刀杆式手动压机设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 目录 1 前言 1.1 课题研究的目的及意义 （ 1） 1.1.1 手动压力机的研究目的 （ 1） 1.1.2 手动压力机的研究意义 （ 1） 1.2 国内外研究现状 （ 1） 1.3 本课题研究内容 （ 2） 2 总体方案确定 （ 3） 3 齿轮的设计 3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料和齿数 （ 4） 3.2 齿轮设计 （ 4） 3.2.1 按齿面接触强度设计 （ 4） 3.2.2 按齿根弯曲强度设计 （ 6） 3.3 齿轮的几何尺寸计算 （ 7） 4 轴的设计 4.1 初步确定轴的最小直径大小 （ 10） 4.2 齿轮轴的结构设计 （ 10） 4.3 轴的校核 （ 12） 4.3.1 按轴的扭矩强度条件校核 （ 13） 4.3.2 按弯扭合成强度条件校核 （ 14） 5 轴承的选用与布置 5.1 轴承的选用与校核 （ 16） 5.2 滚动轴承的配置 （ 17） 5.3 滚动轴承的润滑 （ 17） 5.4 滚动轴承的密封装置 （ 17） 6 压力机箱体及附件设计 6.1 箱体的结构设计 （ 19） 6.2 轴承盖的设计 （ 19） 6.3 手柄的设计与强度校核 （ 20） 7 齿条和其工艺规程的设计 7.1 齿条参数的确定 （ 21） 7.2 齿条工艺设计分析 （ 22） 7.2.1 确定毛胚制造方法 （ 22） 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 7.2.2 各平面加工方法确定 （ 23） 7.2.3 各平面加工余量确定 （ 23） 7.2.4 绘制毛胚图 （ 24） 7.2.5 背吃刀量确定 （ 24） 7.2.6 加工齿条刀具选择（ 25） 7.2.7 选择定位基准 （ 25） 7.2.8 拟定零件加工工艺路线 （ 25） 8 成本核算 8.1 成本核算的概念和意义 （ 28） 8.2 产品生产成本项目 （ 28） 8.3 生产成本的核算 （ 28） 8.3.1 铸件的成本核算 （ 29） 8.3.2 直接材料成本核算 （ 29） 8.3.3 直接人工成本核算 （ 30） 8.3.4 制造成本核算 （ 30） 8.3.5 压力机成本价格总额 （ 30） 参考文献 （ 31） 致谢 （ 32） 刀杆手动压力机设计 摘要 : 本课题是刀杆手动压力机的设计，针对机械装置工作条件，设计符合实际工作要求的压力机。压力机的设计包括齿轮轴、齿条、箱体的设计和一些零部件的选用校核等。在设计过程中，根据任务书提供的压力机的长度、宽度、高度、行程等要求，完成压力机的总体设计。对压力机进行受力分析，完成齿轮的设计。由于压力机的机身结构紧凑，齿轮与轴连成一体，做成齿轮轴结构。在齿轮轴设计时候，完成选用轴承、拟定轴上的零件的装配方案、校核轴的强度要求等工作。完成齿轮轴结构的 的设计后，就可以进一步确定与其啮合的齿条的尺寸，并设计齿条的工艺规程。齿条的工艺规程设计有两种方案，比较两种方案的优劣，选择合适的一种。轴承对压力机的工作发挥着重要的作用，应该校核其强度，设计其密封装置等。在以上各项工作完成后，可以设计压力机机身（箱体）的设计和轴承端盖的设计。最后，还应进行成本校核，成本核算的实质是一种数据信息处理加工的转换过程，即将日常已发生的各种资金的充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 耗费，按一定方法和程序，按照已经确定的成本核算对象或使用范围进行费用的汇集和分配的过程。成本校核的目的是为了在满足机械工作要求和加工精度 的基础上，设计出最经济廉价产品。 关键词 : 压力机 齿轮齿条机构 成本校核 The design of Arbor Manual Press Abstract:Holders of this issue is to manually press-style design, working conditions for mechanical devices, were designed to press the actual job requirements. The design of presses, including gear, rack, cabinet design and a number of components, such as the choice of checking. During the design process, according to mandate the provision of the Press book length, width, height, stroke and other requirements, the completion of the design press. Stress Analysis of Press to complete the design of gear. Completion of the structure of the design of gear, you can further complete the rack design, and design Process rack. Process design of the rack, there are two programs: one-piece small batch production and mass production. According to the actual situation of the workshop process to choose the appropriate line. As the press of the fuselage structure, connecting gear with the shaft, gear shaft into the structure. At the completion of the design of gear based on the complete selection of bearings, shaft to complete the design, preparation of parts of the assembly axis program, check-axis intensity of the work requirements. Bearing on the work of press plays an important role, we should check its strength, the design of the sealing devices. In the above work is completed, press frame can be designed (box) cover the design and the design of bearings. Finally, the cost of checking should be carried out, the real cost of information processing is a data processing conversion process. The purpose of the cost of checking is to meet the mechanical requirements and processing accuracy, based on the most economical to design low-cost products. Keyword: forcing press rack and pinion agencies check the cost 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 买文档送全套图纸 扣扣 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1 前言 1.1 课题研究的目的及意义 1.1.1 手动压力机的研究目的 1.应用大学所学的基础理论知识，进行刀杆手动压力机的常规设计。设计过程是对大学所学理论知识的应用，并在设计中不断发现问题、分析问题、解决问题，从而在具体的实践中巩固、拓展理论知识。 2.在设计过程中，要求了解相关机械产品的知识，尤其是国内外这种机械产品的发展状况、发展前景等。这就要求我们有较好的语言功底，应用所学知识，还可 能涉及专业英语知识等，通过互联网等工具，搜索国外大学、研究所等一些最新的前缘论文。这一过程无形中提高了我收集、整理信息的能力。 3.在压力机的设计中，要查阅很多相关书籍，图表等，这是整个机械行业的一大特点。机械专业有着五、六百年的辉煌发展历史，许多的实践经验已经成为国标，这给机械设计带来了很大的便利。我们在从事设计过程中，提高了查阅资料、应用工具书的能力。 4.压力机的设计还要求绘制一些装配图和零件图，这就要用到一些画图软件。通过画图，提高了我们的动手能力，为以后工作打下了坚实基础。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1.1.2 手动压力机的研究意义 手动压力机作为一种常用的机械动力增压装置，它能克服大吨位液压机体积大、重量大，不便携带的缺点， 手动压力机是机械压力机中具有代表性的一类加工设备，该类设备结构坚固，能提高生产效率，且具有操作方便、动作灵活，经久耐用等特点。它的用户几乎包罗了国民经济各部门，量大面宽。现在我国经济建设蓬勃发展，压力机的使用从大型工厂到私人手工作坊，几乎在涉及到零件冷压工艺的地方都可以见到。因此设计满足符合生产实践要求的，能保证加工精度与要求的压力机很有必要。 1.2 国内外研究现状 机械在国民经济中 占有重要地位，在我国，机械制造是我国经济的战略重点。自新中国成立以来，尤其是改革开放 30 年来，我国的机械行业飞速发展，各种机械产品相继问世。在设计机械产品时，首先要满足一定的要求，其次机械产品的设计也要按照一定的方法。机械产品的基本要求取决于其所处的地位、作用及工作条件，主要考虑以下几个方面的要求：功能要求、寿命要求、工艺性要求、价格要求、可靠性要求以及维护要求和标准化要求。目前国内生产的一些大型机械压力机及其生产线已跨出国门，走向世界。冷压设备质量的好坏，它直接影响到设备的安全和合理使用，也关系到生产中产 品质量、生产效率及成本，以及模具寿命等一系列重要问题。随着科学技术的发展，压力机的精度也有了相当大的提高。 手动压力机作为一种常用的机械动力增压装置，广泛应用与各种产品的包装、维修，提供更精确，更方便的服务，是工厂必备的工具之一。许多的零件已经形成标准件，这为零件和产品的生产专业化带了便利。各个企业按照统一标准安排生产，便于组织管理。产品的标准化也推动了机床标准化的发展。小型手动压力机也呈现标准化趋势。这种不仅表现在手动压机本身各个零件的标准化，还体现在它所能施力的各种产品。这就使其维修和零部件的更新有统一 的参考标准。同时，设计手动压机的工程师也根据产品的要求与相应的国家标准，兼顾手动压机的工作压力，底座尺寸、压机高度、最大工作行程设计符合生产实践要求的手动压力机。 1.3 本课题研究内容 本文的探讨内容是有关小型压力机的设计，包括其传动装置和执行部分。其中包括齿轮设计、轴的设计、齿条工艺的编制和各标准件的选用等，是对大学所学知识的综合运用。此研究的目的是用一种合理的机械设计方法，设计出一种能保证加工精度，同时成本较低的手动压力机。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 2 总体方案的确定 根据设计任 务书的要求，刀杆式手动压力机的设计需要完成以下内容：最大工作压力为 1000kg，最大工作行程为 121.5mm，齿条下降速度可由手动控制等方面的要求。此种类型的压力机采用齿轮 齿条进行传动，其动力为人手动提供。人施加于手柄上的力通过轴及齿轮传递到齿条上，使与齿轮啮合的齿条上下运动，从而实现对放置在工作台上的工件的压制。另外，传动轴并不是与箱体直接接触，而是通过加装轴承，从而减小了传动轴与箱体的摩擦，使得机器工作更加的平稳。下图为压力机的一个简单结构示意图。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 2-1 手动压力机结构示意图 1 工作台 2 箱体 3 轴承盖 4 齿条 5 压盖 3 齿轮的设计 齿轮传动是机械传动中的最重要的传动之一 ,应用广泛。其有传动效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长、传动比较平稳等优点。同时，齿轮机构也有制造和安装的精度要求较高，成本较高，不适应于两轴距离较远时的传动等不足。 齿轮传动可分开式、半开式、及闭式。一些齿轮没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露在外面是开式齿轮传动，这种齿轮传动轮齿易磨损，只适用于低速传动。半开式齿轮传动有简单的防护罩，但不能严密地做到防止外界杂物侵入。闭式齿轮传动装在经过精确加工而且封闭严 密的箱体内，与开式和半开式齿轮相比，润滑和防护条件最好，多用于重要的场合。在本论文中，根据齿轮传动的现场条件，符合半开式齿轮传动的充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 要求。 3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料和齿数 压力机是齿轮与齿条啮合的机构，通过杠杆使压力增大，可以冲一些小型零件模型，齿轮是直齿圆柱齿轮传动。该机械为一般工作机械，速度不高，选择 7 级精度。材料的选择与轴有关，因为轴的直径和齿轮分度圆直径相差不大，所以齿轮和轴联成一体，做成齿轮轴。齿轮的尺寸较小，相对承受较大的载荷，对材料的要求较高，所以选用 40Cr。齿数 Z 初选为 20。 1、结构示意图一，由齿轮、齿条确定传动方案，选用直齿圆柱齿轮进行传动。 2、由 参考文献 【 2】 表 10-8 各类机器所用齿轮传动的精度等级范围，选取齿轮传动的精度等级。 手动压力机属于一般工作机器，速度及精度要求都不是很高，故选用 7级精度，由 参考文献 【 2】 表 10-1常用齿轮材料及其力学特性，选取传动件的材料。选择齿轮的材料均为 40Cr，并经调质及表面淬火，齿面硬度为 50-55HRC。 3.2 齿轮的设计 根据 参考文献 【 2】 第十章，有关齿轮传动的设计，齿轮的设计可按齿面接触强度设计和齿根弯曲强度设计。根据以上 两种方法，确定齿轮的最小分度圆半径和最小模数。 3.2.1 按齿面接触强度设计 公式为 3 211 )(1HEdtZuuKTd1）假设齿轮的分度圆直径为 d, 则齿轮的扭矩为： ddT 490028.910001 为接触疲劳许用应力。响系数， 是材料的弹性影是齿宽系数，为载荷系数，是齿轮的分度圆直径，式中， H E1 ZK dtd 2）齿轮工作寿命为三年，一天工作八小时，两班制，齿轮齿数为 20。则许用应力循环次数为： 51 1032.420 63600163003 N充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 根据参考文献 【 2】 图 10 21 的接触疲劳寿命系数为： 55.1HNK3)按齿面硬度查的小齿轮接触疲劳强度极限为 750MPa,安全系数 S=1 所以，接触疲劳许用应力为 aHNH MpsK 5.1162175055.1 lim 4)查参考文献 【 2】 表 10 7，齿宽系数取9.0d5)查参考文献 【 2】 表 10 6，材料的弹性影响系数为218.189 MPaZE 6）齿轮与齿条啮合的传动比u7）计算齿轮分度圆直径 538.48)5.1162 8.189(9.049003.132.2)(132.2 3 23 21 dZuuKTdHEdt mm 8）计算齿宽余齿高之比 hb齿宽 426.220538.481 zdm tt齿高 4585.5426.225.225.2 tmh所以 00.84585.5 684.43 hb9）计算载荷系数 HHVA KKKKK因为压力机的转数较慢，并且设计时采用的数据是压力最大时情况，查 参考文献 【 2】表 10-2，所以使用系数1A。 对于直齿轮， 1 HH KK齿轮的转速较低，精度为七级，查 参考文献 【 2】 图 10-8 动载系数 1.1V充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 由 参考文献 【 2】 表 10-4 用插值法得七级精度、相对支承对称布置时 24.1HK由 24.1HK， 查 参考文献 【 2】 图 10-13 的 15.1FK；故载荷系数 24.111.11 HHvA KKKKK=1.364 10） 按实际的载荷系数校正所得分度圆直径， mmKKddtt 718.493.1364.1538.48 331 3.2.2 按齿根弯曲强度设计 公式为： 3 21 )(2FSaFadYYZKTm 是齿轮齿数。为齿宽系数，是弯曲疲劳许用应力校正系数， 是应力是齿形系数，为齿轮传递的转矩为载荷系数，为齿轮模数，式中， Z, YYTKF SF1d aam 1）参考文献 【 2】 10-20c 取齿轮弯曲强度疲劳极限 MPaFE 5002）参考文献 【 2】 图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 8.1FNK3）计算弯曲疲劳许用应力 安全系数 S=1.4，得 M PaF 9.6424.1 5008.1 4）查 参考文献 【 2】 ，表 10-5 齿形系数 55.1,8.2 SaFa YY5）计算 F SaFaYY006 751.09.642 55.18.2 FSaFa YY6）设计计算 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 32.2006751.0209.0 245000364.123 2 m对比上述计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算的的模数m=2.32 就近圆整为 m=2.5,按接触强度算的的分度圆直径为 d=50mm,算出齿轮齿数 205.250 Z3.3 齿轮的几何尺寸计算 1）计算齿数： 由公式： zdm代入数据 d=50 及 m=2.5，计算得： z= md=5.250=20 2）压力角 压力角取国家标准（ GB/T 1356-1988）： =20 3）齿顶高 ha： 由公式： ha=ha*m 代入数据 m=2.5， ha*（ =1）为齿顶高系数，计算得： ha=ha*m=1 2.5=2.5 4）齿根高 hf： 由公式： hf=(ha*+c*)m 代入数据 m=2.5， c*为顶隙系数（ =0.25），计算得： hf=(ha*+c*)m=(1+0.25) 2.5=3.125mm 5）齿全高 h： 由公式： 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 h=ha+hf=(2ha*+c*)m 代入数据，计算得： h=ha+hf=(2ha*+c*)m=5.625mm 6）齿顶圆直径 da： 由公式： da=d+2ha=(z+2ha*)m 代入数据 z=12，计算得： da=d+2ha=(z+2ha*)m=(20+2 1) 2.5=54mm 7）齿根圆直径 df： 由公式： df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m 代入数据，计算得： df=(z-2ha*-2c*)m=(20-2 1-2 0.25)*2.5=43.75mm 8）齿厚 s： 由公式： s= m/2 代入数据，计算得： s= m/2=3.14 2.5/2=3.925mm 9）齿槽宽 e： 由公式： e= m/2 代入数据，计算得： e= m/2=3.14 4/2=3.925mm 10）计算齿轮宽度 b： 由公式： b=dd 代入数据，d=0.9 及 d=50mm 计算得： b=0.9 50=45mm 表 3-1 齿轮主要尺寸计算结果 各部分名称 代号 公式及结果 模数 m 2.5mm 齿数 Z 20 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 分度圆直径 d mmmzd 50205.2 齿顶高 ahmmmha 5.2齿根高 fmmmf 125.325.1 齿顶圆直径 admmZmda 55)2( 齿根圆直径 fmmZmdf 75.43)5.2( 齿距 p mmmp 85.75.214.314.3 4 轴的设计 一切作回转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。 此处选择的轴属于转轴。但是，在工作中该轴主要承受的是扭矩，弯矩相当的小。在多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时需对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 轴的材料主要是碳钢和合金钢 。刚轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是 45 钢。 合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。 考虑到该齿轮轴上的齿是在轴上加工出来的，同时根据 参考文献 【 1】 表 15-1轴的常用材料及其主要力学性能，选取该齿轮 轴的材料。选取此齿轮轴的材料为 40Cr，调质处理。 4.1 初步确定轴的最小直径大小 扭矩mmNT 51045.22508.91000，由公式： 333232dTdTWTTT ， 可得 3 32TTd查 参考文献 【 2】 表 15-3， 40Cr 的许用扭转应力为 35 至 55MPa 之间 ,代入 mNT 245，求的 mmd 82.35105014.3 2 4 5323 6 方案采用齿轮轴结构，齿轮的的分度圆直径为mmd 50，轴上钻有一个直径为 20mm 的孔，所以取最小直径大小 38mm，并在最小直径处装有轴承。查轴承相关图表， 参考文献 【 5】 表格 15-3，得：轴承的宽度为 B=15mm,外径大小为 D=68mm. 4.2 齿轮轴的结构设计 1、拟定轴上零件的装配方案 拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定着轴的基本形式。选用的装配方案是：右端轴承、垫圈、轴承端盖依次从轴的右端向左端安装；左端从右到左依次安装轴承、垫片、垫圈及轴承盖。这样就对各轴段的粗细顺序做了初步安排。 2、根据轴向定位要求确定轴的各段直径与长度 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1）选择所要使用的轴承为深沟球轴承。 因轴承主 要承受径向载荷，初步选择深沟球轴承。深沟球轴承可用于双支点各单向固定的支承。此种轴承在安装时，通过调整端盖面与外壳之间的垫片厚度，使轴承外圈与端盖间存在很小的轴向间隙，以适当补偿轴受热所引起的变化。为了使轴的直径与轴承孔径相适应，需要选取 轴承型号： 参照工作要求，查 参考文献 【 5】 表 15-3（ GB276-89）得 : d=40mm 由轴承产品目录中，初步选取特轻（ 1）系列，深沟球轴承 6008，其尺寸为：dD B=40mm 68mm 15mm 2）为了满足左端与右端的滚动轴承的定位，可采用轴肩进行轴向定位。定位轴肩高度 h 一般取为 h=（ 0.07-0.1） d， d为与零件相配处轴的直径。 查得 6008 型轴承定位轴肩的高度为： h=3mm 则轴间处的直径大小为 46mm，大于齿轮的齿根圆半径（ 43.75mm）。所以，两边轴承的内圈定位不使用轴肩，可以使用套筒定位。 同时，查阅 参考文献 【 5】 表 4-1，轴承端面至箱体内壁的距离为 3mm，齿轮端面至箱体内壁的距离为 10mm,所以，这一端轴的长度为两者之和为 13mm。 同理，轴的轴承关 于齿轮对称布置，另一端的长度和直径一样。在安装手柄一侧的轴承右端面，有一轴肩。这一设计减小了轴的重量和轴的加工精度，其直径是 38mm。 3）因齿轮宽 b=dd=0.9 50=45mm，则轴上加工齿轮的部位应与齿轮宽度一致。故取 L=45mm 4）在轴的安装手柄的一侧，考虑安装端盖的宽度， L=22mm，和端盖距离手柄中心的长度， 23mm。设计这一轴的的长度为 45mm。 5）在手柄的右侧，还安有一螺钉，其作用是调整手柄的松紧。在轴上其长度设计为 10mm。 3、 轴上零件的轴向定位 滚动轴承与轴的轴向定位，是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 k6。 根据以上数据，设计轴的各部分尺寸如下： 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 4-1 齿轮轴的各部分尺寸 4.3 轴的校核 在完成轴的初步结构设计后进行校核计算，计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时还要校核轴的振动稳定性。这里主要考虑轴的强度校核。 在进行轴的强度校核时，应该根据轴的具体受载及应力分析情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。对于仅仅（或主要）承受扭矩的轴（传动轴），应按扭矩强度条件计算；对于既承 受弯矩又承受扭矩的轴（心轴），应按弯曲强度条件计算；对于既承受弯矩又承受扭矩的轴（转轴），应按弯扭合成强度条件计算；需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。此外，对于瞬时过载很大或应力循环不对称较为严重的轴，还应按峰尖载荷校核其静强度，以免产生过量的塑性变形。 根据第二章的齿轮设计和第三章的轴的设计，可以做出轴的受力图（图 4-2），轴的扭矩为 : LFT 1 1F 是手作用在轴上的力， L 为轴的实际有效长度。 L=500mm。代入数据，求的T=245N m。根据轴的受力图和力矩平衡的知识，求的在轴的支撑处的分别为 531Kg和 419Kg。 做轴的受力图： 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 图 4-2 齿轮轴的受力图 根据轴的受力图，做出轴的扭矩和弯矩图，并合成如下： 图 4-3 齿轮轴的弯矩和扭矩图 4.3.1 按轴的扭矩强度条件计算 按扭转强度校核 在上文，已经用扭转强度条件初 步估算了轴的最小直径，这里由于轴上开有一孔，使轴的抗扭强度有所减小，所以还要进行一次轴的扭转强度校核，其条件为： TT WT 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 式中 , T 扭转应力， MPa； T 轴所受的扭矩， N m； TW 轴的抗扭截面系数， 3mm 在轴的最右端，直径最小，并开有一直径为 20mm的孔径。其视图如下 : 抗扭截面系数： )1(16 13 dddWT 图 4-4 齿轮轴的最小端截面图 代入数据算的： )(6280 3mmWT 代入上面数据：扭转应力 MpammNWTT39106280245 9 而 40cr 的许用扭转应力为 3555Mpa，符 合要求。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 4.3.2 按弯扭合成强度条件校核 在最大弯矩处，弯矩为： mNM 54.236扭矩为： mNT 245根据第三强度理论 ,轴的弯扭组合应力为： 22 )(4 Tca 由于压力机的转速很慢，所以把扭转切应力假定为静应力，取 3.0WTWTWMT 2, 代入得： 3333 6.1226532 5014.332 mmmmdW M paM PaW TMcr 40019.20)(22 其中 40cr 的许用静应力为Mpa400 1 ，所以强度有 富余，可以满足强度要求。 5 轴承的选用和布置 轴承分为滑动轴承和滚动轴承，它们的作用都是支承旋转轴及承受轴上载荷。滚动轴承因其具有摩擦阻力小，结构紧凑，旋转精度高等优点而被广泛采用。滚动轴承充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 种类很多，其结构大致相同，一般由外圈、内圈（上圈、下圈）、滚动体和保持架等组成。按照滚动轴承的承受载荷方向的不同，滚动轴承可分为：径向接触轴承、轴向接触轴承、角接触轴承。径向接触轴承主要承受径向载荷，轴向接触轴承主要承受轴向载荷，角接触轴承同时承受径向载荷和轴向载荷。 5.1 轴承的选用与 校核 分析该机构的受力，轴上主要承受径向力，轴向力基本忽略不计。选择深沟球轴承，其内径为 40，简化画法如下： 图 5-1 轴承的结构简图 当量动载荷计算公式为： )( arp YFXFfP 和分别为径向载荷和轴向载荷。轴向载荷约等于 .径向载荷为 KNFr 429.10)8.9364()8.91000( 22 对于球轴承 3查 参考文献 【 5】 表 15-3，有， .齿轮的转速较低，取 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 轴承的动载荷，查表的： kNr 2.13取 .代入一下公式： )(6010 6 pcrnLh 算的（）。查 参考文献 【 2】 表 13-3，推荐的一般此种工作条件的轴承工作机械寿命为 1200020000h.，在其范围之内。所以，轴承的寿命能满足要求，很适合工作需要。 5.2 滚动轴承的配置 一般来说，一根轴需要有两个支点，每个支点可由一个或一个以上的轴承组合。合理的配置是要考虑轴在机器中有正确的位置、防止轴向窜动以及轴受热膨胀后不致将轴承卡死等因素。 深沟球轴承也可用于双支点各单向固定的支承。其轴的支承跨距较小，故较常采用双支点各单向固定的支撑。 这种轴承在安装时，通过调整端盖面与外壳之间的垫片厚度，使轴承外圈与端盖间存在很小的轴向间隙 ，以适当补偿轴受热所引起的变化。 此外，对于固定间隙轴承（深沟球轴承），可在轴承盖与箱体轴承座端面之间或在轴承盖与轴承外圆之间设置调整垫片，以此在装配时通过调整来控制轴向间隙大小。 5.3 滚动轴承的润滑 润滑对于滚动轴承具有重要的意义，轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还可以起着散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。 选用的润滑方式与轴承的速度有关，手动压力机属于低速设备，滚动轴承的 dn(d为轴承的内径， n为轴承的转速）值较小，适用于用脂润滑。 润滑脂形成的润滑强度高，能承受较大的载荷，不易流失 ，容易密封，一次加脂可以维持相当长的一段时间。对于那些不便经常添加润滑剂的地方，这种润滑方式十分适宜。且这种润滑方式只适用于较低的 dn 值。所以说，此滚动轴承采用润滑脂进行润滑是比较合适的。 滚动轴承的装脂量一般以轴承内部空间容积的 1/3 2/3 为宜。 5.4 滚动轴承的密封装置 在压力机的传动轴的外伸段，应在轴承盖的轴孔内设置密封件。 轴承的密封装置是为了阻止灰尘、水、酸气和其他杂物进入轴承，并阻止润滑剂充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 流失而设置的。密封装置可分为接触式和非接触式两大类。 由于已经选定了轴承的润滑方式为脂润滑，所以 选定该轴承的密封装置为毡圈油封。 在轴承上开出梯形槽，将毛毡按标准制成环形或带形，放置在梯形槽中以与轴密切接触；或者在轴承上开缺口放置毡圈油封，然后用另外一个零件压在毡圈油封上，以调整毛毡与轴的密合程度，从而提高密封效果。 采用毡圈油封主要用于脂润滑的场合，它的结构简单，但摩擦较大，只用于滑动速度小于 4 5m/s 的地方。当与毡圈油封相接触的轴表面经过抛光且毛毡质量高时，可用到滑动速度达 7 8m/s 的地方。 基于毡圈密封和机器运行速度较低等特点，采用此种密封方式是比较合适的。 6 压力机箱体及附件的设计 6.1 箱体的结构设计 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 箱体起着支承轴系、保证传动件和轴系正常运转的重要作用。箱体按其结构形状不同分为剖分式和整体式；按照制作方式的不同有铸造箱体和焊接箱体。 本次课题所设计的箱体为整体式，制造方法为铸造箱体。为了保证箱体的刚度，要设有加强肋。箱体底座要有一定的宽度和厚度，以保证安装的稳定性和刚度。整体式箱体重量轻，零件少、机体的加工量也少。 压力机的箱体一般多用 HT150、 HT200 制造。本次设计采用 HT200 材料。铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能，成本低。 在已确定箱体结构形式整体式和箱体毛坯制造方法（铸造箱体）的基础上，可进行箱体的结构设计。 （ 1）箱体的壁厚 箱体要有合理的壁厚 ,轴承座、箱体底座等处承受的载荷较大，其壁厚应该更厚些。其数值可查阅 参考文献 【 5】 表 4-1确定。 箱座壁厚 ， 查 参考文献 【 5】 表 11 8，铸钢的最小壁厚在 10 与 12mm 之间。选择 =10mm 符合要求。 （ 2）地脚螺钉直径 df 查 参考文献 【 5】 表 3-1，由公式： df=0.036a+10 A取 90mm。代入数据，计算得： df=13.24mm 取 df=16mm （ 3）地脚螺钉数目 n 查 参考文献 【 5】 表 3-1，确定 n=2。 （ 4）压盖、箱体联结螺栓直径 d1 查 参考文献 【 5】 表 3-1，由公式： d1=（ 0.6-0.8） df 且有，螺栓间距 L 150 200 代入数据，计算得： d1=9.6mm，取标准为 10mm。 6.2 轴承盖的设计 1）轴承盖的结构 轴承盖的作用是固定轴承、承受轴向载荷、密封轴承座孔、调整轴系位置和轴承充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 间隙等。其类型有凸缘式和嵌入式两种。 本课题中所选用的轴承盖为凸缘式。凸缘式轴承盖用螺钉固定在箱体上，调整轴系位置或轴系间隙时不需要开箱盖，密封性也较好。 2）轴承盖参数的确定 （ 1）轴承盖螺钉直径和数目 d3、 n 查 参考文献 【 5】 表 9-9，确定：螺钉直径为 6mm，螺钉数为 n=4。 （ 2)轴承盖（轴承座端面）外径 D2 查 参考文献 【 5】 凸缘式轴承盖，由公式： D2=D0+2.5d3， D0=D+2.5d3 d3 为螺钉直径， D为轴承外径。根据已知数据，代入公式，计算得： D0=83mm,D2=98mm 6.3 手柄的设计与强度校核 1、材料的选用 手柄是压力机上传力构件，查 参考文献 【 1】 表 12-6，可选用 合金结构钢制造，牌号： 40 。此种材料广泛应用于齿轮、轴、曲轴、连杆螺栓等。 2、长度的确定 初定压力机手柄的长度为 620mm，考虑到手的实际作用点及机器本身结构的特点，取实际在压力机手柄上产生的力臂约为 500mm。 3、弯曲应力的校核 手柄的材料： 40，调质，许用静应力为 400MPA。 手柄的受弯长度为 550mm，最大弯矩为： mNW 245 最大弯矩出的应力： M PaM PammNWM 40 02.34 310322024 539340Cr 的许用弯矩为 400Mpa。所以，手柄的材料满足受力强度要求。 7 齿条和其工艺规程的设计 7.1 齿条参数的确定 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1）、模数 m 与齿轮相同，即模数： m=2.5 2）、压力角处处相等，且等于齿形角，压力角取国家标准（ GB/T 1356-1988）即： =20 3）、齿顶高 ha： 由公式： ha=ha*m 代入数据 m=4， ha*为齿顶高系数（ =1），计算得： ha=ha*m=1 2.5=2.5 4）、齿根高 hf： 由公式： hf=(ha*+c*)m 代入数据 m=4， c*为顶隙系数（ =0.25），计算得： hf=(ha*+c*)m=(1+0.25) 2.5=3.125mm 5）、齿厚 s： 由公式： s= m/2 代入数据，计算得： s= m/2=3.14 2.5/2=3.925mm 6）、齿槽宽 e： 由公式： e= m/2 代入数据，计算得： e= m/2=3.14 4/2=3.925mm 7）、齿条长度： 根据任务书上的数据：压力机的整体高度 297mm，和最大工作行程 121.5mm， 定齿条的长度为 300mm。 8）、齿条宽度： 已经求出齿轮的宽度 b=45mm，考虑到齿轮与齿条之间的啮合关系，两者之间的宽度之差为 5至 10mm，取整 40mm 作为齿条的宽度 . 9）齿条长度的确定 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 根据任务书要求，确定齿条的长度为 300mm,齿条的有齿啮合部分长度为 L=260mm. 表 7-1 齿条各部分尺寸的计算结果 各部分名称 代号 公式及计算结果 模数 m 2.5 齿顶高 ahmmmha 5.2齿根高 fmmmf 125.325.1 齿全高 h mmhhh fa 625.5压力角 20 齿距 p mp 85.714.3 齿厚 s S=1.5708m=3.925mm 齿槽 e e=1.5708m=3.925mm 径向间隙 c C=0.25m=0.625mm 7.2 齿条工艺设计分析 制定工艺路线是一个反复斟酌、修改的过程，主要是根据被加工零件表面的几何特征，应用常见的机械加工方法