【導(dǎo)讀】在老師的要求和公司的現(xiàn)場(chǎng)參觀下，我選擇了液壓擺式剪板機(jī)作為一年畢業(yè)。進(jìn)電動(dòng)機(jī)來控制后擋料的運(yùn)動(dòng)，確定剪切鋼板的長(zhǎng)度。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我通過各種剪板機(jī)的性能對(duì)比，了解了液壓擺式剪板機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，部件的強(qiáng)度、剛度校核。按照任務(wù)書的要求，完成一部分剪板機(jī)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。同時(shí)完成了機(jī)器的液壓傳動(dòng)。并繪制了液壓擺式剪板機(jī)的裝配圖，液壓原理圖，后擋料裝配圖等，比較完善。課題選擇的背景和緣由··································································1. 課題設(shè)計(jì)的目的和意義···············&

　　

【正文】 — 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩； dP —— 電動(dòng)機(jī)功率； wn —— 滿載轉(zhuǎn)速； dT = wdnP9550 = ? mN. =6 mN. 軸1T = 010 ???iTd = ??? mN? = Nm 23 軸2T= 020210 ?? ???? iiTd = 5 ????? Nm = Nm (二 )軸的計(jì)算 [15] 軸 是組成機(jī)器的主要零件之一。一切做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞，軸主要是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 軸按照承受載荷的不同，可分為以下三類： 1）轉(zhuǎn)軸 既承受彎矩又承受扭矩。 2）心軸 只承受彎矩不承受扭矩。 3）傳動(dòng)軸 只承受扭矩不承受彎矩。 按軸線形狀的不同，可分為兩種： 1）曲軸 通過連桿可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，或作相反的運(yùn)動(dòng)變換。 2）直軸 直軸又可按外形分為光軸和階梯軸 [4]。 本次設(shè)計(jì)的剪板機(jī)采用的是 直 軸。 (三 )軸的材料 軸 的材料主要是碳鋼和合金鋼，鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼廉價(jià)，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)處理的辦法提高耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度。在載荷一定的情況下，好的材料能提高軸的工作性能及壽命，但同時(shí)要考慮到材料的經(jīng)濟(jì)性， 故采用 45 號(hào)鋼，并做調(diào)質(zhì)處理，查 參考文獻(xiàn)得 0A =103～ 126，取 0A =116， ? ?1?? =60MP。 軸的失效形式：主要有斷裂、磨損、超過允許范圍的變形和振動(dòng)等，對(duì)于軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列要求： 1. 足夠的強(qiáng)度。 2. 足夠的剛度。 3. 振動(dòng)的穩(wěn)定性。 (四 )軸的最小應(yīng)力計(jì)算 根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算公式 d ≥ 311nPC （ ） =106 3= 24 (五 )軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 1）輸出軸上的功率 P、轉(zhuǎn)速 n、轉(zhuǎn)矩 T 2P = kw, n=600r/min, T2= Nm 2)主軸的受力分析 主軸的受 主軸 力如圖所示，由圖根據(jù)物體的平衡條件可知 ??????????????????????????????????????0)()()(0)()(005432143223232254321432212321121LLLLFLLLRLLFLFLLLLFLLLRFRFFRFRRrVtHrVVtHH 已 知： 2L =135mm ， 3L =1180mm ， 4L =135mm ， 5L =50mm ， rF1 = ，2F = 3F =， tF1 = 解方程組得 1HR =， 2HR =， 1VR =， 2VR = 1HM = )/()( 543254322 LLLLLLLLR H ????? =(135+1180+135)50/(135+1180+135+50) =mm 1VM = 1VR 2L =135Nmm = Nmm 2VM = 32321 )( LFLLRV ?? =(135+1180) 1180 Nmm = Nmm 3VM = 43324321 )4()( LFLLFLLLR V ????? =(1 35+1180+135)1180 135 Nmm = Nmm 由圖可以看出 C截面為最危險(xiǎn)截面，按第四強(qiáng)度理論校核 [2] 22 TMW ? = 2233 TMd V ?? （ ） =＜ [σ1]=60MPa 安全 25 圖 主軸的受力分析圖 齒輪的設(shè)計(jì)及校核 根據(jù)后擋料運(yùn)動(dòng)規(guī) 律，可選齒輪傳動(dòng) 。 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1)選用直齒圓柱齒輪 2)平臺(tái)印刷機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7級(jí)精度 3)材料選擇。查表選擇小齒輪材料為 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)為 z1=20。 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由 設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 26 ? ?3 11 ???????????HEdtZuuKTd ?? （ ） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1)試選載荷系數(shù) Kt=. 2)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 T1= 5 11 10 98%Pn??= 104 Nmm? （ ） 3)查表選取齒寬系數(shù) d? =1 4)查表得材料的彈性影響系數(shù) EZ = 12MPa 。 5)按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim1H? =600MPa ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim2H? =550MPa 6)由公式 60 hN njL? 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 n為齒輪轉(zhuǎn)速（單位為 r/min）； j 為齒輪每轉(zhuǎn)一周時(shí)，同一齒面嚙合次數(shù)； hL 為齒輪的工作壽命 （單位為 h）。 N1= 109 N2= 109 7)取接觸疲勞壽命系數(shù) 1HNK ? ； 2HNK ? 。 8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由式 ? ? limNK S?? ? 得， ? ? 1 l i m 11 0 . 9 1 6 0 0 5 4 6NH K M P a M P aS?? ? ? ? ? （ ） ? ? 2 l i m 22 0 . 9 4 5 5 0 5 1 7NH K M P a M P aS?? ? ? ? ? 9)計(jì)算 1td ，帶入 ? ?H? 中較小的值。 （ ） 則 d1t≥ v 。 v=π d1tn1/60000=（ ） b 。 b=d1tφ = （ ） bh 。 27 模數(shù) m=b/z= 齒高 h== b/h= 。 根據(jù) v=， 7級(jí)精度，可查得動(dòng)載系數(shù) vK =； 直齒輪， 1H FKK? ???； 由表查得使用系數(shù) AK =1； 由表用插值法查得 7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承對(duì)稱布置時(shí)， ? ? 。 由 bh =， ? ? 查圖 得 FK?? ；故載荷系數(shù) 1 1 .0 5 1 1 .3 1 4 1 .3 8HA v HK K K K K? ?? ? ? ? ? ? （ ） ，由式得 （ ） d1= m 。 m= d1/ z1 = （ ） ? ?13 212 Fa SadFYYKTm z???? （ ） (a)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 a)由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 1 500FE MPa? ? ；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限2 380FE MPa? ? ； b)由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù) 1 ? , 2 ? 。 c)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù) ? ，由式 ? ? limNK S?? ? 得 ? ? 111 0 . 8 8 5 0 0 3 1 4 . 2 91 . 4F N F EF K M P a M P aS?? ?? ? ? ? ? 222 0 . 9 1 3 8 0 2471 . 4F N F EF K M P a M P aS?? ?? ? ? d)計(jì)算載荷系數(shù) K 。 1 1 .0 5 1 1 .2 7 1 .3 3 4A v F FK K K K K??? ? ? ? ? ? （ ） e)查取齒形系數(shù)。 28 由表查得 1 ? ； 2 ? 查取應(yīng)力校正系數(shù)。 由表查的 1 ? ； 2 ? 計(jì)算大、小齒輪的 ? ?Fa SaFYY? 并加以比較。 ? ?1112 . 6 5 1 . 5 8 0 . 0 1 3 3 23 1 4 . 2 9F a S aFYY? ??? （ ） ? ?2222 .1 8 4 1 .7 8 8 0 .0 1 5 8 1247F a S aFYY? ??? （ ） 大齒輪的數(shù)值大。 設(shè)計(jì)計(jì)算 , （ ） m≥ 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) m 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)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)，可取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=2mm， 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=，算出小齒輪齒數(shù) Z1= 取 Z1=21 大齒輪齒數(shù) Z2=，取 Z2=42。 這樣設(shè)計(jì)出來的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi) 。 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算分度圓直徑 d1 =m Z1=42mm d2 =m Z2=84mm 計(jì)算中心距 a=126mm 計(jì)算齒輪寬度 b=d1φ =42mm 軸的計(jì)算 29 (1)輸入轉(zhuǎn)矩 由 知 P1 =, T1 = m 圓周力 Ft1 = Ft2 =2 T1/ d1 = （ ） 徑向力 Fr2=tanα Ft2 = （ ） (2)確定低速軸各段的直徑 1)初步估算 13min2PdCn?? （ ） 軸的材料選 45號(hào)鋼，取 C=106, 低速軸轉(zhuǎn)速 n2= n1/2=300r/min （ ） dmin≥ 考慮到軸上有鍵槽，軸頸應(yīng)增大 4%5%，取 d=，取 dmin≥ 20mm（ 標(biāo)準(zhǔn)尺寸 ）此段安裝聯(lián)軸器 。 2)取其他各段軸的直徑 根據(jù)估算軸頸取直徑為 30mm，安裝齒輪 35mm。 強(qiáng)度校核： 求水平彎矩 支點(diǎn)反力： FHA=FHC=1/2Ft2= （ ） 水平彎矩： MHB=FHA lAB= 810= 105 N mm （ ） 求垂直彎矩 支點(diǎn)反力： FVA =FVC=1/2 Fr2= （ ） 垂直彎矩： MVB=FVA lAB= 105 N mm （ ） 求合成彎矩 （ ） MB= 105 N mm 求轉(zhuǎn)矩 T2=2T1= 104 N mm 轉(zhuǎn) 矩按脈動(dòng)性質(zhì)考慮，取折合系數(shù) ?? ，有 α t= 104 N mm 求當(dāng)量彎矩 30 （ ） Mε B= 105 N mm 校核強(qiáng)度 危險(xiǎn)截面 B 由于軸截面有單鍵則 d=35(15%)= （ ） ?ε B=178。 （ ） 由表可查出，當(dāng) 600b MPa? ? （ 45鋼正火時(shí)）， ? ?1 55b MPa?? ?， 所以 ? ?1eBb????，可知低速軸強(qiáng)度足夠。 軸環(huán)： a== 寬度： d== 高速軸各段的直徑： 1)初步估算 dmin≥ 考慮到軸上有鍵槽，軸頸應(yīng)增大 4%5%，取 d=，取 dmin≥ 15mm（ 標(biāo)準(zhǔn)尺寸 ）此段安裝 V帶輪。 2)取其它各段的直徑： 根據(jù)估算軸頸直徑為 20mm，安裝齒輪為 25mm。 強(qiáng)度校核： 求水平彎矩 支點(diǎn)反力 ： FHA=FHC=1/2Ft2= （ ） 水平彎矩 ： MHB=FHA lAB= 100= 104 N mm （ ） 求垂直彎矩 支點(diǎn)反力 ： Fr2=tanα Ft2 = （ ） FVA =FVC=1/2 Fr2= （ ） 垂直彎矩： MVB=FVA lAB= 103 N mm （ ） 求合成彎矩 （ ） MB= 104 N mm 轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)性質(zhì)考慮，取折合系數(shù) ?? ，有 α t= 104 N mm 31 求當(dāng)量彎矩 （ ） Mε B= 104 N mm 校核強(qiáng)度 危險(xiǎn)截面 B 由于軸截面有單鍵則 d=25(15%)= （ ） ? ε B=178。 由表可查出，當(dāng) 600b MPa? ? （ 45鋼正火時(shí)）， ? ?1 55b MPa?? ?，所以 ? ?1eBb????，可知低速軸強(qiáng)度足夠。 a== （ ） 寬度： d== 32 結(jié)論 隨著畢業(yè)日子的靠近，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終 于完成了，通過幾個(gè)月的努力，我已經(jīng)對(duì)自己設(shè)計(jì)的機(jī)器有了一個(gè)全面的了解。在一開始做這個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)一無所知，通過查詢了一些書籍資料，去現(xiàn)場(chǎng)參觀了一下機(jī)器，及指導(dǎo)老師的指教，我選到了很多這方面的知識(shí)。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是液壓擺式剪板機(jī)，通過老師的指