冲床自动送料机构设计说明书

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1、本科毕业论文（设计）题目冲床自动送料机构设计（180mm）冲床自动送料机构设计（180mm）摘要：在现代工业生产自动化领域里，材料的搬运、机床送料、整体装配等实现自动化是非常必要的。然而送料是一想重复且十分繁重的工作，为了消 除累积误差、提高生产效率，减轻体力劳动，保证生产安全，所以采用自动送料 机构是行之有效的方法。本文首先介绍了机构的选择，接着讲述了自动送料机构原理与分析过程，零 部件的设计与选择过程等。最后通过校核、修改等步骤后，表明本设计中的双棍 轴齿轮送料机构设计适合设备的生产与需要，并能够实现间歇送料与机械化与自 动化，从而大大地提高了生产效率。关键词：冲压；间歇送料；自动化IDe

2、sign of automatic feeding mechanism for punch(180mm)Abstract:In the field of modern industrial production automation, the to automation of material handling, machine feeding and assembly is necessary , and feeding is think of a repetitive and very hard . In order to eliminate the cumulative error ,

3、improve the production efficiency, reduce the physical labor and ensure the safety of production, the method of automatic feeding mechanism is adopteed.The principle and analysis process of automatic feeding mechanism, the design and selection process of parts are introduced in this paper. Finally t

4、hrough check, modify, and other steps, which indicates that the design of the roller type gear conveying mechanism design is suitable for the production and equipment needs, and can realize the mechanization and automation, thus greatly improve the production efficiency.Keywords: Punching ,intermitt

5、ent feed, automation目录3摘要IABSTRACTII1绪论11.1 冲压在机械制造中的地位及特点11.2 国内外研究现状22冲床自动送料机构总体方案设计43 自动送料机构的设计63.1 送料机构的概述63.1.1 送料机构的原理63.1.2 辊轴送料机构的送料时间及其调整方法63.1.3 本节小结73.2 辊子的设计73.2.1 辊子的尺寸设计73.2.2 压紧装置83.2.3 抬辊装置93.2.4 离合器的设计93.2.5 驱动机构103.2.6 本节小结113.3 其它零件113.4 轴的设计及校核113.4.1 下辊轴的设计123.4.2 大齿轮轴的设计与校核153.

6、4.3 本节小结183.5 轴承的计算和校核183.6 齿轮的设计及校核203.6.1 初步设计203.6.2 齿轮的校核计算203.6.3 本节小结243.7 键的设计和校核243.7.1 平键 1 的设计和校核243.7.2 平键 2 的设计和校核253.7.3 平键 3 的设计和校核253.7.4 本节小结264润滑与密封274.1 润滑274.2 密封27参考文献28致谢30附录 A 英文文献3151绪论冲床或称冲压机,是一种普遍使用的金属机械冷加工设备，冲压工艺由于比 传统机械加工来说有节约材料和能源，效率高，对操作者技术要求不高及通过各 种模具应用可以做出机械加工所无法达到的产品这

7、些优点，因而它的用途越来越 广泛。随着机械行业向着先进制造技术方向的发展，计算机技术在机械设计与制 造中的得到了广泛的运用，对于我而言，将学习到机械产品设计与制造方面的基 础知识与计算机辅助设计与制造技术相结合，联系实际的机械产品结构设计，既 可以强化机械设计意识，培养我的机械运动方案与结构创新能力。在现代工业生产自动化领域里，材料的搬运、机床送料、整体装配等实现自 动化是非常必要的。然而送料是一想重复且十分繁重的工作，为了消除累积误差、 提高生产效率，减轻体力劳动，保证生产安全，所以采用自动送料机构是行之有 效的方法。冲压是金属塑性变形成形加工的基本方法之一，它主要用于加工板料 零件，冲压既

8、能够制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造大型零件；既能够制造 一般尺寸公差等级和形状的零件，又能够制造精密和复杂形状的零件。冲压具有 生产效率高、加工成本低、材料利用率高操作简单、便于实现机械化与自动化等 一系列优点，因此在汽车，机械、家用电器、点击、仪表、航空航天、兵器等生 产和发展具有十分重要的意义。而自动送料冲床又具有高效率等特点，所以说自 动送料冲床在今后的生产中具有很大的发展空间。1.1 冲压在机械制造中的地位及特点冲压既能够制造尺寸很小的仪表零件，又能够制造诸如汽车大梁、压力容器 封头一类的大型零件；既能够制造一般尺寸公差等级和形状的零件，又能够制造 精密（公差在微米级）和复杂形状的

9、零件。占全世界钢产 60%70%以上的板材、 管材及其他型材，其中大部分经过冲压制成成品。冲压在汽车、机械、家用电器、 电机、仪表、航空航天、兵器等制造中，具有十分重要的地位。冲压件重量轻、厚度薄、刚度好。它的尺寸公差是由模具保证的，所以质量 稳定，一般不需再经机械切削即可使用。冷冲压件的金属组织与力学性能优于原 始坯料，表面光滑美观。冷冲压件的公差等级和表面状态优于热冲压件。大批量 的中、小型零件冲压生产一般是采用复合模或多工位的连续模。以现代高速多工 位压力机为中心，配置带料开卷、矫正、成品收集、输送以及模具库和快速换模 装置，并利用计算机程序控制，可组成生产率极高的全自动冲压生产线。采用

10、新9型模具材料和各种表面处理技术，改进模具结构，可得到高精度、高寿命的冲压 模具，从而提高冲压件的质量和降低冲压件的制造成本。冲压生产的工艺和设备正在不断发展，除传统的使用压力机和钢制模具制造 冲压件外，液压成形以及旋压成形、超塑成形、爆炸成形、电水成形、电磁成形 等各种特种冲压成形工艺亦迅速发展，把冲压的技术水平提高到了一个新的高 度。特种冲压成形工艺尤其适合多品种的批量（甚至是数十件）零件的生产。对 于普通冲压工艺，可采用简易模具、低熔点合金模具、成组模具和冲压柔性制造 系统等，组织多品种的中小批量零件的冲压加工。总之，冲压模具有生产率高、加工成本低、材料利用率高、操作简单、便于 实现机械

11、化与自动化等一系列优点。采用冲压与焊接、胶接等复合工艺，使零件 结构更趋合理，加工更为方便，可以用较简单的工艺制造出更复杂的结构件。1.2 国内外研究现状随着市场经济的发展，国内、国际市场竞争日益激烈，产品更新更为迅速， 尤其是随着机械行业的发展，冲压制件类型、工艺、外形越来越复杂，精度要求 越来越高，传统的冲床已经不能满足要求，以及制造冲压件用的传统金属材料， 正逐步被高强钢板、涂覆镀层钢板、塑料夹层钢板和其他复合材料或高分子材料 替代。随着材料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形性能，不断发展和 改善冲压成形技术。在模具设计与制造中，开发并运用 CAD/CAM 系统，发展 高新制造技术

12、和模具、装置等，以适应冲床产品的更新换代和各种生产批量的要 求。推广应用数控冲压等设备，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。要想提 高生产效率，就必须提高生产的自动化程度，自动送料机构就是为了实现生产中 送料工序自动化而设计的一种专用机构。自动送料机构可将冲压料或冲压件经过 定向机构，实现定向排列，然后顺序地送到机床或工作地点。这在自动化成批大 量生产中显然是实用的，不但可以把操作人员从重复而繁重的劳动中解脱出来， 而且对保证安全生产也是一种行之有效的方法。这使我国的机械制造业得到了质 的提升。目前，我国汽车制造业飞速发展，而对这一形势，我国的板材加工工艺及相 应的冲压设备都有了长足的进步，有

13、重型机械压力机机器覆盖件生产线、大型多 工位压力机、数控板冲、剪拆机床及柔性加工生产线、无模多点成形压力机、高 速压力机等国外冲压机床开始采用伺服电机进行控制。中国冲压机床行业进过技 术引进、合作生产及合资等多种方式的运作，快速地提升了我国冲压机床设备整 体水平。近年设计制造的许多产品，其技术性能指标已经接近或达到世界先进水平，但由于大家都在进步，所以国内成品与国外名牌产品的差距并无明显缩短。 因此，我国冲压设备行业和企业须以战略的思路和有效的措施应对当前的机遇和 挑战。自动送料机构就是为实现生产中送料工序自动化而设计的一种专用机构。自 动送料机 可将冲压料或冲压件经过定向机构，实现定向排列，

14、然后顺序地送到 机床或工作地点。这在自动化成批大量的生产中显然是实用的，不但可把操作人 员从重复而繁重的劳动中解脱出来，而且对保证安全生产也是一种行之有效的方 法。目前，国内拥有大量的冲压机床，如果能把它们改造成半自动或自动机床， 将会充分发挥机床的潜在力量，这是一个具有重大意义的事情，而在机床上安装 自动送料机构，这将大大提高冲压的生产效率，实现冲压的完全自动化。2冲床自动送料机构总体方案设计为了完成对冲压机床的自动送料过程，本次采用机械送料机构，目前国内外 有多种方式能达到自动送料，下面主要讲述了如何运用机械装置完成自动送料。冲床自动送料机构主要分为了送料装置、压紧装置与传动件装置两类。本

15、设 计属于机械送料装置。由于本次所给的材料比较薄，只要能平稳顺利的完成送料， 到达预期的送料精度，根据其结构的难易程度与成本的高低，双棍轴送料机构成 为了我们首选的机构。图 2.1 单边辊轴送料装置结构简图Sn - 为板料送进距离n - 为压机频次B - 为板料厚度H - 为冲压滑块行程- 为许用压力角Fb - 为板料送进阻力Fr - 为冲压板料时的阻力 - 为速度不均匀系数 e=0取 R1=Rb底面至冲床工作台面距离为 2050mm板料送进运动原理：大齿轮带动小齿轮运动，同时上辊轴被压紧，所以被上下辊轴压住的板料就被带动向前行进。曲柄滑块运动原理：曲柄可运动循环 360 度，同时带动着滑块上

16、下运动。当 滑块运动到最低点时，切掉板料，同时板料送进运动停止。当滑块完成切料，又 向上运动时，板料运动也开始运动。板料送进运动和曲柄滑块上下运动是同时做 循坏运动，就顺利完成了自动送料。表 1.1 单边辊轴自动送料装置题目的原始数据方 案Sn/mmn/次/分B/mmH/mmFb/NFr/Na/度Rb/mmR2/mmR/mmL/mmx/mmy/mm11801203805902900250.046012018013003701250送料间距的大小按下式计算：s = pd1 a= 240 90 = 180mm360360当送料间距 S 确定时，一般可以调节主动辊直径 d1 和转角，使送料间距 达到

17、要求。辊轴的直径和送料时圆周速度和 S 转角密不可分，主动辊的直径计算方式为D360S1 = pa从动辊的作用相对小一些，自然结构上的设计也比较简单，为保证两滚轴能 同时运转，所以要求他们的齿数与直径成比例。d1 = Z1 d2Z2在送料时需要先将材料放在送料装置上，所以要将上辊抬起，所以需要我们 设计一个抬辊的装置，有两种作用。一种是在开始装料时需要将上棍子抬起，使 两辊之间有一定的间隙，以便材料能顺利通过。另外一种抬辊的作用是在当每次 把材料送进去之后，在冲压工作之前，让材料不受任何约束。第一次采用手动抬 棍，需要在上辊装一个手柄，以便于手动抬棍 ；第二次抬辊动作需要我们设计 杠杆式抬辊装

18、置，利用螺杆来推动杠杆完成抬辊动作。3 自动送料机构的设计3.1 送料机构的概述3.1.1 送料机构的原理图 3.1 机构送料与运动循环图从图 3.1 可知，冲床自动送料是由板料送进与滑块上下行进同时进行的。 板料送进运动原理：大齿轮带动小齿轮运动，同时上辊轴被压紧，所以被上下辊轴压住的板料就被带动向前行进。 曲柄运动原理：曲柄连接着两个运动，一个是曲柄滑块运动，一个是曲柄摇杆运功。这两个运动是同时进行的，并且曲柄摇杆连接着板料送进运动。1.曲柄滑块运动原理：曲柄是绕固定点旋转，并且带动着滑块上下运动。由 于曲柄不停循环 360 度作运动，则滑块也上下做周期性的运动。2.曲柄摇杆运动原理：曲柄

19、运动带动着大齿轮运动，而大齿轮与小齿轮啮合， 也就是顺着带动小齿轮向前转动。由于小齿轮（下辊轴）与上辊轴合力压住了板 料，板料同时也被带动着向前运动，着也就是板料送进运动。可知此时曲柄也不 停循环 360 度作运动，则齿轮运动也是周期性的运动。板料送进运动和曲柄滑块上下运动是同时做循坏运动，就顺利完成了自动送 料。3.1.2 辊轴送料机构的送料时间及其调整方法滑块的起点是滑块的最高点。当滑块下降到开始时，冲压的角度是冲压的开始角度，而在冲压结束时的角度是冲压结束角。然后滑块继续下降到最低点，然 后完成滑块的上行动作。通过调整送料的转角找出曲柄转动时,板料不动与板料送进时他们之间产生 的转角。为

20、了确保材料被冲压，板料应处于不可移动的位置。为了保证板料进给 速度较低，有必要尽可能多地制造金属板的进给时间。由上面可知送料送进和滑块上下是同时进行的。滑块在最低点时，停止送料， 其余滑块运动在除最低点时，曲柄转角大概在 270 度到 90 度之间，板料都在送 料。设定好送料距离，可以通过改变偏心的圆周位置来达到精确送料。用这个方 法实际就是通过改变送料的快慢，以与滑块的上下运动匹配，保证送料的顺利完 成。3.1.3 本节小结主要叙述了送料机构的工作原理、工作过程，采用双辊轴送料机构以及送料 时的简图说明，完成冲压时候的工序，当冲压过程进行完毕后，冲头回升到一定 高度，冲头与工作面将材料脱离时

21、才能继续送料，辊轴送料机构的送料时间应尽 可能的使板料送进时间大于板料不动的时间。3.2 辊子的设计3.2.1 辊子的尺寸设计辊子是本次设计的送料机构的主要工作零件之一。在送料过程中，辊子会直 接与材料表面产生摩擦从而到达送料，所以就要求辊子表面应具有较好的耐磨性 和几何尺寸及精度要求。求辊轴转角a = Sn 180 = 180 180 = 173Rp Rbp 60摇杆摆角R1RaA = aR2= 173 60120= 86本设计主动辊为下辊360 s360d =180 = 240mm1 a 86S-送料进距（mm）a - -下辊转角（ ），即摇杆摆角，一般 从动辊直径 d 2可设计的稍小些。

22、a 100 。从推荐的中心距系列中 暂选 a = 230mm, d = (a - d1 ) 2 = (230 - 240 ) 2 = 220 mm2 i = d 2d12= n1 n2= Z 2Z1= 2202402= 0.917n1 - -下辊转速（r / min）； n2 - -上辊转速（r / min）； Z1 - -下辊传动齿轮齿数； Z2 - -上辊传动齿轮齿数。辊子长度一般取L = B + (10 20) = 130.4 + 20 = 150.4mm,圆整后取L = 150mm。3.2.2 压紧装置送料能否进行主要是大齿轮带动棍轴运转，而在棍子与材料之间没有进行固 定，要使棍子能带

23、动材料的运送，就必须让上下辊压紧材料，才能保证顺利运送 材料，因此就要设计一个压紧的装置，使送料达到要求的精度。利用弹簧的压紧 力来使上辊与平面达到要求的压紧程度，结构简图如下图：图3.2板簧式压紧装置原理图自动送料装置中上棍子的压紧装置是在上辊加一对弹簧使上辊与工作面压 紧，而且弹簧的压紧程度可以根据我们所需要来平衡，从而达到精确送料的目的。3.2.3 抬辊装置在送料过程中需要抬辊装置来放松辊子，毕竟板料不是一直都在冲床上，一 直处于被送进的状态。与压紧装置一样，作用的对象都是上下辊，不过主要是针 对上辊。抬辊装置是让上辊向上移动一点高度，使其与下辊不在将板料压紧，使 胚料处于自由的状态，可

24、以送进或者调整。本次设计机构送料过程中需要两次抬辊：一次是在胚料装进冲床时，需要上 辊抬起，将其送入上下辊的间隙；第二次时将要切料时，而此时以将胚料送到了 指定位置，这时需要抬辊，以调整胚料的位置，更好的切料。抬辊装置有撞杆式、气动式等。 为了更便捷和更有效，本次设计在第一次抬辊动作中没有选择以上几种，而是选择手动。所以在抬辊中装上一个手柄，使它与撞杆式抬辊装置连在一起，利 用杠杆原理实现，就巧妙和简便的达到了抬辊要求。图3.3 抬辊装置原理图3.2.4 离合器的设计根据实际情况，本次设计使用的是滚柱式内星轮无拨爪单向超越离合器。滚 柱式内星轮无拨爪单向超越离合器常用于驱动辊轴送料机构的辊轴，

25、根据间歇 机构那可知超越离合器使送料机构的辊轴产生间歇转动，以达到按一定规律自动 送料的目的。一般，它允许的压力机滑块行程数小于 250 次/min，送料速度小于 45m/min。 本设计选用的压力机滑块行程数为 170 次/min,送料速度 v=120 0.240=28.8m/min，满足要求。由文献6,选用 D=100mm 的超越离合器，滚柱数 Z=3，许用转矩 T=70N.m允许总结合次数为 5106，允许最高接合次数为 80 次/min，极限转速为 1000r/min，19接合式的最大空转角度为 1。图 3.4 离合器结构图3.2.5 驱动机构冲床自动送料机构是利用曲轴作为其驱动源件，

26、它的动力源机构是用曲柄摇 杆带动其运转的。这个机构主要的零部件有曲柄滑块、连杆、曲柄摇杆。根据压力机尺寸，暂取曲柄摇杆机构尺寸如下：机架中心距 曲柄半径 r= LO1AP = L=O O1 2= 1303mm2l2 - 2 cosaA (l2 - p2 sin2 aA )(l2 - R2 sin2 aA )O Ar2 = l21= (P2 + R2 + l2 ) - 222sin2 a A22 13002 - 2 cos 86 (13002 - 13032 sin2 86)(13002 - 1802 sin2 86)= (13032 + 1802 + 13002 ) - 222sin2 862

27、= 6408r 80mm曲柄滑块机构中的曲柄半径 r1：H1r = l =O1 A2= 80 = 40mm 2根据许用压力角调节连杆长 Lab，取 Lab=540mm,然后通过验算得出：lab= lAC H / 2 =sina40sin 25= 96.643.2.6 本节小结通过原始数据计算出辊子的直径 240mm，辊轴转角为 173，摇杆摆角 86， 选取辊子长度为 150mm，驱动机构中的机架中心距 p 为 1303mm，曲柄半径 80mm 以及连杆长度为 540mm，还讲述了在冲压送料中抬辊装置以及压紧装置、D 为 100mm 的超越离合器。3.3 其它零件轴承、紧固零件等其他零件，均按

28、手册选取标准件，详见装配图。 本设计的送料机构中设计了一个托物架，以便支撑毛胚材料。 需要说明的是，因为本设计所选用的压力计滑块行程次数为 170 次/min，为中速冲压，所以不采用制动装置。但是在高速送料的情况下，由于辊子、材料、 传动系统的惯性，会使材料在送料行程终点处的定位精度受到很大影响，故应在 辊轴端部装设制动器。制动器的结构形式以闸瓦式应用较为普遍，其结构简单， 容易加工装配。缺点是长期处于制动状态，摩擦损失较大。常用的摩擦材料有石 棉或铸铁。其他的制动器有带式和气动式。另外，本送料机构上还加了一个拖物架，起支撑材料的作用，便于辊轴自动 送料，其结构如下图图3.5托物架图3.4 轴

29、的设计及校核在本次送料机构中，需要设计 3 根主要的轴，上、下棍轴与大齿轮上的轴， 而下棍轴是最重要的轴，结构复杂、零件较多，所以要对下棍轴进行详细的分析 与计算。另外的两根轴作用相对较小，内部结构也相对简单明了，他们只起到让 送料过程顺利的作用，所以只对下棍轴做精确的校核。其计算过程如下：在这次设计中，题目并没有对轴做出任何要求，因此我们就按一般的轴来进行计算，通常选用 45 钢作为调质钢，sb = 650MPa,ss= 360MPa 。3.4.1 下辊轴的设计下辊轴的初步计算过程如下： 首先得设计下辊轴的整体结构，如下图：图 3.6 轴的结构图下辊轴上的受力图图 3.7 轴的受力图轴上的转

30、矩由上面计算可知T1 = Fb r = 510 60 = 30600N mmtF = 2T1 = 2 30600Ft = 278Nd1220F = Ft tanan rcosb278 tan 20o=cos60oFr = 202NFr1= 278 208 + 224 180266Fr1= 369N画出其弯矩图如下Fr 2= 278 58 + 224 258266Fr 2= 186N在水平面上的弯矩图和计算过程：Ft1 F图 3.8 水平弯矩图= 155 208 + 1200 180266= 155 58 + 1200 158Ft1 F= 933N= 746Nt 2266t 2在垂直面上的弯矩图

31、：图 3.9 垂直弯矩图再将水平面与垂直面的弯矩合成如下：图3.10合成弯矩图其许用应力值 由文献3中 15-4 查得：s0b = 102.5MPas-1b = 60MPas-1b 60再计算出应力校正系数a = 0.59转矩图a =s0b = 102.5其当量转矩为：aT = 0.59 70000aT = 41300N mmaT1 = 0.59 33200,如图再对轴的直径进行校核；aT1 = 21712N mm轴的直径d1 = 28mmd1 = 28 40mmd2 = 21mmd2 = 21 28mm经过详细的计算下棍轴没有超过其所能承受的载荷达到了初步要求。3.4.2 大齿轮轴的设计与校

32、核选取的大齿轮轴的材料为 45 刚,调质处理 取 A0 = 105 ，于是得大齿轮轴的最小轴径为dmin= A0= 105 34.83100.71= 38.149mm图 3.11 大齿轮轴示意图大齿轮轴的计算步骤如下：图 3.12 大齿轮受力图首先计算出大齿轮轴受的力如图 3-14，齿轮的受力图，首先要知道转矩则可求出大齿轮轴的圆周力为=550N 再能算出大齿轮轴的径向力为 =256.47N 根据图 3-13，可由此算出大齿轮轴的支撑反力分别为 =439.82N根据图 3-14，可由此算出大齿轮轴的水平面反力为=337.18N根据上面的计算，可首先画出大齿轮轴的弯矩图如下图 3.13 大齿轮轴

33、的弯矩图根据上面的计算，受力分析可得大齿轮轴的水平面受力图如下图 3.14 大齿轮轴的水平面受力图则根据图 3-15，可算出大齿轮轴的垂直面反力分别为=809.57N =946.9N根据上面的计算，受力分析可得大齿轮轴的垂直面受力图如下图3.15大齿轮轴的垂直面受力图再综上可画出大齿轮轴的弯矩图如下图3.16大齿轮轴的弯矩图根据文献6中表 16.3 可选得大齿轮轴的许用应力分别为则可算出大齿轮轴的应力校正系数为=0.64根据上面的计算，可首先画出大齿轮轴的转矩图如下图3.17大齿轮轴的转矩图根据图 3-19，则大齿轮轴的当量转矩分别为aT = 0.64 70000 = 44894N.mm ；a

34、T1 = 0.64 66000 = 42240N.mm再根据上面所有的计算，再得出大齿轮轴的弯矩图如下图3.18大齿轮轴的弯矩图大齿轮轴的轴径 1 =17.71mm40mm根据计算可知轴径 1 满足要求。大齿轮轴的轴径 2 =18.07mm26mm 根据计算可知轴径 2 也满足要求。 综上，大齿轮轴的所有校核都符合要求，则大齿轮轴合格，可用于本次设计的自动送料机构。3.4.3 本节小结通过计算得出上辊轴直径为 d1= 28mm，d2 =21mm；大齿轮轴直径 d1=17.71mm，d2=18.07mm；经过详细的校核都符合课题要求。3.5 轴承的计算和校核冲床自动送料装置中一共使用了四个轴承，

35、其中只有下辊轴的轴承受的轴承 应力比较大，所以对其他轴承不做校核，下棍轴轴承计算过程如下：下棍轴轴承选用 6232 型深沟球轴承，其轴承数据如下：轴承型 号d（mm）D(mm)Cr（N）C0r （N）6232160290112006420对其进行校核 它的径向载荷F1r = 844N由前面计算能得到下棍轴的转速 n1 = 45r / min 下棍轴在轴向上的没有受到任何力，所以 F1R = 0N 由文献6中表 16-5 得到 e=0.16F1RF1r= 0 ，0e，由文献6中表 16-5 得到X=1.5，Y=0.5由文献6中表 18-1 得到冲击载荷系数 fd = 1.6当量动载荷 PP =

36、fd ( XFr + YFa )= 1.6 (1 844 + 0)= 1204计算额定动载荷C = P3L nh16670= 1204 = 4581r由此可得到rr由于 C = 4581N C = 13200N ，所以选用 6232 型深沟球轴承可以满足轴承 的承受要求。由于下棍轴上是一对轴承所以对另外一个也需要进行校核：它的径向载荷F2 r = 916N由前面计算能得到下棍轴的转速 n = 45r / min 下棍轴在轴向上的没有受到任何力，所以 F2R = 0N 由文献6中表 16-5 得到 e=0.16F2 RF2r= 0 ，0e，由文献6中表 16-5 得到X=1.5，Y=0.5由文献

37、6中表 18-1 得到冲击载荷系数 fd = 1.6当量动载荷 PP = fd ( XFr + YFa )= 1.6 (1 916 + 0)= 147629计算额定动载荷C = P3L nh16670= 1476 = 5142rrr由于 C = 5142 N C = 13200N ，所以选用 6232 型深沟球轴承可以满足轴承 的承受要求。3.6 齿轮的设计及校核本设计中的自动送料机构中有一对齿轮传动，主要带动上辊与下辊之间的运 动。这一对齿轮仅仅带动上下辊的传动，一般厚度大于一定值就会影响送料的精 度，但本设计所用的材料厚度较薄，其所引起的误差较小，所以忽略其误差，仅 用一对齿轮直接传动。本

38、课题对齿轮传动尺寸没有特殊要求，而且不是大批量生产，所以小齿轮用 40Cr，调质处理，硬度 238HB268HB，平均取为 250HB，大齿轮用 45 刚，调 质处理，硬度 218HB282HB，平均取为 240HB。具体计算步骤如下：3.6.1 初步设计转矩 T1由T1 = 33200N mm模数 m取 m=4 .5齿数初取齿数z1 = 53; z2 = 51分度圆直径 dd1 = mz = 4.5 53 = 240mmd1 = 240mmd2 = mz = 4.5 51 = 230mmd2 = 230mm中心距 aa = m( z1 + z2 ) = 4.5 (53 + 51) = 235

39、a=235mm22齿宽 b取 b=50mm取 b 1 =60mmb2 = 50mm转速 n1n1 = 120r / min由文献1中图 12-9 中知接触疲劳极限sH limsH lim1 = 710MpasH lim 2 = 580MPa3.6.2 齿轮的校核计算齿轮的圆周运动速度 vv =pd1n160 1000= p 240 120 = 1.508m / s 60 1000齿轮要求的精度的精度等级由 文献1中表 16-8 中得出应取 8 级精度由文献1中图 16-9 中可得出齿轮的使用系数KA = 1.75 ，动载系数 KvKv = 1.1由文献1中式 2-10 得出齿间载荷分配系数 K

40、HatF = 2T1 = 2 33200 = 301.8Nd1220KAFtb= 1.75 301.8 = 10.56N / mm 100N / mm 501ea = 1.88 - 3.2 (+z11 ) cos bz2 1= 1.88 - 3.2 +551 = 1.1260 Ze = 0.87=1ZKH2e=10.872= 1.32由文献1中表 12-11 得到齿向载荷分布系数 KHbKHb= A + B( b )2 + C 10-3 bd1KHb = 1.28= 1.17 + 0.16 ( 50 )2 + 0.6110-3 220220齿轮的载荷系数 K= K A KV KHaKHb=1.

41、75 1.11.32 1.28K = 3.25由文献1中表 12-12 得到弹性系数 ZE由文献1中表 12-16 得到节圆区域系数ZE = 189.8ZH = 2.5由文献1中表 12-14 得到接触最小安全系数SH min = 1.579由文献1中表 12-15 得到应力循环次数 N L 其范围在 10则指数 m=8.78 N L 10 ，N L1= Nv1n= 60gnithim Ti T7NL1 = 6.48 10i=1 max =60 1 45 24000 18.78NL2= NL1/ i = 6.48 107 / 55 607NL 2 = 6.16 10由文献1中图 12-18 得

42、到接触寿命系数 Z NZN 1 = 1.17ZN 2 = 1.18齿轮的许用接触应力 为：sH1 = sH lim1ZN1 = 710 1.17SsH1 = 554MPaH min1.5sH 2 = dH lim 2 ZN 2 = 580 1.18SsH 2 = 456MPaH min1.5sH = ZE ZH Ze sH = 243MPa sH 2 = 189.8 2.5 0.87 通过上面的计算结果可以看出，接触疲劳强度适中，齿轮的尺寸没有严格要 求，不需要修改其尺寸。再根据齿轮的齿根弯曲疲劳强度验算齿根的重合度系数Y = 0.25 + 0.75 = 0.25 + 0.75 = 0.68e

43、ea1.72由文献1中表 12-10 齿间载荷分配系数 KFaKFa = 1/ Ye = 1/ 0.68由文献1中图 12-14 得到齿向载荷分布系数KFb = 1.3KFa = 1.47齿轮的载荷系数 K = K A KV KFaKFb = 1.75 1.11.47 1.3K=3.68由文献1图表 12-21 齿形系数 YFaYFa1 = 2.41由文献1中表 12-22 应力修正系数 YSaYSa1 = 1.66YSa2 = 1.67由文献1中图 12-23 弯曲疲劳极限dF limdF lim1 = 600MPadF lim 2 = 450MPa由文献1中表 12-14 弯曲最小安全系数

44、 SF minSF min = 26由文献1中表 12-15 应力循环次数 N L 的范围为 310则指数 m=48.9110 N L 10 ,N L1= Nv1n= 60gnithim Ti Ti=1 max =601 45 24000 149.917N L1 = 6.48 10经过上面的计算原齿轮的应力循环次数是满足要求的。7NL 2 = 6.16 10NL2= NL1/ i = 6.48 107 / 60 55由文献1中图 12-24 弯曲寿命系数 YNYN1 = 0.94YN 2 = 0.95由文献1中图 12-25 齿轮的尺寸系数 YXYX = 1.0则齿轮的许用弯曲应力sF1 =

45、sF lim1YN1YXSF min= 600 0.94 1 2sF1 = 282MPasF 2 = dF lim 2YN 2YXS= 450 0.95 1F min2dF 2 = 214MPa经过检验与计算sF1 =2KT1bd1mYFa1YSa1Ye= 2 3.68 33200 2.411.66 0.6850 220 4sF1= 21.3MPa dF1 sF 2= sF1YFa2YSa2 YFa1YSa1= 21.3 2.4 1.672.411.66sF 2 = 21.4MPa sF 2 由上面计算结果得知齿轮在传动过程中没有严重过载，设计的齿轮的结构 简图如下图：图 3.19 齿轮结构简

46、图3.6.3 本节小结由上面的计算齿轮的参数模数 m=4.5 齿数 z1=53， z2=51 分度圆直径 d1=240mm，d2=230mm，齿宽 b=50mm，b1=60mm，b2=50mm，转速 n=120r/min， 经过严密的校核计算两齿轮都是合格的。3.7 键的设计和校核键是标准件，用来实现轴上轴向固定和周向固定。此次设计采用了四个键， 分别是 3 个普通平键和 1 个圆头楔键。3.7.1 平键 1 的设计和校核图3.20 平键连接受力图选择键连接的类型和尺寸一般来说，精度为 8 以上的齿轮具有定心精度要求，应选用平键连接。由于 齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A 型）。校核键连接

47、的强度 键，轴和轮毂的材料都是钢，由文献12中表 6-1 得：平键 1 传递的转距为 ，轴径 26mm。由文献12中表 11-6 可得键的 截面尺寸为：宽度 b=6mm，高 h=9mm，选键长为 18mm。键的接触长度=l-b=22-8=14mm。由文献6表 7.1 取许用挤压应力，7.1 型组合可传递的扭矩因此，平键 1 的挤压强度足够，设计的关键符合要求。3.7.2 平键 2 的设计和校核平键 2 的转移距离为 33.2，轴径为 48 毫米。由文献12中表 11-6 可得键的 截面尺寸为：宽度 b=16mm，高度 h=10mm，选键长为 48mm。键的接触长度=l-b=45-14=31mm

48、。由文献6表 7.1 取许用挤压应力，由式 7.1 得联结所能传递的转矩因此，平键 2 的挤压强度足够，设计的关键符合要求3.7.3 平键 3 的设计和校核平键 3 传递的转距为 ，轴径 40mm。由文献12中表 11-6 可得键 的截面尺寸为：宽 b=13mm，高 h=8mm，选键长为 42mm。键的接触长度=l-b=45-12=33mm。由文献6表 7.1 取许用挤压应力，由式 7.1 得联结所能传递的转矩因此，平键 3 的挤压强度足够，设计的关键符合要求。3.7.4 本节小结三个键的数据结果为平键 1 的轴径为 26mm；宽 b=6mm，高 h=9mm，键长 为 18mm。平键 2 的轴

49、径为 48mm，宽 b=16mm，高 h=10mm，选键长为 48mm。 平键 3 轴径 40mm 宽 b=13mm，高 h=8mm，选键长为 42mm。4润滑与密封4.1 润滑润滑剂选择原则的选择原则是，轴承转速越高，摩擦热越大，粘度越大的润 滑油越高，工作锥中的润滑脂越大，低速时反之也越大。润滑脂和润滑油的 DMN 值列在适合于表面油脂润滑和油润滑的 DMN 值中。在运行过程中，轴承的温度 由于摩擦和热而迅速增加。每个润滑剂具有一定的温度范围，温度是影响轴承精 度的一个因素。因此，在工作温度高的情况下，应选择粘度大、闪点高的润滑脂。建议轴承负荷的大小在温度范围内适用于油脂，可大大影响油膜的

50、形成。载 荷越大，油膜形成的可能性越小。因此，当载荷较大时，应选用粘度较大或工作 锥度较大的润滑油作为较小的润滑脂。在承受冲击载荷时，在工作环境中选用粘 度较大或润滑脂较少的润滑脂是合适的。当空气潮湿，灰尘较多时，当密封装置 简单时，应选择不易溶于水中的钙基脂肪；环境空气干燥，水少，然后在垂直方 向安装钠基润滑脂的安装状态。或倾斜状态。除密封外，斜轴上的轴承易于排水。 应选用粘度稍大的润滑油或工作锥体稍小的润滑脂，滴注润滑，循环润滑，喷射 润滑。本设计主轴转速为 170r/min 所以采用脂润滑比较合理，大概每 360 小时需 要人工手动换一次润滑剂，以保证齿轮的齿面的清洁从使齿轮能正常运转。

51、轴承润滑采用固体的黄油润滑，每隔 240 个小时手动枪加一次油，保持轴承 良好的润滑特性。4.2 密封轴承的密封方法可分为接触式密封及非接触式两类 接触式密封有毡圈密 封、密封圈密封等。非接触式密封具有轴向密封、径向曲线密封、油槽密封和密 封环密封。功能：防止灰尘、水等杂物进入轴承，并防止润滑油的损失。本次设 计中需要密封的主要结构是轴承，主要使用毡圈密封的形式密封。在轴承盖上设 置梯形槽，根据标准将毛毡制成圆形或带状，并放置在梯形槽中以紧密接触轴。 毡环密封主要用于油脂润滑，结构简单，摩擦系数大，仅用于滑动速度小于 4 5M/s，工作温度不高于 90。参考文献1 成大先，机械设计手册D.化学

52、工业出版社，2002，61-67.2 焦连岷.冲床的数控改造及全自动送料装置的研制D.南京：南京理工大学，2007. 3 王振宁，张学良.冲压机自动送料机构气动系统及 PLC 控制J.液压与气动，2003（10）:49-50.4 徐刚，鲁洁，黄才元.金属板材冲压成形技术与装备的现状与发展J.锻压装备与制造 技术，2004（4）：16-22.5 张新华，俞震初.冲床自动送料机的原理与设计J.锻压技术，1993,18（5）：46-49. 6 张新华，鲁志康，赵建跃.冲床自动送料机的 PLC 控制与设计J.锻压技术，2000，25（2）：44-46.7 鲁世红，金龙，杜超.卷板机自动送料技术的现状及

53、发展趋势J.锻压技术，2017,42(7):1-5.8 姜奎华，冲压工艺与模具设计J.机械工业出版社,2000,9(5):21-279 中国机械工程学会锻压学会.锻压手册J ,机械工业出版社,1993,16(3):36-41. 10黄继昌、徐巧鱼、张海贵、范无保、季炳文 .实用机械机构图册J,人民邮电出版社 ,1996,41(15):19-23.11华大年,机械原理J,高等教育出版社,2000,11(7):9-13. 12王昆、何小柏、汪信远,机械设计基础课程设计J,高等教育出版社,1995,23(19):25-29.13姜奎华,冲压工艺与模具设计J,机械工业出版社,2002,(5):46-5

54、2. 14杨玉英,工程制图J,纺织工业出版社,1997,19(2):28-36. 15上海技术革新展览会,实用冲压技术J,上海科学技术出版社,1982(9):22-29. 16甘永立,几何量公差与检测J,上海科学技术出版社,2001,27(12):38-45.总结本次设计主要学习了机械设计过程中的设计方法、流程及关键的原理，对结 构设计有了一定的接触与认识，也了解到了冲压生产的工艺过程，设计的准则和 结构的优化性的综合运用，受益匪浅。通过毕业设计，使自己对学习的各门课程有了进一步的理解，知识得到了系 统化同时自己在这次毕业设计中，学习到了的设计知识，但在基础环节上存在许 多不足之处还需要不断学

55、习和完善，以适应学习和应用的紧密结合。特别是，在 机械结构设计上应使零部件相对于整体结构更趋于优化和实用总之，通过这次毕业设计到现场调察研究，收集资料，阅读文献，设计方案， 分析比较，在综合能力上得到了训练，我觉得是对个人综合能力的培养，这对今 后的工作和学习积累了宝贵的经验。致谢为期一学期的毕业设计终于走到了尽头，也就意味着我们将告别大学时代的 生活，这期间的过程是令人烦恼而又感到充实的，多少次努力却不见成效，多少 个夜以继日的操劳，最后换来一次完美的句号。这期间我感谢我的指导老师和陪伴我的同学，在老师不厌其烦的指导下我顺 利的完成了学业任务，为我大学生活画上圆满的句号。这次毕业设计中最让我获 益的是，增长了独立自主学习的能力。当我一筹莫展时，我首先去图书馆借书。 在那些书中我知道了冲床是什么，它自动送料的意义，我应该怎样开始着手