机械基础综合设计说明书(正文).doc

BIT 自动冲床的创新设 自动冲床的创新设计、已知数据：1生产速度：30个/min。2板厚：10mm。 3孔径：18mm。4冲孔距离：20-50mm。 5冲孔时间为周期的。 6机器运转的不均匀系数=0.1 。、设计计算1 机构系统运动方案：2 上冲头加压机构运动分析（四）电动机的选择冲压期间的平均功率P为则阻抗力的瞬时功率为已知故等效驱动力矩为常数，其所做功等于阻力所做功故计算电动机功率：传动装置的总效率为组成传动装置的各个运动副效率：查表知：为V带传动效率=0.955为滚动轴承效率=0.9875为圆锥圆柱齿轮传动=0.97为圆柱齿轮效率=0.94-0.97为弹性联轴器效率=0.9925为卷筒滑动轴承效率=0.955可求的总效率则考虑机械损失后所需的电动机功率为查表可知：选择额定为1.1kw的电动机因为二级锥圆柱齿轮减速器所使用的传动比范围为8-15V带传动的传动比范围为2-4故总的传动比范围为16-60所以电动机的转速范围为480-1800rpm如下表方案电动机型号额定功率满载转速质量总传动比V带减速器1Y90S-41.1kw14002246.6673.89122Y90L-61.1kw9102530.3332.015根据表中数据，方案一质量小，因比价低，因此采用方案1.选定型号为Y90S-4传动装置总传动比V带传动比为3.89即减速器传动比为12取高速级锥齿轮传动比为取圆柱齿轮传动比可求得各级输入转速各级输入功率故满足所需功率。各级输入转矩：各轴功率（kw）转速（r/min）转矩（）电动机轴1.114007.51轴0.10536027.82轴0.100612080.13轴0.93430297.3工作机轴0.87430278.2 减速器设计1 圆柱斜齿轮设计校核：已知条件：闭式斜圆柱齿轮，小齿轮转速n1=120r/min，传动比i=4,单向传动，转矩为80.1Nm。传动比误差不超过5%。选取的材料，大小齿轮均为50HRC表面淬火45钢。解：1. 选择齿轮类型、精度等级、材料和齿数选用斜齿圆柱齿轮冲压机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）选择小齿轮材料为40Cr,硬度为280HBS 大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，两者相差40HBS查表知：2.按齿面接触疲劳强度设计主要尺寸由简化设计公式 (1) 小齿轮转矩 =80.1Nm(2) 齿数比 u=i=4(3) 齿宽系数，取=0.4(4) 载荷系数，取K=1.6(5) 许用应力，取=1.1，取=1.0所以代入公式计算得： a140.05mm,取a=146mm(6) 按经验公式取模数=1.0152.9mm,取标准模数=2mm(7) 计算主要几何参数初选 =29, =116精确计算螺旋角=6.70980=64235=58.400mm, =233.600mm=62.4mm, =237.6mm(8) 计算齿宽=58.4mm, =65mm, =58.4mm(9) 计算当量齿数=29.60, =118.42(10) 计算重合度=20.12690=28.55526=22.62853=1.7501=1.0860=2.84(11) 计算周速度 =0.37m/s3.校核齿面接触疲劳强度(1) 齿面接触疲劳许用应力应力循环次数v, 查表得：=1.15, =1.18, 选取齿轮精度为：8-7-7 GB 10095-1988选择润滑油运动黏度=83cst查表得：=0.91，=1，=1，失效率低于1%，=1许用应力 =858MPa=740.9MPa(2) 齿面接触疲劳应力切向力 =2743N查表9-5：=1.00查表9-6：=1.0查表9-7：=1.24查表9-7：=189.8查图9-12：=2.48查图9-13：=0.75按非对称布置，查表并减小5%，=1.06齿面接触应力=406MPa(3) 强度校核 ，满足齿面接触疲劳强度要求4.校核齿根弯曲疲劳强度(1) 齿根弯曲疲劳许用应力，取=2，=3.95，=1，=0.95，=6.3，=0.9，=1，选择失效概率低于1/1000，=1.25许用应力 (2) 齿根弯曲疲劳应力取=4.25，=3.95，=0.63=82.6MPa=76.8MPa强度校核 ，满足齿根弯曲疲劳强度要求。故圆柱斜齿轮设计完毕，数据汇总如下： 小齿轮：， ，大齿轮：， ，2 锥齿轮设计校核：已知条件：小齿轮传递的额定转矩=27.8Nm，转速=360r/min，大齿轮转速=120r/min,两齿轮轴交叉成90，小齿轮悬臂，大齿轮两端支撑，齿面粗糙，采用极压齿轮油润滑，长期工作，大小齿轮均采用20Cr渗碳淬火，表面硬度56-62HRC解：按齿面接触疲劳强度设计主要尺寸简化设计公式 小齿轮转矩 =27.8Nm齿数比 =3齿宽系数取 =0.35载荷系数取 K=2许用应力 =1500MPa， 取=1.25， =1.0=1200MPa代入计算：R55.71mm， 取R=60mm(6) 选取齿数取=19，=57， 实际齿数比=3(7) 按经验公式选取模数 =1.997mm，取标准模数m=2mm(8) 计算主要几何参数分度圆直径 =38mm，=114mm分锥角 =18.43494=182606=71.56505=713354锥距 =60.083mm齿宽 =21.03mm，取b=22mm当量齿数 =20.03， =180.25端面重合度 =31.3084 =21.6615 =1.7310齿宽中点圆周速度 =0.59m/s中点分度圆直径 =31.35mm中点分度圆模数 =1.65mm2.校核齿面接触疲劳强度(1) 齿面接触疲劳许用应力查表得：=1，=0.85，=1，大小齿轮均为硬齿面，故取=1，失效概率低于1/1000，=1.25许用应力：=1020MPa(2) 齿面接触疲劳应力圆周力 =1773.5N查表得：=1.25，=1.01，=1，=189.8，=2.5，=0.87，未修缘=1,查表并减小5%，=1.03齿面接触疲劳应力=861.09MPa(3) 强度校核 ，满足齿面接触疲劳强度要求3.校核齿根弯曲疲劳强度(1) 齿根弯曲疲劳许用应力取=2，=1，=1，=1，=1，选择失效概率低于1/1000，=1.25，=320MPa许用应力 =512MPa(2) 齿根弯曲疲劳应力取=4.36，=4.36，=0.68强度校核 ，根据传动比确定从动轮直径:=350.1mm据表选取最接近的标准直径为=355mm4. 验算带速vV带传动带速为 =6.60m/s29200h(10年)轴的滚动轴承的设计计算与校核已知：大锥齿轮平均分度圆直径dm120mm,所受圆周力Ft1=3210N,径向力Fr1=198N,轴向力Fa1=594N,轴的转速n=133r/min,工作温度低于100C。小圆柱齿轮分度圆直径为d2=42.4mm,所受切向力Ft2=4635N,径向力Fr2=1702N，轴向力Fa2=615N。解：1. 查取7006C轴承的基本参数由手册得：Cr=19500N，e=0.38, Y=1.47;2. 计算派生轴向力1)计算滚动轴承的径向支反力Fr2, Fr1水平支反力Fr1HFt1Ft2Fr2H 得： 得：垂直支反力Fr1VFr2VFr1Fr2Fa2 得：590N 得：197N合成支反力 2)计算派生轴向力S1和S2=923N =799N3求轴承的轴向载荷Fa1和Fa2=1245N=799N轴承2为“压紧”轴承, 轴承1为“放松”轴承轴承1: =1121N 轴承2: =1444N4. 计算轴承的当量动载荷P=0.38 =0.38轴承1: =3308N轴承2: =3801N5. 计算轴承的寿命 工作温度低于1000C: ft=1=31005h29200h(10年)轴的滚动轴承的设计计算与校核已知：大圆柱齿轮分度圆直径d188mm,所受圆周力Ft=4635N,径向力Fr=1702N,轴向力Fa=615N,轴的转速n=30r/min,工作中有中等冲击,工作温度低于100C解：1.查取7012C轴承的基本参数由手册得：Cr=38200N，e=0.38,X=0.4,Y=1.47;2.计算派生轴向力1)计算滚动轴承的径向支反力Fr2, Fr1水平支反力FtFr2HFr1H 得：2196.44N 得：4433.56N垂直支反力Fr1VFrFr2VFadm/2 得：1043N 得：659N合成支反力2250N 2722N2)计算派生轴向力S1和S2=855N =1034N3求轴承的轴向载荷Fa1和Fa2=1649N=855N轴承1为“压紧”轴承, 轴承2为“放松”轴承轴承1: =1649N 轴承2: =1034N4. 计算轴承的当量动载荷P=0.38 =0.38轴承1: =3414N轴承2: =2722N5. 计算轴承的寿命 工作温度低于1000C: ft=1=718730h29200h(10年)(6) 键连接的设计计算轴带轮上的键：已知条件：轴传递的扭矩T=27.8Nm；轴的直径d=25mm; 键的长度=29mm; 键的高度=7mm.;材料:45钢; =150 MPa。根据普通平键的挤压强度条件：=21.9MPa轴大齿轮上的键：已知条件：轴传递的扭矩T=80.1Nm；轴的直径d=40mm; 键的长度=24mm; 键的高度=9mm.;材料:45钢; =150 MPa。根据普通平键的挤压强度条件：=87.35MPa轴大齿轮上的键：已知条件：键传递的扭矩T=297.3Nm；轴的直径d=70mm; 键的长度=36mm; 键的高度=12mm.;材料:45钢; =150 MPa。根据普通平键的挤压强度条件：=39.3MPa轴连接皮带轮的键：已知条件：键传递的扭矩T=278.2Nm；轴的直径d=40mm; 键的长度=40mm; 键的高度=9mm.;材料:45钢; =150 MPa。根据普通平键的挤压强度条件：=77.2MPa 体会通过这二十多天的课程设计，我深领会了，一个机械产品的设计过程与各种方法，虽然我们设计的机构并不复杂，但是所要考虑的方面仍然很多，不仅要注意其功能的实现，还要考虑其使用寿命和使用的安全度和操作简便与效率，可谓是需要全方位考虑的一项工作，需要综合运用学过的一切机械设计方面的知识和理论力学、材料力学、数学、工程材料等各方面的知识。课程设计期间我们不仅用手工绘制草图还要综合运用各种先进的绘图、计算软件，减少工作量和提高设计效率。从而我体会到，机械的设计是一项需要团队合作，分工明确，各个小组共享信息，集思广益的立体化工作。对于一个新的机械产品，首先必须舍得拿出时间从总体上综合考虑、分析，参考已有的、成熟的机构，尽可能地考虑到一切可能出现的技术细节，磨刀不误砍柴工，只有这样做了，才能在在接下