北京航空航天大学机械设计综合课程设计薄壁零件冲床机

机械设计课程设计计算说明书设计题目：薄壁零件冲床机构设计学院设计者：指导教师：2012年6月6日北京航空航天大学目录一、设计任务书................................................................................................................11、设计题目：薄壁零件冲床的设计............................................................................12、设计背景：................................................................................................................13、设计参数：................................................................................................................24、设计任务....................................................................................................................2二、总体方案设计............................................................................................................21、传动法案的拟定........................................................................................................22、电动机的选择............................................................................................................43、传动系统的运动和动力参数....................................................................................5三、传动零件的设计........................................................................................................61、斜齿圆柱齿轮的设计................................................................................................6（1）高速及齿轮设计................................................................................................6（2）低速级齿轮设计..............................................................................................112、传送带的设计...............................................................................................................163、轴的设计.......................................................................................................................17(1)高速轴的设计......................................................................................................17(2)中速轴的设计......................................................................................................21(3)低速轴的设计......................................................................................................254、轴承的设计和校核.....................................................................................................295、键连接设计...................................................................................................................31四、减速器箱体及附件的设计......................................................................................321.减速器尺寸..............................................................................................................322.减速器的润滑..........................................................................................................333.密封件的选择..........................................................................................................34五、其他..........................................................................................................................34六、参考资料.........................................................................................................................35前言机械设计综合课程设计是针对机械设计系列课程的要求，由原机械原理课程设计和机械设计课程设计综合而成的一门设计实践性课程：是继机械原理与机械设计课程后，理论与实践紧密结合，培养工科学生机械工程设计能力的课程。此次着重对薄壁零件冲床机构进行了设计，涉及到了冲床的尺寸，选材，热处理方式，工作条件，应力校核等多方面。对前面所学的知识进行了回顾以及综合的运用，主要涉及到材料力学，机械原理，机械设计，工程材料等课程。1一、设计任务书1、设计题目：薄壁零件冲床的设计2、设计背景：（1）工作原理：薄壁零件冲床的组成框图如图1所示。图1薄壁零件冲床的组成框图工作原理如图2a所示。在冲制薄壁零件时，上模（冲头）以较大的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成形工作，接着上模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模后，送料机构从侧面将坯料送至待加工位置，完成一个工作循环。图2薄壁零件冲制工作原理图（2）设计条件与要求动力源为电动机，上模做上下往复直线运动，其大致运动规律如图2b所示，要求有快速下沉、匀速工作进给和快速返回的特征。上模工作段的长度L=40~100mm,对应曲柄转角φ=60º~90º；上模行程长度必须大于工作段长度的两倍以上，行程速比系数K≥1.5。上模到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置（下模上方），如图2a所示。送料距离L=60~250mm。要求机构具有良好的传力特性，特别是工作段的压力角α应尽可能小，一般取许用压力角[α]=50º。生产率为每分钟70件。按平均功率选用电动机。需要5台冲床。室内工作，载荷有轻微冲击，动力源为三相交流电动机。使传动装置原动机薄壁零件冲制执行系统2用期限为10年，每年工作250天，每天工作16小时。每半年保养一次，每三年大修一次。（3）生产状况：中等规模机械厂，可加工7、8级精度的齿轮、蜗轮。3、设计参数：冲床载荷5500N，上模工作段长度L=90，工作段对应的曲柄转交φ=85°。4、设计任务（1）机构系统总体运动方案；画出系统运动简图，完成运动方案设计论证报告。（2）成传动系统或执行系统的结构设计，画出传动系统或执行系统的装配图。（3）设计主要零件，完成2张零件工作图。（4）编写设计说明书。二、总体方案设计1、传动法案的拟定根据设计任务书，该传动方案的设计分成原动机、传动机构和执行机构三部分。（1）原动机的选择按设计要求，动力源为三相交流电动机。（2）传动机构的选择可选用的传动机构类型有：带传动、链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动。带传动平稳性好，噪音小，有缓冲吸震及过载保护的能力，精度要求不高，制造、安装、维护都比较方便，成本也较低，但是传动效率低，传动比不恒定，寿命短；链传动虽然传动效率高，但会引起一定的震动，且缓冲吸震能力差；蜗轮蜗杆传动对然平稳性好，但效率低，没有缓冲吸震和过载保护的能力，制造要求精度高；而齿轮传动传动效率高，使用寿命长，传动比恒定，工作平稳性好，完全符合设计要求，故选用齿轮传动。总传动比13.857，不是很高，也无传动方向的变化，所以初步决定采用二级圆柱斜齿轮减速器，以实现在满足传动比要求的同时拥有较高的效率和比较紧凑的结构，同时封闭的结构有利于在粉尘较大的工作环境下工作。简图如下：3（3）执行机构的选择工作机应采用往复移动机构。可选择的有：连杆机构、凸轮机构、齿轮齿条机构、螺旋机构。本设计是要将旋转运动转换为往复运动，所以连杆机构、凸轮机构、齿轮齿条机构均可，凸轮机构能够较容易获得理想的运动规律，而齿轮齿条机构加工复杂、成本高，所以不采用。同时由于不考虑送料机构，同时考虑到凸轮尺寸以及运动规律实现的可行性，结合前辈的经验和自己的思考，最终决定一种方案。简图如下：1改进方案42传统方案（4）方案评价传统方案和改进方案都满足设计要求，但是和传统方案相比，改进方案中由于利用的杠杆原理，工件端传递力矩和运动规律更简单的通过两平行杠杆传递到传动机构端，同时压力角更易计算，而且传动更平稳。综上所述，最终决定使用改进后的方案。2、电动机的选择（1）选择电动机类型按工作要求，选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。（2）选择电动机容量电动机所需工作效率为𝑃𝑛=𝑃𝑤𝜂冲压载荷F=5500N，上模工作段长度L=90mm,上模工作段对应的曲柄Φ=85°，n=70r/min上模工作时间t=85°360°×60𝑛=0,2024工作机所需功率𝑃𝑤=𝐹𝑙𝑡=𝐹𝑙𝜑𝜔=2𝜋𝑛𝐹𝑙60𝜑=2.46kw传动装置的总效率η=𝜂1𝜂22𝜂33𝜂4𝜂5其中：联轴器效率𝜂1=0.99闭式齿轮传动效率𝜂2=0.97滚动轴承效率𝜂3=0