第空氣錘傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的非標(biāo)機(jī)械設(shè)計(jì)TOC\o"1-2"\h\z\u目錄摘要 3第1章緒論 51.1研究意義及目的 51.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 51.3研究思路和方法 61.4課題研究內(nèi)容 6第2章總體設(shè)計(jì)方案 72.1本設(shè)計(jì)總體要求 72.2設(shè)計(jì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn) 72.3空氣錘傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)方案 8第3章傳動(dòng)裝置部件選型及其參數(shù)計(jì)算 123.1電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)概況及其工作原理簡介 123.2電動(dòng)機(jī)選型及其功率計(jì)算 133.3電動(dòng)機(jī)額定功率及其轉(zhuǎn)速確定 133.4V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 14第4章主要零部件的設(shè)計(jì) 184.1齒輪減速傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 184.2齒輪軸設(shè)計(jì) 244.3滑塊導(dǎo)套的設(shè)計(jì)與選用 25第5章連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 265.1連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 265.2連桿機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算 26第六章總結(jié) 28參考文獻(xiàn) 30摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題來源于生產(chǎn)實(shí)際，針對空氣錘的傳動(dòng)的問題的設(shè)計(jì)制造一款本次機(jī)械設(shè)備，完成任務(wù)書的設(shè)計(jì)參數(shù)。本裝置主要由動(dòng)力部分和傳動(dòng)裝置組成，以電機(jī)為整個(gè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)力，由齒輪機(jī)構(gòu)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)，滑塊導(dǎo)套機(jī)構(gòu)來完成動(dòng)力、傳輸、和功能等方面。完成以下設(shè)計(jì)內(nèi)容是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的必要條件之一。:基于設(shè)計(jì)的各項(xiàng)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)完成了機(jī)械設(shè)備動(dòng)力系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)，功能系統(tǒng)以及機(jī)架部分四個(gè)部分的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)中盡量采用下面原則：一、盡采用了行業(yè)中的先進(jìn)技術(shù)，綜合了各種新理論，新工藝以及新結(jié)構(gòu)等，確?？諝忮N傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有較為合理的設(shè)計(jì)方案，確保設(shè)備的使用過程足夠安全和可靠；二、在滿足設(shè)計(jì)參數(shù)與功能的前提下，盡可能考慮加工制造成本，費(fèi)用要盡量低；設(shè)備的通用性要良好，而且推廣方面要方便。三、設(shè)備零部件選型設(shè)計(jì)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件，部件最好能夠互換，這樣利于設(shè)備后期的維修保養(yǎng)。本次機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)過程屬于非標(biāo)機(jī)械設(shè)計(jì)，借助此次非標(biāo)機(jī)械設(shè)備整個(gè)設(shè)計(jì)過程的學(xué)習(xí)，我已經(jīng)能夠?qū)Ψ菢?biāo)機(jī)械的整個(gè)研發(fā)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行充分掌握，能夠?yàn)橥悪C(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)制造積累經(jīng)驗(yàn)，還能夠?qū)W習(xí)提升機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容。關(guān)鍵詞：機(jī)床；驅(qū)動(dòng)裝置；動(dòng)力機(jī)構(gòu)；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)第1章緒論1.1研究意義及目的本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題來源于生產(chǎn)實(shí)際，針對空氣錘傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的任務(wù)書設(shè)計(jì)一種或多種方案，完成本設(shè)備的動(dòng)作流程。歷經(jīng)畢業(yè)設(shè)計(jì)整個(gè)過程的鍛煉和學(xué)習(xí)，需要能夠初步掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本流程和設(shè)計(jì)所用的相關(guān)方法，需要能夠使得知識(shí)貯備也邁上新臺(tái)階，需要能夠結(jié)合實(shí)際情況綜合運(yùn)用各種不同的知識(shí)，能夠更好的理論結(jié)合實(shí)踐。結(jié)合設(shè)備的實(shí)際工況設(shè)計(jì)完成空氣錘傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)所得的機(jī)械設(shè)備需要基于現(xiàn)有的實(shí)際生產(chǎn)水平，能夠?qū)崿F(xiàn)量化生產(chǎn)，能夠?yàn)樯a(chǎn)設(shè)計(jì)切實(shí)的解決某項(xiàng)問題，實(shí)現(xiàn)某種價(jià)值。設(shè)計(jì)的過程是學(xué)習(xí)的過程，需要培養(yǎng)構(gòu)思設(shè)計(jì)方案的能力，需要培養(yǎng)機(jī)械制圖的能力，總結(jié)收獲各種進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的有關(guān)方法，有利于以后從事相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)工作。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢1.2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀世界第一臺(tái)風(fēng)動(dòng)潛孔錘于1745-1755年間誕生，它的動(dòng)力介質(zhì)是壓縮空氣，創(chuàng)始人是巴特里特，他是一位工程師，為潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)研究做出了杰出貢獻(xiàn)，這也意味者他開創(chuàng)了新時(shí)代。1871年，第一臺(tái)蒸汽動(dòng)力鑿巖機(jī)誕生，它由美國研制得出，并投入了使用。此后不久，人們便將注意力轉(zhuǎn)向了以空氣作為動(dòng)力的研究。在1902年，美國的IngersollRand推出了第一臺(tái)以空氣為動(dòng)力的便攜式壓縮機(jī)，這對于氣動(dòng)鑿巖機(jī)的研究又更深了一步。在此之前，氣錘最早是用于采礦，采石和其他領(lǐng)域。國外的空氣錘技術(shù)發(fā)展也越發(fā)的迅速，主要體現(xiàn)在空氣錘鉆井方面，實(shí)踐使用取得了大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。也在不斷的研究更改，使得空氣錘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面越發(fā)的先進(jìn)，空氣錘的工作性能相應(yīng)提高。1.2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢在1958年，我國的研究人員開始空氣錘的應(yīng)用，便開始研發(fā)，主要研究其鉆進(jìn)技術(shù)方面，并收獲頗豐。在貫通式空氣錘反循環(huán)技術(shù)研究方面，更是達(dá)到了國際一流水平。同時(shí)也解決了很多技術(shù)方面的難題，如地址勘探、工灌漿孔、非開挖施工等技術(shù)方面。隨著空氣鉆井技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用后，研究機(jī)構(gòu)開始重視起來，通過他們不懈的努力，利用計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，結(jié)合空氣動(dòng)力學(xué)理論反復(fù)計(jì)算，確定油田氣體鉆井中空氣錘是具有高承載能力的。在大耗氣量工況下的結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)，研制了三種空氣錘及配套鉆頭，以滿足不同井段的需要。近些年，無閥結(jié)構(gòu)式已經(jīng)成為了空氣錘結(jié)構(gòu)的主體。隨著時(shí)代的迅速發(fā)展，空氣錘的使用場合越來越多，空氣錘的結(jié)構(gòu)類型增加了很多，從小直徑到大直徑，從低氣壓到高氣壓，從有閥到無閥，從正循環(huán)到返循環(huán)，從單體到集束式逐步發(fā)展的過程，但隨著目前的情況來看，空氣錘的發(fā)展遠(yuǎn)沒有止步。1.3研究思路和方法首先研究分析了國內(nèi)外各國在機(jī)械設(shè)備方面的發(fā)展情況，綜合考慮當(dāng)下機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用缺陷，研究分析了本次設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備的相關(guān)內(nèi)容。第一，綜上所述，結(jié)合空氣錘發(fā)展史和目前存在的技術(shù)分析，明確本文的設(shè)計(jì)目標(biāo)。第二，基于本文設(shè)計(jì)目標(biāo)，確立了總體設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了設(shè)備的各個(gè)機(jī)構(gòu)及零部件。第三，設(shè)計(jì)計(jì)算了該款空氣錘傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要機(jī)構(gòu)和核心零部件的尺寸參數(shù)，并對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行校核計(jì)算，確保設(shè)計(jì)的設(shè)備滿足實(shí)際需要。1.4課題研究內(nèi)容通過學(xué)術(shù)論文、網(wǎng)絡(luò)及市場調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身所學(xué)，再根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，采按照功能要求，優(yōu)化功能與結(jié)構(gòu)方案；需結(jié)合力學(xué)分析，做設(shè)計(jì)計(jì)算，再進(jìn)行強(qiáng)度校核，數(shù)據(jù)檢驗(yàn)；通過SolidWorks、UG等軟件對產(chǎn)品進(jìn)行三維建模，完成造型設(shè)計(jì)，裝配體和爆炸圖的配置，以及合理運(yùn)用CAD繪制出傳動(dòng)系統(tǒng)部分的零件圖等，再是說明書的完善。主要步驟如下所述：1．開題報(bào)告；2．產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)；3．關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算；4．產(chǎn)品零部件三維造型設(shè)計(jì)；5．產(chǎn)品零部件二維圖、產(chǎn)品裝配及爆炸圖以及畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。第2章總體設(shè)計(jì)方案2.1本設(shè)計(jì)總體要求在設(shè)計(jì)本文機(jī)械設(shè)備的時(shí)候，機(jī)械加工工藝是要首先考慮到的。對于設(shè)計(jì)的方案是盡量選用最為合理的，其次是加工制造的材料也要合適，符合標(biāo)準(zhǔn)。所設(shè)計(jì)出來的的機(jī)械設(shè)備在后期維修保養(yǎng)時(shí)要簡單、方便，該設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)要盡量的簡單，本著制造成本低，阿技工效率低去進(jìn)行設(shè)計(jì)。以此來說，在設(shè)計(jì)改設(shè)備傳動(dòng)部分時(shí)，必須得嚴(yán)格遵守以下基本設(shè)計(jì)原則:1.首先，設(shè)計(jì)制造所得機(jī)械設(shè)備的各項(xiàng)功能必須得到有效滿足，設(shè)備各個(gè)機(jī)構(gòu)在裝配完成之后必須能夠相對較為靈活的進(jìn)行操作使用。2.設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備的時(shí)候盡量選用新方法和新技術(shù)，確保設(shè)計(jì)制造的機(jī)械設(shè)備具有相對較為合理的結(jié)構(gòu)和方案，設(shè)備的制造成本盡量低，品質(zhì)質(zhì)量盡量高，且在生產(chǎn)實(shí)際中能方便使用。3.設(shè)備機(jī)構(gòu)及其零部件在滿足實(shí)際使用的情況下盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件，如此適合大批量生產(chǎn)，讓設(shè)備具有更好的通用互換性。4.設(shè)計(jì)所得機(jī)械設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)要盡量簡單，設(shè)備正常使用涉及的操作要盡量簡單明了，易于設(shè)備使用人員對其保養(yǎng)維護(hù)，確保設(shè)備具有較好的流動(dòng)性。2.2設(shè)計(jì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)1.根據(jù)本文機(jī)械設(shè)備的實(shí)際需求，確定具體的加工工藝，確保所用加工工藝能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)情況。2.確立機(jī)械設(shè)備總體設(shè)計(jì)方便的時(shí)候必須考慮已有的生產(chǎn)能力，確保設(shè)計(jì)制造所得機(jī)械設(shè)備具有足夠高的環(huán)保經(jīng)濟(jì)性，確保機(jī)械設(shè)備能夠較好的應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。3.加工制造本文目標(biāo)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品的時(shí)候，盡量應(yīng)用當(dāng)下最新的加工技術(shù)，選用當(dāng)下最為先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法以及最新的機(jī)械加工工藝，確保設(shè)計(jì)所得機(jī)械設(shè)備可以安全運(yùn)轉(zhuǎn)，作業(yè)過程要足夠可靠，研發(fā)制造成本費(fèi)用要盡量低。4.模具零部件最好選用標(biāo)準(zhǔn)件，利于設(shè)備的后期維修保養(yǎng)，利于作業(yè)人員開展設(shè)備維護(hù)工作。5.設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)要盡量簡單，加工制造成本費(fèi)用要盡量低，作業(yè)人員操作設(shè)備要盡量簡單。6.設(shè)計(jì)所得機(jī)械設(shè)備要方便搬運(yùn)，搬運(yùn)過程要盡量輕松。2.3空氣錘傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)方案2.3.1機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)思路在本文設(shè)計(jì)的機(jī)械設(shè)備中，包括主體框架、工作臺(tái)部分，動(dòng)力傳輸部分，曲柄連桿裝置、滑塊導(dǎo)套裝置以及機(jī)架部分等基本構(gòu)成。設(shè)計(jì)設(shè)備工作臺(tái)部分的時(shí)候需要重點(diǎn)考慮動(dòng)力傳輸部分、曲柄連桿裝置部分和滑塊導(dǎo)套裝置部分三個(gè)主要方面的內(nèi)容。我們設(shè)計(jì)思路：首先設(shè)計(jì)的設(shè)備工作臺(tái)要利于安裝設(shè)備的各個(gè)機(jī)構(gòu)和零部件，其次設(shè)備工作臺(tái)的強(qiáng)度需要滿足實(shí)際工況，在正常運(yùn)行過程中要足夠可靠。主要的技術(shù)路線如下：計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)開始查閱資料、撰寫開題報(bào)告確定整體方案計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)開始查閱資料、撰寫開題報(bào)告確定整體方案設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)編寫設(shè)計(jì)說明書繪制裝配圖設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)編寫設(shè)計(jì)說明書繪制裝配圖圖2.1設(shè)計(jì)思路步驟示意圖2.3.2機(jī)械設(shè)備的總體布局和工作原理如圖2.1所示的是空氣錘傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)示意圖，包括動(dòng)力系統(tǒng)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，功能系統(tǒng)以及機(jī)架裝置等四個(gè)主要組成部分。其中，重點(diǎn)要設(shè)計(jì)空氣錘的動(dòng)力、傳動(dòng)和功能三個(gè)部分。圖2.2空氣錘傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖工作原理：由動(dòng)力部分輸出至傳動(dòng)部分中的減速裝置，再由減速器輸出帶動(dòng)曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)，連桿驅(qū)動(dòng)壓縮活塞做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)壓縮活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其下的空氣被壓縮，通過向下轉(zhuǎn)動(dòng)閥門，提升下降部分后進(jìn)入工作活塞，同時(shí)工作活塞上的空氣進(jìn)入壓縮氣缸當(dāng)壓縮活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，其上部的壓縮空氣通過上閥進(jìn)入工作缸的上部，工作缸下部的空氣通過直旋閥進(jìn)入壓縮活塞的下部，下落部分在自身重量和作用力的作用下被錘打在放置在枕面上的金屬塊上。本設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，故各個(gè)部件的加工制造方式要盡量簡單，容易實(shí)現(xiàn)加工操作，部件的加工制造周期要盡量短，確保生產(chǎn)加工過程要盡量穩(wěn)定，故本文設(shè)計(jì)較為適宜。動(dòng)力部分的設(shè)計(jì)：電動(dòng)機(jī)、皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及聯(lián)軸器裝置等共同構(gòu)成機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力系統(tǒng)。本章主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)設(shè)備的動(dòng)力源以及皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。結(jié)合設(shè)備的工況情況及設(shè)計(jì)制造成本費(fèi)用，綜合考慮各項(xiàng)相關(guān)因素，選取三相異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力部分，電壓為380V。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為帶傳動(dòng)的方式，其組成主要由主動(dòng)皮帶輪、從動(dòng)皮帶輪和皮帶。本文中機(jī)械設(shè)備動(dòng)力部分的基本工作原理是:驅(qū)動(dòng)力由三相異步電動(dòng)機(jī)裝置提供，電動(dòng)機(jī)輸出帶動(dòng)主動(dòng)帶輪，V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)帶輪，從而傳遞電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力。傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì):該部分主要由齒輪機(jī)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、滑塊導(dǎo)套機(jī)構(gòu)等組成。大齒輪、曲柄連桿是在一根軸上的，曲柄連桿和大齒輪軸的中心擺動(dòng)，曲柄的一端與滑塊連接，使得齒輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)樵诨變?nèi)的上下運(yùn)動(dòng)，如圖2.3所示，最終為空氣錘提供上下動(dòng)力。圖2.3連桿活塞和齒輪組示意圖設(shè)備中心軸部分：軸既需要根據(jù)使用需求對回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作業(yè)進(jìn)行支撐，同時(shí)還可以根據(jù)需求傳遞力，在設(shè)計(jì)制造過程中，必須基于需求設(shè)計(jì)軸部件的結(jié)構(gòu)及其尺寸參數(shù)。軸部件的實(shí)際應(yīng)用場景中，需要根據(jù)需要設(shè)計(jì)安裝多個(gè)功能部件，為了確保實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能，各個(gè)部件的設(shè)計(jì)必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到精度標(biāo)準(zhǔn)，滿足條件的時(shí)候，軸的結(jié)構(gòu)越簡單越好，如此能夠使得它的加工制造過程變得更加簡單，會(huì)顯著降低軸的加工費(fèi)用，從而會(huì)降低設(shè)備的總體研制費(fèi)用。圖2.4軸空氣錘傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機(jī)架裝置:圖2.5上下箱體示意基于設(shè)備的實(shí)際使用場景，設(shè)備所用機(jī)架裝置的剛度和強(qiáng)度均需要達(dá)到足夠高的標(biāo)準(zhǔn)，這也是該設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作的充分條件。除此之外，機(jī)械設(shè)備在正常作業(yè)過程中均會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)情況，設(shè)備機(jī)架裝置必須具有相對較好的抗震性。空氣錘傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)簡單，考慮到設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的原則，采用成本加工相對較低的鑄鋼HT250來生產(chǎn)機(jī)架裝置。第3章傳動(dòng)裝置部件選型及其參數(shù)計(jì)算3.1電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)概況及其工作原理簡介由定子和轉(zhuǎn)子(即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分)兩個(gè)部件組成，也是三相異步電動(dòng)機(jī)最常見的核心部件。除開這兩個(gè)重要組成部件之外，另行有配合工作的相應(yīng)部件，例如電動(dòng)機(jī)端蓋、電動(dòng)機(jī)風(fēng)扇等相應(yīng)的組成部分覆蓋在電動(dòng)機(jī)上面，具體如下圖3.1中介紹。圖3.1常用三相電動(dòng)機(jī)對應(yīng)結(jié)構(gòu)展示圖還有一種結(jié)構(gòu)較為簡單，生產(chǎn)中也得到廣泛使用的電動(dòng)機(jī)，此類的電動(dòng)機(jī)構(gòu)造相對簡單輕便，相應(yīng)的價(jià)格也會(huì)低很多，此電動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定可靠，操作使用起來較為方便，深受歡迎。一般工作情況下，由三相異步電動(dòng)機(jī)連接工廠所用的三相電源，連接后，對稱的三相交流電會(huì)通過電機(jī)的定子繞組(對應(yīng)電流對應(yīng)的相序?yàn)閁、V、W)，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生如圖3-2所示的旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場。在整個(gè)過程中，電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)電流通過，因?yàn)殡娏髋c電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩。工作中，該電動(dòng)機(jī)的電磁力矩F較大時(shí)，當(dāng)其大于該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子所受相應(yīng)的阻力矩，該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子便會(huì)沿著該電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。故此該電動(dòng)機(jī)就可以將其定子輸入的相應(yīng)電能進(jìn)行轉(zhuǎn)變，然后以機(jī)械能的形式從該電動(dòng)機(jī)的軸上進(jìn)行輸出。3.2電動(dòng)機(jī)選型及其功率計(jì)算設(shè)定電動(dòng)機(jī)的載荷，電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行對應(yīng)速度，滿載載荷時(shí)，工作平穩(wěn)，選擇家用的直流作為電源供電。這里選用最常用的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。滿載正常工作所需的功率稱之為有效功率，有效功率計(jì)算如下：(3-1)為了獲得設(shè)計(jì)的電機(jī)在正常運(yùn)行中所需的功率，應(yīng)該測量從電機(jī)到工作機(jī)的相應(yīng)效率。設(shè)其總效率為。同時(shí)設(shè)為該電動(dòng)機(jī)效率、電機(jī)的齒輪傳動(dòng)效率、錐齒輪傳動(dòng)效率、皮帶傳動(dòng)效率和連桿傳動(dòng)效率。根據(jù)查閱設(shè)計(jì)手冊效率表可得，確定分別為，通過計(jì)算得到，總效率：(3-2)本設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)所需功率：表3-1電動(dòng)機(jī)參數(shù)表功率（kw）轉(zhuǎn)（）（）/kg根據(jù)設(shè)計(jì)，以及該電動(dòng)機(jī)參數(shù)表，電動(dòng)機(jī)對應(yīng)額定功率。3.3電動(dòng)機(jī)額定功率及其轉(zhuǎn)速確定實(shí)際生產(chǎn)中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速常選，電動(dòng)機(jī)功率從3.2中得，為。綜合考慮電動(dòng)機(jī)的價(jià)格，及其總傳動(dòng)等各方面原因，更好的分配電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比，電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)樣式緊湊，本設(shè)計(jì)采用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為上表中的方案3，。本設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的軸相應(yīng)的軸外伸軸頸長度為50mm，對應(yīng)的軸外伸長長度為150mm。（2）對選用電動(dòng)機(jī)進(jìn)行參數(shù)計(jì)算為保證電動(dòng)機(jī)的正常使用，功率的選擇極為重要，這才能最大限度地影響電機(jī)的正常運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性。電機(jī)功率如果選擇不恰當(dāng)，過小的情況下，無法保證工作機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重情況下還會(huì)出現(xiàn)過載造成電機(jī)的損壞。功率過大，又會(huì)導(dǎo)致電機(jī)容量難以充分利用，造成相應(yīng)的浪費(fèi)，大功率電機(jī)本身的購買成本也比較高，所以選型需謹(jǐn)慎。本設(shè)計(jì)選用交流可調(diào)速型式電動(dòng)機(jī)，從而可以實(shí)現(xiàn)無級變速轉(zhuǎn)動(dòng)的功能，對該電動(dòng)機(jī)進(jìn)行選型設(shè)計(jì)：設(shè)定：d=50mm=0.05m,n=1000r/min該電動(dòng)機(jī)能夠承受扭矩的最大值：(3-3)計(jì)算得到該電動(dòng)機(jī)的額定功率是：P=(3-4)3.4V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)、皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及聯(lián)軸器裝置等共同構(gòu)成機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力系統(tǒng)。本章主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)設(shè)備的動(dòng)力源以及皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。本文機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力部分的基本工作原理是：由三相異步電動(dòng)機(jī)裝置提供驅(qū)動(dòng)力，電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主動(dòng)帶輪，V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)帶輪，從而傳遞電機(jī)的動(dòng)力。帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖3.2：圖3.2帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖1-小帶輪2-皮帶3-大帶輪3.2.1V帶參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算基于本文設(shè)計(jì)情況，選用Y132S-6型異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)設(shè)備的動(dòng)力源，該款電機(jī)的額定功率是,該款電機(jī)裝置對應(yīng)的調(diào)速區(qū)間大小是,該款電機(jī)裝置對應(yīng)的傳動(dòng)比大小是。1.功率大小設(shè)計(jì)計(jì)算基于本文設(shè)計(jì)情況，選定，通過下式設(shè)計(jì)計(jì)算電機(jī)裝置的實(shí)際功率參數(shù)，具體如下：Pd=KA2．V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選型設(shè)計(jì)基于本文設(shè)計(jì)情況，選定D型普通V帶作為本文傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)帶。3.V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶輪基準(zhǔn)直徑參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算基于本文設(shè)計(jì)情況，設(shè)定V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中小帶輪基準(zhǔn)直徑尺寸參數(shù)為：dd1=330mm，計(jì)故能夠基于小帶輪的基本參數(shù)得到V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中大帶輪基準(zhǔn)直徑參數(shù)為4.V待傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶速大小設(shè)計(jì)驗(yàn)算v=πd1n1考慮到帶速的問題，如果過高，就會(huì)出現(xiàn)打滑、跳動(dòng)的現(xiàn)象，因此設(shè)計(jì)時(shí)其許用帶速應(yīng)在5~25m/s的區(qū)間內(nèi)，該結(jié)果未超出，故設(shè)計(jì)合理，設(shè)計(jì)帶滿足本文設(shè)計(jì)的實(shí)際工況。5.V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)V帶基準(zhǔn)長度尺寸參數(shù)及其中心設(shè)計(jì)計(jì)算參照0.7(d1+(3-7)故本文設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)V帶基準(zhǔn)長度尺寸參數(shù)是由故本文設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)V帶中心距尺寸參數(shù)的合理變化范圍區(qū)間是；6.v帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)V帶包角參數(shù)設(shè)計(jì)驗(yàn)算(3-8)基于上述驗(yàn)算結(jié)構(gòu)可知，本文設(shè)計(jì)合理。7.V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中V帶根數(shù)Z設(shè)計(jì)計(jì)算已知：、，則有：(3-9)計(jì)算可得：故本文設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)需要設(shè)計(jì)安裝3根V帶，即為。8.V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)V帶初拉力參數(shù)設(shè)計(jì)近似單位長度A型V帶的質(zhì)量參數(shù)是，則有，已知需要滿足9.V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)V帶帶軸受力情況分析通過下式計(jì)算可得V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)V帶帶軸的最小壓軸力大?。?3-10)3.2.2V帶輪部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶輪部件加工制造需要遵從的各項(xiàng)基本原則（1）部件應(yīng)按照簡易設(shè)計(jì)、制造輕便的原則；（2）部件的總體結(jié)構(gòu)要合理；（3）部件的結(jié)構(gòu)要均勻，確保其在運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)過程中保持均衡狀態(tài)；（4）部件工作面的摩擦力要適宜，不能出現(xiàn)打滑情況，但也不能過度摩擦；2、V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶輪部件加工制造材料選定綜合考慮本文設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶輪部件的各種相關(guān)因素，選擇鑄鐵材料加工制造帶輪部件較為合理。且需要滿足關(guān)系：、。由于本文設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶輪部件的結(jié)構(gòu)尺寸相對較小，故將其加工成實(shí)心結(jié)構(gòu)。V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)小帶輪基準(zhǔn)直徑大小設(shè)定。本文設(shè)計(jì)的動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī)，它的伸出軸尺寸參數(shù)分別是：；。所以與之相配軸孔結(jié)構(gòu)的直徑尺寸參數(shù)為，轂長尺寸不能超過80mm。V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)小帶輪部件各項(xiàng)結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)計(jì)算如下所示：V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)小帶輪部件節(jié)寬尺寸參數(shù)設(shè)定：；V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)小帶輪部件第一槽對稱面到端面距離尺寸參數(shù)設(shè)定：；V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)小帶輪部件輪緣厚尺寸參數(shù)設(shè)定：；V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶輪部件寬度尺寸參數(shù)設(shè)定：；(3-11)V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)小帶輪部件外徑尺寸參數(shù)設(shè)定：。如下圖所示的是V帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)小帶輪部件示意圖：圖3.3帶輪圖第4章主要零部件的設(shè)計(jì)4.1齒輪減速傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)本段主要是針對齒輪減速部分的設(shè)計(jì)，當(dāng)大齒輪同軸連接曲柄連桿上的連桿1，曲柄連桿，大齒輪軸中心進(jìn)行擺動(dòng)，曲柄一端和滑塊連接，所以將齒輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)變成在滑套里的上下運(yùn)動(dòng)，最終為空氣錘提供上下的動(dòng)力。圖4.1齒輪傳動(dòng)示意圖4.1.1齒輪加工制造材料選用1、齒輪部件的工作形態(tài)會(huì)對其實(shí)際的傳動(dòng)性能產(chǎn)生較為直接的影響齒輪部件的工作形態(tài)在一定程度上會(huì)對其實(shí)際的傳動(dòng)性能產(chǎn)生較為直接的影響，故需基于齒輪部件具體的工作形態(tài)選擇加工材料。齒輪的多數(shù)工況都是用于傳輸系統(tǒng)之中，作為一個(gè)動(dòng)力元件，所以齒輪所受載荷作用以及所受沖擊作用一般都會(huì)比較大。所以選用選用具有較好耐磨性能的材料作為齒輪的加工材料，確保所得齒輪的齒面位置具有相對較高的強(qiáng)度，能夠相對較好的承受正常工作運(yùn)行過程中的沖擊載荷作用，而齒輪的齒芯位置基于它的實(shí)際工作狀態(tài)需要設(shè)計(jì)的比較有韌性。2、選材合理考慮各項(xiàng)相關(guān)設(shè)計(jì)情況，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)小齒輪的加工制造材料選擇20CrMnTi鋼，加工制造完成該部件后，對其調(diào)質(zhì)處理，確保小齒輪部件的硬度超過280HBS；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大齒輪的加工制造材料選擇40Cr，加工制造完成該部件后，對其調(diào)質(zhì)處理，確保小齒輪部件的硬度超過240HBS。3、齒輪加工工藝會(huì)對其正常使用過程中的工作性能產(chǎn)生較為直接的影響齒輪滲碳層深度一般滿足如下關(guān)系：當(dāng)m法≤3.5，齒輪滲碳層深度尺寸參數(shù)的合理取值范圍區(qū)間是當(dāng)m法≥3.5，齒輪滲碳層深度尺寸參數(shù)的合理取值范圍區(qū)間是當(dāng)m法≥5時(shí)，齒輪滲碳層深度尺寸參數(shù)的合理取值范圍區(qū)間是齒輪在滲碳后，表面硬度情況會(huì)得到有效改善，能夠達(dá)到HRC58~63，齒輪表面位置的硬度會(huì)明顯高于齒芯；4.1.2齒輪尺寸參數(shù)計(jì)算本文設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪組件參數(shù)匯總?cè)绫?-1：

表4-1本文設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪組件參數(shù)匯總表197210本文設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行作業(yè)原理如圖4-2：圖4-2本文設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行作業(yè)原理圖已知：；通過下式計(jì)算本文設(shè)計(jì)齒輪分度圓直徑尺寸參數(shù)大小，具體如下：；(4-1)；(4-2)通過下式計(jì)算本文設(shè)計(jì)齒輪組標(biāo)準(zhǔn)中心距尺寸參數(shù)大小，具體如下:(4-3)國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)分度圓下的壓力角，取標(biāo)準(zhǔn)值：°；通過下式計(jì)算本文設(shè)計(jì)齒輪組齒輪基本圓直徑尺寸參數(shù)大小，具體如下：(4-4)(4-5)齒輪的齒頂高度：ha==1x10=10mm(4-6)齒輪的齒根高度：(4-7)通過下式計(jì)算本文設(shè)計(jì)齒輪組齒輪齒頂圓直徑尺寸參數(shù)大小，具體如下：(4-8)(4-9)通過下式計(jì)算本文設(shè)計(jì)齒輪組齒輪齒根圓直徑尺寸參數(shù)大小，具體如下：(4-10)(4-11)通過下式計(jì)算本文設(shè)計(jì)齒輪組齒輪分度圓齒距尺寸參數(shù)大小，具體如下：P=πm=3.14x10=31.4mm(4-12)通過下式計(jì)算本文設(shè)計(jì)齒輪組齒輪分度圓齒厚尺寸參數(shù)大小，具體如下：S=1/2πm=0.5x3.14x10=15.7mm(4-13)通過下式計(jì)算本文設(shè)計(jì)齒輪組齒輪分度圓齒厚尺寸參數(shù)大小，具體如下：(4-14)4.1.3齒輪輪齒強(qiáng)度情況設(shè)計(jì)校核1.齒輪輪齒彎曲強(qiáng)度情況設(shè)計(jì)校核直齒輪：彎曲應(yīng)力σw設(shè)：齒輪齒形系數(shù)圖如圖4-3圖4-3齒形系數(shù)圖σw=—；—；—Kσ=1.65—，Kf=1.1,Kf—；—；—；—；；已知直齒輪輪齒許用彎曲應(yīng)力范圍區(qū)間是400~850MP各齒輪彎曲應(yīng)力參數(shù)是σw1，σw2yTTTσw1=2=701.31Mσw2=2T=537.233Mσw3=2T=495.786M已知：σw—；—；—；—；—，Kσ=1.50—Zn=Z—；—Kε=2.0。齒輪許用應(yīng)力范圍是：180~350MPa齒輪1和2的彎曲應(yīng)力σw1已知ZT則有：σw1=2Tσw2=2T基于上述相關(guān)參數(shù)計(jì)算所得結(jié)果可知，本文齒輪機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)均合理。4.2齒輪軸設(shè)計(jì)已知齒輪部分基圓直徑尺寸大小是db=120，尺寸數(shù)值較小，故加工成齒輪軸結(jié)構(gòu)更好滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要。齒輪軸的制造材料定為20MnCr5，為提高強(qiáng)度還需要進(jìn)行滲碳淬火處理。齒輪軸的結(jié)構(gòu)如下圖：圖4-4齒輪軸已知20MnCr5的硬度大小是60HRC，該種材料的抗拉強(qiáng)度極限大小是[σB]=1100MPa，該種材料的屈服極限大小是[σs]=850MPa,該種材料的彎曲疲勞極限大小是[σ-1]=525MPa,20MnCr5的剪切疲勞強(qiáng)度極限大小是[τ-1]=300MPa。齒輪軸部件的轉(zhuǎn)速大小是n=10r/min則有：d≥==111.36基于能量守恒定律，則有Mr=328.8N·m。通過下式計(jì)算可得作用在齒輪部件上的軸向力大小，具體如下：F==sin20°=12.23N(4-20)通過下式計(jì)算可得作用在齒條部件上的切向力大小，具體如下：F==cos20°=33.77N(4-21)校核計(jì)算各部件的彎曲疲勞強(qiáng)度情況(4-22)(4-23)基于上述計(jì)算所得參數(shù)結(jié)果可知，強(qiáng)度校驗(yàn)合格；校核計(jì)算各部件的抗拉強(qiáng)度情況當(dāng)部件處于滿載狀態(tài)的時(shí)候，它的阻力矩大小是Mr=328.8N已知本文設(shè)計(jì)齒輪軸部件的最小直徑尺寸大小是d=118mm,則有：(4-24)故齒輪軸部件的直徑尺寸應(yīng)該設(shè)定為D=120mm4.3滑塊導(dǎo)套的設(shè)計(jì)與選用大齒輪與曲柄連桿上的連桿1同軸連接，曲柄連桿和大齒輪軸的中心擺動(dòng)，曲柄的一端與滑塊連接，使齒輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)樵诨變?nèi)的上下運(yùn)動(dòng)，最終為空氣錘提供上下動(dòng)力。本節(jié)主要設(shè)計(jì)滑塊導(dǎo)套機(jī)構(gòu)。圖4.4連桿曲柄滑塊圖這部分的材料選用20鋼，還需要進(jìn)行表面滲碳處理以此來增強(qiáng)硬度耐磨性能。滲碳層厚度為0.8-1.2毫米，滲碳后淬火硬度為58-62HRC。準(zhǔn)確的導(dǎo)向是保證電梯正常生產(chǎn)的前提。為了提高連續(xù)模的工作精度和穩(wěn)定性，常將其設(shè)計(jì)為主要導(dǎo)向。一滑動(dòng)導(dǎo)向和滾動(dòng)導(dǎo)向的區(qū)別：滑動(dòng)導(dǎo)向滾動(dòng)導(dǎo)向組成滑塊、導(dǎo)套滑塊、導(dǎo)套、襯套、滾珠等配合關(guān)系間隙配合過盈配合精度低高可工作速度低高壽命短長承受側(cè)向力強(qiáng)弱H7/h6作為滑塊與導(dǎo)套之間的間隙配合。精度很高時(shí)需要H6/h5間隙。滑塊與下模座孔，導(dǎo)套與上模座孔采用H7/r6或H7/s6的過盈配合。因?yàn)闆]有臺(tái)階，所以整個(gè)滑塊的長度和基本尺寸是一致的。其中為保證滑塊孔緊密的與之配合，靠近介子頭的一端必須固定在上面，其他零件要在直導(dǎo)套或?qū)字谢瑒?dòng)，必須與導(dǎo)套孔形成間隙配合，一般間隙為0.02-0.04毫米。第5章連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)考慮以下三個(gè)基本原則：1)工藝要求方面按照工藝標(biāo)準(zhǔn)，也便于操作；2)強(qiáng)度與剛度設(shè)計(jì)合理，能可靠使用；3)盡量符合很好的經(jīng)濟(jì)性，且產(chǎn)品質(zhì)量小，生產(chǎn)維護(hù)保養(yǎng)維修方便。其中，工藝要求是最重要的影響因素。由于連桿機(jī)構(gòu)上有各種各樣的過程，連桿機(jī)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)類型必須是多種多樣的。5.2連桿機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算本機(jī)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)尺寸為d=50cm(連桿機(jī)構(gòu)光滑部分直徑)離隙槽處過渡圓角的半徑r為4厘米。45#鋼經(jīng)過正火處理后，作為連桿機(jī)構(gòu)的材料。從連桿下端的螺紋到光滑部分的過渡區(qū)中的局部凹槽尺寸的最小直徑為25厘米。1、空氣錘連桿機(jī)構(gòu)處載荷的計(jì)算當(dāng)空氣錘上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)視為插入端的懸臂連桿機(jī)構(gòu)。檢查《機(jī)械手冊》第二卷，取m=0.25e作為負(fù)載點(diǎn)相對于空氣錘中心線的偏心率，其中e=2。（5-1）4F==×=1.31×（5-2）0.1=0.1×=8.49×（5-3）（5-4）=＜=2000×2、空氣錘連桿機(jī)構(gòu)疲勞強(qiáng)度核算由于連桿機(jī)構(gòu)已設(shè)計(jì)退刀槽處過渡圓角半徑r為30mm（5-5）（5-6）應(yīng)力集中系數(shù)按照常理來說是1.46，但對于45#鋼，正火狀態(tài)，q值可取為0.70，則有效應(yīng)力集中系數(shù)為：=1+q(－1)=1+0.7(2.46－1)=2.32（5-7）則=2.321487=1982×而〔〕為2000×，因此，連桿機(jī)構(gòu)的框架結(jié)構(gòu)是安全的?？偨Y(jié)本次設(shè)計(jì)基于設(shè)計(jì)目標(biāo)完成了各項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，復(fù)習(xí)鞏固了機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)的諸多知識(shí)和技術(shù)，能夠系統(tǒng)的了解掌握機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)。基于本文設(shè)計(jì)的各項(xiàng)目標(biāo)需求，對設(shè)備的各項(xiàng)功能做了具體的研究和分析，設(shè)計(jì)了機(jī)械設(shè)備的各個(gè)功能部件，基于設(shè)計(jì)參數(shù)確定了設(shè)備相關(guān)機(jī)構(gòu)和零部件的各項(xiàng)尺寸參數(shù)。通過此次設(shè)備設(shè)計(jì)經(jīng)歷的學(xué)習(xí)鍛煉，對機(jī)械設(shè)計(jì)方面理論知識(shí)的掌握程度不斷提升，能夠更好的研究分析各種機(jī)械機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)作業(yè)情況，能夠更快更好的