沖床沖壓機(jī)構(gòu)送料機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、引 言 1.1 設(shè)計(jì) 題 目 2.2 原始 數(shù)據(jù)與 設(shè)計(jì) 要求 3.3 執(zhí)行 機(jī)構(gòu)運(yùn) 動(dòng)方 案設(shè)計(jì) 及討論 43.1 齒 輪 連 桿 沖 壓 機(jī) 構(gòu) 和凸 輪 連 桿 送 料機(jī) 構(gòu) 43.2 導(dǎo) 桿 搖 桿 滑 塊 沖 壓 機(jī)構(gòu) 和 凸 輪 送 料 機(jī) 構(gòu) 63.3 六 連 桿 沖 壓 機(jī) 構(gòu) 和 凸輪 連 桿 送 料 機(jī)構(gòu) 103.4 凸 輪 連 桿 沖 壓 機(jī)構(gòu) 和 齒 輪 連 桿送 料 機(jī)構(gòu) 124 沖壓 機(jī)構(gòu)設(shè) 計(jì) 1.34.1 七 桿機(jī) 構(gòu) 的設(shè) 計(jì) 1.34.2 齒 輪 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 1.45 七桿 機(jī)構(gòu)的 運(yùn)動(dòng) 和動(dòng)力 分析 1. 56 機(jī)構(gòu) 運(yùn) 動(dòng)循 環(huán)圖 1.67 送料 機(jī)

2、構(gòu)設(shè) 計(jì) 1.77.1 四 桿機(jī) 構(gòu) 設(shè)計(jì) 1.77.2 凸 輪機(jī) 構(gòu) 的設(shè) 計(jì) 1.77.4 調(diào) 速 飛 輪 設(shè) 計(jì) 2.08 傳動(dòng) 系統(tǒng)方 案設(shè) 計(jì) 2.18.1 沖 床 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 2.18.2 計(jì) 算 總 傳 動(dòng) 比 2.19 帶設(shè) 計(jì) 計(jì)算 2.49.1V 帶 傳 動(dòng)設(shè) 計(jì) 2.49.2 結(jié) 構(gòu) 確定 2.510 齒輪 傳 動(dòng)設(shè)計(jì) 2.610.1 高 速 級(jí) 齒輪 2.610.1.1 齒 輪的 設(shè)計(jì) 2. 610.1.2 結(jié) 構(gòu)確 定 2.810.2 低 速 級(jí) 齒輪 2.810.2.1 齒 輪設(shè) 計(jì) 2.810.2.2 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 3. 111 軸的 設(shè) 計(jì)計(jì)算 3.311

3、.1 II 軸 的 設(shè) 計(jì) 3.3選 擇軸 的 材料 3.3軸 的結(jié) 構(gòu) 設(shè)計(jì) 3.311.2I 軸 的 設(shè) 計(jì) 3.4軸 的 材 料 3.4初 步估 算 軸的 最 小 直 徑 3. 4軸 的結(jié) 構(gòu) 設(shè)計(jì) 3.4按 彎扭 合 成校 核 軸 的 強(qiáng) 度 3. 511.2.5 校 核 軸的 強(qiáng) 度 3. 711.3川軸的設(shè)計(jì)3811.3.1 軸 的 材 料 3.8初 步估 算 軸 的 最 小 直 徑 3.8軸 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè)計(jì) 3.812 中速 軸的加 工 4.012.1 零 件 的 工 藝 分 析 4.012.2 確 定 加 工 路 線 4.012.3 確 定 刀 具 和 夾 具 4.012.4

4、 確 定 切 削 用 量 4.112.5 輪 廓 加 工 程 序 4.212.6 鍵 槽 的 加 工 4.512.6.1 建 立 工 件 坐 標(biāo) 系 4.512.6.2 加 工 工 藝 分 析 4.512.6.3 確 定 加 工 路 線 4.512.6.4 鍵 槽 加 工 程 序 4.513 減 速器附 件的 選擇 4.7結(jié) 束 語 4.8致謝49參考文獻(xiàn) 50引言由設(shè)計(jì)任務(wù)書知畢業(yè)論文課題為設(shè)計(jì)沖制薄壁零件沖床的沖壓機(jī)構(gòu)、送 料機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)課題任務(wù)書的內(nèi)容要求可知，沖床的工藝動(dòng)作如圖（1 1a）所示，上模先以比較大的速度接近坯料， 然后以勻速進(jìn)行拉延成型工作，此后上模繼續(xù)下行將成品

5、推出型腔，最后快 速返回。上模退出下模以后，送料機(jī)構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成 一個(gè)工作循環(huán)。1設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)沖制薄壁零件沖床的沖壓機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)系統(tǒng)。沖床的工 藝動(dòng)作如圖（1-1a）所示，上模先以比較大的速度接近坯料，然后以勻速進(jìn) 行拉延成型工作，此后上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回。上模 退出下模以后，送料機(jī)構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成一個(gè)工 作 循環(huán)。（ a） ? ?（b）? ? ?（c）圖11沖床工藝動(dòng)作與上模運(yùn)動(dòng)、受力情況要求設(shè)計(jì)能使上模按上述運(yùn)動(dòng)要求加工零件的沖壓機(jī)構(gòu)和從側(cè)面將坯料推送至下模上方的送料機(jī)構(gòu)，以及沖床的傳動(dòng)系統(tǒng)，并繪制減速器裝配圖。因此，此設(shè)

6、計(jì)分3個(gè)部分：第一部分，沖壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；第二部分，送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；第三部分。傳動(dòng) 系 統(tǒng)及減速器的設(shè)計(jì)。2原始數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)要求1. 動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī)，下模固定，上模作上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其大致運(yùn)動(dòng) 規(guī)律如圖b）所示，具有快速下沉、等速工作進(jìn)給和快速返回的特性；2. 機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的傳力性能，特別是工作段的壓力角'應(yīng)盡可能?。?傳動(dòng)角Y大于或等于許用傳動(dòng)角Y =40 ° ；3上模 到 達(dá)工 作段 之 前 ，送料 機(jī) 構(gòu) 已將 坯 料 送至 待 加 工 位 置（下 模 上方 ）； 4生 產(chǎn) 率 約每 分 鐘 70 件 ；5. 上模的工作段長度1=30100mm ,對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角？0= （

7、 1/31/2 ） n ;上 模 總 行 程長 度 必 須 大 于工 作 段 長 度 的 兩 倍 以上 ；6. 上模在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)的受力如圖c）所示，在工作段所受的阻力F 0 =5000N，在其他階段所受的阻力F1 = 50N ;7. 行程速比系數(shù)K > 1.5 ;8. 送 料距 離 H=60250mm ；9. 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)S不超過0.05。若對(duì) 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 運(yùn) 動(dòng) 和 動(dòng) 力 分 析 ， 為 方 便 起 見 ， 其 所 需 參 數(shù) 值 建 議 如 下 選 ?。? ）設(shè) 連 桿機(jī) 構(gòu) 中 各 構(gòu) 件 均 為 等截 面 均 質(zhì) 桿 ，其 質(zhì)心 在 桿長 的 中 點(diǎn)，而 曲 柄

8、的 質(zhì) 心 則與 回 轉(zhuǎn) 軸 線 重合 ；2）設(shè)各構(gòu)件的質(zhì)量按每米40kg計(jì)算，繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按每米2kg m2 計(jì)算；1） 轉(zhuǎn) 動(dòng) 滑 塊 的 質(zhì) 量 和 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 忽略 不 計(jì) ， 移 動(dòng) 滑 塊 的 質(zhì) 量 設(shè) 為 36kg ；4）傳動(dòng)裝置的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（以曲柄為等效構(gòu)件）設(shè)為30kg m2 ；5）機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)S不超過0.05。i亍20.573 執(zhí)行 機(jī)構(gòu)運(yùn) 動(dòng)方 案 設(shè)計(jì) 及討論該 沖 壓 機(jī) 械 包 含 兩 個(gè) 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) ，即 沖 壓 機(jī) 構(gòu) 和 送 料 機(jī) 構(gòu) 。沖 壓 機(jī) 構(gòu) 的 主 動(dòng) 件 是 曲 柄 ，從 動(dòng) 件（ 執(zhí) 行 構(gòu) 件 ） 為 滑 塊（ 上 模

9、 ）， 行 程 中 有 等 速 運(yùn) 動(dòng) 段（ 稱 工 作 段 ）， 并 具 有 急 回 特 性 ；機(jī) 構(gòu) 還 應(yīng) 有 較 好 的 動(dòng) 力 特 性 。要 滿 足 這 些 要 求 ， 用 單 一 的 基 本 機(jī) 構(gòu) 如 偏 置 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 是 難 以 實(shí) 現(xiàn) 的 。因 此 ，需 要 將 幾 個(gè) 基 本 機(jī) 構(gòu) 恰 當(dāng) 地 組 合 在 一 起 來 滿 足 上 述 要 求 。送 料 機(jī) 構(gòu) 要 求 作 間 歇 送 進(jìn) ，比 較 簡 單。 實(shí) 現(xiàn)上 述 要 求 的 機(jī) 構(gòu) 組 合 方案 可 以 有 許多 種 。對(duì) 于 機(jī) 械 化 的 沖 床 加 工 中 ，送 料 機(jī) 構(gòu) 是 及 其 重 要

10、的 一 環(huán) ，它 涉 及 到 沖 床 的 自 動(dòng) 化 ， 降 低 人 工 干 預(yù) ， 提 高 生 產(chǎn) 效 率 ， 提 高 了 生 產(chǎn) 的 安 全 性 。 沖 床 中 的 送 料 機(jī) 構(gòu) 需 要 作 間 隙 送 進(jìn) 。它 的 運(yùn) 動(dòng) 周 期 必 定 小 于 沖 模 的 上 下 運(yùn) 動(dòng) 周 期 ，在 沖 模 下 降 進(jìn) 入 工 作 階 段 之 前 ， 送 料 機(jī) 構(gòu) 要 將 板 材 送 入 指 定 位 置 （ 即 下 模 之 上 ） ， 當(dāng) 沖 壓 加 工 完成 之 后 ， 進(jìn) 入 下 一 次 加 工 之 中 ， 送 料機(jī) 構(gòu) 再 進(jìn) 行 下 一 次送料，如此往復(fù)進(jìn)行。速度較低，承載能力小，再此，

11、我對(duì)送料機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了減少設(shè)計(jì)成本，再滿足加工要求的 情況下，無需用現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計(jì)，只需要簡單的機(jī)構(gòu)組合即可。凸輪機(jī)構(gòu)組 成即可滿足此需求。因?yàn)橥馆啓C(jī)構(gòu)基本由三個(gè)構(gòu)件組成，它比最簡單的連桿機(jī)構(gòu)（四連桿機(jī) 構(gòu)）還要簡單，緊湊。而且只要改變凸輪輪廓的外形，就能使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)不 同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律因此利用凸輪可以較容易的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的特定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這是凸 輪機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)，但是凸輪機(jī)構(gòu)中包含有髙副，因此它不宜傳遞較大的動(dòng) 力。另外，凸輪輪廓曲線加工制造比較復(fù)雜。由上述優(yōu)缺點(diǎn)，凸輪機(jī)構(gòu)一般 使用于實(shí)現(xiàn)特殊要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而傳力不大的場(chǎng)合。下面介紹幾個(gè)較為合理的方案。為了對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有整體認(rèn)識(shí)。我們把沖 壓機(jī)構(gòu)和

12、送料機(jī)構(gòu)圖放在一起3.1齒輪一連 桿沖壓機(jī)構(gòu) 和凸輪一連桿送 料機(jī)構(gòu)如4-1.1 所示，a沖壓機(jī)構(gòu)分析：沖壓機(jī)構(gòu)采用了有兩個(gè)自由度的雙曲 柄七桿機(jī)構(gòu)，用齒輪副將其封閉為一個(gè)自由度。恰當(dāng)?shù)剡x擇點(diǎn)C的軌跡和確 定構(gòu)件尺寸，可保證機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動(dòng)和工作段近于勻速的特性，并使壓力 角二盡可能小。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較為緊湊，制造方便。b送料機(jī)構(gòu)分析：送料機(jī)構(gòu)是由凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的，按機(jī) 構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可確定凸輪推程運(yùn)動(dòng)角和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使其能在預(yù)定時(shí) 間將工件推送至待加工位置。設(shè)計(jì)時(shí)，若使I <1，可減小凸輪尺寸。OG OH圖3 1沖床機(jī)構(gòu)方案之一 ?圖注：因?yàn)闆_壓機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)是一個(gè)動(dòng)力源，

13、并要求有一定的動(dòng)作與 時(shí)間配合，故在一個(gè)圖畫出。此機(jī)構(gòu)是由凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成，按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可確定凸 輪推程運(yùn)動(dòng)角和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使其能再預(yù)定時(shí)間內(nèi)將坯料推送至待加 工位置。設(shè)計(jì)時(shí)，若使I <1,可減少凸輪尺寸。OG OH為了實(shí)現(xiàn)送料機(jī)構(gòu)的間歇送進(jìn)，此處用了凸輪機(jī)構(gòu)與連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成 機(jī)構(gòu)。為了檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，對(duì)其進(jìn)行自由度的分析，圖中OHRK組 成了送料機(jī)構(gòu)，其可動(dòng)機(jī)構(gòu)件4個(gè)，低副5個(gè)，髙副1個(gè)，其自由度滿足機(jī)構(gòu)的自由度要求。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理：凸輪作為主動(dòng)件，在電機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，從而由髙副接觸帶動(dòng)滾齒運(yùn)動(dòng) （為了減少摩擦阻力和增強(qiáng)接角可靠性，這里采用滾輪代替直線的點(diǎn)接觸

14、）， 滾動(dòng)帶動(dòng)搖桿GOH上下做一定幅度的搖動(dòng)，H轉(zhuǎn)動(dòng)副帶動(dòng)R上下運(yùn)動(dòng)，從而 轉(zhuǎn)化成RK的移動(dòng)副，自此實(shí)現(xiàn)對(duì)板材的送料運(yùn)動(dòng)過程：結(jié)束，進(jìn)入停歇期，此間是如圖，凸輪中的起始點(diǎn)，即推程開始，C點(diǎn) 時(shí)推程達(dá)到最大，到B點(diǎn)時(shí)推程沖壓工作期間，沖壓完成之后，又進(jìn)入推程 開始點(diǎn)A點(diǎn)，進(jìn)入下一次送料，這就時(shí)凸輪送料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程，根據(jù)凸輪 外圈上的點(diǎn)與轉(zhuǎn)動(dòng)角之間的曲線圖，如下圖：BAt據(jù)圖所知，速度為定值，送料機(jī)構(gòu)為勻速送進(jìn)，采用這中送進(jìn)方法，由于凸輪材料 的彈性變形，加速度和慣性不會(huì)達(dá)到無窮大，不過會(huì)引起劇烈的沖擊，這種 沖擊叫剛性沖擊，由于送料機(jī)構(gòu)的送進(jìn)的材料時(shí)板材，質(zhì)量不大，運(yùn)行環(huán)境 是低速，故采用這種

15、運(yùn)動(dòng)規(guī)律無多大影響。反而由于采用這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，故 送料時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，送料準(zhǔn)確。3.2導(dǎo)桿一搖 桿滑 塊沖壓 機(jī)構(gòu)和凸 輪送料 機(jī)構(gòu)圖3-2沖床機(jī)構(gòu)方案之二如圖圖3-2所示，a沖壓機(jī)構(gòu)分析：沖壓機(jī)構(gòu)是在導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上， 串聯(lián)一個(gè)搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合而成的。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)， 它和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合可達(dá)到工作段近于勻速的要求。適當(dāng)選擇導(dǎo)路位置， 可使工作段壓力角二較小。但是該機(jī)構(gòu)無急回特性。b送料機(jī)構(gòu)分析：送料機(jī)構(gòu)的凸輪軸通過齒輪機(jī)構(gòu)與曲柄軸相連。按機(jī) 構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可確定凸輪推程運(yùn)動(dòng)角和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定 時(shí)間將工件送至待加工位置。此送料機(jī)構(gòu)由凸輪機(jī)構(gòu)H和連桿機(jī)構(gòu)GF串聯(lián)組

16、成的，送料機(jī)構(gòu)的凸輪 軸通過齒輪機(jī)構(gòu)與曲柄軸相連。按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可確定凸輪推程運(yùn)動(dòng)角 和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則機(jī)構(gòu)可再預(yù)定時(shí)間內(nèi)將坯料送至待加工位置。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理：齒輪A作為主動(dòng)件，通過電機(jī)帶動(dòng)， 從而由髙副接觸通過齒輪機(jī)構(gòu)帶 動(dòng)滾齒運(yùn)動(dòng)，滾動(dòng)帶動(dòng)搖桿GF前后做一定規(guī)律的搖動(dòng)，是由從動(dòng)件上的彈 簧來完成點(diǎn)接觸，自此往返做運(yùn)動(dòng)，自此實(shí)現(xiàn)對(duì)板材的自動(dòng)送料。圖3-3凸輪運(yùn)動(dòng)示意圖圖3-4凸輪與從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)循環(huán)過程凸輪機(jī)構(gòu)中，常用的一種形式為凸輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)件作往復(fù)移動(dòng)， 見圖3-3，從動(dòng)件的典型運(yùn)動(dòng)形式如圖3-4的運(yùn)動(dòng)先圖所示，當(dāng)凸輪回轉(zhuǎn)時(shí)， 從動(dòng)件按照升一停一降一停的過程運(yùn)動(dòng)。由于絕大多數(shù)的凸

17、輪均作等速回 轉(zhuǎn)，這時(shí)凸輪的轉(zhuǎn)角與時(shí)間成正比，因此運(yùn)動(dòng)線圖的橫坐標(biāo)軸既可以代表 凸輪的轉(zhuǎn)角，也可以代表時(shí)間t。圖3-4 所示的從動(dòng)件位于最低位置，它的尖端與凸輪輪廓上A點(diǎn)（即 基圓與曲線AB的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)）接觸。當(dāng)凸輪的曲線輪廓AB部分將依次與從動(dòng)件 的尖端接觸。由于這段輪廓的向徑是逐漸加大的，將推動(dòng)從動(dòng)件按一定的運(yùn) 動(dòng)規(guī)律逐漸升高（即遠(yuǎn)距離凸輪轉(zhuǎn)軸），當(dāng)輪廓上最大半徑的B點(diǎn)轉(zhuǎn)至B'位置 時(shí)，從動(dòng)件到最高位置的過程稱為推程，距離AB'即為從動(dòng)件的最大位移，稱為升程量，或升程，以h表示。推動(dòng)從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)推程時(shí)的凸輪轉(zhuǎn)角/ B'OB（再 從動(dòng)件導(dǎo)路線通過轉(zhuǎn)軸的情況下，它與/ AOB

18、相同）稱為推程運(yùn)動(dòng)角（簡稱推 程角或者升程角），以S 表示。當(dāng)向徑逐漸減小的一段輪廓CD部分依次與01從動(dòng)件接觸時(shí)，從動(dòng)件按一定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降（即返回）到初始位置，由于 是推程的反向，這一過程稱回程，與此對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角/ COD稱為回程運(yùn)動(dòng)角（簡稱回程角），以S 'o表示，同理，當(dāng)基圓的圓弧DA與從動(dòng)件接觸時(shí)， 從動(dòng)件將在最低位置即從動(dòng)件軸最近位置）停止不動(dòng)，與此對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角 / DOA稱為近休止角，以S 表示。凸輪再繼續(xù)回轉(zhuǎn)，從動(dòng)件將重復(fù)前面的02升一停一降一停的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律所謂從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)循環(huán)規(guī)律，是指從動(dòng)件再推程或回程時(shí)，其位移s， 速度v，和加速度a隨凸輪的轉(zhuǎn)角

19、（或則時(shí)間t）變化的規(guī)律。此沖壓床運(yùn)轉(zhuǎn)速度較低，送料機(jī)構(gòu)承載力小。又存在剛性沖擊。因此, 我選用了 一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律。從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律用多項(xiàng)式表達(dá)時(shí)，多項(xiàng)式的一般表達(dá)式為式中S為凸輪轉(zhuǎn)角；s為從動(dòng)件位移；CCC為待定系數(shù)（常數(shù)），可0 12利用便捷條件等來確定。一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律：設(shè)凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，在推程時(shí)，凸輪的運(yùn)動(dòng)角為S ，從動(dòng)件完成升程h，當(dāng)米用一次多項(xiàng)式時(shí)，則有 o(2-1 )dsvdC dva dt 0設(shè)取邊界條件：再始點(diǎn)處， 0,s0；在終點(diǎn)處0，Sh。則由式（2-1 ）可得C 0C h故從動(dòng)件推程的運(yùn)動(dòng)方程為oh(2-2 )voa 0由上可知當(dāng)從動(dòng)件采用一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)

20、，從動(dòng)件為等速運(yùn)動(dòng)。圖3-5 運(yùn)動(dòng)線圖圖3-5所示為運(yùn)動(dòng)線圖（推程）。據(jù)圖可知，這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律在行程的開始位置，速度由零突變?yōu)槌?shù)v，其加速度為a lim V 0 同理，在行程終t 0 v止位置，速度由常數(shù)V突變?yōu)榱悖浼铀俣葹?。在這兩個(gè)位置上，由無窮大的加速度產(chǎn)生的慣性力在理論上也時(shí)無窮大的，這將引起非常大的沖擊 力。這種由于加速度達(dá)到無窮大而引起的沖擊稱為剛性沖擊。剛性沖擊對(duì)構(gòu) 件的破壞力很大，因此，等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律只適用于低速輕載的凸輪機(jī)構(gòu)3.3 六連桿沖壓機(jī)構(gòu)和凸輪一連桿送料機(jī)構(gòu)圖3-6沖床機(jī)構(gòu)方案之三如圖3-6所示，a沖壓機(jī)構(gòu)分析：沖壓機(jī)構(gòu)是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑 塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合而成的。

21、四桿機(jī)構(gòu)可按行程速比系數(shù)用圖解法設(shè)計(jì)，然后選 擇連桿長I e：及導(dǎo)路位置，按工作段近于勻速的要求確定鉸鏈點(diǎn)E的位置。 若尺寸選擇適當(dāng)，可使執(zhí)行構(gòu)件在工作段中運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角丫滿足要 求，壓力角 較小。該機(jī)關(guān)連桿尺寸計(jì)算比較容易出錯(cuò)，因此不提倡使用。 凸輪送料機(jī)構(gòu)的凸輪軸通過齒輪機(jī)構(gòu)與曲柄軸相連，若按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確 定凸輪轉(zhuǎn)角及其從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時(shí)間將工件送至待加工 位置。設(shè)計(jì)時(shí)，使L <L，則可減小凸輪尺寸。IH I Rb送料機(jī)構(gòu)分析：凸輪連桿送料機(jī)構(gòu)的凸輪軸通過齒輪機(jī)構(gòu)與曲柄軸相連，若按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定凸輪轉(zhuǎn)角及從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則機(jī)構(gòu)可 在預(yù)定時(shí)間將坯料送至加工

22、位置。設(shè)計(jì)時(shí)，使L <L oI H I R機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理主動(dòng)輪A由電機(jī)帶動(dòng)，通過齒輪機(jī)構(gòu)O帶動(dòng)凸輪G運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng) 從 動(dòng)件H運(yùn)動(dòng)，然后由H帶動(dòng)曲柄連桿做上下由規(guī)律運(yùn)動(dòng)，然后靠從動(dòng)件 H 的重 力作用使 其復(fù)位， 再循環(huán)運(yùn) 動(dòng)，來完 成對(duì)板材的 送料。為了實(shí)現(xiàn)送料機(jī)構(gòu)的間歇送進(jìn)，此處用了凸輪機(jī)構(gòu)與連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成 機(jī)構(gòu)。 為了檢驗(yàn) 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 的合理 性 ，對(duì) 其 進(jìn)行自由 度的 分 析，圖 中 OHRK 組 成了送料 機(jī)構(gòu)，其 可動(dòng)機(jī)構(gòu) 件 4 個(gè)， 低副 4 個(gè) ，髙副 3 個(gè) ，其自由 度滿足機(jī)構(gòu)的自由度要求。運(yùn) 動(dòng) 過 程 ：如 圖 當(dāng) 從 動(dòng) 件 H 在 凸 輪 的 基 圓 a 點(diǎn)

23、 上 時(shí) 既 推 程 開 始 ，隨 著 凸 輪 的轉(zhuǎn) 動(dòng) ，推 程 逐 漸增 大 ，達(dá) 到 b 點(diǎn) 時(shí) 推 程 結(jié)束 ， 之 后 進(jìn) 入 停 歇期 ，此 間 時(shí) 沖壓的工 作 期間 ，沖壓完成 之后，由進(jìn)入 推程開 始點(diǎn) a 點(diǎn) ，進(jìn)入下次 的送料 。 但是此機(jī) 構(gòu)安裝過 于繁瑣，機(jī)構(gòu)制 造也不方便，即費(fèi)時(shí)又耗 材所以不予采用。 3.4 凸輪 連桿沖 壓機(jī)構(gòu) 和齒輪 連桿送 料機(jī)構(gòu)圖 3-7 沖床機(jī)構(gòu) 方案 之 四如圖3-7所示，a沖壓機(jī)構(gòu)分析：沖壓機(jī)構(gòu)是由凸輪一連桿機(jī)構(gòu)組合，依據(jù)滑塊D的運(yùn)動(dòng)要求，確定固定凸輪的輪廓曲線。該機(jī)構(gòu)部件制造較為麻 煩， 成本 高， 不利 于提高企 業(yè)經(jīng)濟(jì)效 益，b

24、 送 料機(jī) 構(gòu) 分 析 ：送料 機(jī) 構(gòu) 是 由 曲 柄 搖 桿 扇形齒 輪 與齒 條機(jī) 構(gòu) 串 聯(lián)而成， 若 按機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 循環(huán) 圖 確 定 曲 柄搖 桿 機(jī) 構(gòu) 的 尺 寸 ，則 機(jī) 構(gòu) 可 在 預(yù) 定 時(shí) 間 將 工件 送 至待 加工 位 置 。齒 輪 連 桿 送料 機(jī) 構(gòu) 是 由 曲 柄 搖桿 ，扇 形 齒輪 與 齒條 機(jī) 構(gòu) 串 聯(lián)而 成，若 按 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 循 環(huán) 圖 確 定 曲 柄 搖 桿 機(jī) 構(gòu) 的 尺 寸，則 機(jī) 構(gòu) 可 在預(yù) 定 時(shí)間將坯料送至加工位置。運(yùn)動(dòng)原理：當(dāng)曲柄搖桿運(yùn)動(dòng)到M時(shí)，齒輪位于最遠(yuǎn)位置，然后隨著凸輪A 的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)著曲柄運(yùn)動(dòng)，齒輪推程開始，進(jìn)入送料階段。

25、當(dāng)曲柄運(yùn)動(dòng)到N時(shí)， 齒 輪 位 于 送 料 階 段 最 近 位 置 ， 標(biāo) 志 著 送 料 階 段 的 結(jié)束 ， 然 后 進(jìn) 入 回 程 階 段 。 曲 柄重復(fù) 完成前面 所 述的 運(yùn) 動(dòng) 循環(huán)， 即而實(shí)現(xiàn)對(duì) 板材的 送 料。由 于 板材不是 絕對(duì)剛體，因 而由 彈性變形，加 速 度和 慣性力不 會(huì)達(dá)到 無 窮大， 存 在剛性沖 擊。 曲 柄 運(yùn) 動(dòng) 不像 凸 輪 那樣有 規(guī)律能調(diào) 速作前后 進(jìn) 給送 料 運(yùn) 動(dòng) 。 速 度又不穩(wěn) 定 ， 所以 此機(jī) 構(gòu) 不能 滿足要 求 的 性能指標(biāo)。選擇 方案時(shí) ， 應(yīng)著 重考 慮下述幾 個(gè)方面：1）所選方案是否能滿足要求的性能指標(biāo)；2）結(jié)構(gòu)是否簡單、緊湊

26、；3）制 造 是否方便 ， 成本可 否降低。經(jīng)過分析論證，方案1是四個(gè)方案中最為合理的方案，下面就對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。4沖壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由方案1圖4-1.1可知，沖壓機(jī)構(gòu)是由七桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)組合而成。 由組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)可知，為了使曲柄AB回轉(zhuǎn)一周，C點(diǎn)完成一個(gè)循環(huán)，兩齒 輪齒數(shù)比Z/Z應(yīng)等于1。這樣，沖壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)就分解為七桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)1 2的設(shè)計(jì)。4.1七桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)七桿機(jī)構(gòu)可用解析法。首先根據(jù)對(duì)執(zhí)行構(gòu)件（滑塊F）提出的運(yùn)動(dòng) 特性和動(dòng)力特性要求選定與滑塊相連的連桿長度CF，并選定能實(shí)現(xiàn)上述要求 的點(diǎn)C的軌跡，然后按導(dǎo)向兩桿組法設(shè)計(jì)五連桿機(jī)構(gòu)ABCDE的尺寸。設(shè)計(jì)此七桿機(jī)構(gòu)也可用實(shí)驗(yàn)法，現(xiàn)說明如

27、下。如圖4-1 所示，要求AB、DE均為曲柄，兩者轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向相反，而 且曲柄在角度$ = （ n /3- n /2 ）的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件滑塊在l=60mm范 圍內(nèi)等速移動(dòng)，且其行程H=150mm圖4-1 ?七桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1）任作一直線，作為滑塊導(dǎo)路，在其上取長為l的線段，并將其等分， 得分點(diǎn)F、F、F （取n=5）。12n2）選取l為半徑，以F各點(diǎn)為圓心作弧得K、K、K。CF?i1253）選取l 為半徑，在適當(dāng)位置上作圓，在圓上取圓心角為"的弧長，DE將其與l對(duì)應(yīng)等分，得分點(diǎn)D、D、D。1254）選取l為半徑，以D為圓心作弧，與K、K、K對(duì)應(yīng)交于C、DCi1251C、C。25

28、5）取l為半徑，以C為圓心作弧，得L、L、L。BCi1256）在透明白紙上作適量同心圓弧。由圓心引5條射線等分卩（射線間夾 角為' ）06）將作好圖的透明紙覆在L曲線族上移動(dòng)，找出對(duì)應(yīng)交點(diǎn)B、B、i12B5，便得曲柄長I及鉸鏈中心A的位置。AB8）檢查是否存在曲柄及兩曲柄轉(zhuǎn)向是否相反。同樣，可以先選定l長AB度，確定l和鉸鏈中心E的位置。也可以先選定l 、l和A E點(diǎn)位置，DEAB DE其方法與上述相同。用上述方法設(shè)計(jì)得機(jī)構(gòu)尺寸如下：I =l =100mm, I=200mm, l = l =283mm, l =430mm, A 點(diǎn)與導(dǎo)路AB DEAEBC DCCF的垂直距離為162mm

29、 E點(diǎn)與導(dǎo)路的垂直距離為223mm。4.2齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)此齒輪機(jī)構(gòu)的中心距a=200mm,模數(shù)m=5mm采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳 動(dòng)，Z =Z =40， ha *=1.0。1 25七桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析用圖解法對(duì)此機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析。將曲柄AB的運(yùn)動(dòng)一周360 o分 為12等份，得分點(diǎn)B、B、B ,針對(duì)曲柄每一位置，求得C點(diǎn)的位置，1 2 1 2從而得C點(diǎn)的軌跡，然后逐個(gè)位置分析滑塊F的速度和加速度，并畫出速度 線圖，以分析是否滿足設(shè)計(jì)要求。圖5 1是沖壓機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件速度與C點(diǎn)軌跡的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，顯然，滑 塊在F-F這段近似等速，而這個(gè)速度值約為工作行程最大速度的40%。該機(jī)48構(gòu)的行程速比系

30、數(shù)為：故此機(jī)構(gòu)滿足運(yùn)動(dòng)要求。圖5 - 1?七桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析在進(jìn)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析時(shí)，先依據(jù)在工作段所受的阻力F = 5000N，并認(rèn)0為在工作段內(nèi)為常數(shù)，然后求得加于曲柄AB的平衡力矩Mb，并與曲柄角速 度相乘，獲得工作段的功率；計(jì)入各傳動(dòng)的效率，求得所需電動(dòng)機(jī)的功率為 5.3KW，故所確定的電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S 4 (額定功率為5.5KW)滿足要求。6機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖依據(jù)沖壓機(jī)構(gòu)分析結(jié)果以及對(duì)送料機(jī)構(gòu)的要求，可繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖(如圖6 1所示)。當(dāng)主動(dòng)件AB由初始位置(沖頭位于上極限點(diǎn))轉(zhuǎn)過角二(=90° )時(shí)，沖頭快速接近坯料；又當(dāng)曲柄由"轉(zhuǎn)到 (=210 

31、6; )時(shí)，沖頭 近似等速向下沖壓坯料；當(dāng)曲柄由轉(zhuǎn)到"(=240 ° )時(shí)，沖頭繼續(xù)向下運(yùn) 動(dòng)，將工件推出型腔；當(dāng)曲柄由：轉(zhuǎn)到-(=285 ° )時(shí)，沖頭恰好退出下模， 最后回到初始位置，完成一個(gè)循環(huán)。送料機(jī)構(gòu)的送料動(dòng)作，只能在沖頭退出 下模到?jīng)_頭又一次接觸工件的范圍內(nèi)進(jìn)行。故送料凸輪在曲柄AB由300 °轉(zhuǎn)到390 °完成升程，而曲柄AB由390 °轉(zhuǎn)到480 °完成回程圖6 - 1 ?機(jī)構(gòu)運(yùn)環(huán)圖動(dòng)循7送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)是由擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先確定搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸，然后再設(shè)計(jì)凸輪機(jī)

32、構(gòu)更為合理。7.1四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)滑塊的行程要求以及沖壓機(jī)構(gòu)的尺寸限制,選取此機(jī)構(gòu)尺寸如下：Lrh100，Loh240mm，O點(diǎn)到滑塊PK導(dǎo)路的垂直距離為300mm,送料距離取為250mm時(shí)，計(jì)算搖桿擺角。圖7-1當(dāng)滾子從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)到推程最遠(yuǎn)距離時(shí)H位于H'處，R位于R'處，此時(shí)OH'R' 位于一條直線上，所以：在 RH 'O中由勾股定理得即得，搖桿擺角應(yīng)為45.24 °。7.2凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)為了縮小凸輪尺寸，擺桿的行程小于AB，故取I =l /2=120mm，最大擺 OG oh角為22.62。因?yàn)橥馆喫俣炔桓?，故回程和升程皆選等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因凸

33、輪 和齒輪2固連，故其等速轉(zhuǎn)動(dòng)。取基圓半徑為r 0=50mm滾子半徑為r T=15mni 用作圖法設(shè)計(jì)凸輪輪廓：此凸輪為滾子擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。用反轉(zhuǎn)法使凸輪固定不動(dòng)，而從動(dòng)件連同機(jī)架以（-3）繞凸輪軸心O 逆時(shí)針方向反轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，從動(dòng)件將按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律繞其軸心A相對(duì)于 機(jī)架擺動(dòng)。那么從動(dòng)件和凸輪接觸的中運(yùn)動(dòng)的 軌跡就時(shí)需要設(shè)計(jì)的輪廓從動(dòng)件的滾子始終與凸輪輪廓n '相接觸，而滾子中心將描出一條曲線 n o這條曲線n與凸輪輪廓n '沿法線方向的距離處處都等于滾子半徑】。 因此曲線n是凸輪輪廓n '的等距曲線。由于滾子中心時(shí)從動(dòng)件上一個(gè)固定 點(diǎn)，因此它的運(yùn)動(dòng)就代表了

34、從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)。于是理論輪廓n可理解為以滾 子中心作為尖頂從動(dòng)件的尖頂時(shí)，所得到的輪廓。理論輪廓的基圓半徑和工 作輪廓的基圓半徑分別以r和r '表示，可得他們的關(guān)系：bb據(jù)此，這種凸輪輪廓的設(shè)計(jì)步驟如下：(1) 將 曲線(圖b)的推程運(yùn)動(dòng)角和回程運(yùn)動(dòng)角各分為若干等分，按式的關(guān)系求處各等分點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角位移值：i11',222',(2) 選取適當(dāng)?shù)拈L度比例尺$定處0和A的位置(圖a) o以O(shè)為圓心，I0以r/U為半徑，作基圓。以A為圓心，以|AB/ |為半徑，作圓弧交基圓于 B (C )點(diǎn)，則A B便是從動(dòng)件的起始位置。注意,圖示位置B位于中心連線0 0 0 0 00A的右邊，

35、從動(dòng)件在推程中將按逆時(shí)針方向擺動(dòng)。如果要求擺動(dòng)方向相反0時(shí)，則應(yīng)取B在0A左邊。0 0(3) 以0為圓心及CA0為半徑畫圓。沿(一3 )方向自0A。開始依次取 推程運(yùn)動(dòng)角(180 ° )止角(30 ° )回程運(yùn)動(dòng)角(90 ° )近休止角(60 ° )并 將推程和回程運(yùn)動(dòng)角各分為與圖b相對(duì)應(yīng)的等分，得A,A,A丄A各點(diǎn)。他們1239便是逆時(shí)針方向反轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)件軸心的各個(gè)位置。(4) 分別以A,A,A丄A為圓心，以AB為半徑畫圓弧，他們分別與基圓1239相交于點(diǎn)C1C2C3L C9并作 CAB, CAB分別等于角位移 ,丄(=0)。1112221239并使A

36、B AC , AB AC L則得B,B,B,LB(與C重合)各點(diǎn)，這些點(diǎn)就是1111222212399在逆時(shí)針方向反轉(zhuǎn)中從動(dòng)件中心的軌跡點(diǎn)。為了減少畫 BAC的作圖誤差， 可按圖7-3中關(guān)系，求得圖7-2按式(2-1 )求得一系列cTTcTl并從CC L沿圓弧分別量取弦長 11 2 2 1 2 C B,C B L，也可得B ,B L點(diǎn)。11 2 2 1 2(5) 將B ,B,B L點(diǎn)連成光滑曲線，便是滾子從動(dòng)件的中心輪廓線，再0 1 2向內(nèi)偏置滾子的半徑15mm，即時(shí)凸輪的輪廓線。圖7-3凸輪輪廓線7.4調(diào)速飛輪設(shè)計(jì)等效驅(qū)動(dòng)力矩M、等效阻力矩M和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量皆為曲柄轉(zhuǎn)角 的函數(shù)。dr畫出三者的

37、變化曲線，然后用圖解法求出飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jf8傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)8.1沖床傳動(dòng)系統(tǒng)沖床傳動(dòng)系統(tǒng)所示。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)降低后驅(qū)動(dòng)機(jī)器主 軸運(yùn)轉(zhuǎn)。由于沖床工作轉(zhuǎn)速為70r/mm , i刀=20.57 ,故電機(jī)同步轉(zhuǎn)速應(yīng)在 1440r/mm以上，可選用如下型號(hào)：電機(jī)型號(hào)額定功率（kw）滿載轉(zhuǎn)速（r/mm ）同步轉(zhuǎn)速（r/mm ）Y100L2-43.014201500Y112M-44.014401500Y132S-45.514401500由生產(chǎn)率可知主軸轉(zhuǎn)速約為70r/mm ,若電動(dòng)機(jī)暫選為Y132S-4 ,則傳動(dòng) 系統(tǒng)總傳動(dòng)比約為i刀=20.57。取傳動(dòng)的傳動(dòng)比i b=10.285 ,故可選

38、用兩級(jí) 齒輪減速器。圖8-1傳動(dòng)系統(tǒng)簡圖1電動(dòng)機(jī) 2 V帶 3減速器 4聯(lián)軸器 5沖壓床8.2計(jì)算總傳動(dòng)比由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速1440r/mi n 和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速70r/mi n 可確定傳 動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比為：i = 1440/70i = 20.57合理分配各級(jí)傳動(dòng)比V帶的傳動(dòng)比i=2由于減速箱是展開式布置，所以根據(jù)i=(1.11.5)i2得一級(jí)傳動(dòng)比二級(jí)傳動(dòng)比分別是i = 3.5 , i =2.94。1 2速度偏差為0.5%<5%,所以可行。各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、 輸入轉(zhuǎn)矩項(xiàng)目電動(dòng)機(jī)軸高速軸1中間軸II低速軸III沖床轉(zhuǎn)速(r/min )14407202047070功率(kW)5.

39、55.24.94.84.7轉(zhuǎn)矩(N -m )36.4768.97229.38654.86641.21傳動(dòng)比123.522.941效率10.990.970.970.97這種方案制造成本低，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，使用維護(hù)方便，但不宜在 惡劣的環(huán)境下工作，而且?guī)У氖褂脡勖^短，由于沖床的工作環(huán)境一般，而 且是連續(xù)工作，對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸沒有嚴(yán)格要求，故這種傳動(dòng)方案較合理。電動(dòng)機(jī)類型的選擇a.由于在我國電壓為380V沖床的工作電壓，一般對(duì)起動(dòng)性能，調(diào)速性 能及轉(zhuǎn)差率無特殊要求，故選臥式封閉型Y( IP44 )系列三相交流異步電動(dòng) 機(jī)。b. (1)工作機(jī)所需功率(2) 電動(dòng)機(jī)輸出功率 ：Pe=5.5KW由表 【1

40、】2-4 查 V 帶傳動(dòng)， 滾動(dòng)軸承 傳動(dòng)，聯(lián)軸器效率 y =0.99 ，故確 定電動(dòng)機(jī) 額定功率 為 P=5.5KW電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇工作機(jī) 的轉(zhuǎn)速為 70r/min 傳動(dòng)系統(tǒng) 總傳 動(dòng)比 為 20.57 電動(dòng)機(jī)所 需轉(zhuǎn)速為 n=1440r/min故電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速 n=1500r/min電動(dòng) 機(jī)的型號(hào) 確定為 Y132S-49 帶設(shè) 計(jì)計(jì) 算9.1 V 帶傳 動(dòng)設(shè)計(jì)1. 確定設(shè)計(jì) 功率由表5-9查工作情況系統(tǒng)K=1.2 。根據(jù)Pca=K XP ed=1.2 X5.5=6.6KWA A2. 選 擇 V 帶截 型查 表 5-11a 選 擇 A 型 V 帶3. 確 定帶輪的 直徑 da1、da2參考

41、表5-11a及表5-4選取小帶輪取dai=112mm。從動(dòng)輪直徑d d2=iXd =224mm。d1驗(yàn)算帶速 v= n d n /60 X 1000=8.44m/sd1 2從 動(dòng) 輪 轉(zhuǎn)速 n2n =n /i=720r/min2 14. 驗(yàn)算傳動(dòng)誤差E傳動(dòng)比i=224/112=2原傳動(dòng)比 i'=1440/720=2則 傳動(dòng) 誤 差 E =0 在允差 ±5%范圍內(nèi)5. 確 定中心距 a 和帶 長 Ld:按公式5-23初選中心距：0.7 ( d +d ) < a < 2 (d +d )d1 d20d1 d20.7 X ( d +d ) <=a <=2X (

42、d +d )d1 d20d1 d20.7 X( 112+224 )<= a <=2X (112+224)0235.2<=a <=672 確定 a=4300按5-24求帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度L =2 Xa n /2 ( d +d ) + (d-d ) 2/4a00di d2d2 di=860+1350.2+9.22=2220查表5-2取帶基準(zhǔn)長度Ld=2240mm6. 確定中心距aa=a + ( Ld-L0 ) /2=440mm0按試5-26確定中心距調(diào)整范圍amax=a+003Ld=5077mm amin=a-0015Ld=407mm7. 驗(yàn)算小帶輪包a 1由式 5-11 a

43、=180-60 X(d -d )/a=165 ° >120 ° 故很合適 d 1 d28. 確定v帶根數(shù)由表5-8a查得：d =112 n =1200r/mind11及n =1460r/min 時(shí)單根A型V2帶得額定功率為1.3kw和1.26kw用線性插值法求n =1440r/min 的額定功率1值 P =1039+ ( 1.62-1.39) X (1440 -1200)/(1460-1200)=1.6kw0查表 5-10ap=0.17kw查表5-11包角系數(shù)Ka=0.96 查表5-12包角系數(shù)K=1.06i由式5-28計(jì)算v帶根數(shù)Z> p /(p +p) X

44、ka Xk =6.6心.6+0.17)X 0.96 X 10.6=3.7 故 z=4d0l9. 計(jì)算單根v帶初拉力f0由式 5-29 得 F=500 Pd(2.5/Ka-1)/Vz+q Xv2 =162N 其中 q 由式 5-6 查得 q=0.11kg/m10. 計(jì)算對(duì)軸的壓力FqF =2 X zXF X sinQ0=2 X4X 162 X2sin 165O=1180N29.2結(jié)構(gòu)確定確定小帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸小帶輪的基準(zhǔn)直徑為112mm采用實(shí)心式、材料采 用鑄鐵,退火處理。10齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)10.1高速級(jí)齒輪齒輪的設(shè)計(jì)因?yàn)閭鬟f功率不高，所以選用軟齒面?zhèn)鲃?dòng)。齒輪選用便于制造且價(jià)格便 宜的材料，選擇小齒

45、輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS，大齒輪材料為 45鋼(正火)，硬度為190HBS。高速級(jí)傳動(dòng)比為i =3.5211 .按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)然后校核其彎曲疲勞強(qiáng)度。(1) 按式(11 26)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N = 60n jL = 60 x720 x 1X ( 1X8X300 X5 ) = 5.184 x 10 8 11 hN2= N1/3.52 = W X 108(2) 由圖11-14得：接觸疲勞壽命系數(shù)Z = 1 ; Z =1不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕N1N2取失效概率為1 %,安全系數(shù)S = 1.1H(3) 由圖11-15得：尺寸系數(shù)Z =Z =1.0X1 X2由圖11-13( b)得：小齒

46、輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限°= 590MPa;Hl i m1大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限c= 390MPa；Hl i m2(4) 由式(11-24 )計(jì)算許用接觸應(yīng)力c = 590 X 1/1.1MPa = 536.37MPaH 1c = 390 X 1/1.1MPa = 354.5MPaH 2計(jì)算中取c =Ha J 2= 354.5MPa。2. 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定中心距(1) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：T =9.55 X 10 6X5.2/720=68972N.mm1初定螺旋角3 =11 ° ,由圖11-20得Z =0.99 初取 KtZ2 =1,取山=0.7,由表 11-5 得：Z

47、= 189.8 MpaaEt由圖11-7得：節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z = 2.5H減速傳動(dòng)比u=i=3.52I Z Z Z Zt 2(4)由式(11-17 ) a=(u 1) h et2 au c(3.52* 1.068972 2.5189.8 0.99 0.602 2)20.4 3.52354.5=134.33mm取中心距a=135mm(5) 估算模數(shù)m =(0.007 0.02)a=(0.007n取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2.5mm0.02) X 135=0.94 2.7mm23.5,(6) 小齒輪齒數(shù) z=2acos 2135 cos111 m(u 1) 2.5(3.52 1)z =uz =3.52 X 23

48、.5=82.52取 z =24, z =821 21實(shí)際傳動(dòng)比i實(shí)=82243.417,傳動(dòng)比誤差 i=(i-i )/ iX100%理實(shí)/理=2.9%v 5%在允許范圍內(nèi)(7)修正螺旋角B = arccosm(z1z2.5(24 822 arccos11.04372a2 135與初選的B相近，z , z 可不修正HB(8)齒輪分度圓直徑d = m z / cos =2.5 X 24/cos11.0437° =61.1321mm1n 1d = m z / cos =2.5 X 82/cos11.0437° =208.8679mm2n 2圓 周速度 v= n dn/60 X 1

49、000=3.14 X61.1321 X720/600001 1=2.30m/s,由表11-7 ,取齒輪精度為8級(jí)。3. 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度已知載荷平穩(wěn)，所以查表11-3 ,取K=1.0 。A由圖 11-2 ( b),按 8 級(jí)精度和 vz /100=4.22 X 24/100=1.01m/s, 取動(dòng)載1系數(shù) K=1.09 。V齒寬 b=山 d =0.7 X61.132仁42.8,故 b =45mm,b =50mma 121由圖 11-3 ( a),按 b/d =50/61.1321=0.82, 得 K =1.05。1B由表 11-4 得：K =1.2 。載荷系數(shù) K= K K K K =1.

50、25 X1X1.09 X 1.23=1.34A V b b端面 重合度 £= 1.88-3.2( 1/ z + 1/ z ) cos B =1.66a12重合度系數(shù)Z£ =廠=0.602螺旋角系數(shù) Zb = cos .cos11.044 0.99由式11-31 :計(jì)算齒面接觸應(yīng)力。"Z 3eZ£Z 3 q)=196.3Mpa v a J=354.5 Mpa 安全4. 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度由 =2K Y Y /bd m<=根據(jù)查表 7-7 齒形系數(shù) 丫 = 2.65 Y =2.22FT1 Fa Sa1FFa 1Fa2齒型校正系數(shù)Ysa =1.58 Y

51、sa =17712彎曲疲勞強(qiáng)度極限：查圖7-16MQ線得F ” m1=460MPa查圖 7-14MQ 線得 F lim 2=320MPa彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)：查表7-19得丫 =1N1丫 =1N2FFY /S =368Mpal i m1 N1 FY /S =256Mpal i m2 N2 F彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S查表7-9取S=1.251 =F2=計(jì)算大、小齒輪的丫Fa丫Sa并加以比較aF/bmd =296 Mpa <a =2 XK XY XYF1a = 2F2故強(qiáng)度足夠,(TT1Fa1Sa11XK XY XY /bmd =27.43 Mpa <T1Fa2Sa21=368MpaF1

52、2F =256Mpa結(jié)構(gòu)確定因大輪齒頂圓直徑較小，故采用連軸就加工。其他有關(guān)尺寸參看大齒輪 零件圖材料及熱處理；10.2低速級(jí)齒輪齒輪設(shè)計(jì)1. 材料及熱處理因?yàn)閭鬟f功率不高，所以選用軟齒面?zhèn)鲃?dòng)。齒輪選用便于制造且價(jià)格便 宜的材料，選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，大齒輪材料為 45鋼（正火），硬度為190HBS。高速級(jí)傳動(dòng)比為i =2.9422. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)然后校核其彎曲疲勞強(qiáng)度（1）按式（11 26）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N = 60n jL = 60 X204 X 1X ( 1X8X300 X5 ) = 1.47 X 10 8 11 HN = N/3.52 = 0.50

53、 X 10 82 1(2) 由圖11-14得：接觸疲勞壽命系數(shù)Z = 1 ; Z =1不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕N1N2取失效概率為1 %,安全系數(shù)S = 1.0H(3) 由圖11-15得：尺寸系數(shù)Z =Z =1.0X1 X2由圖11-13( b)得：小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限°= 590MPa;Hl i m1大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限c = 390MPa;Hli m2(4) 由式(11-24 )計(jì)算許用接觸應(yīng)力c = 590 X 1/1.1MPa = 590MPaH 1c = 390 X 1/1.1MPa = 3905MPaH 2計(jì)算中取c = cH=390MPa。23. 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定中心距(1)小齒輪傳遞的 轉(zhuǎn)矩：T =9.55 X 10 6x4.9/204=229000N.mm初定螺旋角3 =12 ° ,由圖11-20得Z =0.97(3) 初取 KtZ2 =1,取山=0.8,由表 11-5 得：Z = 189.8 MpaaE由圖11-7得：節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z = 2.6H減速傳動(dòng)比u=i=2.94端面重合度 £= 1.88-3.2( 1/ z + 1/ z ) cos 3 =1.66a12重合度系數(shù)