機械畢業(yè)論文---毛皮沖孔機的設計

1、<p><b>　　毛皮沖孔機的設計</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　用毛皮制作的服裝以其保暖，舒適，高貴等特點備受人們的喜愛，若在服飾中加入藥材，可起到保健，治病的作用。天然皮革具有透氣性,這主要是通過皮板中的纖維間隙、毛細管和毛孔來透氣。毛皮帶有毛被,無毛孔,因而透氣性較差。要使藥力透過皮板充

2、分發(fā)揮藥效,就必須在皮板上開孔而又要保持毛被的美觀。本文探討了毛皮沖孔機的國內外研究進展、開發(fā)背景、市場需求，并對毛皮沖孔機在開發(fā)、設計、使用需求上的狀況進行了分析。明確了毛皮沖孔機的設計目的和設計意義，確定了設計理念和原則要求，在此基本上進行了毛皮沖孔機設計。通過對毛皮結構的分析，提出了“針刺熱熨”的沖孔方法，采用圓錐沖針沖刺和沖針熱熨擴孔，圓滿解決了在皮板上沖孔又不傷毛被的問題。通過槽輪和凸輪的運用，實現(xiàn)了機器的多工位運轉，大大提高

3、了在皮板上開孔的效率和質量。</p><p>　　在對各部分機械結構的多種方案進行比較基礎上，結合生產實際，給出沖孔機整體結構及各零件的設計。通過參數計算對沖孔機的主要零件進行選擇和校核，最后應用通過Catia軟件實現(xiàn)沖孔機的三維建模和裝配，通過AutoCAD軟件實現(xiàn)二維工程圖繪制。</p><p>　　簡言之，本文旨在設計一種能幫助企業(yè)提高生產效率，降低生產成本的新型毛皮沖孔機，不單是通

4、過傳統(tǒng)的二維設計圖紙，而是通過三維軟件Catia，將沖孔機形象生動地展現(xiàn)在人們面前。</p><p>　　關鍵詞：毛皮針刺、熱熨、結構設計、三維建模、二維工程圖</p><p>　　The design of fur punching machine</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>

5、　　People like clothing made of fur because it is warm , comfortable and noble.If we put medicinal materials into clothes,it can make a role in keeping health and curing disease.Natural leather have breathability and it b

6、reathe chiefly by fiber gap ,capillary and pore of dermatome .But pelage have bad breathability because of its fleece and having no pore. The article probes into the research progress at home and abroad,the development b

7、ackground and market requirement of the fur punching machine.I</p><p>　　Through the medium of analyses of pelt structural ,we present "acupuncture hot medicated compress" which is a punch method ad

8、opt taper opposition pin spurt and opposition pin hot medicated compress ream.this method completion solve the problem that is punch on the cutis plate without injuring its fleece. with the handle of grooved pulley and

9、cam, we realize the multiplex potential ran of the machine which greatly advance the efficiency and quality of tapping on the cutis plate.</p><p>　　incorporation produce practice, I gave out monolithic const

10、ruction and each partial designing of punching machine which based on the compare of manifold design of each several part of mechanical structure. I made option and check the major parts of the punching machine by calcul

11、ating the parameter. in the end, I use Catia realize three-d modeling and assembly of the punching machine, and I use Autocad realize two-dimensional engineering drawing.</p><p>　　In short, this article is f

12、or the purpose of designing one kind of new fur punch press to be able to help the company to enhance the production efficiency, reduces the production cost the.</p><p>　　KEY WORDS: pelt acupuncture, hot me

13、dicated compress, three-d modeling, two-dimensional engineering drawing</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　ABSTRACT2</p><p><

14、b>　　前言1</b></p><p><b>　　第一章緒論2</b></p><p>　　1.1 毛皮行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.1.1 行業(yè)現(xiàn)狀2</p><p>　　1.1.2 市場分析3</p><p>　　1.2 課題研究的意義5

15、</p><p>　　1.3 本章小結6</p><p>　　第二章 毛皮沖孔機的方案設計7</p><p>　　2.1 開孔方案及沖孔設計7</p><p>　　2.2 執(zhí)行機構設計8</p><p>　　2.2.1 圓錐沖頭直刺法8</p><p>　　2.2.2 圓盤回轉多工位

16、直刺沖孔機8</p><p>　　2.3 傳動系統(tǒng)運動方案設計9</p><p>　　2.3.1 蝸輪蝸桿傳動9</p><p>　　2.3.2 直齒輪傳動10</p><p>　　2.3.3 錐齒輪傳動10</p><p>　　2.3.4 槽輪傳動10</p><p>　　2.3.

17、5 凸輪傳動11</p><p>　　2.4 本章小結11</p><p>　　第三章 毛皮沖孔機的詳細設計計算7</p><p>　　3.1 傳動參數計算12</p><p>　　3.1.1 電動機的選擇12</p><p>　　3.1.2 動力運動參數計算12</p><p>　

18、　3.2 主要傳動零件計算13</p><p>　　3.2.1 蝸輪蝸桿計算14</p><p>　　3.2.2 直齒圓柱齒輪計算16</p><p>　　3.2.3 錐齒輪計算19</p><p>　　3.2.4 凸輪計算21</p><p>　　3.2.5 槽輪計算22</p><p

19、>　　3.3 軸的設計計算24</p><p>　　3.3.1 軸的選材及其許用應力24</p><p>　　3.3.2 軸的結構設計24</p><p>　　3.4 滾動軸承的選擇27</p><p>　　3.4.1 蝸桿軸的軸承選擇27</p><p>　　3.4.2 蝸輪軸的軸承選擇27<

20、/p><p>　　3.4.3 主軸的軸承選擇27</p><p>　　3.5 聯(lián)軸器的選擇和計算27</p><p>　　3.6 本章小結28</p><p>　　第四章 零件的三維建模和裝配29</p><p>　　4.1 三維建模軟件的介紹29</p><p>　　4.2 標準件

21、30</p><p>　　4.3 主要零件的三維建模31</p><p>　　4.3.1 錐齒輪的建模31</p><p>　　4.3.2 蝸輪蝸桿的建模34</p><p>　　4.4 零件的裝配36</p><p>　　4.5 本章小結36</p><p>　　第五章 毛皮沖

22、孔機的工程圖繪制37</p><p>　　5.1 工程圖繪制軟件的介紹37</p><p>　　5.2 工程圖繪制37</p><p>　　5.3 本章小結38</p><p><b>　　結束語39</b></p><p><b>　　參考文獻40</b>

23、</p><p><b>　　謝辭41</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著世界經濟的高速發(fā)展，和全球經濟一體化的加快，毛皮制品做為高檔消費品，其市場也在不斷的擴大。2008年作為一個充滿挑戰(zhàn)和機遇的奧運年，是我國皮革和毛皮業(yè)發(fā)展最好的時期。</p><p>

24、　　毛皮制品做為國際市場上素來的“軟黃金”，市場也隨著世界經濟的發(fā)展在不斷擴大。而且隨著醫(yī)學技術的提高和人們對自然、自身認識的深入，其發(fā)展方向也從以往單一的保暖功效型逐漸發(fā)展到現(xiàn)在“健康環(huán)?！毙?隨之而來的是毛皮加工工藝的不斷革新和改進。醫(yī)學技術的提高和人們對自然、自身的認識的深入，使醫(yī)療保健和健康生活的觀念也在不斷更新和發(fā)展，“健康環(huán)?！背蔀槊ぶ破返囊淮罅咙c，帶給我們全新的穿衣理念。但同時“健康環(huán)?！币沧屆ぶ破菲髽I(yè)對毛皮加工工藝有

25、了更新的要求和追求。</p><p>　　雖然毛皮行業(yè)在我國有悠久的歷史，但毛皮加工的工藝技術相對落后，自動化程度較低，與國外的先進技術相去甚遠。這也是制約我國毛皮行業(yè)開拓國際市場的一大因素之一。目前，國內的多數毛皮加工企業(yè)缺乏有效的加工設備和創(chuàng)新的加工工藝流程，致使其在市場競爭中缺乏優(yōu)勢，難以立足。</p><p>　　毛皮開孔做為毛皮加工工藝中重要的一部分，如果能設計一套自動沖孔機設備

26、，在提高在皮板上開孔的效率，保持其質量的同時又不妨礙其美觀程度，減少企業(yè)的勞動力成本，降低產品的報廢率，將會使企業(yè)在競爭激烈的國家市場上占據主動的優(yōu)勢。本課題的設計的MJ-01型毛皮沖孔機，主要針對皮板開孔問題，采用針刺熱熨的方法，實現(xiàn)了皮板開孔而不傷毛被，同時通過凸輪和槽輪機構，實現(xiàn)機器的多工位運轉，有效節(jié)約了資源，達到了較高水平的自動化水平，可大大提高企業(yè)的生產效率和加工質量，減少生產成本。</p><p>

27、<b>　　緒論</b></p><p>　　本課題來源于生產實踐，要求設計一種新型的毛皮沖孔機，針對毛皮針刺沖孔的特點進行分析與計算，結合毛皮針刺熱熨沖孔過程存在的問題，從傳動機構及整體結構上進行開發(fā)與設計，實現(xiàn)毛皮針刺熱熨沖孔的功能。在提高生產效率的前提上，實現(xiàn)結構的最優(yōu)化設計布局。</p><p>　　1.1 毛皮行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢</p>&

28、lt;p>　　1.1.1 行業(yè)現(xiàn)狀</p><p>　　毛皮制品是一種高檔的消費品，在國際市場素有“軟黃金”之稱。毛皮服裝有其他服裝不能比擬的優(yōu)點，不但給人帶來溫暖，更能帶來一種雍容華貴的氣質。隨著國家政策的鼓勵和扶持，野生動物人工繁殖技術日臻完善，養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴大。水貂、藍狐等毛皮動物，人工飼養(yǎng)可當年產仔、當年產皮，毛皮鞣制、染色、加工也形成了一大特色產業(yè)?！∷{狐、銀狐、水貂、貉、麝鼠、海貍鼠、灰鼠等毛皮

29、原料制成的服裝、服飾，柔軟、細膩、保暖性強。中國是毛皮服裝生產出口的大國，產品銷往加拿大、芬蘭、丹麥、美國、俄羅斯等20多個國家和地區(qū)。在國際市場上，用毛皮下腳料制成的胸花能賣到3美元～5美元，披肩、圍巾200美元～300美元，上衣最高能賣到2000美元。“中國制造”毛皮制品越來越受到國際市場的青睞。</p><p>　　皮業(yè)在我國有悠久的歷史，自古以來就是高檔消費品。但是，毛皮市場受國際經濟的影響很大，業(yè)內人士

30、必須認識和掌握這個規(guī)律。</p><p>　　過去，世界上的毛皮鞣制、染色加工廠多數位于傳統(tǒng)的毛皮業(yè)發(fā)達地區(qū)，如德國、意大利、西班牙、希臘、土耳其及前蘇聯(lián)等地區(qū)。隨著亞洲經濟的發(fā)展，特別是中國經濟的快速發(fā)展，現(xiàn)在全世界毛皮鞣制、染色加工業(yè)主要集中在中國，目前我國大約加工的制裘原料皮約占全世界的70%。國際市場毛皮鞣制、染色加工業(yè)近年進一步向中國轉移，目前除傳統(tǒng)的加工強國德國、意大利外，西班牙等國家的毛皮鞣制、染色

31、加工業(yè)也逐步向中國及其他發(fā)展中國家轉移。雖然2007年整個毛皮行業(yè)受國家產業(yè)政策、環(huán)保法規(guī)影響，發(fā)展極不平衡，但作為世界公認的裘皮革皮制品生產大國，我國的資源豐富，生毛皮、已鞣制毛皮、毛皮服裝及制品進出口貿易均成績斐然。</p><p>　　在剛剛過去的2007年，伴隨國際市場上原料皮短缺，勞動力價格上漲，以及對環(huán)境保護的要求日益嚴格等因素影響，世界皮革工業(yè)的分布狀況、產品結構和貿易環(huán)境都在發(fā)生變化。全行業(yè)從毛皮

32、動物養(yǎng)殖、毛皮鞣制染色加工、裘皮服裝、服飾、毛皮化工業(yè)、毛皮機械設備制造業(yè)等各個方面都出現(xiàn)了較大的調整、變化和發(fā)展。由于我國面臨能源、環(huán)境、國際收支平衡、人民幣匯率等問題，國家調整了產業(yè)政策，對高能耗、高污染行業(yè)實行限制，采取了取消和降低出口退稅等一系列措施，這都在很大程度上影響了裘皮革皮制品行業(yè)，使得去年國內的裘皮養(yǎng)殖、加工行業(yè)的發(fā)展顯得低迷。</p><p>　　挑戰(zhàn)的同時也是希望所在。一分為二地看待當前形勢

33、的時候，我們會發(fā)現(xiàn)這是一個前所未遇的機遇，目前仍然是我國皮革和毛皮業(yè)發(fā)展最好的時期。2008年是發(fā)展跨越年，我們將看到在這一年里行業(yè)進行規(guī)范和調整之后，步入新的發(fā)展時期。在這一年的開端，持續(xù)了30余年的中國國際裘皮革皮制品小交會，通過展會的橋梁和紐帶作用，服務于參展商和采購商，引導和推動行業(yè)健康發(fā)展。在2008這個充滿吉慶的年度里，迎來一個新的轉折是業(yè)內人士的共同愿望。</p><p>　　同時，2008年也是中

34、國的奧運年，“GoldenYear”就是知名裘皮企業(yè)分別以奧運五環(huán)的五種顏色綠、紅、藍、黑、黃為設計靈感，為高貴的裘皮服裝賦予奧運的色彩，將中國人對奧運的企盼展現(xiàn)給世界，為觀眾獻上了一臺超越想象的視覺盛宴。中國的裘皮行業(yè)已整裝待發(fā)，準備迎接2008的中國“黃金年”。</p><p>　　1.1.2 市場分析</p><p>　　2007年，中國皮革行業(yè)繼續(xù)保持發(fā)展態(tài)勢，但增長速度明顯回落。

35、 </p><p>　　2007年上半年全部國有企業(yè)及年銷售收入500萬元人民幣以上的非國有皮革、毛皮及制品企業(yè)工業(yè)總產值同比增長20%，增幅比上年同期回落7%。輕革產量1.3億平方米，同比增長6.2%，增幅比上年同期回落13.8%；皮鞋6.8億雙，同比增長12.9%，增幅比上年同期回落3%；皮革服裝903萬件，同比下降10.8%（上年同期為增長18%）；皮包8億只，同比增長36.8%，增幅比上年同期上升35.4

36、%；毛皮服裝28萬件，同比下降8.2%。</p><p>　　皮革工業(yè)主要商品及鞋類商品進出口仍保持增長，但出口增幅明顯回落。</p><p>　　表1-2 2007年1-5月份皮革工業(yè)主要商品出口量值表 金額單位：千美元</p><p>　　據海關統(tǒng)計，全國皮革工業(yè)主要商品出口同比增長6.9%，增幅比上年同期回落7.1%；旅行

37、用品及箱包出口21.7億美元，同比增長23.8%；皮革服裝出口金額1.8億美元，同比下降46.5%；毛皮服裝出口2,514萬美元，同比下降78.4%；成品革出口2萬噸，同比下降22.9%，出口金額2.8億美元，同比下降15.1%。</p><p>　　鞋類商品出口20.6億雙，同比增長11.6%，比上年同期增長幅度回落2.2%；出口金額54.5億美元，同比增長15.8%，比上年同期增長幅度回落3.1%。其中，皮面

38、皮鞋出口3.3億雙，同比下降0.5%，出口金額20.5億美元，同比增長7.8%。</p><p>　　表1-2 2007年1-5月份皮革工業(yè)主要商品進口量值表 金額單位：千美元</p><p>　　2007年1-3月，皮機、靴鞋零件進口下降，皮革服裝、皮面皮革、箱包等皮革制品進口繼續(xù)大幅度增長。</p><p>　　全國皮革工業(yè)主要商品

39、進口金額同比增長17.2%，增幅較上年同期上升0.9%；生皮（毛皮除外）進口23.3萬噸，同比增長9%，進口金額3.7億美元，同比增長22.1%；成品革進口6.6萬噸，同比下降6%，進口金額為6.6億美元，同比增長6.8%；旅行用品及箱包進口6,957萬美元，同比增長31.8%；皮革服裝進口1.4萬件，同比增長104.7%，進口金額251萬美元，同比增長93.2%；毛皮服裝進口22萬美元，同比下降45.1%。</p>&l

40、t;p>　　進口的持續(xù)增加，反映出我國市場對國外優(yōu)質產品的強勁需求，也反映出中國市場的開放度不斷增加。</p><p>　　1.2 課題研究的意義</p><p>　　目前，毛皮服飾從傳統(tǒng)的保暖為主的功能走向了裝飾為主的潮流，使用范圍在不斷擴大，除了傳統(tǒng)的全部用毛皮制作的服裝外，毛皮與各種面料結合制作的時尚服裝也占較大比例，此外毛皮也進入各種服飾以及家庭裝飾品的使用范疇，這將有望使

41、毛皮產品由單一的冬季市場走向全年的市場，同時也會由寒冷地區(qū)走向更廣闊的時尚城市。毛皮產品會隨著時尚的潮流不斷擴大它的市場。</p><p>　　而且隨著醫(yī)學技術的提高及人們對自然、自身認識的深入，醫(yī)療保健和健康生活的觀念也在不斷更新和發(fā)展，“健康環(huán)保”成為休閑服以及內衣系列中的一大亮點，帶給我們全新的穿衣理念。</p><p>　　如圖1所示的護肩、護兜、護膝等產品，由一塊毛皮1和襯布2以

42、及放置在二者之間的藥袋3組成，其中毛皮塊形狀可裁制成圓形、方形、三角形等等。使用時，毛被貼身，這樣既達到保暖御寒的目的，同時通過藥效防病治病達到保健之目的。很顯然，要發(fā)揮最大藥效，藥力必須穿透皮板和毛被，才能被人體吸收。</p><p>　　圖1-1 放置藥袋的制品</p><p>　　眾所周知，天然皮革具有透氣性，這主要是通過皮板中的纖維間隙、毛細管和毛孔來透氣。毛皮帶有毛被，無毛孔，因

43、而透氣性較差。那么，要使藥力透過皮板充分發(fā)揮藥效，就必須在皮板上開孔而又要保持毛被的美觀。</p><p>　　隨著我國毛皮加工市場的不斷擴大，對毛皮加工的品質和要求也不斷的提高，如何能夠提高在皮板上開孔的效率，在保持其質量的同時又不妨礙其美觀程度，一直是各大毛皮加工廠商努力研究和追求的。</p><p><b>　　1.3 本章小結</b></p>

44、<p>　　隨著毛皮制品市場的不斷擴大，毛皮的加工工藝也在不斷改進，由過去的手工型漸漸轉變?yōu)闄C器自動型。毛皮開孔工藝做為毛皮加工中重要的一部分，如何在解決毛皮上開孔而不傷毛被的問題的同時提高開孔的效率和開孔的質量，這就是本課題所要研究的。</p><p><b>　　毛皮沖孔機方案設計</b></p><p>　　2.1 開孔方案及沖針設計</p>

45、;<p>　　毛皮沖孔機的設計主要參數：</p><p>　　（1）生產率為1200件/小時；</p><p>　?。?）產品結構的直徑為200mm；</p><p>　?。?）空間距15mm，孔徑2mm；</p><p>　?。?）電熱功率500～2000W。</p><p>　　在皮板上開孔，可采用三

46、種方法:(l)在毛皮蹂制前或鞭制過程中，通過特殊的化學處理，使皮板疏松形成縫隙；(2)蹂制后，采用化學腐蝕法開孔；(3)機械法沖孔。方法(1)目前在生產工藝上還無法解決。方法(2)的加工時間長，工藝操作難度較大，而且容易破壞皮板傷及毛被。機械法是最常用的板料沖孔法,簡單易行。</p><p>　　采用機械法在毛皮皮板上沖孔,必須考慮毛皮皮板材料的結構特殊性和產品的功能要求:(1)從產品的要求來看,開孔的目的是使藥

47、力能 透過皮板充分發(fā)揮藥效，因此，孔徑應小而密布?？讖?mm以下,孔間距15mm左右；(2)毛皮皮板是一種具有彈性的纖維體，若在皮板上沖出直徑2mm以下的小孔，則因皮板纖維自然收縮復原，小孔眼就會消失。若沖掉一塊直徑較大的皮板(帶毛)，則破壞了毛被而影響美觀。同時還需要考慮不同毛皮皮板厚度、硬度、毛被密度等的差異,沖出符合產品功能要求的孔。</p><p>　　綜上分析可知,滿足要求的孔的理想形狀應為圓錐形，據此

48、，我設計了3種沖頭(如圖2－1所示)進行對比試沖。圖中(a)為圓柱底刃沖頭，用其沖孔后，破壞了毛被。(b)為圓錐沖頭，用其沖孔后基本不傷毛被，但沖頭退出皮板后，皮板纖維即收縮復原，小孔眼消失。(c)為圓錐軸向刃沖頭，在沖孔時可將皮板剪開,結果比用圓錐沖頭稍好，但效果仍不理想，同時，這種沖頭的制造也比較困難。</p><p><b>　　圖2－1 沖頭</b></p><p

49、>　　皮板是一種纖維交織材料,在一定溫度下,纖維燒灼而碳化。圓錐沖頭熱熨法就是根據此機理，把沖頭(針)加熱,然后刺穿皮板，熱熨擴孔，圓滿地解決了在皮板上沖孔又不傷毛被的問題。</p><p>　　2.2 機器結構設計</p><p>　　2.2.1 圓錐沖頭直刺法</p><p>　　如圖2－2所示，主要由上壓腳1、針孔板2、加熱器3、沖頭4、針盤5等組成，沖

50、頭4頭部置于加熱器3中。工作時，將毛皮肉面朝下鋪放在針孔板2上，降下壓腳1壓住皮板。針盤5由驅動裝置驅動由下向上運動，其上安裝的沖頭（已熱）刺入皮板，稍停頓，熱熨擴孔。</p><p>　　圖2－2 圓錐沖頭直刺熱熨開孔</p><p>　　2.2.2 圓盤回轉多工位直刺沖孔機</p><p>　　如圖2－3所示，主要由上壓腳裝置1、六工位轉盤2（安裝針孔板）、針盤

51、裝置3、機架11（安裝加熱器）和傳動裝置等組成。電動機7通過一對圓柱齒輪6，使得主軸5轉動。主軸安裝的凸輪4（4’）驅動針盤裝置3上下往復運動；兩套壓腳裝置1與支承芯軸13組成挑擔式結構，由主軸上安裝的凸輪8驅動；六工位轉盤2同槽輪機構10通過套筒12驅動間歇轉位。</p><p><b>　　圖2－3方案草圖</b></p><p>　　安裝在轉盤上的針孔板按照待沖

52、孔產品的要求（孔徑、孔間距等）加工制作。六工位轉盤上的六個工位分成兩組，如圖2－4所示。其中1和4工位為放料工位，2和5工位為沖孔工位，3和6工位為取料工位。工作時，把兩塊毛皮毛被朝上分別放在1、4工位的針孔上，轉盤帶著針孔板轉位到2（5）工位進行沖孔，沖孔結束后，轉盤轉位到3（6）工位，取出毛皮。這樣，機器啟動后，即可依次循環(huán)自動完成沖孔工作。</p><p>　　圖2－4 六工位圓盤</p>&

53、lt;p>　　2. 3 傳動系統(tǒng)運動方案設計</p><p>　　考慮到機器體積不大，但是傳動比要求大，故綜合蝸輪蝸桿和齒輪傳動的特點，采用蝸輪蝸桿-齒輪二級傳動。</p><p>　　2.3.1 蝸輪蝸桿傳動</p><p>　　如圖2－5所示，蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，常用于軸交錯角為90°的兩軸間傳遞運動和動力。一般蝸桿為主動件，作減速運動。蝸

54、桿傳動的振動、沖擊和噪聲均很小，工作較平穩(wěn)，能以單級傳動獲得較大的傳動比，結構緊湊，可以自鎖。故使用蝸桿傳動作為第一級傳動。其中阿基米德圓柱蝸桿加工方便，應用較廣泛，用于頭數較少、載荷較小、轉速較低或不太重要的傳動。故選用普通圓柱蝸桿傳動。</p><p>　　圖2－5 蝸輪蝸桿傳動</p><p>　　2.3.2 直齒輪傳動</p><p>　　如圖2－6所示，漸

55、開線圓柱齒輪的傳動速度和功率范圍很大，傳動效率高，一對齒輪可達0.98-0.995，對中心距的敏感性小，互換性好，裝配和維修方便，可以進行變位切削及各種修行、修緣，從而提高傳動質量，易于進行精密加工，是齒輪傳動中應用最廣泛的傳動。故選用漸開線圓柱齒輪作為第二級傳動。</p><p>　　圖2－6 直齒輪傳動</p><p>　　2.3.3 錐齒輪傳動</p><p>

56、;　　如圖2－7所示，因工作軸轉速均為10r/min，故傳動比為1，考慮到裝配問題，采用圓錐齒輪傳動。圓錐齒輪用于相交兩軸之間的傳動，其中應用最廣泛的是兩軸交角為90°直齒圓錐齒輪，它比曲線齒錐齒輪的軸向力小，制造也比曲線齒錐齒輪容易。故采用直齒錐圓柱齒輪傳動。</p><p>　　圖2－7 錐齒輪傳動</p><p>　　2.3.4 槽輪傳動</p><p&

57、gt;　　設計要求生產率Q=1200件/小時，故采用槽輪機構這一間歇運動機構，提高生產效率，實現(xiàn)毛皮的放置，開孔，提取循環(huán)。如圖2－8所示，槽輪機構由具有徑向槽的槽輪、帶有圓銷A的撥盤和機架組成。當撥盤作等速連續(xù)轉動時，驅使槽輪作時轉時停的間隙運動。撥盤上的圓銷A尚未進入槽輪的徑向槽時，由于槽輪的內凹鎖止弧被撥盤的外凸圓弧卡住，故槽輪靜止不動。</p><p>　　圖2－8 外槽輪機構</p>&l

58、t;p>　　槽輪機構結構簡單、工作可靠，在設計合理的情況下，撥銷進入和退出嚙合時槽輪的運動較平穩(wěn)。采用外槽輪機構，撥盤與槽輪轉向相反。</p><p>　　2.3.5 凸輪傳動</p><p>　　凸輪機構作為一種常用機構，兼有傳動、導向和控制功能，在自動化和半自動化機械中應用非常廣泛。故針盤裝置采用平底直動從動件盤狀凸輪機構驅動，考慮到機器工作速度比較低，所以從動件運動規(guī)律采用比較

59、簡單的等速運動規(guī)律，如圖2－9所示。</p><p><b>　　圖2－9 凸輪機構</b></p><p><b>　　2.4 本章小結</b></p><p>　　本章主要進行毛皮沖孔機方案設計。提出了3種開孔方案即毛皮鞣制前化學處理，鞣制后化學腐蝕及機械法沖孔，選取機械法，運用普遍，簡單易行。進行了沖針設計，考慮到藥

60、效的發(fā)揮，皮板厚度、硬度、毛被密度等因素，設計成圓錐沖頭，考慮到皮板纖維能夠收縮復原，可將針頭加熱，然后刺穿皮板，熱熨擴孔，圓滿解決了在皮板上沖孔又不傷毛被的問題。確定了傳動系統(tǒng)運動方案，考慮到機器體積不大，但傳動比要求大，綜合蝸輪蝸桿和齒輪傳動的優(yōu)缺點，采用蝸輪蝸桿-齒輪二級傳動系統(tǒng)。進行主要工作機構設計，考慮到工作率要求，及毛皮的放置、針熨和提取，采用槽輪機構這一間歇機構，簡單易行。結合上述已設計方案，確定了圓盤回轉多工位直刺沖孔機

61、。</p><p>　　毛皮沖孔機結構設計計算</p><p>　　3.1 傳動參數計算</p><p>　　3.1.1 電動機的選擇</p><p>　　根據工作載荷，工作要求和工作環(huán)境等條件，選用Y系列封閉式三相交流異步電動機，主軸的功率PW=0.75kW。</p><p>　　查閱各傳動部分效率：</p&g

62、t;<p>　　聯(lián)軸器：η1=0.99</p><p>　　蝸桿傳動：η2=0.75</p><p>　　齒輪傳動：η3=0.97</p><p>　　滾動軸承：η4=0.99</p><p>　　錐齒輪傳動:η5=0.95</p><p>　　總效率計算所需電動機功率：η總=η1η2η3η43</

63、p><p><b>　　=0.6988</b></p><p>　　計算所需電動機功率：Pd=Pw/η總=1.0733KW</p><p>　　查《機械設計課程設計》得額定功率Pcd=1.1KW</p><p>　　電動機選用Y90L-6 n滿=910（r/min）</p><p>　　3.1.2

64、動力運動參數計算</p><p>　　傳動裝置的運動和動力參數，主要是各軸的轉速、功率和轉矩，這些是進行傳動件設計計算極為重要的依據。</p><p>　　根據設計要求，工作軸的轉速n=10（r/min）,傳動比i總=n滿/n=91，取</p><p>　　i蝸桿=31，則i齒輪=2.94。</p><p>　　表3－1 動力運動參數列表&l

65、t;/p><p>　　3.2 主要傳動零件計算</p><p>　　沖孔機的傳動裝置包含很多機件，如蝸輪蝸桿、齒輪、凸輪、槽輪、軸及各種緊固件、軸承、聯(lián)軸器等多種機件。這些機件的材料和具體的結構、尺寸并不能從運動簡圖里反映出來，而必須通過強度或剛度等工作能力計算和機構設計來確定。</p><p>　　各傳動件的具體設計計算方法按機械設計教材，且應注意以下一些問題：<

66、;/p><p>　?。?）要確定各傳動件與其他機件的裝配或協(xié)調關系。</p><p>　　（2）傳動系統(tǒng)中如有變換運動形式的機構，如連桿、凸輪等，應先設計計算其運動尺寸。</p><p>　?。?）注意材料選擇應與設計計算方法、機件工作條件、毛坯制造方法等情況相適應，材料的種類應盡可能少。</p><p>　?。?）根據具體設計要求，合理選擇參數

67、。</p><p>　　（5）傳動件的主要參數確定后，其結構尺寸有些應按幾何關系公式計算，如齒輪和蝸輪的齒頂圓、齒根圓直徑；有些則是按經驗公式或數據來確定，如蝸輪最大直徑和寬度、蝸桿螺旋長度。</p><p>　　（6）要正確處理設計計算的尺寸數據。有些數據應標準化，如齒輪和蝸輪的模數；有些尺寸需圓整。如輪緣內徑等，以便于制造和測量；有些幾何尺寸則必須求出其精確值，如齒輪傳動的節(jié)圓、分度圓

68、等。此外，有些尺寸必須彼此協(xié)調，如齒輪傳動中心距必須等于相嚙合齒輪的節(jié)圓半徑之和。</p><p>　　3.2.1 蝸輪蝸桿計算</p><p>　?。?）選擇蝸桿傳動類型</p><p>　　根據GB/T10085-1988的推薦，采用阿基米德蝸桿(ZA型)</p><p><b>　?。?）選擇材料</b></

69、p><p>　　考慮到蝸桿傳動功率不大，速度中等，選用45鋼表面淬火，硬度為45-55HRC，蝸輪選用ZCuSn10P1,為節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用青銅制造，輪芯用灰鑄鐵HT200制造。</p><p>　?。?）按齒面解除疲勞強度進行設計</p><p>　　根據蝸輪傳動的設計準則，先按齒面解除疲勞強度進行設計，再校核齒根彎曲疲勞強度。</p><

70、;p><b>　　傳動中心距：</b></p><p>　　作用在蝸輪上的轉矩=259.33N·m</p><p><b>　　確定載荷系數K</b></p><p><b>　　K=KAKβKν</b></p><p>　　應工作載荷較穩(wěn)定，轉速不高且沖擊不大

71、，故</p><p>　　齒向載荷分布系數Kβ，蝸桿傳動在平穩(wěn)載荷下工作，載荷分布不均現(xiàn)象將由于工作表面良好的磨合而得到改善，取Kβ=1；</p><p>　　據《機械設計》表11—5，選取使用系數KA=1.15；</p><p>　　因為蝸輪圓周速度V＜3m/s，取動載系數Kν=1.05</p><p>　　K=KAKβKν=1.2075≈

72、1.21</p><p>　　確定彈性影響系數ZE</p><p>　　選用鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿配對，故取</p><p>　　ZE=160MPa1/2</p><p><b>　　確定接觸系數Zp</b></p><p>　　取蝸桿分度圓直徑和傳動中心距a比值d1/a=0.4,得（《機械設計》

73、 圖11-18）Zp=2.72</p><p>　　確定許用接觸應力[σH]</p><p>　　據蝸輪材料鑄錫磷青銅，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞45HRC，可得（《機械設計》表11-7）蝸輪基本許用應力[σH]´=268MPa</p><p>　　應力循環(huán)次數N=60jn2Lh</p><p>　　蝸輪轉速n2=29.35r/

74、min</p><p>　　工作壽命Lh=108000h</p><p>　　蝸輪每轉一轉，每個輪齒嚙合的次數為j=1。</p><p>　　所以應力循環(huán)次數N=60jn2Lh=60x1x29.35x108000=1.90188x108</p><p><b>　　壽命系數</b></p><p>

75、;　　則[σH]=kHN[σH]´=185.45MPa</p><p><b>　　計算中心距</b></p><p>　　可選取中心距為125mm（《機械設計》表11-2），從表11-2中取模數m=6.3，蝸桿分度圓直徑d1=63mm,此時d1/a=63/125=0.504，則Zp´=2.6<Zp，因此以上計算可用。</p>

76、<p>　?。?）確定蝸桿和蝸輪主參數和幾何尺寸</p><p>　　齒頂高系數ha*=1,頂隙系數c*=0.2,壓力角σn=20°,模數m=6.3。</p><p><b>　　蝸桿：</b></p><p>　　軸向齒距Pa=mπ=19.782mm</p><p><b>　　直徑系數q

77、=10</b></p><p>　　分度圓直徑d1=63mm</p><p>　　齒頂圓直徑da1=m(q+2)=75.6mm</p><p>　　齒根圓直徑df1=m(q-2.4)=47.88mm</p><p>　　分度圓導程角r=5°42′38″</p><p>　　蝸桿軸向齒厚Sa=1/2

78、πm=9.896mm</p><p>　　蝸桿齒寬b≥（10.5+Z1）m=72.45mm</p><p><b>　　蝸輪：</b></p><p>　　蝸輪齒數Z2=31 變位系數X2=-0.6587</p><p>　　蝸輪分度圓直徑d2=mZ2=195.3mm</p><p>　　蝸輪喉

79、圓直徑da2=m(Z2+2)=207.9mm</p><p>　　蝸輪齒根圓直徑df2=m(Z2-2.4)=180.18mm</p><p>　　蝸輪咽喉母圓半徑rg2=a-1/2da2=125-0.5x207.9=21.05mm</p><p>　　蝸輪寬度B≤0.75da1=56.7mm</p><p>　?。?）校核齒根彎曲疲勞強度&l

80、t;/p><p><b>　　當量齒數</b></p><p>　　根據x2=-0.6587 ZV2=31.187</p><p>　　查表11-19得齒形系數YFa2=3.35</p><p><b>　　螺旋角系數</b></p><p>　　計算彎曲應力σF=19.8

81、96MPa</p><p>　　許用彎曲應力[σF]=[σF]´KFN</p><p>　　據表11-8查得鑄錫磷青銅制造的蝸輪的基本許用彎曲應力[σF]´=56MPa</p><p><b>　　壽命系數</b></p><p>　　[σF]=[σF]´KFN=56x0.55816=31.

82、26MPa</p><p>　　故有σF≤[σF]，所以彎曲強度滿足。</p><p>　　3.2.2 直齒圓柱齒輪計算</p><p>　?。?）選定齒輪類型、精度等級、材料及初設齒數</p><p>　　按傳動方案設定，選用直齒圓柱齒輪傳動。</p><p>　　傳動為一般工作機器，速度不高，選用7級精度（GB-1

83、0095-88）。</p><p>　　材料選用。選擇小齒輪材料為HT300，硬度為250HBS，大齒輪材料為HT300，硬度為200HBS。</p><p>　　初定小齒輪齒數Z1=25，大齒輪齒數=Z2Xi2=25x2.94=73.5,圓整為74。</p><p>　?。?）按齒面接觸強度設計</p><p>　　試選載荷系數Kt=1.3

84、</p><p>　　選取齒寬系數（表10-7）φd=1</p><p>　　查得(表10-6)材料彈性系數ZE=143.7MPa1/2</p><p>　　查得（10-21b）</p><p>　　小齒輪的接觸疲勞強度極限σlim1=400MPa</p><p>　　大齒輪的接觸疲勞強度極限σlim2=342MPa&

85、lt;/p><p>　　計算接觸疲勞許用應力[σH]=KHNσlim/S</p><p><b>　　計算應力循環(huán)次數</b></p><p>　　N1=60njL=60X29.35X1X(300X15X2X8)=126.792X106</p><p>　　N2=N1/i=43.127X106</p><

86、p>　　查得（圖10-19）接觸疲勞壽命系數</p><p>　　KHN1=1.0，KHN2=1.05</p><p>　　計算接觸疲勞許用應力</p><p>　　取失效率為1%，安全系數S=1</p><p>　　[σH1]=KHN1σlim1/S=400Mpa</p><p>　　[σH2]=KHN2σli

87、m2/S=359.1Mpa</p><p>　　按齒面接觸強度設計小齒輪分度圓直徑，帶入[σH]較小值：</p><p><b>　　=96.671mm</b></p><p><b>　　核算載荷系數K</b></p><p>　　K=KAKVKαKβ</p><p>　　

88、查閱《機械設計》，確定：</p><p>　　原動機為電動機且傳動較為平穩(wěn)，選（表10—2）KA=1；</p><p>　　計算圓周速度v=4.606m/s，查得KV=1.11（圖10-8）；</p><p>　　直齒輪，故選Kα=1</p><p>　　Φd=1.0,軟齒面7級精度非對稱布置，選Kβ=1.436（表10-4）</p&g

89、t;<p>　　故K=1×1.11×1×1.436=1.594</p><p>　　校正分度圓直徑值 </p><p>　　=103.47mm </p><p><b>　　計算模數</b></p><p>　　m=d1/Z1=103.47/25=

90、4.14 </p><p>　　（3）按齒根彎曲強度設計</p><p>　　計算彎曲疲勞許用應力</p><p>　　查得(圖10-20a)彎曲疲勞強度極限</p><p>　　σFE1=175MPa σFE2=160MPa</p><p>　　查得(圖10-18),彎曲疲勞壽命系

91、數</p><p>　　KFN1=1.0,KFN2=1.05</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數S=1.4</p><p>　　[σF]=KFNσFE/S</p><p>　　則[σF1]=125MPa，[σF2]=120MPa</p><p>　　計算載荷系數K=KAKVKαKβ</p><p

92、>　　查得KA=1，KV=1.05</p><p>　　直齒輪，故選KFα=1</p><p>　　選KFβ=1.35（表10-4）</p><p>　　K=1×1.05×1×1.35=1.418</p><p>　　查得齒形系數和應力校正系數(表10-5)</p><p>　　YF

93、a1=2.62,YSa1=1.59, YFa2=2.232,YSa2=1.758</p><p><b>　　計算比較大、小齒輪</b></p><p>　　YFa1YSa1/[σF1]=2.62X1.59/125=0.0333264</p><p>　　YFa2YSa2/[σF2]=2.232X1.758/120=0.0326988<

94、/p><p><b>　　小齒輪數值較大</b></p><p><b>　　按齒根彎曲強度設計</b></p><p><b>　　=3.53mm</b></p><p>　　對比計算結果,由齒面接觸疲勞強度計算的模數m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數,由于齒輪模數m的大小主要取

95、決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑有關,可取由彎曲強度算得的模數3.53,并就近圓整為標準值m=4mm,并取由接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=96.67mm,算出小齒輪齒數Z1=d1/m=24.17，取25，Z2=Z1Xi=25x2.94=73.5≈74。</p><p><b>　　校核傳動比誤差:</b></p><p

96、>　　ε=｜i-i0｜/i×100%=|2.94-74/25|/2.94×100%=0.480%≤5%</p><p>　　這樣,既滿足齒面接觸疲勞強度同時也滿足齒根彎曲疲勞強度。</p><p><b>　?。?）其他尺寸確定</b></p><p>　　d1=mZ1=4×25=100mm</p>

97、;<p>　　d2=mZ2=4×74=296mm</p><p>　　齒頂高：ha1=ha2=ha*m=4mm</p><p>　　齒根高：hf1=hf2=m(ha*+c*)=5mm</p><p>　　中心距：a=(d1+d2)/2=198mm</p><p>　　齒輪寬度：b=φdd1=1×100=100

98、mm </p><p>　　取B1=105mm B2=100mm</p><p>　　齒厚：S=mπ/2=6.28mm</p><p>　　圖3－1 直齒圓柱齒輪的零件圖</p><p>　　3.2.3 錐齒輪的計算</p><p>　　（1）選定齒輪類型、精度等級、材料及初設齒數</p><p

99、>　　按傳動方案設定，選用直齒錐圓柱齒輪傳動。(GB/T 12369-1990)</p><p>　　傳動為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度。</p><p>　　材料選用。齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS。</p><p>　　初定齒輪齒數Z1=30，大齒輪齒數Z2=Z1Xi3=30</p><p>　?。?）按齒面

100、接觸強度設計</p><p>　　試選載荷系數Kt=1.0</p><p>　　選取常用齒寬系數φR=1/3</p><p>　　查得(表10-6)材料彈性系數ZE=189.8MPa1/2</p><p>　　查得（10-21d）齒輪的接觸疲勞強度極限σlim=550MPa.</p><p>　　計算接觸疲勞許用應力&

101、lt;/p><p>　　[σH]=KHNσlim/S </p><p><b>　　計算應力循環(huán)次數</b></p><p>　　N=60njL=4.31136X107</p><p>　　查得（圖10-19）接觸疲勞壽命系數KHN1=1.00</p><p>　　計算接觸疲勞許用應

102、力</p><p>　　取失效率為1%，安全系數S=1</p><p>　　[σH]=KHNσlim/S=550Mpa</p><p>　　按齒面接觸強度設計齒輪分度圓直徑：</p><p>　　=234.19mm </p><p>　　核算載荷系數K=KAKVKαKβ</p><

103、p>　　查閱《機械設計》，確定：</p><p>　　原動機為電動機且傳動較為平穩(wěn)，選（表10—2）KA=1</p><p>　　計算圓周速度v=0.3599m/s，查得KV=1.08（圖10-8）</p><p>　　直齒輪，故選Kα=1</p><p>　　選KHβbe=1.1（表10-9）,Kβ=1.5KHβbe=1.65<

104、/p><p>　　故K=1×1.08×1×1.65=1.782</p><p><b>　　校正分度圓直徑值</b></p><p><b>　　=253.75mm</b></p><p><b>　　計算模數</b></p><p

105、>　　m=d1/Z1=8.46</p><p>　　查得《機械設計基礎》圓整為標準值m=8</p><p>　?。?）校核齒根彎曲強度</p><p>　　計算彎曲疲勞許用應力</p><p>　　查得(圖10-20c)彎曲疲勞強度極限</p><p>　　σFE=380MPa</p><p&

106、gt;　　N1=N2=4.31136X107</p><p>　　查得(圖10-18),彎曲疲勞壽命系數</p><p><b>　　KFN=0.97</b></p><p>　　取彎曲疲勞安全系數S=1.4</p><p>　　[σF]=KFNσFE/S=263.2857MPa</p><p>

107、　　計算載荷系數K=KAKVKαKβ</p><p><b>　　取KA=1</b></p><p><b>　　查得KV=1.08</b></p><p>　　直齒輪，故選Kα=1</p><p><b>　　選Kβ=1.65</b></p><p>

108、　　故K=1×1.08×1×1.65=1.782</p><p><b>　　計算當量齒數ZV</b></p><p>　　Cotσ1=tanσ2=u=1</p><p>　　故σ1=σ2=45°</p><p>　　ZV=Z/cosσ=42.43</p><p

109、>　　查得齒形系數和應力校正系數(表10-5)</p><p>　　YFa=2.33 YSa=1.692</p><p>　　=7162.5N </p><p>　　R=d1/2=179.43mm</p><p>　　b=RφR=59.81mm</p><p><b>　　校核齒根彎曲強度</

110、b></p><p>　　=126.196≤[σF]</p><p>　　即滿足齒根彎曲疲勞強度</p><p><b>　　（4）其它尺寸確定</b></p><p>　　ha*=1，c*=0.2</p><p>　　分度圓直徑d1=d2=mZ1=240mm</p><

111、p>　　錐距R=d1/2=169.71mm</p><p>　　齒頂高：ha1=ha2=ha*m=8mm</p><p>　　齒根高：hf1=hf2=m(ha*+c*)=9.6mm</p><p>　　齒輪寬度：b=RφR=56.57mm</p><p><b>　　取B=60mm</b></p>&

112、lt;p><b>　　3.2.4凸輪計算</b></p><p>　?。?）凸輪機構類型：</p><p>　　凸輪機構型式：平面盤形凸輪機構</p><p>　　從動件運動形式：直動</p><p>　　從動件類型：平底從動件</p><p>　　如圖3－2所示，多數平底與其速度方向垂直，

113、因此受力情況好，傳動效率高，與凸輪接觸面間易形成鍥形油膜，易潤滑，結構維護簡單、體積小，重量輕，但不能與內凹或直線輪廓工作，且平底不能太長。</p><p>　　凸輪的封閉方式：力封閉 </p><p>　　利用彈簧力、從動件自重等外力使從動件與凸輪始終保持接觸。</p><p>　　圖3－2 平面盤形凸輪機構</p&

114、gt;<p>　?。?）從動件運動規(guī)律</p><p>　　考慮機器工作速度比較低，所以，從動件運動規(guī)律采用比較簡單的等速運動規(guī)律。針盤凸輪(圖2-4中件4、4′)輪廓角分配計算如下：　　工作循環(huán)時間T=6s，其中：升程時間Tk=1s，回程時間=Td1s，工作停留時間Ts=2s，初始位置停留時間To=2s， 凸輪升程角k=360°×1/6=60°，凸輪回程角d=60&

115、#176;，凸輪遠休止角s=360°×2/6=120°，凸輪近休止角o=360°×2/6=120°。</p><p>　　凸輪轉向：逆時針方向</p><p>　　凸輪轉速n=10r/min</p><p>　　上壓腳裝置采用幾何封閉直動從動件凸輪機構驅動，凸輪運動參數和針盤凸輪相同，但安裝相位角超前180

116、°。</p><p><b>　?。?）凸輪材料</b></p><p>　　凸輪工作條件：低速輕載</p><p><b>　　凸輪材料：45</b></p><p>　　從動件接觸端材料：45</p><p>　　凸輪轉速n=10r/min</p>

117、<p>　　針盤沖程采用絲杠螺母進行調節(jié)，上壓腳采用彈簧浮動式結構以及相應的控制裝置，以適應不同毛皮皮板的結構、性能及毛被密度等的差異，并保證沖頭的使用壽命。</p><p>　　3.2.5 槽輪計算</p><p>　?。?）槽輪機構的類型</p><p>　　如圖3－3所示，采用外槽輪機構，撥盤與槽輪的轉向相反。</p><p&g

118、t;　　圖3－3 外槽輪機構</p><p>　?。?）槽輪槽數Z和圓銷數K的選擇</p><p>　　2-11所示外槽輪機構中，為了避免圓銷與外徑向槽發(fā)生沖擊，圓銷進入徑向槽或自徑向槽脫出時，徑向槽的中心線應與圓銷速度方向一致，得圓銷從進槽到出槽的轉角2j1與槽輪相應轉過的角度2j2的關系為：</p><p><b>　　2φ1+2φ2=π</b&

119、gt;</p><p>　　槽輪轉角與槽數z的關系為: 2φ2=2π/Z</p><p>　　兩式聯(lián)立得: 2φ1=π-2φ2=π-2π/Z</p><p>　　對于單圓銷的外槽輪機構，撥盤轉一周的時間為一個工作循環(huán)的時間，用T表示，設一個工作循環(huán)中槽輪的運動時間為tm，定義τ=tm/T,τ稱為槽輪機構運動系數。要實現(xiàn)間歇運動，機構滿足：0<τ<1。由于