沖壓機傳動系統(tǒng)設計及三維建模

沖壓機傳動系統(tǒng)設計及三維建模摘要本文以沖壓機傳動系統(tǒng)為研究對象，通過閱讀相關文獻和現(xiàn)場調研，了解了沖壓機的結構、工作原理，傳動原理以及結構分布。本文首先對沖壓機傳動系統(tǒng)進行了總體方案設計。在此基礎上，重點對曲軸連桿機構，滑塊以及齒輪主要零部件進行了結構設計、受力分析和強度計算，保證了沖壓機傳動系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。同時繪制了曲軸，連桿，滑塊零件的圖紙和沖壓機傳動系統(tǒng)的裝配圖。根據(jù)圖紙利用專業(yè)建模軟件在建模環(huán)境下完成沖壓機傳動系統(tǒng)各零件三維建模以及裝配。關鍵詞：沖壓機械；傳動系統(tǒng)；曲柄連桿保定理工學院本科畢業(yè)設計目錄5361第1章緒論 第1章緒論1.1研究的背景這次畢業(yè)設計不僅是學校為每位理工學科學生提供的一次實踐性的總結，更是我們在踏上職場之前的一次重要考驗，它不僅能夠檢驗我們在過去兩年里所學習的知識，更能夠讓我們在未來的職場中發(fā)揮出自己的潛力。而本文主要研究現(xiàn)代化機械制造中比較熱門的沖壓技術。當今，世界性的競爭早已轉變成了全面的技術競爭。因此，在全球范圍內，必須加強對技術的投入，以推進技術的進步，以及技術的進步，以適應變化的市場，并且在技術上持續(xù)進步，以適應變化的市場。無論什么樣的創(chuàng)新和突破，都離不開機械制造的助推。因此，機械制造已經成為一個國家實現(xiàn)全面繁榮的重要基礎。隨著社會的發(fā)展，新技術革命不斷涌現(xiàn)，機械工業(yè)也在迅速發(fā)展，廣大人民群眾的日益增長的需求。為此，現(xiàn)代機械工業(yè)迫切需要擁有創(chuàng)造性的人才，以開發(fā)出更多的新產品，滿足市場的需求。隨著現(xiàn)代機械技術的不斷進步，它們正在朝著更快的速度、更大的負荷、更高的精度、更高的效率和更低的噪音等方向發(fā)展。沖壓成型機能夠生產出各種形態(tài)的產品。這些產品通常由一個或多個部件組成，并通過調節(jié)運輸機的運輸方向來實現(xiàn)生產。這些產品通常有單片、旋轉、半自動、全自動、包芯等多種類型。沖壓成型技術已經被應用于各個領域，包括醫(yī)療、汽車、家具、塑膠、建筑材料和其他各種生產過程中。1.2沖壓機床在國內外的發(fā)展現(xiàn)狀國外的發(fā)展情況隨著技術的不斷發(fā)展，越來越多的國際知名的沖壓機床都使用了先進的數(shù)控技術，其中包括小松集團的H6G系統(tǒng)復合型、會田集團的NS3-E系統(tǒng)數(shù)控伺服壓機、山田集團的Svo-6型和Mag-26型、綱野集團的ServoLink型和金豐集團的CM1型等。這些新型的數(shù)控技術不僅能夠大大提高機械的精度，而且還能夠大大降低成本，提升制造效率收益。H1F49系統(tǒng)AC伺服壓力機是小松公司為滿足日益增長的需求，推出的一種全新的氣壓機，它摒棄傳統(tǒng)的飛輪、分離器以及制動剎車設備，改為AC伺服電動機通過調節(jié)曲柄、螺桿等部件，從而實現(xiàn)350-2000的氣壓，同時，還配有先進的CNC系統(tǒng)，使得滑塊的操控更為便捷，無論是快速移動還是慢慢移動，都具有極佳的準確率。國內的發(fā)展情況隨著上海浦東沖壓機床廠1976年開始的數(shù)控沖壓機的發(fā)行，它的板料進給系統(tǒng)采用了先進的馬達技術，能夠讓沖壓機的性能得到大幅度的改善。此前，我們的數(shù)控沖壓機的開發(fā)和應用相比，盡管開始時機相對比較晚，但是通過多年的努力奮斗，我們的數(shù)控沖壓機的性能和質量已經得到顯著的改善。北京的沖床研究所和天津的重型機械廠共同研發(fā)出的第一臺大型數(shù)控沖壓機，采用先進的技術，可以達到極其準確的定位和壓力控制，同時還擁有完善的用戶體驗。杭州機械有限責任公司更進一步，研究出JZ21K-350型1600kN數(shù)控快速返程沖壓機，它采用先進的曲柄沖壓機技術，結合先進的多連桿機構和數(shù)控系統(tǒng)，可以滿足不同應用場景的需求。這款沖壓機的設計、功能、操作和管理都超越了當前市場上的所有競爭對手，它的核心技術優(yōu)勢包括：采用曲柄多連桿機構，極大改善了機械設備的性能，它的運行速度非常符合板材的沖壓需求。這種機械設備的滑塊能夠迅速進入公稱力行程區(qū)，并迅速恢復到原有的位置。這樣一來，就會大大縮短滑塊的行程時間，進而大幅提升了工作效率。此外，當處于公稱力行程區(qū)域，機械設備的滑塊的行為會變得緩和，幾乎保持恒定，因而大幅減小了上下模之間的沖擊力，并有效減少了沖裁噪聲，進而增長了模型的壽命。隨著滑塊接觸到最低限度，我們能夠通過維持足夠的壓力來改善拉伸加工的產品品質。1.3提出研究問題主要研究問題隨著技術的進步，沖壓機傳動系統(tǒng)已經從單一的飛輪、離合器和制動器的組合方式轉變?yōu)楦冗M的技術，它的結構簡單、緊湊，能夠提供更高的傳動精度，并且能夠降低噪聲。此外，它還能夠更好地控制滑塊的位置，并且能夠更好地處理各種類型的零部件，特別是那些具有較低的可塑性、容易破碎的零部件。此外，它還具備了更好的實時監(jiān)測功能，能夠更快地發(fā)現(xiàn)問題并進行處理。因此，沒有對生產和工藝進行有效的管控。解決問題根據(jù)沖壓機的技術要求，我們的產品設計主要目標是代替原有的飛輪、離合器和剎車器，使用高效的交流伺服電機來代替它們，并利用一級齒輪減速機來實現(xiàn)機械的運轉，從而實現(xiàn)曲柄滑塊機構的有效運行。通過引入先進的控制技術，我們不僅增強了原有的邏輯控制，而且還增強了上位機監(jiān)控，使得我們的沖床機器能夠進行實時監(jiān)控，并且還允許對滑塊的位置、速度進行控制，從而大大提升了“柔性”的性能。第2章沖壓機工作原理利用運動學分析的核心思想：是根據(jù)組件的組合，將所有的結構分解為三個主要組件：原動件、基礎組件和支撐組件。因此，將這三個組件分別分析，然后將它們組合起來，構建出相應的子程序，以便更好地分析和預測結構的運動特性，從而更好地控制和優(yōu)化結構的運動性能。根據(jù)按照結構的差異，逐步執(zhí)行相應的步驟，以便更好地評估和理解整個結構的行為特征。通過對不同動力來源的分析，最后發(fā)現(xiàn)有多種選擇。例如，使用電動機、汽油機、蒸汽透平機、液壓機和氣動馬達作為動力來源，并通過不同的設備進行上下加壓。此外，還有一些設備，如連桿、齒輪和槽輪，作為輸送工具?？傊?，相當于提供了多達數(shù)百種不同的選擇。沖壓設備的使用十分普遍，尤其是在制造壓痕產品方面。這些設備的運動特點決定了它們的效率。因此，更需要通過優(yōu)化設備的結構來提高每個部位的運動效率，并使得每個部位的運動都更加穩(wěn)定。通過分析發(fā)現(xiàn)，沖壓機構是一種復雜的結構，它包括兩個部分：一個是曲柄搖桿部件，另一個是搖桿滑塊部件。為了更好地分析這兩個部件的受力情況，要根據(jù)機構的結構特征，分別為幾個部分，并分別執(zhí)行適當?shù)某绦騺韺崿F(xiàn)這些目標。經過模態(tài)分析、動力學響應分析，可以獲取到沖壓機的各種響應特性，并且利用這些特性，可以將其應用于改善整個系統(tǒng)的力學性能，從而大大減少共振的可能性，并且可以有效地降低機器運轉中的振動和噪聲，這些分析成果為沖壓機的設計提供了重要的理論指導。第3章沖壓機設計要求通過對傳統(tǒng)沖壓機的研究，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)沖壓機存在一些不足之處。為了應對當前的挑戰(zhàn)，設計出一種全新的技術：采用伺服電機，而不是傳統(tǒng)的飛輪、離合器、制動器，并且采用二級齒輪減速機構，從而實現(xiàn)對曲柄滑塊機構的有效控制。通過引入上位機監(jiān)控和運動控制，不僅能夠實時監(jiān)控沖壓機的運行狀態(tài)，還能夠調整滑塊的位置和速度，從而大大提升“柔性”沖壓機的加工效率。采用伺服電機作為主要驅動力的沖壓機，其設計方案可參照圖3.1所示。圖3.1伺服電機直接驅動的沖壓機的傳動結構伺服電機采取機械結構，僅由二級減速齒輪傳動，而不是由連桿傳動，從而極大地縮小了傳輸距離，極大地改善了滑塊的定向準確性，而且由于轉矩的變化，使得整個機器的動作反饋變得更加迅捷。此外，使用一級減速機器，還能夠減少發(fā)電機的調整時間，從而極大地拓展出力比，而且結構緊湊，操作和維修也十分容易。使用先進的電磁制動器，可以有效地控制緊急情況下的行駛。例如，如果發(fā)生超負荷、故障或者電源中斷，可以立刻切換到電磁制動器，并讓其產生磁場，從而控制電動機的運行。此外，還可以利用磁場的吸合效果，讓制動盤從銜鐵和電動機的接合部位脫離，從而實現(xiàn)制動。（1）通過參考有關書籍和資料，深入了解沖床沖壓技術和傳動系統(tǒng)的各種特性。（2）通過對相關文獻的研究和分析，對沖床的整個傳動系統(tǒng)進行了全新的設計。（3）主要機構由連桿、曲軸、滑塊和齒輪構成了沖壓機的基本結構。（4）通過使用三維建模軟件，可以創(chuàng)建出精確的結構模型。第4章沖壓機傳動系統(tǒng)設計方案4.1曲柄搖桿機構參數(shù)計算采用曲柄搖桿結構的方案，其中曲柄作為驅動部分，通過擺動和移位來實現(xiàn)搖桿的移動和滑塊的移位，具有極強的適配能力和極低的運行精度，同時具有良好的計算自由度。這種設備能夠滿足運動需求，它的傳動性強，結構簡單，經濟實惠，工業(yè)制造過程相對簡單，維護和更換也比較方便，適合大規(guī)模生產。設定方案中的各桿長度選擇取定λ=1.5代入公式：r≤0.4得r≤657㎜∴選取r=500㎜;∴L=r×λ=500×1.5=750㎜;即A=500mm，B=750mm根據(jù)設計規(guī)定，上下沖頭的保持壓力的持續(xù)時間應該在0.4s以內，而根據(jù)測量結果，桿A的最大偏移量應該在2°以內。最終，速比系數(shù)K應該是180+62/180-62，也就是K=180+62/180-62=2.05時該機構具有急回特性。圖4.1.1曲柄搖桿設計簡圖根據(jù)圖像，AB是搖桿，BC是連桿，ED是曲柄；因為三角函數(shù)COS28=AB/AF+FE函數(shù)Tan28°=(BC+CE)/ABBC=EF+ECAB=AF=500mm∴BC桿長=146㎜ED桿長=79㎜AE桿長=566mm檢驗曲柄存在條件ED=79mm，BC=146mm,AF=500mm,AE(機架)=566mm滿足曲柄連桿長之和定理，即可得出AD+AB≤CD+BC,能確定機構曲柄的存在。綜上所述算取連桿機構的尺寸設計如下：曲柄長度為75㎜曲柄連桿取值為690㎜搖桿長度為500㎜滑塊連桿D取值為750㎜4.2伺服電機直接驅動可行性分析盡管現(xiàn)在的技術水平有待提高，但是隨著新型材料、電氣元器件和微處理器的出現(xiàn)，加上伺服電機的進步，使得使用伺服電機來進行壓力機的直接驅動的可能性越來越大。(1)大功率伺服電機的研制機電設備的驅動部分起著至關重要的作用，它為設備提供必要的能量，以及完成各種復雜的操作。長期以來，直流電機被廣泛使用來滿足重負荷的要求，然而，它們的機械轉矩傳輸以及電刷的使用都會帶來許多缺陷，它在三代技術改進下，如今已被證實是一種具有卓越性能的永久磁體，它具有比鐵氧體更多的磁場，而且它所生產的同步電機具有尺寸緊湊、質地輕巧、輸出功率更大、運行更加迅速。交流同步伺服電機是一種常見的電動機，它與異步伺服電機比較，擁有更多的優(yōu)點，例如更好的操縱精度、更強的抗干擾能力、更小的尺寸、更低的耗電量、更高的運行速度以及更好的抗惡劣的環(huán)境條件。同步電機還更加便捷地進行電氣制動，并且更好地儲存制動能量，因而在間斷生產的設備上發(fā)揮著重要的作用。永磁同步伺服電機在機械壓力機中的使用可以帶來巨大的效益。日本FANUC和安川公司的產品可以提供150kw的大轉矩，這使得它們在這類機器上的應用更加廣泛。(2)電機儲能及電網(wǎng)沖擊曲柄沖壓機的負載具有瞬時變化的特點，它們需要瞬時的力才能完成，這就要求沖壓機能夠承受瞬時的壓力。由于曲柄沖壓機的負載需要瞬時變化，所以它們的功耗往往需要相對較長的時間來確定，而且需要更多的能源來維持正常的運行。相比之下，采用交流伺服驅動的機械沖壓機，它的功耗要低，而且能夠通過瞬時的力來實現(xiàn)更好的操縱。盡管采用傳統(tǒng)的電機作為負荷的主要驅動力，其容量較大且費用較高，經過多次的研究和測試，我們發(fā)現(xiàn)“電子飛輪”—儲能電容的應用，不僅可以有效地替代傳統(tǒng)的飛輪，而且還可以有效地將瞬間的能源轉化為持久的功率。當處于非常高的速度時，壓縮機的電動機會以較小的速度運行，但是當處于高轉速時，它會利用電容瞬時放電來產生足夠的沖擊能量，從而顯著降低其尺寸和功耗。當使用伺服電機進行直接驅動時，如果沒有安裝“飛輪”的儲能系統(tǒng)，會導致電機釋放出巨大的瞬間扭矩，從而引發(fā)巨大的電流沖擊，如果沒有及時處理，這可能會給電力系統(tǒng)帶來潛在的危險。因此，“飛輪”的儲能系統(tǒng)可以有效地解決這一問題，它可以在空載狀態(tài)下儲存電力，而當需要加快轉動的時候，則可以通過電磁制動，使得電機進入發(fā)電狀態(tài)，并且可以利用儲能電容進行蓄能。(3)驅動控制技術的進步電機的交流同步伺服電機的應用已經取得了巨大的突破，電力電子和微處理技術的發(fā)展為其帶來了更大的潛力。早期的晶閘管和現(xiàn)代的智能模塊（IPM），為電機的驅動提供了更加緊湊、便攜、高效、穩(wěn)定、優(yōu)質、靈活、全面的解決方案，為生產過程提供更加先進的支持。隨著高速微處理器、DSP器件的發(fā)展，控制器可以進行半數(shù)?；旌峡刂疲部梢赃M行完整的數(shù)?？刂疲@樣不僅極大地改善了系統(tǒng)的性能，也為特定的控制芯片的開發(fā)奠定了基礎。4.3電機轉矩計算(1)電機負載轉矩通過將機械負載轉矩轉化為電機輸出軸上的扭矩，我們可以使用以下公式來計算：T其中Pg＝700kN，曲柄半徑R=75mm，β＝0，i則TL=700×1(2)電機摩擦轉矩在使用壓縮空氣進行加載的過程中，轉動部件的摩擦轉矩至關重要。其中，最常見的摩擦來源包括：（a）滑塊的表面接觸、（b）曲軸的接觸、（c）曲柄、連桿的接觸以及（d）球頭與其固定點的接觸。因此，可以得出結論：機械摩擦的總扭矩是：TTjf是一種機械摩擦總轉矩，μ是一種摩擦系數(shù)，它的取值范圍是μ=0.04-0.05，而μ的取值范圍是μ=12μ（1+λ）da+λdb通過機械摩擦，將總轉矩轉化為電機軸上的轉矩，如下所示：Tf由于電機的轉矩T=TL+Tf=1411+432=1843Nm，當處于運轉中，它將會處于超負荷的情況，而且根據(jù)規(guī)定，超負荷的倍率應該是3，這樣，Te就會達到Te=1843∕3=614.3Nm。經過精確的計算，我們決定采用30kW的伺服電機，其中，轉速為750rpm，電壓為220V，電流為70A，轉矩為615Nm，以此來實現(xiàn)最大的工作力矩。4.4曲軸的確定滑塊機構在沖床中起著重要的作用，因此研究它的運行和承載能力對于優(yōu)化沖床的性能至關重要。這種機構的核心任務包括繪制S-α曲線，測量滑塊的速度，精準測量曲軸的公稱轉角，精準測量曲軸的大小和扭矩。S-α曲線的繪制S=R[(1R=75S=7當α=0°時（即下死點）

當α=90°時

S=70[(1?0)+0.1/4(1+1)]=78.7滑塊速度計算VW-曲柄角速度w當曲柄旋轉到90°時，滑塊的運動速度達到最高，其最高速度Vmax=wR，相當于滑塊行程次數(shù)的Vmax=wR≈0.105的乘積。V曲軸公稱轉角αgαg=co曲軸尺寸的確定曲軸直徑do取do為120mm曲軸其它部位尺寸如圖4.4.2所示圖4.4.2曲軸基本尺寸其各個部分的公式分別為：dalgla=(1.3?rA-曲柄半徑取值為75mm采用連桿球頭或銷軸半徑的方案，可以獲得更優(yōu)的性能和可靠性根據(jù)公式，d最終將dB值調整至120mm，以達到最佳值。則rB=60mm曲軸扭矩的計算當αg被設定為公稱轉角時，曲軸會產生公稱力Pg，而這種力的大小可以通過計算μ來確定，而μ=0.04，這是沖壓機的一個重要參考值。M帶入數(shù)據(jù)計算得Mkg曲軸強度的計算（1）齒輪施加的力遠遠小于連桿施加在曲軸上的力，可以忽略不計。（2）連桿的力與公稱力相當，其中1/2Pg施加在連桿瓦的兩端，距離曲柄臂2r處。（3）曲柄臂上的反作用力施加于距離其2r處。（4）曲柄頸的扭矩明顯低于彎矩，因此可以忽略不計；而支承頸的彎矩則明顯高于曲柄頸，因此也可以忽略不計。圖4.4.3顯示了C-C的截面圖，可以更好地說明這一點。圖4.4.3C-C截面圖危險截面C-C的彎矩為：Mw=[(lg帶入數(shù)據(jù)計算得Mw=34500NM最大彎矩應力σ為：σ=帶入數(shù)據(jù)計算得σ=根據(jù)上述公式，當曲軸尺寸保持不變時，σ值將保持不變。危險截面B-B的扭矩Mk為：Mk=Pg×Mk最大剪切應力τ為：τ=根據(jù)公式，剪切應力會根據(jù)彎曲的方向的不同而發(fā)生改變。詳情請參考表4.1。表4.1[σ]與材料[[45調制40Cr18Cr100～1400140～2000210～3000750～10001000～15001600～2300根據(jù)多次計算，最終確定的曲軸尺寸如圖4.5所示。圖4.5曲軸尺寸圖4.5連桿及滑塊的計算由于連桿和曲軸之間的聯(lián)系，使得沖壓機能夠實現(xiàn)從曲軸和連桿的上下往復運動，從而實現(xiàn)壓力的傳遞。因此分析連桿運動是沖壓機很重要的部分，以確保沖壓機的有效性和穩(wěn)定性。4.5.1球頭螺桿尺寸的確定連桿的尺寸有兩種：一種是固定的，另一種是隨意的。固定的連桿是由一個固定的桿體，一個帶有一個旋轉的桿。這兩種連桿都能夠根據(jù)需要進行更換。無論是使用人工操作還是使用機器操作，都能夠對連桿的尺寸進行控制。根據(jù)沖壓機的公稱力，可以使用手工操作的螺桿，也可以使用機器人操作的螺桿，還有使用電動機的渦輪增速器的。由于具備了高精度的球頭，其具備的優(yōu)勢在于：加工簡單、安裝、拆卸、維護、緊湊的結構，以及低系數(shù)的連桿，使得滑塊的側向壓力以及曲軸的扭矩都能夠得到很好的抑制。而其中，最具代表性的一個特點就是，其連桿的長度無法被改變，其下端通過圓柱銷與調節(jié)螺母的聯(lián)系，使得其具備良好的剛性，而且更為輕巧，此外，由于其系數(shù)的提高，使得滑塊的側向壓力更高，而軸齒輪的扭矩也會隨之提升，而且，由于其銷軸的表面積要遠遠低于球頭，因此其優(yōu)勢在于其輕巧的特點。使用三點式支承和圓柱面接觸來傳輸扭矩時，因為它們的加工和維護都比較容易，所以使用的數(shù)量相對較多。與連桿相關的主要尺寸，參見表4.5的初步設計。表4.5連桿相關尺寸參照表符號推薦尺寸dddddH(3.9?5.7)(0.59?0.83)(0.83?1.0)(0.9?1.0)(1.5?1.86)(1.5?2.3)圖4.6球頭連桿圖4.7連桿尺寸由上表可得球頭螺桿各尺寸：dBdod2d3d4H=(1.5?2.3)通過精心設計的ZG35和HT200鋼材，在正火和退火處理后，將其轉換為45號調質處理，并對其球頭進行淬火處理，使其達到HRC40-45的硬度，最后使其具有三角形螺紋。4.5.2連桿計算受壓應力和彎曲應力的共同影響，在危險截面A-A處，可以通過以下公式來計算出合成應力：σH=σσr=pFAFσσwσw=MA/WMAM摩擦系數(shù)取μ=0.05rA=75mmr將X--危險截面與球頭中心之間的間隔設定為60mm。L--連桿長度690mm將數(shù)據(jù)帶入式中求得MA=1419σH=1538.4因為螺紋的抗彎強度通常要高于擠壓強度和剪切強度，而且連桿體的材料也不如螺桿，因此來確定它們的彎曲應力。根據(jù)多次計算，最終確定的連桿尺寸如圖4.9所示，具有良好的精度。圖4.9連桿尺寸圖4.5.3滑塊的確定在常見類型的沖壓機中，滑塊的導軌長度和寬度之間的比值L/B在1.3到1.6之間這個值受到滑塊運動軌跡的影響，當運動軌跡變得更遠時，導軌長度會變得更長。通常，將L=（5-7之間）S。L=(5?7)×140mm=7因為L/B=1.3-1.6取1.4則B=640mm滑塊尺寸圖如圖4.10所示圖4.10滑塊的尺寸圖第5章高速級齒輪傳動計算選用齒輪的類別、齒輪精度等級、齒輪材質和齒數(shù)。（1）選用所設計齒輪傳動方案，選取直齒圓柱齒輪傳動，壓力角為20°。（2）2最終選用7級精度等級。（3）決定選用40Cr（調質）的小齒輪，它的堅硬程度達到了280HBS，而45（調質）的大齒輪，它的堅硬程度達到了240HBS。（4）選小齒輪齒數(shù)Z1=17，則大齒輪齒數(shù)Z2=Z1×i=17×4.4=74.8，取75。5.1按齒面接觸疲勞強度設計①試算小齒輪分度圓直徑，即d②確定公式中的各參數(shù)值試選KHt=1.3計算小齒輪傳遞的扭矩:T=9550×選擇齒寬系數(shù)φd=1通過參考書查得ZH=2.49通過參考數(shù)據(jù)和材料的彈性強度影響系數(shù)ZE為ZE=189MPa。最后通過公式計算出小齒輪的觸疲勞強度用重合系數(shù)Zε。αa1αZ計算接觸疲勞許用應力[σH]根據(jù)參考書可以確定小齒輪和大齒輪接觸疲勞極限的數(shù)值σ由公式計算應力循環(huán)次數(shù)：NN查取接觸疲勞系數(shù)K取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得[σH][σH]從[σH]1到[σH]2，選擇最低的值來確定接觸疲勞許用應力，也就是說，將其視為接觸疲勞許用應力σH③試算小齒輪分度圓直徑d（1）調整小齒輪分度圓直徑①計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準備。圓周速度νv=齒寬bb=②計算實際載荷系數(shù)KH。查找得使用系數(shù)KA=1通過對v=4.32m/s和7級精度的分析，我們可以得出Kv=1.11的動態(tài)系數(shù)。齒輪的圓周力。FKA×Ft/b=1×2064.43/43.179=48N╱mm<100N╱mm齒間載荷分配系數(shù)KHα被定義為1.2確定插值法，采用7級的精度，并且將小齒輪的布局為不對稱狀態(tài)，就可以得出齒向載荷分布系數(shù)KHβ=1.309由此，得到實際載荷系數(shù)K③根據(jù)公式，我們計算出了根據(jù)實際負載情況計算出的分度圓的直徑。d④確定模數(shù)m=5.2確定傳動尺寸計算中心距為了確保低速級圓柱齒輪的最低強度，應根據(jù)其中心距來進行精確的計算。Z1=17則，Z2=u×i=75a=計算小、大齒輪的分度圓直徑dd計算齒寬b=取B1=80mmB2=75mm5.3校核齒根彎曲疲勞強度齒根彎曲疲勞強度條件為σ①T、m和d1同前齒寬b=b2=65齒形系數(shù)YFa和應力修正系數(shù)YSa：查得齒形系數(shù)Y查得應力修正系數(shù)Y試選KFt=1.3通過公式，可以確定材料的彎曲疲勞強度，并使用重疊系數(shù)Yε。Y②圓周速度v=③寬高比b/hh=b通過對v=10.895m/s的測量，我們發(fā)現(xiàn)7級的精確性，并通過分析得出了Kv=1.22的動態(tài)響應。齒間承重載荷分配的系數(shù)為KFα=1.2我們就可以得出KHβ=1.318結合b/h=75/4.5=16.667最后得KFβ=1.061。則載荷系數(shù)為K通過對比我們發(fā)現(xiàn)，無論是小型還是大型的齒輪，其齒根的彎曲疲勞極限都是如此分別為σ取彎曲疲勞系數(shù)K彎曲疲勞設計安全系數(shù)S=1.25，由公式得σσ齒根彎曲疲勞強度校核σσ齒根的彎曲疲勞強度達到了規(guī)定的標準，而且小齒輪的抗彎曲疲勞損傷能力明顯優(yōu)于大齒輪。④齒輪的圓周速度v=選用7級精度是合適的主要設計結論齒輪數(shù)Z1設計為17，Z2設計為75，模數(shù)M設計m=2mm，壓力角設計α為20°，中心距確定為92mm，齒寬設計為80mm，B2確定為75mm。5.4計算齒輪傳動其它幾何尺寸①計算齒頂高、齒根高和全齒高hahf=mhh=ha②計算小、大齒輪的齒頂圓直徑dda③計算小、大齒輪的齒根圓直徑ddf齒輪參數(shù)和幾何尺寸總結表5.1齒輪主要結構尺寸名稱和代號計算公式小齒輪大齒輪中心距a233233齒數(shù)z31202模數(shù)m22齒寬B7065螺旋角β左旋0°0'0"右旋0°0'0"齒頂高系數(shù)ha*1.01.0頂隙系數(shù)c*0.250.25齒頂高ham×ha*22齒根高hfm×(ha*+c*)2.52.5全齒高hha+hf4.54.5分度圓直徑d62404齒頂圓直徑dad+2×ha66408齒根圓直徑dfd-2×hf57399注：han?=1.0,第6章低速級齒輪傳動設計計算選用齒輪的類別、齒輪精度等級、齒輪材質和齒數(shù)。（1）選用所設計齒輪傳動方案，選取直齒圓柱齒輪傳動，壓力角為20°。（2）最終選用7級精度等級。（3）決定選用40Cr（調質）的小齒輪，它的堅硬程度達到了280HBS，而45（調質）的大齒輪，它的堅硬程度達到了240HBS。（4）如果選擇Z1=17，那么大齒輪的齒數(shù)就是Z2=Z1×i=17×3.4=57.8取586.1按齒面接觸疲勞強度設計①試算小齒輪分度圓直徑，即d②確定公式中的各參數(shù)值試選KHt=1.3計算小齒輪傳遞的扭矩:T=9550×選擇齒寬系數(shù)φd=1通過參考書查得ZH=2.49通過參考數(shù)據(jù)和材料的彈性強度影響系數(shù)ZE為ZE=189MPa。最后通過公式計算出小齒輪的觸疲勞強度用重合系數(shù)Zε。ααεZ計算接觸疲勞許用應力[σH]可以確定小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限的值是多少？σ由公式計算應力循環(huán)次數(shù)：NN查取接觸疲勞系數(shù)K取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得[σH][σH]從[σH]1到[σH]2，選擇最低的值來確定接觸疲勞許用應力，也就是說，將其視為接觸疲勞許用應力σH③試算小齒輪分度圓直徑d1)調整小齒輪分度圓直徑①計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準備。圓周速度νv=齒寬bb=②計算實際載荷系數(shù)KH。查得使用系數(shù)KA=1通過測量v=1.66m/s和7級精度，我們可以得出動載系數(shù)Kv=1.06齒輪的圓周力。FKA×Ft/b=1×1905.82/43.939=43N╱mm<100N╱mm齒間負荷分擔系數(shù)KHα被定義為1.2。根據(jù)插值法，當采取7級精度的小齒輪，且其相對于支撐結構呈現(xiàn)出不對稱布局，其齒向載荷分布系數(shù)KHβ可以達到1.31由此，得到實際載荷系數(shù)K③根據(jù)公式，我們計算出了根據(jù)實際負載情況計算出的分度圓的直徑。d④確定模數(shù)m=6.2確定傳動尺寸計算中心距a=計算小、大齒輪的分度圓直徑dd計算齒寬b=取B1=80mmB2=75mm6.3校核齒根彎曲疲勞強度齒根彎曲疲勞強度條件為σ①T、m和d1同前齒寬b=b2=75齒形系數(shù)YFa和應力修正系數(shù)YSa：由此查得齒形系數(shù)Y得應力修正系數(shù)Y試選KFt=1.3通過公式，可以確定材料的彎曲疲勞強度，并使用重疊系數(shù)Yε。Y②圓周速度v=③寬高比b/hh=b通過測量v=2.717m/s和7級精度，我們可以得出動載系數(shù)Kv=1.08。查閱得齒間分布載荷系數(shù)KFα=1.2根據(jù)數(shù)據(jù)，我們可以得出KHβ=1.318為1.016，這與b/h=75/6.75=11.111相符。則載荷系數(shù)為K通過對比無論是小型還是大型的齒輪，其齒根的彎曲疲勞極限都是如此σ查取彎曲疲勞系數(shù)K選取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.25，由公式得σσ齒根彎曲疲勞強度校核σσ齒根的彎曲疲勞強度達到了規(guī)定的標準，而且小齒輪的抗彎曲疲勞損傷能力明顯優(yōu)于大齒輪。④齒輪的圓周速度v=選用7級精度是合適的主要設計結論齒數(shù)設計Z1為17，Z2為58，模數(shù)設計M為2毫米，壓力角度α為20°，中心距a設計為75mm，齒寬B1為80mm，B2為75毫米。6.4計算齒輪傳動其它幾何尺寸①計算齒頂高、齒根高和全齒高hhf=mh=②計算小、大齒輪的齒頂圓直徑dd③計算小、大齒輪的齒根圓直徑dd齒輪參數(shù)和幾何尺寸總結表6.1齒輪主要結構尺寸名稱和代號計算公式小齒輪大齒輪中心距a7575齒數(shù)z1758模數(shù)m22齒寬B8075螺旋角β左旋0°0'0"右旋0°0'0"齒頂高系數(shù)ha*1.01.0頂隙系數(shù)c*0.250.25齒頂高ham×ha*22齒根高hfm×(ha*+c*)2.52.5全齒高hha+hf4.54.5分度圓直徑d34116齒頂圓直徑dad+2×ha38120齒根圓直徑dfd-2×hf30112注：h6.5系統(tǒng)綜合方案評價（1）本次傳動系統(tǒng)具有實現(xiàn)預期運動功能的能力，并能夠自動完成生產任務；（2）通過設計調整傳動比，我們可以達到更加準確的周期性動作，并使用更小的凸輪和搖桿，以保證系統(tǒng)的平穩(wěn)運行；（3）工作性能：達到目標生產速率；選用6千瓦電動機提供強勁的動力，可以滿足各種需求；（4）系統(tǒng)整體結構：比較緊湊；第7章傳動系統(tǒng)三維造型設計7.1三維造型軟件的概述Pro/ENGINEER是美國聯(lián)邦參數(shù)科技有限公司（PTC）的重要成果，它擁有先進的三維CAD/CAM工藝技術，可以實現(xiàn)復雜的參數(shù)設計，從零部件的制作、組合、裝配、模具制作、鈑金加工、NC編碼、外形設計、結構仿真到鑄造件的制作，它的優(yōu)勢不可忽視，已經被廣泛地運用于航空、飛船、機械設備、電氣、車輛、家用電器、玩具以及其他各種行業(yè).Pro/ENGINEER因具有出色的三維CAD/CAM性能，被譽為三維CAD/CAM行業(yè)的佼佼者，不僅被全球各地的高校所采用，也被視作工科生的重要學習資源，更是工程師們不可或缺的核心技能。Pro/ENGINEER已經被證明是一種極具價值的工具[16]，它能夠提升企業(yè)的生產能力，并且已經被普遍采納。Pro/ENGINEER，也被稱為Pro/E，是美國PTC有限公司研制的一套完整的三維空間技術應用軟件系統(tǒng)，能夠從設計階段直接進行生產，并且通過使用參數(shù)化和特征化的實體模型，將所有信息存儲于一個完整的、互不影響的數(shù)據(jù)庫中，以便隨時調整。pro/ENGINEER是一款具備高效性和可靠性的三維設計技術應用，它能夠幫助企業(yè)將復雜的產品和結構的構建和生成轉變成一個可控的、可操作的、可視的、可視的、可追溯的、可視的的模擬，使得企業(yè)能夠更為有效、準確的執(zhí)行工作[16-18]。這種材料被廣泛地應用在各個領域，包括飛機、宇宙飛船、工程設備、電氣設備、塑料制品、玩具制造。7.2各組成部分三維模型設計(1)曲軸的三維建模圖7.2.1曲軸的三維建模(2)連桿的三維建模圖7.2.2連桿的三維建模(3)滑塊的三維建模圖7.2.3滑塊的三維建模(4)齒輪的三維建模圖7.2.4齒輪的三維建模(5)伺服電機的三維建模圖7.2.5電機的三維建模7.3裝配圖的三維建模圖7.3裝配圖的三維建?？偨Y在這次畢業(yè)設計中充分發(fā)揮了在校學習的機械理論知識，選用曲柄連桿傳動系統(tǒng)的運動方案，從而設計出結構簡單，方便制造，能量傳遞效率高，工作可靠的沖壓機傳動系統(tǒng)。回想這次畢業(yè)設計，至今使我仍感慨很多，從最開始的收集沖壓機傳動系統(tǒng)的資料和搜集相關文獻，到后來的傳動方案的基本確定，研究各部分機構的設計與計算。其中包括曲軸連桿設計，滑塊與齒輪的設計，最后將所有機構進行三維建模并完成裝配。從開始做畢業(yè)設計到結束，在這段日子里，可以說是苦盡甘來，但是學到了很多知識，不僅可以鞏固了所學的機械理論知識，而且學到了很多以前學不到的機械理論。經過這次畢業(yè)設計，讓我掌握了更扎實的