J23-25開式雙柱可傾曲柄壓力機設(shè)計含5張CAD圖

J23-25開式雙柱可傾曲柄壓力機設(shè)計含5張CAD圖,j23,25,開式雙柱可傾,曲柄,壓力機,設(shè)計,cad 摘 要 沖壓和塑壓成形是材料成形的主要方法，在我們的工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，沖壓和塑壓產(chǎn)品在所有的材料成形中所占的比例最大。近年來，隨著沖壓和塑壓技術(shù)的發(fā)展，沖壓和塑壓設(shè)備也取得了相應(yīng)的發(fā)展。沖壓和塑壓設(shè)備在很大程度上直接影響著沖壓和塑壓生產(chǎn)的規(guī)模和效率、成形工藝的穩(wěn)定性、成形件的質(zhì)量和經(jīng)濟性等。作為一名技術(shù)或管理人員，必須對沖壓和塑壓設(shè)備有足夠的了解和掌握，才能在生產(chǎn)中準確、合理、有效地使用成形設(shè)備，精確掌握設(shè)備的生產(chǎn)能力，充分發(fā)揮設(shè)備的運行潛力，保證沖壓和塑壓生產(chǎn)能夠經(jīng)濟、合理地進行。 沖壓設(shè)備是鍛壓設(shè)備的重要組成部分，按機械行業(yè)標準ZB-J62030-90規(guī)定，鍛壓設(shè)備分為8類，具體為：機械壓力機J，液壓機Y，自動鍛壓機Z，錘C，鍛機D，剪切機Q，彎曲矯正機W,其他T。本次主要是對機械壓力機J23-25開式雙柱可傾斜曲柄壓力機的電動機，傳動方案設(shè)計、計算，標準件的選擇校驗，機身的設(shè)計計算等的設(shè)計。設(shè)計中存在的不足與錯誤望給予批評指正。 關(guān)鍵詞：壓力機，電機，傳動設(shè)計，飛輪，曲柄滑塊機構(gòu)，機身，鑄造，材料，潤滑 II Abstract Stamping and plastic forming is the main method of material forming. In our industrial production and daily life, the stamping and plastic products are the largest in the forming of all materials.. In recent years, with the development of stamping and plastic pressure technology, the development of stamping and plastic pressure equipment has also been made.. The stamping and plastic pressure equipment directly affect the scale and efficiency of the press and plastic production, the stability of forming process, the quality and the economy of the forming parts.. As a technical or management personnel must be for stamping and plastic pressure equipment is enough to understand and master, can in the production of accurate, reasonable and effectively use forming equipment, accurately grasp the production capacity of equipment, give full play to the potential of equipment operation, ensure the stamping and plastic pressure production can be economically and reasonably. Stamping equipment is an important part of forging equipment, according to the standard of mechanical industry ZB-J62030-90 provisions, forging and pressing equipment points to 8 class, specifically: J mechanical press, hydraulic press y, automatic forging machine Z, C hammer, forging machine D, shear Q machines, bending straightening machine w, t. This is mainly on the mechanical press j23-25 open pair of column tilt motor crank press, transmission scheme design, calculation, standard parts selection check, the fuselage design and calculation of the design. The shortcomings and mistakes in the design are given to criticism and correction. Keywords: Press, motor 前 言 1、 壓力機的特點和用途 壓力機（包括沖床、液壓機）是一種結(jié)構(gòu)精巧的通用性壓力機。具有用途廣泛，生產(chǎn)效率高等特點，壓力機可廣泛應(yīng)用于切斷、沖孔、落料、彎曲、鉚合和成形等工藝。通過對金屬坯件施加強大的壓力使金屬發(fā)生塑性變形和斷裂來加工成零件。機械壓力機工作時由電動機通過三角皮帶驅(qū)動大皮帶輪（通常兼作飛輪），經(jīng)過齒輪副和離合器帶動曲柄滑塊機構(gòu)，使滑塊和凸模直線下行。機械壓力機在鍛壓工作完成后滑塊程上行，離合器自動脫開，同時曲柄軸上的自動器接通，使滑塊停止在上止點附近。 曲柄壓力機是采用曲柄滑塊機構(gòu)作為工作機構(gòu)的一類鍛壓機器。曲柄壓力機是一種最常用的冷沖壓設(shè)備，用作冷沖壓模具的工作平臺。其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。 按床身結(jié)構(gòu)形式的不同，曲柄壓力機可分為開式曲柄壓力機或閉式曲柄壓力機；按驅(qū)動連桿數(shù)的不同可分為單點壓力機或多點壓力機；按滑塊數(shù)是一個還是兩個可分為單動壓力機或雙動壓力機。 　　開式壓力機是曲柄壓力機的一個類別，其特點是具有開式機身（即C型機身）。 　　開式壓力機因為具有開式機身，與閉式壓力機相比有其突出的優(yōu)點，工作臺在三個方向是敞開的，裝、模具和操作都比較方便，同時為機械化和自動化提供了良好的條件。但是，開式壓力機也有其缺點，由于機身呈C型，工作是變形較大，剛性較差，這不但會降低制品精度，而且由于機身有角變形會使上模軸心線與工作臺面不垂直，以至破壞了上、模具間隙的均勻性，降低模具的使用壽命。 由于開式曲柄壓力機使用上最方便，因而被廣泛采用。它是板料沖壓生產(chǎn)中的主要設(shè)備，可用于沖孔、落料、切邊、彎曲、淺拉伸和成型等工序，并廣泛應(yīng)用于國防、航空、汽車、拖拉機、電機、電器、軸承、儀表、農(nóng)機、農(nóng)具、自行車、縫紉機、醫(yī)療器械、日用五金等部門中。在中、小型壓力機中，開式壓力機得到了廣泛的發(fā)展，目前在我國機器制造業(yè)中，開式曲柄壓力機的年產(chǎn)量約占整個鍛壓機械年產(chǎn)量的49.5%，而在通用曲柄壓力機的生產(chǎn)中約占95%。 　　 2、 壓力機的發(fā)展趨勢 21世紀的制造業(yè)，正從以機器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時代，向著以信息為特征的技術(shù)時代邁進，即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟全球化和世界市場一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競爭，提出了快速反應(yīng)市場的要求，與之相適應(yīng)，制造業(yè)對柔性自動化技術(shù)及裝備的要求更加迫切而強烈。同時，微電子技術(shù)和信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，為柔性自動化提供了重要的技術(shù)支撐，工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。 世界鍛壓工業(yè)的柔性自動化發(fā)展不斷加快。沖壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于汽車、航空、電子、家電等工業(yè)領(lǐng)域，其中，作為衡量一個國家工業(yè)水平的標志之一的汽車工業(yè)，被當今世界主要工業(yè)發(fā)達國家和新興工業(yè)國家列為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展主導(dǎo)了鍛壓技術(shù)及裝備的發(fā)展，鍛壓技術(shù)的發(fā)展和進步基本圍繞汽車工業(yè)的發(fā)展而進行。激烈的市場競爭促使汽車更新?lián)Q代的速度明顯加快，產(chǎn)品的市場壽命周期進一步縮短；與此同時，汽車變型品種日益增多，現(xiàn)代汽車工業(yè)生產(chǎn)日益呈現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)?；④囆蛡€性化，車型批量小、車型變化快、多車型共線生產(chǎn)、車身覆蓋件大型化一體化的特征。傳統(tǒng)的加工單一品種的剛性生產(chǎn)線顯然已不適應(yīng)這種特征和市場形勢發(fā)展的要求，其升級換代產(chǎn)品具有高柔性和高效率的自動化鍛壓設(shè)備，成為世界沖壓技術(shù)及裝備發(fā)展的主要潮流。 美國、德國、日本的汽車工業(yè)如此發(fā)達，得益于其鍛壓技術(shù)及裝備的領(lǐng)先地位。當前的世界鍛壓技術(shù)及裝備向以下方面發(fā)展. 鍛壓設(shè)備自動化。根據(jù)不同種類的加工環(huán)境和條件，國外逐步發(fā)展了兩大類汽車車身自動化沖壓生產(chǎn)線。1是單機聯(lián)線自動化。配置為5-6臺壓力機，配備拆垛、上下料機械手，穿梭翻轉(zhuǎn)裝備和碼垛裝置，全線總長約60米，安全性高，沖壓質(zhì)量好。由于工件傳送距離長，工件的上下料換向和雙動拉伸必須用工件翻轉(zhuǎn)裝備。這種單機聯(lián)線自動化沖壓技術(shù)的生產(chǎn)節(jié)拍最高為6-9次/分，設(shè)備維修工件量大。2是大型多工位壓力機。八十年代中期，國外沖壓技術(shù)發(fā)展到大型三坐標多工位壓力機自動化連續(xù)沖壓，由拆垛機，大型壓力機，三坐標工件傳送系統(tǒng)和碼垛工位組成，生產(chǎn)節(jié)拍可達16-25次/分。其主要特點是：生產(chǎn)效率高，是手工送料流水線的4-5倍，是單機聯(lián)線自動生產(chǎn)線的2-3倍；全自動化、智能化，整個多工位壓力機系統(tǒng)只需2-3人進行監(jiān)控，當模具更換時，只需輸入要換模具 II 的編號，其余工作自動完成，整個換模時間只需5分鐘，換模的同時對多工位壓力機運行特征作智能化調(diào)整；特別是配有電子三坐標送料多工位的壓力機，可以根據(jù)模具隨意調(diào)節(jié)運動路徑和時間，不僅能沖壓大型覆蓋件，而且能沖壓小型零件。當沖壓小型零件時，送料距減短，節(jié)拍提高，通過合理的模具布置，可一次沖壓2-3零件，具有充分的自由度，柔性極強。電子多工位送料壓力機的優(yōu)點是生產(chǎn)率高，工件處理最優(yōu)化，工件轉(zhuǎn)換迅速，維修量低，診斷性能好，成本低，與現(xiàn)有壓力機的適應(yīng)性強，售后服務(wù)遠程通訊好。美國的多工位壓力機基本都采用了電子伺服三坐標送料。 大型多工位壓力機集機械、電子、控制和檢測技術(shù)為一體，全自動，智能化，操作安全，沖壓件綜合成本低，勞動生產(chǎn)率高，制件質(zhì)量高，滿足了汽車工業(yè)大批量生產(chǎn)的需要。并且，壓力機自身的技術(shù)和性能，在近十多年的實踐中得到不斷完善和發(fā)展，如：拉伸工位采用變速多連桿機構(gòu)，數(shù)控液壓拉伸墊代替雙動壓機、現(xiàn)場總線控制技術(shù)等。 以一臺多工位壓力機系統(tǒng)代替一條由5-6臺壓機組成的沖壓線，按同規(guī)模沖壓生產(chǎn)量比較，設(shè)備投資可減少20%-40%，能量消耗減少50%-70%，沖壓件綜合成本可節(jié)約40-50%，而且節(jié)省了大量生產(chǎn)面積和設(shè)備投資，降低了工人數(shù)量。 可進行柔性沖壓生產(chǎn)的大型多工位壓力機，代表了當今國際鍛壓技術(shù)的最高水平，是目前世界上大型覆蓋件沖壓設(shè)備的最高級發(fā)展階段，也是車身覆蓋件沖壓成型生產(chǎn)的發(fā)展方向。 在鍛造方面，國外的鍛造自動化也取得了長足發(fā)展。現(xiàn)代化的大型自由鍛造車間的鍛造液壓機、操作機、鍛造吊車實現(xiàn)了聯(lián)動控制，全部機械化，并配有鍛件尺寸自動測量裝置，鍛造壓機與操作機數(shù)控聯(lián)動，鍛造加熱爐自動控制。中小型自由鍛實現(xiàn)了壓機與操作聯(lián)動微要控制、計算機自動編程的自動程序鍛造。 III 目 錄 摘 要 1 Abstract........................................................................................................................................ 2 原始資料數(shù)據(jù)................................................................................................................................ 3 第一章 電動機型號的選擇 4 第一節(jié) 曲柄壓力機的工作特點........................................................................................4 第二節(jié) 電動機的選擇 5 一、選擇電動機的類型 5 二、 選擇電動機的功率 6 三、確定電動機的轉(zhuǎn)速 7 四、計算總傳動比和分配傳動比 7 五、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 7 第二章 傳動系統(tǒng)分析與計算 8 第一節(jié) 傳動系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析 8 一、傳動系統(tǒng)類型 8 二、傳動系統(tǒng)的布置方式 9 三、離合器和制動器的位置 10 四、傳動級數(shù)和各級傳動比的分配 10 第二節(jié) V帶傳動設(shè)計 11 第三節(jié) 齒輪傳動的設(shè)計...................................................................................................14 一、選擇齒輪材料、熱處理、齒輪精度等級和齒數(shù) 14 二、齒輪彎曲疲勞強度計算 15 第四節(jié) 曲柄滑塊機構(gòu)......................................................................................................17 一、曲柄滑塊機構(gòu)的運動和受力分析 17 二、曲柄軸的設(shè)計計算 20 （一）、曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖 20 （二）、曲柄相關(guān)尺寸的設(shè)計計算 20 三、連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置 23 （一）、連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu) 23 （二）、連桿的計算 24 （三）、連桿及球頭調(diào)節(jié)螺桿的強度計算 25 (四)、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋 27 （五）、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋計算 27 （六）、連桿上的緊固螺栓 27 四、滑動軸承的設(shè)計計算 28 （一）、軸承的結(jié)構(gòu) 28 （二）、滑動軸承的潤滑及軸瓦結(jié)構(gòu) 28 （三）、滑動軸承的計算 28 第五節(jié) 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計.......................................................................................................29 一、軸的概述 30 二、J23—25開式曲柄壓力機的轉(zhuǎn)軸設(shè)計 31 第六節(jié) 滾動軸承的選擇 34 一、滾動軸承概述 34 二、滾動軸承型號選擇 35 第三章 機身設(shè)計 36 第一節(jié) 壓力機的工作原理和用途 40 第二節(jié) 壓力機主要部件的結(jié)構(gòu)及調(diào)整方法 40 一、機身 41 二、傳動 41 三、離合器 41 四、滑塊及其導(dǎo)軌的選擇 44 五、平衡器 45 六、制動器 45 七、操縱器 45 第三節(jié) 壓力機的電器裝置 47 第四節(jié) 壓力機的調(diào)整和啟動 48 第五節(jié) 壓力機的每日保養(yǎng)及安全 49 第六節(jié) 壓力機的精度檢查 49 第四章 過載保護裝置設(shè)計 50 第一節(jié) 剪切破壞式過載保護裝置的結(jié)構(gòu) 500 第二節(jié) 剪切塊的設(shè)計計算 51 第五章 潤滑系統(tǒng) 54 第一節(jié) 稀油潤滑 54 第二節(jié) 干油潤滑 55 結(jié)束語 57 致謝 70 參考文獻 71 ii 摘 要 沖壓和塑壓成形是材料成形的主要方法，在我們的工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，沖壓和塑壓產(chǎn)品在所有的材料成形中所占的比例最大。近年來，隨著沖壓和塑壓技術(shù)的發(fā)展，沖壓和塑壓設(shè)備也取得了相應(yīng)的發(fā)展。沖壓和塑壓設(shè)備在很大程度上直接影響著沖壓和塑壓生產(chǎn)的規(guī)模和效率、成形工藝的穩(wěn)定性、成形件的質(zhì)量和經(jīng)濟性等。作為一名技術(shù)或管理人員，必須對沖壓和塑壓設(shè)備有足夠的了解和掌握，才能在生產(chǎn)中準確、合理、有效地使用成形設(shè)備，精確掌握設(shè)備的生產(chǎn)能力，充分發(fā)揮設(shè)備的運行潛力，保證沖壓和塑壓生產(chǎn)能夠經(jīng)濟、合理地進行。 沖壓設(shè)備是鍛壓設(shè)備的重要組成部分，按機械行業(yè)標準ZB-J62030-90規(guī)定，鍛壓設(shè)備分為8類，具體為：機械壓力機J，液壓機Y，自動鍛壓機Z，錘C，鍛機D，剪切機Q，彎曲矯正機W,其他T。本次主要是對機械壓力機J23-25開式雙柱可傾斜曲柄壓力機的電動機，傳動方案設(shè)計、計算，標準件的選擇校驗，機身的設(shè)計計算等的設(shè)計。設(shè)計中存在的不足與錯誤望給予批評指正。 關(guān)鍵詞：壓力機，電機，傳動設(shè)計，飛輪，曲柄滑塊機構(gòu)，機身，鑄造，材料，潤滑 Abstract Stamping and plastic forming is the main method of material forming. In our industrial production and daily life, the stamping and plastic products are the largest in the forming of all materials.. In recent years, with the development of stamping and plastic pressure technology, the development of stamping and plastic pressure equipment has also been made.. The stamping and plastic pressure equipment directly affect the scale and efficiency of the press and plastic production, the stability of forming process, the quality and the economy of the forming parts.. As a technical or management personnel must be for stamping and plastic pressure equipment is enough to understand and master, can in the production of accurate, reasonable and effectively use forming equipment, accurately grasp the production capacity of equipment, give full play to the potential of equipment operation, ensure the stamping and plastic pressure production can be economically and reasonably. Stamping equipment is an important part of forging equipment, according to the standard of mechanical industry ZB-J62030-90 provisions, forging and pressing equipment points to 8 class, specifically: J mechanical press, hydraulic press y, automatic forging machine Z, C hammer, forging machine D, shear Q machines, bending straightening machine w, t. This is mainly on the mechanical press j23-25 open pair of column tilt motor crank press, transmission scheme design, calculation, standard parts selection check, the fuselage design and calculation of the design. The shortcomings and mistakes in the design are given to criticism and correction. Keywords: Press, motor, transmission design, flywheel, crank slider mechanism, fuselage, casting, material, lubrication 2 原始數(shù)據(jù)資料 J23-25開式雙柱可傾曲柄壓力機設(shè)計 1、傳動簡圖 曲柄壓力機的傳動裝置工作原理如圖所示。電動機1通過V帶傳動2驅(qū)動齒輪傳動3，再驅(qū)動曲軸4轉(zhuǎn)動，通過連桿5使滑塊6在導(dǎo)軌7中往復(fù)移動，實現(xiàn)對安裝在工作臺9上的工件8的施壓。 2、原始數(shù)據(jù) 滑塊公稱壓力F=250KN，滑塊行程H=65mm，滑塊行程頻率55次/min。工作條件：每天一班，工作8小時，有粉塵。壽命為10年，小批生產(chǎn)。 第一章 電動機型號的選擇 第一節(jié) 曲柄壓力機的工作特點 機械壓力機工作時(圖1.1[機械壓力機工作原理圖],由電動機通過三角皮帶驅(qū)動大皮帶輪（通常兼作飛輪）,經(jīng)過齒輪副和離合器帶動曲柄滑塊機構(gòu),使滑塊和凸模直線下行。鍛壓工作完成后滑塊回程上行,離合器自動脫開，同時曲柄軸上的制動器接通，使滑塊停止在上止點附近。 每個曲柄滑塊機構(gòu)稱為一個“點”。最簡單的機械壓力機采用單點式，即只有一個曲柄滑塊機構(gòu)。有的大工作面機械壓力機，為使滑塊底面受力均勻和運動平穩(wěn)而采用雙點或四點的。 圖1.1 壓力機工作過程中，作用在滑塊上的負荷是劇增和劇減的周期交替變化著，并且有很短的高峰負載時間和較長的空載時間，若依此短暫的工作時間來選擇電動機的功率，則其功率將會很大。 為了減小電動機的功率，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了飛輪。當滑塊不動時，電動機帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，使其儲備能量，而在沖壓工作的瞬時，主要靠飛輪釋放能量。工件沖壓完畢后負載減小，于是電動機帶動飛輪加速旋轉(zhuǎn)，使其在沖壓下一個工件前恢復(fù)到原來的角速度。這樣沖壓工件所需的能量，不是直接由電動機供給，而是主要由飛輪供給，所以電動機所需的功率便可大大減小。 由于電動機的功率小于壓力機工作行程的瞬時功率，所以在壓力機進入工作行程時，工作機構(gòu)受到很大的阻力，電動機的負載增大，轉(zhuǎn)差率隨之增大。一旦電動機瞬時轉(zhuǎn)差率大于電動機臨界轉(zhuǎn)差率，電動機轉(zhuǎn)矩反而下降，甚至迅速停止轉(zhuǎn)動，這種現(xiàn)象稱為電動機顛覆。另一方面，電動機在超載條件下會嚴重發(fā)熱。給電動機配置一個飛輪，相當于增大了電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。在曲柄壓力機傳到中，飛輪的慣性拖動的扭矩占總扭矩的85%以上，故沒有飛輪電動機就不能正常工作。 飛輪是儲存能量的，它的尺寸、質(zhì)量和轉(zhuǎn)速對能量有很大的影響。飛輪材料采用鑄鐵或鑄鋼。由于飛輪轉(zhuǎn)速過高會使飛輪破裂，因此鑄鐵飛輪圓周轉(zhuǎn)速應(yīng)小于或等于25m/s，最高不超過30m/s；鑄鋼飛輪圓周轉(zhuǎn)速小于或等于40m/s，最高不超過50m/s。 另外，使用飛輪時還應(yīng)注意兩點：在下一個周期工作開始之前，電動機應(yīng)能使飛輪恢復(fù)到應(yīng)有的轉(zhuǎn)速；電動機帶動飛輪起動的時間不得超過20s。否則，如果時間太長，由于電動機電流過大，線圈過熱將加速絕緣老化，縮短電動機使用壽命，甚至?xí)痣妱訖C的燒毀或跳閘。 　　 第二節(jié) 電動機的選擇 一、選擇電動機的類型 感應(yīng)電動機又稱異步電動機，就是將交流電能轉(zhuǎn)換成機械能的原動機，具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固、運行方便、可靠、容易控制與維護、價格便宜等優(yōu)點。因此在工作中的到廣泛的應(yīng)用。目前，開式曲柄壓力機常用三相鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機。 J23-25的傳動系統(tǒng)由皮帶傳動、齒輪傳動、軸和軸承等組成。J23-25傳動示意圖如圖1.2 圖1.2 二、 選擇電動機的功率 工作機所需的電動機輸出功率為 所以 由電動機至工作機之間的總效率（包括工作機效率）為 式中分別為聯(lián)軸器、帶傳動、齒輪傳動、滑動軸承的效率。取，則 所以 為了減小電動機的功率，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了飛輪。在曲柄壓力機傳到中，飛輪的慣性拖動的扭矩占總扭矩的85%以上,所以所需電動機的輸出功率為 三、確定電動機的轉(zhuǎn)速 曲軸的工作轉(zhuǎn)速為55r/min 按推薦的合理傳動比范圍，去V帶傳動的傳動比=2～7,單級齒輪傳動的傳動比=3～5，則合理總傳動比的范圍=6～35，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍 （6～35）×120r/min =330r/min～1925r/min 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量以及帶傳動和壓力機的傳動比，選擇電動機的型號為Y160L—8，額定功率為7.5KW,額定轉(zhuǎn)速為750r/min，滿載轉(zhuǎn)速為705r/min。 四、計算總傳動比和分配傳動比 總傳動比 V帶的傳動比=4.27， 齒輪傳動的傳動比=3 五、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) （1）各軸轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸 ==705r/min Ⅱ軸 曲軸 （2） 各軸的輸入功率 Ⅰ軸 38.46x0.98=37.69 Ⅱ軸 37.69×0.96×0.95=34.37 曲軸 34.37×0.95×0.95=31.02 （3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 計算電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩 Ⅰ軸 520.56×0.98=510.56 Ⅱ軸 510.56×4.27×0.96×0.95=1988.24 曲軸 1988.24×3×0.95×0.95=5383.16 運動和動力參數(shù)的計算結(jié)果列表如下： 參數(shù) 軸名 電動機軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸 曲軸 轉(zhuǎn)速n(r/min) 705 705 165.11 55 輸入功率P/KW 38.46 37.69 34.37 31.02 輸入轉(zhuǎn)矩T/(N·m) 520.98 510.56 1988.24 5358.16 傳動比i 12 4.27 3 效率η 0.98 0.91 0.90 第二章 傳動系統(tǒng)分析與計算 第一節(jié) 傳動系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析 一、傳動系統(tǒng)類型 開式曲柄壓力機的傳動系統(tǒng)由皮帶傳動、齒輪傳動、軸和軸承等組成。 按傳動級數(shù)，傳動系統(tǒng)可分為一級傳動、二級傳動、三級傳動和四級傳動。四級傳動很少采用。 按曲軸的布置形式，傳動系統(tǒng)又可以分為垂直于壓力機正面布置和平行于壓力機正面布置。 本設(shè)計采用一級傳動系統(tǒng)垂直壓力機。 二、傳動系統(tǒng)的布置方式 曲柄壓力機傳動系統(tǒng)的布置，應(yīng)使機器便于制造、安裝和維修，同時結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀。 開式曲柄壓力機傳動系統(tǒng)布置主要包括以下四方面： 1、傳動系統(tǒng)的位置 開式曲柄壓力機大多采用上傳到，很少采用下傳動。 上傳動壓力機與下傳動壓力機相比，優(yōu)點是： （1） 重量較輕，成本低。 （2） 安裝和維修較方便。 （3） 地基較簡單。 上傳動的缺點是壓力機地面高度較大，運行不夠平穩(wěn)?，F(xiàn)在通用壓力機多數(shù)為上傳動。 2、曲軸的布置方式 曲軸分為橫放和縱放兩種布置方式。 采用曲拐軸的開式曲柄壓力機，曲拐軸是縱放的，傳動零件如飛輪、齒輪等置于壓力機背面。 采用曲軸時，曲軸橫放的形式應(yīng)用很普遍。這種形式的傳動系統(tǒng)，傳動零件分置于壓力機兩側(cè)，制造、安裝和維修都比較方便。近年來，曲軸縱放的形式得到應(yīng)用。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是，曲軸可以縮短，剛度有所提高，全部傳動零件封閉在機身內(nèi)部，潤滑良好，外形美觀。但制造、維修不及前者方便。 3、 最后一級齒輪傳動的形式 最后一級齒輪傳動可采用單邊驅(qū)動或雙邊驅(qū)動。單邊驅(qū)動制造和安裝都較方便，但齒輪模數(shù)和外形尺寸較大。雙邊驅(qū)動可以縮小齒輪的尺寸，但制造和安裝較困難。 4、齒輪的開式安放和閉式安放 齒輪有安放于機身之外和機身之內(nèi)兩種情況，齒輪放于機身之外稱為開式安放，齒輪放于機身之內(nèi)稱為閉式安放。閉式安放的齒輪工作條件較好，外形較美觀；如果齒輪安放在油池之內(nèi)，則可大大降低齒輪傳動的噪音，但安裝的維修不方便。大型壓力機多采用閉式安放。開式安放的齒輪工作條件惡劣，傳動噪音大，污染環(huán)境。 三、離合器和制動器的位置 通用壓力機的離合器有剛性離合器和摩擦離合器兩種。 對于單級傳動的壓力機，由于剛性離合器不宜在高速下工作，所以離合器和制動器只能安置在曲軸上。 摩擦離合器與飛輪通常安裝在同一傳動軸上，制動器的位置和離合器同軸。對于多級傳動的壓力機，摩擦離合器可以安裝在低速軸上，也可以安裝在高速軸上。摩擦離合器安裝在低速軸上，接合時消耗的摩擦能量小，離合器磨損小。但是低速軸的扭矩大，要增大離合器的尺寸。另外，由于通用壓力機的傳動系統(tǒng)大多封閉在機身內(nèi)，不便于離合器的安裝和調(diào)整，也不便于散熱，所以摩擦離合器一般安裝在轉(zhuǎn)速較高的傳動軸上。此時，由于所需傳遞扭矩小，壓力機結(jié)構(gòu)比較緊湊，但是主動部分和從動部分的初速度相差太大，對傳動系統(tǒng)沖擊大，摩擦損耗也較大。 現(xiàn)初步選用剛性離合器和制動器安裝在曲軸上。 四、傳動級數(shù)和各級傳動比的分配 傳動級數(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)高，總傳動比小，傳動級數(shù)少；每分鐘行程次數(shù)低，總傳動比大，傳動級數(shù)多。 2、 壓力機做工的能力 一級傳動的曲柄壓力機，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，一級傳動的曲柄壓力機做工的能力，要比二級和二級以上傳動的曲柄壓力機低。 3、 對機器結(jié)構(gòu)緊湊性的要求 當傳動級數(shù)較少，每級傳動比較大時，由于小皮帶輪和小齒輪結(jié)構(gòu)尺寸不能過小，致使大皮帶輪和大齒輪外形龐大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，所以設(shè)計中，用增加傳動級數(shù)或采用雙邊齒輪傳動的方法，來縮小傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸。 各級傳動比分配應(yīng)恰當，使傳動系統(tǒng)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，三角皮帶傳動的傳動比不超過6～8，齒輪傳動比不超過7～9。分配傳動比時，還應(yīng)使飛輪有適當轉(zhuǎn)速。飛輪轉(zhuǎn)速過低，外形尺寸增大；過高，飛輪軸上的離合器和軸承工作條件惡化。開式曲柄壓力機飛輪的轉(zhuǎn)速通常在240～470轉(zhuǎn)/分之間 。 第二節(jié) V帶傳動設(shè)計 上述計算得出J23—25型開式曲柄壓力機的電動機功率為7.5，轉(zhuǎn)速為705轉(zhuǎn)/分，三角皮帶傳動比為i=4.27 1、 確定計算功率 由《機械設(shè)計》表8.6查的工作情況系數(shù)=1.1 由式（8.12）==1.1×7.5=8.25 其中P為電動機的額定功率， P=7.5 2、 選擇V帶的型號 三角皮帶的規(guī)格是由背寬（頂寬）與高（厚）的尺寸來劃分的，根據(jù)不同的背寬（頂寬）與高（厚）的尺寸，國家標準規(guī)定了三角帶的Y、Z 、A、B、C、D、E等多種型號。 由=8.25，轉(zhuǎn)速=705r/min和圖8.15，確定選用普通V帶B型號。 3、 確定帶的基準直徑 （1） 小帶輪直徑的設(shè)計 由圖表8.7 取 D2=125mm （2） 大帶輪的直徑 其中為帶傳動的滑動率取1% （3） 大帶輪的轉(zhuǎn)速 4、確定中心距a0和帶的基準長度 求Dm（平均直徑）=（D2+D1）/2=326.5mm 求=（D2-D1）/2=201.5mm 初取中心距a0=700mm 帶長 由表8.3取基準長度為Ld=2500mm 則實際中心距為 小帶輪包角 (符合要求) 5、 求帶的根數(shù) 帶速 由表8.9取P0=1.34KW 由表8.8取k0=0.89 由表8.13取kl=1.03 由表8.11取P0=0.22KW 則帶的根數(shù)為 取Z=6跟 6、 求軸上的功率 張緊力 其中q為帶的質(zhì)量q=0.17 軸上的載荷 7、確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 節(jié)寬 槽間距 基準線上槽深 基準線下槽深 最小輪緣厚度 帶輪寬 8、轉(zhuǎn)動慣量的校驗 將V帶輪作為該壓力機的飛輪，故必須校核其轉(zhuǎn)動慣量。 系統(tǒng)所需轉(zhuǎn)動慣量的計算公式為： 式中 —工作行程時所需能量 —電動機在額定轉(zhuǎn)速下飛輪的角速度 —飛輪轉(zhuǎn)速相對波動情況的轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù) =0.34 ——公稱壓力角 ——壓力機行程次數(shù)利用系數(shù)（）取0.5 則： V帶輪提供的轉(zhuǎn)動慣量為： 其中：m為v帶輪的質(zhì)量，為427kg D為飛輪外徑 d為輪轂內(nèi)徑 則： 故轉(zhuǎn)動慣量符合要求，可以適當?shù)拈_空去除部分材料以達到減少成本的目的。 第三節(jié) 齒輪傳動的設(shè)計 根據(jù)壓力機的工況，選用開式外嚙合的直齒圓柱齒輪傳動。 由上述計算得出J23—25開式曲柄壓力機齒輪傳動的主動軸的轉(zhuǎn)速，從動軸轉(zhuǎn)速，輸入功率,輸出軸功率，每天工作8小時，壽命為10年。 一、選擇齒輪材料、熱處理、齒輪精度等級和齒數(shù) 因傳動尺寸無嚴格限制，批量較小，選擇小齒輪材料鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度241～286HB，平均取為260HB，=686，=490；選擇大齒輪材料ZG35CrMo鑄鋼，調(diào)質(zhì)處理，毛坯進行正火處理以消除殘余應(yīng)力和硬度不均現(xiàn)象，硬度190～240HBS，平均取215HBS，=686,=539；制造精度8級。 二、齒輪彎曲疲勞強度計算 對于開式傳動的齒輪，主要的失效形式是彎曲疲勞折斷和磨粒磨損，磨損尚無完善的計算方法，故目前只進行疲勞強度計算，用適當加大模數(shù)的方法以考慮磨粒磨損的影響。 (1)初步計算 Ⅱ軸的轉(zhuǎn)矩，即小齒輪轉(zhuǎn)矩。 由表9.12取齒寬系數(shù) 由圖9.18（b、c）取接觸疲勞極限 初步計算齒輪的許用接觸應(yīng)力 由圖9.23（b、c）取彎曲疲勞極限 初步計算齒輪的許用彎曲應(yīng)力 為了提高開式齒輪的耐磨性，要求有較大的模數(shù)，因而齒數(shù)應(yīng)少一些，一般取17～25。 a. 取Z1=25 傳動比為 則Z2=75 b. 取齒輪的載荷系數(shù)為：K=1.8 c. 由圖9.21得：小齒輪齒形系數(shù)，大齒輪的齒形系數(shù) d. 由圖9.22得：小齒輪應(yīng)力修正系數(shù) ，大齒輪應(yīng)力修正系數(shù) e. 取重合度系數(shù)為 模數(shù)的計算公式為 應(yīng)對大、小齒輪的進行比較并按較大的進行計算。 應(yīng)按小齒輪計算齒輪彎曲疲勞強度 則模數(shù)計算為： 考慮到磨粒磨損的影響應(yīng)適當?shù)脑黾幽?shù) 取模數(shù)m=4 則大、小齒輪的相關(guān)尺寸為： 中心距 齒數(shù)取Z1=25 Z2=75 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒寬 則：小齒輪齒寬取60,大齒輪齒寬取55。 齒頂高 齒根高 齒高 齒距 （2） 驗算齒輪的彎曲疲勞強度 由圖9.21得：小齒輪齒形系數(shù)，大齒輪的齒形系數(shù) 由圖9.22得：小齒輪應(yīng)力修正系數(shù) ，大齒輪應(yīng)力修正系數(shù) f. 取重合度系數(shù)為，載荷系數(shù)為：K=1.8 由校核公式 得： 彎曲疲勞強度符合要求。 （3） 驗算齒輪的圓周速度 齒輪的圓周速度為： 查表9.8 8級制造精度的最大圓周速度為 故圓周速度符合要求。 第4節(jié) 曲柄滑塊機構(gòu) 一、曲柄滑塊機構(gòu)的運動和受力分析 在設(shè)計、使用和研究曲柄壓力機時，往往需要確定滑塊位移和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，驗算滑塊的工作速度是否小于加工件塑性變形所允許的合理速度。在計算曲柄滑塊機構(gòu)的受力情況時，由于目前常用的曲柄壓力機每分鐘的行程次數(shù)不高，慣性力在全部作用力中所占的百分比很小，可以忽略不計。同樣，曲柄滑塊機構(gòu)的重量也只占公稱壓力的百分之幾，也可忽略不計。 如圖3-1所示，L——連桿長度； R——曲柄半徑；S——滑塊全行程；——滑塊的位移，由滑塊的下死點算起；α——曲柄轉(zhuǎn)角，由曲柄軸頸最低位置沿曲柄旋轉(zhuǎn)的相反方向算起。從圖中的幾何關(guān)系可以得出滑塊位移的計算公式： 將上式對時間t微分，可求的滑塊的速度： 式中——連桿系數(shù)； ——曲柄的角速度。 在曲柄滑塊機構(gòu)的受力計算中，連桿作用力通常近似地取等于滑塊作用力,即 滑塊導(dǎo)軌的反作用力為： 式中——摩擦系數(shù)，； ——連桿上、下支承的半徑。 曲柄所傳遞的扭矩可以看成由兩部分組成：無摩擦機構(gòu)所需的扭矩和由于存在摩擦所引起的附加扭矩，即 式中——理想當量力臂； 圖2.1 ——摩擦當量力臂； ——曲軸主軸承半徑。 則曲柄滑塊機構(gòu)的當量力臂為： 曲軸扭矩為： 如果上式取和（—公稱壓力，—公稱壓力角），則曲柄壓力機所允許傳遞的最大扭矩為： 二、曲柄軸的設(shè)計計算 （一）、曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2.2 （二）、曲柄相關(guān)尺寸的設(shè)計計算 支承頸直徑 （） 式中 ——壓力機公稱壓力（KN）， 取 。 其他各部分尺寸見下表3-1 曲軸尺寸經(jīng)驗數(shù)據(jù) 表3-1 曲軸各部分尺寸名稱 代號 經(jīng)驗數(shù)據(jù) 實際尺寸（） 曲柄頸直徑 ～ 95 支承頸長度 ～ 112 曲柄兩臂外側(cè)面間的長度 ～ 224 曲柄頸長度 ～ 104 圓角半徑 ～ 4 曲柄臂的寬度 ～ 120 曲柄臂的高度 121 曲柄的最小軸頸安裝大齒輪和制動器，齒輪的軸向定位用軸肩定位，則，最小軸頸為：d1=d0-0.1d1=68mm，安裝大齒輪端（曲軸右端）長度L1=大齒輪寬度=安全間隙=140mm，安裝制動器端（曲軸左端）長度L2=制動器寬度+安全間隙+軸端=55+30+15=100mm；其他的具體尺寸根據(jù)經(jīng)驗公式可得出，如上表所示。 （三）、曲軸強度校核計算 曲軸的危險截面為曲柄頸中央的Ⅰ—Ⅰ截面和支承頸端部的Ⅱ—Ⅱ截面。 Ⅰ—Ⅰ截面為彎扭聯(lián)合作用，但由于彎矩比扭矩大得多，故忽略扭矩計算出來的應(yīng)力。 彎矩： 彎曲應(yīng)力及強度條件： <[]=140 由上式可以導(dǎo)出滑塊上許用負荷： Ⅱ—Ⅱ截面為扭彎聯(lián)合作用，但扭矩比彎矩大得多，故可以只計算扭矩的作用。 扭矩： N.m 剪切應(yīng)力及強度條件： 35 滑塊上許用應(yīng)力： 2080.25 考慮疲勞和應(yīng)力集中的影響，許用應(yīng)力如下計算： 140～200 100～150 式中 ——曲軸材料屈服極限（M Pa），調(diào)質(zhì)處理，； ——安全系數(shù)，取2.5～3.5。 故曲柄強度符合要求。 （四）、曲軸剛度計算 用摩爾積分法計算曲柄頸中部的撓度。 第一項很小，可以忽略，故簡化公式為： 式中： —公稱壓力； —彈性模數(shù)，對鋼曲軸； —曲柄頸的長度； —曲柄壁厚度； —圓角半徑； —支撐頸、曲柄臂、曲柄頸的慣性矩； 剛度計算簡圖 7.06 所以，撓度。符合要求。 三、連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置 （一）、連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu) 由設(shè)計條件知連桿長度可調(diào)，就用改變連桿長度的方法改變壓力機的封閉高度。如圖1—5所示連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)，這種連桿由連桿蓋1、連桿2和球頭調(diào)節(jié)螺桿3等零件組成。其上端套在曲柄軸頸上，下端以球頭和滑塊6中的球座5及球頭壓蓋4連接。借扳手或用鐵棍撥動棘爪轉(zhuǎn)動球頭螺桿，就可以改變連桿長度，從而改變壓力機的封閉高度。 （二）、連桿的計算 1、 連桿的作用力: 單點壓力機： 2、確定連桿及調(diào)節(jié)螺桿主要尺寸的經(jīng)驗公式： （1）球頭式調(diào)節(jié)螺桿主要尺寸的經(jīng)驗公式見下表3—2： （2）連桿總長度L的確定 確定連桿長度L時，應(yīng)根據(jù)壓力機的工作特點，結(jié)構(gòu)型式，精度和剛度要求等全面考慮。一般開式壓力機的連桿系數(shù),即連桿長度 。 取，即 計算部位 代號 經(jīng)驗公式 實際尺寸mm 球頭調(diào)節(jié)螺桿 mm ～ 76 ～ 50 ～ 52 ～ 70 連桿 mm ～ 86 ～ 102 （三）、連桿及球頭調(diào)節(jié)螺桿的強度計算 連桿及因兩端有摩擦力矩存在，連桿及球頭調(diào)節(jié)螺桿受到壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的聯(lián)合作用，應(yīng)當演算其危險截面A—A的合成力使： 危險截面的壓應(yīng)力： 式中 ——連桿作用力（KN）; ——危險截面A—A的面積（）； 危險截面的彎曲應(yīng)力: 式中—危險截面的截面模數(shù)，圓形截面； ——危險截面的彎矩（） 圖2.2 1、連桿蓋 2、連桿 3、調(diào)節(jié)螺桿 4、球頭壓蓋 5、球頭下座 6、滑塊 7、螺釘 8、鎖緊塊 9、鎖緊塊 式中 : —摩擦系數(shù)，??； —曲柄軸頸同連桿下支承端軸頸的半徑（）； ； X—危險截面到連桿下支承軸頸中心的距離（）， L—連桿的總長度（），對于長度可調(diào)的連桿。 球頭調(diào)節(jié)連桿常用45鋼鍛造，調(diào)質(zhì)處理220～250，=180～220，球頭表面淬火，硬度為42。連桿體采用35,正火處理。故符合工作要求。 (四)、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋 調(diào)節(jié)螺桿的螺紋，常采用強度較高的特種鋸齒形螺紋和梯形螺紋。因為壓力機是在重載情況下工作，故采用梯形螺紋，尺寸為M60×12。 （五）、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋計算 由于螺母的材料一般較調(diào)節(jié)螺桿差，同時標準梯形螺紋及特種鋸齒形螺紋的抗彎強度均比擠壓強度，剪切強度低，所以一般只計算螺母（即長度可調(diào)連桿的連桿體，或調(diào)節(jié)螺母）的彎曲應(yīng)力。 式中 、——螺紋的外徑和內(nèi)徑； S——螺距； H——螺紋最小工作高度，； h——螺紋牙根處高度，對于梯形螺紋； ——連桿體或調(diào)節(jié)螺母螺紋的許用應(yīng)力，對鑄鋼ZG35， 。 < （六）、連桿上的緊固螺栓 連桿上端分成兩部分，應(yīng)用緊固螺栓連接。緊固螺栓承受的載荷較為復(fù)雜，一般不予計算。查閱相關(guān)資料并參考，螺栓個數(shù)4個，螺栓直徑M24. 四、滑動軸承的設(shè)計計算 滑動軸承承受沖擊載荷的能力強，主要用于曲軸的主軸承，連桿大小端支撐等。 （一）、軸承的結(jié)構(gòu) 壓力機中常用的滑動軸承有整體式和剖分式兩種。 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，軸只能從端部裝入，這會給粗重的軸或階梯軸的安裝造成困難。 剖分式軸承磨損后，可用改變墊片厚度的方法調(diào)節(jié)軸承的間隙，裝配也叫方便。剖分式的軸承中，軸承所承受的徑向載荷方向不得超過軸承中心線35°左右，否則就應(yīng)采用斜剖分式滑動軸承。 現(xiàn)采用整體式軸承。 （二）、滑動軸承的潤滑及軸瓦結(jié)構(gòu) 滑動軸承必須可靠地潤滑。因此必須正確選擇潤滑劑和潤滑方式。軸和軸承之間要有一定的配合間隙。在軸瓦上要開設(shè)油孔和油槽，油孔和油槽應(yīng)開在壓力最小的位置，不宜開在承載區(qū)，以免降低油膜的承載能力。 軸瓦必須用銷或螺釘定位，防止它在軸向和圓周方向竄動。 因軸頸速度小于2m/s，故選用潤滑脂GB442-1989（納基脂）潤滑，軸瓦中油溝形狀選用王字形，軸瓦結(jié)構(gòu)選用刨分式，材料應(yīng)選用ZCuSn10P1，其最大適用應(yīng)力為15MPa，最大許用速度10m/s，pv值為15MPa.m/s，最小徑硬度200HB。 （三）、滑動軸承的計算 曲柄連桿機構(gòu)中的滑動軸承，速度較低，承受短時高峰負荷，軸承處在邊界摩擦的狀況下工作，設(shè)計中應(yīng)演算軸承軸瓦上的單位壓力p使 式中 ——