机械设计基础与项目实践 课件全套 周琦 模块1-12 机械设计基础概述-减速器箱体及其附件的结构设计

第一模块

机械设计概述确定机器的结构组成及工艺动作拟定机构的运动方案机构运动方案的可行性分析工作任务学习目标掌握常用机构及方案设计方法掌握机构运动简图的绘制掌握机构自由度的计算1.1任务1——确定机器的结构组成及工艺动作1.1.1机器的结构组成1.1.2机械设计的要求与步骤1.1.3拟定机械工艺动作1.1.4确定冲床的结构组成及工艺动作1.1.1机器的结构组成机器：执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息1.从制造的角度分析机器都是由若干个零件装配而成。零件是机器中不可拆卸的制造单元。按是否具有通用性专用零件通用零件标准件非标准件按功能传动件联接件支承件2.从运动的角度分析机器是由若干个运动单元体所组成，这种运动单元体称为构件。构件和零件的关系：

构件可以是一个零件，

也可以是若干个零件的刚性组合体。例：连杆运动副：两构件之间直接接触并能作相对运动的可动联接。机构：用运动副将若干个构件联接起来以传递运动和动力的系统。3.从功能的角度分析（1）原动部分

其功能是将其他形式的能量变换为机械能（如内燃机和电动机）（2）传动部分

其功能是把原动机的运动形式、运动和动力参数转变为工作部分所需的运动形式、运动和动力参数。（3）执行部分（或工作部分）

其功能是完成机器的预定功能。（4）控制部分

使以上三个部分协调工作，并准确、可靠地完成整体功能。一台完整的机器包括四个基本部分：原动部分传动部分执行部分控制部分1.1.2机械设计的要求与步骤机械设计应满足的基本要求（1）功能性要求

能实现预定的功能，在规定的工作期限内有效可靠地运行。（2）经济性要求

在设计、制造、使用和维护费用少、效率高。（3）使用性能要求

机械操作方便、省力、安全、可靠。（4）其他要求

应便于安装、运输、拆卸，要考虑环境保护。2.机械设计的一般步骤（1）确定设计任务

根据机械功能和性能要求，研究实现的可能性、确定设计目标、编制设计任务书。（2）方案设计

包括构思机械结构组成、工作原理及工艺动作、绘制机械工作循环图、拟定执行机构的运动方案、拟定传动系统的传动方案、绘制机构运动简图；（3）结构设计

根据机构运动简图，通过计算，结构设计，得到相关装配图和零件图；（4）改进设计

对设计的结果进行试制和鉴定，并进行必要的修改和完善，以更好地实现预期目标。1.1.3拟定机械工艺动作4.绘制机械运动循环图机械的运动循环图是将各执行构件的工作循环按同一时间（或转角）在同一幅图上绘出，并且以某一个主要执行机构的工作起始点为基准，表示其他执行机构相对于此主要执行机构动作的先后次序。机械运动循环图通常有三种表示形式，即直线式、圆周式和直角坐标式。1.构思工作原理针对设计任务书中规定的机械功能，构思实现该功能所采用的科学原理和技术手段，即机械的工作原理。2.确定工艺动作机械的功能便通过执行构件的工艺动作来实现。尽可能采用简单的、便于机械化的工艺动作。3.分解工艺动作将复杂的工艺动作分解成多个最容易实现的简单运动形式，如转动和直线移动，然后再进行合成，并确定出执行构件的数目和各执行构件的运动形式以及运动要求等。1.1.4确定冲床的结构组成及工艺动作设计步骤如下：设计项目计算及说明1、确定冲床的结构组成冲床有三部分组成：原动部分——传动系统——执行机构。其中：执行机构由冲压机构和送料机构组成，其动力来自传动系统输出的曲柄轴。

根据冲床的工作原理图（图1-2）及任务书的设计要求，可知：上模工作段对应曲柄转角=80o，上模工作段长度=80mm；上模行程长度>2，工作段开始的位置；送料距离

。通过合理选择上模运动各阶段对应曲柄轴的转角

及

的值，就能完成本任务。2、确定执行构件的工艺动作根据冲床精压深冲工艺的工作原理，执行构件的工艺动作分解如下：（1）上模冲压工件：上模先快速接近坯料，然后以匀速进行拉延成形工作。此后，上模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回。上模的运动规律如图所示，具有快速下沉、等速工作进给、快速返回的特点。（2）推杆送料：当上模退出下模后，坯料从侧面被送至待加工位置；完成一个工作循环。3、画出执行机构的运动循环图根据工艺动作以及协调要求：冲压机构和送料机构必须协调动作。送料机构必须在上一个运动循环时冲头退出下模后至下一个运动循环时冲压工件前的时间内进行送料。由此可绘制执行机构的运动循环图，如下图所示。1.2任务2

——拟定机构的运动方案1.2.1机构的基本要素1.2.2机构运动方案的表示法1.2.3机构运动方案的比较与优选1.2.4拟定冲床执行机构的运动方案1.2.1机构的基本要素机构的基本要素有两个：构件和运动副。机构中的构件可分为三类：1.构件（3）从动件——机构中随着原动件运动的其余活动构件。

其中输出运动和动力的构件称为输出构件。（1）固定件——用来支撑活动构件的构件，也称为机架。（2）原动件——运动规律已知的活动构件。又称为输入构件。2.运动副按接触方式分高副点或线接触低副面接触按相对运动方式分转动副移动副1.2.2机构运动方案的表示法在研究机构运动时，可以不考虑构件的形状、截面尺寸和运动副的具体构造等与运动无关的因素，只需用简单的线条和符号来代表构件和运动副，并按一定的比例尺定出各运动副的相对位置，这样画出的机构图形称为机构运动简图。1.机构运动简图2.构件和运动副的表示法1）构件的表示法2）运动副的表示法（1）分析机构的运动，找出机构的机架、原动件和从动件；（2）选择视图和比例尺；（3）在运动副的位置上画上规定的运动副符号，再用简单的线条连接起来，画出机构运动简图，并给构件编号，给运动副标注字母。3.平面机构运动简图的绘制步骤1.2.3机构运动方案的比较与优选1.常用机构的类型2.机构选型的原则在进行机构选型时应注意以下原则：（1）结构简单，紧凑。（2）运动链尽量短，以提高机械效率。（3）有良好的动力特性，并尽量增大机构的传动角。（4）尽量减少带有虚约束的机构。（5）应易于加工，成本低。3.确定运动方案时应考虑的因素1）机构功能的质量2）机构结构的合理性3）机构的经济性4）机构的实用性1.2.4拟定冲床执行机构的运动方案设计步骤如下：设计项目计算及说明拟定运动方案方案一

齿轮—连杆冲压机构和凸轮—连杆送料机构如图a)所示，冲压机构采用了有两个自由度的双曲柄七杆机构，送料机构由凸轮机构和连杆机构串联组成。方案二

摆动导杆—摇杆滑块冲压机构和凸轮送料机构如图b)所示，冲压机构是在摆动导杆机构的基础上，串联一个摇杆滑块机构组合而成的。送料机构采用凸轮机构，凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连。方案三

六连杆冲压机构和凸轮送料机构如图c)所示，冲压机构由铰链四杆机构和摇杆滑块机构串联组合而成，送料机构由凸轮机构和连杆机构串联组成。方案四

凸轮—连杆冲压机构和齿轮—连杆送料机构如图d)所示，冲压机构由凸轮—连杆冲压机构组合，送料机构由曲柄摇杆扇形齿轮与齿条机构串联组成。2、分析并选定运动方案选择方案二，分析如下：1）冲压机构是在摆动导杆机构的基础上，串联一个摇杆滑块机构组合而成。机构结构简单、制造工序少，成本低，尺寸易确定。导杆机构按给定的行程速比系数设计，它和摇杆滑块机构组合可达到工作段近于匀速的要求，适当选择导路位置，可使工作段压力角较小。在ABC摆动导杆机构的导杆BC反向延长线的D点上加连杆和滑块，组成六杆机构。主动曲柄匀速转动，滑块在垂直AC的导路上往复移动，具有较大的急回特性。

2）送料机构采用凸轮机构。结构简单、紧凑、设计方便，但由于主从动件之间为点接触、易磨损，适用于运动规律复杂、传力不大的场合，所以送料机构选择凸轮机构。送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连，凸轮轴和曲柄轴同步转动，按机构运动循环图确定凸轮工作角和从动件运动规律，则机构可在预定时间将工件送至待加工位置。1.3任务3

——执行机构运动方案的可行性分析1.3.1平面机构的自由度1.3.2机构运动方案可行性分析的依据1.3.3计算自由度时应注意的问题1.3.4冲床执行机构运动方案的可行性分析1.3.1平面机构的自由度构件所具有的独立运动参数的数目称为构件的自由度。一个作平面运动的自由构件，有三个自由度，即沿x轴和y轴移动，以及在xOy平面内的转动。1.构件的自由度

1）平面机构自由度机构具有确定运动时所给定的独立运动参数的数目称为机构的自由度。它与构件的数目、运动副的类型和数目有关。2.平面机构自由度及计算

2）约束运动副对构件运动的这种限制作用称为约束。在平面机构中，每个低副引入两个约束，每个高副引入一个约束。3）平面机构自由度的计算设某个平面机构中包含有n个活动构件，PL个低副、PH个高副。则：F=3n-2PL-PH

1.3.2机构运动方案可行性分析的依据机构具有确定相对运动的条件是：

机构自由度必须大于零、且原动数应等于机构的自由度数。要判断机构运动方案是否可行，其依据就是判断机构是否具有确定的相对运动。1.3.3计算自由度时应注意的问题当由K个构件组成复合铰链时，则应当组成（K-1）个共轴线转动副。1.复合铰链两个以上构件在同一处以转动副相联接，这种铰链称为复合铰链。2.局部自由度在计算机构自由度时，局部自由度应除去。这种与输出构件运动无关的自由度，称为局部自由度。3.虚约束在计算机构自由度时应将虚约束去除在运动副中实际上不起约束作用的某些结构约束称为虚约束。虚约束经常出现在以下几种情况中：（1）两构件间构成多个相同的运动副，其中只有一个运动副起约束作用，其余为虚约束。（2）相联两构件在联接点上的运动轨迹相互重合时，此种联接（运动副）带入的约束为虚约束。（3）机构中对传递运动不起独立作用的对称部分，也为虚约束。1.3.4冲床执行机构运动方案的可行性分析设计步骤如下：设计项目计算及说明结果1、冲压机构的可行性分析机构中，无复合铰链、局部自由度、虚约束；该机构有n=5；PL=7；PH=0；其自由度为：F=3n-2PL-PH=3

5-2

7-0=1该机构具有确定的相对运动，方案可行。2、送料机构的可行性分析机构中，无复合铰链、虚约束；G处为局部自由度；该机构有n=2；PL=2；PH=1；其自由度为：F=3n-2PL-PH=3

2-2

2-1=1该机构具有确定的相对运动，方案可行。按急回特性计算机构的极位夹角图解法设计机构分析机构的传力性能工作任务学习目标掌握机构的急回运动特性掌握行程速比系数及极位夹角的概念及关系掌握图解法设计机构的方法掌握压力角和传动角的概念及机构传力性能的分析。第二模块

平面连杆机构的设计2.0预备知识2.0.1铰链四杆机构2.0.2有一个移动副的四杆机构2.0.3有两个移动副的四杆机构平面连杆机构平面四杆机构铰链四杆机构有一个移动副的四杆机构有二个移动副的四杆机构1.铰链四杆机构的分类和应用实例4—机架1、3—连架杆2—连杆曲柄摇杆2.0.1铰链四杆机构按连架杆的运动，有三种基本型式曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构搅拌机雷达曲柄摇杆机构应用实例：搅拌机雷达天线俯仰机构1.曲柄摇杆机构含义：1-曲柄、2-连杆、3-摇杆、4-机架含义：两连架杆AB、CD均为曲柄(1)一般双曲柄机构：AB≠CD应用实例：惯性筛2.双曲柄机构:1-主动曲柄：作等速回转2-连杆： 作平动3-从动曲柄：作同向同速回转(2)特例：平行四边形机构BC=AD、AB=CD应用实例：机车车轮联动机构

车门启闭机构反向平行四边形3.双摇杆机构（1）一般的双摇杆机构含义：1-主动摇杆3-从动摇杆两摇杆摆角不等（2）特例：等腰梯形机构:汽车转弯

应用实例：鹤式起重机起重机构汽车前轮转向机构铰链四杆机构基本类型的判别方法机架的选择杆长和条件与两个因素有关2.0.2有一个移动副的四杆机构2.0.3有两个移动副的四杆机构2.1任务1——按急回特性计算机构的极位夹角2.1.1急回特性的概念及作用2.1.2急回特性的指标——行程速比系数2.1.3计算冲床执行机构中冲压机构的极位夹角当主动曲柄等速转动时，从动导杆往复摆动的速度不同，工作行程速度慢，空回行程速度快，我们把机构的这种运动特性称为急回特性。2.1.1急回特性的概念及作用两个角度：极位夹角摆角机构的急回特性，可以用来节省空回行程的时间，以节省动力，提高劳动生产率。如在牛头刨床中采用摆动导杆机构就有这种目的。为了表明急回运动的相对程度，通常用行程速比系数K来表示。2.1.2急回特性的指标——行程速比系数由以上分析可知：1）当极位夹角

时，K＞1，机构具有急回特性；极位夹角

越大，K值越大，急回特性也越明显。2）当极位夹角

时，K=1，机构无急回特性。急回运动会影响机构运动的平稳性，因此在设计时，应根据其工作要求，恰当地选择K值，在一般机械中

。设计步骤如下：根据任务书的要求：冲床的执行机构的行程速度变化系数要求为：

2.1.3计算冲床执行机构中冲压机构的极位夹角2.2任务2——图解法设计机构2.2.1图解法设计机构的依据2.2.2按给定的行程速比系数设计机构的步骤2.2.3图解法设计冲床执行机构中的冲压机构2.2.1图解法设计机构的依据图解法设计就是通过作图的方法设计出构件的尺寸，设计依据是机构在运动过程中各个构件之间的相对位置关系。2.2.2按给定的行程速比系数设计机构的步骤已知摆动导杆机构的机架长度

和行程速比系数

（极位夹角

），试设计该机构。2.2.3图解法设计冲床执行机构中的冲压机构设计步骤如下：2.3任务3——分析机构的传力性能2.3.1机构传力性能指标——压力角和传动角2.3.2机构的死点位置2.3.3分析冲床执行机构中冲压机构的传力性能2.3.1机构传力性能指标——压力角和传动角作用在从动件CD上受力点C的力F与该点速度

之间所夹的锐角称为压力角，用

表示。压力角的余角称为传动角，用

表示。压力角和传动角是反映机构传力性能好坏的重要参数。

机构在运动中，压力角和传动角的大小随机构的不同位置而变化，显然，压力角越小，传动角越大，对机构的传动越有利。2.3.2机构的死点位置在平面连杆机构中，当压力角=90

时，不论驱动力多大，都不能使机构起动。这个位置称为机构的死点位置。

它会使机构在传动中出现卡死或运动方向不确定等现象。为了使机构能顺利通过死点位置，可采用下列两种措施：（1）增加惯性力：缝纫机踏板机构采用曲柄摇杆机构，工作中利用皮带轮的惯性使机构顺利通过死点位置。（2）机构错位排列：通过将机构错位排列的办法，使各个机构的死点位置不在同一个位置出现。工程上也有利用死点来实现一定的工作要求的。2.3.3分析冲床执行机构中冲压机构的传力性能用图解法分析冲压机构传力性能，主要包括下列三个方面：（1）执行构件（上模）的工作段长度=80mm；（2）工作段应为等速工作进给；（3）工作段的传动角应该大于等于许用传动角=40

。设计步骤如下：2.5知识拓展2.5.1曲柄摇杆机构的急回特性及其设计2.5.2偏置曲柄滑块机构的急回特性及其设计2.5.1曲柄摇杆机构的急回特性及其设计曲柄摇杆机构，如图所示。其曲柄AB在转动一周的过程中，有两次与连杆BC共线。1.曲柄摇杆机构的急回特性显然，空回行程速度快，表明摇杆具有急回运动的特性。当曲柄由位置AB1顺时针转到位置AB2时，曲柄转角

1=180+

，这时摇杆由极限位置C1D摆到极限位置C2D，摇杆摆角为

，为工作行程；而当曲柄顺时针再转过角度

2=180-

时，摇杆由位置C2D摆回到位置C1D，其摆角仍然是

，为空回行程。2.按行程速比系数设计曲柄摇杆机构设已知摇杆长度

、摆角

和行程速比系数

，设计曲柄摇杆机构。2.5.2偏置曲柄滑块机构的急回特性及其设计如图所示为一偏置曲柄滑块机构，其曲柄AB在转动一周的过程中，有两次与连杆BC共线。1.偏置曲柄滑块机构的急回特性当曲柄AB1顺时针转到位置AB2时，滑块C1向右至C2为空回行程，速度快，具有急回运动的特性。2.按行程速比系数设计偏置曲柄滑块机构已知：给定行程速比系数K和滑块的行程H，设计偏置曲柄滑块机构任务1选择凸轮机构的类型任务2选择从动件的运动规律任务3图解法设计盘形凸轮的轮廓任务4校核凸轮的工作轮廓工作任务学习目标掌握凸轮机构的结构组成及类型掌握凸轮机构的工作过程掌握从动件常用的运动规律及位移曲线的画法掌握用图解法设计盘形凸轮的轮廓曲线掌握凸轮基圆半径、滚子半径、压力角在选择第三模块

凸轮机构的设计3.1任务1——选择凸轮机构的类型

3.1.1凸轮机构的类型3.1.2选择凸轮机构类型的依据3.1.3选择冲床执行机构中送料机构的类型3.1.1凸轮机构的类型1.凸轮机构的组成和应用组成：主动件凸轮，从动件推杆，机架组成的高副机构。举例：图示内燃机配气机构。凸轮1以等角速度转动时，它的轮廓驱动从动件2（阀杆）按预期的运动规律启闭阀门。2.凸轮机构的类型1）按凸轮的形状分：（1）盘形凸轮：图a，图b（2）圆柱凸轮：图c

a)b)c)

2）按从动件的端部结构分类（1）尖端从动件（2）滚子从动件（3）平底从动件

3）按从动件的运动形式分类（1）移动从动件：从动件相对机架作往复直线运动。-----对心，偏置

（2）摆动从动件：从动件相对机架作往复摆动。4）按凸轮与从动件保持接触的方法分类（1）力封闭法：利用重力、弹簧力使凸轮与从动件始终保持接触，如图a所示；（2）形封闭法：利用几何形状使凸轮与从动件始终保持接触，如图b所示。

a)b)1、凸轮机构运动形式：凸轮匀速连续转动变换为从动件往复直线移动或摆动。2、优点是：1）有凸轮轮廓，就能得到从动件运动规律。2）结构简单、紧凑、设计方便。缺点是：1）高副接触，易磨损，不宜传递很大的力。2）凸轮制造较复杂，精度要求很高时需用数控机床加工。3.1.2选择凸轮机构类型的依据3.1.3选择冲床执行机构中送料机构的类型（1）送料机构工作要求送料时间和冲压时间相互间隔；（2）送料机构运动的动力是同与冲压机构同一来源。送料机构的凸轮轴

通过齿轮机构与曲柄轴相连，逆时针方向转动。设计步骤如下：设计项目计算及说明1、确定送料机构的类型采用偏置滚子移动从动件盘形凸轮机构2、原因理由如下：移动从动件的运动满足送料往复移动的运动要求；

滚子从动件摩擦小，磨损小；偏置凸轮机构（右偏）具有较好的动力性能；盘形凸轮结构简单、制造较方便。3.2任务2——选择从动件的运动规律3.2.1凸轮机构的工作过程3.2.2从动件常用运动规律3.2.3选择从动件运动规律时应考虑的因素3.2.4选择冲床执行机构中送料机构的从动件运动规律3.2.1凸轮机构的工作过程基圆：以凸轮转动中心为圆心，凸轮轮廓曲线的最小向径为半径所作的圆。凸轮从动件3.2.2从动件的运动规律1、等速运动：从动件在推程开始和终止的瞬时，其加速度和惯性力在理论上趋于无穷大时所引起的冲击，称为刚性冲击。只适用于低速轻载的凸轮机构。a）图2、等加速等减速运动：从动件在瞬时加速度发生有限值的突变时所引起的冲击称为柔性冲击。适用于中速轻载的凸轮机构。b)图3、

简谐运动：会产生柔性冲击。适用于中速中载的场合。当从动件作无停歇的升--降--升连续停歇运动时，可用于高速场合。C)图a)b)c)3.2.3选择从动件运动规律时应考虑的因素1）是否满足机械工作的运动要求；

2）凸轮机构是否具有良好的动力特性；

3）所设计的凸轮廓线是否便于加工

在实际应用时，应视从动件的工作需要而定。原则上应注意减轻机构中的冲击。3.2.4选择冲床执行机构中送料机构的从动件运动规律从动件的运动过程为：推程——回程——近休；从动件的行程：h=150mm，凸轮转角：推程角=124º,回程角´=124º，近休角

=100º。根据各常用运动规律的特点进行选择。设计步骤如下：设计项目计算及说明1、选择从动件的运动规律推程：采用简谐运动；回程：采用等速运动2、画出从动件的位移线图选取比例：横坐标：每5mm代表20º

纵坐标：=2mm/mm凸轮转角

0º

~124º124~260º260º

~360º从动件位移

简谐运动上升150等速运动下降至原处停止3.3任务3——图解法设计盘形凸轮的轮廓3.3.1图解法设计的原理3.3.2盘形凸轮轮廓的设计步骤3.3.3设计冲床执行机构中送料机构的盘形凸轮轮廓3.3.1图解法设计的原理凸轮机构工作时，为了在图纸上绘制出凸轮的轮廓曲线，可采用反转法。下面以对心尖端移动从动件盘形凸轮机构为例来说明其原理。a)b)凸轮转动时，凸轮机构的真实运动情况如图a）所示凸轮以等角速度ω绕轴O逆时针转动，推动从动件在导路中上、下往复移动。2.采用反转法，凸轮机构的运动情况如图b）所示由于这种方法是假定凸轮固定不动而使从动件连同导路一起反转，故称反转法（或运动倒置法）。3.3.2盘形凸轮轮廓的设计步骤1.对心尖端移动从动件盘形凸轮轮廓的绘制已知从动件的位移运动规律，凸轮的基圆半径

，以及凸轮以等角速度，逆时针回转，要求绘出此凸轮的轮廓。

根据“反转法”的原理，作图步骤如下：（1）根据从动件的位移线图，如图b）所示，并将横坐标用若干点等分分段。a)b)（2）以为半径作基圆，此基圆与导路的交点B0便是从动件尖顶的起始位置。（3）自沿-方向取角度、、´、´，并将，´分成与图b）对应的若干等分，在基圆上得C1、C2、C3、...点。连接OC1、OC2、OC3...，并延长，它们便是反转后从动件导路的各个位置。OB0

（4）从基圆开始，在延长线上量取各个位移量，即取B1C1=11’、B2C2=22’、B3C3=33’、...，得反转后尖顶的一系列位置B1、B2、B3、...。（5）将B0、B1、B2、B3、、...连成光滑的曲线，便得到所要求的凸轮轮廓（图a）。2.对心滚子移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制1)把滚子中心看作尖顶从动件的尖顶，按照上面的方法画出一条轮廓曲线2)以上各点为中心，以滚子半径为半径，画一系列圆，最后作这些圆的包络线,是使用滚子从动件时凸轮的实际轮廓。称为此凸轮的理论轮廓。3.偏置尖端移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制从动件导路的轴线不通过凸轮的转动中心，其偏距为e。

a)b)

a)b)作图步骤如下：1）根据已知从动件的运动规律，作出从动件的位移线图，并将横坐标分段等分；2）以0点为圆心，为半径作基圆，以为半径作偏心圆；3）作偏心圆的切线，画在垂直位置，作为从动件的导路线，与基圆的交点即为初始点点；B04）利用反转原理，以-方向，从OB0开始，在基圆上依次取推程运动角，回程运动角，近休角；并将推程运动角，回程运动角分成与位移线图相同的等份，得各等分点C1、C2、C3...；5）过等分点C1、C2、C3...各点作偏距圆的切线并延长，则这些切线即为从动件在反转过程中依次占据的位置；6）在各条切线上自C1、C2、C3..截取位移C1B1=11’，C2B2=22’，C3B3=33’...得B1、B2、B3...各点；7）将各点连成光滑的曲线，即可得到凸轮的理论轮廓曲线。3.3.3设计冲床执行机构中送料机构的盘形凸轮轮廓送料机构中的凸轮机构采用的是偏置滚子移动从动件盘形凸轮机构。凸轮机构的结构和运动参数为：1）凸轮以逆时针转动；2）偏心距=20mm，右偏；

3）基圆半径=70mm，滚子半径=6mm；

4）从动件的位移线图。设计步骤如下：设计项目计算及说明1、选择比例取与位移线图纵坐标一样的比例=2mm/mm2、按步骤作画出凸轮轮廓3.4任务4——校核凸轮的工作轮廓3.4.1从动件的运动失真3.4.2凸轮机构的传力性能3.4.3校核冲床执行机构中送料机构的凸轮工作轮廓3.4.1从动件的运动失真运动失真:凸轮轮廓设计完成后，有可能出现假想尖顶的运动轨迹不能保持在任何位置与理论廓线相重合的现象，此时从动件便不能严格实现给定的运动规律，这种现象称为~。它与滚子半径的大小有关。

设理论轮廓上最小曲率半径为，滚子半径为a)b)c)（1）当时，

如a）所示，实际轮廓为一平滑曲线，不会造成运动失真。（2）当时，如b）所示，在凸轮实际轮廓曲线上产生了尖点，这种尖点极易磨损，磨损后就会改变从动件预定的运动规律。（3）当时，如c）所示，这时实际轮廓曲线发生相交，图中阴影部分的轮廓曲线在实际加工时被切去，使这一部分运动规律无法实现。综上所述，欲保证滚子与凸轮正常接触，通常设计时可取

，并使实际轮廓的最小曲率半径不小于3~5mm，若不能满足要求，可放大基圆半径或修改从动件的运动规律。3.4.2凸轮机构的传力性能1.凸轮机构的压力角凸轮给从动件的力，是沿法线方向的，从动件运动方向与力，方向之间所夹的锐角即为压力角。设计中，常使

≤推程（工作行程）：移动从动件=30

~40

；摆动从动件=

45

回程：通常=70

~80

当＞时，可采取以下措施：增大基圆半径；或者将对心式从动件改为偏置式从动件的方法。2.凸轮的基圆半径与压力角的关系压力角越小，基圆半径越大，机构的结构尺寸越大。设计时，应在满足时，取尽可能小的基圆半径。≤3.偏置方向与压力角的关系

采用偏置从动件时，若凸轮逆时针转动，从动件偏置在凸轮转动中心右侧时压力角较小；当凸轮顺时针转动时，从动件采用左偏置时压力角较小。3.4.3冲床执行机构中送料机构的凸轮工作轮廓设计步骤如下：设计项目计算及说明1、校核从动件是否有运动失真现象观察实际轮廓曲线上是否存在尖点或交叉的现象。2、校核机构的传力性能结论（1）实际轮廓曲线上不存在尖点或交叉的现象，所以从动件运动不失真。（2）在凸轮理论轮廓曲线上找出

=35

，取

=40

满足

≤

的要求，机构的传力性能良好。3.6知识拓展3.6.1凸轮机构常用材料3.6.2凸轮的结构3.6.1凸轮机构常用材料1、凸轮用45钢或40Cr制造，淬硬到52~58HRC；2、要求更高时，可用15钢或20Cr渗碳淬火到56~62HRC，渗碳深度一般为0.8~1.5mm；或采用可进行渗氮处理的钢材，氮化处理后，表面硬度达到60~67HRC。3、轻载时可采用优质球墨铸铁或45钢调质处理。4、滚子材料通常用20Cr或18CrMoTi渗碳到56~62HRC，也可用滚动轴承作为滚子。3.6.2凸轮的结构1.凸轮结构1）凸轮轴：当凸轮的基圆半径较小时，凸轮与轴可做成一体。2）凸轮基圆半径与轴尺寸相差较大时，可采用键联接、销联接或采用弹簧锥套与螺母联接。2.凸轮公差选择及工作图凸轮精度向径偏差/mm角度偏差基准孔极限偏差凸轮槽宽极限偏差表面粗糙度偏向凸轮凸轮槽低±（0.2~0.5）±1ºH8H8、H9、H10>0.63~1.25>1.25~2.5中±（0.1~0.2）±（30′~40′）H7（H8）H8>0.63~1.25>1.25~2.5高±（0.05~0.1）±（10′~20′）H7H8（H7）>0.32~0.63>0.63~1.25

凸轮公差及表面粗糙度表凸轮工作图任务1拟定传动系统的传动方案任务2选择电动机任务3传动系统的总传动比及分配各级传动比任务4计算传动系统的运动和动力参数工作任务学习目标掌握常用传动及方案设计方法掌握电动机的选择方法掌握确定传动系统的总传动比及分配各级传动比掌握传动系统的运动和动力参数设计计算第四模块

传动系统的总体设计冲床的结构4.1任务1——拟定传动系统的传动方案4.1.1传动方案确定时应满足的要求4.1.2选择传动类型4.1.3确定传动顺序4.1.4拟定冲床传动系统的传动方案4.1.1传动方案确定时应满足的要求

传动系统一般包括传动件（齿轮传动、蜗杆传动、带传动、链传动等）和支承件（轴、轴承、机体等）两部分。合理的传动方案主要满足以下要求：（1）机器的功能要求：应保证工作机的功率、转速和运动形式的要求。（2）工作条件的要求：例如工作环境、场地、工作制度等，（3）工作性能要求：应保证工作可靠、传动效率高（4）结构工艺性要求：如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济性合理等。4.1.2选择传动类型1．机械传动的常用类型及主要性能

根据运动形式和运动特点选择几个不同的方案进行比较，最后选择较合理的传动类型。2．机械传动类型选择原则（1）功率范围:对于传递中小功率，宜采用结构简单而可靠的传动类型，以降低成本，如带传动.（2）传动效率:传动功率越大，越要采用效率较高的传动类型。（3）传动比范围:采用多级传动时，应合理安排传动的顺序。（4）布局与结构尺寸:平行轴之间的传动，宜采用圆柱齿轮传动、带传动、链传动；两轴相距较远时，可采用带传动、链传动；反之，可采用齿轮传动。（5）其他要求:例如噪声要求，带传动和摩擦传动的噪声较小。机械传动常用类型及主要特点类型特点普通V带传动传动平稳，噪声小，能缓冲吸振，过载打滑可起安全装置作用，结构简单，中心距变化范围较广，成本低。外廓尺寸大，传动比不恒定，寿命短链传动（滚子链）工作可靠，平均传动比恒定，中心距变化范围大，比带传动承载能力大，能适应恶劣环境。瞬时速度不准确，传动工作时动载荷及噪声较大，高速时运动不平稳多用于低速传动圆柱齿轮传动承载能力和速度范围大，传动比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高，寿命长。制造安装精度要求高，噪声较大，成本较高。直齿圆柱齿轮可用作变速滑移齿轮；斜齿轮比直齿轮传动平稳，承载能力大圆锥齿轮传动蜗杆传动结构紧凑，传动比大，当传递运动时，传动比可达1000，传动平稳，噪声小，可作自锁传动。制造精度要求较高，效率较低，蜗杆材料常用青铜，成本较高行星齿轮传动体积小，效率高，重量轻，传递功率范围大。要求载荷均衡机构，制造精度要求较高圆柱摩擦轮传动传动平稳，噪声小，有过载保护作用，传动比稳定，抗冲击能力低，轴和轴承均受力大4.1.3确定传动顺序合理布置其传动顺序，一般考虑以下几点：（1）带传动承载能力较低，结构尺寸较大，但传动平稳，能缓冲吸振和过载保护，应布置在高速级。（2）链传动运动不均匀，有冲击、振动，一般应将其布置在低速级。（3）蜗杆传动可以实现较大的传动比，尺寸紧凑，传动平稳，但效率较低，适用于中小功率的场合。与齿轮传动同时应用时，宜布置在高速级。（4）传递大功率时，一般采用圆柱齿轮。斜齿轮传动的平稳性较直齿轮传动好，常用在高速级或要求传动平稳的场合。（5）圆锥齿轮加工较困难，特别是大直径、大模数的圆锥齿轮，所以只有在需改变轴的布置方向时采用，。（6）开式齿轮传动工作条件差，润滑不良、易磨损，一般布置在低速级。4.1.4拟定冲床传动系统的传动方案

传动系统采用水平布置的形式，选择合适的传动类型，并布置传动顺序，通过分析比较，从而确定冲床传动系统的传动方案。设计步骤如下：设计项目计算及说明1、选择传动系统所需的传动类型考虑以下因素：（1）带传动中带有弹性，能缓冲吸振，传动平稳，噪音小。结构简单，维护方便，成本低。有过载打滑，保护重要零件不受损坏。能传递较远距离的运动，改变带长可适应不同的中心距。（2）齿轮传动传动比恒定，传递运动准确可靠，传动平稳，承载能力较强，使用寿命长，适用的圆周速度和功率范围广。传动效率高，结构紧凑。选用带传动和齿轮传动（二级圆柱齿轮传动）的组合2、合理地确定传动顺序

带传动放在高速级，齿轮传动放在低速级。

传动顺序为：电动机——带传动——齿轮传动设计项目计算及说明3、确定齿轮传动的结构和布置形式考虑到减速器的装配工艺性，便于拆装，我们选择展开式二级圆柱齿轮减速器的结构4、拟定冲床传动系统的传动方案原动机——带传动——齿轮传动（二级展开式圆柱齿轮减速器）——联轴器——曲柄轴。传动简图如下：1—电动机2—带传动3—齿轮传动4—联轴器5—曲柄轴图中共有五根轴，按传动路线分别表示为：m—Ⅰ—Ⅱ—Ⅲ—w4.2任务2——选择电动机4.2.1选择电动机的类型和结构型式4.2.2确定电动机的容量和转速4.2.3确定电动机的型号4.2.4冲床中电动机的选择4.2.1选择电动机的类型和结构型式

电动机分交流电动机和直流电动机两种。

直流电动机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护较困难，无特殊要求时不宜采用。工业上一般用三相交流电源。

交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。异步电动机有笼型和绕线型两种，采用新设计的Y系列三相鼠笼式异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体的场合。

根据不同防护要求，电动机结构还有开启式、防护式、封闭式和防爆式等，可根据防护要求选择。

电动机类型要根据电源种类（交流或直流），工作条件（温度、环境、空间位置尺寸等），载荷特性（变化性质、大小和过载情况），起动性能和起动、制动、反转的频繁程度，转速高低和调速性能要求等条件来确定。4.2.2确定电动机的容量和转速1.确定电动机的容量（额定功率）

对于长期连续运转的电动机，载荷不变或很少变化，且在常温下工作的电动机，选择电动机功率时，只需使电动机的额定功率P0等于或略大于电动机所需的工作功率Pm，电动机就不会过热。即：

P0≥Pm

电动机所需的工作功率为：

式中

Pm——电动机所需的工作功率；PG——执行机构所需的功率。

η——电动机至执行机构之间传动系统的总效率。应为组成传动系统

的各部分运动副效率之乘积，即：

η=η1·η2·η3···ηn

其中η1、η2、η3、ηn分别为传动系统中每一传动副（齿轮、蜗杆、

带或链）、每对轴承、每个联轴器的效率。2.确定电动机的同步转速

三相异步电动机常用的有四种同步转速，即3000、1500、1000、750r/min。通常多选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机，如无特殊要求，一般不选用750r/min的电动机。根据执行机构主动轴转速nw和总传动比i范围，可以推算电动机同步转速的可选范围n′，即：n′=i·nw

式中

n′——电动机同步转速的可选范围；

nw——曲柄轴所需的转速；

i——传动系统总传动比的合理范围，即：i=i0·i1·i2···in为各级传动副传动比的合理范围的乘积。

选定电动机类型、结构，对电动机可选得转速进行比较，选定电动机容量和转速后，即可在电动机产品目录中查出其型号、性能参数和主要尺寸。Y系列电动机（JB3074-82）的型号表示方法。例如Y100L2-4的电动机：表示异步电动机，机座中心高为100mm，长机座，功率序号为2（功率为3kW），4极。注：设计计算传动系统时，一般按实际电动机所需的工作功率Pm来计算，而转速则按电动机额定功率时的满载转速nm来计算。4.2.3确定电动机的型号

冲床中，曲柄轴转动一周，冲头工作一个周期，生产率为70件/min，也即曲柄轴转速为nw=70r/min。设计步骤如下：设计项目计算及说明结果1、选择电动机的类型和结构形式Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。

2、确定电动机容量（额定功率）(1)计算执行机构所需功率PG

==2.10

PG＝2.10kW(2)计算传动系统总效率ηη=η1·η22·η33·η4·ηw

普通V带传动效率η1=0.96一对齿轮副效率(9级精度、油润滑)η2=0.96一对滚动轴承效率(球、脂润滑)η3=0.99联轴器效率(弹性)η4=0.99执行机构效率ηw=0.6

η=0.514.2.4冲床中电动机的选择(3)计算电动机所需的功率Pm

Pm＝4.12kW(4)确定电动机的额定功率P0P0≥Pm

查手册，取标准系列值P0=5.5kW3、确定电动机的同步转速(1)计算曲柄轴所需的转速nw

nw=70r/min（原始数据）(2)计算传动系统总传动比的范围ii=i0·i1·i2查表4-2得：普通V带传动i0=2~4两级圆柱齿轮传动i1·i2=8~40（i1为高速级齿轮传动传动比，i2为低速级齿轮传动传动比。）

i=16~160(3)计算电动机输出轴所需的转速范围n′n′=i·nw=(16~160)nwn′=1120~11200r/min(4)确定电动机的同步转速nd

查手册，比较二种方案，见下表方案比较nd=1500r/min4、确定电动机的型号查手册，比较二种方案，见下表方案比较Y132S-4电动机选择方案比较方案电动机型号额定功率(kW)电动机转速(r/min)电动机重量(kg)同步转速满载转速1Y132S1-25.530002900642Y132S-45.51500144068电动机有关安装及外形尺寸(mm)

中心高外形尺寸底脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸装键部位尺寸HL×（AC/2+AD）×HDA×BKD×EF×G132475×345×315216×1401238×8010×334.3任务3——确定传动系统的总传动比及分配各级传动比4.3.1确定传动系统的总传动比4.3.2分配各级传动比4.2.3冲床传动系统的总传动比及分配各级传动比冲床传动系统4.3.1选择电动机的类型和结构型式

电动机的满载转速nm及执行机构的转速nw就可确定传动系统的总传动比为：总传动比也等于各级传动比的乘积，即：

i=i0·i1·i2···in

4.3.2分配各级传动比1.传动比的分配原则分配传动比时，考虑以下原则：1）各级传动的传动比应在合理范围内，不超出允许的最大值，并使结构比较紧凑。2）注意使各级传动件尺寸协调，结构匀称合理以及便于安装。3）应使传动系统结构尺寸较小、重量较轻。例如：二级减速器中，高速级齿轮的传动比大于低速级齿轮传动比，会使低速级大齿轮直径减小而使减速器外廓尺寸较小。2.传动比的分配一般推荐：展开式二级圆柱齿轮减速器高速级传动比为i1=(1.3

~1.5)i2。一般允许执行机构实际转速与要求转速的相对误差为±（3~5）％。4）应使各传动件尺寸协调，结构匀称合理，避免干涉碰撞。例如：二级圆柱齿轮减速器由于高速级传动比过大，会造成高速级大齿轮与低速轴相碰。5）采用浸油润滑时，使各级齿轮副的大齿轮直径尽量相近。4.3.3冲床传动系统的总传动比及分配各级传动比（1）带传动的传动比合理范围为i0=2~4；（2）按展开式二级圆柱齿轮传动的传动比分配原则，取i1=(1.3~1.5)i2。设计步骤如下：设计项目计算及说明结果1.传动系统的总传动比i=20.57i=20.572.分配各级传动比i1、i2i=i0·i1·i2i0=2~4，i1＝（1.3~1.5）i2

取：i0=2，i1＝1.4i2

则：20.57=2×1.4i2×i2

得：i1=3.80i2=2.71i0=2i1=3.80i2=2.713.校核实际传动比：i′=2×3.80×2.71=20.596×100%=0.1%<5%

满足要求4.4任务3——计算传动系统的运动和动力参数4.4.1运动和动力参数指标4.4.2计算传动系统的运动和动力参数4.4.3冲床冲床传动系统的运动和动力参数的计算4.4.1运动和动力参数指标

主要参数性能指标有两类：一是运动特性，通常用传动比、转速等参数来表示；二是动力特性，通常用功率、转矩、效率等参数来表示。1.传动比：

传动比反映了机械传动增速和减速的能力。一般情况下，传动系统均为减速传动。2.圆周速度和转速：

在其他条件相同的情况下，提高圆周速度可以减小外廓尺寸。为了维持高的圆周速度，主要是提高转速。4.传动效率：机械传动效率的高低，是反映机械传动系统性能指标的重要参数之一。5.转矩：3.功率：或传动类型传递功率P（kW）圆周速度V（m/s）传动比i一般范围最大值普通V带传动≤100≤25~302~4≤7平带传动≤20≤252~4≤6链传动（滚子链）≤100≤202~6≤8圆柱齿轮传动一级开式直齿：≤750斜齿和人字齿：≤500007级精度：≤255级精度以上的斜齿轮：15~1303~7≤15~20一级减速器3~5≤12二级减速器8~40≤60圆锥齿轮传动一级开式直齿：≤1000曲线齿：≤15000直齿：＜5曲线齿：5~402~4≤8一级减速器2~3≤6蜗杆传动一级开式通常≤50最大达750滑动速度：≤15个别达3515~60≤120一级减速器10~40≤80二级减速器70~800≤3600

常见机械传动的主要性能表4.4.2计算传动系统的运动和动力参数传动系统各轴由高速到低速依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴，则：1．各轴转速(r/min)：、2．各轴功率(kW)：－依次为带传动、齿轮传动、轴承、联轴器的传动效率。－依次为由电动机轴至高速轴Ⅰ和Ⅰ、Ⅱ轴，Ⅱ、Ⅲ轴间的传动比。3.各轴转矩(N·mm):4.4.3冲床传动系统的运动和动力参数的计算设计步骤如下：设计项目计算及说明1、各轴转速（r/min）

2、各轴功率（kW）设计项目计算及说明3、各轴转矩（N·mm）

4.6拓展知识4.6.1轮系的分类4.6.2定轴轮系及其传动比的计算4.6.1轮系的分类1.轮系概念一系列互相啮合的齿轮组成的传动系统，称为齿轮系，简称轮系。

轮系可以用作变速、变向，获得大传动比、多传动比，也可以用来分解或合成运动，应用广泛。2.轮系类型（1）按齿轮轴线的位置是否固定分类：定轴轮系、行星轮系定轴轮系：各齿轮的轴线位置相对于机架都固定不动行星轮系：若轮系中至少有一个齿轮的轴线绕另一个齿轮的固定

轴线转动。（2）按齿轮轴线是否平行分类：平面轮系和空间轮系若组成轮系的所有齿轮的轴线都相互平行或重合，则该轮系为平面轮系，否则称为空间轮系。4.6.2定轴轮系及其传动比的计算1.平面定轴轮系（1）一对齿轮的传动比

设主动轮1的转速和齿数分别为

和

，从动轮2的转速和齿数分别为

和，则传动比为：对外啮合圆柱齿轮传动，两轮转向相反，取“－”号，如图a）所示；对内啮合圆柱齿轮传动，两轮转向相同，取“＋”号，如图b）所示。a)b）（2）平面定轴轮系的传动比

轮系的传动比是指轮系中的首末两轮的转速之比。若用1、K表示首末两轮，则轮系的传动比为：

图所示为由圆柱齿轮组成的平面定轴轮系，转速分别为

、、

、、、。

外啮合齿轮为奇数对时取负号，表示首末两齿轮转向相反；偶数对时取正号，表示首末两齿轮转向相同。则定轴轮系的传动比的通式为：式中：m为轮系中啮合齿轮的对数。惰轮:图中，齿轮3分别与齿轮2ˊ和齿轮4相啮合，它既是从动轮，又是

主动轮。并不影响轮系传动比的大小，应用惰轮不仅可以改变从动轮的

转向，还可以增大两轴间距。（3）齿轮的转向关系平面定轴轮系中齿轮的转向关系可以用两种方法来表示：

a、用来确定，m为偶数时,传动比

为正，说明齿轮1和k转向相同。m为奇数时，传动比

为负，说明齿轮1和k转向相反。b、用画箭头的方法表示各轮的转向，从首轮开始，根据齿轮的啮合关系，沿着运动传递顺序，用直线箭头在图中画出。2.空间定轴轮系空间定轴轮系传动比的数值的大小仍可按传动比的通式计算，但各齿轮的转向关系只能在图中用画箭头的方法表示。任务1选择普通V带的型号任务2设计V带传动的参数任务3设计V带轮的结构工作任务学习目标带传动的类型和V带的标准带传动的失效形式和设计准则V带传动的传动参数的设计计算V带轮结构的选用和设计第五模块

V带传动的设计冲床的结构5.0预备知识5.0.1带传动的组成5.0.2带传动的类型5.0.1带传动的组成功用：传递两轴之间的运动和动力组成：1—主动带轮2—从动带轮3—传动带类型：按工作原理分：摩擦带传动依靠带与带轮之间的摩擦力啮合带传动依靠轮齿之间的相互啮合5.0.2带传动的类型1、摩擦带传动按带的截面形状分，可分为四种类型：平带传动型式三种型式带截面形状工作面适用场合平型带矩形，有接头内环面用于中心距较大或高速的场合三角带（V带）等腰梯形两侧面一般机械传动中，应用广泛圆带圆形圆周表面用于小功率传动多楔带扁平胶带基体下等距纵向楔形凸起两侧面用于要求结构紧凑，传递功率大及速度较高的场合各类型的截面形状、工作面、适用场合见下表：摩擦带传动的主要特点：（1）传动带具有弹性，能缓和冲击、吸收振动，故传动平稳、无噪声。（2）过载时，带在带轮上打滑，不致损伤其他零件，有安全保护作用。（3）能传递较远距离的运动，改变带长可适应不同的中心距。（4）结构简单、维护方便、易于制造、安装，故成本低。同时，摩擦带传动外廓尺寸大、效率低、存在弹性滑动，不能保证准确的传动比，不能用于易爆易燃场合。摩擦带传动的适用场合：摩擦带传动适用于要求传动平稳、但传动比不严格的场合。V带传动常用范围是：功率P＜100kW；带速v一般在5~25m/s；传动比i≤7；效率η=0.94~0.96。2、啮合带传动有两种类型5.1任务1——选择普通V带的型号5.1.1普通V带的型号5.1.2选择普通V带型号的依据5.1.3选择冲床传动系统中普通V带的型号5.1.1普通V带的型号1、普通V带是标准件，制成无接头的环形带4、普通V带的标记

由带型、基准长度和标准号组成。例如：B1600GB/T1171—96，带的标记通常压印在带的外表面上，以便选用识别。2、截面结构1）四部分：包布、顶胶、抗拉体、底胶2）两种结构帘布芯结构抗拉线绳结构抗弯3、型号我国国家标准规定，普通V带有Y、Z、A、B、C、D、E共7种型号。楔角α=40°带轮的基准直径dd、带的基准长度Ld。选择普通V带的型号的依据是：设计功率Pc和小带轮转速n1，5.1.2选择普通V带的依据对于设计功率Pc，主要考虑带在工作时的载荷性质、原动机和工作机的种类及每天工作的时间，设计功率Pc应比要求传递的功率略大，即

Pc=KAPkW式中

P——传递的功率（kW）；KA——工作情况系数，查表5-2。

V带传动中，小带轮安装在电动机的输出轴上，所以：带传动传递的功率P为电动机的输出功率Pm，即P=Pm=4.12kW，小带轮的转速n1为电动机的输出转速nm，即n1=nm=1440r/min。根据带传动传递的功率及小带轮的转速，利用选型图及能选定普通V带的型号。设计步骤如下：5.1.3

选择冲床传动系统中普通V带的型号设计项目计算及说明结果1、计算带传动的设计功率Pc工作机载荷性质是载荷变动大；原动机为空、轻载启动，两班制工作，查表5-2可得：KA=1.3Pc

=KAP=1.3×4.12=5.36kWPc=5.36kW2、选择普通V带的型号Pc=5.36kW、n1=1440r/min查选型图5-9可得A型5.2任务2——设计V带传动的参数5.2.1设计V带传动参数的依据5.2.2设计V带传动参数的步骤5.2.3冲床传动系统中V带传动参数的设计计算带传动的设计准则是：在保证带传动不打滑的条件下，同时具有足够的疲劳强度和一定的使用寿命。带传动的失效形式有以下三种：（1）带在带轮上打滑过载

打滑首先发生在小带轮上。（2）带的疲劳破坏变应力（3）带的磨损5.2.1设计V带传动参数的依据1.带传动的失效形式和设计准则单根V带的额定功率是指在一定初拉力作用下，带传动不发生打滑且有足够疲劳寿命时所能传递的最大功率。2.单根V带的额定功率5.2.2设计V带传动参数的步骤（1）确定带轮的基准直径d

d1：在满足d1≥dmin的前提下尽量取较小的值。d1由附表5-1查取。d2：d2=id1，应圆整为附表5-1中的标准值。（3）确定中心距a和V带基准长度Ld（2）验算带的速度v

满足5≤v≤25m/s初定中心距a00.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2)

计算V带的基准长度Ld0标准系列值中选定最接近Ld0的基准长度Ld计算实际中心距a（4）验算小带轮包角α1满足α1≥120°。（5）确定V带根数z通常取z=3~6，zmax≤8（6）确定带的初拉力F0查附表5-6（7）计算作用在轴上的压力FQ5.2.3冲床传动系统中V带传动参数的设计计算设计项目计算及说明结果1、确定带轮的基准直径d(1)选小带轮基准直径d1由附表5-1和图5-6，选取小带轮基准直径d1d1=125mm(2)验算带速v(5≤v≤/s)v=9.42m/s满足要求(3)定大带轮基准直径d2d2=id1=2×125=250按附表5-1取标准值d2=250mm(4)验算传动比实际传动比为

(误差在5%之内)i′=2误差为0，满足要求设计步骤如下：2、确定中心距a和V带基准长度Ld(1)初定中心距a00.7(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2)0.7(d1+d2)=0.7×125+250）=262.52(d1+d2)=2×125+250）=750a0=500mm(2)计算V带的基准长度Ld0Ld0=1596.56mm(3)取标准带长Ld查附表5-2，取标准系列值Ld=1600mm(4)计算实际中心距aa=501.72mm(5)验算包角α1(α1≥120°)α1=165.72°合适3、确定V带根数z

(1)单根普通V带的基本额定功率P0查附表5-3P0=1.92kW(2)单根普通V带额定功率的增量△P0查附表5-4△P0=0.17kW(3)带长修正系数

查附表5-2

(4)包角修正系数

查附表5-5(5)计算V带根数z取：z=34、确定带的初拉力F0查附表5-6F0=120N5、计算作用在轴上的压力FQFQ=665N型号带长Ld根数z小带轮直径d1大带轮直径d2中心距a初拉力F0(N)压轴力FQ(N)A型16003125250501.72120665设计结果如下:5.3任务3——设计V带轮的结构5.3.1V带轮的材料及选用5.3.2V带轮的结构型式和结构尺寸5.3.3绘制V带轮的零件图5.3.4冲床传动系统中带轮的结构设计带轮的常用材料是灰铸铁，如HT150、HT200，允许最大圆周速度为v≤25m/s；转速高或直接大时，可用铸钢或钢板采用焊接结构；小功率时可用铸造铝合金或工程塑料。5.3.1V带轮的材料及选用5.3.2V带轮的结构型式和结构尺寸带轮按轮辐结构不同，有四种结构型式：实心式、腹板式、孔板式和轮辐式带轮由三部分组成：轮缘、轮毂和轮辐通常根据带轮基准直径d选用：d≤（2.5~3）d0时，可采用实心式d≤300mm时，可采用腹板式带轮或孔板式d＞300mm时，可采用轮辐式V带轮的结构尺寸，可参照附表5-8经验公式计算。5.3.3绘制V带轮的零件图技术要求可考虑以下几个方面：（1）轮槽工作面不应有砂眼、气孔，轮辐及轮毂不应有缩孔和较大的凹陷。带轮外缘棱角要倒圆和倒钝，无过大的铸造内应力。（2）轮槽工作面要精细加工（表面粗糙度一般应为3.2），以减小带的磨损；带轮表面粗糙度和形位公差见有关标准。（3）各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀。要求：槽角φ的极限偏差：Y、Z、A、B型为±1°；C、D、E型为±30′。槽间距e的极限偏差适用于任何两个轮槽对称中心面的