3679 小型氣動沖壓機(jī)設(shè)計
3679 小型氣動沖壓機(jī)設(shè)計,小型,氣動,沖壓機(jī),設(shè)計
200 年 月 第 期- 94 -一種適用于馕餅加工的小型氣動沖壓機(jī)原理研究(姜自樂、李宜峰)(塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院, 阿拉爾 843300)摘 要:針對馕餅的文化發(fā)展,馕餅被大多數(shù)人的喜愛,這樣需求量增大,使得生產(chǎn)加工成困難。設(shè)計開發(fā)了小型沖壓機(jī)。該機(jī)采用氣缸活塞桿直接有凸模相連機(jī)構(gòu)。該機(jī)一次完成沖壓成型作業(yè)。該沖壓機(jī)主要氣增壓機(jī)構(gòu)。一種新型的利用氣動技術(shù)、適合用于小型零件加工的沖壓機(jī)工作原理??刂七^程簡單 ,操作容易 ,可以根據(jù)實際需要選取壓強(qiáng)。關(guān)鍵詞:沖壓機(jī); 氣動技術(shù); 氣缸。中圖分類號: 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:0 引言隨著氣動和液壓技術(shù)的發(fā)展,以及氣動技術(shù)中的氣源比較容易獲取、環(huán)境干凈、氣動元件安裝方便、靈活等特點。而大部分沖壓設(shè)備以傳統(tǒng)的機(jī)械式?jīng)_床為主。機(jī)械式?jīng)_床一般具有外形尺寸較大、工作環(huán)境噪聲高、沖壓力不可隨時調(diào)整以及能源的利用率低等缺點。同時 ,為了提高沖床的能量利用率以及增大沖床的工作沖擊慣性 ,一般都配備有巨大的飛輪 ,但事實上 ,設(shè)備運行時單位重量的輸出力低。另外在加工小尺寸的液壓和氣動元件時 ,能源浪費嚴(yán)重 ,而且由于沖擊過程的不穩(wěn)定性 ,經(jīng)常造成嚴(yán)重的人身事故。因此研究和設(shè)計一種新型的沖壓機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式。氣壓傳動是以壓縮空氣為介質(zhì),以壓縮空氣為動力,無噪音,無污染,環(huán)保。也不需要承擔(dān)介質(zhì)方面成本。所以我設(shè)計的以空氣為介質(zhì)進(jìn)行傳動氣動沖壓機(jī),它的設(shè)計輕巧,不占用空間,可任意放在工作臺上或流水線上;結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定,可根據(jù)產(chǎn)品的大小調(diào)整工作高度;改變模具;氣缸行程調(diào)整簡單,配有空氣節(jié)流閥,氣缸上、下行速度均可根據(jù)生產(chǎn)要求調(diào)節(jié)。1 設(shè)計原理及機(jī)構(gòu)1.1 設(shè)計原理由于氣動和液壓技術(shù)的發(fā)展,以及氣動技術(shù)中的氣源比較容易獲取、環(huán)境干凈、氣動元件安裝方便、靈活等特點 ,因此本文探討的沖壓機(jī)采用氣動沖壓。將所沖的毛坯放在凹模板上開動控制箱開關(guān)旋鈕電磁閥 3得電,使氣缸 5 接通氣源 1,氣缸活塞桿帶動凸模下行,節(jié)流閥 4 調(diào)節(jié)沖壓速度,凸模進(jìn)入凹模沖壓凸模上的擋板碰到行程開關(guān)后換向電磁閥 3 得電,使得氣缸收回,沖壓完成。根據(jù)上述沖壓過程框圖 ,設(shè)計氣壓系統(tǒng)回路如圖 1.1-減壓閥 2-氣罐 3 電磁閥 4-溢流閥 5-氣缸6-形成開關(guān)其優(yōu)點是很明顯,設(shè)計輕巧,不占用空間,可任意放在工作臺上或流水線上;結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定,可根據(jù)產(chǎn)品的大小調(diào)整工作高度;改變模具;氣缸行程調(diào)整簡單,配有空氣節(jié)流閥,氣缸上、下行速度均可根據(jù)生產(chǎn)要求調(diào)節(jié)。1.2 總體設(shè)計小型氣動沖壓機(jī)結(jié)構(gòu)示意,如圖 2 所示。200 年 月 第 期- 95 -1-底座 2-手搖桿 3 升降箱 4-銷 5 夾緊螺栓 6-管接頭 7-緩沖氣缸 8-控制箱9-升降架 10 凸模 11-凹模 12 行程開關(guān) 13 齒條 14-蝸桿 15-軸套 16-蝸齒17-鍵 18-軸承 19-齒輪軸 21-擋板圖 2 小型氣動沖壓機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖小型氣動沖壓機(jī)由機(jī)架、升降、模具、控制箱構(gòu)成機(jī)架包括可調(diào)緩沖氣缸、底座、工作臺。氣缸安裝在升降架上,并通過螺栓夾緊。凸模與氣缸的活塞桿通過螺紋連接,活塞帶動凸模工作。凹模放在底座上,通過螺栓連接。升降包括升降架、齒條、升降裝置(齒輪軸、蝸輪、蝸桿、高度,控制箱的氣動按鈕按下,機(jī)器開始工作,打開氣源,可調(diào)緩沖氣缸工作,活塞帶動凸??焖傧蛳逻\動到壓縮物體時,活塞減慢速度,將物體慢慢的壓縮成型,當(dāng)碰到形成開關(guān)時,活塞收回沖壓過程可以分為如下幾個步驟 ,用框圖表示如圖4 所示。圖 4 氣缸設(shè)計選擇流程圖圖 3 沖壓過程流程圖2 沖壓機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計氣缸正常的工作條件:介質(zhì)、環(huán)境溫度一般為,工作壓力一般為。安裝前,應(yīng)在倍工作壓力下進(jìn)行試驗,不應(yīng)漏氣。負(fù)載在行程中有變化時,應(yīng)使用有足夠輸出力的氣缸,并要附加緩沖裝置。不使用滿行程,特別活塞桿伸出時,不要使活塞與缸蓋相碰擊。否則容易引起活塞和缸蓋等零件損壞。氣缸的設(shè)計與選擇的流程圖如下圖 4 氣缸設(shè)計選擇流程圖氣缸按供氣方向分,可分為單作用缸和雙作用缸。單作200 年 月 第 期- 96 -用缸只是往缸的一側(cè)輸入壓縮空氣,靠其它外力使活塞反向回程。雙作用缸則分別向缸的兩側(cè)輸入壓縮空氣,活塞的正反向運動均靠氣體壓力完成。由于單作用氣缸僅向單向運動,有外力使活塞反向運動,而雙作用單活塞氣缸在壓縮空氣的驅(qū)動下可以像兩個方向運動但兩個方向的輸出力不同,所以該方案采用雙作用單活塞缸。由設(shè)計任務(wù)可以知道,根據(jù)考查,正常青年人的臂力大約 50-70kg,而正常生產(chǎn)時兩手同時進(jìn)行,在加工時可能由于其他原因影響,綜合考慮氣缸要驅(qū)動的負(fù)載大小 180Kg,考慮到氣缸未加載時實際所能輸出的力,受氣缸活塞和缸筒之間的摩擦、活塞桿與前氣缸之間的摩擦力的影響,并考慮到凸模的質(zhì)量。在研究氣缸性能和確定氣缸缸徑時,常用到負(fù)載率 :運動速度 v=3m/min=50mm/s,取 =0.60,所以實際液壓缸的負(fù)載大小為:F=F0/=2713.85N氣缸內(nèi)徑的確定表 1 氣缸缸徑的計算則:D= =83.15mm2PFF氣缸的輸出拉力 N;P 氣缸的工作壓力 Pa按照 GB/T2348-1993 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整,取 D=100 mm6 蝸桿蝸輪的設(shè)計計算選擇蝸桿傳動類型、精度等級由于傳動的功率不大,速度也不高,故選用阿基米德圓柱蝸桿傳動,精度為:8C-GB10089-88。選擇蝸桿蝸輪材料考慮到蝸桿傳動功率不大,速度中等,故蝸桿用 45 號鋼表面淬火,硬度為 4555HRC,蝸輪邊緣采用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,而齒芯用 45 鋼知道。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則,先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計,再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動中心距:23)(HpeZKTa確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 估取效率 =0.8 ,由于蝸桿不經(jīng)常,靠人力轉(zhuǎn)動,根據(jù)機(jī)械傳動書冊得: ,P=18.65WmTinpPT2.8497105.9. 26262 確定載荷系數(shù) K因工作載荷較穩(wěn)定,故取載荷分布不均系數(shù) ;由表 6 使用系數(shù) 選取使用系數(shù) .由于轉(zhuǎn)速不高,沖擊不大,可取動載荷系數(shù) ;表 2 使用系數(shù) 工作類型 載荷性質(zhì) 均勻、無沖擊不均勻、小沖擊不均勻、大沖擊每小時啟動次數(shù)50啟動載荷 小 較大 大AK1 1.15 1.2則05.VA確定彈性影響系數(shù) 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪與鋼蝸桿相配,故 2160aEMPZ確定接觸系數(shù) 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 和傳動中心距 的比值 ,從教材機(jī)械設(shè)計圖 11-5 中可查得 =2.9.確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造,蝸桿螺旋齒面硬度45HRC,蝸輪的基本許用應(yīng)力 =268 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) LnjN260( 為蝸輪轉(zhuǎn)速 )mi52rn2,( 為工作壽命)4138.1Lnj 為蝸輪每轉(zhuǎn)一周每個輪齒嚙合的次數(shù) j=174105.560N項目 推力 拉力缸徑雙作用氣缸PD24Pd)(42200 年 月 第 期- 97 -所以壽命系數(shù)為7.015.87HNk則 = =0.7 =187.6H268aMP計算中心距=64.85mm32HpeZKTa取中心距 a=80mm,因 i=14.5, m=2mm, =35.5mm。這時 /a= 接觸疲勞系數(shù)為 1d4.085.mZ=2.8,因為 ZZ,因此以上計算結(jié)果可用。計算蝸輪和蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸 蝸桿 軸向齒距 24.6Pa直徑系數(shù) 75.1q齒頂圓直徑 mhdaa .3921齒根圓直徑 ff 0)2(.分度圓導(dǎo)程角 8蝸桿軸向齒厚 14.3Sa 蝸輪蝸輪齒數(shù) =28,變位系數(shù) =-0.125蝸輪分度圓直徑 mzd56282蝸輪喉圓直徑 haa 21蝸輪齒根圓直徑 dff .532.5822 蝸輪咽喉母圓半徑marg 49621022校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度FFFYmdKTa2153.選取當(dāng)量系數(shù) 9.2813cos32zV根據(jù)變位系數(shù) =-0.125, =29.99 2x2V齒形系數(shù)為 =2.87。 2aFY螺旋角系數(shù) = 97.014.301許用彎曲應(yīng)力 = FNFNK由鑄錫磷青銅制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力為=56Mpa。壽命系數(shù)為 86.015.87FNk=H/1.4.FNKaMP07.9.87268049.3F由此可見彎曲強(qiáng)度是可以滿足的。N當(dāng)量摩擦角 , , 其值可根據(jù)滑2813vvfarctn動速度選取?;瑒铀俣扔嬎銥?0.166m/s os dv3.cs06co11又由于蝸輪是有鑄錫磷青銅制造的且硬度45HRC,根據(jù)自鎖條件,其蝸輪蝸桿傳動返程自鎖。3 結(jié)論1) 其優(yōu)點是可靠度高,氣源比較容易獲取、環(huán)境干凈、氣動元件安裝方便、靈活。2) 而且壽命較長。3) 結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,不容易壞。4) 成本低,適用性高。參考文獻(xiàn)1 許福玲、陳堯明主編.液壓與氣壓傳動M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.52畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書M.青島海洋出版社.3 鄒慧君主編.機(jī)械原理M.北京.高等教育出版社,1999200 年 月 第 期- 98 -4機(jī)械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計手冊(中冊)M.化學(xué)工業(yè)出版社,1982:763.5機(jī)械設(shè)計手冊編委會.機(jī)械設(shè)計手冊(第 2 卷)M. 機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8:11-13.6機(jī)械設(shè)計手冊編委會.機(jī)械設(shè)計手冊(第 3 卷)M. 機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8:22-143.807機(jī)械設(shè)計手冊編委會.機(jī)械設(shè)計手冊(第 3 卷)M. 機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8:22-157 An applicable Naan and processing of small pneumatic stamping machine principle researchJiang ZiLe Li Yifeng( Tarim University mechanical electrical engineering college, Xinjiang in843300.)Abstract: in view of the Xinjiang cultural development Naan, Naan is loved by most people, so the demand increases, make production and processing into difficulties. Design and development of the small punch machine. The machine adopts the piston rod of the cylinder is directly connected with the punch mechanism. The machine to complete the forming operation. The punching machine main gas supercharging mechanism. A novel use of pneumatic technology, suitable for small parts processing stamping machine principle of work. The control process is simple, easy to operate, can be based on actual need to select pressure.Key words: punching machine; pneumatic; cylinder.200 年 月 第 期- 94 -一種適用于馕餅加工的小型氣動沖壓機(jī)原理研究(姜自樂、李宜峰)(塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院, 阿拉爾 843300)摘 要:針對馕餅的文化發(fā)展,馕餅被大多數(shù)人的喜愛,這樣需求量增大,使得生產(chǎn)加工成困難。設(shè)計開發(fā)了小型沖壓機(jī)。該機(jī)采用氣缸活塞桿直接有凸模相連機(jī)構(gòu)。該機(jī)一次完成沖壓成型作業(yè)。該沖壓機(jī)主要氣增壓機(jī)構(gòu)。一種新型的利用氣動技術(shù)、適合用于小型零件加工的沖壓機(jī)工作原理??刂七^程簡單 ,操作容易 ,可以根據(jù)實際需要選取壓強(qiáng)。關(guān)鍵詞:沖壓機(jī); 氣動技術(shù); 氣缸。中圖分類號: 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:0 引言隨著氣動和液壓技術(shù)的發(fā)展,以及氣動技術(shù)中的氣源比較容易獲取、環(huán)境干凈、氣動元件安裝方便、靈活等特點。而大部分沖壓設(shè)備以傳統(tǒng)的機(jī)械式?jīng)_床為主。機(jī)械式?jīng)_床一般具有外形尺寸較大、工作環(huán)境噪聲高、沖壓力不可隨時調(diào)整以及能源的利用率低等缺點。同時 ,為了提高沖床的能量利用率以及增大沖床的工作沖擊慣性 ,一般都配備有巨大的飛輪 ,但事實上 ,設(shè)備運行時單位重量的輸出力低。另外在加工小尺寸的液壓和氣動元件時 ,能源浪費嚴(yán)重 ,而且由于沖擊過程的不穩(wěn)定性 ,經(jīng)常造成嚴(yán)重的人身事故。因此研究和設(shè)計一種新型的沖壓機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式。氣壓傳動是以壓縮空氣為介質(zhì),以壓縮空氣為動力,無噪音,無污染,環(huán)保。也不需要承擔(dān)介質(zhì)方面成本。所以我設(shè)計的以空氣為介質(zhì)進(jìn)行傳動氣動沖壓機(jī),它的設(shè)計輕巧,不占用空間,可任意放在工作臺上或流水線上;結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定,可根據(jù)產(chǎn)品的大小調(diào)整工作高度;改變模具;氣缸行程調(diào)整簡單,配有空氣節(jié)流閥,氣缸上、下行速度均可根據(jù)生產(chǎn)要求調(diào)節(jié)。1 設(shè)計原理及機(jī)構(gòu)1.1 設(shè)計原理由于氣動和液壓技術(shù)的發(fā)展,以及氣動技術(shù)中的氣源比較容易獲取、環(huán)境干凈、氣動元件安裝方便、靈活等特點 ,因此本文探討的沖壓機(jī)采用氣動沖壓。將所沖的毛坯放在凹模板上開動控制箱開關(guān)旋鈕電磁閥 3得電,使氣缸 5 接通氣源 1,氣缸活塞桿帶動凸模下行,節(jié)流閥 4 調(diào)節(jié)沖壓速度,凸模進(jìn)入凹模沖壓凸模上的擋板碰到行程開關(guān)后換向電磁閥 3 得電,使得氣缸收回,沖壓完成。根據(jù)上述沖壓過程框圖 ,設(shè)計氣壓系統(tǒng)回路如圖 1.1-減壓閥 2-氣罐 3 電磁閥 4-溢流閥 5-氣缸6-形成開關(guān)其優(yōu)點是很明顯,設(shè)計輕巧,不占用空間,可任意放在工作臺上或流水線上;結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定,可根據(jù)產(chǎn)品的大小調(diào)整工作高度;改變模具;氣缸行程調(diào)整簡單,配有空氣節(jié)流閥,氣缸上、下行速度均可根據(jù)生產(chǎn)要求調(diào)節(jié)。1.2 總體設(shè)計小型氣動沖壓機(jī)結(jié)構(gòu)示意,如圖 2 所示。200 年 月 第 期- 95 -1-底座 2-手搖桿 3 升降箱 4-銷 5 夾緊螺栓 6-管接頭 7-緩沖氣缸 8-控制箱9-升降架 10 凸模 11-凹模 12 行程開關(guān) 13 齒條 14-蝸桿 15-軸套 16-蝸齒17-鍵 18-軸承 19-齒輪軸 21-擋板圖 2 小型氣動沖壓機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖小型氣動沖壓機(jī)由機(jī)架、升降、模具、控制箱構(gòu)成機(jī)架包括可調(diào)緩沖氣缸、底座、工作臺。氣缸安裝在升降架上,并通過螺栓夾緊。凸模與氣缸的活塞桿通過螺紋連接,活塞帶動凸模工作。凹模放在底座上,通過螺栓連接。升降包括升降架、齒條、升降裝置(齒輪軸、蝸輪、蝸桿、高度,控制箱的氣動按鈕按下,機(jī)器開始工作,打開氣源,可調(diào)緩沖氣缸工作,活塞帶動凸模快速向下運動到壓縮物體時,活塞減慢速度,將物體慢慢的壓縮成型,當(dāng)碰到形成開關(guān)時,活塞收回沖壓過程可以分為如下幾個步驟 ,用框圖表示如圖4 所示。圖 4 氣缸設(shè)計選擇流程圖圖 3 沖壓過程流程圖2 沖壓機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計氣缸正常的工作條件:介質(zhì)、環(huán)境溫度一般為,工作壓力一般為。安裝前,應(yīng)在倍工作壓力下進(jìn)行試驗,不應(yīng)漏氣。負(fù)載在行程中有變化時,應(yīng)使用有足夠輸出力的氣缸,并要附加緩沖裝置。不使用滿行程,特別活塞桿伸出時,不要使活塞與缸蓋相碰擊。否則容易引起活塞和缸蓋等零件損壞。氣缸的設(shè)計與選擇的流程圖如下圖 4 氣缸設(shè)計選擇流程圖氣缸按供氣方向分,可分為單作用缸和雙作用缸。單作200 年 月 第 期- 96 -用缸只是往缸的一側(cè)輸入壓縮空氣,靠其它外力使活塞反向回程。雙作用缸則分別向缸的兩側(cè)輸入壓縮空氣,活塞的正反向運動均靠氣體壓力完成。由于單作用氣缸僅向單向運動,有外力使活塞反向運動,而雙作用單活塞氣缸在壓縮空氣的驅(qū)動下可以像兩個方向運動但兩個方向的輸出力不同,所以該方案采用雙作用單活塞缸。由設(shè)計任務(wù)可以知道,根據(jù)考查,正常青年人的臂力大約 50-70kg,而正常生產(chǎn)時兩手同時進(jìn)行,在加工時可能由于其他原因影響,綜合考慮氣缸要驅(qū)動的負(fù)載大小 180Kg,考慮到氣缸未加載時實際所能輸出的力,受氣缸活塞和缸筒之間的摩擦、活塞桿與前氣缸之間的摩擦力的影響,并考慮到凸模的質(zhì)量。在研究氣缸性能和確定氣缸缸徑時,常用到負(fù)載率 :運動速度 v=3m/min=50mm/s,取 =0.60,所以實際液壓缸的負(fù)載大小為:F=F0/=2713.85N氣缸內(nèi)徑的確定表 1 氣缸缸徑的計算則:D= =83.15mm2PFF氣缸的輸出拉力 N;P 氣缸的工作壓力 Pa按照 GB/T2348-1993 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整,取 D=100 mm6 蝸桿蝸輪的設(shè)計計算選擇蝸桿傳動類型、精度等級由于傳動的功率不大,速度也不高,故選用阿基米德圓柱蝸桿傳動,精度為:8C-GB10089-88。選擇蝸桿蝸輪材料考慮到蝸桿傳動功率不大,速度中等,故蝸桿用 45 號鋼表面淬火,硬度為 4555HRC,蝸輪邊緣采用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,而齒芯用 45 鋼知道。按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則,先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計,再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動中心距:23)(HpeZKTa確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 估取效率 =0.8 ,由于蝸桿不經(jīng)常,靠人力轉(zhuǎn)動,根據(jù)機(jī)械傳動書冊得: ,P=18.65WmTinpPT2.8497105.9. 26262 確定載荷系數(shù) K因工作載荷較穩(wěn)定,故取載荷分布不均系數(shù) ;由表 6 使用系數(shù) 選取使用系數(shù) .由于轉(zhuǎn)速不高,沖擊不大,可取動載荷系數(shù) ;表 2 使用系數(shù) 工作類型 載荷性質(zhì) 均勻、無沖擊不均勻、小沖擊不均勻、大沖擊每小時啟動次數(shù)50啟動載荷 小 較大 大AK1 1.15 1.2則05.VA確定彈性影響系數(shù) 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪與鋼蝸桿相配,故 2160aEMPZ確定接觸系數(shù) 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 和傳動中心距 的比值 ,從教材機(jī)械設(shè)計圖 11-5 中可查得 =2.9.確定許用接觸應(yīng)力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造,蝸桿螺旋齒面硬度45HRC,蝸輪的基本許用應(yīng)力 =268 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) LnjN260( 為蝸輪轉(zhuǎn)速 )mi52rn2,( 為工作壽命)4138.1Lnj 為蝸輪每轉(zhuǎn)一周每個輪齒嚙合的次數(shù) j=174105.560N項目 推力 拉力缸徑雙作用氣缸PD24Pd)(42200 年 月 第 期- 97 -所以壽命系數(shù)為7.015.87HNk則 = =0.7 =187.6H268aMP計算中心距=64.85mm32HpeZKTa取中心距 a=80mm,因 i=14.5, m=2mm, =35.5mm。這時 /a= 接觸疲勞系數(shù)為 1d4.085.mZ=2.8,因為 ZZ,因此以上計算結(jié)果可用。計算蝸輪和蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸 蝸桿 軸向齒距 24.6Pa直徑系數(shù) 75.1q齒頂圓直徑 mhdaa .3921齒根圓直徑 ff 0)2(.分度圓導(dǎo)程角 8蝸桿軸向齒厚 14.3Sa 蝸輪蝸輪齒數(shù) =28,變位系數(shù) =-0.125蝸輪分度圓直徑 mzd56282蝸輪喉圓直徑 haa 21蝸輪齒根圓直徑 dff .532.5822 蝸輪咽喉母圓半徑marg 49621022校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度FFFYmdKTa2153.選取當(dāng)量系數(shù) 9.2813cos32zV根據(jù)變位系數(shù) =-0.125, =29.99 2x2V齒形系數(shù)為 =2.87。 2aFY螺旋角系數(shù) = 97.014.301許用彎曲應(yīng)力 = FNFNK由鑄錫磷青銅制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力為=56Mpa。壽命系數(shù)為 86.015.87FNk=H/1.4.FNKaMP07.9.87268049.3F由此可見彎曲強(qiáng)度是可以滿足的。N當(dāng)量摩擦角 , , 其值可根據(jù)滑2813vvfarctn動速度選取。滑動速度計算為=0.166m/s os dv3.cs06co11又由于蝸輪是有鑄錫磷青銅制造的且硬度45HRC,根據(jù)自鎖條件,其蝸輪蝸桿傳動返程自鎖。3 結(jié)論1) 其優(yōu)點是可靠度高,氣源比較容易獲取、環(huán)境干凈、氣動元件安裝方便、靈活。2) 而且壽命較長。3) 結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,不容易壞。4) 成本低,適用性高。參考文獻(xiàn)1 許福玲、陳堯明主編.液壓與氣壓傳動M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.52畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書M.青島海洋出版社.3 鄒慧君主編.機(jī)械原理M.北京.高等教育出版社,1999200 年 月 第 期- 98 -4機(jī)械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計手冊(中冊)M.化學(xué)工業(yè)出版社,1982:763.5機(jī)械設(shè)計手冊編委會.機(jī)械設(shè)計手冊(第 2 卷)M. 機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8:11-13.6機(jī)械設(shè)計手冊編委會.機(jī)械設(shè)計手冊(第 3 卷)M. 機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8:22-143.807機(jī)械設(shè)計手冊編委會.機(jī)械設(shè)計手冊(第 3 卷)M. 機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8:22-157 An applicable Naan and processing of small pneumatic stamping machine principle researchJiang ZiLe Li Yifeng( Tarim University mechanical electrical engineering college, Xinjiang in843300.)Abstract: in view of the Xinjiang cultural development Naan, Naan is loved by most people, so the demand increases, make production and processing into difficulties. Design and development of the small punch machine. The machine adopts the piston rod of the cylinder is directly connected with the punch mechanism. The machine to complete the forming operation. The punching machine main gas supercharging mechanism. A novel use of pneumatic technology, suitable for small parts processing stamping machine principle of work. The control process is simple, easy to operate, can be based on actual need to select pressure.Key words: punching machine; pneumatic; cylinder. 12 屆畢業(yè)設(shè)計小型氣動沖壓機(jī)設(shè)計說明書學(xué)生姓名 姜自樂 學(xué) 號 1061208028 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及自動化班 級 12-2 指導(dǎo)教師 李宜峰 日 期 2012.6 塔里木大學(xué)教務(wù)處制小型氣動沖壓機(jī)設(shè)計目 錄1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .12 沖壓機(jī)設(shè)計目的及要求 .13 小型沖壓機(jī)的結(jié)構(gòu) .14 沖壓機(jī)的工作原理 .25 沖壓機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計 .35.1 對氣缸的使用要求 .35.2 氣缸的設(shè)計與選擇的流程圖 .35.3 氣缸設(shè)計計算 .45.4 氣缸內(nèi)徑的確定 .45.5 活塞桿直徑的確定 .45.6 缸筒長度的確定 .45.7 氣缸筒的壁厚的確定 .56 蝸桿蝸輪的設(shè)計計算 .56.1 選擇蝸桿傳動類型、精度等級 .56.2 選擇蝸桿蝸輪材料 .56.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計 .66.4 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 .62T6.5 確定載荷系數(shù) K .66.6 確定彈性影響系數(shù) .6E6.7 確定接觸系數(shù) .6pZ6.8 確定許用接觸應(yīng)力 .6H6.9 計算中心距 .76.10 計算蝸輪和蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸 .76.11 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 .76.12 當(dāng)量摩擦角 .9v7 齒輪齒條的設(shè)計 .97.1 選精度等級、材料及齒數(shù) .87.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 .97.3 計算 .108 計算齒輪軸 .11致謝 .15參考文獻(xiàn) .15前 言目前 ,在國內(nèi)大多數(shù)中小企業(yè)中 ,沖壓設(shè)備以傳統(tǒng)的機(jī)械式?jīng)_床為主。機(jī)械式?jīng)_床一般具有外形尺寸較大、工作環(huán)境噪聲高、沖壓力不可隨時調(diào)整以及能源的利用率低等缺點。同時 ,為了提高沖床的能量利用率以及增大沖床的工作沖擊慣性 ,一般都配備有巨大的飛輪 ,但事實上 ,設(shè)備運行時單位重量的輸出力低。另外在加工小尺寸的液壓和氣動元件時 ,能源浪費嚴(yán)重 ,而且由于沖擊過程的不穩(wěn)定性 ,經(jīng)常造成嚴(yán)重的人身事故。 ,因此研究和設(shè)計一種新型的沖壓機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式?jīng)_床是具有現(xiàn)實意義的。一些金屬和非金屬微型薄板件沖制主要采用兩種方法:一是在排樣設(shè)計中采用多排策略,增大模具尺寸以滿足大型壓力機(jī)的需求。并將設(shè)計和制造好的模具安裝在機(jī)械壓力機(jī)上來實施沖壓,其缺點是:設(shè)各投資大、模具設(shè)計和制造復(fù)雜,總成本高,且必須采用機(jī)械壓力機(jī);二是采用小型模具,在小噸位壓力機(jī)上實施沖壓。雖然模具設(shè)計、制造比較容易,但仍擺脫不了機(jī)械壓力機(jī)固有的缺陷:笨重、噪音大操作不方便、安全,浪費能源等問題本文結(jié)合微型薄板件的企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀和實際情況,設(shè)計了一種新型微型件氣動沖壓一體化機(jī)(直接采用活塞桿和凸模連接的形式)減輕了床身重量并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化.采用該一體化結(jié)構(gòu),沖壓機(jī)結(jié)構(gòu)簡易、可靠操作安全和方便這為沖壓提供了一種新設(shè)計方法因此需要一臺沖壓直接成型的機(jī)器,我通過研究和考驗試圖設(shè)計一臺氣動沖壓機(jī)來沖壓馕,代替人工生產(chǎn),來滿足人們的需求,個人的經(jīng)驗有限,希望你們能夠提出寶貴的意見。11、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著氣動和液壓技術(shù)的發(fā)展,以及氣動技術(shù)中的氣源比較容易獲取、環(huán)境干凈、氣動元件安裝方便、靈活等特點。而大部分沖壓設(shè)備以傳統(tǒng)的機(jī)械式?jīng)_床為主。機(jī)械式?jīng)_床一般具有外形尺寸較大、工作環(huán)境噪聲高、沖壓力不可隨時調(diào)整以及能源的利用率低等缺點。同時 ,為了提高沖床的能量利用率以及增大沖床的工作沖擊慣性 ,一般都配備有巨大的飛輪 ,但事實上 ,設(shè)備運行時單位重量的輸出力低。另外在加工小尺寸的液壓和氣動元件時 ,能源浪費嚴(yán)重 ,而且由于沖擊過程的不穩(wěn)定性 ,經(jīng)常造成嚴(yán)重的人身事故。因此研究和設(shè)計一種新型的沖壓機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式。氣壓傳動是以壓縮空氣為介質(zhì),以壓縮空氣為動力,無噪音,無污染,環(huán)保。也不需要承擔(dān)介質(zhì)方面成本。所以我設(shè)計的以空氣為介質(zhì)進(jìn)行傳動氣動沖壓機(jī),它的設(shè)計輕巧,不占用空間,可任意放在工作臺上或流水線上;結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定,可根據(jù)產(chǎn)品的大小調(diào)整工作高度;改變模具;氣缸行程調(diào)整簡單,配有空氣節(jié)流閥,氣缸上、下行速度均可根據(jù)生產(chǎn)要求調(diào)節(jié);2 沖壓機(jī)設(shè)計目的及要求功能設(shè)計:沖壓機(jī)的基本功能就是設(shè)計一個氣缸,并使得有足夠的力可以沖壓食品成型. 氣缸以壓縮空氣作為動力源帶動活塞傳動到主軸上使主軸形成向下運動,從而形成沖力使食品在模具中產(chǎn)生規(guī)定的變形而達(dá)到加工的目的它與普通沖壓機(jī)不同的是,行程可以任意調(diào)節(jié),壓力可以調(diào)節(jié),最大的特點是氣動壓力機(jī)壓力??梢栽趬旱焦ぜ笮纬杀憾瓿晒ぜ某尚谓Y(jié)構(gòu)設(shè)計:可以小型件氣動沖壓機(jī)由機(jī)架、模具、控制箱構(gòu)成機(jī)架包括氣缸、底座、工作臺。氣缸通過其上的法蘭與上固定板用螺釘固定連接模具包括上模板、圓柱銷、凸模與氣缸活塞桿用螺紋固定連接并通過卸料螺釘與模板連接,凹模通過內(nèi)六角螺釘和圓柱銷與模板定位緊固連接下模板用螺栓、螺母固定在機(jī)架的工作臺上凸模通過錐面與氣缸活塞桿配合連接:外觀及尺寸:由于尺寸相對較小,氣動元件安裝方便,不受空間限制。使得整體比較美觀,占地面積小。用 Solidwork 軟件對上述機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模,對其運動進(jìn)行仿真分析。3 小型沖壓機(jī)的結(jié)構(gòu)小型沖壓機(jī)的三維效果圖如下:圖 3-1 小型沖壓機(jī)的三位效果圖2小型氣動沖壓機(jī)由機(jī)架、升降、模具、控制箱構(gòu)成機(jī)架包括可調(diào)緩沖氣缸、底座、工作臺。3氣缸安裝在升降架上,并通過螺栓夾緊。凸模與氣缸的活塞桿通過螺紋連接,活塞帶動凸模工作。凹模放在底座上,通過螺栓連接。升降包括升降架、齒條、升降裝置(齒輪軸、蝸輪、蝸桿)升降機(jī)構(gòu)可以調(diào)節(jié)凸模與凹模之間的高度,以便進(jìn)行工作??刂葡涞臍鈩影粹o按下,機(jī)器開始工作,打開氣源,可調(diào)緩沖氣缸工作,活塞帶動凸??焖傧蛳逻\動到壓縮物體時,活塞減慢速度,將物體慢慢的壓縮成型,當(dāng)碰到形成開關(guān)時,活塞收回。1-底座 2-手搖桿 3 升降箱 4-銷 5 夾緊螺栓 6-管接頭 7-緩沖氣缸 8-控制箱9-升降架 10 凸模 11-凹模 12 行程開關(guān) 13 齒條 14-蝸桿 15-軸套 16-蝸齒17-鍵 18-軸承 19-齒輪軸 21-擋板圖 3-2 沖壓機(jī)的結(jié)構(gòu)圖4 沖壓機(jī)的工作原理沖壓過程可以分為如下幾個步驟 ,用框圖表示如圖 4-1 所示。圖 4-1 小型沖壓機(jī)沖壓過程框圖4由于氣動和液壓技術(shù)的發(fā)展,以及氣動技術(shù)中的氣源比較容易獲取、環(huán)境干凈、氣動元件安裝方便、靈活等特點 ,因此本文探討的沖壓機(jī)采用氣動沖壓。將所沖的毛坯放在凹模板上開動控制箱開關(guān)旋鈕電磁閥 3 得電,使氣缸 5 接通氣源 1,氣缸活塞桿帶動凸模下行,節(jié)流閥 4 調(diào)節(jié)沖壓速度,凸模進(jìn)入凹模沖壓凸模上的擋板碰到行程開關(guān)后換向電磁閥 3 得電,使得氣缸收回,沖壓完成。根據(jù)上述沖壓過程框圖 ,設(shè)計氣壓系統(tǒng)回路如圖1-減壓閥 2-氣罐 3 電磁閥 4-溢流閥 5-氣缸 6-形成開關(guān)圖 4-2 氣動回路圖5 沖壓機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計5.1 對氣缸的使用要求()氣缸正常的工作條件:介質(zhì)、環(huán)境溫度一般為,工作壓力一般為.。()安裝前,應(yīng)在.倍工作壓力下進(jìn)行試驗,不應(yīng)漏氣。()安裝的氣源進(jìn)口處需設(shè)置油霧器,以利工作中潤滑。氣缸的合理潤滑極為重要,往往因潤滑不好而產(chǎn)生爬行,甚至不能正常工作。()安裝時,要注意動作方向,活塞桿不允許承受偏心負(fù)載或橫向負(fù)載。()負(fù)載在行程中有變化時,應(yīng)使用有足夠輸出力的氣缸,并要附加緩沖裝置。()不使用滿行程,特別活塞桿伸出時,不要使活塞與缸蓋相碰擊。否則容易引起活塞和缸蓋等零件損壞。 5.2 氣缸的設(shè)計與選擇的流程圖圖 5-1 氣缸設(shè)計選擇流程圖5氣缸按供氣方向分,可分為單作用缸和雙作用缸。單作用缸只是往缸的一側(cè)輸入壓縮空氣,靠其它外力使活塞反向回程。雙作用缸則分別向缸的兩側(cè)輸入壓縮空氣,活塞的正反向運動均靠氣體壓力完成。由于單作用氣缸僅向單向運動,有外力使活塞反向運動,而雙作用單活塞氣缸在壓縮空氣的驅(qū)動下可以像兩個方向運動但兩個方向的輸出力不同,所以該方案采用雙作用單活塞缸。5.3 氣缸設(shè)計計算由設(shè)計任務(wù)可以知道,根據(jù)考查,正常青年人的臂力大約 50-70kg,而正常生產(chǎn)時兩手同時進(jìn)行,在加工時可能由于其他原因影響,綜合考慮氣缸要驅(qū)動的負(fù)載大小 180Kg,考慮到氣缸未加載時實際所能輸出的力,受氣缸活塞和缸筒之間的摩擦、活塞桿與前氣缸之間的摩擦力的影響,并考慮到凸模的質(zhì)量。在研究氣缸性能和確定氣缸缸徑時,常用到負(fù)載率 :%10F氣 缸 的 理 論 負(fù) 載氣 缸 的 實 際 負(fù) 載由液壓與氣壓傳動技術(shù)表表 5-1 氣缸的運動狀態(tài)與負(fù)載率 運動速度 v=3m/min=50mm/s,取 =0.60,所以實際液壓缸的負(fù)載大小為:F=F0/=2713.85N5.4 氣缸內(nèi)徑的確定表 5-2 氣缸缸徑的計算則:D= =83.15mm2PFF氣缸的輸出拉力 N;P 氣缸的工作壓力 Pa按照 GB/T2348-1993 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整,取 D=100 mm表 5-3 氣缸缸徑尺寸系列8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 (90) 100(110) 125 (140) 160 (180) 200 (220) 250 320 400 500 6305.5 活塞桿直徑的確定表 5-4 活塞桿直徑系列 (mm)4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 2832 36 40 45 50 56 63 7 80 90 100 110 125140 60 180 200 220 250 280 320 360 400由 d=0.3D 估取活塞桿直徑 d=30 mm5.6 缸筒長度的確定缸筒長度 S=L+B+30L 為活塞行程;B 為活塞厚度活塞厚度 B=(0.6 1.0)D= 0.7X100=70mm阻性負(fù)載(靜負(fù)載) 慣性負(fù)載的運動速度 v100mm/s 100500mm/s 500mm/s= 0.8 0.65 0.5 0.3項目 推力 拉力缸徑雙作用氣缸PD24 Pd)(42D6由于氣缸的行程 L=350mm ,所以 S=350+70+30=450mm導(dǎo)向套滑動面長度 A:一般導(dǎo)向套滑動面長度 A,在 D80mm 時, 可取 A=d。所以 A=30mm最小導(dǎo)向長度 H:根據(jù)經(jīng)驗,當(dāng)氣缸的最大行程為 L,缸筒直徑為 D,最小導(dǎo)向長度為:H 代入數(shù)據(jù) 即最小導(dǎo)向長度 H= =50 mm2活塞桿的長度 l=L+B+A+80=450+70+30+50=600 mm5.7 氣缸筒的壁厚的確定由液壓氣動技術(shù)手冊可查氣缸筒的壁厚 可根據(jù)薄避筒計算公式進(jìn)行計算: 式中 2DP缸筒壁厚(mm) ;D缸筒內(nèi)徑(mm) ;P缸筒承受的最大工作壓力(MPa) ;缸筒材料的許用應(yīng)力(MPa) ;實際缸筒壁厚的取值:對于一般用途氣缸約取計算值的 7 倍;重型氣缸約取計算值的 20 倍,再圓整到標(biāo)準(zhǔn)管材尺碼。參考液壓與氣壓傳動缸筒壁厚強(qiáng)度計算及校核缸體的材料選擇 ZG310-570, =600 MPa, = =120 MPab5bn 為安全系數(shù) 一般取 n=5; 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度(Pa)P缸筒承受的最大工作壓力(MPa) 。當(dāng)工作壓力 p16 MPa 時,P=1.5p;當(dāng)工作壓力p16 MPa 時,P=1.25p由此可知工作壓力 0.5 MPa 小于 16 MPa,P=1.5p=1.50.5=0.75 MPa=0.3mm2DP參照下表 氣缸筒的壁厚圓整取 =4 mm表 5-5 氣缸筒的壁厚6 蝸桿蝸輪的設(shè)計計算6.1 選擇蝸桿傳動類型、精度等級由于傳動的功率不大,速度也不高,故選用阿基米德圓柱蝸桿傳動,精度為:8C-GB10089-88。6.2 選擇蝸桿蝸輪材料考慮到蝸桿傳動功率不大,速度中等,故蝸桿用 45 號鋼表面淬火,硬度為 4555HRC,蝸輪邊緣采用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,缸徑材料 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160 200 250 320鋁合金2Al2壁 2.5 2.53 3.54 4.5520 鋼無縫鋼管厚 2.5 3 3.5 4.55 5.567而齒芯用 45 鋼。6.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則,先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計,再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動中心距:232)(HpeZKTa6.4 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩按 ,估取效率 =0.8 ,由于蝸桿不經(jīng)常,靠人力轉(zhuǎn)動,根據(jù)機(jī)械傳動書冊得:1Z,P=18.65Wmin/901r28497.2126262 05.905. inpPT mN6.5 確定載荷系數(shù) K因工作載荷較穩(wěn)定,故取載荷分布不均系數(shù) ;由表 6-1 使用系數(shù) 選取使用系KAK數(shù) .由于轉(zhuǎn)速不高,沖擊不大,可取動載荷系數(shù) ;1A 05.V表 6-1 使用系數(shù) A工作類型 載荷性質(zhì) 均勻、無沖擊 不均勻、小沖擊 不均勻、大沖擊每小時啟動次數(shù) 50啟動載荷 小 較大 大AK1 1.15 1.2則K= 05.VA6.6 確定彈性影響系數(shù) E因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪與鋼蝸桿相配,故 2160aEMPZ6.7 確定接觸系數(shù) pZ先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 和傳動中心距 的比值 ,從教材機(jī)械設(shè)計圖 11-5 中可1da35.1d查得 =2.9.p6.8 確定許用接觸應(yīng)力 H根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造,蝸桿螺旋齒面硬度45HRC,可從教材機(jī)械設(shè)計表 11-7 中查蝸輪的基本許用應(yīng)力 =268HaMP應(yīng)力循環(huán)次數(shù) LnjN.602( 為蝸輪轉(zhuǎn)速)mi52rn2,( 為工作壽命)4138.1Lnj 為蝸輪每轉(zhuǎn)一周每個輪齒嚙合的次數(shù) j=1705.60所以壽命系數(shù)為.105.87HNk則 :8= =0.7 =187.6HkNH268aMP6.9 計算中心距= =64.85mm32HpeZKTa3 26.1879049.215. 取中心距 a=80mm,因 i=14.5,取 m=2mm, =35.5mm。這時 / a=d1d, 取接觸疲勞系數(shù)為 =2.8,因為 ZZ,因此以上計算結(jié)4.085.mZ果可用。6.10 計算蝸輪和蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸 蝸桿 軸向齒距 24.6mPa直徑系數(shù) 75.1q齒頂圓直徑 mhda 5.391.31齒根圓直徑 ff 0)(1分度圓導(dǎo)程角 28蝸桿軸向齒厚 4.Sa 蝸輪蝸輪齒數(shù) =28,變位系數(shù) =-0.1252Z2x蝸輪分度圓直徑 mzd568蝸輪喉圓直徑 hdaa 615822蝸輪齒根圓直徑 ff 2.3.蝸輪咽喉母圓半徑 mdarg 496280122 6.11 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 FFFYKTa2153.選取當(dāng)量系數(shù) 9.2813cos32zV根據(jù)變位系數(shù) =-0.125, =29.99 2x從機(jī)械設(shè)計中的圖 11-19 中查得齒形系數(shù)為 =2.87。2aFY螺旋角系數(shù) =Y97.014.01許用彎曲應(yīng)力 =FNFNK由鑄錫磷青銅制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力為=56Mpa.壽命系數(shù)為 86.015.87FNk9=FH/ 16.48.056FNKaMP0797280491.53 FN由此可見彎曲強(qiáng)度是可以滿足的。6.12 當(dāng)量摩擦角 v, 其值可根據(jù)滑動速度由表 11-18 和 1-19 中選取?;瑒?13vvfarctn速度計算為 =0.166m/sos d3.cs106o1又由于蝸輪是有鑄錫磷青銅制造的且硬度45HRC,根據(jù)查得 ,43,65.0vvf根據(jù)自鎖條件,其蝸輪蝸桿傳動返程自鎖。7 齒輪齒條的設(shè)計7.1 選精度等級、材料及齒數(shù) 已知載荷變化不大,傳動功率 =18.65W 選擇材料及確定許用應(yīng)力,采用軟齒面的組合,1p選定齒輪類型,精度等級,材料及齒數(shù)。由于傳動比是無限大,選擇直齒圓柱齒傳動。(1)運輸機(jī)為一般工作機(jī)器,速度不高,采用 7 級精度。(2)材料的選擇,由表 10-1 選擇齒條材料為 45 號鋼,調(diào)質(zhì),硬度為 500HBS,齒輪材料為 45 號鋼,?;幚恚愣葹?400HBS(3)選擇齒輪的齒數(shù) 齒條的齒數(shù) 無限大。281Z2Z7.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 311 HEdt zTuk確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值(1)初選 4.t(2)由圖 1030 選區(qū)域系數(shù) =2.467zH(3)由圖 1026 查的 , 則0.710.9262(4)計算小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩NnPTII 6347.5125.85.95.961 (5)由表 7-1 選取齒寬系數(shù) 。d表 7-1 圓柱齒輪的齒寬系數(shù) d(6)由材料彈性影響系數(shù) =189.8zE21Mp(7)由齒面硬度查得齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限 =624 ,齒條的解除疲勞強(qiáng)度極1HLimp限 =600Mp2HLim(8)由式 1013 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)裝置狀況 兩支承相對小齒輪做對稱布置 兩支承相對小齒輪做不對稱布置 小齒輪做懸臂布置d0.9-1.4(1.2-1.9) 0.7-1.15(1.1-1.65) 0.4-0.610=60nj =601211630010=9.216N1Lh 810882 1096.4.069(9)由圖 1019 取接觸疲勞壽命系數(shù) 96.1kHN93.2HN(10)計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1%安全系數(shù) S=1 由式 1012 得=599MpsLHN1Im1=558MP2I27.3 計算(1)試算齒輪分度圓直徑 代入 中較小的值dt1H=50.855.7819462.567.0849431t(2)計算圓周速度 V=0.85m/s061nIt(3)計算齒寬 b 及模數(shù) mt7.128cos5.0cos1 zdnth=2.25 =2.251.77=3.99tb/h= =12.749.3850(4)計算載荷系數(shù) K由使用系數(shù) =1,根據(jù) V=0.85m/s,7 級精度,查得動載系數(shù) =0.6, =1.42, kA kvH=1.35FB得 =1.4,故載荷系數(shù)FaHK= =10.61.41.42=1.19AvH(5)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,由式得=50.83 =48.1531kdtt 34.19(6)計算模數(shù) 0nm=1.8928cos5.cos1z7.4 按齒根彎曲強(qiáng)度計算由式321cosFYzkTadn7.4.1 確定計算參數(shù)(1)計算載荷系數(shù)11K= =10.61.41.35=1.13kAvF(2)根據(jù)縱向重合度 =1.419,螺旋角影響系數(shù) =0.86Y(3)計算當(dāng)量齒數(shù)34.29.08cos31ZV(4)查取齒形系數(shù)由表 105 查得 =2.1776.1YF2FY(5)查取應(yīng)力校正系數(shù)查得 =1.56, =1.80SS(6)齒輪的疲勞強(qiáng)度極限 =500MP, =400MP1FE2FE(7)彎曲疲勞壽命系數(shù) =0.87, =0.95kNN(8)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4,由式 1012 得=310.71MP4.1508711SFENF=271.4MP.922(9)計算齒輪的014.7.31561FYS.282齒條數(shù)值大7.4.2 設(shè)計計算 =1.56mn 3224015.67.18cos0.91對此計算結(jié)果,由齒面解除疲勞強(qiáng)度計算的發(fā)面參數(shù) 大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的mn法面模數(shù),取 =2.0 已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時滿足解除疲勞強(qiáng)度,需按解除疲勞強(qiáng)度n算得分度圓直徑 =2.3721=49.77來計算應(yīng)有齒數(shù)d1=27.521cos7.49coszn則 =28,17.5 齒寬B= =142.85=42.85mmd圓整后 mm,402b8 計算齒輪軸8.1 求輸出軸上的功率 、轉(zhuǎn)速 、轉(zhuǎn)矩1p1n1T=2.87W、 =6r/min1pn127.54816087.2950950T311 mNnp8.2 求作用在齒輪上的力因一直齒輪分度圓直徑為 d2=56則圓周力:NdTFt 7.1956.4821軸向力:t 84.2.2cos0tan徑向力:NFta 61.7.195t8.3 初步確定最小直徑先按下式初步估算軸的最小值。選軸材料為 40Cr, ,表 153,取 120A=9.5331min 6028.PAd8.4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度對軸進(jìn)行分析,分別按水平面和垂直面計算各力產(chǎn)生的彎矩,并分別做出水平彎矩圖和垂直彎矩圖,最后求出總彎矩。 2vHM圖 8-1 齒輪軸的受力圖通過計算最后的得出 M=62748N.mm13(2)轉(zhuǎn)矩 T=5481.7N.mm(3)40Cr 的強(qiáng)度極限為 MPap275,又由于軸受的載荷為脈動的,所以 6.0。,故是安全的。pcaWT6.32W 為軸的抗彎截面系數(shù), m8.5 判斷危險截面由于截面 IV 處受的載荷較大,直徑較小,所以判斷為危險截面截面 IV 右側(cè)的MPamb5.17截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為T642amb 9.78.由于軸選用 40cr,調(diào)質(zhì)處理,所以PaB735, P361, P2601。綜合系數(shù)的計算由 ,.dD經(jīng)直線插入,知道因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中為 23.,0.62dr81,軸的材料敏感系數(shù)為 85.q, 7.0,故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 .2)(k711查得尺寸系數(shù)為 .0,扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為 76.0,軸采用磨削加工,表面質(zhì)量系數(shù)為 92.,軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理,即 q=1,則綜合系數(shù)值為3.1kK.2碳鋼系數(shù)的確定碳鋼的特性系數(shù)取為 1.0, 5.8.6 安全系數(shù)的計算軸的疲勞安全系數(shù)為 92.61maKS.414SSca 5.16.2故軸的選用安全1516致 謝 幾個月的畢業(yè)設(shè)計轉(zhuǎn)眼間已經(jīng)結(jié)束,在這幾個月的設(shè)計學(xué)習(xí)過程中,我取得了長足的進(jìn)步。我的畢業(yè)設(shè)計的課題是小型氣動沖壓機(jī)的設(shè)計,這是一個我以前所沒有接觸的。我對它來說完全是一個陌生者,經(jīng)過李宜峰老師的指導(dǎo)和幫助,使我順利的完成了我的畢業(yè)設(shè)計。在此深深感謝我的老師給予了我耐心的指導(dǎo)和幫助,同時也感謝給我?guī)М嫹◣缀蔚睦钇嚼蠋?,機(jī)械設(shè)計的張函老師, 互換性與測量技術(shù)的馬少輝老師, 先進(jìn)制造技術(shù)的張宏老師等,沒有這些課程做基礎(chǔ),是無法完成畢業(yè)設(shè)計,感謝你們!同時在 Solidwork 三維繪圖中,感謝李宜峰老師提出的寶貴意見。在我的設(shè)計過程中,還得到了眾多同學(xué)的支持和幫助,在此,我對這些同學(xué)表示我衷心的感謝和永遠(yuǎn)的祝福! 最后,再一次衷心的感謝我所有老師和同學(xué),感謝你們對我的幫助,你們傳遞的知識使我受用一生,你們的恩情我會銘記一生!雖然說謝謝二字不足以表達(dá)我的感情,但是仍然對你們說聲“謝謝” , “桃李不言,下子成溪”!17參考文獻(xiàn)1 許福玲,陳堯明主編.液壓與氣壓傳動M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.5.2畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書M.青島海洋出版社.3 鄒慧君主編.機(jī)械原理M.北京:高等教育出版社,19994機(jī)械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計手冊(中冊)M.化學(xué)工業(yè)出版社,1982:763.5機(jī)械設(shè)計手冊編委會.機(jī)械設(shè)計手冊(第 2 卷)M.機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8:11-13.6機(jī)械設(shè)計手冊編委會.機(jī)械設(shè)計手冊(第 3 卷)M.機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8:22-143.807機(jī)械設(shè)計手冊編委會.機(jī)械設(shè)計手冊(第 3 卷)M.機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8:22-157.8濮良貴,紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計M.北京:高等教育出版社,2006.5.
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