電磁帽坯件機(jī)課程設(shè)計(jì)說明書

1、電瓷帽坯件機(jī)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 日 期：11目 錄第1部分 設(shè)計(jì)前的調(diào)查-21、 電瓷坯件機(jī)的用途及設(shè)計(jì)要求-22、 總體設(shè)計(jì)方案-2第2部分 技術(shù)設(shè)計(jì)-91、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)與動(dòng)力計(jì)算-92、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核-12參考文獻(xiàn)-25第一部分 設(shè)計(jì)前的調(diào)查一、電瓷帽坯件機(jī)的用途及設(shè)計(jì)要求:1、用途分析:電瓷帽是變配電設(shè)備中的一個(gè)重要零件，屬系列產(chǎn)品，是易損件之一。圖 1 是一種電瓷帽的外形和尺寸。它由土壤做成圓柱形狀，并在上端挖有凹孔成帽；坯件涼干后配釉燒成瓷器。使用時(shí)將電瓷帽翻蓋在金屬導(dǎo)桿的頂端，起到絕緣和安全保護(hù)作用。電瓷帽坯件機(jī)是制造電瓷帽坯件的一種主要機(jī)械設(shè)備。452

2、、設(shè)計(jì)要求:電瓷坯件尺寸如右圖所示生產(chǎn)量：3500只/小時(shí) 8小時(shí)/天機(jī)構(gòu)簡單，體積小，維護(hù)方便，成本低更換模套和沖頭可生產(chǎn)小尺寸系列產(chǎn)品使用期限約45年，68個(gè)月檢修一次二、 總體方案設(shè)計(jì)：1、工藝分析： 采用自動(dòng)填料成型沖出的過程，所有模具布置在一個(gè)圓形工作臺上。料放置在工作臺上方的攪拌箱內(nèi)，工作臺轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)料由攪拌箱填入?？字?，隨工作臺轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入沖頭下方，隨沖頭下落沖壓成型。繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)到?jīng)_出沖頭下方從模具中沖出。繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)入待料狀態(tài)，為下一工作循環(huán)做準(zhǔn)備。2、對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求:(1) 拌料、喂料、刮除余料將土壤在攪拌箱內(nèi)充分拌勻，填入?？缀蠊纹?。攪拌箱內(nèi)的攪拌叉可同時(shí)起填料推桿和刮平板

3、的作用，它在攪拌箱內(nèi)作連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(2) 物料輸送和各工序轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)盤上的?？讛?shù)至少應(yīng)有四個(gè)，現(xiàn)在取六個(gè)。其工藝職能分別為待料、填料、成型和沖出。轉(zhuǎn)盤與?？鬃鏖g歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由控制系統(tǒng)控制其回轉(zhuǎn)速度的快慢和停頓，實(shí)現(xiàn)物料輸送和各工序之間的轉(zhuǎn)移(3) 電瓷帽坯件的成型和沖出兩沖頭作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在?？字袑⑼寥罃D壓成型和沖出電瓷帽坯件，成型沖頭比沖出沖頭的工作行程要長，其差值取決于電瓷帽坯件的尺寸、土壤的土質(zhì)和濕度，以及所用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的桿長關(guān)系等。(4) 協(xié)調(diào)配合關(guān)系兩沖頭在?？字羞\(yùn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，離開?？缀罂炕瑮U上的扭力彈簧彈回復(fù)位。下一循環(huán)沖頭下落后沖沖模應(yīng)轉(zhuǎn)到其下方。其協(xié)調(diào)靠轉(zhuǎn)盤與帶沖頭的曲

4、柄（偏心輪）的相對傳動(dòng)比控制。3、機(jī)構(gòu)選型與傳動(dòng)方案設(shè)計(jì):擬定機(jī)器運(yùn)動(dòng)原理圖運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)經(jīng)帶傳動(dòng)傳入，分兩條傳動(dòng)路線傳到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一路經(jīng)齒輪機(jī)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳到滑桿，使滑桿做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)沖壓和沖出電瓷帽坯件的動(dòng)作；另一路通過其他齒輪傳動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)傳給轉(zhuǎn)盤，以實(shí)現(xiàn)?？椎霓D(zhuǎn)位動(dòng)作，同時(shí)攪拌和供給瓷土。電瓷帽坯件機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理如下圖所示。電瓷帽坯件機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理圖定傳動(dòng)方案及繪出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖擬定電瓷帽坯件機(jī)鍵在于如何使模孔的轉(zhuǎn)位、定位與沖頭上下移動(dòng)的動(dòng)作彼此協(xié)調(diào)配合。有以下兩種傳動(dòng)方案可供選擇。方案一：1 電機(jī) 2小帶輪 3帶 4大帶輪 5齒輪5 6偏心輪 7錐齒輪7 8錐齒輪8 9攪拌叉

5、 10攪拌箱 11齒輪11 12 13連桿 14滑桿 15錐齒輪15 16錐齒輪 17定位銷 18齒輪18 19牙嵌式離合器 20從動(dòng)件滾子 21彈簧 22端面凸輪 采用離合器使軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)變成模孔轉(zhuǎn)盤的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，停止運(yùn)動(dòng)時(shí)沖頭向下，沖頭上升時(shí)?？邹D(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)。達(dá)到彼此相互協(xié)調(diào)配合的效果。方案二：1電機(jī) 2小帶輪 3帶4大帶輪 5齒輪 5 6齒輪 6 7錐齒輪 7 8錐齒輪 8 9齒輪 9 10攪拌叉 11攪拌箱 12?？邹D(zhuǎn)盤及轉(zhuǎn)盤齒輪 12 13偏心輪 14連桿16沖頭座17調(diào)整螺釘座 18調(diào)整螺釘 19沖頭沖頭進(jìn)入?？缀箅S模孔轉(zhuǎn)動(dòng)，沖壓完成后離開?？缀罂垦b在沖頭上的扭力彈簧彈回到進(jìn)入?？浊暗奈?/p>

6、置繼續(xù)下一次沖壓工作，靠帶動(dòng)沖頭的曲柄與帶動(dòng)?？邹D(zhuǎn)動(dòng)的齒輪的傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)彼此相互協(xié)調(diào)配合的效果。 綜合考慮以上兩種傳動(dòng)方案，方案一：機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)直接影響工作效率；方案二：沖頭部分較為復(fù)雜，轉(zhuǎn)盤與軸之間的摩擦較大，但其他方面都優(yōu)于方案一。因?yàn)閴褐齐姶擅迸骷C(jī)的壓力較小，壓緊和沖出機(jī)構(gòu)可以設(shè)計(jì)的簡單，所以選擇方案二作為設(shè)計(jì)方案。傳動(dòng)方案簡圖如上圖所示：4、總體布局: 電瓷帽坯件機(jī)總體布局的特點(diǎn)為： 攪拌箱處于整機(jī)的最高位置，便于直接將瓷土在填料推桿作用下，通過箱體底部的缺口自動(dòng)填入下部轉(zhuǎn)盤的?？字?。 兩沖頭同一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，并且?guī)?dòng)兩沖頭的滑軸V（即曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊）與轉(zhuǎn)盤

7、的回轉(zhuǎn)軸合二為一，攪拌器的轉(zhuǎn)軸與小齒輪z12的轉(zhuǎn)軸共用軸IV，結(jié)構(gòu)因此得到簡化，傳動(dòng)緊湊，提高了傳動(dòng)精度。 攪拌箱下面的支撐體采用“雙八字”型鑄件，電動(dòng)機(jī)處于機(jī)體的最低位置，有利于降低重心，穩(wěn)定機(jī)身。帶輪和高速齒輪置于支撐體左側(cè)，滑軸、沖頭及轉(zhuǎn)盤置于支撐體右側(cè)，一方面高速傳動(dòng)部分便于集中安裝防護(hù)罩，另一方面有利于整機(jī)的平衡，此外也有利于裝配、檢修及潤滑。 電瓷帽坯件機(jī)總體布局圖1電動(dòng)機(jī)  2小帶輪  3V帶  4電動(dòng)機(jī)支架  5大帶輪   6電動(dòng)機(jī)支架拉桿 7攪拌箱  8扭力彈簧  9沖頭座&#

8、160; 10沖出沖頭及沖出桿  11?？邹D(zhuǎn)盤及轉(zhuǎn)盤齒輪z12   12滑動(dòng)軸   13連桿  14偏心輪  15軸 16錐齒輪z8  17錐齒輪z7   18軸   19大齒輪z6  20軸  21小齒輪z5  22機(jī)架  23軸  24小齒輪z9  25攪拌叉   26壓緊沖頭及壓緊桿5、繪制工作循環(huán)圖:由于攪拌機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)連續(xù)的，因此主要考慮沖頭和模孔之間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系。

9、攪拌機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度不能太快，攪拌叉和小齒輪Z9共用一根軸，因而限制了轉(zhuǎn)盤的角速度。因此將轉(zhuǎn)盤上的模孔數(shù)定為六個(gè)。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)60°，則主執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)，即沖頭完成一次沖壓。電瓷帽坯件機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)簡圖如下圖所示：電瓷帽坯件機(jī)直線型運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖第二部分 技術(shù)設(shè)計(jì)一、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)與動(dòng)力計(jì)算：1、電動(dòng)機(jī)功率的選擇：電瓷帽坯件機(jī)功率消耗主要有三部分： 壓制和沖出坯件時(shí)所作的功主要為壓緊時(shí)消耗功率?？邹D(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)速（假定有六個(gè)?？自谵D(zhuǎn)盤上）n轉(zhuǎn)盤r/min=9.72r/min偏心輪轉(zhuǎn)速為n偏=n轉(zhuǎn)盤×6=9.72×6r/min=58.32r/min設(shè)偏心輪偏心距e=60mm，

10、則沖頭最大位移速度V沖max為 V沖max=估計(jì)壓緊沖頭工作時(shí)所受平均壓力F壓緊=1000N。由運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖得知，沖頭速度曲線上的點(diǎn)a對應(yīng)于壓緊沖頭向下開始壓緊瓷土的速度，該時(shí)曲柄相應(yīng)的角位移為120º，則有V沖a=V沖max·sin120°m/s=0.317m/s從而得到壓緊沖頭所消耗的功率為：P壓緊= （取0.32）考慮沖出以及摩擦所消耗的功率取P沖=P壓緊+P沖出+P磨=（0.32+0.1）=0.42kw ?？邹D(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)要克服滑軸與轉(zhuǎn)盤間的滑動(dòng)摩擦，以及帶動(dòng)兩沖頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)克服的扭轉(zhuǎn)彈簧力，估計(jì)所耗功率為：P轉(zhuǎn)盤=0.15 因攪拌器轉(zhuǎn)速較低，估計(jì)功率消耗為 P攪=

11、0.27總功率為P總=P沖+P轉(zhuǎn)盤+P攪=（0.42+0.15+0.27）kW=0.84估計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)總機(jī)械效率總為0.85，則電動(dòng)機(jī)的功率至少為P電=選出Y系列小型三相異步電動(dòng)機(jī)，據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JB3074-82Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件，選用Y90S-4型，P電=1.1 Kw，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)、外形和安裝尺寸見下表。 電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)、外形和安裝尺寸表型號額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速/rpm最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩重量/kgY90S-41.114002.222外形尺寸L ×A×B中心高/mmH安裝尺寸/mmA×B軸伸尺寸/mm×mmD

12、15;E平鍵尺寸/mm×mmF×G310×245×19090140×10024×508×202、確定各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比：電瓷帽坯件機(jī)的傳動(dòng)路線分外傳動(dòng)路線和內(nèi)傳動(dòng)路線兩條 外傳動(dòng)路線由電動(dòng)機(jī)、經(jīng)帶傳動(dòng)、直齒圓柱齒輪5和6、到曲柄（即偏心輪）滑塊（滑軸V）機(jī)構(gòu)組成。因n電 =1400r/min, n偏 =58 r/min,則外傳動(dòng)總傳動(dòng)比為：i外=i帶·i5-6=24.83 考慮帶傳動(dòng)比不宜太大，故傳動(dòng)比分配為i帶=4，i5-6=6.2。  內(nèi)傳動(dòng)路線由曲柄、圓錐齒輪7和8、直齒圓柱齒輪

13、9及轉(zhuǎn)盤齒輪12組成。當(dāng)偏心輪轉(zhuǎn)6圈的同時(shí)，要求經(jīng)內(nèi)傳動(dòng)路線傳動(dòng)后使得轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)1圈，其總傳動(dòng)比應(yīng)為i內(nèi)=i7-8·i9-12=6現(xiàn)在取i7-8=1，i9-12=6，即小齒輪z9的轉(zhuǎn)速和曲柄的速度一樣。對于攪拌器兼刮板的轉(zhuǎn)速?zèng)]有嚴(yán)格要求，為簡化機(jī)構(gòu)，定為與小齒輪z9的轉(zhuǎn)速相同，裝在同一根軸上。3、計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速和功率：（1）各軸的轉(zhuǎn)速：n=n電=1400 r/minn=r/minn=r/minn=r/min=r/minn轉(zhuǎn)盤= r/min各軸的功率：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，效率取 1）轉(zhuǎn)盤所需功率（前面已經(jīng)確定）2）軸IV所需功率 3）軸III所需功率（設(shè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)效率）P=4）軸I

14、I所需功率P=5）軸I所需功率P=二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核：1、錐齒輪的結(jié)構(gòu)和尺寸：選擇材料、熱處理、精度等級及齒數(shù)根據(jù)初步擬定的錐齒輪的傳動(dòng)比，由于電瓷帽坯件機(jī)屬于一般電瓷機(jī)械，因此可以選用常用材料及熱處理。錐齒輪7和錐齒輪8采用相同材料，采用45號鋼，硬度值為229286HBW，取硬度值為250HBW。調(diào)質(zhì)處理。選擇齒輪精度為8級精度（GB10095-88）選， 選擇齒寬系數(shù)和精度等級取齒寬系數(shù)初估齒輪的平均圓周速度，參照表8-9，可選齒輪精度為8級精度。按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定模數(shù)由于兩齒輪相同。壽命系數(shù)：按無限壽命設(shè)計(jì)。極限應(yīng)力尺寸系數(shù)安全系數(shù)則需用彎曲應(yīng)力計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力分度圓錐角當(dāng)

15、量齒數(shù) 查設(shè)計(jì)手冊：齒形系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊：使用系數(shù)，查表8-4得，動(dòng)載荷系數(shù)，查表齒面載荷分布系數(shù)，即： 齒數(shù)比 齒根彎曲應(yīng)力，有：考慮為補(bǔ)償因磨損而造成的齒輪強(qiáng)度的削弱，將齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得的模數(shù)加大20%左右，因此取。主要幾何尺寸的計(jì)算大端分度圓直徑 分錐角錐距齒寬錐齒輪的尺寸及結(jié)構(gòu)如下圖所示：2、帶傳動(dòng)及帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：V帶傳遞功率， 小帶輪轉(zhuǎn)速， 大帶輪轉(zhuǎn)速， 每天工作不少于8小時(shí)。確定V帶截型工作情況系數(shù)，查表7-7取 計(jì)算功率V帶截型根據(jù)和查設(shè)計(jì)手冊，選用Z型V帶確定V帶輪基準(zhǔn)直徑小帶輪基準(zhǔn)直徑，有圖7-12及表7-4取，采用實(shí)心式則大帶輪基準(zhǔn)

16、直徑，采用孔板式。驗(yàn)算帶速：定中心距及V帶基準(zhǔn)長度和包角初定中心距：由及、得初步確定中心距為400mm。計(jì)算V帶基準(zhǔn)長度：取基準(zhǔn)長度：實(shí)際中心距：驗(yàn)算小帶輪包角：（5）確定V帶根數(shù)單根V帶基本額定功率：單根V帶額定功率增量：小帶輪包角修正系數(shù)：帶長修正系數(shù)：V帶根數(shù)： 取根。i. 計(jì)算初拉力V帶單位長度質(zhì)量，表7-1，。單根V帶的初拉力：取ii. 作用在軸上的載荷帶輪機(jī)構(gòu)如下圖所示。3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、齒輪5和齒輪6的設(shè)計(jì)：(1) 選擇材料、熱處理、精度等級和齒數(shù)的確定根據(jù)初步擬定的錐齒輪的傳動(dòng)比，由于電瓷帽坯件機(jī)屬于常用機(jī)械，因此可以選用常用的材料及熱處理方式。齒輪5-6采用相同的材料45鋼

17、，硬度小齒輪5確定為260HBS，大齒輪6確定為235HBS，均采用調(diào)質(zhì)處理。初選齒數(shù)：齒寬系數(shù) 精度等級 8級 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定模數(shù)根據(jù)前面的計(jì)算可知： 扭矩：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，可知： 齒形系數(shù)： 應(yīng)力修正系數(shù)： 重合度系數(shù)： 彎曲疲勞極限應(yīng)力： 并比較：則：取較大者代入齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式：考慮為補(bǔ)償因磨損而造成的齒輪強(qiáng)度的削弱，將齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得的模數(shù)加大20%左右，因此取 主要幾何尺寸的計(jì)算 由于，小齒輪 ，應(yīng)做成實(shí)心式，其孔徑由與其配合的軸II的結(jié)構(gòu)尺寸確定；大齒輪 ，應(yīng)做成輪輻式，其孔徑由與其配合的軸III的結(jié)構(gòu)尺寸確定4、軸III結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核： 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初

18、步估算軸的最小直徑考慮鍵槽對軸的強(qiáng)度影響，取dmin=35mm。選用45號鋼，正火硬度為170217HBS，取硬度為：200HBS圓柱齒輪、偏心輪的軸向定位的軸肩直徑不能太小，因此加用套筒幫助軸向承壓，其軸端的固定采用螺母和止退墊圈，圓錐齒輪采用55mm的軸環(huán)定位并受軸向力，用緊定螺釘加以固定。圓柱齒輪、圓錐齒輪及偏心輪的軸向定位采用普通平鍵，其尺寸分別為 10×8×45 14×9×56 10×8×20兩個(gè)滾動(dòng)軸承采用角接觸球軸承，其型號選擇為7308,7309，負(fù)安裝雙點(diǎn)單向固定，其外型尺寸分別為。采用脂潤滑。按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的直徑齒輪6的尺寸結(jié)構(gòu)，以及強(qiáng)度計(jì)算前面已經(jīng)計(jì)算過，其過程不在重復(fù)。按前面的計(jì)算結(jié)果同理可以得到錐齒輪的有關(guān)數(shù)據(jù)a) 做出軸的空間受力簡圖。由總裝配圖看出，齒輪和曲柄銷所受的作用點(diǎn)全部位于垂直平面內(nèi)，對偏心輪，由運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖得知，當(dāng)曲柄銷處于最低位置時(shí)，獲得最大值，考慮壓緊和沖出聯(lián)合作用取如下圖a所示。因偏心輪安裝位置與作用點(diǎn)之間的距