小型剪板機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

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1、 圖書分類號： 密 級： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 小型剪板機(jī)設(shè)計(jì) Design of Small Plate Shearing Machine 學(xué)生姓名 學(xué) 號 班 級 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化1班 指導(dǎo)教師 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)院名稱 徐州工程學(xué)院 2021年 2月 24日 摘要 剪板機(jī)作為板材加工中使用最為普遍的剪切板材設(shè)備，本次設(shè)計(jì)的剪板機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的研究是從帶傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)中通過查閱大量文獻(xiàn)，最終選擇了二級齒輪傳動(dòng)減速器和曲軸作為

2、本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，然后經(jīng)過參考剪板機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對傳動(dòng)方式、電動(dòng)機(jī)的選擇、二級減速器的各級軸以及其所需的軸承、齒、，飛輪、和其他標(biāo)準(zhǔn)件都做出了合理的選擇并做出了科學(xué)的說明。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)要求剪板機(jī)設(shè)計(jì)要求可以剪切厚度為630mm、寬度為2500mm，剪切行程210mm，每分鐘進(jìn)行3-7次的剪切，電動(dòng)機(jī)型號為JR125-6，主要是對傳動(dòng)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，在傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)中依據(jù)相應(yīng)參數(shù)首先確定二級減速器的傳動(dòng)尺寸，進(jìn)一步根據(jù)要求設(shè)計(jì)齒輪、飛輪、軸承等的型號及其相關(guān)尺寸參數(shù)，然后繪制各零件的結(jié)構(gòu)簡圖，之后對主要零件進(jìn)行校核。 關(guān)鍵詞 2500mm；剪板機(jī)；傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；強(qiáng)度校核 Ab

3、stract As the most common shearing equipment used in plate processing, the research on the transmission system of the shearing machine is from belt drive, gear drive and worm drive. Finally, the second gear drive reducer and crankshaft are selected as the transmission system design scheme of this g

4、raduation design. This graduation design requires that the shearing machine design requirements can shear thickness 630 mm、 width 2500 mm, shear stroke 210 times per minute, the motor model is JR125-6, mainly to design the transmission device, in the transmission design according to the correspond

5、ing parameters first determine the transmission size of the secondary reducer, further design gear, flywheel, bearing and related dimensions, then draw the structural diagram of each part, and then check the main parts. Keywords 2500 mm; Shearing Machine; Transmission System Design; Strength Che

6、ck II 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 目 錄 摘要 I Abstract II 1前言 1 2剪板機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)方案 2 2.1傳動(dòng)裝置方案確定 2 2.2動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù) 3 2.2.1傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 3 2.2.2傳動(dòng)軸功率 3 2.2.3傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩 3 3剪板機(jī)傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 3.1傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 4 3.1.1傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 4 3.1.2傳動(dòng)軸功率的計(jì)算 4 3.1.3傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 4 3.1.4計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 5 3.2軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 5 3.2.1號傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 3.2.2二號傳

7、動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 3.2.3三號傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 3.3齒輪設(shè)計(jì) 10 3.3.1一級傳動(dòng)軸齒輪設(shè)計(jì) 10 3.3.2二級傳動(dòng)軸齒輪設(shè)計(jì) 13 3.4飛輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 3.4.1安裝飛輪的原因和目的 17 3.4.2飛輪設(shè)計(jì)的基本原理及參數(shù) 17 3.4.3基本尺寸計(jì)算 18 3.4.4設(shè)計(jì)參數(shù)表 18 3.4.5飛輪的結(jié)構(gòu)圖 19 3.5軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 3.5.1滾動(dòng)軸承類型的選擇 19 3.5.2軸承設(shè)計(jì)公式及其參數(shù) 20 3.5.3一號傳動(dòng)軸軸承設(shè)計(jì)分析計(jì)算 21 3.5.4二號傳動(dòng)軸軸承設(shè)計(jì)計(jì)算 23 3.6傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡圖 25 4主要零

8、件的強(qiáng)度校核 26 4.1一號傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核 26 4.1.1軸的校核計(jì)算方法的選擇 26 4.1.2軸強(qiáng)度校核 26 4.2傳動(dòng)軸齒輪強(qiáng)度校核 29 4.2.1齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算方法的選擇 29 4.2.2一級傳動(dòng)軸齒輪齒面接觸強(qiáng)度和制造精度校核 29 4.2.3二級傳動(dòng)軸齒輪齒面接觸強(qiáng)度和制造精度校核 29 結(jié)論 31 致謝 32 參考文獻(xiàn) 33 IV 1 前言 剪板機(jī)是一種加工鈑金成形機(jī)床的一種剪切設(shè)備，通過運(yùn)動(dòng)的上刀片（安裝在刀架上）和下刀片（固定在機(jī)床上）相互協(xié)作完成的一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其傳動(dòng)系統(tǒng)可以分為三類：液壓傳動(dòng)、氣體傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)，大多數(shù)情況

9、下應(yīng)用最多的一般為液壓傳動(dòng)。剪板機(jī)經(jīng)過壓入變形和剪切滑移兩個(gè)不同階段，使板材按照設(shè)定的參數(shù)要求和尺寸進(jìn)行剪切。剪板機(jī)廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中，主要是對各類鈑金件和金屬材料，按照工藝尺寸要求進(jìn)行切割，如洗衣機(jī)外殼鈑金的切割加工，在很多鈑金件的制造企業(yè)都會(huì)見到剪板機(jī)的身影，廣泛適用于建筑、機(jī)械制造、航空等行業(yè)，由于機(jī)械傳動(dòng)剪板機(jī)有著行程次數(shù)高、維護(hù)簡單、易操作于掌控等優(yōu)勢，所以應(yīng)用范圍廣泛。 在汽車及家電等領(lǐng)域，對金屬板殼類零件需求量巨大，尤其是在汽車制造領(lǐng)域，其零件生產(chǎn)需要批量化、外觀個(gè)性化及外觀零件全覆蓋大型化。目前，面對我國汽車生產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展這一局面，我們國家在板材加工及相關(guān)配套沖壓裝備的技術(shù)上

10、都有了極大程度的改善。隨著零件功能要求的發(fā)展，越來越多的特殊難加工材料投入到生產(chǎn)中，如鈦合金、復(fù)合材料等，同時(shí)加工的零件形狀也日趨復(fù)雜，精度也越來越高。這給液壓剪板機(jī)帶來了比較大的挑戰(zhàn)。 2 剪板機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)方案 2.1 傳動(dòng)裝置方案確定 設(shè)備傳動(dòng)裝置的性能—原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的傳輸紐帶，是衡量一個(gè)機(jī)器好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一，因此，合理地進(jìn)行傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)是機(jī)械傳動(dòng)的重要環(huán)節(jié)。傳動(dòng)裝置是一個(gè)中間裝置，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)間進(jìn)行傳遞?？梢詫⑦\(yùn)行速度進(jìn)行增大或者減小，也可以改變機(jī)構(gòu)的走向，使其運(yùn)動(dòng)形式發(fā)生變換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞和分配。傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)還受到整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性能、經(jīng)費(fèi)預(yù)算及整機(jī)大小的約束

11、，并且部件在整機(jī)經(jīng)費(fèi)開銷中占了極大比例。 剪板機(jī)傳動(dòng)方案簡圖見圖2-1，可以從圖中明確地知曉設(shè)備的運(yùn)行狀況及動(dòng)力傳遞走向。 （1） （2） （3） （4） 圖2-1 剪板機(jī)傳動(dòng)方案 在上圖中，圖（1）展示的設(shè)計(jì)方案是二級圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)，該方案結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)力傳遞效率高，可以長期工作于惡劣環(huán)境；圖（2）的方案采用了一級帶傳動(dòng)、一級閉式齒輪傳動(dòng)，在該方案中，通過設(shè)計(jì)大的外廓尺寸，能在一定程度上減小振動(dòng)并實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，不宜在繁重惡劣的條件下工作；圖（3）的方案設(shè)計(jì)中使用了一

12、級閉式齒輪傳動(dòng)、一級開式齒輪傳動(dòng)，該種設(shè)計(jì)花錢少，但使用時(shí)間段；該設(shè)計(jì)方案成本低，但壽命不長；圖（4）的方案采用一級蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)，該方案結(jié)構(gòu)小巧,但傳動(dòng)效率低，性價(jià)比差。上述傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案雖說都能符合整機(jī)的設(shè)計(jì)需要，但是在結(jié)構(gòu)包絡(luò)、性能參數(shù)、性價(jià)比等方面存在較為明顯的差別。我們在進(jìn)行選擇的時(shí)候要根據(jù)具體情況來選擇。 在對剪板機(jī)進(jìn)行選擇傳動(dòng)方案時(shí)候，要充分綜合考慮各項(xiàng)因素。首先傳遞功率、轉(zhuǎn)速以及運(yùn)動(dòng)方式都必須要滿足性能要求，其次設(shè)計(jì)要求還要與工作環(huán)境相協(xié)調(diào)；再次就是設(shè)備工藝性、傳動(dòng)效率等必須優(yōu)異，同時(shí)必須具有高的可靠性，結(jié)構(gòu)精巧。正如我們所知，要想完全綜合所有的各個(gè)方面的設(shè)計(jì)要求非常困難，因?yàn)橛?/p>

13、些設(shè)計(jì)要求之間就存在著矛盾關(guān)系，因此我們在設(shè)計(jì)過程中要解決主要矛盾，分清主次，最大限度的滿足各項(xiàng)要求，從而確定最終的傳動(dòng)方案。 2.2 動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù) 在進(jìn)行傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)時(shí)，需要利用工作軸的功率、轉(zhuǎn)速等參數(shù)來完成傳動(dòng)件的計(jì)算。在這里，我們把傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)軸按速度高低順序設(shè)成1軸、2軸、3軸、4軸，還有就是電動(dòng)機(jī)軸設(shè)成0軸并令： 2.2.1 傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 2.2.2 傳動(dòng)軸功率 2.2.3 傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩 3 剪板機(jī)傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，

14、在本次設(shè)計(jì)過程中選用型號為JR125-6的電動(dòng)機(jī)。其額定功率為，按照總傳動(dòng)比來設(shè)計(jì)，各級傳動(dòng)比分配情況為： 3.1.1 傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 3.1.2 傳動(dòng)軸功率的計(jì)算 為獲得機(jī)械的傳遞效率，直接查閱《機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡明手冊》即可。 3.1.3 傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 3.1.4 計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 表3-1 傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)參數(shù) 軸號 輸入功率Pkw 轉(zhuǎn)矩 TN*m 轉(zhuǎn)速n(rmin) 傳動(dòng)比i 效率 Ⅰ 130 1260.20 980 1 1 Ⅱ 127.413 4208.12 287

15、.64 3.407 0.98 Ⅲ 168.982 18877.34 85.04 3.368 0.98 3.2 軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.1 號傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通過手冊查找，我們選用35CrMo調(diào)質(zhì)，材料的強(qiáng)度極限為 （1）計(jì)算基本直徑 通過查閱《機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡明手冊》，當(dāng)軸端彎矩較小時(shí)有: 由于聯(lián)軸器的安裝存在著鍵，所以軸在通常的基礎(chǔ)上需要加大則 （2）繪制結(jié)構(gòu)簡圖 圖3-1 一號傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)圖 （3）對各軸段的尺寸進(jìn)行敲定 一、各軸段直徑 二、各軸段長

16、 （4）段：，軸承蓋突出飛輪預(yù)留空間 螺旋軸軸承突出 （6）段：軸承輪轂長。要小于輪轂 （7）段：，定位尺寸。 （8）段：軸套長度+左螺旋套預(yù)留長度。 （9）段：，飛輪輪轂長度635mm-輪轂比軸長。 （10）段：，軸套右螺旋套輪轂比軸長。 （11）段：，軸承輪轂長。 總軸長及支撐點(diǎn)間距 總軸長： 軸承間距： 3.2.2 二號傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 選用35CrMo并進(jìn)行調(diào)質(zhì)，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》可得材料的強(qiáng)度極限為：，軸的材料及載荷系數(shù)為：C=135。 1、計(jì)算基本直徑 當(dāng)軸的一端有較小的彎矩： 因?yàn)槁?lián)軸器的安裝需要用到鍵，所以需要把軸進(jìn)行加粗，那么

17、 所以軸徑 2、繪制結(jié)構(gòu)簡圖 圖3-2 二號傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3、各軸段尺寸 進(jìn)行各個(gè)軸段的直徑確認(rèn) 進(jìn)行軸上各軸段的長度確認(rèn) （1）段：，預(yù)留長度16mm （2）段：，軸端配合長度40mm （3）段：，軸端推力軸承的尺寸95mm （4）段：，軸承寬度72mm，比軸段多出 （5）段：，定位尺寸42mm （6）段：，定位尺寸36mm （7）段：，部件總長535mm （8）段：，定位套長度5mm （9）段：，大齒輪+軸承及其配合零件總長度537mm （10）段：，軸承寬度58mm，比軸段多3mm （11）段：，齒輪長

18、度377mm-突出軸段長度7mm （12）段，軸承蓋與軸配合長度21mm+軸承寬度132mm+齒輪突出軸段長度7mm 總軸長： 3.2.3 三號傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行材料選取，并完成許用應(yīng)力確認(rèn) 選用35CrMo，并調(diào)質(zhì)處理，依照有關(guān)設(shè)計(jì)手冊對軸及常用材料的介紹，知道該材料的強(qiáng)度極限 基本直徑的計(jì)算 由相關(guān)簡明手冊，可知軸的材料及載荷系數(shù)是：C=135。軸的端面有小的彎矩存在時(shí) 為了留有鍵槽尺寸，所以軸要加粗到5%左右，那么 所以軸徑 結(jié)構(gòu)簡圖繪制如下 圖3-3 三號傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、進(jìn)行各軸段的尺寸敲定 進(jìn)行各軸段的直徑確認(rèn)

19、 進(jìn)行軸上各軸段長度的確認(rèn) （1）段：，預(yù)留長度16mm （2）段：，軸端配合長度40mm （3）段：，軸端推力軸承的尺寸95mm （4）段：，軸承寬度72mm，比軸段多出 （5）段：，定位尺寸42mm （6）段：，定位尺寸36mm （7）段：，推力軸承+耦合器及其配合零件總長度535mm 總軸長： 3.3 齒輪設(shè)計(jì) 3.3.1 一級傳動(dòng)軸齒輪設(shè)計(jì) 1、材料選取及確定許用應(yīng)力 為了獲得更為小巧的結(jié)構(gòu)布局，設(shè)計(jì)時(shí)使用硬齒面的組合，具體指標(biāo)： 小齒輪42CrMo調(diào)質(zhì)，齒面硬度48 ~52HRC,接觸疲勞極限彎曲疲勞強(qiáng)度； 大齒輪35CrMo調(diào)質(zhì)，齒面硬度40 ~

20、50HRC,接觸疲勞極限彎曲疲勞強(qiáng)度; 依照有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)，有以下參數(shù)： 輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)： 齒面接觸疲勞安全系數(shù) 彈性系數(shù)。 從以往經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，標(biāo)準(zhǔn)齒輪的區(qū)域系數(shù)。 那么該對嚙合齒輪具有的許用彎曲應(yīng)力為： 許用接觸應(yīng)力是： 2、按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 由課程設(shè)計(jì)的相關(guān)手冊中的齒輪參數(shù)可以知道，我們把6級精度選為齒輪的制造精度，載荷系數(shù)k選為1.6，齒輪系數(shù)參數(shù)?d=0.53。 由此可以對小齒輪的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算： 螺旋角β擬選為30°。 齒輪齒數(shù)的選定：若令小齒輪的齒數(shù)z1=27，那么大齒輪的齒數(shù)，圓整，則大小齒輪的齒數(shù)之比：，這個(gè)結(jié)果和預(yù)設(shè)

21、的傳動(dòng)比相近。計(jì)算齒形系數(shù)為 計(jì)算得到當(dāng)量齒數(shù)： 比對參數(shù)： 所以小齒輪設(shè)計(jì)時(shí)要對其彎曲強(qiáng)度進(jìn)行核算。 3、齒輪基本尺寸計(jì)算 齒輪的法向模數(shù)計(jì)算： 中心距： 對上面的結(jié)果進(jìn)行圓整，取825mm。 齒輪螺旋角β計(jì)算： 由上述螺旋角β的計(jì)算值，計(jì)算得到螺旋角系數(shù)： 齒輪的分度圓直徑為： 齒輪齒寬： 則可以得到大齒輪的齒寬： 計(jì)算得到齒輪的分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 注明：以上公式來源《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第3版、《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》. 4、斜齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果表 表3-2

22、斜齒輪參數(shù)表 齒數(shù)z 模數(shù)/mm 分度圓直徑d/mm 齒頂圓直徑da/mm 齒寬b/mm 傳動(dòng)比 中心距/mm 螺旋角β 齒形 齒輪1 z1=27 m=12 d1=374.123 da1=391.123 b=200 i=3.407 a=825 β=30 人字齒 齒輪2 z2=92 d2=1274.79 da2=1298.79 b=200 5、齒輪結(jié)構(gòu)圖 圖3-4 一級高速齒輪結(jié)構(gòu)圖 圖3-5 一級低速齒輪結(jié)構(gòu)圖 3.3.2 二級傳動(dòng)軸齒輪設(shè)計(jì) 一.材料選型

23、及許用應(yīng)力的確定 為了得到緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在該系統(tǒng)中選用硬齒面進(jìn)行搭配。 小齒輪選取35CrMo，并進(jìn)行40~50HRC要求的調(diào)質(zhì)處理，接觸疲勞極限參數(shù)為,彎曲疲勞強(qiáng)度參數(shù)為； 大齒輪選用35CrMo，并進(jìn)行40~50HRC要求的調(diào)質(zhì)處理，接觸疲勞極限參數(shù)為,彎曲疲勞強(qiáng)度參數(shù)為； 通過查詢相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容，知道輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)為 ,齒面的接觸疲勞安全系數(shù)為，選彈性系數(shù)為。 由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，標(biāo)準(zhǔn)齒輪的區(qū)域系數(shù)是。 故嚙合齒輪組合的許用彎曲應(yīng)力、許用接觸應(yīng)力分別是： 二.按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 由課程設(shè)計(jì)的相關(guān)手冊中的齒輪參數(shù)可以知道，我們把8級精度選為齒

24、輪的制造精度，載荷系數(shù)k選為1.6，齒輪系數(shù)參數(shù)?d=0.65。 對小齒輪的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算： 螺旋角β的初始擬定值為8° 齒輪齒數(shù)的選?。毫钚↓X輪齒數(shù)z1=19,那么大齒輪的齒數(shù)，對結(jié)果圓整取值為64，因此齒數(shù)比是，結(jié)果跟預(yù)設(shè)的傳動(dòng)比相近。 當(dāng)量齒數(shù)的計(jì)算結(jié)果為： 由課程設(shè)計(jì)手冊規(guī)定的齒形系數(shù)，齒根應(yīng)力集中參數(shù)，可以得知齒形系數(shù)，則齒根應(yīng)力集中系數(shù)分別為： 進(jìn)行參數(shù)比對： 所以小齒輪設(shè)計(jì)時(shí)要計(jì)算彎曲強(qiáng)度。 三.齒輪基本尺寸計(jì)算 進(jìn)行法向模數(shù)計(jì)算： 進(jìn)行中心距計(jì)算： 對結(jié)果進(jìn)行圓整，取值。 螺旋角為： 根據(jù)螺旋角計(jì)算結(jié)果，得出螺旋角系數(shù)

25、 進(jìn)行齒輪分度圓直徑計(jì)算： 進(jìn)行齒輪齒寬計(jì)算： 所以大齒輪的齒寬為 進(jìn)行分度圓直徑計(jì)算： 齒輪齒頂高為 齒輪的齒根高為 齒輪的齒頂圓直徑為 齒輪的齒根圓直徑為 注明：以上公式來源《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第3版、《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》. 四、斜齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果表 表3-3 斜齒輪參數(shù) 齒數(shù)z 模數(shù)/mm 分度圓直徑d/mm 齒頂圓直徑da/mm 齒寬b/mm 傳動(dòng)比 中心距/mm 螺旋角β 齒形 齒輪1 z1=19 m=20 d1=383.73 da1=423.73 b=250 i=3.368 a=838.15 β=

26、8 斜齒輪 齒輪2 z2=64 d2=1292.58 da2=1332.58 b=250 五、二級傳動(dòng)齒輪的結(jié)構(gòu)圖 圖3-6 一級高速齒輪的結(jié)構(gòu)圖  圖3-7 二級低速齒輪的結(jié)構(gòu)圖 3.4 飛輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.4.1 安裝飛輪的原因和目的 機(jī)械是在驅(qū)動(dòng)力和阻力的共同作用下實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)。機(jī)械驅(qū)動(dòng)力所作的功即為輸入功，阻力所作的功即為承受機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輸出功。當(dāng)輸入功與輸出功差值大于零時(shí)機(jī)械動(dòng)能增加，差值小于零時(shí)機(jī)械動(dòng)能減小，如果輸入功恒等于輸出功時(shí)，機(jī)械主軸即可保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。在實(shí)際工作情況下，驅(qū)動(dòng)力和

27、阻力不斷發(fā)生變化，所以在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)期間輸入功跟輸出功是不對等。若運(yùn)行期間的輸入功比輸出功高，出現(xiàn)盈功現(xiàn)象，盈功值的高低會(huì)促使機(jī)械動(dòng)能增加，反之，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械動(dòng)能減小。盈虧功會(huì)造成機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)，直接影響機(jī)械的工作效率和可靠性，同時(shí)機(jī)械強(qiáng)度使用期限也要受到制約，制造精度及工藝性低下，使得產(chǎn)品品質(zhì)降低。所以通過飛輪的安裝調(diào)節(jié)機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度的波動(dòng)，使得波動(dòng)在容許范圍之內(nèi)。同時(shí)飛輪的安裝可以減少自身的動(dòng)能，限制機(jī)器轉(zhuǎn)速降低的速度。 3.4.2 飛輪設(shè)計(jì)的基本原理及參數(shù) 1、設(shè)計(jì)原理 在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)δ的容許范圍內(nèi)，對飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量予以確認(rèn)。 2、設(shè)計(jì)所需參數(shù)的計(jì)算 最大的盈虧功為：

28、 根據(jù)上式可以得到主軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 根據(jù)理論力學(xué)知識(shí)，對于實(shí)心圓盤式飛輪，確定出圓盤直徑D，通過下面的公司對飛輪的質(zhì)量m及寬度進(jìn)行計(jì)算： 3.4.3 基本尺寸計(jì)算 進(jìn)行設(shè)計(jì)手冊查詢，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)選為δ=0.002。 根據(jù)實(shí)際需求，選D=?900mm 3.4.4 設(shè)計(jì)參數(shù)表 表3-4 設(shè)計(jì)參數(shù) 平均直徑mm 寬度mm 質(zhì)量kg D=?900 B=700 m=34.8 密度kgm3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg.m2 最大盈虧功N.m ρ=7.8 J=0.35 Wmax=7.37 3.4.5

29、 飛輪的結(jié)構(gòu)圖 圖3-8 飛輪結(jié)構(gòu)圖 3.5 軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.5.1 滾動(dòng)軸承類型的選擇 1、軸承的載荷 在進(jìn)行軸承選型時(shí)，兼顧考慮軸承所受載荷的各個(gè)特征量，進(jìn)行一下深入分析： a）依據(jù)軸承所受載荷的大小，進(jìn)行軸承的選型，對于滾子軸承和球軸承而言，由于他們作用方式的不同，對載荷的承受能力也不盡相同，前者適合大載荷場景的應(yīng)用，后者適合于小或中等載荷場景的應(yīng)用。 b）通過載荷的性質(zhì)和方向，一般情況下會(huì)推薦選用推力軸承。在承受大的單一的軸向載荷情形下，推力滾子軸承是不錯(cuò)的選擇；較小時(shí)，則選型推力球軸承。而在僅有徑向載荷存在時(shí)，通?？蛇x用深溝球軸承、滾針

30、軸承、圓柱滾子軸承，深溝球軸承在承受徑向載荷的同時(shí)也承受了不太大的軸向載荷。使軸向載荷和徑向載荷分別作用在與之對應(yīng)的軸承之上，最后再把類型不同的軸承載荷組合到一塊，比如推力軸承和向心軸承。 2、軸承載荷 在以往進(jìn)行軸承選型時(shí)，一般都不會(huì)考慮轉(zhuǎn)速因子的約束。倘若應(yīng)用場景的轉(zhuǎn)速比較高，那么這個(gè)因子就會(huì)在我們選型過程中充當(dāng)重要的角色。軸承最大的允許轉(zhuǎn)速為各類軸承的極限轉(zhuǎn)速。但這已經(jīng)是在正常的冷卻條件下，載荷比較小的情況之下能夠承受的轉(zhuǎn)速最大值。但不可否認(rèn)的是，使轉(zhuǎn)速極大值在工作中受到最大影響的是溫度的升高，因此，要想把作為一個(gè)界限，那么轉(zhuǎn)速的極值必須要滿足一定的條件方可。從工作轉(zhuǎn)軸到軸承的力是軸

31、承主要承載的力，因此，我們要選擇軸承的類型，我們應(yīng)該依據(jù)下面幾個(gè)方面： a由于球軸承的轉(zhuǎn)速相較于滾子軸承的轉(zhuǎn)速要高一些，所以對于較高速度情況，我們通常選擇球軸承。 b對于速度較高的情況，比較適合選取內(nèi)徑相同的系列并且其軸承外徑較小。軸承的外徑越小，那么其滾動(dòng)體就會(huì)越小，從而其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的離心力也越小轉(zhuǎn)動(dòng)的速度也越快。如果我們選取的軸承外徑較小，但是它承受載荷的能力又無法滿足我們工作的要求，在這種情況之下，我們一方面可以把兩個(gè)軸承采用并裝的方式結(jié)合在一塊，另一方面可以采取寬度系列的軸承。此外，對于外徑較大的軸承，我們通常把它用在速度低且載荷大的情況。 c保持架的結(jié)構(gòu)及它的材料是影響軸承轉(zhuǎn)速的主

32、要因素。青銅實(shí)體保持架、 實(shí)體保持架和沖壓保持架所允許的轉(zhuǎn)速依次減小。 d對于極限轉(zhuǎn)速較低的情況，我們通常會(huì)選取推力軸承。對于工作轉(zhuǎn)速比較高及軸向載荷較大的情況，我們采用角接觸軸承來承受它的軸向力。 e如果工作轉(zhuǎn)速稍微大于實(shí)驗(yàn)得到的轉(zhuǎn)速極限值，那么我們通常選取公差等級較高的軸承以及軸承游隙較大的。此外，如果我們采用油霧潤滑或者循環(huán)的方式來進(jìn)行，我們就可以進(jìn)一步提升此類軸承的高速性能。特別定制的高速滾動(dòng)軸承則被我們應(yīng)用在工作轉(zhuǎn)速超過極限轉(zhuǎn)速的情況。 3、軸承的調(diào)心性能 由于種種誤差的存在，軸承座與軸的中心線并不共軸，會(huì)造成一定的角度偏差，當(dāng)軸經(jīng)受來自外部的力的時(shí)候?qū)е掳l(fā)生偏斜或應(yīng)力折彎

33、，從而影響軸承內(nèi)外軸線的同軸度，這兩者情況會(huì)發(fā)生在調(diào)心軸承級帶座外球面的球軸承中。這類軸承工作正常與否不受上述偏斜情況影響。 3.5.2 軸承設(shè)計(jì)公式及其參數(shù) 1、滾動(dòng)軸承當(dāng)量載荷計(jì)算 事先進(jìn)行載荷條件預(yù)設(shè)，進(jìn)而完成軸承的額定動(dòng)載荷的確認(rèn)。所以先假設(shè)載荷條件為：推力軸承是僅承受軸向載荷軸承；向心軸承是只承受徑向載荷軸承。軸承在很多的實(shí)際應(yīng)用場合中發(fā)現(xiàn)，在同一個(gè)軸承上既有半徑方向的載荷又有軸線上的載荷，因此在對其開展壽命計(jì)算時(shí)，要進(jìn)行載荷變換，得到與理論計(jì)算要求一致的載荷，這個(gè)載荷就是當(dāng)量動(dòng)載荷。當(dāng)量動(dòng)載荷有沿軸承徑向和沿軸承軸向兩類，前者沿軸承徑向的當(dāng)量動(dòng)載荷是沿徑向恒定載荷，而后者是

34、順著軸向的固定載荷。 當(dāng)徑向載荷和軸向載荷的大小和方向不變時(shí)，當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算公式如下： 其中 P——當(dāng)量動(dòng)載荷,N Fr——軸承所受徑向載荷,N Fa——軸承所受軸向載荷,N —向動(dòng)載荷系數(shù) Y——軸向動(dòng)載荷系數(shù) 2、軸承壽命與基本額定動(dòng)載荷關(guān)系 軸承壽命與基本額定動(dòng)載荷關(guān)系的關(guān)系可表示如下 或 其中L ——基本額定壽命，106r Lh——基本額定壽命,h C ——基本額定動(dòng)載荷,N P ——當(dāng)量動(dòng)載荷, N ft——溫度系數(shù)，軸承工作環(huán)境溫度在100攝氏度以上時(shí)，會(huì)影響基本額定壽命，需要用到溫度系數(shù)進(jìn)行修訂 fp——載荷系數(shù)，軸承壽命受到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)

35、沖擊和振動(dòng)的影響，需用到載荷系數(shù)修訂 n ——軸承工作轉(zhuǎn)速rmin ε——壽命指數(shù)（球軸承ε=3，滾子軸承ε=103） 3.5.3 一號傳動(dòng)軸軸承設(shè)計(jì)分析計(jì)算 選用調(diào)心滾子軸承,分別計(jì)算軸承軸向和徑向載荷和，根據(jù)受力分析可知，兩個(gè)斜齒輪軸的向力相互抵消，故只需計(jì)算圓周力Fte和徑向力Fre即可。 計(jì)算兩軸承所經(jīng)受的徑向載荷 進(jìn)行受力分析，可得： 進(jìn)行軸承的軸向力的計(jì)算 式中的值由的條件下得來的。 求比值取e值 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》可得左軸承值，右軸承值 當(dāng)量動(dòng)載荷： 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》可知軸承的

36、載荷系數(shù)范圍，可取 首先近似Y=2.3，可得到： 假定軸承在基本額定動(dòng)載荷的情況下，每天工作8小時(shí)，預(yù)期壽命Lh=15000h，調(diào)心滾子軸承22236（左），調(diào)心滾子軸承22228（右）： 表3-4 軸承參數(shù)表 軸承代號 內(nèi)徑dmm 外徑Dmm 寬度Bmm 22228 140 250 68 22236CC/W33 180 320 86 基本額定載荷Cr/KN 油潤滑極限轉(zhuǎn)速/r.min-1 計(jì)算數(shù)據(jù)e 計(jì)算數(shù)據(jù)Y1 478 1400 0.29 2.3 1010 1300 0.25 2.7 3.5.4 二號傳動(dòng)軸軸承設(shè)計(jì)計(jì)算

37、根據(jù)實(shí)際參數(shù)要求選用調(diào)心滾子軸承,分別計(jì)算軸承軸向和徑向載荷和 ，根據(jù)受力分析可知，兩斜齒輪的軸向受力為零，所以只對圓周力Fte和徑向力Fre進(jìn)行計(jì)算。 由斜齒輪的受力分析結(jié)果，對各個(gè)受力進(jìn)行計(jì)算： 通過進(jìn)行受力分析，可以得到： 軸承的軸向力計(jì)算 其中Y是FaFr≤e的初選值 求比值取e值 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》可得，左右軸承的值分別為 軸承的載荷系數(shù)范圍為取則 一號端使用 二號段使用 假定軸承在基本額定動(dòng)載荷的情況下，每天工作8小時(shí)，預(yù)期壽命調(diào)心滾子軸承22228（左），

38、調(diào)心滾子軸承22236（右） 表3-6 軸承參數(shù)表 軸承代號 內(nèi)徑dmm 外徑Dmm 寬度Bmm 22338 190 400 132 23064 320 480 121 基本額定載荷Cr/KN 油潤滑極限轉(zhuǎn)速/r.min-1 計(jì)算數(shù)據(jù)e 計(jì)算數(shù)據(jù)Y1 1390 850 0.36 1.8 1380 500 0.26 3.8 3.6 傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡圖 圖3-8 傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡圖 4 主要零件的強(qiáng)度校核 4.1 一號傳動(dòng)軸強(qiáng)度校核 4.1.1 軸的校核計(jì)算方法的選擇

39、 對軸的強(qiáng)度進(jìn)行核算，先對軸受力情況和分布情況再進(jìn)行許用應(yīng)力的選取，最后進(jìn)行強(qiáng)度公式校核。只承受扭矩的傳動(dòng)軸直接用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核公式計(jì)算；對于心軸，直接使用彎曲強(qiáng)度校核公式計(jì)算；轉(zhuǎn)軸，使用彎扭合成強(qiáng)度校核公式。在一些特殊的情況下需要利用疲勞強(qiáng)度校核公式精確校核。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中對軸強(qiáng)度的核算，利用的彎扭合成強(qiáng)度條件的方法。 4.1.2 軸強(qiáng)度校核 1、軸的受力分析 為了使各傳動(dòng)軸的承受能力得到保障，所以在進(jìn)行傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)的時(shí)候，采用了很多的約束條件。在實(shí)際工程中，在滿足支撐的前提下再加一個(gè)約束力，這樣可大大減少梁的應(yīng)力和彎曲變形，超靜定梁的應(yīng)用就能實(shí)現(xiàn)這一結(jié)果。在本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)裝置中，就使

40、用了相似的超靜定結(jié)構(gòu)支撐手段，我們假設(shè)：軸的各軸段的彎曲剛度相同。 2、超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算 由人字齒輪的受力分析結(jié)果：兩個(gè)斜齒輪軸向受力為零，只需對圓周力Ft及徑向力Fr進(jìn)行計(jì)算。 解除的支撐力Fvc在B點(diǎn)的撓度為 根據(jù)平衡約束可知 則 處于水平狀態(tài)的齒輪上的Ft和飛輪F在B點(diǎn)的撓度為wbh1 解除的支撐力Fhc在B點(diǎn)的撓度為wbh2 根據(jù)平衡約束wb=0可知 則 3、軸的強(qiáng)度校核 A B點(diǎn)所受到的支撐反力可以由對A點(diǎn)的求矩獲得： 進(jìn)行垂直面的支撐反力計(jì)算 A B點(diǎn)的支撐反力為： b 進(jìn)行危險(xiǎn)截面的彎

41、矩計(jì)算，并完成彎矩繪制 進(jìn)行垂直面的彎矩計(jì)算 計(jì)算人字齒輪中心受到的彎矩值 對B點(diǎn)受到的彎矩進(jìn)行計(jì)算 計(jì)算飛輪處所受到的彎矩 進(jìn)行水平面上的彎矩計(jì)算 計(jì)算人字齒輪中心所受到的彎矩 計(jì)算B點(diǎn)所受到的彎矩 計(jì)算飛輪處所受到的彎矩計(jì)算 繪制的彎矩圖如4-1所示： 圖4-1 彎矩圖 C 計(jì)算合成彎矩 合成彎矩圖 圖4-2 合成彎矩圖 d 計(jì)算危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩 e 計(jì)算危險(xiǎn)截面處的軸的直徑 故符合條件，原設(shè)計(jì)尺寸合理。 注明：以上公式來源《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第3版.中國機(jī)械工程,

42、《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》. 4.2 傳動(dòng)軸齒輪強(qiáng)度校核 4.2.1 齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算方法的選擇 假如設(shè)計(jì)中的齒輪傳動(dòng)形式使用開式軟齒輪傳動(dòng)，對于其齒輪結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)可通過齒根彎曲疲勞強(qiáng)度公式來給出設(shè)計(jì)值；倘若以閉式軟齒輪為傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案，通常情況下軟齒面的接觸強(qiáng)度都不是很高，因此在開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，首選齒面接觸強(qiáng)度公式，第一步是尺寸大小的確認(rèn)，完成后，再利用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行核算，有利于提升工藝性。 4.2.2 一級傳動(dòng)軸齒輪齒面接觸強(qiáng)度和制造精度校核 取標(biāo)準(zhǔn)齒輪的區(qū)域系數(shù)為 取螺旋角系數(shù)為 1、對齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算 所以，該齒輪安全。 2、對齒輪的圓周速度進(jìn)行驗(yàn)算

43、 所以選取的6級制造精度與計(jì)算要求相符。 4.2.3 二級傳動(dòng)軸齒輪齒面接觸強(qiáng)度和制造精度校核 1、驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度 .. 該齒輪是安全的。 2、齒輪的圓周速度 因此選8級制造精度符合計(jì)算要求 結(jié)論 剪板機(jī)作為板材加工中使用最為普遍的剪切板材裝備，在進(jìn)行此次剪板機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，查閱了大量相關(guān)傳動(dòng)設(shè)計(jì)資料，最后確定的方案是使用二級齒輪傳動(dòng)減速器和曲軸，并借鑒相關(guān)剪板機(jī)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對與設(shè)計(jì)相關(guān)的各個(gè)要件都進(jìn)行了合理的選擇并做出了科學(xué)的說明。并且對有關(guān)關(guān)重零件進(jìn)行了強(qiáng)度核算，在計(jì)算得到相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)后，以CAD軟件作為制圖工具，進(jìn)行了系統(tǒng)總裝配圖及關(guān)重部件的圖樣

44、繪制。 通過開展剪板機(jī)設(shè)計(jì)，加深了對其裝配、傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的認(rèn)識(shí)，也對系統(tǒng)內(nèi)各部件間的相關(guān)聯(lián)系更為了解。由被剪板材的厚度來計(jì)算得出所要求的剪切力，從而結(jié)合現(xiàn)有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，完成對電動(dòng)機(jī)相關(guān)參數(shù)的合理選型。并以選取到的電動(dòng)機(jī)的功率參數(shù)為基礎(chǔ)，完成對軸相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，最后完成軸零件尺寸的確認(rèn)。各個(gè)分系統(tǒng)部件設(shè)計(jì)結(jié)束后，綜合系統(tǒng)的實(shí)際工作需求及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局，完成關(guān)聯(lián)尺寸的確認(rèn)。通過在本次設(shè)計(jì)中，長時(shí)間運(yùn)用CAD進(jìn)行繪制各種圖形，進(jìn)行裝配圖和零件圖的繪制，操作更為流場。 致謝 時(shí)光如水，悄無聲息的流走，再也不復(fù)返。在即將畢業(yè)之際，想起剛?cè)雽W(xué)的情形，恍如昨日。回顧自己的學(xué)習(xí)生涯，收獲很多，雖也有遺憾，

45、但更多的是感恩。 首先，要感謝的是我的論文指導(dǎo)老師。老師作為我學(xué)習(xí)道路上的引導(dǎo)者，不僅教給我豐富的專業(yè)知識(shí)，還在現(xiàn)實(shí)生活中給我很多幫助。尤其是在寫論文的過程中，我從最初的選題迷茫，不知如何下筆，到如今完成初稿，都要感謝老師給我的指點(diǎn)。使我能夠在寫作過程中不偏離方向，嚴(yán)格要求自己。對導(dǎo)師的治學(xué)態(tài)度，我由衷的佩服：高山仰止，景行行止，雖不能至，然心向往之。在此，對老師真摯的說聲：“感謝您！” 其次，也要感謝我親愛的同學(xué)們，是緣分讓大家相遇，是共同的學(xué)習(xí)目標(biāo)將大家聚到一起，海內(nèi)存知己天涯若比鄰，美好的回憶都留存心中，感謝他們對我的包容和陪伴。 最后，感謝所有的親人朋友，以及給予過我?guī)椭娜恕?

46、 參考文獻(xiàn) [1] 張玲. 基于ARM剪板機(jī)數(shù)控系統(tǒng)精確定位設(shè)計(jì)[J]. 中國設(shè)備工程, 2019, 000(011):166-167. [2] 傅曉耕, 馮瀟瀟. 基于PLC的剪板機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J]. 機(jī)械制造與自動(dòng)化, 2018, 47(06):209-212. [3] 竇高強(qiáng). 閘式剪板機(jī)液壓系統(tǒng)控制剪切角調(diào)整的設(shè)計(jì)[J]. 鍛壓裝備與制造技術(shù), 2019, v.54;No.319(01):43-45. [4] 李明. 基于PLC實(shí)現(xiàn)對剪板機(jī)自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用, 2019. [5] 黃真駒. 基于現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的剪板機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)性能研究[D].

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