机械设计综合课程设计——薄壁零件冲床机构设计机械设计综合课程设计说明书设计题目：薄壁设计冲床机构零件xxx设 计 者：xxx指导教师：xxx2010年5月15日北京航空航天大学- 3 -目 录一、设计任务………………………………………………………………………11、 设计题目…………………………………………………………………………12、 设计原理…………………………………………………………………………13、 设计原始技术参数………………………………………………………………14、 设计任务…………………………………………………………………………1二、机构运动设计………………………………………………………………21、 方案设计…………………………………………………………………………21）、原动机的选择………………………………………………………………22）、传动装置的选择……………………………………………………………22、 机构设计…………………………………………………………………………2三、结构设计………………………………………………………………………31、 设计计算…………………………………………………………………………31）、运动和动力参数的计算……………………………………………………32）、斜齿轮设计…………………………………………………………43）、斜齿轮设计…………………………………………………………………94）、轴的设计和校核计算………………………………………………………155）、轴承的选择与校核…………………………………………………………256）、键的设计与计算……………………………………………………………262、 减速器的结构设计……………………………………………………………251）、润滑和密封形式的选择、润滑油和润滑脂的选择………………………282）、箱体设计……………………………………………………………………293）、技术要求……………………………………………………………………30四、总结……………………………………………………………………………30五、参考文献……………………………………………………………………31一、 设计任务1. 设计题目：薄壁零件冲床机构设计，见图1-1。
图1-1 薄壁零件冲床机构设计参考图2. 设计原理冲床工作原理如上图所示,在冲制薄壁零件时,上模以较大的速度接近胚料后以匀速将工件拉延成型，然后上模继续下行将成品推出型腔并快速返回，上模推出下模，送料机构从侧面讲胚料送至待加工位置，完成一个工作循环 3. 设计原始技术参数1） 由电动机驱动的执行构件作上下往复直线运动，其大致运动规律如任务如上图，该机具有快速下沉、等速工作进给和等速返回的特性上模工作段的长度L=40～100mm，对应曲柄转角为60°～90°，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≥1.52） 上模到达工程段以前，送料机构已将胚料送至待加工位置，送料距离H=60～250mm要求机构具有良好的传力特性，特别是工作段的许用压力角［α］=50°，生产率位每分钟70份3) 设计要求室内工作，有轻微冲击；动力源为三相交流电380/220V，使用期限为10年，大修周期为3年，双班制工作；生产批量为5台，由专业机械厂制造，可加工7、8级精度齿轮、蜗轮的能力数据组编号1冲压载荷／N9000上模工作段长度L／mm40上模工作段对应曲柄转角／（°）604. 设计任务1) 设计总体传动方案，画出总体机构简图，完成总体方案论证报告。
2) 设计主要传动装置，完成主要传动装置的装配图（A0）3) 设计主要零件，完成两张零件工作图（A3）4) 编写设计说明书二、 机构运动设计1. 方案设计1) 原动机的选择选用两级齿轮传动减速是因为根据工作要求，采用双级闭式软齿面斜齿圆柱齿轮转动双级传动工艺简单，效率高，精度容易保证斜齿轮承载能力，传动平衡，软齿面能简化齿轮的加工工艺具有防止灰尘或其他杂物侵入之特点，B级绝缘，可采用全压式或降压起动该电动机的工作条件为：环境温度-15℃ +40℃，相对湿度不超过90%，海拔高度不超过1000m，电源额定电压380V，频率50HZ，常用于对起动性能、调速性能及转差率均无特殊要求的机器或设备，如金属切削机床、水泵、风机、运输机械和农业机械等按工作要求，选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V2）传动装置的选择将v带传动设置在高速级是因为：主要由于V带传动能力小，把它布置在高速级，速度快，转矩小，有利于结构紧凑；V带在高速级有利于发挥其传动平稳，吸震缓冲，减少噪声的作用；V带在高速级更能起到过载保护的作用；V带结构工艺简单，精度容易保证如图2-1所示2. 机构设计本设计是要将旋转运动转换为往复运动，工作机应该采用往复移动机构，既能带动上模，同时结构又尽量简单。
如图2-2所示图2-1 传动方案设计图2-2 机构简图设计 三、结构设计1. 设计计算1) 运动和动力参数的计算 因为动力来源：电力，三相交流电，电压380/220V；所以选用常用的封闭式系列的交流电动机1）确定电动机转速凸轮工作转速n=70（r/min）考虑到V型带传动比i=2-4，二级齿轮减速器i=8-40，则总传动比范围为i=16-160 电机转速可选范围为（1120-11200）r/min综合总传动比，结构尺寸以及成本，选择Y132M-4型，额定功率7.5kW电动机，满载转速n=1440r/min2）分配传动比总传动比i=，V型带传动比取3，则减速器传动比为i=6.86则两级齿轮减速器中高速级传动比为，低速级i=2.213）计算轴1，轴2，轴3的转速、输入功率、输入转矩转速计算：轴1转速等于电动机转速的三分之一，即n=480r/min 轴2转速：n=154.8r/min 轴3转速：n=70r/min 输入功率：电机轴，P=5.79kW 轴1：==5.56kW(η=0.96，V型带效率) 轴2：=5.34kW(η=0.99,滚动轴承效率；η=0.97，闭式齿轮效率) 轴3：=5.13kW 连接轴：=1.84kW（=0.99，联轴器效率）输入转矩：电机输入转矩： 轴1： 轴2： 轴3：将以上计算结果整理，列出表格（表3-1）表3-1 各轴运动和动力参数轴名功率P/kW转矩T/转速r/min传动比I效率η输入输出输入输出电机轴 5.7938.414403 0.96轴15.565.50110.62109.5480 3.100.96轴25.345.29 329.4326.1 154.8 2.210.96轴35.135.08 699.3 692.3 70连接轴5.024.97684.9678.17010.981.2齿轮设计计算项目计算内容计算结果1.选择材料和精度等级转速不高，且批量较小。
故小齿轮用40Cr,调质处理硬度HB=241～286.平均取为260HB大齿轮用45钢，调质处理，硬度HB=229～286，平均取为240HB精度等级选8级精度2．初步计算小齿轮直径因为采用闭式软齿面传动,按齿面接触强度初步估算小齿轮分度圆直径由附录A表有：由表A1取，动载荷系数，转矩，由表27.11查取接触疲劳极限：取较小值：初取取3.确定基本参数圆周速度查表知，取8级精度合理，取确定模数，查表确定螺旋角β：小齿轮直径：大齿轮直径：初步齿宽：校核传动比误差：△=0.015＜3%，满足要求8级精度合理4.校核齿面接触疲劳强度4.校核齿面接触疲劳强度1〉计算齿面接触应力节点区域系数:查图27-16非变位斜齿轮弹性系数:查表27.11得重合度系数：端面重合度：由于没有变位，所以端面啮合角纵向重合度：螺旋角系数： 查表可得查表计算齿向载荷分布系数，其中：对称支承，调质齿轮精度等级为8级齿面接触应力：2>计算许用接触应力查表可得接触强度寿命系数可得：总工作时间：应力循环次数：齿面工作硬化系数：接触强度尺寸系数：由表27.15按调质钢查得：润滑油膜影响系数取为由表27.14取最小安全系数许用接触应力：3〉验算:接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。
接触疲劳强度较为合适,齿轮尺寸无须调整5.确定主要传动尺寸中心距：圆整取：因为精确的端面模数：小齿轮直径：大齿轮直径：齿宽b=78mm, , 6.齿根弯曲疲劳强度验算1〉由式27.11, , ,,,,齿根弯曲应力:2〉计算许用弯曲应力由式27.17试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限查图27-24c ， 由图27-26确定尺寸系数=3〉弯曲疲劳强度验算 合格= 合格7.静强度校核静强度校核,因传动无严重过载,故不作静强度校核1.3、齿轮设计计算项目计算内容计算结果1.选择材料和精度等级转速不高，且批量较小故小齿轮用40Cr,调质处理硬度HB=241～286.平均取为260HB大齿轮用45钢，调质处理，硬度HB=229～286，平均取为240HB精度等级选8级精度2．初步计算小齿轮直径因为采用闭式软齿面传动,按齿面接触强度初步估算小齿轮分度圆直径由附录A表有：由表A1取，动载荷系数，转矩，由表27.11查取接触疲劳极限：取较小值：初取取3.确定基本参数圆周速度查表知，取8级精度合理，取确定模数，查表确定螺旋角β：小齿轮直径：大齿轮。