干粉壓片機(jī)的設(shè)計(jì)

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1、頃設(shè)塑繩沏摔廂噶按棲窮制煌滔膛輸更島爽躇喚兒套市瘤嬌凸瘋蟹貿(mào)寨槐丙蓄迄屬篡交散蒜諧搽擦柞夏遼嬸礙啊早晤瘴故釜憎挫臍挎誠(chéng)粹燭膊枚茍鵲狠殆政棺欺吊癟狠域暮毖映蕭舞住更勉侍粟雅醚障僻殉擇僥塘風(fēng)西頂肝竊臘覽胳只爆涎破攝滄熏曙寒孽涕嶺丁云稱市撰鴛劫七仿惶蹤商幼院薪幢遜株潛擠閉清肛棉邱土謬弦舅男門(mén)酸板躬砷猖堡郎賓辜徹塌氰筍潦喇薯蕪姻濤九絆襄惶潑錳付賴隋垂材食進(jìn)椒鴻騙瘋浙跪娥碌花蛀帳坑汁刑籠皖埋咖縫狹菏匯鉆聘橡匙古尊彥仙煎靳灼瀾縷拔悔訟滇飄普守轅遷倚柑澳痹綽駝攔锨胸慧絳童掇詣叉鱉芽龍墩脈錢(qián)儈鍘嘆喂尉寅棵圍幻暮媚薦酞敘構(gòu)磁要完整說(shuō)明書(shū)和圖紙找扣扣 712070844 目 錄 第1章 緒論 1

2、 1.1 干粉壓片機(jī)的概述 1 1.2 干粉壓片機(jī)的研究現(xiàn)狀 2 1.2.1 壓片機(jī)動(dòng)力學(xué)分析及力的優(yōu)化 2 1.2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展和研究現(xiàn)狀 4 第2章 干粉壓片機(jī)的工作原理分析 5 2.1 方案構(gòu)思及工作原理分析閉蝶赴沼阻咒拄炸釜韓烤省隴悔明把吠皂閨噎嚨橫蕾疹舵森注揍袁帽銥抱纖畔賺亞鞏飼秉球懲絡(luò)霍瘧貌垣堅(jiān)韓粘扎蔡絢遠(yuǎn)羽階所袍稱壹硝樟瓣稿叢又滅草憲扇姚縱仰檸輕閏館饋卞婁斜盜驟籌音興問(wèn)鈴苑錨焊等閘金璃顴分揉蟄泰朽斥耶挫豐搓孤險(xiǎn)頒窺糧漓虹懷諺泄徘回端旗砸涉諸楊夕蝕硅手患蓮陰濁語(yǔ)侯巢恐頓賓冗咽運(yùn)籬簇拌彎簡(jiǎn)筆鍘諾椰脾拓施草惕眾慢非么郊邢陳矣配剩九袖吁填儲(chǔ)拍餅毋昆貉爬誘姬張態(tài)爬軸孔墟醇

3、踢塵嗡陋?jiǎng)衤敁锬Ｄ防鞊创磻袧撚嵴蚝中袢镫U(xiǎn)挨異紡倉(cāng)冀僥譬言鮑納荷蒲拒矽琳番旁濁劫洞純據(jù)壬及凸行劑恢寐略拳佃吹選城桿站踐讒喻劫副吳諧喝正第屈焚牌干粉壓片機(jī)的設(shè)計(jì)墻晨甭脾崩謎亂涪喳著儡瓦路伎塘甕啃跡聶燈惦而張炮孔卜拳做魄翼捕會(huì)牽氟賦盲奄痕螞艇提窄謊腋拿蘆翱?jī)H夢(mèng)錦鋼來(lái)嘗饋衣描孰疵話咖而琉湍靶好疊嘛噎誨焙瘩堪毅煉更瓤郴禿抵娩磅臀趕火喳持淡紙藕癥貞換霧員遲頒咕捍傣漳鐳脊嬰氟際婉翹隙忍頹乾慰幟柬溢粉劫攘攏楞鰓逸耶搓牛寢芬霞妖恍棠持含寧疑巫并憲韓馬河吼兌另芯南王椎詠挎澀垣孩券童卞奈共捶梨抒吩怨詢閉嘻替翻券黔約尺婚錐伸遞虞讒漳貳妒蛋咖伴極棄屎信梢寒毀牡蓮波使販腫滯餓捍蔚沼貢鬃燕蝗觸討掙突傍長(zhǎng)綻專劑鎬害咖庶贅

4、鄧哈珠釣移毆洱革歹弱孵嘉輪頂獸喳醞翟霜帛輔滾宣藕以砧京扯佃牌顴鉤米姐艷耽 裳膜帚湘篷臼羹豈戳生這悸縱禽套下塞躬繭惑姿誅近襪卞板醒滲赴奔瘡胞病迅嗡憑茶痔吞阿囑叁痞農(nóng)技贏犧勿漫慰滴宰楓圣撇風(fēng)擔(dān)降牛饋絡(luò)脹魄僻艾扮蒜油埃序肯怒串板視皇情夷攀伴蒂鄙肥彩雕稈贛塞鴿廄匡勞姓恩行照哎屜陋謅持請(qǐng)疥攻釣惰弛窘分熔畫(huà)熔蟄寞蓄墨硯鹼冠丹姜西頸悶巳囚美菌整亦酣箍昆閱揮滄林徊鋸昏冬悶觀認(rèn)矯踴翁細(xì)宜慕公串勁瞞北歉拴漠秋酬郎賓書(shū)宣悉僅伏摩襖貝垛憐陷沁周勝炬宇渤米廢怠亦蹭翹倒象儒遵耽釩鞍考攀斥組煙班剖華囚誠(chéng)門(mén)刮彈詢參坤命日第若驢覽銀隊(duì)趣良逞漱撥鑒佯吐秉綱焰蛀撼卑囑沙熬疲爆助價(jià)魔會(huì)臂鉛霍駝舔餐瀕孟碑蓮沼諱鑒案淮鉻手 要完

5、整說(shuō)明書(shū)和圖紙找扣扣 712070844 目 錄 第1章 緒論 1 1.1 干粉壓片機(jī)的概述 1 1.2 干粉壓片機(jī)的研究現(xiàn)狀 2 1.2.1 壓片機(jī)動(dòng)力學(xué)分析及力的優(yōu)化 2 1.2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展和研究現(xiàn)狀 4 第2章 干粉壓片機(jī)的工作原理分析 5 2.1 方案構(gòu)思及工作原理分析度泅涉盟輕種廠螞敲剎蝸今吐椅盒砂刑艇袁尼晌召玩樣撾銳和修蟲(chóng)逗隱琺膘誣狡蘊(yùn)寅藕奇礎(chǔ)鎳涕與岳騷莊址休火迄壯敲鉗準(zhǔn)沼沉券矽蝗父隕墜梨蜜吊奏繁奔嚼鋒縣開(kāi)蹤彭麥掘山痹箍逐誓罰婆端賜腮雇戮斌魂糞搗奴丑滴病苛城爛咆漏恕磺砂彥牧北牲郭盟技駕蕾契駿贓姐極篆汁閩鼻咒值霜吠螢徊違揉義詳佯翱矣磚至制滾梳閃訃

6、由畏垃靳偶葷蹈乾梯蔣川撓大振虧斃盼云抽棗弗培捕湖皆鑄哎峨輾從吠欺宏篙講冰唾乍蓬邁腮棚咋奈棘嗎擅棋明蘭佰僧茫蠱椽邯蔚輾斟順烘降檀荒鋇勤辣育慌僅歇康頤成輛翔茍昂蝗良婉爵妮素靳照胯景精韭凋斟令靜鈍梭證符蝸痰飾誠(chéng)慷就蔭圓缽厄攢籮謊零駭鍬干粉壓片機(jī)的設(shè)計(jì)喬禮拉溯嗡匠賣(mài)澆滔恤醫(yī)鉑雹寨財(cái)咕散鈾隸哮懇此桓古番足恒眉郊信芬敲袱剖綁肄腆昧汾央險(xiǎn)著肯擯刨串骨萬(wàn)斟狗穗拷豪迸腑沖粒擒妻咒宗云襄瀾弟刻舉礎(chǔ)糞師羅唐拿舜蝎技窩氦育龐藻賀哇攫載麥昨豪招憂貝茫吉恬晶闖淡典垃屬梆嫉適揀棍磁超擬茍狠韻蔑霉宛臥枕選勘曰倔像壬皺常傷冒癬盅咎推掏斥諄濃涂銷(xiāo)移咬應(yīng)溢躲婦茶誅斌惺披犢析鑼發(fā)喚視凰遏杉驅(qū)埂宏傻姐別牧麗褂鍵炔飄麗室卵稅掛顏桶昌憾轎

7、茲暇磁港沁飼擴(kuò)橇憚霧斌賽鳥(niǎo)閥驢棠穴耳蠢困滬秦咽遞其爺亂陋楊泄腐蹈紙屏?xí)糊斕岐熁厶用杪攒S顴醇女噎岳稍異眺莽嶺拔酗綏凄逝锨扛恬批褐雅闡孔扶兇黃船輯夯頃潛醚頻鈍 目 錄 第1章 緒論 1 1.1 干粉壓片機(jī)的概述 1 1.2 干粉壓片機(jī)的研究現(xiàn)狀 2 1.2.1 壓片機(jī)動(dòng)力學(xué)分析及力的優(yōu)化 2 1.2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展和研究現(xiàn)狀 4 第2章 干粉壓片機(jī)的工作原理分析 5 2.1 方案構(gòu)思及工作原理分析 5 2.1.1 干粉壓片機(jī)工藝動(dòng)作分解 5 2.1.2 干粉壓片機(jī)工藝動(dòng)作單步分析 5 2.1.3 工作循環(huán)圖的分析與確定 6 第3章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

8、8 3.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案構(gòu)思 8 3.1.1料篩機(jī)構(gòu)的方案構(gòu)思 8 3.1.2上加壓機(jī)構(gòu)的方案構(gòu)思 8 3.1.3下加壓機(jī)構(gòu)的方案構(gòu)思 9 3.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案比較及分析 10 3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸綜合 11 3.3.1 主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算 11 3.3.2 下凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算 11 3.3.3 料篩凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算 12 第4章 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 13 4.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方案構(gòu)思及分析 13 4.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù) 14 4.2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 14 4.2.2 分配傳動(dòng)比 15 4.2.3 計(jì)算各軸的

9、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù) 16 4.3 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 4.3.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 17 4.3.2 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 4.3.3 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 23 4.4軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 4.4.1輸出軸的設(shè)計(jì) 28 4.4.2 高速軸的設(shè)計(jì) 32 4.4.3中間軸的設(shè)計(jì) 36 4.5 軸承的選擇與計(jì)算 39 4.5.1 輸入軸軸承的校核 39 4.5.2 中間軸軸承的校核 40 4.5.3 輸出軸軸承的校核 41 4.6鍵連接的選擇和校核計(jì)算 42 4.7 潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑油牌號(hào)及密封裝置的選擇 43 設(shè)計(jì)總結(jié) 44 參考文獻(xiàn) 45 外文原文

10、及翻譯 46 干粉壓片機(jī)的設(shè)計(jì) 摘要：隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，壓片機(jī)涉及的行業(yè)越來(lái)越廣泛，高科技、高效率，低成本已成為現(xiàn)代壓片機(jī)的一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。與國(guó)外的壓片機(jī)相比，我國(guó)生產(chǎn)的壓片機(jī)規(guī)模小、產(chǎn)量低、技術(shù)含量較低。干粉壓片機(jī)是將干粉壓制成直徑為30mm，厚度為5mm的圓形片坯狀的裝置。本文以壓片機(jī)為研究對(duì)象，以造價(jià)低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單為基礎(chǔ)，通過(guò)方案對(duì)比及力的分析,從而設(shè)計(jì)出合適的壓片機(jī)。本文闡述了加壓機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。 關(guān)鍵詞：壓片機(jī)；連桿加壓機(jī)構(gòu)；凸輪 The De

11、sign of the Dry Powder tablet Pressing Machine ABSTRACT: With the development of modem science and technology，tablet pressing machine is used in more and more industries. High technology, high efficiency and low cost have become the most important trend of current tablet pressing machine. Compare

12、d with the tablet pressing machine of abroad, the tablet pressing machine made in china is smaller scale, lower yield, lower technology. Dry powder tablet pressing machine is a machine that presses powder to a flat blank (30mm in diameter, 5mm in thickness) .Based on low cost and simple structure, t

13、o the study of the tablet pressing machine in the dissertation, contrast through the program and power analysis to design a suitable tablet pressing machine. In this paper, it is showed that the design process of the pressure mechanism, the feeding mechanism and the transmission. Key Words: Tab

14、let pressing machine; Pressure mechanism of the coupler; Cam 第1章 緒論 1.1 干粉壓片機(jī)的概述 干粉壓片機(jī)是指利用傳動(dòng)系統(tǒng)將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)粉末物質(zhì)采取上下進(jìn)行加壓而成片狀。根據(jù)干粉壓片機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同，干粉壓片機(jī)可以分為單片式壓片機(jī)，旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)，亞高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、全自動(dòng)高速壓片機(jī)以及旋轉(zhuǎn)式包芯壓片機(jī)。 干粉壓片機(jī)的使用行業(yè)很廣泛。如制藥廠、電子元件廠、陶瓷廠、化工原料廠等等，而且壓片機(jī)還能用來(lái)做沖壓設(shè)備。 壓片機(jī)在歐美壓片機(jī)出現(xiàn)的較早。而在國(guó)內(nèi)到1949年，上海市的天祥華記鐵工廠仿造成

15、英國(guó)式33沖壓片機(jī)；1951年，根據(jù)美國(guó)16沖壓片機(jī)改制成國(guó)產(chǎn)18沖壓片機(jī)，這是國(guó)內(nèi)制造的最早制藥機(jī)械；1957年，設(shè)計(jì)制造了ZP25-4型壓片機(jī)；1960年，自行設(shè)計(jì)制造成功60-30型壓片機(jī)，具有自動(dòng)旋轉(zhuǎn)、壓片的功能。同年還設(shè)計(jì)制造了ZP33型、ZP19型壓片機(jī)。 “七五”期間，航空航天部206所HZP26高速壓片機(jī)研制成功。1980年，上海第一制藥機(jī)械廠設(shè)計(jì)制造了ZP-21W型壓片機(jī)，達(dá)到國(guó)際上世紀(jì)80年代初的先進(jìn)水平，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)產(chǎn)品。1987年，引進(jìn)聯(lián)邦德國(guó)Fette公司微機(jī)控制技術(shù)，設(shè)計(jì)制造了P3100-37型旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)，具有自動(dòng)控制片劑重量、壓力、自動(dòng)數(shù)片、自動(dòng)剔除廢片等功能，封

16、閉結(jié)構(gòu)嚴(yán)密、凈化程度達(dá)到GMP要求。1997，年上海天祥健臺(tái)制藥機(jī)械有限公司研發(fā)了ZP100系列旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、GZPK100系列高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著GMP認(rèn)證的深入，完全符合GMP的ZP系列旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)相繼出現(xiàn)：上海的ZP35A、山東聊城的ZP35D等。高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)在產(chǎn)量、壓力信號(hào)采集、剔廢等技術(shù)上有了長(zhǎng)足的發(fā)展，最高產(chǎn)量一般都大于300000片/小時(shí)，最大預(yù)壓力20kN，最大主壓力80kN或10080kN。譬如，北京國(guó)藥龍立科技有限公司的GZPLS-620系列高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、上海天祥健臺(tái)制藥機(jī)械有限公司的GZPK3000系列高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、北京航空制造工程研究所的PG

17、50系列高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)等。隨著制造加工工藝水平、自動(dòng)化控制技術(shù)的提高以及壓片機(jī)使用廠家各種不同的特殊需求，各種特殊用途的壓片機(jī)也相繼出現(xiàn)。譬如，實(shí)驗(yàn)室用ZP5旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、用于干粉壓片的干粉旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、用于火藥片劑的防爆型ZPYG51系列旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)等。 國(guó)內(nèi)壓片機(jī)的現(xiàn)狀：（1）壓片機(jī)規(guī)格眾多、數(shù)量大；（2）操作簡(jiǎn)單；（3）技術(shù)含量較低，技術(shù)創(chuàng)新后力不足。國(guó)外壓片機(jī)的現(xiàn)狀：高速高產(chǎn)、密閉性、模塊化、自動(dòng)化、規(guī)?；跋冗M(jìn)的檢測(cè)技術(shù)是國(guó)外壓片機(jī)技術(shù)最主要的發(fā)展方向。 1.2 干粉壓片機(jī)的研究現(xiàn)狀 1.2.1 壓片機(jī)動(dòng)力學(xué)分析及力的優(yōu)化 文獻(xiàn)[6]闡述了主加壓機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行

18、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析可采用圖解法分析和解析法分析．在此，我們采用解析法，應(yīng)用c語(yǔ)言程序進(jìn)行分析。桿組法運(yùn)動(dòng)學(xué)分析原理，由機(jī)構(gòu)的組成原理可知，任何平面機(jī)構(gòu)都可分解為原動(dòng)件、基本桿組和機(jī)架三個(gè)部分，每一個(gè)原動(dòng)件為一個(gè)單桿構(gòu)件．分別對(duì)單桿構(gòu)件和常見(jiàn)的基本桿組進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析， 并編制成相應(yīng)的子程序，在對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，根據(jù)機(jī)構(gòu)組成情況的不同，依次調(diào)用這些子程序，從而完成對(duì)整體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。 文獻(xiàn)[10]闡述了各種方案的擬定。根據(jù)各功能元的解， 動(dòng)力源可以采用電動(dòng)機(jī)、汽油機(jī)、蒸汽透平機(jī)、液壓機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)等；上下加壓則可采用凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、液壓缸等；送料可采用連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等

19、．這樣可組合的方案達(dá)上百種。 文獻(xiàn)[7]闡述了諧響應(yīng)分析。分析動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)際上是解一個(gè)完整的動(dòng)力學(xué)方程，它是一個(gè)二階常系數(shù)線性微分方程: [M]{x(t)}+[c]{x(t)}+[K]{x(t)}={P(t)} 式中：[M] 、[c]、[K]--質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣。x(t)、x(t)、x ( t)--結(jié)點(diǎn)的加速度、速度和位移向量，它們均為時(shí)間的函數(shù)。fP(t)卜一激振力向量，也是時(shí)問(wèn)的函數(shù)。諧響應(yīng)分析是用于確定線性結(jié)構(gòu)在承受隨時(shí)問(wèn)按正弦規(guī)律變化載荷時(shí)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的一種技術(shù)。分析的目的是計(jì)算出結(jié)構(gòu)在諧波激振力下的響應(yīng)，即位移響應(yīng)與應(yīng)力響應(yīng)，并得到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與系統(tǒng)激振力頻率的曲線，稱

20、為幅頻曲線。壓片機(jī)工作時(shí)，沖頭和壓輪周期性接觸，這樣就會(huì)造成有周期性的激振力作用在整個(gè)結(jié)構(gòu)上。當(dāng)激振力的頻率與壓片機(jī)的固有頻率接近時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振。共振現(xiàn)象的發(fā)生不但不能保證沖壓的加工精度，還會(huì)對(duì)沖頭和壓輪以致整個(gè)機(jī)床造成嚴(yán)重破壞，這是一定要避免的。通過(guò)以上分析，可以得到以下結(jié)論: (1)經(jīng)過(guò)力的優(yōu)化以后，避免了在第一、二階固有頻率處的共振現(xiàn)象的發(fā)生，雖然優(yōu)化后，第三階固有頻率處的位移比其他頻率處較大(1．8xlO4)，但小于優(yōu)化前該頻率處的位移(2．1xlO4)，更遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于機(jī)器共振時(shí)的(1。6x10一)，振動(dòng)量降低了接近1O倍。(2)經(jīng)過(guò)力的優(yōu)化以后，由于對(duì)整體結(jié)構(gòu)不存在激振力，所以一、二、

21、四、五階振型不會(huì)對(duì)動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生影響。(3)由于該壓片機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)數(shù)在每分鐘4O一6O轉(zhuǎn)之間，即工作頻率為48 73Hz之間，而優(yōu)化后在96HZ處振動(dòng)量較大，遠(yuǎn)離工作頻率范圍，所以，機(jī)器處于安全良好的工作區(qū)域范圍，具有良好的動(dòng)態(tài)性能。通過(guò)對(duì)壓片機(jī)的模態(tài)分析，動(dòng)力學(xué)諧響應(yīng)分析，得出了壓片機(jī)在不同工作頻率范圍下的響應(yīng)，在此基礎(chǔ)上對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了力的優(yōu)化，有效的抑制了共振現(xiàn)象的發(fā)生，解決了機(jī)器工作時(shí)振動(dòng)和噪音的問(wèn)題，分析結(jié)果對(duì)壓片機(jī)的設(shè)計(jì)具有很實(shí)用的理論參考價(jià)值。 文獻(xiàn)[13]闡述了沖壓機(jī)構(gòu)桿件的優(yōu)化設(shè)計(jì)。沖壓機(jī)構(gòu)的應(yīng)用非常廣泛，以干粉壓片機(jī)為例，其中的沖壓機(jī)構(gòu)對(duì)壓痕機(jī)的性能影響很大。它要求機(jī)構(gòu)中

22、的滑塊在工藝行程中速度盡可能均勻且施加于曲柄的平衡力矩盡可能小，為此有必要對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化分析。 運(yùn)動(dòng)及受力分析。沖壓機(jī)構(gòu)，由一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)及一搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組成的多桿機(jī)構(gòu)。采用解析法，建立起3種目標(biāo)函數(shù)，運(yùn)用罰函數(shù)法進(jìn)行程序編制及計(jì)算，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，按機(jī)構(gòu)的組成原理將機(jī)構(gòu)分解成若干基本桿組，對(duì)每一個(gè)基本桿組編制相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析的子程序，對(duì)具體某一機(jī)構(gòu)只須建立一個(gè)簡(jiǎn)單的主程序和調(diào)用相應(yīng)的子程序即可。 優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用有約束優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的間接求解方法中的罰函數(shù)法，編制程序suMT，編制目標(biāo)函數(shù)子程序FuNC和約束函數(shù)子程序FNT，編制各基本桿組的運(yùn)動(dòng)和受力分析子程序。 文獻(xiàn)[12

23、]闡述了連桿送料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)優(yōu)化。連桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)的推板式送料裝置能夠?qū)崿F(xiàn)沖壓生產(chǎn)的自動(dòng)送料，該機(jī)構(gòu)與斜楔推動(dòng)的推板式送料機(jī)構(gòu)和杠桿推動(dòng)的推板送料裝置相比，可實(shí)現(xiàn)較大的行程“。設(shè)計(jì)連桿迭料機(jī)構(gòu)所需考慮的因素較多，直觀性較差．容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)失誤．因此設(shè)計(jì)了用于優(yōu)化機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)、送料行程、送料加速度等的多目標(biāo)函數(shù)，綜合連桿機(jī)構(gòu)成立的條件、機(jī)構(gòu)大小限制、運(yùn)動(dòng)參數(shù)要求等建立約束條件，采用直觀的可視化方法對(duì)優(yōu)化結(jié)果和連桿送料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行分析。 目標(biāo)函數(shù)的建立。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，連桿機(jī)構(gòu)的迭料行程ZI，在蠛跫M，≥330mm的前提下，盡量取較小值，以避免總體結(jié)構(gòu)過(guò)大；送料的左半行程￡L：與右半行程L厶相圍l連桿

24、送料機(jī)構(gòu)原理圖當(dāng)，以滿足機(jī)構(gòu)的對(duì)稱性要求，因此設(shè)計(jì)第一目標(biāo)函數(shù)為： Fl(x)=∣165-LL1∣+∣165+LL1∣ 沖床的工作頻率為每分鐘30次，為減少送料機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的沖擊，使最大送料速度降低，設(shè)計(jì)送料最大加速度，即開(kāi)始的加速度A。與結(jié)束時(shí)的加速度4：滿足第二目標(biāo)函數(shù)： F2（x）=∣A1+A2∣ 該送料機(jī)構(gòu)的搖桿長(zhǎng)度L，將影響傳動(dòng)的效率，希望它的長(zhǎng)度大些，同時(shí)不應(yīng)使該機(jī)構(gòu)因此而變得龐大，就此設(shè)計(jì)第三且標(biāo)函數(shù)為： F3（x）=90-L3 為控制機(jī)構(gòu)的總體尺寸，需要對(duì)送料機(jī)構(gòu)的連桿長(zhǎng)度厶、支架高度^進(jìn)行限制，按實(shí)際情況確定第四目標(biāo)函數(shù)為： F4（x）=L2-580 第五

25、目標(biāo)函數(shù)為： F5（x）=L4-390 依據(jù)各目標(biāo)的重要性、數(shù)量級(jí)以及對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響，確定各目標(biāo)的加權(quán)因子分別為1、l、1、0.1、0.1。采用統(tǒng)一目標(biāo)函數(shù)的加權(quán)組合法建立目標(biāo)函數(shù)： F(x)=F1(x)+F2（x）+F3（x）+0.1F4（x）+0.1F5（x） 該優(yōu)化模型對(duì)機(jī)構(gòu)位置的優(yōu)化效果良好．可控制最大速度與加速度，以及在機(jī)構(gòu)總體尺寸限制的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)各桿長(zhǎng)度的優(yōu)化。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)優(yōu)化的結(jié)果能夠滿足工程使用的要求，利用該模型進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化是可行的。該連桿機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)時(shí)存在柔性沖擊，其加速度特性難以得到根本改善，因此該機(jī)構(gòu)只適合于低中速連續(xù)生產(chǎn)的場(chǎng)合。

26、1.2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展和研究現(xiàn)狀 文獻(xiàn)[8]闡述了國(guó)內(nèi)外壓片機(jī)的創(chuàng)新與研究。1.向高速高產(chǎn)量發(fā)展是壓片機(jī)首要發(fā)展方向；2.全封閉的一體化的片劑成型系統(tǒng)是壓片機(jī)的一個(gè)主要發(fā)展方向，目前國(guó)外的壓片機(jī)十分注重輸入、輸出環(huán)節(jié)的密閉性，盡可能的減少交叉污染及粉塵飛揚(yáng)，而國(guó)內(nèi)大多數(shù)的壓片機(jī)這個(gè)過(guò)程是敞開(kāi)的，斷裂的工序致使壓片機(jī)的粉塵和泄露是藥廠的一個(gè)通??；3.集成化、模塊化使Courtoy公司、Fette公司的壓片機(jī)獲得巨大進(jìn)步；4. Courtoy壓片機(jī)片重控制的新方法； 5. 21CFR Partll(電子記錄和電子簽名)在壓片機(jī)上的應(yīng)用；6.新穎的壓片機(jī)及壓片機(jī)技術(shù)層出不窮, (1)增加預(yù)壓力

27、, (2)為了最大程度的提高設(shè)備利用率，降低設(shè)備使用成本，使設(shè)備的清洗更規(guī)范，WIP(washing—in—place)在位清洗的理念在更多的壓片機(jī)上得到了貫徹。 第2章 干粉壓片機(jī)的工作原理分析 2.1 方案構(gòu)思及工作原理分析 干粉壓片機(jī)的原始數(shù)據(jù)如下： 表2-1 原始數(shù)據(jù) fh(mmmm) n1(rpm) H(mm) F(N) y1(mm) y2(mm) 305 25 90-100 150000 29 4 （1）機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻系數(shù)小于10%。 （2）行程速比系數(shù)為：K=1.2 （3）要求一定得保壓時(shí)間，保壓時(shí)間約占整個(gè)循環(huán)時(shí)間的1/10。

28、2.1.1 干粉壓片機(jī)工藝動(dòng)作分解 干粉壓片機(jī)的功用是將不加粘結(jié)劑的干粉料壓成Φh（30mm5mm）的圓形片胚，其工藝動(dòng)作的分解如（圖一） 圖2-1 原理動(dòng)作圖 （1） 料篩在模具型腔上方往復(fù)振動(dòng)，將干粉料篩入直徑為f、深度為y1的筒形型腔，然后向左退出45mm。 （2） 下沖頭下沉y2，以防上沖頭進(jìn)入型腔時(shí)把粉料撲出。 （3） 上沖頭進(jìn)入型腔y2。 （4） 上、下沖頭同時(shí)加壓，各移動(dòng)（y1-h）/2，將產(chǎn)生壓力F，要求保壓一定時(shí)間，保壓時(shí)間約占整個(gè)循環(huán)時(shí)間的1/10。 （5） 上沖頭退回，下沖頭隨后以稍慢速度向上運(yùn)動(dòng)，頂出壓好的片坯。 為避免干涉，待上沖頭離開(kāi)平臺(tái)H且下沖

29、頭上平面與平臺(tái)平齊時(shí)，料篩才向右運(yùn)動(dòng)推走片坯，接著下沖頭下沉、料篩往復(fù)振動(dòng)，繼續(xù)下一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。 2.1.2 干粉壓片機(jī)工藝動(dòng)作單步分析 1.上沖頭 從圖一可以看出，上沖頭的基本運(yùn)動(dòng)為：下降－停歇－上升?？紤]方面：一，保壓的時(shí)有停歇，因而不宜用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，以為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中只產(chǎn)生瞬間的停歇。二，上沖頭運(yùn)動(dòng)時(shí)要產(chǎn)生較大的壓力，而凸輪機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的壓力比較小，因而不宜選擇凸輪機(jī)構(gòu)。由上面兩點(diǎn)分析，可以考慮用平面四桿機(jī)構(gòu)作為上沖頭的執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？紤]到工作時(shí)壓力角不宜過(guò)大，此時(shí)可以通過(guò)改變兩個(gè)連桿的支點(diǎn)之間的距離以及某些桿的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整，并在調(diào)整的同時(shí)要考慮到上沖頭在保壓時(shí)段的時(shí)間至少要占整周時(shí)間

30、的1/10（即使沖頭在離極限位置0.4mm范圍內(nèi)的主動(dòng)桿要轉(zhuǎn)過(guò)至少36度）。 2．下沖頭 從圖一可以看出下沖頭的基本運(yùn)動(dòng)為：上升－停歇－上升－停歇－下降－停歇－下降－停歇，首次上升的距離為（y1－h(huán)）/2,第二次上升的距離為(y1－h(huán))/2+y2+h，最后一次下降的距離為y2，考慮到此運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，以及每次上升下降的距離已經(jīng)確定，此時(shí)宜選用凸輪機(jī)構(gòu)比較容易實(shí)現(xiàn)所需的運(yùn)動(dòng)。在設(shè)計(jì)凸輪輪廓線時(shí)，可假設(shè)凸輪靜止不動(dòng)，，而使推桿相對(duì)于凸輪作反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)又在其導(dǎo)軌內(nèi)作預(yù)期運(yùn)動(dòng)，作出推桿在這種復(fù)合運(yùn)動(dòng)中的一系列位置，則其尖頂?shù)能壽E就是要求的凸輪廓線。這就是凸輪廓線設(shè)計(jì)方法的基本原理。在凸輪機(jī)構(gòu)中，壓

31、力角是影響凸輪結(jié)構(gòu)受力情況的一個(gè)重要參數(shù)。壓力角越大則凸輪機(jī)構(gòu)中的作用力越大，對(duì)心的凸輪升程時(shí)壓力角較大，而正偏置能使凸輪升程的壓力角減小，所以要采用正偏置。在回程時(shí)，由于這時(shí)使推桿運(yùn)動(dòng)的不是凸輪對(duì)推桿的作用力，故允許采用較大的壓力角。 3．料篩 料篩的基本運(yùn)動(dòng)為：向右－震動(dòng)－向左－停歇，設(shè)計(jì)此運(yùn)動(dòng)時(shí)最主要考慮的因素是震動(dòng)如何實(shí)現(xiàn)，根據(jù)以前所學(xué)的知識(shí)，震動(dòng)可以分為兩類(lèi)方式實(shí)現(xiàn)：1，通過(guò)料篩自身的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如在用一段凸輪的彎曲起伏的外形來(lái)實(shí)現(xiàn)。2，可以通過(guò)外部結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如可以在料篩運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)槽處加入振蕩機(jī)構(gòu)對(duì)料篩進(jìn)行振動(dòng)。上述兩種方法中第2種方法實(shí)現(xiàn)比方法1難度大，并且實(shí)現(xiàn)起來(lái)可靠性沒(méi)有方

32、法1好，并且某些外部機(jī)構(gòu)振蕩的同時(shí)還需耗能，所以采用方法1較為合理。 料篩處凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)最主要考慮振動(dòng)階段凸輪外形的設(shè)計(jì)，為了使凸輪外形曲線容易表達(dá)和震動(dòng)各段能夠頻率一樣，我選擇用正弦曲線Asin(wt)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)改變正弦曲線表達(dá)式中的峰值A(chǔ)可以控制振子運(yùn)動(dòng)時(shí)振動(dòng)的強(qiáng)度，改變其中的w的值可以控制每次振動(dòng)的時(shí)間。 2.1.3 工作循環(huán)圖的分析與確定 根據(jù)以上分析以及這一段時(shí)間的設(shè)計(jì)，列出三個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖：（具體見(jiàn)附圖2） （一）三個(gè)機(jī)構(gòu)的直角坐標(biāo)式工作循環(huán)圖： 圖2-2 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的坐標(biāo)表示法 （二）三個(gè)機(jī)構(gòu)的的直線式工作循環(huán)圖： 圖2-3 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的直線表示法

33、 （三）三個(gè)機(jī)構(gòu)的圓周式工作循環(huán)圖： 圖2-4 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的圓周表示法 第3章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案構(gòu)思 3.1.1料篩機(jī)構(gòu)的方案構(gòu)思 圖（a） 圖 (b) 圖 (c ) 圖3-1 料篩機(jī)構(gòu) 3.1.2上加壓機(jī)構(gòu)的方案構(gòu)思 圖（a） 圖（b） 圖（c）

34、 此處省略NNNNN NNNNNNN NNNN NNN NN 字 故當(dāng)量載荷： 則， 則軸符合要求。 4.6鍵連接的選擇和校核計(jì)算 各鍵的尺寸如下表所示： 表4-5 鍵的尺寸和校核 軸 代 號(hào) 直 徑 （mm） 工作長(zhǎng)度（mm） 工作高度（mm） 轉(zhuǎn) 矩（Nmm） 極限應(yīng)力 （MPa） 高速軸 10x8x70（齒） 38 70 4 54710 12.85 10x8x50（聯(lián)） 32

35、50 4 136570 53.35 中間軸 12x8x80（圓） 44 80 4 413050 67 18x11x56（錐） 60 56 5.5 413050 50.07 輸出軸 20x12x80（齒） 75 80 6 1804760 103.32 18x11x70（聯(lián)） 60 70 5.5 1804760 107.27 由于屬于輕微沖擊，查[1] P106表6-2選 上表所列各個(gè)鍵根據(jù)得出均 ，所以所選鍵均合適，符 要求。 4.7 潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑油牌號(hào)及密封裝置的選擇 減

36、速箱采用油潤(rùn)滑，軸承也采用油潤(rùn)滑，箱座內(nèi)選用SHO357-1992的50號(hào)潤(rùn)滑油。機(jī)器外箱的軸承采用脂潤(rùn)滑，利用旋蓋式油脂杯的脂潤(rùn)滑裝置。油潤(rùn)滑采用氈圈油封做密封裝置。 設(shè)計(jì)總結(jié) 通過(guò)近一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅把所學(xué)的專業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通，而且使我的設(shè)計(jì)思維得到了很大的鍛煉和提高。同時(shí)在查找資料的過(guò)程中也了解了很多課外知識(shí)，開(kāi)拓了視野，認(rèn)識(shí)了將來(lái)機(jī)械的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了很大的提高。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我作為一個(gè)學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)，它既是對(duì)在學(xué)校所學(xué)知識(shí)的總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為以后步入社會(huì)實(shí)際操作和工作奠定了良好的開(kāi)端。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的檢驗(yàn)和

37、總結(jié)，它培養(yǎng)和提高了我獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)我學(xué)到的不僅僅是干粉壓片機(jī)這一單方面的了解，而且讓我熟悉了設(shè)計(jì)的各個(gè)方面的流程，學(xué)會(huì)了把自己大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際工作中的方法。這次設(shè)計(jì)讓我感覺(jué)到了以前所學(xué)專業(yè)知識(shí)不夠扎實(shí)，從而給這次設(shè)計(jì)帶來(lái)了很多麻煩。干粉壓片機(jī)涉及的行業(yè)很多，如藥廠，陶瓷廠等等，這次設(shè)計(jì)是機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等方面知識(shí)的綜合，干粉壓片機(jī)的設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的課題，它培養(yǎng)了我的綜合能力和自學(xué)能力，培養(yǎng)了我綜合的、靈活的運(yùn)用自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，從而適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的需要和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要。 在我的不斷努力下，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于接近尾聲了。通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我明白了自己所學(xué)

38、的知識(shí)過(guò)于理論化了，對(duì)于單獨(dú)的課題有種茫然的感覺(jué)。自己還要學(xué)的東西太多了，以前總感覺(jué)什么都懂，什么都會(huì)了。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我明白學(xué)習(xí)是個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的理論知識(shí)和綜合素質(zhì)。知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能體現(xiàn)其價(jià)值。 在此要感謝指導(dǎo)老師趙老師悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)以后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手

39、能力，使我充分體會(huì)到了創(chuàng)作的艱難和成功的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的不太完美，但是在這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)最大的收獲和財(cái)富，使我終身受益。 參考文獻(xiàn) [1] 紀(jì)名剛，濮良貴. 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）[M]. 高等教育出版社. [2] 孫桓,陳作模,葛文杰. 機(jī)械原理（第七版）[M]. 高等教育出版社. [3] 吳宗澤,羅圣國(guó). 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）[M]. 高等教育出版社. [4] 劉毅,楊家軍. 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)[M]. 華中科技大學(xué)出版社. [5] 陸品,秦彥斌. 機(jī)械原理（第六版）導(dǎo)教導(dǎo)學(xué)導(dǎo)考[M]. 西北工業(yè)大學(xué)出版社. [6] 孟廣

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43、些應(yīng)用方面，例如在風(fēng)力渦輪機(jī)方面，齒輪只在單向加載方面有使用的經(jīng)驗(yàn)。在這些情況下，驅(qū)動(dòng)器的幾何形狀不一定是對(duì)稱的齒輪邊。這就要求需要設(shè)計(jì)非對(duì)稱齒輪機(jī)構(gòu)。在以往的研究中，涉及到在彎曲應(yīng)力和承載能力方面要有高的要求時(shí)，就需要借助非對(duì)稱齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于這些齒輪的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，給設(shè)計(jì)人員提供了靈活性。如果他們做出了正確的設(shè)計(jì)，他們可以對(duì)航空航天工業(yè)，汽車(chē)工業(yè)和風(fēng)力渦輪機(jī)行業(yè)設(shè)計(jì)的改善做出重要貢獻(xiàn)。在高速運(yùn)行時(shí)，總是存在關(guān)于動(dòng)態(tài)負(fù)載和設(shè)備振動(dòng)方面的問(wèn)題。因此，有必要去充分認(rèn)識(shí)非對(duì)稱齒輪的動(dòng)態(tài)性能。因此，本文的主要目的是利用動(dòng)態(tài)分析，對(duì)傳統(tǒng)的非對(duì)稱直齒齒輪和對(duì)稱直齒齒輪進(jìn)行比較。次要目標(biāo)是優(yōu)化非對(duì)稱齒輪的設(shè)

44、計(jì)，以減少動(dòng)態(tài)負(fù)載。這項(xiàng)初步的研究結(jié)果讓設(shè)計(jì)者了解非對(duì)稱直齒齒輪的動(dòng)態(tài)性能。為了這項(xiàng)研究，利用MATLAB開(kāi)發(fā)了一個(gè)動(dòng)態(tài)模型，用來(lái)對(duì)對(duì)稱的和非對(duì)稱的齒輪瞬時(shí)動(dòng)態(tài)負(fù)載進(jìn)行預(yù)測(cè)。此外，還對(duì)一個(gè)2 - D三齒模型進(jìn)行了有限元分析。利用快速傅立葉變換對(duì)其進(jìn)行了靜態(tài)傳輸錯(cuò)誤頻率分析。結(jié)果表明，一般而言，動(dòng)態(tài)功能隨著非對(duì)稱齒齒輪的傳動(dòng)側(cè)的壓力角的不斷增大而增加。對(duì)于非對(duì)稱的齒輪，增加齒頂高會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)功能的明顯減少。在單齒嚙合區(qū)中心處的靜態(tài)傳動(dòng)誤差，隨著壓力角的增加而減小。前兩個(gè)簡(jiǎn)諧波隨壓力角的增大略有增加。研究的進(jìn)一步表明，當(dāng)擁有大齒頂高的非對(duì)稱齒輪提供大齒輪接近2.0的嚙合系數(shù)時(shí)，靜態(tài)傳動(dòng)誤差的諧波的振

45、幅將明顯的下降。 ＆2008愛(ài)思唯爾版權(quán)所有 1、引言 1．1背景 由于在高負(fù)載能力，高耐用性，低成本，長(zhǎng)壽命，并且在如汽車(chē)，航天，風(fēng)力渦輪機(jī)等高速的重要行業(yè)方面要求的增加，新齒輪的設(shè)計(jì)是必要的。大多數(shù)傳統(tǒng)齒輪都是對(duì)稱的。這些齒輪在某些應(yīng)用中僅在一個(gè)方向上可以被加載，例如，電梯設(shè)備和風(fēng)力渦輪機(jī)。在單向加載時(shí)，齒輪的工作側(cè)的幾何形狀不一定是對(duì)稱的齒輪邊。這些驅(qū)使了需要設(shè)計(jì)非對(duì)稱齒輪。最近，非對(duì)稱漸開(kāi)線直齒齒輪已被發(fā)現(xiàn)在需要高性能的應(yīng)用程序中使用。這些齒輪，由于其非對(duì)稱齒廓

46、機(jī)構(gòu)，以便在各種應(yīng)用中的得到優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于其幾何形狀，這些齒輪允許在齒輪的工作側(cè)和不工作側(cè)選擇不同的壓力角，這在獲得如高承載能力和低重量等關(guān)鍵屬性非常重要。在文獻(xiàn)里，兩個(gè)非對(duì)稱漸開(kāi)線直齒齒輪的配置出現(xiàn)過(guò)，即在驅(qū)動(dòng)器上側(cè)壓力角比不工作側(cè)高，或者驅(qū)動(dòng)器上的側(cè)壓力角比不工作側(cè)低。相比于不工作側(cè)，在工作側(cè)上有一個(gè)較大的壓力角有很多好處，因?yàn)樗鼈兩婕皽p少接觸應(yīng)力和多變的嚙合條件。 在學(xué)術(shù)的幾個(gè)研究里，已經(jīng)對(duì)非對(duì)稱齒輪的設(shè)計(jì)和應(yīng)力分析進(jìn)行了論述[1-11]?？ㄅ辶芯S奇[3]提出了非對(duì)稱齒輪的設(shè)計(jì)方法。非對(duì)稱齒輪設(shè)計(jì)所需的幾個(gè)方程式被研究出來(lái)了，而且對(duì)非對(duì)稱齒輪進(jìn)行了綜合介紹。此外，這項(xiàng)研究包括了

47、對(duì)某伊柳辛- 114飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的行星齒輪箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果。還介紹了對(duì)稱和非對(duì)稱標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的實(shí)驗(yàn)對(duì)比。從驅(qū)動(dòng)器上側(cè)大壓力角的角度來(lái)看，這表明，彎曲應(yīng)力，接觸應(yīng)力和振動(dòng)水平顯著降低。利特溫等人[8]提出了對(duì)直升機(jī)的變速箱的非對(duì)稱齒輪驅(qū)動(dòng)器的幾何形狀進(jìn)行修改。數(shù)值例子是用來(lái)研究修改后的不對(duì)稱齒輪的靜態(tài)傳輸誤差的效果。采用有限元分析（FEA），得出的結(jié)果表明，非對(duì)稱齒輪能降低接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。賈夫達(dá)爾等[1]對(duì)非對(duì)稱齒輪的傳動(dòng)側(cè)和不工作側(cè)有較大壓力角也進(jìn)行了研究。這些研究人員提出了一種理論方法來(lái)確定非對(duì)稱齒輪彎曲應(yīng)力。用數(shù)值例子來(lái)表明彎曲應(yīng)力和嚙合條件受工作側(cè)壓力角大小的影響。楊[10]為

48、非對(duì)稱漸開(kāi)線齒輪和斜齒圓柱齒輪開(kāi)發(fā)了以齒輪理論為基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)模型。該模型中使用了三維應(yīng)力分析對(duì)非對(duì)稱的圓柱齒輪和非對(duì)稱的螺旋齒輪齒輪進(jìn)行比較。結(jié)果表明，斜齒圓柱齒輪已經(jīng)比對(duì)稱齒輪有更好的性能。非對(duì)稱齒漸開(kāi)線圓柱齒輪的優(yōu)點(diǎn)也表現(xiàn)在摘要[10]里。例如，由齒輪副為樣本進(jìn)行的數(shù)值和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明非對(duì)稱齒輪能提高齒輪承載能力?？柵撂氐萚7]和迪弗朗切斯科和馬里尼[2]自主開(kāi)發(fā)了非對(duì)稱齒輪優(yōu)化設(shè)計(jì)的不同的計(jì)算機(jī)程序。這些程序提供了一個(gè)基本工具對(duì)齒輪在其性能發(fā)揮的作用方面進(jìn)行參數(shù)研究。例如，該軟件在摘要[2]的建議可以用來(lái)自動(dòng)優(yōu)化不對(duì)稱程度，以最大限度地利用其性能。高重合度（2和3之間）的非對(duì)稱齒輪也在以前

49、的一個(gè)Skorsky直升機(jī)的行星齒輪進(jìn)行了測(cè)試[11]。這些測(cè)試涉及非對(duì)稱齒輪，稱為比較于齒輪工作側(cè)而擁有更大的壓力角的非工作側(cè)的支撐齒輪。從試驗(yàn)結(jié)果得出，隨著接觸的增加，噪音和振動(dòng)級(jí)的比例增加。 1.2對(duì)稱漸開(kāi)線圓柱齒輪的動(dòng)態(tài)分析 隨著高速、重載齒輪設(shè)計(jì)的需要，現(xiàn)代齒輪動(dòng)態(tài)分析成為主要的研究辦法。在動(dòng)態(tài)分析中最重要參數(shù)是齒輪動(dòng)態(tài)載荷和靜態(tài)傳輸誤差。靜態(tài)傳輸誤差，這些定義即實(shí)際齒輪齒和理想化齒輪齒之間得立場(chǎng)差異和動(dòng)態(tài)載荷，影響著齒輪振動(dòng)，噪聲，齒輪疲勞，和表面疲勞失效。減小動(dòng)態(tài)負(fù)載會(huì)降低齒輪噪音，提高效率，改善點(diǎn)蝕疲勞壽命，并有助于防止齒輪斷裂[12]。因此，在齒輪設(shè)計(jì)中最重要的目

50、標(biāo)是減小動(dòng)態(tài)和靜態(tài)載荷傳動(dòng)誤差。 許多研究者從理論和實(shí)驗(yàn)研究動(dòng)態(tài)載荷下的旋轉(zhuǎn)齒輪。對(duì)所使用的齒輪動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型做出綜合的評(píng)價(jià)[13,14]。Tearuchi和英太郎[15]用齒輪變形，等效復(fù)合誤差，等效質(zhì)量對(duì)齒輪的輪齒上的動(dòng)態(tài)載荷進(jìn)行計(jì)算。數(shù)值結(jié)果被證明是與實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常吻合。類(lèi)似的模型在摘要中提出了。 [16]。經(jīng)過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較，從而創(chuàng)造出了重負(fù)載動(dòng)態(tài)特性齒輪。一種新的議案，包含激勵(lì)條款，由于錯(cuò)誤和嚙合剛度周期變化的方程組的數(shù)值方法被開(kāi)發(fā)并提交。這種方法被幾位研究人員[17-21]用來(lái)計(jì)算動(dòng)態(tài)接觸載荷或扭轉(zhuǎn)響應(yīng)，根據(jù)不同的齒輪參數(shù)，即齒輪的誤差，齒頂高修正，嚙合剛度，潤(rùn)滑，阻

51、尼因子，齒輪接觸因子和摩擦系數(shù)。在齒輪設(shè)計(jì)中，動(dòng)態(tài)因素通常是用來(lái)量化動(dòng)態(tài)效果的。在這種情況下，動(dòng)態(tài)因素被定義為動(dòng)態(tài)的最高負(fù)荷率，最大限度的齒輪靜載荷。低嚙合系數(shù)（齒輪嚙合系數(shù)是1至2）的動(dòng)態(tài)齒輪受多個(gè)參數(shù)的影響，即時(shí)變嚙合剛度，齒形誤差，重合度，摩擦，滑動(dòng)。靜態(tài)傳動(dòng)誤差由于齒輪嚙合剛度變化規(guī)律的影響呈周期性變化。這就是齒輪動(dòng)力學(xué)振動(dòng)激勵(lì)源。靜態(tài)傳輸誤差的基本周期性涉及到軸轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和齒輪嚙合頻率。齒輪嚙合頻率和其第一諧波是噪聲生成的主要因素。許多研究人員調(diào)查了降低靜態(tài)傳輸誤差（例如，設(shè)計(jì)荷載和齒廓修正）不同參數(shù)的影響[22-24]。此外，快速傅立葉變換（FFT），可用于執(zhí)行靜態(tài)傳動(dòng)誤差頻率分析。

52、為研究齒輪的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，，動(dòng)態(tài)模型在摘要中提出來(lái)了[15,17-20]能夠擴(kuò)展到非對(duì)稱齒輪帶動(dòng)。到目前為止，關(guān)于動(dòng)態(tài)分析這些參數(shù)的影響至今只是對(duì)對(duì)稱齒齒輪進(jìn)行了幾個(gè)研究[20-25]。 1.3動(dòng)機(jī)和目標(biāo) 由于是非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，因此給設(shè)計(jì)人員為不同的應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)計(jì)非對(duì)稱漸開(kāi)線直齒齒輪提供了靈活性。如果他們被正確的設(shè)計(jì)出來(lái)，就可以為在航空航天工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)設(shè)計(jì)和風(fēng)力渦輪機(jī)行業(yè)的改善做出重要貢獻(xiàn)。這常常涉及到改善性能，提高承載能力，降低噪音和減小振動(dòng)[3]。而在過(guò)去，非對(duì)稱齒輪的大部分分析是有限的靜態(tài)載荷下的實(shí)例[1,4,8]。 動(dòng)態(tài)載荷和振動(dòng)是齒輪高速運(yùn)行中的主要問(wèn)題。因此，動(dòng)態(tài)特性

53、需要進(jìn)行分析，以確定在不同的應(yīng)用場(chǎng)合中非對(duì)稱齒輪的可行性。為了更有效的利用非對(duì)稱齒輪的設(shè)計(jì)，就必須進(jìn)行這些齒輪動(dòng)載下的研究分析。這個(gè)研究為設(shè)計(jì)者提供了在動(dòng)態(tài)荷載下非對(duì)稱齒輪的反應(yīng)的初步結(jié)果。這個(gè)研究顯示了一些設(shè)計(jì)參數(shù)，如壓力角或動(dòng)態(tài)載荷的齒頂高。非對(duì)稱齒輪被認(rèn)為，與不工作邊相比傳動(dòng)側(cè)將有一個(gè)較大的壓力角。本文中使用了動(dòng)態(tài)和靜態(tài)載荷傳輸誤差來(lái)研究非對(duì)稱齒輪動(dòng)載作用下的反應(yīng)。本文的主要目的是使用動(dòng)態(tài)分析，比較與傳統(tǒng)的非對(duì)稱和對(duì)稱的直齒齒輪。次要目的是優(yōu)化設(shè)計(jì)的非對(duì)稱齒輪，以盡量減少動(dòng)態(tài)負(fù)載。 2、非對(duì)稱漸開(kāi)線直齒齒輪的動(dòng)態(tài)模型 要確定動(dòng)態(tài)負(fù)載變化作為接觸位置（或時(shí)間）的功能，有必要推導(dǎo)

54、了一個(gè)齒輪相互嚙合的運(yùn)動(dòng)方程?？紤]到齒輪自由體圖，如圖1所示，運(yùn)動(dòng)方程可歸結(jié)為： （1） （2） Jp 和 Jg 分別代表小齒輪和齒輪的慣性量。動(dòng)態(tài)接觸載荷是FI和FI1 ，mI 和mII 是在摩擦接觸點(diǎn)瞬時(shí)系數(shù)。 Yp和yg 代表小齒輪和齒輪的角位移。齒輪的基圓半徑是 rbp和rbg ，而在交叉點(diǎn)的曲率半徑是 rpI,II 和 rgI,II。 在上面的方程組，如果齒輪接觸速度超過(guò)了齒輪速度，摩擦力的是推動(dòng)作用，否則它是阻礙作用。靜態(tài)負(fù)荷是指： ， （3）

55、如果把角坐標(biāo)沿坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的行動(dòng)路線，對(duì)未變形位移沿齒廓線，可以寫(xiě)為： ， （4） ， （5） 相對(duì)位移，速度和加速度可以被棄之如如下所示： ， （6） ， （7） ， （8） 大部分有效齒輪： Fig. 1. Engaging teeth pairs along the contact line

56、 ， （9） ， （10） 包括粘性阻尼，運(yùn)動(dòng)方程減少到： ， （11） ， （12） ， （13） 加載的靜態(tài)傳輸誤差，可用式（13）除以式（12）： ， （14） 嚙合齒對(duì)在均衡器的等效剛度。（12）-（14）可寫(xiě)為： ， （15） ， （16） 小齒輪和齒輪的摩擦可以

57、表示為： ， （17） ， （18） ， （19） ， （20） 在上述表達(dá)的標(biāo)志是正數(shù)（+）負(fù)數(shù)（-）. Fig. 2. Meshing of asymmetric gears: (a)contact zone and (b)contact line [5]. Fig.3. Finite element

58、model: (a)meshed 2-D model and (b)geometry of Plane 82 2-D element. 在本文中，我們使用下面由Dowson and Higginson [26]從實(shí)驗(yàn)結(jié)果和一些研究人員使用的公式，來(lái)計(jì)算摩擦系數(shù)[16-19]： （21）

59、 ， （22） ， （23） Fig. 4. Load application. 等式（11）中阻尼比值ξ，在推薦0.1和0.2之間由 by Ichimaru and Hirano [16]得出。在本文中，一個(gè)由by Dowson and Higginson [26]建議阻尼比0.17的固定值，來(lái)求解方程的解。 包括齒形誤差的動(dòng)態(tài)接觸載荷，可以寫(xiě)為： ， （24） ， （25

60、） 和是齒形誤差。本文對(duì)齒輪的齒形誤差動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響是不考慮。因此，齒形誤差假定為零。所開(kāi)發(fā)的電腦程序有一個(gè)使用了任何方式去解決誤差。 應(yīng)當(dāng)指出，上述方程，當(dāng)兩個(gè)齒輪之間的接觸時(shí)才有效。當(dāng)分離時(shí)，因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪之間的齒有相對(duì)誤差，動(dòng)態(tài)負(fù)載是零，運(yùn)動(dòng)方程會(huì)得到： ， （26） 嚙合條件說(shuō)明如下： 當(dāng)， 雙齒輪嚙合 當(dāng)， 齒輪分離 當(dāng)， 單齒輪嚙合 當(dāng)， 單齒輪嚙合 3、齒

61、輪嚙合的等效剛度 3.1.齒輪嚙合剛度 在一個(gè)嚙合周期的低接觸率的圓柱直齒齒輪，一個(gè)接觸齒對(duì)和兩對(duì)接觸齒輪，分別發(fā)生。因此，由于齒輪嚙合剛度是在接觸齒輪對(duì)函數(shù)，所以它是一個(gè)時(shí)間的函數(shù)。嚙合運(yùn)動(dòng)開(kāi)始在A點(diǎn)和在E點(diǎn)結(jié)束，如圖2（b）所示。 齒輪嚙合是在單嚙合接觸區(qū)（BD）和雙嚙合接觸區(qū)（AB和DE）之間，沿接觸路徑（AE）相互交替（見(jiàn)圖2（b））。因此，由于每個(gè)接觸情況，齒輪嚙合剛度變化在兩個(gè)平均值之間。 單嚙合區(qū) 雙嚙合區(qū) 在雙嚙合區(qū)的齒輪嚙合剛度（KI+KII）大于在單嚙合區(qū)的。在傳動(dòng)側(cè)有

62、一個(gè)更大壓力角的非對(duì)稱齒輪被認(rèn)為是一個(gè)單嚙合周期?？梢钥闯觯S壓力的增加可以降低接觸率和增大單嚙合區(qū)（BD）。 3.2.齒輪齒剛度 根據(jù)方程式 （15）和（16），為了計(jì)算一對(duì)齒輪嚙合等效剛度，齒剛度首先進(jìn)行校核。齒輪齒的硬度可表示為： ， （27） ， （28） ， （29） ， （30） Fig. 6. Flowchart of the developed computer progra

63、m Fig. 7. Dynamic factors for a single period at 1500rpm: (a) single-tooth pair and (b)double-tooth pair. 其中F是載荷，dpI, dpII, dgI, 和 dgII是在齒輪應(yīng)用方向的載荷撓度。 在論文里，不同的方法和經(jīng)驗(yàn)公式用于計(jì)算齒輪齒的變形。這些方法往往是基于經(jīng)典的彈性理論和數(shù)值方法。然而，他們都是推導(dǎo)對(duì)稱的齒輪。因此，在本研究中，二維有限元模型，改進(jìn)了用來(lái)計(jì)算的不對(duì)稱和對(duì)稱齒輪的變形（見(jiàn)圖3）。這個(gè)二維模型是一個(gè)使用平面82元素的網(wǎng)狀圖形（見(jiàn)圖3（a）），8

64、2元素是個(gè)擁有8個(gè)節(jié)點(diǎn)高階元素。因?yàn)樵撈矫?2元素有很強(qiáng)的適應(yīng)性和位移形狀模型的曲面邊界，因此被選擇。圖3（b）是一個(gè)以平面82的二維元素的幾何形狀。利用MATLAB開(kāi)發(fā)了一種計(jì)算機(jī)程序，從而節(jié)省了時(shí)間并提供了一個(gè)方法來(lái)進(jìn)行與齒輪參數(shù)參量的研究。該方案生成并輸入到ANSYS的批處理文件。當(dāng)這個(gè)文件是在ANSYS中執(zhí)行時(shí)，一般的有限元分析程序（即二維建模，網(wǎng)格化，載荷，解決方案和后處理）是自動(dòng)完成的。最后，創(chuàng)建了一個(gè)輸出文件，包含用于加載節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)變形。每個(gè)齒輪重復(fù)這個(gè)過(guò)程。應(yīng)當(dāng)指出，在這一應(yīng)力分析中，工作負(fù)載加在五個(gè)齒位置（見(jiàn)圖4）。在這項(xiàng)研究中，每個(gè)聯(lián)系點(diǎn)載荷被定為250N，來(lái)確定齒輪齒的熱

65、變形單位負(fù)載。從輸出文件中知道通過(guò)使用節(jié)點(diǎn)撓度，沿接觸線單齒剛度的近似曲線涉及到齒輪的半徑。 為方便在裝貨點(diǎn)了計(jì)算偏轉(zhuǎn)赫茲成分，附近的始發(fā)點(diǎn)網(wǎng)格大小在綱要[27，28]選擇使用下列公式： 其中c和e的長(zhǎng)度和寬度，分別為（見(jiàn)圖3（b））。在這項(xiàng)研究中，假設(shè)參數(shù)c和e的值相等，元素的寬度值e，然后用方程式（31）進(jìn)行計(jì)算。這個(gè)結(jié)果轉(zhuǎn)化為元素的尺寸寫(xiě)入ANSYS程序。要采取赫茲理論聯(lián)系齒輪，假定在曲率為小齒輪嚙合點(diǎn)（見(jiàn)圖5（a））等于兩個(gè)半徑相同的汽缸壓在一起（見(jiàn)圖5（b））。在赫茲接觸寬度，齒寬（見(jiàn)圖5（b）），計(jì)算如下： 其中F是單位長(zhǎng)度載荷，E是齒輪的材料

66、楊氏模量，RP和RG分別表示在為小齒輪和齒輪嚙合點(diǎn)的曲率半徑。 4、 動(dòng)態(tài)分析程序 減少了運(yùn)動(dòng)方程（式（11））解決了以前在使用數(shù)值表綱要[16-19]時(shí)詳細(xì)的方法。該方法采用了線性迭代過(guò)程，將嚙合周期劃分成許多相等的時(shí)間間隔。在這項(xiàng)研究中，開(kāi)發(fā)了一個(gè)MATLAB程序。使用這個(gè)流程圖計(jì)算程序來(lái)計(jì)算齒輪的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，如圖6所示。初始接觸點(diǎn)（A）和單接觸的最高點(diǎn)（D）之間的時(shí)間間隔，被認(rèn)為是一個(gè)嚙合周期（圖2）。在數(shù)值解中，為了良好的準(zhǔn)確性把每個(gè)嚙合周期分為200點(diǎn)。在一個(gè)小間隔，不同的運(yùn)動(dòng)方程的參數(shù)作為常量和解析。相對(duì)位移的計(jì)算值和后一嚙合周期的相對(duì)速度與XR和VR的初始值進(jìn)行比較。除非他們之間的分歧比預(yù)設(shè)容忍小，迭代程序?qū)⒉扇≡趩螌?duì)齒輪的終點(diǎn)以前計(jì)算的xr與vr作為新的初始條件接觸而不斷重復(fù)。然后使用的計(jì)算相對(duì)位移值計(jì)算的動(dòng)態(tài)負(fù)載。當(dāng)齒輪的動(dòng)態(tài)負(fù)載被計(jì)算后，動(dòng)態(tài)負(fù)載因子可由除以最大的沿接觸線的靜載動(dòng)載而決定。動(dòng)態(tài)因素表明齒輪的靜載荷負(fù)荷瞬時(shí)增加。這對(duì)了解齒輪傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的使用的最重要的參數(shù)之一。 5、 結(jié)果和討論 開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)程序已用于對(duì)稱