曲柄滑塊機構(gòu)及其特性研究(畢業(yè)設(shè)計)

1、前言：隨著工業(yè)的發(fā)展，不同規(guī)格的曲柄滑塊機構(gòu)被應(yīng)用到了更多的機械 中。它在機械制造工業(yè)以及其它工業(yè)的生產(chǎn)中的作用愈來愈顯著，例如 在汽車、農(nóng)業(yè)機械、電子、醫(yī)療機械、國防、航空航天以及日用品等工 業(yè)部門都有廣泛的應(yīng)用。因而提高機械的自動化程度，降低工人的勞動 強度，改善勞動條件都離不開對曲柄滑塊機構(gòu)的研究。曲柄滑塊機構(gòu)在 壓力機內(nèi)是重要的主機構(gòu)。十九世紀末才出現(xiàn)相當(dāng)規(guī)模的曲柄壓力機。 前期二十世紀末，由于汽車工業(yè)的興起，曲柄壓力機得到了迅速的發(fā)展。近年來，電子、通訊、計算機、家電及汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，對沖 壓零件的需求量迅猛增長。尺寸與形狀均趨于標準化和系列化的功能性 沖壓件，生產(chǎn)批量越來越大（

2、如中小型電機的定轉(zhuǎn)子硅鋼片、高壓器硅 鋼片、刮臉刀、（it芯片等），為降低成本和提高勞動生產(chǎn)率，這類零件 很適合在高速壓力機上進行大批量生產(chǎn)；1910年，美國亨利拉特公司首創(chuàng)四柱底傳動結(jié)構(gòu)的壓力機，迄今已 有近100年的歷史，直到今天才是壓力機發(fā)展的最為興旺的時期。壓力 機的速度不斷被刷新，如日本電產(chǎn)京利的mach-100型超高速精密壓力 機。中國加入wto之后，市場全球化的步伐加快，競爭越來越劇烈嚴酷, 因此，各行業(yè)對沖壓件提出了精度高、質(zhì)量好、成本低等更高的要求。一、曲柄壓力機的分類及型號：壓力機包括液壓傳動和機械傳動的壓力機，鍛壓機器共分為機械壓力 機、液壓機等八類，在八類鍛壓機器中，每

3、類又分為十列，每列又分十 組。主要參數(shù)與基本型號相同，只是次要參數(shù)與基本型號不同的，稱為 變型，要在類代號的字母后加一個字母a、b、c，依次表示第一、第二、第三次變型。曲柄壓力機的型號用漢語拼音字母、英文字母和數(shù)字表示，例如 jc23-63a型號的意義是：j c 23 - 63 ai i i i 1結(jié)構(gòu)和性能比原型作了第一次改進i |1630kn （主參數(shù)）i i 1第二列第三組，開式雙柱可傾壓力機i 1次要參數(shù)與基本型號不同的第三種變型1機械壓力機（類代號）現(xiàn)將型號的表示方法敘述如下： 第一個字母為類代號，用漢語拼音字母表示。 第二個字母代表同一型號產(chǎn)品的變型順序號。篦二 篦四個教字分別為別

4、 細代號橫線后面的數(shù)字代表主參數(shù)。一般用壓力機的標稱壓力作為主參數(shù)。 最后一個字母代表產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)和性能上有所改進的順序號。有些鍛壓設(shè)備，緊接列、組代號的后面還有一個字母, 代表設(shè)備的通用特性，例如j21g-20中的代表“高速”；j29k-25 中的代表“數(shù)控”。二、壓力機的工作原理及結(jié)構(gòu)：圖一曲軸壓力機傳動系統(tǒng)圖中：1-電機2-皮帶輪3、4-齒輪5-離合器6-連桿7-滑塊電動機1帶動皮帶輪系統(tǒng)2將動力傳到小齒輪3,通過小齒輪3與大 齒輪4的嚙合將動力傳到曲柄軸上，再利用曲軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為滑塊7 的往復(fù)直線運動。制動器與離合器都安裝在曲柄軸上，在電動機不切斷電源的情況下， 滑塊的動與停是通過操

5、縱開關(guān)控制離合器和制動器實現(xiàn)的。當(dāng)制動器松 閘，離合器結(jié)合時，將傳動系統(tǒng)與曲柄連桿機構(gòu)連通，動力輸入，滑塊 運動；當(dāng)需要滑塊停止運動時，將離合器分離，將傳動系統(tǒng)與曲柄連桿機 構(gòu)脫開，同時運動慣性被制動器有效地制動，使滑塊運動及時停止。三. 曲柄壓力機的主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)能反映出壓力機的工作能力，所能加工工件的尺寸范圍, 有關(guān)生產(chǎn)率等的指標主要技術(shù)參數(shù)有：(1) 標稱壓力fg ( kn )及標稱壓力行程sg ( mm )o標稱壓力fg:指滑塊距下死點某一特定距離(稱標稱壓力行程sg)時滑 塊允許承受的最大作用力。標稱壓力角ag:與標稱壓力行程對應(yīng)的曲柄 轉(zhuǎn)角定義為標稱壓力角。只有在標稱壓

6、力行程sg內(nèi)，設(shè)備的工作能力才 能達到fg (或稱額定壓力)值。標稱壓力系列：主要取優(yōu)先數(shù)系列，63,100,160,250, 315kn(2) 滑塊行程s (mm)指滑塊從上死點至下死點所經(jīng)過的距離，其值為曲柄半徑的兩倍。 通?；瑝K行程隨設(shè)備標稱壓力值的增加而增加：部分壓力行程是可調(diào)的。 滑塊行程次數(shù)n ( 1/min)指連續(xù)工作方式下滑塊每分鐘能往返的次數(shù)，與曲柄轉(zhuǎn)速對應(yīng)。通用壓力機設(shè)備越小，行程次數(shù)越大：高速壓力機行程速度是可調(diào)的。(3) 閉合高度壓力機的閉合高度-一-是指滑塊在下止點時，滑塊底面到工作臺上 平面(即墊板下平面)之間的距離。壓力機的閉合高度可通過調(diào)節(jié)連桿長度在一定范圍內(nèi)變

7、化。當(dāng)連 桿調(diào)至最短(對偏心壓力機的行程應(yīng)調(diào)到最小)，滑塊底面到工作臺上平 面之間的距離，為壓力機的最大閉合高度；當(dāng)連桿調(diào)至最長（對偏心壓 力機的行程應(yīng)調(diào)到最大），滑塊處于下止點，滑塊底面到工作臺上平面之 間的距離，為壓力機的最小閉合高度。壓力機的裝模高度一一指壓力機的閉合高度減去墊板厚度的差值。 沒有墊板的壓力機，其裝模高度等于壓力機的閉合高度。模具的閉合高度是指沖模在最低工作位置時，上模座上平面至下 模座下平面之間的距離。模具閉合高度與壓力機裝模高度的關(guān)系圖二模具裝模高度與閉合高度的關(guān)系（4）工作臺尺寸 包括工作臺平面尺寸和工作臺漏料孔尺寸。（5）模柄孔尺寸 主要針對開式壓力機，用于固定上

8、模。四. 機身結(jié)構(gòu)設(shè)計分類及設(shè)計要求。機身是壓力機的一個基本部件。所有零部件均安裝在機身上，工作時 要求受全部工作變形力。機身在變形力的作用下引起的彈性變形會影響 到?jīng)_壓件的質(zhì)量及模具的壽命。另外，運動部分的速度及受力的變化會 引起震動它將部分地由機身吸收。機身的特點是質(zhì)量大，約占整個機身 質(zhì)量的50-60%左右。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工量大約占整個壓力機加工量的20-30% 左右。因此，機身的合理設(shè)計對減輕壓力機重量、提高壓力機剛度，減 少制造工時，改善壓力機外觀，提高沖壓件質(zhì)量都有直接影響。開式壓力機是三面敞開，便于操作。但剛度較差，受力后在喉口處要 產(chǎn)生角變形，直接影響沖壓件的質(zhì)量及模具壽命。所以

9、限制了開式壓力 機的公稱力，只能適應(yīng)于中小規(guī)格的壓力機。為彌補開式壓力機的缺陷， 出現(xiàn)了在機身正面加二根拉桿的結(jié)構(gòu)。但這樣會影響壓力機的適用范圍， 只適用于裝有帶料或卷料自動送料壓力機上。開式壓力機的機身改變結(jié)構(gòu)形式，就能組成不同類型的開式壓力機。 根據(jù)工作臺后側(cè)是否敞開可分為單柱和雙柱兩種形式，根據(jù)工作臺的結(jié) 構(gòu)型式不同，可分為固定臺、活動臺、柱形臺、可傾式等。表一壓力機的類型單柱壓力機j11單柱固定臺壓力機j12單柱活動臺壓力機j13單柱柱形臺壓力機開式壓力機j21開式固定臺式壓力機j22開式活動臺壓力機j23開式固可傾壓力機j25開式雙點壓力機j29開式底傳動壓力機雙柱壓力機便于后岀料，

10、有利于機械化及自動化?；顒优_壓力機可 以在較大范圍內(nèi)改變壓力機裝模高度。適應(yīng)工藝范圍較廣。柱形臺壓力 機機身由于工作臺為一柱形體。適用于環(huán)形或筒形件上的沖孔或成形。 機身結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足如下要求：1 機身在滿足強度、剛度的條件下，力求重量輕，節(jié)約金屬。2結(jié)構(gòu)力求簡單，并使裝上的所有部件、零件容易安裝、調(diào)整、修理和 更換。3結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)便于鑄造、焊接和加工。4必須有足夠的底面積，保證壓力機的穩(wěn)定性。5 結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)力求外形美觀。機身結(jié)構(gòu)分為鑄造和焊接兩種。鑄造結(jié)構(gòu)一般用灰鑄鐵。材料比較 容易供應(yīng)，消振性能好。但質(zhì)量較重。剛度較差，適用于成批生產(chǎn)。焊 接結(jié)構(gòu)一般用q235-a鋼板。質(zhì)量較輕，剛度較好，外

11、形美觀。但消振性能較差適用于單件小批生產(chǎn)。對于采用鑄造還是焊接結(jié)構(gòu)，視各廠條件 而定，隨著工業(yè)水平的發(fā)展，焊接結(jié)構(gòu)必然會更廣泛的被采用。表二 焊接和鑄造機身的技術(shù)經(jīng)濟指標比較:比較項目鑄造結(jié)構(gòu)焊接結(jié)構(gòu)機身重量100%70-80%機加工工時100%220-250%制造費100%110-130%抗震能力好差生產(chǎn)周期長短機械性能差優(yōu)工藝性廢品率大，有缺陷廢品率小，有缺陷車間單位面積產(chǎn)量低，70%高，100%鑄造成本（批量大時）100%105-120%鑄造機身的設(shè)計鑄造機構(gòu)機身一般采用ht200灰鑄鐵?；诣T鐵的抗拉強度大，為本身抗拉強度的3-4倍，消振能力比鋼大10倍，彈性模數(shù)較低，可獲得比鑄鋼更薄而

12、復(fù)雜的鑄件，鑄件中殘余內(nèi)應(yīng)力及翹曲變形較鑄鋼小。對冷卻速度敏感性大，因此屬截面容易形成疏松。故灰鑄鐵件當(dāng)壁厚超過其臨界值時，隨著壁厚的增加其機械性能反而顯著下降；流動性能好，表面光潔，因而加工余量比鑄鋼小。在不同截面上性能較均勻，所以適合于制造要求高。而截面不一的較為厚的大型鑄件。表三砂型鑄件的最小壁厚鑄件尺寸最小尺寸mm< 200 x 2005-67200 x 200-500 x 5006-10> 7500 x 50015-20表四灰鑄鐵的筋板厚度零件重量kg最大外形尺寸mm筋的厚度mm11-60750661-10012508101-50017008501-80025001080

13、1-1200300012表五灰鑄鐵件的最小鑄孔大量生產(chǎn)：12-15mm成批生產(chǎn)：15-30mm小批、單件生產(chǎn)：30-50mm鑄造機身設(shè)計的注意事項：1 鑄件結(jié)構(gòu)或泥芯形狀力求簡單，盡可能采用直線輪廓。2 避免出現(xiàn)使造型發(fā)生困難的死角和內(nèi)凹。3分型面力求簡單，數(shù)目力求減少。4 合理設(shè)置凸臺和圓座。5 盡量避免采用型芯。6要保證型芯能牢固地安置在鑄件里，型芯的透氣性要好。 焊接機身的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在焊接機身中，最常用的材料為q235-a鋼板。有時候亦用16mn鋼 板。q235-a鋼板在普通條件下可焊接?？珊感院?。當(dāng)環(huán)境溫度低于-5°c 時，當(dāng)板厚大于20mm,結(jié)構(gòu)剛度大時，結(jié)構(gòu)剛度大時，需預(yù)

14、熱并焊后消 除內(nèi)應(yīng)力熱處理。鋼板的化學(xué)成分直接影響到焊縫的機械性能，碳的含量增高時，焊縫強度高。但塑性下降，鎰是焊縫中一種非常有利的元素。提高猛的含量后，可以使焊縫處金屬機械性能提高，除了強度提高外，它的塑性也增大也增大但同時提高猛和碳的含量不合適的。通常希望焊縫中含(0. 6-0. 9 ) %mno焊接前鋼板需經(jīng)整平，對厚鋼板要加熱整平。氣割下料后在經(jīng)坡口 加工，對厚鋼板為防止焊后產(chǎn)生裂縫,焊前必須預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100-150 °c,如鋼板為中碳鋼，則預(yù)熱溫度為：200-300°co 設(shè)計中注意問題：1 盡量減少焊縫。2結(jié)構(gòu)上形成箱體，不易變形，容易加工。3.要便于定位

15、。4焊接接頭不要錯開，錯開容易使筋板作用力不平衡，引起變形。5 加強板開孔內(nèi)處盡量都焊。6 要保證焊接空間。五. 傳動系統(tǒng)的配置傳動系統(tǒng)的作用是把電動機的能量傳遞給曲柄滑塊機構(gòu)。并對電動機 的轉(zhuǎn)速進行減速，使其獲得所需要的滑塊行程次數(shù)。設(shè)計傳動系統(tǒng)時，必須使壓力機結(jié)構(gòu)緊湊，維修方便，性能良好外觀美觀。傳動系統(tǒng)設(shè)置在壓力機工作臺之上的為上傳動。在工作臺之下的為下 傳動，現(xiàn)有的通用壓力機大多采用上傳動機構(gòu)。雖然下傳動結(jié)構(gòu)亦有不 少優(yōu)點，例如：機械重心低，傳動平穩(wěn)，震動噪聲小、壓力機地面的高 度低，滑塊導(dǎo)向長度大等。但由于壓力機平面尺寸大，機器總重量比上 傳動大10-20%,由于傳動系統(tǒng)在地坑中，基

16、礎(chǔ)造價高，維修不便，所以 只有特殊要求時才采用。開式及閉式傳動的比較。開式及閉式傳動系統(tǒng)指傳動齒輪安裝在機身 外還是機身之內(nèi)，開式傳動齒輪工作條件較差、外形不美觀。但安裝維 修方便，而閉式傳動齒輪工作條件較好，外形美觀。如將齒輪浸入油池中，則大大降低了齒輪傳動的噪聲。但安裝維修較困難。一般均采用單邊傳動，對大規(guī)格開式壓力機，且曲軸采用平行于壓 力機正面的有采用雙邊傳動的結(jié)構(gòu)形式。所謂雙邊傳動就是在一根軸上 有二個齒輪共同傳達扭矩。對曲軸橫放的開式雙點壓力機，也采用雙邊 傳動。壓力機的傳動級數(shù)與電動機的轉(zhuǎn)速和滑塊每分鐘行程次數(shù)有關(guān)。行 程次數(shù)低，則總速比大，傳動級數(shù)就應(yīng)多些，否則每級的速比過大，

17、結(jié) 構(gòu)不緊湊。反之行程次數(shù)高，總速比小，傳動級數(shù)可小些?，F(xiàn)有開式壓 力機傳動級數(shù)一般不超過三級。行程次數(shù)在80次/分以上的用單級傳動。在選取電動機轉(zhuǎn)速時，電機轉(zhuǎn)速越低，可以減少總速比和傳動級數(shù)。但電機尺寸越大，價格越貴，電機效率也低。不一定適合。通常對二級 和三級傳動系統(tǒng)采用同步轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分，對一級傳動采用同步轉(zhuǎn)速 1000轉(zhuǎn)/分。在各級傳動速比的分配要恰當(dāng)。通常三角皮帶傳動速比不超過7-9。減速比分配時，要保證飛輪有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，也要注意布置得盡可 能緊湊、美觀和長、寬、高尺寸比例恰當(dāng)。對通用壓力機的飛輪轉(zhuǎn)速一 般取380-450轉(zhuǎn)/分。因為轉(zhuǎn)速太低會使飛輪作用力消弱。轉(zhuǎn)速太高會使飛輪

18、軸上的離合器發(fā)熱嚴重，造成離合器和軸承的損壞。表六 齒輪傳動的中心距及模數(shù)齒輪副位中心距模數(shù)小齒輪傳動形式置鑄鐵齒輪鋼齒輪鑄鐵齒輪鋼齒輪齒數(shù)單邊傳動低速副(5-6. 5 )do(5-6. 5 ) do0. ido0. o9do14-21高速副(3-3. 5 ) do0. 72do0. o64do46-21雙邊傳動低速副(4. 3-5. 6 )do(3. 5-4. 6)do0. 085d.)0. o7do14-22高速副(3-3. 7) do(5-6. 5 ) du(0. 056-0 .084 ) do(0. 048-0 064 ) do14-24表中：d°曲軸支承直徑mm大齒輪初定后

19、，還要校核圓周速度vv=ndon/( 60x1000)式中：d。一大齒輪分度圓直徑 n壓力機每分鐘行程次數(shù)表七允許的圓周速度傳動形式齒輪副位 置圓周速度極限值平均值單邊傳動低速副0. 9-3. 52. 4高速副4. 6-5. 75. 3雙邊傳動低速副0. 7-3. 31. 6高速副對鑄鐵齒輪：3. 1-4.4對鑄鐵齒輪：4. 1對鋼齒輪：5. 5-6. 2對鋼齒輪：5.7六. 離合器和制動器對單級傳動壓力機的離合器和制動器只能安裝在曲軸上。采用剛性離合器的壓力機，離合器應(yīng)裝在軸上，因為剛性離合器不宜 在告訴下工作，而曲軸轉(zhuǎn)速較低。所以應(yīng)裝在曲軸上，制動器必然也裝 在曲軸上。采用摩擦離合器時，從

20、壓力機能量消耗來看，當(dāng)離合器裝在低速軸上, 加速壓力機從動部分所需功和離合器接合時消耗的摩擦功都較小。能量 消耗也小。從離合器工作條件看，低速軸上的離合器磨損系數(shù)小。故離 合器工作條件好，但低速軸上離合器需要傳遞較大的扭矩。離合器結(jié)構(gòu) 尺寸大，此外看，從傳動系統(tǒng)來看現(xiàn)代壓力機傳動系統(tǒng)大多采用封閉在 機身內(nèi)，離合器不便裝在曲軸上。另外亦為了縮小離合器尺寸，降低制 造成本，一般都置于轉(zhuǎn)速較高的飛輪軸上，制動器位置隨離合器位置而 定。因高速軸上制動力矩小，可縮小制動器結(jié)構(gòu)尺寸。七. 滑動軸承壓力機常用的滑動軸承有整體式和分開式兩種。整體式軸承結(jié)構(gòu)簡單，但磨損后無法調(diào)節(jié)軸承間隙，軸只能從軸端 部裝入。

21、而分開式軸承磨損后，可用改變墊片厚度的方法調(diào)節(jié)軸承間隙。 裝配也很方便?；瑒虞S承的滑動速度對壓力機來講較小，而瞬時比壓很高。工作載 荷的性質(zhì)為尖峰載荷，一般采用周期油脂潤滑或稀油壓力潤滑。所以壓 力機滑動軸承處于邊界摩擦與半液體摩擦的工作條件之下。在正常工作情況下，要求軸承與軸頸工作表面存在油膜，油膜的承 壓強的與潤滑性能均與工作表面的溫度有關(guān)，所以除計算軸承的瞬時比 壓外，比壓p與滑動速度v的乘積是衡量軸承發(fā)熱與承載能力的主要指 標。也必須進行核算。壓力機滑動軸承與軸頸之間的配合的選用h8/f8和h8/f7o前者配合 間隙較大能保證良好潤滑。允許在工作中發(fā)熱，用于轉(zhuǎn)速較高，支點跨 度較大的場

22、合。后者間隙中等，用于中等轉(zhuǎn)速。用于普通潤滑油或潤滑 脂的場合。在軸瓦上要開設(shè)進油孔及油槽，油孔和油槽應(yīng)開在壓力最小的位當(dāng)軸頸旋轉(zhuǎn)時，將潤滑油帶到工作表面上，自然形成油膜，產(chǎn)生油壓， 以平衡外部負荷。油槽不應(yīng)開在油膜承載區(qū)內(nèi)，否則將破壞油膜的承載 能力。八. 曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計計算（一）、曲柄滑塊機構(gòu)的主要參數(shù)開式壓力機均采用曲柄連桿機構(gòu)驅(qū)動滑塊作上下垂直運動?；瑝K行 程與曲柄轉(zhuǎn)角有關(guān)。此次設(shè)計曲柄壓力機的公稱力為800kn. 則對于小于2000kn的壓力機，其滑塊行程為s=12. 7 jo.lpg + 2 =115mm式中：r曲柄半徑mm曲柄半徑為滑塊行程的一半，則r=57mmo 入一連桿系

23、數(shù)。入之兒l連桿長度。mm當(dāng)連桿長度為可調(diào)時，取最短時的數(shù)值。ot 曲柄轉(zhuǎn)角(以下死點算起)，連桿系數(shù)入=01-03。入值越 大，由于力臂增加。在相同條件下，傳遞扭矩就越大。對普通一般用途壓力機：入=0. 1-0.2.對連桿滑塊間帶導(dǎo)柱的壓力 機：入=0.2-0.5。取2=0.2,則連桿 l=r/2=285滑塊速度由下式計算：v=odr ( s in ot +s in2 a ) mm/min曲柄在90。時，滑塊速度最大。 最大速度 vmax « co r « 341 nini/mino式中：3 曲柄角速度。=ttr/30=0. 105r n滑塊行程次數(shù)，設(shè)計為低速，令n=4

24、5為了計算在公稱力行程時傳遞的扭矩，必須求得在公稱力位置時的曲 軸公稱轉(zhuǎn)角理or?+(r + l-sg)?-廠2r(r + l sg)572 + (57 + 285 8)2285?=c o s t 57x2x(57 + 285-8)其中sg是公稱力行程，sg的值應(yīng)大于或等于板厚，式中sg取8伽。 曲柄扭矩的計算曲柄傳遞的扭矩由無摩擦機構(gòu)所需要的扭矩和由于存在摩擦所引起的附 加扭矩組合而成。mk =mo+m |li nm式中：mor ( sin ex + sin2 a ) mm2mu 摩擦當(dāng)量力臂。mp=m (l+x)+ra+2 (rb+r0) mm曲軸支承半徑。mmp連桿作用力。kn對于雙支承

25、曲軸直徑d。，可由下式?jīng)Q定：d0= ( 4. 4-5 ) pg mm=127mm表八曲軸具它部分尺寸式中：pg壓力機公稱力kn圖四連桿簡圖g、幾一連桿大頭及球頭半徑 和一曲柄半徑。mm由上表決定口一連桿球頭或銷軸半徑。mm對球頭：db= ( 4. 4-5 ) pg mm= 127mm 對銷軸：db=2. 7tpg mmu曲柄連桿機構(gòu)摩擦系數(shù)。對開式壓力機：h=0. 04o曲軸在公稱轉(zhuǎn)角企時發(fā)生公稱力pgo曲軸傳遞的扭矩按下式求得:mkg=pg (r ( sinag+sin2ag) + p (1+2) ra +2 (rb + r0)nm2=800x(57x (sin 28° + 0.1

26、 sin 56°)+ 0.04(1.2x57 + 0.2x127)=28189.6nm(二)、曲軸強度的計算 為簡化計算作如下假設(shè)：1、齒輪對曲軸的作用下要比連桿對曲軸的作用力小得多，忽略不計。2、連桿對曲軸的作用力近似等于公稱力。并分別以l/2pg作用在連桿瓦 兩側(cè)距曲柄臂2r處。3、曲軸支承反作用力作用在距曲柄臂2t處。4、曲柄頸所受扭矩要比彎矩小得多，忽略不計。反之，支承頸彎矩小得 多，忽略不計。危險截面c-c的彎矩mw=(lg-la+8r)/4 xpg nm=58320nm la曲柄頸長度m最大彎曲應(yīng)力c7=mw/w=(lg-/o + 80pg0.4盃pa=1647. 6xl

27、o5palg曲柄兩臂外側(cè)距離m d曲柄頸直徑 r 圓角半徑m w彎曲斷面系數(shù)m2由上式可知，曲軸彎曲應(yīng)力當(dāng)曲軸尺寸一定時，b值為一定值。 危險截面b-b的扭矩血為：mk=pgxmk最大剪切應(yīng)力廠為：r = ml=pgxmkpa=688xl()5pawn 02£式中：pg壓力機公稱力n1山一當(dāng)量力臂mmk=m0+mmd0曲軸支承頸半徑mwn扭轉(zhuǎn)斷面系數(shù)m由上式可知，剪切應(yīng)力為當(dāng)量力臂的函數(shù)。隨著曲軸轉(zhuǎn)角的變化而變化。表九許用彎曲應(yīng)力q、r材料cr xlo5 parxlo5 pa45調(diào)質(zhì)1000-1400750-100040"調(diào)質(zhì)1400-20001000-150018crmn

28、mo8 調(diào)質(zhì)2100-30001600-2300計算值應(yīng)小于許用值。九.超載保護裝置如果壓力機選用不當(dāng)，模具調(diào)整不正確，毛坯厚度不均勻，兩個毛坯疊在一起，沖模刃口變鈍或模腔內(nèi)落入雜物就有可能使壓力機破壞，如連桿螺紋破壞，調(diào)節(jié)螺桿彎曲，曲軸彎曲或斷裂，機身變形甚至斷裂等。所以最好能設(shè)有超載保護裝置。保護裝置有壓塌塊式及液壓式兩類。壓塌塊式保護裝置壓塌塊式保護裝置是利用保險塊斷面剪切破壞進行保護的。剪切環(huán)有單環(huán)及雙環(huán)兩種，保護裝置在球頭下面。壓力機連桿作用力通過球座。壓塌塊傳給滑塊。超載時壓塌塊剪切破壞，于是連桿連同球座對滑塊產(chǎn) 生相對運動而不傳遞力，使壓力機各零件免受破壞，在設(shè)計壓塌塊時， 高度

29、尺寸h應(yīng)大于壓力機公稱力行程sgo壓塌塊破壞后，必須更換新的壓塌塊才能重新工作，為便于更換， 可以加設(shè)彈簧夾子，在壓塌塊側(cè)面設(shè)有螺桿以及在球座上設(shè)有螺桿及彈 簧拉住下球座不下垂等。經(jīng)長期使用防止鑄鐵滑塊出現(xiàn)陷坑，在壓塌塊下設(shè)有鋼墊板，壓塌 塊更換后，必須重新調(diào)整裝模高度。超載后，為有效控制壓力機停車，壓塌塊外接有行程開關(guān)觸頭，超載后發(fā)出電信號，信號燈亮，離合器脫 開，壓力機停車。液壓式保護裝置由于保險精度高，工作壓力可調(diào)，發(fā)生超載后能自動 恢復(fù)等優(yōu)點。所以在大中型壓力機上已被廣泛應(yīng)用。液壓系統(tǒng)均有泵， 液流閥、卸荷閥組成。由泵提供高壓油，油壓由液流閥控制，超載時卸 載閥卸荷。卸荷閥的靈敏度決定

30、了保護裝置的保險精度。十.打料裝置打料裝置是在滑塊回程中將工件由凹模內(nèi)推出?；?qū)⒂嗔嫌赏鼓Ｃ?下，對開式壓力機一般均采用剛性打料裝置。對寬臺面雙點壓力機有采 用氣動打料裝置。剛性打料裝置是由一根（雙點壓力機有數(shù)根）穿過滑塊的打料橫梁及 固定在機身上的打料螺釘組成。工作行程時，工件使上模中頂料桿及打 料橫梁在滑塊升起；回程時，打料螺釘和打料橫梁接觸，迫使頂料桿將 工件頂出。剛性打料裝置結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠使用廣泛。缺點是打料力 及打料裝置不能隨意調(diào)節(jié)。剛性打料裝置的打料力：p= （ 3-6 ） %pgo打料行程取滑塊行程1/2。 剛性打料橫梁應(yīng)驗算危險斷面的彎曲應(yīng)力。假設(shè)打料橫梁為一雙支點梁， 中

31、間危險斷面的彎曲應(yīng)力為： 式中：m噺一危險截面彎矩mmax=pgl/4 nm1打料螺釘距離pg壓力機公稱力w危險截面抗彎截面模數(shù)對矩形截面:w=bh2/6 b斷面寬度 h斷面高度表十各材料的許用彎曲應(yīng)力材料45正火<tw xlo5 pa120045調(diào)質(zhì)45淬火17003000氣動打料裝置用著寬臺面的雙支點壓力機上。由幾組打料橫梁組成。 每組由二個單層或雙層氣缸和一根打料橫梁相連接。汽缸體與滑塊相連， 活塞桿用銷軸與打料橫梁相接。氣缸的進排氣由電磁閥控制。能使打料 在回程的任意位置進行。這種裝置的打料力及打料行程容易調(diào)節(jié)。為實 現(xiàn)沖壓機械化自動化創(chuàng)造了條件。氣動打料的行程取滑塊行程的1/2

32、,打 料力為壓力機公稱力的（1-2） %。十一.壓力機電力拖動特點壓力機的負載為一沖擊載荷，即在一個工作周期內(nèi)只在較短的時間 內(nèi)承受工作負荷，而在較長的時間內(nèi)為空運轉(zhuǎn)。若按此短暫的工作時間 來選擇電動機的功率，則電動機的功率會很大，為了減少電動機的功率， 在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了飛輪，可以大大減少電動機功率，采用飛輪后，當(dāng) 滑塊不動時，電動機帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，使其儲備動能。而在沖壓工作的瞬 時，主要依靠飛輪釋放能量，工件沖壓后，負荷減小，電動機帶動飛輪 加速旋轉(zhuǎn)，使其在下一個沖壓工作前恢復(fù)到原有的角速度，節(jié)蓄能量。 所以沖壓時所需的能量不是直接由電動機供給，而是主要由飛輪供給， 這樣電動機功率大大減少。

33、儲存在飛輪中的能量為：e=jw2/2式中：j為飛輪及其連接部件的轉(zhuǎn)動慣量。w為飛輪空轉(zhuǎn)角速度。rad/sec 飛輪在工作行程供給的能量為：e.= （w2-w； ） j/2式中：w?為沖壓工作結(jié)束時的飛輪角速度。rad/sec從上式可知：當(dāng)飛輪轉(zhuǎn)速降低10%,飛輪供給的能量為其總能量的 19%,若飛輪轉(zhuǎn)速降低20%時，飛輪供給的能量為其總能量的36%,由此 可見，飛輪轉(zhuǎn)速降低10%比較為20%其飛輪輸出能量幾乎少了 一倍。所以 在設(shè)計中應(yīng)使轉(zhuǎn)速降盡量大些。但是，當(dāng)飛輪轉(zhuǎn)速降低時，電動機轉(zhuǎn)速 亦隨之降低，即電動機轉(zhuǎn)差率增大。工作電流成比例增加，使電動機工 作情況惡化，轉(zhuǎn)差率增加時，電動機工作電流及

34、轉(zhuǎn)矩均隨之增加，當(dāng)轉(zhuǎn) 差率超過額定轉(zhuǎn)差率時，電動機轉(zhuǎn)矩急劇下降不宜超過電動的額定轉(zhuǎn)差 率。圖六 功率的變化曲線圖中，曲線a為沒有飛輪時所需功率的變化曲線。曲線所包括的面積a為一工作循環(huán)所需的能量。若按平均能量直線b選擇電動機功率，則面積 az的不足能量應(yīng)由飛輪補償，即按一循環(huán)的平均能量或大于平均能量直 線c選好電動機功率后，就可設(shè)計適當(dāng)?shù)娘w輪。如選擇電動機的功率較 大，飛輪需要補充的能量就越小，所以電動機的功率和飛輪能量二者是 互相依存的。飛輪在壓力機中起了儲存和釋放能量的作用，壓力機所消耗的動能， 歸根結(jié)底都是有電動機供給的。所以電動機的輸出功率完全取決于壓力 機在一次行程中所消耗的全部功和

35、一次行程所需的時間。由上可知，飛 輪慣量的大小亦影響了選擇電動機的額定功率，飛輪越小，電機轉(zhuǎn)速的 波動越大，它的電流變化亦激烈，為了不使電動機的額定功率應(yīng)比壓力 機的平均功率大些。十二、基座壓力機基座的基本要求（一）保證基礎(chǔ)沒有過度的沉陷和傾斜。沉陷量不大于10mm（-）壓力機基礎(chǔ)混凝土用100-200號水泥，地腳螺釘孔的混凝土用 200-250號水泥，箱式基礎(chǔ)的的地板上平面，考慮到露油的影響，應(yīng)漆以 防酸水泥保護，并設(shè)有排液坡度，溝槽及凹坑。（三）混凝土基礎(chǔ)必須一次澆灌完成，中間不得間斷。（四）基礎(chǔ)在養(yǎng)生期滿后，必須達到設(shè)計要求，不得有疏松、裂紋、蜂 窩、麻面、露筋等現(xiàn)象。（五）無氣墊的上傳動壓力機，選用整體大塊式基礎(chǔ)?；A(chǔ)內(nèi)不需配筋, 帶有氣墊的壓力機，要選用配筋的箱式基礎(chǔ)。（六）設(shè)計箱式基礎(chǔ)時，要考慮氣墊的安裝，操作與維修的方便性。（七）基礎(chǔ)上表面的高度應(yīng)低于車間地坪設(shè)計高度30mm,以安裝設(shè)備時 便于調(diào)整和灌漿。（a）基礎(chǔ)圖上應(yīng)注明電源進線及氣源接管位置。（九）基礎(chǔ)的幾何精度偏差。地腳螺栓和墊鐵地腳螺栓采用彎鉤固定式（gb799-88 ）螺栓的直徑按壓力機規(guī)格。表十地腳螺栓直徑壓力機規(guī) 格kn<