是為了完成這種功能要求。為了設計出高質量的產品，不少學者在其所提出的設計進程中都提到了設汁對象的功能問題，并將功能結構的建立作為發(fā)展產品方案的葦要階段。功能結構的建立，不僅對新產品的實體結構設汁具有指導意義，通過對現(xiàn)有產品的功能結構分析，可以明確或找出其改進及發(fā)展方向.

29、曾在設計進程建議中專門提出了建直功能結構圈的要求，以期取得設汁人員的重視.但目前大家對功能的理解還很不統(tǒng)一， 功能的分析及功能結構罔的建立還缺少簡明可行的方法。本文試罔存分析冉天功能的概念的基礎上提出分析廣 品功能和建立其功能結構的一般方法。</p><p>　　目前，功能的概念已廣泛應用在許多領域中。例如在價值分析中，有人提出功能是產品所具有的能夠滿足用戶需要的特性。或者說是產品所具有的效能、用途、使用價值。在

30、設計領域內，許多學者也對功能有一定的描述， 如.功能是某系統(tǒng)的輸人與輸出間的一般關系，其目的在于執(zhí)行或掌握某種任務。功能是由某量 (如輸人量)的元素到某量 (如輸出量)的元素問的明確的編排 說法很多，理解不一。盡管如此，從各種說法中可以看出：① 功能是系統(tǒng)所具有的葦要特征之一，是對系統(tǒng)一個側面的抽象捕述：② 功能是從使用角度提出的系統(tǒng)所應完成的任務；③功能常表達為輸人和輸出之間的艾系。 由于系統(tǒng) 是在一定的環(huán)境條件下為完成某既定要求而工

31、作的，它所應具有的功能顯然離不開環(huán)境條件的影響。因而為了更全面地理解功能，為了更有利于產品的開發(fā)和改進，可以認為： 功能是在一定環(huán)境條件下系統(tǒng)所必須解決的問題。或為解決某問題系統(tǒng)所應完成的動作或發(fā)揮的作用。</p><p>　　1.5 用功能分析法確定設計方案</p><p>　　功能分析法指緊緊圍繞產品功能進行分析、分解、求解、組合、優(yōu)選的方案設計方法。</p><p

32、>　　功能的抽象描述應該能夠放映出產品或技術系統(tǒng)在特定約束條件下輸入與輸出量之間的因果關系。由總功能分解為分功能再分解至功能至功能元，最后做出功能樹狀結構圖的構成，即為功能分析。</p><p>　　為了找到正確合適的設計方案，我利用功能元分析法，將總功能分解為功能遠的目的是為了便于找到實現(xiàn)功能元的功能載體。設計功能載體是完成原理方案的重要設計環(huán)節(jié)。而功能載體是具有完成某一功能屬性的物體。</p>

33、;<p>　　當功能元的解法求出后，將各功能元的解合理地組合起來成為一個整體，便形成實現(xiàn)系統(tǒng)總功能的原理解。系統(tǒng)原理解可以用功能元------解法形態(tài)學矩陣求出。以系統(tǒng)的功能元為行，各功能元的相應解法為列，構成形態(tài)學矩陣。將各功能元的不同解法進行組合可以形成多個系統(tǒng)原理解，即得到多個原理設計方法。</p><p>　　在組合過程中應當注意：組合在一起的各功能元的解應具有相容性，即各功能元的解在幾何學

34、、運動學、能量流、物理流和信息流上分析是相互協(xié)調的，不相互干擾，不相互矛盾，否則形成的方案應予以剔除；其次，組合的方案從技術和經濟效益上衡量具有先進性、合理性和經濟型。</p><p>　　功能原理方案設計步驟：</p><p>　　圖1.1 功能原理方案設計圖</p><p>　　常用的五種物理功能元：</p><p>　　圖1.2 物

35、理功能元圖</p><p>　　1）包括各種類型能量之間的轉變、運動形式的轉變、材料性質的轉變、物態(tài)的轉變及信號種類的轉換等。</p><p>　　指各種物理量(如位移、速度、力)的放大或縮小等。</p><p>　　3）包括能量流、物料流、信息流的結合或分離（如運動的合成或分解）。</p><p>　　4) 反映能量流、物料流、信息流的位置

36、變化。如離合器、開關、閥門等。</p><p>　　5) 體現(xiàn)三大流在一定時間范圍內保存的功能，如彈簧、電池、錄音帶、光盤等的儲存.</p><p>　　功能元（分功能）的求解:</p><p>　　一個功能元（分功能）都要找出相應的技術、物理效應來實現(xiàn)，有時一個功能元（分功能）可以相應地提出幾個技術、物理效應。</p><p>　　功能元的

37、求解方法主要有：</p><p>　?、賲⒖加嘘P資料、?？虍a品求解法；</p><p>　　②利用各種創(chuàng)造性方法以開闊思想去探討求解法；</p><p>　　③利用設計目錄求解法。</p><p>　　設計目錄是把能實現(xiàn)某種功能元的各種原理和結構綜合在一起的一種表格或分類資料。</p><p>　　部分功能元解法目錄

38、：</p><p>　　表1-1 功能元解法表</p><p>　　機械一次增力功能元解法目錄:</p><p>　　表1-2 機械一次增力功能元解法表</p><p>　　四桿機構運動轉換解法目錄:</p><p>　　表1-3 四桿機構運動轉換解法表</p><p><b>

39、　　2總體設計</b></p><p><b>　　2.1 方案設計</b></p><p>　　在功能元目錄表3-9（參考呂仲文主編 機械工業(yè)出版社《機械創(chuàng)新設計》），查出以上三個功能元的解法，將功能元及其解法（功能載體）組成分功能形態(tài)矩陣如下：</p><p>　　表2-1 傳動方案形態(tài)學矩陣</p><p&

40、gt;　　取三種功能的各一種解法組合可得N=662=72共72種方案。根據(jù)本身的使用情況還有設計的方便實用，并且排除那些帶有沖擊與急回特性的方案，故從72種方案中選用共軛直動從動件凸輪機構和齒輪機構，即A4+B4+C1,因為要同步沖壓所以選擇齒輪機構，用4個齒輪成正方形互相嚙合來達到同步以及傳動的作用。</p><p>　　圖2.1 方案運動原理圖

41、 </p><p><b>　　方案運動原理：</b></p><p>　　如圖1所示：包括第一齒輪1、上模2、第一凸輪3、第二凸輪4、第三凸輪5、第四凸輪6、第二齒輪7、下模8、第三齒輪9、第五凸輪10、第六凸輪11、第七凸輪12、第八凸輪13、第四齒輪14、凸模15及凹模16等。 </p><p>　　本發(fā)明是一種平動式同

42、步高速薄板沖壓裝置，包括上模2及下模8，上模2的本體及下模8的本體是相同的矩形框架。上模2的矩形框架的底部設置有凸模15，下模8的矩形框架的頂部設置有凹模16。</p><p>　　上模2及下模8的傳動系統(tǒng)由四個相同的齒輪和八個相同的凸輪構成。四個相同的齒輪分別是第一齒輪1、第二齒輪7、第三齒輪9及第四齒輪14，四個齒輪中至少有一個是主動齒輪。八個相同的凸輪分別是第一凸輪3、第二凸輪4、第三凸輪5、第四凸輪6、第

43、五凸輪10、第六凸輪11、第七凸輪12及第八凸輪13。</p><p>　　四個齒輪排成二行二列矩形陣列，兩兩嚙合，每個齒輪的傳動軸上裝配有兩個凸輪，該兩個凸輪的長軸方向正交布置。</p><p>　　上模2的矩形框架套裝在處在上面一行的四個凸輪外，即套裝在第一凸輪3、第二凸輪4、第三凸輪5及第四凸輪6外。</p><p>　　下模8的矩形框架套裝在處在下面一行的四

44、個凸輪外，即套裝在第五凸輪10、第六凸輪11、第七凸輪12及第八凸輪13外。</p><p>　　所有八個凸輪均是等寬凸輪。</p><p>　　如圖1所示，驅動第一齒輪1順時方向轉動，第二齒輪7逆時方向轉動，利用等寬凸輪第二凸輪4、第三凸輪5的輪廓曲線控制上模2的內側上下面上下運動，并在沖壓工件時作等速運動，用第一凸輪3、第四凸輪6的輪廓曲線控制上模2內側的左右面橫向運動，與工件的輸送速

45、度一致。同理，第四齒輪14逆時方向轉動，第三齒輪9順時方向轉動，利用等寬凸輪第六凸輪11、第八凸輪13的輪廓曲線控制下模8的內側上下面上下運動，并在沖壓工件時作等速運動（與上模2相對應），用第五凸輪10、第七凸輪12的輪廓曲線控制下模8的內側左右面橫向運動，與工件的輸送速度一致（與上模2相對應）。</p><p>　　在本發(fā)明的工作過程中，第二凸輪4、第三凸輪5、第六凸輪11及第八凸輪13控制上模2與下模8作沖壓

46、運動并實現(xiàn)等速，第一凸輪3、第四凸輪6、第五凸輪10及第七凸輪12控制上模2與下模8作相同的橫向運動并實現(xiàn)同步工件的輸送速度（在沖壓工件時間段）。上模2在第二凸輪4、第三凸輪5、第一凸輪3、第四凸輪6的控制下只能在平面中作平動，同理下模8也只能在平面中作平動，從而實現(xiàn)了平動同步高速沖壓。</p><p>　　2.2 功率計算及電動機的選擇</p><p>　　1、電動機類型和結構型式的選擇

47、：按已知的工作要求和 條件，選用 Y系列三相異步電動機。</p><p>　　2、確定電動機的功率：</p><p>　　(1)確定沖壓力大小</p><p>　　根據(jù)沖壓力公式 P = kltT</p><p>　　其中 k表示系數(shù)，通常取值為1.3；</p><p>　　l表示沖壓形狀的周長；</p>

48、<p><b>　　t表示沖壓的厚度；</b></p><p>　　T表示材料的抗剪強度.</p><p>　　l=2 錯誤!未找到引用源。b+4(a-b) 根據(jù)給定的數(shù)據(jù)可知a=2.25 b=0.75；</p><p>　　所以l=2×3.14×0.75+4×（2.25-0.75）=10.7。&l

49、t;/p><p>　　因為沖孔的材料為45號鋼 所以經過查找得到 </p><p>　　σb=600MPa σs=355MPa </p><p>　　所以抗剪強度為178MPa=178N/mm2</p><p>　　最后得到 P=1.3×10.71×1×178=2478.294N≈2478.3N</p&g

50、t;<p>　　(2)電機所需的工作功率：</p><p>　　根據(jù)給定的數(shù)據(jù)，我們假設在沖壓的瞬間，轉過角度為30°，向下的距離為2mm；</p><p>　　通過計算得到r=15mm V=0.48m/s </p><p>　　前面得到沖壓力P=2478.3N</p><p>　　所以功率W=PV=2478.

51、3×0.48=1189.584N m/s</p><p>　　=(齒輪)8次方=0.85</p><p>　　===1399Nm/s≈1400Nm/s</p><p>　　3、確定電動機轉速：</p><p><b>　　軸的工作轉速：</b></p><p>　　Nw=60×

52、1000V/πD=1282r/min</p><p>　　因為要去稍微大點的轉速的電動機，所以取轉速為1400r/min。</p><p>　　綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比,故選擇電動機型號Y90L-4。</p><p><b>　　4、確定電動機型號</b></p><p>　　根據(jù)

53、以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為Y100l2-4.</p><p>　　其主要性能：額定功率：1.5KW，滿載轉速1400r/min，額定轉矩2.2。</p><p><b>　　3 技術計算與設計</b></p><p>　　3.1 傳動齒輪的計算與設計</p><p>　　根據(jù)之前計算

54、出來的數(shù)據(jù)得到：</p><p>　　轉速為1400r/min 額定轉矩為 2.2 ；</p><p>　　因為齒輪的傳遞效率是0.99，所以</p><p><b>　　傳動比 ;</b></p><p>　　底下的計算參考《機械設計》 211頁 – 213頁</p><p>　　P

55、1 = 1500 w ，小齒輪轉速 n1 = 1400 r/min ,齒數(shù)比為 1.092。</p><p>　　選定齒輪類型，精度等級，材料及齒輪。</p><p>　　根據(jù)傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動；</p><p>　　機構為一般機器，速度不高，故選用7級精度（GB 1009-88）</p><p>　　材料選擇.由表10-1選擇小

56、齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者硬度差為40HBS。</p><p>　　選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)</p><p>　　按齒面接觸強度設計，</p><p>　　由設計計算公式（10-9a）進行計算 即</p><p>　　dlt≥2.32×

57、 <

58、;/p><p>　　1）確定公式內的各計算數(shù)值。</p><p>　　試選載荷系數(shù)Kt=1.3</p><p>　　計算小齒輪傳遞的轉矩</p><p>　　3)由表10-7選取齒寬系數(shù)φd=1</p><p>　　4）由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8</p><p>　　5）由圖10

59、-6d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1=600MPa；</p><p>　　大齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim2=550MPa</p><p>　　6)由式10-13機選應力循環(huán)次數(shù)</p><p>　　錯誤!未找到引用源。</p><p>　　7)由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.90;KHN2=0.95&l

60、t;/p><p>　　8)計算接觸疲勞許用應力</p><p>　　取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1 由式（10-12）得</p><p><b>　　計算</b></p><p>　　1）計算小齒輪分度圓直徑,帶入[σH]中較小的值</p><p>　　≥2.32× =34.7536mm&

61、lt;/p><p><b>　　2）計算圓周速度</b></p><p><b>　　3）計算齒寬b</b></p><p>　　b==1×34.7536mm=34.7536mm</p><p>　　4）計算齒寬和齒高之比 錯誤!未找到引用源。</p><p>　　模數(shù)

62、 mt 錯誤!未找到引用源。=1.448mm</p><p>　　齒高 h=2.25 mt =2.25×1.448mm=3.258mm</p><p>　　b/h=34.7536/3.258=10.667≈10.67</p><p><b>　　5）計算載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)v=2.546m

63、/s,7級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)Kv=1.1</p><p>　　直齒輪 KHα=KFα=1</p><p>　　由表10-2查得使用系數(shù) KA=1;</p><p>　　有表10-4用插值法查得7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時，</p><p>　　KHβ=1.423.</p><p>　　由b/h=1

64、0.67 KHβ=1.423 查圖10-13得KFβ=1.35</p><p><b>　　故載荷系數(shù)</b></p><p>　　6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得</p><p><b>　　7）計算模數(shù)</b></p><p>　　3）按齒根彎曲強度設計<

65、/p><p>　　由式（10-5）得彎曲強度的設計公式為</p><p><b>　　≥</b></p><p>　　確定公式內的各計算數(shù)值.</p><p>　　由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限.大齒輪的彎曲強度極限；</p><p>　　由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) ；</p

66、><p>　　計算彎曲疲勞許用應力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù) s=1.4，由式（10-12）得</p><p>　　5）計算載荷系數(shù)K.</p><p><b>　　6)查取齒型系數(shù)</b></p><p>　　由表10-15查得 </p><p>　　7)計算

67、大小齒輪的YFaYSa/[σF]并加以比較，</p><p><b>　　大齒輪的數(shù)值大</b></p><p><b>　　4） 設計計算</b></p><p><b>　　對比計算結果 </b></p><p><b>　　算出小齒輪齒數(shù)</b>

68、;</p><p><b>　　大齒輪齒數(shù) </b></p><p>　　這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒跟彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。</p><p><b>　　5）幾何尺寸計算</b></p><p><b>　　計算分度圓直徑</b&g

69、t;</p><p><b>　　計算中心距</b></p><p><b>　　計算齒輪寬數(shù)</b></p><p><b>　　取 </b></p><p>　　最后經驗算檢查，合適。</p><p>　　3.2 軸的計算與設計</p>

70、;<p>　　3.2.1 從動軸設計</p><p>　　1、選擇軸的材料 確定許用應力</p><p>　　選軸的材料為45號鋼，調質處理.查[2]表13-1①可知：</p><p>　　查[2]表13-6可知：[σb+1]bb=215Mpa</p><p>　　[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa&l

71、t;/p><p>　　2、按扭轉強度估算軸的最小直徑</p><p>　　單級齒輪減速器的低速軸為轉軸，輸出端與聯(lián)軸器相接，</p><p>　　從結構要求考慮，輸出端軸徑應最小，最小直徑為：</p><p><b>　　d≥C </b></p><p>　　查表13-5可得，45鋼取C=118<

72、;/p><p>　　則d≥118×(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm </p><p>　　考慮鍵槽的影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標準，取d=35mm</p><p>　　① 以下凡是出現(xiàn)見表或見圖均是參考濮良貴主編的第八版《機械設計》教材。</p><p>　　3、齒輪上作用力的計算</p><p&g

73、t;　　齒輪所受的轉矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.53/121.67=198582 N</p><p><b>　　齒輪作用力：</b></p><p>　　圓周力：Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N</p><p>　　徑向力：Fr=Fttan200=2036

74、×tan200=741N</p><p><b>　　4、軸的結構設計</b></p><p>　　軸結構設計時，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸系結構草圖。</p><p><b>　　（1）聯(lián)軸器的選擇</b></p><p>　　可采用彈性柱銷聯(lián)軸器，

75、查表9.4可得聯(lián)軸器的型號為HL3聯(lián)軸器：35×82 GB5014-85</p><p>　?。?）確定軸上零件的位置與固定方式</p><p>　　單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊.軸外伸端安裝聯(lián)軸器，齒輪靠油環(huán)和套筒實現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定 ，軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定

76、位，聯(lián)軸器靠軸肩平鍵和過盈配合分別實現(xiàn)軸向定位和周向定位。</p><p>　　（3）確定各段軸的直徑</p><p>　　將估算軸d=35mm作為外伸端直徑d1與聯(lián)軸器相配，考慮聯(lián)軸器用軸肩實現(xiàn)軸向定位，取第二段直徑為d2=40mm</p><p>　　齒輪和左端軸承從左側裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處d3應大于d2，取d3=4 5mm，為便于齒輪裝

77、拆與齒輪配合處軸徑d4應大于d3，取d4=50mm.齒輪左端用用套筒固定,右端用軸環(huán)定位,軸環(huán)直徑d5滿足齒輪定位的同時,還應滿足右側軸承的安裝要求,根據(jù)選定軸承型號確定。右端軸承型號與左端軸承相同,取d6=45mm。</p><p>　　(4) 選擇軸承型號</p><p>　　由[1]P270初選深溝球軸承,代號為6209,查手冊可得:軸承寬度B=19,安裝尺寸D=52,故軸環(huán)直徑d5

78、=52mm。</p><p>　　(5）確定軸各段直徑和長度</p><p>　　Ⅰ段：d1=35mm 長度取L1=50mm</p><p>　　II段:d2=40mm </p><p>　　初選用6209深溝球軸承，其內徑為45mm,</p><p>　　寬度為19mm.考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面和箱體內壁

79、應有一定距離.取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應比輪轂寬度小2mm,故II段長：</p><p>　　L2=（2+20+19+55）=96mm</p><p>　　III段直徑d3=45mm</p><p>　　L3=L1-L=50-2=48</p>

80、<p>　　Ⅳ段直徑d4=50mm</p><p>　　長度與右面的套筒相同，即L4=20mm</p><p>　　Ⅴ段直徑d5=52mm. 長度L5=19mm</p><p>　　由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=96mm</p><p>　?。?)按彎矩復合強度計算</p><p>　　①求分度圓直

81、徑：已知d1=195mm</p><p>　?、谇筠D矩：已知T2=198.58Nm</p><p>　　貴主編的第八版《機械設計》教材。</p><p>　　5、齒輪上作用力的計算</p><p>　　齒輪所受的轉矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.53/121.67=198582 N</

82、p><p><b>　　齒輪作用力：</b></p><p>　　圓周力：Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N</p><p>　　徑向力：Fr=Fttan200=2036×tan200=741N</p><p><b>　　6、軸的結構設計</b></p&g

83、t;<p>　　軸結構設計時，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸系結構草圖。</p><p><b>　　（1）聯(lián)軸器的選擇</b></p><p>　　可采用彈性柱銷聯(lián)軸器，查表9.4可得聯(lián)軸器的型號為HL3聯(lián)軸器：35×82 GB5014-85</p><p>　　（2）確定軸上零件的

84、位置與固定方式</p><p>　　單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊.軸外伸端安裝聯(lián)軸器，齒輪靠油環(huán)和套筒實現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定 ，軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位，聯(lián)軸器靠軸肩平鍵和過盈配合分別實現(xiàn)軸向定位和周向定位。</p><p>　?。?）確定各段軸的直徑</p>

85、<p>　　將估算軸d=35mm作為外伸端直徑d1與聯(lián)軸器相配，考慮聯(lián)軸器用軸肩實現(xiàn)軸向定位，取第二段直徑為d2=40mm</p><p>　　齒輪和左端軸承從左側裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處d3應大于d2，取d3=4 5mm，為便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑d4應大于d3，取d4=50mm.齒輪左端用用套筒固定,右端用軸環(huán)定位,軸環(huán)直徑d5滿足齒輪定位的同時,還應滿足右側軸承的安裝要求,

86、根據(jù)選定軸承型號確定.右端軸承型號與左端軸承相同,取d6=45mm。</p><p>　　(4) 選擇軸承型號</p><p>　　由[1]P270初選深溝球軸承,代號為6209,查手冊可得:軸承寬度B=19,安裝尺寸D=52,故軸環(huán)直徑d5=52mm。</p><p>　　(5）確定軸各段直徑和長度</p><p>　?、穸危篸1=35mm

87、 長度取L1=50mm</p><p>　　II段:d2=40mm </p><p>　　初選用6209深溝球軸承，其內徑為45mm,</p><p>　　寬度為19mm.考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面和箱體內壁應有一定距離.取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度

88、應比輪轂寬度小2mm,故II段長：</p><p>　　L2=（2+20+19+55）=96mm</p><p>　　III段直徑d3=45mm</p><p>　　L3=L1-L=50-2=48mm</p><p>　?、舳沃睆絛4=50mm</p><p>　　長度與右面的套筒相同，即L4=20mm</p&g

89、t;<p>　　Ⅴ段直徑d5=52mm 長度L5=19mm</p><p>　　由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=96mm</p><p>　　(6)按彎矩復合強度計算</p><p>　?、偾蠓侄葓A直徑：已知d1=195mm</p><p>　?、谇筠D矩：已知T2=198.58Nm</p><p>

90、<b>　?、矍髨A周力：Ft</b></p><p>　　根據(jù)課本P127（6-34）式得</p><p>　　Ft=2T2/d2=2×198.58/195=2.03N</p><p><b>　　④求徑向力Fr</b></p><p>　　根據(jù)課本P127（6-35）式得</p&g

91、t;<p>　　Fr=Fttanα=2.03×tan200=0.741N</p><p>　　⑤因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=48mm</p><p><b>　　軸承支反力：</b></p><p>　　FAY=FBY=Fr/2=0.74/2=0.37N</p><p>　　FAZ=FB

92、Z=Ft/2=2.03/2=1.01N</p><p>　　由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱.截面C在垂直面彎矩為</p><p>　　MC1=FAyL/2=0.37×96÷2=17.76</p><p>　　截面C在水平面上彎矩為：</p><p>　　MC2=FAZL/2=1.01×96÷2=48.

93、48</p><p>　　MC=(MC12+MC22)1/2=（17.762+48.482)1/2=51.63</p><p>　　轉矩：T=9.55×（P2/n2）×106=198.58</p><p><b>　?、矍髨A周力：Ft</b></p><p>　　根據(jù)課本P127（6-34）式得<

94、;/p><p><b>　?、芮髲较蛄r</b></p><p>　　根據(jù)課本P127（6-35）式得</p><p>　　⑤因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=48mm</p><p><b>　　軸承支反力：</b></p><p>　　由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱.

95、</p><p>　　截面C在垂直面彎矩為:</p><p>　　截面C在水平面上彎矩為：</p><p>　　轉矩：T=9.55×（P2/n2）×106=198.58</p><p>　　轉矩產生的扭剪文治武功力按脈動循環(huán)變化，取α=0.2，截面C處的當量彎矩：</p><p>　　(7)校核危險

96、截面C的強度</p><p><b>　　由式（6-3)得</b></p><p><b>　　∴該軸強度足夠。</b></p><p>　　3.2.2 主動軸的設計</p><p>　　1、選擇軸的材料 確定許用應力</p><p>　　選軸的材料為45號鋼，調質處理.

97、查[2]表13-1可知：</p><p><b>　　查表13-6可知：</b></p><p>　　[σb+1]bb=215Mpa</p><p>　　[σ0]bb=102Mpa,[σ-1]bb=60Mpa</p><p>　　2、按扭轉強度估算軸的最小直徑</p><p>　　單級齒輪減速器的

98、低速軸為轉軸，輸出端與聯(lián)軸器相接，</p><p>　　從結構要求考慮，輸出端軸徑應最小，最小直徑為：</p><p><b>　　d≥C </b></p><p>　　查[2]表13-5可得，45鋼取C=118</p><p><b>　　則 </b></p><p>　

99、　考慮鍵槽的影響以系列標準，取</p><p>　　3、齒輪上作用力的計算</p><p>　　齒輪所受的轉矩： </p><p><b>　　齒輪作用力：</b></p><p><b>　　圓周力：</b></p><p><b>　　徑向力：</

100、b></p><p>　　確定軸上零件的位置與固定方式</p><p>　　單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置</p><p>　　在齒輪兩邊.齒輪靠油環(huán)和套筒實現(xiàn) 軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定 ，軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位，</p><p>　　

101、4、 確定軸的各段直徑和長度</p><p>　　初選用6206深溝球軸承，其內徑為30mm,</p><p>　　寬度為16mm..考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面與箱體內壁應有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長36mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。</p><p>　　(2)按彎扭復合強度計算</p><p>　　①求分度圓直

102、徑：已知</p><p><b>　?、谇筠D矩：已知</b></p><p>　　③求圓周力Ft：根據(jù)課本P127（6-34）式得</p><p>　?、芮髲较蛄r根據(jù)課本P127（6-35）式得</p><p><b>　　⑤∵兩軸承對稱</b></p><p>　　∴L

103、A=LB=50mm</p><p><b>　　求支反力</b></p><p>　　(2) 截面C在垂直面彎矩為</p><p>　　(3)截面C在水平面彎矩為</p><p><b>　　計算合成彎矩</b></p><p>　　(5)計算當量彎矩：根據(jù)課本P235得α=

104、0.4</p><p>　　(6)校核危險截面C的強度</p><p><b>　　由式（10-3）</b></p><p><b>　　∴此軸強度足夠</b></p><p>　　3.3 滾動軸承的選擇及校核計算</p><p>　　3.3.1 從動軸上的軸承</p&

105、gt;<p>　　根據(jù)根據(jù)條件，軸承預計壽命</p><p>　　L'h=10×300×16=48000h </p><p>　　(1)由初選的軸承的型號為: 6209,</p><p>　　查[1]表14-19可知:d=55mm,外徑D=85mm,寬度B=19mm,基本額定動載荷C=31.5KN, 基本靜載

106、荷CO=20.5KN, </p><p>　　查[2]表10.1可知極限轉速9000r/min </p><p>　　（1）已知nII=121.67(r/min)</p><p>　　兩軸承徑向反力：FR1=FR2=1083N</p><p>　　根據(jù)課本P265（11-12）得軸承內部軸向力</p><p>

107、<b>　　則</b></p><p>　　(2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0</p><p>　　故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端</p><p>　　FA1=FS1=682N FA2=FS2=682N</p><p><b>　　(3)求系數(shù)x、y</b></p>

108、<p>　　FA1/FR1=682N/1038N =0.63</p><p>　　FA2/FR2=682N/1038N =0.63</p><p>　　根據(jù)課本P265表（14-14）得e=0.68</p><p>　　FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1</p><p>　　

109、y1=0 y2=0</p><p>　　(4)計算當量載荷P1、P2</p><p>　　根據(jù)課本P264表（14-12）取f P=1.5</p><p>　　根據(jù)課本P264（14-7）式得</p><p>　　P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×1083+0)=1624N</p&g

110、t;<p>　　P2=fp(x2FR1+y2FA2)= 1.5×(1×1083+0)=1624N</p><p><b>　　(5)軸承壽命計算</b></p><p>　　∵P1=P2 故取P=1624N</p><p><b>　　∵深溝球軸承ε=3</b></p>&

111、lt;p>　　根據(jù)手冊得6209型的Cr=31500N</p><p>　　由課本P264（14-5）式得</p><p>　　LH=106(ftCr/P)ε/60n=106(1×31500/1624)3/60X121.67=998953h>48000h </p><p><b>　　∴預期壽命足夠</b></p&g

112、t;<p>　　3.3.2 主動軸上的軸承</p><p>　　(1)由初選的軸承的型號為:6206</p><p>　　查表14-19可知:d=30mm,外徑D=62mm,寬度B=16mm,</p><p>　　基本額定動載荷C=19.5KN,基本靜載荷CO=111.5KN,</p><p>　　查表10.1可知極限轉速130

113、00r/min</p><p>　　根據(jù)根據(jù)條件，軸承預計壽命</p><p>　　L'h=10×300×16=48000h </p><p>　　（1）已知nI=473.33(r/min)</p><p>　　兩軸承徑向反力：FR1=FR2=1129N</p><p>　　

114、根據(jù)課本P265（11-12）得軸承內部軸向力</p><p>　　FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1129=711.8N</p><p>　　(2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0</p><p>　　故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端</p><p>　　FA1=FS1=711.8N FA2=

115、FS2=711.8N</p><p><b>　　(3)求系數(shù)x、y</b></p><p>　　FA1/FR1=711.8N/711.8N =0.63</p><p>　　FA2/FR2=711.8N/711.8N =0.63</p><p>　　根據(jù)課本P265表（14-14）得e=0.68</p>&

116、lt;p>　　FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR2<e x2=1</p><p>　　y1=0 y2=0</p><p>　　(4)計算當量載荷P1、P2</p><p>　　根據(jù)課本P264表（14-12）取f P=1.5</p><p>　　根據(jù)課本P264（14-7）式得<

117、/p><p>　　P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×1129+0)=1693.5N</p><p>　　P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×1129+0)= 1693.5N</p><p><b>　　(5)軸承壽命計算</b></p><p>　　∵

118、P1=P2 故取P=1693.5N</p><p><b>　　∵深溝球軸承ε=3</b></p><p>　　根據(jù)手冊得6206型的Cr=19500N</p><p>　　由課本P264（14-5）式得</p><p>　　LH=106(ftCr/P)ε/60n</p><p>　　=106(

119、1×19500/1693.5)3/60X473.33=53713h>48000h </p><p><b>　　∴預期壽命足夠</b></p><p>　　3.4 凸輪的設計與計算</p><p>　　凸輪機構是使從動件作預期規(guī)律運動的高副機構,按封閉方式的不同可分為力封閉和形封閉兩類：靠彈簧力、從動件自重等外力使從動件與凸輪始

120、終保持接觸的凸輪機構,屬于力封閉類凸輪機構；靠凸輪(組)的幾何形狀來保持從動件和凸輪之間始終可靠接觸的凸輪機構屬于形封閉類凸輪機構,也稱幾何封閉凸輪機構,共軛凸輪機構就屬于此類.在一個共軛凸輪機構中,往往包含兩組(或兩組以上)完整的凸輪機構,其同類構件相互剛性聯(lián)接,兩凸輪分別控制同一從動件運動規(guī)律中的不同行程,其中剛性聯(lián)接的兩個凸輪稱為共軛凸輪。根據(jù)從動件的運動形式的不同,共軛凸輪機構又可分為往復直動從動件共軛凸輪機構、往復擺動從動件共

121、軛凸輪機構及步進分度轉動從動件共軛凸輪機構等。</p><p>　　在力封閉類凸輪機構中,必須設置回程彈簧或設計成溝槽凸輪,其設計較為簡單,機構沖擊較大,僅能用于要求不高的中、低速場合；而形封閉共軛凸輪機構是靠共軛凸輪的幾</p><p>　　何形狀實現(xiàn)從動件與凸輪的可靠接觸,因而可省去回程彈簧,減小接觸應力,提高傳動精度,從而較適于中、高速場合,因此各類共軛凸輪機構在自動化和半自動化機器

122、中有著十分廣泛的應用前景。然而由于共軛凸輪機構中參與嚙合的零件多、凸輪廓線存在條件較苛刻導致設計分析復雜,使其應用受到了一定限制.因此有必要研究出較為簡便的設計方法.共軛凸輪機構設計的核心任務是凸輪廓線的分析和求解。目前,對共軛凸輪機構的設計研究大多是采用傳統(tǒng)的直角坐標、極坐標法等 ,設計較為復雜。現(xiàn)在以平底直動從動件共軛凸輪機構的設計分析為例,提出一種復極矢量函數(shù)與速度瞬心法相結合的設計方法,并通過設計實例,結合Matlab進行共軛凸