自动送料机传动机构设计自动送料机传动机构设计 前 言 冲压是金属塑性成形加工的基本方法之一，它大多数都用在加工板料零件，所以也称为板料成形。冲压既能制造尺寸很小的仪表零件，又能制造诸如汽车大梁、压力 容器封头一类的大型零件;既能够制造一般尺寸公差等级和形状的零件，又能够制造精密 (公差在微米级)和复杂形状的零件。冲压具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、操作简单、便于实现机械化与自动化等一系列优点，因此在汽车、机械、家用电器、电机、仪表、航空航天、兵器等生产和发展具有十分重要的意义.。 第一章 1.1.1 冲压在机械制造中的地...

  自动送料机传动机构设计 前 言 冲压是金属塑性成形加工的基本方法之一，它主要用于加工板料零件，所以也称为板料成形。冲压既能够制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造诸如汽车大梁、压力 容器封头一类的大型零件;既能够制造一般尺寸公差等级和形状的零件，又能够制造精密 (公差在微米级)和复杂形状的零件。冲压具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、操作简单、便于实现机械化与自动化等一系列优点，因此在汽车、机械、家用电器、电机、仪表、航空航天、兵器等生产和发展具有十分重要的意义.。 第一章 1.1.1 冲压在机械制造中的地位及特点 冲压既能够制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造诸如汽车大梁、能承受压力的容器封头一类的大型零件;既能制造一般尺寸公差等级和形状的零件，又能制造精密 (公差在微米级)和复杂形状的零件。占全世界钢产60%,70%以上的板材、管材及其他型材，其中大部分经过冲压制成成品。冲压在汽车、机械、家用电器、电机、仪表、航空航天、兵器等制造中，具有十分重要的地位。 冲压件重量轻、厚度薄、刚度好。它的尺寸公差是由模具保证的，所以质量稳定，一般不需再经机械切削即可使用。冷冲压件的金属组织与力学性能优于原始坯料，表面光滑美观。冷冲压件的公差等级和表面状态优于热冲压件。大批量的中、小型零件冲压生产一般是采用复合模或多工位 的连续模。以现代高速多工位压力机为中心，配置带料开卷、矫正、成品收集、输送以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成生产率极高的全自动冲压生产线。采用新型模具材料和各种表面处理技术，改进模具结构，可得到高精度、高寿命的冲压模具，从而提高冲压件的质量和降低冲压件的制造成本。 冲压生产的工艺和设备正在不断发展， 除传统的使用压力机和钢制模具制造冲压件外，液压成形以及旋压成形、超塑成形、爆炸成形、电水成形、电磁成形等各种特种冲压成形工艺亦迅速发展，把冲压的技术水平提高到了一个新的高度。特种冲压成形工艺尤其适合多品种的批量零件的生产。对于普通冲压工艺，可采用简易模具、低熔点合金模具、成组模具和冲压柔性制造系统等，组织多品种的中小批量零件的冲压加工。 总之，冲压模具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、简单易操作、便于实现机械化与自动化等一系列优点。采用冲压与焊接、胶接等复合工艺，使零件结构更趋合理，加工更为方便，可以用较简单的工艺制造出更复杂的结构件。 1.1.2 现代冲压加工发展趋势 制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被各种复合材料或高分子材料替代。 在模具设计与制造中，开发并应用CAD/CAM系统，发展高、新制造技术和模具装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。 推广应用数控冲压等设备，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。 某些传统的冲压加工方法将被液压成形、旋压成形、爆炸成形等新颖的技 术所取代，产品的冲压加工趋于更合理、更经济 冲模的核心部分是工作零件，即凸模和凹模。其形状和尺寸是由冲压工序的性质决定的。冲裁冲孔落料模的凸、凹模之间间隙很小，并做成锋利的刃口，以便形成强大的剪切力进行剪切，使坯件与板料分离 。 在现代化的机加工过程中， 消耗于送料的时间损失是组成零件单件加工时间的一部分，它属于辅助时间。要想提高生产率，减少生产中的辅助时间将是非常重要的一个环节。而要想减少辅助时间，就必须提高生产的自动化程度。自动送料机构就是为实现生产中送料工序自动化而设计的一种专用机构。 自动送料机构可将冲压料或冲压件经过定向机构，实现定向排列，然后顺序地送到机床或工作地点。这在自动化成批大量的生产中显然是实用的，不但可把操作人员从重复而繁重的劳动中解脱出来，而且对保证安全生产也是一种行之有效的方法。目前，国内拥有大量的冲压机床，如果能把它们改造成半自动或自动机床，将会充分发挥机床的潜在力量，这是一个具有重大意义的事情，而在机床上安装自动送料机构，这将大大提高冲压的生产效率，实现冲压的完全自动化。 1.2 参考文献综述 冲压工艺大致可分为分离工序和成形工序 (又分弯曲、拉深、成形)两大类。分离工序是在冲压过程中使冲压件与坯料沿一定的轮廓线相互分离， 同时冲压件分离断面的质量也要满足一定的要求; 成形工序是使冲压坯料在不破坏的条件下发生塑性变形，并转化成所要求的成品形状，同时也应满足尺寸公差等方面的要求。 按照冲压时的温度情况有冷冲压和热冲压两种方式。 这取决于材料的强度、 塑性、厚度、 变形程度以及设备能力等， 同时应考虑材料的原始热处理状态和 最终使用条件。 1.冷冲压 金属在常温下的加工，一般适用于厚度小于4mm的坯料。优点为不需加热、无氧化皮，表面质量好，操作方便，费用较低。缺点是有加工硬化现象，严重时使金属失去进一步变形能力。冷冲压要求坯料的厚度均匀且波动范围小，表面光洁、无斑、无划伤等。 2.热冲压 将金属加热到一定的温度范围的冲压加工方法。优点为可消除内应力，避免加工硬化，增加材料的塑性，降低变形抗力，减少设备的动力消耗。 随着现代工业的发展，现代冲压加工的发展趋势有以下五点: (1)深入研究冲压变形的基本规律、各种冲压工艺的变形理论、失稳理论与极限变形程度等;应用有限元、边界元等技术，对冲压过程进行数字模拟分析，以预测某一工艺过程中坯料对冲压的适应性及可能出现的质量问

  ，使塑性变形理论逐步起到对生产过程的直接指导作用。 (2)制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑料夹层钢板和其他复合材料或高分子材料替代。随着材料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形性能，持续不断的发展和改善冲压成形技术。 (3)在模具设计与制造中，开发并应用计算机辅助设计和制造系统 (CAD/CAM)，发展高精度、高寿命模具和简易模具 (软模、低熔点金模具等)制造技术以及通用组合模具、成组模具、快速换模装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。 (4)推广应用数控冲压设备、冲压柔性加工系统(FMS)、多工位高速自动冲压机以及智能机器人送料取件，进行机械化与自动化的流水线)精冲与半精冲、液压成形、旋压成形、爆炸成形、电水成形、电磁成形、超塑成形等技术得到不断发展和应用，某些传统的冲压加工方法将被它们所取代，产品的冲压加工趋于更合理、更经济。 随着近代工业的发展， 以冲模为中心的电子计算机控制全自动冲压加工系统的研制十分必要。现在已经出现了全自动冲压加工生产线、冲压加工中心、全自动落料冲床、自己备有薄板上料和卸料的电子计算机数控转塔式冲床以及其他自动冲压系统。这种系统必须配备相应的高质量、高效率的冲模。 自动模中的送料、 出件等装置主要由模具本身的运动部分来驱动 (一般是 上模)。还可以由压力机的曲轴或滑块来驱动，也可以由单独的驱动装置 (如机械、液压、气压等)来驱动。 自动模的送料、 卸件、 出件的动作最大特点是周期性间歇地与冲压工艺协调进行。实现周期性动作的机构有棘轮机构、槽轮机构、凸轮机构、定向离合器、平面连杆机构等。 自动模的自动化装置就是自动模的驱动装置通过周期性动作机构使自动化装置的工作零件产生周期性工作，这就 是自动送料机构。 本次毕业设计主要完成冲床自动送料机构(传动装置)的设计。 第二章 自动送料机构总体方案设计 自动送料装置按送进材料的形式分为送料装置与上件装置两类。 本设计属于送料装置(传动系统)。常见送料机构形式有以下五种: ? 钩式送料机构; ? 凸轮钳式送料机构; ? 杠杆送料机构; ? 夹持送料机构; ? 辊轴送料机构。 由于本设计所用的毛坯件厚度比较薄(0~2.00mm)， 不在前三种送料方案所适用的材料厚度范围内，第四种和第五种方案适用。将第四种与第五种方案进行比较，发现前者需要采用斜楔带动加料爪和滑板运动，在送料过程中振动会比较大，从而影响到送料精度;而后者是使用辊轴送料，过程更为平稳，因而，送料精度也较有保障。综合考虑各种因素以后，决定采用双辊送料机构，如图 1-偏心轮 2-上模 3-下模 4-万向联结节 5-曲柄摇杆机构 6-上辊 7-离合器 8-支撑 9-下辊 辊轴式送料机构的驱动方式采用压力机曲轴驱动。传动机构采用曲柄摇杆机构。 送进步距的大小按下式计算: s??d1 360 当步距S一定时，可以协调主动辊直径d1和转角α，以满足送进步距的需 要。 曲柄摇杆机构与辊轴的连接采用定向离合器。根据材料的送进速度要求，选用合适的定向离合器。 辊轴的直径与送进速度和S转角α有关，主动辊的直径为 d1?360s?? 从动辊的设计可以放松一些，不过上、下辊应有相同的圆周速度。主、从辊之间的传动一般采用一对齿轮。所以要求 d1 d2?Z1Z2 抬辊装置的作用有两种: 一种是在开始装料时临时抬辊， 使上、 下辊间有一间隙，以便材料通过;另一种抬辊动作是在每次送进结束后，冲压工作前，使材料处于自由状态，以便导正。第一种抬辊动作采用手动，设计一个手柄;第二种抬辊动作采用杠杆式抬辊装置，通过螺杆推动杠杆而实现抬辊。 工作过程如下:在送料之前，要先用手柄抬起4，以便在上下辊轴之间形成空隙，将薄板料从间隙穿过，然后按下手柄压紧入料。当2回程时，通过5中的摇杆带动9顺时针旋转，从而带动8 (主动辊)和4 (从动辊)同时旋转完成送料工作。当2下行时，因为9的缘故，辊轴停止不动，接着就是完成冲压的工序了。当1再次回程，又重复上述动作，照此循环动作，达到间歇送料的目的。 第三章 自动送料机构(传动系统)的设计 3.1辊轴送料机构的原理、结构及工作过程 辊轴送料机构的原理、结构、工作过程在前面已有简述，下面进行更为详细的阐述。 辊轴自动送料装置是通过一对辊轴定向间歇转动而进行间歇送料的。 按辊轴安装的方式有立辊和卧辊，其中，卧辊使用较多，它分为单边和双边两种。本设计采用单边卧辊式辊轴自动送料装置。 送料机构的运动极限位置与一般位置的图解大致如图所示 : 图 送进步距与辊轴直径及其转角的关系 辊轴送料装置与其他送料装置一样，必须保证冲压工作与送料动作有节奏的配 合。当冲压工作行程开始时，送料装置应已完成送料工作，料停在冲压区等待冲压。冲压工作完成后，上模回到一定高度，即上、下模工作零件脱离时才能送料。冲压与送料过程时间上的配合关系可由工作周期图来表示，如图所示。 送料周期图 由图看出，抬辊的开始点和结束点对称于滑块的下止点，而抬辊的开始点稍大于压力机的公称压力角，但不宜过早抬辊，以免引起板料位移而产生废品。 需要说明的是，自动送料机构与压力机之间所用的曲柄摇杆机构，杆的长度均为可调，另外曲柄联接处有偏心调剂盘可调偏心距。杆的联接处 用万向联轴节联接。 3.2 结构特性 一、辊子 辊子是辊轴送料机构的主要工作零件。在送料过程中，辊子直接与坯料接触，其表面应具有较高的耐磨性和良好的几何形状及尺寸精度。 本设计的主动辊为下辊， 其直径d1?360s0?? ?360?500 ??900=64mm S - -送料进距( mm ) α - -下辊转角，即摇杆摆角，一般 a 100 0。 从动辊直径 d2 暂选中心距 a=64mm, ?d2 ?i??(a?d2 d1d12n2n)?2?(64?z2z16464642)?2?64mm ????1 n1- -下辊转速 ( r/min ); n2- -上辊转速 ( r/min ); Z1- -下辊传动齿轮齿数; Z2- -上辊传动齿轮齿数。 辊子长度一般取 L= B+(10~20)=200+20=220mm,取L=220mm。 由于辊子半径较大， 故采用空心的结构形式， 上辊采用与齿轮结合在一起的方式，如图 下辊与齿轮分开设计，如图 辊子是通过材料与辊子之间的摩擦力进行送料的，因此辊子间的压紧力不能太 小。 而辊子的摩擦力主要是用来克服材料送进时与其他承料部件间的摩擦力和提供加速度的。如下式: F = f + ma 经过实际计算，F应为224N。由 F = fp ，查表得 f=0.15。所以P=1500N，方向指向辊子中心。 二、压紧装置 辊式送料借助于辊子和坯料之间的摩擦力实现， 为了防止在送料过程中辊子与坯料之间产生相对滑动，影响送料精度，应设置压紧装置对辊轴施加适当的压力，以产生必要的摩擦力。 可采用的压紧装置有螺旋弹簧式、板簧式、和弹簧杠杆式，本设计采用板簧式压紧装置，原理如图所示。 板簧式压紧装置原理图 本送料装置中的压紧装置采用两个弹簧间接压紧的形式， 且弹簧所提供的压紧力可根据实际情况调节弹簧上面的螺母，从而达到调节弹簧压紧力的效果。 三、抬辊装置 抬辊装置的作用是将上辊向上稍稍抬起，使坯料松开。送料装置在使用过程中需要两种抬辊动作:一种是开始装料时临时抬辊，使上、下辊间有一间隙，以便材料通过;第二种抬辊动作是在每次送进结束后，冲压工作前，使材料处于自由状态，以便导正。参考有关资料，常见的抬辊装置有五种:撞杆式、气动式、偏心式、斜楔式和凸轮式。本设计实现第一种 抬辊动作采用手动，在抬辊机构上加一个手柄，达到抬辊的目的;对第二种抬辊动作采用撞杆式抬辊装置实现，撞杆后利用杠杆原理使上辊抬高。原理如图所示。 另外，为了实现第一种抬辊动作，送料机构中特别加了一个手柄，使它与撞杆式抬辊装置连在一起，利用杠杆原理实现抬辊。手柄如图: 四、驱动机构 本设计采用的驱动方式为压力机曲轴驱动，驱动机构用曲柄摇杆传动。其他常用的驱动机构有拉杆杠杆传动、斜楔传动、齿轮齿条传动、螺旋齿轮传动、链条传动及气动液压传动。 根据压力机尺寸，暂取曲柄摇杆机构的长度尺 寸如下: 曲柄 l1= 100mm 连杆 l2 = 1500mm 摇杆 l3 = 150mm 计算得，曲柄转动中心 与下辊中心距 l4 = 1615mm ? l12?l4?l2?l3222 ?该机构满足传动条件。 五、送料进距调节装置 前面已经提到过，自动送料机构与压力机之间所用的曲柄摇杆机构，杆的长度均为可调，另外曲柄联接处有偏心调剂盘可调偏心距。偏心距e与辊子转角α的关系如下: e? 其中P?l4,R?l3,l?l1?l2 六、间歇运动机构 辊式送料机构由压力机的曲轴驱动，间歇运动机构设在二者之间，起作用是将曲轴的连续转动转化为送料辊的间歇转动。本设计采用超越离合器来实现间歇运动，与下辊即主动辊联接。其它常用的间歇运动机构有棘轮机构和蜗杆凸轮机构等。 七、其它 轴承、紧固零件等其他零件，均按

  件，详见装配图。 本设计的送料机构中设计了一个托物架，以便支撑毛胚材料。 需要说明的是，因为本设计所选用的压力计滑块行程次数为45次/min,为低速冲压，所以不采用制动装置。但是在高速送料的情况下，由于辊子、材料、传动系统的惯性，会使材料在送料行程终点处的定位精度受到很大影响，故应在辊轴端部装设制动器。制动器的结构形式以闸瓦式应用较为普遍，其结构简单，容易加工装配。缺点是长期处于制动状态，摩擦损失较大。常用的摩擦材料有石棉或铸铁。其他的制动器有带式和气动式。 另外，本送料机构上还加了一个拖物架，起支撑材料的作用便于辊轴自动送料,其结构如下图: 3.4 离合器的选用 自动送料装置中使用的定向离合器有普通定向离合器和异形滚子定向离合器。普通定向离合器的基本结构及工作原理是，当外轮向一个方向转动时，由于 摩擦力的作用使滚柱楔紧，从而驱动星轮一起转动，而星轮转动带动送料装置的工作零件转动。当外轮反向转动时，带动滚柱克服弹簧力而滚 到楔形空间的宽敞处，离合器处于分离状态，星轮停止不动。外轮的反复转动是由摇杆来带动的。 异形滚子定向离合器在其内、外轮之间的圆环内装有数量较多的异形滚子，而且滚子的方向是一致的。由于滚子的a-a方向尺寸大于b-b方向尺寸，因而当外轮反时钟转动时，滚子的a-a方向与内、外轮接触，此时起偶合作用，带动内轮一起转动;当外轮顺时钟转动时，则不起偶合作用，内轮不动。这种离合器由于滚子多，滚子圆弧半径较大，所以与内、外轮的接触应力小，磨损小，寿命长。当传递同样的扭转时，径向尺寸比普通定向离合器小。由于体积小，运动惯性小，送进步距精度高。 本设计选用滚柱式内星轮无拨爪单向超越离合器，以下简称为超越离合器。 超越离合器常用于驱动辊轴送料机构的辊轴，是之产生间歇转动，以达到按一定规律自动送料的目的。一般，它允许的压力机滑块行程数小于200次/min，送料速度小于30m/min。本设计选用的压力机滑块行程数为45次/min,送料速度 v=45×64=2.88m/min，满足要求。 查手册，选用D=100mm的超越离合器，滚柱数z=3，许用转T=70Nm，允许总接合次数为5×106 ，允许最高接合次数为80次 /min，极限转速为1000r/min ， 接合式的最大空转角度为10 离合器结构如图: 3.4齿轮的设计及校核 本设计中的自动送料机构中有一对齿轮传动，起上、下辊之间传动的作用。由于上、下辊之间仅仅只有一对齿轮直接传动，材料的厚度变化会引起齿隙的增大。这就会影响送进步距精度。但本设计所用的材料厚度较 薄，其所引起的误差较小，故仍采用一对齿轮直接传动。因传动尺寸无严 格限制，批量较小，故小齿轮用40Cr，调质处理，硬度241HB~286HB，平 均取为260HB，大齿轮用45刚调质处理，硬度229HB~286HB，平均取为 240HB。具体计算步骤如下: 齿面接触疲劳强度计算 1. 初步设计 转矩T1 由之前数据可知转矩 T1=33200Nmm 模数m 取模数m=2 m=2mm 齿数z 取齿数z1=32;z2=32 z1=32;z2=32 分度圆直径d d1=mz1=2×32=64 d1=64mm d2=mz2=2×32=64 d2=64mm 中心距a a?m(z1?z2) 2?2?(32?32) 2?64mm a=64 齿宽b 取齿宽系数ψd=1 b1=ψdd1=64mm b2=ψdd2=64mm 转速n1 n1=45r/min 接触疲劳极限?Hlim 由《机械设计》查得 ?Hlim1 2. 校核计算 圆周速度v v??710Mpa ?Hlim2?580Mpa ?d1n1 60?1000???64?45 60?1000?0.15m/s 精度等级 由《机械设计》查得 选用8级精度 使用 数KA 由《机械设计》查得 KA=1.75 动载系数KV 由《机械设计》查得 KV=1.1 齿轮载荷分配系数Khα 由《机械设计》查，先算: Ft ?2T1d1?2?3320064?1038N KAFt b?1.75?1038 64 1 Z1?28.38N/mm,100N/mm1Z2 ???[1.88?3.2(?)] Z??1.88?3.2?(132?132)?1.68??11 0.882?0.88 由此得KH??Z2 ???1.29 齿向载荷分布系数KHβ 由《机械设计》查得 KH??A?B(bd1)?C?102?3d1 ?1.17?0.16?( KH? 载荷系数K K?1.376464)?0.61?102?3?64 ?KAKVKH?KH? ?1.75?1.1?1.29?1.37 K?3.40 弹性系数ZE 由《机械设计》查得 ZE?18节圆区域系数ZH 由《机械设计》查得 ZH?2.5 接触最小安全系数SHmin 由《机械设计》查得 SHmin?1.1 工作时间tH 一年取300个工作日，设计工作寿命 为十年，每天工作八小时。 tH?10?300?8?24000h 应力循 环次数NL 由《机械设计》查得 NL1?60?n1tH =60?1?45?24000 NL1 NL2?6.48?107 7?NL1i?6.48?10 接触寿命系数ZN 由《机械设计 》查得 ZN1?1.15 ZN2?1.16 许用接触应力[σH] [?H1]??Hlim1ZN1SH?710?1.151.1 580?1.16 1.1MPa?742MPa [?H2]??Hlim2ZN2SH?MPa?612MPa 校验 ?H?ZHZEZ? ?189?0.88?2.5? Pa ?H ?546MPa,[? H2 ] 齿根弯曲疲劳强度校核 重合度系数Yε Y? Y?0.25? 0.75 ?? ?0.25? 0.751.68 ?0.70 ?0.7 齿间载荷分配系数KFα 齿向载荷分布系数KFβ 由《机械设计 》查得 载荷系数K 齿形系数YFα 应力修正系YSα 弯曲疲 劳极限 弯曲最小安全系数SFmin 弯曲寿命系数YN 尺寸系数YX 许用弯曲应力[σF] ? K1F?? Y? 1? 0.7 KF??1.43 b4d ? 664 ?1 KF??1.3 K?KAKVKF?KF??1.75?1.1?1.43?1.3 K?3.5 8 YF?1?YF?2?1.9 YS?1 ?YS?2?1.66 取?Flim1 ?600MPa ?Flim2 ?450MPa 由《机械设计 》查得 取SFmin ?2 由《机械设计 》查得 取YN1 ?YN2?1 由《机械设计 》查得 取YX1?YX2?1 [?2? Flim1 YN1YX1 F1]? S? 2?600?1?1 ?600MPa Fmin 2[?2? Flim2 YN2YX2 2?450?1?1 F2]? S?1 ?450MPa Fmin 校核齿根弯曲疲劳强度 ?F 2KT1YF?1YS?1Y? bmz1YF?2YS?2 F1 2 ? 2KT1YF?YS?Y? bmz1 2 ?[?F] ?F1 ?? 2?33200?1.9?1.66?3.58?0.7 64?2?321.9?1.661.9?1.66 2 ?64.07MPa ?F2 ?F1 ?? YF?1YS?1 ?64.07??64.07MPa ?[?F1] ? F2 ?[? F2 ] 抗弯曲强度足够，传动无过载。 设计的齿轮如图: 3.5轴的设计及校核 送料机构中一共使用了3根轴，其中有两根轴是主要的轴，分别是上、下辊轴。在这两根轴中，其中下辊轴上的零件较多，结构较复杂，故需要进行严格的校核。上轴结构简单，只起固定辊轴，提供转动中心的作用，故不作校核。现对下辊轴进行校核计算，如下: 轴的材料无特殊要求，故选用45钢调质，?b 轴的计算步骤如下: 设计轴的结构如下: ?650MPa ，?s ?360MPa 。 轴受力图: 转矩T 由之前的计算可知 T1=33200N?mm 圆周力Ft Ft ?2T1d1 ? 2?33200 64 ?1037.5N 径向力Fr Fr ? Fttan?ncos? ? 1037.5?tan20 cos0 ?378N 轴向力Fɑ Fɑ?Fttan??1037.5?0?0 危险截面A-A处的受力及弯矩计算 水平面支反力 垂直面支反力 ?Fr?116?Fa? FNV1? 2?116Fr?116?Fa? FNV2? 2?116 d ?1037.5?116?519N 2?116d ??1037.5?116??519N 2?116 FNH1?FNH2? 12 Ft?519N 水平面上弯矩 垂直面上截面左侧弯矩 MV1 ?FNV1?67??519?67??60204N?mmM H ?FN 1H ?116?519?11?6 60N?2m04m 垂直面上截面右侧弯矩 MV2总弯矩 M1 M2 ?? ?FNV2?67?519?67?60204N?mm ?? ?85141N?mm?85141N?mm 轴最小直径 由《机械设计》查得 A0=112 dmin?A?11?17mm 按弯矩合成应力校核轴的强度 取α=0.6，轴的计算应力 ?a? W ? ?13.7MPa 由《机械设计》查得:[σ-1]=60MPa，?a按安全系数校核 弯曲应力 幅:?a扭转应力幅:?a ?M1WTWT ?[??1]，故安全 ? 851410.1?40T0.2?d 33 ?13.3MPa332000.2?40 3 ????2.59MPa 弯曲平均应力:?m扭转平均应力:?m ?0 ?0.2 ??a?2.59MPa 材料的等效系数 由《机械设计》查得:??剖面应力集中系数 由 《机械设计》查得:K? ，?? ?0.1。 ?1.825,K??1.625 ?0.88 。 ，?? ?0.81， 绝对尺寸系数及表面上的质量系数 由《机械设计》查得?? ??0.938 。 计算安全系数 轴的材料为45刚，调质处理，由《机械设计》查得?B ??1?155MPa。 ?640MPa ??1 ， ?275MPa ， S?? ??1 K? ? 275 1.8250.88?0.938 ?13.3?0.2?0 ?9.35 ??? ?a????m S? ? ??1 K? ? 155 1.6250.81?0.938 ?2.59?0.1?2.59 ?26.73 ??? ?a????m Sa ? SS? ?8.83?[S]?1.3~1.5 经校核，该剖面的疲劳强度足够，轴无严重过载，危险截面达到要求，故下辊轴合格。 3.6 轴承的设计和校核 本设计中的送料装置中一共使用两对轴承， 其中上辊轴使用的轴承所承受的轴承应力比较小，故不做校核，现对下滚轴的轴承进行校核。 由力矩平衡条件得 Frl?Fa Frv1? 2lFrl?Fa Frv2? 2l d ?378?116?0?189N 2?116d ?378?116?0?189N 2?116 Fr1?? ?268N Fa1?Fa?0 轴承1的径向载荷Fr1=268N,轴向载荷Fa1=0，轴承转速n1=45r/min FaC0r ? 05850 ?0 由《机械设计》查得e=0.19 Fa1Fr1 ? 0268 ?0?e 由《机械设计》查得 X=1,Y=0 由《机械设计》查得:冲击载荷系数当量动载荷P P轴承预期使用寿命 tH ?fp(XFr?YFa)?3.0?(1?268?0)?804N?24000h 10 6 fp?3.0 ) ? 寿命计算 L10h ? 60n ( Crp 由《机械设计》查得寿命指数ε=3 L10h ? 10 6 60?45 ( 10000804 )?712636 3 寿命高于24000h，故满足寿命要求。 额定动载荷 C??由于C?? Cr，所以轴承 ?804? ?3229N 1选用6005型深沟球轴承满足寿命及强度要求。 轴承2的校核 由力矩平衡条件得 Frl?Fa Frv1? 2lFrl?Fa Frv2?Fr2? d ?378?116?0?189N 2?116d ?378?116?0?189N 2? 116 2l ?268N Fa2?Fa?0 轴承2的径向载荷Fr2=268N,轴向载荷Fa2=0，轴承转速n1=45r/min FaC0r ? 05850 ?0 e=0.19 Fa2Fr2 ? 0268 ?0?e X=1,Y=0 冲击载荷系数fp?3.0 当量动载荷P P 轴承预期使用寿命 tH?fp(XFr?YFa)?3.0?(1?268?0)?804N?24000h 106 )?寿命计算 L10h?60n(Cr p 由《机械设计》查得寿命指数ε=3 L10h?10660?45(10000 804)?7126363 寿命高于24000h，故满足寿命要求。 额定动载荷 C?? 由于C??Cr，所以轴承?804??3229N 2选用6005型深沟球轴承满足寿命及强度要求。 所以，轴承1与2全部满足轴承寿命及强度要求。 3.7 键的设计和校核 本送料机构中使用了4个平键联结和1个斜键，其中斜键起连接撞柄的作用，可以不做校核。 现对其他5个平键进行校核。 其中三个平键是齿轮与轴的连接键，二个是轴和辊子的连接键。 因为上滚轴和上辊轮之间连接键与下滚轴与下辊轮之间的键相同且下辊轮为主动轮，故只需对下辊轴与下辊轮之间的连接键进行校核 选择键的类型: A型普通平键 确定键的尺寸 根据轴的尺寸，由《机械设计》查得键的截面尺寸为:键宽b=12mm，键高h=8mm，由辊轮宽度(220mm)并参考键的长度系列，取键长L′ =200mm。 验算挤压强度 键的工作长度l 转矩T?L?b?(200?12)mm?188mm3 ?9.55?10 ?hPn??332N?mm8 2mm?4mm 挤压面高度k2查表得许用挤压应力[?p]?60MPa ?p?2T?10kld3?2?332?103 4?40?188?22.07MPa?60MPa 其余三个为齿轮与轴之间的连接键，因为三个齿轮尺寸相同且轴也相同，故只需校核其中一个 选择键的类型: A型普通平键 确定键的尺寸 根据齿轮与轴的尺寸，由《机械设计》查得键的截面尺寸为:键宽b=10mm，键高h=8mm，由齿轮宽度(50mm)并参考键的长度系列，取键长L′=45mm。 验算挤压强度 键的工作长度l 转矩T?L?b?(45?10)mm?35mm ?332N?mm 8 2mm?4mm挤压面高度k?h 2? 查表得许用挤压应力[?P]?120MPa ??2T?10 kld3p?2?332?104?35?343?118.03MPa?120MPa 故键的挤压强度足够，设计的键满足要求。 因此，键的设计满足挤压要求。 第四章 润滑与密封 4.1 润滑 本设计中的齿轮采用脂润滑，每隔10个工作日手工加一次脂，从而经常保持齿面的清洁。润滑脂采用钙基润滑脂中的2号，它具有抗水性好等优点，环境适用性强。 轴承润滑采用黄油润滑，每隔8个工作日用手工机枪加一次油，保持轴承良好的工作特性。 4.2 密封 本设计中的密封主要是轴承的密封，主要使用毡圈密封的形式密封，防止灰尘进入轴承内部，使轴承保持清洁。 毡圈密封因其结构相对比较简单、价格便宜而广泛使用在轴承密封领域内，其密封效果是靠矩形毡圈安装于梯形槽所产生的径向压力来实现的。 4.3 安全 在使用模具时，应保证人身安全问题。应注意以下几点: (1) 尽可能的避免操作者的手部或身体的别的部位伸入模具的危险区。 (2) 设计时应明确指示该模具的危险部位，并解决好保护措施。 (3) 保证模具的零件及附件不因设计原因而损坏。 其主要的零件应有必要的强度和刚度，防止在使用时断裂和变形。 (4) 防止操作者的手部伸触到模具的可动部位，以免受到夹击和弹伤。 (5) 不应要求操作者做过多、过难的动作，不应要求操作者的脚步有过大的移动，以免身体失衡，出现失误。 参考文献 [1] 濮良贵，纪名刚. 机械设计.第七版. 北京:高等教育出版社，2001. [2] 成大先. 机械设计手册单行本--物理运动. 北京:化学工业出版社，2004. [3] 机械设计手册编委会 机械设计手册[J] 第2卷北京:机械工业出版社 2004 [4] 机械设计手册编委会 机械设计手册[J] 第5卷北京:机械工业出版社 2004. [5] 吕仲文. 机械创新设计.北京:机械工业出版社，2004 [6] 刘灏主编.机械设计手册[S](北京:机械工业出版社,2002. [7]朱龙根主编.简明机械零件设计手册[S].北京:机械工业出版社,2004. [8]吴宗泽，罗圣国主编(机械设计课程设计手册[S](北京:高等教育出版社,1992. [9] 郭爱莲主编(新编机械工程技术手册[S](北京:经济日报出版社,1991. [10] 吕仲文. 机械创新设计.北京:机械工业出版社，2004. [11] 邓文英，郭小鹏.金属工艺学.第五版.北京:高等教育出版社，2008. [12] 孙恒.机械原理.第七版.北京:高等教育出版社，2007. [13] 苟文选.材料力学[I].第二版.北京:科学出版社，2010. [14] 杨君伟.机械制图.北京:机械工业出版社，2007. [15] 王积伟,章宏甲,黄谊.液压传动.北京:机械工业出版社.2007. [16] 林石著(剪切机设计计算方式(一)、(二)[J](机械工业出版社，2003. [17] 洪德纯,于志宏,祝悦红著(国外锯切机的新进展[J](吉林:吉林林学院,1994(5):37-42 [18]郑江，许瑛.机械设计.中国林业出版社;北京大学出版社，2006.8 [19]李育锡.机械设计基础.北京:高等教育出版社，2007.4 结束语 这个设计的说明书到此就告结束了。 在设计之前以及之中， 在思路发生偏差之时，在遇到的问题和瓶颈之时，师长和同学们给予相当多的启发和帮助。 经过为期三个月的实习和论文设计， 使四年来所学的机械专业相关知识在实践中加深了认识，并且这也相当于在毕业之前对所学各课程的一次全面性的复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我四年生活中占有重要的地位。 通过本

  计，巩固了我在校所学的专业基础知识，锻炼了我的自学能力，研究能力及各种综合能力，进一步理解并运用所学的专业相关知识，扩大了我的知识面，加强我的多学科理论知识与技能综合能力的训练，培养我的创新意识，创造新兴事物的能力和获取新知识能力。就我个人而言，我希能通过这次毕业设计对自已未来将从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自已分析问题、处理问题的能力，为自已今后的实现人生目标打下一个良好的基础。 通过本次论文设计，我感到了自己知识面的狭窄，由于自己的专业知 识水平和能力所限，设计仍有许多不足之处，期望各位老师给予批评指正。

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