硬幣的自動分選計量裝置畢業(yè)論文

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1、 1 硬幣自動分選計量機(jī)的組成 1.1 簡述 本次設(shè)計題目為硬幣自動分選計量機(jī)械設(shè)計，本工程屬于應(yīng)用于現(xiàn)代化的創(chuàng)新性設(shè)計。該設(shè)備主要用于多種硬幣的分選、記數(shù)、包裝，該設(shè)備實現(xiàn)了自動化操作，到達(dá)高效、可靠、生產(chǎn)效率提高、減輕勞動本錢的目的。在目前國內(nèi)的小面值貨幣流通的領(lǐng)域中，硬幣分選計量大多為人工操作，生產(chǎn)效率低，浪費勞動本錢。所以說，此設(shè)備的研制可以改善這一狀況，節(jié)約勞動力本錢，提高勞動生產(chǎn)效率。 1.2 硬幣自動分選計量機(jī)械設(shè)計的系統(tǒng)組成 硬幣自動分選計量機(jī)的主要功能是實現(xiàn)硬幣的自動分選、計數(shù)和包裝。它主要由機(jī)械系統(tǒng)，控制系統(tǒng)兩局部組成。 機(jī)械系統(tǒng)可分為7個主要功能單元，各

2、個功能單元具有一定的獨立性。 〔1〕硬幣的堆放和首次分選功能。 〔2〕硬幣的二次分選功能。 〔3〕硬幣的分選記數(shù)功能。 〔4〕硬幣的堆碼、整理功能。 〔5〕頂桿頂硬幣堆碼功能。 〔6〕薄膜輸送、包裝功能。 〔7〕機(jī)械手夾斷，封邊功能。 圖1-1 硬幣自動分選計量機(jī)械設(shè)計的原理圖 1、斗式電磁振動送料機(jī) 2、滑道 3、槽式電磁振動送料機(jī) 4、滑道 5、包裝機(jī)構(gòu) 6、包裝切斷機(jī)械 2 硬幣自動分選機(jī)構(gòu) 2.1 硬幣自

3、動分選機(jī)構(gòu)的工作原理 電磁振動送料機(jī)工作時，將交流電經(jīng)半波整流后，接通電磁鐵的線圈，那么在Ta 瞬間吸力最大，銜鐵被吸向下，使料斗壓著片簧向下振動，而在Tb瞬間吸力減小為零，片簧向上彈推，迫使料斗向上振動，這樣，一吸一推，使料斗產(chǎn)生伴隨著扭動的上下振動。 圖2—2 電磁振動送料機(jī)工作原理圖 1-物料 2-送料槽體 3-彈簧 4-銜鐵 5-線圈 上圖2—2〔a〕中物料放在由主振彈簧3支撐的供料槽體2上，銜鐵4與主振彈簧聯(lián)成一體，繞于鐵心上的線圈5中流過的是經(jīng)過半波整流后的單向脈動電流，電磁鐵就產(chǎn)生了相應(yīng)的脈沖電磁力。圖2—2〔b〕表示在正半周期內(nèi)線圈中有電流

4、流過，鐵心便產(chǎn)生一次脈沖電磁力吸引銜鐵，使槽體向后運動，主振彈簧因此而變形，貯存了一定的勢能；在負(fù)半周內(nèi)線圈中無電流通過，電磁力消失，彈簧就恢復(fù)變形，帶著槽體向前運動，在到達(dá)振幅位置之后又返回向后運動。由于電磁力是一個周期變化的強(qiáng)迫作用力，因此電振機(jī)是一個以電磁力為周期干擾力的強(qiáng)迫振動系統(tǒng)。 2. 斗式硬幣自動分選機(jī)構(gòu) 在斗式電磁振動送料機(jī)中，它的運動方式是做扭轉(zhuǎn)運動，硬幣在料斗中隨著慣性向前運動，在料斗的側(cè)面開出三個滑道，在料槽中有不同大小的橢圓形小孔，符合規(guī)格的硬幣通過小孔直接落入滑道， 分選1毛硬幣的滑道在最下面，分選5毛硬幣的滑道在中間，1元硬幣的滑道在最上面。斗式電磁振動送料機(jī)

5、起到的是首次分選1元、5毛、1毛硬幣的作用。 2. 槽式硬幣自動分選機(jī)構(gòu) 和斗式電磁振動送料機(jī)的分選過程不同的地方就是他的工作外表是直線槽形的，并且槽式電磁振動送料機(jī)做的是直線往復(fù)運動，物料在里面的運動是水平的。物料經(jīng)過滑道進(jìn)入到槽式電磁振動送料機(jī)，在槽式振動送料機(jī)上有三層滑道，每一層有三個滑道。第一層分選的是1元硬幣，第二層是分選5毛的硬幣，第三層是分選1毛的硬幣。在每一層槽的底部開有橢圓行的槽，使不符合規(guī)格的硬幣直接落入下面的滑道中，從而到達(dá)硬幣的二次分選。 圖2—4 槽式電磁振動送料機(jī) 1、振動料斗 2、滑道 3、銜鐵 4、電磁鐵

6、 5、線圈 6、隔振座 7、橡膠墊 8、底座 以1元硬幣的滑道為例，滑道的視圖和具體尺寸如下所示： 圖2—5 槽式電磁振動送料機(jī)的滑道 2.2 硬幣自動分選機(jī)構(gòu)的主要設(shè)計參數(shù) 2.2.1 振動送料機(jī)給料速度的估算 振動送料機(jī)的給料速度，一般用于工件在料槽上運動的平均速度來估算。它不但取決于料槽的傾角、振動升角和工件的形狀、尺寸及二者之間的摩擦系數(shù)，還同電磁鐵的激振頻率f和料槽方向振幅Ax的大小有關(guān)。料斗結(jié)構(gòu)確定之后，工件的平均速度為： υ平均=υmaxk==πfAxk(mm/s) 式中 υma

7、x---料槽的最大速度 (mm/s)； k---速度損失系數(shù)，它主要受料槽和工件結(jié)構(gòu)因素的影響。由實驗測得：假設(shè)工件沿料槽滑移前進(jìn)時，k=0.6～0.7；假設(shè)工件作跳躍前進(jìn)時k=0.8～0.82。 因此振動送料機(jī)給料速度可由下式估算： υ= =k 式中f---電磁鐵激振頻率〔1/s〕 l---工件長度(mm) η---充滿系數(shù)，即料槽全長上工件占有位置的百分?jǐn)?shù)。形狀簡單而外表光滑的工件η=0.7～0.9，復(fù)雜而又帶毛刺的工件η=0.4～0.5。 為了檢測方便可改寫為：　 υ= 式中Ay---在

8、垂直料槽方向測得的振幅〔mm〕。 一般送料速度為100～200件/min 。 2.2.2 振動送料機(jī)料槽升角，振動升角及振動方向角ψ確實定 〔1〕料槽升角 角由料斗升程及中徑大小確定，料槽升角的大小影響上料速度，角太大會降低上料速度，甚至無法上料。角小些，那么上料速度提高，但升程減小，一般取=1～3°。對摩擦系數(shù)大的工件，如橡膠制品等，可取大些〔4～5°〕。 如前所述，工件向前滑移的條件為χ+1〈χ-1，在極端情況下，令χ+1=χ-1，可得許可的最大料槽升角max為： tgmax=f2tg 式中 f---工件與料槽之間的摩擦系數(shù)。 為了使工件有較

9、大的上料速度，實際角應(yīng)比max小些，即 ≤kmax 式中 k—可靠系數(shù)，一般取0.7 ～0.8。 〔2〕振動送料機(jī)升角 一般來說，振動升角由主振簧的安裝角φ及料槽的升角確定。角大小直接影響著作用在工件上的慣性力在垂直和水平兩個方向上分量的比例。因此β角的選擇應(yīng)保證在其它條件相同的情況下，使工件沿料槽前進(jìn)的速度最大。 一般當(dāng)激振頻率f=100HZ時，=10～16°；當(dāng)激振頻率f=50HZ時, =20～25°。 〔3〕 振動方向角ψ的選擇 振動方向角ψ的選擇應(yīng)有兩個原那么，一是要盡量提高輸送速度，二是要考慮物料性質(zhì)的要求。 在振動幅與振動次數(shù)確定的情況下〔即K值一定〕物料輸送速

10、度v是隨著振動方向角的變化而變化的，對應(yīng)于最大輸送速度的ψ角稱為最正確振動方向角。中選擇有拋擲運開工作狀態(tài)時，槽體在不同傾角α下對應(yīng)于每一個機(jī)械指數(shù)K有一個最正確振動方向角ψ。下列圖2—6就是在不同的傾角下最正確振動方向角ψ與機(jī)械指數(shù)K的關(guān)系曲線。 2—6 最正確振動方向角ψ與機(jī)械指數(shù)K的關(guān)系 此外，振動方向角的選擇還應(yīng)考慮物料的性質(zhì)和物料的相對密度、粒度、水分、黏性、易碎性和磨琢性等，對于粒度大、相對密度小、水分較強(qiáng)或黏性較大的物料適宜選用較大的振動方向角；對于易于粉碎的物料，為了防止拋擲時過于碎，適宜選用較小的振動方向角；而對于磨琢性較強(qiáng)的物料，為了減小工作面的磨損又應(yīng)選較大的振

11、動方向角。 2.2.3 振動頻率確實定 為了說明振動送料機(jī)的運動特點，根據(jù)機(jī)械振動原理，可以用如下圖的力學(xué)模型表示。它是一個雙自由雙質(zhì)量強(qiáng)迫振動系統(tǒng)， 其中主要有： 激振力Fsinωt，同時作用在m1和m2兩個質(zhì)量上，其大小相等而方向相反； 彈簧反力k1(y2-y1)，它是阻止位移的力，其方向與位移相反，假設(shè)在平衡位置上，那么兩彈簧力均等于零； 還有作用在質(zhì)量m上的彈簧力k2y2等。 按牛頓第二定律得質(zhì)量m1及m2的運動微分方程為： 〔2—1〕 式中 m1—振動系統(tǒng)的上質(zhì)量〔包括料斗、銜鐵，工件等〕； m2—振動系統(tǒng)的下質(zhì)量〔

12、包括鐵芯、線圈、片彈性以及基座等〕； y1 ,y2—平衡位置算起的質(zhì)量位移； k1,k2—上、下彈簧剛度。 設(shè)上列方程組的諧振動特解為： y1=A1sinωt y2=A2 sinωt 〔2—2〕 圖2—7 對式〔2—2〕分別取—階和二階導(dǎo)數(shù)，得速度及和加速度 和，代入式〔2—1〕并令： 〔2—3〕 消除sinωt簡化后，得：

13、 〔2—4〕 當(dāng)激振力消失時，即q1=0及q2=0時，式〔8—15〕成為： 這個齊次聯(lián)立代數(shù) 方程組的一個解是A1=A2=0，由此引出的y1=y2=0只能定出系統(tǒng)的平衡位置，而不說明振動性質(zhì)，不是需求的振動解。要使A1及A2有非零解，其系數(shù)行列式必須等于零。將它展開后得頻率方程為： 將式〔2—3〕代入上式，求解后得兩個根。因K2〈〈K1，可取K2=0，那么取其中一個根ω1=0，故得： 令 式中m—振動系統(tǒng)的折算質(zhì)量。 將m值代入上式后，得振動系統(tǒng)固有頻率的根本公式為：

14、 或 〔2—5〕 由式〔2—5〕知：變動K與m的比值可以改變ω0值。當(dāng)振動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、材料確定之后，即m和K值確定之后，不管初始條件及其振幅大小如何，系統(tǒng)的ω0值不變，這就是所謂振動系統(tǒng)的固有頻率。這樣 ，就把一個雙自由度雙質(zhì)量強(qiáng)迫振動系統(tǒng)，簡化為一個單自由度單質(zhì)量有阻尼的強(qiáng)迫振動系統(tǒng)，其力學(xué)模型如圖2—7〔b〕所示。其中總阻力T與運動速度成正比，但方向相反，即： 式中 h—阻力系數(shù) ，故單質(zhì)量強(qiáng)迫振動的運動 微分方程為： 因并令，代入上式后得：

15、 〔2—6〕 m—振動系統(tǒng)的折算質(zhì)量； k—彈簧剛度； F—激振力的幅值； y—質(zhì)量的相對位移； —阻尼系數(shù)； —系統(tǒng)的固有頻率。 2.2.4 調(diào)諧值z確實定 根據(jù)機(jī)械振動原理可知，調(diào)諧值z=，是設(shè)計和調(diào)試振動送料機(jī)的重要依據(jù)。當(dāng)激振頻率ω選定后，ω0值即可確定。調(diào)諧值選擇得當(dāng)，振動上料器可以用較小功率消耗，獲得較高的機(jī)械效率。 η—動力放大系數(shù)〔又稱振幅比〕； —阻尼比； —調(diào)諧值。 一般振動送料機(jī)工作時，料斗內(nèi)工件數(shù)量是變化的，因而阻尼值也在變化。從幅頻特性能曲線可知： 當(dāng)z=1時，其振幅最大而功率消耗最小，但難以使料斗在此點穩(wěn)定工作。 當(dāng)z<1時，料斗在亞共

16、振區(qū)工作。加料后工件多，m增大，阻尼大，振幅雖將有所降低，但ω0亦同時降低，使z值更趨近于1，于是又使振幅增大，起著相互補(bǔ)償?shù)淖饔茫拐駝恿隙纺芊€(wěn)定地工作。 如果取z>1，料斗將在公振區(qū)工作，加料后m增加將使阻尼值ζ增大令振幅下降，而ω0降低，z值增加，振幅更加陡降，影響料斗工作的穩(wěn)定性。 因此，應(yīng)把振動上料器的工作點，設(shè)計并調(diào)整在亞臨界共振區(qū)，調(diào)諧值選z=0.85～0.95。振動上料器的固有頻率f0與激振頻率f之間應(yīng)保持如下關(guān)系： f0=(1.05～1010)f (2-7) 2.2.5 料斗料盤的結(jié)構(gòu)尺寸及各個料斗的控制時間

17、確實定 料斗料盤根本尺寸計算： p×2+5= (2) 料斗中徑D中 D中=t/πtg3°=100mm (3) 料斗外徑D外 D外= D中+B+2e=100+27+8=135mm (4) 料斗寬度B B=25+2－3=25+2 =27mm (5) 料斗內(nèi)徑D內(nèi) D內(nèi)=D中-B=100-13=87mm ×135=54mm 為了使料斗更適用，使加料的時間延長，使其振動料斗有更大的柔性，那么根據(jù)計算將料斗的尺寸取大： 料斗的具體尺寸取為：α=3°e=4mm B=26mm t=20mm 料斗中徑 D中=242mm

18、 料斗外徑 D外=260mm 料斗內(nèi)徑 D內(nèi)=202mm 料斗的高度H=144mm 因為振動料斗設(shè)計的選別硬幣的范圍為1元、5毛、1毛，因此計算料盤的尺寸時按1元的硬幣來計算。 1元硬幣的體積為mm2,Dp=25mm, hp=2mm 料斗的體積按料斗的中徑來計算， V=πr2h=π×1212×144=3 裝料時，約裝料斗的3/4，那么當(dāng)料斗中的料剩1/4時，那么固定料斗往振動送料機(jī)里送料，送料的體積為： Vˊ=3/4×3/4V=9/16V =9/16×6620074.56=3 振動料斗裝硬幣的個數(shù)

19、 n=Vˊ/=3795 料斗向振動送料機(jī)中送料的時間間隔為 t=n/4×60=3795/240=16min ×107mm3 V總/ Vˊ tˊ=16×6.85= 110min 即每隔1小時50分工人需向料斗中加一次料。 上面的計算是按1元硬幣來計算的，為了使機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計具有更大的柔性，應(yīng)使選別機(jī)可分別選出不同規(guī)格的硬幣，因此，控制部件的時間也就不同，下面分別計算 〔1〕5角的硬幣的體積為471mm , Dp =20mm, h p= 振動料斗裝硬幣的個數(shù) n=Vˊ/471=7906 料斗

20、向振動送料機(jī)中送料的時間間隔為 t=n/4×60=7906/240=33min ×107mm3 V總/ Vˊ=6.85 tˊ=33×6.85=226min 即每隔3小時46分工人需向料斗中加一次料。 (2) 1角的硬幣的體積為382mm2, Dp =18mm, h p= 振動料斗裝硬幣的個數(shù) n=Vˊ/382=9748 料斗向振動送料機(jī)中送料的時間間隔為 t=n/4×60=9748/240=41min tˊ=41×6.85=281min 即每隔4小時41分工人需向料斗中加一次料。 2.2.6 振動料斗

21、中硬幣的排列定向 振動料斗中的硬幣在進(jìn)入滑道前需在振動料斗中排列定向，保證一個接一個有序地進(jìn)入滑道，因此應(yīng)在振動料斗中設(shè)計擋片，擋片是可調(diào)的，便于選別不同規(guī)格硬幣，設(shè)計不同的擋片，使沿料槽只能使規(guī)格相同的一種硬幣通過。順著料槽的能順利進(jìn)入滑道，進(jìn)入槽式振動送料機(jī)后，在槽上開有小槽，使不和規(guī)格的硬幣落入下面的槽中，從而進(jìn)行硬幣的二次分選，使硬幣的分選更徹底。 排列定向示意圖如下圖： 圖2—8 排列定向示意圖 3 自動計量機(jī)構(gòu) 3.1 自動計量機(jī)構(gòu)的概述 自動計量機(jī)構(gòu)采用光電檢測技術(shù)。光電檢測技術(shù)是光學(xué)與電子學(xué)技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一門新興檢測技術(shù)，是利用電子技

22、術(shù)對光學(xué)信息進(jìn)行檢測，并進(jìn)一步傳遞、存儲、控制、計算和顯示等。 光電檢測系統(tǒng)的根本組成： 作為一個完整的檢測系統(tǒng)，應(yīng)包括信息的獲得、變換、處理和顯示等幾個局部。因此，具體來說，光電檢測系統(tǒng)由光電傳感器、處理電路和顯示控制等三個根本局部組成，如圖3—1所示。 圖3—1 光電檢測系統(tǒng)的根本組成 顯然，框圖中的光電傳感器是檢測系統(tǒng)的核心局部。它以光為媒介，以光電探測器件為手段，將各種待測量變換成電量〔電流、電壓或頻率〕。它將決定整個檢測系統(tǒng)的靈敏度、精度、動態(tài)響應(yīng)等。處理電路的作用是將光電傳感器輸出的微弱電信號進(jìn)行放大、處理〔解調(diào)、數(shù)/?；蚰?數(shù)轉(zhuǎn)換

23、〕、運算等，以適應(yīng)后續(xù)顯示、控制或執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求。 光電傳感器通常都由光源、光學(xué)系統(tǒng)和光電探測器三局部組成，他們之間的關(guān)系如圖3—2所示。 圖3—2光電傳感器方框圖 光電傳感器的優(yōu)點和缺點： 優(yōu)點：①非接觸式檢測。不觸及被測對象，不擾亂被測系統(tǒng)，無損耗。 ②響應(yīng)速度高。通常響應(yīng)時間為10～10s。 ③檢測范圍寬。 ④大量的相關(guān)作用。 缺點：①玷污影響大，必須采取措施，否那么使用受限制。 ②外界干擾光影響大，背景光及外干擾光的影響使信噪比變差，但可采取措施減至最小。 ③使用溫度范圍小，不能用在高溫。 硬幣自動分選計量機(jī)械設(shè)計的控制原理

24、 在硬幣自動分選計量機(jī)械設(shè)計中，控制方面是很重要的一局部，主要涉及到硬幣的記數(shù)，防滿，絲杠螺母往復(fù)運動的控制及機(jī)械手切斷裝置的控制。 其控制原理圖如下列圖3—3所示。 圖3-3 硬幣自動分選計量機(jī)械設(shè)計的控制原理圖 首先振動送料機(jī)開始送料，光電記數(shù)器開始記數(shù)，每次記滿50個，隔板就會擋在滑道上，是硬幣不再下落。同時電機(jī)1開始正轉(zhuǎn)，絲杠向下運動，當(dāng)碰到在硬幣筒底部的行程開關(guān)1，電機(jī)就開始反轉(zhuǎn)，絲杠向上運動，電機(jī)1停轉(zhuǎn)，送料機(jī)開始送料。在電機(jī)1正轉(zhuǎn)的同時，電機(jī)2反轉(zhuǎn)，機(jī)械手張開，延時一小段時間，在硬幣被絲杠頂?shù)綑C(jī)械手下面的同時，電機(jī)2正轉(zhuǎn)，機(jī)械手夾緊。當(dāng)滑道里的硬幣排滿的時候，光電管

25、感受光照，給送料機(jī)一個信號，送料機(jī)停止送料。 4 自動包裝機(jī)構(gòu) 4.1 硬幣自動分選計量機(jī)械設(shè)計的包裝原理 〔1〕 硬幣經(jīng)過振動送料機(jī)的兩次分選后經(jīng)過滑道直接滑入裝幣筒中?；郎弦惭b光電記數(shù)裝置和電磁鐵隔板防滿裝置，光電記數(shù)裝置是用來控制硬幣滑入幣筒的數(shù)量，每次記數(shù)為50枚。電磁鐵隔板的作用是防滿，每次滑入幣筒的硬幣如果滿了，電磁鐵隔板就擋在滑道上，使硬幣不再滑入幣筒。 〔2〕幣筒的高度正好等于五十枚硬幣的高度，我所設(shè)計的硬幣自動分選包裝機(jī)要分選出1元、5毛、1毛的硬幣，應(yīng)設(shè)計好幣筒的高度，所以分選出的硬幣分別裝入三個不同高度的硬幣筒,分別是1元硬幣筒的高度為100mm，5角

26、硬幣筒的高度為75mm，1角硬幣筒的高度也是75mm。裝幣筒的作用就是裝分選出來的硬幣，是硬幣的整理過程。 〔3〕絲杠頂桿是有電動機(jī)帶動齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶動絲杠螺母做上下往復(fù)運動，從而完成頂桿頂硬幣的動作。每次裝滿50枚硬幣，絲杠向下運動一次，將硬幣頂下，絲杠回轉(zhuǎn)。頂桿裝置的作用是頂硬幣，由于硬幣落入幣筒中可能有不平整的，用頂桿使之平整，還有就是使堆好的硬幣在機(jī)械手張開的時候用頂桿將硬幣頂入機(jī)械手的下面，然后頂桿向上運動，機(jī)械手再一次夾緊，使落下的硬幣上面封好，完成一次包裝。在封好落下的硬幣的上部的時候也就是對下一次包裝硬幣的底部的封接。這樣往復(fù)運動，從而完成一次硬幣的記數(shù)，包裝。 〔4〕塑

27、料薄膜固定在軸承座上，伸長的局部要包在幣筒的外面，下面要長出幣筒，用機(jī)械手夾緊熱封，在幣筒的側(cè)面用一個橫向封接器完成熱封薄膜的作用。每次硬幣裝滿50個，熱封器自動熱封一次。 〔5〕機(jī)械手主要是由電動機(jī)帶動齒輪轉(zhuǎn)動，通過電動機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而使機(jī)械手做夾緊和張開運動。 4.2 電動機(jī)的選擇 [σ]FE1=[σ]FE2=460Mpa電動機(jī)分為同步電動機(jī)、直流電動機(jī)、異步電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)等。與其它三種相比，直流電動機(jī)具有控制簡單等特點。在眾多直流電動機(jī)中我選擇的是TYV系列高精度微型特種減速電動機(jī)。 在本次設(shè)計中，根據(jù)數(shù)據(jù)計算: 軸向負(fù)載 M=1/2直徑×軸向力×tg(＋) 絲杠

28、的直徑=12mm，軸向力等于2公斤 所以 M=6×20×tg(15°°) 查機(jī)械設(shè)計手冊表35.2-28可選取電動機(jī)的型號為TYV2-15，功率15W，額定轉(zhuǎn)矩120N·m,頻率為50Hz，電流為。 本設(shè)計中選的是TYV系列高精度微型特種減速電動機(jī) ，TYV系列高精度微型特種減速電動機(jī)采用高新技術(shù)，具有齒輪減速、蝸輪減速、直線往復(fù)等多種結(jié)構(gòu)，并可配電子無級調(diào)速、阻尼制動、電磁剎車等功能，適用于直流，交流多種電壓，是一種高效、節(jié)能、低噪聲的微特減速電動機(jī)。該系列產(chǎn)品按國際標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合用戶要求研制，具有設(shè)計新穎、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便，減速比大，體積小，輸出轉(zhuǎn)距大及運行可靠等特點。產(chǎn)品

29、廣泛應(yīng)用于各種類型的生產(chǎn)設(shè)備中，是較理想的機(jī)電一體化微特減速裝置。 4.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 根據(jù)所設(shè)計的方案，選用直齒圓柱齒輪傳動，齒輪材料均為45調(diào)質(zhì)，小齒輪的硬度為250HBS，大齒輪的硬度為220HBS，二者的硬度差為30HBS。因采用外表淬火，輪齒的變形不大，不需磨削，故初選7級精度，初選齒輪的齒數(shù)Z=20。 1、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 由設(shè)計計算公式10-9α進(jìn)行試算 〔1〕確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ①試確定載荷系數(shù)； ②齒輪的轉(zhuǎn)矩T1=120N·mm ③由表10-7選取齒寬系數(shù) ④由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) ⑤

30、由圖10-21e按齒面硬度查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限分別為σHlim1=600 MPa, σHlim2=500 MPa。 ⑥由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ⑦由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.94 KHN2 ⑧計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%平安系數(shù)s=1由式〔10-12〕得 [σ]H1= KHN1σHlim1/S=564MPa [σ]H2= KHN1σHlim1/S=500MPa 〔2〕計算 ①試算齒輪分度圓直徑代入中較小的值 = 因為計算所用的是負(fù)載轉(zhuǎn)距，比實際轉(zhuǎn)距小很多 所以 取d1t=25mm ②計算圓周速度

31、 ③計算齒寬b ④計算齒寬與齒高之比b/n 模數(shù) t= ⑤計算載荷系數(shù) 根據(jù)，7級精度。由圖10-8查動載荷 直齒輪，假設(shè)，由表10-3查得，使用系數(shù)由表10-4由圖10-13查 故載荷系數(shù) ⑥按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 ⑦計算模數(shù)m 由式(10-15)得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為 m≥ (1) 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 ①由圖10-20d查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ②由圖10-18查得彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)KFN1=KFN2 ③計算彎曲疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力 [σ]F1=337.38 Mpa [σ]F2=Mp

32、a ④計算載荷系數(shù)K K= KAKVKK ⑤查取齒形系數(shù) 由表10-5可查得 YFA1=2.80 YFA2 ⑥查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表10-5可查得 YSA1=1.55 YSA2=1.779 ⑦設(shè)計計算 m≥mm 取m= 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=27.53mm 算出小齒輪的齒數(shù) Z1=d1/m=27.53/1.5=18 大齒輪齒數(shù) Z2= 比照計算結(jié)果,由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決與彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力,而齒面接觸疲

33、勞強(qiáng)度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關(guān),可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)0.903并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=1.5mm. 〔1〕計算分度圓直徑 d1=mz1=18×=27mm d2=mz2=46×1.5=69mm 〔2〕計算中心距 a=(d1+d2)/2=(27+69)/2=48mm 〔3〕計算齒輪寬度 b=Φd×d1=1×27=27mm 取b=27mm Ft=2T1/d1=2×120/27=N KAFt/b=/27=0.33N/mm<100N/mm, 適宜 參考文獻(xiàn) [1]尚久號

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