粉末压力成型机间歇转位工作台（八工位）课设设计

陕西科技大学课程设计说明书目 录 1.课程设计任务书-23 1.1课程设计的目的意义-2 1.2设计题目-2 1.3设计任务-2 1.3.1设计参数-2 1.3.2设计内容-3 1.3.3设计图纸任务-3 2. 设计内容-39 2.1确定工作台转位和静止时间-3 2.2槽轮机构的选定-34 2.3转臂转速的计算-4 2.4槽轮机构设计-5 2.5槽轮机构力学分析-59 2.5.1槽轮力矩计算及最大动载荷-56 2.5.2转臂轴力矩计算及电机选择-67 2.5.3拨销与转臂之间的最大反力计算 -7 2.5.4转臂轴及槽轮轴的校核-79 3. 参考文献-10 4.总结-111、课程设计任务书1.1、课程设计的目的及意义自动机械设计这门课程是机械专业的一门主要专业课程，学习完这门课程之后同学们在脑中应该对机械系统设计有一个总体的框架。为了加深对这门课程的更深入的理解及运用，充分发挥创造性思维和想象能力，灵活应用各种设计方法和技巧，以便设计出新颖、灵巧、高效的机械产品，培养学生对理论知识的综合应用能力和实践动手能力，安排课程设计这一教学实践环节。 通过课程设计进一步培养学生的设计能力、理论联系实际的能力，同时巩固复习前面学过的理论知识，为后续的毕业设计打下一定的理论基础。1.2、设计题目：粉末压力成型机间歇转位工作台的设计该机的工作原理：该压力成型机用于实现对粉末材料进行压力加工而达到成型的目的，并能实现自动出料以便于完成后续工作。粉末压力成型机如图1-1所示。 图1-11.3、设计任务1.3.1、设计参数（1）生产率 大于等于60 件/ 分钟；（2）产品的尺寸： LBH20010050mm（3）粉末材料密度： （4）冲压机构完成冲压所用的最大时间为0.75s。 （5）设定工作台的直径为1m，厚度为80mm，采用铸铁材料制造。（6） 采用槽轮机构实现工作台的间歇转位运动。槽轮轴立式安装，工作台通过一组轴承与机架相连，转臂轴与槽轮轴的中心距设定为140mm。1.3.2、设计内容（1）根据生产率及工艺要求，确定工作台的静止和转位时间； （2）选择并确定槽轮机构的结构型式，确定槽轮的槽数和转臂的拨销数；（3）计算满足工作要求的转臂转速；（4）对槽轮进行运动学分析（5）对槽轮进行受力分析。计算槽轮轴上的最大动载荷；计算转臂轴上需要的最大驱动力矩和平均功率，确定驱动电机的功率；求出拨销和转臂之间的最大反力，校核转臂轴直径和槽轮轴直径是否满足强度和刚度要求。1.3.3设计图纸任务（1）槽轮、转臂组件及增速齿轮的装配图（含箱体，工作台）。（2）转臂、拨销、拨销轴和槽轮的零件图2、设计内容2.1确定工作台静止和转位时间由设计任务书知：生产率大于等于60件/min，取生产率为60件/min给定工作台为4工位，从上料到卸料工作台转过3个工位。工作台转速 （2-1）工作循环时间 T= （2-2）槽轮的槽间角 （2-3)转臂转一周时间为T，角速度为常数时 (2-4)又T=1s，故可确定2.2槽轮机构的选定 槽轮机构主要由槽轮、装有圆销的转臂（拨盘）和机架组成。拨盘一般为主动件，作等速连续转动，带动槽轮作间歇转动。槽轮机构的基本结构形式可分为外接和内接两种，分别如图3-1和图3-2所示。 外槽轮机构中，当圆销未进入 从动轮的轮槽时，槽轮的内凹锁止弧和拨盘上的外凸锁止弧密合，槽轮被锁住。为避免槽轮在起动和停歇时发生刚性冲击，圆销开始进入和离开槽轮时，轮槽的中心线应和圆销中心A的运动圆周相切。即圆销转到图3-1所示位置时，拨盘上锁止弧的终止边到达中心连线位置，失去 图3-1 外槽轮机构 图3-2 内槽轮机构 锁止作用，槽轮被松开而开始转动。当圆销转到时，拨盘上锁止弧的起动边到达中心线 位置，槽轮被锁住。这样，主动拨盘连线转到就转换成槽轮的间歇转动。 内槽轮机构的结构原理和工作过程与外槽轮机构基本相同。但外槽轮与拨盘转向相反，内槽轮与拨盘转向相同。 槽轮机构常用于某些自动机械中，实现分度转位和间歇步进运动。其中外槽轮机构应用较为普遍。当需要主、从动件转向相同、槽轮停歇时间短、机构占用空间地位小和传动较平稳时，可采用内槽轮机构。 结合粉末压力成型机间歇转位工作台设计参数，选用外槽轮机构，题目要求采用八槽槽轮机构，拨销盘拨销数 (2-5) 选取m=1 2.3转臂转速的计算 2.1中 已求得最长停歇时间和槽数Z，因此可求得转臂的转速为： (2-6） 2.4槽轮机构设计 为圆销半径 ，C为中心距 主动转臂上的锁止弧所对的中心角r应与槽轮在静止时转臂转角相等。故r=，锁止弧半径，其中为拨销盘上圆销中心的轨迹半径，b为槽轮在槽口处的厚度槽轮实际外圆半径 （2-7） （2-8） 圆整取=54mm槽轮槽深 （2-9）一般取3-6mm拨盘的回转轴如果在槽轮的二侧面，则其轴颈 如果结构不允许上式成立，则只能采用悬臂式安装。槽轮轴直径 （2-10）按结构取圆销半径则 （2-11）圆整取=130mm，取圆销与槽轮底部之间的径向间隙=5mm （2-12） （2-13）锁止弧中心角 r=2（）= （2-14）查阅资料机械零件设计手册，选取槽轮在槽口处厚度为b=5mm （2-15） 查阅机械零件设计手册，选取槽轮厚度为20mm。 2.5槽轮机构力学分析 2.5.1、槽轮轴力矩计算及最大动载荷 槽轮轴上既有惯性力矩又有阻力矩，由于 阻力矩所占比例一般较小，故往往可忽略不计而仅考虑惯性力矩。则槽轮转臂轴上的扭矩为： （2-16）转位工作台及工件总质量= =15+439.82=454.82kg （2-17）则 （2-18） 槽轮轴上最大力矩 （2-19）查表2.4-14（机械零件设计手册）知：槽数为8时， （2-20）则 （2-21）槽轮轴上的最大动载荷F， 2.5.2、转臂轴力矩计算及电机选择拨盘轴上的最大力矩为 （2-23）查表2.4-14（机械零件设计手册）知：槽数为8时 （2-24）上式中，为槽轮机构的效率，槽轮装在滚动轴承上，取=0.95;装在滑动轴承上，取=0.8-0.9;槽轮与主轴头或工作台等组成一体，其支撑表直径大于槽轮外直径时，取=0.75由于此工作台的载荷不是很大，槽轮工作过程中比较平稳，为使结构简单，此处选择=0.75，则可根据上式求得拨销盘上最大力矩 （2-25）拨销盘上的平均力矩 （2-26）由于槽轮轴所受阻力较小，可忽略不计，故在此处可认为， (2-27)则查表2.4-14（机械零件设计手册）知：槽数为8时 (2-28)则拨销盘上的平均力矩 （2-29)拨盘轴处的平均功率 （2-30)查阅机械零件设计手册，确定电动机至拨盘间的效率为0.9，则估算电动机的功率 （2-31)查表12-1（机械设计课程设计手册第三版），选取Y系列电动机Y160M1-8，其同步转速为750r/min 2.5.3、拨销与转臂之间的最大反力计算分析槽轮与拨销实际运动关系知，当拨销处于槽轮径向槽最底部时，力臂最短，此时，拨销与转臂之间有最大的作用反力F， 力臂 （2-32)则 （2-33) 2.5.4、转臂轴与槽轮轴的校核转臂轴的直径校核分析整个转位工作台机构，可知转臂轴载荷周期性变化，受力较为集中，结构简单，考虑到转臂轴作为槽轮机构的主动轴，选择许用切应力较大的材料，查机械设计表15-3，选择45钢，初定转臂轴的直径=26mm，查阅机械设计，对于仅仅（或主要）承受扭矩的轴（传动轴），应按扭转强度条件计算。轴的扭转强度条件为 （2-34）式中：扭转切应力，MPa； T 轴所受的扭矩，； 轴的抗扭截面系数，； n轴的转速，； P轴传递的功率，kW； D计算截面处轴的直径，mm； 许用扭转切应力，Mpa，见表15-3。 对转臂轴进行强度校核，则 （2-35） 显然，轴符合强度条件。 由于该轴主要承受扭矩，故只需进行扭转刚度校核。轴的扭转变形 用每米长的扭转角来表示。圆轴扭转角单位为（）/m的计算公式为： （2-36） 式中：T轴所受的扭矩，； G轴的材料的剪切弹性模量，对于钢材， ； 轴截面的极惯性矩，对于圆轴，； 轴的扭转刚度条件为 式中，为轴每米长的允许扭转角，与轴的使用场合有关。对于 一般传动轴，可取；对于精密传动轴，可取； 对于精度要求不高的轴，可大于。 转臂轴的扭转变形 （2-37） 可见转臂轴的刚度满足要求。 槽轮轴的直径校核 槽轮轴的受力也较简单，主要是带动工作台的正常工作，为间歇 转动，选用45钢作为槽轮轴的原材料，初定槽轮轴为56mm。 则对槽轮轴进行强度校核，其扭转切应力 （2-38） 可知，则槽轮轴强度满足要求。 槽轮轴的扭转变形 （2-39） 显然槽轮轴的扭转变形也满足条件。 3、 参 考 文 献【1】殷鸿梁 朱邦贤.间歇运动机构设计.上海科学技术出版社.1996.04【2】邹慧君 殷鸿梁.间歇运动机构设计与应用创新.机械工业出版社.2008.09【3】尚久浩 张淳 李思益.自动机械设计（第二版）.中国轻工业出版社.2010.08【4】濮良贵 纪名刚.机械设计（第八版）.高等教育出版社.2006.05【5】杨黎明 黄凯 李恩至 陈仕贤.机械零件设计手册（修订版）. 国防工业出版社 1993.084、 总 结 通过本次课程设计让我们更深刻和细致的理解了间歇转位机构，同时能够理论联系实际，更好的消化和吸收并印证上课老师所讲的知识！这次课程设计也使得我们专业课程的知识得到综合应用，使我们迈向社会和从事职业工作前一个必不可少的环节，通过本次课程设计我深深的体会到一句话“千里之行始于足下”的真正含义，我现在认真的进行课程设计，学会脚踏实地的迈开第一步，就是为明天能稳健的在社会中奔跑打下坚实的基础。 这次课程设计中遇到很多的难点和问题，刚开始看了题目以后感觉大脑没有一点的概念，就找同学找讨论，到图书馆查资料看书本等等，终于理解了我们本次的设计就是电机减速机构拨盘槽轮一对齿轮工作台，我们的重点就是设计间歇机构也就是槽轮机构的设计，这下大脑中就有了个题纲和思路。 在本次设计中虽然我们三个人不是同一个班级平时也不是很熟，但是为了能圆满的完成这次课程设计，我们不管