《自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)粉末壓力成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（含全套CAD圖紙）

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1、 《自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì) 說明書 全套CAD圖紙，聯(lián)系 153893706 設(shè)計(jì)題目：粉末壓力成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 專業(yè)班級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 教 研 室： 目 錄 一 設(shè)計(jì)任務(wù)書及要求………………………...…………………. (1) 二 機(jī)構(gòu)選擇 ………………………………..…..…………… (3) 三機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)分析計(jì)算 ………………………………...…………………..... (4) 四 總體設(shè)計(jì) ……………

2、…………..…………………… . (7) 1. 運(yùn)動(dòng)方案示意圖設(shè)計(jì) ……………………………..………. ……. (7) 2.方案比較………………………………..………………… (8) 3.方案確定…………………………..……………………… (8) 五 選擇電動(dòng)機(jī)…………………………..……………………….. (10) 六 總體傳動(dòng)比的分配…………………………..……………….. (11) 七 關(guān)鍵機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………..………………………….. (12) 八、設(shè)計(jì)總結(jié)……………………………………..……………… (21) 九、

3、參考文獻(xiàn)…………………..……………………………….... (22) 十 致謝…………………………………………………………. (22) 任務(wù)說明書 一、課程設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 1、課程設(shè)計(jì)的目的及意義 自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)這門課程是機(jī)械專業(yè)的一門主要專業(yè)課程，學(xué)習(xí)完這門課程之后同學(xué)們在腦中應(yīng)該對機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一個(gè)總體的框架。為了加深對這門課程的更深入的理解及運(yùn)用，充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維和想象能力，靈活應(yīng)用各種設(shè)計(jì)方法和技巧，以便設(shè)計(jì)出新穎、靈巧、高效的機(jī)械產(chǎn)品，培養(yǎng)學(xué)生對理論知識的綜合應(yīng)用能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，安排課

4、程設(shè)計(jì)這一教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)。 通過課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力，同時(shí)鞏固復(fù)習(xí)前面學(xué)過的理論知識，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的理論基礎(chǔ)。 2、本次自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)題目：粉末壓力成型機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的第一步，也是決定產(chǎn)品質(zhì)量、水平高低、性能優(yōu)劣和經(jīng)濟(jì)效益好壞的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。它是根據(jù)功能原理方案中提出的工藝動(dòng)作過程及各個(gè)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求，選擇相應(yīng)的若干個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并按一定的順序把它們組合成機(jī)械運(yùn)動(dòng)示意圖，最終確定出機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡圖。 3、設(shè)計(jì)任務(wù) （1通過對設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求分析，可以歸納出本設(shè)計(jì)的主要功能為自動(dòng)上料功能、自動(dòng)壓力功能

5、、自動(dòng)出料功能。通過查閱資料得知粉末壓力機(jī)分為單沖式壓力機(jī)與多沖式壓力機(jī)，由于多沖式壓力機(jī)的凸模數(shù)量較多，在這里我選擇單沖式壓力機(jī)。 （1）單沖式粉末壓力機(jī)的工作原理 該壓力成型機(jī)用于實(shí)現(xiàn)對粉末材料進(jìn)行壓力加工而達(dá)到成型的目的，并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出料以便于完成后續(xù)工作。粉末壓力成型機(jī)如上圖所示。 送料：通過槽輪的停歇時(shí)間達(dá)到上料的目的。 沖壓：凹模不動(dòng)，凸模下行壓制粉末。 推出壓坯：凸模上行歸位，頂料桿通過固定凸輪上升推出成型的壓坯。 送出成品：通過槽輪的停歇出料并進(jìn)入下個(gè)循環(huán)。 上述四個(gè)動(dòng)作很簡單，關(guān)鍵是時(shí)間的配合要非常的恰當(dāng)，這樣一來就對機(jī)構(gòu)提出了較高的要求

6、。 二、機(jī)構(gòu)選擇 1、設(shè)計(jì)參數(shù) 公稱工作壓力 Fg = 20 kN ； 工作行程 Sg = 40 mm ； 工作行程誤差 1% ； 生產(chǎn)率 120 件/ 分鐘； 頂料桿行程 h = 100 mm ； 凸模行程 120mm； 產(chǎn)品的尺寸 LBH＝20010050mm 粉末材料密度 轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)力 F=1000N 2、根據(jù)上沖模、下沖模和送粉器這三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以選擇以下結(jié)構(gòu)。

7、 上沖模 曲柄導(dǎo)桿滑塊結(jié)構(gòu) 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 凸輪推桿機(jī)構(gòu) 頂料桿 凸輪推桿機(jī)構(gòu) 推料器 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 搖桿機(jī)構(gòu) 根據(jù)上表可以求出粉末成型機(jī)運(yùn)動(dòng)方案總數(shù)為N=313=9種。 根據(jù)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)中的分析，我們選擇的方案如下： （1）. 由設(shè)計(jì)要求可知上模沖機(jī)構(gòu)應(yīng)具有以下特性：快速接近粉料，慢速等速壓制，壓制到位后停歇片刻起到保壓作用。要實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線移動(dòng)，還有考慮急回特性。因此考慮選凸輪機(jī)構(gòu) 。 （2）.頂料桿為固定移動(dòng)凸輪和推桿組成。其功能為：推出壓坯。在上沖模沖壓的時(shí)候下沖模是停歇的，此時(shí)推桿可以靠在機(jī)架上，而

8、上沖模的作用力就不會作用到凸輪上?？梢詫?shí)現(xiàn)間歇要求，可靠性高。 （3）.推料器是偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。其功能為：送料和推離壓坯同時(shí)實(shí)現(xiàn)，并且具有間歇特性。 其總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡圖如下： 三、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)分析計(jì)算 （1）上沖模凸輪設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析。 上沖模在0.2s內(nèi)快速接近粉料進(jìn)行壓制，保壓0.05s，在0.25s~0.4s回程運(yùn)動(dòng)，在0.4s~0.5s內(nèi)推桿位移不變，等待送粉器推出成品、重新加入料粒，準(zhǔn)備進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)周期，上沖模最大行程設(shè)計(jì)為120mm，由此初期確定的上沖模大致位移、速度、時(shí)間圖像如下圖： 一個(gè)周期中上沖模大致位移、速度隨

9、時(shí)間變化的圖像 凸輪機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)過程如下： 由運(yùn)動(dòng)周期圖像得出：凸輪的運(yùn)動(dòng)周期為0.5s。推程時(shí)間為0.2s，遠(yuǎn)休止時(shí)間為0.05s，回程時(shí)間為0.15s，近休止時(shí)間為0.1s?？梢缘贸觯和瞥探嵌?44，遠(yuǎn)休止角度36，回程角度108，近休止角度72。推桿的行程設(shè)計(jì)為120mm，因?yàn)檫€要考慮凸輪的速度加速度變化過程和壓力角，設(shè)計(jì)凸輪基圓半徑為125mm，所以近休止端和遠(yuǎn)休止端圓弧半徑分別為125mm和250mm。 運(yùn)動(dòng)過程分析： 1.推程運(yùn)動(dòng)階段（0~0.2s）： 0~72：快速接近， 推程80mm。加速度曲線為直線，加速度和慣性力在0和72這兩個(gè)位置時(shí)過渡基本平穩(wěn)，

10、沖擊力小，壓力角滿足要求，可以延長凸輪的使用壽命。速度較大，能滿足快速接近粉料的設(shè)計(jì)要求。 72~144：慢速壓制，推程40mm。加速度變化曲線和快速接近一樣，同為直線，減小了加速度，減小了慣性力。 2.遠(yuǎn)休運(yùn)動(dòng)階段（0.2s~0.25s）： 144~~180：凸輪在遠(yuǎn)休止階段，位移不變，速度和加速度都為0。能滿足壓制到位后停歇0.05s左右的保壓時(shí)間。 3.回程運(yùn)動(dòng)階段（0.25s~0.4s）： 180~288：結(jié)合運(yùn)動(dòng)周期圖可知，此時(shí)物料被送走，上沖?；爻蹋杉铀俣葓D像可以看出此階段運(yùn)動(dòng)加速度較小。運(yùn)動(dòng)過程平緩，沖擊力小。 4.近休止階段（0.4s~0.5s）：

11、 288~360：由周期圖可知在這一階段既要將粉末送到工作臺，又要避免上沖模與推料器的沖突。設(shè)計(jì)近休止階段時(shí)間為0.1s，能很好的解決送料問題，使得整個(gè)循環(huán)中有將近0.3s的加料時(shí)間，滿足要求。 綜上所述，該凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可以滿足工作需要。 （2）頂料桿凸輪設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析。 設(shè)計(jì)要求：要求能實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推出成型壓坯距離準(zhǔn)確，往復(fù)時(shí)要求速度快而沖擊力小。設(shè)計(jì)凸輪的推程為45mm。 同上沖模，下沖模凸輪的運(yùn)動(dòng)周期為0.5s。其中近休止時(shí)間為0.325s推程時(shí)間為0.1s，遠(yuǎn)休為0.05s，回程時(shí)間為0.025s。即近休止角度234，推程角度

12、為72，遠(yuǎn)休止角度為36，回程角度為18。因?yàn)檫€要考慮凸輪的速度加速度變化過程和壓力角，頂料桿大致位移、速度、時(shí)間圖像如下圖： 一個(gè)周期中上沖模大致位移、速度隨時(shí)間變化的圖像 運(yùn)動(dòng)過程分析： 1. 近休止運(yùn)動(dòng)階段（0s~0.325s）: 0~234：根據(jù)周期圖可知在這一階段既要將料粒加入到工作臺中去，又要避免與上沖模的推程沖突。 2. 推程階段（0.325s~0.425s）: 234~308：這個(gè)階段成型的壓坯被推出。 3. 遠(yuǎn)休止階段（0.425s~0.475s）： 308~344：遠(yuǎn)休止階段，凸輪位移不變，速度和加速度均為0。此時(shí)推料器將成型的壓坯推出。時(shí)間

13、設(shè)計(jì)合理，滿足要求 4. 回程階段：（2.1s~3.0s）： 344~360，下模進(jìn)入回程階段，運(yùn)動(dòng)過程平緩，沖擊小。 （1） 推料器的設(shè)計(jì)： 設(shè)計(jì)要求：主要作用是將壓制成型的粉料推出，且能實(shí)現(xiàn)往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)和間歇運(yùn)動(dòng)的要求。因?yàn)槌休d能力要求低，且須實(shí)現(xiàn)往復(fù)式循環(huán)運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 。 設(shè)計(jì)選定LAB=40mm，推料器的行程為115mm。設(shè)計(jì)推料器有急回特性，其極位角為30。 做出機(jī)構(gòu)簡圖：（如下圖所示） 圖23：推料器曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡圖 曲柄AB轉(zhuǎn)動(dòng)一圈需要的時(shí)間是一個(gè)周期，即0.5s。根據(jù)與上下模沖配合的時(shí)間設(shè)計(jì)出其位移、速度隨時(shí)間變化的圖像，如

14、下圖所示： 送粉器位移、速度隨時(shí)間變化的圖像 經(jīng)計(jì)算得出：BC在0.7s時(shí)從B1C1開始向右運(yùn)動(dòng)，0.2s時(shí)運(yùn)動(dòng)到B2C2處，把成型的壓坯推出，經(jīng)過的角度為180-30=150；然后從B2C2返回到B1C1，經(jīng)過的角度為180+30=2100,其中30為極位夾角。符合設(shè)計(jì)的要求。 1. 由圖知C1到C2為送粉階段，比返程時(shí)間較短。極位夾角為∠C1.A.C2=30，設(shè)AB=L1=40，BC=L2，A.C1=L2-L1=L2-40，A.C2=L2+L1=L2+40，C1C2=115. 由余弦定理得： cos∠30= [(L2-40)^2+(L2+40)^2-115^2]/[2*(L2

15、+40)*(L2-40)] 解得BC=L2=165mm。 2. 現(xiàn)對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析： 計(jì)算得：A.C1=L2-L1=125mm，A.C2=L1+L2=205mm。 （2）設(shè)計(jì)參數(shù) 公稱工作壓力 Fg = 20 kN ； 工作行程 Sg = 40 mm ； 工作行程誤差 1% ； 生產(chǎn)率 120 件/ 分鐘； 頂料桿行程 h = 100 mm ； 凸模行程 120mm； 產(chǎn)品的尺寸 LBH＝20010050mm 粉末材

16、料密度 轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)力 F=1000N 三． 總體設(shè)計(jì) 1． 運(yùn)動(dòng)方案示意圖設(shè)計(jì) 方案1 方案2 2．方案比較 方案一：采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)凸模的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，用不完全齒輪來實(shí)現(xiàn)工作轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)，用凸輪實(shí)現(xiàn)頂料桿的運(yùn)動(dòng)。 方案二：采用凸輪實(shí)現(xiàn)凸模的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，用槽輪實(shí)現(xiàn)工作轉(zhuǎn)盤的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，頂料桿的運(yùn)動(dòng)同上。 3.方案確定 方案一的曲柄滑塊不能實(shí)現(xiàn)實(shí)際要求的運(yùn)動(dòng)軌跡，如停歇、加速、減速等，所以不滿足粉末壓力成型要求，而凸輪可以很好的滿足實(shí)際生產(chǎn)的要求；不完全齒輪

17、雖然結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但是運(yùn)動(dòng)開始結(jié)束時(shí)速度有突變，沖擊較大，而槽輪沒有角速度沖擊，相對性能較好，適于中低速機(jī)構(gòu)。 由以上分析最終選擇方案二。 四．工作循環(huán)圖設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)要求知凸模工作形成Sg=40mm，而生產(chǎn)率為120件/分鐘，故Tp=0.5s。 粉末壓力成型機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下： Tp=0.5秒滿足生產(chǎn)率的要求 五．選擇電動(dòng)機(jī) 凸模的公稱工作壓力 Fg=20KN， 而行程速度由工作循環(huán)圖知 V=40mm/0.1s=0.4m/s，則P1=Fg*V=8000w, 驅(qū)動(dòng)工作臺所需力F取1000N,工作轉(zhuǎn)盤半徑

18、取350mm， 則P2=Tω=FRω = 2200w 則P=P1+P2=10200w 根據(jù)運(yùn)動(dòng)方案估算電動(dòng)機(jī)應(yīng)該大于19200w，故最終選取Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)160M1, 同步轉(zhuǎn)速1500r/s,滿載轉(zhuǎn)速1440r/s,額定功率11Kw。 六．總體傳動(dòng)比分配及各軸功率的計(jì)算 1）由工作循環(huán)圖可知，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速n2=600.175486r/min i總=n1n3=14408616.74 i總=i1xi2xi3(i1表示帶傳動(dòng)比，i2表示圓柱齒輪傳動(dòng)比，i3表示錐齒輪的傳動(dòng)比) 帶輪傳動(dòng)比i1取2~4，圓柱齒輪傳動(dòng)比i2在3~5，錐齒輪傳動(dòng)比取i3

19、=2，圓柱齒輪傳動(dòng)比取i2=4則帶輪傳動(dòng)比i1= i總i2i3=16.7442=2.1 凸輪軸的轉(zhuǎn)速為172r/min,而槽輪撥銷軸的轉(zhuǎn)速為86r/min. 2）各軸功率的計(jì)算： 查得聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率?1=0.98，齒輪的傳動(dòng)效率?2=0.97，滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率?3=0.995。 軸一P1=PX ?1=11KWX0.98=10.78KW,軸二P2=P1X ?2 X ?3 =10.4KW 七、圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算： 1、材料、齒數(shù)的選定 材料選擇：由機(jī)械設(shè)計(jì)表【10-1】選擇小齒輪的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材質(zhì)為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240 HBS，二者材

20、料硬度差為40HBS。 初選小齒輪齒數(shù)z1=22，大齒輪齒數(shù)為z2=22x4=88。 2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算公式【10-9a】進(jìn)行計(jì)算，即 試選載荷系數(shù)Kt=1.3。 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 T1=95.5105P/n1=95.5105x10.78/688=1.496x105Nmm 由機(jī)械設(shè)計(jì)表【10-7】選取齒寬系數(shù)yd=1。 由機(jī)械設(shè)計(jì)表【10-6】查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8M Pa1/2 機(jī)械設(shè)計(jì)圖【10-21d】按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 sHlim1=650MPa， sHlim2=600 MPa。 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（

21、假設(shè)齒輪工作壽命為10年，每年工作300天） N1=60 n1JLh=60x500x1x(2x8x300x10)= 1.44x108 N2=1.44x108/4=3.6 x107 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.92,,KHN2=1.0 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-12）得 [sHlim1]= KHN1sHlim1/S=0.92x650MPa=598MPa [sHlim2]= KHN2sHlim2/S=1.0x600 MPa=600 MPa 2、計(jì)算 1)試算小齒輪分度圓直徑d1，代入【sH】中較小的值。 =

22、mm=75.43mm。 2)計(jì)算圓周速度v V= 3.14x75.43x500/(60x1000)m/s=1.97 m/s 計(jì)算齒寬b b=ydxd1t=1x75.43mm=75.43mm 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) mt=d1/z1=75.43/22mm=3.44mm 齒高 h=2.25mt=2.25x2.995mm=7.74mm b/h=75.43/7.74=9.74 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=1.97m/s,,查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.1； 直齒輪，KHα=KFα=1; 由機(jī)械設(shè)計(jì)表【10-2】查得使用系數(shù)KA=1; 由機(jī)械設(shè)計(jì)表【10-4】用插值法查得小齒輪相對

23、支撐非對稱布置時(shí)，KHβ=1.408。 由b/h=9.74， KHβ=1.408，查得KFβ=1.27;載荷系數(shù)為K=KAKV KHαKHβ=1x1.1x1x1.408=1.548 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，=75.43x1.06=79.95mm 計(jì)算模數(shù)m m=d1/z1=79.95/22=3.63 3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式 確定公式內(nèi)的各計(jì)算值 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖【10-20c】查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 σFE1=500MPa；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限σFE2=380MPa 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖【10-18】取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85,KFN

24、2=0.88; 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3， 故[σF]1= KFN1σFE1/S=0.85X500/1.3=326.92MPa [σF]2= KFN2σFE2/S=0.88X380/1.3=257.23MPa 計(jì)算載荷系數(shù)K K=KAKVKFαKFβ=1X1.1X1X1.27=1.397 5)查取齒形系數(shù) 由表【10-5】查得YFa1=2.72，YFa2=2.218 6)查取應(yīng)力校正系數(shù)。 由表10-5查得YSa1=1.57 ，YSa1=1.779 7)計(jì)算大、小齒輪的YFaYSa/[σF]并加以比較 YFa1YSa1/[σF1]=2.72x

25、1.57/326.92=0.013 YFa2YSa2/[σF2]=2.218x1.779/257.32=0.0153 大齒輪的數(shù)值要大 設(shè)計(jì)計(jì)算 =2.64mm 取m=3mm，Z1=d1/m=79.95/3=26.65≈27 Z2=4X27=108,取Z2=108 4、幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算分度圓直徑 d1= Z1 m=27x3=81mm d2= Z2 m=108x4=432mm （2）計(jì)算中心距 a=d1+d2/2=81+432/2mm=256.5mm (3)計(jì)算齒輪寬度 b=ydxd1=1x81mm=81mm 取B1=90mm，B2=85mm。 八、圓錐直

26、齒齒輪傳動(dòng)的計(jì)算 選擇齒形制GB12369-90，齒形角 （1）選擇齒輪材料和精度等級 1）材料均選取45號鋼調(diào)質(zhì)。小齒輪齒面硬度為250HBS，大齒輪齒面硬度為220HBS。 2）精度等級取8級。 3）試選小齒輪齒數(shù)Z1=25, Z2=i2x Z1=2.5x25=62.5 取 調(diào)整后 （2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 查[3](10-26)有齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式 試選載荷系數(shù)：。 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩：T2=95.5105P2/n2=9.55105x10.4/120=8.3x104N.mm 取齒寬系數(shù)： 確定彈性影響系數(shù)：由[3]表10-6， 確定區(qū)域系數(shù)：

27、查[3]圖10-30，標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動(dòng)： 根據(jù)循環(huán)次數(shù)公式[3]式10-13，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 查[3]圖10-19得接觸疲勞壽命系數(shù)：， 查[3]圖10-21(d)得疲勞極限應(yīng)力：， 由[3]式10-12計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)， ， 由接觸強(qiáng)度計(jì)算出小齒輪分度圓直徑：， 則 齒輪的圓周速度 計(jì)算載荷系數(shù)： a：齒輪使用系數(shù)，查[3]表10-2得 b：動(dòng)載系數(shù)，查[3]圖10-8得 c：齒間分配系數(shù)，查[3]表10-3得 d：齒向載荷分布系數(shù) 查[3]表10-9得，所以 e：接觸強(qiáng)度載荷系數(shù) 1）

28、按載荷系數(shù)校正分度圓直徑 取標(biāo)準(zhǔn)值，模數(shù)圓整為 2）計(jì)算齒輪的相關(guān)參數(shù) ， ， 3）確定齒寬： 圓整取 (3)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 載荷系數(shù) 當(dāng)量齒數(shù)， 查[3]表10-5得，，， 取安全系數(shù) 由[3]圖10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù)， 查[3]圖10-20(c)得彎曲疲勞極限為：， 許用應(yīng)力 校核強(qiáng)度，由[3]式10-23 計(jì)算得 可知彎曲強(qiáng)度滿足，參數(shù)合理。 八、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、I軸的計(jì)算 (1)軸上的功率P=11KW，轉(zhuǎn)速n=1440r/min，轉(zhuǎn)矩T=7.29X104N.mm， (3)初估軸的最小直徑 先按[3]式1

29、5-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)[3]表15-3，取，于是得 由于輸入軸的最小直徑是安裝聯(lián)軸器處軸徑。為了使所選軸徑與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選擇聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查[3]表14-1 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[4]表17-1-50，查得Y160M-1電動(dòng)機(jī)直徑為42mm，所以選取型號為LT6，孔徑選為32 mm。聯(lián)軸器與軸配合的輪轂長度為60mm。 (4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擬定軸上零件的裝配方案，如下圖 軸段1-2，由聯(lián)軸器型號直徑為30mm，右端應(yīng)有軸肩定位，軸向長度應(yīng)該略小于60mm，取58mm。 軸段4-5，先初選軸承型號

30、，主要受徑向載荷，選擇選用圓柱磙子軸承NU205E.，內(nèi)徑為25mm。所以軸段直徑為25mm，長度應(yīng)略小于軸承內(nèi)圈寬度15mm，取為16mm。 軸段2-3，由軸承內(nèi)圈直徑得軸段直徑為17mm。左端聯(lián)軸器端面距離端蓋取20mm，加上軸承寬度和端蓋寬度，軸段長度定為40mm。 軸段3-4，帶輪直徑為36mm,帶輪軸段直徑為18mm,根據(jù)帶輪寬度，軸段長度定為66mm。 查[1]表14-24得 左端半聯(lián)軸器定位用平鍵，寬度為8mm，長度略小于軸段，取50mm，選取鍵， 軸上圓角和倒角尺寸 參考[1]表12-13，取軸端倒角為2mm。 2、II軸的計(jì)算 (1)軸上的功率P2=10.78

31、KW，轉(zhuǎn)速n2=688r/min，轉(zhuǎn)矩T2=1.496X105N.mm。 (2)求作用在齒輪上的力 圓柱齒輪：圓周力，軸向力，徑向力。 (3)初估軸的最小直徑 先按[3]式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)[3]表15-3，取A0=110，于是得 (4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擬定軸上零件的裝配方案，如下圖 軸段1-2，選用圓柱磙子軸承NU310E,d=50mm,D=110 mm,B=27mm， 1-2段軸徑為50mm，軸向長度應(yīng)該略為軸承寬度與倒角及與帶輪連接的軸肩距之和，取28mm。 軸段2-3，此處與帶輪配合，取直徑為帶輪孔徑50mm

32、，長度取為76mm。 軸段3-4，此處與小齒輪配合，取直徑為齒輪 輪轂孔徑為55mm，齒寬為90mm，去掉軸肩3-4mm,長度取為86mm。 軸段4-5，此段用套筒定位，圓柱磙子軸承NU310E，d=50mm,D=110 mm,B=27mm所以軸徑取50mm，長度取45mm。 零件的周向定位 查[1]表14-24得 右端大齒輪定位用平鍵，寬度為6mm，長度略小于軸段，取52mm，選取鍵6X52。 軸上圓角和倒角尺寸 參考[1]表12-13，取軸端倒角為2mm。 (5)求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和受力情況得出軸所受彎矩扭矩如圖所示 (6)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度

33、由上圖可知，應(yīng)力最大的位置，只需校核此處即可，根據(jù)[3]式15-5及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 查[3]表15-1得，因此，軸安全。 3、III軸的計(jì)算 (1)軸上的功率P3=10.4KW，轉(zhuǎn)速n3=172r/min，轉(zhuǎn)矩T3=5.77X105N.mm。 (2)求作用在大圓柱齒輪上的力和小錐齒輪上的力 圓柱齒輪：圓周力，軸向力，徑向力。 圓錐齒輪：圓周力，軸向力，徑向力。 (3)初估軸的最小直徑 先按[3]式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)[3]表15-3，取A0=110，于是得 (

34、4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸段2-3，由設(shè)計(jì)結(jié)果，大齒輪分度圓直徑為432mm，齒寬為85mm，取此軸段為65mm，軸徑為90mm。 軸段8-9，小錐齒輪長度為142mm，軸段長度定為142mm，直徑為齒輪孔徑68mm。 軸段1-2，選用軸承型號為NU216E，軸承寬度為26mm，加上定位塊寬度，所以軸段長度取500mm，軸承孔徑為80mm,取軸徑為80mm。 軸段4-5，軸徑小于3-4段，取80mm，軸長定為149mm。 軸段6-7，用于裝凸輪，長度取90mm，直徑取38mm。 軸段5-6，此軸肩可以防止凸輪軸向竄動(dòng)，軸肩長為25mm，軸徑為60mm。 軸段3-4，軸肩定位

35、，軸徑取96mm，軸長取20mm ⑧零件的周向定位 齒輪定位用平鍵，寬度為16mm，長度略小于軸段，取52mm，選取鍵16X52。 凸輪定位用平鍵，寬度為12mm，長度略小于軸段，取60mm，選取鍵12X60。 錐齒輪定位用平鍵，寬度為16mm，長度略小于軸段，取100mm，選取鍵16X100。 軸上圓角和倒角尺寸 參考[1]表12-13，取軸端倒角為2mm。 (5)求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和受力情況得出軸所受力和彎矩扭矩如表所示 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 彎矩和扭矩圖如下 (6)按彎

36、扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由上圖可知，應(yīng)力最大的位置，校核此處即可，根據(jù)[3]式15-5及以上數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力 查[3]表15-1得，因此。 另外小齒輪的兩個(gè)端面處較危險(xiǎn)，右端按照軸頸35mm，若彎扭組合按照最大處計(jì)算，有，所以最終可以確定彎扭校核結(jié)果為安全。 (7)精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 判斷危險(xiǎn)截面 由上述計(jì)算已知小齒輪中點(diǎn)處應(yīng)力最大，但是此處軸頸較兩側(cè)高出許多，所以應(yīng)選4的左側(cè)和5的右側(cè)進(jìn)行精確校核計(jì)算。 截面4的左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面4左側(cè)的彎矩為 截面4上的扭矩為 截面上的彎曲應(yīng)力

37、 截面上扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由[3]表15-1查得 。 綜合系數(shù)的計(jì)算 查[3]附表3-2，由， 經(jīng)直線插入，得因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中為 ，， 由[3]附圖3-1得軸的材料敏感系數(shù)為，， 則有效應(yīng)力集中系數(shù)為，按[3]式（附表3-4） 由[3]附圖3-2，3-3查得尺寸系數(shù)為，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為， 查[3]附圖3-4，軸采用精車加工，表面質(zhì)量系數(shù)為， 軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)值為 碳鋼系數(shù)的確定 碳鋼的特性系數(shù)取為， 安全系數(shù)的計(jì)算 軸的疲勞安全系數(shù)為 故此處安全。 截面5的右側(cè) 抗彎截面系

38、數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面5右側(cè)的彎矩為 截面5上的扭矩為 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由[3]表15-1查得 。 綜合系數(shù)的計(jì)算 查[3]附表3-2，由， 經(jīng)直線插入，得因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中為 ，， 由[3]附圖3-1得軸的材料敏感系數(shù)為，， 則有效應(yīng)力集中系數(shù)為，按[3]式（附表3-4） 由[3]附圖3-2，3-3查得尺寸系數(shù)為，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為， 查[3]附圖3-4，軸采用精車加工，表面質(zhì)量系數(shù)為， 軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)值為 碳鋼系數(shù)的確定 碳鋼的特性系數(shù)取為， 安全系數(shù)

39、的計(jì)算 軸的疲勞安全系數(shù)為 故此處安全。 綜上得出，此軸疲勞強(qiáng)度達(dá)到要求。 五、軸承的計(jì)算 1、I軸的軸承校核 軸承圓柱磙子軸承NU205E.的校核 求兩軸承受到的徑向載荷 徑向力， 查[1]表15-1，得Y=1.6，e=0.37， 派生力， 軸向力，左側(cè)軸承壓緊 由于， 所以軸向力為， 當(dāng)量載荷 由于，， 所以，，，。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為 ， 軸承壽命的校核 2、II軸的軸承校核 軸承圓柱磙子軸承NU310E,的校核 求兩軸承受到的徑向載荷 徑向力， 查[1]表15-1，得Y=1.6，e=0

40、.37， 派生力， 軸向力，右側(cè)軸承壓緊 由于， 所以軸向力為， 當(dāng)量載荷 由于，， 所以，，，。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為 ， 軸承壽命的校核 3、III軸的軸承校核 軸承NU216E的校核 求兩軸承受到的徑向載荷 徑向力， 查[1]表15-1，得Y=1.6，e=0.37， 派生力， 軸向力，左側(cè)軸承壓緊 由于， 所以軸向力為， 當(dāng)量載荷 由于，， 所以，，，。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為 ， 軸承壽命的校核 八、關(guān)鍵機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) （1）凸輪機(jī)構(gòu)采用對

41、心式，輪廓尺寸用運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖作圖發(fā)設(shè)計(jì)，由于凸模最大行程為120mm,故取凸輪基圓半徑r=125mm，依次在位移圖上取等分11，22.....,畫出基圓，每隔12度畫直線，以11長度為半徑畫圓與直線交與1點(diǎn)，依次類推，然后用光滑的曲線連接12…..,得到的曲線即為凸輪的輪廓線。 凸輪厚度取90mm （2）槽輪設(shè)計(jì) 槽數(shù)z=4，撥銷數(shù)m=2, 槽輪中心距a=400mm, 主動(dòng)圓銷：半徑r=15mm,回轉(zhuǎn)半徑R1=400sin =283mm,鎖止弧半徑Rx< R1-15取260mm, 張角= 槽輪外圓半徑R2=

42、=283mm 槽深h=196mm （4）工作臺轉(zhuǎn)盤直徑700mm，厚度140mm . (5) 頂料桿桿長110mm. 八．設(shè)計(jì)總結(jié) 今年可謂認(rèn)真復(fù)習(xí)，悉心思索，終于在規(guī)定時(shí)間的最后時(shí)刻完成了全部設(shè)計(jì)任務(wù)。 在為期一個(gè)星期的時(shí)間里，我翻遍了《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》《機(jī)械原理》等書，反復(fù)計(jì)算，設(shè)計(jì)方案，繪制草圖，對著AutoCAD三天三夜……當(dāng)然，在這期間還是得到周圍同學(xué)的細(xì)心提點(diǎn)與耐心指導(dǎo)。 一個(gè)人在兩星期內(nèi)完成這次設(shè)計(jì)不可謂不艱辛，然而，我卻從這兩星內(nèi)學(xué)到了許多以前都沒來得及好好學(xué)的關(guān)鍵內(nèi)容，而且在實(shí)踐中運(yùn)用，更是令我印象深刻，深切

43、體會到機(jī)械這門課程并非以前所想像的那樣紙上談兵。所有理論、公式都是為實(shí)踐操作而誕生的。 慶幸自己終于認(rèn)真獨(dú)立地做了一次全面的機(jī)械設(shè)計(jì)，真的，從中學(xué)到了很多很容易被忽視的問題、知識點(diǎn)，甚至還培養(yǎng)了自己的耐心細(xì)心用心的性格。從一頁頁復(fù)習(xí)課本，一次次計(jì)算數(shù)據(jù)，一遍遍修改機(jī)構(gòu)示意圖，一遍遍打印機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖，這些都是我從來未曾獨(dú)立做過的。 我喜歡對著電腦學(xué)習(xí)和生活，這是一門跟我的興趣一致的課程，操作性很強(qiáng)，讓我更容易掌握知識．最后一次作業(yè)，我花了很多心思，基本上靈感來了就會打開電腦畫圖．由于水平有限，請老師指點(diǎn)不足之處．每次作業(yè)，自己都能看見進(jìn)步，心里也很安慰．我希望能更深入更寬泛學(xué)習(xí)有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的知識．相信自己以后做出來的設(shè)計(jì)會更精彩． 九 參考文獻(xiàn) 1 東南大學(xué)機(jī)械學(xué)學(xué)科組 鄭文緯 吳克堅(jiān)主編。機(jī)械原理。高等教育出版社。 2 任工昌 鄭甲紅主編。機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)指南。西北大學(xué)出版社。 3 成大先主編。機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（單行本）機(jī)構(gòu)。北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2004/1 4 曹龍華 蔣希成主編。平面連桿機(jī)構(gòu)綜合 北京 高等教育出版社 1990 5 尚久浩主編。自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì) 北京 中國輕工業(yè)出版社 2002 十 致謝 43