棘轮型手动压力机的设计

1、棘轮型手动压力机的设计1引言1.1课题研究的目的及意义机械设计是机械工业的基础技术。科研成果要转变成有竞争里的新产品，设计 起着关键性的作用。设计工作的质量和水平，直接关系到产品的质量、性能和技术经 济效益。工业兴旺的国家都十分重视机械设计工作，依靠先进的技术和数字化的电控 部件不断的研制出适应市场需求的机电产品，有力的促进全球经济的蓬勃开展。机械 工业的水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。人们之所以要广泛使用机器 是由于机器既能承当人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品的质 量，能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。手动压力机是机械压力机中具有代表性的一类加工设备，该类设

2、备结构坚固，提 高生产效率，且具有操作方便、动作灵活，经久耐用等特点。它广泛应用于家电业、 电子工业、电器端子、钟表工业、照相机、微型马达等制造及零部件装配，最适用小 零部件之压入、成型、装配、钾合、打印、冲孔、切断、弯曲、印花等工作要求。它 的用户几乎包罗了国民经济各部门，量大面宽。现在我国经济建设蓬勃开展，压力机 的使用从大型工厂到私人手工作坊，几乎在涉及到零件冷压工艺的地方都可以见到。 压力机种类繁多，型式多样，工作压力小到几十公斤，大到几吨。我国许多企业自“八五”以来，通过技术攻关、自行设计，以及从德国舒勒、 美国维尔森、日本小松等著名公司引进设计制造技术，或采取与国外厂商合作生产的

3、方式，将国内压力机的技术水平提升到了国际先进水平。目前国内生产的一些大型机 械压力机及其生产线已跨出国门，走向世界。小型手动压力机虽然刚度差，降低了模 具寿命和制件质量。但是它本钱低、操作方便，容易安装机械化装置。并且由于手动 压力机总体处于质量稳定、大批量廉价市售状态，由国情决定，其市场需求量仍将保 持在一个较高的水平。这次所设计的棘轮式手动压力机属于中小型压力机，其中主要以人力为主，通过 齿轮带动齿条运动，用棘轮实现自锁，用手轮回复齿条，其中主要设计了各个系统传 动的零部件，结构比拟简单，属于典型的手动压力机。为方便计算，取轴的最小直径为38mm。此齿轮轴的最小直是尺寸为44mm局部的直径

4、，如下列图所示:B-BB-BA-AA-A图2-2轴的零件图2. 3.3齿轮轴上零件的装备方式轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定着轴的基本形式。 选用的装配方案是：右端轴承、垫圈、轴承端盖依次从轴的右端向左端安装；左 端从右到左依次安装轴承、垫片、垫圈及轴承盖。这样就对各轴段的粗细做了初 步安排，根据设计要求选择下列图所示的装配方案。图2-3轴的装配图2. 3. 4齿轮轴的校核1、按轴所受扭矩来校核轴的强度：轴的扭转强度条件为：代入数值，计算得: Philadelphia:Adam hilger, 1991.青岛市机械系统翻译网译 青岛市机械工业局科技情报站，1985.2. 2.

5、 3齿轮的校核根据齿根弯曲强度由于齿面硬度很高，赤芯强度又很低的齿轮40Cr调质淬火，通常保证齿根弯曲 疲劳强度为主。效核弯曲强度：忖1、确定公式的各个计算数值1）根据参考文献3表10-7圆柱齿轮的齿宽系数线，选取齿宽系数因齿轮、齿条均为硬齿面，故宜选择稍小的齿宽系数，故取为=12）根据参考文献3图10-20 （d）渗碳淬火钢和外表硬化（火焰或感应淬火） 刚的弯曲疲劳强度极限，选取齿轮的弯曲疲劳强度极限查取 b” =580Mpa3）根据参考文献3图10-18弯曲疲劳寿命系数Kn，查取弯曲疲劳寿命系数查得弯曲疲劳寿命系数：KfK. 874)计算弯曲疲劳许用应力根据设计要求取弯曲疲劳平安系数S=l

6、. 4,根据计算式:b _ KFN。FE其中 Off =580Mpa,Kfn=0.87, S=L4代入上式得:=KFE = a87x580 =360. 43MPa1.45）计算载荷系数K。根据计算式：K = KAKvKFpKra根据参考文献3表10-2使用系数储，选取使用系数。查取使用系数K/1根据参考文献3表10-3齿间载荷分配系数K”。、KFa,选取齿间载荷分配 系数。查取齿间载荷分配系数KHa = KFa=l根据参考文献3图10-8动载系数Kv值，确定动载系数。查取动载系数K,=1.05根据参考文献3表10-4接触疲劳强度计算用齿向载荷分布系数KHp,确定接 触疲劳强度计算用齿向载荷分布

7、系数。用插值法查得6级精度、齿轮相对支承对称布置时，K班的值：K孙=1. 297考虑到齿轮为7级精度，取K郎=1.297根据计算式：b=%d其中9广1, d=48,代入上式得：b=l X48=48mnih= (2ha*+c*) m= (2 X 1+0. 25) X 3=6. 75根据 b/h=48/6. 75=7. 11, K砂二1. 297根据参考文献3图10T3查得：K/=L423计算载荷系数K根据计算式：K = K,KvKFpKFa其中Ka=1, Kh厂1.297, K=L 423,七小七小1得:K = KAKvKFpKFa X 1. 05X1. 423X 1=1. 49426）取齿形系

8、数根据参考文献3表10-5齿形系数及应力校正系数，确定齿形系数。查得齿形系数：域=2.917）取应力校正系数根据参考文献3表10-5齿形系数及应力校正系数，确定应力校正系数。查得应力校正系数：4，538）根据计算式代入数据：啜詈5啜詈59）齿轮传递的转矩（：二二50 X9.8X 950=4. 655 X 105N.mm2、设计计算：按照齿根弯曲强度进行设计计算根据计算式：312KT1 七儿 m 其中数据由上可知，代入数据：5mxO.012350.8x12 = 82所求得：m3. 757由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触 疲劳强度所决定的承载能力，只与齿轮直径有关

9、，因此可以根据由弯曲强度算得 的模数并就进圆整为标准值m=4o2. 2. 4齿轮的几何尺寸计算1、齿数：根据计算式：dm = z其中d=46, m=4,代入上式得：J 48z 二一二=12m 4Z取整数122、压力角压力角取国家标准(GB/T 13561988)：a =203、齿顶高ha：根据计算式：ha=ha*m其中m=4, ha*为齿顶高系数ha*=l,代入上式得:ha=ha*m=l X4=44、齿根高hf：根据计算式：hf=(ha*+c*)m其中m=4, c*为顶隙系数c*=0. 25,代入上式得：hf= (ha*+c*) m= (1+0. 25) X4=55、齿全高h：根据计算式：h=

10、ha+hf=(2ha*+c*)m其中m=4, ha*=l, c*=0.25代入上式得：h=ha+hf= (2ha*+c*)4+5=96、齿顶圆直径da：根据计算式：da=d+2ha=(z+2ha*)m其中z=12, m=4, ha*=l,代入上式得:da=d+2ha=(z+2ha*)m=(12+2X 1) X4=567、齿根圆直径df：根据计算式：df=d-2hf= (z-2ha*-2c*)m其中z=12, ha*=l, c*=0.25,代入上式得：df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(12-2X1-2X0. 25)=9. 58、齿厚s：根据计算式：s= m/2其中m=4,冗取3.

11、14,代入上式得：s=nm/2=3. 14X4/2=6. 289、齿槽宽e：根据计算式：e= m/2其中m=4,兀取3.14,代入上式得：e=nm/2=3. 14X4/2=6. 2810、计算齿轮宽度b：根据计算式：b=%d其中9广1及d=48计算得：b=l X48=48mm3齿轮轴的设计3.1齿轮轴材料的选择轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：.轴的强度、刚度及耐磨性要求；.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；.轴的材料来源和经济性等。此处选择的轴属于转轴。但是，在工作中该轴主要承受的是扭矩，弯矩相当的 小。在多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时需对轴进行强度计算,以防止

12、断裂或塑性变形。轴的材料主要是碳钢和合金钢。刚轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的那么直接 用圆钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或 化学热处理的方法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最 常用的是45钢。合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并 要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常 米用合金钢。考虑到该齿轮轴上的齿是在轴上加工出来的，根据参考文献3表15-1轴的常用材料及其主要力学性能，选取该齿轮轴的材 料。选取此齿轮轴的材料为40Cr,调质处理。3. 2确定齿轮轴的最小直径1、计算在齿轮上的力：齿轮上传递的扭矩为：7二片 4 =50 X9.8X 950=4. 655 X IO5 N. mm2、初步确定齿轮轴的最小直径：因为选取轴的材料为40Cr,调质处理。根