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2500mm剪板机传动系统设计摘 要剪板机作为板材加工中使用最为普遍的剪切板材设备，本次设计的剪板机传动系统的研究是从带传动，齿轮传动和蜗杆传动中通过查阅大量文献，最终选择了二级齿轮传动减速器和曲轴作为本次毕业设计的传动系统设计方案，然后经过参考剪板机设计标准，对传动方式、电动机的选择、二级减速器的各级轴以及其所需的轴承、齿、，飞轮、和其他标准件都做出了合理的选择并做出了科学的说明。本毕业设计要求剪板机设计要求可以剪切厚度为6 30mm、宽度为2500mm，剪切行程210mm，每分钟进行3-7次的剪切，电动机型号为JR125-6，主要是对传动装置进行设计，在传动装置设计中依据相应参数首先确定二级减速器的传动尺寸，进一步根据要求设计齿轮、飞轮、轴承等的型号及其相关尺寸参数，然后绘制各零件的结构简图，之后对主要零件进行校核。关键字：2500mm；剪板机 ；传动系统设计；强度校核 12339AbstractAs the most common shearing plate equipment used in sheet metal processing, the shearing machine design of the shearing machine was studied from the belt drive, gear transmission and worm drive through a large number of literature, and finally selected the second gear drive. The decelerator and crankshaft as the design scheme of the transmission system for this graduation project are then referenced to the design standard of the shearing machine, the selection of the transmission mode, the motor, the shafts of the secondary reducer and the required bearings, teeth, and The flywheel and other standard parts have made reasonable choices and scientific explanations.The graduation design requires that the shearing machine design requirements can be cut to a thickness of 6 "" 30mm, a width of 2500mm, a shear stroke of 210mm, and 3-7 cuts per minute. The motor model is JR125-6. The transmission device is designed. In the design of the transmission device, the transmission dimension of the secondary reducer is first determined according to the corresponding parameters. The models of gears, flywheels, bearings, etc., and their related dimensional parameters are further designed according to requirements, and then the structural diagram of each component is drawn. Then check the main parts.Key words：2500mm ；Shearing machine；Drive system design; strength check目 录第1章 绪论11.1剪板机的概述11.2剪板机的分类11.3剪板机的技术参数21.4剪板机背景及其趋势41.5剪板机的工作原理5第2章 剪板机传动系统方案72.1传动装置方案确定72.2传动装置的运动参数和动力参数82.2.1传动轴转速92.2.2传动轴功率92.2.3传动轴转矩9第3章 剪板机传动装置结构设计103.1传动装置运动和动力参数计算103.1.1传动轴转速的计算103.1.2传动轴功率的计算103.1.3传动轴转矩的计算113.1.4计算结果统计表113.2轴的结构尺寸设计计算113.2.1 一号传动轴结构设计113.2.2 二号传动轴结构设计133.2.3 三号传动轴结构设计153.3齿轮设计173.3.1 一级传动轴齿轮设计173.3.2 二级传动轴齿轮设计213.4飞轮结构设计243.4.1安装飞轮的原因和目的243.4.2飞轮设计的基本原理及参数253.4.3飞轮基本尺寸的计算263.4.4飞轮参数设计结果表273.4.5飞轮的结构图273.5 轴承结构设计273.5.1滚动轴承类型的选择273.5.2轴承设计公式及其参数293.5.3一号传动轴轴承设计计算313.5.4二号传动轴轴承设计计算333.6传动装置结构设计简图37第4章主要零件的强度校核384.1一号传动轴强度校核384.1.1轴的校核计算方法的选择384.1.2轴强度校核384.2传动轴齿轮强度校核424.2.1齿轮强度校核计算方法的选择424.2.2一级传动轴齿轮齿面接触强度和制造精度校核434.2.3二级传动轴齿轮齿面接触强度和制造精度校核44总结45致谢46参考文献47IV第1章 绪论1.1剪板机的概述剪板机是一种加工钣金成形机床的一种剪切设备，通过运动的上刀片（安装在刀架上）和下刀片（固定在机床上）相互协作完成的一种往复运动。其传动系统可以分为三类：液压传动、气体传动和机械传动，大多数情况下应用最多的一般为液压传动。剪板机经过压入变形和剪切滑移两个不同阶段，使板材按照设定的参数要求和尺寸进行剪切。剪板机广泛应用于制造业中，主要是对各类钣金件和金属材料，按照工艺尺寸要求进行切割，如洗衣机外壳钣金的切割加工，在很多钣金件的制造企业都会见到剪板机的身影，广泛适用于建筑、机械制造、航空等行业，由于机械传动剪板机有着行程次数高、维护简单、易操作于掌控等优势，所以应用范围广泛。1.2剪板机的分类根据剪板机的划分方式很多，按其传动方式可分为机械传动和液压传动剪板机。按照结构形式对其进行划分，可分为平刃剪板机、斜刃剪板机、多用途剪板机、专用剪板机以及数控剪板机，具体特点如下：(1) 斜刃剪板机这类剪板机的传动方式可以分为液压传动和机械传动，在企业的加工生产过程中，大多数采用液压斜剪方式，结构简单，操作方便，易于维修。(2) 平刃剪板机该剪板机多采用机械传动，由于在受扭曲力时变形较小，故可以严格按照工艺尺寸对金属进行切割加工，但剪切力和耗能都相当大，通常在一些小型剪切场合采用用机械传动。(3) 多用和专用剪板机多用剪板机可分为板料剪切折弯机和板材型材剪切机。板料剪切折弯机可完成两种工艺，机器上半部分进行折弯，下半部分进行板料剪切板材型材剪切；在板材型材剪切机的上下刀架上，两边分别安装不同的刀片，一边用于剪切板材，另一边用于剪切型材。专用剪板机则是根据各种不同的生产要求而研发的机型，如板材式平线剪板机等，专用剪板机的使用性能不能通过单独使用体现出来，应该和其他设备配合使用。(4) 数控剪板机 随着科技的不断发展，我国机床行业的不断改进，数控剪板机也得到了迅速的发展，采用剪板机的专用数空操作系统，利用交流伺服电动机驱动和滚珠丝杠传动的变速驱动装置，编程简单，性能稳定可靠，功能齐全而且操作方便，既保证工件可以按照预定参数进行加工，又提高了生产效率，节约成本。1.3剪板机的技术参数表1-1 剪板机的相关参数可剪板厚 (mm)可剪板宽 （mm）喉口深度(mm)剪切角度行程次数(不少于)(次/min)标准型加大型机械传动空载液压传动满载110001°1002.512001°70200060420001°3060250060320050620003001°30501525003005014320045400063001025003002°45134000126002°4094098可剪板厚 (mm)可剪板宽（mm） 喉口深度(mm)剪切角度行程次数(不少于)(次/min)标准型加大型机械传动空载液压传动满载1625003002°308400030081.4剪板机背景及其趋势剪板机床的技术进步在极大程度上影响着机械制造业的发展，具有普遍适用性的高规格剪板机，在国民经济的众多机械制造工业中具有广泛的适用性。我们所讲的锻压机械，它是这样一种设备，用在锻压工艺中实现零件的成形与割离，早在19世纪40年代初，首台蒸汽锤由英国人发明，从此锻压加工进入蒸汽动力时代。18世纪90年代中叶，水压机诞生于英国，而直到19世纪50年代，出现大型锻件需求时才被运用到锻造加工中。伴随着电动机的出现，在19世纪末期以电作为驱动力的机械剪板机和空气锤得以面世并被快速推广应用。到20世纪初期，锻压机械不再是重型、大型方向发展，而是趋于向快速、高效、产品种类多样生产等方向推进。在这种发展趋势下，行程达2000次/min的剪板机应运而生。通常的，这样的剪板机其行程频率是普通性型的5倍以上。现代剪板机的基本特征是快速、自动、精细，且设计有自动投料机构，用于实现板材物料的快速、精细加工。 在过去50多年间，剪板机发展迅速，每分钟行程次数可高达3000次，吨位也已有极大提升，可达百吨级。眼下，剪板机大都用于超大批量零件的冲压加工场景，如电子、车辆等行业的零件生产。从近些年的市场情形看，伴随模具及冲压技术的兴盛，剪板机的应用场景在逐渐增多，范围也日益广阔。在可以设想的未来，用于冲压加工的剪板机在数量上将越来越大。 在过去十多年里，对于推进先进制造技术的发展在生产中所发挥的重要作用，在社会范围内形成了极大认同感，在这种背景下，冲压成形技术的深度探索、发展获得了极大的进步，特点在于实现了与高新技术的融合，在方式及体制方面出现了大的改观。现代计算机、电控等技术不断交叉、渗透结合到冲压成形技术领域，在一定程度上推进了其先进性的进步与发展。 机械化与自动化技术在冷冲压生产中得以应用，为了符合大批量生产加工的要求，多工位的剪板机已出现在冲压设备行列。通常情况下，对于一些普通的中小型冷冲零件，既能通过多工位剪板机加工，也能通过多工位级进模方式在剪板机生产，这是自动化在冷冲压生产中的极大体现。在汽车及家电等领域，对金属板壳类零件需求量巨大，尤其是在汽车制造领域，其零件生产需要批量化、外观个性化及外观零件全覆盖大型化。目前，面对我国汽车生产业快速发展这一局面，我们国家在板材加工及相关配套冲压装备的技术上都有了极大程度的改善。随着零件功能要求的发展，越来越多的特殊难加工材料投入到生产中，如钛合金、复合材料等，同时加工的零件形状也日趋复杂，精度也越来越高。这给液压剪板机带来了比较大的挑战。1.5剪板机的工作原理和使用方法在各工业部门中，应用最多的板料裁断装备是剪板机。目前我们国家生产的成系列剪板机能应用于绝大多数板料的剪断操作，不管是超大型板料还是一些特殊用途的板料都有相应的剪板机来实现剪断加工。剪板机是直线剪切机中的一种，对各种金属板材的直线边进行剪裁都要用到它。其工作机理是：被它剪裁所形成的剪切面应有良好的直线度及平行度，且尽量避免出现板材的扭曲现象，从而得到高品质的工件。剪板机的上、下刀片被分别安装在刀架及工作台上。为了避免出现板料划伤的情况，在工作台上配装了托料球。板料的定位通过后挡料来实现，其位置变化由电机控制。为避免出现板料在操作时发生走动，通过压料舗缸实现压紧。为避免出现工伤事故，设计有安全护栏。靠氮气实现回程动作，高速、小冲击。在沖压加工前需要下料。下料就是指在冲压生产前,将板料或卷料剪切成条料、带料或块料的过程。剪切板料的常用设备为剪板机。剪板机以具有相对运动的上、下刀片为手段,通过选用合适的刀片间隙,使得被剪板材受到剪切力作用，板料分离为所需的尺寸。剪板机安全操作规程（1） 、束身防护工作服要在操作之前完成穿戴，衣服袖口、下摆等要束紧，禁止在启动的设备旁更换衣物，为避免出现绞伤事故，不得在防护服外配搭其它物件。安全帽必须戴上，不得有辫子留在外面，禁止穿拖鞋。（2）、操作人员必须经过培训才能上岗操作，要熟悉设备的相关知识。（3）、被剪的材料厚度、材质必须是剪板机所允许的，且板材表面状况良好。剪板机的使用方法（1）、根据板材的厚度及宽度分别对刀片间隙和靠模进行位置调整；在设备正式工作前，必须进行适当的空行程操作，以确保正常。（2）、操作过程中，若出现异常运转，应马上断电检查。（3）、禁止带电进行机床调整，进行工件转移时，要避免伤到手。（4）、设备各活动部位要经常进行润滑维护，每班都要加注润滑油。 第2章 剪板机传动系统方案2.1传动装置方案确定设备传动装置的性能原动机和工作机的传输纽带，是衡量一个机器好坏的标准之一，因此，合理地进行传动装置设计是机械传动的重要环节。传动装置是一个中间装置，将运动和动力在原动机和工作机间进行传递。可以将运行速度进行增大或者减小，也可以改变机构的走向，使其运动形式发生变换，进而实现动力的传递和分配。传动装置的设计还受到整机运转性能、经费预算及整机大小的约束，并且部件在整机经费开销中占了极大比例。剪板机传动方案简图见图2-1，可以从图中明确地知晓设备的运行状况及动力传递走向。（1） （2） （3） （4）图2-1 剪板机传动方案在上图中，图(1)展示的设计方案是二级圆柱齿轮减速器设计，该方案结构紧凑，动力传递效率高，可以长期工作于恶劣环境；图(2)的方案采用了一级带传动、一级闭式齿轮传动，在该方案中，通过设计大的外廓尺寸，能在一定程度上减小振动并实现过载保护，不宜在繁重恶劣的条件下工作；图 (3)的方案设计中使用了一级闭式齿轮传动、一级开式齿轮传动，该种设计花钱少，但使用时间段；该设计方案成本低，但寿命不长；图(4)的方案采用一级蜗杆传动设计，该方案结构小巧,但传动效率低，性价比差。上述传动设计方案虽说都能符合整机的设计需要，但是在结构包络、性能参数、性价比等方面存在较为明显的差别。我们在进行选择的时候要根据具体情况来选择。在对剪板机进行选择传动方案时候，要充分综合考虑各项因素。首先传递功率、转速以及运动方式都必须要满足性能要求，其次设计要求还要与工作环境相协调；再次就是设备工艺性、传动效率等必须优异，同时必须具有高的可靠性，结构精巧。正如我们所知，要想完全综合所有的各个方面的设计要求非常困难，因为有些设计要求之间就存在着矛盾关系，因此我们在设计过程中要解决主要矛盾，分清主次，最大限度的满足各项要求，从而确定最终的传动方案。2.2传动装置的运动参数和动力参数在进行传动装置设计时，需要利用工作轴的功率、转速等参数来完成传动件的计算。在这里，我们把传动装置的传动轴按速度高低顺序设成1轴、2轴、3轴、4轴，还有就是电动机轴设成0轴并令：2.2.1传动轴转速 2.2.2传动轴功率 2.2.3传动轴转矩第3章 剪板机传动装置结构设计3.1传动装置运动和动力参数计算根据设计要求，在本次设计过程中选用型号为JR125-6的电动机。其额定功率为，按照总传动比来设计，各级传动比分配情况为： 3.1.1传动轴转速的计算 3.1.2传动轴功率的计算 为获得机械的传递效率，直接查阅机械课程设计简明手册即可。3.1.3传动轴转矩的计算 3.1.4计算结果统计表表3-1 传动系统的动力和运动参数轴号输入功率Pkw转矩TN*m转速n(rmin)传动比i效率1301260.2098011127.4134208.12287.643.4070.98168.98218877.3485.043.3680.983.2轴的结构尺寸设计计算3.2.1一号传动轴结构设计通过手册查找，我们选用35CrMo调质，材料的强度极限为计算基本直径通过查阅机械课程设计简明手册， 当轴端弯矩较小时有:由于联轴器的安装存在着键，所以轴在通常的基础上需要加大则绘制结构简图图3-1 一号传动轴结构图对各轴段的尺寸进行敲定一、各轴段直径 二、各轴段长 （4）段：，轴承盖突出飞轮预留空间 螺旋轴轴承突出 （6）段：轴承轮毂长。要小于轮毂（7）段：，定位尺寸。（8）段：轴套长度+左螺旋套预留长度。（9）段：，飞轮轮毂长度635mm-轮毂比轴长。（10）段：，轴套右螺旋套轮毂比轴长。（11）段：，轴承轮毂长。总轴长及支撑点间距总轴长：轴承间距：3.2.2二号传动轴结构设计选用35CrMo并进行调质，查阅机械设计手册可得材料的强度极限为：，轴的材料及载荷系数为：C=135。1、计算基本直径当轴的一端有较小的弯矩：因为联轴器的安装需要用到键，所以需要把轴进行加粗，那么所以轴径2、绘制结构简图图3-2二号传动轴结构设计3、各轴段尺寸进行各个轴段的直径确认 进行轴上各轴段的长度确认（1）段：，预留长度16mm（2）段：，轴端配合长度40mm（3）段：，轴端推力轴承的尺寸95mm（4）段：，轴承宽度72mm，比轴段多出（5）段：，定位尺寸42mm（6）段：，定位尺寸36mm（7）段：，部件总长535mm（8）段：，定位套长度5mm（9）段：，大齿轮+轴承及其配合零件总长度537mm（10）段：，轴承宽度58mm，比轴段多3mm（11）段：，齿轮长度377mm-突出轴段长度7mm（12）段，轴承盖与轴配合长度21mm+轴承宽度132mm+齿轮突出轴段长度7mm总轴长：3.2.3 三号传动轴结构设计进行材料选取，并完成许用应力确认选用35CrMo，并调质处理，依照有关设计手册对轴及常用材料的介绍，知道该材料的强度极限基本直径的计算由相关简明手册，可知轴的材料及载荷系数是：C=135。轴的端面有小的弯矩存在时为了留有键槽尺寸，所以轴要加粗到5%左右，那么所以轴径结构简图绘制如下图3-3三号传动轴结构设计进行各轴段的尺寸敲定进行各轴段的直径确认进行轴上各轴段长度的确认（1）段：，预留长度16mm（2）段：，轴端配合长度40mm（3）段：，轴端推力轴承的尺寸95mm（4）段：，轴承宽度72mm，比轴段多出（5）段：，定位尺寸42mm（6）段：，定位尺寸36mm（7）段：，推力轴承+耦合器及其配合零件总长度535mm总轴长： 3.3齿轮设计3.3.1 一级传动轴齿轮设计1、材料选取及确定许用应力为了获得更为小巧的结构布局，设计时使用硬齿面的组合，具体指标：小齿轮42CrMo调质，齿面硬度48 52HRC,接触疲劳极限弯曲疲劳强度；大齿轮35CrMo调质，齿面硬度40 50HRC,接触疲劳极限弯曲疲劳强度;依照有关机械设计知识，有以下参数：轮齿弯曲疲劳强度安全系数： 齿面接触疲劳安全系数弹性系数。从以往经验数据可知，标准齿轮的区域系数。那么该对啮合齿轮具有的许用弯曲应力为：许用接触应力是：2.按齿轮弯曲疲劳强度设计计算由课程设计的相关手册中的齿轮参数可以知道，我们把6级精度选为齿轮的制造精度，载荷系数k选为1.6，齿轮系数参数d=0.53。由此可以对小齿轮的转矩进行计算：螺旋角拟选为30°。齿轮齿数的选定：若令小齿轮的齿数z1=27，那么大齿轮的齿数，圆整，则大小齿轮的齿数之比：，这个结果和预设的传动比相近。计算齿形系数为计算得到当量齿数：比对参数：所以小齿轮设计时要对其弯曲强度进行核算。3.齿轮基本尺寸计算 齿轮的法向模数计算：中心距：对上面的结果进行圆整，取825mm。齿轮螺旋角计算：由上述螺旋角的计算值，计算得到螺旋角系数：齿轮的分度圆直径为：齿轮齿宽：则可以得到大齿轮的齿宽：计算得到齿轮的分度圆直径：齿顶高： 齿根高： 齿顶圆直径：齿根圆直径：注明：以上公式来源机械设计手册第3版、机械设计基础.4.斜齿轮参数设计结果表表3-2 斜齿轮参数表齿数z模数/mm分度圆直径d/mm齿顶圆直径da/mm齿宽b/mm传动比中心距/mm螺旋角齿形齿轮1z1=27m=12d1=374.123da1=391.123b=200i=3.407a=825=30人字齿齿轮2z2=92d2=1274.79da2=1298.79b=2005.齿轮结构图图3-4 一级高速齿轮结构图图3-5 一级低速齿轮结构图3.3.2二级传动轴齿轮设计一.材料选型及许用应力的确定为了得到紧凑的结构设计，在该系统中选用硬齿面进行搭配。小齿轮选取35CrMo，并进行4050HRC要求的调质处理，接触疲劳极限参数为,弯曲疲劳强度参数为；大齿轮选用35CrMo，并进行4050HRC要求的调质处理，接触疲劳极限参数为,弯曲疲劳强度参数为；通过查询相关机械设计的内容，知道轮齿的弯曲疲劳强度安全系数为,齿面的接触疲劳安全系数为，选弹性系数为。由经验数据可知，标准齿轮的区域系数是。故啮合齿轮组合的许用弯曲应力、许用接触应力分别是：二.按齿轮弯曲疲劳强度设计计算由课程设计的相关手册中的齿轮参数可以知道，我们把8级精度选为齿轮的制造精度，载荷系数k选为1.6，齿轮系数参数d=0.65。对小齿轮的转矩进行计算：螺旋角的初始拟定值为8°齿轮齿数的选取：令小齿轮齿数z1=19,那么大齿轮的齿数，对结果圆整取值为64，因此齿数比是，结果跟预设的传动比相近。当量齿数的计算结果为：由课程设计手册规定的齿形系数，齿根应力集中参数，可以得知齿形系数，则齿根应力集中系数分别为：进行参数比对：所以小齿轮设计时要计算弯曲强度。三.齿轮基本尺寸计算 进行法向模数计算：进行中心距计算：对结果进行圆整，取值。螺旋角为：根据螺旋角计算结果，得出螺旋角系数进行齿轮分度圆直径计算：进行齿轮齿宽计算：所以大齿轮的齿宽为 进行分度圆直径计算：齿轮齿顶高为齿轮的齿根高为 齿轮的齿顶圆直径为 齿轮的齿根圆直径为 注明：以上公式来源机械设计手册第3版J、机械设计基础.四.斜齿轮参数设计结果表表3-3斜齿轮参数齿数z模数/mm分度圆直径d/mm齿顶圆直径da/mm齿宽b/mm传动比中心距/mm螺旋角齿形齿轮1z1=19m=20d1=383.73da1=423.73b=250i=3.368a=838.15=8斜齿轮齿轮2z2=64d2=1292.58da2=1332.58b=250五.二级传动齿轮的结构图图3-6 一级高速齿轮的结构图图3-7 二级低速齿轮的结构图3.4飞轮结构设计3.4.1安装飞轮的原因和目的。机械是在驱动力和阻力的共同作用下实现运转。机械驱动力所作的功即为输入功，阻力所作的功即为承受机械运转时的输出功。当输入功与输出功差值大于零时机械动能增加，差值小于零时机械动能减小，如果输入功恒等于输出功时，机械主轴即可保持匀速转动。在实际工作情况下，驱动力和阻力不断发生变化，所以在实际运转期间输入功跟输出功是不对等。若运行期间的输入功比输出功高，出现盈功现象，盈功值的高低会促使机械动能增加，反之，会导致机械动能减小。盈亏功会造成机械运转速度的波动，直接影响机械的工作效率和可靠性，同时机械强度使用期限也要受到制约，制造精度及工艺性低下，使得产品品质降低。所以通过飞轮的安装调节机械运动速度的波动，使得波动在容许范围之内。同时飞轮的安装可以减少自身的动能，限制机器转速降低的速度。3.4.2飞轮设计的基本原理及参数1、设计原理在机械运转速度不均匀系数的容许范围内，对飞轮的转动惯量予以确认。2、设计所需参数的计算最大的盈亏功为：根据上式可以得到主轴上的飞轮转动惯量：根据理论力学知识，对于实心圆盘式飞轮，确定出圆盘直径D，通过下面的公司对飞轮的质量m及宽度进行计算：3.4.3基本尺寸计算进行设计手册查询，机械运转速度不均匀系数选为=0.002。根据实际需求，选D=900mm3.4.4设计参数表表3-4设计参数平均直径mm宽度mm质量kgD=900B=700m=34.8密度kgm3转动惯量kg.m2最大盈亏功N.m=7.8J=0.35Wmax=7.373.4.5飞轮的结构图图3-8 飞轮结构图3.5 轴承结构设计3.5.1滚动轴承类型的选择1.轴承的载荷在进行轴承选型时，兼顾考虑轴承所受载荷的各个特征量，进行一下深入分析：a)依据轴承所受载荷的大小，进行轴承的选型，对于滚子轴承和球轴承而言，由于他们作用方式的不同，对载荷的承受能力也不尽相同，前者适合大载荷场景的应用，后者适合于小或中等载荷场景的应用。b)通过载荷的性质和方向，一般情况下会推荐选用推力轴承。在承受大的单一的轴向载荷情形下，推力滚子轴承是不错的选择；较小时，则选型推力球轴承。而在仅有径向载荷存在时，通常可选用深沟球轴承、滚针轴承、圆柱滚子轴承，深沟球轴承在承受径向载荷的同时也承受了不太大的轴向载荷。使轴向载荷和径向载荷分别作用在与之对应的轴承之上，最后再把类型不同的轴承载荷组合到一块，比如推力轴承和向心轴承。2.轴承载荷在以往进行轴承选型时，一般都不会考虑转速因子的约束。倘若应用场景的转速比较高，那么这个因子就会在我们选型过程中充当重要的角色。轴承最大的允许转速为各类轴承的极限转速。但这已经是在正常的冷却条件下，载荷比较小的情况之下能够承受的转速最大值。但不可否认的是，使转速极大值在工作中受到最大影响的是温度的升高，因此，要想把作为一个界限，那么转速的极值必须要满足一定的条件方可。从工作转轴到轴承的力是轴承主要承载的力，因此，我们要选择轴承的类型，我们应该依据下面几个方面：a由于球轴承的转速相较于滚子轴承的转速要高一些，所以对于较高速度情况，我们通常选择球轴承。b对于速度较高的情况，比较适合选取内径相同的系列并且其轴承外径较小。轴承的外径越小，那么其滚动体就会越小，从而其运转时的离心力也越小转动的速度也越快。如果我们选取的轴承外径较小，但是它承受载荷的能力又无法满足我们工作的要求，在这种情况之下，我们一方面可以把两个轴承采用并装的方式结合在一块，另一方面可以采取宽度系列的轴承。此外，对于外径较大的轴承，我们通常把它用在速度低且载荷大的情况。c保持架的结构及它的材料是影响轴承转速的主要因素。青铜实体保持架、实体保持架和冲压保持架所允许的转速依次减小。d对于极限转速较低的情况，我们通常会选取推力轴承。对于工作转速比较高及轴向载荷较大的情况，我们采用角接触轴承来承受它的轴向力。e如果工作转速稍微大于实验得到的转速极限值，那么我们通常选取公差等级较高的轴承以及轴承游隙较大的。此外，如果我们采用油雾润滑或者循环的方式来进行，我们就可以进一步提升此类轴承的高速性能。特别定制的高速滚动轴承则被我们应用在工作转速超过极限转速的情况。3.轴承的调心性能由于种种误差的存在，轴承座与轴的中心线并不共轴，会造成一定的角度偏差，当轴经受来自外部的力的时候导致发生偏斜或应力折弯，从而影响轴承内外轴线的同轴度，这两者情况会发生在调心轴承级带座外球面的球轴承中。这类轴承工作正常与否不受上述偏斜情况影响。3.5.2轴承设计公式及其参数1.滚动轴承当量载荷计算事先进行载荷条件预设，进而完成轴承的额定动载荷的确认。所以先假设载荷条件为：推力轴承是仅承受轴向载荷轴承；向心轴承是只承受径向载荷轴承。轴承在很多的实际应用场合中发现，在同一个轴承上既有半径方向的载荷又有轴线上的载荷，因此在对其开展寿命计算时，要进行载荷变换，得到与理论计算要求一致的载荷，这个载荷就是当量动载荷。当量动载荷有沿轴承径向和沿轴承轴向两类，前者沿轴承径向的当量动载荷是沿径向恒定载荷，而后者是顺着轴向的固定载荷。当径向载荷和轴向载荷的大小和方向不变时，当量动载荷的计算公式如下：其中 P当量动载荷,NFr轴承所受径向载荷,NFa轴承所受轴向载荷,NX 径向动载荷系数Y轴向动载荷系数2.轴承寿命与基本额定动载荷关系轴承寿命与基本额定动载荷关系的关系可表示如下或其中 L 基本额定寿命，106rLh基本额定寿命,h C 基本额定动载荷,N P 当量动载荷, Nft温度系数，轴承工作环境温度在100摄氏度以上时，会影响基本额定寿命，需要用到温度系数进行修订fp载荷系数，轴承寿命受到运转时冲击和振动的影响，需用到载荷系数修订 n 轴承工作转速rmin寿命指数（球轴承=3，滚子轴承=103）3.5.3一号传动轴轴承设计分析计算选用调心滚子轴承,分别计算轴承轴向和径向载荷和 ，根据受力分析可知，两个斜齿轮轴的向力相互抵消，故只需计算圆周力Fte和径向力Fre即可。计算两轴承所经受的径向载荷 进行受力分析，可得：进行轴承的轴向力的计算式中的值由的条件下得来的。求比值取e值查阅机械设计手册可得左轴承值，右轴承值当量动载荷：根据机械设计可知轴承的载荷系数范围，可取 首先近似Y=2.3，可得到：假定轴承在基本额定动载荷的情况下，每天工作8小时，预期寿命Lh=15000h，调心滚子轴承22236（左），调心滚子轴承22228（右）： 表3-4 轴承参数表轴承代号内径dmm外径Dmm宽度Bmm222281402506822236CC/W3318032086基本额定载荷Cr/KN油润滑极限转速/r.min-1计算数据e计算数据Y147814000.292.3101013000.252.73.5.4二号传动轴轴承设计计算根据实际参数要求选用调心滚子轴承,分别计算轴承轴向和径向载荷和 ，根据受力分析可知，两斜齿轮的轴向受力为零，所以只对圆周力Fte和径向力Fre进行计算。由斜齿轮的受力分析结果，对各个受力进行计算：通过进行受力分析，可以得到：轴承的轴向力计算其中 Y是FaFre的初选值求比值取e值查阅机械设计手册可得，左右轴承的值分别为 轴承的载荷系数范围为 取 则一号端使用二号段使用假定轴承在基本额定动载荷的情况下，每天工作8小时，预期寿命调心滚子轴承22228（左），调心滚子轴承22236（右）表3-6 轴承参数表轴承代号内径dmm外径Dmm宽度Bmm2233819040013223064320480121基本额定载荷Cr/KN油润滑极限转速/r.min-1计算数据e计算数据Y113908500.361.813805000.263.83.6传动装置结构设计简图图3-8传动装置结构简图第4章 主要零件的强度校核4.1 一号传动轴强度校核4.1.1轴的校核计算方法的选择对轴的强度进行核算，先对轴受力情况和分布情况再进行许用应力的选取，最后进行强度公式校核。只承受扭矩的传动轴直接用扭转强度校核公式计算；对于心轴，直接使用弯曲强度校核公式计算；转轴，使用弯扭合成强度校核公式。在一些特殊的情况下需要利用疲劳强度校核公式精确校核。本次毕业设计中对轴强度的核算，利用的弯扭合成强度条件的方法。4.1.2轴强度校核1.轴的受力分析为了使各传动轴的承受能力得到保障，所以在进行传动装置设计的时候，采用了很多的约束条件。在实际工程中，在满足支撑的前提下再加一个约束力，这样可大大减少梁的应力和弯曲变形，超静定梁的应用就能实现这一结果。在本设计的传动装置中，就使用了相似的超静定结构支撑手段，我们假设：轴的各轴段的弯曲刚度相同。2.超静定结构计算由人字齿轮的受力分析结果：两个斜齿轮轴向受力为零，只需对圆周力Ft及径向力Fr进行计算。解除的支撑力Fvc在B点的挠度为根据平衡约束可知则处于水平状态的齿轮上的Ft和飞轮F在B点的挠度为wbh1解除的支撑力Fhc在B点的挠度为wbh2根据平衡约束wb=0可知则3.轴的强度校核A B点所受到的支撑反力可以由对A点的求矩获得：进行垂直面的支撑反力计算A B点的支撑反力为：b 进行危险截面的弯矩计算，并完成弯矩绘制进行垂直面的弯矩计算计算人字齿轮中心受到的弯矩值对B点受到的弯矩进行计算计算飞轮处所受到的弯矩进行水平面上的弯矩计算计算人字齿轮中心所受到的弯矩计算B点所受到的弯矩计算飞轮处所受到的弯矩计算绘制的弯矩图如4-1所示：图4-1弯矩图C 计算合成弯矩合成弯矩图图4-2合成弯矩图d 计算危险截面当量弯矩e 计算危险截面处的轴的直径故符合条件，原设计尺寸合理。注明：以上公式来源机械设计手册第3版. 中国机械工程,机械设计基础.4.2传动轴齿轮强度校核4.2.1齿轮强度校核计算方法的选择假如设计中的齿轮传动形式使用开式软齿轮传动，对于其齿轮结构的相关设计可通过齿根弯曲疲劳强度公式来给出设计值；倘若以闭式软齿轮为传动设计方案，通常情况下软齿面的接触强度都不是很高，因此在开展结构设计计算时，首选齿面接触强度公式，第一步是尺寸大小的确认，完成后，再利用齿根弯曲疲劳强度公式进行核算，有利于提升工艺性。4.2.2一级传动轴齿轮齿面接触强度和制造精度校核取标准齿轮的区域系数为取螺旋角系数为1、对齿面接触强度进行验算所以，该齿轮安全。2、对齿轮的圆周速度进行验算所以选取的6级制造精度与计算要求相符。4.2.3 二级传动轴齿轮齿面接触强度和制造精度校核1.验算齿面接触强度.该齿轮是安全的。2.齿轮的圆周速度因此选8级制造精度符合计算要求总 结剪板机作为板材加工中使用最为普遍的剪切板材装备，在进行此次剪板机传动系统设计时，查阅了大量相关传动设计资料，最后确定的方案是使用二级齿轮传动减速器和曲轴，并借鉴相关剪板机的设计标准，对与设计相关的各个要件都进行了合理的选择并做出了科学的说明。并且对有关关重零件进行了强度核算，在计算得到相关设计数据后，以CAD软件作为制图工具，进行了系统总装配图及关重部件的图样绘制。通过开展剪板机设计，加深了对其装配、传动实现的认识，也对系统内各部件间的相关联系更为了解。由被剪板材的厚度来计算得出所要求的剪切力，从而结合现有设计经验，完成对电动机相关参数的合理选型。并以选取到的电动机的功率参数为基础，完成对轴相关参数的计算，最后完成轴零件尺寸的确认。各个分系统部件设计结束后，综合系统的实际工作需求及系统结构布局，完成关联尺寸的确认。通过在本次设计中，长时间运用CAD进行绘制各种图形，进行装配图和零件图的绘制，操作更为流场。参考文献1吴国银,汤文成.液压同步剪板机传动结构的创新设计J.机床与液压. 2013.11(04):11-13.2马冰,庄峰,徐向歧,等.滚切式剪板机剪切过程有限元分析J.锻压装备与制造技术. 2013.7(05):66-68.3王勇,张国防,乔红娇,等.剪板机动态仿真方法研究J.新型工业化. 2013.3(06):7-13.4李伯全,许军成,史伟超,等.剪板机刀具变形量调节装置设计与有限元分析J.机电工程. 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