毕业设计（论文）-薄壁件精压机的设计

1、薄壁件精压机的设计 V学 院： 机械学院 学生姓名： 学生学号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 学士学位论文薄壁件精压机的设计二一九年五月摘 要薄壁件精压机是用于薄壁铝合金制件的精压与深冲工艺的机构，本次设计的薄壁简精压机能够完成将新坯料送至待加工位置，下模固定、上模冲压拉延成形，将成品推出模腔功能的薄壁件精压机，具有结构原理简单，工作可靠，生产效率高的优点。本文通过对多个子方案的对比确定了总体设计方案，然后分别对送料机构、冲压机构、传动机构进行了设计计算，建立三维模型，完成总装配图、主要的零件图，也对轴等部件进行了有限元分析，最后对于装配体进行了经济分析。关键词：薄壁件精压机

2、，冲压机构，送料机构，上模，拉延成型全套图纸加V信 sheji1120或扣 3346389411ABSTRACTThin-walled precision press is used for precision pressing and drawing of thin-walled aluminum alloy parts. The thin-wall precision press designed in this paper can send the new blank to the position to be processed, fix the lower die, press an

3、d stretch the upper die, and push the finished product out of the die cavity, the utility model has the advantages of simple structure, simple principle, reliable work, high production efficiency and the like. Through the comparison of several sub-schemes, the overall design scheme is determined, th

4、e feed mechanism, stamping mechanism and transmission mechanism are designed and calculated respectively, and the three-dimensional models for completing the assembly drawing and the main parts drawing are established, the finite element analysis of shaft and other parts is carried out. Finally, the

5、 economic analysis of the Assembly is carried out, the finite element analysis of the shaft and other parts is also carried out. Finally, the economic analysis of the Assembly is carried out.Key words：Thin wall parts precision press, stamping mechanism, feeding目 录1 绪论-11.1 文献综述-11.2 选题背景及其意义-22 总体方案

6、-42.1 分析薄壁件精压机的工作原理-42.2 薄壁件精压机的结构组成-52.3 薄壁件精压机的设计要求-52.4 送料机构的设计-52.5 冲压机构的设计-52.6 传动机构的设计-52.7 机构方案选择对比-63 主要零部件的设计计算-123.1 上模冲压机构尺寸设计-123.2 上模冲压机构运动分析-123.3 送料机构尺寸设计-143.4 上模冲压机构尺寸设计-183.5 电动机的选型-193.6 减速器与联轴器的选型-203.7 上模冲压机构尺寸设计-223.8 齿轮的设计计算-303.9 轴的设计及校核-313.10 键的选择与校核-323.11 毛坯尺寸及上模冲头冲压力的计算-

7、323.12 摆动导杆危险处的受力及校核-354 有限元分析-394.1 小齿轮轴的有限元分析-394.2 大齿轮轴的有限元分析-425 小齿轮轴的工艺分析-466 经济分析-486.1 工程项目可行性分析及市场研究-486.2 工程项目财务评价-487 三维建模-498 总结-51参考文献-52致谢-53薄壁件精压机的设计 531绪论1.1 文献综述冲压技术是一种具有悠久历史的加工方法和生产制造技术。根据文献记载和考古文物证明我国古代的冲压加工技术走在世界之前，对人类早期文明社会的进步发挥了重要的作用，作出重要贡献。使用冲压机器和模具的现代冲压技术已有近200年的历史。舒伯乐公司于1839年

8、在英国成立，是世界上最先进的冲压公司之一。中国已经成为世界制造中心。近十年来，它在汽车、通信电子、家电等领域取得了快速发展，使得对金属冲压件的需求迅速增加。不少跨国企业在将整机的制造转移至中国的同时，也将配套工厂转移至中国，对国内配件的采购量也逐年快速增加，带动了国内相关行业的快速发展。在这种背景下，作为制造业基础产业之一的金属冲压行业也取得了快速发展。国内金属冲压企业主要分为两类。第一类是封闭的单一配套企业，主要是大型整机制造商专业的冲压企业或工厂，主要是生产整机产品零配件的外商投资企业。这类企业一般不参与目标整机厂以外的市场份额竞争，生产能力无法得到充分利用。第二类是独立的金属冲压企业，其

9、中包括专业化的金属冲压零配件生产企业与小规模冲压企业。专业金属冲压零部件生产企业主要是标准化的民营企业，在销售上已经达到一定规模，设备先进，具有独立的模具设计制造能力，生产工艺改进和创新能力，成熟的产品质量保证体系，承接大规模订单的生产能力，能够专门为客户开发制造个性化需求的高端产品。这些企业以强大的产品开发能力、工艺设计能力、可靠的产品质量和较低的成本逐步扩大市场份额。小规模冲压企业相对落后，模具开发能力弱或不具备模具开发能力，技术人才严重缺乏，产品质量等级低，主要为中小规模企业配套加工。我国冲压行业经过2001至2010年快速的发展后，进入了一段平稳的发展阶段。正在从规模与数量的竞争发展转

10、向高质量、高性能、多品种和高性价比的竞争。“十二五”期间，冲压行业在新材料的选用、冲压设备与模具的更新、冲压工艺的改进及软件开发与应用方面取得了一系列进展。虽然冲压行业的信息化、数字化建设起步时间不长，但已显著提高了生产效率与产品质量，获得了可观的经济效益与社会效益。根据中国锻压协会统计，“十二五”期间全国冲压行业约有超过2.5万家生产企业，200多万从业人员，年生产2,800万吨冲压件，总销售额达到4,000亿元。“十三五”期间，随着我国国民生产总值与工业增加值的稳步提升，冲压行业的市场容量将进一步扩大。从学科角度上看，到本世纪10年代，冲压加工技术已经从一种从属于机械加工或压力加工工艺的地

11、位，发展成为了一门具有自己理论基础的应用技术科学。俄罗斯(前苏联时期)有各种冲压技术学校。日本也有冲压工学之说。国内也有冲压技术和板料成形理论的教材和专著。可以认为这个学科现在已经形成了比较完整的知识结构体系。我国随着工业的发展，对压力机械的要求逐渐提高，特别是在效率、精度、社会效益、经济性上要求越来越高，因此精压机的发展就有了很大的研究空间，各种情况下的专用精压机很多，但是万变不离其宗，说到底还是对机构的改善优化。目前我国主要的科研机构、学校研发中心、工业企业等主要的工作是从运动学的角度对机构的优化工作进行可行性分析，随着国内基本建设和国民经济的持续发展，精压机械行业迎来了新的挑战与机遇。美

12、国MIT、Berkeley、StandfordATT的15位科学家在上世纪八十年代末机械加工提出“小机械，大机遇：关于新兴领域-微动力学的报告”的国家建议书，声称“由于动力学在美国的紧迫性，应该在这个新的重要技术领域与其他国家的竞争中走在前面”，建议中央财政预支费用为5年5000万美元，得到了美国领导机构的重视。日本通产省1991年开启一项耗时十年、耗资250亿日元的精压机械大型研究计划，验造两台样机，筑波大学、东北大学、早稻田大学、东京工业大学及富士通研究所等几十家单位参加研究。欧洲工业发达的国家也相继完成了对微型系统的重点研究开发投资1】。相较于国内，国外的精压机方面的研究要更加深入，国外

13、目前主要的研究方向是对于精压机运动机构的优化、对壳体所做的改进、材料的更新换代。1.2 选题背景及其意义随着科学技术的提高，各种复杂专业厂和对于精压机提出了更专业、更高的要求，因此，只有机构运动更科学、运动效率更高、成本更低、更加实用的专用精压机才能面对日益激烈的市场竞争。薄壁件精压机是用于薄壁铝合金制件的精压与深冲工艺的机构，可以将薄壁铝板一次冲压成为深筒形制件。本文主要利用机械原理、机械设计、三维建模、图纸绘制等方面的知识研究并设计能够完成将新坯料送至待加工位置，下模固定、上模冲压拉延成形，将成品推出模腔功能的薄壁件精压机。薄壁件精压机的作用是用于薄壁铝合金制件的精压深冲工艺，将薄壁铝板一

14、次冲压成为深筒形。原理是，上模先以比较小的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成形工作，以后，上模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，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2】。3它的主要工艺动作有：（1）将新坯料送至待加工位置；（2）下模固定、上模冲压拉延成形将成品推出膜腔。常薄壁件精压机主要包括冲压机构、送料机构、上顶机构，根据下模腔的大小可以不设计上顶机构。冲压机构可以选择摆动导杆冲压机构、凸轮-连杆冲压机构、齿轮-连杆冲压机构，送料机构可以选择曲柄滑块机构、槽轮机构、凸轮机构、棘轮机构等。本课题主要设计了铝合金薄壁件精整压力机，它可以将新毛坯送到待加工位置

15、，固定下模，通过冲压和拉伸将成品推出模腔。它具有结构简单、生产效率高、自动化程度低等优点。2 总体方案2.1分析薄壁件精压机的工作原理图2-1 薄壁件精压机工作原理图如图2-1所示，电动机提供动力，电动机通过联轴器与减速器连接，减速器通过主轴与大齿轮连接，大齿轮与两个小齿轮啮合，两个小齿轮分别带动冲压机构和送料机构。图2-2冲压机构及送料机构示意图如图2-2所示，送料机构与冲压机构工作时，上模先以比较小的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成形工作，以后，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，送料机构将坯料从侧面送到待加工位置，完成一个工作循环。2.2薄壁件精压机的结构组成薄壁

16、件精压机由传动机构、冲压机构、送料机构、支承部件等部分组成。2.3薄壁件精压机的设计要求根据毕业设计任务数的工作要求，提出薄壁件精压机的总体设计方案，主要包括动力源、送料机构、冲压机构、传动机构等，最终方案要求能够达到以下主要技术要求：（1）、冲压执行构件具有快速接近工件、等速下行拉延和快速返回的运动特性。（2）、生产率：60件/min。（3）、上模移动总行程：280 mm，其拉延行程置于总行程的中部，约为100 mm。（4）、行程速比系数：K=1.3。（5）、送料最大距离：200mm2.4送料机构的设计送料机构主要是负责将铝合金块运送到指定位置方便接下来冲压机构将铝合金件一次冲压成圆筒状，送

17、料机构的送料速度需要满足60件/min的铝合金薄壁件生产率，即需要采用间隙歇送料机构，在实现这一功能的基础上，要求机构尽量简单并且方便操作，送料机构可以选用曲柄滑块机构、槽轮机构、凸轮机构、棘轮机构等。设计的时候，需要选择合适的运动机构形式，使机构结构简单，设计计算方法方便，并可以满足机构送料的功能要求。2.5冲压机构的设计冲压机构的行程中应该有有等速运动的阶段，并且应该具备急回运动特性， 机构也应该有良好的动力特性。 要同时满足以上的这些要求， 用比较单一的基本机构例如偏置曲柄滑块机构较难达成条件的的。在实现以上功能的基础上，要求机构尽量简单，冲压机构可以选择摆动导杆冲压机构、凸轮-连杆冲压

18、机构、齿轮-连杆冲压机构等。2.6传动机构的设计根据机械的使用要求、工艺性能、结构要求、空间位置和总传动比等条件选择传动系统类型，并拟定从原动机到工作机之间传动系统的方案和总体布置，考虑到本机构是一次冲压成型，因此该机构需要较大的冲压力来实现，同时要保证精压的质量，机构需要匀速的冲压过程，故采用传动性较好、接触强度较高的齿轮结构。2.7机构方案选择对比2.7.1 工作特色及其难点薄壁件精压机送料机构将铝合金薄壁件推到指定位置后，冲压机构快速接近工件，之后等速拉延，将薄壁件推出下模后快速返回，之后按以上顺序循环。2.7.2子方案对比（1）动力源从安装、维修、经济等方面综合考虑，选用通用电动机作为

19、动力源。（2）送料机构送料机构应该实现间歇送料，且送料频率需要满足生产率为60件/min的生产率。从设计要求入手，本设计拟定了以下几个方案。 曲柄滑块机构图2-3曲柄滑块送料机构示意图曲柄滑块机构能够调节其在整个运动中的初始位置使得推杆在预定时间内将 胚料送到待加工的位置，同时曲柄滑块机构具有结构简单、磨损轻、寿命长、运动平稳的优点，取适当的偏距，可以使机构具有急回的特性。 凸轮-连杆送料机构图2-4凸轮-连杆送料机构示意图凸轮-连杆送料机构可以通过设计计算选择适合的杆长实现所需要的行程速比和运动要求，通过选择适合的铰链长和杆长，能使机构得到较小的压力角和比较理想的传动角，使其达到特定的运动功

20、能，满足传动要求。凸轮的轮廓线可以根据运动要求，通过机构倒置的方法得到，这样送料和冲压可以同时完成，可以满足快速返回的要求，在完成预定运动的同时可以提高整个机构的加工效率。凸轮送料机构简单，但送料完成后推杆不能自动回位，需要增加弹簧装置保证机构实现其功能。同时，凸轮机构的轮廓设计和制造困难，给机构的制造带来不便。 槽轮送料机构图2-5槽轮送料机构示意图槽轮机构具有外形尺寸小、结构简单、机械效率高、运行平稳的优点，但是它在颤动时会有柔性冲击，因此槽轮机构常用于速度比较小的运动机构中，由于此机构运动速度较大，因此采用槽轮机构不太合适。对比以上三种方案，虽然它们都能达到预期的功能，但槽轮机构在速度较

21、大机构中存在柔性冲击，凸轮机构虽然在设计及制造轮廓时有一定难度，给机构制造带来一些不便，但凸轮机构最大的优点是可实现结构紧凑、高速化、可靠性高。而曲柄滑块机构在能够达到预期目的的同时机构尺寸容易设计，同时还有磨损轻、寿命长、运动平稳的优点，但缺点是占用空间大，容易损坏。因此经过比较后送料机构选择凸轮连杆送料机构。（2）冲压机构 凸轮-连杆冲压机构图2-6凸轮-连杆冲压机构示意图在凸轮-连杆冲压机构中，通过计算杆长，能实现运动所需要的行程速比及运动要求，通过选择适当的铰链长与杆长，能使机构具有较小的压力角和比较理想的传动角。凸轮的轮廓线可通过机构倒置法求出，并且也能满足匀速与急回的要求，在完成目

22、的运动的同时，能够大大提高效率。摆动导杆冲压机构图2-7摆动导杆冲压机构示意图导杆摇杆滑块机构，它的基本结构是摆动导杆机构 ， 在导杆 的延长线上点处连接一个二级杆组形成的六杆机构， 类似于是在摆动导杆机构的基础上串接了一个摇杆滑块机构，可以达到冲压机构急回特性、 扩大行程、 工作段接近等速的工作要求。通过适当选择导路位置，也可以获得较小的压力角。同时该机构具有效率高、结构简单、装配容易的优点。综上所述，凸轮连杆冲压机构和摆动导杆冲压机构都能完成设计要求的运动。但在凸轮-连杆机构中，虽然很容易设计出满足运动规律的凸轮轮廓曲线，但在制造中很难实现轮廓线，凸轮与从动件的点或线接触容易磨损。同时设计

23、要求机构要每分钟生产60件，上模滑块质量50Kg，最大生产阻力5000N，因此需要机构具有优良的传力性能，而凸轮机构不适合传力过大的情况，因此最终选择摆动导杆冲压机构。设计任务中要求上模先已较小的速度接近胚料，然后匀速进行拉延成型工作，之后上模继续下行将成品推出型腔，虽然胚料被冲压成型后可能留有切边而无法正常下落，下一个成品制成之后也能将其顶出，故不考虑成品无法从下模离开的问题，也不需要增加上顶机构。下图1-8为总体机构草图。图2-8总体机构示意图图2-8 机构运动循环图3 主要零部件的设计计算3.1上模冲压机构尺寸设计图3-1 上模摆杆及曲柄尺寸计算示意图因上模冲压机采用曲柄滑块结构，由技术

24、任务书可知行程速比系数K=1.3，根据公式可得极位夹角 ： =180×K-1K+1=180×1.3-11.3+124 （3-1）=180×1.3-11.3+124°根据上图可得：2×CD×sin2=280则可得： CD=673mm设曲柄 AB=250mm ，得知 ： AC=AB/sin2=250/sin12°=1202mm由近似等速摇杆滑块机构的设计中设计摇杆滑块得S13 =1.02,L1=0.99 , L2=0.76则可计算出偏距为 SS13=196mm3.2上模冲压机构运动分析薄壁件精压机的生产率为60件每分钟，曲柄的转

25、速为60r/min。 应用 软件分析，根据已经确定的冲压机构各构件运动尺寸， 创建冲压机构的样机模型， 对模型进行运动学仿真。 通过 的曲线输出功能，得到上模的位移和速度测量结果如图3-2和图3-3所示。图3-2 上模位移测量结果图3-3 上模速度测量结果从上图可以看出：在一个周期以内，上模冲头回程所用的时间为t回0.435， 拉延行程所用时间为 t回=0.565s，实际的行程速比系数K=t回t工=1.29，实际的行程速比系数K比设计的行程速比系数K略小， 上模的实际急回运动特性稍微减弱。上模实际的总行程长度s=200mm， 上模的工作段长度l=100mm、上模总行程长度是工作段长度的2倍，

26、可以为自动送料提供了充足的空间与时间，更方便实现冲压机构和送料机构的运动协调设计。 由图2-3可知，上模的回程先做加速运动、然后减速运动， 并且平均速度大于工作行程的平均速度， 能够体现出冲压机构具有的急回运动特性。上模在工作行程的开始阶段和结束阶段都先做加速运动、后做减速运动；在工作阶段内，上模做近似的匀速运动。 这些速度特性都能满足冲床的预期的工艺动作。3.3送料机构的尺寸设计送料机构采用凸轮连杆机构组成。连杆机构可通过对杆长的计算设计，当选择好适当的杆长尺寸后，能实现所需的行程速比以及运动要求。通过适当选择铰点和杆长，机构可以有较小的压力角和理想的传动角，从而实现运动功能，满足传动要求。

27、凸轮机构示意图如图所示，设计要求精压机生产率为60件/min，则曲柄的转动周期为T=1s，曲柄转速为60r/min，曲柄的平均角速度 =2n （3-2）=60×2÷60=6.28rad/s冲块正行程时间t：t=T×180+360=0.567s回程时间：t=T-t=0.433s送料机构采用的是凸轮机构，设计要求为输送距离达到S=200mm，故G1G2 =200即E1F1-E2F2=200取E2F2=100mm，则可得：E1F1=300mm凸轮机构示意图如下所示：图3-4凸轮机构示意图凸轮机构按照从动件形状可以分为尖顶推杆、滚子推杆和平底推杆。尖顶推杆的尖顶始终保持与

28、凸轮轮廓保持接触，可以实行复杂的运动规律，但是尖顶推杆易磨损，只适合用于轻载低俗环境；滚子推杆耐磨，承载大，较常用；平底推杆接触面容易形成油膜，利于润滑，常用于高速运转。根据以上分析，此次采用对心直动滚子推杆从动件盘形凸轮，本设计采用形锁合（依靠联接件的形状交错啮合，把两个零件联接在一起）的凸轮机构，这种封闭方式要求凸轮的尺寸较大，为了使辊子在槽内不会卡住，必须有适当的间隙，不宜用于高速。 由机械设计手册（第六版）表11.4-33凸轮和从动件接触出处常用材料、热应力及极限应力HO得知在低速轻载的工作条件下，凸轮材料选择45钢，调制处理220260HBW，HO=2HBW+70，从动件接触处材料选

29、择45钢，热处理为表面淬火4045HRC。凸轮最小基圆半径： r0（dsd±etan-s）2±e2 （3-3）式中：s：凸轮转过角°时，从动件相对于基圆的距离：从动件从距凸轮中心最近点运动到最远点时，凸轮转过的角度e：偏距：许用压力角由设计需要e=0，=66°，送料机构距离200mm，故s=200mm查机械设计手册（第六版）表11.4-21知凸轮机构的许用压力角的值表3-1 凸轮类型与许用压力角的选择类别推程回程力封闭型封闭直动从动件30°70°80°30°摆动从动件30°45°70°

30、80°30°45°由上表知封闭直动从动件许用压力角取30°，故许用压力角选取30°r0min=（20066°±0tan30°-200）2±02=98.94mm故ro取100mm，许用压力角为30°，推程角为66°，取近休止角为192°，则易知远休止角s为36°，回程角为66°。图3-5 凸轮的转角-推程图 使用反转法设计凸轮轮廓：（1） 选取比例尺1：1作基圆r0。（2） 反向划分各运动角。（3） 等分推程、回程线图以及对应的运动角。（4） 从圆心出发到各

31、等分点作射线，即是反转后从动件导路占据的位置。（5） 在运动规律线路图上量取位移s，然后在射线上按s确定从动件顶尖的位置。（6） 用曲线板将各尖顶点连接成一条光滑曲线，即得到凸轮的实际轮廓曲线。（7） 以理论轮廓上各点为圆心，作一系列滚子圆。（8） 作出滚子圆的内外包络线。图3-6凸轮的反转法设计过程图 延长凸轮使用寿命的方法： 可通过用一定的动力装置将喷涂材料覆盖到凸轮副表面的喷镀方式提高工作表面的硬度、耐磨性、抗冲击等性能。 采取研磨、刮削和磨光等措施降低硬化工作表面的不平度，有效减轻凸轮副表面黏着磨损的破环程度。 一对新凸轮副在投入使用前需要进行一段时间的低载荷、低转速的磨合运转，可以通

32、过这种方式提高接触精度和作用效率。 凸轮副接触表面键采取添加润滑剂的方式进行润滑处理，能够起到减少摩擦和磨损、冷却、演唱凸轮副寿命及防止生锈的作用。凸轮和滚子接触强度校核:查机械设计手册（第六版）表11.4-35,对于滚子从动件盘型凸轮而言 H=ZEFbHP （3-4）式中：H：凸轮副的许用应力ZE：综合弹性系数（N/mm2）F:凸轮与从动件在接触处的法向力（N）b：凸轮与从动件的接触宽度（mm） ：综合曲率半径（mm），=121±2，两个外凸面接触时用“”，外凸与内凹接触时用“” HP：接触许用应力查机械设计手册（第六版）表11.4-35钢对钢的ZE=189.8，法向力最大时F=m

33、v2r=0.177*（60×2×3.14）2×0.1=2513Nb=30mm ，=75×10075+100=42.86，H=189.8251330×42.86=265.72MPa HP=HOZR6NO/N/SH （3-5）式中：HO：极限应力ZR：0.951，表面粗糙度值低时取最大值NO：对HT渗氮处理的表面，NO=2×106，其他材料NO=105N：60nt,n为凸轮转速（r/min）SH：安全系数，SH=1.11.2查机械设计手册（第六版）表11.4-33得HO=2HBW+70, ZR取0.98，NO=105，N=60×

34、60×（1/60）=60, SH=1.1。HP=75×0.98×6105/60/1.1=377.52MPa故HHP，凸轮的接触强度校核安全凸轮的公差和表面粗糙度选择：查机械设计手册（第六版）表11.4-36，一般凸轮精度向径取±0.10.3mm，基准孔取H8，凸轮槽宽H8，凸轮工作廓面表面粗糙度取1.63.2，凸轮槽壁表面粗糙度取1.63.2，凸轮槽与槽内滚子配合选取间隙配合H8/f7。3.4电动机的选型电机是机械系统的心脏。工作机对启动、过载、运转平稳、调速和控制要求较高，精压机对工作环境要求较高，要求成品不会被污染，操作台容易清洗，液压传动不符合要求

35、，气压和液压成本较高。精整压力机主要包括上模和送料装置。根据设计要求分析，采用电机更方便快捷，更能满足生产要求。通过对机构的分析，综合考虑实际情况，电机的各种参数计算如下:首先，考虑到电机输出功率的传递效率问题，电机应该安装在靠近工作件的齿轮轴上，又由于大齿轮输入动力时可以传递较大的扭矩，故选择将电机安装在与大齿轮的轴线上，且根据任务书的要求：每分钟生产60个工件，由于大齿轮与小齿轮速比为2：1，因此大齿轮的转速可以确定为 30r/min，故大齿轮的角速度就可以算得：=30×2÷60=3.14rad/s那么首先可以确定大齿轮轮的转动惯量： 12mv2=12J2 （3-6）这

36、里 v取半个行程的速度平均值 :v=Ht=0.14m/s由技术要求可知冲压锤的质量为50kg，可得：J大=(50×0.14×0.14)/(3.14×3.14)=0.1kgm2由此可得小齿轮转动惯量为： J=mR2/2 （3-7）J小=0.1×8=0.8kgm2根据能量守恒定律在冲压成形的过程中，初步估算出电机的功率PP=(12mv2+12J大2+12J小2+Ffd)/tP=12×50×0.142+12×0.1×3.142+2×12×0.8×6.282+5000×0.1代入数据

37、可得：P=533W考虑到齿轮传输中的机械损失，取工况系数K=1.3，则实际功率为Pca=1.3P=693W查三相异步电动机表，从而可以确定电机的功率0.75kW，选择国产品牌江苏泰隆，型号为Y90S-6的交流电机，电机转速为915r/min，。3.5减速器与联轴器的选型3.5.1减速器的选型根据设计需求可知大齿轮转速为30r/min，即经过减速器减速后的输出转速为30r/min，则根据计算可得：减速器传动比i:i=915/30=30.5根据计算可知减速比较大，故选择了三级圆柱齿轮减速器，型号选择ZSY，传动比范围为22.4-71，输入轴直径是24mm，输出直径是75mm。3.5.2联轴器的选型

38、选取联轴器要通过对以下3点来选取：（1） 电机的输出轴直径（2） 减速机输出轴直径（3） 负载的扭矩因此通过选取的电机，易知，电机输出轴的直径为d=30mm电机的输出轴直径，由于初步选型的步进电机型号为Y90S-6，所以可以通过电机的使用手册知道，其输出直径是30mm负载的扭矩计算:由已知条件知道大齿轮的转速n=30r/min，电机输出功率P=0.75KW，根据公式可知：大齿轮轴所受的扭矩: T=9550Pn （3-8）T=9550×0.7530=238.75N.m初步估算轴的直径初步选择大齿轮轴的材料为45钢，采用调质的处理，初步估算轴的直径 dC3Pn （3-9）式中，P为轴功率

39、(KW)；C为材料系数，选取轴的材料为 45#钢，因此取A=117；n为输出轴转速(r/min)；代入数值可得：dC3Pn=117×30.7530=34.2mm减速器输出轴径为74mm，选择的大齿轮轴轴直径d=75mm，满足计算要求。故通过以上的计算，联轴器的型号可初步选择为GIICL5，其标称扭矩可通过用户手册获得，能够满足负载所需的扭矩，因此这种联轴器是合适的。3.6齿轮的设计计算整个机构的传动系统是由3个齿轮组成的，包含1个大齿轮和2个小齿轮。根据机械设计第八版表10-1，硬度为280HBS的小齿轮选用40Cr调质材料，硬度为240HBS的大齿轮选用45钢调质材料是合理的。大小

40、齿轮齿面的硬度差为280-240=40HBS。硬齿面小齿轮在运转过程中面对软齿面大齿轮齿面时，会产生明显的冷作硬化效应，提高大齿轮齿面的疲劳极限，从而延长齿轮的使用寿命。大小齿轮均选用8级精度。大小齿轮均设计使用半开式齿轮，齿面磨损为其主要失效形式，按照齿根弯曲疲劳强度进行设计，确定齿轮的模数，考虑磨损因素，将模数增大10%到20%。查机械设计7-13按齿根弯曲疲劳强度设计公式： m32KT1YFaYSaYdZ12F （3-10）式中：m：齿轮模数K:载荷系数T1:主动轮转矩YFa：齿形系数YSa：应力修正系数Y：重合度系数d：齿宽系数Z1：主动轮齿数F：许用弯曲疲劳强度查机械设计表7-10得

41、安全系数SF取1.3由机械设计图7-16得Flim1=600MPa，Flim2510MPa，由许用许用弯曲疲劳强度计算公式： F=FlimSF （3-11）F1=Flim1SF=6001.3=462MPaF1=Flim2SF=5101.3=392MPa载荷系数K的计算公式：K=KAKVKK式中：KA:工作情况系数KV:动载系数 K:齿间载荷分配系数K：齿向载荷分配系数查机械设计表7-2得KA取1.1，查图7-7KV取1，查表7-3得K取1.1，由图7-9K取1.1。故载荷系数K=KAKVKK=1×1×1.1×1.1=1.33易知大齿轮扭矩：T=9550Pn式中：

42、T:转矩（N/m） P：大齿轮功率（Kw） N：大齿轮转速（r/min）T=9550×0.7530=288.75N/m查机械设计图7-15得YFa1=2.8，YFa2=2.4（1代表小齿轮，2代表大齿轮），由图7-14得YSa1=1.42，YSa2=1.67，取重合度为1，则有 Y=0.25+0.75/ （3-12）Y=0.25+0.75/1=1在开式传动中，Z不宜过大，但建议从17到20，所以小齿轮齿数为20，大齿轮齿数为40。对于开式传动，取0.1-0.3和0.1之间的齿宽系数。对于小齿轮：YFa1YSa1F1=2.8×1.42462=0.086对于大齿轮：YFa2YS

43、a2F2=2.4×1.67392=0.1022YFa2YSa2F2YFa1YSa1F1故模数设计公式中使用YFa2YSa2F2m32×1.33×288750×0.1022×10.1×40×40×（1+20%）=4.4根据结构设计需要令m=10大齿轮参数：齿距：p=d/z=3.14×400/40=31.4齿数：z=d/m=400/10=40分度圆：d=mz=10×40=400mm齿顶圆：da=m（z+2）=420mm齿根圆：df=m（z-2.5）=375mm齿高：h=2.25m=2×10

44、=20mm中心距：a=（d1+d2）/2=300mm小齿轮参数：齿距：p=d/z=3.14×200/20=31.4齿数：z=d/m=200/10=20分度圆：=mz=10×40=200mm齿顶圆：da=m（z+2）=220mm齿根圆：df=m（z-2.5）=175mm齿高：h=2.25m=2.25×10=22.5mm3.7轴的设计及校核3.7.1小齿轮轴的设计及校核小齿轮轴上从一侧到另一侧安装有UCF带座轴承、轴承侧座、轴套、齿轮、轴套、曲柄、轴套、UCF带座轴承。中间轴端需要开两个键槽用于齿轮和曲柄的径向定位，各轴段的直径所需要的轴径与轴上的载荷的大小有关。先按

45、轴的扭矩估计所要的轴的直径dmin 。dminC3pn式中： C：为与轴的材料有关的系数P：轴传递的功率（kw）n：轴的转速（r/min）轴的材料选择45钢，调制。查机械设计表10-2得C取117。由于轴上存在两个键槽，故最小直径增加10%。dmin117×30.7560×（1+10%）=29.8mm为了方便装配零件并去掉毛刺，轴端应制出 45 度倒角。图3-7 小齿轮轴的设计方案轴的结构设计： 轴上零件的轴向定位：小齿轮的两端由轴套定位，曲柄的两端也由轴套定位。轴套靠固定在底座上的传动机构侧座定位，带座轴承靠螺栓螺母定位。 轴上零件的轴周向定位：齿轮和曲柄靠C型平键定位，根据轴的直径知道齿轮和曲柄处的平键截面尺寸为b×h为12×8，配合为H7/k6。，滚动轴承内圈与轴的配合同样为H7/k6，均为基孔制。 确定各段轴颈和长度：轴的长度从一侧到另一侧为120mm-122mm-130mm，直径为30mm-40mm-30mm 考虑轴的结构工艺性：，轴的两端均制作成C2倒角，中间轴端需要开两个键槽用于齿轮和曲柄的径向定位，由于在同一段轴颈上，故键槽分布在轴上相差 180°以减少降低轴的强度程度。轴的强度校核：首先求齿轮上作用力的大小T=9550×0.7560=119.375N/m圆周力:Ft=2T/d=2