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文檔簡介
1、<p><b> 機械設(shè)計課程設(shè)計</b></p><p><b> 計算說明書</b></p><p> 設(shè)計題目: 薄壁零件沖床機構(gòu)設(shè)計 </p><p> 學(xué) 院 </p><p> 設(shè) 計 者:
2、 </p><p> 指導(dǎo)教師: </p><p><b> 2012年6月6日</b></p><p><b> 前言</b></p><p> 機械設(shè)計綜合課程設(shè)計是針對機械設(shè)計系列課程的要求,由原機械原理課程設(shè)計和機械設(shè)計課程設(shè)計綜合而成的一門設(shè)計
3、實踐性課程:是繼機械原理與機械設(shè)計課程后,理論與實踐緊密結(jié)合,培養(yǎng)工科學(xué)生機械工程設(shè)計能力的課程。</p><p> 此次著重對薄壁零件沖床機構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計,涉及到了沖床的尺寸,選材,熱處理方式,工作條件,應(yīng)力校核等多方面。對前面所學(xué)的知識進(jìn)行了回顧以及綜合的運用,主要涉及到材料力學(xué),機械原理,機械設(shè)計,工程材料等課程。</p><p><b> 設(shè)計任務(wù)書</b>
4、</p><p> 設(shè)計題目:薄壁零件沖床的設(shè)計</p><p><b> 設(shè)計背景:</b></p><p> 工作原理: 薄壁零件沖床的組成框圖如圖1所示。</p><p> 圖1 薄壁零件沖床的組成框圖</p><p> 工作原理如圖2a所示。在沖制薄壁零件時,上模(沖頭)以較
5、大的速度接近坯料,然后以勻速進(jìn)行拉延成形工作,接著上模繼續(xù)下行將成品推出型腔,最后快速返回。上模退出下模后,送料機構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置,完成一個工作循環(huán)。</p><p> 圖2 薄壁零件沖制工作原理圖</p><p><b> 設(shè)計條件與要求</b></p><p> 動力源為電動機,上模做上下往復(fù)直線運動,其大致運動規(guī)律如圖2
6、b所示,要求有快速下沉、勻速工作進(jìn)給和快速返回的特征。上模工作段的長度L=40~100mm,對應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角φ=60º~90º;上模行程長度必須大于工作段長度的兩倍以上,行程速比系數(shù)K≥1.5。</p><p> 上模到達(dá)工作段之前,送料機構(gòu)已將坯料送至待加工位置(下模上方),如圖2a所示。送料距離L=60~250mm。</p><p> 要求機構(gòu)具有良好的傳力特性,特
7、別是工作段的壓力角α應(yīng)盡可能小,一般取許用壓力角[α]=50º。</p><p> 生產(chǎn)率為每分鐘70件。</p><p> 按平均功率選用電動機。</p><p> 需要5臺沖床。室內(nèi)工作,載荷有輕微沖擊,動力源為三相交流電動機。使用期限為10年,每年工作250天,每天工作16小時。每半年保養(yǎng)一次,每三年大修一次。</p><p
8、> 生產(chǎn)狀況:中等規(guī)模機械廠,可加工7、8級精度的齒輪、蝸輪。</p><p><b> 設(shè)計參數(shù):</b></p><p> 沖床載荷5500N,上模工作段長度L=90,工作段對應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)交φ=。</p><p><b> 設(shè)計任務(wù)</b></p><p> 機構(gòu)系統(tǒng)總體運動方案;
9、畫出系統(tǒng)運動簡圖,完成運動方案設(shè)計論證報告。</p><p> 成傳動系統(tǒng)或執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,畫出傳動系統(tǒng)或執(zhí)行系統(tǒng)的裝配圖。</p><p> 設(shè)計主要零件,完成2張零件工作圖。</p><p><b> 編寫設(shè)計說明書。</b></p><p><b> 總體方案設(shè)計</b></
10、p><p><b> 傳動法案的擬定</b></p><p> 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書,該傳動方案的設(shè)計分成原動機、傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)三部分。</p><p><b> 原動機的選擇</b></p><p> 按設(shè)計要求,動力源為三相交流電動機。</p><p><b>
11、; 傳動機構(gòu)的選擇</b></p><p> 可選用的傳動機構(gòu)類型有:帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動。</p><p> 帶傳動平穩(wěn)性好,噪音小,有緩沖吸震及過載保護(hù)的能力,精度要求不高,制造、安裝、維護(hù)都比較方便,成本也較低,但是傳動效率低,傳動比不恒定,壽命短;鏈傳動雖然傳動效率高,但會引起一定的震動,且緩沖吸震能力差;蝸輪蝸桿傳動對然平穩(wěn)性好,但效率低,沒有
12、緩沖吸震和過載保護(hù)的能力,制造要求精度高;而齒輪傳動傳動效率高,使用壽命長,傳動比恒定,工作平穩(wěn)性好,完全符合設(shè)計要求,故選用齒輪傳動。</p><p> 總傳動比13.857,不是很高,也無傳動方向的變化,所以初步?jīng)Q定采用二級圓柱斜齒輪減速器,以實現(xiàn)在滿足傳動比要求的同時擁有較高的效率和比較緊湊的結(jié)構(gòu),同時封閉的結(jié)構(gòu)有利于在粉塵較大的工作環(huán)境下工作。</p><p><b>
13、 簡圖如下:</b></p><p><b> 執(zhí)行機構(gòu)的選擇</b></p><p> 工作機應(yīng)采用往復(fù)移動機構(gòu)??蛇x擇的有:連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)、螺旋機構(gòu)。本設(shè)計是要將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)運動,所以連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)均可,凸輪機構(gòu)能夠較容易獲得理想的運動規(guī)律,而齒輪齒條機構(gòu)加工復(fù)雜、成本高,所以不采用。同時由于不考慮送料機
14、構(gòu),同時考慮到凸輪尺寸以及運動規(guī)律實現(xiàn)的可行性,結(jié)合前輩的經(jīng)驗和自己的思考,最終決定一種方案。</p><p><b> 簡圖如下:</b></p><p><b> 改進(jìn)方案</b></p><p><b> 傳統(tǒng)方案</b></p><p><b> 方案
15、評價</b></p><p> 傳統(tǒng)方案和改進(jìn)方案都滿足設(shè)計要求,但是和傳統(tǒng)方案相比,改進(jìn)方案中由于利用的杠桿原理,工件端傳遞力矩和運動規(guī)律更簡單的通過兩平行杠桿傳遞到傳動機構(gòu)端,同時壓力角更易計算,而且傳動更平穩(wěn)。</p><p> 綜上所述,最終決定使用改進(jìn)后的方案。</p><p><b> 電動機的選擇</b><
16、/p><p><b> 選擇電動機類型</b></p><p> 按工作要求,選用Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機,電壓380V。</p><p><b> 選擇電動機容量</b></p><p> 電動機所需工作效率為=</p><p> 沖壓載荷F=5500N
17、,上模工作段長度L=90mm,上模工作段對應(yīng)的曲柄Φ=,n=70r/min</p><p> 上模工作時間t=×=0,2024</p><p> 工作機所需功率====2.46kw</p><p><b> 傳動裝置的總效率=</b></p><p><b> 其中:聯(lián)軸器效率</b&g
18、t;</p><p><b> 閉式齒輪傳動效率</b></p><p> 滾動軸承效率(一對)</p><p><b> 鏈傳動效率</b></p><p><b> 凸輪曲柄滑塊效率</b></p><p><b> 計算得<
19、;/b></p><p> 所需電動機功率==5.59kw</p><p> 因載荷平穩(wěn),電動機額定功率大于即可。</p><p> 根據(jù)所查數(shù)據(jù),選電動機的額定功率為7.5kw</p><p><b> 選擇電動機轉(zhuǎn)速</b></p><p> 工作轉(zhuǎn)速,通常,耳機圓柱齒輪減速器
20、減速比為8~40,則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍(8~40)×70r/min=560~2800r/min。</p><p> 進(jìn)行綜合考慮價格、重量、傳動比等因素,選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min,選定電機型號為Y160M-6,額定功率,滿載轉(zhuǎn)速為970。</p><p> 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)</p><p><b> 分配傳動比</b&
21、gt;</p><p><b> 總傳動比</b></p><p> 分配傳動裝置各級傳動比</p><p> 取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比</p><p><b> 則低速級得傳動比</b></p><p><b> 參數(shù)的計算</b>
22、</p><p><b> O軸(電動機軸)</b></p><p> B、 Ⅰ軸(高速軸)</p><p> C、 Ⅱ軸(中速軸)</p><p><b> D、Ⅲ軸(低速軸)</b></p><p><b> 傳動零件的設(shè)計</b><
23、/p><p><b> 斜齒圓柱齒輪的設(shè)計</b></p><p><b> 高速及齒輪設(shè)計</b></p><p><b> 低速級齒輪設(shè)計</b></p><p><b> 2、傳送帶的設(shè)計</b></p><p><
24、b> 3、軸的設(shè)計</b></p><p><b> 高速軸的設(shè)計</b></p><p><b> 中速軸的設(shè)計</b></p><p><b> 低速軸的設(shè)計</b></p><p> 4、 軸承的設(shè)計和校核</p><p&g
25、t;<b> 高速軸軸承</b></p><p> 深溝球軸承6308一對</p><p><b> 中速軸軸承</b></p><p> 深溝球軸承6308一對</p><p><b> (3) 低速軸軸承</b></p><p> 深溝球
26、軸承6311一對</p><p><b> 5、鍵連接設(shè)計</b></p><p> 減速器箱體及附件的設(shè)計</p><p><b> 減速器尺寸</b></p><p> 減速器箱體結(jié)構(gòu)的尺寸</p><p><b> 減速器的潤滑</b>&
27、lt;/p><p><b> ?、冽X輪的潤滑</b></p><p> 閉式齒輪傳動,根據(jù)齒輪的圓周速度大小選擇潤滑方式。圓周速度時,常選擇將大齒輪浸入油池的浸油潤滑。本減速箱中圓周速度最快的輸入級小齒輪,其圓周速度為2.53m/s,故采用浸油潤滑。對于圓柱齒輪而言,齒輪浸入油池深度至少為1~2個齒高,但浸油深度不得大于分度圓半徑的1/3。為避免齒輪轉(zhuǎn)動時將沉積在油池底
28、部的污物攪起,造成齒面磨損,大齒輪齒頂距油池底面距離不小于30~50mm。根據(jù)以上要求,減速箱使用前須加注潤滑油,使油面高度達(dá)到33~71mm。從而選擇全損耗系統(tǒng)用油(GB 443-1989),牌號為L-AN10。 </p><p><b> ②滾動軸承的潤滑</b></p><p> 滾動軸承的潤滑劑可以是脂潤滑、潤滑油或固體潤滑劑。選擇何種潤滑方式可以根據(jù)速度
29、因數(shù)值來判斷。其中:為軸頸直徑,為工作轉(zhuǎn)速。</p><p> 當(dāng)時宜用脂潤滑;否則應(yīng)使用其他方式的潤滑。</p><p> 輸入級一對軸承值為: </p><p> 中間級一對軸承值為: </p><p> 輸出級一對軸承值為:</p><p> 由于各軸承的值均小于,所以均選擇脂潤滑。</p>
30、<p> 采用脂潤滑軸承的時候,為避免稀油稀釋油脂,需用擋油環(huán)將軸承與箱體內(nèi)部隔開,且軸承與箱體內(nèi)壁需保持一定的距離。在本箱體設(shè)計中滾動軸承距箱體內(nèi)壁距離</p><p> 因為本設(shè)計的減速器為室內(nèi)工作,環(huán)境較為穩(wěn)定,故選用通用鋰基潤滑脂(GB 7324-1987),它適用于寬溫度范圍內(nèi)各種機械設(shè)備的潤滑,選用牌號為ZL-1的潤滑脂。</p><p><b>
31、 密封件的選擇</b></p><p> 為防止箱體內(nèi)潤滑劑外泄和外部雜質(zhì)進(jìn)入箱體內(nèi)部影響箱體工作,在構(gòu)成箱體的各零件間,如箱蓋與箱座間、及外伸軸的輸出、輸入軸與軸承蓋間,需設(shè)置不同形式的密封裝置。對于無相對運動的結(jié)合面,常用密封膠、耐油橡膠墊圈等;對于旋轉(zhuǎn)零件如外伸軸的密封,則需根據(jù)其不同的運動速度和密封要求考慮不同的密封件和結(jié)構(gòu)。</p><p> 本設(shè)計中由于密封界面
32、的相對速度較小,故采用接觸式密封。輸入軸與軸承蓋間V <3m/s,輸出軸與軸承蓋間也為V <3m/s,故均采用半粗羊毛氈封油圈。</p><p><b> 其他</b></p><p> 1. 減速器裝配前,必須按圖紙檢驗各個部分零件,然后需用煤油清洗,滾動軸承用汽油清洗,內(nèi)壁涂刷抗機油浸蝕的涂料兩次,箱體內(nèi)不允許有任何雜物。</p>&
33、lt;p> 2. 在裝配過程中軸承裝配要保證裝配游隙。</p><p> 軸向游隙的調(diào)整,可用增減調(diào)整墊片和使用調(diào)隙螺柱等方法實現(xiàn)。調(diào)整時可先壓緊軸承,使軸向游隙為零,然后調(diào)整軸承蓋的軸向位置(或調(diào)節(jié)螺柱),同時加墊合適的墊片(或擰緊調(diào)節(jié)螺栓上的螺母),使軸承處于設(shè)計游隙范圍。</p><p> 3. 軸承部位油脂的填入量要小于其所在軸承腔空間的2/3。</p>
34、<p> 4. 減速器的潤滑劑在跑合后要立即更換,其次應(yīng)該定期檢查,半年更換一次。潤滑軸承的潤滑脂應(yīng)定期添加。由于輸出級軸承B(箱體外側(cè))壽命不到10年,需要在3年大修周期中更換。</p><p> 5.在機蓋機體間,裝配時涂密封膠或水玻璃,其他密封件應(yīng)選用耐油材料。</p><p> 對箱蓋與底座結(jié)合面禁用墊片,必要時可涂酒精漆片或水玻璃。箱蓋與底座裝配好后,在擰緊螺栓前
35、應(yīng)用0.05mm塞尺檢查其密封性。在運轉(zhuǎn)中不許結(jié)合面處有漏油滲油現(xiàn)象。</p><p> 6. 傳動間隙和接觸狀況檢驗</p><p> 為保證傳動精度,各級齒輪安裝后,傳動側(cè)隙和齒面接觸斑點要滿足相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。傳動側(cè)隙可用塞尺或?qū)U絲放入相互嚙合的兩齒面間,然后測量塞尺或鉛絲變形后厚度的方法檢查。接觸斑點是在輪齒工作表面著色,將其轉(zhuǎn)動若干周后,觀察分析著色接觸區(qū)的位置、接觸面大小來
36、檢驗接觸狀況。</p><p> 當(dāng)傳動側(cè)隙或接觸斑點不符合要求時,應(yīng)對齒面進(jìn)行刮研,跑合或調(diào)整傳動件的嚙合位置。</p><p> 7. 減速器裝配完畢后要進(jìn)行空載試驗和整機性能試驗</p><p> 空載實驗:在額定轉(zhuǎn)速下正反轉(zhuǎn)各1~2小時,要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、聲響均勻、各聯(lián)接件密封處不得有漏油現(xiàn)象。</p><p> 負(fù)載實驗:在額定
37、轉(zhuǎn)速及額定載荷下,實驗至油溫不再升高為止常,油池溫升不得超過,軸溫升不得超過。</p><p> 8. 搬動減速器須用底座上的吊鉤起吊。箱蓋上的吊環(huán)僅可用于起吊箱蓋。</p><p> 9. 機器出廠前,箱體外表面要涂防護(hù)漆,外伸軸應(yīng)涂脂后包裝。運輸外包裝后,要注明放置要求,如勿倒置、防水、防潮等。需做現(xiàn)場長期或短期貯藏時,應(yīng)對放置環(huán)境提出要求。</p><p>
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