JH23-40開式曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì)【說明書+CAD】

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In the medium and small press, open press a wide range of development, at present in our country in manufacturing machines, off the output of crank press accounts for about 49.5% of the whole forging machinery production, and in general crank press in the production of about 95%.Keywords: press; Slider-crank mechanism; Mechanical manufacturing; 目 錄摘要Abstract1 緒論11.1鍛壓機(jī)械設(shè)備簡介及其發(fā)展過程11.2曲柄壓力機(jī)的發(fā)展和特點(diǎn)21.3曲柄壓力機(jī)的基本參數(shù)31.4曲柄壓力機(jī)的工作原理41.5曲柄壓力機(jī)的反求設(shè)計(jì)與改型51.5.1反求設(shè)計(jì)51.5.2開式壓力機(jī)的改進(jìn)62 電動(dòng)機(jī)的選擇和飛輪設(shè)計(jì)92.1壓力機(jī)電力拖動(dòng)特點(diǎn)92.2電動(dòng)機(jī)的選擇92.2.1選擇電動(dòng)機(jī)的類型92.2.2選擇電動(dòng)機(jī)的功率102.2.3確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速112.2.4計(jì)算總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比112.2.5計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)112.3飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及尺寸計(jì)算122.3.1壓力機(jī)一次工作循環(huán)所消耗的能量122.3.2飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算162.3.3飛輪尺寸計(jì)算172.3.4飛輪輪緣線速度驗(yàn)算172.3.5飛輪起動(dòng)時(shí)間核算183 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)193.1傳動(dòng)系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析193.1.1傳動(dòng)系統(tǒng)類型193.1.2傳動(dòng)系統(tǒng)的布置方式193.1.3離合器和制動(dòng)器的位置203.1.4傳動(dòng)級數(shù)和各級傳動(dòng)比的分配203.2三角皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)213.3齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)243.3.1選擇齒輪材料、熱處理、齒輪精度等級和齒數(shù)243.3.2開式齒輪按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)243.4轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)263.4.1軸的概述263.4.2JG23-40開式曲柄壓力機(jī)的轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)273.5平鍵連桿304 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)324.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與受力分析324.2曲柄軸的設(shè)計(jì)計(jì)算344.2.1曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖344.2.2曲軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算344.2.3曲軸剛度計(jì)算364.3連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置374.3.1連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)374.3.2連桿的計(jì)算374.3.3連桿及球頭調(diào)節(jié)螺桿的強(qiáng)度計(jì)算384.3.4調(diào)節(jié)螺桿的螺紋404.3.5調(diào)節(jié)螺桿的螺紋計(jì)算404.3.6連桿上的緊固螺栓404.4曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑動(dòng)軸承414.4.1滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)414.4.2滑動(dòng)軸承的潤滑及軸瓦結(jié)構(gòu)414.4.3滑動(dòng)軸承的計(jì)算414.5曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滾動(dòng)軸承434.5.1滾動(dòng)軸承概述434.5.2滾動(dòng)軸承型號選擇435 離合器與制動(dòng)器455.1離合器與制動(dòng)器的作用原理455.2離合器的設(shè)計(jì)465.2.1離合器的類型、工作特性及其選用原則465.2.2雙轉(zhuǎn)鍵離合器的結(jié)構(gòu)475.3制動(dòng)器的設(shè)計(jì)495.3.1制動(dòng)器的類型、工作特性及其選用原則495.3.2帶式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)506 機(jī)身設(shè)計(jì)506.1機(jī)身結(jié)構(gòu)516.2 身計(jì)算527 過載保護(hù)裝置設(shè)計(jì)557.1剪切破壞式過載保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)557.2剪切塊的設(shè)計(jì)計(jì)算 568 潤滑系統(tǒng)588.1曲柄壓力機(jī)常用潤滑劑588.1.1稀油潤滑588.1.2干油潤滑59小結(jié)60致謝61參 考 文 獻(xiàn)62651 緒論1.1鍛壓機(jī)械設(shè)備簡介及其發(fā)展過程人們?yōu)榱酥圃旃ぞ?，最初是用人力、畜力轉(zhuǎn)動(dòng)輪子來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。1516 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（見機(jī)車），因而需要更大的鍛件。1842年英國的J.內(nèi)史密斯創(chuàng)制第一臺蒸汽錘，開始了蒸汽動(dòng)力鍛壓機(jī)械的時(shí)代。1795年英國的J.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，19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，750000千牛的模鍛水壓機(jī)、1500千焦的對擊錘、60000 千牛的板料沖壓壓力機(jī)、160000千牛的熱模鍛壓力機(jī)等重型鍛壓機(jī)械和一些自動(dòng)冷鐓機(jī)相繼問世，形成了門類齊全的鍛壓機(jī)械體系。20世紀(jì) 60年代以后，鍛壓機(jī)械改變了從 19世紀(jì)開始的向重型和大型方向發(fā)展的趨勢，轉(zhuǎn)而向高速、高效、自動(dòng)、精密、專用、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)、60000千牛的三坐標(biāo)多工位壓力機(jī)，25000 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。隨著大型多工位壓力機(jī)的技術(shù)成熟和實(shí)用化，大型多工位壓力機(jī)開始替代單動(dòng)壓力機(jī)進(jìn)入自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線，代表了先進(jìn)的組合方式。大型多工位壓力機(jī)自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線，經(jīng)歷了三個(gè)階段的完善與發(fā)展。較原始的組合是，一臺雙動(dòng)拉深壓力機(jī)與一臺單動(dòng)大型多工位壓力機(jī)為主機(jī)，二者之間配備一套翻轉(zhuǎn)裝置和同步裝置，提高了生產(chǎn)節(jié)拍，減少了占地面積。此后，帶雙動(dòng)拉深工位的多工位壓力機(jī)問世，催生了第二代自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。第二代生產(chǎn)線僅以一臺帶雙動(dòng)拉深工位的多工位壓力機(jī)為主機(jī)，在其前后分別配備拆垛裝置和碼垛裝置，便組成了一條自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線，配置大為簡化。此類多工位壓力機(jī)多為四柱三滑塊結(jié)構(gòu)，第一工位是雙動(dòng)拉深工位，其余工位為單動(dòng)沖壓工位。由于拉深工位采取了反向拉深的方式，從而避免了工件的翻轉(zhuǎn)，因此不需要翻轉(zhuǎn)裝置，使生產(chǎn)率進(jìn)一步提高，占地面積進(jìn)一步減小。第三階段，出現(xiàn)了帶數(shù)控液壓氣墊的大型多工位壓力機(jī)，拋棄了傳統(tǒng)的雙動(dòng)拉深工藝?yán)砟?，真正將拉深與其他沖壓工藝組合到一臺壓力機(jī)上完成。自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線的主機(jī)是帶數(shù)控液壓氣墊的多工位壓力機(jī)，主機(jī)前后配備拆垛裝置和碼垛裝置。數(shù)控液壓氣墊是該類生產(chǎn)線的技術(shù)核心，氣墊通過四角控制，可調(diào)節(jié)拉深工件的壓邊力，從而實(shí)現(xiàn)單動(dòng)深拉深。由于采用數(shù)控液壓氣墊使單動(dòng)壓力機(jī)代替了傳統(tǒng)的雙動(dòng)壓力機(jī)，簡化了壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)，取消了生產(chǎn)線中的翻轉(zhuǎn)裝置，實(shí)現(xiàn)了壓邊力的優(yōu)化控制，提高了拉深件的質(zhì)量，降低了工件的廢品率。從技術(shù)角度上講，帶數(shù)控液壓氣墊的大型多工位壓力機(jī)自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線，代表了自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線的最高水平。但是，由于造價(jià)、技術(shù)及應(yīng)用等諸多方面的因素，大型沖壓生產(chǎn)線多樣化組合的局面還將長期存在。1.2曲柄壓力機(jī)的發(fā)展和特點(diǎn)隨著工業(yè)的發(fā)展，曲柄壓力機(jī)的品種和數(shù)量越來越多，質(zhì)量要求越來越高，壓力越來越大，它在機(jī)械制造工業(yè)以及其他工業(yè)的鍛壓生產(chǎn)中的作用越來越顯著。我國在解放以前，曲柄壓力機(jī)的生產(chǎn)非常落后，只能制造一些手動(dòng)沖床，解放以后，才有了飛速的發(fā)展，到目前為止，我們已經(jīng)可以制造萬噸級以上的熱模鍛壓力機(jī)以及其他各種型號的壓力機(jī)，利用其可以提高生產(chǎn)效率，大大改善勞動(dòng)條件，比如，在日用品生產(chǎn)中，如果不采用高速?zèng)_壓自動(dòng)機(jī)，那么產(chǎn)品的成本與質(zhì)量在國際市場上將失去競爭能力，因此大量制造和使用曲柄壓力機(jī)，已經(jīng)成為工業(yè)先進(jìn)國家的發(fā)展方向之一。我國與工業(yè)先進(jìn)的國家比較，曲柄壓力機(jī)制造業(yè)還很落后，主要表現(xiàn)在質(zhì)量不高、數(shù)量不足、品種不全等幾個(gè)方面，特別是缺乏大型高效的設(shè)備。因此，必須大力發(fā)展曲柄壓力機(jī)，以縮小與工業(yè)先進(jìn)國家的差距。 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，這不但會降低制品精度，而且由于機(jī)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(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%。1.3曲柄壓力機(jī)的基本參數(shù) 圖1-1 JH23-40開式壓力機(jī)曲柄壓力機(jī)的基本參數(shù)，決定了它的工藝性能和應(yīng)用范圍，同時(shí)也是設(shè)計(jì)壓力機(jī)的重要依據(jù)。1. 公稱壓力 公稱壓力是壓力機(jī)的主參數(shù)，是指滑塊離下死點(diǎn)前某一特定距離或曲柄旋轉(zhuǎn)到離下死點(diǎn)前某一特定角度時(shí)，滑塊上所容許承受的最大作用力。F=400kN2. 滑塊行程 滑塊行程是指滑塊從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)所經(jīng)過的距離，它是曲柄半徑的兩倍，或是偏心齒輪、偏心軸銷偏心距的兩倍，它的大小隨工藝用途和公稱壓力的不同而不同。S=90mm3. 滑塊行程次數(shù) 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)，滑塊行程次數(shù)的高低反映了壓力機(jī)沖壓的生產(chǎn)效率。n=80次/分4壓力機(jī)裝模高度和封閉高度 莊某高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面到工作墊板上表面的距離。當(dāng)裝模高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最上位置時(shí)，裝模高度達(dá)最大值，稱為最大裝模高度。上下模具的閉合高度應(yīng)小于壓力機(jī)的最大裝模高度。裝模高度調(diào)節(jié)裝置所能調(diào)節(jié)的距離，稱為裝模高度調(diào)節(jié)量。所謂封閉高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面到工作臺上表面的距離。它和裝模高度之差恰是墊板的厚度。 JH23-40壓力機(jī)的最大封閉高度為300mm；封閉高度調(diào)節(jié)量為80mm。5壓力機(jī)工作臺面尺寸及滑塊底面尺寸：壓力機(jī)工作臺面尺寸AB及滑塊底面尺寸JK是與模座平面尺寸有關(guān)的工藝尺寸，它反映了壓力機(jī)工作臺面與滑塊底面的長度和寬度尺寸，表示壓力機(jī)允許安裝模具的水平尺寸大小。JH23-40壓力機(jī)的工作臺尺寸：左右為630mm（AB），前后為420mm；JH23-40壓力機(jī)的滑塊底面尺寸：左右為300mm（JK），前后為230mm。 6. 喉口深度C：滑塊中心線至床身的距離叫做喉口深度。喉口深度和工作臺墊板面積是關(guān)系到模具的最大平面尺寸的重要參數(shù)。JH23-40壓力機(jī)的喉口深度為220mm。7. 工作臺孔尺寸：工作臺孔用于落料或安裝氣墊裝置。JH23-40壓力機(jī)的工作臺孔尺寸：前后為150mm，左右為300mm，直徑為200mm。8模柄孔尺寸：中小型壓力機(jī)的滑塊底面都設(shè)有模柄孔，它是用于安裝固定上模和確定模具壓力中心的。當(dāng)模具用模柄與滑塊相連時(shí)，滑塊模柄孔的直徑和深度應(yīng)與模具模柄尺寸相協(xié)調(diào)。中小型壓力機(jī)模柄孔的形狀有圓柱形和方柱形。JH23-40壓力機(jī)的模柄孔尺寸：直徑為50mm，深度為70mm。9、立柱間距離：立柱間距離是指雙柱式壓力機(jī)兩個(gè)立柱內(nèi)側(cè)表面的距離。對于開式壓力機(jī)，立柱間距離尺寸直接影響由前向后送料時(shí)條料的寬度，以及沖壓接料機(jī)構(gòu)的尺寸和安裝位置。JH23-40壓力機(jī)的立柱間距離為300mm。10傾斜角：傾斜角是指可傾式壓力機(jī)工作臺面的傾斜角度，也就是機(jī)身后傾的角度。利用這個(gè)傾斜角使沖壓后的工件（或廢料）能借其自重或其他因素通過兩立柱中間向壓力機(jī)后方排除。JH23-40壓力機(jī)機(jī)身最大可傾角為30。公稱壓力400kN滑塊行程90mm滑塊行程次數(shù)80次/分最大封閉高度300mm封閉高度調(diào)節(jié)量80mm工作臺尺寸（630420）mm滑塊底面尺寸（300230）mm喉口深度C220mm工作臺孔尺寸（150300200）mm模柄孔尺寸（5070）mm立柱間距離300mm傾斜角30表1-1 技術(shù)參數(shù)1.4曲柄壓力機(jī)的工作原理如圖1-2所示是曲柄壓力機(jī)的工作原理圖。其工作原理如下：電動(dòng)機(jī)1通過三角皮帶將運(yùn)動(dòng)傳給大皮帶輪3，再經(jīng)過齒輪4、5把運(yùn)動(dòng)傳給曲柄7，通過連桿9轉(zhuǎn)換為滑塊10的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，因此，就將齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成了滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。上模裝在滑塊10上，下模裝在工作臺14上。當(dāng)材料放在上、下模之間時(shí)，即能進(jìn)行沖裁或其他變形工藝，制成工件。由于工藝操作的需要，滑塊時(shí)而運(yùn)動(dòng)，時(shí)而停止，因此裝有離合器6和制動(dòng)器8。壓力機(jī)在整個(gè)工作周期內(nèi)進(jìn)行工藝操作的時(shí)間很短，即有負(fù)荷的工作時(shí)間很短，大部分時(shí)間為無負(fù)荷的空程。為了使電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷均勻，有效地利用能量，因而裝有飛輪，大皮帶輪3即起飛輪作用。圖1-2 曲柄壓力機(jī)的工作原理圖1-電動(dòng)機(jī)；2-小帶輪；3-大皮帶輪；4-小齒輪；5-大齒輪；6-離合器；7-曲柄；8-制動(dòng)器；9-連桿；10-滑塊；11-上模；12-下模；13-墊板；14-工作臺；15-導(dǎo)軌；16-機(jī)身1.5曲柄壓力機(jī)的反求設(shè)計(jì)與改型1.5.1反求設(shè)計(jì)反求設(shè)計(jì)是對已有的產(chǎn)品或技術(shù)進(jìn)行分析研究，掌握其功能原理、零部件的設(shè)計(jì)參數(shù)、結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、關(guān)鍵技術(shù)等指標(biāo)，再根據(jù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法，對原產(chǎn)品進(jìn)行仿造設(shè)計(jì)、改進(jìn)設(shè)計(jì)或創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過程，稱為反求設(shè)計(jì)。反求設(shè)計(jì)已成為世界各國發(fā)展科學(xué)技術(shù)、開發(fā)新產(chǎn)品的重要設(shè)計(jì)方法之一。反求設(shè)計(jì)一般有3種形式1、仿造設(shè)計(jì) 完全按照引進(jìn)的產(chǎn)品或技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，制造的產(chǎn)品與引入產(chǎn)品相同。一些技術(shù)力量和經(jīng)濟(jì)力量比較薄弱的廠家、且引進(jìn)的產(chǎn)品相對先進(jìn)時(shí)，常采用仿造設(shè)計(jì)的方法。2、改進(jìn)設(shè)計(jì) 在對原產(chǎn)品分析研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行局部的改造性設(shè)計(jì)，其性能與特征基本上同原產(chǎn)品，但局部性能有所改善。我國的大部分廠家都采取了這種反求設(shè)計(jì)。3、創(chuàng)新設(shè)計(jì) 以原產(chǎn)品為基礎(chǔ)，充分運(yùn)用創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思維與創(chuàng)新技法，設(shè)計(jì)、制造出優(yōu)于原產(chǎn)品的新產(chǎn)品。反求工程中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)是我國及其他發(fā)展中國家目前大力提倡的方法。在已知機(jī)械設(shè)備的反求設(shè)計(jì)中，因存在具體的機(jī)械實(shí)物，故又稱實(shí)物反求設(shè)計(jì)，也有人稱硬件反求設(shè)計(jì)。硬件反求設(shè)計(jì)是常用的設(shè)計(jì)方法。機(jī)械設(shè)備的反求設(shè)計(jì)有如下特點(diǎn)：1、具有形象直觀的實(shí)物，有利于形象思維。2、可對產(chǎn)品或設(shè)備的性能直接進(jìn)行測試與分析，能獲得詳細(xì)的設(shè)計(jì)資料。3、可對產(chǎn)品或設(shè)備的零件尺寸、結(jié)構(gòu)、材料等直接進(jìn)行測量與分析，能夠獲得非常重要的尺寸設(shè)計(jì)資料。4、反求目的是仿制時(shí)，縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)起點(diǎn)與速度。5、仿制產(chǎn)品與引進(jìn)產(chǎn)品有可比性，有利于提高仿制產(chǎn)品的質(zhì)量。6、在仿制的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)或創(chuàng)新，為開發(fā)新產(chǎn)品提供了有利條件。機(jī)械設(shè)備反求設(shè)計(jì)的一般過程：機(jī)械零件的反求設(shè)計(jì)是部件反求的組成部分，而部件反求設(shè)計(jì)的內(nèi)容又是整機(jī)反求設(shè)計(jì)中的內(nèi)容。因此，設(shè)備的反求設(shè)計(jì)過程具有一般性。其反求設(shè)計(jì)的一般過程流程如圖1-2所示。圖1-2 機(jī)械設(shè)備反求設(shè)計(jì)過程的流程圖本次設(shè)計(jì)是針對現(xiàn)有的某公司的JH23-40型400kN開式曲柄壓力機(jī)來反求分析確定有關(guān)工藝和結(jié)構(gòu)參數(shù)，載荷和工況選定，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。1.5.2開式壓力機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)開式壓力機(jī)與板料開卷校平線、上下料機(jī)械手組成的自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線，使沖壓件的生產(chǎn)效率、質(zhì)量大大提高。作為生產(chǎn)線中的主機(jī)的開式機(jī)械壓力機(jī)，必須保證無故障發(fā)生，否則將會影響整個(gè)生產(chǎn)過程。開式壓力機(jī)經(jīng)過多年的發(fā)展變化，其結(jié)構(gòu)性能已日趨成熟。為適應(yīng)自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線的需要，仍有許多問題有待于科技人員攻關(guān)解決?，F(xiàn)介紹一下開式壓力機(jī)制動(dòng)角超差、機(jī)身剛度、整機(jī)精度等問題。 1、制動(dòng)角問題的改進(jìn)從發(fā)出“制動(dòng)”信號開始到滑塊完全停止，曲軸所轉(zhuǎn)過的角度稱為制動(dòng)角。制動(dòng)器的制動(dòng)角是考核壓力機(jī)性能的主要指標(biāo)。一般情況下，制動(dòng)器制動(dòng)扭矩的大小及排氣快慢是影響制動(dòng)角的主要因素。因此，要解決制動(dòng)器制動(dòng)角超差問題，就要從這兩方面入手。原先將摩擦片鉚裝在制動(dòng)器的摩擦圓盤上，經(jīng)使用發(fā)現(xiàn)制動(dòng)器的制動(dòng)角一直居高不下。后將鉚裝結(jié)構(gòu)改為粘貼結(jié)構(gòu)并對摩擦片表面進(jìn)行加工，使其平整，從而解決了因結(jié)構(gòu)不合理而造成的制動(dòng)角超差問題。2、機(jī)身剛度的改進(jìn)現(xiàn)在的較大型開式單、雙點(diǎn)壓力機(jī)機(jī)身多為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，剛度較高。并將空氣管路中的儲氣筒直接焊在機(jī)身左右內(nèi)壁之間，即起到了筋板的作用，增加了剛度，又使結(jié)構(gòu)美觀大方。在工作臺與機(jī)身的交界處，設(shè)計(jì)為非直角連接（圖1-3）。經(jīng)采用有限元法分析，這種結(jié)構(gòu)雖然強(qiáng)度有所降低，但剛度較好，機(jī)身不會產(chǎn)生斷裂和變形。圖1-3 改進(jìn)前后機(jī)身結(jié)構(gòu)對比圖3、壓力機(jī)精度的改善經(jīng)過試驗(yàn)，對開式壓力機(jī)的曲軸定位方式進(jìn)行了改進(jìn)，原先是用銅套上的軸肩進(jìn)行軸向定位，后來在曲軸前端用4只螺釘固定一個(gè)擋板來定位。如圖1-4所示。 圖1-4 改進(jìn)前后曲軸定位方式對比圖圖中A為擋板，裝配時(shí)，在A與曲軸前端之間墊薄銅片，用以調(diào)整軸向間隙。與原來的定位方式相比，該方式滑塊在軸向不竄動(dòng)。使壓力機(jī)精度得以改善，且安裝、維修方便，成本降低。4、壓力機(jī)外觀的改進(jìn)以前壓力機(jī)的空氣管路多用硬管連接，管路在機(jī)身內(nèi)壁繞來繞去錯(cuò)綜復(fù)雜，很是雜亂。現(xiàn)在改用軟管連接，所有軟管集中在一起，用一個(gè)罩子罩住，使機(jī)身內(nèi)壁顯得干凈簡潔。另外，機(jī)身外面的一些覆蓋件如罩子、蓋板等，現(xiàn)在大多改為玻璃鋼材料，使壓力機(jī)顯得美觀，同時(shí)又降低了噪聲，減輕了壓力機(jī)的重量，且維修方便，成本降低。5、壓力機(jī)誤發(fā)信號的改進(jìn)壓力機(jī)在沖壓工作過程中產(chǎn)生的振動(dòng)，導(dǎo)致空氣管路中的壓力繼電器誤發(fā)信號，這給生產(chǎn)帶來了很大的危險(xiǎn)。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)和比較，最終選用了一種減振效果好、外形美觀的減振螺栓。用減振螺栓把壓力繼電器與安裝板固定在一起，然后再用減振螺栓把安裝板固定在機(jī)身上，減振螺栓上的減震墊起緩沖作用，這樣壓力繼電器就不再誤發(fā)信號了。 2 電動(dòng)機(jī)的選擇和飛輪設(shè)計(jì)2.1壓力機(jī)電力拖動(dòng)特點(diǎn)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(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。2.2電動(dòng)機(jī)的選擇2.2.1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)，具有結(jié)構(gòu)簡單、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)。JH23-40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。JH23-40傳動(dòng)示意圖如圖2-1所示。 圖2-1 傳動(dòng)示意圖此傳動(dòng)系統(tǒng)采用上傳動(dòng)，JH23-40總傳動(dòng)比為：采用剛性離合器，離合器將放在曲軸上。2.2.2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： （2-1） （2-2）所以 （2-3）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 （2-4）式中、分別是聯(lián)軸器、帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、滑動(dòng)軸承的效率。取=0.97、=0.96、=0.95、=0.97，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)傳動(dòng)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 133.3kW15%=20kW2.2.3確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速曲軸的工作轉(zhuǎn)速為80r/min按推薦的合理傳動(dòng)比范圍，去V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，單級齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比，則合理總傳動(dòng)比的范圍，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍=（620）80r/min=480r/min1600r/min （2-5） 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)的型號為Y180L4，額定功率為22kw，滿載轉(zhuǎn)速為1470r/min。2.2.4計(jì)算總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比總傳動(dòng)比 （2-6）V帶的傳動(dòng)比，齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比2.2.5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 軸 軸 曲軸 （2）各軸的輸入功率軸 軸 曲軸 （3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 （2-7）軸 軸 曲軸 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果如表2-1如下：軸名參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸軸軸 曲軸轉(zhuǎn)速n（r/min）1470147040080輸入功率P/kW2019.418.0716.65輸入轉(zhuǎn)矩T/（Nm）129.93126.03431.291987.17傳動(dòng)比i3.6755效率0.970.930.92 表2-12.3飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及尺寸計(jì)算2.3.1壓力機(jī)一次工作循環(huán)所消耗的能量 （2-8）式中工件變形功。 氣墊工作功，即壓邊時(shí)所需的功。 工作行程時(shí)由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的摩擦所消耗的能量。 工作行程時(shí)由于壓力機(jī)受力系統(tǒng)彈性變形所消耗的能量。 壓力機(jī)構(gòu)向上、向下空行程所消耗的能量。 單次行程滑塊停頓飛輪空轉(zhuǎn)所消耗的能量。 單次行程離合器接合所消耗的能量。 中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)所消耗的能量。下面分別敘述各項(xiàng)能量的計(jì)算。1、 工作變形功對不同的沖壓工藝，在工作行程內(nèi)工件變形力是變化的。 =0.315 （2-9）式中壓力機(jī)公稱壓力,KN 板料厚度, 經(jīng)驗(yàn)公式，對慢速壓力機(jī)=所以 2、 拉延墊工作功無氣墊壓緊裝置，所以=0。3、工作行程時(shí)由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)得摩擦所消耗的能量實(shí)際機(jī)器的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副之間，存在著摩擦。電動(dòng)機(jī)在拖動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，為克服摩擦消耗能量。在工作行程時(shí)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)摩擦所消耗的能量，建議按下式計(jì)算： （2-10）式中，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的摩擦當(dāng)量力臂（mm）， 壓力機(jī)公稱壓力（）。 公稱壓力角（），；所以 4、工作行程時(shí)由于壓力機(jī)受力系統(tǒng)彈性變形所消耗的能量完成工序時(shí)，壓力機(jī)受力系統(tǒng)產(chǎn)生的彈性變形是封閉高度增加，受力零件儲藏變形位能對于沖裁工序?qū)⒁鹉芰繐p耗，損耗的多少與壓力機(jī)剛度、被沖裁的零件材料性質(zhì)等有關(guān)。從偏于安全出發(fā)損耗的能量可按下式計(jì)算： （2-11）式中壓力機(jī)總的垂直剛度（）。() 壓力機(jī)垂直剛度,對于開式壓力機(jī)。所以 5、壓力機(jī)構(gòu)向上、向下空行程所消耗的能量壓力機(jī)空行程中能量消耗與壓力機(jī)零件結(jié)構(gòu)尺寸、表面加工質(zhì)量、潤滑情況、皮帶拉緊程度、制動(dòng)器調(diào)整情況等有關(guān)。通過實(shí)驗(yàn)。通用壓力機(jī)連續(xù)行程所消耗的平均功率約為壓力機(jī)額定功率的。當(dāng)壓力機(jī)的公稱壓力為400kN時(shí)，推薦的空行程消耗能量為500J。6、 單次行程滑塊停頓飛輪空轉(zhuǎn)所消耗的能量根據(jù)試驗(yàn)，壓力機(jī)飛輪空轉(zhuǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)所消耗的功率約為壓力機(jī)額定功率的,剛性離合器一般安置在曲軸上，且常用滑動(dòng)軸承。所以，對于具有剛性離合器的開式曲柄壓力機(jī)，此值偏高。飛輪空轉(zhuǎn)時(shí)所消耗的能量 （2-12） 飛輪空轉(zhuǎn)消耗的功率。按推經(jīng)驗(yàn)薦取值為0.5。 n壓力機(jī)行程次數(shù)。行程利用系數(shù)，。所以 壓力機(jī)行程次數(shù)152040407070100200500行程利用系數(shù)0.70.850.50.650.450.550.350.450.20.4表2-2 行程利用系數(shù)7、 單次行程離合器接合所消耗的能量離合器為剛性離合器，不消耗能量。8、中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)所消耗的能量在傳遞能量時(shí)，皮帶、齒輪等中間環(huán)節(jié)因存在摩擦而引起能量損耗。中間環(huán)節(jié)所消耗的能量，可按下式近似計(jì)算： （2-13）式中 考慮到齒輪傳動(dòng)的效率。，其中：齒輪嚙合效率；對軸承傳動(dòng)的效率。 考慮到皮帶傳動(dòng)的效率。，其中：皮帶效率；對軸承傳動(dòng)的效率。該設(shè)計(jì)壓力機(jī)沒有拉伸墊裝置，具有剛性離合器的通用開式曲柄壓力機(jī)。按單次行程工作方式計(jì)算：2.3.2飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算電動(dòng)機(jī)選定后，設(shè)計(jì)飛輪。這時(shí)有兩個(gè)假設(shè)： 1、 工作行程時(shí)所需能量全部由飛輪供應(yīng)。2、工序結(jié)束時(shí)，電機(jī)軸負(fù)載扭矩達(dá)到最大值，但不大于電機(jī)最大允許轉(zhuǎn)矩。 實(shí)際上，沖壓時(shí)電動(dòng)機(jī)放出一部分能量，所以飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)按下式計(jì)算： （2-14）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)速相對波動(dòng)情況的轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù) （2-15） 其中 實(shí)際電機(jī)系數(shù)，； 電機(jī)額定轉(zhuǎn)差率，； 電機(jī)軸到飛輪軸用三角皮帶傳動(dòng)時(shí)，三角皮帶的當(dāng)量滑動(dòng)系數(shù)， 為修正系數(shù)， 公稱壓力角（）； 壓力機(jī)行程次數(shù)利用系數(shù)（%）所以2.3.3飛輪尺寸計(jì)算 根據(jù)求得的折算到飛輪軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)計(jì)飛輪。曲柄壓力機(jī)上，一般飛輪形狀如圖2-2所示，圖中：是輪緣部分，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為；是輪輻部分，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為；是輪轂部分，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為。 飛輪外徑由小皮帶輪和速比決定，由第三章已知，輪緣部分寬度。 飛輪本身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其中輪緣部分是主要的，要比、大得多。故在近似計(jì)算中只考慮更趨于安全。 而 （2-16）所以式中金屬密度（kg/m），對鑄鋼： 圖2-2 飛輪形狀2.3.4飛輪輪緣線速度驗(yàn)算飛輪是回轉(zhuǎn)體，為避免回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生壞裂，必須驗(yàn)算輪緣線速度： （2-17）式中：飛輪最大直徑； 飛輪轉(zhuǎn)速；許用線速度，對鑄鋼飛輪。2.3.5飛輪起動(dòng)時(shí)間核算飛輪啟動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式為 （2-18）=0.56s式中 -飛輪轉(zhuǎn)速 -飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 -電動(dòng)機(jī)額定功率t遠(yuǎn)小于20s ，可以直接起動(dòng)。3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)3.1傳動(dòng)系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析3.1.1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)級數(shù)，傳動(dòng)系統(tǒng)可分為一級傳動(dòng)、二級傳動(dòng)、三級傳動(dòng)和四級傳動(dòng)。四級傳動(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。3.1.2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)大多采用上傳動(dòng)，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、 最后一級齒輪傳動(dòng)的形式 最后一級齒輪傳動(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。3.1.3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。對于單級傳動(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。對于多級傳動(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，對傳動(dòng)系統(tǒng)沖擊大，摩擦損耗也較大。3.1.4傳動(dòng)級數(shù)和各級傳動(dòng)比的分配傳動(dòng)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(dòng)比小，傳動(dòng)級數(shù)少；每分鐘行程次數(shù)低，總傳動(dòng)比大，傳動(dòng)級數(shù)多。2、 壓力機(jī)做工的能力 一級傳動(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，一級傳動(dòng)的曲柄壓力機(jī)做工的能力，要比二級和二級以上傳動(dòng)的曲柄壓力機(jī)低。3、 對機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊性的要求 當(dāng)傳動(dòng)級數(shù)較少，每級傳動(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68，齒輪傳動(dòng)比不超過79.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240470轉(zhuǎn)/分之間。3.2三角皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)上述計(jì)算得出JH23-40型開式曲柄壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為22kW，轉(zhuǎn)速為1470轉(zhuǎn)/分，三角皮帶傳動(dòng)比為。1、確定計(jì)算功率根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)，查表5-8得工況系數(shù)=1.2由得，其中 （3-1）2、選擇V帶型號開式壓力機(jī)上常用的三角皮帶有0、A、B和C四種型號。由，轉(zhuǎn)速和圖5-10，確定選用C型普通V帶。3、確定帶的基準(zhǔn)直徑（1）按設(shè)計(jì)要求，由表5-2查得，C型帶輪的最小直徑為200mm，再參看圖5-10及表5-6，選擇小帶輪。（2）驗(yàn)算帶速 ，在規(guī)定的5-20范圍內(nèi)，合理。（3）計(jì)算從動(dòng)帶輪基準(zhǔn)直徑 ，取， 按帶輪的基準(zhǔn)直徑系列取。實(shí)際傳動(dòng)比傳動(dòng)比誤差相對值（一般允許誤差），所以選大帶輪直徑可用。4、確定中心距和帶的基準(zhǔn)長度 （3-2） 得， 取=1400mm 帶長 （3-3） =，由機(jī)械設(shè)計(jì)表5-4，選取帶的基準(zhǔn)長度為，計(jì)算實(shí)際中心距 （3-4） 5、驗(yàn)算小帶輪包角 （3-5） = 經(jīng)驗(yàn)算小帶輪包角取值合理，滿足要求。6、計(jì)算皮帶的繞行次數(shù) 7、計(jì)算V帶根數(shù)Z （3-6）式中：單根V帶的基本額定功率，見機(jī)械設(shè)計(jì)表5-6，。 時(shí)傳遞功率的增值，見表5-9，。按小帶輪包角查得包角系數(shù)。 長度系數(shù)，查表5-12得帶長修正系數(shù)。所以， 根，取根。8、 確定帶的張緊力單根帶的張緊力為 （3-7） = 查表6-4得每米長度質(zhì)量9、確定帶對軸的壓力 （3-8） 10、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 外徑帶輪寬。3.3齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算由上述計(jì)算得出JH23-40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，每天工作8小時(shí)，壽命為10年。3.3.1選擇齒輪材料、熱處理、齒輪精度等級和齒數(shù) 選擇小齒輪材料40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度241286HBS，；大齒輪材料ZG35CrMo鑄鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度190240HBS，；精度8級。3.3.2開式齒輪按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) （3-9）軸的轉(zhuǎn)速，即小齒輪轉(zhuǎn)矩。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。取齒數(shù)，傳動(dòng)比，由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-10，硬齒面齒輪，懸臂布置，取齒寬系數(shù)，由表6-7查得使用系數(shù)，由圖6-6（a）試讀取動(dòng)載系數(shù)，由圖6-8，按齒輪懸臂布置，取。由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-8，齒面硬化，8級精度，取。 （3-10） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-18查得，小齒輪齒形系數(shù)，大齒輪的齒形系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-19查得，小齒輪應(yīng)力修正系數(shù)，大齒輪應(yīng)力修正系數(shù)。 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-12,6-20，查得，代入，得，。 ， 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 （3-11）查得齒輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力，計(jì)算壽命系數(shù) （3-12） （3-13） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6-25查取尺寸系數(shù)，,取彎曲疲勞強(qiáng)度系數(shù)，按機(jī)械設(shè)計(jì)表6-12，取比較,應(yīng)按大齒輪計(jì)算齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度。 （3-14）取 （3-15）分度圓直徑，齒頂圓直徑，齒根圓直徑，按計(jì)算結(jié)果校核前面的假設(shè) 齒輪節(jié)圓速度 （3-16） 查得，與原值一致。齒寬 （3-17） 小齒輪齒寬取70mm，大齒輪齒寬取65mm。 齒頂高 齒根高 齒高 齒距 齒圓 齒槽高 中心距3.4轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)3.4.1軸的概述 軸是組成機(jī)器的重要零件之一，其功用主要是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，因此大多數(shù)軸都要承受轉(zhuǎn)矩和彎矩的作用。 1、軸的分類 按照承受彎、扭載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類。工作中既受彎矩又受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸，這類軸在機(jī)器中最為常見。只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸稱為心軸，心軸又分為轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸和不轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸兩種。只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩或彎矩很小的軸稱為傳動(dòng)軸。 2、軸的材料 軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼價(jià)廉，對應(yīng)力集中的敏感性小，又可通過熱處理提高耐磨性及疲勞強(qiáng)度，故應(yīng)用較為廣泛，其中最常見的是45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼。為保證力學(xué)性能，一般應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。 合金鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能，可以在傳遞大功率并要求減小尺寸與質(zhì)量和提高軸頸耐磨性時(shí)采用。 必須注意：在一般工作溫度（低于200C）下，各種碳素鋼和合金鋼的彈性模量相差不多，熱處理對它的影響也很小。因此，如選用合金鋼，只能提高軸的強(qiáng)度和耐磨性，而對軸的剛度影響很小。 軸的毛坯可用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。 形狀復(fù)雜的軸，也可采用鑄鋼、合金鑄鐵或球墨鑄鐵。經(jīng)過鑄造成型，可得到更合理的形狀。鑄鐵具有價(jià)廉、良好的吸振性和耐磨性、對應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點(diǎn)，但品質(zhì)不易控制，故可靠性不如鋼軸。3.4.2JH23-40開式曲柄壓力機(jī)的轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì) 1、材料選擇 根據(jù)上述分析選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 查機(jī)械設(shè)計(jì)表2-6和表2-5得：許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限，與軸材料有關(guān)的系數(shù)。 2、初步計(jì)算 由上述計(jì)算的轉(zhuǎn)軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，輸入的功率，按許用切應(yīng)力計(jì)算，實(shí)心軸的遷移條件為 （3-18）寫成設(shè)計(jì)公式為 （3-19） 式中：切應(yīng)力，MPa； T軸所受的轉(zhuǎn)矩，； 軸的抗扭截面系數(shù)，mm；n軸的轉(zhuǎn)速，r/min； P軸傳遞的功率，kW； d軸的計(jì)算直徑，mm； 許用切應(yīng)力，MPa； C與軸材料有關(guān)的系數(shù)。 代入上式得 考慮到軸的最小直徑有鍵的存在，而且為單鍵，所以d應(yīng)增大5%7%，故取，圓整為50mm。 3、按彎矩聯(lián)合作用核算強(qiáng)度 齒輪的法向作用力為： （3-20） 其中切于分度圓的圓周力 分度圓壓力角，則 所以求得 皮帶作用力比齒輪作用力小得多，所以忽略不計(jì)。 根據(jù)和扭矩繪出轉(zhuǎn)軸的受力圖。 由于-截面的彎矩和扭矩最大，直徑又比較小，所以此截面最危險(xiǎn)。下面核算-截面的強(qiáng)度。 由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為： （3-21） 由扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力為： （3-22） 圖3-1 彎矩和扭矩 當(dāng)量彎曲應(yīng)力為： （3-23） 軸的材料是45鋼（調(diào)質(zhì)），因此，符合要求。 4、核算疲勞強(qiáng)度 由于-截面有臺階，應(yīng)力集中現(xiàn)象比較嚴(yán)重，且直徑最小，彎矩又比較大，扭矩和其他截面相同，因此核算此截面