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摩擦式模具压力机设计【全套6张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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大带轮-A2.dwg
摩擦式压力机装配图-A0.dwg
摩擦盘-A2.dwg
摩擦飞轮-A2.dwg
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摩擦 磨擦 模具 压力机 设计 全套 cad 图纸 毕业论文 原创 资料
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摩擦式模具压力机设计

摘 要

双盘摩擦压力机器属于螺旋压力机的一种传统的结构形式,其主要特征是飞轮由摩擦机构传动。机器的传动链由一级皮带传动、正交圆盘摩擦传动和螺旋滑块机构组成。可用于模锻、镦锻、弯曲、校正、精压等工作,也可进行冲裁 ,压制等工作。

本文查阅了许多国内外文献,详尽地了解国内外关于摩擦压力机优化的研究现状和发展动态。首先提出了双盘摩擦压力机的设计方案,接着对其各个组成部分进行了详细设计与校核,包括带传动、摩擦轮、螺杆螺母副、传动轴、轴承、键、机身等。最后采用CAD二维制图软件绘制了双盘摩擦压力机的装配图和主要零件图。

本文的设计成果对今后双盘摩擦压力机的设计工作有很强的参考价值。


关键词:摩擦压力机,结构设计,校核


Friction press mold design

Abstract

Double friction pressure machines are in the form of a traditional screw press structure, its main feature is the flywheel friction drive mechanism. Transmission chain from the primary belt drive machine, orthogonal disk friction drive and spiral slide mechanism. Can be used for forging, upsetting, bending correction, coining, etc., can also be punched, pressed and so on. This paper reviewed a number of domestic and foreign literature, a detailed understanding of the domestic and international press about the friction optimization research status and development trends. First proposed the double disc friction press design, followed by a detailed design and check its various components, including belt drive, friction wheel, screw nut deputy, shaft, bearings, keys, body and so on. Finally, two-dimensional CAD drawing software to draw a double-disc friction press assembly drawing and major parts diagram. Design results of this double-disc friction press for future design work has a strong reference value.

Keywords: Friction press, Structural design, Checking


目 录

摘 要I

AbstractII

第1章 绪论1

1.1课题的提出及研究的意义1

1.2 摩擦压力机概述2

1.3 摩擦压力的研究与发展现况3

第2章 总体设计5

2.1设计要求5

2.2方案设计5

2.2.1方案选择5

2.2.2原理分析6

第3章 传动系统设计8

3.1 电机的选择8

3.1.1选择电动机类型8

3.1.2选择电动机容量8

3.1.3确定电动机的转速8

3.2运动和动力参数计算9

3.2.1 转速9

3.2.2功率9

3.2.3 转矩10

3.3 V带传动设计10

3.3.1  确定计算功率10

3.3.2 选择V带的带型10

3.3.3 确定带轮的基准直径dd1并验算带速v11

3.3.4 确定V带的中心距a和基准长度Ld11

3.3.5 验算小带轮包角11

3.3.6 计算带的根数Z11

3.3.7 计算单根V带的初拉力的最小值12

3.3.8 计算压轴力12

3.3.9 V带设计结果12

3.4摩擦轮设计13

3.4.1选择材料13

3.4.2确定许用摩擦因数13

3.4.3强度计算13

3.4.4几何计算13

3.5螺杆螺母副的设计14

3.5.1选择材料和许用应力14

3.5.2按耐磨性计算螺纹中径15

3.5.3自锁性验算16

3.5.4强度验算16

3.5.5螺母螺纹强度验算16

3.5.6螺杆的稳定性验算16

3.6花键轴的设计17

3.6.1选择轴的材料及热处理18

3.6.2受力分析18

3.6.3轴的初步计算20

3.6.4轴的结构设计20

3.6.5轴的校核20

3.7滚动轴承的选择21

3.8键的设计与校核22

3.8.1小V带轮键22

3.8.2大V带轮键22

3.8.3花键轴I键的设计22

3.8.4花键轴II键的设计23

第4章 机身设计24

4.1 机架设计24

4.1.1 机架结构设计24

4.1.2机架螺栓组设计24

4.2 轴承座设计26

4.3滑块及滑道设计27

4.4电机座设计27

4.5底座设计29

总 结30

参考文献31

致 谢32



第1章 绪论

1.1课题的提出及研究的意义

20世纪是螺旋压力机大发展的时期,20年代,人们开始研制液压螺旋压力机,40年代末期投入工业应用。30年代,前苏联开始电动螺旋压力机研制,50年代末期德国开始生产,到70年代末,德国辛佩欠公司研制成功离合器式螺旋压力机。20世纪末期,日本Enomoto公司开始研制成功伺服驱动电动螺旋压力机。进入21世纪,螺旋压力机这一古老的成形设备仍在蓬勃发展,已经形成品种多样,规格齐全,自动化程度高的特色,为人类文明的发展继续做出贡献。

摩擦压力机是一种万能性较强的压力加工机器,应用较为广泛,在压力加工的各种行业中都能使用。在机械制造工业中,摩擦压力机的应用更为广泛,可用来完成模锻、镦锻、弯曲、校正、精压等工作,有的无飞边锻造也用这种压力机来完成。

由于压力机在使用上万能性较大,并且有结构、安装、操纵及辅助设备简单和价格低廉的优点,因此在机械制造、汽车、拖拉机和航空等工业中的冲压车间、锻造车间及模锻车间都广泛采用,也可进行冲裁。摩擦压力机又是建材机械,广泛用于瓷砖、陶瓦的干压成型生产。因而设计一种实用的摩擦压力机很有必要性。


内容简介:
烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 I 页 摩擦式模具压力机设计 摘 要 双盘摩擦压力机器属于螺旋压力机的一种传统的结构形式,其主要特征是飞轮由摩擦机构传动。机器的传动链由一级皮带传动、正交圆盘摩擦传动和螺旋滑块机构组成。可用于模锻、镦锻、弯曲、校正、精压等工作,也可进行冲裁 ,压制等工作。 本文查阅了许多国内外文献,详尽地了解国内外关于摩擦压力机优化的研究现状和发展动态。 首先提出了 双盘摩擦压力机 的设计方案,接着对 其各个组成部分进行了详细设计与校核,包括带传动、摩擦轮、螺杆螺母副、传动轴、轴承、键、机身等。最后采用 CAD 二维制图软件绘制了 双盘摩擦压力 机 的装配图和主要零件图。 本文的设计成果对今后 双盘摩擦压力机 的设计工作有很强的参考价值。 关键词: 摩擦压力机 , 结构设计 , 校核 nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 II 页 Friction press mold design Abstract Double friction pressure machines are in the form of a traditional screw press structure, its main feature is the flywheel friction drive mechanism. Transmission chain from the primary belt drive machine, orthogonal disk friction drive and spiral slide mechanism. Can be used for forging, upsetting, bending correction, coining, etc., can also be punched, pressed and so on. This paper reviewed a number of domestic and foreign literature, a detailed understanding of the domestic and international press about the friction optimization research status and development trends. First proposed the double disc friction press design, followed by a detailed design and check its various components, including belt drive, friction wheel, screw nut deputy, shaft, bearings, keys, body and so on. Finally, two-dimensional CAD drawing software to draw a double-disc friction press assembly drawing and major parts diagram. Design results of this double-disc friction press for future design work has a strong reference value. Keywords: Friction press, Structural design, Checking nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 III 页 目 录 摘 要 . I Abstract . II 第 1 章 绪论 . 1 1.1 课题的提出及研究的意义 . 1 1.2 摩擦压力机概述 . 2 1.3 摩擦压力的研究与发展现况 . 3 第 2 章 总体设计 . 5 2.1 设计要求 . 5 2.2 方案设计 . 5 2.2.1 方案选择 . 5 2.2.2 原理分析 . 6 第 3 章 传动系统设计 . 8 3.1 电机的选择 . 8 3.1.1 选择电动机类型 . 8 3.1.2 选择电动机容量 . 8 3.1.3 确定电动机的转速 . 8 3.2 运动和动力参数计算 . 9 3.2.1 转速 . 9 3.2.2 功率 . 9 3.2.3 转矩 . 10 3.3 V 带传动设计 . 10 3.3.1 确定计算功率 caP . 10 3.3.2 选择 V 带的带型 . 10 3.3.3 确定带轮的基准直径 dd1 并验算带速 v . 11 3.3.4 确定 V 带的中心距 a 和基准长度 Ld . 11 3.3.5 验 算小带轮包角 1 . 11 3.3.6 计算带的根数 Z . 11 3.3.7 计算单根 V 带的初拉力的最小值 0 min()F . 12 3.3.8 计算压轴力 pF . 12 3.3.9 V 带设计结果 . 12 3.4 摩擦轮设计 . 13 3.4.1 选择材料 . 13 nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 IV 页 3.4.2 确定许用摩擦因数 . 13 3.4.3 强度计算 . 13 3.4.4 几何计算 . 13 3.5 螺杆螺母副的设计 . 14 3.5.1 选择材料和许用应力 . 14 3.5.2 按耐磨性计算螺纹中径 . 15 3.5.3 自锁性验算 . 16 3.5.4 强度验算 . 16 3.5.5 螺母螺纹强度验算 . 16 3.5.6 螺杆的稳定性验算 . 16 3.6 花键轴的设计 . 17 3.6.1 选择轴的材料及热处理 . 18 3.6.2 受力分析 . 18 3.6.3 轴的初步计算 . 20 3.6.4 轴的结构设计 . 20 3.6.5 轴的校核 . 20 3.7 滚动轴承的选择 . 21 3.8 键的设计与校核 . 22 3.8.1 小 V 带轮键 . 22 3.8.2 大 V 带轮键 . 22 3.8.3 花键轴 I 键的设计 . 22 3.8.4 花键轴 II 键的设计 . 23 第 4 章 机身设计 . 24 4.1 机架设计 . 24 4.1.1 机架结构设计 . 24 4.1.2 机架螺栓组设计 . 24 4.2 轴承座设计 . 26 4.3 滑块及滑道设计 . 27 4.4 电机座设计 . 27 4.5 底座设计 . 29 总 结 . 30 参考文献 . 31 致 谢 . 32 nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 1 页 第 1 章 绪论 1.1 课题的提出及研究的意义 20 世纪是螺旋压力机大发展的时期, 20 年代,人们开始研制液压螺旋压力机,40 年代末期投入工业应用。 30 年代,前苏联开始电动螺旋压力机研制, 50 年代末期德国开始生产,到 70 年代末,德国辛佩欠公司研制成功离合器式螺旋压力机。 20 世纪末期,日本 Enomoto 公司 开始研制成功伺服驱动电动螺旋压力机。进入 21 世纪,螺旋压力机这一古老的成形设备仍在蓬勃发展,已经形成品种多样,规格齐全,自动化程度高的特色,为人类文明的发展继续做出贡献。 摩擦压力机是一种万能性较强的压力加工机器,应用较为广泛,在压力加工的各种行业中都能使用。在机械制造工业中,摩擦压力机的应用更为广泛,可用来完成模锻、镦锻、弯曲、校正、精压等工作,有的无飞边锻造也用这种压力机来完成。 由于压力机在使用上万能性较大,并且有结构、安装、操纵及辅助设备简单和价格低廉的优点,因此在机械制造、汽车、拖拉机和航空等工业 中的冲压车间、锻造车间及模锻车间都广泛采用,也可进行冲裁。摩擦压力机又是建材机械,广泛用于瓷砖、陶瓦的干压成型生产。因而设计一种实用的摩擦压力机很有必要性。 摩擦压力机是现代工业最早出现的螺旋压力机,它具有结构简单,价格低廉的优点,迄今为止已有近二百年的历史并仍在广泛使用。除了在锻压行业外,亦用于建材行业。 随着制造业的迅速发展,模锻件质量及成本的竞争愈来愈激烈。自从我国加入WTO 后,降低模锻件成本是锻造行业十分关心的重要问题,这就向锻压装备及锻造工艺技术提出了更高更新要求。突出的问题是合理选择以精化毛坯为 目的的变形方式,这些方式不仅能获得高精度高质量的锻件,还能完成各种复杂锻件的成形 ;既能减少材料消耗及机加工工时,又能降低能耗,提高生产率。 摩擦压力机的主要问题是电机需带动摩擦盘始终高速旋转,而飞轮在一个循球中还需改变旋转方向,在换向时飞轮和摩擦盘产生严重打滑。这不但降低了传动效率,也加剧了摩擦带的磨损。为解决这一问题,上世纪就有人进行了改进,先后开发了三盘式和双电机独立驱动的摩擦压力机。由于摩擦盘工作和回程具有不同的速度特性,摩擦盘和飞轮间的相对滑动速度得以降低,设备性能行到一定的改善。但是由于增加nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 2 页 了结构 和操作的复杂性,从而增加了制造和维修费用。 针对这些问题,我们有必要对摩擦压力面进行优化设计,得出较合理的结果,给实际工作以有效的指导。 1.2 摩擦压力机概述 摩擦压力机是利用飞轮和摩擦盘接触,借助螺杆和螺母相对运动的原理而工作的一种压力机。螺杆上端与飞轮刚性联接下端与滑块相连,由铜螺母将飞轮和螺杆的旋转运动转变为滑块的上、下直线运动,电机经皮带轮带动摩擦盘转动,当向下行程开始时,方向离合器推动摩擦盘压紧飞轮,搓动飞轮旋转,滑块下行,此时飞轮加速并获得动能,在冲击工件前的瞬间,摩擦盘与飞轮脱离接触,滑块以 此时所具有的速度锻压工件,释放能量直至停止 ;锻压完成后,开始回程,此时,左边的气缸进气,推动左边的摩擦盘压紧飞轮,搓动飞轮反向旋转,滑块迅速提升。至某一位置后,摩擦盘与飞轮脱离接触,滑块继续自由向上滑动,到达制动行程处,制动器动作,滑块减速,直至停止,这样,上下运动一次,即完成了一个工作循环。摩擦压力机是现代工业最早出现的螺旋压力机,它具有结构简单,价格低廉的优点,迄今为止已有近二百年的历史并仍在广泛使用。除了在锻压行业外,亦用于建材行业。 摩擦压力机的主要问题是电机需带动摩擦盘始终高速旋转,而飞轮在一个循 球中还需改变旋转方向,在换向时飞轮和摩擦盘产生严重打滑。这不但降低了传动效率,也加剧了摩擦带的磨损。为解决这一问题,上世纪就有人进行了改进,先后开发了三盘式和双电机独立驱动的摩擦压力机。由于摩擦盘工作和回程具有不同的速度特性,摩擦盘和飞轮间的相对滑动速度得以降低,设备性能行到一定的改善。但是由于增加了结构和操作的复杂性,从而增加了制造和维修费用。 摩擦压力机效率低,打击力控制不精确,不适于大吨位。但由于造价方面的优 势,中小吨位,尤其小吨位螺旋压力机目前仍以摩擦压力机为主。我国以 大吨位的摩擦压力机为主。我国最 大吨位的摩擦压力机是青岛锻压机械公司在 2004年研制的 31500kN摩擦压力机。 nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 3 页 图 1-1 摩擦压力机示意图 1.3 摩擦压力的 研究与发展现况 对于我国的摩擦压力机现状,其特点是结构简单,操作维护简便,在精加工场合得到了广泛的应用,但是其输送效率却比较低。 谈到摩擦压力机就一定先说螺旋压力机,螺旋压力机是最古老的成形设备之一,珍有十分悠久的发展历史。很久以前,欧洲就有木制螺旋压力机,用以压制葡萄汁和橄榄油。 15 世纪德国人 Johann Gensleisch(1400 1468)在木制螺旋压力机的基础上制成 了螺旋印刷机,它可以说是螺旋压力机和其它机械压力机的老祖宗。在欧洲语言中,压力机和印刷( PRESS)这两个词同词根。 16 世纪初,意大利人采用螺旋压力机压制金属艺术品和硬币。直到 19 世纪中叶才出现了由蒸汽驱动的机械压力机。 最早用于现代工业化大生产的螺旋压力机靠摩托车擦盘传递动力,简称摩擦压力机,它在 19 世纪初开始使用, 1877 年德国公布了摩擦压力机的首个专利。由于结构简单,工作可靠,摩擦压力机至今仍在广泛应用。其最大的缺点是摩擦传动效率低,约为 50% 55%,其总效率仅为 20% 25%。近百年来,人们一直在 寻求改进的方法,nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 4 页 主要目标是:( 1)提高传动效率,降低能耗;( 2)加大设备吨位,提高工作能力;( 3)提高打击能量的确良控制精度和操作的自动化程度。 20 世纪是摩擦压力机大发展的时期, 20 年代,人们开始研制液压摩擦压力机,40 年代末期投入工业应用。 30 年代,前苏联开始电动摩擦压力机研制, 50 年代末期德国开始生产,到 70 年代末,德国辛佩欠公司研制成功离合器式摩擦压力机。 20 世纪末期,日本 Enomoto 公司开始研制成功伺服驱动电动摩擦压力机。进入 21 世纪,摩擦压力机这一古老的成形设备仍在蓬勃发展,已经形成品种多样, 规格齐全,自动化程度高的特色,为人类文明的发展继续作出贡献。 nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 5 页 第 2 章 总体设计 2.1 设计要求 公称力 630KN,行程 200mm, 35 次 /分钟 。 2.2 方案设计 2.2.1 方案选择 由设计任务书及相关资料得知 , 本次设计可采用如下方案: 传动系统:采用电动机通过 V 带带动摩擦盘。摩擦轮传动经过螺杆螺母机构控制滑块进程。 导向机构:采用滑动直线导轨。 执行机构:螺杆 -螺母螺旋机构。 驱动机构:三相异步交流电动机。 主要零部件特点及其作用: 机身采用组合预应力框架,分为横梁 、立柱和底座,由优质灰口铸铁浇注成为一体,机架强度高刚性好。机身设计为组合式一是为了起吊运输方便,二是提高产品质量;横梁中的铜螺母是用特殊配方的优质耐磨铜合金采用离心浇铸工艺制成,铜螺母和上面的导向套是易损件,磨损后需及时更换 ;良好的润滑对螺旋付的寿命至关重要, 一定要根据实际情况及时调整润滑,确保螺旋付润滑充足 :螺母下面设有缓冲圈,当制动失灵时,缓冲圈用以吸收运动系统的能量,避免运动系统与机架刚性相撞而损坏机器,当发现上撞缓冲圈时应立刻停机,并查明原因,排除故障,严禁经常上撞缓冲圈;工作台上的垫板是用来保 护工作台面的,不能随意拆卸。 传动部分采用了比较容易调整的十字叉联轴节式调整结构,摩擦盘与飞轮间的间隙一般为 2-3mm,当超过 5mm 时要及时调整间隙,以防损伤有关零部件,十字叉联轴节式调整结构从防锈和防变形两方面地有效解决了摩擦盘调不动问题,摩擦盘与传动轴间装有防锈铜套,铜套内设有润滑装置,需定期注油并定期活动一下铜套,以防油污干枯而使铜套难以移动,调整摩擦盘后,需将锁紧螺母紧靠在摩擦盘端面上,不得留有间隙,以防窜动损伤有关零部件。 采用打滑保险飞轮,从而保证了设备既能输出较大的打击能量, 又能在输出较nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 6 页 大的 打击力时通过飞轮打滑保护设备飞轮外缘的牛皮带为易损件,严重磨损后应及时更换 。 飞轮轮体与上下轮缘之间装有打滑摩擦片,用螺栓将碟簧压缩,依靠碟簧的弹力将它们摩擦联接起来,起安全保险作用。当打击力超过额定力时上下轮缘将会相对于轮体打滑,消除多余能量,避免因超载而损坏机器打滑保险装置不得随意锁死,以防超载。螺杆是该机的核心零件,其几何精度、表面粗糙度及材质性能,对其使用寿命乃至铜螺母的使用寿命至关重要。本螺杆材质选用优质合金钢锻材,经充分锻造探伤后,再经热处理至适当硬度,使之获得最佳的综合力学性能。螺纹摩擦表面需经 抛光处理,以减轻机械磨损,提高使用寿命。 滑块采用可拆卸式,可通过调整斜铁调整导轨间隙,以保证滑块的导向精度,本机最大偏心距应不大于 300mm。采用平移式全行程制动,制动力大,制动灵敏,安全可靠 .在全行程任意位置均可实现制动,通过滑块的点动使用户安装调整模具非常方便。同时平移式制动对飞轮牛皮带损伤轻。牛皮带使用寿命长。制动力的大小可通过调整气缸压缩弹簧来实现,但过大的制动力不利于飞轮牛皮带的使用寿命,因此,在满足使用要求的情况下,不要将制动力调的太大。 操纵采用手动离合式直推结构,简单可靠。 平台刚性好,振 动小,噪声低,前后贯通使用方便,外形美观并设有安全装置,以确保维修人员的安全。 2.2.2 原理分析 电机通过三角带带动传动轴朝一个方向旋转(从机器左侧看为顺时针旋转),安装在传动轴上的左右两个摩擦盘随传动轴一起旋转。当按动滑块下行按钮,换向阀换向,操纵缸活塞向下移动,经杠杆系统使主轴沿轴向右移,左摩擦盘压紧飞轮,依靠摩擦,驱动飞轮旋转(从机器上方俯视为顺时针方向旋转)通过螺旋机构将飞轮的圆周运动转变为滑块的直线运动。滑块通过模具接触工件后,飞轮及滑块在运动中积蓄的能量全部释放,飞轮的惯性力矩通过螺旋机构转变 为滑块对工件的锻击力,一次锻击结束后,按滑块上升按钮,换向阀换向,操纵缸活塞向上移动,经杠杆系统,右摩擦盘压紧飞轮,飞轮反向旋转,滑块回程,滑块上升到预定位置时,换向阀换向,复位弹簧使摩擦盘恢复中位,同时制动动作使滑块停止在设定的位置。此时本机的一次工作循环即完成。 nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 7 页 图 2-1 结构原理图 nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 8 页 第 3 章 传动系统 设计 3.1 电机的选择 3.1.1 选择电动机类型 按工作要求和条件,选用三相笼型异步电动机,封闭式结构,电压 380V, Y 型。 3.1.2 选择电动机容量 电动机所需工作功率为 P 机: 远机PP 88.096.0 33 带v 由实用机床设计手册表 1.1-10 得: 96.0带V KWKWPP 64.1388.012 运机 3.1.3 确定电动机的转速 因为滑块行程次数 min/35 次n 滑块行程 mmS 200 所以一次工作时间 snt 714.1/60 滑块最大下降速度 smmmmV /97.164s414.1200414.1m a x 假设螺距 P=20mm 所以螺杆转速 m i n/9.494/24.820 /97.164 rsrmm smmPVn 杆 按机械设计手册推荐的传动比合理范围两摩擦轮之间传动比取 1, V 带传动比取 2 4,故电动机转速的可选范围为 : nd=ia n=(2 4) 494.9 r/min=989.8 1979.6 r/min nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 9 页 所以这一范围有 1500 r/min 根据容量和转速,由实用机床手册表 4.4-2 查出符合和电动机型号有:如表3-1 表 3-1 初选电机参数表 额定功率( KW) 额定电流( A) 效率 转速( r/min) 额定转矩 Y160M-4 11 32.5 90.5 1500 1460 2.2 Y160L-4 15 36.8 91.5 1500 1460 2.2 综合考虑各因素,选定电动机型号为 Y160L-4。 3.2 运动和动力参数 计算 上述计算已知 总传动比: 95.2m in/9.494 m in/1460 rrnni螺电总 因此取 V 带传动的传动比 95.2Vi 摩擦轮之间的传动比 1盘i 3.2.1 转速 摩擦盘: m in/9.4 9 495.2 m in/1 4 6 0 rrinnV 电盘 螺杆 : m in/9.4941 m in/9.494 rrinn 盘盘螺 3.2.2 功率 摩擦盘功率: KWKWPP 14.131599.096.0 33 机轴承带盘 螺杆功率: nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 10 页 KWKWPP 31.663.95.096.0 盘丝盘螺 由实用机床设计手册表 1.1-10 得:带 =0.96 轴承 =0.99 摩擦盘 =0.96 丝杆 =0.5 3.2.3 转矩 摩擦盘转矩: mNnPT 56.2529.494 14.1395509500盘盘盘 螺杆转矩: mNnPT 76.1219.494 31.695509550螺螺螺 计算结果进行整理列于下表 3-2 表 3-2 初步计算结果表 装置 电动机 大带轮与摩擦盘装置 飞轮与螺杆装置 转速 n/r min-1 1460 494.9 494.9 功率 P/KW 15 13.14 6.31 转矩 T/N m 98 252.56 121.76 传动比 i 2.95 1 效率 0.87 0.45 3.3 V 带 传动设计 3.3.1 确定计算功率 caP 由表 8 79,查得工作情况系数 1.5AK ,故 9 1 . 5 1 5 2 2 . 5c a c a eP K P K W 3.3.2 选择 V 带的带型 根据 Pca 、 ne 由图 8 119选用 C 型 V 带 nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 11 页 3.3.3 确定带轮的基准直径 dd1 并验算带速 v 1) 初选小带轮的基准直径。由表 8 69表 8 89,取小带轮的基准直径dd1=200mm。 2) 验算带速 v 。按式( 8 13) 9 验算带的速度 9 11 2 0 0 1 4 6 0 / 1 5 . 2 8 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0ddnv m s m s 因为 5m/s 30 m/s ,故带速合适。 3)计算大带轮的基准直径,根据式( 8 15a) 9 ,计算大带轮的基准直径 dd2 21 2 . 9 5 2 0 0 5 9 0ddd i d m m 根据表 8 89,圆整为 标准系列取 600mm。 3.3.4 确定 V 带的中心距 a 和基准长度 Ld 1)根据式( 8 20) 9得, 560 a0 1600,初定中心距 a0=1100mm。 2)由式( 8 22) 9计算带所需要的基准长度 9 2120 0 1 20()2 ( )24 ddd d dddL a d da 2( 6 0 0 2 0 0 ) 2 1 1 0 0 ( 2 0 0 6 0 0 ) 3 4 9 2 . 42 4 1 1 0 0 mm 由表 8 29选带的基准长度 Ld=3550mm。 3)按式( 8 23) 9计算实际中心距 a 9 003 5 5 0 3 4 9 2 . 4(1 1 0 0 ) 1 1 2 922ddLLa a m m 3.3.5 验算小带轮包角 1 9 000 0 0 01 d 2 d 1 5 7 . 5 5 7 . 51 8 0 ( d d ) = 1 8 0 ( 6 0 0 2 0 0 ) 1 5 9 . 6 9 01129a 3.3.6 计算带的根数 Z nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 12 页 1)计算单根 V 带的额定功率 Pr 。 由 dd1=200mm 和 ne=1460r/min,查表 8 4a9得 KWP 85.50 。 根据 nm=1460r/min, i0=2.95 和 Z 型带查表 8 4b9得 KWP 28.10 。 查表 8 59得 0.95K ,查表 8 29得 0.99LK ,于是 9 00P ( ) ( 5 . 8 5 1 . 2 8 ) 0 . 9 5 0 . 9 9 6 . 7 1rLP P K K K W 2)计算 V 带的根数 Z 9 2 2 . 5 3 . 3 56 . 7 1carPZP 取 4 根。 3.3.7 计算单根 V 带的初拉力的最小值 0 min()F 由表 8 39得 C 型带的单位长度 质量 0.3 /q kg m ,所以 2 9 0 m i n2( 2 . 5 )( ) 5 0 0( 2 . 5 0 . 9 5 ) 2 2 . 5 5 0 0 0 . 3 1 5 . 2 8 3 8 0 . 80 . 9 5 4 1 5 . 2 8caKPF q vK z vNN 应使带的实际初拉力 0 0 min()FF 。 3.3.8 计算压轴力 pF 压轴力的最小值为 9 01m i n 0 m i n1 5 5 . 2( ) 2 ( ) s i n 2 4 3 8 0 . 8 s i n 2 9 7 5 . 322pF z F N N 3.3.9 V 带设计结果 V 带设计结果如下表所示 : 表 2 带轮设计结果 槽型 C 型 带长 Ld=3150mm 根数 4 根 nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 13 页 中心距 a=1227mm 小带轮直径 dd1=200mm 大带轮直径 dd2=600mm 带轮结构形式 小带轮采用实心式,大带轮轮辐式 3.4 摩擦轮 设计 3.4.1 选择材料 综合考虑各种材料的性能,选用水牛皮作摩擦层材料,既耐磨又有弹性,又能随冲击。 即皮革 /灰铸铁方案作摩擦副。 3.4.2 确定许用摩擦因数 由机械设计手册表 12-2-3 得 许用摩擦因数 fp=0.2, 相应滑动率 =3%, D=0.3 3.4.3 强度 计算 对于金属轮 /非金属轮 34.5021.03.09.4942.0 14.135.13.2673.267 33111 PDPA Knf PKD 表 12-2-7, AK =1.5 表 12-2-3, Pf =0.2, PK =0.1 表 12-2-5, D =0.3 3.4.4 几何计算 因为要求滑块行程 S=200mm,即 D1 2S=400mm 结合上述强度计算得到的结果 取 D1=600mm 由机械设计手册表 12-2-5 得 nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 14 页 bDDDbiDDD9.0)1(2112 即 D2=1 600( 1-3%) =582mm b=0.1 600=60mm D=D2+0.9b=582+0.9 60=636mm 压紧力计算 由表 12-2-5 得 NDf TKQQPA 6 8 8 86.02.0 56.2 5 25.1221121 作用在轴上的力 由表 12-2-5 得 总压力: NfKDTSPA 6949)2.0 5.1(16.0 56.2522)(12 22111 NDTS 5.4 5 65 8 2.0 76.1 2 122222 轴向力: 01 aQ , NQQ a 68882 3.5 螺杆螺母副的设计 3.5.1 选择材料和许用应力 螺杆材料选举 40r 钢, 830 860 C 淬油, 860 400 C 回火。 由机械设计手册表 12-1-10 可得: 2/39023453 mmNSP 取 P=350N/mm2。 螺母材料选用 2CuAl10Fe3。由表 12-1-10 得: nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 15 页 P=40 60N/mm2,取 50N/ mm2; P=30 40N/mm2,取 35N/mm2。 摩擦压力机螺旋系机动中速,由表 12-1-9 可得: Pp=11 18N/mm2,取 14N/mm2。 3.5.2 按耐磨性计算螺纹中径 由表 12-1-4 中公式( 1),取 =3.0 mmPFdp98140.36 3 0 0 0 08.08.02 由 GB/T 5796.3-2005,可选 d=110mm, P=20mm, d2=100mm, D4=112mm, d3=88mm, D1=90mm 的梯形螺纹,中等精度,螺旋副标记为 Tr 110 20-7H/7e。 螺母高度 H= d2=3.0 100=300mm 螺纹圈数 n=H/P=300/20=15。 GB/T 5796.3-2005 摘选 nts烟台南山学院毕业设计 (论文 ) 第 16 页 3.5.3 自锁性验算 由于系单头螺纹,导程 S=P=20。故螺纹升角为: 64.31 0 020ar c t anar c t an2 dS 由表 12-1-7 钢对青铜 f=0.08 0.10,取 0.09。可得: 4.2319515c o s 09.0a r c t a n2c o sa r c t a n f 故自锁可靠。 3.5.4 强度验算 由表 12-1-3,螺纹摩擦力矩为 mNFdM t 3.4955)4.2319564.3t a n(6300002100)t a n(21 21 代入表 12-1-4 之式( 4)得: Pcca mmNddF 22222233223 /47.120)882.03.4955(3)886300004()2.0(3)4( 故满足要求。 3.5.5 螺母螺纹强度验算 因螺母材料强度低于螺杆,故只验算螺母螺纹强度即可。 由表 12-1-4 得,
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