冲压机传动系统设计及三维建模

冲压机传动系统设计及三维建模摘要本文以冲压机传动系统为研究对象，通过阅读相关文献和现场调研，了解了冲压机的结构、工作原理，传动原理以及结构分布。本文首先对冲压机传动系统进行了总体方案设计。在此基础上，重点对曲轴连杆机构，滑块以及齿轮主要零部件进行了结构设计、受力分析和强度计算，保证了冲压机传动系统的安全稳定性。同时绘制了曲轴，连杆，滑块零件的图纸和冲压机传动系统的装配图。根据图纸利用专业建模软件在建模环境下完成冲压机传动系统各零件三维建模以及装配。关键词：冲压机械；传动系统；曲柄连杆保定理工学院本科毕业设计目录5361第1章绪论 第1章绪论1.1研究的背景这次毕业设计不仅是学校为每位理工学科学生提供的一次实践性的总结，更是我们在踏上职场之前的一次重要考验，它不仅能够检验我们在过去两年里所学习的知识，更能够让我们在未来的职场中发挥出自己的潜力。而本文主要研究现代化机械制造中比较热门的冲压技术。当今，世界性的竞争早已转变成了全面的技术竞争。因此，在全球范围内，必须加强对技术的投入，以推进技术的进步，以及技术的进步，以适应变化的市场，并且在技术上持续进步，以适应变化的市场。无论什么样的创新和突破，都离不开机械制造的助推。因此，机械制造已经成为一个国家实现全面繁荣的重要基础。随着社会的发展，新技术革命不断涌现，机械工业也在迅速发展，广大人民群众的日益增长的需求。为此，现代机械工业迫切需要拥有创造性的人才，以开发出更多的新产品，满足市场的需求。随着现代机械技术的不断进步，它们正在朝着更快的速度、更大的负荷、更高的精度、更高的效率和更低的噪音等方向发展。冲压成型机能够生产出各种形态的产品。这些产品通常由一个或多个部件组成，并通过调节运输机的运输方向来实现生产。这些产品通常有单片、旋转、半自动、全自动、包芯等多种类型。冲压成型技术已经被应用于各个领域，包括医疗、汽车、家具、塑胶、建筑材料和其他各种生产过程中。1.2冲压机床在国内外的发展现状国外的发展情况随着技术的不断发展，越来越多的国际知名的冲压机床都使用了先进的数控技术，其中包括小松集团的H6G系统复合型、会田集团的NS3-E系统数控伺服压机、山田集团的Svo-6型和Mag-26型、纲野集团的ServoLink型和金丰集团的CM1型等。这些新型的数控技术不仅能够大大提高机械的精度，而且还能够大大降低成本，提升制造效率收益。H1F49系统AC伺服压力机是小松公司为满足日益增长的需求，推出的一种全新的气压机，它摒弃传统的飞轮、分离器以及制动刹车设备，改为AC伺服电动机通过调节曲柄、螺杆等部件，从而实现350-2000的气压，同时，还配有先进的CNC系统，使得滑块的操控更为便捷，无论是快速移动还是慢慢移动，都具有极佳的准确率。国内的发展情况随着上海浦东冲压机床厂1976年开始的数控冲压机的发行，它的板料进给系统采用了先进的马达技术，能够让冲压机的性能得到大幅度的改善。此前，我们的数控冲压机的开发和应用相比，尽管开始时机相对比较晚，但是通过多年的努力奋斗，我们的数控冲压机的性能和质量已经得到显著的改善。北京的冲床研究所和天津的重型机械厂共同研发出的第一台大型数控冲压机，采用先进的技术，可以达到极其准确的定位和压力控制，同时还拥有完善的用户体验。杭州机械有限责任公司更进一步，研究出JZ21K-350型1600kN数控快速返程冲压机，它采用先进的曲柄冲压机技术，结合先进的多连杆机构和数控系统，可以满足不同应用场景的需求。这款冲压机的设计、功能、操作和管理都超越了当前市场上的所有竞争对手，它的核心技术优势包括：采用曲柄多连杆机构，极大改善了机械设备的性能，它的运行速度非常符合板材的冲压需求。这种机械设备的滑块能够迅速进入公称力行程区，并迅速恢复到原有的位置。这样一来，就会大大缩短滑块的行程时间，进而大幅提升了工作效率。此外，当处于公称力行程区域，机械设备的滑块的行为会变得缓和，几乎保持恒定，因而大幅减小了上下模之间的冲击力，并有效减少了冲裁噪声，进而增长了模型的寿命。随着滑块接触到最低限度，我们能够通过维持足够的压力来改善拉伸加工的产品品质。1.3提出研究问题主要研究问题随着技术的进步，冲压机传动系统已经从单一的飞轮、离合器和制动器的组合方式转变为更先进的技术，它的结构简单、紧凑，能够提供更高的传动精度，并且能够降低噪声。此外，它还能够更好地控制滑块的位置，并且能够更好地处理各种类型的零部件，特别是那些具有较低的可塑性、容易破碎的零部件。此外，它还具备了更好的实时监测功能，能够更快地发现问题并进行处理。因此，没有对生产和工艺进行有效的管控。解决问题根据冲压机的技术要求，我们的产品设计主要目标是代替原有的飞轮、离合器和刹车器，使用高效的交流伺服电机来代替它们，并利用一级齿轮减速机来实现机械的运转，从而实现曲柄滑块机构的有效运行。通过引入先进的控制技术，我们不仅增强了原有的逻辑控制，而且还增强了上位机监控，使得我们的冲床机器能够进行实时监控，并且还允许对滑块的位置、速度进行控制，从而大大提升了“柔性”的性能。第2章冲压机工作原理利用运动学分析的核心思想：是根据组件的组合，将所有的结构分解为三个主要组件：原动件、基础组件和支撑组件。因此，将这三个组件分别分析，然后将它们组合起来，构建出相应的子程序，以便更好地分析和预测结构的运动特性，从而更好地控制和优化结构的运动性能。根据按照结构的差异，逐步执行相应的步骤，以便更好地评估和理解整个结构的行为特征。通过对不同动力来源的分析，最后发现有多种选择。例如，使用电动机、汽油机、蒸汽透平机、液压机和气动马达作为动力来源，并通过不同的设备进行上下加压。此外，还有一些设备，如连杆、齿轮和槽轮，作为输送工具。总之，相当于提供了多达数百种不同的选择。冲压设备的使用十分普遍，尤其是在制造压痕产品方面。这些设备的运动特点决定了它们的效率。因此，更需要通过优化设备的结构来提高每个部位的运动效率，并使得每个部位的运动都更加稳定。通过分析发现，冲压机构是一种复杂的结构，它包括两个部分：一个是曲柄摇杆部件，另一个是摇杆滑块部件。为了更好地分析这两个部件的受力情况，要根据机构的结构特征，分别为几个部分，并分别执行适当的程序来实现这些目标。经过模态分析、动力学响应分析，可以获取到冲压机的各种响应特性，并且利用这些特性，可以将其应用于改善整个系统的力学性能，从而大大减少共振的可能性，并且可以有效地降低机器运转中的振动和噪声，这些分析成果为冲压机的设计提供了重要的理论指导。第3章冲压机设计要求通过对传统冲压机的研究，发现传统冲压机存在一些不足之处。为了应对当前的挑战，设计出一种全新的技术：采用伺服电机，而不是传统的飞轮、离合器、制动器，并且采用二级齿轮减速机构，从而实现对曲柄滑块机构的有效控制。通过引入上位机监控和运动控制，不仅能够实时监控冲压机的运行状态，还能够调整滑块的位置和速度，从而大大提升“柔性”冲压机的加工效率。采用伺服电机作为主要驱动力的冲压机，其设计方案可参照图3.1所示。图3.1伺服电机直接驱动的冲压机的传动结构伺服电机采取机械结构，仅由二级减速齿轮传动，而不是由连杆传动，从而极大地缩小了传输距离，极大地改善了滑块的定向准确性，而且由于转矩的变化，使得整个机器的动作反馈变得更加迅捷。此外，使用一级减速机器，还能够减少发电机的调整时间，从而极大地拓展出力比，而且结构紧凑，操作和维修也十分容易。使用先进的电磁制动器，可以有效地控制紧急情况下的行驶。例如，如果发生超负荷、故障或者电源中断，可以立刻切换到电磁制动器，并让其产生磁场，从而控制电动机的运行。此外，还可以利用磁场的吸合效果，让制动盘从衔铁和电动机的接合部位脱离，从而实现制动。（1）通过参考有关书籍和资料，深入了解冲床冲压技术和传动系统的各种特性。（2）通过对相关文献的研究和分析，对冲床的整个传动系统进行了全新的设计。（3）主要机构由连杆、曲轴、滑块和齿轮构成了冲压机的基本结构。（4）通过使用三维建模软件，可以创建出精确的结构模型。第4章冲压机传动系统设计方案4.1曲柄摇杆机构参数计算采用曲柄摇杆结构的方案，其中曲柄作为驱动部分，通过摆动和移位来实现摇杆的移动和滑块的移位，具有极强的适配能力和极低的运行精度，同时具有良好的计算自由度。这种设备能够满足运动需求，它的传动性强，结构简单，经济实惠，工业制造过程相对简单，维护和更换也比较方便，适合大规模生产。设定方案中的各杆长度选择取定λ=1.5代入公式：r≤0.4得r≤657㎜∴选取r=500㎜;∴L=r×λ=500×1.5=750㎜;即A=500mm，B=750mm根据设计规定，上下冲头的保持压力的持续时间应该在0.4s以内，而根据测量结果，杆A的最大偏移量应该在2°以内。最终，速比系数K应该是180+62/180-62，也就是K=180+62/180-62=2.05时该机构具有急回特性。图4.1.1曲柄摇杆设计简图根据图像，AB是摇杆，BC是连杆，ED是曲柄；因为三角函数COS28=AB/AF+FE函数Tan28°=(BC+CE)/ABBC=EF+ECAB=AF=500mm∴BC杆长=146㎜ED杆长=79㎜AE杆长=566mm检验曲柄存在条件ED=79mm，BC=146mm,AF=500mm,AE(机架)=566mm满足曲柄连杆长之和定理，即可得出AD+AB≤CD+BC,能确定机构曲柄的存在。综上所述算取连杆机构的尺寸设计如下：曲柄长度为75㎜曲柄连杆取值为690㎜摇杆长度为500㎜滑块连杆D取值为750㎜4.2伺服电机直接驱动可行性分析尽管现在的技术水平有待提高，但是随着新型材料、电气元器件和微处理器的出现，加上伺服电机的进步，使得使用伺服电机来进行压力机的直接驱动的可能性越来越大。(1)大功率伺服电机的研制机电设备的驱动部分起着至关重要的作用，它为设备提供必要的能量，以及完成各种复杂的操作。长期以来，直流电机被广泛使用来满足重负荷的要求，然而，它们的机械转矩传输以及电刷的使用都会带来许多缺陷，它在三代技术改进下，如今已被证实是一种具有卓越性能的永久磁体，它具有比铁氧体更多的磁场，而且它所生产的同步电机具有尺寸紧凑、质地轻巧、输出功率更大、运行更加迅速。交流同步伺服电机是一种常见的电动机，它与异步伺服电机比较，拥有更多的优点，例如更好的操纵精度、更强的抗干扰能力、更小的尺寸、更低的耗电量、更高的运行速度以及更好的抗恶劣的环境条件。同步电机还更加便捷地进行电气制动，并且更好地储存制动能量，因而在间断生产的设备上发挥着重要的作用。永磁同步伺服电机在机械压力机中的使用可以带来巨大的效益。日本FANUC和安川公司的产品可以提供150kw的大转矩，这使得它们在这类机器上的应用更加广泛。(2)电机储能及电网冲击曲柄冲压机的负载具有瞬时变化的特点，它们需要瞬时的力才能完成，这就要求冲压机能够承受瞬时的压力。由于曲柄冲压机的负载需要瞬时变化，所以它们的功耗往往需要相对较长的时间来确定，而且需要更多的能源来维持正常的运行。相比之下，采用交流伺服驱动的机械冲压机，它的功耗要低，而且能够通过瞬时的力来实现更好的操纵。尽管采用传统的电机作为负荷的主要驱动力，其容量较大且费用较高，经过多次的研究和测试，我们发现“电子飞轮”—储能电容的应用，不仅可以有效地替代传统的飞轮，而且还可以有效地将瞬间的能源转化为持久的功率。当处于非常高的速度时，压缩机的电动机会以较小的速度运行，但是当处于高转速时，它会利用电容瞬时放电来产生足够的冲击能量，从而显著降低其尺寸和功耗。当使用伺服电机进行直接驱动时，如果没有安装“飞轮”的储能系统，会导致电机释放出巨大的瞬间扭矩，从而引发巨大的电流冲击，如果没有及时处理，这可能会给电力系统带来潜在的危险。因此，“飞轮”的储能系统可以有效地解决这一问题，它可以在空载状态下储存电力，而当需要加快转动的时候，则可以通过电磁制动，使得电机进入发电状态，并且可以利用储能电容进行蓄能。(3)驱动控制技术的进步电机的交流同步伺服电机的应用已经取得了巨大的突破，电力电子和微处理技术的发展为其带来了更大的潜力。早期的晶闸管和现代的智能模块（IPM），为电机的驱动提供了更加紧凑、便携、高效、稳定、优质、灵活、全面的解决方案，为生产过程提供更加先进的支持。随着高速微处理器、DSP器件的发展，控制器可以进行半数模混合控制，也可以进行完整的数模控制，这样不仅极大地改善了系统的性能，也为特定的控制芯片的开发奠定了基础。4.3电机转矩计算(1)电机负载转矩通过将机械负载转矩转化为电机输出轴上的扭矩，我们可以使用以下公式来计算：T其中Pg＝700kN，曲柄半径R=75mm，β＝0，i则TL=700×1(2)电机摩擦转矩在使用压缩空气进行加载的过程中，转动部件的摩擦转矩至关重要。其中，最常见的摩擦来源包括：（a）滑块的表面接触、（b）曲轴的接触、（c）曲柄、连杆的接触以及（d）球头与其固定点的接触。因此，可以得出结论：机械摩擦的总扭矩是：TTjf是一种机械摩擦总转矩，μ是一种摩擦系数，它的取值范围是μ=0.04-0.05，而μ的取值范围是μ=12μ（1+λ）da+λdb通过机械摩擦，将总转矩转化为电机轴上的转矩，如下所示：Tf由于电机的转矩T=TL+Tf=1411+432=1843Nm，当处于运转中，它将会处于超负荷的情况，而且根据规定，超负荷的倍率应该是3，这样，Te就会达到Te=1843∕3=614.3Nm。经过精确的计算，我们决定采用30kW的伺服电机，其中，转速为750rpm，电压为220V，电流为70A，转矩为615Nm，以此来实现最大的工作力矩。4.4曲轴的确定滑块机构在冲床中起着重要的作用，因此研究它的运行和承载能力对于优化冲床的性能至关重要。这种机构的核心任务包括绘制S-α曲线，测量滑块的速度，精准测量曲轴的公称转角，精准测量曲轴的大小和扭矩。S-α曲线的绘制S=R[(1R=75S=7当α=0°时（即下死点）

当α=90°时

S=70[(1−0)+0.1/4(1+1)]=78.7滑块速度计算VW-曲柄角速度w当曲柄旋转到90°时，滑块的运动速度达到最高，其最高速度Vmax=wR，相当于滑块行程次数的Vmax=wR≈0.105的乘积。V曲轴公称转角αgαg=co曲轴尺寸的确定曲轴直径do取do为120mm曲轴其它部位尺寸如图4.4.2所示图4.4.2曲轴基本尺寸其各个部分的公式分别为：dalgla=(1.3−rA-曲柄半径取值为75mm采用连杆球头或销轴半径的方案，可以获得更优的性能和可靠性根据公式，d最终将dB值调整至120mm，以达到最佳值。则rB=60mm曲轴扭矩的计算当αg被设定为公称转角时，曲轴会产生公称力Pg，而这种力的大小可以通过计算μ来确定，而μ=0.04，这是冲压机的一个重要参考值。M带入数据计算得Mkg曲轴强度的计算（1）齿轮施加的力远远小于连杆施加在曲轴上的力，可以忽略不计。（2）连杆的力与公称力相当，其中1/2Pg施加在连杆瓦的两端，距离曲柄臂2r处。（3）曲柄臂上的反作用力施加于距离其2r处。（4）曲柄颈的扭矩明显低于弯矩，因此可以忽略不计；而支承颈的弯矩则明显高于曲柄颈，因此也可以忽略不计。图4.4.3显示了C-C的截面图，可以更好地说明这一点。图4.4.3C-C截面图危险截面C-C的弯矩为：Mw=[(lg带入数据计算得Mw=34500NM最大弯矩应力σ为：σ=带入数据计算得σ=根据上述公式，当曲轴尺寸保持不变时，σ值将保持不变。危险截面B-B的扭矩Mk为：Mk=Pg×Mk最大剪切应力τ为：τ=根据公式，剪切应力会根据弯曲的方向的不同而发生改变。详情请参考表4.1。表4.1[σ]与材料[[45调制40Cr18Cr100～1400140～2000210～3000750～10001000～15001600～2300根据多次计算，最终确定的曲轴尺寸如图4.5所示。图4.5曲轴尺寸图4.5连杆及滑块的计算由于连杆和曲轴之间的联系，使得冲压机能够实现从曲轴和连杆的上下往复运动，从而实现压力的传递。因此分析连杆运动是冲压机很重要的部分，以确保冲压机的有效性和稳定性。4.5.1球头螺杆尺寸的确定连杆的尺寸有两种：一种是固定的，另一种是随意的。固定的连杆是由一个固定的杆体，一个带有一个旋转的杆。这两种连杆都能够根据需要进行更换。无论是使用人工操作还是使用机器操作，都能够对连杆的尺寸进行控制。根据冲压机的公称力，可以使用手工操作的螺杆，也可以使用机器人操作的螺杆，还有使用电动机的涡轮增速器的。由于具备了高精度的球头，其具备的优势在于：加工简单、安装、拆卸、维护、紧凑的结构，以及低系数的连杆，使得滑块的侧向压力以及曲轴的扭矩都能够得到很好的抑制。而其中，最具代表性的一个特点就是，其连杆的长度无法被改变，其下端通过圆柱销与调节螺母的联系，使得其具备良好的刚性，而且更为轻巧，此外，由于其系数的提高，使得滑块的侧向压力更高，而轴齿轮的扭矩也会随之提升，而且，由于其销轴的表面积要远远低于球头，因此其优势在于其轻巧的特点。使用三点式支承和圆柱面接触来传输扭矩时，因为它们的加工和维护都比较容易，所以使用的数量相对较多。与连杆相关的主要尺寸，参见表4.5的初步设计。表4.5连杆相关尺寸参照表符号推荐尺寸dddddH(3.9−5.7)(0.59−0.83)(0.83−1.0)(0.9−1.0)(1.5−1.86)(1.5−2.3)图4.6球头连杆图4.7连杆尺寸由上表可得球头螺杆各尺寸：dBdod2d3d4H=(1.5−2.3)通过精心设计的ZG35和HT200钢材，在正火和退火处理后，将其转换为45号调质处理，并对其球头进行淬火处理，使其达到HRC40-45的硬度，最后使其具有三角形螺纹。4.5.2连杆计算受压应力和弯曲应力的共同影响，在危险截面A-A处，可以通过以下公式来计算出合成应力：σH=σσr=pFAFσσwσw=MA/WMAM摩擦系数取μ=0.05rA=75mmr将X--危险截面与球头中心之间的间隔设定为60mm。L--连杆长度690mm将数据带入式中求得MA=1419σH=1538.4因为螺纹的抗弯强度通常要高于挤压强度和剪切强度，而且连杆体的材料也不如螺杆，因此来确定它们的弯曲应力。根据多次计算，最终确定的连杆尺寸如图4.9所示，具有良好的精度。图4.9连杆尺寸图4.5.3滑块的确定在常见类型的冲压机中，滑块的导轨长度和宽度之间的比值L/B在1.3到1.6之间这个值受到滑块运动轨迹的影响，当运动轨迹变得更远时，导轨长度会变得更长。通常，将L=（5-7之间）S。L=(5−7)×140mm=7因为L/B=1.3-1.6取1.4则B=640mm滑块尺寸图如图4.10所示图4.10滑块的尺寸图第5章高速级齿轮传动计算选用齿轮的类别、齿轮精度等级、齿轮材质和齿数。（1）选用所设计齿轮传动方案，选取直齿圆柱齿轮传动，压力角为20°。（2）2最终选用7级精度等级。（3）决定选用40Cr（调质）的小齿轮，它的坚硬程度达到了280HBS，而45（调质）的大齿轮，它的坚硬程度达到了240HBS。（4）选小齿轮齿数Z1=17，则大齿轮齿数Z2=Z1×i=17×4.4=74.8，取75。5.1按齿面接触疲劳强度设计①试算小齿轮分度圆直径，即d②确定公式中的各参数值试选KHt=1.3计算小齿轮传递的扭矩:T=9550×选择齿宽系数φd=1通过参考书查得ZH=2.49通过参考数据和材料的弹性强度影响系数ZE为ZE=189MPa。最后通过公式计算出小齿轮的触疲劳强度用重合系数Zε。αa1αZ计算接触疲劳许用应力[σH]根据参考书可以确定小齿轮和大齿轮接触疲劳极限的数值σ由公式计算应力循环次数：NN查取接触疲劳系数K取失效概率为1%，安全系数S=1，得[σH][σH]从[σH]1到[σH]2，选择最低的值来确定接触疲劳许用应力，也就是说，将其视为接触疲劳许用应力σH③试算小齿轮分度圆直径d（1）调整小齿轮分度圆直径①计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度νv=齿宽bb=②计算实际载荷系数KH。查找得使用系数KA=1通过对v=4.32m/s和7级精度的分析，我们可以得出Kv=1.11的动态系数。齿轮的圆周力。FKA×Ft/b=1×2064.43/43.179=48N╱mm<100N╱mm齿间载荷分配系数KHα被定义为1.2确定插值法，采用7级的精度，并且将小齿轮的布局为不对称状态，就可以得出齿向载荷分布系数KHβ=1.309由此，得到实际载荷系数K③根据公式，我们计算出了根据实际负载情况计算出的分度圆的直径。d④确定模数m=5.2确定传动尺寸计算中心距为了确保低速级圆柱齿轮的最低强度，应根据其中心距来进行精确的计算。Z1=17则，Z2=u×i=75a=计算小、大齿轮的分度圆直径dd计算齿宽b=取B1=80mmB2=75mm5.3校核齿根弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳强度条件为σ①T、m和d1同前齿宽b=b2=65齿形系数YFa和应力修正系数YSa：查得齿形系数Y查得应力修正系数Y试选KFt=1.3通过公式，可以确定材料的弯曲疲劳强度，并使用重叠系数Yε。Y②圆周速度v=③宽高比b/hh=b通过对v=10.895m/s的测量，我们发现7级的精确性，并通过分析得出了Kv=1.22的动态响应。齿间承重载荷分配的系数为KFα=1.2我们就可以得出KHβ=1.318结合b/h=75/4.5=16.667最后得KFβ=1.061。则载荷系数为K通过对比我们发现，无论是小型还是大型的齿轮，其齿根的弯曲疲劳极限都是如此分别为σ取弯曲疲劳系数K弯曲疲劳设计安全系数S=1.25，由公式得σσ齿根弯曲疲劳强度校核σσ齿根的弯曲疲劳强度达到了规定的标准，而且小齿轮的抗弯曲疲劳损伤能力明显优于大齿轮。④齿轮的圆周速度v=选用7级精度是合适的主要设计结论齿轮数Z1设计为17，Z2设计为75，模数M设计m=2mm，压力角设计α为20°，中心距确定为92mm，齿宽设计为80mm，B2确定为75mm。5.4计算齿轮传动其它几何尺寸①计算齿顶高、齿根高和全齿高hahf=mhh=ha②计算小、大齿轮的齿顶圆直径dda③计算小、大齿轮的齿根圆直径ddf齿轮参数和几何尺寸总结表5.1齿轮主要结构尺寸名称和代号计算公式小齿轮大齿轮中心距a233233齿数z31202模数m22齿宽B7065螺旋角β左旋0°0'0"右旋0°0'0"齿顶高系数ha*1.01.0顶隙系数c*0.250.25齿顶高ham×ha*22齿根高hfm×(ha*+c*)2.52.5全齿高hha+hf4.54.5分度圆直径d62404齿顶圆直径dad+2×ha66408齿根圆直径dfd-2×hf57399注：han∗=1.0,第6章低速级齿轮传动设计计算选用齿轮的类别、齿轮精度等级、齿轮材质和齿数。（1）选用所设计齿轮传动方案，选取直齿圆柱齿轮传动，压力角为20°。（2）最终选用7级精度等级。（3）决定选用40Cr（调质）的小齿轮，它的坚硬程度达到了280HBS，而45（调质）的大齿轮，它的坚硬程度达到了240HBS。（4）如果选择Z1=17，那么大齿轮的齿数就是Z2=Z1×i=17×3.4=57.8取586.1按齿面接触疲劳强度设计①试算小齿轮分度圆直径，即d②确定公式中的各参数值试选KHt=1.3计算小齿轮传递的扭矩:T=9550×选择齿宽系数φd=1通过参考书查得ZH=2.49通过参考数据和材料的弹性强度影响系数ZE为ZE=189MPa。最后通过公式计算出小齿轮的触疲劳强度用重合系数Zε。ααεZ计算接触疲劳许用应力[σH]可以确定小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限的值是多少？σ由公式计算应力循环次数：NN查取接触疲劳系数K取失效概率为1%，安全系数S=1，得[σH][σH]从[σH]1到[σH]2，选择最低的值来确定接触疲劳许用应力，也就是说，将其视为接触疲劳许用应力σH③试算小齿轮分度圆直径d1)调整小齿轮分度圆直径①计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度νv=齿宽bb=②计算实际载荷系数KH。查得使用系数KA=1通过测量v=1.66m/s和7级精度，我们可以得出动载系数Kv=1.06齿轮的圆周力。FKA×Ft/b=1×1905.82/43.939=43N╱mm<100N╱mm齿间负荷分担系数KHα被定义为1.2。根据插值法，当采取7级精度的小齿轮，且其相对于支撑结构呈现出不对称布局，其齿向载荷分布系数KHβ可以达到1.31由此，得到实际载荷系数K③根据公式，我们计算出了根据实际负载情况计算出的分度圆的直径。d④确定模数m=6.2确定传动尺寸计算中心距a=计算小、大齿轮的分度圆直径dd计算齿宽b=取B1=80mmB2=75mm6.3校核齿根弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳强度条件为σ①T、m和d1同前齿宽b=b2=75齿形系数YFa和应力修正系数YSa：由此查得齿形系数Y得应力修正系数Y试选KFt=1.3通过公式，可以确定材料的弯曲疲劳强度，并使用重叠系数Yε。Y②圆周速度v=③宽高比b/hh=b通过测量v=2.717m/s和7级精度，我们可以得出动载系数Kv=1.08。查阅得齿间分布载荷系数KFα=1.2根据数据，我们可以得出KHβ=1.318为1.016，这与b/h=75/6.75=11.111相符。则载荷系数为K通过对比无论是小型还是大型的齿轮，其齿根的弯曲疲劳极限都是如此σ查取弯曲疲劳系数K选取弯曲疲劳安全系数S=1.25，由公式得σσ齿根弯曲疲劳强度校核σσ齿根的弯曲疲劳强度达到了规定的标准，而且小齿轮的抗弯曲疲劳损伤能力明显优于大齿轮。④齿轮的圆周速度v=选用7级精度是合适的主要设计结论齿数设计Z1为17，Z2为58，模数设计M为2毫米，压力角度α为20°，中心距a设计为75mm，齿宽B1为80mm，B2为75毫米。6.4计算齿轮传动其它几何尺寸①计算齿顶高、齿根高和全齿高hhf=mh=②计算小、大齿轮的齿顶圆直径dd③计算小、大齿轮的齿根圆直径dd齿轮参数和几何尺寸总结表6.1齿轮主要结构尺寸名称和代号计算公式小齿轮大齿轮中心距a7575齿数z1758模数m22齿宽B8075螺旋角β左旋0°0'0"右旋0°0'0"齿顶高系数ha*1.01.0顶隙系数c*0.250.25齿顶高ham×ha*22齿根高hfm×(ha*+c*)2.52.5全齿高hha+hf4.54.5分度圆直径d34116齿顶圆直径dad+2×ha38120齿根圆直径dfd-2×hf30112注：h6.5系统综合方案评价（1）本次传动系统具有实现预期运动功能的能力，并能够自动完成生产任务；（2）通过设计调整传动比，我们可以达到更加准确的周期性动作，并使用更小的凸轮和摇杆，以保证系统的平稳运行；（3）工作性能：达到目标生产速率；选用6千瓦电动机提供强劲的动力，可以满足各种需求；（4）系统整体结构：比较紧凑；第7章传动系统三维造型设计7.1三维造型软件的概述Pro/ENGINEER是美国联邦参数科技有限公司（PTC）的重要成果，它拥有先进的三维CAD/CAM工艺技术，可以实现复杂的参数设计，从零部件的制作、组合、装配、模具制作、钣金加工、NC编码、外形设计、结构仿真到铸造件的制作，它的优势不可忽视，已经被广泛地运用于航空、飞船、机械设备、电气、车辆、家用电器、玩具以及其他各种行业.Pro/ENGINEER因具有出色的三维CAD/CAM性能，被誉为三维CAD/CAM行业的佼佼者，不仅被全球各地的高校所采用，也被视作工科生的重要学习资源，更是工程师们不可或缺的核心技能。Pro/ENGINEER已经被证明是一种极具价值的工具[16]，它能够提升企业的生产能力，并且已经被普遍采纳。Pro/ENGINEER，也被称为Pro/E，是美国PTC有限公司研制的一套完整的三维空间技术应用软件系统，能够从设计阶段直接进行生产，并且通过使用参数化和特征化的实体模型，将所有信息存储于一个完整的、互不影响的数据库中，以便随时调整。pro/ENGINEER是一款具备高效性和可靠性的三维设计技术应用，它能够帮助企业将复杂的产品和结构的构建和生成转变成一个可控的、可操作的、可视的、可视的、可追溯的、可视的的模拟，使得企业能够更为有效、准确的执行工作[16-18]。这种材料被广泛地应用在各个领域，包括飞机、宇宙飞船、工程设备、电气设备、塑料制品、玩具制造。7.2各组成部分三维模型设计(1)曲轴的三维建模图7.2.1曲轴的三维建模(2)连杆的三维建模图7.2.2连杆的三维建模(3)滑块的三维建模图7.2.3滑块的三维建模(4)齿轮的三维建模图7.2.4齿轮的三维建模(5)伺服电机的三维建模图7.2.5电机的三维建模7.3装配图的三维建模图7.3装配图的三维建模总结在这次毕业设计中充分发挥了在校学习的机械理论知识，选用曲柄连杆传动系统的运动方案，从而设计出结构简单，方便制造，能量传递效率高，工作可靠的冲压机传动系统。回想这次毕业设计，至今使我仍感慨很多，从最开始的收集冲压机传动系统的资料和搜集相关文献，到后来的传动方案的基本确定，研究各部分机构的设计与计算。其中包括曲轴连杆设计，滑块与齿轮的设计，最后将所有机构进行三维建模并完成装配。从开始做毕业设计到结束，在这段日子里，可以说是苦尽甘来，但是学到了很多知识，不仅可以巩固了所学的机械理论知识，而且学到了很多以前学不到的机械理论。经过这次毕业设计，让我掌握了更扎实的