毕业设计 单冲干粉压片机说明书

摘要单冲干粉压片机是通过凸轮(或偏心轮)连杆机构(类似冲床的工作原理)，使上、下冲产生相对运动而压制药片。单冲式并不一定只有一副冲模工作，也可以有两副或更多，但多副冲模同时冲压，由此引起机构的稳定性及可靠性要求严格，结构复杂，不多采用。随着现代科技的发展，压片机涉及的行业越来越广泛，高科技、高效率，低成本已成为现代压片机的一个重要的发展趋势。本次设计以小型单冲式压片机为例,介绍了单冲式压片机的基本结构组成、工作原理及工作过程,阐述了国内外单冲式压片机的发展现状,同时根据其发展现状分析了目前单冲式压片机所存在的主要缺陷,并指明了其发展趋势，而且经过对压片机构造和运动进行了分析与合成。使其能够稳定的运行并完成连续自动化生产的要求。关键词：压片机；单冲；连杆机构；片剂AbstractSinglepressingmachineisthroughtheeccentricCAM(orsimilar)linkage(principleofwork),punch,andrandowntotherelativemotionandsuppresstablets.Singleblunttypemustnotonlyapairofstampingwork,alsocanhavetwoormore,butthemorepressing,stampingandvicearisingfromtheorganizationofthestabilityandreliabilityofcomplexstructure,strict,Soitdoesnotoftenused.Withthedevelopmentofmodemscienceandtechnology，tabletpressingmachineisusedinmoreandmoreindustries.Hightechnology,highefficiencyandlowcosthavebecomethemostimportanttrendofcurrenttabletpressingmachine.Takingthesmallsinglepunchtabletpressasanexample,thispaperintroducedthebasicstructure,workingprincipleandworkingprocessofthesinglepunchtabletpress.Italsointroducedthedevelopmentstatusofthesinglepunchtabletpress.Inthemeantime,thispaperintroducedtheanalysisofthemajorshortcomingsofthecurrentsinglepunchtabletpressandthepropositionofthedevelopmentdirectionaccordingtothedevelopmentstatus.Meanwhile,Intheorganizationofthestructureandmovementisanalyzed.Itcanmakesure

theoperationandcompletecontinuousautomatedproduction.Keywords：tabletmachine;singlepunch;linkage;tablet目录摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1压片机的概况 11.2国内外的发展情况 21.2.1国内压片机现状 21.2.2国外压片机现状 41.3本次设计的任务 6第2章压片机总体设计 72.1设计题目分析 72.1.1给定数据 72.1.2总功能分析 72.1.3工作原理 82.2机械运动方案及机构设计 92.2.1拟订执行构件的运动形式 92.2.2拟订运动循环图 102.2.3确定主加压机构方案 112.2.4评选机构方案 12第3章冲压机构与凸轮机构的设计 153.1铰链四杆机构 153.2连杆机构的设计 163.3凸轮机构的应用 183.4凸轮分类 193.4.1按凸轮的形状分类 193.4.2按从动件的形状分类 193.5凸轮轮廓曲线设计 203.5.1利用作图法设计凸轮廓线 20第4章减速器的设计 254.1减速器结构分析 254.1.1分析传动系统的工作情况 254.2传动系统运动分析计算 254.2.1确定电机型号 254.2.2计算传动装置各级传动比和效率 264.2.3计算各轴的转速功率和转矩 274.3高速级齿轮的设计 284.3.1按齿轮面接触强度设计 284.3.2按齿根弯曲强度设计 314.4低速级齿轮的设计 334.4.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 334.4.2按齿轮面接触强度设计 334.4.3按齿根弯曲强度设计 364.5齿轮传动参数 384.6轴的结构设计 394.6.1轴的结构设计 394.6.2轴的校核计算 414.6.3滚动轴承的选择及寿命校核 454.7键联接选择及校核 454.8减速器润滑方式、密封形式 47第5章传动带的设计 495.1确定计算功率，选择V带型号 495.1.1V带型号的初选 495.1.2选择带轮的基准直径和验算带数 495.1.3确定中心距a和v带的基准长度 505.2带轮的设计 52第6章链传动的设计 546.1滚子链的结构特点 546.2滚子链传动的设计计算 556.2.1链传动的失效形式 556.3链传动的布置、张紧和润滑 586.3.1链传动的布置 586.3.2链传动的张紧 586.3.3链传动的润滑 586.4链轮的结构和材料 596.4.1链轮的主要尺寸 60结论 62致谢 63参考文献 64

CONTENTSHYPERLINKABSTRACT IIHYPERLINKChapter1Introduction 1HYPERLINK1.1Overviewof

tabletpress 1HYPERLINK1.2Development

athomeandabroad 2HYPERLINK1.2.1Thepresses’sstatusofChina

2HYPERLINK1.2.2Statusof

foreign

presses 4HYPERLINK1.3The

design

task 6HYPERLINKChapter2Theoveralldesignofatabletmachine 7HYPERLINK2.1Thesubjectofdesign

7HYPERLINK2.1.1Rateddata 7HYPERLINK2.1.2GeneralFunctionalAnalysis 7HYPERLINK2.1.3Theoryofwork 8HYPERLINK2.2Thedesignofmechanicalmotionprogramsandinstitutions 9HYPERLINK2.2.1Theimplementationcomponentofthemovement 9HYPERLINK2.2.2Developmentofmotioncyclechart 10HYPERLINK2.2.3Determinemain

ressure-agencyprograms 11HYPERLINK2.2.4Selectioninstitutionalprograms 12HYPERLINKChapter3Pressagenciesandthedesignofcammechanism 15HYPERLINK3.1Thefour-barlinkagehinge 15HYPERLINK3.2Thedesignoflinkage 16HYPERLINK3.3

Applicationofcam 18HYPERLINK3.4CamCategories 19HYPERLINK3.4.1Classificationaccordingtotheshapeofthecam 19HYPERLINK3.4.2Classificationaccordingtotheshapeoffollower 19HYPERLINK3.5CamProfileDesign 20HYPERLINK3.5.1Designofcamprofilebymapping 20HYPERLINKChapter4Designofgear 25HYPERLINK4.1Mappingandstructuralanalysisofgear 25HYPERLINK4.1.1Analysisoftheworkofthetransmissionsystem 25HYPERLINK4.2AnalysisandCalculationofTransmissionSports 25HYPERLINK4.2.1Determinethemotortype 25HYPERLINK4.2.2Calculationoftransmissiongearratioandefficiency 26HYPERLINK4.2.3Calculationoftheshaft’sspeedpowerandtorque 27HYPERLINK4.3Thedesignofhigh-speedstagegear

28HYPERLINK4.3.1Bygearsurfacecontactstrengthdesign 28HYPERLINK4.3.2Designbytoothrootstrength 31HYPERLINK4.4Designoflow-levelgear 33HYPERLINK4.4.1Selectegear’stype,materialandnumberofteeth 33HYPERLINK4.4.2StrengthDesignbyGearSurfaceContact 33HYPERLINK4.4.3Designbytoothrootstrength 36HYPERLINK4.5ParameterTableGear 38HYPERLINK4.6ShaftDesign 39HYPERLINK4.6.1Thestructuraldesignoftheshaft 39HYPERLINK4.6.2ShaftCheckCalculation 41HYPERLINK4.6.3Bearingcheckingtheselectionandlife 45HYPERLINK4.7Selectionandcheckofcoupling 45HYPERLINK4.8Gearlubricationandsealing 47HYPERLINKChapter5Designofbelt 49HYPERLINK5.1Determinepowerandmodelcalculations 49HYPERLINK5.1.1Selectthebelt

mode 49HYPERLINK5.1.2Selectthenumberofpulleydiameter 49HYPERLINK5.1.3Determinethecenterdistanceandbeltlength 50HYPERLINK5.2Designofwheels 52HYPERLINKChapter6DesignChainDrive 54HYPERLINK6.1Thestructuralcharacteristicsofrollerchain 54HYPERLINK6.2Designofrollerchaindrivescalculated 55HYPERLINK6.2.1Failuremodeofchaindrive 55HYPERLINK6.3Chaindrivelayout,tensionandlubrication 58HYPERLINK6.3.1Chaindrivelayout 58HYPERLINK6.3.2Tensioningchaindrive 58HYPERLINK6.3.3Lubricationofchaindrive 58HYPERLINK6.4Thestructureandmaterialssprocket 59HYPERLINK6.4.1Themainsprocketsize 60HYPERLINKConclusions 62HYPERLINKGratitude 63HYPERLINKReferences 64第1章绪论1.1压片机的概况压片机是将各种颗粒状原料压制成圆片，适用于实验室试制或制造小批量各种糖片、钙片、异型片等。是一种小型台式电动(手动)连续压片的机器，机上装一付冲模，物料的充填深度，压片厚度均可调节。并可压制双面刻有商标、文字及简单图形的片剂，主要工作过程是将颗粒或粉状物料置于模孔内由冲头在冲模中往复冲压作用完成粉末压缩成片剂。干粉压片机的使用行业很广泛。如制药厂、电子元件厂、陶瓷厂、化工原料厂等等，而且压片机还能用来做冲压设备。最早的压片机是由一副冲模组成，冲头作上下运动将颗粒状的物料压制成片状，这一机器称单冲压片机，以后发展成电动花篮式压片机。这两种压片机的工作原理仍然是以手工压模为基础的单向压片，即压片时下冲固定不动，仅上冲运动加压。这种压片的方式，由于上下受力不一致，造成片剂内部的密度不均匀，易产生裂片等问题。针对单向压片机存在的这种缺点，一种旋转式多冲双向压片机[14]开始诞生。这种压片机上下冲同时均匀地加压，使药物颗粒中的空气有充裕的时间逸出模孔，提高了片剂密度的均匀性，减少了裂片现象。除此以外，旋转式压片机还具有机器振动小、噪声低、耗能少、效率高和压片重量准确等优点。旋转式压片机[8]是由均布于转台的多副冲模按一定轨迹作圆周升降运动，通过压轮将颗粒状物料压制成片剂的机器。而冲杆随转台旋转的线速度的压片机称之为高速旋转压片机，这种高速旋转压片机具有强迫供料机构，机器由PLC控制，有自动调节压力、控制片重、剔除废片、打印数据、显示故障停机等功能，除能控制片重差异在一定的范围内以外，对缺角、松裂片等质量问题能自动鉴别并能剔除。压片机所压的片形，最初多为扁圆形，以后发展为上下两面的浅圆弧形和深圆弧形，这是为了包衣的需要。随着异形压片机的发展，椭圆形、三角形、长圆形、方形、菱形、圆环形等片剂随之产生。另外，随着制剂的不断发展，因复方制剂、定时释放制剂的要求，而制成双层、三层、包芯等特殊的片剂，这些都需在特殊压片机上完成。随着市场需求的发展，压片机的适用范围也越来越广，不再单纯的局限于压制中、西药片剂，更可以广泛的压制保健食品、兽药片剂，化工片剂：诸如樟脑丸卫生球、洗涤块、蓝精灵块、美术粉饼、农药片剂等，食品片剂：鸡精块、板蓝根块、神曲茶块、压缩饼干等。各种片剂有不同的剂量要求，大的剂量调节是通过选择不同冲头直径的冲模来实现的。在选定冲模尺寸之后，微小的剂量调节是通过调节下冲伸入中模孔的深度，从而改变封底后的中模孔的实际长度，达到调节模孔中粉末的填充体积的目的。因此，在压片机上应具有调节下冲在模孔中的原始位置的机构，以满足剂量调节要求。产品剂量是根据能实际需求确定的，不可更改。为了贮运、保存和崩解时限要求，压片时对一定剂量的压力也是有要求的，它也将影响产品的实际厚度和外观。压片时的压力调节是必不可少的。这是通过调节上冲在模孔中的下行量来实现的。有的压片机在压片过程中不单有上冲下行动作，同时也可有下冲的上行动作，由上、下冲相对运动共同完成压片过程。但压力调节多是通过调节上冲下行量的机构来实现压力调节与控制的。干粉压片机具有装配精度高，材质优良耐磨损，稳定可靠等优点，从制药厂到电子元件厂，陶瓷厂，化工原料厂都有应用，还可以改装进行异形冲模压片，具有广阔的市场前各种各样性能好、能耗低、质优价廉的机械产品。尤其是很多中小企业例如蚊景、特别是随着科学技术和工业生产的飞跃发展，国民经济各个部门迫切需要香厂、渔药饲料厂、消毒剂厂、催化剂厂等不可能得不偿失地采购大型设备，因此小型干粉压片机更受中小企业的青睐。1.2国内外的发展情况1.2.1国内压片机现状在国内到1949年，上海市的天祥华记铁工厂仿造成英国式33冲压片机；1951年，根据美国16冲压片机改制成国产18冲压片机，这是国内制造的最早制药机械；1957年，设计制造了ZP25-4型压片机；1960年，自行设计制造成功60-30型压片机，具有自动旋转、压片的功能。同年还设计制造了ZP33型、ZP19型压片机。“七五”期间，航空航天部206所HZP26高速压片机研制成功。1980年，上海第一制药机械厂设计制造了ZP-21W型压片机，达到国际上世纪80年代初的先进水平，属国内首创产品。1987年，引进联邦德国Fette公司微机控制技术，设计制造了P3100-37型旋转式压片机，具有自动控制片剂重量、压力、自动数片、自动剔除废片等功能，封闭结构严密、净化程度达到GMP要求。1997，年上海天祥健台制药机械有限公司研发了ZP100系列旋转式压片机、GZPK100系列高速旋转式压片机。进入21世纪，随着GMP认证的深入，完全符合GMP的ZP系列旋转式压片机相继出现：上海的ZP35A、山东聊城的ZP35D等。高速旋转式压片机在产量、压力信号采集、剔废等技术上有了长足的发展，最高产量一般都大于300000片/小时，最大预压力20kN，最大主压力80kN或10080kN。譬如，北京国药龙立科技有限公司的GZPLS-620系列高速旋转式压片机、上海天祥健台制药机械有限公司的GZPK3000系列高速旋转式压片机、北京航空制造工程研究所的PG50系列高速旋转式压片机等。随着制造加工工艺水平、自动化控制技术的提高以及压片机使用厂家各种不同的特殊需求，各种特殊用途的压片机也相继出现。譬如，实验室用ZP5旋转式压片机、用于干粉压片的干粉旋转式压片机、用于火药片剂的防爆型ZPYG51系列旋转式压片机等[12]。我国的压片机主要有如下的特点[9]：

1.压片机规格众多、数量大压片机虽然是我国生产历史最久的制药装备，以及出口最早、产量最大的制药装备。据不完全统计：我国压片机制造商近40家，产量近2000台/年，产品规格多大60个，可压制圆形片、刻字片、异型片、双层片、多层片、环型片、包芯片等片型。压片机制造商的数量、品种规格、产量居世界首位，是不争的事实。2.操作简单这几年压片机制造企业开始重视产品质量，大都奉信“以质取胜”的经营理念。针对国内制药厂家众多、片剂品种繁多、生产规模小特点。压片机制造企业，开发的压片机产品具有操作简单、清理方便快捷的特点，特别是更换品种时，清场迅速方便。3.技术含量较低、技术创新后力不足目前，国内40余家制药装备企业生产六十多压片机个品种规格的压片机。虽然，每年都有新的产品在不断推出。但这其中真正技术水平高、附加值大的品种却寥寥无几。产品重复开发严重、抄袭剽窃盛行，某一品种的压片机生产厂家多达几十家。为了生存，许多小规模的制药装备企业不仅在技术创新上采取“模仿型”战略，有的厂家甚至完全靠抄袭别人的技术作为自己的技术“创新”，有的甚至在“粗制滥造”。为了争夺定单，往往采取压价手段，因为品牌忠诚度低，价格战打起后，这些品牌更加吃亏，现在品牌正在不断贬值。如果这种情况得不到扭转，必将导致我国压片机设计制造水平整体倒退。我国绝大部分的企业都是民营的企业，在技术、设备、人才等方面都不具备优势，严重制约企业的技术创新。部分企业研发机构缺乏、创新体系不健全，技术人员缺乏技术创新意识，企业整体技术实力不强，科研生产技术装备更新速度十分缓慢。1.2.2国外压片机现状压片机在欧美压片机出现的较早，经过一个世纪的发展，欧美已形成了完善、先进的技术体系，我们与国外发达国家的压片机与压片技术的差距还在扩大，高速高产、密闭性、模块化、自动化、规模化及先进的检测技术是国外压片机技术最主要的发展方向。先进的压片机基本在欧美，如德国FETTE、KORSCH，英国MANESTY，比利时COURTOY，美国STOKES等。其产品自动化程序高,符合FDA要求及21CFRPART11的要求。(1)高速高产量。高速高产量是压片机生产厂商多年以来始终追求的目标，目前世界上主要的压片机厂商都已拥有每小时产量达到100万片的压片机。如Manestry公司生产的Xpress700型压片机高产量达100万片；Korsch公司生产的XL800型压片机最高产量达102万片/h；Courtoy公司生产的ModulD型压片机最高产量达107万片/h；Fette公司生产的4090i型压片机最高产量达150万片/h。其产量远远高于国内压片机的产量，国内压片机要在速度产量上赶上超过国外，需要在压片机设计创新、加工工艺、自动控制等方面有长足的发展。(2)压片工艺环节的密闭性及人流、物流的隔离。国外的压片机输入输出的密闭性非常好，尽可能地减少交叉污染。压片用的颗粒通过密闭的料桶及密闭输送系统进入料斗，压片过程中采取有效地手段防止粉尘飞扬和颗粒分层，压好的片剂通过筛片、片中检测、金属探测等进入包装工序，整个过程相当密闭。而国内大多数压片机压片过程是敞开的，或者是没有完全密闭，断裂的工序致使压片间粉尘飞扬。随着GMP的深入实施，在压片工艺环节的密闭性及人流、物流的隔离变的尤为重要，这是我们设计生产制造设备所必须具有的基本功能。(3)在位清洗。WIP(在位清洗)压片机，使得用户设备使用成本大大降低。改善压片机的清洗功能，除了设计上充分考虑各个部分清洗之外，压片机的清洗功能是强调可拆卸性，只有方便而快速拆卸，才能保证清晰的彻底性。(4)21CFRPart11(电子记录和电子签名)在压片机上的应用。1997年8月20日，FDA颁发的21CFR11第6部分“电子记录、电子签名(ER/ES)的有关条例规定开始生效。对电子签名和电子记录而言，本条例是强制执行的，此项条例的目的在于，可以为药业及食品的产品加工过程中引入电子技术而提供便利。其可以提供适用而又实用的指导方针，阐述如何通过电子形式来完成过去以书面形式完成的任务。电子记录指的是诸如文本、图形、数据、音频、图示或其他通过计算机系统所创建、修改、维持、存档、调取或分配的数字形式的信息表达之间的任意组合。电子签名指的是由个人执行、采用或授权，并经过计算机数据编译的任意一个或一系列符号，这些符合与个人手写签名具有同等的法律效力。21CFRPart11技术在压片机上的应用，使得压片机具有设备诊断记录日志、事故记录日志和警报提示日志。这些电子记录和电子签名上都详细地记录了各种操作数据、事故数据。符合安全进入控制，需要用户名和密码才能进入操作。所有数据都使用了电子签名功能，包括操作者姓名、日期、时间、序列号、问题、解决办法、工况数据。所有原始数据都是不可被人为地修改，保证了结果的可靠性和真实性。系统和用户存在的这些日志会自动存入整个“痕迹审查”文件夹。这些安全属性数据格式“保证了数据的变动是在整体检查控制下进行的。21CFRPart11技术目前已被世界各主要压片机厂商认同，并在其产品上广泛应用，国内在这方面还仅仅刚刚开始。(5)与整条生产线连接的控制技术。把一台压片机能够连接到一条生产线中，德国和英国的压片机都具有这种功能。它具有开始、结束以及转速调节功能。利用这一选项功能，可以可靠地、自动地与生产线的其它设备，例如筛片、吸尘、检测、输送、桶装等连接在一起，同步完成药片的压制生产任务。同时，在外部设备上也采用了不同的监测手段，提供了很高的安全可靠性能。利用在线检测仪可以为压制的药片清除毛刺、飞边，清除粉尘；吸尘监控功能是利用流量监控仪定期地对吸气管中指定位置的吸气压力进行检测。连续地对设定值和实测值进行比较，若检测仪在吸气管中10s中内没有检测到吸气压力(没有流量)时，压片机即发出故障报警提示并停止运行。这一功能最大程度地保障了生产的可靠性，能够连续清除药片压制生产过程中的粉尘。与整条片剂生产线连接的控制技术是片剂生产控制新技术，是今后的发展趋势。这种技术在国内也刚刚起步。1.3本次设计的任务本次设计的压片机要求的片剂规格：直径50mm,厚度11mm；压片机驱动电机功率：3kw；生产率为每分钟25片;冲头数量为单冲。根据机械的功能分析，压片机需要有上冲头机构、下冲头机构、辅助机构等相对独立运动的机构。工作特性为循环间歇式，按照现有资料，选择典型的间歇运动机构并设计运动行程图。并将协调各机构的运动，完成入料到出片的工作过程。根据已知的参数，计算减速器的传动比并设计减速器。决定各部件的空间位置，决定各部件的运动传输方式。包括V带，滚子链，连杆等等。本次设计主要是单冲干粉式压片机的结构设计，同时还要进行传动系统方案分析选择，绘制压片机的装配图和零件图。

第2章压片机总体设计2.1设计题目分析2.1.1给定数据片剂规格：直径50mm，厚度11mm制片速率：每分钟25片药片重量：约30克额定功率:3.0kW2.1.2总功能分析1.总功能分析根据题目要求，要最终将干粉压制成片坯。若要求获得质量较好的成品，可采用诸多方法。大致分为手动和自动两种模式。为了达到高效、方便的目的，采用机械自动加工的方法比较好，因此，本题采用了自动加工的方法压制片坯。2.总功能分解设计干粉压片机，其总功能可以分解成以下几个工艺动作：(1)送料机构运动为间歇直线运动,这一动作可以通过凸轮上升段完成。(2)筛料要求筛子往复震动。(3)推出片坯下冲头上升推出成型的片坯。(4)送成品通过凸轮推动筛子来将成型的片坯挤到滑道。(5)上冲头往复直线运动最好实行快速返回等特性(6)下冲头间歇直线运动由此得出如图2-1所示的树状功能图：图2-1树状功能图2.1.3工作原理1.压片机的工艺过程压片机是粉料压制成直径为50mm，厚度为11mm的圆形片坯。如图2-3所示，其工艺过程是：图2-2工艺过程2.压片机的工艺动作压片机的工艺动作为:1)装满粉料的料筛在筒型腔上方振动数次将干粉均匀地撒入圆筒型腔内，见图2-2(1)。2)下冲头下沉3mm，预防上冲头进入型腔内把干粉扑出，图2-3(2)。3)上冲头开始下沉，见图2-2(3)。4)上、下冲头同时加压，并保持一段时间,见图2-2(4)。5)上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯，见图2-2(5)。6)料筛向右推出片坯，图2-2(6)。2.2机械运动方案及机构设计2.2.1拟订执行构件的运动形式显然该压片机应有三套机械传动系统所组成，即实现上冲头运动的加压传动系统，实现下冲头运动的辅助加压传动系统，实现料筛运动的上、下料传动系统。这三套传动系统中的上冲头、下冲头、料筛即为三个执行构件，它们的运动特性分别为：(1)上冲头完成往复(铅垂上下)直移运动，在下移至终点后有短时间停歇(起保压作用)。又因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头的行程约为90~100mm。冲头还受有较大的力。若机构主动件一转(2π)完成一个运动循环，则上冲头位移线图的形状如图2-3(a)所示。(2)下冲头也作上下直移运动，其运动规律较复杂，自初始位置先下沉3mm，然后上升8mm加压，后停歇保压，继而上升16mm将成形片坯顶至与平台平齐后停歇，待料筛将片坯推离冲头后再下移21mm到待装料的初始位置。冲头也受有较大的力。其位移线图如图2-3(b)所示。(3)料筛作水平直移运动，其运动规律也较复杂。先在模具型腔上方往复振动料筛，然后向左退回，待坯料成形并被推出型腔后，料筛再在台面上右移45~50mm，推开成形片坯。可看出料筛受力不大。其位移线图如图2-3(c)所示。图2-3压片机运动循环图2.2.2拟订运动循环图拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。根据上述工艺动作顺序可以拟定出表示三套传动系统中三个执行构件运动循环协调配合关系的运动循环图，如图2-3(b)所示。由于上冲头所在的系统为主传动系统，其原动件每一转便完成一个运动循环，所以拟定运动循环图时，以该原动件的转角为横坐标(0°~360°)，以各执行构件的位移为纵坐标画出位移曲线。料筛退出加料位置(图2-3(b)中线段后停歇。料筛刚退出，下冲头即开始下沉3mm。下冲头下沉完毕时，上冲头可下移到型腔入口处，待上冲头到达台面上3mm处时，下冲头开始上升，对粉料两面加压，这时上、下冲头各移动8mm，然后两冲头停歇保压，保压时间约0.4秒，即相当于原动件转60°。以后上冲头先开始退出，下冲头稍后并缓慢地向上移动到和台面平齐，顶出成形片坯。下冲头停歇待卸片坯时，料筛推进到型腔上方推卸片坯。下冲头下移21mm的同时，料筛振动粉料进入下一个循环。2.2.3确定主加压机构方案由上述分析可知，压片机机构有三个分支[4]：一为实现上冲头运动的主加压机构；二为实现下冲头运动的辅助加压机构；三是实现料筛运动的上、下料机构。此外，当各机构按运动循环图确定的相位关系安装以后，应能作适当的调整，故在机构之间还需设置能调整相位的环节(也可能是机构)。要完成上述几种机构的设计，对课程设计来说，工作量太大，因此，这里也只就其中的一个机构——主加压机构叙述其设计过程。实现上冲头运动的主加压机构应有下述几种基本运动功能：1)上冲头要完成每分钟25次往复直线运动，所以该系统的原动件转速应为25r/min，若以电动机作为原动机，则该传动系统应有减速功能。2)因上冲头是往复直线运动(输出)，故该系统要有运动形式转换功能，即由单向连续转动变为住复运动。3)因有保压阶段，故上冲头在下移至行程末端要有一段停歇或近似停歇功能。4)因冲头受到压力较大，所以希望机构具有增力的功能，以增大有效作用力，而不必采用功率较大的原动机。先取上述1)、2)、3)三种必须具备的功能来组成机构方案。若每一功能仅由一类基本机构来实现，可组合成许多种方案。在这许多方案中，有些机构，如曲柄滑块机构，就兼有运动转换和交替换向的功能。这样，有些方案的动作结构或机构组合就显得繁琐而不合理，因而可以直观进行判断，从而舍弃一些方案。加压机构是多种冲压机构的主体部分[4]，该机构的设计是完成整个机器设计的关键。目前，冲压机构常用的加压机构有凸轮机构、曲柄滑块机构、曲柄导杆滑块机构、六杆机构及一些组合机构。其中凸轮机构虽能得到理想的运动规律，但由于某些冲压机械行程较大，至使凸轮向径较大，且高副机构不宜用于低速、大压力场合。曲柄滑块机构虽然结构较紧凑，但滑块在行程末端只作瞬时停歇，某些有保压要求的场合不适宜。六连杆机构虽然可得到较好的运动规律，但曲柄滑块机构的曲柄和四杆机构的摇杆只能在特殊位置(摇杆速度接近为零时的位置)固接起来,设计复杂,保压范围较小,且调节困难。其它机构的适用范围具有一定的局限性,而且设计起来也较麻烦。因此本次设计采用的是一种具有特殊尺寸的双曲柄机构和曲柄滑块机构串联而成的组合机构。2.2.4评选机构方案为实现其运动要求，对每个机构列出如下的方案表，如表2-1所示。表2-1各部分方案选择表功能元功能元分解1234一级减速带传动减速蜗杆减速齿轮减速链传动减速二级减速带传动减速链传动减速齿轮减速蜗杆减速上冲头凸轮机构曲柄导杆滑块机构偏置曲柄滑块机构六杆机构送料机构移动凸轮机构蜗轮蜗杆机构凸轮曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构下冲头双导杆间歇运动机构移动凸轮机构曲线槽导杆机构双凸轮联动机构对于减速的运动单元而言，带传动结构简单、运动平稳、噪声小，能缓和冲击，有过载保护作用，安装维修要求不高，成本低，故此出可以选用带传动对于传动的运动单元而言，齿轮或蜗杆传动能满足确定传动比的要求。齿轮传动的优点是1、齿轮传动平稳，传动比精确2、承载能力大，效率高。3相对于其它传动装置，传动效率高。但是齿轮传动距离小，需要经常润滑，且噪声大。蜗杆传动的特点是：1、可以得到很大传动比，结构紧凑。2、传动平稳无噪声。3、有自锁性，在一些机械中起安全保护的作用。缺点有：1、啮合时相对滑动速度较大，易磨损，易发热，故其效率较低。2、为了减少散热与磨损，常采用贵重的抗磨材料和良好的润滑装置，故成本较高。3、蜗杆轴向力较大。综上所述，考虑传动的效率及为了满足机构长期运行与制造成本问题。由此选用齿轮传动。对于上冲头运动，要实现往复直线运动，还要考虑保压特性，目前，常用的加压机构有凸轮机构、曲柄滑块机构、曲柄摇杆机构等一些组合机构。其中，凸轮机构虽然可得到理想规律，但是行程较大，使得凸轮径向间隙大，且高副不适宜于低速、大压力场合。曲柄滑块机构虽然结构紧凑，但是在行程末端停歇时间较短，不能保压一定时间，因此选曲柄滑块和连杆的组合机构。送料机构主要作用是将坯料送到加工位置，且能实现间歇要求，对承载能力要求低，故采用凸轮或凸轮串联曲柄滑块的组合机构。下冲头运动需要较高的承载能力，且能实现往复运动和急回特性，所以下冲头采用凸轮机构或者六杆组合机构。经过认真思考和讨论，干粉压片机机构系统的运动方案现可初步确定为以下两个方案：方案一：如图2-6所示。1－凸轮机构2－曲柄滑块机构3、9－六杆机构4－料斗5－上冲头6－电动机7－传送带8－齿轮机构10－下冲头图2-6压片机机构简图方案二：如图2-7所示。1－电动机2、9、11－输送带3－圆柱齿轮4－减速器5－六杆传动机构6－料斗7－上冲头8－下冲头10、12－凸轮机构图2-7压片机机构简图方案分析：方案一冲头采用六杆组合机构，运动时可能会导致传动不精确，方案二则采用凸轮机构，可保证下冲头精确的运动。且方案二机构较方案一合理。因此在这里采用方案二。方案二动作说明：压片机在电动机1的带动下，通过传送带2和减速器4减速并将一部分动力传递到连杆机构5上，另一部分动力经传送带9传递到凸轮机构10上，之后连杆机构5带动上冲头7做上下往复运动，凸轮机构10带动料斗6做水平往复运动，动力由传送带11传递到凸轮12上后，经凸轮机构12带动下冲头8做上下直线往复运动。制好的片剂由下冲头8顶出，再经料斗6推出工作面。随即继续循环上述过程。第3章冲压机构与凸轮机构的设计3.1铰链四杆机构所有运动副均为转动副的四杆机构称为铰链四杆机构，它是平面四杆机构的基本形式，其他四杆机构都可以看成是在它的基础上演化而来的。选定其中一个构件作为机架之後，直接与机架链接的构件称为连架杆，不直接与机架连接的构件称为连杆，能够做整周回转的构件被称作曲柄，只能在某一角度范围内往复摆动的构件称为摇杆。如果以转动副连接的两个构件可以做整周相对转动，则称之为整转副，反之称之为摆转副。铰链四杆机构中，按照连架杆是否可以做整周转动，可以将其分为三种基本形式，即曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构。曲柄摇杆机构，两连架杆中一个为曲柄一个为摇杆的铰链四杆机构。双曲柄机构，具有两个曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。其特点是当主动曲柄连续等速转动时，从动曲柄一般做不等速转动。在双曲柄机构中，如果两对边构件长度相等且平行，则成为平行四边形机构。这种机构的传动特点是主动曲柄和从动曲柄均以相同的角速度转动，而连杆做平动。双摇杆机构。双摇杆机构是两连架杆均为摇杆的铰链四杆机构。铰链四杆机构可以通过以下方法演化成衍生平面四杆机构：转动副演化成移动副。如引进滑块等构件。以这种方式构成的平面四杆机构有曲柄滑块机构、正弦机构等选取不同构件作为机架。以这种方式构成的平面四杆机构有转动导杆机构、摆动导杆机构、移动导杆机构、曲柄摇块机构、正切机构等变换构件的形态。杆长之和条件：平面四杆机构的最短杆和最长杆的长度之和小于或者等于其余两杆长度之和。在铰链四杆机构中，如果某个转动副能够成为整转副，则它所连接的两个构件中，必有一个为最短杆，并且四个构件的长度关系满足杆长之和条件。在有整装副存在的铰链四杆机构中，最短杆两端的转动副均为整转副。此时，如果取最短杆为机架，则得到双曲柄机构；若取最短杆的任何一个相连构件为机架，则得到曲柄摇杆机构；如果取最短杆对面构件为机架，则得到双摇杆机构。如果四杆机构不满足杆长之和条件，则不论选取哪个构件为机架，所得到机构均为双摇杆机构。在曲柄摇杆机构中，当摇杆位于两个极限位置时，曲柄两个对应位置夹的锐角被称为极位夹角。用表示通常用行程速度变化系数来衡量急回运动的相对程度。偏置曲柄滑块机构和摆动导杆机构同样具有急回特性。对心曲柄滑块机构无急回特性。3.2连杆机构的设计由于压片机的工作压力较大，行程较短，一般采用肘杆式增力冲压机构作为主体机构，它是由曲柄连杆机构和摇杆滑块机构串联而成。先设计曲柄滑块机构。根据压片机上冲头的工作特点，在上冲头向下运动的时候为工作形成，反之为回程。可考虑设计急回特性。取急回系数，而根据压片机的整体结构，取冲头行程为。由于上冲头为加压设备，需保证良好的传动，所以可设最小传动角为60°。曲柄滑块的基本结构见图3-1。图3-1曲柄滑块结构简图去曲柄长度为，连杆长度为，偏心距为。应用余弦定理可得（3-1）（3-2）若H、（或K）、(即)及已知时，由上述方程组可解出、、。另一方面，由于在实际的生产中，要求冲头在极限位置停歇一段时间，保证加压动作的正常运行。这个时候，要求曲柄滑块机构实现这种金丝停歇运动。在图所示的偏置曲柄滑块机构中，滑块的两个极限位置为、。为前极限位置，为后极限位置。可以看出，滑块在后直线位置附近的运动要比在前极限位置附近更加缓慢，当曲柄与连杆长度比较大时，近似停歇时间可以更长。可得（3-3）（3-4）式中—如果冲程为H，则取，可以求出在后极限位置附近近似停歇的曲柄转角。综合以上几点，取最优解，得推动曲柄滑块机构中曲柄运动的，根据整体结构，运行的平稳性等等，决定采用平行四边形机构，如图3-2。构件呈平行四边形的平面连杆机构。它是一种铰链四杆机构﹐根据曲柄存在条件属于双曲柄机构。图3-2平行四边形机构简图3.3凸轮机构的应用凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置组成的一种高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓的构件，通常作连续的等速转动、摆动或移动。从动件在凸轮轮廓的控制下，按预定的运动规律作往复移动或摆动。[1]凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮通常作等速运动，但也有作往复摆动或移动。被凸轮直接推动的构件称为推杆(以为在凸轮机构中推杆多是从动件，故又称其为从动件)。凸轮机构就是由凸轮、推杆和机架三个主要构件所组成的高副机构。凸轮机构的最大的优点是：只要适当地设计出凸轮的轮廓线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。凸轮机构的缺点是凸轮轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用传力不大的场合。现代机械日益向高速发展，凸轮机构的运动速度也愈来愈高。因此，高速凸轮的设计及其动力学问题的研究已引起普遍重视，提出了许多适于在高速条件下采用的推杆运动规律，以及一些新型的凸轮机构。另一方面，随着计算机的发展，凸轮机构的计算机辅助设计和制造已获得普遍地应用，从而提高了设计和加工的速度及质量，这也为凸轮机构的更广泛应用创造了条件。3.4凸轮分类3.4.1按凸轮的形状分类(1)盘形凸轮如上图所示，这种凸轮是一个具有变化向径盘形构件，当他绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直与凸轮轴的平面内运动。(2)移动凸轮当盘状凸轮的径向尺寸为无穷大时，则凸轮相当于作直线移动，称作移动凸轮。(3)圆柱凸轮这种凸轮是在圆柱端面上作出曲线轮廓或在圆柱面上开出曲线凹槽。当其转动时，可使从动件在与圆柱凸轮轴线平行的平面内运动。3.4.2按从动件的形状分类(1)尖顶从动件这种从动件结构简单，但尖顶易于磨损(接触应力很高)，故只适用于传力不大的低速凸轮机构中。(2)滚子从动件由于滚子与凸轮间为滚动摩擦，所以不易磨损，可以实现较大动力的传递，应用最为广泛。(3)平底从动件这种从动件与凸轮间的作用力方向不变，受力平稳。而且在高速情况下，凸轮与平底间易形成油膜而减小摩擦与磨损。其缺点是：不能与具有内凹轮廓的凸轮配对使用；而且，也不能与移动凸轮和圆柱凸轮配对使用。此外，封闭按维持高副接触划分：1)力封闭→弹簧力、重力；2)几何封闭：等径凸轮；等宽凸轮。3.5凸轮轮廓曲线设计设想给整个凸轮机构加上一个公共角速度，使其绕凸轮轴心O转动。根据相对运动原理，我们知道凸轮与推杆间的相对运动关系并不发生改变，但此时凸轮将静止不动，而推杆则一方面和机架一起以角速度绕凸轮轴心O转动，同时又在其导轨内按预期的运动规律运动。可见，推杆在复合运动中，其尖顶的轨迹就是凸轮廓线。利用这种方法进行凸轮设计的称为反转法。3.5.1利用作图法设计凸轮廓线先作相应于推程的一段凸轮廓线。为此，根据反转法原理，将凸轮机构按进行反转，此时凸轮静止不动，而推杆绕凸轮顺时针转动。按顺时针方向先量出推程运动角，再按一定的分度值(凸轮精度要求高时，分度值取小些，反之可以取小些)将此运动角分成若干等份并依据推杆的运动规律算出各分点时推杆的位移值S。1.下冲头辅助进给机构对心直动滚子推杆盘形凸轮机构设计(1)选取适当的比例尺，取为半径作圆选取凸轮的基圆半径,偏心距，凸轮以等角速度沿逆时针方向回转，推杆的运动规律如表3-1所示。表3-1下冲头辅助凸轮推杆的运动规律序号凸轮运动角推杆运动规律10度80度推杆近休280度90度上升3mm390度220度推杆远休续表3-14220度230度下降3mm5230度360度推杆近休(2)先作相应于推程的一段凸轮廓线为此，根据反转法原理，将凸轮机构按进行反转，此时凸轮静止不动，而推杆绕凸轮顺时针转动。按顺时针方向先量出推程运动角，再按一定的分度值(凸轮精度要求高时，分度值取小些，反之可以取小些)将此运动角分成若干等份并依据推杆的运动规律算出各分点时推杆的位移值S。(3)绘制轮廓图图3-5下冲头辅助凸轮的轮廓线图2．下冲头进给机构对心直动滚子推杆盘形凸轮机构设计(1)选取适当的比例尺，取为半径作圆选取凸轮的基圆半径,偏心距，凸轮以等角速度沿逆时针方向回转，推杆的运动规律如表3-2所示。表3-2下冲头进给凸轮推杆的运动规律序号凸轮运动转角推杆运动规律10度30度推杆休止230度70度下降8mm370度220度推杆近休4220度230度上升21mm5230度270度推杆远休6270度320度下降16mm7320度360度推杆休止(2)先作相应于推程的一段凸轮廓线为此，根据反转法原理，将凸轮机构按进行反转，此时凸轮静止不动，而推杆绕凸轮顺时针转动。按顺时针方向先量出推程运动角，再按一定的分度值(凸轮精度要求高时，分度值取小些，反之可以取小些)将此运动角分成若干等份并依据推杆的运动规律算出各分点时推杆的位移值S。(3)绘制轮廓图按照表3-2所绘凸轮轮廓线如图3-6所示。图3-6下冲头进给凸轮的轮廓线图3.料筛进给机构对心直动滚子推杆盘形凸轮机构设计(1)选取适当的比例尺，取为半径作圆选取凸轮的基圆半径Ro=15mm,偏心距e=0mm，凸轮以等角速度沿逆时针方向回转，推杆的运动规律如表3-3所示。表3-3料筛机构凸轮推杆的运动规律序号凸轮运动转角推杆运动规律10度90度推杆近休290度130度上升50mm续表3-33130度220度推杆远休4220度260度下降50mm5260度360度推杆近休(2)先作相应于推程的一段凸轮廓线为此，根据反转法原理，将凸轮机构按进行反转，此时凸轮静止不动，而推杆绕凸轮顺时针转动。按顺时针方向先量出推程运动角，再按一定的分度值(凸轮精度要求高时，分度值取小些，反之可以取小些)将此运动角分成若干等份并依据推杆的运动规律算出各分点时推杆的位移值S。(3)绘制轮廓图按照表3-3所绘轮廓线如图3-7所示。图3-7料筛机构凸轮的轮廓线图第4章减速器的设计4.1减速器结构分析4.1.1分析传动系统的工作情况1.传动系统的作用作用：介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。2.传动方案的特点特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。3.电机和工作机的安装位置电机安装在远离高速轴齿轮的一端,并用带传动；工作机安装在远离低速轴齿轮的一端，并用V带传动。4.2传动系统运动分析计算4.2.1确定电机型号根据工作条件：室内常温、灰尘较大、两班制、连续单向运行，载荷较平稳，电压为380V的三相交流电源，电动机输出功率P=3kW，及同步转速n=1000r/min等，选用Y系列三相异步电动机，型号为Y132S-6，其主要性能数据如表4-1所示。表4-1主要性能数据电机型号额定功率满载转速同步转速净重Y132S-63.0kW960r/min1000r/min38kg其传动系统简图如图4-1所示。图4-1传动简图4.2.2计算传动装置各级传动比和效率1.各级传动比的计算为使V带传动外廓尺寸不知过大，初步取，按展开式布置。考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，由展开式曲线得，。2.总效率为总效率，为V带传动效率，，为滚动轴承传动效率(一对)，。为闭式齿轮传动效率，，为联轴器效率，代入得3.各级效率4.2.3计算各轴的转速功率和转矩算得的各轴转矩、功率写入下表，如表4-2所示。表4-2主要参数轴名功率(kW)转矩(N•m)转数（r/min）输入输出输入输出电动机轴--3--29.84960续表4-2Ⅰ轴32.8529.8460.04400Ⅱ轴2.852.7160.04258.81100Ⅲ轴2.712.5258.81955254.3高速级齿轮的设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，软齿轮面闭式传动；(2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度(GB10095-88)；(3)材料选择。由文献[5]，选择小齿轮材料为40MnB(调质)，硬度为280HBS，大齿轮为45钢(调质)，硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS；(4)选取小齿轮齿数,。4.3.1按齿轮面接触强度设计先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。即:(4-1)1.确定公式内的各计算数值(1)试选载荷系数结合机器运行情况，试选取载荷系数。(2)计算小齿轮传递的转矩(3)选取齿宽系数按软齿面齿轮非对称安装，由文献[6]表7-12选取齿宽系数。(4)选取弹性影响系数由文献[6]表7-10查得材料的弹性影响系数。(5)确定接触疲劳强度极限由文献[6]图7.23（b）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限MPa。(6)计算应力循环次数(7)选取接触疲劳寿命系数由文献[6]图7.22取接触疲劳寿命系数；。(8)计算接触疲劳许用应力取安全系数为S=12.设计计算(1)试算小齿轮分度圆直径d1t在公式4-1中代入中较小的值：(2)计算圆周速度(3)计算齿宽b由得(4)模数mt(5)齿高h(6)计算齿宽与齿高之比b/h(7)计算载荷系数K查文献[6]表7-6得使用系数；根据m/s，由文献[6]图7.11得动载系数，直齿轮；由文献[6]表7-6查的使用系数。查文献[6]表7-8用插值法得8级精度，小齿轮相对支承非对称布置得由，由文献[6]图7.16得故载荷系数为(8)校正分度圆直径(9)计算模数取标准模数(10)齿轮参数计算分度圆直径中心距齿轮齿宽4.3.2按齿根弯曲强度设计校核公式为：(4-2)1.确定公式内的各参数值(1)弯曲疲劳强度极限由文献[6]图7.24(b)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限。(2)弯曲疲劳寿命系数由文献[6]图7.21取弯曲疲劳寿命系数，。(3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数,得(4)计算载荷系数K(5)查取齿形系数和应力修正系数由文献[6]表7-9查齿形系数得，；应力修正系数得，。小齿轮所受圆周力(7)校核计算对比计算结果，由于齿轮面弯曲疲劳强度均小于其材料的许用强度，为合格产品。(8)齿轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用腹板式结构大齿轮的有关尺寸计算如下：轴孔直径齿轮倒角取4.4低速级齿轮的设计4.4.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1)按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，软齿轮面闭式传动。2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度(GB10095-88)。3)材料选择。由文献[5]，选择小齿轮材料为40MnB(调质)，硬度为280HBS，大齿轮为45钢(调质)，硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。4)选小齿轮齿数，则大齿轮齿数取4.4.2按齿轮面接触强度设计设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核，按齿面接触疲劳强度设计，即(4-3)1.确定公式内的各计算数值(1)试选载荷系数结合机器运行情况初选(2)计算小齿轮传递的转矩(3)齿宽系数按软齿面齿轮非对称安装，由文献[6]表7-12选取齿宽系数(4)弹性影响系数由文献[6]表7-10查得材料的弹性影响系数(5)接触疲劳强度极限由文献[6]图7.23(b)按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限(6)计算应力循环次数(7)疲劳寿命系数由文献[6]图7.22取接触疲劳寿命系数；(8)计算接触疲劳许用应力取安全系数S=12.设计计算(1)试算小齿轮分度圆直径d3t在公式4-1中代入中较小的值(2)计算圆周速度(3)计算齿宽b由得：(4)计算齿宽与齿高之比b/h(5)计算载荷系数K查文献[6]表7-6得使用系数;根据,由文献[6]图7.11查得动载系数直齿轮。查文献[6]表7-8用插值法得8级精度,查图7.16得小齿轮相对支承非对称布置。由，由文献[6]图7.16得故载荷系数(6)校正分度圆直径(7)计算模数取标准模数(8)齿轮参数计算分度圆直径中心距齿轮齿宽4.4.3按齿根弯曲强度设计校核公式为:(4-4)1.确定公式内的各参数值(1)弯曲疲劳强度极限由文献[6]图7.24(b)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限。(2)弯曲疲劳寿命系数由文献[6]图7.21查得弯曲疲劳寿命系数。(3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.3，得(4)计算载荷系数K(5)查取齿形系数和应力修正系数由文献[6]表7-9查齿形系数得；应力修正系数得。小齿轮所受圆周力(8)校核计算对比计算结果，由齿轮面弯曲疲劳强度均小于其材料的许用强度，为合格产品。(9)齿轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用腹板式结构大齿轮的有关尺寸计算如下：轴孔直径,齿轮倒角取4.5齿轮传动参数各齿轮的参数见表4-3：表4-3齿轮传动参数表名称单位高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮中心距mm163210传动比--44模数mm2.54压力角º2020齿数--23922184续表4-3分度圆直径mm57.523084336齿顶圆直径mm62.523592344齿根圆直径mm51.25223.7574326齿宽mm62.557.58984材料--40MnB4540MnB45热处理状态--调质调质调质调质齿面硬度HBS2802402802404.6轴的结构设计4.6.1轴的结构设计1.初选轴的最小直径由文献[6]表9-1选取轴的材料为45号钢，热处理为正火回火，由表9-3取C=110。1轴2轴3轴2.初选轴承1轴选轴承为6207；2轴选轴承为6208；3轴选轴承为6212。各轴承参数如表4-4所示：表4-4轴承的基本参数轴承代号基本尺寸/mm安装尺寸/mm基本额定/kNdDBdaDa动载荷Cr静载荷6207357217426519.813.56208408018477322.815.8621260110226910136.827.83.确定轴上零件的位置和固定方式1轴：由于高速轴齿根圆直径与轴径接近，将高速轴取为齿轮轴，使用圆锥滚子轴承承载。2轴：高速级采用实心齿轮，采用上端用套筒固定，下端用轴肩固定，低速级用自由锻造齿轮，自由锻造齿轮上端用轴肩固定，下端用套筒固定，使用圆锥滚子轴承承载。3轴：采用自由锻造齿轮，齿轮上端用套筒固定，下端用轴肩固定，使用圆锥滚子轴承承载.4.轴尺寸的初步选定如图4-2所示。图4-2轴的初选尺寸4.6.2轴的校核计算1.1轴强度校核(1)中间轴的强度校核由前面选定轴的材料为45钢，调质处理，由工程材料及其成形基础表查得抗拉强度=735Mpa各支撑点间距总轴长轴承间距齿轮C距离左轴承A的距离齿轮D距离右轴承B的距离(3)计算齿轮上受力轴受力分析图如图4-3所示：水平面： 垂直面：图4-3轴受力图齿轮C上的圆周力齿轮C上的径向力齿轮D上的圆周力齿轮D上的径向力(4)计算支反力AB轴承垂直面支反力AB轴承水平面支反力(5)求危险截面弯矩，并绘制弯矩图垂直面内的弯矩：即即水平面内的弯矩：即即合成弯矩：弯矩图如图4-4