大直径圆片下料机设计说明书

1摘要大直径圆片下料机是一种小型的集经济性、实用性于一体的机器。该机床是在前人的设计基础上进行了一些改进和优化，主要包含了以下几个方面。选用减速电动机作动力，简化了传动系统，用链传动代替以前的带传动，在调整了剪切进给速度的同时满足了传递低速大扭矩动力的要求，优化了机床的传动系统，此为创新点之一。在该装置中应用了对齿轮传动，圆刀剪切，夹持装置的设计尤为重要，大直径圆片下料机的一个鲜明特点就是大直径，它主要生产的是大直径的铝板，所以加紧装置必须要可靠，以防出现在剪切过程中出现铝板偏移的现象。另外，刀具在剪切的过程中要承受一定的力，所以连接刀片的支架要有足够的强度来承受该力。关键词：圆刀 、夹持装置、减速电动机、对齿轮、大直径。ABSTRACT2The big dia wafer blank device is one kind of small collection efficiency, the usability in a body machine.This engine bed has made some improvements and the optimization in the predecessor round thin-bladed knife bar cutter foundation, mainly has contained following three innovation spot:Selects decelerates the electric motor to make the power, simplified the transmission system, replaces beforehand belt transmission with the chain drive, while adjusted cutting feed rate to satisfy the transmission low speed great torque power request, optimized the engine bed transmission system, this first of for innovation.It apply the duet gear transmission and the grooving tool cut in this apparatus .The design of the holding device is very important，A rarely peculiarity of the big dia wafer blank device is big dia，it mainly product the aluminium plate of the big dia，so holding device must be reliable，be prepared arise the aluminium plate departure in cut process .In addition the cutters bearing a little of force in cut process，so the backing that concatenation cutters should have enough density that concatenation cutters to bearing strength .Key word: Circle cuts, Holding device, decelerates the electric motor, duet gear transmission, big dia3目录第 1 章 前言1第 2 章 总体设计52.1 概述52.2 确定总体设计方案5第 3 章 各部分的设计83.1 确定选用电机的型号83.2 传动系统设计10第 4 章 参数的确定214.1 键的校核214.2 工作轴的校核23设计小结41参考文献44附：外文翻译外文原文毕业实习报告4前言 第一章 前言下 料 机 是 一 些 轻 工 行 业 不 可 缺 少 的 设 备 。 传统 观 念 ， 下 料 机 是 借 助 于 机 器 运 动 的 作 用 力 加 压于 刀 模 ， 对 材 料 进 行 切 割 加 工 的 机 器 。 近 代 的 下料 机 发 生 了 一 些 变 化 ， 开 始 将 高 压 水 束 、 超 声 波等 先 进 技 术 用 于 皮 革 冲 切 技 术 中 ， 但 人 们 仍 然 将这 些 设 备 归 纳 在 下 料 机 类 的 设 备 中 。自 动 化 程 度 高 的 裁 断 设 备 有 :由 电 脑 控 制 的动 头 式 下 料 机 、 激 光 下 料 机 (振 荡 刀 具 )、 高 压水 束 切 割 机 和 电 脑 下 料 机 等 。 另 外 ， 意 大 利 和 英国 USM 公 司 生 产 一 种 投 影 下 料 机 ， 这 种 设 备 的 下料 台 上 设 有 振 荡 型 刀 具 及 目 视 观 察 装 置 ， 用 于 对皮 革 进 行 轮 廓 扫 描 ， 或 在 皮 革 上 进 行 投 影 以 引 导下 料 工 安 排 下 料 样 板 在 皮 革 上 的 套 排 。 目 前 在 中 国 市 场 上 有 各 种 型 号 由 国 内 外 不 同厂 家 生 产 的 下 料 机 ， 现 根 据 其 产 品 性 能 ， 我 们 建议 您 从 以 下 几 个 方 面 进 行 对 比 选 择 ： 一 、 根 据 它 们 的 传 动 方 式 、 结 构 和 用 途 分 类如 下 ： 1、 按 照 传 动 形 式 分 ： A、 机 械 传 动 下 料 机 ： 是 比 较 老 型 的 机 器 。 B、 液 压 传 动 下 料 机 ： 是 现 代 比 较 通 用 的 下料 机 。 C、 全 自 动 滚 压 式 下 料 机 ： 用 三 文 治 的 方 法进 行 加 工 整 张 皮 料 或 者 纺 织 品 等 。 D、 电 脑 控 制 水 束 下 料 机 ： 是 现 代 比 较 先 进的 下 料 机 ， 无 须 使 用 刀 模 ， 根 据 输 入 程 序 进 行 裁断 。 冲 切 源 为 高 压 水 束 发 生 器 。 E、 电 脑 控 制 超 声 波 下 料 机 ： 控 制 形 式 与 水束 下 料 机 相 似 ， 冲 切 源 为 超 声 波 发 生 器 。 2 按 照 结 构 方 式 分 ： A、 摇 臂 式 下 料 机 ： 冲 切 部 件 为 可 以 摆 动 的摇 臂 ， 适 合 于 天 然 材 料 的 冲 切 。B、 龙 门 式 下 料 机 ： 冲 切 部 件 为 可 以 沿 着 横5梁 左 右 移 动 的 冲 切 头 ， 刀 模 可 以 固 定 在 冲 切 头 上 ，也 可 以 放 在 被 加 工 物 上 。 大 型 、 电 脑 控 制 的 龙 门下 料 机 冲 头 上 安 装 着 可 以 旋 转 的 刀 模 架 ， 可 以 根据 程 序 排 版 ， 选 择 相 应 的 刀 具 ； 当 然 相 应 需 配 备自 动 送 料 机 构 。 C、 平 板 式 下 料 机 ： 它 与 龙 门 式 下 料 机 的 区别 在 于 横 梁 直 接 进 行 冲 切 ， 没 有 可 以 移 动 的 冲 切头 。 平 板 下 料 机 又 分 为 ： 横 梁 固 定 或 横 梁 可 前 后移 动 及 工 作 台 滑 板 可 前 后 移 动 的 两 大 类 。 D、 四 柱 式 精 密 下 料 机 ： 双 油 缸 ， 四 立 柱 自动 平 衡 连 杆 结 构 。3、 按 照 加 工 部 件 用 途 分 ： A、 专 用 下 料 机 ： 适 合 于 泡 罩 加 工 的 吸 塑 下料 机 。 B、 卧 式 下 料 机 ： 适 合 于 加 工 轮 胎 材 料 。 二 机 械 传 动 裁 断 机 ： 一 般 机 械 传 动 的 下 料 机 速 度 较 快 ， 运 转 稳 定（ 调 整 好 后 ， 冲 程 下 限 不 会 发 生 变 化 ） ， 冲 切 力较 大 ； 其 最 大 的 缺 点 是 噪 音 较 大 。 所 以 自 60 年代 以 来 逐 步 为 液 压 传 动 的 下 料 机 所 代 替 。 三 、 液 压 传 动 下 料 机 ： 判 断 液 压 下 料 机 功 能 的 主 要 依 据 是 ： 冲 切 力大 小 和 冲 切 速 度 。 冲 切 力 很 大 ， 但 冲 切 速 度 很 低 ，或 者 冲 切 速 度 很 高 ， 但 冲 切 力 很 小 的 机 器 ， 都 不能 顺 利 地 完 成 冲 切 任 务 。 对 于 机 械 传 动 的 下 料 机 一 般 冲 切 速 度 都 较 高 ，约 为 250 次 /分 ； 其 冲 切 速 度 是 变 值 ， 平 均 冲 切速 度 为 ： 200 毫 米 /秒 。 液 压 下 料 机 的 冲 切 速 度一 般 为 ： 大 于 75 毫 米 /秒 。 机 械 传 动 的 下 料 机 和 液 压 传 动 的 下 料 机 不 同点 ， 主 要 由 两 种 传 动 的 不 同 的 特 性 所 决 定 的 ： 机械 传 动 是 刚 性 传 动 ， 而 液 压 传 动 确 有 一 定 的 柔 性 。液 压 下 料 机 的 特 点 是 ： 当 冲 切 头 通 过 刀 模 作6用 于 被 加 工 物 的 瞬 时 ， 作 用 油 缸 内 的 压 力 并 未 达到 额 定 压 力 ， 压 力 将 随 着 接 触 （ 切 入 工 作 物 ） 的时 间 增 加 而 增 加 ， 直 到 电 磁 换 向 阀 接 收 到 信 号 ，换 向 阀 换 向 ， 冲 切 头 开 始 复 位 ； 这 时 油 缸 内 的 压力 由 于 受 到 进 入 油 缸 的 压 力 油 时 间 的 限 制 ， 可 能并 未 达 到 设 定 的 额 定 压 力 值 ； 也 就 是 说 ， 系 统 压力 未 达 到 设 计 值 ， 冲 切 就 已 经 完 成 。 四 、 下 料 机 使 用 现 状 ： 1 机 械 传 动 的 下 料 机 ， 虽 然 还 有 厂 家 在 继续 生 产 ， 一 些 小 型 、 个 体 厂 商 仍 在 使 用 ， 但 这 种形 式 的 下 料 机 势 必 将 被 淘 汰 。 2 液 压 传 动 的 下 料 机 ， 现 在 仍 然 处 于 主 流地 位 。 在 液 压 下 料 机 中 ， 大 量 被 采 用 的 是 吨 位 在14-18 吨 的 摇 臂 式 下 料 机 。 平 板 式 和 龙 门 下 料 机多 数 用 于 比 较 大 型 的 生 产 厂 家 ， 更 适 合 于 对 人 造材 料 的 冲 切 。 3 全 自 动 下 料 机 在 我 国 已 经 开 始 使 用 ， 由于 制 造 业 工 业 现 代 化 程 度 在 不 久 的 将 来 可 能 会 有一 的 提 高 ， 定 的 市 场 。 但 在 近 期 ， 它 将 不 可 能 替代 液 压 下 料 机 。我所设计的大直径圆片下料机属于剪切机类，主要用于剪裁各种铝板。在各种铝制品、轧钢、汽车、飞机、船舶、拖拉机、桥梁、电器、仪表、锅炉、压力容器等各个工业部门中有广泛应用。下料机种类较多，按其工艺用途和结构类型可以分为：1、平刃下料机：剪切质量好，扭曲变形小，但剪切力大，耗能大。机械传动的较多。该下料机上下两刀刃彼此平行，按其剪切方式又可分为上切式和下切式。2、斜刃下料机：下料机的上下两刀片成一定的角度，一般上刀片是倾斜的，其倾斜角一般为 16。斜刃下料机剪切力比平刃下料机小，故电机功率及整机重量等大大减小，实际应用最多，下料机7厂家多生产此类下料机。该类下料机按刀架运动形式分闸式下料机和摆式下料机；按主传动系统不同分为液压传动和机械传动两类下料机剪板料,料弯曲有以下几种可能：厚度与宽度比太小,造成板料扭曲. 压料力偏小,造成剪切过程中板料位移. 刀片钝了,局部刀口经常作剪切,剪长料时受力不均匀. 上下刀片间隙没根据板料厚度作调整。解决办法， 1，上下剪刃间隙调整到料厚的 5%。有时侯显示数值与实际数值不符。 2，增加压料力，同时必须要校核夹持装置的承载力是否允许。 3，检查定位或调整定位。8总体设计概述确定总体设计方案第二章 总体设计2.1 概述总体设计是机械设计中最为关键的环节之一，它是对满足机械技术参数及形式的总的构想，总体设计一旦失败，整个设计也就没什么意义了，因此决定了机械设计的成败。总体设计指导各个部件和各个机构的设计进行。一般由技术负责人（总工程师）主持进行。在接受设计任务以后，应进行深入细致的调查研究。收集国内外的同类机械的有关资料，了解当前的国内外剪切圆片机械的使用、生产、设计和科研的情况，并进行分析比较，制定总的设计原则。设计原则应当保证所设计的机型达到国家的有关标准的同时，力求结构合理，技术先进，经济性好，工艺简单，工作可靠。制定设计总则以后，便可以编写设计任务书，在调研的基本上运用所学的知识，从优选择确定总体方案，保证设计的成功。2.2 确定总体设计方案2.2.1 选择确定总体参数1.总体方案的选择本次设计的课题是设计大直径圆片下料机。2.结构形式本机床由四组主要机构组成：1、圆片刀剪切机构2、工作台3、传动机构4、夹持装置2.2.2 总体设计方案大直径圆片下料机的设计方案选择：本设计大直径圆片下料机是在以前大直径圆片下料机的基础上进行改进、创新设计。大直径圆片下料机，其工作原理为一三相异步电动机通过带传动带动一级减速轴旋转，一级减速9轴在通过带传动带动主工作轴做旋转运动，主、从动工作轴用对齿轮连接，转速相同，方向相反，带动轴上的刀具作转速相同方向相反的运动，对被剪切铝板进行裁剪，铝板由夹紧装置来加紧。总体设计如图 2-1 所示图 2-1 总体设计图该方案取消了中间传动轴，用减速器实现降速增扭，简化了传动系统，但是减速器的加入并没有减轻整机的重量和生产成本，而且刀具的剪切速度比较低，不适用于带传动方式。该方案是用减速电动机代替两级轴减速和减速器减速，而选用体积小重量轻的减速电动机，达到了减轻整机重量、简化了传动系统减速电动机有以下优点：1.传动比大：一级减速时，传动比即为 9-87，2.效率高：由于和啮合部位采用了滚动接触，故效率可达 90%以上，3.结构紧凑、体积小、重量轻：由于采用了摆线行星传动结构，并且选用高强度材料，制造精度高，所以机型获得较小的尺寸；与同等功率的其它类型减速电动机比较，其体积和重量均减少一半左右，4.故障少、寿命长：减速机构主要部件全部使用轴承钢制造。在制造过程中，经过淬火处理，然后进行精密磨削，因此，机械强度和耐磨性较高，具有故障少，寿命长的优异性能，5.对过载和冲击有较强的承受能力：一般的渐开线齿轮，同时啮合齿数最多 2 个。但此减速结构在理论上啮合齿数为摆线轮齿数的101/2。此外摆线齿形为圆滑的连续曲线，所以不会受弯折断。由于这些原因，此种摆线减速机比其他渐开线齿轮减速机有较强的承受冲击和过载能力。使用链传动不仅可以满足低速大扭矩动力的传输，而且不会打滑，传动链可以用张紧轮张紧，保证链轮包角，带传动是两个或多个带轮之间作为饶性拉零件的传动，工作时借助零件之间的摩擦（或捏合）来传递运动或动力。根据带的截面形状不同，可分为平带传动、V 带传动、同步带传动、多楔带传动等，带传动是具有中间饶性件的一种传动，所以：1）能缓和载荷冲击；2）运行平稳，无噪声；3）制造和安装精度不像啮合传动那样严格；4）过载时将引起带在带轮上打滑，因而可防止其它零件的损坏；5）可增加带长以适应中心距加大的工作条件，但带传动有下列缺点：1）有弹性滑动和打滑，使效率降低但不能保持准确的传动比（同步带传动是靠啮合传动的，所以可保证传动同步） ；2）传递同样大的圆周力时，轮廓尺寸和轴上的压力都比啮合传动大；3）带的寿命较短。链传动是在两个或多于两个链轮之间用链作为饶性拉元件的一种啮合传动，因其经济、可靠，故广泛用于农业、采矿、冶金、起重、运输、石油、化工、纺织等各种机械的动力传动中。和带传动比较，链传动的主要优点是：1）没有滑动；2）工况相同时，传动尺寸比较紧凑；3）不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小；4）效率较高；5）能在温度较高，湿度较大的环境中使用等。因链传动具有中间元件（链） ，和齿轮、蜗杆传动比较，需要 时轴间距离可以很大。2.2.3 主要技术参数性能1. 要求剪切冷铝板，板材厚度为 1.2mm。2. 刀片的工作转速为 50rmin。2.2.4设计原则11各部分的设计确定选用电动机的型号总的设计原则：1.遵守“三化”：零件标准化、产品系列化、部件通用化。2.采用“四新”：新技术、新结构、新材料、新工艺。3.满足“三好”：好制造、好使用、好维修。制定总则之后，便可以编制设计任务书，在调研的基础上，运用所学知识，从优选择总体方案，以确保设计的成功。第三章 各部分的设计3.1确定选用电动机的型号3.1.1 确定轴心距1.初定轴承选带立式座外球面球轴承 UCP309（GB/T7810-1995） 。2.确定轴心距轴承轴心距底面距离 H=67mm，所以轴心距 S 轴2H=134mm，固定轴承座的型钢厚 5mm，调整垫片厚度为：下垫片 10mm，上垫片 21mm，S 轴=170mm。3.1.2 功率的计算1.确定刀具直径上下刀具的重合尺寸为 8mm，所以刀具直径为178mm。2.功率的计算由任务书知工作中剪切铝板的最大厚度为1.5mm，材料为硬铝，切应力 =0.6=0.6235=141MPa剪切刃厚度为 0.5mm。12图 3-1 刀具受力简图F2=F 剪 =A=14110 61.210-30.510-3=84.6NCos= =0.955 =17.2 o895F1= =282NSin2F3=F1Cos=270.72N1) 切削功率的计算取刀具转速 n=50r/min，得角速度 =5.21rad切削位置的线速度为 =0.46m/s,得切削功率为vW1=F1 =2820.46=129.72Wv2) 轴向摩擦力功率取刀具的锥度角 =45o，则刀具的侧向压力F4=F2tan =84.6N查得铝对钢的滑动摩擦系数 =0.3工作时刀具与被剪铝板的摩擦力13传动系统设计=50.76N4Ff轴向摩擦力功率 =22.3Nsin2vfW3) 总功率的计算额定工作为三组刀具同时切削，所以刀具总功率 12()(19.72.3)304.取总传动效率 =80%，取能量储备系数为 1.5,工作总功率=570W304.1.5158%W总5.确定电动机由 JB/T6447-1992 选择齿轮减速三相异步电动机 YCJ-132-2.2-1713.2 传动系统设计3.2.1 链轮的设计（链轮设计中图、表引用自机械设计手册2机械工业出版社）已知：传递功率 P=2.2KW，输入转速n1=171r/min，输出转速 n2=50r/min 1.选择链轮齿数估计链速 =0.5-2m/sv取小链轮齿数 =171Z传动比 i= =3.42 2n=3.4217=58.412iZ2.初定中心距=55p0a3.链节数apZpaZLP 2121 )( =171Z取 =592Z14=148.814.计算功率=1.0(平稳载荷)AK=0.887Z=1(单排链)mKWKPZAd 08.217.5.链节距取 ，由图 11-12 选用 12A 滚d85.00子链，查机械设计手册表 14.2-2 得=19.05mmp6.确定实际中心距 212121 )(8)()(4ZZLZLpaPP=638.027.验算链速smpZnv /92.01605.7160与原假设相符取 =149PL=2.08KWdP=19.05mmp取 =640mma15图 3-2 链轮受力简图8.工作拉力KNvpF39.2.192.011 9.作用在轴上载荷KAQ 56.83.110.润滑方式根据 =19.05mm psmv/920由图 11-17 查出用滴油润滑3.2.2 滚子链校核1.滚子链静强度计算KNF39.21Q=62.3KN=1.0AKF=2391.316链条静强度 n= fCAFKQ（1）链条极限拉伸载荷 Q 查表 14.2-2 Q=62.3KN（2）工况系数 A查表 14.2-4 =1.0AK（3）有效拉力 FNvP3.291.01（4）离心力引起的拉力 C当 时 忽略不计sm/4F（5）悬垂拉力 f在 和 中选用大者ff=fF210qaKf=f 2)sin(f1) 链条每米质量查表 14.2-92) 中心距 a已知 =640mm3）与地面夹角 = O50649arcsin4）由图 14.2-6 =30fK=288N =311.2NfFf5）许用安全系数nn= 8.7231.290.16在安全范围内=1.5kg/mq=640mma=o50=311.2NfF172.滚子链的耐磨损工作能力计算使用寿命 T1)(9150321pviZLPCPr（1） 铰链比压 rAFKfCr1)铰链承压面积 A211.58mm296.532db2)铰链比压 rP96.7MPa58.214.043r（2）磨损系数 C由图 14.2-7 取 =6.01（3） 节距系数 2查表 14.2-10 =1.342（4）齿数速度系数 3C由图 14.2-8 取 =1.00（5）许用磨损伸长率 3%P（6）使用寿命 T%3142.907)7.6134(9150=2912.7h3.2.3 小链轮设计已知：齿数 Z=17 节距 p=19.05mm =11.91mmrd1.分度圆直径 dA=211.58mm2=96.7MParP=6.01C=1.342=1.003C 3%PT=2912.7hd=105.83mm=110.55mmad=93.92mmfd=5.14mmah18=105.83mm1780sin5.9siooZpd2.齿顶圆直径 a= =110.55mmd)80cot54.(p3.齿根圆直径 f= =93.92mmf 91.0r4.分度圆弦齿高 ah=0.27p=5.14mma5.最大齿根距齿数为奇数 =93.47mmroxdZL90cs6.齿侧凸缘直径 gd =80.7mmg 76.04.18cothp3.2.3 大链轮设计已知：齿数 Z=59 节距 p=19.05mm =11.91mmrd1.分度圆直径 d=359.43mm59180sin.siooZp2.齿顶圆直径 ad= =369.72mm)180cot4.(p3.齿根圆直径 fd= =347.52mmfd91.5.0r4.分度圆弦齿高 ah=0.27p=5.14mmaLx=93.47mm80.7mmgdd=359.43mm=369.72mmad=347.52mmfd=5.14mmahLx=347.39mm339.87mmgd195.最大齿根距齿数为奇数 =347.39mmroxdZL90cs6.齿侧凸缘直径 gd =339.87mmg 76.04.18cothp3.2.4 对齿轮设计（齿轮设计中图、表引用自机械设计机械工业出版社 主编：董刚 李建功）已知：轴心距 =170mm 带传动的工作效率为 98%a传递功率为 KW16.2%98.转速 n= =49.27r/min 单班工作，预期寿1in命 5 年(按 250 天计)，工作时间大约占 25%1. 确定中心距 、模数 m 等主要参数a（1） 选择材料：45 钢调质，齿面硬度为 230HBS（2）取齿数 Z=34 中心距为 170mm（3）确定齿轮直径 d d=170mm（4）确定模数 m m= =534170Z（5）齿宽系数 查表 9-14 d（6）齿宽 b b= =67.84mm2.齿面接触疲劳强度计算（1）确定许用应力 H1）总工作时间 ht=2500h%25805ht2）应力循环次数 Nd=170mmm=5=0.4d取 b=68mm=2500hhtN=1.83106=1.47NZ=720MPalimH=1S=1058.4MH20)4.057.201(257.49160)( 3.666.3 hiiihtTtnN=1.831063) 寿命系数 由图 9-17 取 =1.47NZNZ4) 接触疲劳极限 由图 9-13alimH=720MPali5)安全系数 查表 9-13 取 =1SHS6）许用应力 H= =1058.4MPa147.20limNSZ（2） 弹性系数 查表 9-11 =EEZMPa90（3） 节点区域系数 由图 9-12 取H=2.41HZ3.齿根抗弯疲劳强度计算（1）许用弯曲应力 F1）应力循环次数 N)4.057.201(257.4960)( 3.666.31 hiiihtTtnN=1.831062）寿命系数 由图 9-25 取 =1.3NYNY3）极限应力 由图 9-21 取limF=220MPalimF4）尺寸系数 由图 9-26 取 =1xYxY5)安全系数 查表 9-13 取 =1.25FSFSPaEZ= MPa19=2.41H=1.83106FN=1.3NY=220MPalimF=1x=1.25FS F=457.6MPa=2.5FaY=1.63S=1.692216)许用应力 F = 457.6MPaF 25.1302limFXNSY（2）齿形系数 由图 9-19 取 =2.5a FaY（3）应力修正系数 由图 9-20 取 =1.63SYS（4）计算重合度断面重合度 =1.692)341(2.81)(2.38121 Z（5）重合度系数769.02.1=0.695.0Y（6）确定载荷系数 、HKF1)使用系数 查表 9-9 取 =1.25AAK2)动载系数 由图 9-6 取 =1.53)齿向载荷分布系数 由图 9-8 取=1.15K4)齿间载荷分配系数 由条件 查表 9-10mNbFtA/1078.anHaK5) 载荷系数 、 F= =HF78.15.21aA=3.83 （7）齿轮转矩 T=1.25AK=1.5=1.15=HFK=3.83T= mN5109.4符合要求 0.1HS6NZ2227.491605.9105.96nPT= mN.4（8）校核齿根抗弯疲劳强度=F69.0315.2170689.43221 YbdmTKSa=156.1MPa F4.齿面静强度验算（1）确定许用接触应力 maxH查表 9-13 取静强度安全系数 0.1HS由图 9-17 取寿命系数 6.NZ许用接触应力=maxH0.1534.108 HNSZ=1106.8MPa（2） 校核齿面静强度=1093.1MPaKTAH12maxaH齿面静强度足够5.齿根弯曲强度验算（1）确定许用弯曲应力 查表 9-13 静强度安全系数 25.1FS由图 9-25 寿命系数 NY许用弯曲应力 MPaSYFNF 8025.136.457max maxH=1106.8MPa23参数的确定键的选择校核（2）校核抗弯静强度最大弯曲应力5.12.13421max KTAF=143.04 max静强度足够齿轮的几何尺寸：（mm）分度圆直径 170534Zd齿顶高 *mha齿根高 25.6).()(cf全齿高 h=11.25齿顶圆直径 18072aahd齿根圆直径 5.7.2ff齿距 5mp齿厚 8.72s槽宽 5.e中心距 1702da顶隙 25.*mc第四章 参数的确定4.1 键的选择校核4.1.1 键 1 的选择（键设计中图、表引用自机械设计机械工业出版社 主编：董刚 李建功）24图 4-1 键1. 选择键的类型选 A 型普通平键 选用 45 钢2.确定键的尺寸 查机械设计手册得键宽 b=12mm 键高 h=8mm 键长 L=70mm3.验算挤压强度2ppdklT（1） 键工作长度 ll=L-b=70-12=58mm（2）挤压面高度 k k=t1=3.3（3）转矩 TT= mNnP566 1026.47.9105.105.9(4） 许用挤压应力 p查表 6.3-3 =150MPa（5）挤压应力 p=pMPadklT1503.58.340126l=58mmk= 3.3=150MPap25工作轴的校核图 4-2 键 24.1.2 键 2 的选择1.选择键的类型选 A 型普通平键 选用 45 钢2.确定键的尺寸 查机械设计手册得键宽 b=12mm 键高 h=8mm 键长 L=60mm3.验算挤压强度2ppdklT（2） 键工作长度 ll=L-b=60-12=48mm（2）挤压面高度 k k=t1=3.3（3）转矩 TT= mNnP566 109.427.105.9105.9(5） 许用挤压应力 p查表 6.3-3 =150MPa（5）挤压应力 p=pMPadklT15027.19483.025l=48mmk= 3.3=150MPap264.2 工作轴的校核4.2.1 从动工作轴校核1)轴的受力简图27轴 的 受 力 图轴 的 结 构 图V面 弯 矩 图轴 的 平 面受 力 图轴 的 H平 面受 力 图面 弯 矩 图 MV2MV1MH11M2T图 TM图 H图 4-3 从动轴受力分析图2）求作用在轴上的力水平面 垂直面齿轮 NFt1.0385876.092NFotr.320an28刀具 1 NfF48.32NF6.842轴承反力BH57A1.6BV.10A533）做出弯矩图水平面 垂直面mNMH4.603291 mNMV5.491合成弯矩截面 7891NH6.42 NV7.5812合成弯矩截面 mM6.147324）转矩图0 截面 NT5.82.0截面 315) 作当量弯矩图0 截面 mNMe5.8230截面 T3.1765)(201截面 e.72 mNMe902229截面 mNMe6.3754mNMe5.369826)确定许用应力已知轴的材料为 45 钢调质，查机械设计表12-3 得 =60MPa1b7)校核轴径截面 mMdbe4597.261.03截面 be1.3.31224.2.2 从动工作轴上轴承的校核1. 选用轴承的型号选用 UCP309 型带立式座外球面球轴承，查GB/T7810-1995 得轴承的小脑性能参数为：，NCr40831802. 寿命校核计算轴承 1 只受径向载荷841.3N2AVHRF由表 13-10（机械设计 ）查得 X=1，Y=0由表 13-11（机械设计 ）查得 =1.0pfNFP3.841.0.1轴承 2 只受径向载荷587.7N2BVHR由表 13-10（机械设计 ）查得 X=1，Y=0由表 13-11（机械设计 ）查得 =1.0pfNFP7.58.10.2由于 ，且轴承 1、2 又采用型号、尺2P寸相同的轴承，故只对轴承 1 进行寿命计算hFCnLPrh2503.859147)3.840(7.96)(6030合格3. 静强度校核计算轴承 1 只受径向载荷 NFP3.841.0.轴承 2 只受径向载荷 7.5.由于 ，且轴承 1、2 又采用型号、尺21P寸相同的轴承，故只对轴承 1 进行寿命计算查表 13-15 得安全系数 0.S合格NSCFP318.84104.2.3 主动工作轴校核1)轴的受力简图31轴 的 结 构 图轴 的 受 力 图V面 弯 矩 图轴 的 平 面受 力 图轴 的 H平 面受 力 图面 弯 矩 图T图M图图 4-4 主动轴受力分析图链轮的受力情况32 图 4-5 链轮受力简图1 零件为大连轮，2 零件为小链轮64079coso5.416079arcoso5.8. NFl 1.8627.193.321 Nll .645sin2c132）求作用在轴上的力水平面 垂直面链轮 Fl2.571NFl7.6453齿轮 Nt.0388.09otr.20an刀具 1 fF4.23NF6.842轴承反力BH90NA8.6BV5.0A713）做出弯矩图水平面 垂直面截面 mNMH35.7601 mNMV3.2768133合成弯矩 mNM2.8196H0342 mNMV86.14732合成弯矩截面 N1.52mMH79843 NV36.127803合成弯矩截面 N4.152636)确定许用应力已知轴的材料为 45 钢调质，查机械设计表12-3 得 =60MPa1b7）校核轴径截面 mMdbe402.31.031 34截面 mMdbe452.391.0322 截面 be.314.2.4 主动工作轴上轴承的校核1.选用轴承的型号选用 UCP309 型带立式座外球面球轴承，查GB/T7810-1995 得轴承的小脑性能参数为：，NCr40831802.寿命校核计算轴承 1 只受径向载荷2604.3N2AVHRF由表 13-10（机械设计 ）查得 X=1，Y=0由表 13-11（机械设计 ）查得 =1.0pfNFP3.2604.10.1轴承 2 只受径向载荷303.9NBVHR由表 13-10（机械设计 ）查得 X=1，Y=0由表 13-11（机械设计 ）查得 =1.0pfNFP9.30.10.2由于 ，且轴承 1、2 又采用型号、尺2P寸相同的轴承，故只对轴承 1 进行寿命计算hCnLPrh2509.13076)3.6048(7.9)(66合格3. 静强度校核计算轴承 1 只受径向载荷 NFP3.2604.80.轴承 2 只受径向载荷 9.7.5.由于 ，且轴承 1、2 又采用型号、尺21P35寸相同的轴承，故只对轴承 1 进行寿命计算查表 13-15 得安全系数 0.S合格NCFP38.260401通常选择轴承类型时应考虑下列特点：1）负荷情况 负荷是选择轴承最主要的依据，通应根据负荷的大小、方向和性质选择轴承。（1）负荷方向 本设计中丝杠与集箱之间纯轴向力作用，拟选定推力轴承。（2）负荷性质 收口模压缩钢管加载过程中载荷冲击不大，拟选定球轴承以提高效率。（3）负荷大小 轴承所需基本额定静载荷的确定，2）高速性能 本设计中轴转速很低， 可以忽略。3）调心性能 当轴两端轴承孔同心性差（制造误差或安装误差所致）或轴的刚度小，变形较大，以及多支点轴，均要求轴承调心性好。本设计中轴的刚度大，集箱的两孔同心误差不大（集箱长度不大）及工作过程对同轴度要求不高。不用选调心轴承。4）允许的空间 本机械结构简单轴向空间大不用考虑选用窄系列的问题。5）安装与拆卸方便 整体式轴承座或频繁装拆时应选用内、外圈可分离的轴承。6）滚动轴承的公差等级选择：滚动轴承的公差等级分为 6 级，普通级、6 级、6X 级、5 级、4 级及 2 级。普通级最低，2 级最高，普通级应用最广。考虑砌筑机械手的实际应用价值，技术要求及成本考虑选用普通级。滚动轴承的游隙选择：滚动轴承的游隙分为径向和轴向游隙。轴承游隙大小对承载能力有影响，实验分析表明工作游隙比零稍小的负值时轴36承寿命最大。产品样本中所列的基本额定动负荷及基本额定静载负荷是工作游隙为零时的负荷数值。转速很低或在回转中产生振荡的轴承，采用无游隙或预紧安装。为了防止刚球与滚道之间的滑动，在加载轴向载荷前应保持一定的轴向力，所以采用预紧安装。2） 轴承的定期检查对设备的定期检修，运转检查及外围零件更换时被拆卸下来的轴承进行检查，以次判断可否再次使用或使用情况的好于坏。要仔细调查和记录被拆下来的轴承和外观情况，为了弄清和调查润滑剂的剩余量，取样以后，要很好地清洗一下轴承。其次检查滚道面，滚动面和配合面的状况以及保持架的磨损状态等有无损伤和异常情况。判断轴承可否再次使用，要在考虑轴承损伤的程度，机器性能、重要性、运行条件、检查周期等以后再来决定。检查结果，如果发现轴承有损伤和异常情况时，伤一节的内容查明原因，制定对策。另外，检查结果，如果有下面几种缺陷的话，轴承就不能再用了，需要更换新的轴承。 a. 内外圈、滚动体、保持架其中任何一个有裂纹和出现碎片的。 内外圈、滚动体其中任何一个有剥离的。 滚道面、挡边、滚动体有显著卡伤的。 保持架的磨损严重或铆钉松动厉害的。 滚道面、滚动体生锈和有伤痕的。 滚动面、滚动体上有显著压痕和打痕的。 内圈内径面或外圈外径上有蠕变的。 过热变色厉害的。 润滑脂密封轴承的密封圈和防尘盖破损来严重的。 3） 、运转中检查与故障处理 运转中的检查项目有轴承的滚动声、振动、温度、37润滑的状态等，具体情况如下：（1）轴承的滚动声 采用测声器对运转中的轴承的滚动声的大小及音质进行检查，轴承即使有轻微的剥离等损伤，也会发出异常音和不规则音，用测声器能够分辨。（2）轴承的振动轴承振动对轴承的损伤很敏感，例如剥落、压痕、锈蚀、裂纹、磨损等都会在轴承振动测量中反映出来，所以，通过采用特殊的轴承振动测量器（频率分析器等）可测量出振动的大小，通过频率分不可推断出异常的具体情况。测得的数值因轴承的使用条件或传感器安装位置等而不同，因此需要事先对每台机器的测量值进行分析比较后确定判断标准。 （3）轴承的温度轴承的温度，一般有轴承室外面的温度就可推测出来，如果利用油孔能直接测量轴承外圈温度，则更位合适。通常，轴承的温度随着运转开始慢慢上升，1-2 小时后达到稳定状态。轴承的正常温度因机器的热容量，散热量，转速及负载而不同。如果润滑、安装部合适，则轴承温都会急骤上升，会出现异常高温，这时必须停止运转，采取必要的防范措施。根据大量测试数据，列出了各种机械中轴承工作时外圈温度的平均值，以供参考。由于温度受润滑、转速、负荷、环境的影响，表中值只表示大致的温度范围。使用热感器可以随时监测轴承的工作温度，并实现温度超过规定值时自动报警户或停止防止燃轴事故发生。 （4）润滑 轴承润滑的作用润滑对滚动轴承的疲劳寿命和摩擦、磨损、温升、振动等有重要影响，没有正常的润滑，轴承就不能工作。分析轴承损坏的原因表明，40%左右的轴承损坏都与润滑不良有关。因38此，轴承的良好润滑是减小轴承摩擦和磨损的有效措施。除此之外，轴承的润滑还有散热，防锈、密封、缓和冲击等多种作用，轴承润滑的作用可以简要地说明如下： 在相互接触的二滚动表面或滑动表面之间形成一层油膜把二表面隔开，减少接触表面的摩擦和磨损。 采用油润滑时，特别是采用循环油润滑、油雾润滑和喷油润滑时，润滑油能带走轴承内部的大部分摩擦热，起到有效的散热作用。 采用脂润滑时，可以防止外部的灰尘等异物进入轴承，起到封闭作用。 润滑剂都有防止金属锈蚀的作用。 延长轴承的疲劳寿命。 （5）脂润滑和油润滑的比较轴承的润滑方法大致分为脂润滑和油润滑两种。为了充分发挥轴承的功能，重要的是根据使用调减和使用目的，采用润滑方法。 （6）脂润滑润滑脂是由基础油，增稠剂及添加剂组成的润滑剂。当选择时，应选择非常适合于轴承使用条件的润油脂，由于商标不同，在性能上也将会有很大的差别，所以在选择的时候，必须注意。轴承常用的润滑脂有钙基润滑脂、钠基润滑脂、钙钠基润滑脂、锂基润滑脂、铝基润滑脂和二硫化钼润滑脂等。轴承中充填润滑脂的数量，以充满轴承内部空间的 1/2-1/3 为适宜。高速时应减少至 1/3。过多的润滑脂使温度升高。 润滑脂的选择按照工作温度选择润滑脂时，主要指标应是滴点，氧化安定性和低温性能，滴点一般可用来评价高温性能，轴承实际工作温度应低于滴点 10