『壹』 冲压机构及送料机构设计
第一节 冲床冲压机构、送料机构及传动系统的设计
一、 设计题目
设计冲制薄壁零件冲床的冲压机构、送料机构及其传动系统。冲床的工艺动作如图5—1a)所示,上模先以比较大的速度接近坯料,然后以匀速进行拉延成型工作,此后上模继续下行将成品推出型腔,最后快速返回。上模退出下模以后,送料机构从侧面将坯料送至待加工位置,完成一个工作循环。
(a) (b) (c)
图5—1 冲床工艺动作与上模运动、受力情况
要求设计能使上模按上述运动要求加工零件的冲压机构和从侧面将坯料推送至下模上方的送料机构,以及冲床的传动系统,并绘制减速器装配图。
二、 原始数据与设计要求
1.动力源是电动机,下模固定,上模作上下往复直线运动,其大致运动规律如图b)所示,具有快速下沉、等速工作进给和快速返回的特性;
2.机构应具有较好的传力性能,特别是工作段的压力角应尽可能小;传动角γ大于或等于许用传动角[γ]=40o;
3.上模到达工作段之前,送料机构已将坯料送至待加工位置(下模上方);
4.生产率约每分钟70件;
5.上模的工作段长度l=30~100mm,对应曲柄转角0=(1/3~1/2)π;上模总行程长度必须大于工作段长度的两倍以上;
6.上模在一个运动循环内的受力如图c)所示,在工作段所受的阻力F0=5000N,在其他阶段所受的阻力F1=50N;
7.行程速比系数K≥1.5;
8.送料距离H=60~250mm;
9.机器运转不均匀系数δ不超过0.05。
若对机构进行运动和动力分析,为方便起见,其所需参数值建议如下选取:
1)设连杆机构中各构件均为等截面均质杆,其质心在杆长的中点,而曲柄的质心则与回转轴线重合;
2)设各构件的质量按每米40kg计算,绕质心的转动惯量按每米2kg·m2计算;
3)转动滑块的质量和转动惯量忽略不计,移动滑块的质量设为36kg;
6)传动装置的等效转动惯量(以曲柄为等效构件)设为30kg·m2;
7) 机器运转不均匀系数δ不超过0.05。
三、 传动系统方案设计
冲床传动系统如图5-2所示。电动机转速经带传动、齿轮传动降低后驱动机器主轴运转。原动机为三相交流异步电动机,其同步转速选为1500r/min,可选用如下型号:
电机型号 额定功率(kw) 额定转速(r/min)
Y100L2—4 3.0 1420
Y112M—4 4.0 1440
Y132S—4 5.5 1440
由生产率可知主轴转速约为70r/min,若电动机暂选为Y112M—4,则传动系统总传动比约为。取带传动的传动比ib=2,则齿轮减速器的传动比ig=10.285,故可选用两级齿轮减速器。图5—2 冲床传动系统
四、 执行机构运动方案设计及讨论
该冲压机械包含两个执行机构,即冲压机构和送料机构。冲压机构的主动件是曲柄,从动件(执行构件)为滑块(上模),行程中有等速运动段(称工作段),并具有急回特性;机构还应有较好的动力特性。要满足这些要求,用单一的基本机构如偏置曲柄滑块机构是难以实现的。因此,需要将几个基本机构恰当地组合在一起来满足上述要求。送料机构要求作间歇送进,比较简单。实现上述要求的机构组合方案可以有许多种。下面介绍几个较为合理的方案。
1.齿轮—连杆冲压机构和凸轮—连杆送料机构
如图5—3所示,冲压机构采用了有两个自由度的双曲柄七杆机构,用齿轮副将其封闭为一个自由度。恰当地选择点C的轨迹和确定构件尺寸,可保证机构具有急回运动和工作段近于匀速的特性,并使压力角尽可能小。
送料机构是由凸轮机构和连杆机构串联组成的,按机构运动循环图可确定凸轮推程运动角和从动件的运动规律,使其能在预定时间将工件推送至待加工位置。设计时,若使lOG<lOH ,可减小凸轮尺寸。
图5—3 冲床机构方案之一 图5—4冲床机构方案之二
2.导杆—摇杆滑块冲压机构和凸轮送料机构
如图5—4所示,冲压机构是在导杆机构的基础上,串联一个摇杆滑块机构组合而成的。导杆机构按给定的行程速比系数设计,它和摇杆滑块机构组合可达到工作段近于匀速的要求。适当选择导路位置,可使工作段压力角较小。
送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连。按机构运动循环图可确定凸轮推程运动角和从动件的运动规律,则机构可在预定时间将工件送至待加工位置。
3.六连杆冲压机构和凸轮—连杆送料机构
如图5—5所示,冲压机构是由铰链四杆机构和摇杆滑块机构串联组合而成的。四杆机构可按行程速比系数用图解法设计,然后选择连杆长lEF及导路位置,按工作段近于匀速的要求确定铰链点E的位置。若尺寸选择适当,可使执行构件在工作段中运动时机构的传动角γ满足要求,压力角较小。
凸轮送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连,若按机构运动循环图确定凸轮转角及其从动件的运动规律,则机构可在预定时间将工件送至待加工位置。设计时,使lIH<lIR,则可减小凸轮尺寸。
图5—5冲床机构方案之三 图5—6冲床机构方案之四
4.凸轮—连杆冲压机构和齿轮—连杆送料机构
如图5—6所示,冲压机构是由凸轮—连杆机构组合,依据滑块D的运动要求,确定固定凸轮的轮廓曲线。
送料机构是由曲柄摇杆扇形齿轮与齿条机构串联而成,若按机构运动循环图确定曲柄摇杆机构的尺寸,则机构可在预定时间将工件送至待加工位置。
选择方案时,应着重考虑下述几个方面:
1)所选方案是否能满足要求的性能指标;
2)结构是否简单、紧凑;
3)制造是否方便,成本可否降低。
经过分析论证,方案1是四个方案中最为合理的方案,下面就对其进行设计。
五、 冲压机构设计
由方案1图5—3可知,冲压机构是由七杆机构和齿轮机构组合而成。由组合机构的设计可知,为了使曲柄AB回转一周,C点完成一个循环,两齿轮齿数比Z1/Z2应等于1。这样,冲压机构设计就分解为七杆机构和齿轮机构的设计。
1.七杆机构的设计
设计七杆机构可用解析法。首先根据对执行构件(滑块F)提出的运动特性和动力特性要求选定与滑块相连的连杆长度CF,并选定能实现上述要求的点C的轨迹,然后按导向两杆组法设计五连杆机构ABCDE的尺寸。
设计此七杆机构也可用实验法,现说明如下。
如图5—7所示,要求AB、DE均为曲柄,两者转速相同,转向相反,而且曲柄在角度的范围内转动时,从动件滑块在l=60mm范围内等速移动,且其行程H=150mm。图5—7 七杆机构的设计
1)任作一直线,作为滑块导路,在其上取长为l的线段,并将其等分,得分点F1、F2、…、Fn(取n=5)。
2)选取lCF为半径,以Fi各点为圆心作弧得K1、K2、…、K5。
3)选取lDE为半径,在适当位置上作圆,在圆上取圆心角为的弧长,将其与l对应等分,得分点D1、D2、…、D5。
4)选取lDC为半径,以Di为圆心作弧,与K1、K2、…、K5对应交于C1、C2、…、C5。
5)取lBC为半径,以Ci为圆心作弧,得L1、L2、…、L5。
6)在透明白纸上作适量同心圆弧。由圆心引5条射线等分(射线间夹角为)。
7)将作好图的透明纸覆在Li曲线族上移动,找出对应交点B1、B2、…、B5,便得曲柄长lAB及铰链中心A的位置。
8)检查是否存在曲柄及两曲柄转向是否相反。同样,可以先选定lAB长度,确定lDE和铰链中心E的位置。也可以先选定lAB、lDE和A、E点位置,其方法与上述相同。
用上述方法设计得机构尺寸如下:
lAB=lDE=100mm, lAE=200mm, lBC= lDC=283mm, lCF=430mm,A点与导路的垂直距离为162mm,E点与导路的垂直距离为223mm。
2.齿轮机构设计
此齿轮机构的中心距a=200mm,模数m=5mm,采用标准直齿圆柱齿轮传动,Z1=Z2=40,ha*=1.0。
六、 七杆机构的运动和动力分析
用图解法对此机构进行运动和动力分析。将曲柄AB的运动一周360o分为12等份,得分点B1、B2、…、B12,针对曲柄每一位置,求得C点的位置,从而得C点的轨迹,然后逐个位置分析滑块F的速度和加速度,并画出速度线图,以分析是否满足设计要求。
图5—8是冲压机构执行构件速度与C点轨迹的对应关系图,显然,滑块在F4~F8这段近似等速,而这个速度值约为工作行程最大速度的40%。该机构的行程速比系数为
故此机构满足运动要求。图5-8 七杆机构的运动和动力分析
在进行机构动力分析时,先依据在工作段所受的阻力F0=5000N,并认为在工作段内为常数,然后求得加于曲柄AB的平衡力矩Mb,并与曲柄角速度相乘,获得工作段的功率;计入各传动的效率,求得所需电动机的功率为5.3KW,故所确定的电动机型号Y132S—4(额定功率为5.5KW)满足要求。(动力分析具体过程及结果略)。
七、 机构运动循环图
依据冲压机构分析结果以及对送料机构的要求,可绘制机构运动循环图(如图5—9所示)。当主动件AB由初始位置(冲头位于上极限点)转过角(=90o)时,冲头快速接近坯料;又当曲柄由转到(=210o)时,冲头近似等速向下冲压坯料;当曲柄由转到(=240o)时,冲头继续向下运动,将工件推出型腔;当曲柄由转到(=285o)时,冲头恰好退出下模,最后回到初始位置,完成一个循环。送料机构的送料动作,只能在冲头退出下模到冲头又一次接触工件的范围内进行。故送料凸轮在曲柄AB由300o转到390o完成升程,而曲柄AB由390o转到480o完成回程。
图5-9 机构运动循环图
七、送料机构设计
送料机构是由摆动从动件盘形凸轮机构与摇杆滑块机构串联而成,设计时,应先确定摇杆滑块机构的尺寸,然后再设计凸轮机构。
1.四杆机构设计
依据滑块的行程要求以及冲压机构的尺寸限制,选取此机构尺寸如下:
LRH=100mm,LOH=240mm,O点到滑块RK导路的垂直距离=300mm,送料距离取为250mm时,摇杆摆角应为45.24o。
2.凸轮机构设计
为了缩小凸轮尺寸,摆杆的行程应小AB,故取,最大摆角为22.62o。因凸轮速度不高,故升程和回程皆选等速运动规律。因凸轮与齿轮2固联,故其等速转动。用作图法设计凸轮轮廓,取基圆半径r0=50mm,滚子半径rT=15mm。
八、调速飞轮设计
等效驱动力矩Md、等效阻力矩Mr和等效转动惯量皆为曲柄转角的函数,画出三者的变化曲线,然后用图解法求出飞轮转动惯量JF。
九、带传动设计
采用普通V带传动。已知:动力机为Y132S-4异步电动机,电动机额定功率P=5.5KW ,满载转速n1=1440rpm ,传动比i=2, 两班制工作。
(1)计算设计功率Pd
由[6]中的表6-6查得工作情况系数KA =1.4
(2)选择带型 由[6]中的图6-10初步选用A型带
(3)选取带轮基准直径 由[6]中的表6-7选取小带轮基准直径
由[6]中的表6-8取直径系列值取大带轮基准直径:
(4)验算带速V
在(5~25m/s) 范围内,带速合适。
(5)确定中心a和带的基准长度
在 范围内初选中心距
初定带长
查[6]中的表6-2 选取A型带的标准基准长度
求实际中心距
取中心距为500mm。
(6)验算小带轮包角
包角合适
(7)确定带的根数Z
查表得
取Z=3根
(8)确定初拉力
单根普通V带的初拉力
(9)计算带轮轴所受压力
(10)带传动的结构设计(略)
十、齿轮传动设计
齿轮减速器的传动比为ig=10.285,采用标准得双级圆柱齿轮减速器,其代号为
ZLY-112-10-1。
第二节 棒料校直机执行机构与传动系统设计
一、设计题目
棒料校直是机械零件加工前的一道准备工序。若棒料弯曲,就要用大棒料才能加工出一个小零件,如图5-10所示,材料利用率不高,经济性差。故在加工零件前需将棒料校直。现要求设计一短棒料校直机。确定机构运动方案并进行执行机构与传动系统的设计。
图5-10 待校直的弯曲棒料
二、设计数据与要求
需校直的棒料材料为45钢,棒料校直机其他原始设计数据如表5-1所示。
表5-1 棒料校直机原始设计数据
参数
分组 直径d2
(mm) 长度L
(mm) 校直前最大曲率半径ρ
(mm) 最大校直力
(KN) 棒料在校直时转数
(转) 生产率
(根/分)
1 15 100 500 1.0 5 150
2 18 100 400 1.2 4 120
3 22 100 300 1.4 3 100
4 25 100 200 1.5 2 80
注:室内工作,希望冲击振动小;原动机为三相交流电动机,使用期限为10年,每年工作300天,每天工作16小时,每半年作一次保养,大修期为3年。
三、工作原理的确定
1) 用平面压板搓滚棒料校直(图5-11)。此方法的优点是简单易行,缺点是因材料的回弹,材料校得不很直。
2) 用槽压板搓滚棒料校直。考虑到“纠枉必须过正”,故将静搓板作成带槽的形状,动、静搓板的横截面作成图5-12所示形状。用这种方法既可能将弯的棒料校直,但也可能将直的棒料弄弯了,不很理想。
3) 用压杆校直。设计一个类似于图5-13所示的机械装置,通过一电动机,一方面让棒料回转,另一方面通过凸轮使压杆的压下量逐渐减小,以达到校直的目的。其优点是可将棒料校得很直;缺点是生产率低,装卸棒料需停车。
4) 用斜槽压板搓滚校直。静搓板的纵截面形状如图5-14所示,其槽深是由深变浅而最后消失。其工作原理与上一方案使压下量逐渐减小是相同的,故也能将棒料校得很直。其缺点是动搓板作往复运动,有空程,生产效率不够高。虽可利用如图所示的偏置曲柄滑块机构的急回作用,来减少空程损失,但因动搓板质量大,又作往复运动,其所产生的惯性力不易平衡,限制了机器运转速度的提高,故生产率仍不理想。
5) 行星式搓滚校直。如图5-15所示,其动搓板变成了滚子1,作连续回转运动,静搓板变成弧形构件3,其上开的槽也是由深变浅而最后消失。这种方案不仅能将棒料校得很直,而且自动化程度和生产率高,所以最后确定采用此工作原理。图5-11平面压板搓滚棒料校直 图5-12 槽压板搓滚棒料校直
图5-13 压杆校直
图5-14 斜槽压板搓滚校直 图5-15 行星式搓滚校直
四、执行机构运动方案的拟定
行星式棒料校直机有两个执行构件,即动搓板滚子和送料滑块。动搓板滚子的运动为单方向等速连续转动,可将其直接装在机器主轴上。送料滑块的运动为往复移动。图5-16给出了两种送料机构方案,其中图a)为曲柄摇杆机构与齿轮、齿条机构组合,图b)为摆动推杆盘形凸轮机构与导杆滑块机构的组合,曲柄(或凸轮)每转一周送出一根棒料。由于凸轮机构能使送料机构的动作和搓板滚子的运动能更好的协调,故图b)的执行机构运动方案优于图a),下面设计计算针对图b)方案进行。
a) b)
图5-16 行星式棒料校直机执行机构运动方案
五、传动系统运动方案的拟定
初步拟定的传动方案如图5-17所示。驱使动搓板滚子1转动的为主传动链,为提高其传动效率,主传动链应尽可能简短,而且还要求冲击振动小,故图中采用了一级带传动和一级齿轮传动。传动链的第一级采用带传动有下列优点:电动机的布置较自由,电动机的安装精度要求较低,带传动有缓冲减振和过载保安作用。
图5-17 行星式棒料校直机传动方案
六、执行机构设计
由于动搓板滚子1直接装在机器主轴上,只有执行构件,没有执行机构,故只需对送料机构进行设计。对于图5-16b)所示得运动方案,送料机构的设计,实际上就是摆动推杆盘状凸轮机构的设计。
凸轮轴的转动是由滚子轴(传动主轴)的转动经过齿轮机构传动减速而得到的。下面来讨论滚子轴与凸轮轴间的传动比应如何确定。
应注意在校直棒料时,不允许两根棒料同时进入校直区,否则将因两根棒料的相互干扰,可能一根棒料也未被校直。所以一定要待前一根棒料退出落下后,后一根棒料才能进入校直区。
设滚子1的直径,棒料的直径为,校直区的工作角为,从棒料进入到退出工作区,滚子1的转角为。因在棒料校直时的运动状态跟行星轮系传动一样,弧形搓板相当于固定的内齿轮,其内经为,角相当于行星架的转角,根据周转轮系的计算式,即可求得滚子1的相应转角,即
故
设已确定为了校直棒料,棒料需在校直区转过的转数为,校直区的工作角为,则滚子1的直径,可由下式确定:
为了保证不出现两根棒料同时在校直区的现象,应在滚子1转过角度时,送料凸轮4才转一转,由此可定出齿轮的传动比为
图中采用了一级齿轮减速(轮为过轮,用它主要是为了协调中心距)。若一级齿轮减速不能满足要求时,可考虑用二级或三级齿轮减速。
对于第一组数据,并设校直区的工作角为=1200,则由上面公式可求得滚子1的直径=240mm,滚子1的转角为=2550,故取1=2600,从而求得齿轮的传动比为ig=0.722。故取Zc=26,Za=36。
送料滑块应将棒料推送到A点,设推送距离对应的圆心角为300,则可求得滑块行程约为120mm,若取摆杆长lCF=400mm,则其摆角为17.25o。
确定推杆运动规律,设计凸轮轮廓曲线(略)。
七、传动系统设计
原动机选为Y100L2-4异步电动机,电动机额定功率P=3KW ,满载转速n=1420rpm,则传动系统的总传动比为i=n/n1,其中n1为滚子1的转速。对于第一组数据,n1=2600×150/3600 =108.3,总传动比为i=13.11,若取带传动的传动比为ib=3.0,则齿轮减速器的传动比为ig=13.11/3.0=4.3,故采用单级斜齿圆柱齿轮减速器。
带传动和单级斜齿圆柱齿轮减速器的设计(略)。
『贰』 求自动送料带式输送机一级减速器设计说明书 f=1300 v=1.55 d=250 邮箱[email protected]
发过去了,收下
『叁』 自动送料小车控制
你这个是大学科件制作吧!
自己看看书就几个编码的逻辑关系!
如果需要的话可以给你个参考编程
具体的现在都有点忘记了
『肆』 自动送料小车控制系统的设计(PLC 200)梯形图
TITLE=
Network 1 // 网络题目 (单行版权)
LD SM0.1
S S0.0, 1
Network 2
LSCR S0.0
Network 3
LD I0.0
A I0.2
SCRT S0.1
Network 4
SCRE
Network 5
LSCR S0.1
Network 6
LD SM0.0
= Q0.0
Network 7
LD I0.1
SCRT S0.2
Network 8
SCRE
Network 9
LSCR S0.2
Network 10
LD SM0.0
TON T37, +100
Network 11
LD T37
SCRT S0.3
Network 12
SCRE
Network 13
LSCR S0.3
Network 14
LD SM0.0
= Q0.1
Network 15
LD I0.2
SCRT S0.0
Network 16
SCRE
『伍』 步进送料机课程设计
机械原理课程设计说明书
设计题目:步进送料机
07机械设计制造及其自动化专业 二班
设计者:徐丽丽
指导教师:迎春,张春友
2009年12月6日
课程设计 步进送料机
目录
前言………………………………………………………
第1章 课程设计内容…………………………………
第2章 设计思路………………………………………
第3章 工作原理………………………………………
第4章 运动循环图……………………………………
第5章 机械系统运动方案……………………………
第6章 主要执行结构方案设计………………………
第7章 传动机构尺寸设计……………………………
第8章 系统机械运动方案简图………………………
前言
随着科学技术、工业生产水平的不断发展和人们生活条件的不断改善,消费者的价值观念变化很快,市场需求才出现多样化的特征,机械产品的种类日益增多,例如,各种金属切削机床、仪器仪表、重型机械、轻工机械、纺织机械、石油化工机械、交通运输机械、海洋作业机械、钢铁成套设备、办公设备、家用电器以及儿童玩具等等。同时,这些机械产品的寿命周期也相应缩短。
企业为了赢得市场,必须不断开发符合市场需求的产品。新产品的设计与制造,其中设计是产品开发的第一步,是决定产品的性能、质量、水平、市场竞争力和经济效益的最主要因素。机械产品的设计是对产品的功能、工作原理、系统运动方案、机构的运动与动力设计、机构的结构尺寸、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算,并将其转化为具体的描述以作为制造的工作过程。其中机械产品的功能、工作原理、系统运动方案、机构的运动与动力设计、机构的结构尺寸、力和能量的传递方式等内容是机械原理课程的教学内容。
当今世界,科学技术突飞猛进,知识经济已见端倪,综合国力的竞争日趋激烈。国力的竞争,归根结底是科技与人才的竞争。而机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要实践性教学环节,同时,又是机械类专业人才培养计划中一个相对独立的设计实践,在培养学生的机械综合设计能力及创新意识与能力方面,起着重要的作用。在课程设计中,它培养了学生 创新设计的能力。本次设计的是半自动钻床设计,以小见大,设计并不是门简单的课程,它需要同学们理性的思维和丰富的空间想象能力。
关键字:送料机构,定位机构,传动机构
第一章 课程设计 步进送料机
一.设计题目
设计某自动生产线的一部分——步进送料机。如图25所示,加工过程要求若干个相同的被输送的工件间隔相等的距离a,在导轨上向左依次间歇移动,即每个零件耗时t1移动距离a后间歇时间t2。考虑到动停时间之比K=t1/t2之值较特殊,以及耐用性、成本、维修方便等因素,不宜采用槽轮、凸轮等高副机构,而应设计平面连杆机构。
具体设计要求为:
1、电机驱动,即必须有曲柄。
2、输送架平动,其上任一点的运动轨迹近似为虚线所示闭合曲线(以下将该曲线简称为轨迹曲线)。
3、轨迹曲线的AB段为近似的水平直线段,其长度为a,允差±c(这段对应于工件的移动);轨迹曲线的CDE段的最高点低于直线段AB的距离至少为b,以免零件停歇时受到输送架的不应有的回碰。有关数据见表1.1
表1.1 设计数据
方案号 a
mm c
mm b
mm t1
s t2
s
A 300 20 50 1 2
B 300 20 55 1 2
C 350 20 50 1 3
D 350 20 55 1 3
E 400 20 50 2 4
F 400 20 55 2 4
二.设计任务
1. 步进送料机一般至少包括连杆机构和齿轮机构二种常用机构。
2. 设计传动系统并确定其传动比分配。
3. 图纸上画出步进送料机的机构运动方案简图和运动循环图。
4. 对平面连杆机构进行尺度综合,并进行运动分析;验证输出构件的轨迹是否满足设计要求;求出机构中输出件的速度、加速度;画出机构运动线图。
5. 编写设计计算说明书。
三.设计提示
1. 由于设计要求构件实现轨迹复杂并且封闭的曲线,所以输出构件采用连杆机构中的连杆比较合适。
2. 由于对输出构件的运动时间有严格的要求,可以在电机输出端先采用齿轮机构进行减速。如果再加一级蜗杆蜗轮减速,会使机构的结构更加紧凑。
3. 由于输出构件尺寸较大,为提高整个机构的刚度和运动的平稳性,可以考虑采用对称结构(虚约束)。
第二章 设计思路
零件工作时间与中间间歇时间比为1:2,则齿轮转动1/(1+2)*360=120为有效工作时间,曲柄摇杆机构的极位夹角为180—120=60. 选取AB=100 mm, BC=350mm,角CBE=30度,BE=173.2mm, 画出机构如图所示。E’E’’=300mm,取E’E’’’=50mm,过点E’’’做E’’’B’’’=173.2mm,再过B’’’做B’’’C’’’=350mm,使角C’’’B’’’E’’’=30度,找出C’’’,然后根据C’,C’’,C’’’点画出D点,CD=374mm 。其中E’E’’相当于轨计的AB点
齿轮传动
传动比准确,外廓尺寸小,功率高,寿命长,功率及速度范围广,适宜于短距离传动
制造精度要求高
开式0.92-0.96
闭式0.96-0.99
6级精度直齿v≤18m/s
6级精度非直齿v≤36m/s
5级精度直齿v≤200m/s
渐开线齿轮≤50000kw圆弧齿轮≤6000kw锥齿轮≤1000kw
一对圆柱齿轮i≤10
通常i≤5
一对圆锥齿轮i≤8
通常i≤3
主要用于传动
带传动
中心距变化范围广,可用于长距离传动,可吸振,能起到缓冲及过载保护
用打滑现象,轴上受力较大
平带0.92-0.98
V带0.92-0.94
同步带0.96-0.98
V带v≤25m/s
同步带v≤50m/s
V带≤40
同步带≤200-750kw
平带i≤5
V带i≤7
同步带i≤10
常用于传动链的高速端
连杆传动
适用于宽广的载荷范围,可实现不同的运动轨迹,可用于急回、增力,加大或缩小行程等
设计复杂,不宜高速度运动
在运动过程中随时发生变化
既可为传动机构又可做为执行机构
第三章 工作原理
功能要求:加工过程要求若干个相同的被输送的工件间隔相等的距离a,在导轨上向左依次间歇移动,即每个零件耗时t1=1s移动距离a=300mm后间歇时间t2=2s
功能原理:步进送料机的工作原理分解如图所示,该系统由电动机驱动,通过带传动将运动传给齿轮,再由各级齿轮进行减速使其转速符合要求,即n=1r/3s=20r/min。最后利用齿轮和连杆将运动传给输送架。
第四章 运动循环图
齿轮转角 0~~120 120~~360
送料 输送架向前推进,工件前移 输送架向后退回,工件停止
第五章 机械系统运动方案
方案号 a
mm c
mm b
mm t1
s t2
s
A 300 20 50 1 2
B 300 20 55 1 2
C 350 20 50 1 3
D 350 20 55 1 3
E 400 20 50 2 4
F 400 20 55 2 4
选择方案A
第六章 主要执行机构设计方案
连杆传动机构
送料--------连杆在图示轨迹上做往复运动----------齿轮定转速转动
第七章 计算传动机构传动机构尺寸设计
1.根据所给的设计参数,可算出执行构件连接的齿轮的转速n=20r/min,取驱动电机:y180l-8,功率N=11KW,转速n=710r/min。所以机械的总传动比为:
可根据总传动比设计传动机构。一般一级减速用皮带轮i皮≤5~8,二级减速用齿轮,传动比的各级分配情况应遵循“前小后大”的原则分配较为有利。即:i1<i2<…<in,且相邻两级传动比的差值不要太大,运动链这样逐级减速,使各级中间轴有较高的转速及较小的转矩,从而使轴与轴间的零件有较小的尺寸,机构较为紧凑。
齿轮选取钢料,m=5,取z2=20,i1=7.1,则
z1=20*=142 d1=mz1=5*142=710mm 而AB=200mm,d1>2AB,所以齿轮符合连杆的 传动要求
i1*i2=35.5,所以i2=5也符合传动要求
2设计计算各主要执行机构
送料机构的设计,首先要确定从动件的运动规律,确定连杆的几何尺寸。计算齿轮在转动一周过程中的理论和实际廓线的坐标值。
对各主要执行机构进行受力分析。
第八章 系统机械运动方案简图
参考文献:《机械原理课程设计指导书》,《机械原理》
2009年12月9日
『陆』 设计已螺旋输送机的驱动装置设计说明书
计算内容 计算结果
一, 设计任务书
设计题目:传送设备的传动装置
(一)方案设计要求:
具有过载保护性能(有带传动)
含有二级展开式圆柱齿轮减速器
传送带鼓轮方向与减速器输出轴方向平行
(二)工作机原始数据:
传送带鼓轮直径___ mm,传送带带速___m/s
传送带主动轴所需扭矩T为___N.m
使用年限___年,___班制
工作载荷(平稳,微振,冲击)
(三)数据:
鼓轮D 278mm,扭矩T 248N.m
带速V 0.98m/s,年限 9年
班制 2 ,载荷 微振
二.电机的选择计算
1. 选择电机的转速:
a. 计算传动滚筒的转速
nw= 60V/πd=60×0.98/3.14×0.278=67.326 r/min
b.计算工作机功率
pw= nw/9.55×10³=248×67.326/9.55×10³=1.748Kw
2. 工作机的有效功率
a. 传动装置的总效率
带传动的效率η1= 0.96
弹性联轴器的效率η2= 0.99
滚筒的转速
nw=67.326 r/min
工作机功率
pw=1.748Kw
计算内容 计算结果
滚动轴承的效率 η3=0.99
滚筒效率 η4=0.96
齿轮啮合效率 η5=0.97
总效率 η=η1×η2×η34×η4×η5²=
0.95×0.99×0.994×0.96×0.97²=0.816
c. 所需电动机输出功率Pr=Pw/η=1.748/0.816=2.142kw
3. 选择电动机的型号:
查参考文献[10] 表16-1-28得 表1.1
方案
号 电机
型号 电机
质量
(Kg) 额定
功率
(Kw) 同步
转速(r/min) 满载
转速
(r/min) 总传
动比
1 Y100L1-4 34 2.2 1500 1420 21.091
2 Y112M-6 45 2.2 1000 940 13.962
根据以上两种可行同步转速电机对比可见,方案2传动比小且质量价格也比较合理,所以选择Y112M-6型电动机。
三.运动和动力参数的计算
1. 分配传动比取i带=2.5
总传动比 i=13.962
i减=i/i带=13.962/2.5=5.585
减速器高速级传动比i1= =2.746
减速器低速级传动比i2= i减/ i1=2.034
2. 运动和动力参数计算:
总效率
η=0.816
电动机输出功率
Pr=2.142kw
选用三相异步电动机Y112M-6
p=2.2 kw
n=940r/min
中心高H=1112mm,外伸轴段D×E=28×60
i=13.962
i12=2.746
i23=2.034
P0=2.142Kw
计算内容 计算结果
0轴(电动机轴):
p0=pr=2.142Kw
n0=940r/min
T0=9.55103P0/n0=9.551032.119/940=21.762N.m
Ⅰ轴(减速器高速轴):
p1=p.η1=2.1420.95=2.035Kw
n1= n0/i01=940/2.5=376
T1=9.55103P1/n1=51.687 N.m
Ⅱ轴(减速器中间轴):
p2=p1η12=p1η5η3=2.0350.970.99
=1.954 Kw
n2= n1/i12=376/2.746=136.926 r/min
T2=9.55103 P2/n2=136.283N.m
Ⅲ轴(减速器低速轴):
p3=p2η23= p2η5η3=1.876 Kw
n3= n2/i23=67.319 r/min
T3=9.55103 P3/n3=266.133 N.m
Ⅳ轴(鼓轮轴):
p4=p3η34=1.839 Kw
n4= n3=67.319 r/min
T4=9.55103 P4/n4=260.884 N.m
四.传动零件的设计计算
(一)减速器以外的传动零件
1.普通V带的设计计算
(1) 工况系数取KA=1.2
确定dd1, dd2:设计功率pc=KAp=1.22.2=2.64Kw n0=940r/min
T0=21.762N.m
p1=2.035Kw
n1=376r/min
T1=51.687N.m
p2=1.954Kw
n2=136.926 r/min
T2=136.283 N.m
p3=1.876Kw
n3=67.319 r/min
T3=266.133N.m
p4=1.839 Kw
n4=67.319r/min
T4=260.884 N.m
小带轮转速n1= n0=940 r/min
选取A型V带 取dd1=118mm
dd2=(n1/n2)dd1=(940/376) 118=295mm
取标准值dd2=315mm
实际传动i=dd1/ dd2=315/118=2.669
所以n2= n1/i=940/2.669=352.192r/min(误差为6.3%>5%)
重取 dd1=125mm,
dd2=(n1/n2)dd1=(940/376)125=312.5mm
取标准值dd2=315mm
实际传动比i= dd1/ dd2=315/125=2.52
n2= n1/i=940/2.52=373.016
(误差为8% 允许)
所选V带带速v=πdd1 n1/(601000)=3.14
125940/(601000)=6.152m/s
在5 ~25m/s之间 所选V带符合
(2)确定中心距
①初定a0 :0.7(dd1 +dd2)≤a0≤ 2(dd1 +dd2)
308≤a0≤880 取a0=550mm
②Lc=2 a0+(π/2)( dd1 +dd2)+( dd2 -dd1)²/4 a0
=2550+(3.14/2) (315+125)+(315-125)²/4550=1807.559
③取标准值:Ld=1800mm
④中心距:a=a0+ (LdLc)/2=550+(1800-1807.559)/2
计算内容 计算结果
=546.221mm
取a=547mm,a的调整范围为:
amax=a+0.03 Ld=601mm
amin=a-0.015Ld=520mm
(2)验算包角:
α≈180°-(dd2-dd1) 60° /a=180°-(315-125) 60°/547=159°>120°,符合要求。
(3)确定根数:z≥pc/p0’
p0’=Kα(p0+Δp1+Δp2)
Kα=1.25(1- )=0.948
对于A型带:c1=3.7810-4,c2=9.8110-3,
c3=9.610-15,c4=4.6510-5
L0=1700mm
ω1= = =98.437rad/s
p0= dd1ω1[c1- - c3 (dd1ω1)²- c4lg(dd1ω1)]
=12598.437[3.7810-4- -9.6
10-15 (12598.437)²- 4.6510-5
lg(12598.437)]=1.327
Δp1= c4dd1ω1 =0.148
Δp2=c4dd1ω1 =0.0142
p0’=0.948 (1.327+0.149+0.0142)=1.413 Kw
确定根数:z≥ ≤Zmax
z= = 取z=2
(4)确定初拉力F0
F0=500 =500×
=175.633KN
(5)带对轴的压力Q
Q=2 F0zsin =2 =690.768KN
(二)减速器以内的零件的设计计算
1.齿轮传动设计
(1)高速级用斜齿轮
① 选择材料
小齿轮选用40Cr钢,调质处理,齿面硬度250~280HBS大齿轮选用ZG340~ 640,正火处理,齿面硬度170 ~ 220HBS
应力循环次数N:
N1=60n1jLh=60×376×(9×300×16)=9.74×108
N2= N1/i1=9.74×108 ÷2.746=3.549×108
查文献[2]图5-17得:ZN1=1.02 Z N2=1.11(允许有一点蚀)
由文献[2]式(5-29)得:ZX1 = ZX2=1.0,取SHmin=1.0,Zw=1.0,ZLVR=0.92
按齿面硬度250HBS和170HBS由文献[2]图(5-16(b))得:σHlim1=690Mpa, σHlim2=450 Mpa
许用接触应力[σH]1 =(σHlim1/SHmin)ZN1 ZX1 Zw ZLVR=647.496 Mpa,[σH]2=(σHlim2/SHmin)ZN2 ZX2 Zw ZLVR
=459.540 Mpa
因[σH]2〈[σH]1,所以计算中取[σH]= [σH]2 =459.540 Mpa
②按接触强度确定中心距
初定螺旋角β=12° Zβ= =0.989
初取KtZεt2=1.12 由文献[2]表5-5得ZE=188.9 ,减速传动u=i1 =2.746,取Φa=0.4
端面压力角αt=arctan(tanαn/cosβ)=arctan(tan20°/cos12°)=20.4103°
基圆螺旋角βb= arctan(tanβ×cosαt)= arctan(tan12°×cos20.4103°)=11.2665°
ZH= = =2.450
计算中心距a:
计算内容 计算结果
a≥
=
=111.178mm
取中心距 a=112mm
估算模数mn=(0.007~0.02)a=(0.007~0.02)×=
0.784~2.24
取标准模数mn=2
小齿轮齿数
实际传动比: 传动比误差 在允许范围之内
修正螺旋角β=
10°50′39〃
与初选β=12°相近,Zβ,ZH可不修正。
齿轮分度圆直径
圆周速度
由文献[2]表5-6 取齿轮精度为8级
③验算齿面接触疲劳强度
按电机驱动,载荷平稳,由文献[2]表5-3 取 KA=1.25
由文献[2]图5-4(b),按8级精度和
取KV=1.023
齿宽 ,取标准b=45mm
由文献[2]图5-7(a)按b/d1=45/61.091=0.737,取Kβ=1.051
由文献[2]表5-4,Kα=1.2
载荷系数K= KAKVKβKα=
计算重合度:
齿顶圆直径
端面压力角:
齿轮基圆直径: mm
mm
端面齿顶压力角:
高速级斜齿轮主要参数:
mn=2
z1=30, z2=80
β=
10°50′39〃
mt= mn/cosβ=2.036mm
d1=61.091mm
d2=162.909mm
da1=65.091mm
da2=166.909mm
df1= d1-2(ha*+ c*) mn=56.091mm
df2= d2-2(ha*+ c*) mn=157.909mm
中心距a=1/2(d1+d2)=112mm
齿宽b2=b=
45mm
b1= b2+(5~10)=50mm
计算内容 计算结果
齿面接触应力
安全
④验算齿根弯曲疲劳强度
由文献[2]图5-18(b)得:
由文献[2]图5-19得:
由文献[2]式5-23:
取
计算许用弯曲应力:
计算内容
计算结果
由文献[2]图5-14得:
由文献[2]图5-15得:
由文献[2]式5-47得计算
由式5-48: 计算齿根弯曲应力:
均安全。
⑵低速级直齿轮的设计
①选择材料
小齿轮材料选用40Cr钢,齿面硬度250—280HBS,大齿轮材料选用ZG310-570,正火处理,齿面硬度162—185HBS
计算应力循环次数N:同高速级斜齿轮的计算 N1=60 n1jL h=1.748×108
N2= N1/i1=0.858×108
计算内容
计算结果
查文献[2]图5-17得:ZN1=1.12 Z N2=1.14
按齿面硬度250HBS和162HBS由文献[2]图(5-16(b))得:σHlim1=690Mpa, σHlim2=440 Mpa
由文献[2]式5-28计算许用接触应力:
[σH]1 =(σHlim1/SHmin)ZN1 ZX1 Zw ZLVR=710.976 Mpa,[σH]2=(σHlim2/SHmin)ZN2 ZX2 Zw ZLVR
=461.472 Mpa
因[σH]2〈[σH]1,所以取[σH]= [σH]2 =461.472 Mpa
②按接触强度确定中心距
小轮转距T1=136.283N.m=136283N.m
初取KtZεt2=1.1 由文献[2]表5-5得ZE=188.9 ,减速传动u=i23=2.034,取Φa=0.35
计算中心距a: a≥
=145.294mm
取中心距 a=150mm估算模数m=(0.007~0.02)a=(0.007~0.02)×150=
1.05~3
取标准模数m=2
小齿轮齿数
齿轮分度圆直径
齿轮齿顶圆直径:
齿轮基圆直径: mm
mm
圆周速度
由文献[2]表5-6 取齿轮精度为8级
按电机驱动,载荷平稳,而工作机载荷微振,由文献[2]表5-3 取 KA=1.25
按8级精度和 取KV=1.02
齿宽 b= ,取标准b=53mm
由文献[2]图5-7(a)按b/d1=53/100=0.53,取Kβ=1.03
由文献[2]表5-4,Kα=1.1
载荷系数K= KAKVKβKα=
计算端面重合度:
安全。
③校核齿根弯曲疲劳强度
按z1=50, z2=100,由文献[2]图5-14得YFa1=2.36 ,YFa2=2.22
由文献[2]图5-15得YSa1= 1.71,YSa2=1.80。
Yε=0.25+0.75/ εα=0.25+0.75/1.804=0.666
由文献[2]图5-18(b),σFlim1=290Mp, σFlim2=152Mp
由文献[2]图5-19,YN1= YN2=1.0,因为m=4〈5mm,YX1= YX2=1.0。
取YST=2.0,SFmin=1.4。
计算许用弯曲应力:
[σF1]= σFlim1YST YN1 YX1/SFmin=414Mp
[σF2]= σFlim2YST YN2 YX2/SFmin=217Mp
计算齿根弯曲应力:
σF1=2KT1YFa1YSa1Yε/bd1m=2×1.445×136283×2.36×1.71×0.666/53×100×2=99.866Mp〈[σF1]
σF2=σF1 YFa2YSa2/ YFa1YSa1=98.866Mp〈[σF2]
均安全。
五.轴的结构设计和轴承的选择
a1=112mm, a2=150mm,
bh2=45mm, bh1= bh2+(5~10)=50mm
bl2=53mm, bl1= bl2+(5~10)=60mm
(h----高速轴,l----低速轴)
考虑相邻齿轮沿轴向不发生干涉,计入尺寸s=10mm,考虑齿轮与箱体内壁沿轴向不发生干涉,计入尺寸k=10mm,为保证滚动轴承放入箱体轴承座孔内,计入尺寸c=5mm,初取轴承宽度分别为n1=20mm,n2=22,n3=22mm,3根轴的支撑跨距分别为:
计算内容
低速级直齿轮主要参数:
m=2
z1=50, z1=50 z2=100
u=2.034
d1=100mm
d2=200mm
da1=104mm
da2=204mm
df1=
d1-2(ha*+ c*) m=95mm
df2=
d2-2(ha*+ c*) m=195mm
a=1/2(d2+ d1)=150mm
齿宽b2 =b=53mm
b1=b2+
(5~10)=60mm
计算结果
l1=2(c+k)+bh1+s+bl1+n1=2×(5+10)+50+10+60+20=170mm
l2=2(c+k)+bh1+s+bl1+n2=2×(5+10)+50+10+60+20=
172mm
l3=2(c+k)+bh1+s+bl1+n3=2×(5+10)+50+10+60+20=172mm
(2)高速轴的设计:
①选择轴的材料及热处理
由于高速轴小齿轮直径较小,所以采用齿轮轴,选用40r钢,
②轴的受力分析:
如图1轴的受力分析:
lAB=l1=170mm,
lAC=n1/2+c+k+bh1/2=20/2+5+10+50/2=50mm
lBC= lAB- lAC=170-50=120mm
(a) 计算齿轮啮合力:
Ft1=2000T1/d1=2000×51.687/61.091=162.131N
Fr1=Ft1tanαn/cosβ1692.13×tan20°/cos10.8441°=627.083N
Fa1= Ft1tanβ×tan10.8441°=324.141N
(b) 求水平面内支承反力,轴在水平面内和垂直面的受力简图如下图:
RAx= Ft1 lBC/ lAB=1692.131×120/170=1194.445N
RBx= Ft1-RAx=1692.131-1194.445=497.686N
RAy=(Fr1lBC+Fa1d1/2)/lAB=(627.083×120+324.141×
61.091/2)/170=500.888N
RBy= Fr1-RAy=627.083-500.888=126.195N
(c) 支承反力
弯矩MA= MB=0,MC1= RA lAC=64760.85N.mm
MC2= RB lBC=61612.32N.mm
转矩T= Ft1 d1/2=51686.987N.mm
计算内容
计算结果
d≥ ③轴的结构设计
按经验公式,减速器输入端轴径A0 由文献[2]表8-2,取A0=100
则d≥100 ,由于外伸端轴开一键槽,
d=17.557(1+5%)=18.435取d=20mm,由于da1<2d,用齿轮轴,根据轴上零件的布置、安装和定位的需要,初定轴段直径和长度,其中轴颈、轴的结构尺寸应与轴上相关零件的结构尺寸联系起来考虑。
初定轴的结构尺寸如下图:
高速轴上轴承选择:选择轴承30205 GB/T297-94。
(2)中间轴(2轴)的设计:
①选择轴的材料及热处理
选用45号纲调质处理。
②轴的受力分析:
如下图轴的受力分析:
计算内容
计算结果
lAB=l2=172mm,
lAC=n2/2+c+k+bh1/2=22/2+5+10+50/2=51mm
lBC= lAB- lAC=172-51=121mm
lBD=n2/2+c+k+bl1/2=22/2+5+10+60/2=56mm
(a) 计算齿轮啮合力:
Ft2=2000T2/d2=2000×136.283/162.909=1673.118N
Fr2=Ft2tanαn/cosβ=1673.118×tan20°/cos10.8441°=620.037N
Fa2=Ft2tanβ=1673.118×tan10.8441°=320.499N
Ft3=2000T2/d3=2000×136.283/100=2725.660N
Fr3=Ft3tanα=2725.660×tan20°=992.059N
(b)求水平面内和垂直面内的支反力
RAx=(Ft2lBC+Ft3lBD )/lAB=(1673.118×121+2725.660×56)/172=2064.443N
RBx=Ft2+Ft3-RAX=1673.118+2725.660-2064.443=2334.35N
RAY=(Fa2d2/2-Fr2lBC+Fr3lBD)/lAB=(320.449×162.909/2-620.037×121+992.059×56)=190.336N
RBY=Fr3-Fr2-RAY=992.059-620.037-190.336=
计算内容
计算结果
181.656N
RA=2073.191N, RB=2341.392N
③轴的结构设计
按经验公式, d≥A0 由文献[2]表8-2,取A0=110
则d≥110 ,取开键槽处d=35mm
根据轴上零件的布置、安装和定位的需要,初定轴段直径和长度,其中轴颈、轴的结构尺寸应与轴上相关零件的结构尺寸联系起来考虑。
初定轴的结构尺寸如下图:
中间轴上轴承选择:选择轴承6206 GB/T276-94。
(3)低速轴(3轴)的设计:
①选择轴的材料及热处理
选用45号纲调质处理。
②轴的受力分析:
如下图轴的受力分析:
计算内容
计算结果
初估轴径:
d≥A0 =110
联接联轴器的轴端有一键槽,dmin=33.5(1+3%)=34.351mm,取标准d=35mm
轴上危险截面轴径计算:d=(0.3~0.4)a=(0.3~0.4)×150=45~60mm 最小值dmin =45×(1+3%)=46.35mm,取标准
计算内容 计算结果
50mm
初选6207GB/T276-94轴承,其内径,外径,宽度为40×80×18
轴上各轴径及长度初步安排如下图:
③低速级轴及轴上轴承的强度校核
a、 低速级轴的强度校核
①按弯扭合成强度校核:
转矩按脉动循环变化,α≈0.6
Mca1= Mc=106962.324N.mm
Mca2=
Mca3=αT=159679.800N.mm
计算弯矩图如下图:
计算内容
计算结果
Ⅱ剖面直径最小,而计算弯矩较大,Ⅷ剖面计算弯矩最大,所以校核Ⅱ,Ⅷ剖面。
Ⅱ剖面:σca= Mca3/W=159679.8/0.1×35³=37.243Mp
Ⅷ剖面:σca= Mca2/W=192194.114/0.1×50³=15.376Mp
对于45号纲,σB=637Mp,查文献[2]表8-3得
[σb] -1=59
Mp,σca<[σb] -1,安全。
②精确校核低速轴的疲劳强度
a、 判断危险截面:
各个剖面均有可能有危险剖面。其中,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ剖面为过度圆角引起应力集中,只算Ⅱ剖面即可。Ⅰ剖面与Ⅱ剖面比较,只是应力集中影响不同,可取应力集中系数较大者进行验算。Ⅸ--Ⅹ面比较,它们直径均相同,Ⅸ与Ⅹ剖面计算弯矩值小,Ⅷ剖面虽然计算弯矩值最大,但应力集中影响较小(过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端),所以Ⅵ与Ⅶ剖面危险,Ⅵ与Ⅶ剖面的距离较接近(可取5mm左右),承载情况也很接近,可取应力集中系数较大值进行验算。
计算内容
计算结果
b.较核Ⅰ、Ⅱ剖面疲劳强度:Ⅰ剖面因键槽引
起的应力集中系数由文献[2]附表1-1查得:kσ=1.76, kτ=1.54
Ⅱ剖面配合按H7/K6,引起的应力集中系数由文献[2]附表1-1得:kσ=1.97, kτ=1.51。Ⅱ剖面因过渡圆角引起的应力集中系数查文献[2]附表1-2(用插入法): (过渡圆角半径根据D-d由文献[1]表4.2-13查取) kτ=1.419,故应按过渡圆角引起的应力集中系数验算Ⅱ剖面
Ⅱ剖面产生的扭应力、应力幅、平均应力为:
τmax =T/ WT=266.133/0.2×35³=31.036Mp,
τa=τm =τmax /2=15.52Mp
绝对尺寸影响系数查文献[2]附表1-4得:εσ =0.88,ετ =0.81,表面质量系数查文献[2]附表1-5:βσ =0.92,βτ =0.92
Ⅱ剖面安全系数为:
S=Sτ=
取[S]=1.5~1.8,S>[S] Ⅱ剖面安全。
b、 校核Ⅵ,Ⅶ剖面:
Ⅵ剖面按H7/K6配合,引起的应力集中系数查附表1-1,kσ=1.97, kτ=1.51
Ⅵ剖面因过渡圆角引起的应力集中系数查附表1-2, ,kσ=1.612,kτ=1.43
Ⅶ剖面因键槽引起的应力集中系数查文献[2]附表1-1得:kσ=1.82, kτ=1.62。故应按过渡圆角引起
计算内容
计算结果
的应力集中系数来验算Ⅵ剖面
MVⅠ=113 RA=922.089×113=104196.057N.mm, TVⅠ=266133N.mm
Ⅵ剖面产生的正应力及其应力幅、平均应力:
σmax= MVⅠ/W=104196.057/0.1×50³=8.336Mp
σa=σmax=8.366 σm=0
Ⅵ剖面产生的扭应力及其应力幅,平均应力为:
τmax =TⅥ/ WT=266133/0.2×50³
绝对尺寸影响系数由文献[2]附表1-4得:εσ =0.84,ετ
=0.78
表面质量系数由文献[2]附表1-5查得:βσ =0.92,βτ =0.92
Ⅵ剖面的安全系数:
Sσ =
Sτ=
S=
取[S]= 1.5~1.8,S>[S] Ⅵ剖面安全。
六.各个轴上键的选择及校核
1.高速轴上键的选择:
初选A型6×32 GB1095-79:b=6mm,L=32mm,l=26mm,查文献[2]表2-10,许用挤压应力[σp]=110Mp,σp= 满足要求;
计算内容
高速轴上
选A型6×32 GB1095-79:b=6mm,L=32mm,l=26mm
中间轴
选A型10×32 GB1095-79:b=10mm,h=8mm,L=32mm,l=22mm,
计算结果
2.中间轴键的选择:
A处:初选A型10×32 GB1095-79:b=10mm,h=8mm,L=32mm,l=22mm, [σp]=110Mp
σp= 满足要求;
B处:初选A型10×45 GB1095-79:
b=10mm,h=8mm,L=32mm,l=22mm,[σp]=110Mp
σp= 满足要求.
3. 低速轴上键的选择:
a.联轴器处选A型普通平键
初选A型10×50 GB1096-79:b=10mm,h=8mm,L=50mm,l=40mm,查文献[2]表2-10,许用挤压应力[σp]=110Mp
σp= 满足要求.
b. 齿轮处初选A型14×40 GB1096-79:b=14mm,h=9mm,L=40mm,l=26mm, [σp]=110Mp
σp= 满足要求.
七.联轴器的选择
根据设计题目的要求,减速器只有低速轴上放置一联轴器。
查表取工作情况系数K=1.25~1.5 取K=1.5
计算转矩 Tc=KT=1.5×266.133=399.200Mp
选用HL3型联轴器:J40×84GB5014-85,[T]=630N.m, Tc<[T],n<[n],所选联轴器合适。
低速轴
联轴器处选A型10×50GB1096-79:b=10mm,h=8mm,L=50mm,l=40mm
低速轴
齿轮处初选A型14×40GB1096-79:
b=14mm,h=9mm,L=40mm,l=26mm
选用HL3型联轴器:J40×84GB5014-85
参考资料:机械课程设计,理论力学
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目录
零件介绍 3
设计加工该模具。 4
1零件工艺性分析 4
2确定工艺方案及级进冲裁的顺序安排 4
3模具设计计算 5
(1) 确定排样设计 5
(2):调料宽度 6
(3)确定步距 8
(4): 计算总压力 8
(5): 确定压力中心 8
(6)确定刃口尺寸 9
①冲孔模凸模 9
②胀形凸模 9
③翻边模尺寸计算 10
④弯曲模尺寸 11
(7)确定各主要零件的结构尺寸 13
4设计并绘制总装配图、选取标准件 14
5绘制零件图 15
6编制主要零件的加工工艺规程 19
7模具的装配 19
零件介绍
零件名称:背板
生产批量:大批量
材料: 20
设计加工该模具。
1零件工艺性分析: 冲压件的工艺性性是指冲压件对冲压工艺性的适应性,即设计的冲压件在结构,形状尺寸以及公差等各方面是否符合冲压加工的工艺要求,冲压件工艺性的好坏直接影响到冲压件的冲压加工的难易程度。
2确定工艺方案及级进冲裁的顺序安排
(1) ①先冲孔或切口,最后落料或切断;
②采用定距侧刃时,定距侧刃切边工序应安排与首次冲孔同时进行。
(2)多工序工件用单工序冲裁时的顺序安排
①先落料,使毛坯与条料分离,再冲孔或冲缺口;
②冲裁大小相同、相距较近的孔时,应先冲大孔再冲小孔 模具结构形式 综上分析,该零件尺寸不大,精度 ,该零件进行冲压加工的基本工序为冲孔、胀形、翻边、弯曲和落料,
其加工工艺方案有二种。
冲孔,翻边、胀形、弯曲、落料
冲工艺孔、胀形、冲翻边孔、翻边、弯曲、落料
分析冲压方案如下:
方案一:模具结构相对简单一点,但翻边的孔形易受下一步胀形的影响。
方案二:工序多一点,但是易保证各部的精度不受下一步的影响,故零件加工精度较高。
综上所述,为保证各项技术要求,选用方案二,其工序如下:
冲ø4的孔和3*15的矩形孔;一次性胀形内部形状;冲5-ø1.8的孔;翻边5-ø3和冲5-ø1.8的孔;翻边5-ø3;落料。
3模具设计计算
确定排样设计
排样要求级进模中大部分采用侧刃定位,侧刃位置要适当,排样时应避免凸凹模单边工作,在不浪费材料的前提下,可将交错排样改为并列排样,消除单边冲裁。
冲压件在板料或者条料上布置的方式成为排样,不合理的排样会浪费材料衡量排样经济性的指标是排样的利用率。其公式如下:
η=S/S0*100/100
S表示工件的实际面积
S0表示所用材料的面积
从上式可以看出若能减少废料的面积,则材料的利用率很高,废料可以分为工艺废料与结构废料两种。结构废料由工件的形状特点而定,一般不能改变,搭边和余料属于工艺废料。是余排样形式和冲压方式有关的废料,设计合理的排样方案,减少工艺废料能够提高材料的利用率。排样的合理与否不但影响到制件的质量,模具的结构和寿命,制件的生产率和模具的成本技术等经济指标,因此设计排样时应该考虑如下原则:
1,提高材料的利用率,但是要在不影响制件的使用性能的前提下;
2,排样方法应该使冲压操作方便,劳动强度小且安全;
3,模具结构简单,寿命高;
4,保证制件质量和对板料纤维方向的要求。
观察工件以及查表:2.5.2《搭边a和a1数值》(低碳钢)
本方案采取无废料排样
(2):调料宽度:
由于背板里面的变形里边缘较远,故可以认为里面的变形不影响条料尺寸,R=0.8, R/t=0.8/0.8=1
弯曲件毛坯展开长度的计算:∵R〉0.5t
∴
∴L=3+3+73.4+1.571*(0.8+X*0.8)
∵X表示各段圆弧中性层位移系数
查表3.3.3得X=0.42
∴L=81.5
无侧压装置的条料宽度:B=【D+2(a+δ)+c】0-δ
即B=81.50.50
(3)确定步距:级进模进料步距为 48mm
(4): 计算总压力
F冲=kptlτ=1.3*0.8*2*3.14*0.9*350=2057
τ表示可用抗拉强度
F卸=kFp=0.04*2057=82.28
F推=nk1Fp=h/t*k1Fp=5/0.8*0.05*2057=642.8
F翻=1.1Лt(D-d0)бb=1.1*3.14*0.8*
(3.8-1.8)*450=2486
F胀=kltбb=0.7*L*0.8*450=67374
F弯=(0.7kbt2бb)
/(r+t)=7371
(5): 确定压力中心
以水平中心线为X轴
易知y0=0
F1=kp*t*l*τ=1.3*0.8*56.5*350=20566
F2=10* F翻=24860
F3=10* F冲=20570
F4= F胀=67374
F5= kp*t*l*τ=1.3*0.8*36*350=13104
F6= kp*t*l*τ=1.3*0.8*2*3.14*2*350=4571
X0= (F1*46.5+F2*94.5+F3*142.5+F4*190.5+F5*214.5+F6*262.5)/ (F1+ F2+F3+F4+F5+F6)=152.8
即压力中心为(x0,y0)
(153,0)
(6)确定刃口尺寸
①冲孔模凸模,计算公式:dp=(dmin+XΔ)0-δp
注意δp=0.25Δ
孔ø40+0.3 X取0.5 dp=4.150-0.08=40.150.08
孔ø1.80+0.3 dp=1.90-0.07
中心距制造偏差取工件偏差的1/8
冲孔凹模,按照凸模刃口实际尺寸配制,保证双边间隙0.25~0.36
②胀形凸模,
胀形尺寸,60-0.87
胀形工序,工件未标注公差,按IT14级制造,凸凹模的制造精度按照IT9级制造,胀形单边间隙Z/2=1.1t
凸凹模的制造精度按照IT9级制造,查表得,δ凸=δ凹=0.087
D凹=(D-0.075Δ)0+δ凹
=(6-0.75*0.87)0+0.087=5.350+0.087
D凸= (D凹-Z)0-δ凸=3.590-0.087
胀形尺寸 260-0.9
胀形工序,工件未标注公差,按IT14级制造,凸凹模的制造精度按照IT9级制造,胀形单边间隙Z/2=1.1t
凸凹模的制造精度按照IT9级制造,查表得,δ凸=δ凹=0.09
D凹=(D-0.075Δ)0+δ凹
=(26-0.75*0.9)0+0.09=25.330+0.09
D凸= (D凹-Z)0-δ凸=23.570-0.087
③翻边模尺寸计算
D=4.6-0.8=3.8
d0=3.8-2*(2-0.43*1-0.72*0.8)
=3.8-2*0.994=1.8
翻边工序,工件未标注公差,按IT14级制造,凸凹模的制造精度按照IT9级制造,胀形单边间隙Z/2=1.1t
凸凹模的制造精度按照IT9级制造,查表得,δ凸=δ凹=0.063
D凸=(D-0.075Δ)0+δ凸
=(3-0.75*0.2)0+0.063=2.850+0.063
D凹= (D凹+Z)0-δ凹=6.360-0.063
④弯曲模尺寸
.1弯曲圆角部分是弯曲变形的主要变形区
变形区的材料外侧伸长,内侧缩短,中性层长度不变。
2.弯曲变形区的应变中性层
应变中型层是指在变形前后金属纤维的长度没有发生改
变的那一层金属纤维。
3. 变形区材料厚度变薄的现象
变形程度愈大,变薄现象愈严重。
4.变形区横断面的变形
变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变。主要影响因
素为板料的相对宽度。
(宽板) :横断面几乎不变;
(窄板) :断面变成了内宽外窄的扇形。
弯曲模尺寸计算
Rmin/0.8=0.5→Rmin=0.4
∵r=0.8∴r≥0.4且r/0.8≤5~8
故该零件可以成形
弯曲凸模凹模之间的间隙
C=tmin+nt=0.8+0.8*0.05=0.84
查表3.4得 n=0.05
凸模和凹模工作尺寸及公差:
弯曲件标的是外形尺寸,
故
凹模尺寸Ld=(L-0.5Δ)0+δd=7500.02
凸模尺寸Lp=(Ld-2C)0-δp=73.320-0.05=730-0.87
弯曲件凹模部分深度h0=3 查表3.4.2
∵t≤1∴h0=3mm
(7)确定各主要零件的结构尺寸
a,凹模外形尺寸的确定。
凹模厚度H的确定(按经验公式)
H=kb(H>=15mm)
其中,B为最大型孔的宽度,取b=90;k为系数,
查冲压手册取0.35
H=0.35*90=31.5mm
故凹模厚度取35mm
凹模长度L的确定
L=步距*6+2*50≈440
凹模宽度的确定
B=步距+工件宽+2C≈200
b,凸模长度的确定
凸模长度的计算为
L凸=h1+h2+h3+Δ
其中 导料板厚h1为9mm,
卸料板厚为h2为21;凸模固定板厚h3为30
L凸=90
其中弯曲凸模最长,为98mm
选用冲床的公称压力,应大于算出的总压力
P0=151.1kN
4设计并绘制总装配图、选取标准件
按以确定的模具形式及参数,从冷冲模标准中选取标准模架,根据所选的压力机,绘制模具总装配图为单排冲孔胀形翻边弯曲落料级进模,下图为装配图
5绘制零件图
(1)上模座板
(2)垫板
凸模固定板
(4)导料板
(5)凹模板
(6)下垫板
(7)凸模
6编制主要零件的加工工艺规程
(1)冲压工艺规程编制的主要内容和步骤
冲压工艺规程是指导冲压件生产过程的工艺技术文件。冲压工艺文件一般指冲压工艺过程卡片,是模具设计以及指导冲压生产工艺过程的依据。
冲压工艺规程的制订主要有以下步骤:
《1》 分析冲压件的工艺性
冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性,即设计的冲压件在结构、形状、尺寸及公差以及尺寸基准等各方面是否符合冲压加工的工艺要求。
产品零件图是编制和分析冲压工艺方案的重要依据。
《2》 确定冲压件的成形工艺方案
确定冲压件的工艺方案时需要考虑冲压工序的性质、数量、顺序、组合方式以及其它辅助工序的安排。
此项在此省略,因为另外单独制作工艺卡
7模具的装配
模具装配没有严格的工艺规程,装配工艺过程有模具钳工掌握 ,但模具装配都有一定的装配顺序。
例如:级进模先装配下模,再以下模为准装配上模,复合模时先装凸凹模,然后再装凹模和凸模,最后总装;导料板则以卸料板为基准件进行装配,无导向,导套的模具,可以先装配下模,也可以先装配上模等。冷冲模装配的主要技术要求是保证凸凹木的均匀配合间隙
装配叙述
以下模座为基准件,压装导柱
按下模座的中心线为基准,找正凹模的位置后,用平行夹将凹模与下模座夹紧,以凹模上的螺钉过孔,销孔为引导,在下模座上钻螺纹孔底孔、攻螺纹、钻、铰销孔;按凹模型孔在模座上划出漏料孔线,取下凹模,铣下模座漏料孔
将固定卸料板对凹模的长侧面找正平行,校正左右位置后与凹模一起夹紧,然后翻转过来,按凹模配作卸料板上的螺钉过孔和销孔
先将导料板对凹模的长侧找正平行,校正左右位置后与凹模一起夹紧;再找正另一块导料板后也与凹模一起夹紧;然后翻转过来,按凹模配制导料板上的螺钉过孔和销孔。
将凹模、卸料板、导料板都装在下模座上,以圆柱销定位,用螺钉连接。
以上模座为上模部件的基准件,压装导套。
以凸模固定板与凸模组件为基准,压装上凸模。
将所有凸模插入凹模的型孔,在凸模固定板和凹模之间垫等高垫铁,使凸模插入凹模型孔1mm左右;放上垫板,装上上模座,用平行夹将凸模固定板、垫板、上模座夹持在一起;将整个模具翻过来,用透光法通过下模座的漏料孔进行观察,调整凸凹模配合间隙的均匀性,调整好后拧紧平夹;将模具再翻过来,轻巧上模座,使凸模从凹模型孔中退出,垫纸试冲,再调整,再冲………直到间隙均匀为止。
拧紧平夹,取下上模部件;配钻螺钉孔、配钻、铰销孔。
装上销钉和螺钉。
将装配好的模具装在冲床上试冲,检查送料是否流畅,凸凹模配合间隙是否均匀,步距是否正确,卸料是否灵活,冲件是否符合图纸要求。
参考文献:
1、《实用模具设计简明手册》主编 邓明 机械工业出版社出版
2、《冲压工艺与模具设计》 主编 成虹 高等教育出版社出版
3、《互换性与测量技术》 主编 陈于萍 高等教育出版社出版
4、《模具设计标准化与原型结构设计》
主编 许发樾 机械工业出版社出版
5、《冲压手册》 主编 王孝培 机械工业出版社出版