壓片成形機(jī)的設(shè)計【單沖式壓片機(jī)】【干粉壓片機(jī)】
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設(shè)計
壓片成形機(jī)的設(shè)計
設(shè)計說明書
學(xué)生姓名
學(xué) 號
所屬學(xué)院
專 業(yè)
班 級
指導(dǎo)教師
日 期
前 言
隨著生產(chǎn)規(guī)模與應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,單沖式壓片機(jī)越來越被大家所了解與使用,同時人們也提出了許多新的性能要求。單沖式壓片機(jī)存在的缺陷制約了其應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大,無法滿足一些特殊生產(chǎn)的需求,因此必須對現(xiàn)有單沖式壓片機(jī)的性能進(jìn)行改進(jìn),使之適應(yīng)新時代生產(chǎn)的需求。
單沖式壓片機(jī)的結(jié)構(gòu)中應(yīng)用了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu),進(jìn)行力與動力的傳遞。曲柄主軸旋轉(zhuǎn)一周,壓片機(jī)依次完成充填、壓片和出片的工作循環(huán)。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)控制著上沖模的上下運行,并在壓片時提供主要壓力;凸輪機(jī)構(gòu)控制著加料斗與下沖的運動,完成送料與出片運動。。單沖式并不一定只有一副沖模工作,也可以有兩副或更多,但多副沖模同時沖壓,由此引起機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性及可靠性要求嚴(yán)格,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不多采用。單沖壓片機(jī)是間歇式生產(chǎn),間歇加料,間歇出片,生產(chǎn)效率較低,適用于試驗室和大尺寸片劑生產(chǎn)。
壓片機(jī)在現(xiàn)代生活中應(yīng)用比較廣泛,其中以制藥行業(yè)最為突出。本次畢業(yè)設(shè)計是對單沖壓片成形機(jī)進(jìn)行了研究和設(shè)計。在本次的對壓片機(jī)構(gòu)造和運動進(jìn)行了分析。在這次的畢業(yè)設(shè)計中得到了指導(dǎo)教師的精心批評和糾正,并對壓片機(jī)中不是很合理的地方進(jìn)行了修改和設(shè)計。
符 號 表
滿載轉(zhuǎn)數(shù)
p
功率
kw
齒輪分度圓直徑
mm
T
轉(zhuǎn)矩
N/m
z
齒數(shù)
η
效率
i
傳動比
N
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
m
模數(shù)
mm
a
中心距
mm
h
齒高
mm
b
齒輪寬度
mm
扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
MPa
圓周力
N
徑向力
N
M
彎矩
N/mm
計算應(yīng)力
MPa
軸承壽命
h
v
速度
m/s
帶基準(zhǔn)長度
mm
小帶輪包角
。
Z
V帶根數(shù)
壓軸力
N
張緊力
N
鏈節(jié)數(shù)
計算功率
kw
輪槽角
。
K
載荷系數(shù)
W
抗彎截面系數(shù)
mm3
抗扭截面系數(shù)
mm3
目 錄
1 壓片機(jī)總體設(shè)計 6
1.1設(shè)計題目分析 6
1.1.1給定數(shù)據(jù) 6
1.1.2總功能分析 6
1.2工作原理 6
1.3機(jī)械運動方案及機(jī)構(gòu)設(shè)計 8
1.3.1擬訂執(zhí)行構(gòu)件的運動形式 8
1.3.2擬訂運動循環(huán)圖 8
1.3.3確定主加壓機(jī)構(gòu)方案 8
1.3.4評選機(jī)構(gòu)方案 10
2 沖壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計 12
3 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計 15
3.1凸輪輪廓曲線設(shè)計 15
3.1.1利用作圖法設(shè)計凸輪廓 15
4 減速器的設(shè)計 19
4.1減速器測繪與結(jié)構(gòu)分析 19
4.1.1分析傳動系統(tǒng)的工作情況 19
4.2傳動系統(tǒng)運動分析計算 19
4.2.1確定電機(jī)型號 19
4.2.2計算傳動裝置各級傳動比和效率: 20
4.2.3計算各軸的轉(zhuǎn)速功率和轉(zhuǎn)矩 20
4.2.4高速軸上的齒輪設(shè)計 20
4.2.5低速軸上的齒輪設(shè)計 23
4.3軸的設(shè)計 24
4.3.1軸的最小直徑的確定 25
4.3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 25
4.3.3軸的載荷 25
4.4軸的校核 25
4.4.1齒輪的力分析計算 26
4.4.2支座反力分析 26
4.4.3當(dāng)量彎矩 26
4.4.4校核強(qiáng)度 26
4.4.5結(jié)論 27
5 帶傳動的設(shè)計 28
5.1 傳動帶的設(shè)計 28
5.1.1 確定計算功率,選擇V帶型號 28
5.1.2 選擇帶輪的基準(zhǔn)直徑和驗算帶數(shù) 28
5.1.3 確定中心距a和v帶的基準(zhǔn)長度 29
5.2 帶輪的設(shè)計 29
6 鏈傳動的設(shè)計 30
6.1滾子鏈傳動的設(shè)計 30
6.2鏈傳動的布置、張緊和潤滑 31
6.2.1鏈傳動的布置 31
6.2.2鏈傳動的張緊 31
6.2.3鏈傳動的潤滑 31
6.3鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料 32
7 經(jīng)濟(jì)技術(shù)性分析 33
結(jié)束語 34
致 謝 35
參考文獻(xiàn) 36
1 壓片成形機(jī)總體設(shè)計
1.1設(shè)計題目分析
1.1.1給定數(shù)據(jù)
沖頭壓力: 1 5噸(150000N);
生產(chǎn)率: 每分鐘2 5片;
機(jī)器運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù): 1 0%;
驅(qū)動電機(jī): 2.8 kw, 1410 r/min。
片劑規(guī)格: 直徑40mm, 厚度5mm
1.1.2總功能分析
總功能分析
根據(jù)題目要求,要最終將干粉壓制成片坯。若要求獲得質(zhì)量較好的成品,可采用諸多方法。下面采用黑箱法進(jìn)行分析:
圖1.1黑箱法分析
由黑箱法分析可得到:為了達(dá)到高效、方便的目的,采用機(jī)械自動加工的方法比較好,因此,本題采用了自動加工的方法壓制片坯。
總功能分解
設(shè)計干粉壓片機(jī),其總功能可以分解成以下幾個工藝動作:
送料機(jī)構(gòu):為間歇直線運動,這一動作可以通過凸輪上升段完成
篩料:要求篩子往復(fù)震動
推出片坯:下沖頭上升推出成型的片坯
送成品:通過凸輪推動篩子來將成型的片坯擠到滑道
上沖頭往復(fù)直線運動,最好實行快速返回等特性
下沖頭間歇直線運動
機(jī)械系統(tǒng)轉(zhuǎn)換功能圖
圖1.2機(jī)械系統(tǒng)轉(zhuǎn)換功能圖
1.2工作原理
壓片機(jī)是將陶瓷干粉料壓制成直徑為40mm,厚度為5mm的圓形片坯。如圖1.3所示,其工藝過程是:
圖1.3壓片機(jī)工作流程
⑴ 干粉料均勻篩入圓筒形型腔(圖1.A);
⑵ 下沖頭下沉3 mm,預(yù)防上沖頭進(jìn)入型腔時把粉料撲出(圖1.B);
⑶ 上、下沖頭同時加壓(圖1.C,并保壓一段時間,保壓時間0.4s左右;
⑷ 上沖頭退出,下沖頭隨后頂出壓好的片坯(圖1.D);
⑸ 篩料推出片坯(圖1.A)。
根據(jù)工藝流程及要求大致可繪制出壓片機(jī)的示意圖,如圖1.4所示
圖1.4 壓片機(jī)傳動示意圖
1.3機(jī)械運動方案及機(jī)構(gòu)設(shè)計
1.3.1擬訂執(zhí)行構(gòu)件的運動形式
顯然該壓片機(jī)應(yīng)有三套機(jī)械傳動系統(tǒng)所組成,即實現(xiàn)上沖頭運動的加壓傳動系統(tǒng),實現(xiàn)下沖頭運動的輔助加壓傳動系統(tǒng),實現(xiàn)料篩運動的上、下料傳動系統(tǒng)。這三套傳動系統(tǒng)中的上沖頭、下沖頭、料篩即為三個執(zhí)行構(gòu)件,它們的運動特性分別為:
a)上沖頭完成往復(fù)(鉛垂上下)直移運動,在下移至終點后有短時間停歇(起保壓作用)。又因沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間,故沖頭的行程約為9 0~100mm。沖頭還受有較大的力。若機(jī)構(gòu)主動件一轉(zhuǎn)(2π)完成一個運動循環(huán),則上沖頭位移線圖的形狀大致如圖1.5a所示。
b) 下沖頭也作上下直移運動,其運動規(guī)律較復(fù)雜,自初始位置先下沉3 mm,然后上升8mm加壓,后停歇保壓,繼而上升1 6mm將成形片坯頂至與平臺平齊后停歇,待料篩將片坯推離沖頭后再下移2 1 mm到待裝料的初始位置。沖頭也受有較大的力。其位移線圖大致如圖1.5b所示。
c) 料篩作水平直移運動,其運動規(guī)律也較復(fù)雜。先在模具型腔上方往復(fù)振動料篩,然后向左退回,待坯料成形并被推出型腔后,料篩再在臺面上右移4 5~5 0mm,推開成形片坯??煽闯隽虾Y受力不大。其位移線圖大致如圖1.5所示。
b 壓片機(jī)運動循環(huán)圖
a 執(zhí)行構(gòu)件運動線圖
圖1.5三大機(jī)構(gòu)位移線圖
1.3.2擬訂運動循環(huán)圖
擬定運動循環(huán)圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動作的先后順序、相位,以利于設(shè)計、裝配和調(diào)試。根據(jù)上述工藝動作順序可以擬定出表示三套傳動系統(tǒng)中三個執(zhí)行構(gòu)件運動循環(huán)協(xié)調(diào)配合關(guān)系的運動循環(huán)圖,如圖1.5b所示。由于上沖頭所在的系統(tǒng)為主傳動系統(tǒng),其原動件每一轉(zhuǎn)便完成一個運動循環(huán),所以擬定運動循環(huán)圖時,以該原動件的轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)(0°~3 6 0°),以各執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)畫出位移曲線(運動循環(huán)圖上的位移曲線主要著眼于運動的起迄位 置,而不必準(zhǔn)確表示其運動規(guī)律,故圖上位移曲線均由直線段組成)。
料篩退出加料位置(圖1.5b中線段①)后停歇。料篩剛退出,下沖頭即開始下沉3 mm(圖中②)。下沖頭下沉完畢,上沖頭可下移到型腔入口處(圖中③),待上沖頭到達(dá)臺面下3mm處時,下沖頭開始上升,對粉料兩面加壓,這時上、下沖頭各移動8mm(圖中④),然后兩沖頭停歇保壓(圖中⑤),保壓時間約0.4秒,即相當(dāng)于原動件轉(zhuǎn)60°左右。以后上沖頭先開始退出,下沖頭稍后并緩慢地向上移動到和臺面平齊,頂出成形片坯(圖中⑥)。下沖頭停歇待卸片坯時,料篩推進(jìn)到型腔上方推卸片坯(圖中⑦)。下沖頭下移21mm的同時,料篩振動粉料(圖中⑧)進(jìn)入下一個循環(huán)。
1.3.3確定主加壓機(jī)構(gòu)方案
由上述分析可知,壓片機(jī)機(jī)構(gòu)有三個分支:一為實現(xiàn)上沖頭運動的主加壓機(jī)構(gòu);二為實現(xiàn)下沖頭運動的輔助加壓機(jī)構(gòu);三是實現(xiàn)料篩運動的上、下料機(jī)構(gòu)。此外,當(dāng)各機(jī)構(gòu)按運動循環(huán)圖確定的相位關(guān)系安裝以后,應(yīng)能作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,故在機(jī)構(gòu)之間還需設(shè)置能調(diào)整相位的環(huán)節(jié)(也可能是機(jī)構(gòu))。要完成上述幾種機(jī)構(gòu)的設(shè)計,對課程設(shè)計來說,工作量太大,因此,這里也只就其中的一個機(jī)構(gòu)——主加壓機(jī)構(gòu)敘述其設(shè)計過程。
實現(xiàn)上沖頭運動的主加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有下述幾種基本運動功能:
a) 上沖頭要完成每分鐘2 5次往復(fù)直線運動,所以該系統(tǒng)的原動件轉(zhuǎn)速應(yīng)為2 5 r/m i n,若以電動機(jī)作為原動機(jī),則該傳動系統(tǒng)應(yīng)有減速功能。
b) 因上沖頭是往復(fù)直線運動(輸出),故該系統(tǒng)要有運動形式轉(zhuǎn)換功能,即由單向連續(xù)轉(zhuǎn)動變?yōu)樽?fù)運動。
c) 因有保壓階段,故上沖頭在下移至行程末端要有一段停歇或近似停歇功能。
d) 因沖頭受到壓力較大,所以希望機(jī)構(gòu)具有增力的功能,以增大有效作用力,而不必采用功率較大的原動機(jī)。
先取上述a)、b)、c)三種必須具備的功能來組成機(jī)構(gòu)方案。若每一功能僅由一類基本機(jī)構(gòu)來實現(xiàn),可組合成許多種方案。在這許多方案中,有些機(jī)構(gòu),如曲柄滑塊機(jī)構(gòu),就兼有運動轉(zhuǎn)換和交替換向的功能。這樣,有些方案的動作結(jié)構(gòu)或機(jī)構(gòu)組合就顯得繁瑣而不合理,因而可以直觀進(jìn)行判斷,從而舍棄一些方案。例如,我們可從中選出如圖1.5所示的四種方案作為評選方案。這種做法似乎比較繁瑣,但它的好處是可以開闊思路,盡量考慮周全,少漏掉一些可行方案。特別對于初次進(jìn)行設(shè)計者更屬必要。
由于上沖頭在下移行程的末端還有停歇和增力的附加要求,所以對上述方案要再作增改。
圖1.6 壓片機(jī)加壓機(jī)構(gòu)的四個方案
圖1.7 按停歇要求補(bǔ)充的幾個方案
要使機(jī)構(gòu)從動件(執(zhí)行構(gòu)件)在行程中停歇,即運動速度為零,大致有下述幾種辦法:
(1) 如圖1.6中方案一、三用轉(zhuǎn)動凸輪推動從動件,則與從動件行程末端相應(yīng)的凸輪廓線用同心圓弧廓線時,從動件在行程末端停歇。曲線導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)(圖1.6a)也有同樣的作用。
(2) 使機(jī)構(gòu)的運動副或運動鏈暫時脫離,這可采用基本機(jī)構(gòu)的變異機(jī)構(gòu),如槽輪機(jī)構(gòu)(圖1.6b)。也可采用換向機(jī)構(gòu)或離合器(圖1.6c),當(dāng)換向輪處于中間位置時,從動件A、B——螺桿停歇。
(3) 在機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合時,使兩機(jī)構(gòu)的從動件均在速度零位時串接。因為速度零位附近的速度一般也較小,這就使得串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)輸出構(gòu)件的速度在較長一段時間內(nèi)接近為零。如圖1.6方案四所示。
(4) 用其它方式組合機(jī)構(gòu)。如用軌跡點串聯(lián)時,當(dāng)軌跡點在直線段或圓弧段上運動時,從動件停歇。并聯(lián)組合時,將兩個輸入構(gòu)件的運動規(guī)律相加,可使輸出構(gòu)件的速度在預(yù)定區(qū)域內(nèi)接近于零。
至于機(jī)構(gòu)增力的要求,它與機(jī)構(gòu)停歇的要求,從功率傳遞的角度來看,有著內(nèi)在的聯(lián)系。因為,若不計摩擦損耗時,輸入、輸出功率應(yīng)相等,即Mω=M1 ·ω1,所以速度低時,力大。根據(jù)這個道理,可使沖頭在下移行程末端8mm的范圍內(nèi)有足夠低的速度,這是增力措施之一。此外,合適地安排機(jī)構(gòu)構(gòu)件的相對位置,使得到良好的傳力條件,即得到較大的有效作用力,也是一種“增力”的辦法。所以,這類要求不必另立方案,只需在選擇的方案中將構(gòu)件作適當(dāng)?shù)呐渲镁涂梢粤恕?
至此,在圖1.6、1.7所示的七種方案中,已充分考慮了所提出的功能要求。
1.3.4評選機(jī)構(gòu)方案
按照前述的方案評選原則,充分分析各方案的優(yōu)缺點,然后選出幾個比較合適的方案。
方案一、三都采用了凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)雖能得到理想的運動規(guī)律,但要使從動件達(dá)到90~100mm的行程,凸輪的向徑比較大,于是凸輪機(jī)構(gòu)的運動空間也較大。而且凸輪與從動件是高副接觸,不宜用于低速、大壓力的場合。
方案二采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu),曲柄長度僅為滑塊行程的一半,機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡潔,尺寸較小,但滑塊在行程末端只作瞬時停歇,運動規(guī)律不理想。如用方案四,將曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián),則可得到比較好的運動規(guī)律,尺寸也不致過大。又因為它是全低副機(jī)構(gòu),宜用于低速、重載的場合。
其余方案雖也可達(dá)到所要求的機(jī)構(gòu)功能,但均不如前述幾個方案的結(jié)構(gòu)簡潔。所以,選用方案四是比較適宜的。
至于下沖頭機(jī)構(gòu)和料篩機(jī)構(gòu),也可照上述方法選定方案,不再詳述。前者因位移不大,運動規(guī)律復(fù)雜,可考慮用凸輪機(jī)構(gòu);后者因要完成振動動作,所以可用凸輪機(jī)構(gòu)完成小振動動作,用串聯(lián)的連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)運動轉(zhuǎn)換和放大。
圖1.8 壓片機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖
整個壓片機(jī)的機(jī)構(gòu)簡圖如圖1.8所示
2 沖壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計
由于壓片機(jī)的工作壓力較大,行程較短,一般采用肘桿式增力沖壓機(jī)構(gòu)作為主體機(jī)構(gòu),它是由曲柄連桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成。先設(shè)計搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。
(a) (b) (c) (d)
(e)
圖2.1 主加壓機(jī)構(gòu)設(shè)計原理
方案四是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成的組合機(jī)構(gòu),屬構(gòu)件固接式串聯(lián)組合。今將第一個機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件(在速度為零的位置)和第二個機(jī)構(gòu)的輸入構(gòu)件(在其輸出構(gòu)件速度接近為零時的位置)固接起來,即機(jī)構(gòu)串聯(lián)起來,那么,在這個位置附近(一段較長時間)組合機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件將近似停歇。其原理說明如下:
假設(shè)已知曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運動規(guī)律s—φ1 (圖2.1a),圖2.1b所示為該機(jī)構(gòu)正處于滑塊速度接近于零的位置;曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運動規(guī)律ψ-φ1如圖c實線所示,而圖d所示為該機(jī)構(gòu)搖桿OA,A,正處于速度為零的位置。若將圖b,d所示的兩個機(jī)構(gòu)就在圖示位置串聯(lián),則串聯(lián)以后構(gòu)件OAA和OA′A′成為一個構(gòu)件(圖e),因此,第一個機(jī)構(gòu)中的中φ1和第二個機(jī)構(gòu)中的φ2有如下關(guān)系
φ2=φ0+φ1 (2.1)
式中φ0為一常數(shù),所以若將圖2.1c的坐標(biāo)φ1用φ2表示,則相當(dāng)于曲線平移了一個距離φ0(如虛線所示)。當(dāng)s—φ2和ψ1—φ2如圖2.1a,c所示安排時, 則沿圖中箭頭所示走向從ψ1′得φ2′,由φ2′得s′,而從φ1′、s′得到ψ1-s曲線上的一點,依此可得出一條ψ1-s曲線。從圖a、c的局部放大圖f中可知,在ψ1由b—c—0—a的區(qū)域內(nèi)(轉(zhuǎn)角約70°),滑塊的位移s約在接近零的一個很小的范圍(約0.37mm)內(nèi)運動,依靠運動副的間隙,可近似認(rèn)為這時滑塊是停歇的。
由此看來,若使s—φ2曲線上s為零的附近的一段曲線變化比較平緩,ψ1-φ1曲線在ψ1的最小值附近的曲線也比較平緩的話,滑塊近似停歇所占的ψ1角就比較大;又為了使構(gòu)件A′B′受力小些,同時也使機(jī)構(gòu)能得到比較合理的布置,可將曲柄搖桿機(jī)構(gòu)OA′A′B′OB′整個繞OA′逆時針向轉(zhuǎn)一個角度φ0,如圖2.1g所示,這并不影響機(jī)構(gòu)的運動性能,反而改善了構(gòu)件A′B′的受力條件。
根據(jù)上述分析,該機(jī)構(gòu)可按如下步驟設(shè)計:
(1)確定曲柄滑塊機(jī)構(gòu)尺寸。根據(jù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)特性(圖2.2a),λ=l/r愈小,在s=0處的位移變化愈大,
圖2.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特性
所以應(yīng)選較大的λ;但λ愈大,從s=0到90~l00mm的位移所需曲柄的轉(zhuǎn)角θ也愈大;又因為曲柄是與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿串接的,而搖桿的轉(zhuǎn)角應(yīng)小于180°,且希望取小一些為好。所以,應(yīng)取一個合適的曲柄長度和λ值,滿足滑塊有90~100mm的行程而曲柄轉(zhuǎn)角則在30°左右,同時在φ2=178°~182°的范圍內(nèi)滑塊位移不大于0.4mm或更小(可近似看作滑塊停歇)。如圖2.3所示,取λ=1。為了保壓,要求搖桿在鉛垂位置的正負(fù)2度的范圍內(nèi),滑塊的位移量小于等于0.4mm。據(jù)此可得到搖桿的長度
(mm) (2.2)
式(2.1)中------搖桿滑塊機(jī)構(gòu)中連桿與搖桿長度之比,一般取。 算出L=r=200mm。
圖2.3 主加壓機(jī)構(gòu)設(shè)計
(2)確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)尺寸。在壓片位置,機(jī)構(gòu)應(yīng)有較好的傳動角。所以,當(dāng)搖桿在OAA位置時,曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的連桿AB′與OAA的夾角應(yīng)接近90°。此時,OB′若選在A B′的延長線上,則A B′受力最小。故在此線上選一適當(dāng)位置作OB′。具體選定OB′的位置時,可再考慮急回特性的要求,或搖桿速度接近零的區(qū)域中位移變化比較平緩的要求。它與機(jī)構(gòu)尺寸的大致關(guān)系是:行程速度變化系數(shù)K或θ1愈大,在位置A時的位移變化較大(圖1.9b),所以O(shè)B′距點A遠(yuǎn)一些好,但又受到機(jī)構(gòu)尺寸和急回特性的限制,不能取得太遠(yuǎn)。選定OB′以后,可定出與OAA兩個位移φ3、φ4 (或Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個位置)對應(yīng)的OB′B′的兩個位移ψ3、ψ4 (或Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個位置)。按上述命題設(shè)計出曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的尺度,角φ0 為兩機(jī)構(gòu)串聯(lián)的相位角。設(shè)計結(jié)果如圖1.10所示。其后,再對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行運動分析,可得到機(jī)構(gòu)正確的運動規(guī)律。最后,再回到運動循環(huán)圖上,檢查它與其它執(zhí)行構(gòu)件的運動有否干涉的情況出現(xiàn)。必要時可修正運動循環(huán)圖。
3 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計
3.1凸輪輪廓曲線設(shè)計
設(shè)想給整個凸輪機(jī)構(gòu)加上一個公共角速度,使其繞凸輪軸心o轉(zhuǎn)動。根據(jù)相對運動原理,我們知道凸輪與推桿間的相對運動關(guān)系并不發(fā)生改變,但此時凸輪將靜止不動,而推桿則一方面和機(jī)架一起以角速度繞凸輪軸心O轉(zhuǎn)動,同時又在其導(dǎo)軌內(nèi)按預(yù)期的運動規(guī)律運動。可見,推桿在復(fù)合運動中,其尖頂?shù)能壽E就是凸輪廓線。利用
這種方法進(jìn)行凸輪設(shè)計的稱為反轉(zhuǎn)法,如圖3.1
圖3.1反轉(zhuǎn)法
3.1.1利用作圖法設(shè)計凸輪廓
選取適當(dāng)?shù)谋壤?,取為半徑作圓;選取凸輪的基圓半徑Ro=15mm,偏心距e=0mm,凸輪以等角速度沿逆時針方向回轉(zhuǎn),推桿的運動規(guī)律如表所示。
先作相應(yīng)于推程的一段凸輪廓線。為此,根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理,將凸輪機(jī)構(gòu)按進(jìn)行反轉(zhuǎn),此時凸輪靜止不動,而推桿繞凸輪順時針轉(zhuǎn)動。按順時針方向先量出推程運動角,再按一定的分度值(凸輪精度要求高時,分度值取小些,反之可以取小些)將此運動角分成若干等份并依據(jù)推桿的運動規(guī)律算出各分點時推桿的位移值S。
1.下沖頭(1)進(jìn)給機(jī)構(gòu)對心直動滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計
(1)選取適當(dāng)?shù)谋壤?,取為半徑作圓;選取凸輪的基圓半徑Ro=15mm,偏心距e=0mm,凸輪以等角速度沿逆時針方向回轉(zhuǎn),推桿的運動規(guī)律如表3.1所示。
表3.1 下沖頭(1)推桿的運動規(guī)律
序號
凸輪運動角
推桿運動規(guī)律
1
0度---80度
推桿近休
2
80度---90度
上升3mm
3
90度---220度
推桿遠(yuǎn)休
4
220度---230度
下降3mm
5
230度---360度
推桿近休
(2)先作相應(yīng)于推程的一段凸輪廓線。為此,根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理,將凸輪機(jī)構(gòu)按進(jìn)行反轉(zhuǎn),此時凸輪靜止不動,而推桿繞凸輪順時針轉(zhuǎn)動。按順時針方向先量出推程運動角,再按一定的分度值(凸輪精度要求高時,分度值取小些,反之可以取小些)將此運動角分成若干等份并依據(jù)推桿的運動規(guī)律算出各分點時推桿的位移值S。
(3)繪制零件圖,如圖3.2所示:
圖 3.2 下沖頭凸輪(1)的輪廓線圖
2.下沖頭(2)進(jìn)給機(jī)構(gòu)對心直動滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計
(1)選取適當(dāng)?shù)谋壤?,取為半徑作圓;選取凸輪的基圓半徑Ro=15mm,偏心距e=0mm,凸輪以等角速度沿逆時針方向回轉(zhuǎn),推桿的運動規(guī)律如表3.2所示。
表3.2 下沖頭(2)推桿的運動規(guī)律
序號
凸輪運動角
推桿運動規(guī)律
1
0度---30度
推桿休止
2
30度---70度
下降8mm
3
70度---220度
推桿近休
4
220度---230度
上升21mm
5
230度---270度
推桿遠(yuǎn)休
6
270度---320度
下降16mm
7
320度---360度
推桿休止
(2)先作相應(yīng)于推程的一段凸輪廓線。為此,根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理,將凸輪機(jī)構(gòu)按進(jìn)行反轉(zhuǎn),此時凸輪靜止不動,而推桿繞凸輪順時針轉(zhuǎn)動。按順時針方向先量出推程運動角,再按一定的分度值(凸輪精度要求高時,分度值取小些,反之可以取小些)將此運動角分成若干等份并依據(jù)推桿的運動規(guī)律算出各分點時推桿的位移值S。
3.料篩進(jìn)給機(jī)構(gòu)對心直動滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計
(1)選取適當(dāng)?shù)谋壤?,取為半徑作圓;選取凸輪的基圓半徑Ro=100mm,偏心距e=0mm,凸輪以等角速度沿逆時針方向回轉(zhuǎn),推桿的運動規(guī)律如表3.3所示。
表3.3 料篩推桿的運動規(guī)律
序號
凸輪運動角
推桿運動規(guī)律
1
0度---90度
推桿近休
2
90度---130度
上升50mm
3
130度---220度
推桿遠(yuǎn)休
4
220度---260度
下降50mm
5
260度---360度
推桿近休
(2)先作相應(yīng)于推程的一段凸輪廓線。為此,根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理,將凸輪機(jī)構(gòu)按進(jìn)行反轉(zhuǎn),此時凸輪靜止不動,而推桿繞凸輪順時針轉(zhuǎn)動。按順時針方向先量出推程運動角,再按一定的分度值(凸輪精度要求高時,分度值取小些,反之可以取小些)將此運動角分成若干等份并依據(jù)推桿的運動規(guī)律算出各分點時推桿的位移值S。
(3)繪制零件圖,如圖3.6所示:
圖 3.3 料篩凸輪的輪廓線圖
3.2 料篩構(gòu)件的設(shè)計
圖3.4:料篩機(jī)構(gòu)
+-cos-cos=50 (3.1)
tan= (3.2)
=、= (3.3)
聯(lián)立可解得:=49.63、=85.97
圖3.5尺寸分解計算
==69.28
==49.57
其中,,以上單位均是毫米(mm)。
3.3上沖頭曲柄搖桿的設(shè)計:
圖3.6:上沖壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計
極位夾角=,==1.18,
==,=,2×-2××=100
=170.7
=×=241.42
=÷cos-=95.67
+ ≤+ ,滿足周轉(zhuǎn)副條件
4 減速器的設(shè)計
4.1減速器測繪與結(jié)構(gòu)分析
4.1.1分析傳動系統(tǒng)的工作情況
1、傳動系統(tǒng)的作用:
作用:介于機(jī)械中原動機(jī)與工作機(jī)之間,主要將原動機(jī)的運動和動力傳給工作機(jī),在此起減速作用,并協(xié)調(diào)二者的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。
2、傳動方案的特點:
特點:結(jié)構(gòu)簡單、效率高、容易制造、使用壽命長、維護(hù)方便。由于電動機(jī)、減速器與滾筒并列,導(dǎo)致橫向尺寸較大,機(jī)器不緊湊。但齒輪的位置不對稱,高速級齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端,可使軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形部分地抵消,以減緩沿齒寬載荷分布有均勻的現(xiàn)象。
3、電機(jī)和工作機(jī)的安裝位置:
電機(jī)安裝在遠(yuǎn)離高速軸齒輪的一端,并用帶傳動;
工作機(jī)安裝在遠(yuǎn)離低速軸齒輪的一端,并用鏈傳動。
4.2傳動系統(tǒng)運動分析計算
計算總傳動比i;總效率;確定電機(jī)型號: 傳動系統(tǒng)簡圖如4.1:
圖 4.1 傳動簡圖
4.2.1確定電機(jī)型號
根據(jù)工作條件:室內(nèi)常溫、灰塵較大、兩班制、連續(xù)單向運行,載荷較平穩(wěn),電壓為380V的三相交流電源,電動機(jī)輸出功率P=3kw,及同步轉(zhuǎn)速n=1500r/min等,選用Y系列三相異步電動機(jī),型號為Y100L2-4,其主要性能數(shù)據(jù)如表4.1:
表 4.1 主要性能數(shù)據(jù)
電機(jī)型號
額定功率PM
滿載轉(zhuǎn)速nm
同步轉(zhuǎn)速n
凈重
Y100L2-4
2.8kw
1430r/min
1500r/min
38kg
4.2.2計算傳動裝置各級傳動比和效率:
1、各級傳動比:
, ,
為使V帶傳動外廓尺寸不知過大,初步取,按展開式布置,考慮潤滑條件,為使兩級大齒輪直徑相近,由展開式曲線得:,則
2、各級效率:
(4.1)
(4.2)
4.2.3計算各軸的轉(zhuǎn)速功率和轉(zhuǎn)矩
如表4.2
表 4.2 主要參數(shù)
軸名
功率P(kw)
轉(zhuǎn)矩T(N*m)
轉(zhuǎn)數(shù)n
r/min
傳動比
i
輸入
輸出
輸入
輸出
電動機(jī)軸
3
20.03
1430
2.8
Ⅰ軸
2.88
2.82
53.76
52.68
510.71
5.50
Ⅱ軸
2.74
2.69
286.18
28 0.46
92.85
3.70
Ⅲ軸
2.60
2.55
994.63
974.74
25.10
4.2.4高速軸上的齒輪設(shè)計
1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)
1)選用直齒圓柱齒輪傳動
2)運輸機(jī)為一般工作機(jī)器,速度不高,故選用7級精度(GB10095-88)
3)材料選擇。由機(jī)械設(shè)計教材表10-1選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。
4)選取小齒輪齒數(shù), ,取。
2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計
由設(shè)計計算公式(4.12)進(jìn)行試算,即
(4.3)
1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
(1)試選載荷系數(shù)
(2)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
(3)選取齒寬系數(shù)
(4)查得材料的彈性影響系數(shù)
(5)按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限;
(6)計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
(4.4)
(4.5)
(7)查得接觸疲勞壽命系數(shù);
(8) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為為1%,安全系數(shù)S=1,得
(4.6)
(4.7)
2)計算
(1)試算小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值
(4.8)
(2) 計算圓周速度v
(4.9)
(3) 計算齒寬b
(4.10)
(4) 計算齒寬與齒高之比b/h
模數(shù) (4.11)
齒高 (4.12)
(4.13)
(5) 計算載荷系數(shù)
根據(jù)v=1.209m/s,7級精度,由圖108查得動載系數(shù);
直齒輪,;
查得使用系數(shù);
由b/h=10.667,查得;故載荷系數(shù)
(4.14)
(6) 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑,由式4.2得
(4.15)
(7) 計算模數(shù)m
(4.16)
3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為
(4.17)
確定公式內(nèi)的各計算值
(1) 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限;
(2)查得彎曲疲勞壽命系數(shù); ;
(3)計算彎曲疲勞許用力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,得
(4.18)
(4.19)
(4) 計算載荷系數(shù)K
(4.20)
(5)查取齒形系數(shù)
查得 。
(6)查取應(yīng)力校正系數(shù)
查得。
(7)計算大、小齒輪的并加以比較
(4.21)
(4.22)
大齒輪的數(shù)值大
2)設(shè)計計算
(4.23)
對比計算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)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,僅于齒輪直徑(即模數(shù)于齒數(shù)的乘積)有關(guān),可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.894并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑=45.217mm,算出小齒輪齒數(shù)
(4.24)
大齒輪齒數(shù),取。
這樣設(shè)計出的齒輪傳動,既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度,又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度,并做到結(jié)構(gòu)緊湊,避免浪費。
4.幾何尺寸計算
1) 計算分度圓直徑
(4.25)
(4.26)
計算中心距
(4.27)
計算齒輪寬度
取, 。 (4.28)
4.2.5低速軸上的齒輪設(shè)計
低速軸的齒輪設(shè)計與高速軸設(shè)計步驟及原理相同具體參數(shù)如下:
小齒輪: 齒數(shù),分度圓直徑,齒輪寬度;
大齒輪: 齒數(shù),分度圓直徑,齒輪寬度;
低速軸齒輪中心距。
4.3軸的設(shè)計
4.3.1軸的最小直徑的確定
按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算
這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強(qiáng)度;如果還受有不大的彎矩時,則用降低需用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。在作軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時,通常用這種方法初步估算軸徑。對于不大重要的軸,也可作為最后計算結(jié)果。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為
(4.29)
式中:—扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,單位為MPa;
T—軸所受的扭矩,單位為Nmm;
—軸的抗扭截面系數(shù),單位為mm3
—軸的轉(zhuǎn)速,單位為r/min;
—軸傳遞的功率,單位為Kw;
—計算截面處軸的直徑,單位為mm;
—需用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,單位為MPa;
表4.3軸常用幾種材料的及
軸的材料
Q235-A、20
Q275、35
()
45
、 、
15-25
20-35
25-45
35-55
149-126
135-112
126-203
112-97
軸的直徑
(4.30)
式中 (4.31)
取
4.3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.擬定軸上零件的裝配方案,確定軸的各段直徑和長度。
低速軸:第一段的直徑為了滿足鏈輪的軸向定位要求,第一段軸右端需制出一段軸肩,故第二段軸的直徑。 左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑第三段軸的直徑。鏈輪與軸配合的長度取。
初步選擇滾動軸承。因軸承承受徑向載荷大、軸向載荷小,故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)第三段,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的深溝球軸承6211。由手冊上查得6211型軸承的定位軸肩高h(yuǎn)=6mm。
軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定)。根據(jù)軸承蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求,取端蓋的外端面與鏈輪右端面間的距離,故取。第四段軸的直徑,。
取安裝齒輪處的軸段第六段的直徑;齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪的寬度為80mm,為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪,此軸段應(yīng)略短于齒輪寬度,故取。齒輪的左端采用軸肩定位,則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度,取。,。中間軸:。 高速軸:。至此,已初步確定了軸的各段直徑和長度。
2.軸上零件的周向定位
齒輪、與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按由機(jī)械設(shè)計教材表4-1,查得平鍵截面,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長為63mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性,故選擇齒輪輪轂與軸的配合為;同樣,帶輪與軸的聯(lián)接,選用平鍵為,帶輪與軸的配合為。滾動軸承軸的周向定位是借過度配合來保證的,此處選軸的直徑尺寸公差為。
3.確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸端倒角為,各軸肩處的圓角半徑見軸零件圖。
4.3.3軸的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承的支承點位置時,應(yīng)從手冊中查取B值(參看機(jī)械設(shè)計教材圖15-23)。對于6211型深溝球軸承,由手冊查得B=21mm.因此,作為簡支梁的軸的支承跨距。根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。
從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖可以看出截面 C是危險面。
4.4軸的校核
4.4.1齒輪的力分析計算
III軸:
圓周力 (4.32)
徑向力 (4.33)
4.4.2支座反力分析
1.定跨距測得:;;
2.水平反力:
(4.34)
(4.35)
3.垂直反力:
(4.36)
(4.37)
4.4.3當(dāng)量彎矩
1.水平彎矩:
(4.38)
2.垂直面彎距:
(4.39)
(4.40)
3.合成彎矩:
(4.41)
(4.42)
4.當(dāng)轉(zhuǎn)矩;取得:
5.當(dāng)量彎矩:
(4.43)
=
(4.44)
4.4.4校核強(qiáng)度
按扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。由軸的結(jié)構(gòu)簡圖及當(dāng)量彎矩圖可知截面C處當(dāng)量彎矩最大,是軸的危險截面。進(jìn)行校核時,只校核軸上承受最大當(dāng)量彎矩的
截面的強(qiáng)度,則由[1]P339得軸的強(qiáng)度校核公式
(4.45)
其中:
1.因為軸的直徑為d=55mm的實心圓軸,故取
2.因為軸的材料為45鋼、調(diào)質(zhì)處理查[1]P330取軸的許用彎曲應(yīng)力為:
合格 (4.46)
4.4.5結(jié)論
根據(jù)軸承號6211查表取軸承基本額定動載荷為:C=43200N;基本額定靜載荷為:
Cor=29200N
由軸承壽命公式得:
(4.47)
因為實際壽命 (4.48)
所以
故軸承使用壽命足夠、合格。
5 帶傳動的設(shè)計
5.1 傳動帶的設(shè)計
5.1.1 確定計算功率,選擇V帶型號
(5.1)
計算功率,單位為kw
要求傳遞的功率,單位為kw
工作情況系數(shù)
根據(jù)計算功率和小帶輪轉(zhuǎn)數(shù)選取V帶型號,初步選用A型V帶
選擇帶輪的基準(zhǔn)直徑和驗算帶數(shù)
選擇帶輪的基準(zhǔn)值經(jīng)
帶輪直徑小使傳動機(jī)構(gòu)尺寸緊湊,但直徑過小,將使帶的彎曲應(yīng)力過大,降低壽命,且在一定轉(zhuǎn)矩下的圓周力增大,使帶根數(shù)增多,故帶輪直徑不宜過小,應(yīng)使并符合直徑系列。大帶輪直徑可由式計算。
初選 ,
驗算帶速v
過高帶速,會使離心力增大,使帶輪和帶間正壓力減小而降低傳動能力,并影響帶的壽命。因此,一般使帶速在5~25m/s范圍內(nèi),否則調(diào)整小帶輪直徑或轉(zhuǎn)速。
合格 (5.2)
確定中心距a和v帶的基準(zhǔn)長度
初定中心距
(5.3)
得 故選mm
計算帶近似長度
基準(zhǔn)長度: (5.4)
按表選取標(biāo)準(zhǔn)=1400mm,
確定中心距a
實際中心距: (5.5)
驗算小帶輪包角
帶傳動的包角大小直接影響帶傳動的工作能力,包角減小,傳動能力降低,易打滑。一般情況下,小帶輪上的包角較小,打滑總發(fā)生在小帶輪上,故需驗算小帶輪上的包角,使。若不滿足,應(yīng)增大中心距或加裝張緊輪。
小帶輪上的包角:
合格 (5.6)
確定v帶根數(shù)
為避免v帶工作時各根帶受力嚴(yán)重不均勻,應(yīng)限制根數(shù)不大于10,通常為3~7根。
根數(shù) (5.7)
計算帶張緊力
(5.8)
計算壓軸力
(5.9)
帶輪的設(shè)計
帶傳動要求帶論結(jié)構(gòu)合理,重量輕,質(zhì)量分布均勻,高轉(zhuǎn)速時需經(jīng)動平衡,輪槽表面應(yīng)仔細(xì)加工,以減少帶的磨損。圓周速度的帶輪,常用灰鑄鐵HT150或HT200制造。
V帶輪由輪緣、輪輻和輪轂三部分組成,當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑時(為軸的直徑),采用實心式結(jié)構(gòu);當(dāng)時,采用輻板式結(jié)構(gòu);當(dāng)時,采用孔板式結(jié)構(gòu);當(dāng)時,采用輻條式結(jié)構(gòu)。
本題大帶輪和小帶輪均采用輻板式結(jié)構(gòu)。
基準(zhǔn)寬度:
基準(zhǔn)線上槽深:
基準(zhǔn)線下槽深:
槽間距:
第一槽對稱面至端面的距離:
最小輪緣厚:
帶輪寬: (5.10)
外徑:
輪槽角:當(dāng)時 即為小帶輪的輪槽角
當(dāng)時 即為大帶輪的輪槽角
S=10mm
6 鏈傳動的設(shè)計
6.1滾子鏈傳動的設(shè)計
滾子鏈傳動的設(shè)計步驟和方法
設(shè)計滾子鏈傳動時原始數(shù)據(jù)為:傳動的功率p,小鏈輪和大鏈輪的轉(zhuǎn)速(或傳動比),原動機(jī)種類,載荷性質(zhì)以及傳動用途等。
確定齒數(shù)z
假定鏈速v〈3m/s,選取小鏈輪齒速;從動鏈輪齒速(傳動比,)
計算功率
查得工作情況系數(shù),故
(6.1)
初定中心距a和鏈長
初定中心距a=30p,考慮到小輪上的包角應(yīng)不小于,最小中心距通常按下式取,即
時 (6.2)
則取a=1300mm
因為鏈長等于鏈節(jié)距p和鏈節(jié)數(shù)的乘積,故鏈的長度常用鏈節(jié)數(shù)表示。
節(jié) (6.3)
確定鏈條的節(jié)距p
由按鏈輪的轉(zhuǎn)速估計,鏈工作在功率曲線頂點左側(cè)時,可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。查得鏈輪齒速系數(shù),;選取單排鏈,查得多排鏈系數(shù)Kp=1.0,故的所需傳遞的功率為
(6.4)
=4.18kw
根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速n=25.10及功率Po=4.18kw,選鏈號為28A單排鏈,同時也證實原估計鏈工作在額定功率曲線頂點左側(cè)是正確的。查得鏈節(jié)距p=44.45mm。
確定鏈長L及中心距a
L=Lp*P/1000=2.934
(6.5)
實際安裝時的中心距應(yīng)比計算出的a小,這樣可保證松邊有一個合適的垂度。鏈傳動中心距應(yīng)設(shè)計為可調(diào)節(jié),便于在鏈條磨損變長的情況下仍能調(diào)整到一定的張緊度。
故取a=1330mm
驗算鏈速
(6.6)
與原假設(shè)相符。
驗算小鏈輪轂孔Dk
查得小鏈輪轂孔許用最大直徑D=112mm,大于電動機(jī)軸徑,故適合。
計算壓軸力
(6.7)
(6.8)
按水平布置取壓軸系數(shù)
則壓軸力: (6.9)
低速鏈傳動的靜強(qiáng)度計算
對于v﹤0.6m/s的低速傳動,因靜強(qiáng)度不夠而損壞的概率很大,故按靜強(qiáng)度設(shè)計條件計算得
故合格 (6.10)
6.2鏈傳動的布置、張緊和潤滑
6.2.1鏈傳動的布置
鏈傳動一般應(yīng)布置在鉛垂平面內(nèi),盡可能避免布置在水平或傾斜平面內(nèi)。如確有需要,則應(yīng)考慮加脫板或張緊輪等裝置,并且設(shè)計較緊湊的中心距。
6.2.2鏈傳動的張緊
鏈傳動張緊的目的,主要是為了避免在鏈條的垂度過大時產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動現(xiàn)象;同時也為了增加鏈條與嚙合包角。當(dāng)兩輪軸心連線傾斜角大于60度時,通常設(shè)有張緊裝置。
由于本設(shè)計傾斜角在60度的范圍內(nèi),故不需要有張緊裝置。
6.2.3鏈傳動的潤滑
鏈傳動的潤滑十分重要,對高速、重載的鏈傳動更為重要。良好的潤滑可緩和沖擊,減輕磨損,延長鏈條使用壽命。潤滑油推薦采用牌號為L-AN32,L-AN46,L-AN68的全損耗系統(tǒng)用油。溫度低時取前者。對于開式重載低速傳動,可在潤滑油中加入MoS2,WS2等添加劑。對用潤滑油不便的場合,允許涂抹潤滑脂,但應(yīng)定期清洗和涂抹。
6.3鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料
鏈輪的齒廓形狀對傳動質(zhì)量有重要的影響,正確的鏈輪齒形應(yīng)保證鏈節(jié)能平穩(wěn)的進(jìn)入和退出嚙合,盡量降低接觸應(yīng)力,減小磨損和沖擊,還應(yīng)便于加工。目前常用的一種是三圓弧一直線齒形(如圖6.1(a)所示,由三圓弧、a⌒a、a⌒b、c⌒d和一直線bc組成),并用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)刀具加工,只需一把滾刀便可切制節(jié)距相同而齒數(shù)不同的鏈輪。在鏈輪工作圖中,端面齒形不必畫出,但要在圖上注明“齒形按3R GB1244—1985 規(guī)定制造” 。鏈輪的軸面齒形需畫出如(圖6.1(b)),兩側(cè)齒廓為圓弧狀,以利于鏈節(jié)進(jìn)入和退出嚙合。
圖6.1(a)端面齒形 圖6.1(b)軸面齒形
鏈輪的主要尺寸:
滾子外徑
鏈輪節(jié)距p=44.45mm
軸孔直徑
分度圓弦齒高 (6.11)
齒側(cè)凸緣直徑 (6.12)
分度圓直徑 (6.13)
齒頂圓直徑 (6.14)
齒根圓 (6.15)
最大齒根距離(奇
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