毕业论文 毕业设计 专用精压机机组设计

专用精压机机组设计毕业论文姓 名: 黄广坛系 （部）： 机械工程系班 级:09 机械制造与自动化（1）班 学 号: 090402131指 导 老 师: 何秋梅I目 录目录 I第一章 绪论 11.1 专用精压机总体介绍 .11.2 上料机器人 .21.3 精压机 .2第二章 专用精压机机构的结构分析 72.1 专用精压机主体单元机构示意图的绘制 .72.2 专用精压机主体单元机构自由度分析计算 .8第三章 机械动力与传动系统设计 103.1 设计数据及设计内容 .103.2 电动机类型选择 .103.3 电动机额定功率的选择 .103.4 电动机额定转速的选择 .113.5 传送装置的总传动比及分配 .11第四章 带传动和链传动 134.1 引言 134.2 带传动设计与分析 134.3 链传动设计与分析 20第五章 精压机齿轮传动系统设计 255.1 引言 .255.1 精压机圆柱齿轮减速器中的齿轮传动设计 .255.2 开式齿轮设计 285.3 精压机圆锥齿轮传动设计 .315.4 链板输送机中的蜗杆传动设计 33第六章 机械联接 366.1 引言 366.2 大带轮与减速器高速轴的键联接设计与计算 .366.3 连杆盖与连杆体之间的螺纹联接 .37第七章 轴系零部件设计与分析 387.1 精压机主机所用的减速器高速轴轴系零部件的设计与分析 .387.2 高速轴上的滚动轴承校核计算 .447.3 曲轴连杆处滑动轴承校核计算 .45第八章 冲压机构的分析与设计 468.1 原始数据和设计要求 .468.2 设计内容 .468.3 设计方法与步骤 .46第九章 送料凸轮机构的分析与设计 479.1 设计要求 479.2 设计过程 .47设计总结 49致谢 50参考文献 511第一章 绪论1.1 专用精压机总体介绍本论文介绍的专用精压机机组用于薄壁铝合金制件的静压深冲生产，它的功能是将薄壁铝板冲压成为深筒形。薄壁铝板是坯料，深筒形铝筒是成品。薄壁铝板捆扎成一定高度，由其他车间运至静压机机组一侧，等待冲压。精压机机组由三个机械单元组成：其一为上料机器人；其二为精压机，是机组的主单元；其三为链式运输机。三个单元的布置如图 1.1 所示：图 1.1 精压机总体布置图1专用精压机机组的设计要求与原始数据（1） 冲压执行构件具有快速接近工件、等速下行拉延和快速返回的运动特性。（2） 精压成形制品生产率约每分钟 50 件（3） 上模移动总行程为 280mm，其拉延行程置于总行程的中部，约 100mm（4） 行程速比系数（冲头回收行程平均速度与冲头下冲平均速度之比）K1.3。（5） 冲头压力为 60KN。（6） 送料机构的送料推板的推力为 30N，推送距离为 150mm，推送时间为 0.5s；顶料机构的顶杆推力为 10N，顶送距离为 80mm，顶料时间为 0.3s。以上推力已考虑了自重。（7） 机器运转不均匀系数 为 0.05。（8） 板链式输送机运行速度为 0.32m/s，输送物品最大质量为 20kg/m2。2精压机机组的工艺动作（1） 先由上料机器人将捆扎好的薄铝板坯料放到精压机主单元工作平台的料槽中。（2） 由精压机的送料机构将料槽中的薄铝板坯料推送到精压机的下模待冲压位置。（3） 精压机的送料机构回缩以后，其冲压机构的上模（冲头）开始冲压薄铝板，使之链式输送机 精压机主体上料机器人铝板原料2成形。（4） 冲压成形后，由精压机的顶料机构将成品顶出模腔。（5） 精压机的送料机构又开始推送薄铝板坯料，同时将已冲压好的成品推送到精压机的工作平台的斜槽，再由斜槽滑向链式运输机。（6） 由链式输送机再将成品运至指定地点。3精压机主单元运动传递路线精压机主单元的运动传递路线如图 1.2 所示。图 1.2 精压机主单元的运动传递路线1.2 上料机器人上料机器人及其组成如图 1.3 所示。上料机器人由机座、大转臂机构、小转臂机构、螺旋提升机构、抓去机构组成。图 1.3 上料机器人1.3 精压机精压机是专用精压机机组的主体单元。精压机及其组成如图 1.4、图 1.5 和图 1.6 所示，精压机由传动系统、冲压机构送料机构、顶料机构、机架组成。电动机 带传动顶料机构（圆柱凸轮机构）单级圆柱齿轮减速器开式圆柱齿轮传动冲压机构（连杆机构）送料机构（凸轮机构） 链传动锥齿轮机构3图 1.4 精压主体 图 1.5 精压机的构成图 1.6 精压机的组成（1）传动系统传动系统及其组成如图 1.7 和 1.8 所示。它由电动机及 V 带传动、一级斜齿圆柱齿轮传动、一级开式直齿圆柱齿轮传动（大齿轮兼作飞轮，图中未画出）及一级开式直齿圆锥齿轮传动四部分组成。电动机带动 V 带传动机构， V 带传动通过一级斜齿圆柱齿轮传动将动力分别传给一对开式直齿圆柱齿轮和一对开式直齿圆锥齿轮传动。开式直齿圆柱齿轮传动将动力传给冲压机构，开式直齿圆锥齿轮传动将动力传给一根立轴，立轴上装有凸轮与小链轮，分别为送料传动系统顶料机构机架送料机构冲压机构4机构和顶料机构提供动力。1.电动机及 V 带传动 2.锥齿轮传动 3.斜齿圆柱齿轮传动 4.直齿轮圆柱齿轮传动 图 1.7 传动系统 图 1.8 传动系统的组成（2）冲压机构冲压机构及其组成如图 1.9 所示。冲压机构是一个曲柄滑块机构，曲轴 6 是曲柄，连杆由连杆盖 4、连杆体 12 及连接它们的双头螺柱及螺母 11 构成，连杆通过下端的是球形头与滑块 13 相连，滑块的下端装有上模 14；曲柄滑块机构的动力由齿轮 8 传入。螺钉 2的作用是将轴承 1 固定在机架上；轴瓦 3 的作用是支承曲轴 6；轴端挡圈 9 的作用是齿轮8 进行轴向固定；油嘴 5 的作用是加润滑油润滑轴承。1.滑动轴承座；2.螺钉；3.轴瓦；4.连杆盖；5.油嘴；6.曲轴；7.键；8.齿轮（兼作飞轮） ；9.轴端档图； 10.螺钉；11.双头螺柱及螺母；12.连杆体；13.滑块；14.上模图 1.9 冲压机构的组成（3）送料机构5送料机构如图 1.10 所示。送料机构是一个凸轮机构（凸轮 5、直动滚子推杆 2） 。立轴 6 带动凸轮 5 转动，凸轮 5 推动推杆 2，推杆 2 推动横梁组件 1，横梁组件 1 上装有推料板 7 及导向杆 9。导向杆 9 的作用是防止推料板 7 产生偏移。两个弹簧 4 的作用是让直动滚子推杆 2 与凸轮 5 保持接触，使推料板 7 能连续往复运动，完成推送坯料的动作。两个华东支承 3 固定在机架上，分别支承着直动滚子推杆 2 和导向杆 9。1.横梁组件；2.推杆；3.滑动支承；4.弹簧；5.凸轮；6.立轴；7.推料板；8 滑动架；9.导向杆图 1.10 送料机构（4）顶料机构顶料机构如图 1.11 所示。顶料机构由一个链传动机构与圆柱凸轮机构组合而成。小链轮 5 装在立轴 1 上，小链轮 5 通过链条 6 带动大链轮 4，大链轮与一圆柱凸轮组合为一体，由此带动圆柱凸轮转动，圆柱凸轮推动直动滚子推杆 2，使其进行上、下往复运动，完成顶料的动作。滑动支承 3 固定在机架上，它的作用是支承直动滚子推杆 21.立轴；2.推杆；3.滑动支承；4.大链轮图柱凸轮组合；5.小链轮；6.料条6图 1.11 顶料机构1 链式输送机链式输送机及其组成如图 1.12 所示。图 1.12 链式输送机7第二章 专用精压机机构的结构分析专用精压机的各机构中应用了许多运动副，如下图所示。图 2.1 专用精压机主机中的低副图 2.2 专业精压机主机中的高副2.1 专用精压机主体单元机构示意图的绘制专用精压机主体单元由冲压机构，送料机构、顶料机构、传动系统组成。传送系统由电动机、V 带传动、单极圆柱齿轮减速机、一级开式齿轮传动（兼作飞轮）组成；冲压机构由曲柄滑块机构组成；送料机构为一凸轮机构；顶料机构由链传动与凸轮机8构组成。为了表达各个机构之间的运动的传递情况和构造特征，可绘制其机构示意图。专用精压机主体单元是一个复杂的机械系统，各机构又呈空间配置，难以选出对各个机构都合适的视图平面，但应能使主要机构表达充分、清楚。专用精压机主体单元机构示意图如图 2.3 所示。1-电动机；2-V 带传动；3-减速器；4-齿轮传动（大齿轮兼作飞轮） ；5-曲轴；6-连杆；7-上模冲头；8-顶料杆；9 顶料凸轮；10-传动链；11-推料板；12-凸轮直动推杆13-盘形凸轮；14 立轴；15-圆锥齿轮传动图 2.3 精压机主体单元机构示意图2.2 专用精压机主体单元机构自由度分析计算为了简单地说明问题，下面仅取传动机构和冲压机构这部分进行自由度计算，如图2.4 所示。有三处属于转动副重复，A、B、C 转动副重复，只计算一个；F、G 转动副重复，只计算一个；I、K 转动副重复，只计算一个。无局部自由度，无复合铰链。至此，该机构共有 6 个运动机构，7 个低副（在 A、F、I、J、L、N 处均为转动副，M处为移动副） ，3 个高副，故根据机构自由度计算公式可以求得机构的自由度为F=3n-2p1-ph=3 6-2 7-3=1该机构有一个原动件，原动件的数目等于自由度，故该机构有确定运动。9图 2.4 传动机构和冲压机构10第三章 机械动力与传动系统设计3.1 设计数据及设计内容设计数据包括：精压成形制品生产率约 50 件/min 。上模冲头移动总行程为 280 mm，其拉延行程置于总行程的中下部，值 s 为 100 mm 。冲头压力 F=60 kN 。设计内容包括：选择电动机类型、功率、转速，计算传送装置的运动参数和动力参数等。3.2 电动机类型选择本案例属小型压力机，对动力无特殊要求。按工作要求和工作条件，并考虑经济性和可维护性，选用一般用途的 Y 系列三相异步电动机（IP44 ） 。3.3 电动机额定功率的选择精压机连续工作，所选电动机的额定功率稍大于所需电动机的输出功率即可。（1）工作机所需要功率 Pw 的计算按工作循环的总能量与工作循环的时间计算总能量来选择电动机，由题意知生产率约50 件/min，则每秒生产：50/60=0.83 件 。整个冲压工作循环时间为 t=（ 1/0.83）s =1.2 s 。可以认为，工作循环的总能量主要集中在冲压装置，冲压过程的能量又主要集中在拉延行程，所以工作循环的平均能量：A=Fs=60 000 100 0.001 J =6000 J因此 =Fv/1000=FS/（1000t）=6000/（1000 1.2）kW = 5 kWwP（2）电动机额定功率的选择从电动机至滑块，主传送系统示意图如图 3.1 所示。图 3.1 主传动系统示意图11其效率按串联计算，可得3hdkcbc2gzv 7.09.47.09.5分别为传送过程中带传动、滚动轴承、闭式齿轮、开式齿hd kc b gz v 、轮、曲轴与机架，曲轴与连杆、连杆与滑块的滑动轴承的传送效率。可得 kWP49.67.05wd考虑推、送料机构需要加上 10%，则负载平均功率为 7.1 kW 。参照资料，选取标准值： k.ed3.4 电动机额定转速的选择生产率约 50 件/min，则工作机最后的转速，查表参数，可估算电动机额定转速的范围：精压机工作转速一般，故采用同步转速为 1500 r/min 的电动机。有表可查得：同步转速为 1500 r/min、额定功率为 7.5 kW 时，电动机型号为 Y132M-4，额定转速 。min/r140n3.5 传送装置的总传动比及分配（1）计算总传送比（2）传送比分配为了使传送系统外形尺寸大小、结构紧凑，采用较多的传送级数和每级传送比较小的方式。曲轴刚性大，转速也不低，拟安排曲轴上的大齿轮兼作了飞轮轴。基于上述考虑，从电动机至曲轴，安排了 V 带传动、闭式齿轮传送和开式齿轮传送三级传送，按表推荐的值，取 V 带传动的传送比为 ，取闭式齿轮传送的传送比为 ，则开式齿轮传5.2iv3ibc动的传送比为（3）计算传动装置的运动参数和动力参数轴（电动机轴） ， 则r/min140n,kW5.7IP1vwbck =9n(i)n (24)36()507r/i z1win/=40/528. (r/min)zkcvb8.i347.595 =049. (Nm)1PT 12轴（减速器高速轴）轴（减速器低速轴）轴（曲轴） mNnPT rri kWIVIVckIIV 67.125037.6950in/50i/)84/12(/ 3.9 gz P7.5 09=.125(kW)v /in14/6 r/min .98.3(N)T P7.125 0.97=6.4(k)gzbc 684950 =32 mn.T 0. (N)1. 13第四章 带传动和链传动4.1 引言带传动和链传动是一种较为常用的、低成本的传动装置。它们都是通过挠性传动件，在两个或多个传动轮之间传递运动和动力。它们具有许多优点，如何在具有较大中心距的两轴间传递运动和动力而不必担心机构过于笨重；设计人员在布置电动机的时，无需精确固定电动机的空间位置便可以非常自由地选择合适的安装位置。在精压机的主传动系统设计中，考虑到带传动属于摩擦传动，传递的力矩不能太大，再加上它传动平稳，能缓冲减压，对机器有过载保护作用，因而把传动放在高速级。精压机的顶料机构对运动的平稳性和精确性要求不高，因此可采用链传动。具体位置如图 4.1所示。图 4.14.2 带传动设计与分析一. 主要失效形式和设计准则V 带传动的主要失效形式是打滑和疲劳断裂。因此， V 带传动的设计准则是保证带传动在不打滑的前提下具有一定的疲劳寿命。二. 设计数据及设计内容设计的原始数据包含：需要传递的功率 P，转速 n1、n2（或传动比 i）及工作条件。设计内容包括：选择带的型号，确定长度 L、根数 Z、传动中心距 a、带轮基准直径及结构尺寸等。带传动链传动14三设计说明精压机中的 V 带传动载荷变动较大，采用一班制工作。在第 3 章中，确定使用 Y 系列异步电动机，传动功率 P=7.5kW,主动带轮转速 n1=1 440 r/min，传动比为 i=2.5。1.确定设计功率 PcPc=KA P由表 4-1 查得 KA=1.2，故Pc = KA P = 1.2 7.5 = kW = 9 kW【说明】所用的计算公式、图表源自 GB/T13575.1-92。KA 为工作情况系数，是考虑载荷性质和动力机工作情况对带传动能力的影响而引进的大于 1 的可靠系数，其选取详见表 4.1。在本实例中，根据载荷变动比较大，一班制工作，Y 系列异步电动机的要求，选择 KA=1.2。表 4-1 工作情况系数 KA原动机I 类 II 类一天工作时间/h工作机10 1016 16 10 1016 16载荷平稳液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（5kW ）；离心式压缩机；轻型运输机1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3载荷变动较小带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（7.5kW ）；发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4载荷变动较大螺旋式运输机；斗式提升机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和土木机械；纺织机械1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机，棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8注：软启动类动力机为工作较平稳的动力机，如普通笼型交流电动机、同步电动机。并激直流电动机。硬启动类动力机为工作震动较大的动力机，如各种非普通笼型交流电动机、复激或串激直流电动机，单缸发动机，转速小于 600 r p m 的内燃机等。2. 确定 V 带的型号考虑到带传动是整个机构中的易损坏环节，其故障将影响整个机构，而且相对于整个机构而言，带传动的成本微不足道，所以本实例中选用承载能力更高的窄 V 带。根据 Pc=9kW 几 n1=1 440 r/min，查表 2-4 确定选用 SPZ 型的窄 V 带。【说明】（1）表 4-2 为普通 V 带型号选择图。根据 P=Fv 可知，转速一定时，功率越大，带中拉力越大，所需选择的带型就越大；功率一定时，转速越大，带中拉力越小，所需选择的15带型越小。表 4-2 单根普通 V 带的基本额定功率 P0(1=2=180，特定长度，载荷平稳) 单位： kW小带轮转速 min型号小带轮基准直径/mm 200 400 730 800 980 1200 1460 1600 1800 2000 2400 280020 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.04 0.0425 0.03 0.03 0.03 0.04 0.05 0.05 0.05 0.06 0.0728 0.03 0.04 0.04 0.05 0.05 0.06 0.06 0.07 0.0831.5 0.03 0.04 0.04 0.05 0.06 0.06 0.07 0.07 0.09 0.1035.5 0.04 0.05 0.05 0.06 0.06 0.07 0.07 0.08 0.09 0.1140 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.1445 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.11 0.11 0.12 0.14 0.16Y50 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.11 0.12 0.13 0.14 0.16 0.1850 0.06 0.09 0.10 0.12 0.14 0.16 0.17 0.18 0.20 0.22 0.2656 0.06 0.11 0.12 0.14 0.17 0.19 0.20 0.22 0.25 0.30 0.3363 0.08 0.13 0.15 0.18 0.22 0.25 0.28 0.30 0.32 0.37 0.4171 0.09 0.17 0.20 0.23 0.27 0.31 0.33 0.36 0.39 0.46 0.5080 0.14 0.20 0.22 0.26 0.30 0.36 0.39 0.41 0.44 0.50 0.56Z90 0.14 0.22 0.24 0.28 0.33 0.37 0.40 0.44 0.48 0.54 0.6075 0.16 0.27 0.42 0.45 0.52 0.60 0.68 0.73 0.78 0.84 0.92 1.0080 0.18 0.31 0.49 0.52 0.61 0.71 0.81 0.87 0.94 1.01 1.12 1.2290 0.22 0.39 0.63 0.68 0.79 0.93 1.07 1.15 1.24 1.34 1.50 1.64100 0.26 0.47 0.77 0.83 0.97 1.14 1.32 1.42 1.54 1.66 1.87 2.05112 0.31 0.56 0.93 1.00 1.18 1.39 1.62 1.74 1.89 2.04 2.30 2.51125 0.37 0.67 1.11 1.19 1.40 1.66 1.93 2.07 2.25 2.44 2.74 2.98140 0.43 0.78 1.31 1.41 1.66 1.96 2.29 2.45 2.66 2.87 3.22 3.48A160 0.51 0.94 1.56 1.69 2.00 2.36 2.74 2.94 3.17 3.42 3.80 4.06125 0.48 0.84 1.34 1.44 1.67 1.93 2.20 2.33 2.50 2.64 2.85 2.96140 0.59 1.05 1.69 1.82 2.13 2.47 2.83 3.00 3.23 3.42 3.70 3.85160 0.74 1.32 2.16 2.32 2.72 3.17 3.64 3.86 4.15 4.40 4.75 4.89180 0.88 1.59 2.61 2.81 3.30 3.85 4.41 4.68 5.02 5.30 5.67 5.76200 1.02 1.85 3.06 3.30 3.86 4.50 5.15 5.46 5.83 6.13 6.47 6.43224 1.19 2.17 3.59 3.86 4.50 5.26 5.99 6.33 6.73 7.02 7.25 6.95250 1.37 2.50 4.14 4.46 5.22 6.04 6.85 7.20 7.63 7.78 7.89 7.14B280 1.58 2.89 4.77 5.13 5.93 6.90 7.78 8.13 8.46 8.60 8.22 6.80200 1.39 2.41 3.80 4.07 4.66 5.29 5.86 6.07 6.28 6.34 6.02 5.01224 1.70 2.99 4.78 5.12 5.89 6.71 7.47 7.75 8.00 8.06 7.57 6.08250 2.03 3.62 5.82 6.23 7.18 8.21 9.06 9.38 9.63 9.62 8.75 6.56280 2.42 4.32 6.99 7.52 8.65 9.81 10.47 11.06 11.22 11.04 9.50 6.13315 2.86 5.14 8.34 8.92 10.23 11.53 12.48 12.72 12.67 12.14 9.43 4.16C355 3.36 6.05 9.79 10.46 11.92 13.31 14.12 14.19 13.73 12.59 7.98 16（2）当工况位于两种型号分界线附近时，可分别选择这两种型号进行计算，择优选择。若选用截面较小的型号，则根数较多，传动尺寸相同时可获得较小的弯曲应力，带的寿命较长；选截面较大的型号时，带轮尺寸、传动中心值会有所增加，带根数则较少。（3）如果小带轮直径选太大，则带传动结构尺寸不紧凑；选太小则带承受的弯曲应力过大。弯曲应力是引起疲劳损坏的重要因素，所以必须按推荐的数据选取。3. 确定带轮基准直径 dd1、dd2（1）确定小带轮的基准直径 dd1根据表 4-2 选取 dd1=125mm （2）验算带速 v106nVd)/(42.925sm5 m/sv25 m/s 带速合适 根据表 4-2 选取 dd2=315mm 4.确定带的基准长度 Ld 和实际中心距 a （1) 初取中心距 ： 0.7（d d1+ dd2）a 02（d d1+ dd2）得 308880， 根据精压机的总体布局情况 初选 =800 mm（2）确定带的基准长度; Ld0表 4-3 普通 V 带的基准长度系列及长度系数长度系数基准长度mm Y Z A B C D E200 0.81224 0.82250 0.84280 0.87315 0.87355 0.89400 0.96 0.87450 1.00 0.89500 1.02 0.912d 2 1d 0d 1 20()L=2()4a23580530.4m817560 0.94630 0.96 0.81710 0.99 0.82800 1.00 0.85900 1.03 0.87 0.811000 1.06 0.89 0.841120 1.08 0.91 0.861250 1.11 0.93 0.881400 1.14 0.96 0.901600 1.16 0.99 0.92 0.831800 1.18 1.01 0.95 0.862000 1.03 0.98 0.882240 1.06 1.00 0.912500 1.09 1.03 0.932800 1.11 1.05 0.95 0.833150 1.13 1.07 0.97 0.863550 1.17 1.09 0.99 0.894000 1.19 1.13 1.02 0.914500 1.15 1.04 0.93 0.905000 1.18 1.07 0.96 0.925600 1.09 0.98 0.956300 1.12 1.00 0.977100 1.15 1.03 1.008000 1.18 1.06 1.029000 1.21 1.08 1.0510 000 1.23 1.11 1.0711 200 1.14 1.1012 500 1.17 1.1214 000 1.20 1.1516 000 1.22 1.18查表 4-3 取 Ld = 2240 mm4.计算实际中心距 a mLad768243.005.校验小带轮包角 181208.653.57121ad6.计算 V 带的根数 zLCKP0根据 dd1= 125mm ，n=1440r/min，查表 4-2，用内插法得 P0=3.24KW由查表 4-4 查得；31042.bK表 4-4 单根普通 V 带 i1 时额定功率的增量 P0 单位：kW小带轮转速 min型号传动比200 400 730 800 980 1200 1460 1600 1800 2000 2400 28001.191.24 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.011.251.34 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.011.351.51 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.021.521.99 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02Y2 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 0.021.191.24 0.00 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.031.251.34 0.00 0.00 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.031.351.51 0.00 0.00 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.041.521.99 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.04 0.04Z2 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 0.04 0.04 0.04 0.041.191.24 0.01 0.03 0.05 0.05 0.06 0.08 0.09 0.11 0.12 0.13 0.16 0.191.251.34 0.02 0.03 0.06 0.06 0.07 0.10 0.11 0.13 0.14 0.16 0.19 0.231.351.51 0.02 0.04 0.07 0.08 0.08 0.11 0.13 0.15 0.17 0.19 0.23 0.261.521.99 0.02 0.04 0.08 0.09 0.10 0.13 0.15 0.17 0.19 0.22 0.26 0.30A2 0.03 0.05 0.09 0.10 0.11 0.15 0.17 0.19 0.21 0.24 0.29 0.341.191.24 0.04 0.07 0.12 0.14 0.17 0.21 0.25 0.28 0.32 0.35 0.42 0.491.251.34 0.04 0.08 0.15 0.17 0.20 0.25 0.31 0.34 0.38 0.42 0.51 0.591.351.51 0.05 0.10 0.17 0.20 0.23 0.30 0.36 0.39 0.44 0.49 0.59 0.691.521.99 0.06 0.11 0.20 0.23 0.26 0.34 0.40 0.45 0.51 0.56 0.68 0.79B2 0.06 0.13 0.22 0.25 0.30 0.38 0.46 0.51 0.57 0.63 0.76 0.891.191.24 0.10 0.20 0.34 0.39 0.47 0.59 0.71 0.78 0.88 0.98 1.18 1.371.251.34 0.12 0.23 0.41 0.47 0.56 0.70 0.85 0.94 1.06 1.17 1.41 1.641.351.51 0.14 0.27 0.48 0.55 0.65 0.82 0.99 1.10 1.23 1.37 1.65 1.921.521.99 0.16 0.31 0.55 0.63 0.74 0.94 1.14 1.25 1.41 1.57 1.88 2.19C2 0.18 0.35 0.62 0.71 0.83 1.06 1.27 1.41 1.59 1.76 2.12 2.4719根据传动比 i=2.5，查表 4-4 得 Ki=1.1199 则kWnKPib219.0 19.4012.)(3 （1） 、确定包角系数 Ka本实例 a1 = ，由表 4-5 可得；08.65956.051.2)(2. 18/2.61/ aK表 4-5 包角系数 K包角 70 80 90 100 110 120 130 1400.56 0.62 0.68 0.73 0.78 0.82 0.86 0.89包角 150 160 170 180 190 200 210 2200.92 0.95 0.96 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20（2） 、确定带长系数 KL由表可得 SPZ 型号 V 带的计算系数C1 = 0.2473 ，C2 = 0.1870 ，当 Ld = 2240mm 时，046.12473.087.01CLd得带根数:)(5.2.96.1.2根Z取 z=3 根 【说明】带的根数 Z 越多，各根带的带长、带的弹性和带轮轮尺寸形状间的误差越大，受力越不均匀，因而产生的带的附加载荷越大，所以 Z 不宜过大，一般 Z 小于或等于 7。当 Z 过大时，应改选带轮基准直径或改选带型，重新计算。7、确定初拉力 F0215.qvKavPC式中：Pc 为计算功率（kW） ；v 为带的根数；q 为单位长度的质量（kg/m ） 。对 SPZ 型 V 带，由表可查得 q = 0.07 kg/m。则： NF 08.2594.907196.05234.50 【说明】F0 为初拉力。初拉力的大小是保证带传动正常的重要因素。初拉力过小，则摩擦力小，20容易发生打滑；初拉力过大，则带寿命低，轴和轴承承受的压力大。所计算的初拉力既能发挥带的传动能力，又能保证有较长的寿命。8、计算带轮所受的压力 Q2sin10aZF式中：Z 为带的根数；F0 为初拉力（N)；a1 为小带轮的包角。则：NQ57.1382.65sin08.3290【说明】 带轮轴所受的压力将作为后续轴和轴承设计的依据。按照上面的设计方法可以用 Pro/ENGINEER 设计出下面的三维图型小带轮 大带轮皮带 皮带带轮装配图214.3 链传动设计与分析一、设计要求:一般设计链传动时的已知条件为：传动的用途和工作情况，原动机的类型，需要传递的功率，主动轮的转速，传动比以及外廓安装尺寸等。设计计算一般包括：确定滚子链的型号、链节距、链节数，选择链轮的齿数、材料、结构、绘制链轮工作图并确定传动的中心距。在精压机机组中，套筒滚子链传动用于顶出机构的传动系统中，由减速机低速轴通过一对锥齿轮把动力传给一根立轴，立轴上安装小链轮，其转速为 n1=90 r/min，大链轮与顶出凸轮做成一体，转速 n2=45r/min，大链轮所需传递的功率 p=0.5kw，考虑润滑不良，按2kw 计算。载荷变动较大，一班制工作，Y 系列异步电动机驱动，链传动中心距不应小于1000mm，要求中心距可调整。二、 设计内容选择链的型号、确定长度 L、传动中心距 a、链轮基准直径及结构尺寸等三、 设计步骤、结果及说明1. 选择链轮齿数估算链轮 v 在 0.6 到 3m/s 之间，由此选小齿轮 Z1= 17。链传动比：i = n1 /n2 = 90/45 =2。大齿轮齿数 Z2 = iZ1 = 17*2 = 34，Z2 小于 20。【说明】（1）在选 z1 时，小链轮齿数需要根据链轮的线速度 v 选取。所以，先要估计一个线速度链速 v。若计算结果与估计相同则计算通过，否则需要重算。（2）一般来说，v=0.6 到 3m/s 之间时，z1 在 17 到 20 之间；v 在 3 到 8m/s 之间时，z1 在 21 带 24 之间；当 v 在 8 到 25m/s 之间时，z1 在 25 到 34 之间；当 v 大于 25m/s 时，z1 大于或等于 35。考虑到均匀磨损的问题，链轮齿数最好选用质数。（3）选较少的链轮齿数 z1 可减小外廓尺寸。但齿数过少，将会导致传动的不均匀性和动载荷增大；链条进入和退出嗤合时，链节间的相对转角增大，铰链磨损加剧；链传动的圆周力也将增大，从而加速了链条和链轮的损坏。由于本实例的链传动功率很小，对传动的要求也很低，所以在此取较少的齿数。（4）增加小链齿轮数对传动有利，但链轮的齿数不宜过大，否则，除增大了传动的尺寸和质量外；还会因链条节距的伸长而发生脱链，导致降低寿命。国家标准规定链轮的最大齿数小于 20。2. 计算功率 Pc由表 4.1，根据“载荷变动较大，电动机驱动”的要求差得工作情况系数 KA=1.3。由式（4-38 ）得Pc = KA *P=1.3 2 kW =2.6 kW3. 初定中心距 a0，取定链节数(1) 初定中心距a0 = ( 30 50 ) p去中间值：a0 = 40P。（2）取定链节数22链节数 Lp 可根据几何关系求出：L p = + a0202121)(apzz故 L p = pp 4732472取 Lp = 106 节（取偶数） 。【说明】 中心距的大小对传动有很大影响。中心距小时，链节数少，链速一定时，单位时间内每一链节的应力变化次数和屈伸次数增多，因此，链的疲劳和磨损增加。中心距大时，链节数增多，吸振能力高，使用寿命长。但中心距 a 太大时，有会发生链的颤抖现象，使运动的平稳性降低。设计时如无结构上的特殊要求，一般可初定中心距 a0 = (3050) p，最大中心距可取 a = 80 p. 链节数通常取偶数。只有这样，链条连成环形时，才正好使外链板与内链板相连接。而当链节数为基数时，必须用 带有弯板的过渡链节进行连接。弯板在链条受拉时要受附加弯矩作用，强度比普通链板降低 20%左右，故设计时应尽量避免奇数链节的链条。4. 确定链节距 p 1.计算链传动所需额定功率 P0 此实例中，链速不高，假设链板疲劳破坏：Kz = = 0.89.08.19/z 由 = 106, = 。pLLK2.1/166.0 有表 4.16 选单排链， = 1.0 。p由式（4.39）得kWkWKPLZC 86.20.189.0620 【说明】（1）链速不高时，链传动的承载能力取决于链板的疲劳强度。随着链轮转速的增高，。链传动的运动不均匀性增大，传动能力取决于滚子河套筒的冲击疲劳强度，由于本论文中的链速不高，故假设链板疲劳破坏。（2）选择滚子链型号n1 = 90 r/min， P0 = 2.86 时，由图 4.23 选择滚子型号为 16A，且可得原估计链工作在功率曲线左侧（链板疲劳破坏）为正确。5.确定链长 L 和中心距 a由表 4.10 查得型号为 16A 的滚子链，链节距 p = 25.4mm。所以，链长 L = 。mP4.269.5106链传动的理论中心距 a 可根据几何关系求出： 212121 84zzLzp23故ma 30.1227348170623417064.25 符合设计要求。取中心距减小量a = （0.0020.004 ）a故a = （0.0020.004） 1020.03 mm = 2.044.08 mm实际安装中心距 = a a = 1020.03 (2.044.08) mm = (1018.261016.22) mm取= 1018 mm【说明】 一般的链传动设计中，为了保证链条松边有一个合适的安装垂度，实际中心距应比理论中心距小一些。计算中心距减小量 a 的式（4.43）为经验公式。 在本实例中，由于链轮转速较低，传力不大，加上结构的限制，所以采用特殊额布置方法（链轮平面水平布置） ，为防止脱链，链条应尽拉紧些。5.验算链速 v（4.44）601pzn故smsv/65.0/4.2579与原假设 v = 0.63 相符。sm/6.验算小链轮孔直径 kd根据齿数 17、节距为 25.4 mm，由表 4.12 查得小链轮孔许用最大直径 = 74 maxkdmm，大于立轴的轴径 D = 50 mm，故合适。8 链传动的呀轴力 F（4.45）eFPK式中：Fe 为链传递的有效圆周力， 为压轴力系数，对于水平传动 ，对15.FPK于垂直传动 。本例中 Fe = 1 000Pc/v = 1 000 2.6 0.65N；按水平布置取压轴力05.1FPK/系数 。故N4205.49、选择润滑方式根据链速 v = 0.65m/s，链接距 p = 25.4，按下面的方法来润滑。润滑时，应设法将油注入链活动关节间的缝隙中，并均匀分布于链宽上。润滑油应该加在松边上因此时链节处于松弛状态，润滑油容易进入各摩擦面之间，链传动使用的润滑油的运动粘度在运转温度下约为 20 到 40 之间。只有转速很慢又无法供油的地方，sm/224才可以用油脂代替。对于开式传动和不易润滑的链传动，可定期拆下链条，先用油清洗干净，干燥后再浸入 70 到 80 摄氏度润滑油中片刻（销轴垂直放入油中） ，尽量排尽铰链中的空气，待吸满油后取出冷却，擦去表面润滑油后，安装继续使用。根据上面的参数，用 Pro/ENGINEER 设计出下面的大小链路轮的三维图 图为齿数为 17 的小链轮 图为齿数是 34 的大链轮 图为与大小链轮相传动的链条 图为大小链轮的装配图25第五章 精压机齿轮传动系统设计5.1 引言齿轮传动用来传递两轴间的回转运动和动力，是机械传动中应用最为广泛的一种传动形式。与其他形式的机械传动相比，主要优点是能传递空间任意两轴之间的运动和动力，瞬时传动比恒定，传动效率高，工作寿命长，可靠性较高，适用的圆周速度和功率范围广；主要缺点是制造及安装精度高，成本较高，不适用于远距离两轴之间的传动。在精压机传动系统及链式输送机的传动系统中，使用了多种形式的齿轮传动。 图(a) 图(b)(a)1开式锥齿轮传动；2闭式斜齿圆柱齿轮传动；3开式直齿圆柱齿轮传动(b)链式输送机中的蜗杆传动 5.1 精压机圆柱齿轮减速器中的齿轮传动设计1.设计数据与设计内容有第三部分可知，该齿轮传动的传动比 i=3，中等冲击减速器高速轴所需传递的功率P=7.125kW；由前面部分可知， V 带传动的传动比由 2.5 变成了 2.52，则减速器高速轴的实际转速也将改变，由 576r/min 变成了 5.71.43r/mim。设计内容包括：选择个齿轮材料及热处理方法、精度等级；确定其主要参数及集合尺寸及结构等。由于斜齿圆柱齿轮传动的平稳性和承载能力都优于直齿圆柱齿轮传动，在此传动类型选择斜齿圆柱齿轮传动；无特殊要求，选择软齿面。2.按闭式软齿面斜齿圆柱齿轮设计（1）选择齿轮精度、材料及热处理方式一般要求，由表，初选 8 级精度。小齿轮选用 40Cr，调质，硬度为 241286HBS，取 270HBS。大齿轮选用 AG35SiMn，调质，硬度 197248HBS，取 220HBS。（2）计算许应力26由表 2.18.球强度极限 Flim 1、 Hlim 1Hlim 1=366.7+1.33HBS1=（366.7+1.3 270）MPa=725.8MPaFlim 1=140+0.4HBS1=（140+0.4270）MPa=248MPaHlim 2=290+1.3HBS2=（290+1.3220）MPa=576MPaFlim 2=140+0.4HBS2=（150+1.3220）MPa=240MPa有表 5.19，取安全系数：S H=1.25；S F=1.6。 H1= Hlim 1/ SH=(725.8/1.25) MPa=580.64 MPa H2= Hlim 2/ SH=(576/1.25) MPa=460.8 MPa F1= Hlim 1/ SF=(248/1.6) MPa=155 MPa F2= Hlim 2/ SF=(240/1.6) MPa=240 MPa（3）该传动为闭式软齿面，按齿面接触疲劳强度设计确定载荷系数 K：查表，按较大冲击，取中间值 K=1.7。确定齿宽系数 a：由表，轻型传动，对称布置，取 a=0.35。计算小齿轮上的转矩：T1=9.55106P/n1=9.551067.125/571.43Nmm=1.19105 Nmm确定齿数：选小齿轮齿数 Z1=27，则大齿轮齿数 Z2=i Z1=327=81。由表 5.16 中的式初算中心距：muKTaHa 13.78.46035.97344 25321 计算法面模数：初取螺旋角 ，由表可知mzmn 19.38127cos3.cos21 由表取 。n4确定中心距：，取mzan 62.315cos2)87(cos)(1 a24确定螺旋角：.1524)87(ars)(ars21zmn计算分度圆直径： mzdn 9.134.5cos711 i 7.912计算齿宽 、 ：b2274.78235.0mab取 ， 。8281（4）校对齿根弯曲疲劳强度确定符合齿形系数：计算当量齿数，由式（5.12）得10.34.5cos27331zv .9.8332zv则由式（5.51）可得15.4)8.01.326.0/(1)4.069./(11 vvFSzzY 399822按表 5.16 中的式（5.39）校核齿根弯曲疲劳强度： MPaPa MPaYzbmKTFSnF1548.37 15.427403.cos1.6.cos16512 PaYFSF 0.3.48372122 故安全（5）计算齿轮的圆周速度smsndv /35./604.5719.106对照表 5.15 选取，8 级精度合适。（6）几何尺寸计算名称 计算公式 小齿轮尺寸 大齿轮尺寸分度圆直径 coszmdn 111.99mm 335.97mm基圆直径 tt101.49mm 304.46mm28齿顶圆直径 )2cos(*annahzmd119.99mm 343.97 mm齿根圆直径 *nanf c101.99mm 325.97 mm齿顶高 ah*4mm齿根高 nnfmc)(5mm全齿高 a2* 10mm中心距 cos)(1nz224mm（7）齿轮结构设计小齿轮：选取齿轮轴大齿轮：选取腹板式根据上面的参数，用 Pro/ENGINEER 设计出下面的大小齿轮的三维图图 5.1 闭式斜齿轮 5.2 开式齿轮设计开式齿轮常用于低速级，采用直齿，将由齿根弯曲疲劳强度计算所得的模数增大10%-20%，在此要用耐磨材料。已知 =576r/min, n =192r/min =3.84; T =49.74 N.mm2n32i140选择材料.热处理,齿轮精度等级和齿数.查表得,选择小齿轮材料 38SiMnMo 钢,调质处理,硬度 260290HBS, 8 级精度；大齿轮材料为 ZG42SiMn 调质处理硬度 220240HBS 8 级精度。