【終稿全套】自動沖孔機設(shè)計【10張CAD圖紙】

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電動機 型號 拖動電動機功率（KW） 額定轉(zhuǎn)矩 調(diào)速范圍（r/min） 轉(zhuǎn)矩變化率（%） YCT112-4A 0.55 3.6 1250-125 2.5 機座號 安裝尺寸(mm) 外形尺寸(mm) A A/2 WB WC D E F G H K AB AD HD L HA AC YCT112-4A 190 95 210 40 19 40 6 15.5 112 12 240 150 280 520 16 260 主軸 副軸尺寸 鍵尺寸 聯(lián)軸器鍵19選6×6×22（b×h×l） 凸輪鍵33選10×8×40（b×h×l） 錐齒輪鍵19選6×6×20（b×h×l） 不完全齒輪鍵33選10×8×56（b×h×l） 錐齒輪鍵19選6×6×32（b×h×l） 錐齒輪 初選錐齒輪的模數(shù)m=3，齒數(shù)為Z=21。由于本設(shè)計為等速傳動，所以， ， =3×21=63mm， =d(1-0.5)=63×(1-0.5×0.33)=52.6mm， ， 齒頂圓直徑:，齒根圓直徑: 齒頂高: ，齒根高： 分度圓齒厚：S=4.7mm， 齒頂角：，齒根角： 錐齒輪寬度：b=22mm。 不完全齒輪 不完全齒輪的寬度 主動輪在相鄰二鎖止弧之間的齒數(shù)=11，從動輪在相鄰二鎖止弧之間的齒數(shù)=13，K=3，N=1。 齒輪的分度圓直徑為78mm ,模數(shù)為1.5 ,故正常齒數(shù)為52。 軸承 選7205C角接觸球軸承 凸輪 凸輪所在軸段的直徑=33mm，采用滾子從動盤形凸輪機構(gòu)，直接用滾動軸承作為滾子。 凸輪采用鑄鐵凸輪=36mm =39mm 取推程運動角= 遠休止角= 回程運動角= 近休止角= 行程為10mm，凸齒輪寬度為b=40mm=。 模具 模具機構(gòu)的一些參數(shù) ①上模座：L×B×H為63×50×20mm ②下模座：L×B×H為63×50×25mm ③導(dǎo)套：60×18mm ④導(dǎo)柱：d=16，L=100mm ⑤導(dǎo)柱上的彈簧d=1.6，D=22mm，t=10mm，H=72mm，有效圈7，總?cè)?.5 ⑥模具長度H=110mm ⑦凸模刃口 =（0.8＋0.75×0.020=mm,凹模刃口=mm 凸模長度為50mm 凹模為12mm 1 目 錄 摘 要 ..............................................................................................................................1 ABSTRACT...................................................................................................................2 目 錄 ..............................................................................................................................3 1.1 明確全自動沖孔機的組成以及其性能 ..............................................................5 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ..................................................................................................5 1.2.1 票據(jù)自動沖孔機 ...........................................................................................6 1.2.2 軸承保持架自動沖孔機 ...............................................................................7 1.2.3 蓄電池槽沖孔機 ...........................................................................................7 1.2.4 激光沖孔機 ...................................................................................................8 1.3 目的意義及課題來源 ..........................................................................................9 第二章 全自動沖孔機的技術(shù)經(jīng)濟分析 ....................................................................10 2.1 經(jīng)濟分析 ............................................................................................................10 2.1.1 企業(yè)經(jīng)濟效益分析 .....................................................................................10 2.1.2 企業(yè)預(yù)算效益 .............................................................................................10 2.2 結(jié)論 ....................................................................................................................11 第三章 全自動沖孔機技術(shù)設(shè)計說明 ........................................................................12 3.1 總體方案的確定 ................................................................................................12 3.2 工作原理和創(chuàng)新之處 ........................................................................................14 3.2.1 工作原理 .....................................................................................................14 3.2.2 創(chuàng)新之處 .....................................................................................................16 3.3 各主要工作部件設(shè)計說明 ................................................................................17 3.3.1 動力選擇 .....................................................................................................17 3.3.2 整體布局與傳動系統(tǒng)設(shè)計 .........................................................................19 3.3.3 沖孔模具的選擇 .........................................................................................19 3.3.4 送料機構(gòu) .....................................................................................................21 3.4 主軸的尺寸設(shè)計計算 ........................................................................................21 3.4.1 主軸設(shè)計 .....................................................................................................21 3.4.2 主軸的校核 .................................................................................................26 3.4.3 軸承的校核 .................................................................................................26 3.4.4 鍵的校核 .....................................................................................................28 3.5 副軸的尺寸設(shè)計計算 ........................................................................................28 3.5.1 副軸設(shè)計 .....................................................................................................28 3.5.2 不完全齒輪設(shè)計 .........................................................................................29 3.5.3 副軸的校核 .................................................................................................35 3.5.4 軸承的校核 .................................................................................................36 3.5.5 鍵的校核 .....................................................................................................37 第四章 機器的使用和維護 ........................................................................................38 2 4.1 安裝 ....................................................................................................................38 4.2 使用注意事項 ....................................................................................................38 4.3 保養(yǎng)與維護 ....................................................................................................39 4.4 故障排除 ............................................................................................................39 第五章 設(shè)計總結(jié) ........................................................................................................41 參考文獻 ......................................................................................................................42 致 謝 ..........................................................................................................................44 中文摘要與關(guān)鍵字 摘要：本文是在充分調(diào)查掌握全自動沖孔機工作原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外沖孔機的發(fā)展及工作環(huán)境，介紹一種全自動沖孔機的結(jié)構(gòu)、工作原理及其優(yōu)點。闡述了全自動沖孔機總體設(shè)計的內(nèi)容，其主要內(nèi)容包括整體結(jié)構(gòu)設(shè)計、沖孔機的工作原理、主運動系統(tǒng)設(shè)計、產(chǎn)品輸送定位系統(tǒng)設(shè)計、沖孔模具設(shè)計和支撐件設(shè)計。對其整臺機器的生產(chǎn)成本及推廣效應(yīng)做了經(jīng)濟分析和可行性分析。設(shè)計中注重實際，在動力機的選擇上采用其設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，剛性大，耗電低，同時還有結(jié)構(gòu)緊湊，造價低，便于安裝等優(yōu)點。研制出來的沖孔機操作方便，設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，不僅帶來很大的社會效益，同時帶來了很大的經(jīng)濟效益。 關(guān)鍵字：全自動沖孔機；彈性阻尼裝置；不完全齒輪機構(gòu) Abstract and keywords Abstract: This article is grasps the full automatic punch machine principle of work in the full investigation in the foundation, the union current domestic and foreign clear full automatic punch machine development and the working conditions, introduces the main construction,working priniciple and merit of full automatic punch. Elaborated twists attracts the type full automatic punch machine system design the content, its main content including the overall construction design, twists the attracting -like principle of work, the main movement system design, product delivery positioning system design, punching molds design and strutting piece design.Have made the economic analysis and the feasibility analysis to its entire machine production cost and the promoted effect. In the design the attention reality,uses its design structure in the engine choice reasonably, rigidity big, electricity consumption low,meanwhile has the structure compact,the construction cost is low, is advantageous for merit and so on installment.Develops twists attracts the type full automatic punch machine ease of operation, the design structure is reasonable, not only brings the very big social efficiency, simultaneously has brought the very big economic efficiency. Key words: full automatic punch machine; Easdtic damping system;Imperfect gear device 第一章 緒論 1.1 明確全自動沖孔機的組成以及其性能 全自動沖孔機主要設(shè)計的是主運動系統(tǒng)、產(chǎn)品輸送定位系統(tǒng)、沖孔模具和支撐件等四大部分，其中主動系統(tǒng)主要由電動機、主軸、傳動軸、齒輪、聯(lián)軸器、凸輪等部分組成；產(chǎn)品輸送定位系統(tǒng)主要由振動料斗、振動斜槽等組成；沖孔模具按照沖孔的要求而設(shè)計；支撐件主要起固定及支撐主動件等零件，以方便人員操作。要求設(shè)計的為保險管帽上沖孔的全自動沖孔機，結(jié)構(gòu)簡單，該機要求能在外徑為3.59mm，壁厚為0.2mm 的保險管帽上自動沖出直徑為0.8mm的小孔，孔對零件中心的偏差不能超過±0.01mm，且每秒沖3件。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 日新月異的高新技術(shù)，帶動新材料、新設(shè)計、新工藝不斷推陳出新，作為現(xiàn)代化機械中的沖孔機，也以不斷創(chuàng)新的先進技術(shù)和全新的面貌出現(xiàn)在用戶面前。目前兩大品類（有孔、無孔）的沖孔機中，都采用了現(xiàn)代電子技術(shù)，如票據(jù)自動沖孔機采用的票據(jù)打孔設(shè)備是采用PLC控制伺服系統(tǒng)進行票據(jù)自動定位，具有定位精度高、生產(chǎn)效率高的特點[15]。全自動打孔沖孔機中的自動調(diào)整、打孔、成型、燈光指示、自動報警、自動排屑等，構(gòu)成了手動、半自動、自動化產(chǎn)品系統(tǒng)；為了服務(wù)于不同用戶的需要，小到個人用的經(jīng)濟型訂書機，大至機關(guān)、企事業(yè)單位用的全自動專業(yè)沖孔機，都配套完備；面對不同用途，金屬、鐵圈、膠圈、螺旋圈（金屬、塑料），或圓鈕、打孔、無孔熱熔等各種沖孔機應(yīng)有盡有；對不同行業(yè)、不同業(yè)務(wù)、不同場合乃至不同零件及其厚度的需要，有專門設(shè)計的輕巧型的、辦公室用的、專業(yè)用的、票據(jù)用的、工廠用的產(chǎn)品等，各種沖孔機種類齊全；對于刻意追求形象美觀、色澤鮮艷、設(shè)計獨具個性的用戶，現(xiàn)代沖孔機也一改過去的老面孔，出現(xiàn)了各種顏色、多種造型、創(chuàng)意新穎、功能“二合一”、材料多樣的裝飾型沖孔機?？傊?，適應(yīng)時代潮流，適應(yīng)市場需要，適應(yīng)用戶“上帝”的意愿，沖孔機正向著產(chǎn)品多樣化、系列化、功能化、操作簡單化、自動化、價位多元化方向發(fā)展。 目前，我國沖孔機市場也在向國際市場接軌，世界知名的辦公及工廠設(shè)備廠商如法國寶、彪馬、亞大力、美連、意必高、利寶等公司產(chǎn)品相繼進入我國市場，歐美的、日本的及我國大陸、香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)、臺灣省產(chǎn)的沖孔機，各式各樣品種不斷推陳出新并展示于中國市場，使廣大用戶大開眼界，領(lǐng)略各種新潮風(fēng)格的產(chǎn)品。 在日常生產(chǎn)和生活中，沖孔工作隨處可見，這樣的設(shè)備也形形色色，多種多樣，但集送料和沖孔功能于一身的聯(lián)合沖孔，迄今為止在相關(guān)文獻發(fā)表還不多見，現(xiàn)對常見的沖孔設(shè)備的研究現(xiàn)狀作一簡單概括： 1.2.1 票據(jù)自動沖孔機 圖1-1 該票據(jù)自動沖孔機由主運動系統(tǒng)、票據(jù)輸送定位系統(tǒng)和支撐件三大部分組成。主運動系統(tǒng)主要完成上針模的上下往復(fù)運動，票據(jù)輸送定位系統(tǒng)主要完成票據(jù)的連續(xù)自動定位和準(zhǔn)停。如圖（1-1）所示為該設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡圖。該設(shè)備主要由機架11，步進電動機1，同步帶機構(gòu)2，主電動機3，滾珠絲杠螺母副4，帶傳動機構(gòu)5，紙夾鉗6，離合器8，針模9和可編程控制器等組成。票據(jù)自動沖孔機，采用PLC控制伺服系統(tǒng)進行票據(jù)自動定位，具有定位精度高、生產(chǎn)效率高的特點。 1.2.2 軸承保持架自動沖孔機 采用PLC 可編程控制器控制,步進電機分度,設(shè)計出能自動分度、自動沖孔、送料、退料的軸承保持架自動沖孔機（如圖1-2）。 圖1-2 解決了傳統(tǒng)的軸承保持架側(cè)孔沖孔模機械方式分度,分度精度低,積累誤差大,廢品率高,人工操作,沖裁速度慢,生產(chǎn)效率低等問題,工程應(yīng)用中效果很好。 軸承行業(yè)保持架側(cè)孔沖孔的分度方式普遍采用齒輪、棘輪等機械分度方式,其分度精度低、積累誤差大,積累誤差有時甚至達到了0.4mm ,對軸承性能的提高產(chǎn)生了很大的影響。且采用人工上料、取料,人工壓緊工件,勞動強度大,安全可靠性差,模具容易損壞,沖裁速度慢。為解決上述問題,采用PLC可編程控制器控制,步進電機進行分度,并增加自動送料、退料機構(gòu)。設(shè)計出了精確分度、自動沖孔、自動送料和退料的軸承保持架自動沖孔機。 1.2.3 蓄電池槽沖孔機 我國生產(chǎn)的很多汽車用蓄電池外殼產(chǎn)品都要求每槽之間的隔板上加工出一連接孔，以便連接極板。由于該孔處于槽的內(nèi)部，并且受到槽寬的限制，所以需要用特殊的方法加工，為此一種以液壓傳動方式實現(xiàn)沖孔的液壓沖孔機應(yīng)運而生。該沖孔機為適應(yīng)多種規(guī)格的蓄電池沖孔，除液壓系統(tǒng)外，還要考慮包括上下、左右、前后方向的機械調(diào)整機構(gòu)的設(shè)計，以及密封等實際問題 1.2.4 激光沖孔機 激光技術(shù)是 60 年代發(fā)展起來的一門高新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于電子、機械加工制造、輕工、交通、通訊、能源及軍事工業(yè)等，近年來發(fā)展尤為迅速。國際上各先進國家都十分重視激光技術(shù)的發(fā)展，籍以促進科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展。我國的激光技術(shù)，通過“六五”、“七五”攻關(guān)已有很大的發(fā)展，但和國際上先進工業(yè)國家相比還有較大的差距。目前國內(nèi)激光市場約有 50％被國外激光制造商占領(lǐng)；尤其是激光沖孔類儀器設(shè)備，80％左右依靠進口。為了盡快改變這種狀況，滿足我國經(jīng)濟建設(shè)的需要，必須牢牢抓住激光技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用和激光加工工業(yè)的建設(shè)這一中心環(huán)節(jié)，通過“八五”科技攻關(guān)提供成套激光加工設(shè)備（包括激光沖孔機一類的激光加工儀器），基本滿足國內(nèi)市場的需求。與此同時，還應(yīng)積極引進國外先進技術(shù)，現(xiàn)已引進的激光產(chǎn)品，研制智能化激光沖孔機（圖1-2）。 圖1-3 這種智能化激光沖孔機的主要指標(biāo)是：加工材料： 陶瓷，不銹鋼，并向其它材料擴展；加工材料厚度：5mm;加工孔徑：Φ0.05～1mm；加工速度：50 孔/分鐘；加工最大工件：100×100mm；穩(wěn)定性、可靠性：滿足上述技術(shù)指標(biāo)情況下，連續(xù)工作 4 小時。目前，世界激光市場正在迅猛發(fā)展。據(jù)國外有關(guān)資料報道，在激光產(chǎn)品市場中，以金屬切割、焊接、表面處理、沖孔、打標(biāo)增長最快，其中，激光切割約占激光加工的 70％，激光沖孔占 15％左右。 1.3 目的意義及課題來源 隨著市場經(jīng)濟的繁榮，商業(yè)活動的效率越來越高，機械日趨成為重要的行業(yè)，而機械行業(yè)中的零部件如保險管帽孔的沖孔又變得非常重要，但由于傳統(tǒng)的保險管帽孔的沖制是：由工人將工件一件一件放置在沖孔模具上，然后沖壓機動作完成沖孔，工人再取出工件。該法結(jié)構(gòu)簡單，但效率低，成本高，易發(fā)生事故[12]。正是基于上序情況，本課題根據(jù)社會的需求將設(shè)計出新型的全自動沖孔機。此設(shè)計的目的和意義主要是解決傳統(tǒng)的的人工上料、取料問題，采用傳輸裝置全自動送料，減少人工壓緊工件、勞動強度大、安全可靠性差及模具容易損壞等問題，避免工傷事故；其次是在滿足沖孔精度的條件下節(jié)省原材料及成本。 第二章 全自動沖孔機的技術(shù)經(jīng)濟分析 由于傳統(tǒng)的保險管帽孔的沖制是：由工人將工件一件一件放置在沖孔模具上，然后沖壓機動作完成沖孔，工人再取出工件。該法結(jié)構(gòu)簡單，但效率低，成本高，易發(fā)生事故。本次設(shè)計的課題要求完成一臺全自動沖孔機的設(shè)計，該機要求能在外徑為3.59mm，壁厚0.2mm的保險管帽（如圖2-1所示）上自動沖出Φ0.8mm的小孔，孔對零件中心的偏差不能超過±0.01mm，且每秒沖3件。 新設(shè)計的全自動沖孔機的生產(chǎn)效率高，使用成本低，且不受操作人員數(shù)量及年齡限制。經(jīng)生產(chǎn)試驗和技術(shù)測試證明它的性能指標(biāo)和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)都是先進的。 圖2-1 2.1 經(jīng)濟分析 2.1.1 企業(yè)經(jīng)濟效益分析 制造成本概算表2-1所示 2.1.2 企業(yè)預(yù)算效益 按年生產(chǎn)240臺計算，年產(chǎn)值達168萬元，利潤達29.88萬元，稅金6.12萬元，而且除外購件外，一般小廠就可以生產(chǎn)，因此這種全自動沖孔機是一種投資小，見效快的產(chǎn)品。 序號 名稱 成本（元） 備注 1 動力 1200 550W電動機 2 沖孔模具 2000 3 送料裝置 600 振動料斗、料斗斜槽 4 主動系統(tǒng) 2000 主軸、傳動軸、聯(lián)軸器、齒輪、錐齒輪、凸輪、軸承等 5 工作臺 500 6 其它輔件 200 螺栓、開關(guān)等 7 銷售費 200 三包費 8 出廠價 8500 9 裝配工資 300 10 稅金 255 增值稅的17％ 11 廠家利潤 1245 表2-1 2.2 結(jié)論 因此，該全自動沖孔機的研究開發(fā)和推廣不但能帶來很大的社會效益，亦能產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益，投資回收周期短，且適合當(dāng)前的社會購買力，是一種沖小孔零件的可靠實用的好機械。 第三章 全自動沖孔機技術(shù)設(shè)計說明 3.1 總體方案的確定 由于保險管帽的沖的孔徑較小，要求精度高。又由于傳統(tǒng)的沖孔是工人將工件一件一件的放置在沖孔模具上，然后沖壓機動作完成沖孔，工人再取出工件，該法結(jié)構(gòu)簡單，但效率低，成本高，易發(fā)生事故。所以本次設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計出一臺全新的全自動沖孔機，要求自動送料、沖孔與一體。 近些年來，國內(nèi)一些工廠和研究單位在開發(fā)沖孔機械上做了許多工作，也取得了一定的進展。從控制方式上來分大體可總結(jié)為PLC（可編程控制器）+伺服系統(tǒng)+步進電機或不完全齒輪系統(tǒng)+彈性阻尼裝置+異步電動機。 PLC（可編程控制器）+伺服系統(tǒng)+步進電機控制具有定位精度高、生產(chǎn)效率高的特點。此控制設(shè)計出來的全自動沖孔機能實現(xiàn)全自動操作的功能，生產(chǎn)效率同普通人工送料機相比增加了90%，節(jié)約人力資源50%。但是此機設(shè)計出來占用較大的空間，且要求操作嚴(yán)格及維修費用制造費用較高，不太適合小型企業(yè)的使用及制造，耗電較大。 不完全齒輪系統(tǒng)+彈性阻尼裝置+異步電動機控制的全自動沖孔機具有結(jié)構(gòu)較簡單，外形美觀大方，結(jié)構(gòu)合理，占地面積少，能精確的完成自動沖孔任務(wù)，要求人員操作的技術(shù)水平較低且操作便捷，整臺機器耗電量少，價格相對比較便宜，勞動生產(chǎn)率相對普通的人工送料機提高2倍左右。但是此機器加工的產(chǎn)品效率較低，使用年限較短，適合小型企業(yè)制造及使用。 綜上所述，結(jié)合所需公司的特點和借鑒其他全自動沖孔機的優(yōu)缺點，通過對二種沖孔機方案的反復(fù)論證，確定本沖孔機的控制采用不完全齒輪系統(tǒng)+彈性阻尼裝置控制，以三相電動機為動力，模具沖頭為工作執(zhí)行部件，振動料斗為送料部件。利用電動機帶動主軸及凸輪而實現(xiàn)沖孔的總體設(shè)計方案。 確定傳動方案，方案簡圖如下（圖3-1所示）： （a） （b） 圖3-1 比較2種傳動方案，方案(a)采用無級變速度電動機帶動主軸旋轉(zhuǎn)進行沖孔，方案（b）采用Y型電動機帶動，采用齒輪減速器減速來達到?jīng)_孔的額定轉(zhuǎn)速。 比較方案（a）跟（b），顯然方案（a）簡單方便，占地面積少，結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、使用維護方便、工藝及經(jīng)濟合理，使用于軸受力較小的傳動。方案（b）采用Ｙ型電動機增加了電動機的費用，且采用齒輪減速，增加了成本以及使機構(gòu)不緊湊，不方便安裝加工，占地面積較方案（a）大，適合軸傳動受力較大的機構(gòu)。 因為此次沖的孔為小孔，軸受力不大，所以經(jīng)過比較確定方案（a）為最終方案。 其主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)： 1．電壓： 380V 2．消耗功率（W）：　　　　　　　　　　　　　　 500 3．沖孔直徑： 　 0.8mm±0.01mm 4．可加工零件：　　　　　　　　　　　　　　　　 保險管帽 5．最大加工尺寸：　　　　　　　　　　　　　　　 4mm 6．最大沖力： 　 40kg 7．定位誤差：　　　　　　　　　　　　 0.01mm 8．沖孔速度：　　　　　　　　　　　　　　 3件/秒 9．整機質(zhì)量（kg） 　 <200 10．加工成本（元/個）　　　　　　　　　　　 　 <0.1 11．操作人數(shù)　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1 12．整機制造成本（元）　　　　　　　 <9000 3.2 工作原理和創(chuàng)新之處 3.2.1 工作原理 全自動沖孔機的機械結(jié)構(gòu)簡圖（如圖3-2） 圖3-2 系統(tǒng)的工作原理簡述如下： 先啟動振動料斗開關(guān)，振動料斗1開始振動送料，經(jīng)過料斗斜槽2后進入料嘴。料嘴與分度盤5的料槽相連，來料（保險管帽）恰好每次只有一個進入分度盤料槽。 凸輪15帶動軸承座13，軸承14，模具7的上模部分運動，當(dāng)沖孔時，凸輪給予向前的位移，模具卸料板內(nèi)的彈簧壓縮，凸模6完成沖孔；當(dāng)卸料時，卸料板內(nèi)彈簧伸長，凸模向后運動，卸料板卸掉已沖好的保險管帽。 完成全自動沖孔任務(wù) 兩錐齒輪嚙合改變運動方向，軸17旋轉(zhuǎn)。軸17帶動不完全主動齒輪3，不完全從動齒輪4和固定在不完全從動齒輪4上的分度盤5作旋轉(zhuǎn)運動。主軸旋轉(zhuǎn)一周，不完全從動齒輪轉(zhuǎn)1/4周，這樣可以把振動料斗出來的有序料一個一個地送到凹模上。主軸旋轉(zhuǎn)一周沖一個保險管帽，從而實現(xiàn)自動沖孔。 啟動調(diào)節(jié)沖孔開關(guān)，電機10開始轉(zhuǎn)動。通過聯(lián)軸器11，主軸12帶動凸輪15和錐齒輪16旋轉(zhuǎn)。 3.2.2 創(chuàng)新之處 （1）采用不完全齒輪機構(gòu)（如圖3-2所示）作為間隙運動機構(gòu)，當(dāng)主動齒輪1轉(zhuǎn)一周時，從動齒輪2轉(zhuǎn)四分之一周，從動齒輪每轉(zhuǎn)停歇四次。當(dāng)從動齒輪停歇時，主動齒輪上的鎖止弧與從動齒輪上的鎖止弧互相配合鎖住，以保證從動齒輪停歇在鎖定位置。當(dāng)電機高速旋轉(zhuǎn)（如圖3-2所示）不完全齒輪機構(gòu)時，主動齒輪角速度增大，從動齒輪的角速度亦增大，運轉(zhuǎn)中慣性力增大，此時容易發(fā)生齒輪間卡死。為此我們在系統(tǒng)中增加了彈性阻尼系統(tǒng)（如圖3-3所示）。 通過調(diào)節(jié)彈簧彈力大小來克服齒輪的慣性力。如需在高速下運行，齒輪的慣性力較大，則彈簧的彈力應(yīng)加大，反之，則彈力應(yīng)減小。從而保證不完全齒輪能夠在高速中正常運行。 圖3-3 圖3-4 （2） 此機構(gòu)利用沖孔模具的導(dǎo)向作用，省去了沖床的滑塊機構(gòu)；因沖裁力較小，省去了沖床的飛輪機構(gòu)，因而整個機構(gòu)得到簡化，加工方便。 （3）模具通常垂直安裝在沖床上完成沖壓任務(wù)。而本機構(gòu)利用現(xiàn)有模架，并且考慮到從振動料斗出來的保險管帽是水平的，應(yīng)而將沖孔模具水平放置即水平方向完成沖孔任務(wù)。 （4） 此機構(gòu)自身就是一部小沖床和送料機構(gòu)，解決了占用其它沖床的矛盾。 （5） 以往的生產(chǎn)采用手工送料，經(jīng)常送不到位，還會出現(xiàn)壓手的公傷事故。本機構(gòu)解決了壓手問題，提高送料精度。 （6） 以往采用的沖床功率較大，生產(chǎn)中耗電量大，成本較高。本機構(gòu)消耗功率550W，大大節(jié)省能源，降低成本。 （7）本發(fā)明采用無級變速，可以任意調(diào)節(jié)沖孔速度。 3.3 各主要工作部件設(shè)計說明 3.3.1 動力選擇 本課題研制開發(fā)的全自動沖孔機主要用于沖小型零件，故選擇的動力不能太大，立足于小型，具有一定實用和推廣價值。 當(dāng)沒有特殊要求時均應(yīng)選用交流電動機，其中以三相鼠籠式異步電動機用得最多。Y系統(tǒng)電動機為我國推廣采用的新設(shè)計產(chǎn)品，適合于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體的場合，以及要求具有較好啟動性的機械。在經(jīng)常啟動、制動和反轉(zhuǎn)的場合（如起重機），要求電動機具有轉(zhuǎn)動慣性小和過載能力大，則應(yīng)選用起重及冶金用三相異步電動機YZ型（籠型）或YZR型（繞線型）。 由于我設(shè)計的全自動沖孔機要求沖孔速度為180個/分鐘，即主軸旋轉(zhuǎn)速度為180r/min。所以采用YCT 系列電磁調(diào)速異步電動機。YCT 系列電磁調(diào)速異步電動機是一種交流恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速電機，是通過可控硅進行控制而達到均勻無級調(diào)速。 　　 YCT 系列電磁調(diào)速異步電動機（如圖3-4）是由三相異步電動機，電磁轉(zhuǎn)差離合器，測速發(fā)電機，電氣控制裝置組成的，廣泛適用于恒轉(zhuǎn)矩?zé)o級調(diào)速的各種機器設(shè)備上， 例如：紡織、電影制片、化工、印染、化學(xué)纖維、冶金、造紙、水泥、橡膠、電線、制糖、塑料、發(fā)民廠等。更適用于變轉(zhuǎn)矩的離心式水泵和風(fēng)機負載上，用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)來代替閥門的開閉以控制流量或壓力，從而達到節(jié)能的目的。這種電機具有以下特點。 　　 1、交流無級調(diào)速、具有速度負反饋的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，速度變化率低于3%。 　　 2、結(jié)構(gòu)簡單，使用維護方便，價格低廉。 　　 3、無失控區(qū)，調(diào)速圍廣，最大可達10：1。 　　 4、控制功率小，便于自控、群控、遙控。 　　 5、起動性能好，起動力矩大，起動平滑。 圖3-5 由于沖孔機內(nèi)部結(jié)構(gòu)未定，可按下式粗略估算主電機功率。 （式） 為機床總的機械效率，主運動為軸帶動凸輪運動的沖孔，＝0.94～0.97，機構(gòu)較簡單和主軸轉(zhuǎn)速較低時取大值。根據(jù)本設(shè)計的特點選擇＝0.97。 = 根據(jù)上述計算選擇初選電機。 查YCT 系列電磁調(diào)速異步電動機的性能參數(shù)表，根據(jù)本次設(shè)計的需要所以選用YCT112-4A型號，其具體參數(shù)如下： 性能參數(shù) 型號 拖動電動機功率（KW） 額定轉(zhuǎn)矩 調(diào)速范圍（r/min） 轉(zhuǎn)矩變化率（%） YCT112-4A 0.55 3.6 1250-125 2.5 外形及安裝尺寸 機座號 安裝尺寸(mm) 外形尺寸(mm) A A/2 WB WC D E F G H K AB AD HD L HA AC YCT112-4A 190 95 210 40 19 40 6 15.5 112 12 240 150 280 520 16 260 3.3.2 整體布局與傳動系統(tǒng)設(shè)計 [1] 整體布局 本課題的全自動沖孔機屬于廠房作業(yè)機器，所以需要安裝在空曠地面，考慮到周圍的環(huán)境因素，將沖孔機的整體結(jié)構(gòu)簡圖（如圖3-1）所示。全自動沖孔機的整體布局是由主運動系統(tǒng)、產(chǎn)品輸送定位系統(tǒng)、沖孔模具和支撐件等四大部分，其中主動系統(tǒng)主要由電動機、主軸、傳動軸、齒輪、聯(lián)軸器、凸輪等部分組成；產(chǎn)品輸送定位系統(tǒng)主要由振動料斗、振動斜槽等組成；沖孔模具按照沖孔的要求而設(shè)計；支撐件主要起固定及支撐主動件等零件，以方便人員操作。此種設(shè)計合理的安排了機器的空間位置，方便搬遷及維修。將電動機與送料裝備相隔，有利于防止加工零件掉落進電動機，以免發(fā)生事故。 [2] 傳動系統(tǒng)（在本次設(shè)計中又叫主動系統(tǒng)） 此次傳動系統(tǒng)由電動機為動力，帶動主軸旋轉(zhuǎn)，凸輪安裝在主軸上，主軸的旋轉(zhuǎn)帶動凸輪，凸輪使模具上模部分運動，完成沖孔任務(wù)。同時主軸帶動錐齒輪旋轉(zhuǎn)，而錐齒輪使副軸帶動不完全齒輪與分度盤運動完成振動料斗出來的有序料一個一個地送到凹模上。 3.3.3 沖孔模具的選擇 1.各種結(jié)構(gòu)的沖孔模一般都是由工作零件（包括凸模、凹模）、定位零件（包括擋料銷、導(dǎo)尺等）、卸料零件（如卸料板）、導(dǎo)向零件（如導(dǎo)柱、導(dǎo)套）和安裝固定零件（包括上下模座、墊板、凸凹模固定板、螺釘和定位銷）等5種基本零件組成。 凸模又稱沖頭，是沖模的關(guān)鍵零件之一。凸模本身按部件工作不同又可分為工作部分（即刃口）和固定部分。生產(chǎn)實踐證明：由于凸、凹模之間存在著間隙，使落下的料或沖出的孔都帶有錐度，落料件的大端尺寸等于或接近于凹模刃口尺寸，沖孔件的小端尺寸等于或接近于凹模刃口尺寸。 所以本次全自動沖孔機的模具要求如下： 由于保險管帽零件孔屬于一般的沖孔，0.8mm±0.01mm的孔由沖孔獲得。 ①計算沖孔凸模的刃口尺寸以及凹模 由表得：=0.002mm，=0.001mm，則=0.001mm 由表查得：凸模公差：=-0.0220mm,凹模公差：=+0.020mm 校核滿足+〈的條件 所以得到： =（0.8＋0.75×0.020=mm,=mm ②沖裁力的計算 沖裁力的大小主要與材料的性質(zhì)、厚度和零件的展開長度有關(guān)。用平刃口沖裁模沖裁時，其沖裁力可按下式進行計算： 其中——沖裁力； K——系數(shù)，一般取1.3； t——材料厚度（mm）; ——材料的抗剪強度（MPa）。 ③卸料力 ④頂件力 所以總沖壓力為： 2.模具機構(gòu)的一些參數(shù) ①上模座：L×B×H為63×50×20mm ②下模座：L×B×H為63×50×25mm ③導(dǎo)套：60×18mm ④導(dǎo)柱：d=16，L=100mm ⑤導(dǎo)柱上的彈簧d=1.6，D=22mm，t=10mm，H=72mm，有效圈7，總?cè)?.5 ⑥模具長度H=110mm ⑦凹模長度為12mm，凸模長度為50mm。 本次設(shè)計沖模采用彈性卸料裝置時，所得制作平整，故適用又薄料及精度和平整度要求較高制作的沖模選用。 3.3.4 送料機構(gòu) 送料機構(gòu)由料斗固定在圓盤上，以及料斗斜槽、料嘴組成。圓盤由振動機帶動產(chǎn)生振動，保險冒在料斗中隨振動料斗跳動進入料斗斜槽，經(jīng)過料斗斜槽進入料嘴，而料嘴跟分度盤的料槽相連，這樣便可以準(zhǔn)確的送料到位，進行沖孔任務(wù)。 3.4 主軸的尺寸設(shè)計計算 3.4.1 主軸設(shè)計 1. 軸傳遞扭矩 T（Nmm） 式中 p—電動機功率 P=0.55KW n—電動機轉(zhuǎn)速 n=180r/min 帶入公式有 2.初步確定軸的最小直徑 安裝連軸器處的直徑為軸的最小直徑。根據(jù)表15—3有，軸的材料選擇為45鋼時A=103～126 考慮到軸端裝聯(lián)軸器需開鍵槽，故軸徑需要加大5%～7%，所以選取=19mm 3.選擇聯(lián)軸器 根據(jù)前面最小端直徑的確定可以選擇合適的聯(lián)軸器。聯(lián)軸器是一種常用的軸系部件，其功能是聯(lián)接兩軸，傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，機器運轉(zhuǎn)時所聯(lián)接的兩軸不能分離，只有當(dāng)機器停車并將聯(lián)軸器拆開后，兩軸才能分離。 在選擇標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器時應(yīng)根據(jù)使用要求和工作條件，如承載能力、轉(zhuǎn)速、兩軸相對位移、緩沖吸振以及裝拆、維修更換易損元件等綜合分析來確定。具體選擇時可考慮以下因素： i．原動機和工作機的機械特性　原動機的類型不同，其輸出功率和轉(zhuǎn)速，有的是平穩(wěn)恒定的，有的是波動不均勻的，而各種工作機的載荷性質(zhì)差異更大，有的甚至是強烈沖擊或振動，這將直接影響聯(lián)軸器類型的選擇，是選型的主要依據(jù)之一。對于載荷為平穩(wěn)的，可選用剛性聯(lián)軸器，否則宜選用撓性聯(lián)軸器。 ii．聯(lián)軸器連接的軸系及其運轉(zhuǎn)情況　對于連接軸系的質(zhì)量大、轉(zhuǎn)動慣量大，而又經(jīng)常啟動、變速或反轉(zhuǎn)的，應(yīng)考慮選用能承受較大瞬時過載，并能緩沖吸振的聯(lián)軸器。 iii．工作機的轉(zhuǎn)速高低　對于需高速運轉(zhuǎn)的兩軸連接，應(yīng)考慮選擇聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)具有高平衡精度特性，以削除離心力產(chǎn)生的振動和噪聲，避免相關(guān)元件因磨損和發(fā)熱而降低傳動質(zhì)量和使用壽命。 iv．聯(lián)軸器的對中和對保持程度　保持良好的對中是正常運轉(zhuǎn)的前提，可防止產(chǎn)生過大附加載荷及其他不良工況。選擇的聯(lián)軸器不但要補償安裝時難免存在的一定相對偏差，還應(yīng)預(yù)計到能補償兩軸在運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的相對位移。 v．聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)及工作特性　聯(lián)軸器的外形尺寸，安裝、拆卸所需的空間大小和難易程度以及對維護的要求等都應(yīng)與連接裝置的具體配置和要求相適應(yīng)。 vi．聯(lián)軸器的可靠性、使用壽命和工作環(huán)境　對于要求運轉(zhuǎn)可靠，不允許運轉(zhuǎn)工作臨時中斷的傳動，最好選用不需潤滑、無非金屬彈性元件的聯(lián)軸器。高溫和含有腐蝕性介質(zhì)的場所應(yīng)避免使用橡膠彈性元件的聯(lián)軸器。有灰塵、潮濕的環(huán)境應(yīng)使用有罩殼的聯(lián)軸器。 vii．聯(lián)軸器的制造、安裝和維護的成本。 根據(jù)軸最小端裝的為連軸器，所以聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩為，查表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取=1.3，則： =1.3×29180=37934N·mm 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標(biāo)準(zhǔn)GB/T5014-1985，選用HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160000N·mm。半聯(lián)軸器的d=19mm；半聯(lián)軸器長度L=42mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度=30mm。 該聯(lián)軸器標(biāo)記為： 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1） 擬訂軸上的零件裝配方案，軸上的凸輪從左側(cè)裝入，而軸承采用SN205型剖分式滾動軸承座支撐固定，聯(lián)軸器跟錐齒輪都采用鍵聯(lián)接。 （2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，軸段左端需制出一軸肩，故取=30mm，右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=36mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度=30mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故此段的長度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取=28mm。 （3）初選選擇滾動軸承。 因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用7205C型滾動軸承，其尺寸為25×52×15（內(nèi)徑×外徑×寬度）,所以安裝軸承段的直徑，右端軸承與凸輪之間采用套筒定位。取凸輪距箱體軸承座的距離為8mm。裝右端軸承段的長度=51mm。 （4）右端軸承右側(cè)的軸段長度=40mm，左端軸承所在軸段的長度為=51mm，軸承右端段的長度為=40mm。 （5）凸輪尺寸設(shè)計 凸輪所在軸段的直徑=33mm，采用滾子從動盤形凸輪機構(gòu)，直接用滾動軸承作為滾子。 凸輪采用鑄鐵凸輪=36mm =39mm 取推程運動角= 遠休止角= 回程運動角= 近休止角= 行程為10mm，凸齒輪寬度為b=40mm=。 （6）設(shè)計軸端的錐齒輪 由于工作要求的不用，錐齒輪傳動可設(shè)計或不同的型式。根據(jù)本設(shè)計的需要選擇軸交角為的標(biāo)準(zhǔn)直齒輪傳動。 由于此軸的速度不高，故選用7級精度。 材料選用45鋼，硬度為240HBS。 按齒面強度設(shè)計： 初選錐齒輪的模數(shù)m=3，齒數(shù)為Z=21。由于本設(shè)計為等速傳動，所以， ， =3×21=63mm， =d(1-0.5)=63×(1-0.5×0.33)=52.6mm， ， 齒頂圓直徑:，齒根圓直徑: 齒頂高: ，齒根高： 分度圓齒厚：S=4.7mm， 齒頂角：，齒根角： 錐齒輪寬度：b=22mm。 由于錐齒輪所在軸段也為最小直徑，而且錐齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩： 檢驗所選參數(shù)都符合要求。 所以錐齒輪所在軸短的長度： （7） 軸上零件的周向固定，均采用平鍵聯(lián)接，同時為了保證軸的配合有良好對中性，采用H7/K6，滾動軸承與軸采用H7/K6。 （8）定出軸肩處的圓角半徑R=1，軸端倒角取2。 5.鍵聯(lián)接的選擇 本次設(shè)計的鍵全為普通平減A型，所有軸段鍵型號預(yù)選如下： 聯(lián)軸器鍵19選6×6×22（b×h×l） 凸輪鍵33選10×8×40（b×h×l） 錐齒輪鍵19選6×6×20（b×h×l） 6.選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理 由表14—1查得， ，。 7.畫軸的結(jié)構(gòu)簡圖 如圖3-5所示 圖3-6 主軸尺寸圖 3.4.2 主軸的校核 由于工作時受到不大的彎矩，則用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。因此在校核軸強度的時候只考慮校核扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，只按照軸所受的扭矩來計算軸的強度。 軸的扭矩強度條件為 （Mpa） 式中：——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa； T——軸所受的扭矩，單位為Nmm； ——軸的抗扭截面系數(shù)，單位為； N——軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min； p——軸的傳遞功率，單位為kw； d——計算截面處軸的直徑，單位為mm； ——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa 這里考慮到軸直接用聯(lián)軸器跟電動機相連故可以直接看作傳動效率為1，故p=550w，n=180r/min，d取軸的最細處的直徑d=19mm，按照《機械設(shè)計》（第七版）表15—3中選取，=25～45Mpa。將各個參數(shù)數(shù)值帶入公式有 滿足軸的扭轉(zhuǎn)強度要求，所以強度合格。 3.4.3 軸承的校核 （計算過程中使用的資料為《機械設(shè)計》第七版） 1.根據(jù)工作條件決定選用角接觸球軸承。標(biāo)號左端軸承為1，右端軸承為2，根據(jù)受力計算得軸承徑向載荷左端軸承=678.9N，右端軸承=311.3N，軸承轉(zhuǎn)速 n=180r/min 對于70000C型軸承，軸承判生軸向力，其中取e=0.4 =271.56N =124.52N 軸承采用背對背安裝，所以 由于=0.4＜e，=1.32＞e 裝軸承處的軸直徑可在30mm左右內(nèi)選擇（預(yù)），運轉(zhuǎn)時，有輕微沖擊。預(yù)期計算壽命為4500小時。 根據(jù)表13—5，70000C軸承的e值為0.56。 2.初步計算當(dāng)量動載荷P，根據(jù)式（13—8a） 按照表13—6，=1.2～1.8，取=1.8 按照表13—5，X=1，Y=0，則 3.根據(jù)式（13—6），選擇受力最大的軸承求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷值 4.按照軸承樣式或者設(shè)計手冊選擇c=16500N的7205C軸承，這個軸承的基本額定靜載荷=10500N，驗算如下： 驗算7206C軸承的壽命，根據(jù)式（13—5） 所以軸承選用合格。 3.4.4 鍵的校核 我們選用的主軸鍵為A型平頭普通鍵，由于其主要失效形式是工作面被壓潰，因此這里只按工作面上的擠壓應(yīng)力進行強度校核計算，先校核聯(lián)軸器鍵。 普通平鍵聯(lián)接的強度條件為： 式中 ：T—傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=p/w K—鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h故此處h為鍵的高度，h=6 mm L—鍵的工作高度 l =22 mm D—軸的直徑 mm d =19 mm —鍵，軸套筒三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力 M 由《機械設(shè)計》第七版查表 6-1許用擠壓應(yīng)力 =100—120 M取其平均值=110Mpa 經(jīng)過計算 <110 M 因此，鍵的強度合格。 其他的鍵按此方法校核都強度合格。 3.5 副軸的尺寸設(shè)計計算 3.5.1 副軸設(shè)計 1. 副軸即安裝錐齒輪跟不完全齒輪的軸 根據(jù)主軸最左端安裝的錐齒輪可知道，此軸最左端的軸的直徑為 ， 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1） 擬訂軸上的零件裝配方案，軸上的不完全齒輪從右端裝入，而軸承采用SN205型剖分式滾動軸承座支撐固定，不完全齒輪跟錐齒輪都采用鍵聯(lián)接。 （2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。 為了滿足錐齒輪的軸向定位要求，軸段右端需制出一軸肩，故取=25mm。（3）初選選擇滾動軸承。 因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用7205C型滾動軸承，其尺寸為25×52×15（內(nèi)徑×外徑×寬度）,所以安裝軸承段的直徑，裝右端軸承段的長度=51mm。 右端軸承與齒輪之間采用套筒定位。取齒輪距箱體軸承座的距離為8mm?？紤]到軸承座的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應(yīng)距內(nèi)壁一段距離s，取s=4mm，，所以安裝右端軸承段的軸長度為=mm。取=51mm。左軸承右端的軸長度為30mm,直徑為30mm。 （4） 軸上零件的周向固定，均采用平鍵聯(lián)接，同時為了保證軸的配合有良好對中性，采用H7/K6，滾動軸承與軸采用H7/K6。 （5）定出軸肩處的圓角半徑R=1，軸端倒角取2。 3.5.2 不完全齒輪設(shè)計 1.不完全齒輪介紹 不完全齒輪機構(gòu)是由普通漸開線齒輪機構(gòu)演化而成的一種間歇運動機構(gòu)。它與普通漸開線齒輪機構(gòu)不同之處是輪齒不布滿整個圓周，主動輪的等速連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為從動輪的間歇運動。 圖3-7 圖3-6所示為一不完全齒輪機構(gòu)，當(dāng)主動輪1轉(zhuǎn)一周時，從動輪2轉(zhuǎn)1/4 周，從動輪每轉(zhuǎn)停歇4次。當(dāng)從動輪停歇時,1上的鎖止弧與2 上的鎖止弧互相配合鎖住，以保證從動輪停歇在鎖定位置。不完全齒輪機構(gòu)應(yīng)用廣泛，與其它間隙機構(gòu)相比，其動停時間比不受機構(gòu)結(jié)構(gòu)的限制，結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，其缺點是從動輪在每次運動始末，速度均有突變,沖擊較大，故一般用于低速、輕載的場合。 2.不完全齒輪的參數(shù)設(shè)計 　 在全自動打孔機中，我采用不完全齒輪機構(gòu)實現(xiàn)分度動作，當(dāng)主動輪轉(zhuǎn)一周時，從動輪轉(zhuǎn)1/ 4周。然而在最初的安裝、調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電機轉(zhuǎn)速較低時，沖孔機能正常運轉(zhuǎn)，而電機轉(zhuǎn)速提高時,主動齒輪角速度增大，此時很容易發(fā)生齒輪間卡死。從不完全從動齒輪的角速度變化曲線(圖3-7所示)可看出為中間嚙合區(qū)，在此區(qū)的嚙合情況與普通漸開線(完全) 齒輪傳動相同，為定角速比傳動。A為開始嚙合區(qū), B 為最后嚙合區(qū)，在這兩區(qū)角速度皆有突變。在嚙合終止區(qū)，角速度從正常速度突變?yōu)? ,有慣性力矩產(chǎn)生。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速提高時,從動齒輪角速度增大,在嚙合終止區(qū)角加速度亦增加,慣性力矩隨之增大，從而易產(chǎn)生齒輪間卡死。 圖3-8 我的解決辦法是:在系統(tǒng)中增加彈性阻尼系統(tǒng)。彈性阻尼系統(tǒng)圖如圖3-8所示。不完全從動齒輪與分度盤組合體受力分析如下。 組合體受到慣性力矩和摩擦力矩的聯(lián)合作用,受力圖如圖3-9所示,則組合體的轉(zhuǎn)動微分方程為： 式中: F 為摩擦力; FN 為彈簧力; R 為阻尼力到組合體中心的距離。 圖3-9 (1) 組合體轉(zhuǎn)動慣量的計算 從動齒輪在完成一次嚙合時,速度從正常轉(zhuǎn)速180r/ min 變化到0，速度有突變，因而產(chǎn)生慣性力矩,其力矩大小為 式中: J 為轉(zhuǎn)慣量；ω為角速度。 組合體可分成3個簡單幾何形狀的物體(圖3-10所示) ,它們對水平軸的轉(zhuǎn)動慣量分別用J1，J2，J3表示，則組合體的轉(zhuǎn)動慣量 J =J1+J2-J3 以分別表示各部分物體的質(zhì)量、半徑和厚度，則上式中 代入數(shù)據(jù): =0.0619mm，= 0.039，=0.01mm， =0.1004mm，=0.008mm ,=0.012mm，ρ=7800kg/m3 ,計算后得： 圖3-10 (2) 平均角加速度的計算 當(dāng)主動齒輪的最后一個齒與從動齒輪的末齒嚙合時，由于無后續(xù)齒，故從動齒輪的角速度從正常角速度ω=πn/30變化為0。 在設(shè)計中，齒輪的分度圓直徑為78mm ,模數(shù)為1.5 ,故正常齒數(shù)為52。齒輪轉(zhuǎn)過一個齒所需時間為 則平均角加速度為： (3) 慣性力矩 (4) 阻尼系統(tǒng)中彈簧彈力的計算 由轉(zhuǎn)動微分方程得 其中：摩擦系數(shù)f =0.25；R =0.05m。故 =72N （5）不完全齒輪的寬度 （6）主動輪在相鄰二鎖止弧之間的齒數(shù)=11，從動輪在相鄰二鎖止弧之間的齒數(shù)=13，K=3，N=1。 圖3-11 3.5.3 鍵聯(lián)接的選擇 1.本次設(shè)計的鍵全為普通平減A型，所有軸段鍵型號預(yù)選如下： 不完全齒輪鍵33選10×8×56（b×h×l） 錐齒輪鍵19選6×6×20（b×h×l） 2.選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理 由表14—1查得， ，。 3.畫軸的結(jié)構(gòu)簡圖 如圖3-12所示 圖3-12 3.5.3 副軸的校核 由于工作時受到不大的彎矩，則用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。因此在校核軸強度的時候只考慮校核扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，只按照軸所受的扭矩來計算軸的強度。 軸的扭矩強度條件為 （Mpa） 式中：——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa； T——軸所受的扭矩，單位為Nmm； ——軸的抗扭截面系數(shù)，單位為； N——軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min； p——軸的傳遞功率，單位為kw； d——計算截面處軸的直徑，單位為mm； ——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa 這里考慮到副與主軸用等比相連故可以直接看作傳動效率為1，故p=550w，n=180r/min，d取軸的最細處的直徑d=19mm，按照《機械設(shè)計》（第七版）表15—3中選取，=25～45Mpa。將各個參數(shù)數(shù)值帶入公式有 滿足軸的扭轉(zhuǎn)強度要求，所以強度合格。 3.5.3 軸承的校核 （計算過程中使用的資料為《機械設(shè)計》第七版） 1.根據(jù)工作條件決定選用角接觸球軸承。標(biāo)號左端軸承為1，右端軸承為2，根據(jù)受力計算得軸承徑向載荷左端軸承=352.75N，右端軸承=210.3N，軸承轉(zhuǎn)速 n=180r/min 對于70000C型軸承，軸承判生軸向力，其中取e=0.4 =141.1N =84.12N 軸承采用背對背安裝，所以 由于=0.4＜e，=1.75＞e 裝軸承處的軸直徑可在30mm左右內(nèi)選擇（預(yù)），運轉(zhuǎn)時，有輕微沖擊。預(yù)期計算壽命為4500小時。 根據(jù)表13—5，70000C軸承的e值為0.56。 2.初步計算當(dāng)量動載荷P，根據(jù)式（13—8a） 按照表13—6，=1.2～1.8，取=1.8 按照表13—5，X=1，Y=0，則 3.根據(jù)式（13—6），選擇受力最大的軸承求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷值 4.按照軸承樣式或者設(shè)計手冊選擇c=16500N的7205C軸承，這個軸承的基本額定靜載荷=10500N，驗算如下： 驗算7206C軸承的壽命，根據(jù)式（13—5） 所以軸承選用合格。 3.5.4 鍵的校核 我們選用的主軸鍵為A型平頭普通鍵，由于其主要失效形式是工作面被壓潰，因此這里只按工作面上的擠壓應(yīng)力進行強度校核計算，先校核錐齒輪鍵。 普通平鍵聯(lián)接的強度條件為： 式中 ：T—傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=p/w K—鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h故此處h為鍵的高度，h=6 mm L—鍵的工作高度 l =22 mm D—軸的直徑 mm d =19 mm —鍵，軸套筒三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力 M 由《機械設(shè)計》第七版查表 6-1許用擠壓應(yīng)力 =100—120 M取其平均值=110Mpa 經(jīng)過計算 <110 M 因此，鍵的強度合格。 其他的鍵按此方法校核都強度合格。 第四章 機器的使用和維護 4.1 安裝 （1）將沖孔機固定在工作臺上，工作臺要穩(wěn)定的固定在工作地面上，固定時必須牢固，保證可靠工作。 （2）安裝時，必須使沖孔機主軸和電動機輸出軸同一直線上，高度調(diào)整適宜。 4.2 使用注意事項 （1）使用新機器前，必須認真檢查固定在工作臺上的模具及其凸輪齒輪是否緊固，傳動是否合適，電源接線是否良好并在無負荷條件下磨合2分鐘左右。 （2）檢查模具是否良好，凹模的孔徑是否合適，有無損壞之處，用手轉(zhuǎn)動主軸，檢查主軸轉(zhuǎn)動是否靈活，有無卡碰和摩擦聲。 （3）工作過程前應(yīng)檢查保險管帽是否工藝合格，以免沖孔后，產(chǎn)生廢品。嚴(yán)禁用手送料到分度盤，以防發(fā)生人身事故。 （4）工作前要空轉(zhuǎn)半分鐘，當(dāng)達到額定轉(zhuǎn)速且轉(zhuǎn)動平穩(wěn)后才可工作，檢查轉(zhuǎn)子方向是否正確，聲音是否正常，若無異常響聲時，方可投料，開車時，不得打開殼體。 （5）機器運轉(zhuǎn)時，操作人員不得離開機組，也不要在運轉(zhuǎn)中拆機觀察加工零件的工作情況，維修工具不得放在機器上或料堆上，工作時必須把袖口扎緊，站在機器的側(cè)面，面部避開入料口。 （6）當(dāng)沖孔時，應(yīng)將模具及振動料斗清洗干凈。 （7）經(jīng)常檢查軸承溫度。正常工作時，溫度不要超過25度。 （8）沖孔模具是沖孔機主要易磨損件，應(yīng)經(jīng)常檢查其磨損情況。當(dāng)模具磨損過大時，應(yīng)當(dāng)及時更換新模具應(yīng)保證加工零件的精度。 （9）因為此臺機器可以產(chǎn)生無級變速，所以當(dāng)機器要速度時候，應(yīng)調(diào)節(jié)不完全齒輪的彈性阻尼系統(tǒng)的彈簧彈力以保證不完全齒輪間的卡死。 4.3 保養(yǎng)與維護 （1）每班工作結(jié)束時，必須清除殘留在機器上的灰塵和雜物，特別是軸承座周圍和機體內(nèi)部的殘余碎屑，以防止機器生銹。 （2）檢查潤滑情況，在經(jīng)常作業(yè)情況下，每半個月加一次潤滑油。 （3）存放時放在干燥處，以免機器生銹。 （4）修理后的沖孔機應(yīng)做靜平衡實驗，經(jīng)檢查后方可開車。 4.4 故障排除 1. 軸承升溫過快 軸承是沖孔機上較為重要的配件，其性能直接影響到到設(shè)備的正常運行及生產(chǎn)效率。設(shè)備運行過程中，使用者要特別注意軸承的升溫和軸承部位的噪聲，出現(xiàn)異常要及早處理。 （1） 軸承如果發(fā)生損壞，這時應(yīng)該及時的進行更換，可以解決故障。 （2） 如果主軸彎曲，容易發(fā)生軸承升溫過快的現(xiàn)象，其解決的辦法是調(diào)整主軸受力，如果彎曲嚴(yán)重，則應(yīng)該及時更換新軸。 （3） 當(dāng)出現(xiàn)潤滑情況不良時，軸承的溫度會快速升高，能夠造成軸承壽命的減少，如果出現(xiàn)這種情況的時候，應(yīng)該及時的加注潤滑油，保證其潤滑質(zhì)量。 （4） 軸承蓋如果擰的過緊，會造成軸承的受力過大，轉(zhuǎn)動不是十分流暢，就會造成軸承升溫過快，解決的辦法是在軸承蓋螺栓處加上低墊，進行調(diào)整，可以解決故障。 2. 沖孔機工作過程中的振動、噪聲 沖孔機在工作過程當(dāng)中常常出現(xiàn)的毛病就是振動和噪聲，解決方法如下： （1） 如果是機座安裝的不牢固，其解決的辦法是緊固連接螺釘。 （2） 電機輸出軸和沖孔機主軸不在同一條直線上，解決的方法是調(diào)節(jié)電機或者是沖孔機軸的方向，使兩者在同一個直線上工作。 3. 沖孔機保險管帽送料不到位 產(chǎn)生的原因主要有保險管帽不合格，或送料嘴跟分度盤斜槽之間不準(zhǔn)確，或模具不夠精確，其解決的方法應(yīng)該送料前及時的檢查，開機前檢查配合是否準(zhǔn)確，模具的凹凸模及分度盤的準(zhǔn)確。 第五章 設(shè)計總結(jié) 本次設(shè)計，是大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課程以及全部專業(yè)課程和生產(chǎn)實習(xí)的綜合。這是我們在進行畢業(yè)之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的鍛煉。它在我們四年的大學(xué)生活學(xué)習(xí)中占有很重要的地位。在此次畢業(yè)設(shè)計中我對自己未來將從事的工作進行了一次適應(yīng)性訓(xùn)練,從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力,為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下了一個良好的基礎(chǔ)。 本次設(shè)計查閱了有關(guān)手冊、教材，并在互聯(lián)網(wǎng)上進行文獻檢索，采用了計算機輔助設(shè)計，對各個重要步驟進行了詳細計算和說明,必要處都有校核。裝配圖和零件圖按照國家機械制圖標(biāo)準(zhǔn)和模具設(shè)計的習(xí)慣畫法繪制,通過這次設(shè)計，我進一步熟悉了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、技術(shù)文件和設(shè)計說明書的編寫，分析問題、解決問題的能力得到了提高，能夠綜合運用所學(xué)知識解決一些實際生產(chǎn)問題。圓滿地完成了本次畢業(yè)設(shè)計。 這次設(shè)計中我最大的感受是：理論與實踐必須相結(jié)合，只有將正確的理論應(yīng)用于實踐中，才能真正發(fā)揮理論的價值，才能更深刻地了解和掌握理論的真正內(nèi)涵，而要做到理論與實踐相結(jié)合必須有一定的理論基礎(chǔ)和豐富的實踐經(jīng)驗。在這方面，我很欠缺，還在待于在日后的進一步學(xué)習(xí)和工作中來彌補和提高。此外，設(shè)計工作是一項繁重的工作，必須具有嚴(yán)謹(jǐn)細致的工作作風(fēng)和頑強的決心和毅力。 由于能力所限,經(jīng)驗不足，設(shè)計中尚有許多不足之處,懇請各位老師給予指教。 參考文獻 主要參考資料： [1]Li Sixin. 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