【正文】 ....................................................................................................... 34 五、 其他 .......................................................................................................................... 34 六、參考資料 ......................................................................................................................... 35 前言 機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)是針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程的要求，由原機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)綜合而成的一門設(shè)計(jì)實(shí)踐性課程：是繼機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)課程后，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，培養(yǎng)工科學(xué)生機(jī)械工程設(shè)計(jì)能力的課程。 此次著重對(duì)薄壁零件沖床機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，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。 1 一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目：薄壁零件沖床的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)背景： （ 1） 工作原理： 薄壁零件沖床的組成框圖如圖 1所示。在沖制薄壁零件時(shí)，上模（沖頭）以較大的速度接近坯料，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。 圖 2 薄壁零件沖制工作原理圖 （ 2） 設(shè)計(jì)條件與要求 動(dòng)力源為電動(dòng)機(jī)，上模做上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其大致運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖 2b所示，要求有快速下沉、勻速工 作進(jìn)給和快速返回的特征。~90186。 上模到達(dá)工作段之前，送料機(jī)構(gòu)已將坯料送至待加工位置（下模上方），如圖 2a所示。 要求機(jī)構(gòu)具有良好的傳力特性，特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 ]=50186。 按平均功率選用電動(dòng)機(jī)。室內(nèi)工作，載荷有輕微沖擊，動(dòng)力源為三相交流電動(dòng)機(jī)。每半年保養(yǎng)一次，每三年大修一次。 設(shè)計(jì)參數(shù) ： 沖床載荷 5500N，上模工作段長(zhǎng)度 L=90，工作段對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)交 φ =85176。 （ 2） 成傳動(dòng)系統(tǒng)或執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫出傳動(dòng)系統(tǒng)或執(zhí)行系統(tǒng)的裝配圖。 （ 4） 編寫設(shè)計(jì)說明書。 （ 1） 原動(dòng)機(jī)的選擇 按設(shè)計(jì)要求，動(dòng)力源為三相交流電動(dòng)機(jī)。 帶傳動(dòng)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(dòng)效率 低 ，傳動(dòng)比不恒定，壽命短；鏈傳動(dòng)雖然傳動(dòng)效率高，但會(huì)引起一定的震動(dòng)，且緩沖吸震能力差；蝸輪蝸桿傳動(dòng)對(duì)然平穩(wěn)性好，但效率低，沒有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(dòng)傳動(dòng)效率高，使用壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比恒定，工作平穩(wěn)性好，完全符合設(shè)計(jì)要求，故選用齒輪傳動(dòng)。 簡(jiǎn)圖如下： 3 （ 3） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 工作機(jī)應(yīng)采用往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)是要將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)均可，凸輪機(jī)構(gòu)能夠較容易獲得 理想的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而齒輪齒條機(jī)構(gòu)加工復(fù)雜 、成本高，所以不采用。 簡(jiǎn)圖如下： 1 改進(jìn)方案 4 2 傳統(tǒng)方案 （ 4） 方案評(píng)價(jià) 傳統(tǒng)方案和改進(jìn)方案都滿足設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)規(guī)律 更簡(jiǎn)單的通過兩平行杠桿傳遞到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)端，同時(shí)壓力角更易計(jì)算，而且 傳動(dòng)更平穩(wěn) 。 電動(dòng)機(jī)的選擇 （ 1） 選擇電動(dòng)機(jī)類型 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(dòng)機(jī)，電壓 380V。 n=70r/min 上模工作時(shí)間 t=85176。 60??=0,2024 工作機(jī)所需功率 ????=?????? =????????=2????????60?? = 傳動(dòng)裝置的總效率 η=??1??22??33??4??5 其中：聯(lián)軸器效率 ??1 = 閉式齒輪傳動(dòng)效率 ??2 = 滾動(dòng)軸承效率 ??3 = （一對(duì)） 5 鏈傳動(dòng)效率 ??4 = 凸輪曲柄滑塊效率 ??5 = 計(jì)算得 η = 所需電動(dòng)機(jī)功率 ????=?????? = 因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率 ????n大于 ????即可。 進(jìn)行綜合考慮價(jià)格、重量、傳動(dòng)比等因素，選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min,選定電機(jī)型號(hào)為 Y160M6，額定功率 ????n = ,滿載轉(zhuǎn)速為 ???? =970。m B、 Ⅰ軸（高速軸） ??Ⅰ 輸入 = ??????1 = = ??Ⅰ 輸出 = ??Ⅰ 輸入 ??3??1 = ??Ⅰ = ???? = 970r/min ??Ⅰ 輸入 = 9550??Ⅰ 輸入??Ⅰ = m C、 Ⅱ軸（中速軸） 6 ??Ⅱ 輸入 = ??Ⅰ 輸出 ??2 = ??Ⅱ 輸出 = ??Ⅱ 輸入 ??3 = ??Ⅱ = ??Ⅰ??12= ??Ⅱ 輸入 = 9550??Ⅱ 輸入??Ⅱ = m D、Ⅲ軸（低速軸） ??Ⅲ 輸入 = ??Ⅱ 輸出 ??3??2 = ??Ⅲ 輸出 = ??Ⅲ 輸入 ??3 = ??Ⅲ =??Ⅱ??23 = 70r/min ??Ⅲ 輸入 = 9550??Ⅲ 輸入??Ⅲ = m 軸名 功率 P/kw 轉(zhuǎn)矩 T/ N 8級(jí)精度。 ??:1??3 ，初取 β = 13176。m，齒寬系數(shù) Ψ?? = 1 查表基礎(chǔ)疲勞強(qiáng)度 ????lim1 = 710Mpa，????lim2 = 580Mpa 則 ??????1 = ????lim1 = 639MPa ??????2 = ????lim2 = 522MPa 初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力 ?????? = 522MPa,估算??1 ≥ 756 √5222 : = 初取 ??1 = 53mm K= ??1 = （與估計(jì)值接近） 小齒輪 直徑 d1 = mtz1 = 26 = 大齒輪直徑 d2 = mtz2 = 初步齒寬 b = d1ψd = 153 = 53mm 校核傳動(dòng)比誤差：因齒數(shù)未做圓整，傳動(dòng)比不變。 d1 = d2 = b = 53mm 接觸疲勞強(qiáng)度 由11tH H E A V H H pF uZ Z Z Z K K K d b u? ? ? ?? ? ? ? 校核齒面解除疲勞強(qiáng)度。 ??????1 = ????????????????1????1= arccos(??1??????????????1)= 176。 由于無變位，端面嚙合角 αt′ = αt = 176。2?? = 1 故 Zξ = √1????= √ = 螺旋角系數(shù) ???? = √cosβ = √??????176。3?? = 齒面接觸應(yīng)力 σH = ② 計(jì)算許用接觸應(yīng)力 σHP ?????? = ?????????????????????????????????????????? 總 工 作 時(shí) 間 ： ??總 = 10365 82 =58400h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： ????1 = 60γ??1??總 = 109? ????2 = ????1?? = 108? 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)： ??????1 = , ??????2 = 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)： ??????1 = , ??????2 = 齒面工作硬化系數(shù)： ????1 = ????2 = ?????2。 5. 確定主要尺寸 中心距： a = ??1:??22 = 圓整取a = 144mm 由公式 a = (??1:??2)????2???????? 可求得精確的螺旋角 10 β = arccos(??1:??2)????2?? = 176。 = 小齒輪直徑 ??1 = ???? ???1 = 大齒輪直徑 ??2 = ???? ???2 = 齒寬 b = 53mm ??1 = 60mm ??2 = 53mm 小齒輪當(dāng)量齒數(shù) ????1 = ??1????????3 = 取 28 大齒輪當(dāng)量齒數(shù) ????2 = ??2????????3 = 取 123 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 σF = KA ?KV ?K???? ?K???? ? Ftbmn?YFa ?YSa ?Yε?Yβ ≤ σHP ① 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力 使用系數(shù) ???? = 動(dòng)載荷系數(shù) ???? = 齒間載荷分配系數(shù) ?????? = 齒向載荷分配系數(shù) ?????? = 重合度系數(shù)： ???? = + ????v= 齒形系數(shù)： ??????1 = , ??????2 = 應(yīng)力修正系數(shù)： ??????1 = ， ??????2 = 螺旋角系數(shù)： ???? = ????1 = 217MPa, ????2 = 203MPa ② 計(jì)算需用彎曲應(yīng)力 ?????? = ???????????????????????????????????????????????????????????? 齒根彎曲疲勞極限 ??????????1 = 300MPa, ??????????2 = 270MPa 彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)： lim ? 彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù) ： ????1 = ????2 = 1 彎曲壽命系數(shù)： ??????1 = , ??????2 = ??????1 = 427MPa ??????2 = 401MP 11 應(yīng)力修正系數(shù)： ??????1 = ??????2 = 2 相對(duì)齒根圓攪敏感及表面狀況系數(shù)： ????????????1 = ????????????2 = ????????????1 = ????????????2 = 1 ??????1 = 427MPa， ??????2 = 401MP ③ 彎曲疲勞強(qiáng)度的校核 ????1 ??????1， ????1 ??????1 核 無嚴(yán)重過載，無需靜載荷校核。 8級(jí)精度。 ??:1??3 ，初取 β = 13176。m，齒寬系數(shù) Ψ?? = 1 查表基礎(chǔ)疲勞強(qiáng)度 ????lim1 = 710Mpa，????lim2 = 580Mpa 則 ??????1 = ????lim1 = 639MPa ??????2 = ????lim2 = 522MPa 初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力 ?????? = 522MPa,估算??1 ≥ 756 √5222 : = 初取 ??1 = 82mm K= ??1 = d1 = d2 = 12 32 = ,取 ??2 = 101（互質(zhì)） 確定模數(shù) ???? = ??1??1= 8232 = ，查表取???? = 確定螺旋角 β = arccos????????= arccos =176。 b = 82mm