電磁帽坯件機課程設計說明書

1、電瓷帽坯件機設計 指導教師： 班 級： 學 號： 姓 名： 日 期：11目 錄第1部分 設計前的調查-21、 電瓷坯件機的用途及設計要求-22、 總體設計方案-2第2部分 技術設計-91、運動設計與動力計算-92、結構設計與強度校核-12參考文獻-25第一部分 設計前的調查一、電瓷帽坯件機的用途及設計要求:1、用途分析:電瓷帽是變配電設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桿的頂端，起到絕緣和安全保護作用。電瓷帽坯件機是制造電瓷帽坯件的一種主要機械設備。452

2、、設計要求:電瓷坯件尺寸如右圖所示生產(chǎn)量：3500只/小時 8小時/天機構簡單，體積小，維護方便，成本低更換模套和沖頭可生產(chǎn)小尺寸系列產(chǎn)品使用期限約45年，68個月檢修一次二、 總體方案設計：1、工藝分析： 采用自動填料成型沖出的過程，所有模具布置在一個圓形工作臺上。料放置在工作臺上方的攪拌箱內，工作臺轉動的同時料由攪拌箱填入模孔中，隨工作臺轉動進入沖頭下方，隨沖頭下落沖壓成型。繼續(xù)轉動到?jīng)_出沖頭下方從模具中沖出。繼續(xù)轉動，進入待料狀態(tài)，為下一工作循環(huán)做準備。2、對執(zhí)行機構的運動要求:(1) 拌料、喂料、刮除余料將土壤在攪拌箱內充分拌勻，填入?？缀蠊纹?。攪拌箱內的攪拌叉可同時起填料推桿和刮平板

3、的作用，它在攪拌箱內作連續(xù)回轉運動。(2) 物料輸送和各工序轉移轉盤上的?？讛?shù)至少應有四個，現(xiàn)在取六個。其工藝職能分別為待料、填料、成型和沖出。轉盤與?？鬃鏖g歇回轉運動，由控制系統(tǒng)控制其回轉速度的快慢和停頓，實現(xiàn)物料輸送和各工序之間的轉移(3) 電瓷帽坯件的成型和沖出兩沖頭作直線往復運動，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、土壤的土質和濕度，以及所用執(zhí)行機構的桿長關系等。(4) 協(xié)調配合關系兩沖頭在?？字羞\動時，同時隨轉盤轉動，離開模孔后靠滑桿上的扭力彈簧彈回復位。下一循環(huán)沖頭下落后沖沖模應轉到其下方。其協(xié)調靠轉盤與帶沖頭的曲

4、柄（偏心輪）的相對傳動比控制。3、機構選型與傳動方案設計:擬定機器運動原理圖運動和動力由電動機經(jīng)帶傳動傳入，分兩條傳動路線傳到執(zhí)行機構，一路經(jīng)齒輪機構、曲柄連桿機構傳到滑桿，使滑桿做上下往復運動，以實現(xiàn)沖壓和沖出電瓷帽坯件的動作；另一路通過其他齒輪傳動，將運動傳給轉盤，以實現(xiàn)?？椎霓D位動作，同時攪拌和供給瓷土。電瓷帽坯件機的運動原理如下圖所示。電瓷帽坯件機的運動原理圖定傳動方案及繪出機構運動簡圖擬定電瓷帽坯件機鍵在于如何使?？椎霓D位、定位與沖頭上下移動的動作彼此協(xié)調配合。有以下兩種傳動方案可供選擇。方案一：1 電機 2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

5、 10攪拌箱 11齒輪11 12 13連桿 14滑桿 15錐齒輪15 16錐齒輪 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 采用離合器使軸的連續(xù)轉動變成?？邹D盤的間歇轉動，停止運動時沖頭向下，沖頭上升時?？邹D盤轉動。達到彼此相互協(xié)調配合的效果。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盤及轉盤齒輪 12 13偏心輪 14連桿16沖頭座17調整螺釘座 18調整螺釘 19沖頭沖頭進入?？缀箅S?？邹D動，沖壓完成后離開?？缀罂垦b在沖頭上的扭力彈簧彈回到進入?？浊暗奈?/p>

6、置繼續(xù)下一次沖壓工作，靠帶動沖頭的曲柄與帶動?？邹D動的齒輪的傳動比實現(xiàn)彼此相互協(xié)調配合的效果。 綜合考慮以上兩種傳動方案，方案一：機構比較復雜，轉盤的間歇運動直接影響工作效率；方案二：沖頭部分較為復雜，轉盤與軸之間的摩擦較大，但其他方面都優(yōu)于方案一。因為壓制電瓷帽坯件機的壓力較小，壓緊和沖出機構可以設計的簡單，所以選擇方案二作為設計方案。傳動方案簡圖如上圖所示：4、總體布局: 電瓷帽坯件機總體布局的特點為： 攪拌箱處于整機的最高位置，便于直接將瓷土在填料推桿作用下，通過箱體底部的缺口自動填入下部轉盤的?？字?。 兩沖頭同一個曲柄滑塊機構帶動，并且?guī)觾蓻_頭的滑軸V（即曲柄滑塊機構中的滑塊）與轉盤

7、的回轉軸合二為一，攪拌器的轉軸與小齒輪z12的轉軸共用軸IV，結構因此得到簡化，傳動緊湊，提高了傳動精度。 攪拌箱下面的支撐體采用“雙八字”型鑄件，電動機處于機體的最低位置，有利于降低重心，穩(wěn)定機身。帶輪和高速齒輪置于支撐體左側，滑軸、沖頭及轉盤置于支撐體右側，一方面高速傳動部分便于集中安裝防護罩，另一方面有利于整機的平衡，此外也有利于裝配、檢修及潤滑。 電瓷帽坯件機總體布局圖1電動機  2小帶輪  3V帶  4電動機支架  5大帶輪   6電動機支架拉桿 7攪拌箱  8扭力彈簧  9沖頭座&#

8、160; 10沖出沖頭及沖出桿  11模孔轉盤及轉盤齒輪z12   12滑動軸   13連桿  14偏心輪  15軸 16錐齒輪z8  17錐齒輪z7   18軸   19大齒輪z6  20軸  21小齒輪z5  22機架  23軸  24小齒輪z9  25攪拌叉   26壓緊沖頭及壓緊桿5、繪制工作循環(huán)圖:由于攪拌機構的運動時連續(xù)的，因此主要考慮沖頭和?？字g的相對運動關系。

9、攪拌機構的轉動速度不能太快，攪拌叉和小齒輪Z9共用一根軸，因而限制了轉盤的角速度。因此將轉盤上的模孔數(shù)定為六個。轉盤轉動60°，則主執(zhí)行機構完成一個運動循環(huán)，即沖頭完成一次沖壓。電瓷帽坯件機運動循環(huán)簡圖如下圖所示：電瓷帽坯件機直線型運動循環(huán)圖第二部分 技術設計一、運動設計與動力計算：1、電動機功率的選擇：電瓷帽坯件機功率消耗主要有三部分： 壓制和沖出坯件時所作的功主要為壓緊時消耗功率?？邹D盤的轉速n轉速（假定有六個?？自谵D盤上）n轉盤r/min=9.72r/min偏心輪轉速為n偏=n轉盤×6=9.72×6r/min=58.32r/min設偏心輪偏心距e=60mm，

10、則沖頭最大位移速度V沖max為 V沖max=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，沖頭速度曲線上的點a對應于壓緊沖頭向下開始壓緊瓷土的速度，該時曲柄相應的角位移為120º，則有V沖a=V沖max·sin120°m/s=0.317m/s從而得到壓緊沖頭所消耗的功率為：P壓緊= （取0.32）考慮沖出以及摩擦所消耗的功率取P沖=P壓緊+P沖出+P磨=（0.32+0.1）=0.42kw 模孔轉盤轉動時要克服滑軸與轉盤間的滑動摩擦，以及帶動兩沖頭轉動時克服的扭轉彈簧力，估計所耗功率為：P轉盤=0.15 因攪拌器轉速較低，估計功率消耗為 P攪=

11、0.27總功率為P總=P沖+P轉盤+P攪=（0.42+0.15+0.27）kW=0.84估計傳動系統(tǒng)總機械效率總為0.85，則電動機的功率至少為P電=選出Y系列小型三相異步電動機，據(jù)標準JB3074-82Y系列（IP44）三相異步電動機技術條件，選用Y90S-4型，P電=1.1 Kw，其主要技術數(shù)據(jù)、外形和安裝尺寸見下表。 電動機主要技術參數(shù)、外形和安裝尺寸表型號額定功率/kw滿載轉速/rpm最大轉矩額定轉矩重量/kgY90S-41.114002.222外形尺寸L ×A×B中心高/mmH安裝尺寸/mmA×B軸伸尺寸/mm×mmD

12、15;E平鍵尺寸/mm×mmF×G310×245×19090140×10024×508×202、確定各傳動機構的傳動比：電瓷帽坯件機的傳動路線分外傳動路線和內傳動路線兩條 外傳動路線由電動機、經(jīng)帶傳動、直齒圓柱齒輪5和6、到曲柄（即偏心輪）滑塊（滑軸V）機構組成。因n電 =1400r/min, n偏 =58 r/min,則外傳動總傳動比為：i外=i帶·i5-6=24.83 考慮帶傳動比不宜太大，故傳動比分配為i帶=4，i5-6=6.2。  內傳動路線由曲柄、圓錐齒輪7和8、直齒圓柱齒輪

13、9及轉盤齒輪12組成。當偏心輪轉6圈的同時，要求經(jīng)內傳動路線傳動后使得轉盤轉1圈，其總傳動比應為i內=i7-8·i9-12=6現(xiàn)在取i7-8=1，i9-12=6，即小齒輪z9的轉速和曲柄的速度一樣。對于攪拌器兼刮板的轉速沒有嚴格要求，為簡化機構，定為與小齒輪z9的轉速相同，裝在同一根軸上。3、計算各軸的轉速和功率：（1）各軸的轉速：n=n電=1400 r/minn=r/minn=r/minn=r/min=r/minn轉盤= r/min各軸的功率：查機械設計手冊，效率取 1）轉盤所需功率（前面已經(jīng)確定）2）軸IV所需功率 3）軸III所需功率（設曲柄滑塊機構效率）P=4）軸I

14、I所需功率P=5）軸I所需功率P=二、結構設計與強度校核：1、錐齒輪的結構和尺寸：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，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。調質處理。選擇齒輪精度為8級精度（GB10095-88）選， 選擇齒寬系數(shù)和精度等級取齒寬系數(shù)初估齒輪的平均圓周速度，參照表8-9，可選齒輪精度為8級精度。按齒根彎曲疲勞強度設計確定模數(shù)由于兩齒輪相同。壽命系數(shù)：按無限壽命設計。極限應力尺寸系數(shù)安全系數(shù)則需用彎曲應力計算齒根彎曲應力分度圓錐角當

15、量齒數(shù) 查設計手冊：齒形系數(shù)應力修正系數(shù) 查機械設計手冊：使用系數(shù)，查表8-4得，動載荷系數(shù)，查表齒面載荷分布系數(shù)，即： 齒數(shù)比 齒根彎曲應力，有：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。主要幾何尺寸的計算大端分度圓直徑 分錐角錐距齒寬錐齒輪的尺寸及結構如下圖所示：2、帶傳動及帶輪的結構和尺寸設計：設計數(shù)據(jù)：V帶傳遞功率， 小帶輪轉速， 大帶輪轉速， 每天工作不少于8小時。確定V帶截型工作情況系數(shù)，查表7-7取 計算功率V帶截型根據(jù)和查設計手冊，選用Z型V帶確定V帶輪基準直徑小帶輪基準直徑，有圖7-12及表7-4取，采用實心式則大帶輪基準

16、直徑，采用孔板式。驗算帶速：定中心距及V帶基準長度和包角初定中心距：由及、得初步確定中心距為400mm。計算V帶基準長度：取基準長度：實際中心距：驗算小帶輪包角：（5）確定V帶根數(shù)單根V帶基本額定功率：單根V帶額定功率增量：小帶輪包角修正系數(shù)：帶長修正系數(shù)：V帶根數(shù)： 取根。i. 計算初拉力V帶單位長度質量，表7-1，。單根V帶的初拉力：取ii. 作用在軸上的載荷帶輪機構如下圖所示。3 軸的結構設計3、齒輪5和齒輪6的設計：(1) 選擇材料、熱處理、精度等級和齒數(shù)的確定根據(jù)初步擬定的錐齒輪的傳動比，由于電瓷帽坯件機屬于常用機械，因此可以選用常用的材料及熱處理方式。齒輪5-6采用相同的材料45鋼

17、，硬度小齒輪5確定為260HBS，大齒輪6確定為235HBS，均采用調質處理。初選齒數(shù)：齒寬系數(shù) 精度等級 8級 按齒根彎曲疲勞強度設計確定模數(shù)根據(jù)前面的計算可知： 扭矩：查機械設計手冊，可知： 齒形系數(shù)： 應力修正系數(shù)： 重合度系數(shù)： 彎曲疲勞極限應力： 并比較：則：取較大者代入齒根彎曲疲勞強度的設計公式：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 主要幾何尺寸的計算 由于，小齒輪 ，應做成實心式，其孔徑由與其配合的軸II的結構尺寸確定；大齒輪 ，應做成輪輻式，其孔徑由與其配合的軸III的結構尺寸確定4、軸III結構設計及校核： 扭轉強度初

18、步估算軸的最小直徑考慮鍵槽對軸的強度影響，取dmin=35mm。選用45號鋼，正火硬度為170217HBS，取硬度為：200HBS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55mm的軸環(huán)定位并受軸向力，用緊定螺釘加以固定。圓柱齒輪、圓錐齒輪及偏心輪的軸向定位采用普通平鍵，其尺寸分別為 10×8×45 14×9×56 10×8×20兩個滾動軸承采用角接觸球軸承，其型號選擇為7308,7309，負安裝雙點單向固定，其外型尺寸分別為。采用脂潤滑。按彎扭合成強度校核軸的直徑齒輪6的尺寸結構，以及強度計算前面已經(jīng)計算過，其過程不在重復。按前面的計算結果同理可以得到錐齒輪的有關數(shù)據(jù)a) 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，對偏心輪，由運動循環(huán)圖得知，當曲柄銷處于最低位置時，獲得最大值，考慮壓緊和沖出聯(lián)合作用取如下圖a所示。因偏心輪安裝位置與作用點之間的距