畢業(yè)論文曲柄壓力機(jī)拐軸機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

目錄摘要TOC\o\h\z\u IIIAbstract IV前言 1第一章曲柄壓力機(jī)概述 21.1曲柄壓力機(jī)的用途、特點(diǎn)、分類 21.1.1曲柄壓力的用途 21.1.2曲柄壓力的特點(diǎn) 21.1.3曲柄壓力的分類 31.2曲柄壓力機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu) 31.2.1工作原理 31.2.2曲柄壓力機(jī)的組成 51.3曲柄壓力機(jī)的開展?fàn)顩r及開展趨勢(shì) 51.3.1開展?fàn)顩r 51.3.2開展趨勢(shì) 6第二章曲柄壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)的選定和傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 82.1曲柄壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)的選定 8曲柄壓力機(jī)的型號(hào) 82.1.2壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù) 102.1.3.技術(shù)參數(shù)確實(shí)定 122.2電動(dòng)機(jī)的選擇 13詳細(xì)計(jì)算 13簡(jiǎn)化計(jì)算 142.3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15傳動(dòng)系統(tǒng)布置方式 15離合器和制動(dòng)器位置 16傳動(dòng)級(jí)數(shù)和各級(jí)速比分配 17傳動(dòng)方案的比擬及選定 17傳動(dòng)比計(jì)算與分配 19第三章曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析 203.1運(yùn)動(dòng)分析 203.1.1滑塊位移與曲柄轉(zhuǎn)角關(guān)系 203.1.2滑塊速度與曲柄轉(zhuǎn)角關(guān)系 223.1.3滑塊加速度與曲柄轉(zhuǎn)角關(guān)系 223.2受力分析 23連桿及導(dǎo)軌受力 23曲軸所受扭矩 24第四章曲柄壓力機(jī)拐軸機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 294.1偏心機(jī)構(gòu)的分類及特點(diǎn) 294.2曲拐軸設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)尺寸 304.3曲拐軸材料選擇 314.4拐軸行程調(diào)節(jié)裝置 324.5拐軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核 32第五章曲柄壓力機(jī)相關(guān)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 355.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 355.2帶輪的設(shè)計(jì) 375.2.1帶輪的材料 37帶輪的結(jié)構(gòu)形式 375.2.3V帶輪的輪槽 385.2.4根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算帶輪的尺寸 395.3齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 39齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 39幾何尺寸計(jì)算 425.4高速軸的設(shè)計(jì) 435.5連桿的設(shè)計(jì) 455.5.1連桿的比擬選取 455.5.2連桿強(qiáng)度計(jì)算 465.6滑塊與導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 485.6.1滑塊的作用以及結(jié)構(gòu) 485.6.2滑塊與導(dǎo)軌的主要尺寸確定 495.7相關(guān)軸承和鍵的選取 505.7.1鍵的選取及校核 505.7.2滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì) 51第六章輔助裝置 546.1拉深墊 546.2滑塊平衡裝置 546.3潤(rùn)滑系統(tǒng) 55參考文獻(xiàn) 57結(jié)論 58致謝 59附錄 60

曲柄壓力機(jī)拐軸機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)研究的課題是鍛壓設(shè)備的一種:曲柄壓力機(jī)，這種機(jī)械在我國(guó)的制造產(chǎn)業(yè)中占有重要地位。我的課題是曲柄壓力機(jī)拐軸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從確定壓力機(jī)的參數(shù)開始,選擇電動(dòng)機(jī)。首先進(jìn)行了曲柄壓力原理方案設(shè)計(jì),知道曲柄壓力機(jī)的偏心原理是通過(guò)在曲拐軸的曲拐頸上加一個(gè)偏心套來(lái)實(shí)現(xiàn)偏心，通過(guò)調(diào)節(jié)套與法蘭連接,再與螺釘連接來(lái)鎖緊偏心裝置，對(duì)偏心機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析和受力分析，深入理解機(jī)構(gòu)的偏心原理,進(jìn)行了傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)，并確定為由V帶傳動(dòng)和圓柱斜齒輪傳動(dòng)組成的二級(jí)傳動(dòng),傳動(dòng)系統(tǒng)將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑快的直線運(yùn)動(dòng)。通過(guò)二級(jí)傳動(dòng)把機(jī)械能傳到了偏心機(jī)構(gòu)上的曲拐頸上，從而控制滑快的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使零件沖壓成型，得到所需的零件，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算拐軸的經(jīng)驗(yàn)尺寸,并對(duì)拐軸進(jìn)行了校核，以滿足運(yùn)動(dòng)要求，整個(gè)壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生摩擦，造成對(duì)零件的磨損，為了提高壓力機(jī)的壽命,研究了手動(dòng)稠油泵對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行潤(rùn)滑，延長(zhǎng)了機(jī)械的壽命，到達(dá)了畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的。關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)，壓力機(jī)，曲拐軸，偏心原理，潤(rùn)滑

CrankShaftMechanismoftheCrankPressDesignAbstractTheresearchtaskofmyGraduationProjectisaboutcrankpress,whichisoneoftheforgingequipments.Thiskindofmachineryplaysanimportantroleinpromotinganddevelopingthemanufacturingindustryofourcountry.TheSubjectisaboutthedesignofcrankthrowtypecrankshaft.Beginningwiththeparametersofthepressdetermining,themotorhasbeenselectedinthedesign.Firstly,theSchemedesignofthecrankpressmachinerymustbedetermined,understandingtheeccentriccenterprincipleofthecrankpress.Itistorealizeeccentricitybyaddinganeccentricsleeveonthecranktermofthecrankshaft.Inordertolockingthewobble,theregulationsetconnectedwiththeflange,andthenconnectedwiththescrew.Tomakedynamicalandmotionanalysisoftheeccentricmechanism,andunderstandingtheeccentriccenterprincipleofthemechanism.DesignthetransmissionschemeofthisSubject.itisthroughthetwo-stagedrivethatcomposedwiththeV-belttransmissionandthecylindricalhelicalgeartransmission.Throughthetransmissionagent,therotarymotionoftheelectricmotoristranslatedtolinearmotionofdie-block,sothattheproblemisresolved.Themechanicalenergytransferredtothecrankcervicalofthecrankshaftbythetwo-stagedrive.Thus,controllingthereciprocatingmovementandtomakethepartsplasticpressureformed.Asamethodofmakingthepartsprocessed.Duringthisdesign,inordertomeetthemovementrequirements,checkingthecrankshaftisneededaftertheexperiencesizeoftheaxishasbeencalculated.Itcanproducesfrictionamongthemovementofthepress,andthepartswouldbeworn.Inordertoimprovethelifetimeofthepress,themechanismlubricationbymanualviscousoilpumpisalsoconsidered.Thepracticeshowsthatitprolongedthemechanicallifetime,andrealizedtheaimofthegraduationproject.Keywords:design,crankpress，crankthrowtypecrankshaft,eccentriccenterprinciple,lubricatio前言21世紀(jì)全球是一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的世紀(jì)，國(guó)與國(guó)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越劇烈。主要表達(dá)在綜合國(guó)力的競(jìng)爭(zhēng)，而綜合國(guó)力的競(jìng)爭(zhēng)主要表達(dá)在工業(yè)上。一個(gè)國(guó)家的制造業(yè)很大程度表達(dá)了工業(yè)的開展的水平。在制造業(yè)上，要求產(chǎn)品的精度也越來(lái)越高。由傳統(tǒng)的手工加工轉(zhuǎn)移為計(jì)算機(jī)的合成加工。其技術(shù)向計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)、激光技術(shù)方向開展，向減少切削量加工和自動(dòng)化方向開展，甚至到達(dá)無(wú)切削量加工。鍛壓是制造機(jī)械的根本環(huán)節(jié)，在冶金、機(jī)械、電力、汽車、航空、造船、兵器、化工、電子、儀表、輕工等工作部門都占有重要的地，要實(shí)現(xiàn)這一要求，曲柄壓力機(jī)在很大程度上扮演了一個(gè)重要的角色。據(jù)資料統(tǒng)計(jì),用塑性成形方法生產(chǎn)的金屬零件數(shù)量在各行各業(yè)中所占的比例為:飛行業(yè)占83%,汽車業(yè)占80%,電機(jī)行業(yè)占60%,農(nóng)機(jī)、拖拉機(jī)行業(yè)占70%,電器行業(yè)占80%--90%,標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)占90—95%,生活日用品占98%。由此可見(jiàn),塑性成形和摸具工業(yè)的開展又為塑性成形設(shè)備制造了廣闊的市場(chǎng).曲柄壓力機(jī)是通過(guò)其傳動(dòng)局部，工作機(jī)構(gòu)，操作系統(tǒng)把電動(dòng)機(jī)的電能通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為滑塊的運(yùn)動(dòng)能，通過(guò)模具把原材料進(jìn)行加工。其結(jié)構(gòu)比擬簡(jiǎn)單，操作比擬方便，能大量用于市場(chǎng)。這次課題的題目是壓力機(jī)偏心裝置拐軸的設(shè)計(jì)，對(duì)其進(jìn)行了大量的研究和計(jì)算。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，清楚的了解了其工作原理并能設(shè)計(jì)出比擬完整的系統(tǒng)，為以后曲柄壓力機(jī)的開發(fā)提供可參考的原始數(shù)據(jù)，到達(dá)設(shè)計(jì)的目的，為制造業(yè)的開展風(fēng)奉獻(xiàn)自己的力量。

第一章曲柄壓力機(jī)概述1.1曲柄壓力機(jī)的用途、特點(diǎn)、分類曲柄壓力的用途曲柄壓力機(jī)俗稱沖床，是材料成型中廣泛應(yīng)用的沖壓設(shè)備。它能進(jìn)行各種沖壓加工，利用模具直接生產(chǎn)出零件或毛坯。通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)獲得材料成形時(shí)所需的力和直線位移，可進(jìn)行沖壓，擠壓，鍛造等工藝，廣泛應(yīng)用于汽車工藝，航空工業(yè)，電子儀表工業(yè)，五金輕工業(yè)等領(lǐng)域。曲柄壓力的特點(diǎn)〔1〕曲柄壓力機(jī)的工作機(jī)構(gòu)為剛性連接，滑塊具有強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，機(jī)身組成封閉的受力系統(tǒng)，飛輪可在其空載時(shí)儲(chǔ)存能量?！?〕材料的利用率高，金屬塑性成形主要是靠金屬的體積重新分配，而不需要切除金屬，因而材料利用率高?！?〕改善金屬的組織、提高力學(xué)性能金屬材料經(jīng)壓力加工后，其組織、性能都得到改善和提高，塑性加工能消除金屬鑄錠內(nèi)部的氣孔、縮孔和樹枝狀晶等缺陷，并由于金屬的塑性變形和再結(jié)晶，可使粗大晶粒細(xì)化，得到致密的金屬組織，從而提高金屬的力學(xué)性能。在零件設(shè)計(jì)時(shí)，假設(shè)正確選用零件的受力方向與纖維組織方向，可以提高零件的抗沖擊性能。〔4〕毛坯或零件的精度較高應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)少切削或無(wú)切削加工。例如，精密鍛造的傘齒輪齒形局部可不經(jīng)切削加工直接使用，復(fù)雜曲面形狀的葉片精密鍛造后只需磨削便可到達(dá)所需精度。〔5〕較高的生產(chǎn)率塑性成形加工一般是利用壓力機(jī)和模具進(jìn)行成形加工的，生產(chǎn)效率高。例如，利用多工位冷鐓工藝加工內(nèi)六角螺釘，比用棒料切削加工工效提高約400倍以上。曲柄壓力的分類(1)按工藝用途分類按工藝用途，曲柄壓力機(jī)可分為通用壓力機(jī)和專用壓力機(jī)2大類。通用壓力機(jī)適用于多種工藝用途，如沖裁、彎曲、成形、淺拉深等。而專用壓力機(jī)用途較單一，如拉深壓力機(jī)、板料折彎?rùn)C(jī)、剪切機(jī)、擠壓機(jī)、精壓機(jī)等，都屬于專用壓力機(jī)?！?〕床身結(jié)構(gòu)形式的不同，曲柄壓力機(jī)按機(jī)身可分為開式曲柄壓力機(jī)或閉式曲柄壓力機(jī)。開式壓力機(jī)床身呈“C〞形，機(jī)身前面和左.右面敞開，便于模具安裝調(diào)整和成型操作，但機(jī)身剛度較差，受力變形后影響制件精度和降低模具壽命，適用于小型壓力機(jī)，常用在1000KN以下；閉式壓力機(jī)機(jī)身為框架結(jié)構(gòu)，機(jī)身前后敞開，兩側(cè)封閉，在前后兩面進(jìn)行模具安裝和成型操作，機(jī)身受力變形后產(chǎn)生的垂直變形可以用模具閉合高度調(diào)節(jié)量消除。對(duì)制件精度和模具運(yùn)行不產(chǎn)生影響，適用于中大型曲柄壓力機(jī)。〔3〕按驅(qū)動(dòng)連桿數(shù)的不同可分為單點(diǎn)壓力機(jī)或多點(diǎn)壓力機(jī)。〔單點(diǎn)壓力機(jī)，雙點(diǎn)壓力機(jī)和四點(diǎn)壓力機(jī)〕。“點(diǎn)〞數(shù)是指壓力機(jī)工作機(jī)構(gòu)中的連桿數(shù)，對(duì)較大臺(tái)面的通用壓力機(jī)，為了提高滑塊運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和抗偏載能力設(shè)置多個(gè)連桿?！?〕按滑塊數(shù)是一個(gè)還是兩個(gè)可分為單動(dòng)壓力機(jī)或雙動(dòng)壓力機(jī)。單動(dòng)是指在工作機(jī)構(gòu)中只有一個(gè)滑塊，雙動(dòng)是指在工作機(jī)構(gòu)中有兩個(gè)滑塊，分內(nèi)外滑塊，內(nèi)歡快安裝在外滑塊內(nèi)，各種機(jī)構(gòu)分別驅(qū)動(dòng)。雙動(dòng)壓力機(jī)適合用于大型制件拉伸，多用于汽車車身制造。〔5〕按傳動(dòng)系統(tǒng)所在位置分，可將曲柄壓力機(jī)分為上傳動(dòng)式和下傳動(dòng)式2類。下傳動(dòng)壓力機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)于工作臺(tái)的下面，其重心低、穩(wěn)定性好，但安裝不方便且維修較困難。長(zhǎng)行程拉伸壓力機(jī)均采用下傳動(dòng)方式。1.2曲柄壓力機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu)工作原理曲柄壓力機(jī)的工作原理包括壓力機(jī)的傳動(dòng)原理、功能學(xué)原理以及工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)，靜力學(xué)原理等。傳動(dòng)原理：以曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為工作機(jī)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)將運(yùn)動(dòng)和能量傳給工作機(jī)構(gòu)，使滑塊對(duì)模具施加壓力，板料在壓力下成型，獲得產(chǎn)品?！餐ㄟ^(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闆_壓加工生產(chǎn)所需要往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而使坯料獲得確定的變形，制成所需的零件〕曲柄壓力機(jī)的功能學(xué)特點(diǎn)是采用電動(dòng)機(jī)-飛輪拖動(dòng)系統(tǒng)。這是因?yàn)榍鷫毫C(jī)工作載荷具有不均勻行。工作時(shí)當(dāng)上模接觸工件毛坯后出現(xiàn)很大的工作載荷，大量消耗能量。而在上模接觸毛坯前〔空程和回程〕能量消耗很少。采用電動(dòng)機(jī)-飛輪拖動(dòng)可利用飛輪的調(diào)速作用調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械載荷。這樣可以減小電動(dòng)機(jī)的安裝功率，提高能源利用效率。工作機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)原理是利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)具有力的放大性質(zhì)，產(chǎn)生足以克服材料變形抗力的工作原理，并被機(jī)身的彈性變形抗力平衡而不傳往地基。同時(shí)由于曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，滑塊運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度很低，故曲柄壓力機(jī)的工作載荷具有準(zhǔn)靜態(tài)特性。綜上所述，曲柄壓力機(jī)的工作原理是利用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)滿足沖壓加工的運(yùn)動(dòng)需要，利用機(jī)構(gòu)力放大性質(zhì)和飛輪的力矩放大和快速釋放能量的作用，滿足曲柄壓力機(jī)的峰值壓力和能量需要，從物理本質(zhì)上看，曲柄壓力機(jī)乃是一種壓力和功率放大的裝置。圖1.1曲柄壓力機(jī)原理圖曲柄壓力機(jī)的組成由曲柄壓力機(jī)工作原理圖知，曲柄壓力機(jī)由以下幾局部構(gòu)成?！?〕工作機(jī)構(gòu)設(shè)備的工作執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，由曲軸〔拐軸，偏心軸，偏心齒輪〕，連桿，滑塊等零件組成，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)?！?〕傳動(dòng)系統(tǒng)包括皮帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，將電動(dòng)機(jī)的能量和運(yùn)動(dòng)傳遞給工作機(jī)構(gòu)，起能量傳遞作用和速度轉(zhuǎn)換作用?！?〕操作機(jī)構(gòu)包括離合器，制動(dòng)器以及相應(yīng)電氣系統(tǒng)。用以控制工作機(jī)構(gòu)的工作和停止?！?〕能源系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)和飛輪組成。機(jī)器運(yùn)行的能源由電動(dòng)機(jī)提供，開機(jī)后電動(dòng)機(jī)對(duì)飛輪進(jìn)行加速，壓力機(jī)短時(shí)工作時(shí)能量那么由飛輪提供，飛輪起著儲(chǔ)存和釋放能量的作用?！?〕支承部件由機(jī)身，工作臺(tái)和緊固件等組成。它把壓力機(jī)所有零部件連成一個(gè)整體。承受全部工作變形力和各種裝置的重力，并保證整機(jī)要求的精度和強(qiáng)度〔6〕輔助系統(tǒng)包括氣路系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)，過(guò)載保護(hù)裝置，氣墊，快換模，打料裝置，監(jiān)控裝置等。它提高壓力機(jī)的平安性和操作方便性。對(duì)新型壓力機(jī)此系統(tǒng)本錢所占比例有提升趨勢(shì)1.3曲柄壓力機(jī)的開展?fàn)顩r及開展趨勢(shì)開展?fàn)顩r鍛壓生產(chǎn)已有悠久的歷史,但是,采用鍛壓機(jī)械進(jìn)行鍛壓生產(chǎn)卻只有百余年的歷史。十九世紀(jì)三十年代,世界上出現(xiàn)了第一臺(tái)建議的平鍛機(jī)和蒸汽錘。六十年代生產(chǎn)了一些沖壓用的液壓機(jī)。直到十九世紀(jì)末期，才出現(xiàn)相當(dāng)規(guī)模的曲柄壓力機(jī)和鍛造用的液壓機(jī)。二十世紀(jì)前期，由于汽車工業(yè)的興起，曲柄壓力機(jī)以及其他鍛壓設(shè)備得到了迅速的開展。眾所周知，由于采用現(xiàn)代化的鍛壓工藝生產(chǎn)工件具有效率高、質(zhì)量好、能量省和成本錢低的特點(diǎn)。所以，工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家越來(lái)越多的采用鍛壓工藝代替切削工藝和其他工藝。鍛壓生產(chǎn)在工業(yè)生產(chǎn)中的地位越來(lái)越重要，鍛壓機(jī)械在機(jī)床中所占的比重也越來(lái)越大。在鍛壓機(jī)械中，又以曲柄壓力機(jī)最多，占一半以上。用曲柄壓力機(jī)可以進(jìn)行沖壓和模鍛等工藝生產(chǎn)，他廣泛用于汽車、農(nóng)業(yè)機(jī)械、電氣儀表、國(guó)防工業(yè)以及日用品等生產(chǎn)部門。隨著工業(yè)的開展，曲柄壓力機(jī)的品種和數(shù)量越來(lái)越多，質(zhì)量要求越來(lái)越高，壓力越來(lái)越大。它在機(jī)械制造工業(yè)以及其他工業(yè)的鍛壓生產(chǎn)中的作用越來(lái)越顯著。我國(guó)解放以前，曲柄壓力機(jī)的生產(chǎn)非常落后，只能研制一些手動(dòng)沖床。近年來(lái)，由于自行研究和引進(jìn)技術(shù)，研制水平到達(dá)了一個(gè)新的高度。我國(guó)的汽車制造廠，電機(jī)電器制造廠以及有關(guān)的工廠都裝備著不少新型的曲柄鍛壓機(jī)械。我國(guó)汽車工業(yè)如日中天，開展勢(shì)頭強(qiáng)勁，加上新興的電子工業(yè)(電訊、數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)控制、家電)，為沖壓機(jī)床的開展提供了廣闊的戰(zhàn)場(chǎng)。我國(guó)制造的鍛壓設(shè)備，不僅能保證良好的性能、質(zhì)量和可靠性，在鍛壓設(shè)備的成套、生產(chǎn)線和數(shù)控化、自動(dòng)化等方面也有了長(zhǎng)足的開展，能開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造大型精密高效的成套設(shè)備，自動(dòng)化鍛壓生產(chǎn)線，柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)等具有高新技術(shù)、高附加值的鍛壓生產(chǎn)裝備，我國(guó)自行開發(fā)的1100kN伺服曲柄壓力機(jī)，具有高效、高精度、高柔性、低噪音、節(jié)能等特點(diǎn)。我國(guó)制造的曲柄壓力機(jī)一些重要零部件依舊依賴進(jìn)口；主機(jī)可靠性和自動(dòng)化程度還有待于進(jìn)一步提高，在國(guó)際市場(chǎng)上還缺乏競(jìng)爭(zhēng)力；鍛壓設(shè)備比例不合理，例如模鍛設(shè)備比例偏低；先進(jìn)的工藝和裝備所占比例小，例如加熱設(shè)備、下料設(shè)備和成形設(shè)定的差距。如品種和規(guī)格不全，特別是大、高、精、尖的鍛壓設(shè)備有些還備在能耗、精度、材料利用率、生產(chǎn)率和環(huán)保方面有待提高和改良；技術(shù)創(chuàng)新能力有待但是，與世界上工業(yè)興旺的國(guó)家相比，我國(guó)鍛壓裝備的技術(shù)和水平還有一進(jìn)一步增強(qiáng)。國(guó)外狀況:其產(chǎn)品比擬先進(jìn),技術(shù)含量高.曲柄壓力成型制品種類多，且技術(shù)先進(jìn)。隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和數(shù)控技術(shù)的開展現(xiàn)在正朝著數(shù)字化和生產(chǎn)自動(dòng)化方向開展。開展趨勢(shì)曲柄壓力機(jī)正向著高速度和高精度的方向開展，并努力降低噪音，提高平安性，擴(kuò)大自動(dòng)化程度，改善勞動(dòng)條件。特別是采用微型計(jì)算機(jī)控制的曲柄壓力機(jī)。加速數(shù)控化和柔性化，研發(fā)沖壓機(jī)床時(shí)要求做到做到"五綠"綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠色工藝、綠色包裝和綠色處理。

近年來(lái)，大功率交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的開展，為開展智能化、柔性化的新型壓力機(jī)帶來(lái)了希望。用交流伺服電機(jī)取代普通感應(yīng)異步電機(jī)，是目前成形裝備領(lǐng)域的開展新趨勢(shì)，將交流伺服驅(qū)動(dòng)引入成形機(jī)械，輔以計(jì)算機(jī)控制技。取消了飛輪、離合器、制動(dòng)器等耗能部件，不但可以克服機(jī)械壓力機(jī)的固有缺點(diǎn)，滑塊特性可變，速度、力量可控，而且大大提高其工作性能、降低能耗、降低噪音、延長(zhǎng)模具壽命、提高工作可靠性，使機(jī)械壓力機(jī)具有智能化、柔性化的特點(diǎn)。

第二章曲柄壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)的選定和傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1曲柄壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)的選定曲柄壓力機(jī)的型號(hào)根據(jù)JB/T9965-1999的規(guī)定，曲柄壓力機(jī)的型號(hào)用漢語(yǔ)拼音英文字母和數(shù)字表示。例如JA3l—160B型曲柄壓力機(jī)的型號(hào)是：JA3l—160B結(jié)構(gòu)性能做了第二次修改公稱壓力第一組第三列第一次變形機(jī)械壓力機(jī)現(xiàn)將型號(hào)的表示方法表達(dá)如—下：〔1〕第1個(gè)字母為類代號(hào)，代表8類設(shè)備中某類設(shè)備。在8類鍛壓設(shè)備中，與曲柄壓力機(jī)有關(guān)的有5類。J表示機(jī)械壓力機(jī)。假設(shè)為Z、D、Q、W、Y那么分別表示線材成形自動(dòng)機(jī)、鍛機(jī)、剪切機(jī)、彎曲校正機(jī)和液壓機(jī)。〔2〕第2個(gè)字母代表同一型號(hào)產(chǎn)品的變型設(shè)計(jì)代號(hào)，凡主參數(shù)與根本型號(hào)相同，但其他某些根本參數(shù)與根本型號(hào)不同的，稱為變型，用字母A、B、C……表示第1、第2、第3……種變型產(chǎn)品?！?〕第3個(gè)數(shù)字為壓力機(jī)所在的組代號(hào)。如2組為開式曲柄壓力機(jī)，3組為閉式曲柄壓力機(jī)?！?〕第4個(gè)數(shù)字為壓力機(jī)所在型代號(hào)，以數(shù)字表示。1型為固定臺(tái)式曲柄壓力機(jī)，2型為活動(dòng)臺(tái)式曲柄壓力機(jī)?！?橫線為分格，其后面一位參數(shù)為稱壓力表示設(shè)備工作能力，以數(shù)字表示。此數(shù)字乘以10即為法定單位制“KN〞，如上例中160表示標(biāo)稱壓力為1600KN。最后一個(gè)字母代表產(chǎn)品的重大改良順序號(hào)，凡型號(hào)已經(jīng)確定的鍛壓設(shè)備，假設(shè)結(jié)構(gòu)和性能與原產(chǎn)品有明顯不同，那么稱為改良，用字母A、B、C……表示第1、第2、第3……次改良。如是標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)那么變形設(shè)計(jì)代號(hào)和改良設(shè)計(jì)代號(hào)位無(wú)內(nèi)容，例如，J31-315表示閉式單點(diǎn)機(jī)械壓力機(jī)標(biāo)準(zhǔn)型，標(biāo)稱壓力3150KN；JB23-63表示次要參數(shù)做了第二次改良的開式雙柱可傾曲柄壓力機(jī)，標(biāo)稱壓力630KN。局部壓力機(jī)型譜表見(jiàn)表2.1，其中組別和型別中空出為待開發(fā)用。表2.1局部壓力機(jī)型譜表〔JB/T9965-1999〕組型名稱組型名稱組型名稱組型名稱單注壓力機(jī)11單柱固定臺(tái)壓力機(jī)開式壓力機(jī)21開式固定臺(tái)壓力機(jī)閉式壓力機(jī)31閉式單點(diǎn)壓力機(jī)拉深壓力機(jī)41閉式單點(diǎn)單動(dòng)拉深壓力機(jī)12單柱活動(dòng)臺(tái)壓力機(jī)22開式活動(dòng)臺(tái)壓力機(jī)32閉式單點(diǎn)切邊壓力機(jī)42閉式雙點(diǎn)單動(dòng)拉深壓力機(jī)13單柱柱型臺(tái)壓力機(jī)23開式可傾壓力機(jī)3343開式雙動(dòng)拉深壓力機(jī)44底傳動(dòng)雙動(dòng)拉深壓力機(jī)25開式雙點(diǎn)壓力機(jī)45閉式單點(diǎn)雙動(dòng)拉深壓力機(jī)36閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)46閉式雙點(diǎn)雙動(dòng)拉深壓力機(jī)37閉式雙點(diǎn)切邊壓力機(jī)47閉式四點(diǎn)雙動(dòng)拉深壓力機(jī)48閉式三動(dòng)拉深壓力機(jī)2.1.2壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)曲柄壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)反響了一臺(tái)壓力機(jī)的工作能力、所能加工零件的尺寸范圍，以及有關(guān)生產(chǎn)率等指標(biāo)。掌握曲柄壓力機(jī)主要參數(shù)的定義及數(shù)值，是我們正確選用壓力機(jī)的根底。正確選用壓力機(jī)關(guān)系到設(shè)備與模具的平安，產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和本錢等。、〔1〕標(biāo)稱壓力Fg及標(biāo)稱壓力行程Sg曲柄壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力又稱額定壓力是指滑塊距下死點(diǎn)某一特定距離〔此距離成為標(biāo)稱壓力行程Sg〕時(shí)滑塊上所允許承受最大的作用力。與標(biāo)稱壓力對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角αg定義為標(biāo)稱壓力角。由于曲柄連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征，F(xiàn)g與Sg是同時(shí)出現(xiàn)的，及在標(biāo)稱壓力行程外，設(shè)備的工作能力小于標(biāo)稱壓力值，只有在標(biāo)稱壓力行程內(nèi)，設(shè)備的工作能力才到達(dá)Fg值，但也不能超過(guò)。標(biāo)稱壓力值已經(jīng)系列化，主要取自優(yōu)先系數(shù)系列，如63、100、160、250、315、400、630噸等?！?〕滑塊行程S滑塊可移動(dòng)的最大距離稱為滑塊行程?；瑝K運(yùn)動(dòng)到最上位置時(shí)其速度為零，該位置稱上止點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)到最下位置時(shí)速度也為零，稱下止點(diǎn)。上，下止點(diǎn)間的距離為滑塊行程。顯然，滑塊的最大行程等于曲柄半徑的兩倍，而滑塊行程等于模具的開啟高度。因此滑塊行程可表示能取出最大零件的尺寸和能配備機(jī)械化取，送料機(jī)構(gòu)的最大空間。所以，滑塊行程是表示壓力機(jī)工藝空間的參數(shù)，它隨設(shè)備標(biāo)稱壓力值增加而增加，有些壓力機(jī)的滑塊行程是可調(diào)的?！?〕滑塊行程次數(shù)n滑塊行程次數(shù)指壓力機(jī)空載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滑塊每分鐘往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，與曲柄轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)。通用曲柄壓力設(shè)備越小，滑塊行程次數(shù)越大。對(duì)高速?zèng)_床，大批量生產(chǎn)和模具調(diào)試，可以實(shí)現(xiàn)在試模及模具初始運(yùn)行階段以低速運(yùn)行，一切正常后切換至高速運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)可直接或間接表示壓力機(jī)的生產(chǎn)率。當(dāng)壓力機(jī)有載荷工作時(shí)滑塊行程次數(shù)略有降低。如果有自動(dòng)上，下料裝置時(shí)，滑塊行程次數(shù)近似等于壓力機(jī)的生產(chǎn)率。手工上，下料時(shí)滑塊行程次數(shù)間接表示生產(chǎn)率。實(shí)際生產(chǎn)率可利用系數(shù)C表示。因此，滑塊行程次數(shù)是表示壓力機(jī)的生產(chǎn)率的參數(shù)。對(duì)于手操作的曲柄壓力機(jī)，行程次數(shù)不宜太高?！?〕最大裝模高度H及裝模高度調(diào)節(jié)量裝模高度是壓力機(jī)上允許安裝模具的高度尺寸范圍。既指滑塊運(yùn)動(dòng)剩下止點(diǎn)時(shí)工作臺(tái)墊板上外表到滑塊下外表的距離。這個(gè)距離是允許安裝模具的高度范圍。為適應(yīng)模具高度的制造偏差和模具修磨后的高度變化，裝模高度可以調(diào)節(jié)的，調(diào)節(jié)的范圍稱裝模高度的調(diào)節(jié)量。當(dāng)滑塊調(diào)節(jié)到最高時(shí)裝模高度最大，稱最大裝模高度，反之，為最小裝模高度。最大，最小裝模高度之差為裝模高度調(diào)節(jié)量。最大裝模高度和裝模高度調(diào)節(jié)量由有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定?！?〕封閉高度封閉高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊底面至工作臺(tái)外表的距離〔不是指墊板〕。通過(guò)裝模高度調(diào)整機(jī)構(gòu)，將滑塊調(diào)整到最上位置，當(dāng)滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊底面至工作臺(tái)外表的距離稱為最大封閉高度；將滑塊調(diào)整到最下位置，當(dāng)滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊底面至工作臺(tái)外表的距離稱為最小封閉高度?！?〕工作臺(tái)板及滑塊地面尺寸它是指壓力機(jī)工作空間的平面尺寸，它的大小直接影響所能安裝模具的平面尺寸以及模具安裝固定方法?！?〕喉深喉深是指開式壓力機(jī)或單柱壓力機(jī)的滑塊的中心線至機(jī)身的距離。如果尺寸選得太小，那么加工的零件尺寸受到限制；尺寸選得過(guò)大，那么給機(jī)身的設(shè)計(jì)，特別是剛度設(shè)計(jì)帶來(lái)困難。在曲柄壓力機(jī)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，根本參數(shù)還有工作臺(tái)尺寸、封閉高度調(diào)節(jié)量、立柱間距等。盡管如此，根據(jù)這些選擇壓力機(jī)還是不夠的，還必須查閱產(chǎn)品樣本。設(shè)備制造廠提供的樣本中除了能查到根本參數(shù)外，還能查到壓力機(jī)輪廓尺寸、重量、安裝根本尺寸、電動(dòng)機(jī)功率、氣源壓強(qiáng)等參數(shù)。樣本參數(shù)可作為工廠設(shè)計(jì)時(shí)選擇設(shè)備的依據(jù)。對(duì)于塑性成型加工技術(shù)人員還必須查閱設(shè)備使用說(shuō)明書，才能獲得模具安裝方式和聯(lián)接尺寸、頂料桿的分布和尺寸、壓力機(jī)的許用負(fù)荷曲線等資料。.技術(shù)參數(shù)確實(shí)定選用的技術(shù)參數(shù)如表2.2所示：表2.2壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)參數(shù)類別量值標(biāo)稱壓力Fg/(10kN)160標(biāo)稱壓力行程Sg/(mm)12滑塊固定行程S/(mm)160滑塊調(diào)節(jié)行程S1/(mm)20滑塊行程次數(shù)n/(次/min)40最大封閉高度H/(mm)450封閉高度調(diào)節(jié)量/(mm)130喉深C/(mm)380工作臺(tái)尺寸左右L/(mm)1120工作臺(tái)尺寸前后B/(mm)710工作臺(tái)孔尺寸左右L1/(mm)530工作臺(tái)孔尺寸前后B1/(mm)300工作臺(tái)孔尺寸直徑D/(mm)400立柱間距離A/(mm)530模柄孔尺寸〔直徑X深度〕/(mm)?70X80工作臺(tái)板厚度L/(mm)1302.2電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算詳細(xì)計(jì)算在傳動(dòng)系統(tǒng)中安裝了飛輪，可以按一個(gè)循環(huán)的平均能量來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的功率，其表達(dá)式為Nm=QUOTE式中W為工作循環(huán)所需總能量，t為一個(gè)工作循環(huán)時(shí)間〔s〕,其表達(dá)式為t=QUOTE式中n為滑塊每分行程次數(shù)，Cn為壓力機(jī)行程利用系數(shù)。為了使飛輪尺寸不致過(guò)大，以及使電動(dòng)機(jī)能平安工作，實(shí)際電動(dòng)機(jī)率要大于平均功率Nm,即N=kNm系數(shù)k一般為1.2～1.6，壓力機(jī)行程次數(shù)較低時(shí)k取下限，較高時(shí)取上限，k值也可參照相關(guān)資料選取，所以實(shí)際電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)為N=kQUOTE表2.3電動(dòng)機(jī)實(shí)際與平均功率比值k壓力機(jī)每分實(shí)際開動(dòng)的行程次數(shù)knCn<151.2nCn=15～501.3nCn>501.4～1.6按上式計(jì)算出電動(dòng)機(jī)功率后，選取大于計(jì)算值的額定功率為Nt的電動(dòng)機(jī)，然后，根據(jù)Nt重新計(jì)算實(shí)際的k值，以便作為計(jì)算帶輪時(shí)使用，所以k值比預(yù)選的要大些，其表達(dá)式為K=QUOTE式中Nt為電動(dòng)機(jī)額定功率,Nm為平均功率。簡(jiǎn)化計(jì)算一般按工作時(shí)發(fā)熱條件來(lái)確定電動(dòng)機(jī)功率，帶飛輪傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算歸結(jié)為如何確定折合功率。當(dāng)機(jī)械特性比擬平緩或飛輪能量較大時(shí)，電動(dòng)機(jī)負(fù)載波動(dòng)下，這時(shí)折合功率接近于壓力機(jī)一個(gè)工作周期的平均功率，為折合功率與平均功率之比。為了使飛輪尺寸不致過(guò)大，以及使電動(dòng)機(jī)能平安工作，實(shí)際電動(dòng)機(jī)功率要大于平均功率，即工作循環(huán)總能量：系數(shù)一般為1.2～1.6，取=1.3實(shí)際電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)為電動(dòng)機(jī)功率的簡(jiǎn)化計(jì)算—系數(shù)，由資料?曲柄壓力機(jī)及傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)?查表10-7?。?0.1—曲柄壓力機(jī)的公稱壓力0.1×160=16電動(dòng)機(jī)功率N=0.011600=16〔KW〕電動(dòng)機(jī)的功率曲柄壓力機(jī)總的傳動(dòng)效率設(shè)為總=0.9根據(jù)?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)?表2-8，選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：Y200L1-6。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)表2.4所示：表2.4電動(dòng)機(jī)參數(shù)電動(dòng)機(jī)額定功率P18.5KW電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nw970r/min電動(dòng)機(jī)軸伸出端直徑55mm〔m6〕電動(dòng)機(jī)軸伸出端安裝長(zhǎng)度110mm外形尺寸長(zhǎng)X寬X高775X395X530mm2.3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)布置方式傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是把電動(dòng)機(jī)的能量傳給曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，并對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行減速，使滑塊獲得所需的行程次數(shù)。傳動(dòng)系統(tǒng)的布置方式包括三方面：1)采用上傳動(dòng)，還是采用下傳動(dòng)?2)主軸和傳動(dòng)軸垂直于壓力機(jī)正面，還是平行于正面?3)齒輪放在機(jī)身之內(nèi)還是放在機(jī)身之外?單邊驅(qū)動(dòng)還是雙邊驅(qū)動(dòng)2。分述如下：1．壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)可置于工作臺(tái)之上，也可置于工作臺(tái)之下。前者叫上傳動(dòng)，后者叫下傳動(dòng)。下傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：(1)壓力機(jī)的重心低，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，能減少振動(dòng)和噪音，勞動(dòng)條件較好；(2)壓力機(jī)地面高度較小，適宜于高度較矮的廠房；(3)從結(jié)構(gòu)上看，有增加滑塊高度和導(dǎo)軌長(zhǎng)度的可能性，因而能提高滑塊的運(yùn)動(dòng)精度，延長(zhǎng)模具的壽命，改善工件的質(zhì)量；(4)由于拉桿承受工作變形力，故機(jī)身的立柱和上梁的受力情況得到改善。下傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：(1)壓力機(jī)平面尺寸較大，而總高度和上傳動(dòng)相差不多，故壓力機(jī)總重量比上傳動(dòng)的約大10—20％，造價(jià)也較高。(2)傳動(dòng)系統(tǒng)置于地坑之中，檢修傳動(dòng)部件時(shí)，不便于使用車間內(nèi)的橋式吊車。拉延墊夾在傳動(dòng)部件和底座之間，維修不方便，且地坑深，根底龐大，造價(jià)較高。因此是否采用下傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，需經(jīng)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬之后才能確定?，F(xiàn)有的通用壓力機(jī)采用上傳動(dòng)較多，下傳動(dòng)較少。通常認(rèn)為在舊車間內(nèi)添置大型壓力機(jī)時(shí)，由于車間的高度受到限制，采用下傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)才比擬明顯。2.齒輪可以放在機(jī)身之外，也可以放在機(jī)身之內(nèi)。前一種形式，齒輪工作條件較差，機(jī)器外形不美觀，但安裝維修方便；后一種形式，齒輪的工作條件較好，外形較美觀。如將齒輪浸入油池中，那么大大降低齒輪傳動(dòng)的噪音。但安裝維修較困難。近年來(lái)，許多壓力機(jī)制造廠都傾向后一種形式。3.齒輪傳動(dòng)也可設(shè)計(jì)成單邊傳動(dòng)或雙邊傳動(dòng)，采用后一種形式，可以縮小齒輪的尺寸，但加工裝配比擬困難(兩邊的齒輪必需精確加工，裝配時(shí)要保證對(duì)稱，否那么可能發(fā)生運(yùn)動(dòng)不同步的情形)。離合器和制動(dòng)器位置確定離合器和制動(dòng)器的安裝位置1、單級(jí)傳動(dòng)壓力機(jī)的離合器和制動(dòng)器只能置于曲軸上。2、采用剛性離合器的壓力機(jī)，離合器應(yīng)置于曲軸上，這是因?yàn)閯傂噪x合器不宜在高速下工作，而曲軸的轉(zhuǎn)速較低，故離合器置：廠曲軸上比擬適宜。在此情況下，制動(dòng)器必然也置于曲軸上。3、采用摩擦離合器時(shí)，對(duì)于具有兩級(jí)和兩級(jí)以上傳動(dòng)的壓力機(jī)，離合器可置于轉(zhuǎn)速較低的曲軸上，也可置于中間傳動(dòng)軸上。當(dāng)摩擦離合器安裝在低速軸上時(shí)，加速壓力機(jī)從動(dòng)局部所需的功和離合器接合時(shí)所消耗的摩擦功都比擬小，因而能量消耗較小，離合器工作條件也較好。但是低速軸上的離合器需要傳遞較大扭矩，因而結(jié)構(gòu)尺寸較大。因此，摩擦離合器的合理位置應(yīng)視機(jī)器的具體情況而定。一般來(lái)說(shuō)，行程次數(shù)較高的壓力機(jī)(如熱模鍛壓力機(jī))離合器最好安裝在曲軸上，因?yàn)檫@樣可以利用大齒輪的飛輪作用，能量損失小，離合器工作條件包較好。行程次數(shù)較低的壓力機(jī)(如中大型通用壓力機(jī))，由于曲軸轉(zhuǎn)速低，最后一級(jí)大齒輪的飛輪作用己不顯著。為了縮小離合器尺寸，降低其制造本錢，并且由于結(jié)構(gòu)布置的要求，離合器多置于轉(zhuǎn)速較高的傳動(dòng)軸上，一般是在飛輪軸上。制動(dòng)器的位置那么隨離合器位置而定。因?yàn)閭鲃?dòng)軸上制動(dòng)力矩較小，可縮小制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)尺。但是必要指出，摩擦離合器的布置位置隨著生產(chǎn)的開展也在不斷變化。傳動(dòng)級(jí)數(shù)和各級(jí)速比分配傳動(dòng)級(jí)數(shù)的選取主要與以下三方面有關(guān)：1.滑塊每分鐘行程次數(shù)每分鐘行程次數(shù)稿，總傳動(dòng)比小，傳動(dòng)級(jí)數(shù)少;每分鐘行程次數(shù)低，總傳動(dòng)比大，傳動(dòng)級(jí)數(shù)多。2.壓力機(jī)作功的能力一級(jí)傳動(dòng)的曲柄壓力機(jī)，飛輪裝置在曲軸上，轉(zhuǎn)速與滑塊每分鐘行程次數(shù)相同，而飛輪結(jié)構(gòu)尺寸又不可能太大，飛輪所能釋放的能量因此受到限制。所以，在同樣公稱壓力下，一級(jí)傳動(dòng)的曲柄壓力機(jī)作功的能力，要比二級(jí)和二級(jí)以上傳動(dòng)的曲柄壓力機(jī)為低。3.對(duì)機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊性的要求當(dāng)傳動(dòng)級(jí)數(shù)較少，每級(jí)傳動(dòng)比擬大時(shí)，由于小皮帶輪和小齒輪結(jié)構(gòu)尺寸不能過(guò)小，致使大皮帶輪和大齒輪外形龐大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，所以在有些設(shè)計(jì)中用增加傳動(dòng)級(jí)數(shù)或采用雙邊齒輪傳動(dòng)的方法，來(lái)縮小傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸，但這樣會(huì)增加制造和維修的勞動(dòng)量?，F(xiàn)有開式壓力機(jī)的傳動(dòng)壓力機(jī)的傳動(dòng)級(jí)數(shù)大致是：滑塊每分鐘行程次數(shù)為55～200次/分時(shí)，采用一級(jí)傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為750或1000轉(zhuǎn)/分;滑塊每分鐘行程次數(shù)為30～90/分時(shí)，采用二級(jí)傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1000或1500轉(zhuǎn)/分；滑塊每分鐘行程次數(shù)為10～40次/分時(shí)，采用三級(jí)傳動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1000或1500/分；滑塊每分鐘行程次數(shù)小于12次/分時(shí)，采用四級(jí)傳動(dòng)，四級(jí)傳動(dòng)用得很少。各級(jí)傳動(dòng)比分配恰當(dāng)，使傳動(dòng)系統(tǒng)能得到合理布置，不僅安裝維修方便，而且結(jié)構(gòu)緊湊美觀。一般，三角皮帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不超過(guò)6～8，齒輪傳動(dòng)比不超過(guò)7～9。分配傳動(dòng)比時(shí)，還應(yīng)使飛輪又適當(dāng)轉(zhuǎn)速。飛輪轉(zhuǎn)速過(guò)低，外形尺寸增大；過(guò)高，飛輪軸上的離合器和軸承工作條件惡化。開式曲柄壓力機(jī)飛輪通常在240～470/分之間。傳動(dòng)方案的比擬及選定根據(jù)以上分析及具體條件來(lái)選擇設(shè)計(jì)方案。由于本系統(tǒng)傳動(dòng)行程次數(shù)〔40r/min〕屬于30次/min～70次/min范圍內(nèi)，該壓力機(jī)主傳動(dòng)采用兩級(jí)傳動(dòng)。通過(guò)上述的分析得出如圖2.1所示的傳動(dòng)方案圖，圖2.1幾種曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì)方案?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)圖從結(jié)構(gòu)上說(shuō)：a、c兩種方案中所用的齒輪數(shù)較少?gòu)亩Y(jié)構(gòu)比擬簡(jiǎn)單，空間布置相互靠近使方案比擬緊湊，從而不會(huì)浪費(fèi)空間；b、d兩種方案中所用的齒輪較多自然結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜一些，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的空間分布較大，造成了一定的空間浪費(fèi)，從而使機(jī)構(gòu)較大型。從接觸面的摩擦來(lái)考慮：a這種方案由于第三級(jí)的小齒輪所受到兩個(gè)大齒輪的摩擦較多所以該小齒輪易磨損；b這種方案也同樣存在同樣的問(wèn)題，然而它存在兩個(gè)同樣的齒輪從而增加了機(jī)構(gòu)的費(fèi)用；c、d這兩種方案齒輪的摩擦較少，有利傳動(dòng)方案。從傳動(dòng)效率來(lái)說(shuō)：a這種方案的傳動(dòng)效率較高，由于在傳動(dòng)過(guò)程中，所用的齒輪數(shù)較少，級(jí)數(shù)較少自然傳動(dòng)次數(shù)較少，帶給執(zhí)行構(gòu)件的能量就多，因此傳動(dòng)效率較高。b、c、d這幾種方案的級(jí)數(shù)較多，因此傳動(dòng)效率較低，使大量的能量消耗齒輪傳動(dòng)中，不能將大多數(shù)能量用于執(zhí)行構(gòu)件，結(jié)果傳動(dòng)效率較低。從轉(zhuǎn)向來(lái)看：a這種方案的執(zhí)行齒輪的轉(zhuǎn)向是同向的，利于構(gòu)件的執(zhí)行，并給傳動(dòng)方案帶來(lái)方便，b、c、d這幾種方案的執(zhí)行齒輪的轉(zhuǎn)向是反向的，不利于構(gòu)件的同步，給機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)帶來(lái)不便。綜上所述：選擇了a這種方案來(lái)分析計(jì)算，為下一步進(jìn)行帶來(lái)了方便。選定設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)如圖2.2所示：圖2.2曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì)方案?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)圖傳動(dòng)比計(jì)算與分配由上述分析計(jì)算總傳動(dòng)比:i==24根據(jù)傳動(dòng)比的分配原那么和分配規(guī)律，取皮帶輪的傳動(dòng)比為4，齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為6。第一級(jí)傳動(dòng)：V帶傳動(dòng)傳動(dòng)比：4第二級(jí)傳動(dòng)：圓柱斜齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比：6小齒輪的齒輪的齒數(shù)：18

第三章曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是曲柄壓力機(jī)工作機(jī)構(gòu)中的主要類型。這種機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，并直接承受工件變形力。它代表曲柄壓力機(jī)的主要特征，是設(shè)計(jì)曲柄壓力機(jī)的根底。3.1運(yùn)動(dòng)分析滑塊位移與曲柄轉(zhuǎn)角關(guān)系曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖3.1所示。O點(diǎn)為曲軸的旋轉(zhuǎn)中心，A點(diǎn)為連桿與曲柄的連接點(diǎn)，B點(diǎn)為連桿與滑塊的連接點(diǎn)，OA為曲柄半徑，AB為連桿長(zhǎng)度。當(dāng)OA以角速度w繞O點(diǎn)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，B點(diǎn)那么以速度v作直線運(yùn)動(dòng)。下面分別討論滑塊的位移、速度和加速度與曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系。圖3.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖圖3.2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系計(jì)算簡(jiǎn)圖圖3.2為結(jié)點(diǎn)正置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系的計(jì)算簡(jiǎn)圖(所謂結(jié)點(diǎn)正置，是指滑塊和連桿的連結(jié)點(diǎn)B的運(yùn)動(dòng)軌跡位于曲柄旋轉(zhuǎn)中心0相連結(jié)點(diǎn)B的連線上)。根據(jù)如圖3-2所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，取滑塊下死點(diǎn)B0為行程的起點(diǎn)，滑塊從B0點(diǎn)到B0′點(diǎn)為滑塊位移S：S=-=-〔+〕=〔R-L〕-〔Rcosa+L〕=R〔1-cosa〕+L〔1-〕=R[〔1-cosa〕+〔1-〕]令=——這個(gè)通常叫做連桿系數(shù)，代入上式得：S=R[〔1-cosa〕+〔1-〕]〔3－1〕式中：為連桿與中心線的夾角，它的值可以從三角形OAB求得：===λsina〔3－2〕因?yàn)?，將上式代入得=〔3－3〕上式〔3-1〕得：S=R[〔1-cosa〕+〔1-〕]〔3－4〕根據(jù)二項(xiàng)式公式，可以將展開。由于一般小于0.3，對(duì)于通用壓力機(jī)一般在0.1到0.2之間。展開后取前二項(xiàng)已有足夠的精確度，所以：=1-〔3－5〕將此式代入〔4-3〕整理得：S=R[〔1-cosa〕+〔1-cos2a〕]〔3－6〕故只要知道半徑R和連桿系數(shù)時(shí)，便可以求出對(duì)應(yīng)不同角和S值。式中s———滑塊位移，從下死點(diǎn)算起，向上方向?yàn)檎?，以下均同；α——曲柄轉(zhuǎn)角，從下死點(diǎn)算起，與曲柄旋轉(zhuǎn)方向相反為正，以下均同；R——曲柄半徑；λ——連桿系數(shù)。(λ＝QUOTE，其中L是連桿長(zhǎng)度，當(dāng)連桿長(zhǎng)度可調(diào)時(shí)，取最短時(shí)數(shù)值.)3.1.2滑塊速度與曲柄轉(zhuǎn)角關(guān)系求出滑塊的位移與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系后，將位移S對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)數(shù)就可得到滑塊的速度v,即：V==·=｛R【1-cosa+(1-cos2a)】｝·因?yàn)椋?W所以：V=Rw〔sina+sin2a〕〔3－7〕式中V——滑塊速度，向下方向?yàn)檎篧——曲柄角速度，W=；n——曲柄每分鐘轉(zhuǎn)速，即滑塊運(yùn)每分鐘行程次數(shù)?；瑝K加速度與曲柄轉(zhuǎn)角關(guān)系求出滑塊速度與曲柄轉(zhuǎn)角關(guān)系后，將速度v對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)數(shù)就可得到滑塊的速度a即：a=-=-·=-｛Rw〔sina+sin2a〕｝·=-R〔cosa+λcos2a〕〔3－8〕式中a——滑塊加速度，向下方面為正。式〔3-8〕前面的負(fù)號(hào)不是由求導(dǎo)得到的，而是由于滑塊行程s和曲柄轉(zhuǎn)角a計(jì)算起點(diǎn)與實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向相反的關(guān)系加上的。3.2受力分析連桿及導(dǎo)軌受力分析曲柄滑塊機(jī)構(gòu)能不能滿足工藝的要求，除了檢驗(yàn)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律是否符合要求之外，必需校核其強(qiáng)度。為了校核強(qiáng)度，必需首先確定機(jī)構(gòu)中主要零件的受力情況。圖3.3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖其中是坯料抵抗變形的反作用力，N是導(dǎo)軌對(duì)滑塊的約束反力，Pab是連桿對(duì)滑塊的約束反力，這三個(gè)力交于B點(diǎn)，組成一個(gè)平衡的匯交力系.根據(jù)力的平衡原理，從力三角形中可以求得力，N和Pab之間的關(guān)系：Pab=〔3－9〕N=`〔3－10〕由上式知=，當(dāng)=時(shí)，到達(dá)最大值。一般曲柄壓力機(jī)<0.3，負(fù)荷到達(dá)公稱壓力時(shí)的曲柄轉(zhuǎn)角僅左右，因此曲柄壓力機(jī)負(fù)荷最重時(shí)的角小，可以認(rèn)為1，，上面兩式便成為：Pab≈P1〔3－11〕〔3－12〕式中：Pab為連桿對(duì)滑塊的約束反力，也等于連桿所受的作用力；為坯料抵抗變形的反作用力；N為導(dǎo)軌對(duì)滑塊的約束反力，也等于滑塊對(duì)導(dǎo)軌的正壓力；為連桿系數(shù)；為曲柄轉(zhuǎn)角。、圖3.4曲軸或偏心齒輪受力簡(jiǎn)圖曲軸所受扭矩〔1〕不考慮摩擦如圖3.4所示，在連桿力的作用下，曲軸上所受理想扭矩Mt=PABOD而OD=RQUOTE=R(QUOTE+QUOTE)QUOTE≈1,QUOTE=QUOTE所以O(shè)D=R(QUOTE)PAB=P那么Mt=PR(QUOTE)=Pmt〔3－13〕式中mt理想當(dāng)量力臂由式〔3－13〕可知，在曲柄壓力機(jī)所受變形抗力一定時(shí)，曲柄所受的扭矩隨曲柄轉(zhuǎn)角α變化而變化。在行程下死點(diǎn)附近，α小，Mt也小在行程中點(diǎn)附近α大，Mt也大?！?〕考慮摩擦?xí)r曲柄壓力機(jī)在工作時(shí)，在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)副之間是有摩擦存在的，由此而增加的摩擦扭矩是不可忽略的。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的摩擦組要發(fā)生在一下四個(gè)局部：

1〕滑塊與導(dǎo)軌之間的摩擦如圖3.4〔f〕所示，摩擦力Pm=μQ〔3－14〕式中μ為摩擦系數(shù)，Q為導(dǎo)軌給滑塊的反作用力?？朔Σ料牡墓β蔔1=Pm·V=μQ〔3－15〕將上面相關(guān)式子代入得N1=μPQUOTE〔3－16〕

2〕曲軸兩支承出的摩擦如圖3.4〔b〕﹑(c)所示，曲軸支承處的摩擦存在于曲軸或心軸支承頸d0和軸承之間。曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承對(duì)軸頸的摩擦力分布在軸頸工作面上，這些摩擦力對(duì)軸頸中心O形成于軸頸旋轉(zhuǎn)方向相反的摩擦力矩，其值為：Mmo=μR1QUOTE+μR2QUOTE=μ(R1+R2)·QUOTER1+R2≈PAB≈PMmo=μPQUOTE〔3－17〕克服摩擦消耗的功率N2=Mmoω=μPQUOTEω〔3－18〕3〕連桿大端和曲柄頸之間的摩擦如圖3.4〔b〕﹑(c)所示，曲柄頸〔或偏心齒輪上的偏心〕dA和連桿大端軸承之間的摩擦所形成的阻力矩，同理可得克服摩擦消耗的功率N3=μPQUOTE·(ωA+ωBA)〔3－19〕式中dA為曲柄直徑，ωBA連桿擺動(dòng)角速度。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，ωBA=ωAB=λωQUOTE〔3－20〕代入式〔3－18〕得N3=μPQUOTEω〔1+λQUOTE〕〔3－21〕4〕連桿小端處的摩擦如圖3.4〔e〕﹑(d)所示,連桿銷或球頭dB與連桿小端軸承或球頭座之間的摩擦形成阻力矩MmB=μPQUOTE〔3－22〕式中dB連桿銷或球頭直徑克服摩擦消耗的功N4=MmBωAB=QUOTEλωQUOTE〔3－23〕AA根據(jù)功率平衡原理，曲軸增加的功率等于各環(huán)節(jié)克服所消耗功率的總和，即Mmω=N1+N2+N3+N4〔3－24〕式中Mm為摩擦引起的曲軸扭矩增量將相關(guān)式子代入上式得Mm=μPλQUOTE(QUOTE)+μP[QUOTE+QUOTE(1+λQUOTE)+QUOTEλQUOTE]〔3－25〕由上式可以看出，曲軸上所增加的傳遞扭矩是隨曲柄轉(zhuǎn)角變化而變化的，但根據(jù)實(shí)測(cè)，這種變化不大，為簡(jiǎn)化運(yùn)算可認(rèn)為Mm為常數(shù)，并取等于α=0o的數(shù)值，因此得Mm=QUOTEPμ[QUOTE+QUOTE(1+λ)+λQUOTE]=Pmm〔3－26〕式中mm為當(dāng)量摩擦力臂。mm=QUOTEμ[QUOTE+QUOTE(1+λ)+λQUOTE]〔3－27〕由上述計(jì)算得考慮摩擦后曲軸所需傳遞扭矩Mq=Mt+Mm=P{R(QUOTE)+QUOTEμ[QUOTE+QUOTE(1+λ)+λQUOTE]﹜〔3－28〕上式僅適用于曲軸形式或偏心齒輪形式的曲柄壓力機(jī)。對(duì)于曲拐軸形式的壓力機(jī)如下列圖3.5曲拐軸扭矩計(jì)算圖計(jì)算得，曲軸扭矩為Mq=P{R(QUOTE)+QUOTEμ[QUOTE(1+K)+KQUOTE+QUOTEd01+(1+QUOTE)d02]﹜式中d01曲拐軸小頭支撐頸直徑d02曲拐軸大頭支撐頸直徑QUOTE連桿大端直徑或偏心套外直徑L2曲拐軸兩支承頸間距離L3曲拐軸大頭支承頸和曲拐頸間距離

第四章曲柄壓力機(jī)拐軸機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1偏心機(jī)構(gòu)的分類及特點(diǎn)曲軸是曲柄壓力機(jī)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的主要零件，它與滑塊的行程和允許作用力有關(guān)，因此設(shè)計(jì)壓力機(jī)時(shí)都從曲軸開始。通用壓力機(jī)的偏心機(jī)構(gòu)有以下四種。在曲柄壓力機(jī)中，常見(jiàn)的曲軸有三種型式，即曲軸、曲拐軸和偏心軸。曲軸為壓力機(jī)的重要舉例：，受力復(fù)雜，故制造條件要求較高，一般用45號(hào)鋼鍛制而成。鍛比一般取2．5—3。有些中大型壓力機(jī)的曲軸那么用合金鋼鍛制，如40Cr、37SiMnzMoV、18CrMnN。B，鍛比需要大于3。對(duì)于小型壓力機(jī)的曲軸，國(guó)內(nèi)有些制造廠用球墨鑄鐵QT60—2鑄造。鍛制的曲軸加工后應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，有時(shí)還要在兩端切割試件進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)。對(duì)于大型曲軸，有時(shí)在支承頸和曲柄頸中心處鉆深孔，以改善淬透性，提高機(jī)械性能。曲軸支承頸和曲柄頸(或曲拐頸)需加以精車或磨光。為了延長(zhǎng)曲軸壽命，在各軸頸特別是圓角處，最好用滾子輾壓強(qiáng)化。圖4.1偏心機(jī)構(gòu)示意圖a〕曲柄軸；〔b〕偏心軸；〔c〕曲拐軸；〔d〕偏心齒輪。1—支承頸；2—曲柄臂；3—曲柄頸；4—連桿；5—曲拐頸；6—心軸；7—偏心齒輪〔1〕曲軸式如圖4.1〔a〕所示，在支承頸與曲柄頸之間的曲柄臂，曲柄半徑R較大，適用于較大行程的壓力機(jī)，按曲柄數(shù)目又可分為單曲柄和雙曲柄，后者適用于工作臺(tái)面較大的壓力機(jī)，純曲軸毛坯為鍛件，機(jī)械加工比擬困難?！?〕偏心軸如圖4.1〔b〕所示，曲軸頸粗而短，支承座間距小，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好。缺點(diǎn)是偏心直徑大，摩擦耗損多，制造困難，適用于行程小的壓力機(jī)?！?〕曲拐軸如圖4.1〔c〕所示，曲拐頸在軸的一端，行程懸臂，剛性較差。隨著曲柄半徑的增加，軸頸d02增加，摩擦耗損也增大，因此，曲柄半徑R不能取得太大。但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，假設(shè)設(shè)偏心套行程可以調(diào)節(jié)，適用于開式單柱壓力機(jī)?！?〕偏心齒輪如圖4.1〔d〕所示，偏心齒輪安裝在芯軸上并繞芯軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)偏心齒輪與芯軸的偏心距實(shí)現(xiàn)曲柄機(jī)構(gòu)動(dòng)作，應(yīng)用于大中型壓力機(jī)芯軸僅受彎矩，偏心齒輪受扭矩作用，負(fù)荷分配合理，加工制造業(yè)方便，偏心齒輪一般用鑄造毛坯，芯軸加工容易。機(jī)身結(jié)構(gòu)比擬簡(jiǎn)單。但偏心局部直徑較大工作時(shí)摩擦耗損增加，假設(shè)采用懸臂結(jié)構(gòu)可以減少摩擦損失，但剛度下降，超載時(shí)比曲軸式容易發(fā)生卡死現(xiàn)象。4.2曲拐軸設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)尺寸曲拐軸各局部尺寸由經(jīng)驗(yàn)公式確定圖4.2拐軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：支撐頸直徑d02小端支撐頸曲拐頸直徑〔0.65～0.68〕d02Fg為公稱壓力〔KN〕根據(jù)以上經(jīng)驗(yàn)公式求得d02=7QUOTE=7×QUOTE=280mm;=0.52×280=146mm〔0.65～0.68〕d02=0.65×280=182mmn2=QUOTE=40r/min,P2=P1η2=17.575×0.97=17.05KWT2=9550×QUOTE=9550×QUOTE=4.07×QUOTEN·mmQUOTE=QUOTE=112×QUOTE=84.29mmd≧QUOTE=84.29mm取d=100mm.4.3曲拐軸材料選擇曲拐軸材料采用優(yōu)質(zhì)炭素結(jié)構(gòu)鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼，如45、40CR等，要求使用鍛造毛坯，粗加工后調(diào)質(zhì)處理，重要的曲軸和芯軸要在毛坯端部取式樣做力學(xué)性能檢測(cè)，外表粗糙度要求到達(dá)Ra(0.08—0.10)微米，各圓角半徑要嚴(yán)格保證圓樣尺寸和外表質(zhì)量，最后采用滾壓強(qiáng)化外表以提高疲勞壽命。根據(jù)資料選擇得以下數(shù)據(jù)：40Cr調(diào)質(zhì)，硬度為241～286HBS,抗拉強(qiáng)度為屈服強(qiáng)度彎曲疲勞強(qiáng)度極限，剪切疲勞極限為：，許用彎曲應(yīng)力為4.4拐軸行程調(diào)節(jié)裝置為了適應(yīng)不同的沖壓工藝要求，許多開式壓力機(jī)行程的大小是可以調(diào)節(jié)的．如拐軸行程調(diào)節(jié)裝置，如圖4-3所示，偏心套1相對(duì)于曲拐軸4的曲拐頸有一偏心距，而連桿6套在偏心套上，因此，轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套，即能調(diào)整行程的大小。偏心套的端面開有溝槽，與調(diào)節(jié)套2端面的溝槽相互咬合。當(dāng)調(diào)節(jié)行程時(shí)，松開鎖緊套5，即可拉出法藍(lán)3及調(diào)節(jié)套2，使溝槽脫開，此時(shí)即可利用偏心套圓周上的扳手孔旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)套來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套至所需位置，然后按相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊套，使調(diào)節(jié)套與偏心套的端面溝槽重新咬合。圖4,3拐軸行程調(diào)節(jié)裝置1一偏心套；2一調(diào)節(jié)套；3一法藍(lán)；4一曲拐軸；5一鎖緊套；6一連桿。4.5拐軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核關(guān)于曲拐軸現(xiàn)行的強(qiáng)度計(jì)算法有兩種，一是集中載荷的簡(jiǎn)文梁法。它把載荷簡(jiǎn)化為集中載荷，并作用在曲拐頸的中點(diǎn)；二是彈性根底梁法。它認(rèn)為作用在曲拐頸上的載荷是均布的，并考慮應(yīng)力集中的影響。以上兩種方法計(jì)算所得的應(yīng)力與實(shí)測(cè)應(yīng)力均有較大出入。不合實(shí)際。如圖4-4所示，考慮到曲拐頸的彈性變形，載荷Pg作用在曲拐頸上，近似三角形分布。從受力和結(jié)構(gòu)上分析，B-B為危險(xiǎn)截面圖4-4曲拐軸計(jì)算簡(jiǎn)圖B-B截面的彎矩MW=QUOTEPgla=QUOTE×160×QUOTE×250×QUOTE＝1.33×QUOTEN·mB-B截面的扭矩假設(shè)行程調(diào)節(jié)到最大值，連桿作用力與公稱壓力相當(dāng)，B-B截面的扭矩、sin(α+β)由于β角很小，可忽略不計(jì)。所以Mn=PgeQUOTE=160×QUOTE×10×QUOTE×1＝1.6×QUOTEN·m按第三強(qiáng)度理論，彎扭聯(lián)合作用時(shí)B-B截面的應(yīng)力δ=QUOTE==223×QUOTEpa滑塊上的許用作用力P=QUOTE=QUOTE=3.03×QUOTEN根據(jù)資料QUOTE=﹙1400～2000﹚×QUOTEPa因?yàn)閜=1.6×QUOTEN＜3.03×QUOTENδ=223×QUOTEpa＜QUOTE=﹙1400～2000﹚×QUOTEPa所以該曲拐軸設(shè)計(jì)合格。

第五章曲柄壓力機(jī)相關(guān)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)皮帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和維護(hù)比擬容易，可以在相距較遠(yuǎn)的兩軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，能夠緩和沖擊和振動(dòng)(由于皮帶是柔性體)，超載時(shí)又能自動(dòng)打滑可以保護(hù)其它的零件不受損壞，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，因?yàn)樗膫鲃?dòng)比不穩(wěn)定，所以要求嚴(yán)格保持傳動(dòng)比的地方(如車床的切螺紋機(jī)構(gòu))不能采用皮帶傳動(dòng)。確定計(jì)算功率PcaPca=KAP由?機(jī)械設(shè)計(jì)?表8-7查得工作情況系數(shù)KA=1.3，前面計(jì)算有電動(dòng)機(jī)的功率P=18.5KW故Pca=1.3×18.5=24.05KW選擇V帶的帶型根據(jù)Pca=24.05KW，n1=970QUOTE.由機(jī)械設(shè)計(jì)課本圖8-11選用C型。(3)確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1。由表8-6和8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=224MM。驗(yàn)算帶速v。按式〔8-13〕驗(yàn)算帶的速度v=QUOTE=3.14×224×970÷60÷1000=11.3QUOTE.因?yàn)?m/s<11.3m/s<30m/s,故帶速適宜。(4)確定大帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)式8-15a，計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2=i1dd1=4×224=896MM根據(jù)表8-8圓整為900MM。(5)確定帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度L0根據(jù)式8-20根據(jù)公式初定中心距a0=1200mm由公式計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=2×1200+QUOTE(224+900)+QUOTE=4260mm由?機(jī)械設(shè)計(jì)?教材表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=4500mm(6)按式a計(jì)算實(shí)際中心距a。a=1200+QUOTE=1320mm(7)驗(yàn)算小帶輪上的包角=180o-〔900-224〕QUOTE=152o≥90°(8)計(jì)算帶的根數(shù)計(jì)算單根帶的額定功率Pr由dd1=224mm和n1=970r/min，查?機(jī)械設(shè)計(jì)?教材表8-4a得p0=5.8kW。根據(jù)n1=970r/min，i=4和C型帶，查?機(jī)械設(shè)計(jì)?教材表8-4b得△P0=0.85KW。查?機(jī)械設(shè)計(jì)?教材表8-5得Ka=0.92，查?機(jī)械設(shè)計(jì)?教材表8-2得KL=1.04，于是Pr=〔P0+△P0〕·Ka·KL=〔5.8+0.85〕·0.92·1.04=6.36kW(9)計(jì)算帶的根數(shù)zZ==QUOTE=3.78取四根。(10)計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值〔F0〕min由?機(jī)械設(shè)計(jì)?教材表8-3得C型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.30〔kg/m〕，所以〔F0〕min=500=500×QUOTE+0.3×11.32=516.5N應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力F0>〔F0〕min。(11)計(jì)算壓軸力Fp壓軸力的最小值為：〔Fp〕min=2·Z·〔F0〕min·sin=2×4×516.5×sinQUOTE=4009N5.2帶輪的設(shè)計(jì)帶輪的材料常用的帶輪材料為HT150或HT200。轉(zhuǎn)速較高的可以采用鑄鋼或用鋼板沖壓后焊接而成。小功率時(shí)可用鑄鋁或塑料。帶輪的結(jié)構(gòu)形式V帶輪由輪緣，輪輻和輪轂組成。根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同，V帶輪可以分為實(shí)心式，腹板式，孔板式，和橢圓輪復(fù)式。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑dd≦2.5d(d為安裝輪的軸的直徑，mm),可以采用實(shí)心式；當(dāng)dd≦300mm時(shí)，可以采用腹板式；當(dāng)dd≦300mm,同時(shí)D1-d1≧100mm時(shí)，可以采用孔板式；當(dāng)dd＞300mm時(shí)，可以采用輪輻式。V帶輪的輪槽V帶輪的輪槽與選用的V帶的型號(hào)相對(duì)應(yīng)V帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使V帶工作面夾角發(fā)生變化。為使V帶的工作面與帶輪的輪槽工作面緊密貼合，將V帶輪輪槽的工作面的夾角做成小于40°V帶安裝到輪槽中以后，一般不應(yīng)超出帶輪外圓，也不應(yīng)該與輪槽底部接觸。為此規(guī)定了輪槽基準(zhǔn)直徑到帶輪外圓和底部的最小高度hamin和hfmin。由C型帶輪查?機(jī)械設(shè)計(jì)?教材表8-10得輪槽截面尺寸如表所示：表5.1輪槽截面尺寸槽型bdhaminhfminefminφC19.04.814.325.5±0.51632°34(dd≤315)36°38(dd>315)根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算帶輪的尺寸因?yàn)閐d1=224≤300mm，所以小帶輪采用腹板式；dd2=900>300mm，所以大帶輪采用輪輻式。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算輪轂和輪輻的尺寸。小帶輪根本尺寸如下：dd1=224mm；da1=dd1+2ha1=234mmd=55mm〔軸的直徑〕；d1=〔1.8～2〕d=110mm；L=〔1.5～2〕d=110mm；B=3e+2f=107mm；C′=(～)B=20mm。(取d=55mm；ha=5mm；hf=15mm；e=25mm；f=16mm)大帶輪根本尺寸如下：dd2=900mm；da2=dd2+2ha=910mm；d=60mm；d1=〔1.8～2〕d=120mm；L=〔1.5～2〕d=96mm；B=3e+2f=107mm；C′=(～)B=22mm；Za〔輪輻數(shù)〕=6；h1=290=66mm；h2=0.8h1=53mm；b1=0.4h1=26.5mm；b2=0.8b1=21mm；f1=0.2h1=13;f2=0.2h2=11mm5.3齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)二級(jí)傳動(dòng)轉(zhuǎn)速相對(duì)較小選擇齒輪傳動(dòng)〔1〕選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)為了保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，本次設(shè)計(jì)選擇斜齒傳動(dòng)；曲柄壓力機(jī)屬于鍛壓設(shè)備，根據(jù)資料顯示選取精度等級(jí)為八級(jí)；由機(jī)械設(shè)計(jì)課本查得，小齒輪材料可選為40Cr調(diào)質(zhì)，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼〔調(diào)質(zhì)〕，硬度為：240HBS?！?〕初選小齒輪齒數(shù)Z1=18,大齒輪Z2=108?！?〕選取螺旋角β斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的螺旋角β不宜選得過(guò)大，常在8o～20°之間選擇，初選β=14?！?〕按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì)d1t≧QUOTE確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選QUOTE=1.5，選取區(qū)域系數(shù)QUOTE=2.43;查得εα1=0.74，εα2=0.9εα=εα1+εα2,0.74+0.9=1.64;許用接觸應(yīng)力QUOTE=QUOTE+QUOTE=QUOTE=531.25MPa計(jì)算a.試計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t,由計(jì)算公式得d1t=QUOTE=97.5mm其中QUOTE=1.2，QUOTE=189.8QUOTE,齒數(shù)比μ=6b.計(jì)算圓周速度νν==m/sc.計(jì)算齒寬b與模數(shù)mntb=QUOTEd1t=1.24×97.5=117mmmnt=QUOTE=QUOTE=5.26齒高：h=2.25mnt=11.83QUOTE=QUOTE=9.89d.計(jì)算縱向重合度εβ=0.318QUOTEZ1QUOTE=0.318×1.2×18×QUOTE=1.713e.計(jì)算縱向載荷系數(shù)K使用系數(shù)KA=1.25，根據(jù)ν=1.24m/s8級(jí)精度查相關(guān)資料得動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.0，KHβ=1.42,KFβ=1.4,KHα=KFα=1.4故載荷系數(shù)K=KAKVKHβKHα=1.25×1×1.42×1.4=2.485f.按實(shí)際載荷系數(shù)校正所計(jì)算得的分度圓直徑d1=d1tQUOTE=97.5×QUOTE=115.37g.計(jì)算模數(shù)mnmn=QUOTE=QUOTE=6.22〔5〕按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)1〕mn≥QUOTE計(jì)算載荷系數(shù)K=KAKVKFαKFβ=1.25×1×1.4×1.4=2.45根據(jù)縱向重合度εβ=1.713，查得螺旋角影響系數(shù)Yβ=0.87計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zv1=QUOTE=QUOTE=19.7;Zv2=QUOTE=QUOTE118.23查取齒形系數(shù)QUOTE，應(yīng)力校正系數(shù)QUOTE查得QUOTE=2.8,QUOTE=1.55;QUOTE=2.17,QUOTE=1.8計(jì)算大小齒輪QUOTE，并加以比擬QUOTE=QUOTE=0,01429；QUOTE=QUOTE=0.01635比擬得大齒輪的較大2〕設(shè)計(jì)計(jì)算mn≥QUOTE=4.15mn=5滿足彎曲強(qiáng)度，為了滿足強(qiáng)度要求，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑115.37mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)，于是由Z1=QUOTE=QUOTE=23.074取Z1=23，那么Z2=23×6=138幾何尺寸計(jì)算1)計(jì)算中心距a=QUOTE=QUOTE=414.8圓整為a=4152〕按圓整后的中心距修正螺旋角β=QUOTE=QUOTE=14°5′54″因?yàn)棣轮蹈淖儾淮?，故參?shù)εα，Kβ,ZH等無(wú)需修正。3〕計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑d1=QUOTE=QUOTE=118.6mmd2=QUOTE=QUOTE=711.43mm4)計(jì)算齒寬B=φdd1=1.2×118.6=142.3mm圓整后取B2=145mm,B1=150mm.5)大小齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)QUOTE=QUOTE+2QUOTE=118.6+2×1×5=128.6mmQUOTE=QUOTE-2QUOTE=118.6-2×1.25×5=106.1mmQUOTE=QUOTE+2QUOTE=711.43+2×1×5=721.43mmQUOTE=QUOTE-2QUOTE=711.43-2×1.25×5=698.93mm因?yàn)镼UOTE=128.6mm≤120mm所以小齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪，本設(shè)計(jì)將其與軸做成一體400≤QUOTE≤1000，所以將大齒輪做成輪輻式。由上述相關(guān)設(shè)計(jì)有大齒輪各結(jié)構(gòu)尺寸如下：d=100D1=1.6d=160mm,L=(1.2～1.5)d=1.45×100=145mmδ0=2.5mn=2.5×5=12.5mm,n=0.5mn=2.5mmH=0.8d=80mm,H1=0.8H=64mm,e=0.8δ0=10mmC=QUOTE=16mm,r=0.5c=8mms=H/6=13.3mm5.4高速軸的設(shè)計(jì)前面設(shè)計(jì)已經(jīng)提到高速軸是一根齒輪軸軸的結(jié)構(gòu)與裝配法案如下列圖圖5.1裝配法案〔1〕求出輸出軸上的功率P1,轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1取帶輪傳動(dòng)的效率η1=0.95n1=QUOTE=QUOTE=242.5r/min,p1=pη1=18.5×0.95=17.575kwT1=9550×QUOTE=9550×QUOTE=692.193N·m(2)作用在齒輪上的力Ft=QUOTE=QUOTE=11763NFr=FtQUOTE=11763×QUOTE=4412NFa=FtQUOTE=11763×QUOTE=2933N﹙3﹚初步確定軸的最小直徑軸的材料為40Cr,查資料取A0=112,于是得dmin=A0QUOTE=112×QUOTE=46.7mm(4)軸的最小處顯然是安裝帶輪處，故取d12=60mm,大帶輪的輪轂長(zhǎng)L=96mm為滿足帶輪定位要求，1-2軸段左端制出一個(gè)軸肩，故d23=68mm，右端用軸端擋圈定位，為了保證軸端擋圈只壓在帶輪上而不壓在軸的端面1-2段的長(zhǎng)應(yīng)該比輪轂小些，所以l12=90mm.選取滾動(dòng)軸承。因軸同時(shí)受軸向和徑向力作用，應(yīng)選用角接觸球軸承。參