包装纸箱压力变形试验机结构设计(编辑修改稿)

包装纸箱压力变形试验机结构设计(编辑修改稿)内容摘要：

ZuuφKTd () （ 1）确定公式内各数值 1）初选载荷系数 Kt=。 济南大学毕业设计 11 2）计算小齿轮传递的扭矩。 )( 31 151 mmNn PT  () 3）由表 [4]查得尺宽系数 Φd=1。 4）由表 [4]查得材料的弹性影响系数 ZE=(MPA1/2)。 5）由图 [4]按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 σHlim1=600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限 σHlim2=550MPa。 6）计算应力循环次数： 911 0 08211 5 0 06060  hjLnN () 992 102 9 N () 7）由图 [4]取接触疲劳寿命系数 KHN1=； KHN2=。 8）计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为 1%， ，安全系数 S=1，由下面公式计算得：   )(5281 i m11 M P aSσKσ HNH  ()   )( i m22 M P aSσKσ HNH  () （ 2） 计算 1）计算小齿轮分度圆直径 d1t，将 [σH]中较小的值代入公式 ()中 得：  3211 HEdtt σZuuφ TKd )(4 9 5 8 3 0 4 32 mm 济南大学毕业设计 12 2）计算圆周速度 v。 )( 0 0 060 1 5 0 0 0 060 11 mmπndπv t   () 3）计算齿宽 b。 )( mmdφb td  () 4）计算齿宽与齿高之比 b/h。 模数 )( mmzdm tt  () 齿高 )( mmmh t  () hb () 5）计算载荷系数。 根据 v=(mm)， 7 级精度，由图 查得动载系数 KV=1； 直齿轮， KHα=KFα=1； 由表 [4]查得使用系数 KA=1； 由表 [4]使用插值法可以查得 7 级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，KHβ=。 由 b/h=,KHβ=,查图 得 KFβ=；故载荷系数：  αHβHVA KKKKK () 6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由下列公式计算的： )( 3311 mmKKdd tt  () 济南大学毕业设计 13 7）计算模数 m。 )( mmzdm  由下式得弯曲强度的设计公式为  3 2112  F SaFad σYYzφKTm () （ 1）确定公式内的各计算数值 1） 由图 [4]查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 σFE1=500MPa， σFE2=380MPa； 2）由图 [4]去弯曲疲劳寿命系数 KFN1=； KFN2=； 3）计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数 S=，有下列公式计算得：   )( M P aSσKσ FEFNF    )( 3 3 8 2 M P aS σKσ FEFNF  () 4）计算载荷系数 K。  βFαFVA KKKKK () 5） 查取应力校正系数。 由表 [4]查得 YSa1=； YSa2=。 6） 查取齿形系数 由表 [4]查得 YFa1=； YFa2=。 济南大学毕业设计 14 7） 计算大小齿轮的  FSaFaσYY 并加以比较。   31 11 F SaFaσ YY ()   32 22 F SaFaσ YY () 大齿轮的数值较大。 （ 2）设计计算，代入公式 () )(241 23 mmm   对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 要 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，故可取弯曲疲劳强度算得的模数 并就近圆整为标准值 m=2(mm),按接触强度算得的分度圆直径 d1，算出小齿轮齿数 [4]，代入公式 ()： 2411  mdz 大齿轮数 1205242 z 这样设计出齿轮即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到了结构紧凑，避免浪费。 （ 1） 计算分度圆直径，代入公式 () )(4822411 mmmzd  济南大学毕业设计 15 )(2 4 021 2 022 mmmzd  （ 2） 计算齿宽 )(484811 mmdφb d  () 取 B2=48(mm)； B1=53(mm) 因为小齿轮的的齿根圆到键槽底部的距离 e2mt（ mt 为端面模数），所以可以把小齿轮做成齿轮轴。 因为大齿轮的齿顶圆直径 da160(mm)，所以可以把大圆柱齿轮做成腹板式结构 [4]。 根据本文的设计，可以得到大直齿圆柱齿轮的简图，其简图如图 所示： 图 直齿圆柱齿轮结构简图 直齿锥齿轮的设 计 、材料及齿数 （ 1）包装纸箱压力变形试验机为一般工作机器，速度不高，故可以选用 7 级精度。 （ 2） 材料选择。 选择小齿轮的材料为 45（调质），硬度为 280HBS，大齿轮材料为 45（调质），硬度为 240HBS，二者材料硬度相差为 40HBS。 济南大学毕业设计 16 （ 3）选小齿轮的齿数 z1=20，大齿轮齿数 804202 z。 （传动比 i=4） 由下面设计公式进行试算    3 2121 uφφKTσZdRRHE  () 根据计算直齿圆柱齿轮的计算过程，在参考文献 [4]中选取相应的公式内的各计算数值的取值，通过选取的数值计 算出小锥齿轮的分度圆直径 d1t，进而求出小锥齿轮校正后分度圆的直径 d1。 有下面的设计公式进行试算    3 2212 1 4 F SaFaRR σ YYuzφφ KTm  () 同样根据计算直齿圆柱齿轮的计算过程，在参考文献 [1]中选取相应的公式内的各计算数值的取值，通过选取的数值计算出锥齿轮的模数，然后再按标准圆整为标准模数。 通过一系列的计算最后得到了锥齿轮的模数 m=3(mm)，小锥齿轮的齿数 z1=20，大锥齿轮的齿数 z2=80。 通过两种疲劳强度公式进行设计， 这 样设计出齿轮即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到了结构紧凑，避免浪费 [4]。 （ 1） 计算分度圆直径 根据公式 ()计算出锥齿轮的分度圆直径 d1=60(mm)， d2=240(mm)。 通过设计可以得出大锥齿轮的结构简图，其简图如图 所示： 济南大学毕业设计 17 图 锥齿轮结构简图 链及链轮的设计 根据总体方案的设计可以知道在此压力变形试验机的传动系统中用到了链传动，因此相应的也会链轮的存在，于是应该在设计链的同时要把相应的链轮一起设计出来。 因为在设计过程考虑到 链的承载能力，所以设计时选用的是双排链，进而链轮相应的选用的是双排链轮。 取小链轮的齿数 z1=21，大链轮的齿数为 212112 z ，（传动比 1i ）。 因为包装纸箱压力变形试验机为一般工作机器，在工作中没有剧烈振动及冲击，所以链轮的材料可以选择 45，同样链也可以选用 45。 由表 [4]查得 KA=， 由图 913 查得主动链轮 KZ=，双排链，则系数 KP=每条 链所需要传递的功率为 P=(w)，则计算功率为： )( wK PKKP P ZAca  () 根据 Pca=(KW)，查图 [4]可以选出链的型号为 12A2。 查表 [4]，可得链的节距为 p=。 济南大学毕业设计 18 初选中心距 a0=(3050)p=~(mm)。 取 a0=1500(mm)， 则相应的炼厂节数可用下面公式计算： 1 922202122100   apπ zzzzpaL p () 取链长节数 Lp=120 节。 则相应的链轮的分度圆直径用下面公式计算 ： zpd180sin () 将 p=， z=21 代入公式 ()可以计算出链轮的分度圆直径 d=254(mm)。 链轮齿宽用下面的公式计算，对于双排链 11 bbf  () 通过查表 可得 b1=，则链轮的齿宽 bf1=(mm)[4]。 通过设计可以得到链传动的简图，其简图如图 所示： 图 链传动结构简图 减速器的选择 机器一般是由 原动机、传动装置和工作装置三部分组成。 传动装置能够用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式用以满足工作装置的需要，它是一部机器的重济南大学毕业设计 19 要组成部分。 传动装置是否合理可以直接影响机器的工作性能、机器的重量和成本。 合理的传动方案除了能够满足工作装置的功能外，还要求装置结构简单、制造简便、成本低廉、传动效率较高、使用维护方便等 [4][9]。 该包装纸箱压力变形试验机以交流 伺服电机为动力，最大下压速度 10(mm/min)，所以满足最大下压速度时，链轮的转速 n=(r/min)。 压杆的上行速度暂定为最大下压速度的 5 倍，即 50(mm/min)，则压板上行时链轮的的转速为 (r/min)。 暂定为最大速度下压时，交流伺服点电动机的转速设为 30(r/min),上行的时侯电动机的转速设为 150(r/min)。 由以上的数据可以确定总传动比为 i=30/=1000。 因为设计时初步设定执行机构的总传动比为 20，所以减速器的传动比大约可以选定为 50，通过查机械设计手册 结合所属按电动机可以找到传动比为 50 的二级圆柱齿轮减速器，可以查到减速器与齿轮轴相连的伸出轴的轴径为 28mm。 轴的设计 根据总体方案的设计可以知道在此压力变形试验机的传动系统中用到了三根轴，根据方案中执行机构简图，可以看出在此次压力变形试验机的设计中用到了一根齿轮轴和两根阶梯轴。 齿轮轴的 结构 设计 （ 1） 初步拟定轴上零件的装配方案： 通过前面总体方案的设计进行分析，初步选用图 所示的装配方案： 图 齿轮轴 的结构与 装配 （ 2） 根据轴向定。