手動(dòng)沖床設(shè)計(jì)

1、第一章 前言1.1.1 手動(dòng)沖床的研究目的 1.應(yīng)用大學(xué)所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，進(jìn)行手動(dòng)沖床的常規(guī)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程是對(duì)大學(xué)所學(xué)理論知識(shí)的應(yīng)用，并在設(shè)計(jì)中不斷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，從而在具體的實(shí)踐中鞏固、拓展理論知識(shí)。 2.在設(shè)計(jì)過程中，要求了解相關(guān)機(jī)械產(chǎn)品的知識(shí)，尤其是國(guó)內(nèi)外這種機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展前景等。這就要求我們有較好的語言功底，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，還可能涉及專業(yè)英語知識(shí)等，通過互聯(lián)網(wǎng)等工具，搜索國(guó)外大學(xué)、研究所等一些最新的前緣論文。這一過程無形中提高了我收集、整理信息的能力。 3.在沖床的設(shè)計(jì)中，要查閱很多相關(guān)書籍，圖表等，這是整個(gè)機(jī)械行業(yè)的一大特點(diǎn)。機(jī)械專業(yè)有著五、六百年的輝煌發(fā)展歷

2、史，許多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)成為國(guó)標(biāo)，這給機(jī)械設(shè)計(jì)帶來了很大的便利。我們?cè)趶氖略O(shè)計(jì)過程中，提高了查閱資料、應(yīng)用工具書的能力。 4.沖床的設(shè)計(jì)還要求繪制一些裝配圖和零件圖，這就要用到一些畫圖軟件。通過畫圖，提高了我們的動(dòng)手能力，為以后工作打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。1.1.2 手動(dòng)沖床的研究意義 手動(dòng)沖床作為一種常用的機(jī)械動(dòng)力增壓裝置，它能克服大噸位液壓機(jī)體積大、重量大，不便攜帶的缺點(diǎn)，手動(dòng)沖床是機(jī)械壓力機(jī)中具有代表性的一類加工設(shè)備，該類設(shè)備結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，能提高生產(chǎn)效率，且具有操作方便、動(dòng)作靈活，經(jīng)久耐用等特點(diǎn)。它的用戶幾乎包羅了國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，量大面寬?，F(xiàn)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)蓬勃發(fā)展，壓力機(jī)的使用從大型工廠到私人手工作坊

3、，幾乎在涉及到零件冷壓工藝的地方都可以見到。因此設(shè)計(jì)滿足符合生產(chǎn)實(shí)踐要求的，能保證加工精度與要求的壓力機(jī)很有必要。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀機(jī)械在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，在我國(guó)，機(jī)械制造是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)。自新中國(guó)成立以來，尤其是改革開放30年來，我國(guó)的機(jī)械行業(yè)飛速發(fā)展，各種機(jī)械產(chǎn)品相繼問世。在設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，首先要滿足一定的要求，其次機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)也要按照一定的方法。機(jī)械產(chǎn)品的基本要求取決于其所處的地位、作用及工作條件，主要考慮以下幾個(gè)方面的要求：功能要求、壽命要求、工藝性要求、價(jià)格要求、可靠性要求以及維護(hù)要求和標(biāo)準(zhǔn)化要求。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的一些大型機(jī)械壓力機(jī)及其生產(chǎn)線已跨出國(guó)門，走向世界。冷壓設(shè)

4、備質(zhì)量的好壞，它直接影響到設(shè)備的安全和合理使用，也關(guān)系到生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及成本，以及模具壽命等一系列重要問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，壓力機(jī)的精度也有了相當(dāng)大的提高。手動(dòng)沖床作為一種常用的機(jī)械動(dòng)力增壓裝置，廣泛應(yīng)用與各種產(chǎn)品的包裝、維修，提供更精確，更方便的服務(wù)，是工廠必備的工具之一。許多的零件已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)件，這為零件和產(chǎn)品的生產(chǎn)專業(yè)化帶了便利。各個(gè)企業(yè)按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)安排生產(chǎn)，便于組織管理。產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化也推動(dòng)了機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展。小型手動(dòng)壓力機(jī)也呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化趨勢(shì)。這種不僅表現(xiàn)在手動(dòng)壓機(jī)本身各個(gè)零件的標(biāo)準(zhǔn)化，還體現(xiàn)在它所能施力的各種產(chǎn)品。這就使其維修和零部件的更新有統(tǒng)一的參考標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，設(shè)計(jì)手動(dòng)壓

5、機(jī)的工程師也根據(jù)產(chǎn)品的要求與相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，兼顧手動(dòng)壓機(jī)的工作壓力，底座尺寸、壓機(jī)高度、最大工作行程設(shè)計(jì)符合生產(chǎn)實(shí)踐要求的手動(dòng)壓力機(jī)。1.3 本課題研究?jī)?nèi)容本文的探討內(nèi)容是有關(guān)小型沖床的設(shè)計(jì)，包括其傳動(dòng)裝置和執(zhí)行部分。其中包括齒輪設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、齒條工藝的編制和各標(biāo)準(zhǔn)件的選用等，是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用。此研究的目的是用一種合理的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出一種能保證加工精度，同時(shí)成本較低的手動(dòng)沖床。第二章 總體方案的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，手動(dòng)沖床的設(shè)計(jì)需要完成以下內(nèi)容：最大工作壓力為1000kg，最大工作行程為121.5mm，齒條下降速度可由手動(dòng)控制等方面的要求。此種類型的壓力機(jī)采用齒輪齒條

6、進(jìn)行傳動(dòng)，其動(dòng)力為人手動(dòng)提供。人施加于手柄上的力通過軸及齒輪傳遞到齒條上，使與齒輪嚙合的齒條上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)放置在工作臺(tái)上的工件的壓制。另外，傳動(dòng)軸并不是與箱體直接接觸，而是通過加裝軸承，從而減小了傳動(dòng)軸與箱體的摩擦，使得機(jī)器工作更加的平穩(wěn)。下圖為壓力機(jī)的一個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖。圖2-1 手動(dòng)沖床結(jié)構(gòu)示意圖3 齒輪的設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中的最重要的傳動(dòng)之一,應(yīng)用廣泛。其有傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)比較平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，齒輪機(jī)構(gòu)也有制造和安裝的精度要求較高，成本較高，不適應(yīng)于兩軸距離較遠(yuǎn)時(shí)的傳動(dòng)等不足。齒輪傳動(dòng)可分開式、半開式、及閉式。一些齒輪沒有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露

7、在外面是開式齒輪傳動(dòng)，這種齒輪傳動(dòng)輪齒易磨損，只適用于低速傳動(dòng)。半開式齒輪傳動(dòng)有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，但不能嚴(yán)密地做到防止外界雜物侵入。閉式齒輪傳動(dòng)裝在經(jīng)過精確加工而且封閉嚴(yán)密的箱體內(nèi)，與開式和半開式齒輪相比，潤(rùn)滑和防護(hù)條件最好，多用于重要的場(chǎng)合。在本論文中，根據(jù)齒輪傳動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)條件，符合半開式齒輪傳動(dòng)的要求。3.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù)壓力機(jī)是齒輪與齒條嚙合的機(jī)構(gòu)，通過杠桿使壓力增大，可以沖一些小型零件模型，齒輪是直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。該機(jī)械為一般工作機(jī)械，速度不高，選擇7級(jí)精度。材料的選擇與軸有關(guān)，因?yàn)檩S的直徑和齒輪分度圓直徑相差不大，所以齒輪和軸聯(lián)成一體，做成齒輪軸。齒輪的尺寸較小，相對(duì)

8、承受較大的載荷，對(duì)材料的要求較高，所以選用40Cr。齒數(shù)Z初選為20。1、結(jié)構(gòu)示意圖一，由齒輪、齒條確定傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪進(jìn)行傳動(dòng)。2、由參考文獻(xiàn)【1】表10-8各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍，選取齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)。手動(dòng)壓力機(jī)屬于一般工作機(jī)器，速度及精度要求都不是很高，故選用7級(jí)精度，由參考文獻(xiàn)【1】表10-1常用齒輪材料及其力學(xué)特性，選取傳動(dòng)件的材料。選擇齒輪的材料均為40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為50-55HRC。3.2 齒輪的設(shè)計(jì) 根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】第十章，有關(guān)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，齒輪的設(shè)計(jì)可按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)和齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)。根據(jù)以上兩種方法，確定齒輪的最小分度圓

9、半徑和最小模數(shù)。3.2.1 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為 1）假設(shè)齒輪的分度圓直徑為d, 則齒輪的扭矩為： 2）齒輪工作壽命為三年，一天工作八小時(shí)，兩班制，齒輪齒數(shù)為20。則許用應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： 根據(jù)參考文獻(xiàn)【2】圖1021的接觸疲勞壽命系數(shù)為： 3)按齒面硬度查的小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限為750MPa,安全系數(shù)S=1所以，接觸疲勞許用應(yīng)力為 4)查參考文獻(xiàn)【2】表107，齒寬系數(shù)取 5)查參考文獻(xiàn)【2】表106，材料的彈性影響系數(shù)為 6）齒輪與齒條嚙合的傳動(dòng)比 7）計(jì)算齒輪分度圓直徑 mm8）計(jì)算齒寬余齒高之比 齒寬 齒高 所以 9）計(jì)算載荷系數(shù) 因?yàn)閴毫C(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)較慢，并且設(shè)計(jì)時(shí)采用的數(shù)據(jù)是壓力最

10、大時(shí)情況，查參考文獻(xiàn)【2】表10-2，所以使用系數(shù)。對(duì)于直齒輪， 齒輪的轉(zhuǎn)速較低，精度為七級(jí)，查參考文獻(xiàn)【2】圖10-8動(dòng)載系數(shù) 由參考文獻(xiàn)【2】表10-4用插值法得七級(jí)精度、相對(duì)支承對(duì)稱布置時(shí) 由， 查參考文獻(xiàn)【2】圖10-13的;故載荷系數(shù) 10） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得分度圓直徑， 3.2.2 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為： 1）參考文獻(xiàn)【2】10-20c取齒輪彎曲強(qiáng)度疲勞極限2）參考文獻(xiàn)【2】圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 安全系數(shù)，得 4）查參考文獻(xiàn)【2】，表10-5齒形系數(shù) 5）計(jì)算 6）設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比上述計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲

11、疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算的的模數(shù)就近圓整為m=2.5,按接觸強(qiáng)度算的的分度圓直徑為d=50mm,算出齒輪齒數(shù) 3.3 齒輪的幾何尺寸計(jì)算 1）計(jì)算齒數(shù)：由公式：代入數(shù)據(jù)d=50及m=2.5，計(jì)算得： =20 2）壓力角壓力角取國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 1356-1988）：=20° 3）齒頂高h(yuǎn)a：由公式：ha=ha*m代入數(shù)據(jù)m=2.5，ha*（=1）為齒頂高系數(shù)，計(jì)算得： ha=ha*m=1× 4）齒根高h(yuǎn)f：由公式： hf=(ha*+c*)m代入數(shù)據(jù)m=2.5，c*為頂隙系數(shù)（=0.25），計(jì)算得： hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)× 5）齒全高h(yuǎn)： 由公式：h=ha+hf=(2ha*+c*)m代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得： 6）齒頂圓直徑da： 由公式：da=d+2ha=(z+2ha*)m代入數(shù)據(jù)z=12，計(jì)算得： da=d+2ha=(z+2ha*)m=(20+2×1)×2.5=54mm 7）齒根圓直徑df：由公式：df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得：df=(z-2ha*-2c*)m=(20-2×1-2