棘輪型手動(dòng)壓力機(jī)的設(shè)計(jì),棘輪型手動(dòng)壓力機(jī)的設(shè)計(jì),棘輪,手動(dòng),壓力機(jī),設(shè)計(jì) 任務(wù)書 I、設(shè)計(jì)題目：棘輪型手動(dòng)壓力機(jī)的設(shè)計(jì) II、設(shè)計(jì)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計(jì)技術(shù)要求： 設(shè)計(jì)原始資料：模型圖紙一份及要求說(shuō)明書 工作壓力2000kg 底座尺寸208mm*455mm 最大工作行程 205mm 壓機(jī)高度 302mm 設(shè)計(jì)技術(shù)要求 確立總體設(shè)計(jì)方案 繪制總裝配圖和零件圖 遠(yuǎn)動(dòng)分析 強(qiáng)度受力分析計(jì)算 成本核算 箱體工藝規(guī)程設(shè)計(jì) III、畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作內(nèi)容及完成時(shí)間： 1．查閱資料，英文資料翻譯（6000字符），撰寫開題報(bào)告 2周 2.總體設(shè)計(jì)繪制總圖 7周 3.箱體工藝規(guī)程 2周 4.成本核算 1周 5.編寫說(shuō)明書 2周 6.畢業(yè)設(shè)計(jì)審查、畢業(yè)答辯 1周 Ⅳ 、主 要參考資料： ［1］. 沈紉秋主編《工程材料與制造工藝教程》 北京：航空工業(yè)出版社，1991.5. ［2］. 張鼎承主編 沖壓機(jī)械化與自動(dòng)化 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1982. ［3］.濮良貴、紀(jì)名剛主編《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 北京：高等教育出版社，2006.5. ［4］.中國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì) 王少懷主編《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》 北京：電子工業(yè)出版社，2006.7 ［5］.德國(guó) OPTIMA 夾緊技術(shù)公司產(chǎn)品樣本 沖鍛壓模具的快速夾緊，2001. ［6］. [日]日本塑性加工學(xué)會(huì)編 壓力加工手冊(cè) 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1984. ［7］.王昆等主編《機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》 北京：高等教育出版社，1996. ［8］.Pearce,R.Sheet Matal Forming,Bristol、philadelphia:Adam hilger，1991. 航空工程 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè)類 0681053 班 學(xué)生（簽名）： 日期： 自 2010 年 3 月 1 日至 2010年 7 月 2 日 指導(dǎo)教師（簽名）： 助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)： 航空工程 系（室）主任（簽名）： 附注:任務(wù)書應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書首頁(yè)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： 棘輪型手動(dòng)壓力機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 科技學(xué)院 專業(yè)名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)學(xué)號(hào)： 068105332 學(xué)生姓名： 楊 冰 指導(dǎo)教師： 袁 寧 二O一O年 六 月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題目 棘輪手動(dòng)壓機(jī)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 068105332 學(xué) 生 姓 名 楊 冰 指 導(dǎo) 教 師 袁 寧 填 表 日 期 2010 年 3 月 15 日 一、選題的依據(jù)及意義： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題的原則要根據(jù)教學(xué)計(jì)劃中所制定的培養(yǎng)目標(biāo)要求，能達(dá)到綜合訓(xùn)練為目的，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力，鞏固和提高所學(xué)知識(shí)。應(yīng)盡量選擇既滿足教學(xué)基本要求，又結(jié)合生產(chǎn)、科研實(shí)際的題目?？筛鶕?jù)學(xué)生的特點(diǎn)，結(jié)合個(gè)人的實(shí)際工作選擇題目。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)類型依據(jù)特點(diǎn)分為開發(fā)型、改進(jìn)型、技術(shù)引進(jìn)等三種類型。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求具有有效性、經(jīng)濟(jì)性、工藝性和外觀質(zhì)量。 題目類型 主要包括:機(jī)械設(shè)計(jì)類、工藝工裝設(shè)計(jì)類、機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)及裝置設(shè)計(jì)、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。 (所有專業(yè)課程的內(nèi)容，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際都行) 題目示例 60噸壓力機(jī)液壓系統(tǒng)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 　　 壓力機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 由于我國(guó)壓力機(jī)技術(shù)相比國(guó)外落后點(diǎn)，大型的壓力機(jī)和用于數(shù)控的比較欠缺，作為在校大學(xué)生，我就選棘輪式手動(dòng)壓力機(jī)。手動(dòng)壓力機(jī)制造簡(jiǎn)單，操作方便，造價(jià)費(fèi)用低廉。在更多的方面大型的壓力機(jī)起不到作用。所以選棘輪式的是對(duì)棘輪機(jī)構(gòu)有所掌握。 依據(jù)： （1）體現(xiàn)我國(guó)機(jī)械加工中冷壓工藝的實(shí)際發(fā)展需要 　　直接面向我國(guó)機(jī)械加工的當(dāng)前實(shí)際，考慮今后發(fā)展趨向；壓力機(jī)在制造領(lǐng)域和應(yīng)用領(lǐng)域的重要地位，努力實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化與自動(dòng)化。 　 （2）滿足畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容規(guī)定要求 　　機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容包含初步設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)兩大部分。畢業(yè)設(shè)計(jì)不是相關(guān)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的簡(jiǎn)單組合與重復(fù)，否則將對(duì)完成基本訓(xùn)練和培養(yǎng)獨(dú)立工作能力極為不利。設(shè)計(jì)題目具有較完整的設(shè)計(jì)原始資料，包括所要設(shè)計(jì)的設(shè)備的原始數(shù)據(jù)（工作壓力、底座尺寸、壓力機(jī)高度、最大工作行程等）相關(guān)使用要求、運(yùn)動(dòng)分析、總體強(qiáng)度受力分析、齒條工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、成本核算等，這些原始資料都來(lái)自實(shí)有機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)實(shí)踐。 　 （3）適應(yīng)專業(yè)科技知識(shí)的實(shí)際水平 　　由于學(xué)時(shí)有限，在校所學(xué)專業(yè)課程知識(shí)的深、廣度難以滿足中型、大型設(shè)備設(shè)計(jì)工作的需要。畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的規(guī)模和內(nèi)容幅度，是從大多數(shù)學(xué)生能掌握的專業(yè)科技知識(shí)的實(shí)際水平出發(fā)，所要設(shè)計(jì)的設(shè)備型號(hào)以小型為主，工作壓力也在考慮范圍內(nèi)，以中小負(fù)荷為主等。 意義： （1）培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，通過(guò)課題研究回顧、總結(jié)大學(xué)三年所學(xué)。在以后工作中, 能更快速地提高專業(yè)技術(shù)； （2）綜合性地運(yùn)用幾年內(nèi)所學(xué)知識(shí)去分析、解決一個(gè)問(wèn)題。使自己的實(shí)踐動(dòng)手、動(dòng)筆能力得到 鍛煉； （3）為工作時(shí)候的產(chǎn)品開發(fā)、改進(jìn)打下基礎(chǔ)； （4）掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢的基本方法以及獲取新知識(shí)的能力。 二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)： 棘輪型手動(dòng)壓力機(jī)是機(jī)械壓力機(jī)中具有代表性的一類加工設(shè)備，該類設(shè)備結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，提高生產(chǎn)效率，且具有操作方便、動(dòng)作靈活，經(jīng)久耐用等特點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于家電業(yè)、電子工業(yè)、電器端子、鐘表工業(yè)、照相機(jī)、微型馬達(dá)等制造及零部件裝配，最適用小零部件之壓入、成型、裝配、鉚合、打印、沖孔、切斷、彎曲、印花等工作要求。它的用戶幾乎包羅了國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，量大面寬?，F(xiàn)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)蓬勃發(fā)展，壓力機(jī)的使用從大型工廠到私人手工作坊，幾乎在涉及到零件冷壓工藝的地方都可以見到。壓力機(jī)種類繁多，型式多樣，工作壓力小到幾十公斤，大到幾噸；精密程度也有很大的差別，價(jià)值由幾百元到上萬(wàn)元不等。 棘輪機(jī)構(gòu)　　棘輪機(jī)構(gòu) 　　ratchet and pawl 　　由棘輪和棘爪組成的一種單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 　　它將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成單向步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。棘輪輪齒通常用單向齒，棘爪鉸接于搖桿上，當(dāng)搖桿逆時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪便插入棘輪齒以推動(dòng)棘輪同向轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)搖桿順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，棘爪在棘輪上滑過(guò)，棘輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。為了確保棘輪不反轉(zhuǎn)，常在固定構(gòu)件上加裝止逆棘爪。搖桿的往復(fù)擺動(dòng)可由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)油缸等實(shí)現(xiàn)，在傳遞很小動(dòng)力時(shí)，也有用電磁鐵直接驅(qū)動(dòng)棘爪的。棘輪每次轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱為動(dòng)程。動(dòng)程的大小可利用改變驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)或遮齒罩的位置等方法調(diào)節(jié)，也可以在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中加以調(diào)節(jié)。如果希望調(diào)節(jié)的精度高于一個(gè)棘齒所對(duì)應(yīng)的角度，可應(yīng)用多棘爪棘輪機(jī)構(gòu)。棘輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)常伴有噪聲和振動(dòng)，因此它的工作頻率不能過(guò)高。棘輪機(jī)構(gòu)常用在各種機(jī)床和自動(dòng)機(jī)中間歇進(jìn)給或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位上，也常用在千斤頂上。在自行車中棘輪機(jī)構(gòu)用于單向驅(qū)動(dòng)，在手動(dòng)絞車中棘輪機(jī)構(gòu)常用以防止逆轉(zhuǎn)。 　　棘輪機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí) 　　 　　1棘輪機(jī)構(gòu)(ratchet mechanism)的基本型式和工作原理 　　圖示為機(jī)械中常用的外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)，它由主動(dòng)擺桿，棘爪，棘輪、止回棘爪和機(jī)架組成。主動(dòng)件空套在與棘輪固連的從動(dòng)軸上，并與驅(qū)動(dòng)棘爪用轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)。當(dāng)主動(dòng)件順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪便插入棘輪的齒槽中，使棘輪跟著轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，此時(shí)，止回棘爪在棘輪的齒背上滑動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)件逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，止回棘爪阻止棘輪發(fā)生逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，而驅(qū)動(dòng)棘爪卻能夠在棘輪齒背上滑過(guò)，所以，這時(shí)棘輪靜止不動(dòng)。因此，當(dāng)主動(dòng)件作連續(xù)的往復(fù)擺動(dòng)時(shí)，棘輪作單向的間歇運(yùn)動(dòng)。 　　2 棘輪機(jī)構(gòu)的分類方式有以下幾種： 　　按結(jié)構(gòu)形式分為齒式棘輪機(jī)構(gòu)和摩擦式棘輪機(jī)構(gòu) 　　齒式棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便；動(dòng)與停的時(shí)間比可通過(guò)選擇合適的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。該機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是動(dòng)程只能作有級(jí)調(diào)節(jié)；噪音、沖擊和磨損較大，故不宜用于高速。 　　齒式棘輪機(jī)構(gòu) 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu) 　　摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)是用偏心扇形楔塊代替齒式棘輪機(jī)構(gòu)中的棘爪，以無(wú)齒摩擦代替棘輪。特點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)噪音；動(dòng)程可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。但因靠摩擦力傳動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，雖然可起到安全保護(hù)作用，但是傳動(dòng)精度不高。適用于低速輕載的場(chǎng)合。 　　按嚙合方式分外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)和內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu) 　　外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪或楔塊均安裝在棘輪的外部，而內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪或楔塊均在棘輪內(nèi)部。外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu)由于加工、安裝和維修方便，應(yīng)用較廣。內(nèi)嚙合棘輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小。 　　外嚙合式棘輪機(jī)構(gòu) 內(nèi)嚙合式棘輪機(jī)構(gòu) 　　按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)、雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)和雙向式棘輪機(jī)構(gòu) 　　單動(dòng)式式棘輪機(jī)構(gòu)當(dāng)主動(dòng)件按某一個(gè)方向擺動(dòng)時(shí)，才能推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)。雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)，在主動(dòng)搖桿向兩個(gè)方向往復(fù)擺動(dòng)的過(guò)程中，分別帶動(dòng)兩個(gè)棘爪，兩次推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)。 　　雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)常用于載荷較大，棘輪尺寸受限，齒數(shù)較少，而主動(dòng)擺桿的擺角小于棘輪齒距的場(chǎng)合。 　　雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu) 　　以上介紹的棘輪機(jī)構(gòu)，都只能按一個(gè)方向作單向間歇運(yùn)動(dòng)。雙向式棘輪機(jī)構(gòu)可通過(guò)改變棘爪的擺動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)棘輪兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。圖示為兩種雙向式棘輪機(jī)構(gòu)的形式，雙向式棘輪機(jī)構(gòu)必須采用對(duì)稱齒形。 　　雙向式棘輪機(jī)構(gòu) 　　3 棘輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 　　棘輪機(jī)構(gòu)的主要用途有：間歇送進(jìn)、制動(dòng)和超越等，以下是應(yīng)用實(shí)例。 　　1)間歇送進(jìn) 　　圖示為牛頭刨床，為了切削工件，刨刀需作連續(xù)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)作間歇移動(dòng)。當(dāng)曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)連桿2帶動(dòng)搖桿5作往復(fù)擺動(dòng)；搖桿5上裝有雙向棘輪機(jī)構(gòu)的棘爪3，棘輪4與絲杠6固連，棘爪帶動(dòng)棘輪作單方向間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使螺母（即工作臺(tái)）作間歇進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。若改變驅(qū)動(dòng)棘爪的擺角，可以調(diào)節(jié)進(jìn)給量；改變驅(qū)動(dòng)棘爪的位置（繞自身軸線轉(zhuǎn)過(guò)180°后固定），可改變進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方向。 　　2)制動(dòng) 　　圖示為杠桿控制的帶式制動(dòng)器，制動(dòng)輪與外棘輪2固結(jié)，棘爪3鉸接于制動(dòng)輪4上A點(diǎn)，制動(dòng)輪上圍繞著由杠桿5控制的鋼帶6。制動(dòng)輪4按逆時(shí)針?lè)较蜃杂赊D(zhuǎn)動(dòng)，棘爪3在棘輪齒背上滑動(dòng)，若該輪向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則4輪被被制動(dòng)。 　　3)超越 　　圖示的棘輪機(jī)構(gòu)可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)快速超越運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)由蝸桿傳到蝸輪，通過(guò)安裝在蝸輪上的棘爪3驅(qū)動(dòng)棘輪固連的輸出軸5按圖示方向慢速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)需要軸快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可按輸出軸的方向快速轉(zhuǎn)動(dòng)輸出軸上的手柄，這時(shí)由于手動(dòng)轉(zhuǎn)速大于蝸輪轉(zhuǎn)速，所以棘爪在棘輪齒背滑過(guò)，從而在蝸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可用快速手動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出軸超越蝸輪的運(yùn)動(dòng)。 　　4 棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 　　棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮：棘輪齒形的選擇 、模數(shù)齒數(shù)的確定 、齒面傾斜角的確定 、行程和動(dòng)停比的調(diào)節(jié)方法 　　現(xiàn)以齒式棘輪機(jī)構(gòu)為例，說(shuō)明其設(shè)計(jì)方法 　　1)棘輪齒形的選擇 　　圖示為常用齒形，不對(duì)稱梯形用于承受載荷較大的場(chǎng)合；當(dāng)棘輪機(jī)構(gòu)承受的載荷較小時(shí)，可采用三角形或圓弧形齒形；矩形和對(duì)稱梯形用于雙向式棘輪機(jī)構(gòu)。 　　2)模數(shù)、齒數(shù)的確定 　　與齒輪相同，棘輪輪齒的有關(guān)尺寸也用模數(shù)m作為計(jì)算的基本參數(shù)，但棘輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)要按棘輪的頂圓直徑da來(lái)計(jì)算。 　　m = da/z 　　棘輪齒數(shù)z一般由棘輪機(jī)構(gòu)的使用條件和運(yùn)動(dòng)要求選定。對(duì)于一般進(jìn)給和分度所用的棘輪機(jī)構(gòu)，可根據(jù)所要求的棘輪最小轉(zhuǎn)角來(lái)確定棘輪的齒數(shù)（z ≤250，一般取z = 8～30），然后選定模數(shù)。 　　3)齒面傾斜角的確定 　　棘輪齒面與徑向線所夾α稱為齒面傾斜角。棘爪軸心O1與輪齒頂點(diǎn)A的連線O1A與過(guò)A點(diǎn)的齒面法線nn的夾角β稱為棘爪軸心位置角。 　　為使棘爪在推動(dòng)棘輪的過(guò)程中始終緊壓齒面滑向齒根部，應(yīng)滿足棘齒對(duì)棘爪的法向反作用力N對(duì)O1軸的力矩大于摩擦力Ff沿齒面）對(duì)O1軸的力矩，即 　　N·O1Asinβ > Ff·O1Acosβ 　　則 Ff/N < tanβ 　　因?yàn)?f = tan = Ff/N 　　所以 tanβ > tan 　　即 β > 　　式中f和分別為棘爪與棘輪齒面間的摩擦系數(shù)和摩擦角，一般f取0.13 ～0.2。 　　5. 行程和動(dòng)停比的調(diào)節(jié)方法 　　1）采用棘輪罩 　　通過(guò)改變棘輪罩的位置，使部分行程棘爪沿棘輪罩表面滑過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)棘輪轉(zhuǎn)角大小的調(diào)整。 　　2）改變擺桿擺角 　　通過(guò)調(diào)節(jié)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中曲柄的長(zhǎng)度，改變搖桿擺角的大小，從而實(shí)現(xiàn)棘輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角大小的調(diào)整。 　　3） 采用多爪棘輪機(jī)構(gòu) 　　要使棘輪每次轉(zhuǎn)動(dòng)的角度小于一個(gè)輪齒所對(duì)應(yīng)的中心角γ時(shí)，可采用棘爪數(shù)為m的多爪棘輪機(jī)構(gòu)。 　　如n=3的棘輪機(jī)構(gòu)，三棘爪位置依次錯(cuò)開γ/3 ，當(dāng)擺桿轉(zhuǎn)角Ф1在γ≥Ф1≥γ/3 范圍內(nèi)變化時(shí)，三棘爪依次落入齒槽，推動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度Ф2為 γ≥Ф2≥γ/3 范圍內(nèi)γ/3 整數(shù)倍。 我國(guó)許多企業(yè)自“八五” 以來(lái)，通過(guò)技術(shù)攻關(guān)、自行設(shè)計(jì)，以及從德國(guó)舒勒、美國(guó)維爾森、日本小松等著名公司引進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，或采取與國(guó)外廠商合作生產(chǎn)的方式，將國(guó)內(nèi)壓力機(jī)的技術(shù)水平提升到了國(guó)際先進(jìn)水平。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的一些大型機(jī)械壓力機(jī)及其生產(chǎn)線已跨出國(guó)門，走向世界。小型手動(dòng)壓力機(jī)雖然剛度差，降低了模具壽命和制件質(zhì)量。但是它成本低、操作方便，容易安裝機(jī)械化裝置。并且由于手動(dòng)壓力機(jī)總體處于質(zhì)量穩(wěn)定、大批量廉價(jià)市售狀態(tài)，由國(guó)情決定，其市場(chǎng)需求量仍將保持在一個(gè)較高的水平。 冷壓設(shè)備質(zhì)量的好壞，它直接影響到設(shè)備的安全和合理使用，也關(guān)系到生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及成本，以及模具壽命等一系列重要問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，壓力機(jī)的精度也有了相當(dāng)大的提高： （1）小型高速精密壓力機(jī)主要用于生產(chǎn)電傳打字機(jī)、復(fù)印機(jī)、照相機(jī)等較厚的精密制件。其制件的種類、材料厚度、沖壓工藝的難度、形狀及尺寸各異，種類較多?？倝毫σ话悴怀^(guò)2500kN。該壓力機(jī)采用滑塊式機(jī)械傳動(dòng)，剛性好，導(dǎo)向精度高，適應(yīng)性強(qiáng)，工作可靠，操作維修方便，應(yīng)用較廣。法因圖爾（Feintool AG LYSS）公司是目前世界上最大的精密壓力機(jī)生產(chǎn)廠商。 （2）步?jīng)_壓力機(jī)是由計(jì)算機(jī)數(shù)控，并帶有模具庫(kù)的數(shù)控壓力機(jī)，它不但能自動(dòng)進(jìn)行板料制作，而且還可以利用步?jīng)_輪廓的特性，突破傳統(tǒng)加工離不開專用模具的概念，具有很大的通用性。目前已發(fā)展到帶有激光切削，進(jìn)一步降低了對(duì)于模具的依賴。日本的天田、村田公司和德國(guó)的通快機(jī)械公司更生產(chǎn)的設(shè)備都是集切、步?jīng)_、成形和等離子切割于一體的通用數(shù)控壓力機(jī)。 （3）BEAT系列高速壓力機(jī)。由日本京利公司制造的BEAT系列高速壓力機(jī)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為四柱框架式結(jié)構(gòu)，送料器按壓力機(jī)的大小專門配備，送料精度高。適用于集成電路、接插件、高頻頭及小型、超小型電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子等制件的生產(chǎn)。 （4）A2系列高速壓力機(jī)。德國(guó)舒勒公司制造的A2系列高速壓力機(jī)，A2系列壓力機(jī)共有從500～4000kN十個(gè)規(guī)格，采用框架式機(jī)架，結(jié)構(gòu)緊湊。壓力機(jī)設(shè)有凸輪式精密自動(dòng)送料裝置。適用于電器小零件的加工，不適宜于淺拉深。 （5）BSTA與FP系列高速壓力機(jī)。日本三井公司生產(chǎn)的BSTA系列高速壓力機(jī)和山田公司生產(chǎn)的FP系列高速壓力機(jī)結(jié)構(gòu)類似，精度高。適用于中、小型制件的彎曲、淺拉深等較精密的工藝。當(dāng)與材料開卷機(jī)、矯平機(jī)及自動(dòng)送料裝置、以及收卷機(jī)等聯(lián)合使用后，對(duì)于像集成電路的引線框架一類的平板型制件，此類壓力機(jī)具有很高的生產(chǎn)率。 （6）SP系列高速壓力機(jī)。日本山田公司生產(chǎn)的SP系列高速壓力機(jī)為小型壓力機(jī)，適用與電子工業(yè)的接插件、電位器、電容器等小型電子元件的制件生產(chǎn)。 （7）脈沖星型（普爾薩型）超高速精密壓力機(jī)。美國(guó)明斯特公司生產(chǎn)的脈沖星型（普爾薩型）超高速壓力機(jī)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：機(jī)架為框架式，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，精度高，模具的閉合高度調(diào)整用數(shù)字顯示等。該壓力機(jī)不僅速度高，而且運(yùn)動(dòng)精密，可制作出高精密的制件。它是專門為集成電路引線框等導(dǎo)線板和終端接頭等精密制件設(shè)計(jì)的。 （8）多工位自動(dòng)傳遞壓力機(jī)。我國(guó)目前引進(jìn)的大多是日本旭精機(jī)公司生產(chǎn)的TP系列多工位自動(dòng)傳遞壓力機(jī)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，集約程度高。該型壓力機(jī)還可配置多種附屬裝置，以滿足不同類型的精密、復(fù)雜制件的自動(dòng)連續(xù)加工，主要加工小型拉深件。 三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案： 內(nèi)容： （1）開題報(bào)告； （2）總體設(shè)計(jì)； （3）常規(guī)設(shè)計(jì)； （4）成本核算； （5）箱體工藝規(guī)程設(shè)計(jì)； （6）編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書； （7）外文資料翻譯。 方案： （1）獨(dú)立思考，繼承和創(chuàng)新 設(shè)計(jì)時(shí)，要認(rèn)真閱讀參考資料，繼承或借鑒前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和成果，但不能盲目地全盤抄襲，應(yīng)根據(jù)具體的設(shè)計(jì)條件和要求，獨(dú)立思考，大膽地進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。只有這樣，才能做出高質(zhì)量地設(shè)計(jì)。 （2）全面考慮機(jī)械零部件地強(qiáng)度、剛度、工藝性、經(jīng)濟(jì)性和維護(hù)等要求 任何零部件的機(jī)構(gòu)和尺寸，除去考慮它的強(qiáng)度剛度外，還應(yīng)該綜合考慮零件本身及整個(gè)部件的工藝性要求、經(jīng)濟(jì)性要求、使用要求等才能確定。 （3）采用“三邊”設(shè)計(jì)方法 機(jī)械設(shè)計(jì)中，多數(shù)零件可以由計(jì)算確定零件的基本尺寸，再通過(guò)草圖設(shè)計(jì)決定其具體結(jié)構(gòu)和尺寸；而有些零件，則需先經(jīng)初算和繪草圖，得出初步符合設(shè)計(jì)條件的基本結(jié)構(gòu)尺寸，然后再進(jìn)行必要得計(jì)算，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，再對(duì)結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行修改。因此，計(jì)算和畫圖互為依據(jù)，交叉進(jìn)行。這種邊計(jì)算、邊畫圖、邊修改的“三邊”設(shè)計(jì)方法是經(jīng)常采用的方法。 （4）使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，這有利于零件的互換性和工藝性，同時(shí)也可減少設(shè)計(jì)工作量、節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，對(duì)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或部門規(guī)范，一般都要嚴(yán)格遵守和執(zhí)行。因此，課程設(shè)計(jì)中，凡是有標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的，應(yīng)該盡量采用。 四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度 目標(biāo)： （1）通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，提高并鞏固所學(xué)的理論知識(shí)； （2）通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)自己科學(xué)，嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)務(wù)和創(chuàng)新的 工作作風(fēng)； （3）通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合利用自己所學(xué)的理論知識(shí)，分析解決工作中遇到的問(wèn)題； （4）為工作時(shí)候的產(chǎn)品開發(fā)、改進(jìn)打下基礎(chǔ)； （5）培養(yǎng)獨(dú)立思考，獨(dú)立工作的態(tài)度。 特色： （1）協(xié)調(diào)性 整個(gè)機(jī)器由許多零件組成，雖然各零件的功能不同、性能各異，但它們?cè)诮M合時(shí)必須按照機(jī)器整體功能的需要。因各個(gè)零件都是為了共同實(shí)現(xiàn)整體的目標(biāo)，所以，各零件應(yīng)該有機(jī)地聯(lián)系在一起。一個(gè)系統(tǒng)的好壞，最終要由其整體功能來(lái)體現(xiàn)。若各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、能協(xié)調(diào)工作，系統(tǒng)運(yùn)行后的整體功能會(huì)大于各子系統(tǒng)功能的簡(jiǎn)單代數(shù)和，即符合系統(tǒng)的增益規(guī)律。若各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致各部分間存在矛盾，組成的系統(tǒng)運(yùn)行后會(huì)出現(xiàn)內(nèi)耗，從而造成整體功能小于各部分的功能之和。因此，性能不匹配或達(dá)不到整體目標(biāo)的設(shè)計(jì)，無(wú)論其局部的功能和性能設(shè)計(jì)的多么好，都是失敗的設(shè)計(jì)。 （2）相關(guān)性 構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的各要素之間也是互相關(guān)聯(lián)的，它們之間有著相互作用、相互制約的特定關(guān)系。某個(gè)要素性能的變化將影響對(duì)相關(guān)要素的作用，從而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。 （3）內(nèi)外結(jié)合性 任何系統(tǒng)必定存在于一定的社會(huì)和物質(zhì)環(huán)境中，機(jī)械系統(tǒng)也不例外。環(huán)境的變化必將引起系統(tǒng)輸入的變化，從而也將導(dǎo)致其輸出的變化。應(yīng)在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，搞清外部環(huán)境對(duì)該機(jī)械系統(tǒng)的作用和影響。如市場(chǎng)對(duì)該機(jī)械的要求（功能、價(jià)格、數(shù)量、尺寸、重量、工期和外觀等）和約束條件（基金、材料、設(shè)備、技術(shù)、使用環(huán)境、基礎(chǔ)和地基以及法律與政策等），這些都對(duì)內(nèi)部設(shè)計(jì)有直接的影響，影響其可行性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和使用壽命等指標(biāo)，在進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮這些影響。否則，可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)失敗。同時(shí)，也不能忽略內(nèi)部系統(tǒng)對(duì)外部環(huán)境的作用和影響，如系統(tǒng)運(yùn)行后或產(chǎn)品投產(chǎn)后對(duì)周圍環(huán)境的影響，對(duì)操作人員的影響等。內(nèi)部系統(tǒng)與外部環(huán)境相一致是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的另一特點(diǎn)。它可以使設(shè)計(jì)盡量做到周密、合理，少走彎路，避免不必要的返工和浪費(fèi)。從而，以盡可能少的投資獲取盡可能大的效益。 進(jìn)度：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容及完成時(shí)間： 1)查閱資料，英文資料翻譯（6000字符）撰寫開題報(bào)告； 2 周 2)總體設(shè)計(jì)繪制總圖 7 周 3)箱體工藝規(guī)程 2 周 4)成本核算 1 周 5)編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè) 論文） 2 周 6)畢業(yè)設(shè)計(jì)審查，畢業(yè)答辯 1 周 五、參考文獻(xiàn) （1）機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第4卷 液壓、氣動(dòng)與液力傳動(dòng)與控制 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2004 （2）沈紉秋主編《工程材料與制造工藝教程》 北京：航空工業(yè)出版社 1991.5 （3）張鼎承主編 沖壓機(jī)械化與自動(dòng)化 北京:機(jī)械工業(yè)出版社 1982 （4）[日]日本塑性加工學(xué)會(huì)編 壓力加工手冊(cè) 北京:機(jī)械工業(yè)出版社 1984 （5）德國(guó) OPTIMA 夾緊技術(shù)公司產(chǎn)品樣本 沖鍛壓模具的快速夾緊 2001 （6）Pearce,R.Sheet Matal Forming,Bristol、philadelphia:Adam hilger c1991 （7）青島市機(jī)械系統(tǒng)翻譯網(wǎng)譯 青島市機(jī)械工業(yè)局科技情報(bào)站 1985 （8） 濮良貴、紀(jì)名剛主編《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 北京：高等教育出版社，2006.5. （9） 孟憲源 姜琪編著?機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用? 機(jī)械工業(yè)出版社 （10）清華大學(xué)何德譽(yù)主編?專用壓力機(jī)? 機(jī)械工業(yè)出版社 （11） 趙呈林主編?鍛壓設(shè)備? 西北工業(yè)大學(xué)出版社 棘輪型手動(dòng)壓力機(jī)的設(shè)計(jì) 1 引言 1.1課題研究的目的及意義 機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)?？蒲谐晒D(zhuǎn)變成有競(jìng)爭(zhēng)里的新產(chǎn)品，設(shè)計(jì)起著關(guān)鍵性的作用。設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量和水平，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家都十分重視機(jī)械設(shè)計(jì)工作，依靠先進(jìn)的技術(shù)和數(shù)字化的電控部件不斷的研制出適應(yīng)市場(chǎng)需求的機(jī)電產(chǎn)品，有力的促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展。機(jī)械工業(yè)的水平是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標(biāo)志之一。人們之所以要廣泛使用機(jī)器是由于機(jī)器既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量，能夠大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件。 手動(dòng)壓力機(jī)是機(jī)械壓力機(jī)中具有代表性的一類加工設(shè)備，該類設(shè)備結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，提高生產(chǎn)效率，且具有操作方便、動(dòng)作靈活，經(jīng)久耐用等特點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于家電業(yè)、電子工業(yè)、電器端子、鐘表工業(yè)、照相機(jī)、微型馬達(dá)等制造及零部件裝配，最適用小零部件之壓入、成型、裝配、鉚合、打印、沖孔、切斷、彎曲、印花等工作要求。它的用戶幾乎包羅了國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，量大面寬?，F(xiàn)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)蓬勃發(fā)展，壓力機(jī)的使用從大型工廠到私人手工作坊，幾乎在涉及到零件冷壓工藝的地方都可以見到。壓力機(jī)種類繁多，型式多樣，工作壓力小到幾十公斤，大到幾噸。 我國(guó)許多企業(yè)自“八五” 以來(lái)，通過(guò)技術(shù)攻關(guān)、自行設(shè)計(jì)，以及從德國(guó)舒勒、美國(guó)維爾森、日本小松等著名公司引進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，或采取與國(guó)外廠商合作生產(chǎn)的方式，將國(guó)內(nèi)壓力機(jī)的技術(shù)水平提升到了國(guó)際先進(jìn)水平。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的一些大型機(jī)械壓力機(jī)及其生產(chǎn)線已跨出國(guó)門，走向世界。小型手動(dòng)壓力機(jī)雖然剛度差，降低了模具壽命和制件質(zhì)量。但是它成本低、操作方便，容易安裝機(jī)械化裝置。并且由于手動(dòng)壓力機(jī)總體處于質(zhì)量穩(wěn)定、大批量廉價(jià)市售狀態(tài)，由國(guó)情決定，其市場(chǎng)需求量仍將保持在一個(gè)較高的水平。 這次所設(shè)計(jì)的棘輪式手動(dòng)壓力機(jī)屬于中小型壓力機(jī)，其中主要以人力為主，通過(guò)齒輪帶動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)，用棘輪實(shí)現(xiàn)自鎖，用手輪回復(fù)齒條，其中主要設(shè)計(jì)了各個(gè)系統(tǒng)傳動(dòng)的零部件，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，屬于典型的手動(dòng)壓力機(jī)。 2 棘輪型手動(dòng)壓力機(jī)的設(shè)計(jì) 2.1總體方按的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為棘輪式手動(dòng)壓力機(jī)，設(shè)計(jì)所要完成的內(nèi)容為：最大工作壓力2000kg；最大工作行程205mm；齒輪帶動(dòng)齒條傳動(dòng)；以棘輪達(dá)到自鎖目的；手輪控制齒條的回反運(yùn)動(dòng)；根據(jù)各方面的考慮，最終確定了下圖所示的結(jié)構(gòu)方案。 該機(jī)器放置在工作臺(tái)上，動(dòng)力為人力，工作時(shí)齒條通過(guò)齒輪帶動(dòng)做用在零件上，齒條與齒輪軸為一體，齒輪軸通過(guò)螺母與手柄固定，齒輪軸不直接固定在箱體上，而是通過(guò)軸承來(lái)減小軸與箱體之間的摩擦力，延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命，提高機(jī)器的精度。 圖2-1 總體方按圖 1.定位盤 2.齒輪軸 3.手輪 4.軸承 5.齒條 6.手柄 7.端蓋 8.棘輪 9.棘爪 2.2齒輪的設(shè)計(jì) 2.2.1齒輪材料及精度的選擇 本課題所要設(shè)計(jì)的壓力機(jī)采用齒輪傳動(dòng)，齒輪材料及其熱處理方法直接影響齒輪的強(qiáng)度、耐磨性等性能，因而直接影響齒輪的承載能力和使用壽命。選擇齒輪材料要根據(jù)齒輪的載荷大小、工作要求、工作環(huán)境、加工精度及加工成本等綜合考慮。 根據(jù)要求，所設(shè)計(jì)的是手動(dòng)壓力機(jī)，所以在齒輪工作情況下，必須具有足夠的、相應(yīng)的工作能力，保證在整個(gè)工作壽命期間不致失效。因此，齒輪精度的選擇，必須根據(jù)用途、工作條件等確定。但是對(duì)于齒面磨損、塑性變形等，由于尚未建立起廣為工程實(shí)際使用而且行之有效的設(shè)計(jì)計(jì)算方法及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，所以目前設(shè)計(jì)一般使用的齒輪傳動(dòng)，通常只按保證齒根疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。 1、按上圖的壓力機(jī)總體結(jié)構(gòu)示意圖，由齒輪、齒條、棘輪確定傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪進(jìn)行傳動(dòng)。 2、根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表10-8各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍，選取齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)。 手動(dòng)壓力機(jī)屬于一般工作機(jī)器，速度及精度要求都不是很高，故選用7級(jí)精度（GB-10095-88）。 3、根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表10-1常用齒輪材料及其力學(xué)特性，選取傳動(dòng)件的材料。 選擇齒輪、齒條的材料均為40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為48-55HRC。 2.2.2齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[9]，人的力量在10-50kg之間，所以取作用于壓力機(jī)手柄處的力為50kg。初定壓力機(jī)手柄的長(zhǎng)度為1000mm，但是實(shí)際的作用力臂長(zhǎng)度不足，去掉手握位置及其他因素構(gòu)，最后取實(shí)際在壓力機(jī)手柄上產(chǎn)生的力臂約為950mm。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書中的數(shù)據(jù)，壓力機(jī)的最大工作壓力為2000kg。 根據(jù)計(jì)算式帶入數(shù)據(jù)： 其中：=50 =0.95 =2000 50×9.8×0.95=2000×9.8× 所求得： =24mm 所以可確定分度圓直徑為： d=2=2×24=48(mm) 選擇齒數(shù)：=18 根據(jù)計(jì)算式帶入數(shù)據(jù)： 其中：=12，d=46 =2.67 所求得： m=2.67 2.2.3齒輪的校核 根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度 由于齒面硬度很高，赤芯強(qiáng)度又很低的齒輪40Cr調(diào)質(zhì)淬火，通常保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主。 效核彎曲強(qiáng)度： 1、確定公式的各個(gè)計(jì)算數(shù)值 1）根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表10-7圓柱齒輪的齒寬系數(shù)，選取齒寬系數(shù) 因齒輪、齒條均為硬齒面，故宜選擇稍小的齒寬系數(shù)，故取=1 2）根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]圖10-20（d）滲碳淬火鋼和表面硬化（火焰或感應(yīng)淬火）剛的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，選取齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 查取580Mpa 3）根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]圖10-18彎曲疲勞壽命系數(shù)，查取彎曲疲勞壽命系數(shù) 查得彎曲疲勞壽命系數(shù):=0.87 4）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 根據(jù)設(shè)計(jì)要求取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4， 根據(jù)計(jì)算式： = 其中580Mpa，=0.87，S=1.4代入上式得： ===360.43MPa 5）計(jì)算載荷系數(shù)K。 根據(jù)計(jì)算式： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表10-2使用系數(shù)，選取使用系數(shù)。 查取使用系數(shù)=1 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表10-3齒間載荷分配系數(shù)、，選取齒間載荷分配系數(shù)。 查取齒間載荷分配系數(shù)==1 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]圖10-8動(dòng)載系數(shù)Kv值，確定動(dòng)載系數(shù)。 查取動(dòng)載系數(shù)=1.05 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表10-4接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算用齒向載荷分布系數(shù)KHb，確定接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算用齒向載荷分布系數(shù)。 用插值法查得6級(jí)精度、齒輪相對(duì)支承對(duì)稱布置時(shí)，的值： =1.297 考慮到齒輪為7級(jí)精度，取=1.297 根據(jù)計(jì)算式： b=d 其中=1，d=48，代入上式得： b=1×48=48mm h=(2ha*+c*)m=(2×1+0.25)×3=6.75 根據(jù)b/h=48/6.75=7.11，=1.297 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]圖10-13查得： =1.423 計(jì)算載荷系數(shù)K 根據(jù)計(jì)算式： 其中=1，=1.297，=1.423，==1得： =1×1.05×1.423×1=1.4942 6）取齒形系數(shù) 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表10-5齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)，確定齒形系數(shù)。 查得齒形系數(shù)： =2.91 7）取應(yīng)力校正系數(shù) 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表10-5齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)，確定應(yīng)力校正系數(shù)。 查得應(yīng)力校正系數(shù)： =1.53 8）根據(jù)計(jì)算式代入數(shù)據(jù)： ==0.01235 9）齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩： ==50×9.8×950=4.655×N.mm 2、設(shè)計(jì)計(jì)算： 按照齒根彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)計(jì)算式： 其中數(shù)據(jù)由上可知，代入數(shù)據(jù)： 所求得：3.757 由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，只與齒輪直徑有關(guān)，因此可以根據(jù)由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)并就進(jìn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=4。 2.2.4齒輪的幾何尺寸計(jì)算 1、齒數(shù)： 根據(jù)計(jì)算式： 其中d=46，m=4，代入上式得： ===12 取整數(shù)12 2、壓力角 壓力角取國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 1356--1988）： α=20° 3、齒頂高h(yuǎn)a： 根據(jù)計(jì)算式： ha=ha*m 其中m=4，ha*為齒頂高系數(shù)ha*=1，代入上式得： ha=ha*m=1×4=4 4、齒根高h(yuǎn)f： 根據(jù)計(jì)算式： hf=(ha*+c*)m 其中m=4，c*為頂隙系數(shù)c*=0.25，代入上式得： hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×4=5 5、齒全高h(yuǎn)： 根據(jù)計(jì)算式： h=ha+hf=(2ha*+c*)m 其中m=4，ha*=1，c*=0.25代入上式得： h=ha+hf=(2ha*+c*)m=4+5=9 6、齒頂圓直徑da： 根據(jù)計(jì)算式： da=d+2ha=(z+2ha*)m 其中z=12，m=4，ha*=1，代入上式得： da=d+2ha=(z+2ha*)m=(12+2×1)×4=56 7、齒根圓直徑df： 根據(jù)計(jì)算式： df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m 其中z=12，ha*=1，c*=0.25，代入上式得： df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(12-2×1-2×0.25)=9.5 8、齒厚s： 根據(jù)計(jì)算式： s=πm/2 其中m=4，π取3.14，代入上式得： s=πm/2=3.14×4/2=6.28 9、齒槽寬e： 根據(jù)計(jì)算式： e=πm/2 其中m=4，π取3.14，代入上式得： e=πm/2=3.14×4/2=6.28 10、計(jì)算齒輪寬度b： 根據(jù)計(jì)算式： b=d 其中=1及d=48計(jì)算得： b=1×48=48mm 2.3齒輪軸的設(shè)計(jì) 2.3.1齒輪軸材料的選擇 軸的材料種類很多，選擇時(shí)應(yīng)主要考慮如下因素：? ??? 1.軸的強(qiáng)度、剛度及耐磨性要求；? ??? 2.軸的熱處理方法及機(jī)加工工藝性的要求；? ??? 3.軸的材料來(lái)源和經(jīng)濟(jì)性等?！　? ??? 此處選擇的軸屬于轉(zhuǎn)軸。但是，在工作中該軸主要承受的是扭矩，彎矩相當(dāng)?shù)男　Ｔ诙鄶?shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。剛軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。 合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。 考慮到該齒輪軸上的齒是在軸上加工出來(lái)的， 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表15-1軸的常用材料及其主要力學(xué)性能，選取該齒輪軸的材料。 選取此齒輪軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。 2.3.2確定齒輪軸的最小直徑 1、計(jì)算在齒輪上的力： 齒輪上傳遞的扭矩為： ==50×9.8×950=4.655×N.mm 2、初步確定齒輪軸的最小直徑： 因?yàn)檫x取軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表15-3軸常用幾種材料的[τ]T及A0值,確定齒輪軸的[τ]T及A0值。 查取值為45。 由于此齒輪軸主要承受扭矩，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 推導(dǎo)出： ≥ 其中T=4.655×N.mm，=45，代入上式得： ≥==37.25mm 為方便計(jì)算，取軸的最小直徑為38mm。 此齒輪軸的最小直是尺寸為44mm部分的直徑，如下圖所示： 圖2-2 軸的零件圖 2.3.3齒輪軸上零件的裝備方式 軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的基本形式。選用的裝配方案是：右端軸承、墊圈、軸承端蓋依次從軸的右端向左端安裝；左端從右到左依次安裝軸承、墊片、墊圈及軸承蓋。這樣就對(duì)各軸段的粗細(xì)做了初步安排，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇下圖所示的裝配方案。 圖2-3軸的裝配圖 2.3.4齒輪軸的校核 1、按軸所受扭矩來(lái)校核軸的強(qiáng)度： 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 代入數(shù)值，計(jì)算得: =MPa=9.2MPa 已經(jīng)選定軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。查參考文獻(xiàn)[2]表15-3軸常用幾種材料的[τ]T及A0值，確定此齒輪軸的[τ]T及A0值。 查得，=35Mpa。 因?yàn)?9.2MPa <,所以此齒輪軸滿足強(qiáng)度要求。 2、校核軸的疲勞強(qiáng)度： 1）判斷危險(xiǎn)截面： 根據(jù)上圖軸的零件圖所示進(jìn)行分析，齒輪兩端15mm處截面只受扭矩的作用，雖然軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，但是由于此軸的最小直徑是按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以這兩個(gè)截面不需要進(jìn)行校核。 從受載的情況來(lái)看，44mm截面上最小。因?yàn)樵摻孛嬷皇艿绞州喌牧?，而手輪作為回升齒條的零件所用的里較小，軸的最大直徑處也不必校核。 截面受扭矩作用的同時(shí)，還存在由軸肩引起的應(yīng)力集中，并且此處軸的直徑最小，因此該軸只需校核截面兩側(cè)即可。? 2）16 mm截面： 選取計(jì)算式進(jìn)行計(jì)算： 抗扭截面系數(shù)： =0.2× 根據(jù)計(jì)算式帶入數(shù)據(jù)得： =0.2×=0.2×=6553.6 截面上的扭矩為： T=225400N.mm 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為： 根據(jù)已知數(shù)據(jù)帶入上式得： MPa=34.40Mpa 配合處的，根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]附表3-8用插值法求出，并?。? =0.8， 根據(jù)已知數(shù)據(jù)帶入上式得： =0.8=0.8×3.02=2.416 軸按磨削加工，根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]附表3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為： =0.92 得綜合系數(shù)為： =+-1 根據(jù)已知數(shù)據(jù)帶入上式得： =+-1=2.416+-1=2.50 所以軸在截面的安全系數(shù)為： = 根據(jù)已知數(shù)據(jù)代入上式得： ===4.56≥S=1.5 故該軸在截面強(qiáng)度足夠。此齒輪軸因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力不對(duì)稱性，故可以省略靜強(qiáng)度的校核。 2.3.5齒輪軸的零件圖 見齒輪軸的零件圖紙。 3滾動(dòng)軸承的選擇 3.1滾動(dòng)軸承類型的選擇 壓力機(jī)所采用的軸承為滾動(dòng)軸承。各類滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同，可適應(yīng)不同的載荷速度和使用、安裝情況，應(yīng)根據(jù)具體的要求選用。一般應(yīng)考慮如下幾個(gè)因素，進(jìn)行比較選擇。 1、 載荷情況 2、 運(yùn)轉(zhuǎn)速度情況 3、 選擇軸承時(shí)，需要考慮裝在軸兩端的軸承有一端能在發(fā)熱時(shí)可自由移動(dòng)。 4、 一般軸直徑小時(shí)，選用球軸承，因?yàn)檩S尺寸小，承載能力也小。軸徑尺寸大時(shí)，選用滾子軸承。如果軸承孔的尺寸受限，可考慮選用滾針軸承。 5、 若考慮軸承安裝或者更換方便，可選用分離型軸承。 深溝球軸承主要用于承受純徑向載荷，也可同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。當(dāng)其僅承受純徑向載荷時(shí)，接觸角為零。當(dāng)深溝球軸承具有較大的徑向游隙時(shí)，具有角接觸軸承的性能，可承受較大的軸向載荷 。深溝球軸承的摩擦系數(shù)很小，極限轉(zhuǎn)速也很高， 特別是在軸向載荷很大的高速運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，深溝球軸承比推力球軸承更有優(yōu)越性。因此，比較適合用在手動(dòng)壓力機(jī)上。 根據(jù)軸承在齒輪軸上所處位置的軸的直徑的大小，參照工作要求，根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表15-3（GB276-89），由軸承產(chǎn)品目錄中，初步選取特輕（1）系列，深溝球軸承型號(hào)為6009，其尺寸為： dDB=40mm68mm15mm 3.2滾動(dòng)軸承的配置 由于滾動(dòng)軸承內(nèi)徑與軸的配合采用基孔制，而軸承外徑與殼體孔的配合采用機(jī)軸制，因此，必須根據(jù)載荷大小、載荷作用的方向及性質(zhì)，以及工作溫度、軸承精度、軸與外殼材料、拆裝要求等因素，合理正確的選擇與軸承內(nèi)外圈配合的軸和外殼孔的公差，以便得到正確的配合。一般來(lái)說(shuō)，一根軸需要有兩個(gè)支點(diǎn)，每個(gè)支點(diǎn)可由一個(gè)或一個(gè)以上的軸承組合。合理的配置是要考慮軸在機(jī)器中有正確的位置、防止軸向竄動(dòng)以及軸受熱膨脹后不致將軸承卡死等因素。 深溝球軸承是滾動(dòng)軸承中最為普通的一種類型?；拘偷纳顪锨蜉S承由一個(gè)外圈，一個(gè)內(nèi)圈、一組鋼球和一組保持架構(gòu)成。 這種軸承在安裝時(shí)，通過(guò)調(diào)整端蓋面與外殼之間的墊片厚度，使軸承外圈與端蓋間存在很小的軸向間隙，以適當(dāng)補(bǔ)償軸受熱所引起的變化。 此外，對(duì)于固定間隙軸承（深溝球軸承），可在軸承蓋與箱體軸承座端面之間或在軸承蓋與軸承外圓之間設(shè)置調(diào)整墊片，以此在裝配時(shí)通過(guò)調(diào)整來(lái)控制軸向間隙大小。 本次設(shè)計(jì)采用深溝球軸承的雙支點(diǎn)單向固定，固定方式如下圖 深溝球軸承的雙支點(diǎn)各單向固定 3.3滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 為見效滾動(dòng)軸承的摩擦、防止磨損、燒傷及升溫，必須對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑。選擇滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑劑的類型必須考慮軸承的類型、尺寸及運(yùn)轉(zhuǎn)條件（如載荷大小、轉(zhuǎn)速、允許的升溫等）。 常用的潤(rùn)滑方式有：脂潤(rùn)滑；油潤(rùn)滑。選擇脂潤(rùn)滑還是油潤(rùn)滑沒(méi)有一個(gè)界限標(biāo)準(zhǔn)。潤(rùn)滑效果的好壞集中表現(xiàn)在軸承溫升上。 潤(rùn)滑對(duì)于滾動(dòng)軸承具有重要的意義，軸承中的潤(rùn)滑劑不僅可以降低摩擦阻力，還可以起著散熱、減小接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕等作用。 由于所設(shè)計(jì)的手動(dòng)壓力機(jī)轉(zhuǎn)速較小，所以選擇脂潤(rùn)滑，脂潤(rùn)滑與油潤(rùn)滑相比有很多優(yōu)點(diǎn)：不易泄露，維護(hù)簡(jiǎn)單，可防止灰塵、冷卻液及其他雜質(zhì)進(jìn)入，油膜強(qiáng)度高，可長(zhǎng)時(shí)間不必更換潤(rùn)滑脂，密封的支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需專門的潤(rùn)滑裝置。對(duì)于垂直軸尤為適合。 軸承中填充潤(rùn)滑脂不宜過(guò)量，以填滿軸承空間的1/3 - 1/2為宜。 3.4滾動(dòng)軸承的密封裝置 密封的作用是防止?jié)櫥蛷妮S承中泄露出來(lái)，并防止灰塵、冷卻液、雜質(zhì)等進(jìn)入軸承。如果密封不好，將使軸承潤(rùn)滑得不到保證，造成溫升、軸承燒傷等情況，使軸承和軸系統(tǒng)無(wú)法工作。 一般的密封方式分為兩種：接觸是密封和非接觸式密封。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求分析，我們選擇接觸式密封中的氈封圈密封。 氈封圈主要用于使用潤(rùn)滑脂且工作環(huán)境較清潔的忠誠(chéng)部件內(nèi)。氈封圈與軸接觸速度一般不超過(guò)4—5m/s如果軸徑拋光且氈封質(zhì)量好，則速度可達(dá)7—8m/s。 在軸承上開出梯形槽，將毛氈按標(biāo)準(zhǔn)制成環(huán)形或帶形，放置在梯形槽中以與軸密切接觸；或者在軸承上開缺口放置氈圈油封，然后用另外一個(gè)零件壓在氈圈油封上，以調(diào)整毛氈與軸的密合程度，從而提高密封效果。 3.5鍵的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求以及裝卸方便，此次設(shè)計(jì)選擇普通圓頭平鍵，分別裝在手輪固定，和棘輪固定上，具體裝置位置見圖 圖2-4鍵的裝置位置圖 3.5.1鍵的尺寸，型號(hào) 根據(jù)要求，手輪位置和棘輪位置的軸尺寸相差不大，可以選擇同樣的鍵 用。 1、公稱直徑：d=30 2、公稱尺寸：b×h=10×8 3、其他具體尺寸如圖： 圖2-5 4、鍵的尺寸極限偏差：b為h9，h為h11，L為h14。 5、軸槽及輪轂槽對(duì)軸及輪轂的對(duì)稱度公差根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表10-18，一般在7到9級(jí)選取。 6、平鍵的材料通常為45鋼 3.6棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.6.1棘輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 1、棘輪的組成： 棘輪的基本組成，擺桿、棘輪、棘爪。 2、棘輪的工作原理： 擺桿往復(fù)擺動(dòng)，棘爪推動(dòng)棘輪間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。 3.6.2棘輪裝置的優(yōu)缺點(diǎn) 1、優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、運(yùn)動(dòng)可靠、轉(zhuǎn)角可調(diào)。 2、缺點(diǎn)： 工作時(shí)有較大的沖擊和噪音，運(yùn)動(dòng)精度較差。使用于速度較低和載荷不大的場(chǎng)合。 3.6.3棘輪機(jī)構(gòu)中的主要問(wèn)題 正壓力—Pn 摩擦力—F 要求在工作時(shí)，棘爪在Pn和F的作用下，能自動(dòng)滑入棘輪齒槽。 3.6.4棘輪幾何尺寸的計(jì)算 1、齒數(shù)：選擇棘輪齒數(shù) 16 2、模數(shù)：模數(shù) 4 3、頂圓直徑： 根據(jù)計(jì)算式： da=mz 帶入數(shù)據(jù)得： da=56 4、齒間距： 根據(jù)計(jì)算式： p=πm 代入數(shù)據(jù)得: p=12.6 5、齒頂高： 根據(jù)計(jì)算式: h=0.75m 得: h=3 6、齒頂弦長(zhǎng)： 根據(jù)計(jì)算式: a=m 得: a=4 7、棘爪工作面長(zhǎng)度： 根據(jù)計(jì)算式: a1=0.6a 得: a1=2.4 8、齒偏角： α=20° 9、棘輪寬： 根據(jù)計(jì)算式: b=4m 得: b=16 10、棘爪斜高、齒斜高： 根據(jù)計(jì)算式: h1=h’≈h/cosα 代入數(shù)據(jù)得: h1=h’=2.4 11、棘輪齒根圓角半徑： rf =1.5 12、棘爪尖端圓角半徑： r1=2 13、棘爪長(zhǎng)度: 根據(jù)計(jì)算式: L=2p 代入數(shù)據(jù)得: L=25.2 3.6.5棘輪機(jī)構(gòu)零件圖 圖2-6 棘輪的零件圖 3.7手輪和手柄的設(shè)計(jì) 3.7.1手輪和手柄的材料選擇 1、手輪通過(guò)鍵連接到齒輪軸上，作用于通過(guò)手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)齒條的位置，所以只需要鑄造后開鍵槽，不需要過(guò)于復(fù)雜的設(shè)計(jì)。 2、手柄是壓力機(jī)上傳力構(gòu)件，根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表12-5，可選用碳素結(jié)構(gòu)鋼制造，材料牌號(hào)為：Q235。這種材料廣泛應(yīng)用于普通金屬構(gòu)件，吊鉤、拉桿等。所以完全可以用于手柄的制造。 3.7.2 手柄長(zhǎng)度的設(shè)定 初定壓力機(jī)手柄的長(zhǎng)度為1000mm，但考慮到手的實(shí)際作用點(diǎn)及機(jī)器本身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，取實(shí)際在壓力機(jī)手柄上產(chǎn)生的力臂約為950mm。 3.7.3手柄直徑的確定 手柄直徑的大小d按彎曲強(qiáng)度條件確定，即 σ=≤ 式中為材料的許用彎曲應(yīng)力，取 = 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表12-5，查得：Q235的min=225MPa。 代入數(shù)據(jù)：F=2000kg，L=950mm，=225MPa，計(jì)算得： d≥19.6mm 取d=20mm，即手柄的直徑為20mm。 3.8齒條的設(shè)計(jì) 3.8．1零件的特點(diǎn)及材料的選擇 齒條是由狹長(zhǎng)平面組成的，加工過(guò)程中要保證零件的平面度，齒條固定在機(jī)箱上，安裝上齒向要與齒條底面保持垂直，否則會(huì)影響到齒輪和齒條的契合和傳動(dòng)的精度。 根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，本次設(shè)計(jì)的手動(dòng)壓力機(jī)屬于閉式齒輪傳動(dòng)，由手柄帶動(dòng)齒輪軸，帶動(dòng)齒條，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器工作目的，所以設(shè)計(jì)中要以考慮齒面的接觸疲勞強(qiáng)度為主，但對(duì)于齒面硬度很高，齒芯強(qiáng)度低的齒輪則要考慮齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度。 40Cr這種材料，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)和表面淬火后，加工出來(lái)的零件表面硬度很高，芯部硬度較低，所以用其作為齒輪和齒條的材料較為適合。兩種零件相互配合提高效率。 3.8．2齒條參數(shù)的設(shè)定 1、模數(shù)： 選擇與齒輪相同的模數(shù) z=4 2、壓力角： 取國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1356—1988 α=20° 3、齒頂高： 根據(jù)計(jì)算式 ha=ha*m 其中ha*為齒頂高系數(shù)，取ha*=1，m=4，代入上式得， ha=4 4、齒根高： 根據(jù)計(jì)算式 hf=（ha*+c*）m 其中c*為頂隙系數(shù)，取c*=0.25，m=4，代入上式得， hf=5 6、 齒厚： 根據(jù)計(jì)算式 s=πm/2 其中π=3.14，m=4，代入上式得， s=6.28 7、 齒槽寬： 根據(jù)計(jì)算式 e=πm/2 其中π=3.14，m=4，代入上式得， e=6.28 3.8.3齒條基本尺寸的設(shè)定 1、齒條長(zhǎng)度： 根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，壓力機(jī)的最大行程為205mm，壓力機(jī)的整體高度為320mm， 定為齒條長(zhǎng)度為280mm。 2、齒條寬度： 因?yàn)榍懊嬉亚蟪鳊X輪的寬度為d=48，齒輪的倒角為2×2mm，所以齒輪的最小寬度為44mm，取齒條寬度為40mm。 3.9箱體的設(shè)計(jì) 3.9．1零件的特點(diǎn)及材料的選擇 1、零件的特點(diǎn)： 箱體一般承受的外力為： 1） 與箱壁垂直的力，如止推軸承或徑向軸承所承受的軸向力； 2） 與箱壁同一平面的力，如徑向軸承的徑向力； 3） 軸兩邊箱壁上承受的扭轉(zhuǎn)力矩。 造成箱壁變形的外力，主要是垂直與箱壁的力，其他兩種外力造成的變形很小。箱體的剛度指的是箱壁所受垂直方向的力與箱壁上的著力點(diǎn)同方向變形量的比值。 2、材料的選擇： 對(duì)于鑄造箱體，一般采用灰鑄鐵HT150，HT200和HT300，鑄鐵箱體的壁厚，在保證足夠剛度的前提下應(yīng)盡量選取較小厚度。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容，箱體為較小箱體，所選用的材料為HT150。 3.9.2箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、箱體的壁厚 箱體要有合理的壁厚。軸承座、箱體底座等處承受的載荷較大，其壁厚應(yīng)該更厚些。箱座、箱蓋、軸承座、底座凸緣等的壁厚查參考文獻(xiàn)5表3-1確定。 1）箱座壁厚δ 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表3-1，根據(jù)計(jì)算式： δ=0.025a+Δ≥8 a為低速級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)中心距，Δ=1（單級(jí)），代入數(shù)據(jù)得： δ=10.5mm 2）箱蓋δ1 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表3-1，根據(jù)計(jì)算式： δ1=0.02a+Δ≥8 這里a為低速級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)中心距，Δ=1（單級(jí)），代入數(shù)據(jù)得： δ1=16mm 3）箱體凸緣厚度b 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表3-1，根據(jù)計(jì)算式： b=1.5δ 把所查得已知數(shù)據(jù)代入上式得： b=15.75mm，取16mm。 2、 箱蓋外輪廓的設(shè)計(jì) 箱蓋外輪廓常以圓弧和直線組成。箱蓋外輪廓圓弧半徑應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)作圖確定。 3、 箱體凸緣尺寸 軸承座外端面應(yīng)向外凸出5—10mm，以便切削加工。箱體內(nèi)壁至軸承座孔外端面的距離L1為： L1=δ+C1+C2+（5—10）mm 其中C1+C2=27mm，代入上式得： L1=42.5mm 4、地腳螺釘直徑df 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表3-1，根據(jù)計(jì)算式： df=0.036a+10 代入數(shù)據(jù)得： df=12mm 5、地腳螺釘數(shù)目n 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表3-1，選定 n=2 6、箱蓋、箱體聯(lián)結(jié)螺栓直徑d1 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表3-1，根據(jù)計(jì)算式： d1=（0.6--0.8）df 且有，螺栓間距L≤150—200 代入數(shù)據(jù)得： d1=9.6mm，取標(biāo)準(zhǔn)為10mm。 7、軸承蓋的設(shè)計(jì) 1）軸承蓋的結(jié)構(gòu) 軸承蓋的作用是固定軸承、承受軸向載荷、密封軸承座孔、調(diào)整軸系位置和軸承間隙等。其類型有凸緣式和嵌入式兩種。 本課題中所選用的軸承蓋為凸緣式。如下圖所示凸緣式軸承蓋用螺釘固定在箱體上，調(diào)整軸系位置或軸系間隙時(shí)不需要開箱蓋，密封性也較好。 圖2-7軸承蓋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2）軸承蓋參數(shù)的確定 （1）軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目d3、n 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表9-9，確定： 螺釘直徑為10mm，螺釘數(shù)為4。 （2）軸承蓋外徑D2 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表9-9凸緣式軸承蓋，根據(jù)計(jì)算式： D2=D0+2.5d3，D0=D+2.5d3 d3為螺釘直徑，D為軸承外徑。根據(jù)計(jì)算式代入數(shù)據(jù)得： D2=84mm 8、df、d1至箱外壁距離；df、d1至凸緣邊緣的距離C1、C2 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表3-1，查得： C1min=14mm，C2min=13mm。 9、箱體外壁至軸承座端面距離 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表3-1，根據(jù)計(jì)算式： =C1+C2+（5--10） 代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得： =32 4箱體的工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4.1設(shè)計(jì)任務(wù) 所要加工的零件為一箱體，如下圖所示， 圖2-8 零件材料：HT150 零件生產(chǎn)類型：?jiǎn)渭∨? 4.2零件工藝性分析 1、零件的功用 箱體是機(jī)械或部件的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器或部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件組裝成一個(gè)整體，使他們之間保持正確的小戶位置，并按照一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)的傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。因此，箱體的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器或部件的精度、性能和壽命。 2、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 箱體的形狀復(fù)雜、壁薄且不均勻，內(nèi)部成腔形，加工部位多，加工難度大，既有精度要求較高的孔系和平面，也有許多精度要求低的緊固孔。 3、零件工藝分析 　 　箱體的主要表面有平面和軸承支承孔。 　　 主要平面的加工，對(duì)于中、小件，一般在牛頭刨床或普通銑床上進(jìn)行。對(duì)于大件，一般在龍門刨床或龍門銑床上進(jìn)行。刨削的刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)床成本低，調(diào)整方便，但生產(chǎn)率低；在大批、大量生產(chǎn)時(shí)，多采用銑削；當(dāng)生產(chǎn)批量大且精度又較高時(shí)可采用磨削。單件小批生產(chǎn)精度較高的平面時(shí)，除一些高精度的箱體仍需手工刮研外，一般采用寬刃精刨。當(dāng)生產(chǎn)批量較大或?yàn)楸ＷC平面間的相互位置精度，可采用組合銑削和組合磨削。 　　 箱體支承孔的加工，對(duì)于直徑小于50mm的孔，一般不鑄出，可采用鉆－擴(kuò)(或半精鏜)－鉸(或精鏜)的方案。對(duì)于已鑄出的孔，可采用粗鏜－半精鏜－精鏜(用浮動(dòng)鏜刀片)的方案。由于主軸軸承孔精度和表面質(zhì)量要求比其余軸孔高，所以，在精鏜后，還要用浮動(dòng)鏜刀片進(jìn)行精細(xì)鏜。對(duì)于箱體上的高精度孔，最后精加工工序也可采用珩磨、滾壓等工藝方法。 4.3毛坯的選擇 1、確定毛坯制造方法 箱體材料一般選用HT200~400的各種牌號(hào)的灰鑄鐵，而最常用的為HT200?；诣T鐵不僅成本低，而且具有較好的耐磨性、可鑄性、可切削性和阻尼特性。在單件生產(chǎn)或某些簡(jiǎn)易機(jī)床的箱體，為了縮短生產(chǎn)周期和降低成本，可采用鋼材焊接結(jié)構(gòu)。此外，精度要求較高的坐標(biāo)鏜床主軸箱則選用耐磨鑄鐵。負(fù)荷大的主軸箱也可采用鑄鋼件。 2、確定加工余量,毛坯尺寸和公差 毛坯的加工余量與生產(chǎn)批量、毛坯尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和鑄造方法等因素有關(guān)。有關(guān)數(shù)據(jù)可查有關(guān)資料及根據(jù)具體情況決定。 3、繪制毛坯圖 圖4-9箱體毛胚圖 4.4擬定零件加工工藝路線 根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可得這個(gè)零件加工典型工藝路線如下： 這里制定出兩種工藝路線方案，并進(jìn)行比較，從中選出最合適的一種方案。 方案一： 工序00：標(biāo)準(zhǔn)鑄件 工序05：銑底座下底面 工序10：銑底座上端面凸臺(tái) 工序15：銑左端面 工序20：鉆齒輪軸孔 工序25：鉆定位盤螺栓孔 工序30：鉆地腳螺釘孔 工序35：鉆螺紋孔 工序40：車螺紋孔內(nèi)螺紋 工序45：鏜齒輪軸孔 工序50：銑齒條槽 工序55：去毛刺 工序60：檢驗(yàn) 工序65：入庫(kù) 方案二： 工序00：標(biāo)準(zhǔn)鑄件 工序05：鉆齒輪軸孔 工序10：鏜齒輪軸孔 工序15：鉆定位盤螺栓孔 工序20：鉆地腳螺釘孔 工序25：鉆螺紋孔 工序30：車螺紋孔 工序35：銑左端面 工序40：銑齒條槽 工序45：銑底座上端面 工序50：去毛刺 工序55：檢驗(yàn) 工序60：入庫(kù) 方案比較：方案一和方案二相比而言，方案二中由于先鉆孔而沒(méi)有銑端面，所以由于鑄件的粗糙度較高，不能準(zhǔn)確的定位，所以選用方按一做為本箱體加工工藝的路線。 4.5制定零件工藝規(guī)程 1、選擇表面加工方法 （1）、主要表面加工方法的選擇 　 　箱體的主要表面有平面和軸承支承孔。 　　 主要平面的加工，對(duì)于中、小件，一般在牛頭刨床或普通銑床上進(jìn)行。對(duì)于大件，一般在龍門刨床或龍門銑床上進(jìn)行。刨削的刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)床成本低，調(diào)整方便，但生產(chǎn)率低；在大批、大量生產(chǎn)時(shí)，多采用銑削；當(dāng)生產(chǎn)批量大且精度又較高時(shí)可采用磨削。單件小批生產(chǎn)精度較高的平面時(shí)，除一些高精度的箱體仍需手工刮研外，一般采用寬刃精刨。當(dāng)生產(chǎn)批量較大或?yàn)楸ＷC平面間的相互位置精度，可采用組合銑削和組合磨削。 （2）、由于兩端面表面粗糙度要求不是很高，采用銑削的加工方法。 2、選擇刀具： 據(jù)不同的工序選擇刀具。 3、量具的選擇： 量具的選擇主要取決與生產(chǎn)類型和所要檢驗(yàn)的精度。盡量選用通用量具。 4.6手動(dòng)壓力機(jī)的成本核算 4.6.1成本概念 成本是企業(yè)為生產(chǎn)產(chǎn)品、提供勞務(wù)而發(fā)生的各種經(jīng)濟(jì)資源的耗費(fèi)。生產(chǎn)經(jīng)意過(guò)程同時(shí)也是資產(chǎn)的耗費(fèi)過(guò)程。例如，為生產(chǎn)產(chǎn)品需要耗費(fèi)材料、磨損固定資產(chǎn)、用現(xiàn)金向職工支付工資等職工薪酬。材料、固定資產(chǎn)和現(xiàn)金都是企業(yè)的固定資產(chǎn)。這些資產(chǎn)的耗費(fèi)，在企業(yè)內(nèi)部表現(xiàn)為一種資產(chǎn)轉(zhuǎn)變成另一種資產(chǎn)，是資產(chǎn)內(nèi)部的相互轉(zhuǎn)變，不會(huì)導(dǎo)致企業(yè)所有者權(quán)益的減少，不是經(jīng)濟(jì)利益流出企業(yè)，因此不是企業(yè)的費(fèi)用。 4.6.2產(chǎn)品生產(chǎn)成本項(xiàng)目 根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)和管理要求，企業(yè)一般設(shè)立以下3個(gè)成本項(xiàng)目： 一直接材料 直接材料是指企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)過(guò)程中所耗費(fèi)的直接用于產(chǎn)品生產(chǎn)并購(gòu)成產(chǎn)品實(shí)體店原料、主要材料、外購(gòu)半成品成品以及有助于產(chǎn)品形成的輔助材料等。 二直接人工 直接人工是指企業(yè)在生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)過(guò)程中，直接參加產(chǎn)品生產(chǎn)的工人工資以及其他各種形式的職工薪酬。 三制造費(fèi)用 制造費(fèi)用是指企業(yè)為生產(chǎn)產(chǎn)品和提供勞務(wù)而發(fā)生的各項(xiàng)間接費(fèi)用，包括生產(chǎn)車間管理人員的工資等職工薪酬、折舊費(fèi)、機(jī)物料消耗、勞動(dòng)保護(hù)費(fèi)等費(fèi)用。 4.6.3生產(chǎn)成本的核算 直接材料成本的核算 本壓力機(jī)要用到的材料有45號(hào)鋼、Q235鋼板、軸承8號(hào)槽鋼、40Cr、齒輪及棘輪以及一些標(biāo)準(zhǔn)件，在裝配過(guò)程中還要用到焊條，經(jīng)咨詢得各種材料及標(biāo)準(zhǔn)件的價(jià)格如下： 45號(hào)鋼：3650元/噸；Q235：3180元/噸；；軸承：3元/個(gè) ；螺栓：1元/個(gè)；彈簧墊片：1元/個(gè)；緊定螺釘：1元/個(gè)；齒輪150元/個(gè)，棘輪200元/個(gè)。所以材料成本為4000元 直接人工成本的核算 經(jīng)咨詢得機(jī)械行業(yè)工人的工資在大約在2000—2500元左右，本文中取2300元，該廠有100位工人，棘輪式手動(dòng)壓力機(jī)月產(chǎn)10000臺(tái)，則應(yīng)向每臺(tái)壓力機(jī)派23元； 經(jīng)咨詢相關(guān)行業(yè)人士知工人的福利（五險(xiǎn)一金等)250-300元左右，本文取270元 則應(yīng)向每臺(tái)壓力機(jī)派發(fā)27元.所以直接人工成本費(fèi)為50元/臺(tái) 制造成本的核算 經(jīng)咨詢的機(jī)械行業(yè)管理人的工資在大約在2500—3000元左右，本文中取2700元，壓力機(jī)月產(chǎn)量為10000臺(tái)，設(shè)該廠有10位管理人員，所以每臺(tái)攤派2.7元；攤派折舊費(fèi)按每臺(tái)5元攤派；機(jī)物料費(fèi)按每臺(tái)10攤派；勞動(dòng)保護(hù)費(fèi)按每臺(tái)1元攤派；水電費(fèi)按每臺(tái)10元攤派。所以直接人工成本為80元每臺(tái) 總成本為4080元。 5結(jié)論 手動(dòng)壓力機(jī)是機(jī)械壓力機(jī)中具有代表性的一類加工設(shè)備，該類設(shè)備結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，提高生產(chǎn)效率，且具有操作方便、動(dòng)作靈活，經(jīng)久耐用等特點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于家電業(yè)、電子工業(yè)、電器端子、鐘表工業(yè)、照相機(jī)、微型馬達(dá)等制造及零部件裝配，最適用小零部件之壓入、成型、裝配、鉚合、打印、沖孔、切斷、彎曲、印花等工作要求。它的用戶幾乎包羅了國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，量大面寬。現(xiàn)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)蓬勃發(fā)展，壓力機(jī)的使用從大型工廠到私人手工作坊，幾乎在涉及到零件冷壓工藝的地方都可以見到。 為了能夠自動(dòng)化、機(jī)械化地生產(chǎn)零件，需要使用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)化的夾具。這樣才能夠很好的理解產(chǎn)品的工藝流程設(shè)計(jì)將有助于依據(jù)夾具設(shè)計(jì)零件及其尺寸。機(jī)床，裝配站，自動(dòng)傳送設(shè)備和自動(dòng)裝配設(shè)備必須在接下來(lái)的操作中能夠在設(shè)定好的位置上準(zhǔn)確地抓住和夾緊零件。這就要求零件在被傳送 、制造、加工和裝配的過(guò)程中，能夠被專門的夾具夾緊和固定。零件加工的過(guò)程取決于公差，每一道工序都有它實(shí)際的“等級(jí)”，以用來(lái)確定公差和現(xiàn)行的生產(chǎn)線上所采用的加工精度的接近程度。如果此時(shí)的公差和限定的等級(jí)相當(dāng)?shù)慕咏?，那么接下?lái)就要采取十分精密的（同時(shí)也是十分昂貴的）加工方法。因此，設(shè)計(jì)師們必須明確公差的階梯性變化，同時(shí)還要知道每一道工序的公差等級(jí)。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，查找各方面資料讓我進(jìn)一步了解了目前國(guó)內(nèi)外在機(jī)械方面的成就，也知道了機(jī)械設(shè)計(jì)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要性，在這次設(shè)計(jì)中，也更明確了自己的不足之處，機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)很廣，我也只了解了其中的一部分，在知道老師細(xì)心的教導(dǎo)和同學(xué)的幫助下完成了這次設(shè)計(jì)，但是還是在一些細(xì)節(jié)方面還有很多需要加強(qiáng)的地方，總之，這次設(shè)計(jì)讓我打開了設(shè)計(jì)方向的大門，對(duì)自己今后的工作發(fā)展起了一個(gè)很好的開端。 主要參考文獻(xiàn) 1 沈紉秋主編《工程材料與制造工藝教程》 北京：航空工業(yè)出版社，1991.5. 2 張鼎承主編 沖壓機(jī)械化與自動(dòng)化 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1982. 3 濮良貴、紀(jì)名剛主編《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版 北京：高等教育出版社，2006.5. 4 中國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì) 王少懷主編《機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》 北京：電子工業(yè)出版社，2006.7 5 德國(guó) OPTIMA 夾緊技術(shù)公司產(chǎn)品樣本 沖鍛壓模具的快速夾緊，2001. 6 [日]日本塑性加工學(xué)會(huì)編 壓力加工手冊(cè) 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1984. 7 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