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摘要：
本課題旨在解決儀表生產(chǎn)中的錐形薄片壓入的工序自動(dòng)化問題，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。完成了壓裝機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、工序設(shè)計(jì)、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。
關(guān)鍵詞： 凸輪，彈簧，齒輪，齒輪軸，電機(jī)。
Abstract:
The subject aimets at solving the process automation problem of tapered chip in production of instrument. Not only ensure the position of pressure, but also must ensure tapered chip in the same location have the deformation. Completed pressing institutions kinematic analysis,process desin,mainly rely on the movement o achieve the three cam, the first cam though the swinging clamping axis control axis level migration, the second and the third cam through swinging clamping axis to distinction control inner axis and outer axis vertical migration to fix position and hurtle press.
Carrying on the structure design and the key partses design. Which have size of instrument shell, assemble fixture shape and size, driven document moves the line diagram, the design of cam, among them for the sake of operation to designing the reducer casing. Reducer casing include the electrical motor choice, the V take design and the wheel gear design, finally chose shaft couping to connect pressure institutions and reducer casing .
Key words: CAM, spring, gear, same dethegear motor shaft.
1
目錄
摘要
第一章、關(guān)于課題..........................................................1
1.1序言...............................................................1
1.2 課題來源及現(xiàn)狀....................................................1
1.3 設(shè)計(jì)要求..........................................................1
第二章、壓裝機(jī)的設(shè)計(jì).......................................................2
2.1 儀表殼............................................................2
2.2 裝配夾具..........................................................2
2.3 壓頭..............................................................3
2.4凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).....................................................3
2.4.1 凸輪機(jī)構(gòu)的組成. ................................................3
2.4.2 凸輪機(jī)構(gòu)的類型..................................................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.............................. 4
2.4.4 運(yùn)動(dòng)規(guī)律的組合................................................. 4
2.4.5 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇............................................ 5
2.4.6凸輪廓線的設(shè)計(jì) ................................................. 5
2.4.7凸輪輪廓的加工方法 .............................................10
2.4.8 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角...............................................10
2.5軸的設(shè)計(jì)..........................................................10
第三章、減速箱的設(shè)計(jì).....................................................13
3.1 減速箱的示意圖...................................................13
3.2 各主要部件的選擇.................................................13
3.3 電動(dòng)機(jī)的選擇.....................................................13
3.4 分配傳動(dòng)比.......................................................14
3.5 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)....................................................14
3.6 設(shè)計(jì)高速軸齒輪...................................................16
3.7 設(shè)計(jì)低速級(jí)齒輪...................................................20
3.8 齒輪潤(rùn)滑方式的選擇...............................................20
3.9 密封方式的選擇...................................................20
第四章、聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)選擇..................................................21
第五章、總結(jié).............................................................23
第六章、致謝.............................................................24
參考文獻(xiàn).................................................................25
I
常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
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，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)未來從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉分析能力，解決問題能力，為今后的工作打下基礎(chǔ)。
通過本次畢業(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)過的知識(shí)，完成零件的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)，并通過學(xué)過的軟件完成繪圖。
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 課題來源
本課題來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)?！?-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
高速中載荷
三角函數(shù)
正弦加速度
2.00
6.28
無
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來。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)過程中從動(dòng)件所依次占據(jù)的位置。B1,B2,...即為反轉(zhuǎn)過程中從動(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。【26-28】
3.4 分配傳動(dòng)比
表3-2 傳動(dòng)比分配
分析對(duì)象
過程分析
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
按展開式布置,考慮沒有潤(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
（4）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)。【1-3,18】
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，兩軸才能脫開。
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)軸器和萬向聯(lián)軸器等。
（2）彈性聯(lián)軸器可分為以下兩類。
①金屬彈性件聯(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非金屬彈性聯(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)合面間的摩擦力來傳遞；也可采用鉸質(zhì)孔用螺栓，此時(shí)螺栓桿與釘孔為過渡配合，靠螺栓桿承受擠壓與剪切來傳遞扭矩凸緣聯(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)過程中遇到了各種實(shí)際問題，比如在方案論證過程中，通過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，這使我將來從事設(shè)計(jì)能更加得心應(yīng)手；在裝配圖畫完之后，開始標(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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