1棘輪型手動(dòng)壓力機(jī)的設(shè)計(jì)1引言1.1課題研究的目的及意義機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)?？蒲谐晒D(zhuǎn)變成有競(jìng)爭(zhēng)里的新產(chǎn)品，設(shè)計(jì)起著關(guān)鍵性的作用。設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量和水平，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家都十分重視機(jī)械設(shè)計(jì)工作，依靠先進(jìn)的技術(shù)和數(shù)字化的電控部件不斷的研制出適應(yīng)市場(chǎng)需求的機(jī)電產(chǎn)品，有力的促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展。機(jī)械工業(yè)的水平是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)水平的主要標(biāo)志之一。人們之所以要廣泛使用機(jī)器是由于機(jī)器既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品的質(zhì)量，能夠大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件。手動(dòng)壓力機(jī)是機(jī)械壓力機(jī)中具有代表性的一類加工設(shè)備，該類設(shè)備結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，提高生產(chǎn)效率，且具有操作方便、動(dòng)作靈活，經(jīng)久耐用等特點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于家電業(yè)、電子工業(yè)、電器端子、鐘表工業(yè)、照相機(jī)、微型馬達(dá)等制造及零部件裝配，最適用小零部件之壓入、成型、裝配、鉚合、打印、沖孔、切斷、彎曲、印花等工作要求。它的用戶幾乎包羅了國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，量大面寬。現(xiàn)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)蓬勃發(fā)展，壓力機(jī)的使用從大型工廠到私人手工作坊，幾乎在涉及到零件冷壓工藝的地方都可以見到。壓力機(jī)種類繁多，型式多樣，工作壓力小到幾十公斤，大到幾噸。我國(guó)許多企業(yè)自“八五”以來，通過技術(shù)攻關(guān)、自行設(shè)計(jì)，以及從德國(guó)舒勒、美國(guó)維爾森、日本小松等著名公司引進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)，或采取與國(guó)外廠商合作生產(chǎn)的方式，將國(guó)內(nèi)壓力機(jī)的技術(shù)水平提升到了國(guó)際先進(jìn)水平。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的一些大型機(jī)械壓力機(jī)及其生產(chǎn)線已跨出國(guó)門，走向世界。小型手動(dòng)壓力機(jī)雖然剛度差，降低了模具壽命和制件質(zhì)量。但是它成本低、操作方便，容易安裝機(jī)械化裝置。并且由于手動(dòng)壓力機(jī)總體處于質(zhì)量穩(wěn)定、大批量廉價(jià)市售狀態(tài)，由國(guó)情決定，其市場(chǎng)需求量仍將保持在一個(gè)較高的水平。這次所設(shè)計(jì)的棘輪式手動(dòng)壓力機(jī)屬于中小型壓力機(jī)，其中主要以人力為主，通過齒輪帶動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)，用棘輪實(shí)現(xiàn)自鎖，用手輪回復(fù)齒條，其中主要設(shè)計(jì)了各個(gè)系統(tǒng)傳動(dòng)的零部件，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，屬于典型的手動(dòng)壓力機(jī)。22棘輪型手動(dòng)壓力機(jī)的設(shè)計(jì)2.1總體方按的確定根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為棘輪式手動(dòng)壓力機(jī)，設(shè)計(jì)所要完成的內(nèi)容為：最大工作壓力2000kg；最大工作行程205mm；齒輪帶動(dòng)齒條傳動(dòng)；以棘輪達(dá)到自鎖目的；手輪控制齒條的回反運(yùn)動(dòng)；根據(jù)各方面的考慮，最終確定了下圖所示的結(jié)構(gòu)方案。該機(jī)器放置在工作臺(tái)上，動(dòng)力為人力，工作時(shí)齒條通過齒輪帶動(dòng)做用在零件上，齒條與齒輪軸為一體，齒輪軸通過螺母與手柄固定，齒輪軸不直接固定在箱體上，而是通過軸承來減小軸與箱體之間的摩擦力，延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命，提高機(jī)器的精度。圖2-1總體方按圖1.定位盤2.齒輪軸3.手輪4.軸承5.齒條6.手柄7.端蓋8.棘輪9.棘爪2.2齒輪的設(shè)計(jì)2.2.1齒輪材料及精度的選擇本課題所要設(shè)計(jì)的壓力機(jī)采用齒輪傳動(dòng)，齒輪材料及其熱處理方法直接影響齒輪的強(qiáng)度、耐磨性等性能，因而直接影響齒輪的承載能力和使用壽命。選擇齒輪材料要根據(jù)齒輪的載荷大小、工作要求、工作環(huán)境、加工精度及加工成本等綜合考慮。根據(jù)要求，所設(shè)計(jì)的是手動(dòng)壓力機(jī)，所以在齒輪工作情況下，必須具有足夠的、相應(yīng)的工作能力，保證在整個(gè)工作壽命期間不致失效。因此，齒輪精度的選擇，必須3根據(jù)用途、工作條件等確定。但是對(duì)于齒面磨損、塑性變形等，由于尚未建立起廣為工程實(shí)際使用而且行之有效的設(shè)計(jì)計(jì)算方法及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，所以目前設(shè)計(jì)一般使用的齒輪傳動(dòng)，通常只按保證齒根疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。1、按上圖的壓力機(jī)總體結(jié)構(gòu)示意圖，由齒輪、齒條、棘輪確定傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪進(jìn)行傳動(dòng)。2、根據(jù)參考文獻(xiàn)3表10-8各類機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍，選取齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)。手動(dòng)壓力機(jī)屬于一般工作機(jī)器，速度及精度要求都不是很高，故選用7級(jí)精度（GB-10095-88）。3、根據(jù)參考文獻(xiàn)3表10-1常用齒輪材料及其力學(xué)特性，選取傳動(dòng)件的材料。選擇齒輪、齒條的材料均為40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為48-55HRC。2.2.2齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)參考文獻(xiàn)9，人的力量在10-50kg之間，所以取作用于壓力機(jī)手柄處的力為50kg。初定壓力機(jī)手柄的長(zhǎng)度為1000mm，但是實(shí)際的作用力臂長(zhǎng)度不足，去掉手握位置及其他因素構(gòu)，最后取實(shí)際在壓力機(jī)手柄上產(chǎn)生的力臂約為950mm。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書中的數(shù)據(jù)，壓力機(jī)的最大工作壓力為2000kg。根據(jù)計(jì)算式帶入數(shù)據(jù)：2211dFdF其中：1F=501d=0.952F=2000509.80.95=20009.82d所求得：2d=24mm所以可確定分度圓直徑為：d=22d=224=48(mm)選擇齒數(shù)：z=18根據(jù)計(jì)算式帶入數(shù)據(jù)：其中：z=12，d=461848m=2.67所求得：m=2.6742.2.3齒輪的校核根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度由于齒面硬度很高，赤芯強(qiáng)度又很低的齒輪40Cr調(diào)質(zhì)淬火，通常保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主。效核彎曲強(qiáng)度：32112FsaFadYYzKTm1、確定公式的各個(gè)計(jì)算數(shù)值1）根據(jù)參考文獻(xiàn)3表10-7圓柱齒輪的齒寬系數(shù)d，選取齒寬系數(shù)因齒輪、齒條均為硬齒面，故宜選擇稍小的齒寬系數(shù)，故取d=12）根據(jù)參考文獻(xiàn)3圖10-20（d）滲碳淬火鋼和表面硬化（火焰或感應(yīng)淬火）剛的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，選取齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限查取FE580Mpa3）根據(jù)參考文獻(xiàn)3圖10-18彎曲疲勞壽命系數(shù)FNK，查取彎曲疲勞壽命系數(shù)查得彎曲疲勞壽命系數(shù):FNK=0.874）計(jì)算彎