J23-25開式雙柱可傾曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì)含5張CAD圖
J23-25開式雙柱可傾曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì)含5張CAD圖,j23,25,開式雙柱可傾,曲柄,壓力機(jī),設(shè)計(jì),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(jì)性等。作為一名技術(shù)或管理人員，必須對(duì)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(zhǔn)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(yùn)行潛力，保證沖壓和塑壓生產(chǎn)能夠經(jīng)濟(jì)、合理地進(jìn)行。
沖壓設(shè)備是鍛壓設(shè)備的重要組成部分，按機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ZB-J62030-90規(guī)定，鍛壓設(shè)備分為8類，具體為：機(jī)械壓力機(jī)J，液壓機(jī)Y，自動(dòng)鍛壓機(jī)Z，錘C，鍛機(jī)D，剪切機(jī)Q，彎曲矯正機(jī)W,其他T。本次主要是對(duì)機(jī)械壓力機(jī)J23-25開式雙柱可傾斜曲柄壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)件的選擇校驗(yàn)，機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算等的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中存在的不足與錯(cuò)誤望給予批評(píng)指正。
關(guān)鍵詞：壓力機(jī)，電機(jī)，傳動(dòng)設(shè)計(jì)，飛輪，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，機(jī)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(jī)的特點(diǎn)和用途
壓力機(jī)（包括沖床、液壓機(jī)）是一種結(jié)構(gòu)精巧的通用性壓力機(jī)。具有用途廣泛，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，壓力機(jī)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(duì)金屬坯件施加強(qiáng)大的壓力使金屬發(fā)生塑性變形和斷裂來加工成零件。機(jī)械壓力機(jī)工作時(shí)由電動(dòng)機(jī)通過三角皮帶驅(qū)動(dòng)大皮帶輪（通常兼作飛輪），經(jīng)過齒輪副和離合器帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，使滑塊和凸模直線下行。機(jī)械壓力機(jī)在鍛壓工作完成后滑塊程上行，離合器自動(dòng)脫開，同時(shí)曲柄軸上的自動(dòng)器接通，使滑塊停止在上止點(diǎn)附近。
曲柄壓力機(jī)是采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為工作機(jī)構(gòu)的一類鍛壓機(jī)器。曲柄壓力機(jī)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(tái)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。 按床身結(jié)構(gòu)形式的不同，曲柄壓力機(jī)可分為開式曲柄壓力機(jī)或閉式曲柄壓力機(jī)；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)；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)。
開式壓力機(jī)是曲柄壓力機(jī)的一個(gè)類別，其特點(diǎn)是具有開式機(jī)身（即C型機(jī)身）。
開式壓力機(jī)因?yàn)榫哂虚_式機(jī)身，與閉式壓力機(jī)相比有其突出的優(yōu)點(diǎn)，工作臺(tái)在三個(gè)方向是敞開的，裝、模具和操作都比較方便，同時(shí)為機(jī)械化和自動(dòng)化提供了良好的條件。但是，開式壓力機(jī)也有其缺點(diǎn)，由于機(jī)身呈C型，工作是變形較大，剛性較差，這不但會(huì)降低制品精度，而且由于機(jī)身有角變形會(huì)使上模軸心線與工作臺(tái)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(jī)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(jī)、電機(jī)、電器、軸承、儀表、農(nóng)機(jī)、農(nóng)具、自行車、縫紉機(jī)、醫(yī)療器械、日用五金等部門中。在中、小型壓力機(jī)中，開式壓力機(jī)得到了廣泛的發(fā)展，目前在我國機(jī)器制造業(yè)中，開式曲柄壓力機(jī)的年產(chǎn)量約占整個(gè)鍛壓機(jī)械年產(chǎn)量的49.5%，而在通用曲柄壓力機(jī)的生產(chǎn)中約占95%。
2、 壓力機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
21世紀(jì)的制造業(yè)，正從以機(jī)器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時(shí)代，向著以信息為特征的技術(shù)時(shí)代邁進(jìn)，即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟(jì)全球化和世界市場(chǎng)一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競(jìng)爭(zhēng)，提出了快速反應(yīng)市場(chǎng)的要求，與之相適應(yīng)，制造業(yè)對(duì)柔性自動(dòng)化技術(shù)及裝備的要求更加迫切而強(qiáng)烈。同時(shí)，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(dòng)化提供了重要的技術(shù)支撐，工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動(dòng)化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。
世界鍛壓工業(yè)的柔性自動(dòng)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(gè)國家工業(yè)水平的標(biāo)志之一的汽車工業(yè)，被當(dāng)今世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家和新興工業(yè)國家列為國民經(jīng)濟(jì)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(jìn)步基本圍繞汽車工業(yè)的發(fā)展而進(jìn)行。激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)促使汽車更新?lián)Q代的速度明顯加快，產(chǎn)品的市場(chǎng)壽命周期進(jìn)一步縮短；與此同時(shí)，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)模化、車型個(gè)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(chǎng)形勢(shì)發(fā)展的要求，其升級(jí)換代產(chǎn)品具有高柔性和高效率的自動(dòng)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(dá)，得益于其鍛壓技術(shù)及裝備的領(lǐng)先地位。當(dāng)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(dòng)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(dòng)化沖壓生產(chǎn)線。1是單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化。配置為5-6臺(tái)壓力機(jī)，配備拆垛、上下料機(jī)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(dòng)拉伸必須用工件翻轉(zhuǎn)裝備。這種單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)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(jī)。八十年代中期，國外沖壓技術(shù)發(fā)展到大型三坐標(biāo)多工位壓力機(jī)自動(dòng)化連續(xù)沖壓，由拆垛機(jī)，大型壓力機(jī)，三坐標(biāo)工件傳送系統(tǒng)和碼垛工位組成，生產(chǎn)節(jié)拍可達(dá)16-25次/分。其主要特點(diǎn)是：生產(chǎn)效率高，是手工送料流水線的4-5倍，是單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)生產(chǎn)線的2-3倍；全自動(dòng)化、智能化，整個(gè)多工位壓力機(jī)系統(tǒng)只需2-3人進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)模具更換時(shí)，只需輸入要換模具
II
的編號(hào)，其余工作自動(dòng)完成，整個(gè)換模時(shí)間只需5分鐘，換模的同時(shí)對(duì)多工位壓力機(jī)運(yùn)行特征作智能化調(diào)整；特別是配有電子三坐標(biāo)送料多工位的壓力機(jī)，可以根據(jù)模具隨意調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)路徑和時(shí)間，不僅能沖壓大型覆蓋件，而且能沖壓小型零件。當(dāng)沖壓小型零件時(shí)，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(qiáng)。電子多工位送料壓力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)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(jī)的適應(yīng)性強(qiáng)，售后服務(wù)遠(yuǎn)程通訊好。美國的多工位壓力機(jī)基本都采用了電子伺服三坐標(biāo)送料。
大型多工位壓力機(jī)集機(jī)械、電子、控制和檢測(cè)技術(shù)為一體，全自動(dòng)，智能化，操作安全，沖壓件綜合成本低，勞動(dòng)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(jī)自身的技術(shù)和性能，在近十多年的實(shí)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(jī)構(gòu)，數(shù)控液壓拉伸墊代替雙動(dòng)壓機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)等。
以一臺(tái)多工位壓力機(jī)系統(tǒng)代替一條由5-6臺(tái)壓機(jī)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(jìn)行柔性沖壓生產(chǎn)的大型多工位壓力機(jī)，代表了當(dāng)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(jí)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(dòng)化也取得了長足發(fā)展?，F(xiàn)代化的大型自由鍛造車間的鍛造液壓機(jī)、操作機(jī)、鍛造吊車實(shí)現(xiàn)了聯(lián)動(dòng)控制，全部機(jī)械化，并配有鍛件尺寸自動(dòng)測(cè)量裝置，鍛造壓機(jī)與操作機(jī)數(shù)控聯(lián)動(dòng)，鍛造加熱爐自動(dòng)控制。中小型自由鍛實(shí)現(xiàn)了壓機(jī)與操作聯(lián)動(dòng)微要控制、計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程的自動(dòng)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(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇 4
第一節(jié) 曲柄壓力機(jī)的工作特點(diǎn)........................................................................................4
第二節(jié) 電動(dòng)機(jī)的選擇 5
一、選擇電動(dòng)機(jī)的類型 5
二、 選擇電動(dòng)機(jī)的功率 6
三、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 7
四、計(jì)算總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 7
五、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 7
第二章 傳動(dòng)系統(tǒng)分析與計(jì)算 8
第一節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析 8
一、傳動(dòng)系統(tǒng)類型 8
二、傳動(dòng)系統(tǒng)的布置方式 9
三、離合器和制動(dòng)器的位置 10
四、傳動(dòng)級(jí)數(shù)和各級(jí)傳動(dòng)比的分配 10
第二節(jié) V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 11
第三節(jié) 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)...................................................................................................14
一、選擇齒輪材料、熱處理、齒輪精度等級(jí)和齒數(shù) 14
二、齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 15
第四節(jié) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)......................................................................................................17
一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力分析 17
二、曲柄軸的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)計(jì)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(jì)算 24
（三）、連桿及球頭調(diào)節(jié)螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 25
(四)、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋 27
（五）、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋計(jì)算 27
（六）、連桿上的緊固螺栓 27
四、滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 28
（一）、軸承的結(jié)構(gòu) 28
（二）、滑動(dòng)軸承的潤滑及軸瓦結(jié)構(gòu) 28
（三）、滑動(dòng)軸承的計(jì)算 28
第五節(jié) 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì).......................................................................................................29
一、軸的概述 30
二、J23—25開式曲柄壓力機(jī)的轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì) 31
第六節(jié) 滾動(dòng)軸承的選擇 34
一、滾動(dòng)軸承概述 34
二、滾動(dòng)軸承型號(hào)選擇 35
第三章 機(jī)身設(shè)計(jì) 36
第一節(jié) 壓力機(jī)的工作原理和用途 40
第二節(jié) 壓力機(jī)主要部件的結(jié)構(gòu)及調(diào)整方法 40
一、機(jī)身 41
二、傳動(dòng) 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(dòng)器 45
七、操縱器 45
第三節(jié) 壓力機(jī)的電器裝置 47
第四節(jié) 壓力機(jī)的調(diào)整和啟動(dòng) 48
第五節(jié) 壓力機(jī)的每日保養(yǎng)及安全 49
第六節(jié) 壓力機(jī)的精度檢查 49
第四章 過載保護(hù)裝置設(shè)計(jì) 50
第一節(jié) 剪切破壞式過載保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu) 500
第二節(jié) 剪切塊的設(shè)計(jì)計(jì)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(xiàn) 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(jì)性等。作為一名技術(shù)或管理人員，必須對(duì)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(zhǔn)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(yùn)行潛力，保證沖壓和塑壓生產(chǎn)能夠經(jīng)濟(jì)、合理地進(jìn)行。
沖壓設(shè)備是鍛壓設(shè)備的重要組成部分，按機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ZB-J62030-90規(guī)定，鍛壓設(shè)備分為8類，具體為：機(jī)械壓力機(jī)J，液壓機(jī)Y，自動(dòng)鍛壓機(jī)Z，錘C，鍛機(jī)D，剪切機(jī)Q，彎曲矯正機(jī)W,其他T。本次主要是對(duì)機(jī)械壓力機(jī)J23-25開式雙柱可傾斜曲柄壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)件的選擇校驗(yàn)，機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算等的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中存在的不足與錯(cuò)誤望給予批評(píng)指正。
關(guān)鍵詞：壓力機(jī)，電機(jī)，傳動(dòng)設(shè)計(jì)，飛輪，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)
1、傳動(dòng)簡(jiǎn)圖
曲柄壓力機(jī)的傳動(dòng)裝置工作原理如圖所示。電動(dòng)機(jī)1通過V帶傳動(dòng)2驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)3，再驅(qū)動(dòng)曲軸4轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連桿5使滑塊6在導(dǎo)軌7中往復(fù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)安裝在工作臺(tái)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(shí)，有粉塵。壽命為10年，小批生產(chǎn)。
第一章 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇
第一節(jié) 曲柄壓力機(jī)的工作特點(diǎn)
機(jī)械壓力機(jī)工作時(shí)(圖1.1[機(jī)械壓力機(jī)工作原理圖],由電動(dòng)機(jī)通過三角皮帶驅(qū)動(dòng)大皮帶輪（通常兼作飛輪）,經(jīng)過齒輪副和離合器帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)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(dòng)脫開，同時(shí)曲柄軸上的制動(dòng)器接通，使滑塊停止在上止點(diǎn)附近。
每個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)稱為一個(gè)“點(diǎn)”。最簡(jiǎn)單的機(jī)械壓力機(jī)采用單點(diǎn)式，即只有一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。有的大工作面機(jī)械壓力機(jī)，為使滑塊底面受力均勻和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)而采用雙點(diǎn)或四點(diǎn)的。
圖1.1
壓力機(jī)工作過程中，作用在滑塊上的負(fù)荷是劇增和劇減的周期交替變化著，并且有很短的高峰負(fù)載時(shí)間和較長的空載時(shí)間，若依此短暫的工作時(shí)間來選擇電動(dòng)機(jī)的功率，則其功率將會(huì)很大。
為了減小電動(dòng)機(jī)的功率，在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置了飛輪。當(dāng)滑塊不動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，使其儲(chǔ)備能量，而在沖壓工作的瞬時(shí)，主要靠飛輪釋放能量。工件沖壓完畢后負(fù)載減小，于是電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪加速旋轉(zhuǎn)，使其在沖壓下一個(gè)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(dòng)機(jī)供給，而是主要由飛輪供給，所以電動(dòng)機(jī)所需的功率便可大大減小。
由于電動(dòng)機(jī)的功率小于壓力機(jī)工作行程的瞬時(shí)功率，所以在壓力機(jī)進(jìn)入工作行程時(shí)，工作機(jī)構(gòu)受到很大的阻力，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載增大，轉(zhuǎn)差率隨之增大。一旦電動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)差率大于電動(dòng)機(jī)臨界轉(zhuǎn)差率，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩反而下降，甚至迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電動(dòng)機(jī)顛覆。另一方面，電動(dòng)機(jī)在超載條件下會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱。給電動(dòng)機(jī)配置一個(gè)飛輪，相當(dāng)于增大了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。在曲柄壓力機(jī)傳到中，飛輪的慣性拖動(dòng)的扭矩占總扭矩的85%以上，故沒有飛輪電動(dòng)機(jī)就不能正常工作。
飛輪是儲(chǔ)存能量的，它的尺寸、質(zhì)量和轉(zhuǎn)速對(duì)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(huì)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(shí)還應(yīng)注意兩點(diǎn)：在下一個(gè)周期工作開始之前，電動(dòng)機(jī)應(yīng)能使飛輪恢復(fù)到應(yīng)有的轉(zhuǎn)速；電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪起動(dòng)的時(shí)間不得超過20s。否則，如果時(shí)間太長，由于電動(dòng)機(jī)電流過大，線圈過熱將加速絕緣老化，縮短電動(dòng)機(jī)使用壽命，甚至?xí)痣妱?dòng)機(jī)的燒毀或跳閘。
第二節(jié) 電動(dòng)機(jī)的選擇
一、選擇電動(dòng)機(jī)的類型
感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又稱異步電動(dòng)機(jī)，就是將交流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的原動(dòng)機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、運(yùn)行方便、可靠、容易控制與維護(hù)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。因此在工作中的到廣泛的應(yīng)用。目前，開式曲柄壓力機(jī)常用三相鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。
J23-25的傳動(dòng)系統(tǒng)由皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、軸和軸承等組成。J23-25傳動(dòng)示意圖如圖1.2
圖1.2
二、 選擇電動(dòng)機(jī)的功率
工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)輸出功率為
所以
由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間的總效率（包括工作機(jī)效率）為
式中分別為聯(lián)軸器、帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、滑動(dòng)軸承的效率。取，則
所以
為了減小電動(dòng)機(jī)的功率，在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置了飛輪。在曲柄壓力機(jī)傳到中，飛輪的慣性拖動(dòng)的扭矩占總扭矩的85%以上,所以所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率為
三、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
曲軸的工作轉(zhuǎn)速為55r/min
按推薦的合理傳動(dòng)比范圍，去V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比=2～7,單級(jí)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比=3～5，則合理總傳動(dòng)比的范圍=6～35，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍
（6～35）×120r/min
=330r/min～1925r/min
綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及帶傳動(dòng)和壓力機(jī)的傳動(dòng)比，選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)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(jì)算總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比
總傳動(dòng)比
V帶的傳動(dòng)比=4.27， 齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比=3
五、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(jì)算電動(dòng)機(jī)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(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果列表如下：
參數(shù) 軸名
電動(dòng)機(jī)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(dòng)比i
12
4.27
3
效率η
0.98
0.91
0.90
第二章 傳動(dòng)系統(tǒng)分析與計(jì)算
第一節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析
一、傳動(dòng)系統(tǒng)類型
開式曲柄壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)由皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、軸和軸承等組成。
按傳動(dòng)級(jí)數(shù)，傳動(dòng)系統(tǒng)可分為一級(jí)傳動(dòng)、二級(jí)傳動(dòng)、三級(jí)傳動(dòng)和四級(jí)傳動(dòng)。四級(jí)傳動(dòng)很少采用。
按曲軸的布置形式，傳動(dòng)系統(tǒng)又可以分為垂直于壓力機(jī)正面布置和平行于壓力機(jī)正面布置。
本設(shè)計(jì)采用一級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)垂直壓力機(jī)。
二、傳動(dòng)系統(tǒng)的布置方式
曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的布置，應(yīng)使機(jī)器便于制造、安裝和維修，同時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀。
開式曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)布置主要包括以下四方面：
1、傳動(dòng)系統(tǒng)的位置 開式曲柄壓力機(jī)大多采用上傳到，很少采用下傳動(dòng)。
上傳動(dòng)壓力機(jī)與下傳動(dòng)壓力機(jī)相比，優(yōu)點(diǎn)是：
（1） 重量較輕，成本低。
（2） 安裝和維修較方便。
（3） 地基較簡(jiǎn)單。
上傳動(dòng)的缺點(diǎn)是壓力機(jī)地面高度較大，運(yùn)行不夠平穩(wěn)?，F(xiàn)在通用壓力機(jī)多數(shù)為上傳動(dòng)。
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(jī)，曲拐軸是縱放的，傳動(dòng)零件如飛輪、齒輪等置于壓力機(jī)背面。
采用曲軸時(shí)，曲軸橫放的形式應(yīng)用很普遍。這種形式的傳動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)零件分置于壓力機(jī)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(diǎn)是，曲軸可以縮短，剛度有所提高，全部傳動(dòng)零件封閉在機(jī)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(jí)齒輪傳動(dòng)的形式 最后一級(jí)齒輪傳動(dòng)可采用單邊驅(qū)動(dòng)或雙邊驅(qū)動(dòng)。單邊驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(jī)身之外和機(jī)身之內(nèi)兩種情況，齒輪放于機(jī)身之外稱為開式安放，齒輪放于機(jī)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(dòng)的噪音，但安裝的維修不方便。大型壓力機(jī)多采用閉式安放。開式安放的齒輪工作條件惡劣，傳動(dòng)噪音大，污染環(huán)境。
三、離合器和制動(dòng)器的位置
通用壓力機(jī)的離合器有剛性離合器和摩擦離合器兩種。
對(duì)于單級(jí)傳動(dòng)的壓力機(jī)，由于剛性離合器不宜在高速下工作，所以離合器和制動(dòng)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(dòng)軸上，制動(dòng)器的位置和離合器同軸。對(duì)于多級(jí)傳動(dòng)的壓力機(jī)，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(shí)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(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)大多封閉在機(jī)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(dòng)軸上。此時(shí)，由于所需傳遞扭矩小，壓力機(jī)結(jié)構(gòu)比較緊湊，但是主動(dòng)部分和從動(dòng)部分的初速度相差太大，對(duì)傳動(dòng)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(dòng)器安裝在曲軸上。
四、傳動(dòng)級(jí)數(shù)和各級(jí)傳動(dòng)比的分配
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)高，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)做工的能力 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)做工的能力，要比二級(jí)和二級(jí)以上傳動(dòng)的曲柄壓力機(jī)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)比較大時(shí)，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(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，來縮小傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸。
各級(jí)傳動(dòng)比分配應(yīng)恰當(dāng)，使傳動(dòng)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(dòng)的傳動(dòng)比不超過6～8，齒輪傳動(dòng)比不超過7～9。分配傳動(dòng)比時(shí)，還應(yīng)使飛輪有適當(dāng)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(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速通常在240～470轉(zhuǎn)/分之間 。
第二節(jié) V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)
上述計(jì)算得出J23—25型開式曲柄壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為7.5，轉(zhuǎn)速為705轉(zhuǎn)/分，三角皮帶傳動(dòng)比為i=4.27
1、 確定計(jì)算功率
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(dòng)機(jī)的額定功率， P=7.5
2、 選擇V帶的型號(hào)
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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三角帶的Y、Z 、A、B、C、D、E等多種型號(hào)。
由=8.25，轉(zhuǎn)速=705r/min和圖8.15，確定選用普通V帶B型號(hào)。
3、 確定帶的基準(zhǔn)直徑
（1） 小帶輪直徑的設(shè)計(jì)
由圖表8.7 取 D2=125mm
（2） 大帶輪的直徑
其中為帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率取1%
（3） 大帶輪的轉(zhuǎn)速
4、確定中心距a0和帶的基準(zhǔn)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(zhǔn)長度為Ld=2500mm
則實(shí)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(zhǔn)線上槽深 基準(zhǔn)線下槽深
最小輪緣厚度
帶輪寬
8、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的校驗(yàn)
將V帶輪作為該壓力機(jī)的飛輪，故必須校核其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
系統(tǒng)所需轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式為：
式中 —工作行程時(shí)所需能量
—電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下飛輪的角速度
—飛輪轉(zhuǎn)速相對(duì)波動(dòng)情況的轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)
=0.34
——公稱壓力角
——壓力機(jī)行程次數(shù)利用系數(shù)（）取0.5
則：
V帶輪提供的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)慣量符合要求，可以適當(dāng)?shù)拈_空去除部分材料以達(dá)到減少成本的目的。
第三節(jié) 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
根據(jù)壓力機(jī)的工況，選用開式外嚙合的直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
由上述計(jì)算得出J23—25開式曲柄壓力機(jī)齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，輸入功率,輸出軸功率，每天工作8小時(shí)，壽命為10年。
一、選擇齒輪材料、熱處理、齒輪精度等級(jí)和齒數(shù)
因傳動(dòng)尺寸無嚴(yán)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(jìn)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(jí)。
二、齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算
對(duì)于開式傳動(dòng)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(jì)算方法，故目前只進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算，用適當(dāng)加大模數(shù)的方法以考慮磨粒磨損的影響。
(1)初步計(jì)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(jì)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(jì)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(dòng)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(jì)算公式為
應(yīng)對(duì)大、小齒輪的進(jìn)行比較并按較大的進(jìn)行計(jì)算。
應(yīng)按小齒輪計(jì)算齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度
則模數(shù)計(jì)算為：
考慮到磨粒磨損的影響應(yīng)適當(dāng)?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(yàn)算齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)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(qiáng)度符合要求。
（3） 驗(yàn)算齒輪的圓周速度
齒輪的圓周速度為：
查表9.8 8級(jí)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(jī)構(gòu)
一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力分析
在設(shè)計(jì)、使用和研究曲柄壓力機(jī)時(shí)，往往需要確定滑塊位移和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，驗(yàn)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(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力情況時(shí)，由于目前常用的曲柄壓力機(jī)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(jì)。同樣，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的重量也只占公稱壓力的百分之幾，也可忽略不計(jì)。
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(diǎn)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(jì)算公式：
將上式對(duì)時(shí)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(jī)構(gòu)的受力計(jì)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(jī)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(dāng)量力臂；
圖2.1
——摩擦當(dāng)量力臂；
——曲軸主軸承半徑。
則曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的當(dāng)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(jī)所允許傳遞的最大扭矩為：
二、曲柄軸的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)計(jì)算
支承頸直徑
（）
式中 ——壓力機(jī)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(yàn)數(shù)據(jù) 表3-1
曲軸各部分尺寸名稱
代號(hào)
經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)
實(shí)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(dòng)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(dòng)器端（曲軸左端）長度L2=制動(dòng)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(yàn)公式可得出，如上表所示。
（三）、曲軸強(qiáng)度校核計(jì)算
曲軸的危險(xiǎn)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(jì)算出來的應(yīng)力。
彎矩：
彎曲應(yīng)力及強(qiáng)度條件：
<[]=140 由上式可以導(dǎo)出滑塊上許用負(fù)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(jì)算扭矩的作用。
扭矩：
N.m
剪切應(yīng)力及強(qiáng)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(jì)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(qiáng)度符合要求。
（四）、曲軸剛度計(jì)算
用摩爾積分法計(jì)算曲柄頸中部的撓度。
第一項(xiàng)很小，可以忽略，故簡(jiǎn)化公式為：
式中： —公稱壓力；
—彈性模數(shù)，對(duì)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(jì)算簡(jiǎn)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(jì)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(jī)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(dòng)棘爪轉(zhuǎn)動(dòng)球頭螺桿，就可以改變連桿長度，從而改變壓力機(jī)的封閉高度。
（二）、連桿的計(jì)算
1、 連桿的作用力:
單點(diǎn)壓力機(jī)：
2、確定連桿及調(diào)節(jié)螺桿主要尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式：
（1）球頭式調(diào)節(jié)螺桿主要尺寸的經(jīng)驗(yàn)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(shí)，應(yīng)根據(jù)壓力機(jī)的工作特點(diǎn)，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(jī)的連桿系數(shù),即連桿長度
。
取，即
計(jì)算部位
代號(hào)
經(jīng)驗(yàn)公式
實(shí)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(qiáng)度計(jì)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(dāng)演算其危險(xiǎn)截面A—A的合成力使：
危險(xiǎn)截面的壓應(yīng)力：
式中 ——連桿作用力（KN）;
——危險(xiǎn)截面A—A的面積（）；
危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力:
式中—危險(xiǎn)截面的截面模數(shù)，圓形截面；
——危險(xiǎn)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(xiǎn)截面到連桿下支承軸頸中心的距離（），
L—連桿的總長度（），對(duì)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(qiáng)度較高的特種鋸齒形螺紋和梯形螺紋。因?yàn)閴毫C(jī)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(jì)算
由于螺母的材料一般較調(diào)節(jié)螺桿差，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)梯形螺紋及特種鋸齒形螺紋的抗彎強(qiáng)度均比擠壓強(qiáng)度，剪切強(qiáng)度低，所以一般只計(jì)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(duì)于梯形螺紋；
——連桿體或調(diào)節(jié)螺母螺紋的許用應(yīng)力，對(duì)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(jì)算。查閱相關(guān)資料并參考，螺栓個(gè)數(shù)4個(gè)，螺栓直徑M24.
四、滑動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算
滑動(dòng)軸承承受沖擊載荷的能力強(qiáng)，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(jī)中常用的滑動(dòng)軸承有整體式和剖分式兩種。
整體式軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(huì)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(dòng)軸承。
現(xiàn)采用整體式軸承。
（二）、滑動(dòng)軸承的潤滑及軸瓦結(jié)構(gòu)
滑動(dòng)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(dòng)。
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(dòng)軸承的計(jì)算
曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的滑動(dòng)軸承，速度較低，承受短時(shí)高峰負(fù)荷，軸承處在邊界摩擦的狀況下工作，設(shè)計(jì)中應(yīng)演算軸承軸瓦上的單位壓力p使
式中 ——
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