畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 Microsoft Word 文檔

1、中國礦業(yè)大學(xué)（北京）成人高等教育09級(jí)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)1 前言沖壓作為一門古老而又年輕的制造技術(shù)，幾乎滲透到國民經(jīng)濟(jì)的每一個(gè)部門。在許多發(fā)達(dá)國家，從作為支柱產(chǎn)業(yè)之一的汽車制造業(yè)到農(nóng)業(yè)機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、建筑機(jī)械、化工機(jī)械、精密機(jī)械、儀器儀表、醫(yī)療器械、日用五金等等，直到航空航天、軍事兵器各個(gè)門類，沖壓制件都占據(jù)著相當(dāng)重要的地位。隨著我國工業(yè)的發(fā)展，沖壓制件類型、工藝的復(fù)雜化以及人性化生產(chǎn)要求，手工送料的沖壓加工生產(chǎn)由于存在著效率、速度、精度、安全等方面的一系列問題，沖壓生產(chǎn)的手工送料已逐步由自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)所取代，從而進(jìn)一步滿足了沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化，大幅度提高生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)質(zhì)量等的要求。沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化主要是指

2、包括材料供給、制品及廢料的排出、模具更換、沖床的調(diào)整與運(yùn)轉(zhuǎn)、沖壓過程異常狀況的監(jiān)視等作業(yè)過程自動(dòng)化。將這些技術(shù)應(yīng)用到?jīng)_壓生產(chǎn)流水線的相應(yīng)環(huán)節(jié)從而實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)作為沖壓加工生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的最基本的要求，是在一套模具上實(shí)現(xiàn)多工位沖壓的根本保證，它的自動(dòng)化程度高低，直接影響著沖壓生產(chǎn)效率、生產(chǎn)節(jié)拍以及沖壓生產(chǎn)整體自動(dòng)化水平。數(shù)控沖床自動(dòng)送料機(jī)是實(shí)現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)。盡管目前已經(jīng)有很多專家對自動(dòng)送料機(jī)進(jìn)行了一整套較為成熟的設(shè)計(jì)，從動(dòng)力源的選擇、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、機(jī)床上零件的定位甚至PLC控制等。但本課題中研究的自動(dòng)送料機(jī)主要是針對在長、寬范圍比較大且厚度在5mm以內(nèi)的薄鋼

3、板的自動(dòng)運(yùn)送上，具有一定的特殊性。本設(shè)計(jì)在吸取眾多設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合本課題的具體要求，形成了采用運(yùn)輸鏈和槽輪機(jī)構(gòu)為輸送方式的設(shè)計(jì)思路，實(shí)現(xiàn)了送料裝置的速度調(diào)節(jié)，提高了傳送效率。2 SKJ-Q25數(shù)控沖床自動(dòng)送料裝置的工作原理該自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)主要用于國產(chǎn)沖床，配備于3000kN的數(shù)控沖床，它主要由機(jī)架，輸送機(jī)，隔料機(jī)構(gòu)，沖床上的定位機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。 圖2.1 工作原理圖自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的工作原理如圖2.1所示。材料從如圖所示的左邊送入，在鏈條上設(shè)有擋料機(jī)構(gòu)，保證在運(yùn)送過程中不會(huì)產(chǎn)生較大的橫向位移，在沖床與右邊的鏈輪處設(shè)有接料板，防止料在運(yùn)送到?jīng)_床上時(shí)出現(xiàn)掉料情況。3 SKJ-Q25數(shù)控沖床自

4、動(dòng)送料裝置的傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)SKJ-Q25數(shù)控沖床自動(dòng)送料裝置的傳動(dòng)方案有兩種：一是使用機(jī)械手臂；二是使用間歇機(jī)構(gòu)完成。數(shù)控沖床自動(dòng)送料機(jī)實(shí)質(zhì)上即機(jī)械手, 能自動(dòng)上料和卸料, 提高生產(chǎn)效率, 保證產(chǎn)品質(zhì)量。機(jī)械手完成的工作主要是夾料、送料、放料等，工作過程簡單，易于PLC編程實(shí)現(xiàn)，且機(jī)械手使用還可以很好的解決原料定位精度問題，這是個(gè)理想送料方案。但是本設(shè)計(jì)要求送的材料是的厚度不大于的鋼板，此材料的特點(diǎn)是長寬比較大，使用機(jī)械手臂不易于夾取，在運(yùn)送的過程中容易使鋼板彎曲。在使用間歇機(jī)構(gòu)完成時(shí)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)是比較理想的方案。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)連桿的尺寸不易確定，且曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的一回程過程

5、沒有利用上，造成動(dòng)力的浪費(fèi)。所以不可取。這樣傳動(dòng)裝置主要是采用槽輪機(jī)構(gòu)，因槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間歇運(yùn)動(dòng)，故滿足沖床的工作過程。其特點(diǎn)在槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中會(huì)詳細(xì)論述。4 計(jì)算動(dòng)力及傳動(dòng)力的參數(shù) 本設(shè)計(jì)中對于動(dòng)力參數(shù)的選擇計(jì)算是比較關(guān)鍵的，參數(shù)選擇好了，對設(shè)計(jì)就有很大的幫助。首先是要選擇本設(shè)計(jì)的總體傳動(dòng)比。4.1確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比在選擇機(jī)構(gòu)時(shí)，比較了不同間歇機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)槽輪機(jī)構(gòu)有在本設(shè)計(jì)中有很多優(yōu)點(diǎn)，這些在后面的論述中有詳細(xì)的表述，故傳動(dòng)裝置欲采用槽輪機(jī)構(gòu)，初定總傳動(dòng)比為，這也是為了方便計(jì)算和設(shè)計(jì)。4.2計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)4.2.1各軸轉(zhuǎn)速已知條件給定進(jìn)給速度為30m/min，而板材寬度

6、為1250mm，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，板材間歇的被傳遞1500mm，在設(shè)計(jì)中，鏈輪的直徑為508mm。根據(jù)這些條件，可以得出輸出軸、中間軸和輸入軸的轉(zhuǎn)速輸出軸 中間軸 輸入軸 4.2.2輸出軸功率 根據(jù)要求鋼板放在鏈輪上，通過對鏈輪對軸產(chǎn)生壓軸力，首先先算出鋼板對一個(gè)鏈輪的力，同時(shí)考慮到鏈輪本身對軸的壓力，故有效圓周力為KFP 水平布置時(shí)的壓軸力系數(shù)為1.15要求規(guī)定傳送的速度為30m/min，則速度，鏈輪傳遞的功率為。5 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 這一章主要是介紹槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理、特點(diǎn)以及具體槽輪機(jī)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算設(shè)計(jì)。5.1槽輪機(jī)構(gòu)的工作原理槽輪機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)如圖5.1示，它由主動(dòng)撥盤1、從動(dòng)槽輪2和機(jī)架組成

7、。撥盤1以等角速度作連續(xù)回轉(zhuǎn)，當(dāng)撥盤上的圓銷A未進(jìn)入槽輪的徑向槽時(shí)，由于槽輪的內(nèi)凹鎖止弧nn被撥盤1的外凸鎖止弧mmm卡住，故槽輪不動(dòng)。圖示為圓銷A剛進(jìn)入槽輪徑向槽時(shí)的位置，此時(shí)鎖止弧nn也剛被松開。此后，槽輪受圓銷A的驅(qū)使而轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)圓銷A在另一邊離開徑向槽時(shí)，鎖止弧nn又被卡住，槽輪又靜止不動(dòng)。直至圓銷A再次進(jìn)入槽輪的另一個(gè)徑向槽時(shí)，又重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)。所以槽輪做時(shí)動(dòng)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)。5.2槽輪機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)槽輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，其機(jī)械效率高，并能較平穩(wěn)地、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。但因傳動(dòng)時(shí)尚存在柔性沖擊，故常用于速度不太高的場合。圖5.1 外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)示意圖5.3槽輪機(jī)構(gòu)幾何尺寸的計(jì)算在槽輪

8、的設(shè)計(jì)計(jì)算中，應(yīng)首先確定槽輪的槽數(shù)Z和主動(dòng)撥盤的圓銷數(shù)n；再根據(jù)受力情況和實(shí)際所允許的安裝空間尺寸，確定中心距L和圓銷半徑r，再根據(jù)圖5.1的幾何關(guān)系計(jì)算出其他的尺寸槽輪槽數(shù) Z=4圓銷數(shù) n=1中心距 a=200 mm圓銷半徑 r =10 mm圓銷的回轉(zhuǎn)半徑R =141.42 mm槽輪端點(diǎn)到槽輪中心的距離 H=141.42 mm槽輪的深度 H-h H-h=141.42(200-141.42-10)=92.84 mm取H-h=93 mm撥盤軸的直徑 mm取=55 mm槽輪軸的直徑 mm取=81 mm槽輪輪葉齒頂厚度e=5 mm6 鏈傳動(dòng)本章主要是介紹有關(guān)鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)以及有關(guān)鏈傳動(dòng)中鏈條和鏈輪的

9、具體設(shè)計(jì)。 6.1鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)鏈傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，它由鏈條和鏈輪組成。通過鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)，鏈傳動(dòng)在機(jī)械制造中應(yīng)用廣泛。 圖6.1鏈輪原理圖與摩擦型的帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)五彈性滑動(dòng)和整體打滑的現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張得很緊，所以作用于軸上的徑向力較??；鏈條采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動(dòng)的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊；同時(shí)，鏈傳動(dòng)能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，兩軸相距較遠(yuǎn)，低速重載，工作環(huán)境惡劣，以及其他不宜采用其他傳動(dòng)的場合。鏈傳動(dòng)按用途不同可以分為傳動(dòng)鏈、輸送鏈和起重鏈。而本設(shè)計(jì)中主要是使

10、用輸送鏈。但是鏈傳動(dòng)也有一些缺點(diǎn)：只能實(shí)現(xiàn)平行軸間的同向傳動(dòng)；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時(shí)有噪聲；不宜用在載荷變化很大、高速和急速反向的傳動(dòng)中。6.2選擇鏈輪齒數(shù)在選擇鏈輪齒數(shù)時(shí)，不可以選的過少，齒數(shù)過少是會(huì)增加運(yùn)動(dòng)的不均勻性和動(dòng)載荷；鏈條在進(jìn)入和退出嚙合時(shí)，鏈節(jié)間的相對轉(zhuǎn)角增大；鏈傳動(dòng)的圓周力增大，從整體上加速鉸鏈和鏈輪的磨損。但是在選擇時(shí)，也不能選擇過大。齒數(shù)過大，不僅增大了傳動(dòng)的總體尺寸，而且還容易發(fā)生跳齒和脫鏈，從另一方面限制了鏈條的使用壽命。由于鏈節(jié)數(shù)通常是偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪齒數(shù)為奇數(shù)，并盡可能與鏈節(jié)數(shù)互質(zhì)。所以，本設(shè)計(jì)中選的鏈輪齒數(shù)初

11、步定為：6.3確定計(jì)算功率 根據(jù)鏈傳動(dòng)的工作情況、鏈輪齒數(shù)和鏈條排數(shù)，將鏈傳動(dòng)所傳遞的功率修正為當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率 (6-1)式中：工況系數(shù) 鏈輪齒數(shù)系數(shù)多排練系數(shù)傳遞的功率本設(shè)計(jì)中工況系數(shù)可參考下表所列出的數(shù)據(jù)，鏈輪齒數(shù)系數(shù)可查機(jī)械設(shè)計(jì)書圖9-13查得，傳遞的功率在前面給出的數(shù)據(jù)中可以查得，故當(dāng)量的計(jì)算功率 為 從動(dòng)機(jī)械特性主動(dòng)機(jī)械特性平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)輕微沖擊中等沖擊電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)、帶有液力耦合器的內(nèi)燃機(jī)6缸或6缸以上帶機(jī)械式聯(lián)軸器的內(nèi)燃機(jī)、經(jīng)常啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)少于6缸帶機(jī)械式聯(lián)軸器的內(nèi)燃機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)離心式的泵和壓縮機(jī)印刷機(jī)械、均勻加料的帶式輸送機(jī)、紙張壓光機(jī)、自動(dòng)扶梯、液體攪拌機(jī)和混料機(jī)、

12、回轉(zhuǎn)干燥爐、風(fēng)機(jī)11.11.3輕微沖擊3缸或3缸以上的泵和壓縮機(jī)、混凝土攪拌機(jī)、載荷非恒定的輸送機(jī)、固體攪拌機(jī)和混料機(jī)1.41.51.7中等沖擊刨煤機(jī)、電鏟、軋機(jī)、球磨機(jī)、橡膠加工機(jī)械、壓力機(jī)、剪床、單缸或雙缸的泵和壓縮機(jī)、石油鉆機(jī)1.81.92.1表6.1 工況系數(shù)6.4選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距由鏈輪的功率480.6=0.96Kw及轉(zhuǎn)速，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)書中的插圖9-11，可初選鏈條的型號(hào)為48A。再查表9-1，鏈條的基本參數(shù)為 節(jié)距P滾子直徑內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬銷軸直徑內(nèi)鏈板高度ISO鏈號(hào)mm48A76.247.6347.3523.8172.396.5計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距對于中心距的選擇以往是按照以下方法選取，

13、初選中心距，按下式計(jì)算鏈節(jié)數(shù) (6-2)根據(jù)送料機(jī)結(jié)構(gòu)要求得中心距要比初選的大。且兩鏈輪的齒數(shù)相同，則相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)為為了避免使用過度鏈節(jié)，應(yīng)將計(jì)算出的鏈長節(jié)數(shù)圓整為偶數(shù)，所以節(jié)。6.6確定潤滑方式鏈傳動(dòng)的潤滑十分重要，對高速、重載的鏈傳動(dòng)更為重要。良好的潤滑可緩和沖擊，減輕磨損，延長鏈條使用壽命。由和鏈號(hào)4 8A，查機(jī)械設(shè)計(jì)書中圖9-14可知應(yīng)用滴油潤滑。滾子鏈的潤滑方法和供油量：滴油潤滑是應(yīng)裝有簡單外殼，用油杯滴油且供油量為單排鏈，每分鐘供油520滴，速度高時(shí)取大值。對于開式和不易潤滑的鏈傳動(dòng)，可定期拆下用煤油清洗，干燥后，浸入7080攝氏度潤滑油中，待鉸鏈間隙中充滿油后再安裝使用。6.7

14、鏈輪設(shè)計(jì) 鏈輪輪齒的齒形應(yīng)便于鏈條順利地進(jìn)入和退出嚙合，使其不易脫鏈。，且應(yīng)該形狀簡單，便于加工。6.7.1鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸鏈輪的基本參數(shù)是配用鏈條的節(jié)距p，套筒的最大外徑，排距和齒數(shù)z。鏈輪的主要尺寸和計(jì)算公式見下表6.2。分度圓直徑：齒頂園直徑：齒根園直徑：齒高：最大軸凸緣直徑：齒寬：齒側(cè)倒角：齒側(cè)半徑： 表6.2名稱符號(hào)計(jì)算公式備注分度圓直徑齒頂圓直徑對于最小齒槽形狀和最大齒槽形狀均可應(yīng)用。受刀具限制齒根園直徑齒高為節(jié)距多邊形以上部分的齒高，用于繪制放大尺寸的齒槽形狀確定的最大軸凸緣直徑為內(nèi)鏈板高度齒寬齒側(cè)倒角齒側(cè)半徑6.7.2鏈輪的結(jié)構(gòu)及材料小直徑的鏈輪可制成整體式；中等尺寸的

15、鏈輪可制成孔板式；大直徑的鏈輪，?？蓪X圈用螺栓連接或焊接子啊輪轂上。本設(shè)計(jì)采用中等尺寸，所以鏈輪制成孔板式。鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度。且根據(jù)鏈輪的應(yīng)用范圍選擇材料。表6.3材料熱處理熱處理后的硬度應(yīng)用范圍15,20滲碳、淬火、回火5060HRCz25，有沖擊載荷的主、從動(dòng)鏈輪35正火10200HRC在正常工作條件下，齒數(shù)較多（z25）的鏈輪材料熱處理熱處理后的硬度應(yīng)用范圍15Cr、20Cr滲碳、淬火、回火5060HRC有動(dòng)載荷及傳遞較大功率的重要鏈輪（z25）普通灰鑄鐵功率小于6KW、速度較高、要求傳動(dòng)平穩(wěn)和噪聲小的鏈輪由于鏈輪受到?jīng)_擊載荷，且齒數(shù)小于25所以材料選用15,20號(hào)鋼。

16、6.8鏈條的改進(jìn)措施普通的套筒滾子鏈條只能承受拉力，若在鏈板間加一特殊的限位推力板，則在鏈條伸直時(shí)可像剛性桿般傳遞推力，而這種鏈條在彎曲時(shí)又可與鏈輪正常嚙合。這種推力鏈條送料裝置可避免由于工作行程大而使用很長的氣動(dòng)或液壓缸的缺點(diǎn)。圖6.2 鏈條改進(jìn)示意圖7 電機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)選用的電機(jī)是根據(jù)負(fù)載性質(zhì)選擇。對于恒轉(zhuǎn)矩和通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性的機(jī)械，應(yīng)選用機(jī)械特性為硬特性的電動(dòng)機(jī)。恒功率負(fù)載特性的機(jī)械，選用可調(diào)節(jié)勵(lì)磁的直流電動(dòng)機(jī)或帶有機(jī)械變速的異步電動(dòng)機(jī)較合適。無調(diào)速要求的機(jī)械，包括長期、短時(shí)、斷續(xù)等運(yùn)行狀態(tài)的機(jī)械，可選用籠型異步電動(dòng)機(jī)。帶周期性變動(dòng)負(fù)載的機(jī)械，對于大中功率機(jī)械應(yīng)選用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)；對于

17、小功率機(jī)械，經(jīng)過對過載能力及起動(dòng)條件的校驗(yàn)，可選用高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)。在某些斷續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，雖然無調(diào)速要求，但選用交流電動(dòng)機(jī)無論在發(fā)熱、起動(dòng)或制動(dòng)等方面特性不能滿足要求，而技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)又過低，可選用直流電動(dòng)機(jī)。對于需要調(diào)速的機(jī)械，可根據(jù)調(diào)速范圍及連續(xù)平滑程度選擇電動(dòng)機(jī)。負(fù)載起動(dòng)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，調(diào)速平滑程度要求不高，且調(diào)速范圍不大時(shí)，宜選用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)；調(diào)速范圍較大，且需連續(xù)穩(wěn)定平滑調(diào)速的機(jī)械宜選用直流電動(dòng)機(jī)；對于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的機(jī)械，宜選用直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)；對于要求調(diào)速范圍不大的大功率機(jī)械，以及無頻繁起動(dòng)要求或無沖擊性負(fù)載的機(jī)械，可選用帶有串級(jí)調(diào)速裝置的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。并且在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)，

18、也可以根據(jù)工作要求的精度來選擇特殊的電動(dòng)機(jī)，如步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是根據(jù)組合電磁鐵的理論設(shè)計(jì)的，是一種把電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移或直線位移，并用電脈沖信號(hào)進(jìn)行控制的特殊運(yùn)行方式的同步電動(dòng)機(jī)，在數(shù)字控制系統(tǒng)中作執(zhí)行元件。它通過專用電源把電脈沖按一定順序供給定子各相控制繞組，在氣隙中產(chǎn)生類似于旋轉(zhuǎn)磁場的脈沖磁場。每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就移動(dòng)一步。但是步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為0.0176Nm至15Nm。而本次設(shè)計(jì)的送料機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩不小于732Nm。因此步進(jìn)電機(jī)被排除。只能從普通電機(jī)中選擇。YCJ系列齒輪減速電動(dòng)機(jī)由Y系列（IP44）電動(dòng)機(jī)與齒輪減速器組合一整體，直接刻輸出低速大轉(zhuǎn)矩。

19、為礦山、冶金、建材、化工、食品、造紙、橡膠、農(nóng)機(jī)等行業(yè)所用，尤其適用于空間受到限制的低速驅(qū)動(dòng)場合。首先先確定各軸的輸入轉(zhuǎn)矩輸出軸： 中間軸： 所選電機(jī)參數(shù) 減速機(jī)中心高（mm）電動(dòng)機(jī)功率（Kw）輸出轉(zhuǎn)速（r/min）輸出轉(zhuǎn)矩（Nm）電動(dòng)機(jī)機(jī)座號(hào)端蓋序號(hào)極數(shù)2007.576867132MF648 直齒圓錐齒輪的設(shè)計(jì)與校核圓錐齒輪傳動(dòng)傳遞的是相交兩軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。圓錐齒輪的輪齒分布在圓錐體上，從大端到小端逐漸減小。圓錐齒輪的輪齒有直齒和曲齒兩種。直齒圓錐齒輪易于制造。適用于低速、輕載傳動(dòng)的場合，而曲齒圓錐齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力強(qiáng)，常用于高速、重載傳動(dòng)的場合，但其設(shè)計(jì)和制造較為復(fù)雜。本次設(shè)計(jì)主要是利

20、用錐齒輪能傳遞相交兩軸運(yùn)動(dòng)作用，故對其的要求不大，選用一般的直齒圓錐輪齒即可。并且，圓錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比。8.1圓錐齒輪基本參數(shù)的設(shè)計(jì)圓錐齒輪所在軸的圓周力為，傳遞的功率為。根據(jù)公式得，?？筛鶕?jù)幾何尺寸關(guān)系來確定，由公式得 （8.1）。同時(shí)，根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式得， （8.2）式中： K載荷系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)書表10.11 彈性模量，查機(jī)械設(shè)計(jì)書表10.12 齒寬系數(shù)，一般泊松比齒面接觸疲勞許用應(yīng)力即滿足，故初選為150mm，齒輪齒數(shù)為，故齒輪模數(shù)為圓錐齒輪的基本參數(shù)為：分度圓錐角 齒頂高 齒根高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 錐距 齒寬 齒頂角 齒根角 齒頂圓錐角 齒根圓錐角 當(dāng)量齒數(shù) 8

21、.2圓錐齒輪校核計(jì)算按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算得 式中：K載荷系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)書表10.11 ，安全系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)書表10.10 齒寬系數(shù)，一般泊松比齒跟彎曲疲勞許用應(yīng)力故此齒輪滿足條件。9 軸的設(shè)計(jì)軸是組成機(jī)器的重要零件之一，軸的主要功用是支撐旋轉(zhuǎn)零件、傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。軸工作狀況的好壞直接影響到整臺(tái)機(jī)器的性能和質(zhì)量。9.1輸出軸的設(shè)計(jì)9.1.1選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力由已知資料可知，軸的長度比較長，故選的材料為29Cr鋼并經(jīng)滲碳、淬火、回火處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)書表13.2的許用彎曲應(yīng)力。由機(jī)械設(shè)計(jì)書表13.4查得強(qiáng)度極限。9.1.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算最小軸徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)書表13.1得C=118-10

22、7。由式（13.2）得=考慮到軸的最小直徑處要安裝鏈輪，會(huì)有鍵槽并且鏈輪直徑過大，故將估算的直徑定為mm。9.1.3設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制結(jié)構(gòu)草圖圖9.1 輸出軸的結(jié)構(gòu)原理圖（1）確定軸上的零件的位置和固定方式軸上零件的位置可參考上圖。鏈輪、槽輪周向固定均采用平鍵聯(lián)接。（2）確定個(gè)軸段直徑如9.1圖所示，軸段d1(聯(lián)接鏈輪)直徑最小，在前面已經(jīng)介紹過，mm，d2段軸徑應(yīng)能夠?qū)︽溳嗊M(jìn)行軸向的定位，故d2取65mm。d3段軸徑上安裝軸承，故必須滿足軸承內(nèi)徑的要求，所以d3取70mm。d4段軸徑是一個(gè)過渡段，所以其直徑應(yīng)能大于軸承的安裝高度即可，故取77mm。d6段軸安裝槽輪，故其直徑應(yīng)滿足槽輪的要求，

23、故取直徑為81mm，而d5段軸只是起到對槽輪的軸向定位，故取96mm。因?yàn)閐7d8d9d10段軸的作用和d4d3d2d1段軸的作用相同，故其分別對應(yīng)的是d4d3d2d1長度。（3）確定各軸段的長度l1處安裝鏈輪，其周向定位是采用鍵定位，故其應(yīng)滿足鍵的要求，取l1長為100。l2在軸上只是個(gè)過渡軸段，因此其長度應(yīng)根據(jù)工作要求來定，現(xiàn)按初定位640mm。l3段志安裝軸承的，因此應(yīng)能滿足軸承的寬度，故取40mm。l4處是個(gè)過渡段因此其長度也應(yīng)該符合工作要求，現(xiàn)不用確定其長度。l5處的功能是對槽輪定位的，故其可選定為29mm。l6處安裝槽輪，故應(yīng)滿足槽輪尺寸的要求，取120mm。其它軸長度的作用和前面

24、介紹的軸相同，故其長度也相互對應(yīng)。9.1.4按彎矩扭合成強(qiáng)度校核軸徑（1）畫出軸的受力圖（2）作垂直面內(nèi)的彎矩圖 作用在槽輪上的力式中：d撥盤直徑T輸入軸的轉(zhuǎn)矩鏈輪安裝在此根軸上，則當(dāng)鋼板材料放置在鏈輪上時(shí)，會(huì)對鏈輪產(chǎn)生向下的壓力，通過鏈輪體現(xiàn)在軸上 支撐點(diǎn)A、B處的支反力為圖9.2 軸的載荷分析圖槽輪處的彎矩為（相對于A點(diǎn)支撐）：鏈輪相對于As點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁，則鏈輪對于A點(diǎn)支撐的彎矩為：（3）作出轉(zhuǎn)矩圖鏈輪在做圓周運(yùn)動(dòng)，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)矩始終保持不變，即槽輪處和鏈輪處受到的轉(zhuǎn)矩是相同的（4）計(jì)算當(dāng)量彎矩計(jì)算當(dāng)量彎矩，式中為考慮彎曲應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力循環(huán)特性的不同而引入循環(huán)特性的不同而引

25、入的修正系數(shù)。通常彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)變化應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力隨工作情況的變化而變化。對于不變轉(zhuǎn)矩??；對于脈動(dòng)循環(huán)轉(zhuǎn)矩??；對于對稱循環(huán)轉(zhuǎn)矩取=1。其中、分別為對稱循環(huán)、脈動(dòng)循環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力。表9.1軸的許用彎曲應(yīng)力表材料B+1b0b-1b碳素鋼400 500 600 700130 170 200 23070 75 95 11040 45 55 65合金鋼800 900 1000270 300 330130 140 15075 80 90鑄鋼400 500100 12050 7030 40因鏈輪單向運(yùn)轉(zhuǎn)，故可認(rèn)為轉(zhuǎn)矩不變，修正系數(shù)為0.3。因槽輪受的是脈動(dòng)循環(huán)轉(zhuǎn)矩，故修正系數(shù)為0.6

26、。9.1.5確定危險(xiǎn)截面及校核強(qiáng)度從受載荷的情況來看，鏈輪處與槽輪處不僅要受到扭矩作用，同時(shí)要受到作用力產(chǎn)生的彎矩做用，此兩處要進(jìn)行強(qiáng)度校核。因?yàn)?，滿足的條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度。（5）繪制軸的零件圖（見附圖）9.2中間軸的設(shè)計(jì)9.2.1選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力由已知資料可知，軸的長度比較長，故選的材料為29Cr鋼并經(jīng)滲碳、淬火、回火處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)書表13.2的許用彎曲應(yīng)力。由機(jī)械設(shè)計(jì)書表13.4查得強(qiáng)度極限。9.2.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算最小軸徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)書表13.1得C=118-107。由式（13.2）得=考慮到軸的最小直徑處要錐齒輪，會(huì)有鍵槽存在，故將估算的直徑加大5%，則。9.2.

27、3設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制結(jié)構(gòu)草圖圖9.3 中間軸的結(jié)構(gòu)草圖（1）確定軸上的零件的位置和固定方式軸上零件的位置可參考上圖。錐齒輪、撥盤周向固定均采用平鍵聯(lián)接。（2）確定各軸段的直徑d2段安裝軸承，故應(yīng)滿足軸承的內(nèi)徑要求(軸承的選擇在選擇軸承一節(jié)中會(huì)有詳細(xì)介紹，此處只是初選)，d1段選擇的直徑是32mm，并且參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，可以選擇d2段的直徑為40mm。d3段主要是為定位軸承，故其應(yīng)高于軸承的安裝高度，選擇d3為46mm。d4段和d5軸是安裝撥盤，因此應(yīng)滿足撥盤的尺寸要求，d4為55mm，d5為60mm。d7段同樣是安裝軸承，為了不使從d5段到d7段過渡的d6段變化過大，產(chǎn)生應(yīng)力集中，故使的d6為

28、50mm，d7為40mm。（3）確定各軸段長度l2處安裝軸承故其長度應(yīng)比軸承的寬大，在結(jié)合軸承的定位，故應(yīng)去長為40mm。l4處安裝撥盤，考慮到在安裝中，撥盤和槽輪是相互配合的，而槽輪處的長度是120mm，故應(yīng)選擇撥盤處軸段的長度為200mm。l5長取50mm。l7和l2是相同的作用故其的長度為82mm。l3和l6是過渡段，其長度應(yīng)滿足工作要求即可。9.2.4按彎矩扭合成強(qiáng)度校核軸徑（1）畫出軸的受力圖（2）作垂直面內(nèi)的彎矩圖 撥盤在帶動(dòng)槽輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反作用力式中：d撥盤直徑T輸入軸的轉(zhuǎn)矩A、B兩點(diǎn)支點(diǎn)反力撥盤處的彎矩為：錐齒輪處的彎矩為：圖9.4 軸的載荷分析圖（3）作出轉(zhuǎn)矩圖轉(zhuǎn)矩（4

29、）求當(dāng)量彎矩參考機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸的許用彎矩應(yīng)力表13.2可得：因撥盤單向轉(zhuǎn)動(dòng)且為脈動(dòng)受力，修正系數(shù)為0.6。9.2.5確定危險(xiǎn)截面及校核強(qiáng)度撥盤處和錐齒輪處受到彎矩同時(shí)也要受到轉(zhuǎn)矩作用，且撥盤處的彎矩最大，所以危險(xiǎn)截面應(yīng)該為撥盤處，故只校核此處即可。因?yàn)?，滿足的條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度。9.3輸入軸的設(shè)計(jì)輸入軸上安裝有另一個(gè)錐齒輪、聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)。因?yàn)榇隋F齒輪和中間軸上的錐齒輪參數(shù)一樣，因此安裝錐齒輪的軸徑為32mm。根據(jù)傳動(dòng)裝置的尺寸可知，其長度應(yīng)大于等于300mm，故取軸段長為300mm。此軸的校核與前面兩軸的校核方式相同。10 鍵的選擇與校核鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的

30、周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。鍵連接的主要類型有：平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接。本設(shè)計(jì)中主要使用的是平鍵連接，實(shí)現(xiàn)周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩。在進(jìn)行鍵的強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩，其主要失效形式是工作面被壓潰。因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為（10-1）式中：T傳遞的轉(zhuǎn)矩 k鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h此處h為鍵的高度。l鍵的工作長度d軸的直徑鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力表10.1 普通平鍵的型式和尺寸表軸公稱直徑d自6881010121217172222

31、30公稱尺寸bh223344556687公稱直徑d303838444450505858656575公稱尺寸bh108128149161018112012公稱直徑d7585859585110公稱尺寸bh221425142816鍵材料的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不小于590MPa表10.2 鍵連接的許用擠壓應(yīng)力表許用擠壓應(yīng)力連接工作方式鍵或轂、軸的材料載荷性質(zhì)靜載荷輕微沖擊沖擊p靜連接鋼1201501001206090鑄鐵70805060304510.1安裝在撥盤上的鍵撥盤所在軸徑為55mm，則根據(jù)上表可以選擇 鍵的工作長度強(qiáng)度條件：滿足條件，則型號(hào)為GB/T1096 鍵161010010.2安裝在槽輪上的鍵槽輪

32、所在軸徑為81mm，則根據(jù)上表可以選擇 鍵的工作長度強(qiáng)度條件：滿足條件，則型號(hào)為GB/T1096 鍵221410010.3安裝在聯(lián)軸器上的鍵聯(lián)軸器所在的軸徑為32mm，則根據(jù)上表可以選擇 因?yàn)槁?lián)軸器的工作長度為83mm，故其工作長度為強(qiáng)度條件為滿足條件，則型號(hào)為GB/T1096 鍵10187010.4安裝在鏈輪上的鍵鏈輪所在的軸徑為56mm，則根據(jù)上表可以選擇 工作長度為強(qiáng)度條件為滿足條件，則型號(hào)為GB/T1096 鍵161010011 軸承的選擇 滾動(dòng)軸承是是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。在本設(shè)計(jì)中需要安裝軸承的地方有三處：輸出軸在輸出軸上安裝軸

33、承的軸徑是70mm，查機(jī)械手冊可知，應(yīng)選擇軸承6014。中間軸在中間軸上安裝軸承的軸徑是40mm，查機(jī)械手冊可知，應(yīng)選擇軸承6008。輸入軸輸入軸上安裝軸承的軸徑是40mm，查機(jī)械手冊可知，應(yīng)選擇軸承6008。這兩型號(hào)的軸承基本參數(shù)為表11.1軸承代號(hào)基本尺寸dDBrs60084068151601470110201.112 傳動(dòng)裝置的支架設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的傳動(dòng)裝置的支架分為三部分，一是主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的支架，二是鏈條傳動(dòng)的支架，三是從傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的支架。 主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的支架主要是支撐各個(gè)傳動(dòng)軸，以及確定其之間的裝配關(guān)系。圖12.1主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)支架圖12.1中的1處安裝輸出軸，2處安裝中間軸，3處安裝輸入軸。板

34、的厚度為20mm。鏈條傳動(dòng)的支架主要是起到支撐鏈條，在鏈條傳動(dòng)中，由于鏈條傳動(dòng)的距離比較長，且放置在鏈條上的材料有一定的重量，容易使鏈條上的推力限位板之間形成較大的擠壓力，把限位板壓潰。圖12.2鏈條傳動(dòng)支架1處是起到擋料作用，防止運(yùn)送的材料在運(yùn)輸過程中橫向擺動(dòng)。從傳動(dòng)機(jī)構(gòu)支架，主要是支撐從動(dòng)鏈輪所在軸。圖12.3從傳動(dòng)機(jī)構(gòu)支架13 機(jī)床的定位機(jī)構(gòu) 圖13.1 定位機(jī)構(gòu)原理圖在機(jī)床上加工工件時(shí)，為了保證加工精度，首先需要使工件在機(jī)床上占有正確的位置，然后將工件加緊。圖13.1所示，定位機(jī)構(gòu)是由5個(gè)部分組成：1部件是磁鐵，此部件的作用是固定整個(gè)機(jī)構(gòu)的位置。其尺寸是長寬高70010030 該部件的

35、高是根據(jù)輪子的直徑以及輪子上安裝的橡膠外胎的直徑和工件的厚度而定。2部件是橡膠墊，此部件的作用是連接磁鐵和擋板，起到緩沖擋板的前后運(yùn)動(dòng)，以及利用橡膠具有的彈性的作用加緊工件。其尺寸是長寬高 10030025。3部件是擋板，此部件的作用是起到導(dǎo)向并且加緊工件的作用，在其右端做成如圖所示的形狀目的是為了更好的引導(dǎo)工件進(jìn)入。其尺寸是長寬高 100010030。4部件是輪子，此部件的作用同樣也是引導(dǎo)工件更好的進(jìn)入定位機(jī)構(gòu)，同時(shí)它還起到防止工件出現(xiàn)堆料的現(xiàn)象，其尺寸：輪的直徑10mm，輪的中心距離底面12mm，此數(shù)據(jù)時(shí)為了給套在輪上的橡膠外胎留下相應(yīng)的余量。其軸的長度可根據(jù)工件加工尺寸而定。軸的直徑為1

36、mm。整體尺寸：兩擋板的距離為36000.05mm，左邊第一根軸距離擋板左端為12mm，然后每隔500mm安裝一個(gè)輪。共安裝3個(gè)。橡膠墊片安裝在每兩個(gè)輪的中心位置，磁鐵的最左端距離墊片50mm。14 機(jī)構(gòu)改進(jìn)措施1當(dāng)把鏈條上的限位板用長條形的鋼板或木板連接起來，這樣可以在其上面放置長寬不同的材料。2在沖床與從動(dòng)鏈輪之間安裝一個(gè)上表面與鏈條的上表面相平行的接料板，這樣就可以避免在傳遞寬度小于鏈輪軸與沖床之間的距離的材料時(shí)，使料傳遞不到?jīng)_床上。3當(dāng)傳遞的距離較長時(shí)，可以在主從動(dòng)鏈輪之間安裝多個(gè)軸，以便使用多股鏈條連接。4支架可以不用地角螺栓固定。以便根據(jù)需求改變兩輪之間的距離。5安裝軸承的孔做成半圓