曲柄壓力機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含5張CAD圖紙】

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The machine works by the control of the frictional clutch and detent. Electromotor drives the link screw to fit the diffent height of die. Using four-side regulative guider, improves the precision of the punching machine. The machine has installed over loading protector, slide block balance equipment, pledging the machine work safety and dependable.Keyword: forge and press machine ；crank slide block mechanism ；closed-single press machine目 錄摘要IABSTRACTII第一章 概述41.1鍛壓設(shè)備的發(fā)展41.2機(jī)械壓力機(jī)的主要類型51.3曲柄壓力機(jī)的工作原理61.4曲柄壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)71.5論文內(nèi)容81.5.1設(shè)計(jì)內(nèi)容81.5.2壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)8第二章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與受力分析92.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律92.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力分析12第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)的布置及設(shè)計(jì)163.1傳動(dòng)系統(tǒng)的布置方式163.2傳動(dòng)級(jí)數(shù)和各級(jí)數(shù)比分配163.3離合器和制動(dòng)器安裝位置的確定17第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算174.1 工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算174.1.1 芯軸設(shè)計(jì)計(jì)算174.1.2 連桿及裝模高度調(diào)節(jié)裝置224.1.3 調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)容量選擇244.1.4 滑塊與導(dǎo)軌25II4.1.5 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算264.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算274.2.1 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)274.2.2 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)314.2.3 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算344.3 操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算離合器與制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算384.3.1 制動(dòng)器和離合器的工作原理384.3.2 摩擦離合器的設(shè)計(jì)394.3.3摩擦制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算424.4 能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算電動(dòng)機(jī)的選擇和飛輪的設(shè)計(jì)454.4.1 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算454.4.2 飛輪的確定47第五章 支承、輔助及附屬裝置的設(shè)計(jì)515.1 支承部件機(jī)身的設(shè)計(jì)515.1.1立柱與拉緊螺栓的設(shè)計(jì)計(jì)算515.1.2上梁的計(jì)算545.1.3底座的計(jì)算555.1.4機(jī)身變形的計(jì)算565.2 附屬裝置575.3 輔助裝置57第六章經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合分析57II6.1 經(jīng)濟(jì)分析586.2 技術(shù)分析586.3 環(huán)境分析58第七章結(jié)論60參考文獻(xiàn)61致謝62III第一章 概述1.1鍛壓設(shè)備的發(fā)展 鍛壓工業(yè)的發(fā)展主要是由于在世界范圍日益要求用更難變形的材料制造越來(lái)越大和越來(lái)越復(fù)雜的鍛件。由于宇航工業(yè)今后的需要，地面動(dòng)力系統(tǒng)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)鍛件數(shù)量的增大以及在工藝上的劇烈競(jìng)爭(zhēng)，要求不斷的提高目前的工藝水平。因此，有效的利用現(xiàn)在的鍛壓設(shè)備和設(shè)計(jì)性能優(yōu)越的鍛壓設(shè)備是必然的11。 由于采用現(xiàn)代的鍛壓工藝生產(chǎn)工件具有高效率、質(zhì)量好、能量省和成本低的特點(diǎn)，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)床中的比重也越來(lái)越大。雖然采用鍛壓機(jī)械進(jìn)行鍛壓生產(chǎn)只有百余年的歷史，但鍛壓機(jī)械在整個(gè)金屬加工設(shè)備生產(chǎn)中占18-30%，金額占20-40%。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)，它廣泛用于汽車、農(nóng)業(yè)機(jī)械、電器儀表、國(guó)防工業(yè)以及日用品等公益生產(chǎn)部門。隨著工業(yè)的發(fā)展，曲柄壓力機(jī)的品種和數(shù)量越來(lái)越多，質(zhì)量越來(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)中作用越來(lái)越顯著。例如，冷擠壓工藝是一項(xiàng)新興工藝，用冷擠壓生產(chǎn)的零件表面粗糙度小，尺寸精度高，直徑為20-30mm的零件其公差范圍可控制在0.015mm以內(nèi)，因此，所生產(chǎn)的零件不需要進(jìn)行或少量進(jìn)行切削加工即可使用。大大提高了生產(chǎn)率，并節(jié)約了原材料。隨著冷擠壓工藝的發(fā)展，各種類型的擠壓機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，正在使加工行業(yè)產(chǎn)生巨大變化。再加，在日用品及家用電器生產(chǎn)中，如果不采用高速?zèng)_壓自動(dòng)機(jī)，產(chǎn)品的成本與質(zhì)量在國(guó)際市場(chǎng)上將失去競(jìng)爭(zhēng)力。因此，大量制造和使用曲柄壓力機(jī)，已成為工業(yè)先進(jìn)國(guó)家的發(fā)展方向之一3。近年來(lái)，曲柄壓力機(jī)正向著高速度的高精度的方向發(fā)展，并努力降低噪音，提高安全性，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)，更具有先進(jìn)的水平。1.2機(jī)械壓力機(jī)的主要類型 根據(jù)JB/GQ2003-84標(biāo)準(zhǔn)3，鍛壓機(jī)械分為八類，其中第一類機(jī)械壓力機(jī)包括曲柄壓力機(jī)的主要類型，此外，在第三類線材成型自動(dòng)機(jī)、第五類鍛機(jī)、第六類剪切機(jī)和第七類彎曲校正機(jī)中都包括有曲柄壓力機(jī)。在JB/GQ2003-84的型譜3中，單柱壓力機(jī)、開式壓力機(jī)和閉式壓力機(jī)屬于通用壓力機(jī)。所謂單柱、開式和閉式是指機(jī)身的型式。閉式壓力機(jī)機(jī)身左右封閉，只能從前后方向接近模具，操作不太方便，但機(jī)身剛度高，壓力機(jī)精度好。開式壓力機(jī)機(jī)身左右及前后都敞開，能從三個(gè)方向接近模具，操作方便，但機(jī)身剛度低，特別是有 角變形存在，影響精度。開式壓力機(jī)機(jī)身的后面還有一個(gè)開口，便于出料。單柱壓力機(jī)，其機(jī)身也是左右及前后敞開，但后壁無(wú)開口。有時(shí)，我們把后面兩種壓力機(jī)統(tǒng)稱為開式壓力機(jī)。上述三種壓力機(jī)中均只有一組曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，成為單點(diǎn)壓力機(jī)。適用于小型壓力機(jī)，或工作臺(tái)較小的中型壓力機(jī)。若工作臺(tái)面較大，則有兩組或四組曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，相應(yīng)稱為雙點(diǎn)或四點(diǎn)壓力機(jī)。此外，按照工作臺(tái)的形式，機(jī)身是否可傾等分為固定臺(tái)、活動(dòng)臺(tái)、柱形臺(tái)以及可傾壓力機(jī)等。1.3曲柄壓力機(jī)的工作原理 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)通過曲柄連桿使滑塊呈往復(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，它具有以下特點(diǎn)： （1）曲柄連桿機(jī)構(gòu)是剛性聯(lián)接的，滑塊是具有強(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)既需要飛輪存儲(chǔ)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)沒有劇烈的沖擊和震動(dòng)。1-電動(dòng)機(jī) 2-小皮帶輪 3-大皮帶輪 4-制動(dòng)器 5-離合器 6-小齒輪7-大齒輪 8-小齒輪 9-偏心齒輪 10-芯軸 11-機(jī)身 12-連桿13-滑塊 14-上模 15-下模 16-墊板 17-工作臺(tái) 18-液壓氣墊圖1.1 曲柄壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)原理圖 圖1.1為曲柄壓力機(jī)的工作原理圖，其工作原理如下：電動(dòng)機(jī)1帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)2、3，將動(dòng)力傳到小齒輪6，通過6和7，8和9兩級(jí)齒輪減速傳到曲柄連桿機(jī)構(gòu)，大齒輪7同時(shí)又起飛輪作用。齒輪9制成偏心齒輪結(jié)構(gòu)，它的偏心輪部分就是曲柄，曲柄可以在芯軸10上旋轉(zhuǎn)。連桿12一端連到曲軸偏心輪；另一端與滑塊鉸接，當(dāng)偏心齒輪9在與小齒輪8嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿擺動(dòng)，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。上模裝在滑塊上，下模固定在墊板上，滑塊帶動(dòng)上模相對(duì)下模運(yùn)動(dòng)，對(duì)放在上、下模之間的材料實(shí)現(xiàn)沖壓4。 壓力機(jī)的組成： （1）工作機(jī)構(gòu)：一般為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，由曲柄、連桿和滑塊等零件組成。 （2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：包括齒輪傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)。 （3）操作系統(tǒng)：如離合器和制動(dòng)器。 （4）能源系統(tǒng)：如電動(dòng)機(jī)和飛輪。 （5）支撐部件：如機(jī)身。除上述基本部分以外，還有多種輔助系統(tǒng)與附屬裝置，如潤(rùn)滑系統(tǒng)、保護(hù)裝置以及氣墊等4。1.4曲柄壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù) 曲柄壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù)反映了壓力機(jī)的工藝能力，加工零件的尺寸范圍以及有關(guān)生產(chǎn)率等指標(biāo)，分述如下： （1）公稱壓力Pg及公稱壓力行程Sp 曲柄壓力機(jī)的公稱壓力（或稱額定壓力）是指滑塊離死點(diǎn)前某一特定距離（此特定距離稱為公稱壓力行程或額定壓力行程）或曲柄旋轉(zhuǎn)到離下死點(diǎn)某一特定角度（公稱壓力角或額定壓力角）時(shí)，滑塊所容許承受的最大作用力。例如630、1000、1600、250、3150、4000、6300KN。 （2）滑塊行程S指滑塊從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)所經(jīng)過的距離。它的大小反映壓力機(jī)的工作范圍。 （3）滑塊行程次數(shù)n 它是指滑塊每分鐘從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)，然后再回到上死點(diǎn)所往復(fù)的次數(shù)。 （4）裝模高度H及裝模高度調(diào)節(jié)量H 裝模高度是滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面到工作板上表面的距離。當(dāng)裝模高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)節(jié)到最上位置時(shí)，裝模高度達(dá)到最大值，稱為最大裝模高度。裝模高度調(diào)節(jié)裝置所調(diào)節(jié)的距離稱為最大裝模高度調(diào)節(jié)量。 （5）工作臺(tái)板及滑塊底面尺寸 指壓力機(jī)工作空間的平面尺寸，它的大小直接影響所安裝的模具的平面尺寸以及壓力機(jī)平面輪廓的大小。 （6）喉深 它是指滑塊的中心線至機(jī)身的距離，是開式壓力機(jī)和單柱壓力機(jī)的特有參數(shù)。1.5論文內(nèi)容1.5.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 本壓力機(jī)的設(shè)計(jì)分三步進(jìn)行：首先，擬定總傳動(dòng)方案；其次，設(shè)計(jì)主要零部件；最后，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)估。 擬定總傳動(dòng)方案 這部分主要任務(wù)是初步確定壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的布置方案，包括壓力機(jī)的傳動(dòng)級(jí)數(shù)、主軸和傳動(dòng)軸相對(duì)于壓力機(jī)的位置及離合器制動(dòng)器的位置等。 設(shè)計(jì)主要零部件 這部分的主要內(nèi)容有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算、傳動(dòng)零件的計(jì)算、飛輪的設(shè)計(jì)和電動(dòng)機(jī)的選擇、機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算以及附屬裝置和輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 經(jīng)濟(jì)評(píng)估這是設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在經(jīng)濟(jì)上的可行性分析以及對(duì)環(huán)境影響的評(píng)估。1.5.2壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 本次設(shè)計(jì)曲柄壓力機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如表1.1所示：名稱符號(hào)單位量值公稱壓力PgKN6300公稱壓力行程Spmm8滑塊行程Smm230滑塊行程次數(shù)n次/min40最大裝模高度H1mm360裝模高度調(diào)節(jié)量H1mm90 表1.1 曲柄壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)第二章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與受力分析 2.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2.1所示。O點(diǎn)表示曲柄的旋轉(zhuǎn)中心，A點(diǎn)表示連桿與曲柄的連接點(diǎn)，B點(diǎn)表示連桿與滑塊的連接點(diǎn)，OA表示曲柄半徑，AB表示連桿長(zhǎng)度。當(dāng)OA以角速度作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，B點(diǎn)則以速度作直線運(yùn)動(dòng)。圖2.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 （1）滑塊位移 圖2.2 結(jié)點(diǎn)正置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)關(guān)系簡(jiǎn)圖滑塊的位移和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系可表達(dá)為：S=(R+L)-(Rcos+Lcos) (2-1)而 sin=令 則 所以 代入式（1-1）整理得 （2-2）對(duì)于通用壓力機(jī)，一般在0.10.2范圍內(nèi)，故（1-1）可進(jìn)行簡(jiǎn)化：故式（1-1）變?yōu)?（2-3）式中：S滑塊位移，從下死點(diǎn)算起，向上為正；曲柄轉(zhuǎn)角，從下死點(diǎn)算起，與曲柄旋轉(zhuǎn)方向相反為正；R曲柄半徑；連桿系數(shù)。由圖2.2并利用余弦定理 （2-4）令則式可寫成 （2-5） （2）滑塊速度現(xiàn)有國(guó)內(nèi)通用壓力機(jī)的滑塊最大速度為130435mm/s。而 所以 式中：滑塊速度，方向向下為正；曲柄角速度；n曲柄轉(zhuǎn)速，即滑塊行程速度。 （3）滑塊加速度 式中 滑塊加速度，方向向下為正。 本次設(shè)計(jì)壓力機(jī)的滑塊行程S=230mm，連桿長(zhǎng)度L=920mm，曲柄轉(zhuǎn)速n=40r/min，則滑塊速度以及加速度如下： 取L=920mm，則，符合要求。 滑塊的速度、加速度計(jì)算結(jié)果如表2.1.表2.1 滑塊的速度、加速度計(jì)算結(jié)果s（mm）05.95423.2950.4685.25124.8094.76181.1252.0302.2328.6-766.6-732.9-636.1-488.3-307.3-113.0166.2206.3242.7273.2296.1310.2315330.8309.5269.9215.1149.276.290-75.97244.5383.3488.3560.1601.3614.62.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力分析 （1）連桿及導(dǎo)軌受力 圖2.3 結(jié)點(diǎn)正置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖考慮B點(diǎn)力的平衡得： 由前推導(dǎo)得知，對(duì)本設(shè)計(jì)壓力機(jī)，遠(yuǎn)小于0.3，遠(yuǎn)小于。因此可認(rèn)為，故上二式可寫成其中： PAB連桿作用力Q導(dǎo)軌作用力P工件變形力曲柄轉(zhuǎn)角連桿系數(shù) （2） 曲柄所受扭矩 理想扭矩 圖2.4 偏心齒輪受力簡(jiǎn)圖PAB是連桿給與偏心齒輪的力。在PAB作用下，偏心齒輪所受理想扭矩為 式中 R曲柄半徑 當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)角等于公稱壓力角即時(shí)，曲柄上受的理想扭矩為理想公稱扭矩。J31-630型壓力機(jī)P=6300KN，R=115mm,=0.125，當(dāng)=時(shí) =6300N0.115m =2.77Nm 上述計(jì)算是在理想狀態(tài)時(shí)的情況，但實(shí)際上壓力機(jī)是有摩擦的，在轉(zhuǎn)動(dòng)的零件上由于摩擦所增加的摩擦扭矩不可忽略。 摩擦扭矩在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中摩擦主要發(fā)生在四處：a滑塊導(dǎo)軌面的摩擦摩擦力的大小為： 摩擦力的方向與滑塊運(yùn)動(dòng)方向相反，形成對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)的阻力。該阻力經(jīng)連桿作用在曲柄上，增加了偏心齒輪傳遞的扭矩。b芯軸支承徑和軸承之間的摩擦 芯軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承對(duì)軸頸的摩擦力分布在軸頸工作面上，如圖，這些摩擦力對(duì)軸頸中心形成與軸頸旋轉(zhuǎn)方向相反的阻力矩，分別為、 兩個(gè)支承的總阻力矩為 由于小齒輪的作用力小的多，故認(rèn)為二支座反力的和為 故總阻力矩變?yōu)閏偏心齒輪上的偏心和連桿大端軸承支撐之間的摩擦形成阻力矩。d球頭與球頭座之間的摩擦。形成阻力矩。 上述三個(gè)阻力矩、和都會(huì)是偏心齒輪增加所需傳遞的扭矩。 總摩擦扭矩為 上式中是隨的變化而變化的，但變化不大，認(rèn)為是一常數(shù)，取，因此摩擦扭矩為 在本曲柄壓力機(jī)中，P=6300KN，=300mm，380mm ，=0.125附錄1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的摩擦系數(shù)由上表對(duì)單動(dòng)單點(diǎn)閉式壓力機(jī)0.055，取，則=1.8當(dāng)時(shí)，偏心齒輪的公稱扭矩為2.77Nm第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)的布置及設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)壓力機(jī)采用三級(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)器置于飛輪軸上，這樣整個(gè)壓力機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便、性能良好、外形美觀。3.1傳動(dòng)系統(tǒng)的布置方式 現(xiàn)有的通用壓力機(jī)采用上傳動(dòng)較多，下傳動(dòng)較少。采用上傳動(dòng)的曲柄壓力機(jī)重量較輕、成本較低、安裝維修方便、地基較為簡(jiǎn)單。采用下傳動(dòng)的壓力機(jī)平面尺寸較大，而高度和上傳動(dòng)差不多，壓力機(jī)總重量比上傳動(dòng)大1020%，傳動(dòng)系統(tǒng)置于地坑之中，不便于維修，且地坑深、基礎(chǔ)龐大，造價(jià)較高。通常在舊車間內(nèi)添置大型壓力機(jī)時(shí)，由于車間高度受到限制，采用下傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)才比較明顯。故本機(jī)采用上傳動(dòng)。 主軸平行于壓力機(jī)正面的壓力機(jī)，曲軸和傳動(dòng)軸較長(zhǎng)，受力點(diǎn)與支撐軸承的距離比較大，受力條件比較惡劣，承受剛度小。壓力機(jī)平面尺寸較大，外形不夠美觀，故本機(jī)采用垂直于壓力機(jī)正面安放的形式。 齒輪可以放在機(jī)身之外，也可以放在機(jī)身之內(nèi)。前一種形式的齒輪工作條件差，機(jī)器外形不美觀，但安裝維修方便；后一種形式的齒輪工作條件較好，機(jī)器外形美觀，還可以將齒輪浸入油池中，這樣大大降低了齒輪的傳動(dòng)噪音。所以本機(jī)的所有齒輪都置于壓力機(jī)機(jī)身的內(nèi)部。 由于雙邊傳動(dòng)加工裝配比較困難，所以將齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)為單邊傳動(dòng)。3.2傳動(dòng)級(jí)數(shù)和各級(jí)數(shù)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)該多，否則每級(jí)的速比過大，結(jié)構(gòu)不緊湊。本設(shè)計(jì)壓力機(jī)的行程次數(shù)為40次/min，在2870次/min之間，所以采用三級(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)，但這類電動(dòng)機(jī)的外形尺寸較大，成本較高，因此采用三級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)和同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的電動(dòng)機(jī)。 通常三角皮帶輪的速比不超過68，齒輪傳動(dòng)不超過79，考慮到飛輪要有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，布置的緊湊，美觀和長(zhǎng)、寬、高尺寸比例恰當(dāng)，大皮帶輪的速比定為2.80，齒輪傳動(dòng)的速比定為4.16和5.79。壓力機(jī)飛輪速度取300400r/min左右。因?yàn)檗D(zhuǎn)速太低，會(huì)使飛輪作用大大降低；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。3.3離合器和制動(dòng)器安裝位置的確定 采用摩擦離合器時(shí)，對(duì)于具有兩級(jí)或兩級(jí)以上的壓力機(jī)，離合器可以置于轉(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)部分所需的功和離合器結(jié)合時(shí)所消耗的摩擦功都比較小，因此能量消耗較小，離合器工作條件也好。但是低速軸上的離合器需要傳遞較大的扭矩，因而結(jié)構(gòu)尺寸較大；此外，從傳動(dòng)系統(tǒng)布置來(lái)看，閉式通用壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)近年來(lái)多封閉在機(jī)身內(nèi)，并用偏心齒輪，致使離合器不便安裝在偏心齒輪軸上，通常置于轉(zhuǎn)速較高的傳動(dòng)軸上。 行程次數(shù)較高的壓力機(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，離合器工作條件也好。行程次數(shù)較低的壓力機(jī)，由于曲軸轉(zhuǎn)速較低，最后一級(jí)大齒輪的飛輪作用已不明顯。為了縮小離合器尺寸，降低制造成本，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，一般在飛輪軸上。故本壓力機(jī)離合器安裝在飛輪上。圖3.1 壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)圖第四章 設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 本設(shè)計(jì)壓力機(jī)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)主要有偏心齒輪、芯軸、連桿和滑塊組成。偏心齒輪的偏心徑相對(duì)于芯軸有一偏心距，相當(dāng)于曲柄半徑。芯軸兩端緊固在機(jī)身上。偏心徑在芯軸上旋轉(zhuǎn)，并通過連桿使滑塊上下運(yùn)動(dòng)。4.1.1 芯軸設(shè)計(jì)計(jì)算 圖10所示結(jié)構(gòu)為常見的偏心齒輪-芯軸結(jié)構(gòu)。 芯軸一般采用45鋼或40Cr、37SiMn2MoV、18CrMnMoB等合金鋼鍛制，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。與偏心齒輪軸瓦配合的部分需經(jīng)磨削加工，其表面粗糙度為Ra1.60.8。設(shè)計(jì)時(shí)先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)選芯軸直徑，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行強(qiáng)度校核。芯軸采用40Cr，芯軸直徑（與偏心齒輪內(nèi)軸承配合處）的經(jīng)驗(yàn)公式為：d0=(1418.5) mm - (28) 式中P0連桿上的作用力(kN),對(duì)于單點(diǎn)壓力機(jī)，P0Pg(Pg為壓力機(jī)公稱力)。對(duì)于整體的芯軸，式（28）中的系數(shù)可取較小值；對(duì)于分成兩段的芯軸，則應(yīng)取較大值。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式（28），芯軸直徑： 取 一般芯軸只承受彎矩，而扭矩由偏心齒輪承受。圖23為芯軸強(qiáng)度計(jì)算簡(jiǎn)圖。偏心齒輪受到連桿的作用力P0作用以后，分別以P1及P2兩個(gè)集中力作用在芯軸上。由于芯軸在機(jī)身上的配合較長(zhǎng)較緊，故可以認(rèn)為兩端插入受集中載荷P1及P2作用的梁(由于齒輪的作用力較小，可忽略)。這樣就可以用靜不定梁的方法解題。也可視為兩端為簡(jiǎn)支及外加反力偶mA及mB的簡(jiǎn)支梁。計(jì)算簡(jiǎn)圖中有關(guān)數(shù)值可由如下公式計(jì)算出：mB= Nm - (29)mA= Nm - (30)M2= Nm -(31)M1= Nm -(32)上述四式中：P1= N； P2=P0P1 N； m； m。式中 、芯軸軸瓦長(zhǎng)度，m。 芯軸直徑為： d0= m - (33)式(29)式(32)中選取計(jì)算結(jié)果最大的數(shù)值作為最大彎矩Mmax，一般是mB最大，故選Mmax=mB。采用(29)式(33)計(jì)算現(xiàn)有壓力機(jī)的芯軸，其計(jì)算應(yīng)力見表12。參考上述的計(jì)算應(yīng)力，許用應(yīng)力可按下式選取： =式中 許用彎曲應(yīng)力，Pa； s材料屈服極限，Pa； n 安全系數(shù)，n=2.53.5，剛度要求高者取上限。 按照上式，計(jì)算出芯軸的許用應(yīng)力見表13 。 已知壓力機(jī)偏心齒輪結(jié)構(gòu)如圖24所示，試計(jì)算芯軸應(yīng)力。解 由式（29） mB= 其中660mm,220mm, =280/2=140mm。 P1=1300103 N。圖24 曲柄壓力機(jī)偏心齒輪零件圖P2=P0P1=6300103-1300103=5000103 N。 mB= =4.65105 Nm取Mmax=mB =1.72108 Pa。 芯軸材料為40Cr，由表13查得=14002000105 Pa，故此設(shè)計(jì)安全。4.1.2 連桿及裝模高度調(diào)節(jié)裝置 壓力機(jī)的裝模高度可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同高度的模具。本次設(shè)計(jì)壓力機(jī)使用調(diào)節(jié)連桿的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)裝模高度，采用球頭式連桿機(jī)動(dòng)調(diào)節(jié)。連桿是由連桿體、調(diào)節(jié)螺桿組成。調(diào)節(jié)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)是靠撥塊完成的，螺桿球頭的側(cè)面有兩個(gè)銷子，撥塊上的兩個(gè)叉口叉在銷子上，撥塊旋轉(zhuǎn)，螺桿即旋轉(zhuǎn)。撥塊是由蝸輪蝸桿由調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，開動(dòng)電動(dòng)機(jī)即可調(diào)節(jié)裝模高度。 球頭式連桿結(jié)構(gòu)緊湊，壓力機(jī)高度可以降低，但連桿中的調(diào)節(jié)螺桿容易彎曲，球頭加工難度大，需用專門設(shè)備。裝模高度調(diào)節(jié)裝置中滑塊調(diào)整時(shí)運(yùn)動(dòng)速度在2095mm/min范圍變動(dòng)，一般4060mm/min較好。 圖4.3 曲柄壓力機(jī)調(diào)節(jié)螺桿 連桿常用鑄鋼ZG35和鑄鐵HT200制造。球頭式連桿中的調(diào)節(jié)螺桿常用45鋼鍛造，調(diào)制處理，球頭表面淬火，硬度HRC42。根據(jù)連桿經(jīng)驗(yàn)公式（詳見表11），計(jì)算連桿主要尺寸。連桿主要尺寸：取 取整380mm取取取取螺紋最小工作高度：取連桿長(zhǎng)度：強(qiáng)度校核：調(diào)節(jié)螺桿的強(qiáng)度：連桿上作用力調(diào)節(jié)螺桿的最小截面積許用壓縮應(yīng)力 故安全調(diào)節(jié)螺紋的強(qiáng)度：螺距螺紋的外徑螺紋的內(nèi)徑螺紋的最小工作高度h螺紋牙根處的高度小于，可以使用。4.1.3 調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)容量選擇 在裝模高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中，電動(dòng)機(jī)容量按照帶動(dòng)滑塊的重量所做的功來(lái)考慮，即 （4-7）滑塊部件重量模具重量g重力加速度滑塊調(diào)整速度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)的總效率 （4-8）滑塊與導(dǎo)軌摩擦的效率調(diào)節(jié)螺桿的傳動(dòng)效率，與螺桿形狀及螺桿的螺紋升角有關(guān)蝸輪與套筒的摩擦效率蝸輪傳動(dòng)效率齒輪與皮帶的傳動(dòng)效率 對(duì)于此壓力機(jī)， 查表-Y系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)（機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)），為使總傳動(dòng)比較小，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，故選Y132S-8型電機(jī)，額定功率為2.2KW，同步轉(zhuǎn)速為750r/min，滿載轉(zhuǎn)速為710r/min。查表得電動(dòng)機(jī)中心高H=132mm，外伸軸段。查表選HL3聯(lián)軸器3282GB5014-85。4.1.4 滑塊與導(dǎo)軌 滑塊是一個(gè)箱形結(jié)構(gòu)，上端與連桿連接，下部安裝在模具的上端，沿機(jī)身軌道上下運(yùn)動(dòng)。為了保證滑塊底面和工作臺(tái)上平面的平行度，保證滑塊運(yùn)動(dòng)方向與工作臺(tái)的垂直度，滑塊的導(dǎo)向面與地平面垂直。導(dǎo)軌和滑塊的導(dǎo)向面應(yīng)保持一定的間隙，而且能進(jìn)行調(diào)整。 閉式單點(diǎn)壓力機(jī)滑塊的高度與寬度的比值約為1.081.32。本壓力機(jī)滑塊高度h和寬度b分別取h=1225mm，b=950mm，符合。滑塊的材料是鑄鐵HT200和稀土球鐵，導(dǎo)軌面的材料是鑄鐵HT200。對(duì)于單點(diǎn)壓力機(jī)，滑塊單純受壓縮，故不進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。4.1.5 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 比較同類型的壓力機(jī)，取J31-630型壓力機(jī)渦輪蝸桿的傳動(dòng)比i=85，蝸桿模數(shù)m=5，蝸桿的直徑系數(shù)q=12。 取蝸桿頭數(shù)，渦輪齒數(shù) 齒形角蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角 蝸桿分度圓直徑 蝸輪分度圓直徑 中心矩蝸桿各部分尺寸： 齒頂高 齒根高 齒高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 蝸桿軸向齒距 蝸桿導(dǎo)程 蝸桿齒寬蝸輪各部分尺寸： 齒頂高 齒根高 齒高 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 蝸桿旋轉(zhuǎn)部分長(zhǎng)度蝸輪輪緣寬度4.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 低速級(jí)齒輪由小齒輪和偏心齒輪組成，由經(jīng)驗(yàn)類比，其傳動(dòng)比為5.79，理想公稱扭矩為。閉式傳動(dòng)，懸臂布置，如圖4.5所示。圖4.5 齒輪示意圖材料選擇 小齒輪材料選用40Cr鋼，調(diào)制處理，齒面硬度241286HBS。大齒輪材料選用40鋼，調(diào)制處理，齒面硬度217286HBS。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N查表得，取， 按齒面硬度280HBS和250HBS，查圖15-16（b）得由式15-29計(jì)算許用接觸應(yīng)力 按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距小齒輪轉(zhuǎn)矩 初取，取，查表知，減速傳動(dòng)，。 計(jì)算中心距a 取中心距a=940mm。估算模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=18mm。齒數(shù)，??； ，取。齒輪分度圓直徑齒輪齒頂圓直徑齒輪基圓直徑圓周速度 查表，選齒輪精度為8級(jí)。驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 按電機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，查表15-3，取 按8級(jí)精度和，取 齒寬 按，低速級(jí)軸的剛度較大，取 由表知 計(jì)算載荷系數(shù)計(jì)算端面重合度 齒頂壓力角 故可用。計(jì)算齒面接觸應(yīng)力 故安全。校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 按，查圖15-14得， 查圖15-14得， ，計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力 故安全。 故安全。齒輪主要幾何尺寸 ，m=18 齒寬 取 此齒輪是偏心齒輪，偏心距e=115mm，偏心半徑為290mm。4.2.2 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 高速級(jí)齒輪，其傳動(dòng)比為4.16，轉(zhuǎn)矩為。 小齒輪轉(zhuǎn)矩。 圖4.6 齒輪示意圖（1）材料選擇 小齒輪材料選用40Cr鋼，調(diào)制處理，齒面硬度241286HBS。大齒輪材料選用40鋼，調(diào)制處理，齒面硬度217286HBS。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 查表15-17得，取， 按齒面硬度250HBS和162HBS，查圖15-16（b）得由式計(jì)算許用接觸應(yīng)力 因，計(jì)算中取（2）按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距 初取，取，查表111-5知，減速傳動(dòng)，。 計(jì)算中心距a 取中心距a=685mm。估算模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=12mm。齒數(shù)，取； ，取。齒輪分度圓直徑齒輪齒頂圓直徑齒輪基圓直徑圓周速度 查表15-6，選齒輪精度為8級(jí)。（3）驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 按電機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，查表15-3，取 按8級(jí)精度和，取 齒寬 按，低速級(jí)軸的剛度較大，取 由表15-4知 計(jì)算載荷系數(shù)計(jì)算端面重合度 齒頂壓力角 故可用。計(jì)算齒面接觸應(yīng)力 故安全。（4）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 按，查圖15-14得， 查圖15-16（b）得， ，計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力 故安全。 故安全。（5）齒輪主要幾何尺寸 ，m=12 齒寬 取4.2.3 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)計(jì)算 傳動(dòng)系統(tǒng)中軸扭矩為II軸扭矩為 I軸即離合器和制動(dòng)器上的軸，材料為45#鋼，調(diào)制處理，。 初定直徑 取d=95mm。 在實(shí)際工作中，離合器工作時(shí)，制動(dòng)器不工作；制動(dòng)器工作時(shí)，離合器不工作。 先校核離合器工作時(shí)：（1）齒輪上的圓周力、徑向力和軸向力為 （2）繪制軸的受力圖，求支反力 由得 由得 由得 （3）作彎矩圖 垂直面彎矩圖 水平面彎矩圖 合成彎矩圖 D點(diǎn)左邊 D點(diǎn)右邊 （4）轉(zhuǎn)矩T圖 （5）作計(jì)算彎矩圖 該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮，取 D點(diǎn)左邊 D點(diǎn)右邊 （6）校核軸的強(qiáng)度 D處為雙鍵，為危險(xiǎn)截面 此軸為45#鋼調(diào)制處理，查表， 計(jì)算剖面直徑 有兩個(gè)鍵槽，軸徑加大10% D處直徑為110mm，安全。制動(dòng)器工作時(shí)，離合器不工作，計(jì)算如下：（1）齒輪上的圓周力、徑向力和軸向力同上 ,（2）繪制軸的受力圖，求支反力 由得 由得 由得 （3）作彎矩圖 垂直面彎矩圖 水平面彎矩圖 合成彎矩圖 （4）轉(zhuǎn)矩T圖 （5）作計(jì)算彎矩圖 該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮，取 （6）校核軸的強(qiáng)度 A處為雙鍵，為危險(xiǎn)截面 此軸為45#鋼調(diào)制處理，查表， 計(jì)算剖面直徑 有兩個(gè)鍵槽，軸徑加大10% A處直徑為95mm，安全。4.3 操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算離合器與制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算4.3.1 制動(dòng)器和離合器的工作原理 采用浮動(dòng)嵌塊式摩擦制動(dòng)器和離合器。制動(dòng)器懸在支撐左端，離合器安裝在兩支撐中間。摩擦離合器具有剛性離合器不具備的許多優(yōu)點(diǎn)：離合器和制動(dòng)器動(dòng)作協(xié)調(diào)，能隨時(shí)接合和或分離，容易實(shí)現(xiàn)寸動(dòng)行程，便于調(diào)整模具和安裝人身保護(hù)裝置；結(jié)合平穩(wěn)，能在較高轉(zhuǎn)速下工作；能傳遞較大扭矩。浮動(dòng)嵌塊式摩擦離合器的主要部分包括大皮帶輪、主要摩擦盤和環(huán)狀活塞等。從動(dòng)部分為從動(dòng)盤、從動(dòng)軸及制動(dòng)器的內(nèi)盤等。連接零件是主動(dòng)摩擦盤和從動(dòng)盤上的浮動(dòng)嵌塊。它的操作系統(tǒng)由氣缸（在大皮帶輪上）、環(huán)狀活塞和壓縮空氣控制系統(tǒng)組成。浮動(dòng)嵌塊的端面為長(zhǎng)圓形，用石棉塑料制成，共有十塊，在從動(dòng)盤上沿圓周方向均勻分布，并且可在從動(dòng)盤的長(zhǎng)圓形孔中沿軸向滑動(dòng)。需要離合器接合時(shí)，操縱電磁空氣分配閥，使壓縮空氣從左端經(jīng)離合器的中間孔道和連接管，進(jìn)入離合器的氣缸，克服脫開彈簧的作用力，推動(dòng)環(huán)形活塞向右移動(dòng)，將浮動(dòng)嵌塊壓緊在主動(dòng)摩擦盤上，依靠它們之間的摩擦力所形成的摩擦力矩，由大皮帶輪帶動(dòng)離合器軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)需要離合器脫開時(shí)，操縱電磁空氣分配閥，使離合器氣缸排氣，在脫開彈簧的作用下，環(huán)狀活塞向右復(fù)位，于是活塞、浮動(dòng)嵌塊和主動(dòng)摩擦盤松開，大皮帶輪空轉(zhuǎn)，同時(shí)在制動(dòng)器的作用下，離合器軸停止運(yùn)動(dòng)。4.3.2 摩擦離合器的設(shè)計(jì)（1）確定摩擦副平面尺寸摩擦半徑 式中 偏心齒輪上公稱扭矩 儲(chǔ)備系數(shù) 離合器軸至曲軸速比 傳動(dòng)效率 摩擦系數(shù) 摩擦副上壓強(qiáng) 重疊系數(shù) 摩擦環(huán)相對(duì)寬度 , 摩擦環(huán)寬度及嵌塊排列方式 查表，選用長(zhǎng)圓形嵌塊，有關(guān)尺寸為r=4.5cm，h=1.5cm， 決定用單行排列，但實(shí)際的摩擦環(huán)寬度為嵌塊數(shù)目 取z=10修正系數(shù) 保證摩擦半徑不變，即 （2）確定摩擦副厚度尺寸摩擦盤厚度 式中 取摩擦材料厚度 選h=3.5cm，符合嵌塊厚度的工廠標(biāo)準(zhǔn)。（3）確定氣缸活塞面積及行程傳遞扭矩所需壓緊力為： 克服彈性力為： 總的壓緊力為： 氣缸活塞面積為： 活塞行程取為23mm。（4）工作能力核算摩擦系數(shù)核算 由于離合器轉(zhuǎn)速較高，系數(shù)取1.7， 取 所以 查表，所以合適。摩擦元件使用壽命核算 以每班實(shí)際工作7h，每天工作兩班計(jì)算，則壽命為 查表 按每年300工作日計(jì)算，約為1.15年，大于6個(gè)月，故合格。4.3.3摩擦制動(dòng)器設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)制動(dòng)器的出發(fā)點(diǎn)是使制動(dòng)力矩所作的功以吸收離合器脫開后從動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能，即在規(guī)定的制動(dòng)角下使滑塊停止運(yùn)動(dòng)。即 制動(dòng)力矩所作的功 從動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能 從動(dòng)輪的動(dòng)能為 制動(dòng)功為 用最大的制動(dòng)力矩表示為 制動(dòng)器軸上最大制動(dòng)力矩 力矩增大系數(shù) 制動(dòng)器軸上制動(dòng)角 芯軸上制動(dòng)角，一般取為。（1）確定制動(dòng)力矩 ，所以 （5-9）（2）確定摩擦副平面尺寸摩擦半徑 ，, 摩擦環(huán)寬度及嵌塊排列方式 查表，選用長(zhǎng)圓形嵌塊，有關(guān)尺寸為r=4.5cm，h=1.5cm， 決定用單行排列，但實(shí)際的摩擦環(huán)寬度為嵌塊數(shù)目 取z=10修正系數(shù) 保證摩擦半徑不變，即 （3）確定摩擦副厚度尺寸摩擦盤厚度 取 按工廠標(biāo)準(zhǔn)，嵌塊厚度選為h=3.5cm。（4）制動(dòng)器彈簧設(shè)計(jì)每個(gè)彈簧最小工作載荷 設(shè) 最大工作載荷 彈簧壓縮量變化 （5）氣缸活塞面積計(jì)算 選 （6）工作能力核算磨損系數(shù)核算 查表，所以合適。摩擦元件使用壽命核算 以每班實(shí)際工作7h，每天工作兩班計(jì)算，則壽命為 查表 按每年300工作日計(jì)算，約為1.6年，大于6個(gè)月，故合格。4.4 能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算電動(dòng)機(jī)的選擇和飛輪的設(shè)計(jì) 曲柄壓力機(jī)的負(fù)載屬于沖擊負(fù)載，即在一個(gè)工作周期內(nèi)在較短的時(shí)間內(nèi)承受負(fù)荷，而較長(zhǎng)時(shí)間是空程運(yùn)轉(zhuǎn)。如果按此短暫的工作時(shí)間來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的功率，則電動(dòng)機(jī)的功率將會(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)帶飛輪旋轉(zhuǎn)，使其儲(chǔ)備動(dòng)能，在沖壓工件的瞬間時(shí)主要靠飛輪釋放能量。工件沖壓后，負(fù)載減小，于是電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪加速轉(zhuǎn)動(dòng)，使其在沖壓下一個(gè)工件前恢復(fù)到原來(lái)的角速度。沖壓工件時(shí)所需的能量不是直接由電機(jī)供給，而主要由飛輪供給。所以電動(dòng)機(jī)功率便可大大減小。飛輪起著儲(chǔ)存和釋放能量的作用。 曲柄壓力機(jī)裝上飛輪后，電動(dòng)機(jī)輸出功率或輸出扭矩是不可能不變的，因此，電動(dòng)機(jī)的能量大小與飛輪的能量大小也不成線形的比例關(guān)系。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的功率小到一定程度后，飛輪的能量就將急劇增加。4.4.1 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 壓力機(jī)一工作周期所消耗的能量A為 式中工件變形功；拉伸墊工作功，即進(jìn)行拉伸工藝時(shí)壓邊所需的功；工作行程中由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的摩擦所消耗的功；工作行程中由于壓力機(jī)受力系統(tǒng)的彈性變形所消耗的能量；壓力機(jī)空行程向下和空程向上時(shí)所消耗的能量；單次行程時(shí)滑塊停頓飛輪空轉(zhuǎn)所消耗的能量；單次行程時(shí)離合器結(jié)合所消耗的能量。（1）工件變形功對(duì)于三級(jí)傳動(dòng)的壓力機(jī)，0.31563504J（2）拉伸墊工作功S 壓力機(jī)滑塊行程長(zhǎng)度（3）工作行程摩擦功摩擦當(dāng)量力臂公稱壓力角（4）彈性變形功 壓力機(jī)總的垂直變形壓力機(jī)垂直剛度（5）滑塊空程功查表得（6）飛輪空轉(zhuǎn)功t壓力機(jī)單次行程的周期；曲柄回轉(zhuǎn)一周所需的時(shí)間；壓力機(jī)飛輪空轉(zhuǎn)所需的功率；查表得n、壓力機(jī)行程次數(shù)、行程利用率。（7）離合器結(jié)合功代入公式得所以A電動(dòng)機(jī)功率 查表k=1.2選用Y200L-4高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)，額定功率30KW，轉(zhuǎn)速1500r/min，質(zhì)量270kg。4.4.2 飛輪的確定（1）飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 沖壓工件時(shí)，主要靠飛輪釋放能量，忽略電動(dòng)機(jī)在這時(shí)輸出的能量可得： 式中 工作行程時(shí)壓力機(jī)所消耗的能量 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 、沖壓工作開始前和結(jié)束后飛輪的角速度 可寫成 式中 飛輪平均角速度。 不均勻系數(shù)，數(shù)值越大，表示飛輪角速度的波動(dòng)越大。 從壓力機(jī)的工作特性及實(shí)驗(yàn)曲線得知，在與之間，可以認(rèn)為 電動(dòng)機(jī)額定功率 i電動(dòng)機(jī)軸至飛輪軸速比 由于電動(dòng)機(jī)到飛輪一般為三角皮帶傳動(dòng)，皮帶傳動(dòng)是有滑動(dòng)，相當(dāng)于加大了電動(dòng)機(jī)的滑差率，故不均勻系數(shù)為 電動(dòng)機(jī)額定滑差率 在額定轉(zhuǎn)矩下皮帶滑動(dòng)時(shí)當(dāng)量滑差率 修正系數(shù)，與k有關(guān) k電動(dòng)機(jī)實(shí)際選用功率與平均功率比值 對(duì)于本次設(shè)計(jì)壓力機(jī)，在選用Y200L-4高轉(zhuǎn)差率電機(jī)后，所需飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 對(duì)于Y200L-4型電動(dòng)機(jī)查表得出，取則 （2）飛輪尺寸的計(jì)算飛輪的直徑 根據(jù)傳動(dòng)功率，查機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，飛輪皮帶選型號(hào)的普通帶，查表得小帶輪直徑飛輪外徑飛輪材料選鑄鋼。 上述所得的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)際上不僅包括飛輪本身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣