電瓷帽坯件機課設(shè)講解

1、第一部分 設(shè)計前的調(diào)查一 電瓷帽坯件機的用途及設(shè)計要求。 電瓷帽是變配電設(shè)備中的一個重要零件，屬系列產(chǎn)品，是易損件之一。圖 1 是一種電 瓷帽的外形和尺寸。 它由土壤做成圓柱形狀， 并在上端挖有凹孔成帽； 坯件涼干后配釉燒成 瓷器。使用時將電瓷帽翻蓋在金屬導(dǎo)桿的頂端，起到絕緣和安全保護作用。圖 1 一種電瓷帽的外形和尺寸電瓷帽坯件機是制造電瓷帽坯件的一種主要機械設(shè)備。 其設(shè)計要求為： 生產(chǎn)率約 3000 只 /小時；結(jié)構(gòu)簡單，體積小，維護方便，成本低；更換模頭和沖頭后可生產(chǎn)小尺寸電瓷帽坯 件系列產(chǎn)品，設(shè)備利用率高。二總體方案設(shè)計1. 工藝分析手工制帽的主要步驟如下：(1) 將土壤適當(dāng)加水拌勻(

2、含水率 18%22% ，憑經(jīng)驗鑒別，能用手握成團，落地就散 即可)；(2) 將拌好的土壤放入模中(圖2a)；(3) 用沖頭將土壤沖壓緊，沖頭下部有一凸頭，以便形成電瓷帽的凹孔(圖2b)；(4) 再將模子托起，沖出電瓷帽坯件(圖2c)。圖 2 手工制造電瓷帽坯件的工藝流程這種制帽方法勞動強度大、 效率低， 帽的質(zhì)量難以保證。 如采用機器制帽， 不僅工效高， 質(zhì)量和尺寸都能得到保證， 而且能減輕或節(jié)省人工勞動。 電瓷帽坯件機的工藝原理是沖壓成 型，工藝方法和路線是半自動圓弧型，其工藝流程框圖見圖3。圖 3 電瓷帽坯件機的工藝流程框圖圖 4 電瓷帽坯件機執(zhí)行系統(tǒng)的工作原理2. 執(zhí)行系統(tǒng)的工作原理和運

3、動要求電瓷帽坯件機執(zhí)行系統(tǒng)的工作原理見例 1 圖 4。運動和動力由電機經(jīng)傳動系統(tǒng)傳到執(zhí) 行系統(tǒng)，執(zhí)行系統(tǒng)有三部分組成：一是實現(xiàn)攪拌箱內(nèi)土壤攪拌的攪拌叉（執(zhí)行構(gòu)件）；二是 帶動模孔轉(zhuǎn)位的轉(zhuǎn)盤 （執(zhí)行構(gòu)件）； 三是實現(xiàn)沖壓和沖出電瓷帽坯件的曲柄滑塊機構(gòu)（執(zhí)行 機構(gòu)）。執(zhí)行系統(tǒng)的運動要求如下：（1）拌料、喂料、刮除余料將土壤在攪拌箱內(nèi)充分拌勻，填入?？缀蠊纹?。攪拌箱 內(nèi)的攪拌叉可同時起填料推桿和刮平板的作用，它在攪拌箱內(nèi)作連續(xù)回轉(zhuǎn)運動。（2）物料輸送和各工序轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)盤上的?？讛?shù)至少應(yīng)有四個，其工藝職能分別為待10料、填料、 成型和沖出。轉(zhuǎn)盤與?？鬃鏖g歇回轉(zhuǎn)運動，由控制系統(tǒng)控制其回轉(zhuǎn)速度的快 慢和停頓，

4、實現(xiàn)物料輸送和各工序之間的轉(zhuǎn)移(3) 電瓷帽坯件的成型和沖出兩沖頭作直線往復(fù)運動，在?？字袑⑼寥罃D壓成型和 沖出電瓷帽坯件， 成型沖頭比沖出沖頭的工作行程要長， 其差值取決于電瓷帽坯件的尺 寸、土壤的土質(zhì)和濕度，以及所用執(zhí)行機構(gòu)的桿長關(guān)系等。(4) 協(xié)調(diào)配合關(guān)系兩沖頭在?？字羞\動時，轉(zhuǎn)盤應(yīng)靜止；當(dāng)兩沖頭脫離模孔后，轉(zhuǎn) 盤才可帶動物料作工序轉(zhuǎn)移，并且轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速與攪拌轉(zhuǎn)速要協(xié)調(diào)，以便填料。3. 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計電瓷帽坯件機傳動系統(tǒng)方案設(shè)計的關(guān)鍵是如何使?？椎霓D(zhuǎn)位、 定位與沖頭上下移動的動 作彼此協(xié)調(diào)配合。下面給出傳動系統(tǒng)的兩種設(shè)計方案。方案一圖 5 所示圖 5 電瓷帽坯件機傳動系統(tǒng)方案一1 電機2

5、小帶輪 3帶4大帶輪 5齒輪 5 6 偏心輪 7錐齒輪 7 8 錐齒輪8 9攪拌叉10攪拌箱11齒輪 11 12、13連桿14滑桿 15錐齒輪 15 16錐齒輪16 17定位銷18齒輪 18 19牙嵌式離合器20從動件滾子21彈簧 22端面凸輪其傳動路線有四路： 電機經(jīng)軸V帶傳動經(jīng)軸 齒輪7、8 經(jīng)軸攪拌叉9 轉(zhuǎn)動 電機經(jīng)軸V帶傳動經(jīng)軸 齒輪5、11 經(jīng)軸齒輪15、 16經(jīng)軸端面凸輪 22離合器合a、b 合上 齒輪18、23轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動 電機經(jīng)軸V帶傳動經(jīng)軸 齒輪5、11 經(jīng)軸齒輪15、 16經(jīng)軸端面凸輪 22離合器合a、b 分離 轉(zhuǎn)盤定位 電機經(jīng)軸V帶傳動經(jīng)軸 齒輪5、11 經(jīng)軸曲柄滑塊機構(gòu)沖頭

6、24、2522 與軸用導(dǎo)向鍵聯(lián)接，牙嵌式離合器19 的上部分 a 與凸輪固定聯(lián)上下移動 圖中端面凸輪 接，下部分 b 與齒輪 18 固定聯(lián)接，且都空套在軸上。當(dāng)端面凸輪在靜止著的從動件滾11子 20 的強制下向上抬起，壓縮彈簧 21 ，則離合器 a、b 兩部分處于脫開狀態(tài)，齒輪 18 不 轉(zhuǎn)動；當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)到凹面與滾子接觸時，凸輪在彈簧作用下往下移動，使離合器a、 b 兩部分嚙合， 這時齒輪 18 帶動轉(zhuǎn)盤 23 轉(zhuǎn)動。 當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到另一工位時， 凸輪的凸面又與滾子 接觸， 此時離合器再次脫開，齒輪 18 又停止轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤被定位銷 17 銷住。在轉(zhuǎn)盤停頓的 時間內(nèi)， 壓緊沖頭 25 和沖出沖頭

7、24 在模孔中上下往復(fù)移動一次， 完成壓緊和沖出一個電 瓷帽坯件動作。 如此反復(fù)循環(huán)運動， 轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)一周， 制成 6 個電瓷帽坯件 （轉(zhuǎn)盤上均布 6 個 ?？祝７桨付?圖 6 所示。圖 6 電瓷帽坯件機傳動系統(tǒng)方案二1 電機 2小帶輪 3 帶 4大帶輪 5齒輪 5 6齒輪 6 7錐齒輪 7 8錐齒輪 8 9齒輪 9 10 攪拌叉 11 攪拌箱 12 ?？邹D(zhuǎn)盤及轉(zhuǎn)盤齒輪12 13 偏心輪 14連桿16沖頭座17調(diào)整螺釘座 18調(diào)整螺釘 19 沖頭其傳動路線有三路： 電機經(jīng)軸 V 帶傳動經(jīng)軸 齒輪 5、6 經(jīng)軸 齒輪 7、8 經(jīng)軸 攪拌叉 9 轉(zhuǎn)動 電機經(jīng)軸 V 帶傳動經(jīng)軸 齒輪 5、6 經(jīng)軸

8、齒輪 7、 8 經(jīng)軸 齒輪 9、 12 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動 電機經(jīng)軸 V 帶傳動經(jīng)軸 齒輪 5、6 經(jīng)軸 曲柄滑塊機構(gòu) 沖頭上下移動 圖中兩個沖頭固定在沖頭座 16 上，沖頭座空套在滑軸上。偏心輪 13 經(jīng)連桿 14帶 動沖頭作上下運動， 完成壓緊和沖出動作。當(dāng)沖頭進入?？缀?，隨轉(zhuǎn)盤 12 一起轉(zhuǎn)動； 當(dāng)沖 頭退出?？缀螅?由于扭轉(zhuǎn)彈簧 15 的作用， 沖頭又迅速回到原來的位置。 調(diào)整螺釘座 17 固 定在軸上，調(diào)節(jié)螺釘座上的螺釘18，就可調(diào)整沖頭角位移的起始位置，以便使沖頭準(zhǔn)確地進入?？?。12方案一的傳動系統(tǒng)較復(fù)雜， 間歇運動直接影響工效的提高。 快，但其他方面都優(yōu)于方案一。轉(zhuǎn)盤的間歇轉(zhuǎn)位與定位采用了

9、端面凸輪與離合器， 且轉(zhuǎn)盤的 方案二的沖頭座部分結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜， 轉(zhuǎn)盤與軸之間的磨損也較 因壓制電瓷帽坯件的壓力較小， 壓緊和沖出機構(gòu)可以設(shè)計得 簡單一些，所以電瓷帽坯件機傳動系統(tǒng)的設(shè)計選用方案二。4. 總體布局（圖 7）圖 7 電瓷帽坯件機總體布局1 電機 2小帶輪 3V 帶 4電機支架 5大帶輪 6 電機支架拉桿 7攪拌箱 8扭轉(zhuǎn)彈簧 9沖頭座 10沖出沖頭及沖出桿 11?？邹D(zhuǎn)盤齒輪 12 12滑動軸 V 13連桿 14偏心輪 15 軸 III 16 錐齒輪 8 17錐齒輪 7 18軸 I 19大齒輪 6 20軸 II 21 小齒輪 5 22機架 23軸 IV 24小齒輪 9 25攪拌叉 26

10、壓緊沖頭及壓緊桿13圖 8 電瓷帽坯件機的運動循環(huán)圖14第二部分 技術(shù)設(shè)計運動設(shè)計與動力計算1. 電動機功率的選擇n轉(zhuǎn)電瓷帽坯件機的功率消耗主要有三部分。1) 壓緊呵沖出坯件時所作的功主要為壓緊時消耗功率?？邹D(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速 盤(假定有 6 個模孔在轉(zhuǎn)盤上)每小時生產(chǎn)定額 2500 r rn轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤?？讛?shù) 60 6 60 min 6.945 min轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一圈，沖頭做上下 6 次往復(fù)運動，偏心輪轉(zhuǎn)速為 n 偏 n偏 n轉(zhuǎn)盤 6 6.945 6r 41.67 r 偏 轉(zhuǎn)盤 min min設(shè)偏心輪偏心距 e=80mm，則沖頭最大位移速度 V 沖 max 為V 沖 max2 80 n 偏60 10000.

11、349ms估計壓緊沖頭工作時所受平均壓力 F 壓緊 1000N 。由運動循環(huán)圖得知，沖頭速度 曲線上的 a 點對應(yīng)于壓緊沖頭向下開始壓緊土壤的速度，該偏心輪相應(yīng)的角位移為 120 ，則有 V沖a V沖max sin120 0.349 sin 120 m s 0.302 m s從而得到壓緊沖 頭所消耗功率為p壓緊p壓緊V沖a10001000 0.3021000kw 0.302kw考慮沖出過程所耗功率，擦所耗功率，取 p 沖出 p摩擦 0.1kw以及兩沖頭隨?？邹D(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動時與?？變?nèi)壁間的上下摩p沖p壓緊p沖出 p磨 (0.302 0.1) kw0.402kw2) 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時要克服滑軸與轉(zhuǎn)盤間的滑

12、動摩擦， 以及帶動兩沖頭轉(zhuǎn)動時克 服的扭轉(zhuǎn)彈簧力，估計所耗功率為p轉(zhuǎn)盤 0.15kw 。因 攪 拌 器 轉(zhuǎn) 速 較 低 ， 估 計 所 消 耗 功 率 為 p攪拌 0.27kw 總 功 率 為 ：p總p沖 p轉(zhuǎn)盤p攪拌 (0.402 0.15 0.27) kw 0.822kw估計傳動系統(tǒng)總機械效率為總 0.8 ，則電機的功率至少應(yīng) p 電 p總 1.03kw總15選用 Y 系列小型三相異步電機，根據(jù) Y 系列（ IP44）三相異步電動機技術(shù)條件選用 Y90s-4 型，其功率為 p電 1.1kw其主要技術(shù)數(shù)據(jù)、外形尺寸及安裝尺寸見下表：型號額定功率 kw滿載轉(zhuǎn)速 r min最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩重量

13、KgY90s-41.114002.122外形尺寸中心高安裝尺寸軸伸尺寸平鍵尺寸mm mm mmmmmmmmmm mmL (AB 2 AD) HDHABDEFG310 245 19090140 10024 508 202. 確定各傳動機構(gòu)的傳動比電瓷帽坯件機的傳動路線分為外傳動路線和內(nèi)傳動路線兩條1） 外傳動路線由電機、帶傳動、直齒圓柱齒輪5 和 6、曲柄（偏心輪 13）滑塊（滑軸）機構(gòu)組成。因為 n電 1400r min ， n偏 41.67 r min則外傳動鏈總傳動比為n電i外 i帶 i5 633.597n偏；考慮帶傳動的傳動比不宜太大，故傳動比分配為 i 帶 4.45 ， i 5 6 7

14、 .55。2） 內(nèi)傳動路線由偏心輪 13、圓錐齒輪 7 和 8、直齒圓柱齒輪 9 及轉(zhuǎn)盤齒輪12 組成。當(dāng) 偏心輪轉(zhuǎn) 6 圈時， 要求轉(zhuǎn)盤 轉(zhuǎn)一圈，其總 傳動比 為i內(nèi) i7 8 i9 12 6現(xiàn)在取 i7 8 1，i9 12 6 ，即小齒輪 9 的轉(zhuǎn)速與偏心輪 13的轉(zhuǎn)速相同。對攪拌叉 兼刮板 10 的轉(zhuǎn)速沒有嚴(yán)格要求，為簡化機構(gòu)，定其轉(zhuǎn)速與與齒輪 9 相同，裝在同一根 軸上。3. 計算各軸的轉(zhuǎn)速和功率1） 各軸的轉(zhuǎn)速 n n電 1440r minn n電 350r mini帶16nn50r mini5 6nn50r mini7 8nn轉(zhuǎn)盤 8.33r mini9 122) 各軸的功率 查機

15、械設(shè)計手冊，效率 帶 0.955 ， 直齒 0.95， 錐齒 0.935 ， 滾 0.99，偏 0.9a) 轉(zhuǎn)盤所需功率p轉(zhuǎn)盤 0.15kw (前面確定)b)軸所需功率p轉(zhuǎn)盤 p直齒 滾p攪滾(0.150.27) kw 0.432kw0.95 0.99 0.99c)軸所需的功率pp直齒 滾p沖滾偏( 0.432 0.46 ) kw 0.983kw0.935 0.99 0.99 0.9d) 軸所需的功率p 0.983p kw 1.045kw 直齒 滾 0.95 0.99e) 軸所需的功率p 1.045p kw 1.0942kw 帶 0.955故所選電機型號滿足工作要求。機構(gòu)設(shè)計與強度校核1. 模

16、孔轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計轉(zhuǎn)盤上有 6 個均勻布置的?？?， 根據(jù)電瓷帽坯件的高度尺寸， 現(xiàn)在確定?？椎?高度 H 100mm孔徑 d 65mm。轉(zhuǎn)盤材料為 HT250 ，由于強度較低， 孔與外圓 之間的壁厚不宜太薄取 10mm ，孔與孔之間的壁厚取 15mm ，轉(zhuǎn)盤尺寸見下圖172. 轉(zhuǎn)盤齒輪的結(jié)構(gòu)與尺寸1) 選擇材料、熱處理、精度等及齒數(shù) 電瓷帽坯件機屬于一般電瓷機械， 可選用常用材料及熱處理。 帶動轉(zhuǎn)盤的 齒輪 12 與轉(zhuǎn)盤做成一體，材料都是 HT250 ，硬度值為 170241HBW ，取硬度 為 220HBW ，而與其配合的小齒輪 9 采用 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度值為 229286HBW ，

17、取硬度值為 245HBS ，兩齒輪的工作齒面硬度之差為 25HBW ， 合適。選擇齒輪精度為 8 級精度( GB10095-88 )選擇 Z9 18 ，對傳動比誤差控制在小于 3%范圍內(nèi)，要求不高的開式傳 動，應(yīng)使兩齒輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)， 但考慮到電瓷帽坯件機的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)位與沖頭的上 下移動有嚴(yán)格的傳動配合關(guān)系。因此 Z12 Z9 Z9 12 6 18 1082) 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計確定模數(shù)齒根彎曲疲勞強度設(shè)計公式為 :m 12.13 K2T9YFaZ92 d Flin對開式傳動齒寬系數(shù) d 03 0.5取 d 0.4載荷系數(shù) K K A KV K K 1.5 1.1 1.05 1.2 2.079

18、取 k 2 ，則扭矩為：180.15P轉(zhuǎn)盤T9 9550 9550 N m 30.16N m9n 直齒 50 0.95查得齒形系數(shù) YFa9 2.9 ， YFa12 2.2并比較YFa9F lim 92.92200.0132YF122.2 0.0275F lim 1280取兩者較大值代入計算公式：m 12.13K2T9YFa12.13 2 230.16 2.2 2.87Z92 d Flin182 0.4 80考慮為補償因磨損而造成的齒輪強度削弱， 將按齒根彎曲疲勞強度計算所得的模數(shù)加大 20%左右，因此取 m 4齒輪 9 與齒輪 12 的相關(guān)尺寸 分度圓直徑d9 m Z9 4 18 72mmd

19、12 m Z12 4 108 432mm齒頂圓直徑da9 m (Z9 2) 4 (18 2) 80mmda12 m (Z12 2) 4 (108 2) 440mm齒根圓直徑d f 9 m (Z9 2.5) 4 (18 2.5) 62mmd f12 m (Z12 2.5) 4 (108 2.5) 422mm齒寬b d d9 0.4 72 28.8mm圓整后取 b12 30mmb9 b12 5 35mm中心距 a m(Z9 Z12) 2mm 252mm壓力角 2019彎曲疲勞極限應(yīng)力 Flim 9 220MPa ， F lim 12 80MPa齒頂高 ha9 ha m m 4 ha12ha 1)齒

20、根高 hf (ha c )m 1.25m 5 hf 9 hf12( ha 1 c 0.25 )全齒高h9 h12 ha hf 2.25m 9小齒輪 d9 160mm ，應(yīng)做成實心結(jié)構(gòu)， 其孔徑由與其相配合的軸的結(jié)構(gòu) 尺寸確定。大齒輪 d12 400mm ，應(yīng)做成輪輻式結(jié)構(gòu)。由于它和轉(zhuǎn)盤做成一體，六 個模孔剛剛好可以作為齒輪輻板上的孔，中心孔直徑由滑軸的直徑?jīng)Q定。在決定齒輪尺寸時， 還要考慮攪拌箱的尺寸結(jié)構(gòu)， 如果兩齒輪的中心距太 小，則攪拌箱尺寸會受到影響，上面確定的 a 252mm 對攪拌箱來說是合適 的。3. 偏心輪和滑動軸位移尺寸的確定1) 偏心距和連桿長度由傳動方案簡圖可見，滑軸 V

21、上下往復(fù)運動的行程 S 應(yīng)等于?？椎母叨?與沖頭在?？淄獾囊欢尉嚯x之和，即： s (100 60)mm 160mm取 e 為曲柄長度(偏心距)， 1 為連桿長度，如下圖所示：l ，一般要求最小傳動角min 60 ，考慮到滑動軸的支承部分較弱，傳動力又較大，應(yīng)將 min 適當(dāng)選大一些，取min70 ，則：20ecos min234mmcos702) 具體結(jié)構(gòu)偏心輪用平鍵、止退墊圈、螺母固定在軸上。凡是用此方法固定都要求 軸徑長度比輪轂孔長度短 12mm 。為了使螺母不與連桿相碰，將偏心輪設(shè)計 成凹坑，將螺母置于凹坑中，凹坑直徑比止退墊圈直徑大12mm。偏心輪不宜做的太厚， 可在 2025mm 之

22、間如下圖所示。 為了增加與軸的配合部分長度， 還必須設(shè)計一凸緣。偏心輪外圓與偏心銷孔之間的厚度定為 15mm 左右，因 此可以算出偏心輪的外圓直徑為 210mm。其它結(jié)構(gòu)尺寸見圖。連桿與偏心銷的摩擦用銅套，銅套的厚度根據(jù)經(jīng)驗一般取(0.1 0.125)d ，銅套的長度 L (1 1.5)d ，d 為銅套內(nèi)徑(即偏心銷的直徑)，設(shè) d 25mm，則(0.1 0.125)d (2.5 3.125)mm ，取3mm； L (11.5)d (25 37.5)mm ，取 L 30mm。在決定銅套內(nèi)徑的公差時，要特別注意當(dāng)銅套壓入連桿孔時銅套的內(nèi)徑 的縮小，對薄壁銅套其收縮量約為銅套外徑過盈量的 0.80

23、.9 倍，因此在確定 銅套尺寸時，要適當(dāng)加大銅套的內(nèi)徑與軸的配合的間隙。4. 錐齒輪的結(jié)構(gòu)和尺寸1) 選擇材料、熱處理、精度等級及齒數(shù)根據(jù)初步擬定的錐齒輪的傳動比 i7 8 1，由于電瓷帽坯件機屬于一般電 瓷機械，因此可以選用常用材料及熱處理。 錐齒輪 7 和錐齒輪 8 采用相同材料， 采用 45號鋼，硬度值為 229286HBW ，取硬度值為 250HBW 。調(diào)質(zhì)處理。選21擇齒輪精度為 8級精度( GB10095-88 )選 Z7 27， Z8 i7 8 27 272) 選擇齒寬系數(shù) R 和精度等級取齒寬系數(shù) R 0.3初估齒輪的平均圓周速度 vm估 0.36m s ，參照表 8-9，可選

24、齒輪精度為8 級精度。3) 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計確定模數(shù)由于兩齒輪相同 F7 F8 。壽命系數(shù)：按無限壽命設(shè)計YN 7 YN8 1。極限應(yīng)力 F lim 7 F lim 8 220MPa尺寸系數(shù) YxYx7 Yx8 1安全系數(shù) SFSF7 SF 8 1.3需用彎曲應(yīng)力 FF72 F lim 7 YN7 Yx7SF72 220 1 11.3338.46MPa4) 計算齒根彎曲應(yīng)力分度圓錐角 7 8 arc cotu arc cot 1 45Z 27當(dāng)量齒數(shù)ZV 77 27 42.42cos 7 22查設(shè)計手冊：齒形系數(shù)YFa1 2.38應(yīng)力修正系數(shù) YSa1 1.67K K A KV K 差設(shè)

25、計手冊：使用系數(shù)，查表 8-4 得， K A 1.25動載荷系數(shù)，查表 K v 1.1722齒面載荷分布系數(shù)， K 1.8即： K K A KV K 1.25 1.17 1.8 2.63 T7 9.55 106 0.432 8.25 104 N mm7 50齒數(shù)比 u 1齒根彎曲應(yīng)力，有： 7 74.71 KT1R(1 0.5 R) 2Z72 u2 1338.46MPa4.71 KT121m3R(1 0.5 R)2 Z72 u分錐角錐距大端分度圓直徑de2de2 121.5mm平均分度圓直徑dmdm 103.27mm分錐角22 45齒寬bRReb 25.77mm齒頂圓直徑da2 de2 2ha

26、2 cos 2da2 127.86mm齒寬尺寸及結(jié)構(gòu)如下4.71 2.63 8.25 104 2.38 1.67m 3 2 2 3.360.3 (1 0.15) 2 2722 338.46考慮為補償因磨損而造成的齒輪強度的削弱， 將齒根彎曲疲勞強度計算所 得的模數(shù)加大 20%左右，因此取 m 4.5 。5) 主要幾何尺寸的計算大端分度圓直徑 d mz 4.5 27 121.5mmd7 d8 121.5mmdm d(1 0.5 R ) 121.5 (1 0.5 0.3) 103.27mm7 8 45R d 1 u2 121.5 1 12 85.9mm 22b RR 0.3 85.9 25.77m

27、m23齒頂高ha2 (1 x2)meha2 4.5mme齒根高hf 2 (1 c x2 )mehf 2 5.625mm根錐角f2 2 f 2f 2 41.25齒根角f 2 arctan(h f 2 Re)f 2 3.75外錐距Re de1 2sin 1Re 85.91mm頂錐角a2 2 a2a2 48.75安裝距A2A2 94mm冠頂距Ak2 de1 2 ha2 sin 2Ak2 57.56mm輪冠距H 2A2Ak2H 2 36.44mm5. 帶傳動及帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計 設(shè)計數(shù)據(jù)： V 帶傳遞功率， P 1.1Kw小帶輪轉(zhuǎn)速， n1 1400r min大帶輪轉(zhuǎn)速， n2 350r min每天

28、工作不少于 8 小時。1) 確定 V 帶截型24工作情況系數(shù)，查表 7-7 取 K A 1.2計算功率Pc p K A 1.1 1.2 1.32KwV 帶截型 根據(jù) PC和 n1查設(shè)計手冊，選用 Z型 V 帶2) 確定 V 帶輪基準(zhǔn)直徑 小帶輪基準(zhǔn)直徑，有圖 7-12 及表 7-4 取dd1 71mm ，采用實心式。則 大帶輪基準(zhǔn)直徑 dd2 dd1 i帶 71 4 284mm284mm 300mm，采用孔板式。驗算帶速：Vdd1n171 1400 5.20m s60 1000 60 10003) 確定中心距及 V 帶基準(zhǔn)長度和包角初定中心距：由 0.7( d d1 dd2) a0 2(dd1

29、 dd2)及dd1 、dd2得0.7 (71 284) a0 2 (71 284)248.5 a0 710初步確定中心距為 400mm 。 計算 V 帶基準(zhǔn)長度：Ld 2a0 2(dd1dd2)(dd2 dd1 )4a02 4002(71 284)(284 71)24 4001385.71mm取基準(zhǔn)長度：Ld 1400mm實際中心距：Ld Ld 1400 1385.71a a0d d 400 407.15mm22驗算小帶輪包角：dd dd1 180d1d2 57.3 150.02 120a4) 確定 V 帶根數(shù)單根 V 帶基本額定功率： P1 0.3kw25單根 V 帶額定功率增量：P1 0.

30、03kw小帶輪包角修正系數(shù)： K 0.92帶長修正系數(shù)： Kl 1.14V 帶根數(shù)：pc(p1p1)K Kl3.811.32(0.3 0.03) 0.92 1.14取 Z 4 根。5) 計算初拉力V 帶單位長度質(zhì)量，表 7-1 ， q 0.06 kg m 。單根 V 帶的初拉力：P 2.5 2F0 500 C ( 1) qv2 vz K500 1.32 2.5 1 0.06 5.22 N 56.1N 5.2 4 0.92取 F0 57N6) 作用在軸上的載荷1 150.02FQ 2zF0 sin 1 2 4 57 sin N 440.48N227) 帶輪機構(gòu)如下圖所示。根據(jù)初步擬定的錐齒輪的傳

31、動比 i5 6 7 ，由于電瓷帽坯件機屬于一般電26瓷機械， 因此可以選用常用材料及熱處理。 齒輪 5 和齒輪 6 采用相同材料， 采 用 45 號鋼， 硬度值為 229286HBW, 小齒輪取硬度值為 260HBW ，大齒輪取硬 度值為 235HBW 。工作齒面硬度之差為( 260-235 )HBW=25HBW 合適。調(diào)質(zhì) 處理。選擇齒輪精度為 8級精度。( GB10095-88 )取小齒輪 5的齒數(shù) z5 18， z6 i5 6z5 7 18 1262) 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計確定模數(shù)。齒根彎曲疲勞強度設(shè)計公式為： m 12.13 K2T5YFaZ52 d Flin對開式傳動齒寬系數(shù)： d

32、 0.3 0.5 取 d 0.4載荷系數(shù)： K K A KV K K 1.5 1.1 1.05 1.2 2.079取 K 2 ;則扭矩為：PZ51.045T5 9550 Z5 9550 N m 28.51N mn350查得齒形系數(shù) YFa5 2.9 ，YFa6 2.25彎曲疲勞極限應(yīng)力 Flim5 220MPa ， Flim 6 220MPa并比較 YFa52.90.0132F lim 5220YF6F lim 62.252200.0102m 12.13KT5YFaZ5 d Flin取兩者較大值代入計算公式：2.17將按齒根彎曲疲勞強度計12.13 2 228.51 2.9182 0.4 22

33、0考慮為補償因磨損而造成的齒輪強度削弱，算所得的模數(shù)加大 20%左右，因此取 m 3 齒輪 5 與齒輪 6 的相關(guān)尺寸分度圓直徑d5 m Z5 3 18 54mmd6 m Z6 3 126 378mm齒頂圓直徑da5 m (Z5 2) 3 (18 2) 60mm27da6 m (Z6 2) 3 (126 2) 384mm齒根圓直徑d f5 m (Z5 2.5) 3 (18 2.5) 46.5mmd f 6 m (Z6 2.5) 3 (126 2.5) 370.5mm齒寬b d d5 0.4 54 21.6mm圓整后取 b6 25mmb5 b6 5 30mm中心距 a m(Z5 Z6) 2mm

34、216mm小齒輪 d5 160 mm ，應(yīng)做成齒輪軸結(jié)構(gòu)。大齒輪 d6 500mm ，應(yīng)做成腹板式結(jié)構(gòu)， 其孔徑由與其相配合的軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定。7. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1) 按扭轉(zhuǎn)強度初步估計軸的最小直徑dlim0.983c 3 np 110 350 mm 29.688mm考慮鍵槽對軸的強度的影響，取 dlim 30mm 。選用 45 號鋼， 正火硬度值 170217HBW 。2) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)如下圖所示圓柱齒輪、 偏心輪的軸向定位的軸肩直徑不能太小， 因此加用套筒幫助軸 向承壓，其軸端的固定采用螺母和止退墊圈，圓錐齒輪采用 50mm的軸環(huán)定 位并受軸向力， 用緊定螺釘加以固定。 圓柱齒輪、

35、 圓錐齒輪及偏心輪的軸向定 位采用普通平鍵，其尺寸 b h L 分別為 10 8 40 12 8 2810 8 18兩個滾動軸承采用角接觸球軸承，其型號選擇為7308,7307 ，負(fù)安裝雙點單向固定，其外型尺寸 b D B 分別為 40 90 23 35 80 21。采用脂 潤滑。283) 按彎扭合成強度校核軸的直徑齒輪 6 的尺寸結(jié)構(gòu)，以及強度計算前面已經(jīng)計算過，其過程不 在重復(fù)。T 9550 P9550 0.983 N m 187.753N mn50T柱tF6t2Td62 187.753378993.4NF錐xF錐 t tan asin2 T 錐dmtan a sin411.21NF錐r

36、F錐t tanacos2 T 錐dmtanacos 411.21NT柱r F6r F6t tana 993.4 tsn20 N 361.57N按前面的計算結(jié)果同理可以得到錐齒輪的有關(guān)數(shù)據(jù)dm d1(1 0.5 b R) 121.5 1 0.5 0.3 mm 103.27mmF錐t2 T錐 2 8.25 104 1597.75Ndm103.27a) 做出軸的空間受力簡圖。由總裝配圖看出， 齒輪和曲柄銷所受的作用點全部位于垂直平面內(nèi)， 對偏心輪， 由運動循環(huán)圖得知， 當(dāng)曲柄銷處于最低位置時，F(xiàn)沖r 獲得最大值，考慮壓緊和沖出聯(lián)合作用取 F沖r 1500N 如下圖 a所示。因偏心輪安裝位置與 F沖r

37、 作用點之間的距離 1 很小，故可以忽略由 F沖 r 產(chǎn)生的附加彎矩對軸強度的影響b) 作出垂直面受力圖、彎矩圖(如下圖 b)M A 0Fr柱 66.5 Fx錐 51.64 Fr錐 77.05 FBV 22.69 -F沖 353.19 0FBV1935.54 NM B 0Fr錐 333.19 FAV 266.69 Fx錐 51.64 Fr錐 189.64 - F沖 86.5 0FAV337.24N29c）作出水平面受力圖、彎矩圖（如下圖 c）M AH 0Fr柱 66.5 Ft錐 143.55 FBH 333.19 0 FBH 886.64NM BH 0Ft柱 333.19 FAH 266.69

38、 Ft錐 189.64 0 FAH 104.97Nd）求出合成彎矩，做出合成彎矩圖（如下圖 d）M maxM 2 Vmax M 2 Hmax 170.20N mmax maxe）作出扭矩圖（如下圖 e） T 187.753N mf）求出當(dāng)量彎矩圖 M e max （取 a 0.6）M e M 2 aT 2Mm2ax 0.6T2 223.87N mg）校核軸的強度查得 1 b 55MPaemax223.8730.1 40310334.98MPae 1 b ，滿足強度要求304) 軸承壽命的核算根據(jù)上圖利用 R RV2 RH2 可得 A 、B 兩處滾動軸承的名義徑 向載荷RARA2VRA2H337

39、.242104.972353.20NRBRB2VRB2H1935.542886.6422128.95N取動載荷系數(shù) fa 1.4實際徑向力 Fr fdR 即FrA f dRA 1.4 353.2N 494.48NFrB fd RB 1.4 2128.95N 2980.53N 均采用單列角接觸球軸承， 負(fù)安裝，A處是 7308型，B處是 7307 型。派生軸向力 S 0.4Fr ，即SA 0.4FrA 0.4 494.48N 197.79N31SB 0.4FrB 0.4 2980.53N 1192.21N根據(jù)外部軸向力 F錐x的大小和方向（上圖），因為 F錐x SA SB ， 所以軸承 A 被“

40、放松”，軸承 B 被“壓緊”，它們的名義軸向載荷 和實際軸向載荷分別為：FxA SA 197.79NFaA fd FxA 1.4 197.79 N 276.9NFxB SA F錐x 197.79 411.21 N 609NFaB fdFxB 1.4 609N 852.6N查得兩軸承額定靜載荷分別為：（70000c） COA 32.3kNCOB 26.8kN ?？梢杂嬎愦酥?FxA COA 197.79 32300 0.0061FxB COB 609 26800 0.0227 。利用插值法分別得到 eA 0.299YA 1.60 eB 0.4YB 1.88 。由于 FaA FrA 0.56 eA

41、FaB FrB 0.29 eB， 所 以 當(dāng) 量 動 載 荷 ：PA 0.45FrA YAFaA 665.57 NPB FrB 2980.53N取軸承壽命為 16000 小時，壽命系數(shù) fh 3.18 ，速度系數(shù)fn 0.88 。由機 械設(shè)計手 冊查 得軸承 額定 動載 荷分別為：CA 40.2kN C B 34.2kN 。則實際動載荷為：fh3.18CA PA h 665.57 kN 2.41kNA A fn0.88CB PB fh 10.77kN fn因為 CA CA,CB CB ,故校核結(jié)果符合要求。5）鍵的校核圓柱齒輪、圓錐齒輪及偏心輪，它們各自傳遞的轉(zhuǎn)矩分別為：T柱 T 187.75

42、3N m32P0.432T錐9550 9550n 50 0.93588.25N m0.46 97.62N m它們對應(yīng)在三處傳遞轉(zhuǎn)矩分別為：T1 T柱 ，T2三處軸的直徑、鍵高及鍵長分別為：35mmh18mmL140mmb110mm40mmh28mmL228mmb212mm33mmh38mmL318mmb310mm它們各自的擠壓應(yīng)力d1d2d3jy 為：根據(jù)鍵連接的擠壓強度公式，jy14T1d1h1L14 187.753 3103 67.05MPa35 8 40jy24T24 88.25 103 39.40MPad2h2L2 40 8 28jy34 97.62 3103 82.17MPa d3h

43、3L3 33 8 184T3取 jy 60 90MPa ，因此所選鍵均滿足強度條件。8. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1) 按扭轉(zhuǎn)強度初步估計軸的最小直徑d limc 3np 110 3 0.54032mm 22.57mm考慮鍵槽對軸的強度的影響，取 d lim 24mm。選用 45 號鋼，正火硬度值 170217HBW 。2) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)如下圖所示圓柱齒輪、 偏心輪的軸向定位的軸肩直徑不能太小， 因此加用套筒幫助軸 向承壓，其軸端的固定采用螺母和止退墊圈，圓錐齒輪采用 50mm的軸環(huán)定33T偏 9550 9550 偏n 偏 偏 50 0.9位并受軸向力， 用緊定螺釘加以固定。 圓柱齒輪、 圓錐齒輪

44、及偏心輪的軸向定 位采用普通平鍵，其尺寸 b h L 分別為 12 8 32 12 8 2510 8 40兩個滾動軸承采用角接觸球軸承，其型號選擇為 7308,7307 ，負(fù)安裝雙點 單向固定，其外型尺寸 b D B 分別為 40 90 23 35 80 21。采用脂 潤滑。3) 按彎扭合成強度校核軸的直徑齒輪 9 的尺寸結(jié)構(gòu)，以及強度計算前面已經(jīng)計算過，其過程不 在重復(fù)。T齒 9550 P轉(zhuǎn)盤 9550 0.1579 N m 30.16N m 齒 n 50d92 30.1672N 837.78NF柱r F9r F9t tana 837.78 tsn20 N 304.93 N4) 按前面的計算

45、結(jié)果同理可以得到錐齒輪的有關(guān)數(shù)據(jù)dm d1(1 0.5 b R) 121.5 1 0.5 0.3 mm 103.27mmT 9550 p9550 0.432 82.51N mF錐t2 Tdmn502 82.512 82.51N 1597.98N103.27F錐x F錐t tan a sin1597.98 tan20 sin45 N 411.26NF錐r F錐t tan a cos411.26NP攪0.27P攪 0.27kw M T攪 9550 攪 9550 51.57N n50a) 做出軸 的空間受力簡圖。b) 作出垂直面受力圖、彎矩圖(如下圖 b)M A 0F柱 r 46 F錐 x 51.6

46、4 F錐r 357.63 FBV 266.47 0FBV419.61N34FAV 266.47 F柱r 220.47 F錐 r 91.16 F錐 x 51.64 0FAV 191.30Nc）作出水平面受力圖、彎矩圖（如下圖 c）M AH 0F柱 t 46 FBH 266.47 F錐t 357.62 0 FBH 2289.22NM BH 0FAH 266.47 F柱t 220.47 F錐t 91.16 0 FAH 146.48Nd）求出合成彎矩，做出合成彎矩圖（如下圖 d）M maxM B2H M B2V16.252 145.672 146.57N me）作出扭矩圖（如下圖 e）f）求出當(dāng)量彎矩

47、圖 M e max （取 a 0.6）M eM m2axT 2146.572 0.6 82.512 159.90N mg）校核軸的強度查得 1 b 55MPaemax159.900.1 40310324.98MPae 1 b ，滿足強度要求35根據(jù)上圖利用 R RV2 RH2 可得 A 、B 兩處滾動軸承的名義徑向載荷RARA2VRA2H191.302 146.482 240.94NRBRB2VRB2H419.612 2289.2222327.36N取動載荷系數(shù) fa 1.4實際徑向力 Fr fdR 即FrAf dRA 1.4 240.94N 337.32N36FrB fd RB 1.4 2327.36N 3258