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常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
第一章 引言
1.1 序言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成了全部基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課，專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)之后，在大學(xué)四年學(xué)習(xí)中最后一個(gè)學(xué)期進(jìn)行的。這是畢業(yè)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)未來(lái)從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉分析能力，解決問(wèn)題能力，為今后的工作打下基礎(chǔ)。
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，得到以下的收獲與訓(xùn)練：
1. 能熟悉運(yùn)用理論力學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)等課程的專業(yè)知識(shí)及設(shè)計(jì)計(jì)算。
2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，能運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)，完成零件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)，并通過(guò)學(xué)過(guò)的軟件完成繪圖。
3. 學(xué)會(huì)使用圖表及手冊(cè)資料。熟悉查找與本課題相關(guān)的各種資料名稱，出處，能做到熟悉運(yùn)用。
1.2 課題來(lái)源
本課題來(lái)源于常州紅梅電力設(shè)備廠，壓裝機(jī)可用于試制產(chǎn)品的壓裝，壓裝空間適用于各種產(chǎn)品。
應(yīng)用的設(shè)計(jì)原理：采用高質(zhì)量的交流伺服電機(jī)，減速器，PLC傳動(dòng)方式，具有導(dǎo)向裝置。向下壓入的速度可調(diào)，采用無(wú)級(jí)調(diào)速方式。本課題旨在解決儀表生產(chǎn)中的錐形薄片壓入儀表殼中的工序自動(dòng)化問(wèn)題，既要保證壓入的位置，同時(shí)必須保證錐形薄片在同一位置產(chǎn)生精度相同的變形。本課題要求學(xué)生自動(dòng)化錐形薄片自動(dòng)化壓裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的壓裝機(jī)設(shè)計(jì)，完成壓裝機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、工序設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)。該課題與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，有較高的實(shí)用價(jià)值和借鑒價(jià)值，該課題主要培養(yǎng)學(xué)生產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綜合能力，協(xié)同工作能力等。 壓裝機(jī)可采用手動(dòng)/自動(dòng)程序兩種操縱方式進(jìn)行控制。
1.3設(shè)計(jì)要求
本課題旨在解決儀表生產(chǎn)中的錐形薄片壓入儀表殼中的工序自動(dòng)化問(wèn)題，既要保證壓入的位置，同時(shí)必須保證錐形薄片在同一位置產(chǎn)生精度相同的變形。本課題要求學(xué)生自動(dòng)化錐形薄片自動(dòng)化壓裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的壓裝機(jī)設(shè)計(jì)，完成壓裝機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、工序設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)。該課題與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，有較高的實(shí)用價(jià)值和借鑒價(jià)值，該課題主要培養(yǎng)學(xué)生產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綜合能力，協(xié)同工作能力等。
技術(shù)指標(biāo)：每分鐘完成任務(wù)15只金屬儀表盤的壓裝,壓裝精度滿足生產(chǎn)要求。
第二章 壓裝機(jī)的設(shè)計(jì)
2.1 儀表殼
圖2-1錐形薄片
將錐形薄片壓入儀表殼，既要保證壓入的位置，同時(shí)必須保證錐形薄片在同一位置產(chǎn)生精度相同的變形，以完成儀表生產(chǎn)中的錐形薄片壓入儀表殼中的工序自動(dòng)化問(wèn)題。
2.2 裝配夾具
圖2-2裝配夾具
如圖2-2所示，裝備夾具用來(lái)固定錐形薄片，使其有準(zhǔn)確的壓裝。
2.3 壓頭
（a）
（b）壓頭
圖2-3
如圖2-3所示，錐形薄片利用裝備夾具的定位，由凸輪1將其固定(圖a)，外軸采用凸輪下降，其下端的錐形面使錐形薄片壓緊于裝配夾具里，然后內(nèi)軸下降使下端的沖壓頭將錐形薄片的翼耳翻轉(zhuǎn)并固定在裝配夾具的凸緣上，壓裝完畢，內(nèi)外軸向上縮回（圖b）。
2.4凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
凸輪機(jī)構(gòu)因機(jī)構(gòu)中有一特征凸輪而得名。凸輪是指具有曲線輪廓或凹槽等特定形狀的構(gòu)件。凸輪通過(guò)高副接觸帶動(dòng)從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)，這樣構(gòu)成的機(jī)構(gòu)成為凸輪結(jié)構(gòu)。
凸輪機(jī)構(gòu)可分為平面凸輪機(jī)構(gòu)，空間凸輪機(jī)構(gòu)等類型。凸輪機(jī)構(gòu)廣泛用于各種機(jī)構(gòu)中，特別是自動(dòng)機(jī)械，自動(dòng)控制裝置和裝配生產(chǎn)線
2.4.1凸輪機(jī)構(gòu)的組成
凸輪機(jī)構(gòu)一般是由凸輪，從動(dòng)件和機(jī)架組成的一種高副機(jī)構(gòu)。【1-3】
2.4.2凸輪機(jī)構(gòu)的類型
凸輪機(jī)構(gòu)可根據(jù)凸輪的形狀，從動(dòng)件的形狀和運(yùn)動(dòng)方式及凸輪與從動(dòng)件維持高副的
接觸方法來(lái)分別分類?！?-3】
(1).按照凸輪的形狀分類：移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，盤型凸輪機(jī)構(gòu)和圓柱凸輪機(jī)構(gòu)。其中盤型凸輪機(jī)構(gòu)是凸輪機(jī)構(gòu)中最基本的結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)用最廣。
(2). 按照從動(dòng)件的形狀分類：尖端從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，曲面從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，滾子從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)和平底從動(dòng)件凸輪結(jié)構(gòu)。
(3).按照從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)形式分：移動(dòng)從動(dòng)件和擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)。
(4).按照凸輪與從動(dòng)件維持高副接觸的方法分：力封閉型凸輪機(jī)構(gòu)和形封閉型凸輪機(jī)構(gòu)。其中形封閉型凸輪機(jī)構(gòu)又可分為：槽型凸輪機(jī)構(gòu)，等寬凸輪機(jī)構(gòu)，等徑凸輪機(jī)構(gòu)和共軛凸輪機(jī)構(gòu)。【1-3】
2.4.3從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特征比較及適用場(chǎng)合【20-23】
表2-1 從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律
運(yùn)動(dòng)規(guī)律
相應(yīng)方程
Vmax=（hw/?o）×
amax=(hw2/?o2)×
沖擊
應(yīng)用場(chǎng)合
多項(xiàng)式
等速
1.00
∞
剛性
低速輕載荷
等加速等減速
2.00
4.00
柔性
中速輕載荷
3-4-5多項(xiàng)式
1.88
5.77
無(wú)
高速中載荷
三角函數(shù)
正弦加速度
2.00
6.28
無(wú)
中高速輕載荷
余弦加速度
1.57
4.93
柔性
中低速中載荷
2.4.4 運(yùn)動(dòng)規(guī)律的組合
從表1-1列出的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其方程的運(yùn)動(dòng)特征可以看出，由于存在沖擊或加速度的最大值amax較大，使得基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)用于高速場(chǎng)合時(shí)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能較差。為了克服基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律的缺陷，通常將不同的基本規(guī)律進(jìn)行組合，以得到運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性
能較佳的新的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，一般也稱這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律為組合式運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
組合式運(yùn)動(dòng)規(guī)律必須遵循以下兩條原則：【2,3,9,17】
一，為避免剛性沖擊，位移曲線和速度曲線必須連續(xù)；對(duì)于中、高速凸輪機(jī)構(gòu)，還應(yīng)該避免柔性沖擊，也就是要求曲線也必須連續(xù)。所以，當(dāng)用不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合起來(lái)行成從動(dòng)件完整的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，各段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移、速度和加速度曲線在連接點(diǎn)處的值應(yīng)分別相等，這也是運(yùn)動(dòng)規(guī)律組合時(shí)應(yīng)滿足的邊界條件。
二，應(yīng)使用組合后的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的最大速度值vmax、最大加速度值amax、最大躍度值jmax和vmax與amax的乘積mmax=vmax×amax的值盡可能小。若從動(dòng)件的負(fù)載是靜態(tài)的，如彈簧力、重力和靜態(tài)力的工作阻力，則驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩與速度成正比，所以，vmax較小，則靜態(tài)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩也較小。另外，vmax還與機(jī)構(gòu)壓力角有關(guān)，vmax較小，使得最大壓力角amax也小，這樣，可使凸輪設(shè)計(jì)得較小。amax較小，則慣性力較小。躍度反映了慣性力變化的情況，jmax較小可減少機(jī)構(gòu)的振動(dòng)。mmax稱為機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特征值，當(dāng)mmax較小時(shí)，由從動(dòng)件的慣性引起的凸輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩也較小，再設(shè)計(jì)高速凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)考慮這一因素。
2.4.5 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇【3,9,17】
從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的選擇除了要滿足機(jī)械的具體工作要求外，還應(yīng)使凸輪機(jī)構(gòu)具有良好的動(dòng)力特性，以及應(yīng)使所設(shè)計(jì)的凸輪廓線便于加工等。而這些往往又是互相制約的，因此，在選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，必須根據(jù)使用場(chǎng)合、工作條件等分清主次綜合考慮，確定選擇或設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的主要依據(jù)。
(1) 當(dāng)機(jī)械的工作過(guò)程要求從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)一定的工作行程，而對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律無(wú)特殊要求時(shí)，應(yīng)選擇使凸輪機(jī)構(gòu)具有較好的動(dòng)力特性和便于加工的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。對(duì)于低速輕載的凸輪機(jī)構(gòu)，因?yàn)檫@時(shí)動(dòng)力特性不是主要的，可主要從凸輪廓線便于加工考慮，選擇圓弧、直線等便于加工的曲線作為凸輪廓線。而對(duì)于速度較高的凸輪機(jī)構(gòu)，應(yīng)主要考慮其動(dòng)力特性，避免產(chǎn)生較大的沖擊。
(2) 當(dāng)機(jī)械的工作過(guò)程對(duì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有特殊要求時(shí)，而凸輪的轉(zhuǎn)速又高時(shí)，應(yīng)從滿足工作需出發(fā)來(lái)選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其次考慮其動(dòng)力特性和便于加工。
(3) 當(dāng)機(jī)械的工作過(guò)程對(duì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有特殊要求，而凸輪的轉(zhuǎn)速又較高時(shí)，應(yīng)兼顧兩者來(lái)設(shè)計(jì)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。通?？蛇x用組合運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)滿足這種要求。
(4) 在選擇或設(shè)計(jì)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，除了要考慮其沖擊特性外，還應(yīng)考慮其具有的最大速度vmax、最大加速度amax、最大躍度jmax和mmax較小。這些因素會(huì)影響到機(jī)械系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性，因此總希望其越小越好，特別是對(duì)于高速凸輪加工，這一點(diǎn)尤其重要。
2.4.6凸輪廓線的設(shè)計(jì)【5-21】
此壓裝機(jī)在凸輪軸上裝有三個(gè)盤型凸輪。設(shè)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等速。
第一個(gè)凸輪用于將裝配夾具夾緊，已知凸輪軸心與從動(dòng)件轉(zhuǎn)軸之間的中心距a=16cm，凸輪基圓半徑rb=4cm，從動(dòng)件長(zhǎng)度l=16cm，擺角Φ=400.。
第二個(gè)凸輪用于壓緊錐形薄片，將其固定，已知凸輪軸心與從動(dòng)件轉(zhuǎn)軸之間的中心
距a=16cm，凸輪基圓半徑rb=7cm，從動(dòng)件長(zhǎng)度l=16cm，擺角Φ=200。
第三個(gè)凸輪用于將薄片的翼耳壓翻轉(zhuǎn)，已知凸輪軸心與從動(dòng)件轉(zhuǎn)軸之間的中心距a=16cm，凸輪基圓半徑rb=6cm，從動(dòng)件長(zhǎng)度l=14cm，擺角Φ=200。
利用反轉(zhuǎn)法原理設(shè)計(jì)凸輪輪廓?！?-5】
設(shè)凸輪的輪廓曲線已按預(yù)定的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)。當(dāng)凸輪以角速度w1繞軸O轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件的尖頂沿凸輪輪廓曲線相對(duì)其導(dǎo)路按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律移動(dòng)?，F(xiàn)設(shè)想給整個(gè)凸
輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)公共角速度-w1，此時(shí)凸輪將不動(dòng)。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，凸輪和從動(dòng)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并未改變。這樣從動(dòng)件一方面隨導(dǎo)路以角速度-w1繞軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又在導(dǎo)路中按預(yù)定的規(guī)律作往復(fù)移動(dòng)。由于從動(dòng)件尖頂始終與凸輪輪廓相接觸，顯然，從動(dòng)件在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中，其尖頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡即是凸輪輪廓曲線。這種以凸輪作動(dòng)參考系，按相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的方法稱為反轉(zhuǎn)法(如圖1-4)。
圖2-4反轉(zhuǎn)法原理
凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)步驟：
1） 選取適當(dāng)?shù)牡谋壤?，作出從?dòng)件的位移線圖，并將推程和回程區(qū)間位移曲線的橫坐標(biāo)各分成若干等份，將設(shè)凸輪一得偏角為零，則凸輪二的偏角相對(duì)凸輪一為400，凸輪三相對(duì)凸輪一為900。如圖2-5所示。
圖2-5從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)位移線圖
該機(jī)構(gòu)要求凸輪的動(dòng)作為:第一個(gè)凸輪先運(yùn)動(dòng)夾緊裝配夾具，然后第二個(gè)凸輪將其固定，最后第三個(gè)凸輪將錐形薄片的翼耳壓翻過(guò)來(lái)。返回時(shí)，第二個(gè)凸輪先縮回，然后
是第三個(gè)凸輪，最后是第一個(gè)凸輪。
圖2-5中縱坐標(biāo)代表從動(dòng)件的擺角ψ，因此縱坐標(biāo)的比例尺是1mm代表多少度。
2） 以D0為圓心、以rb為半徑作為基圓，并根據(jù)已知的中心距a，確定從動(dòng)件轉(zhuǎn)軸A的位置A0。然后以A0為圓心，以從動(dòng)件桿長(zhǎng)l為半徑作圓弧，交基圓于C0。A0C0即代表從動(dòng)件的初始位置，C0即為從動(dòng)件滾子圓心的初始位置。
3） 以D0為圓心，以a為半徑作轉(zhuǎn)軸圓，并自A0點(diǎn)開(kāi)始沿著-ω方向?qū)⒃搱A分成如圖1-5中橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的區(qū)間和等份，得點(diǎn)A1,A2,...。他們代表反轉(zhuǎn)過(guò)程中從動(dòng)件轉(zhuǎn)軸A依次占據(jù)的位置。
4） 以上述各點(diǎn)為圓心，以從動(dòng)件桿長(zhǎng)l為半徑，分別作圓弧，交基圓于C1,C2,...各點(diǎn)，得線段A1C1,A2C2...;以A1C1,A2C2，...為一邊，分別作∠C1A1B1,∠C2A2B2,...使他們分別等于圖1-5中對(duì)應(yīng)的角位移，得線段A1B1,A2B2,...。這些線段即代表反轉(zhuǎn)過(guò)程中從動(dòng)件所依次占據(jù)的位置。B1,B2,...即為反轉(zhuǎn)過(guò)程中從動(dòng)件滾子圓心的運(yùn)動(dòng)軌跡。
5） 將點(diǎn)B0,B1,B2,...連成光滑的曲線，即得凸輪的理論輪廓線?！?-5,11-23】
圖2-6凸輪一輪廓曲線
圖2-7凸輪二輪廓曲線
圖2-6為第一個(gè)凸輪的輪廓曲線，圖2-7為第二個(gè)凸輪的輪廓曲線，圖2-8為第三個(gè)凸輪的輪廓曲線
圖2-8凸輪三輪廓曲線
2.4.7凸輪輪廓的加工方法【15-16】
（一）銑、銼削加工
用于低速、輕載場(chǎng)合的凸輪
（二）數(shù)控加工
用于高速、重載的場(chǎng)合，加工精度高。
2.4.8凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角
壓力角 ：凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件速度方向與該點(diǎn)受力方向的夾角。
對(duì)直動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)[a]=30～38°
擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)[a]=40～50°工作行程
[a]=70~80° 回程
2.5軸的設(shè)計(jì)
圖2-9軸
根據(jù)軸徑選鍵，Φ20選的平鍵b×h為8×7（圖2-9），配合為Φ20H7/k6,Φ25H7/k6（如圖2-10）【1-3,11-18】
圖2-10軸
圖2-10為凸輪軸，圖2-11和2-12分別為控制壓和夾緊凸輪的軸。
圖2-11軸
圖2-12軸
第三章 減速箱的設(shè)計(jì)
3.1 減速箱的示意圖
圖3-1減速箱示意圖
3.2各主要部件的選擇
表3-1
分析對(duì)象
過(guò)程分析
結(jié)論
動(dòng)力源
一般選用交流電動(dòng)機(jī)
三相交流電動(dòng)機(jī)
帶
V帶允許的傳動(dòng)比大,結(jié)構(gòu)緊湊
V帶
齒輪
直齒傳動(dòng)平穩(wěn)
高速級(jí)、低速級(jí)都可用直齒
軸承
此減速器軸承承受軸向載荷很小
球軸承
聯(lián)軸器
有吸振和緩沖能力,耐久性好
彈性柱銷聯(lián)軸器
3.3電動(dòng)機(jī)的選擇
壓裝機(jī)每分鐘壓15個(gè)，即減速箱輸出為15r/min, 查表知V帶傳動(dòng)常用傳動(dòng)比范圍 為2～4,單級(jí)圓柱齒輪的傳動(dòng)比范圍為3～6,則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的可選范圍為：
因此,可選同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y112M-4?！?6-28】
3.4 分配傳動(dòng)比
表3-2 傳動(dòng)比分配
分析對(duì)象
過(guò)程分析
結(jié)論
分配傳動(dòng)比
傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比i=nm/nw(式3-2)其中i是傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比，多級(jí)串聯(lián)傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)等于各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積；nm是電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，r/min；nw 為工作機(jī)輸入軸的轉(zhuǎn)速，r/min。
計(jì)算如下? nm=1440r/min
nw =15r/min
i=nm/nw=1440/15=96
V帶,初取
則減速器傳動(dòng)比為:i減=i/i帶(式3-3)
=96/4=24
按展開(kāi)式布置,考慮沒(méi)有潤(rùn)滑條件,為使兩級(jí)齒輪直徑相近,
取高速級(jí) ,則低速級(jí)i2=i減/i1=6
3.5 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)【9,17】
已知電動(dòng)機(jī)的功率P=3.8kw,轉(zhuǎn)速N=1500r/min。
1、由于載荷平穩(wěn),選用普通V帶。
2、確定計(jì)算功率，取工況系數(shù)KA =1
Pca=KAP=1*4=4（式3-4）
3、 選擇帶型
根據(jù)Pca 與N=1500r/min,由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》確定選用A型
4、 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速
初取主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 dd1=90 mm
V=πdd1n1/(601000)（式3-5）
= =6.7824m/s<25 m/s
于是從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2= dd1i01=904=360mm
5、確定普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距Ld
根據(jù)0.7(dd1+ dd2)
90
因此,主動(dòng)輪上的包角合適。
7．計(jì)算普通V帶的根數(shù)Z
由 n1=1500r/min，dd1=90 mm，i=4，查手冊(cè)得
PO=0.68Kw △PO=0.17Kw
查表得K=0.93, KL=1.03由（式3-10）得
故取Z=5.
8.計(jì)算預(yù)緊力F0
查表得q=0.10kg/m,
（式3-11）
=99.2N
9.計(jì)算作用在軸上的壓軸力Fp 由 Fp=2ZF0 sin（式3-12）得
Fp=2ZF0 sin=2 5 99.2sin=968.5N
10.V帶輪的選擇
由主、從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑,選用輪輻式V帶輪
其寬度B=(Z-1)e+2f（式3-13）
=(5-1)12+27=62mm
3.6 設(shè)計(jì)高速級(jí)齒輪
表3-3 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)
分析對(duì)象
過(guò)程分析
結(jié)論
選精度等級(jí)材料和齒數(shù)
1.選用直齒圓柱齒輪傳
2.選用7級(jí)精度
3.材料選擇。小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。
4.選小齒輪齒數(shù)Z1＝２4，
5.大齒輪齒數(shù)Z2＝ｉ1·Z1＝4×24=96
小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為
280HBS，大齒輪材料為
45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS
按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
按式試算，即
（式3-14）
１）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
（１）試選
（2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
（3）由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.13，選取齒寬系數(shù)
（4）由表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.12查得材料的彈性影響系數(shù)
（5）由圖《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖12.17c按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
（6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.15，估計(jì)
（式3-15）
（7）由圖《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)
（8）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力
取失效概率為１％，安全系數(shù)為S=1，得
（式3-16）
按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
２）計(jì)算
?。ǎ保┰囁阈↓X輪分度圓直徑，由計(jì)算公式3-14得
?。ǎ玻┯?jì)算圓周速度
?。ǎ常┯?jì)算齒寬ｂ
（４）計(jì)算齒寬與齒高比
模數(shù)
（５）計(jì)算載荷系數(shù)K
已知使用系數(shù)
根據(jù)，７級(jí)精度，由圖12.9查得動(dòng)載荷系數(shù)
查表得
故載荷系數(shù)
?。ǎ叮┌磳?shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得
（７）計(jì)算模數(shù)m
按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì),模數(shù)m=1.656mm
按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由式?。ㄊ?-16）
１） 確定計(jì)算參數(shù)
（１）計(jì)算載荷系數(shù)
（2）查取齒形系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖12.21查得
?。?）查取應(yīng)力校正系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖12.22查得
?。?）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖12.23c查得，小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
（5）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)
（6）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4，得
（7）計(jì)算大小齒輪的
大齒輪的數(shù)據(jù)大
２） 設(shè)計(jì)計(jì)算
按齒面彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì),模數(shù)m=1.313mm，
但是因?yàn)閭鬟f動(dòng)力的齒輪模數(shù)應(yīng)取大于等于1.5mm,所以模數(shù)取m=1.5mm
對(duì)比計(jì)算結(jié)果
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關(guān),可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.313并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=1.5mm,按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由
則
按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì),得模數(shù)
m>1.313,綜合比較可得高速級(jí)兩齒數(shù):
幾何尺寸計(jì)算
(1)計(jì)算分度圓直徑
(2)計(jì)算中心距
圓整為102
(3)計(jì)算齒輪寬度
?。?
中心距
分度圓直徑
齒輪寬度
3.7 設(shè)計(jì)低速級(jí)齒輪
根據(jù)表3-3的計(jì)算方法，得：小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，小齒輪齒數(shù)Ｚ1＝33，大齒輪齒數(shù)Ｚ2＝ｉ2·Ｚ1＝6×33=198，模數(shù)m=2.430mm，中心距a=211mm，分度圓直徑d1=57.75mm =346.5mm,齒輪寬度B2=60mm B1=65mm。
3.8齒輪潤(rùn)滑方式的選擇
因?yàn)闈?rùn)滑脂承受的負(fù)荷能力較大、粘附性較好、不易流失，齒輪靠機(jī)
體油的飛濺潤(rùn)滑。I，II，III軸的速度因子，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可選用鈉基潤(rùn)滑劑2號(hào)?！?-3,18】
3.9密封方式的選擇
由于I，II，III軸與軸承接觸處的線速度，所以采用氈圈密封。
第四章 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)選擇
聯(lián)軸器的選型【21-23】
聯(lián)軸器是用來(lái)連接進(jìn)給機(jī)構(gòu)的兩根軸使之一起回轉(zhuǎn)以傳遞扭矩和運(yùn)動(dòng)的一種裝置。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，被連接的兩軸不能分離，只有停車后，將聯(lián)軸器拆開(kāi)，兩軸才能脫開(kāi)。
目前聯(lián)軸器的類型繁多，有液壓式、電磁式和機(jī)械式。機(jī)械式聯(lián)軸器是應(yīng)用最廣泛的一種，它借助于機(jī)械構(gòu)件相互間的機(jī)械作用力來(lái)傳遞扭矩，大致可將聯(lián)軸器劃分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩類。
（1）剛性聯(lián)軸器可分為以下兩類。
①固定式聯(lián)軸器，主要有套筒聯(lián)軸器、凸緣聯(lián)軸器和夾殼聯(lián)軸器等。
②可移式聯(lián)軸器，主要有齒輪聯(lián)軸器、十字滑塊聯(lián)軸器和萬(wàn)向聯(lián)軸器等。
（2）彈性聯(lián)軸器可分為以下兩類。
①金屬?gòu)椥约?lián)軸器，主要有套筒聯(lián)軸器、膜片聯(lián)軸器和波形管聯(lián)軸器等。
②非金屬?gòu)椥月?lián)軸器，主要有輪胎式聯(lián)軸器、整圈橡膠聯(lián)軸器和橡膠塊聯(lián)軸器等。
凸緣聯(lián)軸器
凸緣聯(lián)軸器是把兩個(gè)帶有凸緣的半聯(lián)軸器分別與兩軸連接，然后用螺栓把兩個(gè)半聯(lián)軸器聯(lián)成一體，以傳遞動(dòng)力和扭矩。凸緣聯(lián)軸器還有兩種對(duì)中，另一種則是共同與另一部分環(huán)相配合而對(duì)中。前者在裝拆時(shí)軸必須作軸向移動(dòng)，后者則無(wú)此缺點(diǎn)。連接螺栓可以采用半精制的普通螺栓，此時(shí)螺栓桿與釘孔壁間存有間隙，扭矩靠半聯(lián)軸器結(jié)合面間的摩擦力來(lái)傳遞；也可采用鉸質(zhì)孔用螺栓，此時(shí)螺栓桿與釘孔為過(guò)渡配合，靠螺栓桿承受擠壓與剪切來(lái)傳遞扭矩凸緣聯(lián)軸器可制成帶防護(hù)邊的或不帶防護(hù)邊的。
凸緣聯(lián)軸器的材料可用HT250或碳鋼，重載或圓周速度大于30m/s時(shí)應(yīng)用鑄鋼或鍛鋼。
凸緣聯(lián)軸器對(duì)于所連接的兩軸的對(duì)中性要求很高，當(dāng)兩軸間有位移與傾斜存在時(shí)，就在機(jī)件內(nèi)引起附加載荷，使工作情況惡化，這是它的主要缺點(diǎn)。但由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低以及可傳遞較大扭矩，故當(dāng)轉(zhuǎn)速低、無(wú)沖擊、軸的剛度大以及對(duì)中性較好時(shí)亦常采用。
根據(jù)工作需要選擇凸緣聯(lián)軸器
根據(jù)軸徑選折YLD5凸緣聯(lián)軸器具體參數(shù)如下：（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表29.2-5P29-26）
型號(hào)
許用轉(zhuǎn)矩
[T]
許用轉(zhuǎn)速
（n）
軸孔直徑
軸孔長(zhǎng)度
D
D0
螺栓
L0
重量
m
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
mm
數(shù)量
n
直徑
d
(r/min)
mm
N.m
鐵
鋼
鐵
鋼
Y型
J J1型
mm
mm
Y型
J J1型
kg
Kg/m2
YLD5
63
5500
9000
28
28
62
4
100
80
4
M8
128
92
3.19
0.013
圖4.1凸緣聯(lián)軸器
第五章 總結(jié)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成壓裝機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、工序設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì) 。此壓裝機(jī)主要依靠三個(gè)凸輪的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。第一個(gè)凸輪通過(guò)其擺動(dòng)從動(dòng)件控制夾緊軸的水平移動(dòng)，第二個(gè)與第三個(gè)凸輪通過(guò)其擺動(dòng)從動(dòng)件，分別控制內(nèi)軸與外軸垂直移動(dòng)，使其定位和沖壓。進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)，其中有儀表殼的尺寸，裝配夾具形狀及尺寸，從動(dòng)件的位移線圖的設(shè)計(jì)，凸輪的設(shè)計(jì)，其中為了壓裝機(jī)的運(yùn)作設(shè)計(jì)了減速箱，減速箱里包括電機(jī)的選擇，V帶的設(shè)計(jì)和齒輪的設(shè)計(jì)，最后選擇了連接壓裝機(jī)和減速箱的聯(lián)軸器。
本次設(shè)計(jì)的儀表殼的自動(dòng)化壓裝機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以保證錐形薄片在同一位置產(chǎn)生精度相同的變形的特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了各種實(shí)際問(wèn)題，比如在方案論證過(guò)程中，通過(guò)各種途徑查閱了大量資料，一步步改良完善方案；在著手畫裝配圖的過(guò)程中，視圖的規(guī)范畫法，如何表達(dá)視圖才能達(dá)到最佳的效果等，這些都需要我在畫圖的過(guò)程中，真正將自己擺在一個(gè)設(shè)計(jì)人員的角度，從實(shí)際出發(fā)，充分考慮加工事實(shí)，將圖畫的更準(zhǔn)確，這使我將來(lái)從事設(shè)計(jì)能更加得心應(yīng)手；在裝配圖畫完之后，開(kāi)始標(biāo)注尺寸公差與配合，工差配合是每個(gè)設(shè)計(jì)人員都需要重視的問(wèn)題，它從另一個(gè)方面體現(xiàn)了一個(gè)設(shè)計(jì)人員的基本素質(zhì)，
第六章 致謝
在此次的設(shè)計(jì)中，我要非常感謝劉天軍老師的悉心指導(dǎo)，他淵博的知識(shí)，開(kāi)闊的思維，勇于創(chuàng)新實(shí)踐精神，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，兢兢業(yè)業(yè)一絲不茍的工作作風(fēng)，時(shí)刻督促我努力學(xué)習(xí)和工作。從論文的選題、實(shí)踐研究到撰寫，期間一直得到劉老師的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷。每個(gè)星期他都會(huì)抽出時(shí)間來(lái)輔導(dǎo)我們的設(shè)計(jì)，時(shí)刻關(guān)注我們的設(shè)計(jì)進(jìn)程，及時(shí)糾正設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，隨時(shí)提出寶貴的建議，積極鼓勵(lì)我們勤思考、勤探討、勤查閱，真正將四年所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，應(yīng)用起來(lái)得心應(yīng)手，使我獲益匪淺。再次對(duì)劉老師的辛勤工作表示深深的感謝！
感謝劉天軍老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給我提出了寶貴的要求和建議，他的嚴(yán)格要求不斷的激勵(lì)我，在后來(lái)的設(shè)計(jì)中不斷改進(jìn)，使設(shè)計(jì)更加完善。
陳天平
2010年6月1日
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