全自動沖孔機的設計研究優(yōu)秀畢業(yè)設計論文

1、全自動沖孔機的設計研究第一章 緒 論1.1 全自動沖孔機的國內外研究現狀及發(fā)展趨勢日新月異的高新技術，帶動新材料、新設計、新工藝不斷推陳出新，作為現代化機械中的沖孔機，也以不斷創(chuàng)新的先進技術和全新的面貌出現在用戶面前。目前兩大品類（有孔、無孔）的沖孔機中，都采用了現代電子技術，如票據自動沖孔機采用的票據打孔設備是采用plc控制伺服系統(tǒng)進行票據自動定位，具有定位精度高、生產效率高的特點15。全自動打孔沖孔機中的自動調整、打孔、成型、燈光指示、自動報警、自動排屑等，構成了手動、半自動、自動化產品系統(tǒng)；為了服務于不同用戶的需要，小到個人用的經濟型訂書機，大至機關、企事業(yè)單位用的全自動專業(yè)沖孔機，都配

2、套完備；面對不同用途，金屬、鐵圈、膠圈、螺旋圈（金屬、塑料），或圓鈕、打孔、無孔熱熔等各種沖孔機應有盡有；對不同行業(yè)、不同業(yè)務、不同場合乃至不同零件及其厚度的需要，有專門設計的輕巧型的、辦公室用的、專業(yè)用的、票據用的、工廠用的產品等，各種沖孔機種類齊全；對于刻意追求形象美觀、色澤鮮艷、設計獨具個性的用戶，現代沖孔機也一改過去的老面孔，出現了各種顏色、多種造型、創(chuàng)意新穎、功能“二合一”、材料多樣的裝飾型沖孔機?？傊?，適應時代潮流，適應市場需要，適應用戶“上帝”的意愿，沖孔機正向著產品多樣化、系列化、功能化、操作簡單化、自動化、價位多元化方向發(fā)展。目前，我國沖孔機市場也在向國際市場接軌，世界知名的

3、辦公及工廠設備廠商如法國寶、彪馬、亞大力、美連、意必高、利寶等公司產品相繼進入我國市場，歐美的、日本的及我國大陸、香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)、臺灣省產的沖孔機，各式各樣品種不斷推陳出新并展示于中國市場，使廣大用戶大開眼界，領略各種新潮風格的產品。在日常生產和生活中，沖孔工作隨處可見，這樣的設備也多種多樣，但集送料和沖孔功能于一身的聯合沖孔，迄今為止在相關文獻發(fā)表還不多見。基于此種情況，我這次設計的全自動沖孔機將送料和沖孔功能集于一身，很好的解決了以前的人工送料問題，使結構流程得到很好的簡化及縮短，提高了生產效率及工作環(huán)境的安全性能，力求做到環(huán)保及節(jié)省資源的效果，使得沖孔的效率大大的提高。1

4、.2 課題的來源、研究的目的及意義隨著市場經濟的繁榮，商業(yè)活動的效率越來越高，機械日趨成為重要的行業(yè)，而機械行業(yè)中的零部件如保險管帽孔的沖孔又變得非常重要，但由于傳統(tǒng)的保險管帽孔的沖制是：由工人將工件一件一件放置在沖孔模具上，然后沖壓機動作完成沖孔，工人再取出工件。該法結構簡單，但效率低，成本高，易發(fā)生事故12。正是基于上序情況，本課題根據社會的需求將設計出新型的全自動沖孔機。此設計的目的和意義主要是解決傳統(tǒng)的的人工上料、取料問題，采用傳輸裝置全自動送料，減少人工壓緊工件、勞動強度大、安全可靠性差及模具容易損壞等問題，避免工傷事故；其次是在滿足沖孔精度的條件下節(jié)省原材料及成本。1.3 本設計的

5、主要工作在一臺現代化的機器中,常會包含著機械、電氣、液壓、潤滑、冷卻、信號、控制、檢測等系統(tǒng)的部分或全部,但是機器的主體,仍然是它的機械系統(tǒng)。無論分解哪一臺機器，它的機械系統(tǒng)總是由一些機構組成；每個機構又是由許多零件組成。所以，機器的基本組成要素是機械零件。本次設計的主要工作是在認真分析目前已經得到廣泛運用的幾種沖孔機的優(yōu)缺點之后，結合我國目前的保險管帽孔的生產狀況，設計出了一臺比較先進的全自動沖孔機。要求設計的為保險管帽上沖孔的全自動沖孔機，結構簡單，該機要求能在外徑為3.59mm，壁厚為0.2mm 的保險管帽（如圖1-1）上自動沖出直徑為0.8mm的小孔，孔對零件中心的偏差不能超過

6、7;0.01mm，且每秒沖3件。圖1-1 保險管帽針對設計的要求，決定該沖孔機的設計思路為：采用振動料斗自動送料的機構，從料斗出來的加工零件進入分度盤，而分度盤由不完全齒輪帶動，分度盤的的旋轉使加工零件準確的進入凹模部位等待加工；送料的同時由電動機帶動偏心輪軸旋轉，偏心輪帶動滾動軸承及上模座運動，而上模座的運動使使凸模的沖頭完成沖孔任務，偏心輪軸的另外一端裝錐齒輪，錐齒輪之間的傳動帶動不完全齒輪軸運動，不完全齒輪帶動分度盤運動，如此循環(huán)。根據設計思路，本次設計主要要完成的工作為：1、系統(tǒng)總體方案的設計；2、電動機的選擇；3、偏心輪機構的設計；4、不完全齒輪機構的設計；5、錐齒輪的設計；6、軸與

7、零部件的設計；7、模具的設計；第二章 系統(tǒng)總體方案的設計2.1 總體方案的確定由于保險管帽的沖的孔徑較小，要求精度高。又由于傳統(tǒng)的沖孔是工人將工件一件一件的放置在沖孔模具上，然后沖壓機動作完成沖孔，工人再取出工件，該法結構簡單，但效率低，成本高，易發(fā)生事故。所以本次設計的任務是設計出一臺全新的全自動沖孔機，要求自動送料、沖孔與一體。近些年來，國內一些工廠和研究單位在開發(fā)沖孔機械上做了許多工作，也取得了一定的進展。從控制方式上來分大體可總結為plc（可編程控制器）+伺服系統(tǒng)+步進電機或不完全齒輪系統(tǒng)+彈性阻尼裝置+異步電動機。plc（可編程控制器）+伺服系統(tǒng)+步進電機控制具有定位精度高、生產效率

8、高的特點。此控制設計出來的全自動沖孔機能實現全自動操作的功能，生產效率同普通人工送料機相比增加了90%，節(jié)約人力資源50%。但是此機設計出來占用較大的空間，且要求操作嚴格及維修費用制造費用較高，不太適合小型企業(yè)的使用及制造，耗電較。不完全齒輪系統(tǒng)+彈性阻尼裝置+異步電動機控制的全自動沖孔機具有結構較簡單，外形美觀大方，結構合理，占地面積少，能精確的完成自動沖孔任務，要求人員操作的技術水平較低且操作便捷，整臺機器耗電量少，價格相對比較便宜，勞動生產率相對普通的人工送料機提高2倍左右。但是此機器加工的產品效率較低，使用年限較短，適合小型企業(yè)制造及使。綜上所述，結合所需公司的特點和借鑒其他全自動沖孔

9、機的優(yōu)缺點，通過對二種沖孔機控制方案的反復論證，確定本沖孔機的控制采用不完全齒輪系統(tǒng)+彈性阻尼裝置控制，以三相電動機為動力，模具沖頭為工作執(zhí)行部件，振動料斗為送料部件。利用電動機帶動主軸及偏心輪而實現沖孔的總體設計方案。確定傳動方案，方案簡圖如下（圖2-1所示）：（a）（b）圖2-1 方案簡圖比較2種傳動方案，方案(a)采用無級變速電動機帶動主軸旋轉進行沖孔，方案（b）采用y型電動機帶動，采用齒輪減速器減速來達到沖孔的額定轉速。比較方案（a）跟（b），顯然方案（a）簡單方便，占地面積少，結構緊湊、傳動效率高、使用維護方便、工藝及經濟合理，使用于軸受力較小的傳動。方案（b）采用y型電動機，因為y

10、型電動機的轉速都比較高，而要求的電動機轉速比較小，且采用齒輪減速，增加了成本以及使機構不緊湊，不方便安裝加工，占地面積較方案（a）大，適合軸傳動受力較大的機構。因為此次沖的孔為小孔，軸受力不大，所以經過比較確定方案（a）為最終方案。2.2 工作原理和創(chuàng)新之處2.2.1 工作原理全自動沖孔機的機械結構簡圖（如圖2-2）圖2-2 機械結構簡圖1.振動料斗 2.料斗斜槽 3.不完全主動齒輪 4.不完全從動齒輪 5.分度盤 6.凸模 7.沖孔模具 8.工作臺 9電機固定板 l0.電機 11.聯軸器 l2.主軸 l3.軸承座 l4.軸承 l5.偏心輪 l6、l8.錐齒輪 l7.軸全自動沖孔機的系統(tǒng)的工作

11、原理簡述如下：先啟動振動料斗開關，振動料斗開始振動送料，經過料斗斜槽后進入料嘴。料嘴與分度盤的料槽相連，來料（保險管帽）恰好每次只有一個進入分度盤料槽。偏心輪帶動軸承座，軸承，模具的上模部分運動，當沖孔時，偏心輪給予向前的位移，模具卸料板內的彈簧壓縮，凸模完成沖孔；當卸料時，卸料板內彈簧伸長，凸模向后運動，卸料板卸掉已沖好的保險管帽。完成全自動沖孔任務兩錐齒輪嚙合改變運動方向，錐齒輪軸旋轉。軸帶動不完全主動齒輪，不完全從動齒輪和固定在不完全從動齒輪上的分度盤作旋轉運動。主軸旋轉一周，不完全從動齒輪轉1/4周，這樣可以把振動料斗出來的有序料一個一個地送到凹模上。主軸旋轉一周沖一個保險管帽，從而實

12、現自動沖孔。啟動調節(jié)沖孔開關，電機開始轉動。通過聯軸器，凸輪軸軸帶動凸輪和錐齒輪旋轉。2.2.2 創(chuàng)新之處（1）采用不完全齒輪機構（如圖3-2所示）作為間隙運動機構，當主動齒輪1轉一周時，從動齒輪2轉四分之一周，從動齒輪每轉停歇四次。當從動齒輪停歇時，主動齒輪上的鎖止弧與從動齒輪上的鎖止弧互相配合鎖住，以保證從動齒輪停歇在鎖定位置。當電機高速旋轉不完全齒輪機構（如圖2-3所示）時，主動齒輪角速度增大，從動齒輪的角速度亦增大，運轉中慣性力增大，此時容易發(fā)生齒輪間卡死。為此我們在系統(tǒng)中增加了彈性阻尼系統(tǒng)（如圖2-4所示）。通過調節(jié)彈簧彈力大小來克服齒輪的慣性力。如需在高速下運行，齒輪的慣性力較大，

13、則彈簧的彈力應加大，反之，則彈力應減小。從而保證不完全齒輪能夠在高速中正常運行。圖2-3 不完全齒輪機構（2） 此機構利用沖孔模具的導向作用，省去了沖床的滑塊機構；因沖裁力較小，省去了沖床的飛輪機構，因而整個機構得到簡化，加工方便。（3）模具通常垂直安裝在沖床上完成沖壓任務。而本機構利用現有模架，并且考慮到從振動料斗出來的保險管帽是水平的，應而將沖孔模具水平放置即水平方向完成沖孔任務。（4） 此機構自身就是一部小沖床和送料機構，解決了占用其它沖床的矛盾。（5）通過采用不完全齒輪和分度盤及彈性阻尼裝置在同一變速電機的驅動下與沖孔實現時間上的精準配合使該沖孔機實現了真正的全自動沖孔，不再是以往生產

14、的半自動手工送料，安全省力且提高了送料精度。 圖2-4 彈性阻尼系統(tǒng)（6） 以往采用的沖床功率較大，生產中耗電量大，成本較高。本機構消耗功率500w，大大節(jié)省能源，降低成本。（7）本設計采用無級電機變速代替以前復雜的傳動及變速裝置，它可以任意調節(jié)沖孔速度并減少了大量的傳動和變速裝置使機構結構緊湊、占地面積小且傳動效率高、使用維護方便、工藝及經濟合理，以往采用的沖床功率較大，采用且對于生產中耗電量大，成本較高的問題，本機構消耗功率500w，大大節(jié)省能源，降低成本。第三章 電動機的選擇3.1電動機的類型經查閱相關資料，得到無極變速電動機的類型主要有冶金及起重用變頻調速三相異步電動機、電磁調速三相異

15、步電動機、變頻調速三相異步電動機等。其主要特點和應用場合如下（表3-1）：表名稱特點和應用場合ytsz冶金及起重用變頻調速三相異步電動機冶金及起重用變頻調速三相異步電動機，是在ytsp系列變頻調速三相異步電動機的基礎上，根據冶金及起重用三相異步電動機的使用特點而開發(fā)的系列產品。開發(fā)中綜合了生產冶金及起重用直流電動機和交流電梯電機的豐富經驗，以及對交流變頻調速的研究成果，電機的電磁設計、結構設計和絕緣系統(tǒng)設計既考慮了對變頻電源供電和寬范圍變頻調速的適應能力，又體現了冶金及起重用三相異步電動機過載能力大、機械強度高的特點。與變頻調速良好的起、制動功能相結合，特別適用于采用變頻調速、短時或斷續(xù)周期運

16、行、頻繁起動和制動的場合。電機基本技術條件符合iec600341和gb755國際和國家標準的規(guī)定，安裝尺寸符合iec72國際標準yct電磁調速三相異步電動機yct電磁調速電動機是機械工業(yè)部組織設計的y系列異步電動機的主要派生系列。電磁調速電動機由拖動電機(y系列電動機)。電磁轉差離合器和控制器三部份組成，可用于恒轉距負載場合，特別適宜在遞減轉矩負載中使用(例如離心式水泵和風機)、有較明顯的節(jié)能效果。yct系列電磁調速電機能在規(guī)定的調速范圍內均勻地、連續(xù)地無級調速、并能輸出額定轉矩，電機在運行中當負載轉矩變動時可通過控制器的速度負反饋系統(tǒng)自動調節(jié)離合器的勵磁電流，使輸出轉速基本上保持不變。本系列

17、電機有全國統(tǒng)一的技術條件，并且外形安裝尺寸，拖動電機及其它易損件全國生產廠均勻統(tǒng)一，可以互換。yct系列電機的特點：1、無失控區(qū)2、調速范圍廣，速度調節(jié)平3、具有速度負反饋自動調節(jié)系統(tǒng)，轉速變化率小4、起動力矩大，起動平衡5、結構簡單、可靠、使用維護方便6、控制功率小，并能實現多種方式控制應用范圍yct系列電磁調速電機，可用于油漆流水線，裝配流水線的傳輸帶，注塑機、印染機、印刷機、水泵、鼓風機、回轉爐、拉線機、卷紙機、卷紙機、卷板機、壓延機、空調設備、輸送設備等yvp變頻調速三相異步電動機yvp系列變頻電機是一種交流、高效、節(jié)能型調速電動機，專為匹配變頻調速設計制造，是機電一體化的調速節(jié)能新產

18、品。與其他調速方式相比，變頻調速系統(tǒng)特點有：1、 效率高、節(jié)能顯著；2、 調速平滑，能在5-100hz范圍內無極調速3、 低頻起動時對負載沖擊??；4、 體積小、重量輕、安裝尺寸和y系列基本相同；5、 起加起動設備；6、 應用范圍廣，在50hz以下可作動電流小不用附恒轉矩運行，在50hz以上可作恒功率運行；7、 比電磁調速電機結構簡單，使用可靠，維修方便。yvp變頻調速三相異步電動機能夠保證電機長時間低速或高速運行，是目前交流調速方案中最先進的系統(tǒng)之一。廣泛應用于數控機床的主軸傳動、紡織、化工、冶金、塑膠、輕工、造紙等行業(yè)的恒轉矩、恒功率調速以及風機水泵等場合的節(jié)能調速。3.2電動機的選擇1.電

19、動機輸出功率的確定(1).不完全齒輪機構所需功率：式中：t-不完全齒輪慣性力矩為 -不完全齒輪轉速為-不完全齒輪機構傳動效率0.98所以，(2).沖孔機構所需功率：彈簧受壓力 式中：-線材的鋼性模數：不銹鋼絲；-線徑為-中徑為-總圈數8-有效圈數則有則彈簧所受力為式中：-模具的沖壓行程。沖孔機構所需的功率為：式中：-總沖裁力為 -克服彈簧的作用力 -卸料力，初步估算為則有：除此之外，還有導套與導柱的摩擦力,再加上傳動件的功率損失，須選用以上的電動機，其選擇方案由如下幾種：(1).ytsz冶金及起重用變頻調速三相異步電動機型號標稱功率額定電流額定轉矩轉動慣量重量安裝長度ytsz90s-41.13

20、.07.00.250.00317500(2).yct電磁調速三相異步電動機型號拖動功率調速范圍額定轉矩轉速變化率電源（三相交流）重量安裝長度yct112-4b0.751250-1254.90.25、53520(3).yvp變頻調速三相異步電動機型號標稱功率額定電流額定轉矩轉子轉動慣量重量安裝長度yvp90s60.752.57.91.250.002922400綜合考慮以上三種特點和應用范圍，結合設計要求，使結構簡單緊湊，成本較低，選擇第三種方案，即型號為yvp90s6變頻調速三相異步電動機。其結構簡圖（如圖3-1）和相關安裝尺寸如下：圖3-1 機構簡圖安裝尺寸標座號habcdef×gd

21、g90#215;720kabacadaabbhdhal101801751553613019012400第四章 工作機構的設計4.1 偏心輪機構的設計4.1.1 偏心輪機構的總體構思偏心輪采用滾子從動盤形偏心輪機構，直接用滾動軸承作為滾子（選用深溝球軸承），為了設計的方便采用作圖法設計。先取推程運動角=遠休止角=回程運動角=近休止角=4.1.2 偏心輪基圓半徑的確定為了減小偏心輪的尺寸、重量和高速轉動時的不平衡，希望有盡可能小的基圓半徑。移動滾子從動件盤形偏心輪機構的最小基圓半徑，主要受三個條件的限制，即：（1） 偏心輪的基圓半徑應大于偏心輪的偏心輪軸的半徑；（2） 保

22、證最大壓力角不超過許用壓力角；（3） 保證偏心輪實際廊線的最小曲率半徑3-5mm，以避免運動失真和應力集中。根據上述情況，初選偏心輪的基圓半徑為：=26.5mm4.1.3 其他尺寸的確定因為此次的沖孔的零件高度為3.7mm，所以設計偏心輪的行程為10mm，所以偏心輪直徑為74mm，偏心輪寬度為b=18mm，滾子直徑為15mm，其他齒輪根據設計的偏心輪軸及運動規(guī)律確定。4.2 不完全齒輪機構的設計4.2.1 不完全齒輪機構的介紹不完全齒輪機構是由普通漸開線齒輪機構演化而成的一種間歇運動機構。它與普通漸開線齒輪機構不同之處是輪齒不布滿整個圓周，主動輪的等速連續(xù)轉動轉換為從動輪的間歇運。圖4-1 不

23、完全齒輪圖4-1所示為一不完全齒輪機構，當主動輪1轉一周時，從動輪2轉1/4 周，從動輪每轉停歇4次。當從動輪停歇時,1上的鎖止弧與2 上的鎖止弧互相配合鎖住，以保證從動輪停歇在鎖定位置。不完全齒輪機構應用廣泛，與其它間隙機構相比，其動停時間比不受機構結構的限制，結構簡單、制造方便，其缺點是從動輪在每次運動始末，速度均有突變,沖擊較大，故一般用于低速、輕載的場合。4.2.2 不完全齒輪的參數設計不完全齒輪采用45鋼，主動輪調質處理，從動輪常化處理。根據進料分析，主動輪每轉一周，從動輪由四工位，即從動輪得停歇數，主從動輪外圓直徑相同。假定主動輪的實際齒數，中心距，模數，壓力角°，齒頂高

24、系數。(1).按表15-12，由 可求得(2).從動輪的運動角(3).從動輪每一個運動角中所包含的齒數(4).從動輪每一個鎖止弧所跨越的整周節(jié)數，即從動輪相鄰兩鎖止弧間的實際齒數 齒槽數與相同為11個(5).由圖15-67，按用插齒法求得主動輪首末齒的齒頂高系數(6).主動輪除首、末齒以外的齒頂圓半徑(7).主動輪首齒齒頂圓半徑(8).主動輪末齒齒頂圓半徑(9).主動輪的齒根圓半徑(10).從動輪的齒頂圓半徑(11).主動輪上首齒與末齒中心線間所夾的圓心角(12).從動輪上鎖止凹圓弧半徑按表15-12計算得圓心在主動輪軸心上。(13).主動輪上鎖止凸圓弧直徑(13).主動輪首齒工作時重疊系數按

25、表15-12計算得 ，合格4.2.3 不完全齒輪阻尼器設計在全自動打孔機中，我采用不完全齒輪機構實現分度動作，當主動輪轉一周時，從動輪轉1/ 4周。然而在最初的安裝、調試過程中發(fā)現，當電機轉速較低時，沖孔機能正常運轉，而電機轉速提高時,主動齒輪角速度增大，此時很容易發(fā)生齒輪間卡死。從不完全從動齒輪的角速度變化曲線(圖4-2所示)可看出為中間嚙合區(qū)，在此區(qū)的嚙合情況與普通漸開線(完全) 齒輪傳動相同，為定角速比傳動。a為開始嚙合區(qū), b 為最后嚙合區(qū)，在這兩區(qū)角速度皆有突變。在嚙合終止區(qū)，角速度從正常速度突變?yōu)? ,有慣性力矩產生。當電機轉速提高時,從動齒輪角速度增大,在嚙合終止區(qū)角加速度亦增加

26、,慣性力矩隨之增大，從而易產生齒輪間卡死。我的解決辦法是:在系統(tǒng)中增加彈性阻尼系統(tǒng)。彈性阻尼系統(tǒng)圖如圖4-3所示。不完全從動齒輪與分度盤組合體受力分析如下：圖4-2 角速度變化曲線圖4-3組合體受到慣性力矩和摩擦力矩的聯合作用,受力圖如圖4-4所示,則組合體的轉動微分方程為：式中: f 摩擦力; fn 為彈簧力; r 為阻尼力到組合體中心的距離。（1） 組合體轉動慣量的計算從動齒輪在完成一次嚙合時,速度從正常轉速180r/ min 變化到0，速度有突變，因而產生慣性力矩,其力矩大小為式中: j 為轉慣量；為角速度。組合體可分成3個簡單幾何形狀的物體(圖4-5所示) ,它們對水平軸的轉動慣量分別

27、用j1，j2，j3表示，則組合體的轉動慣量j =j1+j2-j3以分別表示各部分物體的質量、半徑和厚度，則上式中代入數據: =0.0619mm，= 0.039，=0.01mm， =0.1004mm，=0.008mm ,=0.012mm，=7800kg/m3 ,計算后得：圖4-4 不完全主動齒輪受力圖（2） 平均角加速度的計算當主動齒輪的最后一個齒與從動齒輪的末齒嚙合時，由于無后續(xù)齒，故從動齒輪的角速度從正常角速度變化為0。在設計中，齒輪的分度圓直徑為78mm ,模數為1.5 ,故正常齒數為52。齒輪轉過一個齒所需時間為則平均角加速度為： （3） 慣性力矩 （4） 阻尼系統(tǒng)中彈簧彈力的計算由轉動

28、微分方程得其中：摩擦系數f =0.25；r =0.05m。故=72n圖4-5通過在全自動沖孔機中增加阻尼系統(tǒng),調節(jié)彈簧彈力大小來克服不完全從動齒輪的慣性力矩,如需在高速下運行,齒輪的慣性力矩較大,則彈簧的彈力應相應調大,反之,則彈力減小。實踐證明,該機運轉平穩(wěn),達到了預定要求。第五章 錐齒輪傳動的設計5.1 選擇錐齒輪類型、精度等級、材料及齒數由于工作要求的不同，錐齒輪傳動可設計成不同的形式。本次設計的齒輪為直齒圓錐齒輪，轉速為，傳動比為1，單向連續(xù)運轉，載荷較平穩(wěn)，小批量生產。功率為，根據本設計的需要選擇軸交角為的標準直齒輪傳動。由于此軸的速度不高，故選用7級精度（gb10095-88）。材

29、料選用45鋼，硬度為240hbs。由于本設計為等速傳動，所以選擇二錐齒輪的大小相等，故取齒數為z=26，又由于為開式軟齒面，主要失效形式為齒面磨損和輪齒折斷，應校核齒根的彎曲疲勞強度，按接觸疲勞強度進行設計。5.2 齒面接觸強度設計按齒面強度設計： 式中：d1t為小齒輪分度圓直徑； k為載荷系數； t1為錐齒輪傳遞的轉矩； 為齒寬系數； u為齒數比； ze為材料的彈性影響系數； 為齒輪接觸疲勞強度；1.確定公式內的各計算值1） 試選載荷系數ke=1.5；2） 計算錐齒輪傳遞的轉矩；3）選取齒寬系數：選取4）選取重合度系數：取5）確定許用應力：由圖5-28按合金鋼調質與查mq線可得。同理由圖5-

30、29查得由式（5-29）、（5-30）分別求得2 計算1）初算主動齒輪大端分度圓直徑： 2）確定齒數和模數：選取，大端模數 ，取3）計算主要幾何尺寸： 校核齒根彎曲疲勞強度。由式（5-47）可知 計算重合度系數由式（5-21）可知而由式（5-12）得 因此，由圖5-25查得因為兩個齒輪式一樣的，校核其中任意一個即可。校核小齒輪的齒根彎曲疲勞強度故齒根彎曲疲勞強度足夠。5.3 確定錐齒輪的結構尺寸名稱代號計算公式及結果分度圓錐角齒頂高齒根高分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑節(jié)錐距齒頂角齒根角頂錐角根錐角齒寬分度圓齒厚s第六章 軸與零部件的設計6.1 軸的設計6.1.1 偏心輪軸的設計1.確定軸的功率

31、、轉速、轉矩：式中 p電動機有效功率 n電動機轉速 n=180r/min代入公式有 2.求作用在錐齒輪上的受力：已知圓錐齒輪的值 而 3.初步確定軸的最小直徑：初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調質處理,根據取，于是得軸的最小直徑是安裝錐齒輪處的直徑,根據齒輪孔得4.軸的結構設計：（1）擬定軸上零件的裝配方案軸的裝配方案（如圖6-1）所示：圖6-1 軸的裝配方案（2）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足錐齒輪的軸向定位要求,-軸段右端需要制出一軸肩,故取 ，左端用軸端擋圈定位，錐齒輪與，為了保證軸端擋圈只壓在齒輪上而不壓在軸端上, 故-的長度應比略短一些,現取。 初步選擇

32、滾動軸承，因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據，由軸承產品目錄中初步選取單列圓錐滾子軸承30205型，其尺寸為，故。兩滾動軸承相對的端面采用軸肩進行軸向定位.由手冊上查得30205型軸承定位軸肩高度。而右軸承左邊的端蓋距螺紋軸肩的距離為，為了使端蓋裝拆方便和添加潤滑脂，取，同理取，。 取安裝偏心輪的軸段，齒輪的右端與左軸承之間采用圓螺母定位，已知偏心輪的寬度為18mm,為了使圓螺母端面可靠地壓緊齒輪,此軸段應略短于輪轂寬度,故取，偏心輪的左端采用軸肩定位,軸肩高,取.軸環(huán)寬度,取。 在安裝圓螺母的軸段，由于圓螺母的厚度為，取，軸承端蓋的總寬度為。根據軸

33、承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯軸器右端面間的距離,故取。為了滿足半聯軸器的要求的軸向定位要求,-軸段右端需要制出一軸肩,故取-的直徑；左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑半聯軸器與為了保證軸端擋圈只壓在半聯軸器上而不壓在軸端上, 故-的長度應略短一些,現取，經查表確定安裝半聯軸器軸段的直徑為。至此,已初步確定了軸的各端直徑和長度.（3）軸上零件的軸向定位齒輪、半聯軸器、偏心輪的周向定位均采用平鍵連接。按由表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，半聯軸器與軸的配合為；錐齒輪與軸的連接，選用平鍵為，錐齒輪與軸的配合為；同樣，偏心輪與軸選用的平鍵，配合為。

34、滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選用軸的直徑尺寸公差為。（4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸段倒角為，各軸肩處的圓角半徑見零件圖。5.求軸上的載荷 因此作為簡支梁的軸的支承跨距 首先根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖。在確定頂軸承的支點位置時,應從手冊中查取a值（參看圖15-23）。對于30205型圓錐滾子軸承，由手冊中查得。因此作為簡支梁的軸的支承跨距，根據軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面c是軸的危險截面。計算截面c處的，如下： 6.按彎曲扭轉合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面

35、c）的強度。根據式（15-5）及上式中的數據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力前已選軸材料為45鋼，調質處理。查表15-1得。因此，此軸合理安全。6.1.2 不完全主動齒輪軸設計1.確定軸的功率、轉速、轉矩： 代入公式有： 2.求作用在錐齒輪上的力 （1）作用在錐齒輪上的力 圓周力，徑向力及軸向力的方向如圖示:（2）作用在不完全齒輪上的力：已知，則有 3.初步確定軸的最小直徑先按15-初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調質處理,根據取，于是得軸的最小直徑是安裝錐齒輪處的直徑,根據齒輪孔得。4.軸的結構設計（1）擬定軸上零件的裝配方案軸的裝配方案如（圖6-2

36、）所示：圖6-2 軸的裝配方案（2）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足齒輪的軸向定位要求,-軸段右端需要制出一軸肩,故取-的直徑，左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈長度。錐齒輪與，為了保證軸端擋圈只壓在齒輪上而不壓在軸端上, 故-的長度應比略短一些,現取。 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據，由軸承產品目錄中初步選取單列圓錐滾子軸承30205型，其尺寸為，故。兩滾動軸承相對的端面采用軸肩進行軸向定位.由手冊上查得30205型軸承定位肩高度。取安裝不完全齒輪的軸段，已知不完全齒輪輪的寬度為15mm，為了使圓螺母端面可靠

37、地壓緊齒輪,此軸段應略短于輪轂寬度,故取，不完全齒輪的左端采用軸肩定位,軸肩高,取，軸環(huán)寬度,取。齒輪的右端與左軸承之間采用圓螺母定位，圓螺母的厚度為所以取，為了車削螺紋和形成一個軸肩，取 軸承端蓋的總寬度為。根據軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求,取左邊軸承的右軸承端蓋的外端面與軸環(huán)左端面間的距離 ,故取。同理取，。至此,已初步確定了軸的各端直徑和長度.（3）軸上零件的軸向定位錐齒輪、不完全齒輪的周向定位均采用平鍵連接。按由表6-1查得錐齒輪與軸的連接，選用平鍵為，錐齒輪與軸的配合為；同樣，不完全齒輪與軸選用的平鍵，配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合 來保證的，此處選用軸的直

38、徑尺寸公差為。（4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸段倒角為，各軸肩處的圓角半徑見零件圖。5.求軸上的載荷 首先根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖。在確定頂軸承的支點位置時,應從手冊中查取a值（參看圖15-23）。對于30205型圓錐滾子軸承，由手冊中查得。因此作為簡支梁的軸的支承跨距根據軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。 從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面c是軸的危險截面。計算截面c處的，如下： 6.按彎曲扭轉合成應力校核軸的強度進行校核式，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面c）的強度。根據式（15-5）及上式中的數據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力

39、，取，軸的計算應力前已選軸材料為45鋼，調質處理。查表15-1得。因此，此軸合理安全。6.1.3 不完全從動齒輪軸的設計1.確定軸的功率、轉速、轉矩： 代入公式有： 2.作用在不完全從動齒輪上的力： 3.軸的結構設計（1）擬定軸上零件的裝配方案軸的裝配方案如（圖6-3）所示：圖6-3 軸的裝配方案（2）根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度根據下模座的結構和進料機構的設計要求，需把此軸安裝在下模座上，選用的軸承不宜過大，從軸承產品目錄中初步選取0基本游隙組、標準精度級的單列圓錐滾子軸承30203，其尺寸為，故，為了使軸的端部不頂到安裝軸承孔的底面，取軸段的長度為。軸承另一端面采用軸肩進行軸向

40、定位。由手冊上查得30203軸承定位肩高度。 取安裝不完全齒輪的軸段，已知不完全齒輪和分度盤輪的寬度為14mm,為了使圓螺母端面可靠地壓緊齒輪,此軸段應略短于輪轂寬度,故取，不完全齒輪的左端采用軸肩定位,軸肩高3mm，取。軸環(huán)寬度,取。齒輪的右端與左軸承之間采用圓螺母定位，圓螺母的厚度為所以取，為了車削螺紋和形成一個軸肩，取 軸承端蓋的總寬度為。根據軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求,取軸承端蓋的外端面與軸環(huán)左端面間的距離 ,故取。至此,已初步確定了軸的各端直徑和長度.（3）軸上零件的軸向定位不完全齒輪和分度盤的周向定位均采用平鍵連接。按由表6-1查得，選用平鍵為，錐齒輪與軸的配合為；

41、滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合 來保證的，此處選用軸的直徑尺寸公差為。（4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸段倒角為，各軸肩處的圓角半徑見零件圖。6.2 軸承的選擇與校核6.2.1 偏心輪軸上的軸承選擇與校核1. 偏心輪軸上的軸承選擇選取0基本游隙組、標準精度級單列圓錐滾子軸承30205型，其尺寸為。2.計算軸承支反力f水平支反力：，垂直支反力，合成支反力：3.計算軸承的軸向負載荷由設計手冊查得30205型軸承的，則軸承內部軸向力：由圖6-4可知， 則有 圖6-4 軸的載荷分析圖所以所以 計算軸承的當量重負荷查設計手冊，則查設計手，則因，應按計算。計算軸承的式壽命常溫下工作，查設

42、計手冊；滾子軸承，按式（5-3a）計算：軸承要求的壽命為20年，每年工作300天，2班制，則有可行。6.2.2 不完全齒輪軸1的軸承選擇與校核1. 不完全齒輪軸1上的軸承選擇選取0基本游隙組、標準精度級單列圓錐滾子軸承30205型，其尺寸為。2.計算軸承支反力r水平支反力：，垂直支反力，合成支反力：3.計算軸承的軸向負載荷由設計手冊查得30205型軸承的，則軸承內部軸向力：由圖6-5可知， 則有圖6-5 軸的載荷分析圖所以所以 計算軸承的當量重負荷查設計手冊，則查設計手冊，則因，應按計算。計算軸承的式壽命常溫下工作，查設計手冊；滾子軸承，按式（5-3a）計算：軸承要求的壽命為20年，每年工作3

43、00天，2班制，則有可行。6.3 聯軸器的設計6.3.1 聯軸器類型選擇在選擇標準聯軸器時應根據使用要求和工作條件，如承載能力、轉速、兩軸相對位移、緩沖吸振以及裝拆、維修更換易損元件等綜合分析來確定。具體選擇時可考慮以下因素：i原動機和工作機的機械特性原動機的類型不同，其輸出功率和轉速，有的是平穩(wěn)恒定的，有的是波動不均勻的，而各種工作機的載荷性質差異更大，有的甚至是強烈沖擊或振動，這將直接影響聯軸器類型的選擇，是選型的主要依據之一。對于載荷為平穩(wěn)的，可選用剛性聯軸器，否則宜選用撓性聯軸器。ii聯軸器連接的軸系及其運轉情況對于連接軸系的質量大、轉動慣量大，而又經常啟動、變速或反轉的，應考慮選用能

44、承受較大瞬時過載，并能緩沖吸振的聯軸器。iii工作機的轉速高低對于需高速運轉的兩軸連接，應考慮選擇聯軸器的結構具有高平衡精度特性，以削除離心力產生的振動和噪聲，避免相關元件因磨損和發(fā)熱而降低傳動質量和使用壽命。iv聯軸器的對中和對保持程度保持良好的對中是正常運轉的前提，可防止產生過大附加載荷及其他不良工況。選擇的聯軸器不但要補償安裝時難免存在的一定相對偏差，還應預計到能補償兩軸在運轉中出現的相對位移。v聯軸器的結構及工作特性聯軸器的外形尺寸，安裝、拆卸所需的空間大小和難易程度以及對維護的要求等都應與連接裝置的具體配置和要求相適應。vi聯軸器的可靠性、使用壽命和工作環(huán)境對于要求運轉可靠，不允許運

45、轉工作臨時中斷的傳動，最好選用不需潤滑、無非金屬彈性元件的聯軸器。高溫和含有腐蝕性介質的場所應避免使用橡膠彈性元件的聯軸器。有灰塵、潮濕的環(huán)境應使用有罩殼的聯軸器。vii聯軸器的制造、安裝和維護的成本。根據以上要求及本設計的需要，選擇彈性柱銷聯軸器。此種聯軸器具有傳遞轉矩的能力很大，結構更為簡單，安裝制造方便，耐久性好，彈性柱銷由一定的緩沖和吸震能力，允許被連接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移，適用于軸向竄動較大正反轉變化較多和啟動頻繁的場合，由于尼龍柱銷對溫度角敏感，故使用溫度限制在-20- +70的范圍內。6.3.2 載荷計算公稱轉矩：查課本,選取所以轉矩 因為計算轉矩小于聯軸器公稱轉矩,所以查機械設計課程設計手冊表，選取hl1型彈性柱銷聯軸器其公稱轉矩為160,許用轉速為7100r/min。第八章 設計總結本次設計，是大學的全部基礎課、技術基礎課程以及全部專業(yè)課程和生產實習的綜合。這是我們在進行畢業(yè)之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯系實際的鍛煉。它在我們四年的大學生活學習中占有很重要的地位。在此次畢業(yè)設計中我對自己未來將從事的工作進行了一次適應性訓練,從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力,為今后參加祖國的現代化建設打下了一個良好的基礎。本次設計查閱了有關手冊、教材，并在互聯網上進行文獻檢索，采用了計算機輔