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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： 能源与动力工程学院 设 计 者： 王洪波 指导教师： 宁凤艳 2014年月日 目录 一．设计任务书 3 1.设计题目：薄壁零件冲床的设计 3 2.设计背景： 3 3.设计参数： 4 4.设计任务 4 二． 总体方案设计 4 1、执行机构的选型与设计 4 2、传动装置方案确定 6 三．传动零件的设计计算 8 1、联轴器 8 2、齿轮设计 9 3、蜗轮蜗杆设计 15 三、轴系结构设计及计算 19 1、轴的强度计算 19 2、轴承校核计算 27 3、键校核计算 32 四、箱体及附件设计 33 五、润滑与密封 34 1、齿轮、蜗杆及蜗轮的润滑 34 2、滚动轴承的润滑 34 3、油标及排油装置 35 4、密封形式的选择 35 六、技术要求 35 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： 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 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： 推杆行程：200mm，电动机功率：5.1kW，推杆工作周期：2.1s 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。 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=。 4.设计任务 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。 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。 设计主要零件，完成2张零件工作图。 编写设计说明书。 二． 总体方案设计 1、执行机构的选型与设计 （1）机构分析 ① 执行机构由电动机驱动，电动机功率2kw，原动件输出等速圆周运动。传动机构应有运动转换功能，将原动件的回转运动转变为推杆的直线往复运动，因此应有急回运动特性。同时要保证机构具有良好的传力特性，即压力角较小。 ② 为合理匹配出力与速度的关系，电动机转速快扭矩小，因此应设置蜗杆减速器，减速增扭。 （2）机构选型 方案一：用摆动导杆机构实现运动形式的转换功能。 方案二：用偏置曲柄滑块机构实现运动形式的转换功能。 方案三：用曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串联组合，实现运动形式的转换功能。 （3）方案评价 方案一：结构简单，尺寸适中，最小传动角适中，传力性能良好，且慢速行程为工作行程，快速行程为返回行程，工作效率高。 方案二：结构简单，但是不够紧凑，且最小传动角偏小，传力性能差。 方案三：结构复杂，且滑块会有一段时间作近似停歇，工作效率低，不能满足工作周期4.3秒地要求。 综上所述，方案一作为装料机执行机构的实施方案较为合适。 （4）机构设计 急回系数k定为2，则, , 得。 简图如下：暂定机架长100mm，则由可得曲柄长50mm，导杆长200mm。 （5）性能评价 图示位置即为 最小位置，经计算， 性能良好。 2、传动装置方案确定 （1）传动方案设计 由于输入轴与输出轴有相交，因此传动机构应选择锥齿轮或蜗轮蜗杆机构。 方案一：二级圆锥——圆柱齿轮减速器。 方案二：齿轮——蜗杆减速器。 方案三：蜗杆——齿轮减速器。 （2）方案评价 由于工作周期为2.1秒，相当于28.57r/min, 而电动机同步转速为1000r/min或1500r/min,故总传动比为35.0或52.5 ,因此传动比较小的方案一不合适，应在方案二与方案三中选。而方案二与方案三相比，结构较紧凑，且蜗杆在低速级，因此方案二较为合适。 （3）电动