JH31-315機(jī)械壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】

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Keywords mechanical press transmission system intensity check II 目 錄 1 緒論 1 1.1 機(jī)械壓力機(jī)發(fā)展概況 1 1.2 機(jī)械壓力機(jī)工作原理及主要技術(shù)參數(shù) 2 1.3 機(jī)械壓力機(jī)分類(lèi) 4 1.4 機(jī)械壓力機(jī)研究現(xiàn)狀 5 1.4.1 鍛壓設(shè)備在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用 6 1.4.2 我國(guó)鍛壓設(shè)備的發(fā)展情況 6 1.4.3 我國(guó)鍛壓設(shè)備的差距 8 1.4.4 鍛壓設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì) 9 2 曲柄壓力機(jī)工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力分析 10 2.1 滑塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 10 2.1.1 滑塊的行程與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系 10 2.1.2 滑塊的速度和曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系 11 2.1.3 滑塊的加速度和曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系 12 2.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力分析 13 3 偏心齒輪芯軸設(shè)計(jì) 15 3.1 結(jié)構(gòu)概述 15 3.2 芯軸的強(qiáng)度計(jì)算 15 3.2.1 芯軸直徑經(jīng)驗(yàn)公式 15 3.2.2 單邊傳動(dòng)芯軸強(qiáng)度計(jì)算 16 4 電動(dòng)機(jī)選擇 19 4.1 功能組成 19 4.2 電動(dòng)機(jī)功率 20 5 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算及尺寸確定 21 6 傳動(dòng)系統(tǒng)的布置與設(shè)計(jì) 23 6.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的布置 23 6.2 傳動(dòng)級(jí)數(shù)和各級(jí)速比分配 24 7 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 26 7.1 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 26 7.2 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 27 結(jié)論 34 致謝 35 參考文獻(xiàn) 36 附錄 37 37 1 緒論 1.1 機(jī)械壓力機(jī)發(fā)展概況 人們?yōu)榱酥圃旃ぞ?，最初是用人力、畜力轉(zhuǎn)動(dòng)輪子來(lái)舉起重錘鍛打工件的，這是最古老的鍛壓機(jī)械。14世紀(jì)出現(xiàn)了水力落錘。15～16世紀(jì)航海業(yè)蓬勃發(fā)展，為了鍛造鐵錨等，出現(xiàn)了水力驅(qū)動(dòng)的杠桿錘。18世紀(jì)出現(xiàn)了蒸汽機(jī)和火車(chē)，因而需要更大的鍛件。 1842年，英國(guó)工程師內(nèi)史密斯創(chuàng)制第一臺(tái)蒸汽錘，開(kāi)始了蒸汽動(dòng)力鍛壓機(jī)械的時(shí)代。1795年,英國(guó)的布拉默發(fā)明水壓機(jī)，但直到19世紀(jì)中葉，由于大鍛件的需要才應(yīng)用于鍛造。 隨著電動(dòng)機(jī)的發(fā)明，十九世紀(jì)末出現(xiàn)了以電為動(dòng)力的機(jī)械壓力機(jī)和空氣錘，并獲得迅速發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)，七十五萬(wàn)千牛的模鍛水壓機(jī)、一千五百千牛的對(duì)擊錘、六萬(wàn)千牛的板料沖壓壓力機(jī)、十六萬(wàn)千牛的熱模鍛壓力機(jī)等重型鍛壓機(jī)械，和一些自動(dòng)冷鐓機(jī)相繼問(wèn)世，形成了門(mén)類(lèi)齊全的鍛壓機(jī)械體系。 二十世紀(jì)60年代以后，鍛壓機(jī)械改變了從19世紀(jì)開(kāi)始的，向重型和大型方向發(fā)展的趨勢(shì)，轉(zhuǎn)而向高速、高效、自動(dòng)、精密、專(zhuān)用、多品種生產(chǎn)等方向發(fā)展。于是出現(xiàn)了每分種行程2000次的高速壓力機(jī)、六萬(wàn)千牛的三坐標(biāo)多工位壓力機(jī)、兩萬(wàn)五千千牛的精密沖裁壓力機(jī)、能冷鐓直徑為48毫米鋼材的多工位自動(dòng)冷鐓機(jī)和多種自動(dòng)機(jī)，自動(dòng)生產(chǎn)線等。各種機(jī)械控制的、數(shù)字控制的和計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)鍛壓機(jī)械以及與之配套的操作機(jī)、機(jī)械手和工業(yè)機(jī)器人也相繼研制成功?，F(xiàn)代化的鍛壓機(jī)械可生產(chǎn)精確制品，有良好的勞動(dòng)條件，環(huán)境污染很小。 鍛壓機(jī)械主要包括各種鍛錘、各種壓力機(jī)和其他輔助機(jī)械。鍛錘是由重錘落下或強(qiáng)迫高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能，對(duì)坯料做功，使之塑性變形的機(jī)械。鍛錘是最常見(jiàn)、歷史最悠久的鍛壓機(jī)械。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作靈活、使用面廣、易于維修，適用于自由鍛和模鍛。但震動(dòng)較大，較難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。 機(jī)械壓力機(jī)是用曲柄連桿或肘桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、螺桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，工作平穩(wěn)、工作精度高、操作條件好、生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，適于在自動(dòng)線上工作。機(jī)械壓力機(jī)在數(shù)量上居各類(lèi)鍛壓機(jī)械之首。 鍛壓機(jī)械是指在鍛壓加工中用于成形和分離的機(jī)械設(shè)備。鍛壓機(jī)械包括成形用的鍛錘、機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)、螺旋壓力機(jī)和平鍛機(jī)，以及開(kāi)卷機(jī)、矯正機(jī)、剪切機(jī)、鍛造操作機(jī)等輔助機(jī)械。 鍛壓機(jī)械主要用于金屬成形，所以又稱(chēng)為金屬成形機(jī)床。鍛壓機(jī)械是通過(guò)對(duì)金屬施加壓力使之成形的，力大是其基本特點(diǎn)，故多為重型設(shè)備，設(shè)備上多設(shè)有安全防護(hù)裝置，以保障設(shè)備和人身安全。 鍛壓機(jī)械主要包括各種鍛錘、各種壓力機(jī)和其他輔助機(jī)械。 冷鐓機(jī)等各種線材成形自動(dòng)機(jī)、平鍛機(jī)、螺旋壓力機(jī)、徑向鍛造機(jī)、大多數(shù)彎曲機(jī)、矯正機(jī)和剪切機(jī)等，也具有與機(jī)械壓力機(jī)相似的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以說(shuō)是機(jī)械壓力機(jī)的派生系列。 液壓機(jī)是以高壓液體(油、乳化液等)傳送工作壓力的鍛壓機(jī)械。液壓機(jī)的行程是可變的，能夠在任意位置發(fā)出最大的工作力。液壓機(jī)工作平穩(wěn)，沒(méi)有震動(dòng)，容易達(dá)到較大的鍛造深度，最適合于大鍛件的鍛造和大規(guī)格板料的拉深、打包和壓塊等工作。液壓機(jī)主要包括水壓機(jī)和油壓機(jī)。某些彎曲、矯正、剪切機(jī)械也屬于液壓機(jī)一類(lèi)。 旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)是鍛造與軋制相結(jié)合的鍛壓機(jī)械。在旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)上，變形過(guò)程是由局部變形逐漸擴(kuò)展而完成的，所以變形抗力小、機(jī)器質(zhì)量小、工作平穩(wěn)、無(wú)震動(dòng)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。輥鍛機(jī)、成形軋制機(jī)、卷板機(jī)、多輥矯直機(jī)、輾擴(kuò)機(jī)、旋壓機(jī)等都屬于旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)。 我國(guó)鍛壓設(shè)備分為八類(lèi)，用漢語(yǔ)拼音字母表示。每類(lèi)分為十組，每組分為若干型。類(lèi)和組的具體分法如下： (1)機(jī)械壓力機(jī)(J)：分手動(dòng)壓力機(jī)、單柱壓力機(jī)、開(kāi)式壓力機(jī)、閉式壓力機(jī)、拉延壓力機(jī)、螺旋壓力機(jī)、壓制壓力機(jī)、板科自動(dòng)壓刀機(jī)、精壓擠壓壓力機(jī)和其它壓力機(jī)十組。 (2)液壓機(jī)(Y)：分手動(dòng)液壓機(jī)、鍛造液壓機(jī)、沖壓液壓機(jī)、一般用途液壓機(jī)、校正壓裝液壓機(jī)、層壓液壓機(jī)、擠壓液壓機(jī)、壓制液壓機(jī)、打包壓塊液壓機(jī)和其它液壓機(jī)十組。 (3)線材成形自動(dòng)機(jī)(Z)：分自動(dòng)鐓鍛機(jī)、自動(dòng)切邊滾絲機(jī)、滾柱鋼球自動(dòng)冷鍛機(jī)、多工位自動(dòng)鐓鍛機(jī)、自動(dòng)制彈簧機(jī)、自動(dòng)制鏈條機(jī)、自動(dòng)彎曲機(jī)和其它自動(dòng)機(jī)等十組。 (4)錘(C)：分蒸汽—空氣自由鍛錘、蒸汽—空氣模鍛錘、空氣錘、落錘、對(duì)擊式模鍛錘和氣動(dòng)液壓模鍛錘等十組。 (5)鍛機(jī)(D)：分平鍛機(jī)、熱模鍛壓力機(jī)、輥鍛橫軋機(jī)、輾環(huán)機(jī)、徑向徑鍛機(jī)和其它鍛機(jī)等十組。 (6)剪切機(jī)(Q)：分手動(dòng)剪切機(jī)、板料直線剪切機(jī)、板科曲線剪切機(jī)、聯(lián)合沖剪機(jī)、型材棒料剪斷機(jī)和其它剪切機(jī)等十組。 (7)彎曲校正機(jī)(W)：分板料彎曲機(jī)、型材彎曲機(jī)、校正彎曲機(jī)、板料校平機(jī)、型材校直機(jī)、板料折壓機(jī)、旋壓機(jī)和共它彎曲校正機(jī)等十組。 (8)其它鍛壓設(shè)備(T)：分軋制機(jī)、冷拔機(jī)、鍛造操作機(jī)、板料自動(dòng)送卸料裝置和專(zhuān)門(mén)用途的設(shè)備等十組。 1.2 機(jī)械壓力機(jī)工作原理及主要技術(shù)參數(shù) 圖1-1為一種曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，電動(dòng)機(jī)1帶動(dòng)皮帶輪2、飛輪3通過(guò)傳動(dòng)軸17和大齒輪5帶動(dòng)偏心輪16旋轉(zhuǎn)，再通過(guò)連桿8使滑塊10在立柱15的導(dǎo)軌9中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。上模11固定在滑塊上，下模12固定在機(jī)身工作臺(tái)14上。導(dǎo)軌保證滑塊運(yùn)動(dòng)方向準(zhǔn)確，工作時(shí)上下模具之間不會(huì)產(chǎn)生水平錯(cuò)移。氣壓式剎車(chē)/離合器19在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可使曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)或停止，并且可以將曲柄滑塊機(jī)構(gòu)停止在一定位置。 圖 1-1 曲柄壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1.電動(dòng)機(jī) 2.皮帶輪 3.飛輪 4.前小齒輪 5.大齒輪 6.上橫梁 7.傳動(dòng)軸 8.連桿 9.導(dǎo)軌 10.滑塊 11.上模板 12.下模板 13.底座 14.工作臺(tái)板 15.立柱 16.偏心齒輪 17.傳動(dòng)軸 18.后小齒輪 19.離合器/制動(dòng)器 從圖1-1可以看出，曲柄壓力機(jī)一般由下列幾部分組成： 1．能源系統(tǒng)：包括電動(dòng)機(jī)、飛輪等。 2．傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：如皮帶輪、齒輪、傳動(dòng)袖等。 3．操縱機(jī)構(gòu)：如剎車(chē)/離合器、按鈕開(kāi)關(guān)等。 4．工作機(jī)構(gòu)：一般為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，由偏心輪/曲軸、連桿、滑塊等部件組成。 5. 支承部件：如機(jī)身。 此外還有多種輔助系統(tǒng)與裝置，如安全保護(hù)裝置、潤(rùn)滑系統(tǒng)、氣墊(拉延墊)和頂料裝置等。 機(jī)械壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)有： 1.公稱(chēng)壓力(KN) 公稱(chēng)壓力是指當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到距下死點(diǎn)前一定距離(公稱(chēng)壓力行程)或曲柄旋轉(zhuǎn)到下死點(diǎn)前某一角度(公稱(chēng)壓力角)時(shí)，滑塊上允許的最大工作壓力。 2.滑塊行程(mm) 滑塊行程是指滑塊從上死點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下死點(diǎn)所走過(guò)的距離，它的大小和壓力機(jī)的工藝用途有很大的關(guān)系。拉延壓力機(jī)的行程就比較大，精壓力機(jī)的行程就比較小。 3.滑塊每分鐘行程次數(shù)(次/min) 滑塊行程次數(shù)是指滑塊空載時(shí)，每分鐘從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)，然后再回到上死點(diǎn)所往復(fù)的次數(shù)。 4.封閉高度(mm) 封閉高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊底面至工作臺(tái)表面的距離(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)表面的距離稱(chēng)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)表面的距離稱(chēng)為最小封閉高度。 5.封閉高度調(diào)節(jié)量(mm) 最大封閉高度與最小封閉高度的差值，稱(chēng)為封閉高度調(diào)節(jié)量。在設(shè)計(jì)鍛沖模時(shí)，應(yīng)使模具的封閉高度小于曲柄壓力機(jī)的最大封閉高度。 6.喉口深度(mm) 機(jī)身喉口是開(kāi)式機(jī)身壓力機(jī)的規(guī)格，所謂喉口是從壓力機(jī)中心(滑塊或移動(dòng)工作臺(tái)前后方向中心)到機(jī)身下部分的尺寸這種機(jī)身喉口和加工件的尺寸有關(guān)。 1.3 機(jī)械壓力機(jī)分類(lèi) 根據(jù)操作空間的不同，可以將機(jī)械壓力機(jī)分為開(kāi)式和閉式兩種，閉式又分為開(kāi)式單柱和開(kāi)式雙柱兩種。 開(kāi)式壓力機(jī)機(jī)身一般為“C”型，操作空間三面敞開(kāi)，操作者可以從壓力機(jī)的前面、左面和右面接近模具，操作簡(jiǎn)便。但這種壓力機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)為懸臂，受力時(shí)其彈性變形較大，影響壓力機(jī)精度，因此普遍應(yīng)用于小噸位壓力機(jī)。開(kāi)式單柱壓力機(jī)的機(jī)身為整體鑄件，開(kāi)式雙柱壓力機(jī)的機(jī)身為焊接件。 閉式壓力機(jī)機(jī)身為框架式結(jié)構(gòu)，操作者只能從機(jī)身前后接近模具，但負(fù)荷時(shí)機(jī)身彈性變形較小，精度較高。但是，這一結(jié)構(gòu)將增加各結(jié)合面的加工量和拉桿，并需采用加熱或液壓加載方式將拉桿伸長(zhǎng)預(yù)緊。因此組合式結(jié)構(gòu)總重量一般均較大。這種結(jié)構(gòu)形式在大中型壓力機(jī)上應(yīng)用極為廣泛。 曲柄壓力機(jī)的型號(hào)用漢語(yǔ)拼音字母和數(shù)字表示。例如JH31—315B型曲柄壓力機(jī)型號(hào)的意義（見(jiàn)圖1-2）是： 圖1-2 曲柄壓力機(jī)型號(hào) 現(xiàn)將型號(hào)的表示方法敘述如下： 按照我國(guó)鍛壓機(jī)器分類(lèi)方法，鍛壓機(jī)器共分為機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)等八類(lèi)，拼音字母J表示機(jī)械壓力機(jī)(第一類(lèi)鍛壓機(jī)器)。這一類(lèi)包括主要類(lèi)型的曲柄壓力機(jī)。 主要參數(shù)與基本型號(hào)相同，只是次要參數(shù)與基本型號(hào)不同的，稱(chēng)為變型。在原型號(hào)的分類(lèi)字母后面加一個(gè)拼音字母A、B或C……，依次表示第一、第二或第三……種變型。 在八類(lèi)鍛壓機(jī)器中每類(lèi)又分十列，每列又分十組。字母后的第一位數(shù)字和第二位數(shù)字分別代表列和組。閉式單點(diǎn)壓力機(jī)屬于第三列第一組，所以寫(xiě)成“31”。 對(duì)型號(hào)已確定的鍛壓機(jī)制若在結(jié)構(gòu)上和性能上有所改進(jìn)，則在原型號(hào)末端加一個(gè)字母A、B或C……，依次表示第一、第二、第三……次改進(jìn)。見(jiàn)表1-1。 表1-1 通用壓力機(jī)分類(lèi)型號(hào) 列 別 組 別 名 稱(chēng) 1 開(kāi)式單柱 1 單柱固定臺(tái)壓力機(jī) 2 單柱活動(dòng)臺(tái)壓力機(jī) 2 開(kāi)式雙柱 1 雙柱固定臺(tái)壓力機(jī) 2 雙柱活動(dòng)臺(tái)壓力機(jī) 3 雙柱可傾壓力機(jī) 5 雙柱雙點(diǎn)壓力機(jī) 9 底傳動(dòng)開(kāi)式雙柱壓力機(jī) 3 閉式 1 閉式單點(diǎn)壓力機(jī) 6 閉式雙點(diǎn)壓力機(jī) 9 閉式四點(diǎn)壓力機(jī) 1.4 機(jī)械壓力機(jī)研究現(xiàn)狀 鍛壓是工業(yè)生產(chǎn)中的一種重要的機(jī)械加工方式，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、能量省和成本低的特點(diǎn)。 曲柄壓力機(jī)是鍛壓生產(chǎn)中廣泛使用的一種鍛壓設(shè)備。它可以應(yīng)用于板料沖壓、模鍛、冷熱擠壓、冷精壓和粉末冶金等工藝。曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)曲柄連桿使滑塊成往復(fù)運(yùn)動(dòng)，利用滑塊發(fā)出的壓力使毛坯產(chǎn)生塑性變形，以制成一定形狀的鍛壓件。因此，它具有下列特點(diǎn)： 1）曲柄連桿機(jī)構(gòu)是剛性聯(lián)接的，滑塊具有強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，滑動(dòng)塊的行程次數(shù)、速度和加速度按一定規(guī)律變化。 2）工作時(shí)封閉高度不變。 3）一個(gè)工作循環(huán)中負(fù)荷時(shí)間較短電動(dòng)機(jī)是按平均功率選用的，所以曲柄壓力機(jī)需要飛輪儲(chǔ)存和釋放能量。 4）工作時(shí)機(jī)身組成一個(gè)封閉的受力系統(tǒng)，對(duì)基礎(chǔ)沒(méi)有劇烈地沖擊和震動(dòng)。 1.4.1 鍛壓設(shè)備在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用 鍛壓生產(chǎn)在國(guó)防工業(yè)和民用工業(yè)中占有極其重要的地位。采用鍛壓工藝生產(chǎn)零件具有很多特點(diǎn)：塑性成形時(shí)，移動(dòng)材料單位體積的速度比切削加工快，生產(chǎn)效率高；不僅能改善材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和缺陷，而且還能充分利用纖維組織的方向性，尤其是精密鍛壓后不加工的零件，沒(méi)有外露的端向晶粒，可大大提高零件的機(jī)械性能；零件重量輕，材料利用率高，精密鍛壓件顯得更為突出，這在航天和航空工業(yè)小具有及其重要的意義。因此，鍛壓加工的零件數(shù)量在各行各業(yè)中所占的比重很大：航空工業(yè)中占85%；汽車(chē)工業(yè)中占80%；電器、儀表工業(yè)中占90%；農(nóng)機(jī)、拖拉機(jī)工業(yè)中占70%。 鍛壓設(shè)備和切削機(jī)床是機(jī)械工業(yè)中兩大類(lèi)基本的工作母機(jī)。目前先進(jìn)工業(yè)國(guó)家鍛壓設(shè)備所占的比重，均在全部機(jī)床擁有量的30%以上。鍛壓設(shè)備的發(fā)展水平、擁有量和構(gòu)成比，不僅對(duì)鍛壓生產(chǎn)起著關(guān)鍵性的作用，而且在一定程度上還標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造工業(yè)的技術(shù)水平。例如需要量很大的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣閥，過(guò)去在空氣錘上用胎模鍛造，現(xiàn)在采用六工位電熱鐓機(jī)和專(zhuān)用機(jī)械壓力組成的電鐓自動(dòng)線進(jìn)行生產(chǎn)，使材料利用率由原來(lái)的40～50%提高到80～85%，生產(chǎn)效率提高40倍以上，勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，工作條件得到改善，零件質(zhì)量也有所提高。很多工業(yè)國(guó)家鍛壓設(shè)備的增長(zhǎng)都比較快，蘇聯(lián)在5年內(nèi)增長(zhǎng)了20.05%，日本在5年內(nèi)增長(zhǎng)了65．4l%，我國(guó)在28年內(nèi)增長(zhǎng)了140多倍。這說(shuō)明工業(yè)的進(jìn)步和鍛壓工藝的革新，必須依靠鍛壓設(shè)備的發(fā)展。 1.4.2 我國(guó)鍛壓設(shè)備的發(fā)展情況 20世紀(jì)初期，隨著鍛壓設(shè)備進(jìn)口數(shù)量的增多，我國(guó)開(kāi)始有鍛壓設(shè)備的修配業(yè)，但到1949年也只能生產(chǎn)少量的小型鍛壓設(shè)備。解放初期從引進(jìn)技術(shù)和測(cè)繪人手，仿制了國(guó)外30～40年代鍛壓設(shè)備。當(dāng)時(shí)的產(chǎn)品有：蒸汽-空氣自由鍛錘和模鍛錘、空氣錘、3000kN以下的雙盤(pán)摩擦壓力機(jī)、3l50kN以下的閉式單點(diǎn)壓力機(jī)、5000kN以下的平鍛機(jī)、剪板機(jī)、四柱萬(wàn)能液壓機(jī)、單柱校正壓裝液壓機(jī)、塑料制品液壓機(jī)、粉末制品液壓機(jī)等。50年代后期鍛壓設(shè)備產(chǎn)品逐步由測(cè)繪仿制進(jìn)入改進(jìn)設(shè)計(jì)階段，1958年鍛壓設(shè)備的產(chǎn)量和品種都有較快的增長(zhǎng)，產(chǎn)量為1949年的29倍，品種為1949年的55倍，生產(chǎn)廠達(dá)17個(gè)，并在1959年自行設(shè)計(jì)制造了我國(guó)第一臺(tái)Ф80mm的立式徑向精鍛機(jī)。60年代初期對(duì)摩擦離合器、制動(dòng)器、摩擦材科和滑塊液壓超負(fù)荷保險(xiǎn)裝置進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試制出了銅基粉末摩擦材料、Z-64型石棉塑料摩擦材料、小慣量單圓盤(pán)浮動(dòng)鑲塊式摩擦離合器和制動(dòng)器。1965年我國(guó)的鍛壓設(shè)備有了進(jìn)一步的發(fā)展，品種為1949年的172倍，產(chǎn)量為1949年的21．5倍，生產(chǎn)廠達(dá)31個(gè)。當(dāng)時(shí)的代表產(chǎn)品有：250000J對(duì)擊模鍛錘、4000kN閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)、12500kN閉式單點(diǎn)壓力機(jī)、12500kN垂直分模平鍛機(jī)、20000kN精壓機(jī)、16mm雙山自動(dòng)冷鍛機(jī)、25000kN電極擠壓液壓機(jī)、125000kN自由鍛造液壓機(jī)和300000kN模鍛液壓機(jī)等。60年代末我國(guó)大力發(fā)展了鍛壓設(shè)備的新品種，例如通用機(jī)械壓力機(jī)，研制的新品種就有近80個(gè)，其中80%是自行設(shè)計(jì)的。 1970年我國(guó)鍛壓設(shè)備又有進(jìn)一步的發(fā)展，品種為1940年的225倍，產(chǎn)量為1949年的62．3倍。70年代我國(guó)鍛壓設(shè)備總的來(lái)說(shuō)在數(shù)量、品種、質(zhì)量和技術(shù)水平上都有較大的發(fā)展：產(chǎn)量為1949年的150倍左右；鍛壓設(shè)備的擁有量為1952年的20多倍，約占全國(guó)機(jī)床總量的21%；對(duì)量大面廣的鍛壓設(shè)備制定了系列參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)重要的產(chǎn)品系列制定了精度和技術(shù)條件等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)有的產(chǎn)品還開(kāi)展了系列設(shè)計(jì)。在科研上也取得了一定的成就，例如采用“多次沖擊”理論，從根本上改變了鍛錘錘桿的性能，使錘桿的壽命從過(guò)去的1～2周(三班制)提高到一年左右。在70年代中各種鍛壓設(shè)備的具體發(fā)展情況如下：(1)有砧座鍛錘發(fā)展很少，而主要研制了對(duì)擊模鍛錘和高速錘，其代表產(chǎn)品有100×l04J對(duì)擊模鍛錘和100×l04J高速錘，當(dāng)時(shí)高速錘在全國(guó)達(dá)200多臺(tái)。(2)自行設(shè)計(jì)了各種大型、新型的機(jī)械壓力機(jī)，在不少的品種中填補(bǔ)了我國(guó)的空自，其代表產(chǎn)品有：8000kN閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)、3150kN閉式雙動(dòng)拉廷壓力機(jī)、25×12000mm滾剪機(jī)、400～20000kN多工位自動(dòng)壓力機(jī)、數(shù)控沖?；剞D(zhuǎn)頭壓力機(jī)、4個(gè)系列14個(gè)規(guī)格的冷擠壓機(jī)、16000kN閉式單點(diǎn)壓力機(jī)、40000kN閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)和80000kN熱模鍛壓機(jī)等。(3)液壓機(jī)的數(shù)量和品種逐年有所增加，各類(lèi)液壓機(jī)零、部件的通用化程度大大提高，能按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)生產(chǎn)的產(chǎn)品有40多種規(guī)格。為了滿(mǎn)足生產(chǎn)的要求，液壓機(jī)的機(jī)身也逐漸多樣化，有臥式、側(cè)式、組合式、單柱式、四住式、框架式、鉸接式、疊板式和繞帶式等。為了提高生產(chǎn)效率和改進(jìn)設(shè)計(jì)，部分液壓機(jī)的工作速度從3～4mm／s提高到10mm／s，液壓從200×105pa提高到(250～320)×105pa，有的高達(dá)1000×l05Pa。為了按壓機(jī)維修方便、操作安全、輔助時(shí)間短，根據(jù)不問(wèn)情況，配有相應(yīng)的附屬裝置：移動(dòng)工作臺(tái)、通用墊板、限程塊、雙人操作按鈕、腳踏開(kāi)關(guān)、遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)裝置、液電連鎖裝置、光電保護(hù)裝置、蜂鳴器、指示燈、油溫自動(dòng)冷卻裝置、油溫自動(dòng)加熱裝置和潤(rùn)滑電氣連鎖裝置等。70年代液壓機(jī)的代表產(chǎn)品有：100000kN多向模鍛液壓機(jī)、50000kN超高壓液壓機(jī)、36000kN六面頂液壓機(jī)、9000kN蒙皮拉伸液壓機(jī)、1600kN雙動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī)(達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平)、自動(dòng)粉末制品液壓機(jī)(接近國(guó)際先進(jìn)水平)和高效金屬擠壓液壓機(jī)(接近國(guó)際先進(jìn)水平)等。 在新技術(shù)革命的推動(dòng)下，鍛壓設(shè)備進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段，為了趕上世界80華代的水平，我國(guó)不少單位正在研制比較先進(jìn)的鍛壓設(shè)備和附屬裝置，其代表產(chǎn)品有高速精密壓力機(jī)、CNC沖模回轉(zhuǎn)臺(tái)壓力機(jī)、開(kāi)式固定臺(tái)壓力機(jī)、開(kāi)式多工位壓力機(jī)、滾式自動(dòng)送科裝置、氣動(dòng)自動(dòng)送科裝置和卷科校平裝置等。 1.4.3 我國(guó)鍛壓設(shè)備的差距 從我國(guó)鍛壓設(shè)備現(xiàn)有的發(fā)展情況來(lái)看，仍然是機(jī)械制造工業(yè)和壓力加工工業(yè)中的薄弱環(huán)節(jié)，與世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比還有一定的差距，具體表現(xiàn)如下： (一)結(jié)構(gòu)陳舊、性能較差 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)約600多種鍛壓設(shè)備中，相當(dāng)于國(guó)外40～50年代水平的占50%左右，個(gè)別產(chǎn)品只有國(guó)外30年代的水平，甚至國(guó)外淘汰的產(chǎn)品我們還在生產(chǎn)。在生產(chǎn)制造過(guò)程中，存在的問(wèn)題也不少，關(guān)鍵性部件可靠性差，使用壽命短；零件加工精度木能保證，熱處理性能不穩(wěn)定；摩擦材料、液壓、氣動(dòng)電氣元件質(zhì)量不過(guò)關(guān)；安全可靠性差、噪音大和效率低等。品種多、產(chǎn)量大的開(kāi)式壓力機(jī)，雖說(shuō)已生產(chǎn)很多年，但至今仍舊存在：技術(shù)參數(shù)雜亂、結(jié)構(gòu)陳舊、噪音大、性能差和三化水平低；沒(méi)有無(wú)級(jí)調(diào)速裝置、自動(dòng)送料裝置和安全保護(hù)裝置等。70年代研制的產(chǎn)品也存在很多不足，還有待進(jìn)一步完善，例如：閉式單點(diǎn)壓JJ機(jī)使用性能差、生產(chǎn)效率低，只相當(dāng)于國(guó)外60年代初的水平；大型、重型雙動(dòng)拉延壓力機(jī)質(zhì)量上基本未過(guò)關(guān)；多工位自動(dòng)壓力機(jī)送料裝置的送料精度不穩(wěn)定，質(zhì)量也未過(guò)關(guān)；冷擠壓機(jī)參數(shù)亂，使用性能差，沒(méi)有自動(dòng)送料裝置等。 (二)品種不全、成套性差 精鍛、大型、重型和高效鍛壓設(shè)備的品種和數(shù)量都很少。生產(chǎn)廠只出售鍛壓設(shè)備主機(jī)，不能根據(jù)用戶(hù)的需要供應(yīng)機(jī)械化、自動(dòng)化裝置和模具等。先進(jìn)的閉式四點(diǎn)壓力機(jī)、多工位冷擠壓壓力機(jī)、快鍛液壓機(jī)、鍛壓自動(dòng)線、熱模鍛成套設(shè)備、大型薄板沖壓成套設(shè)備和板料開(kāi)卷校平落料成套設(shè)備等均屬空白。目前鍛壓設(shè)備生產(chǎn)的品種，只能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要的50%左右。 (三)機(jī)械化、自動(dòng)化程度差 我國(guó)鍛壓生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化的程度很低，多數(shù)鍛壓設(shè)備都處于手工送料或半手工送科的落后狀態(tài)，操作肘既不安全、勞動(dòng)強(qiáng)度又很大。其原因在于：鍛壓件生產(chǎn)分散，專(zhuān)業(yè)化廠比較少，先進(jìn)、高效、自動(dòng)化的鍛壓設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線用不上；目前制造鍛壓設(shè)備的工廠，不能按川戶(hù)的產(chǎn)品圖紙和生產(chǎn)綱領(lǐng)設(shè)計(jì)、制造機(jī)械化、自動(dòng)化裝置、自動(dòng)機(jī)和自動(dòng)生產(chǎn)線等。 (四)構(gòu)成比落后 我國(guó)鍛壓設(shè)備在機(jī)床擁有量中只占21%，而先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家高達(dá)34%；小型壓力機(jī)和空氣錘占的比重太人，約為全國(guó)鍛壓設(shè)備的70%；而精鍛、大型、重型和高效的鍛壓設(shè)備比重很??；甚至有些急需的產(chǎn)品還是空白。 (五)技術(shù)力量薄弱 我國(guó)鍛壓設(shè)備制造廠的技術(shù)人員一般占全體職工的3%左右，而有的國(guó)家高達(dá)15%。很多制造鍛壓設(shè)備的工廠沒(méi)有設(shè)計(jì)能力，只能依靠測(cè)繪和外來(lái)的圖紙進(jìn)行生產(chǎn)。 1.4.4 鍛壓設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì) 目前鍛壓行業(yè)面臨著其它行業(yè)的有力競(jìng)爭(zhēng)，例如用增強(qiáng)塑料零件、燒結(jié)零件和鑄件來(lái)代替鍛壓件等，并不是由于這些零件的性能比鍛壓件優(yōu)越，而關(guān)鍵在于成本較鍛壓件低。為了增強(qiáng)鍛壓行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力，必須從提高生產(chǎn)效率、降低原材料消耗、減少能源消耗著手以降低零件的成本，并提高鍛壓件質(zhì)量。為了適應(yīng)鍛壓生產(chǎn)的需要，鍛壓設(shè)備相應(yīng)的發(fā)展趨勢(shì)為：提高行程次數(shù)；提高機(jī)械化、自動(dòng)化程度；提高設(shè)備的可靠性和安全性；增設(shè)附屬裝置，縮短輔助時(shí)間減少振動(dòng)和噪音，改善勞動(dòng)條件提高勞動(dòng)效率；提高設(shè)備的精度和剛度；研制梢密鍛壓設(shè)備發(fā)展大型、重型和新型的鍛壓設(shè)備改造老的鍛壓設(shè)備；開(kāi)展基本理論的研究等。結(jié)合我國(guó)鍛壓設(shè)備現(xiàn)有的情況，在發(fā)展過(guò)程中，不僅要加快速度縮小差距，還要逐步改變鍛壓設(shè)備的構(gòu)成比，以適應(yīng)生產(chǎn)的耍求. 根據(jù)國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)實(shí)際，鍛壓設(shè)備總的發(fā)展方向，現(xiàn)分別論述如下： (一)提高鍛壓設(shè)備的生產(chǎn)效率 其辦法：一是提高行程次數(shù)，以提高鍛壓設(shè)備的生產(chǎn)效率；一從增設(shè)附屬裝置，縮短輔助時(shí)間，以提高鍛壓設(shè)備的開(kāi)動(dòng)率。 (二)提高鍛壓設(shè)備的機(jī)械化、自動(dòng)化程度 (三)提高鍛壓設(shè)備工作的可靠性和安全性 為了防止設(shè)備和人身事故，保證鍛壓設(shè)備能安全、方便和可靠地進(jìn)行工作，一般應(yīng)在鍛壓設(shè)備上配有超負(fù)荷保險(xiǎn)裝置、人身保護(hù)裝置、檢測(cè)裝置和指示器等。 (四)提高鍛壓設(shè)備的精度和剛度 目前的工藝設(shè)計(jì)都傾向于在一臺(tái)鍛壓設(shè)備上布置多付模具，采取多工位連繼鍛壓的方法進(jìn)行生產(chǎn)，各工件變形杭力的合力不可能與設(shè)備作用力處于同一直線上，而且有較大的偏移，再加以非對(duì)稱(chēng)性零件增多，模腔斜面會(huì)出現(xiàn)水平分力，這些因素都會(huì)使滑塊產(chǎn)生偏移和水平位移。為了提高鍛件的精度和模具的壽命，必須提高鍛壓設(shè)備的精度和剛度，尤其是鍛壓件精度要求日益提高的情況下，這一問(wèn)題顯得更為突出。 (五)研制精密成形鍛壓設(shè)備 在民用工業(yè)和國(guó)防工業(yè)中，由于產(chǎn)品性能和采用高、精、尖技術(shù)的需要，對(duì)鍛壓外生產(chǎn)的要求愈來(lái)愈高：(1)為了增大產(chǎn)品功率與重量的比值，以提高性能和減少使用經(jīng)費(fèi)，要求鍛壓件表面強(qiáng)度較高的縱向晶粒和纖維組織保留下來(lái)，使機(jī)械性能提高，以大大減輕產(chǎn)品重量。因此，必須生產(chǎn)不需要或少需要切削加丁的精密鍛壓件。(2)在現(xiàn)代的高、精、尖技術(shù)中，采用貴重、稀缺金屬作為鍛壓件原材料的日益增多。為了降低產(chǎn)品成本和減少原材料的消耗，必須發(fā)展精密鍛壓件的生產(chǎn)。上述這些問(wèn)題，在航天、航空工業(yè)中顯得更為迫切。 (六)減少鍛壓設(shè)備的振動(dòng)和噪音 振動(dòng)和噪音是一種工業(yè)公害，對(duì)人體的臉康產(chǎn)生極為有害的影響。在機(jī)床行業(yè)中，鍛壓設(shè)備所產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音比較嚴(yán)重，因此，很多國(guó)家都作了嚴(yán)格限制，達(dá)不到規(guī)定指標(biāo)的鍛壓設(shè)備，不準(zhǔn)出廠。為了減少鍛壓設(shè)備的振動(dòng)和噪音，一般采取：減少振動(dòng)和噪音源；限制振動(dòng)和噪音的傳播。 2 曲柄壓力機(jī)工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力分析 2.1 滑塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 曲柄壓力機(jī)一般為曲柄連桿機(jī)構(gòu)。則滑塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同。即滑塊隨連桿繞節(jié)點(diǎn)(曲軸或偏心輪)轉(zhuǎn)動(dòng)沿一直線作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 2.1.1 滑塊的行程與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系 通用曲柄壓力機(jī)的工作機(jī)構(gòu)大多采用結(jié)點(diǎn)正置(滑塊和連桿結(jié)點(diǎn)B的運(yùn)動(dòng)軌跡位于曲柄旋轉(zhuǎn)中心O相連結(jié)點(diǎn)B的連線上)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。圖2-1(a)是曲柄、連桿和滑塊的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。圖中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)，B1、B2點(diǎn)分別代表滑塊的上死點(diǎn)和下死點(diǎn)。 圖2-1 通用曲柄壓力機(jī)的工作機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 曲柄壓力機(jī)滑塊是在接近行程下死點(diǎn)的一段區(qū)間工作，因此，在研究滑塊運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，取滑塊行程的下死點(diǎn)B2為行程的起點(diǎn)，滑塊從B2點(diǎn)到B點(diǎn)為滑塊行程S。曲柄轉(zhuǎn)角由A0點(diǎn)算起，相應(yīng)順時(shí)針?lè)较?和實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反)轉(zhuǎn)到A點(diǎn)時(shí)，曲柄轉(zhuǎn)角為α。 如圖2-1(b)所示，當(dāng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)處于0AB位置時(shí)，滑塊的行程 式（2.1） 而 令 則 而 所以 則 式（2.2） 由于一般小于0.3，對(duì)于通用壓力機(jī)，一般在0.1～0.2范圍內(nèi)，故式子可進(jìn)行簡(jiǎn)化。根據(jù)二項(xiàng)式定理，取 代入式子，整理得： 式（2.3） 式中： ——滑塊行程，從下死點(diǎn)算起，以下均同； ——曲柄轉(zhuǎn)角，從下死點(diǎn)算路與曲柄旋轉(zhuǎn)方向相反者為正； R——曲柄半徑； ——連桿系數(shù)； L——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)。 因此， 已知曲柄半徑R和連桿系數(shù)時(shí)，侄可從式中求出對(duì)應(yīng)于不同的角的S值。 2.1.2 滑塊的速度和曲柄轉(zhuǎn)角的關(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： 式（2.4） 而 所以 式中 ——滑塊速度； ——曲柄的角速度。 又 則 式（2.5） 式中 n——曲柄的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，亦即滑塊每分鐘行程次數(shù)。 2.1.3 滑塊的加速度和曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系 對(duì)于高速壓力機(jī)，滑塊運(yùn)動(dòng)的慣性力必需予以足夠注意。為此，需要求出滑塊的加速度和曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系，將上式對(duì)時(shí)間求導(dǎo)數(shù)即得： 式（2.6） 式中 ——滑塊加速度。 由JH31-315壓力機(jī)的行程S=315 mm，連桿長(zhǎng)度L=1588 mm，偏心輪轉(zhuǎn)速n=20轉(zhuǎn)/min， 則 mm 式（2.7） 式（2.8） 代入以上公式，得運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)表如下： 表2-1 運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)表 0 10 20 30 40 0 0.0167 0.0662 0.1465 0.2547 0 2.63 10.4265 23.074 40.115 0 0.1911 0.3742 0.5433 0.6922 0 63.206 123.767 179.6965 228.945 續(xù)表2-1 50 60 70 80 90 0.3865 0.5375 0.7022 0.8748 1.0500 60.87 84.656 110.5965 137.7810 165.375 0.8152 0.9093 0.9722 1.0022 1 269.627 300.75 321.555 331.4776 330.75 2.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力分析 圖2-2為結(jié)點(diǎn)正置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滑塊的受力簡(jiǎn)圖。滑塊上受到工件變形抗力P的作用，在忽略摩擦力的情況下，P力由連桿上給予滑塊的作用力及導(dǎo)軌給予滑塊上的反作用力Q相平衡。根據(jù)力的平衡原理得： 式（2.9） 式（2.10） 由前推導(dǎo)得知，，若=0.3，當(dāng)時(shí)， ＝0。當(dāng)＝時(shí)， ，在通常情況下，特別是對(duì)通用壓力機(jī)，遠(yuǎn)小于0.3，故遠(yuǎn)小于。由于角較小，因此，可以認(rèn)為，，故上述二式寫(xiě)成： 式（2.11） 式（2.12） 圖2-2 節(jié)點(diǎn)正置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖 3 偏心齒輪芯軸設(shè)計(jì) 3.1 結(jié)構(gòu)概述 目前，在板料沖壓和冷擠壓壓力機(jī)上已廣泛采用偏心齒輪代替曲軸，其傳動(dòng)形式有單邊傳動(dòng)(如圖3-1（a）所示)和雙邊傳運(yùn)(如圖3-1（b）所示)兩種。噸位小的大多采用單邊傳動(dòng)，噸位大的多采用雙邊傳動(dòng)。 (a) 單邊傳動(dòng) (b) 雙邊傳動(dòng) 圖3-1 偏心輪傳動(dòng)形式 如圖3-1所示。 偏心齒輪在芯軸上旋轉(zhuǎn)，借助偏心部分帶動(dòng)連桿滑塊運(yùn)動(dòng)。芯軸安裝在機(jī)身上，它僅起支承作用。 偏心齒輪式有下列優(yōu)點(diǎn) 1）受力情況好 曲柄工作時(shí)受彎短和扭矩的聯(lián)合作用。偏心齒輪工作時(shí)，只承受扭矩，彎矩由芯軸承受。 2）制造容易 曲軸需經(jīng)鍛造，機(jī)加工復(fù)雜。偏心齒輪一般用鑄造毛坯，芯軸加工容易。機(jī)身結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。 3）結(jié)構(gòu)緊湊 芯軸垂直于機(jī)身正面布置偏心齒輪在上橫梁內(nèi)，外形尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，可使傳動(dòng)部分封閉在機(jī)身內(nèi)。 3.2 芯軸的強(qiáng)度計(jì)算 3.2.1 芯軸直徑經(jīng)驗(yàn)公式 設(shè)計(jì)時(shí)先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)選芯軸直徑，然后進(jìn)行強(qiáng)度效驗(yàn)。當(dāng)芯軸材料用45號(hào)鋼時(shí)，芯軸直徑d0可按下式計(jì)算： mm 式（3.1） 式中PAB——連桿上的作用力。 PAB的大小與連桿數(shù)目有關(guān)：?jiǎn)吸c(diǎn)壓力機(jī)PAB≈Pɑ； 雙點(diǎn)壓力機(jī)，考慮到偏心載荷的影響，取PAB=0.6 Pɑ；四點(diǎn)壓力機(jī)，取PAB=0.36 Pɑ。裝有液壓過(guò)載保護(hù)裝置的多點(diǎn)壓力機(jī)，每根連桿的作用力取公稱(chēng)壓力的平均值。 式（3.1）中：整體芯軸取較小的系數(shù)值。 3.2.2 單邊傳動(dòng)芯軸強(qiáng)度計(jì)算 如圖3-2所示， 圖3-2 傳動(dòng)芯軸受力簡(jiǎn)圖 圖3-3 傳動(dòng)芯軸彎矩簡(jiǎn)圖 偏心齒輪受連桿力PAB的作用，并以P1、P2兩個(gè)集中力傳到芯軸上。出于芯軸和機(jī)身的合部分較長(zhǎng)較緊，可以認(rèn)為是兩端插入受集中載荷P1和P2的粱。齒輪作用在芯軸上的力較小，可忽略不計(jì)。這是個(gè)靜不定問(wèn)題，為了求解，可視芯軸為兩端外加反力偶mA、mB的簡(jiǎn)支梁，如圖3-3所示。根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件，芯軸軸兩端的轉(zhuǎn)角應(yīng)等于零，因此得出： 式（3.2） 式（3.3） 式中 E——芯軸材料的彈性模量； J——芯軸截面的慣性矩。 解式(3.2)、（3.3）所列聯(lián)立方程，可求山mA、mB。相應(yīng)可繪山圖3-3所示的彎矩圖圖中有關(guān)數(shù)據(jù)如下： N.m 式（3.4） N.m 式（3.5） N.m 式（3.6） N.m 式（3.7） 式中 N N m m ——連桿上的作用力（N）； LA1、LA2——芯軸軸瓦長(zhǎng)度(m). 根據(jù)式（3.6）、（3.7）求出最大彎矩Mmax,則芯軸應(yīng)力為 式（3.8） 芯軸直徑為： 式（3.9） 已知JH31-315壓力機(jī)偏心輪結(jié)構(gòu)如圖3-4所示，由式（3.4） L=740mm LA3=285mm LA3——芯軸軸瓦端面至機(jī)床中心的距離 圖3-4 壓力機(jī)偏心輪尺寸 mm N N N.m Pa 對(duì)照表3-1芯軸許用應(yīng)力表 表3-1 芯軸許用應(yīng)力表（）帕 材料 [] 45調(diào)制 40Cr調(diào)制 3600 6000 1000～1400 1400～2000 材料為45鋼 []=1000～1400×105帕，≤[]，故安全。 4 電動(dòng)機(jī)選擇 4.1 功能組成 JH31—315壓力機(jī)公稱(chēng)壓力Ps＝3150kN，滑塊行程長(zhǎng)度S＝315mm，公稱(chēng)壓力角a＝，行程次數(shù)n＝20次／min，摩擦當(dāng)量力臂Mf＝26mm，計(jì)算壓力機(jī)功能組成及選擇電動(dòng)機(jī)。 (1)工件變形功 式（4.1） mm 式（4.2） J (2)拉伸墊工作功 J 式（4.3） (3)工作行程摩擦功 J 式（4.4） (4)彈性變形功 式（4.5） mm 式（4.6） 則 J (5)滑塊空程功 查表得： J (6)飛輪空轉(zhuǎn)功 式（4.7） 查表得： kW 式（4.8） 查表得： S S J (7)離合器結(jié)合功 (8)總功A 式（4.9） 則 J 4.2 電動(dòng)機(jī)功率 KW 式（4.10） 式（4.11） 查表選k=1.2 則 選用Y250M-5A型電動(dòng)機(jī)，功率N=30KW,轉(zhuǎn)速n=1480 r/min 5 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算及尺寸確定 壓力機(jī)工作總功： 式（5.1） 式（5.2） 式（5.3） 式（5.4） 選擇出Y250M-5A型電動(dòng)機(jī)為繞線式電動(dòng)機(jī)，原為0.027?？紤]該壓力機(jī)需進(jìn)行的工藝，需要較大的工作能量，故在轉(zhuǎn)子中串入電阻使＝0.1。 查表得： 又 k=1.2 查表 所以 則 Kg 式（5.5） 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量求得以后，即可設(shè)計(jì)飛輪。飛輪的大致結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。 飛輪的外徑由速比分配決定，即 式（5.6） 式中：D1——小皮帶輪直徑； i——傳動(dòng)速比。 mm 查表得：飛輪邊緣厚度Rf=410 mm 飛輪材料HT200 =7.2 由 式（5.7） 式（5.8） 則 mm 式（5.9） 同理得： =220 mm 圖5-1 飛輪的大致結(jié)構(gòu) 6 傳動(dòng)系統(tǒng)的布置與設(shè)計(jì) 6.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的布置 傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是將電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和能量按照一定要求傳給曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。它的設(shè)計(jì)任務(wù)在于截定傳動(dòng)布置，傳動(dòng)級(jí)數(shù)以及速比分配等問(wèn)題。它的設(shè)計(jì)好壞將影響壓力機(jī)的外形尺寸、結(jié)構(gòu)安排、能量損耗以及離合器的工作性能等各個(gè)方面，所以必須予以足夠的重視。 圖6-1為JH31-315壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。此壓力機(jī)為三級(jí)上傳動(dòng)，單邊驅(qū)動(dòng)，主軸的安放位置垂直于壓力機(jī)正面，所有傳動(dòng)齒輪都置于機(jī)身內(nèi)部，離合器制動(dòng)器置于機(jī)身背面。 圖6-1 JH31-315壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 這是閉式單點(diǎn)壓力機(jī)的一種常用傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。曲柄壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)有三個(gè)比較突出的問(wèn)題須在設(shè)計(jì)之前加以分析和確定，以便使整個(gè)壓力機(jī)能達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊，維修方便，性能良好和外形美觀。 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)？ 現(xiàn)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。前者稱(chēng)上傳動(dòng)，后者稱(chēng)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(chē)間內(nèi)的吊車(chē)。拉仲墊夾在傳動(dòng)部件和底座之間，維修不方便，且地坑深，基礎(chǔ)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)比較之后才能確定。現(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(chē)間內(nèi)添置大型壓力機(jī)時(shí)，由于車(chē)間的高度受到限制，采用下傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)才比較明顯。 (2)壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的安放型式有垂直于壓力機(jī)正面的，也有平行于壓力機(jī)正面的。舊式通用壓力機(jī)多采用平行于壓力機(jī)正面的安放形式。這種布置，曲軸和傳動(dòng)軸均比較長(zhǎng)，受力點(diǎn)與支承軸承的距離比較大，受力條件惡化。壓力機(jī)平面尺寸較大，外形不夠美觀。近代中大型通用壓力機(jī)愈來(lái)愈多地采用垂直于壓力機(jī)正面安放的形式(特別是廣泛采用偏心齒輪結(jié)溝之后)，其至有些小型開(kāi)式壓力機(jī)也采用這種結(jié)構(gòu)。 (3)齒掄可以放在機(jī)身之外，也可放在機(jī)身之內(nèi)。前一種形式，齒輪工作條件校差，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，則大大降低齒輪傳功的噪音。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。 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，但加工裝配比較困難(兩邊的齒輪必須精確加工，裝配時(shí)要保證對(duì)稱(chēng)，否則可能發(fā)生運(yùn)動(dòng)不同布的情形)。 6.2 傳動(dòng)級(jí)數(shù)和各級(jí)速比分配 壓力機(jī)的傳動(dòng)級(jí)數(shù)與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和滑塊每分鐘的行程次數(shù)有關(guān)。行程次數(shù)低，總速比大，傳動(dòng)級(jí)數(shù)就應(yīng)增多，否則每級(jí)的速比過(guò)大，結(jié)構(gòu)不緊湊；行程次數(shù)高，總速比小，傳動(dòng)級(jí)數(shù)可少些?，F(xiàn)有壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的級(jí)數(shù)一般不超過(guò)四級(jí)。行程次數(shù)在70次/min以上的用單級(jí)傳動(dòng)，70～30次/min的用兩級(jí)傳功，30～10次／min的用三級(jí)傳動(dòng)，10次/min以下的用四級(jí)傳動(dòng)。 采用低速電動(dòng)機(jī)可以減少總速比和傳動(dòng)級(jí)數(shù)，但這類(lèi)電動(dòng)機(jī)的外形尺小較大，成本較高(與同功率的高速電動(dòng)機(jī)比鉸)，因此不一定適合。通常兩級(jí)和兩級(jí)以上的傳動(dòng)系統(tǒng)采用同步轉(zhuǎn)速為1500或l000r／min的電動(dòng)機(jī)，單級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用1000r／min的電動(dòng)機(jī)，行程次數(shù)小于80次／min的單級(jí)傳動(dòng)才采用750r／min的電動(dòng)機(jī)。 各傳動(dòng)級(jí)的速比分配要恰當(dāng)。通常三角皮帶傳動(dòng)的速比不超過(guò)6～8，齒輪傳動(dòng)不超過(guò)7～9。速比分配時(shí)，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(zhǎng)、寬、高尺寸比例恰當(dāng)。通用壓力機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速常取300～400r／min左右。因?yàn)檗D(zhuǎn)速太低，會(huì)使飛輪作用大大削弱；轉(zhuǎn)速太高，會(huì)使飛輪軸上的離合器發(fā)熱嚴(yán)重，造成離合器和軸承的損壞。 因此JH31-315機(jī)械壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)采用三級(jí)傳動(dòng)，見(jiàn)表6-1： 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：1480 r/min 滑塊每分鐘行程次數(shù)：20次/min 總速比：74 表6-1 壓力機(jī)各級(jí)傳動(dòng)比 傳動(dòng)級(jí)數(shù) 速比 模數(shù)m 小齒輪齒數(shù)/小帶輪直徑 大齒輪齒數(shù)/大帶輪直徑 第一級(jí)（皮帶傳動(dòng)） 3.3 330mm 1000mm 第二級(jí)（齒輪傳動(dòng)） 4.78 14 18 86 第三級(jí)（齒輪傳動(dòng)） 4.7 20 17 80 7 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 7.1 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 可以根據(jù)下述公式項(xiàng)預(yù)選齒輪的模數(shù) ～ mm 式（7.1） 式中 ——大齒輪所需傳遞的扭矩。 在計(jì)算低速級(jí)時(shí)，對(duì)單點(diǎn)壓力機(jī)=(為曲軸上公稱(chēng)扭矩），對(duì)雙點(diǎn)壓力機(jī)，沒(méi)有過(guò)載保護(hù)裝置時(shí)，=0.6，有保護(hù)裝置時(shí)=0.5； ——齒寬系數(shù)，=B/m(B為齒寬)，目前國(guó)產(chǎn)壓力機(jī)，在8～18范圍內(nèi)，對(duì)一級(jí)齒輪傳動(dòng)，可取13～15，對(duì)兩級(jí)齒輪傳動(dòng)，可取10～13，對(duì)人字齒輪，可取17～22。 ——大齒輪齒數(shù)。 上式的系數(shù)在一般情況下可取3．15，在齒輪材料及熱處理?xiàng)l件較好的情況下可取2．8，在條件較差時(shí)可取3.5。 對(duì)于開(kāi)式傳動(dòng)的齒輪，一般核算其彎曲強(qiáng)度即可，其計(jì)算公式為 帕 式（7.2） 式中 ——齒輪齒根處彎曲應(yīng)力； ——小齒輪所受扭炬； I——傳動(dòng)速比； 式（7.3） ——小齒輪齒數(shù)； ——齒輪壓力角； Y——齒形系數(shù)； M——齒輪模數(shù)； B——尺寬； ——載荷集中系數(shù)； ——?jiǎng)虞d系數(shù)； ——許用彎曲應(yīng)力； 齒輪輪齒表面的接觸強(qiáng)度公式為 式（7.4） 其中 B——尺寬； A——兩齒輪中心距； ——接觸應(yīng)力系數(shù)；當(dāng)=20°，=2.15×N/時(shí)，可直接查表，當(dāng)N/,即不是鍛鋼與鍛鋼接觸時(shí)，查出的C，還需乘以如下系數(shù)；與鑄鋼接觸時(shí)乘以0.944，與球墨鑄鐵接觸時(shí)乘以0.915，與鑄鐵接觸時(shí)乘以0.858；若≠20°時(shí)(例如角變位齒輪)則還需乘以； ——當(dāng)量彈性模數(shù)； ——齒輪嚙合角； ——傳動(dòng)速比； 由上式可知壓力機(jī)齒輪的計(jì)算過(guò)程為： ～ ∴m=12 = =13.5 7.2傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 其公式為： m 式（7.5） 式中——作用在軸上的最大扭矩（N.m）； ——許用剪應(yīng)力，參考數(shù)值為：45鋼調(diào)質(zhì)=500× 所以： d= =0.18m 然后按彎扭聯(lián)合作用核剪綜合應(yīng)力 Pa 式（7.6） 式中 ——危險(xiǎn)截面彎矩（N.m）； ——危險(xiǎn)截面扭矩（N.m）； d——危險(xiǎn)截面直徑（mm）； ——許用彎曲應(yīng)力，按如下數(shù)據(jù)選?。? 式（7.6） ——材料屈服極限（Pa） 表7-1 傳動(dòng)材料性能和許用應(yīng)力（1×） 鋼號(hào) 熱處理 硬度（HB） 抗拉強(qiáng)度極限 屈服極限 許用應(yīng)力 45 正火 163～217 5800～6000 2900～3000 1200 45 調(diào)質(zhì) 180～230 6500～8000 3500～5600 1800 40Cr 調(diào)質(zhì) 230～280 8000～10000 6500～8500 3000 現(xiàn)有壓力機(jī)傳動(dòng)軸的計(jì)算應(yīng)力為：傳動(dòng)軸為45 調(diào)質(zhì) 計(jì)算應(yīng)力=1780× 軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，=700， =400。 圖7-1 中間軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 齒輪直徑： 小輪 式（7.7） =283.15 mm 大輪 式（7.8） =1352.8 mm 小齒輪受力 轉(zhuǎn)矩 式（7.9） =4.15× N·mm 圓周力 式（7.10） =2931 N 徑向力 式（7.11） =7806 N 軸向力 直齒輪傳動(dòng)無(wú)軸向力 畫(huà)中間軸受力圖 圖7-2 中間軸軸受力圖 計(jì)算支撐反力 水平面反力 式（7.13） 式（7.15） =7257 N 垂直面反力 =3903 N 式（7.16） 下面為： 中間軸水平面（xy）受力圖 圖7-3 中間軸水平面受力圖 中間軸垂直面（xy）受力圖 圖7-4 中間軸垂直面受力圖 畫(huà)軸彎矩圖 中間軸水平面彎矩圖 圖7-5 中間軸水平面彎矩圖 中間軸垂直面彎矩圖 圖7-6 中間軸垂直面彎矩圖 合成彎矩圖 式（7.17） 圖7-7 中間軸合成彎矩圖 畫(huà)軸轉(zhuǎn)矩圖 軸受轉(zhuǎn)矩 T= T=3.97×N·mm 中間軸轉(zhuǎn)矩