棘輪型手動壓力機的設(shè)計

1、棘輪型手動壓力機的設(shè)計1引言1.1課題研究的目的及意義機械設(shè)計是機械工業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)。科研成果要轉(zhuǎn)變成有競爭里的新產(chǎn)品，設(shè)計 起著關(guān)鍵性的作用。設(shè)計工作的質(zhì)量和水平，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和技術(shù)經(jīng) 濟效益。工業(yè)興旺的國家都十分重視機械設(shè)計工作，依靠先進的技術(shù)和數(shù)字化的電控 部件不斷的研制出適應(yīng)市場需求的機電產(chǎn)品，有力的促進全球經(jīng)濟的蓬勃開展。機械 工業(yè)的水平是一個國家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標志之一。人們之所以要廣泛使用機器 是由于機器既能承當(dāng)人力所不能或不便進行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進產(chǎn)品的質(zhì) 量，能夠大大提高勞動生產(chǎn)率和改善勞動條件。手動壓力機是機械壓力機中具有代表性的一類加工設(shè)備，該類設(shè)

2、備結(jié)構(gòu)堅固，提 高生產(chǎn)效率，且具有操作方便、動作靈活，經(jīng)久耐用等特點。它廣泛應(yīng)用于家電業(yè)、 電子工業(yè)、電器端子、鐘表工業(yè)、照相機、微型馬達等制造及零部件裝配，最適用小 零部件之壓入、成型、裝配、鉀合、打印、沖孔、切斷、彎曲、印花等工作要求。它 的用戶幾乎包羅了國民經(jīng)濟各部門，量大面寬。現(xiàn)在我國經(jīng)濟建設(shè)蓬勃開展，壓力機 的使用從大型工廠到私人手工作坊，幾乎在涉及到零件冷壓工藝的地方都可以見到。 壓力機種類繁多，型式多樣，工作壓力小到幾十公斤，大到幾噸。我國許多企業(yè)自“八五”以來，通過技術(shù)攻關(guān)、自行設(shè)計，以及從德國舒勒、 美國維爾森、日本小松等著名公司引進設(shè)計制造技術(shù)，或采取與國外廠商合作生產(chǎn)的

3、方式，將國內(nèi)壓力機的技術(shù)水平提升到了國際先進水平。目前國內(nèi)生產(chǎn)的一些大型機 械壓力機及其生產(chǎn)線已跨出國門，走向世界。小型手動壓力機雖然剛度差，降低了模 具壽命和制件質(zhì)量。但是它本錢低、操作方便，容易安裝機械化裝置。并且由于手動 壓力機總體處于質(zhì)量穩(wěn)定、大批量廉價市售狀態(tài)，由國情決定，其市場需求量仍將保 持在一個較高的水平。這次所設(shè)計的棘輪式手動壓力機屬于中小型壓力機，其中主要以人力為主，通過 齒輪帶動齒條運動，用棘輪實現(xiàn)自鎖，用手輪回復(fù)齒條，其中主要設(shè)計了各個系統(tǒng)傳 動的零部件，結(jié)構(gòu)比擬簡單，屬于典型的手動壓力機。為方便計算，取軸的最小直徑為38mm。此齒輪軸的最小直是尺寸為44mm局部的直徑

4、，如下列圖所示:B-BB-BA-AA-A圖2-2軸的零件圖2. 3.3齒輪軸上零件的裝備方式軸上零件的裝配方案是進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提，它決定著軸的基本形式。 選用的裝配方案是：右端軸承、墊圈、軸承端蓋依次從軸的右端向左端安裝；左 端從右到左依次安裝軸承、墊片、墊圈及軸承蓋。這樣就對各軸段的粗細做了初 步安排，根據(jù)設(shè)計要求選擇下列圖所示的裝配方案。圖2-3軸的裝配圖2. 3. 4齒輪軸的校核1、按軸所受扭矩來校核軸的強度：軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為：代入數(shù)值，計算得: Philadelphia:Adam hilger, 1991.青島市機械系統(tǒng)翻譯網(wǎng)譯 青島市機械工業(yè)局科技情報站，1985.2. 2.

5、 3齒輪的校核根據(jù)齒根彎曲強度由于齒面硬度很高，赤芯強度又很低的齒輪40Cr調(diào)質(zhì)淬火，通常保證齒根彎曲 疲勞強度為主。效核彎曲強度：忖1、確定公式的各個計算數(shù)值1）根據(jù)參考文獻3表10-7圓柱齒輪的齒寬系數(shù)線，選取齒寬系數(shù)因齒輪、齒條均為硬齒面，故宜選擇稍小的齒寬系數(shù)，故取為=12）根據(jù)參考文獻3圖10-20 （d）滲碳淬火鋼和外表硬化（火焰或感應(yīng)淬火） 剛的彎曲疲勞強度極限，選取齒輪的彎曲疲勞強度極限查取 b” =580Mpa3）根據(jù)參考文獻3圖10-18彎曲疲勞壽命系數(shù)Kn，查取彎曲疲勞壽命系數(shù)查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：KfK. 874)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力根據(jù)設(shè)計要求取彎曲疲勞平安系數(shù)S=l

6、. 4,根據(jù)計算式:b _ KFN。FE其中 Off =580Mpa,Kfn=0.87, S=L4代入上式得:=KFE = a87x580 =360. 43MPa1.45）計算載荷系數(shù)K。根據(jù)計算式：K = KAKvKFpKra根據(jù)參考文獻3表10-2使用系數(shù)儲，選取使用系數(shù)。查取使用系數(shù)K/1根據(jù)參考文獻3表10-3齒間載荷分配系數(shù)K”。、KFa,選取齒間載荷分配 系數(shù)。查取齒間載荷分配系數(shù)KHa = KFa=l根據(jù)參考文獻3圖10-8動載系數(shù)Kv值，確定動載系數(shù)。查取動載系數(shù)K,=1.05根據(jù)參考文獻3表10-4接觸疲勞強度計算用齒向載荷分布系數(shù)KHp,確定接 觸疲勞強度計算用齒向載荷分布

7、系數(shù)。用插值法查得6級精度、齒輪相對支承對稱布置時，K班的值：K孫=1. 297考慮到齒輪為7級精度，取K郎=1.297根據(jù)計算式：b=%d其中9廣1, d=48,代入上式得：b=l X48=48mnih= (2ha*+c*) m= (2 X 1+0. 25) X 3=6. 75根據(jù) b/h=48/6. 75=7. 11, K砂二1. 297根據(jù)參考文獻3圖10T3查得：K/=L423計算載荷系數(shù)K根據(jù)計算式：K = K,KvKFpKFa其中Ka=1, Kh廠1.297, K=L 423,七小七小1得:K = KAKvKFpKFa X 1. 05X1. 423X 1=1. 49426）取齒形系

8、數(shù)根據(jù)參考文獻3表10-5齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)，確定齒形系數(shù)。查得齒形系數(shù)：域=2.917）取應(yīng)力校正系數(shù)根據(jù)參考文獻3表10-5齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)，確定應(yīng)力校正系數(shù)。查得應(yīng)力校正系數(shù)：4，538）根據(jù)計算式代入數(shù)據(jù)：啜詈5啜詈59）齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩（：二二50 X9.8X 950=4. 655 X 105N.mm2、設(shè)計計算：按照齒根彎曲強度進行設(shè)計計算根據(jù)計算式：312KT1 七兒 m 其中數(shù)據(jù)由上可知，代入數(shù)據(jù)：5mxO.012350.8x12 = 82所求得：m3. 757由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸 疲勞強度所決定的承載能力，只與齒輪直徑有關(guān)

9、，因此可以根據(jù)由彎曲強度算得 的模數(shù)并就進圓整為標準值m=4o2. 2. 4齒輪的幾何尺寸計算1、齒數(shù)：根據(jù)計算式：dm = z其中d=46, m=4,代入上式得：J 48z 二一二=12m 4Z取整數(shù)122、壓力角壓力角取國家標準(GB/T 13561988)：a =203、齒頂高ha：根據(jù)計算式：ha=ha*m其中m=4, ha*為齒頂高系數(shù)ha*=l,代入上式得:ha=ha*m=l X4=44、齒根高hf：根據(jù)計算式：hf=(ha*+c*)m其中m=4, c*為頂隙系數(shù)c*=0. 25,代入上式得：hf= (ha*+c*) m= (1+0. 25) X4=55、齒全高h：根據(jù)計算式：h=

10、ha+hf=(2ha*+c*)m其中m=4, ha*=l, c*=0.25代入上式得：h=ha+hf= (2ha*+c*)4+5=96、齒頂圓直徑da：根據(jù)計算式：da=d+2ha=(z+2ha*)m其中z=12, m=4, ha*=l,代入上式得:da=d+2ha=(z+2ha*)m=(12+2X 1) X4=567、齒根圓直徑df：根據(jù)計算式：df=d-2hf= (z-2ha*-2c*)m其中z=12, ha*=l, c*=0.25,代入上式得：df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(12-2X1-2X0. 25)=9. 58、齒厚s：根據(jù)計算式：s= m/2其中m=4,冗取3.

11、14,代入上式得：s=nm/2=3. 14X4/2=6. 289、齒槽寬e：根據(jù)計算式：e= m/2其中m=4,兀取3.14,代入上式得：e=nm/2=3. 14X4/2=6. 2810、計算齒輪寬度b：根據(jù)計算式：b=%d其中9廣1及d=48計算得：b=l X48=48mm3齒輪軸的設(shè)計3.1齒輪軸材料的選擇軸的材料種類很多，選擇時應(yīng)主要考慮如下因素：.軸的強度、剛度及耐磨性要求；.軸的熱處理方法及機加工工藝性的要求；.軸的材料來源和經(jīng)濟性等。此處選擇的軸屬于轉(zhuǎn)軸。但是，在工作中該軸主要承受的是扭矩，彎矩相當(dāng)?shù)?小。在多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。這時需對軸進行強度計算,以防止

12、斷裂或塑性變形。軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。剛軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的那么直接 用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或 化學(xué)熱處理的方法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最 常用的是45鋼。合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動力，并 要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常 米用合金鋼?？紤]到該齒輪軸上的齒是在軸上加工出來的，根據(jù)參考文獻3表15-1軸的常用材料及其主要力學(xué)性能，選取該齒輪軸的材 料。選取此齒輪軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理。3. 2確定齒輪軸的最小直徑1、計算在齒輪上的力：齒輪上傳遞的扭矩為：7二片 4 =50 X9.8X 950=4. 655 X IO5 N. mm2、初步確定齒輪軸的最小直徑：因為選取軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理。根