J11-100單柱固定臺曲柄壓力機設(shè)計（全套含CAD圖紙）

畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書姓名 專業(yè) 姓名 類別畢業(yè)生 學(xué)號 班級 指導(dǎo)教師 職稱 副教授 外聘、 本校一、畢業(yè)設(shè)計題目J11-100 單柱固定臺曲柄壓力機設(shè)計二、畢業(yè)設(shè)計提供的原始數(shù)據(jù)資料1、傳動簡圖曲柄壓力機的傳動裝置工作原理如圖所示。電動機 1 通過 V 帶傳動 2 驅(qū)動齒輪傳動 3，再驅(qū)動曲軸 4 轉(zhuǎn)動，通過連桿 5 使滑塊 6 在導(dǎo)軌 7 中往復(fù)移動，實現(xiàn)對安裝在工作臺 9 上的工件 8 的施壓。2、原始數(shù)據(jù)滑塊公稱壓力 F=1000KN，滑塊行程 H=20100mm，滑塊行程頻率 65 次/min。工作條件：每天一班，工作 8 小時，有粉塵。壽命為 10 年，小批生產(chǎn)。三、畢業(yè)設(shè)計應(yīng)完成主要內(nèi)容：1、說明書：1）選擇電動機型號2）V 帶傳動設(shè)計3）齒輪傳動設(shè)計4）曲柄滑塊傳動設(shè)計5）壓力機機體設(shè)計2、圖紙：1）壓力機裝配圖2）連桿零件圖3）軸的零件圖4）齒輪零件圖 15）曲軸零件圖 16）滑塊零件圖四、畢業(yè)生應(yīng)提交的畢業(yè)設(shè)計資料要求1、說明書：設(shè)計計算說明書一份2、圖紙：1）壓力機裝配圖2）連桿零件圖3）軸的零件圖4）齒輪零件圖5）曲軸零件圖6）滑塊零件圖五、設(shè)計進度安排（從第 6 周起）序號 時間 周次 設(shè)計任務(wù)完成的內(nèi)容及質(zhì)量要求1 4 月 1 日4 月 6 日 第 6 周 熟悉設(shè)計任務(wù)，借閱設(shè)計資料2 第 7 周 傳動零件設(shè)計計算3 第 8 周 傳動零件設(shè)計計算4 第 9 周 傳動零件結(jié)構(gòu)設(shè)計5 第 10 周 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計6 第 11 周 壓力機操縱機構(gòu)設(shè)計7 第 12 周 繪制裝配圖8 第 13 周 繪制零件圖9 第 14 周 編寫設(shè)計說明書檢查修改錯誤10 第 15 周 打印說明書11 6 月 9 日6 月 15 日 第 16 周 打印和裝訂12 6 月 16 日6 月 22 日 第 17 周 教師評閱和開始答辯六、主要參考文獻資料1、工具書：機械設(shè)計手冊2、參考資料：1）機械原理2）機械零件3）壓力機設(shè)計4）互換性與技術(shù)測量5）機械創(chuàng)新設(shè)計七、簽字欄簽 字 欄姓名 專業(yè) 班級畢業(yè)生 要求設(shè)計工作起止日期 2014 年 4 月 1 日2014 年 6 月 20 日指導(dǎo)教師（簽字） 日期 2014 年 月 日教研室主任審查（簽字） 日期 2014 年 月 日教師審核系主任批準（簽字） 日期 2014 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書畢業(yè)生姓名 ：專業(yè) ：學(xué)號 ：指導(dǎo)教師所屬系（部） ：II畢業(yè)設(shè)計評閱書題目：J11-100 單柱固定臺曲柄壓力機設(shè)計機電系 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 姓名 設(shè)計時間： 評閱意見：III成績：指導(dǎo)教師：（簽字）職務(wù)：201 年 月 日IV畢業(yè)設(shè)計答辯記錄卡機電 系 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 姓名 答 辯 內(nèi) 容問 題 摘 要 評 議 情 況記錄員： （簽名）成 績 評 定指導(dǎo)教師評定成績 答辯組評定成績 綜合成績注：評定成績?yōu)?100 分制，指導(dǎo)教師為 30%，答辯組為 70%。專業(yè)答辯組組長：（簽名）V201 年 月 日i摘 要曲柄壓力機是通過曲柄滑塊機構(gòu)將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為滑塊的直線往復(fù)運動，對胚料進行成行加工的鍛壓機械。曲柄壓力機動作平穩(wěn)，工作可靠，廣泛用于沖壓、擠壓、模鍛和粉末冶金等工藝。其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，性能可靠。關(guān)鍵詞：壓力機，曲柄機構(gòu)，機械制造iiAbstractCrank pressure machine is pass crank a slippery piece organization to revolve electric motor conversion for slippery piece of straight line back and forth sport, Carries the formed processing to the semifinished materials the forging and stamping machinery. The crank press movement is steady, the work is reliable, widely uses in crafts and so on ramming, extrusion, drop forging and powder metallurgy. Its structure is simple ,the ease of operation , the performance is reliable .The coupling part uses the rigidity to transfer the key type coupling, the use service is convenient.Keywords: pressure machine, crank organization, machine manufacturingiii目 錄前言 .1一、開式曲柄壓力機的特點和用途 .1二、J11-100 單柱固定臺曲柄壓力機的基本參數(shù) .1三、開式壓力機設(shè)計的基本要求 .2第一章 電動機的選擇和飛輪設(shè)計 .3第一節(jié) 壓力機電力拖動特點 .3第二節(jié) 電動機的選擇 .4一、選擇電動機的類型 .4二、選擇電動機的功率 .5三、確定電動機的轉(zhuǎn)速 .5四、計算總傳動比和分配傳動比 .5五、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) .6第三節(jié) 飛輪轉(zhuǎn)動慣量及尺寸計算 .7一、壓力機一次工作循環(huán)所消耗的能量 .7二、飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算 .10三、飛輪尺寸計算 .11四、飛輪輪緣線速度驗算 .12第二章 機械傳動系統(tǒng) .12第一節(jié) 傳動系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析 .12一、傳動系統(tǒng)類型 .12二、傳動系統(tǒng)的布置方式 .12三、離合器和制動器的 位置 .13四、傳動級數(shù)和各級傳動比的分配 .14第二節(jié) 三角皮帶傳動設(shè)計 .14第三節(jié) 齒輪傳動的設(shè)計 .17一、選擇齒輪材料、熱處理、齒輪精度等級和齒數(shù) .17二、開式齒輪按齒輪彎曲疲勞強度設(shè) .17一、軸的概述 .19二、J11-100 單柱固定臺曲柄壓力機的轉(zhuǎn)軸設(shè)計 .20第五節(jié) 平鍵連接 .23第三章 曲柄滑塊機構(gòu) .24第一節(jié) 曲柄滑塊機構(gòu)的運動和受力分析 .24一、曲柄滑塊機構(gòu) .24第二節(jié) 曲柄軸的設(shè)計計算 .27一、曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖 .27二、曲柄軸強度設(shè)計計算 .27三、曲軸剛度計算 .29第三節(jié) 連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置 .30一、連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu) .30二、連桿的計算 .31iv三、連桿及球頭調(diào)節(jié)螺桿的強度計算 .31四、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋 .34五、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋計算 .34六、連桿上的緊固螺栓 .34第四節(jié) 滾動軸承的選擇 .35一、滾動軸承概述 .35二、滾動軸承型號選擇 .36第五節(jié) 滑動軸承 .36一、滑動軸承的結(jié)構(gòu) .36二、滑動軸承的潤滑及軸瓦結(jié)構(gòu) .37三、滑動軸承的計算 .37第四章 離合器與制動器 .38第一節(jié) 離合器與制動器的作用原理 .38第二節(jié) 離合器的設(shè)計 .40一、離合器的類型、工作特性及其選用原則 .40二、 雙轉(zhuǎn)鍵離合器的結(jié)構(gòu) .40第三節(jié) 制動器的設(shè)計 .43一、制動器的類型、工作特性及其選用原則 .43二、帶式制動器的結(jié)構(gòu) .44第五章 機身設(shè)計 .44第一節(jié) 機身結(jié)構(gòu) .44第二節(jié) 機身計算 .45一、強度計算 .45第六章 過載保護裝置設(shè)計 .48一、剪切破壞式過載保護裝置的結(jié)構(gòu) .49二、剪切塊的設(shè)計計算 .49第七章 潤滑系統(tǒng) .51第一節(jié) 曲柄壓力機常用潤滑劑 .51一、稀油潤滑 .51二、干油潤滑 .52結(jié)束語 .54參考文獻 .55致 謝 .561前言一、開式曲柄壓力機的特點和用途 曲柄壓力機是采用曲柄滑塊機構(gòu)作為工作機構(gòu)的一類鍛壓機器。開式壓力機是曲柄壓力機的一個類別，其特點是具有開式機身（即 C 型機身） 。開式壓力機因為具有開式機身，與閉式壓力機相比有其突出的優(yōu)點，工作臺在三個方向是敞開的，裝、模具和操作都比較方便，同時為機械化和自動化提供了良好的條件。但是，開式壓力機也有其缺點，由于機身呈 C 型，工作是變形較大，剛性較差，這不但會降低制品精度，而且由于機身有角變形會使上模軸心線與工作臺面不垂直，以至破壞了上、模具間隙的均勻性，降低模具的使用壽命。由于開式曲柄壓力機使用上最方便，因而被廣泛采用。它是板料沖壓生產(chǎn)中的主要設(shè)備，可用于沖孔、落料、切邊、彎曲、淺拉伸和成型等工序，并廣泛應(yīng)用于國防、航空、汽車、拖拉機、電機、電器、軸承、儀表、農(nóng)機、農(nóng)具、自行車、縫紉機、醫(yī)療器械、日用五金等部門中。在中、小型壓力機中，開式壓力機得到了廣泛的發(fā)展，目前在我國機器制造業(yè)中，開式曲柄壓力機的年產(chǎn)量約占整個鍛壓機械年產(chǎn)量的 49.5%，而在通用曲柄壓力機的生產(chǎn)中約占 95%。 二、J11100 開式曲柄壓力機的基本參數(shù)開式曲柄壓力機的基本參數(shù)，決定了它的工藝性能和應(yīng)用范圍，同時也是設(shè)計壓力機的重要依據(jù)?，F(xiàn)將 J11100 開式曲柄壓力機基本參數(shù)分別敘述如下：1、公稱壓力 F：公稱壓力是壓力機的主參數(shù)，是指滑塊離下止點前某一特定距離時，滑塊上所允許的最大作用力。F=1000KN2、滑塊行程 s：滑塊行程是指壓力機滑塊從上止點到下止點所經(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。其大小隨壓力機工藝用途和公稱壓力的不同而不同。 S=20-100mm3、滑塊行程次數(shù) n：它是指滑塊每分鐘從上止點到下止點，然后再回到上止點的往復(fù)次數(shù)?；瑝K行程次數(shù)的高低反映了壓力機沖壓的生產(chǎn)效率。n=65 次/分24、最大裝模高度：止點位置時，滑塊下表面到工作墊板上表面的距離。當裝模高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最高位置（即連桿調(diào)至最短）時，裝模高度達最大值，稱為最大裝模高度。5、當裝模高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最低位置（即連桿調(diào)至最長）時，裝模高度達最小值，稱為最小裝模高度。壓力機裝模高度調(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（H） 。有了裝模高度調(diào)節(jié)量，就可以滿足不同閉合高度模具安裝的需要。模具的閉合高度應(yīng)該介于壓力機的最大裝模高度和最小裝模高度之間。所謂封閉高度，是指滑塊在下止點時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工作臺墊板的厚度。J11-100 壓力機的最大裝模高度為m8.4152Pg.03-2Pg1.04.H）（6、模柄孔尺寸：中小型壓力機的滑塊底面都設(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。當模具用模柄與滑塊相連時，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)。中小型壓力機模柄孔的形狀有圓柱形和方柱形。三、開式壓力機設(shè)計的基本要求壓力機設(shè)計應(yīng)滿足以下基本要求：（一）使用要求：1、參數(shù)和精度都能滿足工藝用途的要求；2、具有足夠的強度、剛度和耐磨、耐久性能，能長期穩(wěn)定地保持工藝能力；3、操作安全、省力、簡單而又便于記憶，并且外形美觀，給操作者提供良好的工作條件；4、生產(chǎn)效率高、更換模具等輔助工時少，傳動效率高，具有高度的使用經(jīng)濟性。（二）制造要求：1、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，體積小；2、采用性能好，價格低，易于購買的材料，并充分發(fā)揮材料的性能使壓力機重量輕；33、具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，加工簡單，裝配方便，并且能與制造廠的設(shè)備條件相適應(yīng)；4、提高“三化” （系列化、通用化和標準化）程度，減少設(shè)計、制造勞動量，以縮短制造周期和降低壓力機成本。（三）其他要求：1、運輸容易； 2、安裝簡單； 3、維修方便。 第一章 電動機的選擇和飛輪設(shè)計 第一節(jié) 壓力機電力拖動特點壓力機工作過程中，作用在滑塊上的負荷是劇增和劇減的周期交替變化著，并且有很短的高峰負載時間和較長的空載時間，若依此短暫的工作時間來選擇電動機的功率，則其功率將會很大。為了減小電動機的功率，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了飛輪。當滑塊不動時，電動機帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，使其儲備能量，而在沖壓工作的瞬時，主要靠飛輪釋放能量。工件沖壓完畢后負載減小，于是電動機帶動飛輪加速旋轉(zhuǎn)，使其在沖壓下一個工件前恢復(fù)到原來的角速度。這樣沖壓工件所需的能量，不是直接由電動機供給，而是主要由飛輪供給，所以電動機所需的功率便可大大減小。由于電動機的功率小于壓力機工作行程的瞬時功率，所以在壓力機進入工作行程時，工作機構(gòu)受到很大的阻力，電動機的負載增大，轉(zhuǎn)差率隨之增大。一旦電動機瞬時轉(zhuǎn)差率大于電動機臨界轉(zhuǎn)差率，電動機轉(zhuǎn)矩反而下降，甚至迅速停止轉(zhuǎn)動，這種現(xiàn)象稱為電動機顛覆。另一方面，電動機在超載條件下會嚴重發(fā)熱。給電動機配置一個飛輪，相當于增大了電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。在曲柄壓力機傳到中，飛輪的慣性拖動的扭矩占總扭矩的 85%以上，故沒有飛輪電動機就不能正常工作。飛輪是儲存能量的，它的尺寸、質(zhì)量和轉(zhuǎn)速對能量有很大的影響。飛輪材料采4用鑄鐵或鑄鋼。由于飛輪轉(zhuǎn)速過高會使飛輪破裂，因此鑄鐵飛輪圓周轉(zhuǎn)速應(yīng)小于或等于 25m/s，最高不超過 30m/s；鑄鋼飛輪圓周轉(zhuǎn)速小于或等于 40m/s，最高不超過50m/s。另外，使用飛輪時還應(yīng)注意兩點：在下一個周期工作開始之前，電動機應(yīng)能使飛輪恢復(fù)到應(yīng)有的轉(zhuǎn)速；電動機帶動飛輪起動的時間不得超過 20s。否則，如果時間太長，由于電動機電流過大，線圈過熱將加速絕緣老化，縮短電動機使用壽命，甚至?xí)痣妱訖C的燒毀或跳閘。第二節(jié) 電動機的選擇1、選擇電動機的類型感應(yīng)電動機又稱異步電動機，具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固、運行方便、可靠、容易控制與維護、價格便宜等優(yōu)點。因此在工作中的到廣泛的應(yīng)用。目前，開式曲柄壓力機常用三相鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機。J11-100 的傳動系統(tǒng)由皮帶傳動、齒輪傳動、軸和軸承等組成。 J11-100 傳動示意圖如圖 1-15圖 1-1二、選擇電動機的功率工作機工作阻力 F=1000KN，運輸帶的速度 v=100652mmmin=0.1083m s二、選擇電動機的功率工作機所需的電動機輸出功率為WdPwF10所以 dP由電動機至工作機之間的總效率（包括工作機效率）為 6321w式中 分別為、帶傳動、齒輪傳動、滑動軸承的效率。取321、，則95.06.97.03、81.095.67w所以KWFPwd 7.381.0106為了減小電動機的功率，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了飛輪。在曲柄壓力機傳到中，飛輪的慣性拖動的扭矩占總扭矩的 85%以上,所以所需電動機的輸出功率為 KW20%157.3kw260)3.1()3.(pm三、確定電動機的轉(zhuǎn)速查機械課程設(shè)計表 27-1 選電動機型號 Y200L2-6，滿載轉(zhuǎn)速 980 r/min四、計算總傳動比和分配傳動比總傳動比 2.9146580wmni按推薦的合力傳動比范圍，V 帶的傳動比的范圍為 i=2-4，單機齒輪的傳動比范圍是 i=3-5，若齒輪分配傳動比太大，會造成大齒輪尺寸加工困難，噪聲污染等問題。故初步分配為帶的傳動比為 i=3.73，齒輪的傳動比為 i=47五、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（1）各軸轉(zhuǎn)速 軸 = =980r/minnm軸 in/26073.981ri曲軸 i/542in曲（2）各軸的輸入功率軸 220.97=21.3401dP KW軸 21.340.960.97=19.87 422 KW曲軸 19.870.950.97=18.31 33曲（3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 計算電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩mNnPTmdd 60.21980590軸 216.600.97 =210.10101dd 軸 210.103.730.960.97 =729.762iT N曲軸 729.7640.950.97 =2689.903曲 m運動和動力參數(shù)的計算結(jié)果列表如下：參數(shù) 軸名 電動機軸 軸 軸 曲軸轉(zhuǎn)速 n(r/min) 970 970 260 65輸入功率 P/KW 22 21.34 19.87 18.31輸入轉(zhuǎn)矩T/(Nm)216.6 210.1 729.76 2689.9傳動比 i 3.73 4效率 0.97 0.93 0.928第三節(jié) 飛輪轉(zhuǎn)動慣量及尺寸計算一、壓力機一次工作循環(huán)所消耗的能量+7654321 AA8式中 工件變形功。1A氣墊工作功，即壓邊時所需的功。2工作行程時由于曲柄滑塊機構(gòu)得摩擦所消耗的能量。3工作行程時由于壓力機受力系統(tǒng)彈性變形所消耗的能量。4A壓力機構(gòu)向上、向下空行程所消耗的能量。5單次行程滑塊停頓飛輪空轉(zhuǎn)所消耗的能量。6單次行程離合器接合所消耗的能量。7A中間傳動環(huán)節(jié)所消耗的能量。8下面分別敘述各項能量的計算。1、工作變形功 1A對不同的沖壓工藝，在工作行程內(nèi)工件變形力是變化的。=0.31510gP式中 壓力機公稱壓力,KN 板料厚度, gPm經(jīng)驗公式，對慢速壓力機 =0g4.所以 JA6301.135.1 2、氣墊工作功 2無氣墊壓緊裝置， =0J3、工作行程時由于曲柄滑塊機構(gòu)得摩擦所消耗的能量 3A9實際機器的曲柄滑塊機構(gòu)運動副之間，存在著摩擦。電動機在拖動曲柄滑塊機構(gòu)運動時，為克服摩擦消耗能量。在工作行程時，曲柄滑塊機構(gòu)摩擦所消耗的能量，建議按下式計算：3AgPmA087.3式中， 曲柄滑塊機構(gòu)的摩擦當量力臂（mm） ， 9.3m壓力機公稱壓力（ ） 。gPkN 公稱壓力角（） ，JA.3247301.9087.3 4、工作行程時由于壓力機受力系統(tǒng)彈性變形所消耗的能量 4A完成工序時，壓力機受力系統(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 可按下式計算：4A2/4cgYPAJ式中 壓力機總的垂直剛度（ ） 。 ( )cYmHgcCPY/m壓力機垂直剛度,對于開式壓力機 。HC40/kNJCPAHg12540245、壓力機構(gòu)向上、向下空行程所消耗的能量 5A壓力機空行程中能量消耗與壓力機零件結(jié)構(gòu)尺寸、表面加工質(zhì)量、潤滑情況、皮帶拉緊程度、制動器調(diào)整情況等有關(guān)。通過實驗。通用壓力機連續(xù)行程所消耗的平均功率約為壓力機額定功率的 。1035%當壓力機的公稱壓力為 1000 時，推薦的空行程消耗能量為 2150 。KNJ6、單次行程滑塊停頓飛輪空轉(zhuǎn)所消耗的能量 6A10根據(jù)試驗，壓力機飛輪空轉(zhuǎn)時電動機所消耗的功率約為壓力機額定功率的,剛性離合器一般安置在曲軸上，且常用滑動軸承。所以，對于具有剛性%306離合器的開式曲柄壓力機，此值偏高。飛輪空轉(zhuǎn)時所消耗的能量 nCNA1)(61206飛輪空轉(zhuǎn)消耗的功率。按推經(jīng)驗薦取值為 1.12 。6N KWn壓力機行程次數(shù)。 行程利用系數(shù)， 。n 5.0n所以 JA2.10546)5.0(12.6行程利用系數(shù)壓力機行程次數(shù) 152040 4070 70100 200500行程利用系數(shù) n C0.70.85 0.50.65 0.450.55 0.350.45 0.20.47、單次行程離合器接合所消耗的能量 7A離合器為剛性離合器，不消耗能量。 為 0。8、中間傳動環(huán)節(jié)所消耗的能量 8在傳遞能量時，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 ，可按下式近似計算：8A)(1( 743212A式中 工件變形功。氣墊工作功，即壓邊時所需的功。2A工作行程時由于曲柄滑塊機構(gòu)得摩擦所消耗的能量。3工作行程時由于壓力機受力系統(tǒng)彈性變形所消耗的能量。411單次行程離合器接合所消耗的能量。7A考慮到齒輪傳動的效率。 ，其中： 齒輪嚙合效率； 1zhc1ch一對軸承傳動的效率。zh考慮到皮帶傳動的效率。 ，其中： 皮帶效率； 2 zhc1pi sh一對軸承傳動的效率。JA 6.203)125.34760()97.0.951(8 該設(shè)計壓力機沒有拉伸墊裝置，具有剛性離合器的通用開式曲柄壓力機。按單次行程工作方式計算：+7654321 AA8J9.15246.0352.10421.706 二、飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算電動機選定后，設(shè)計飛輪。這時有兩個假設(shè)： 1、工作行程時所需能量全部由飛輪供應(yīng)。2、工序結(jié)束時，電機軸負載扭矩達到最大值，但不大于電機最大允許轉(zhuǎn)矩。實際上，沖壓時電動機放出一部分能量，所以飛輪轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)按下式計算：2(1)360gof neAJC2kgm式中 工作行程時所需能量0AJ.36197250.3470254321 電動機在額定轉(zhuǎn)速下飛輪的角速度e2.73.0931inesrad/飛輪轉(zhuǎn)速相對波動情況的轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)2()epiKS12其中 實際電機系數(shù)， ；K1.20 dePK電機額定轉(zhuǎn)差率， ；eS.6eS電機軸到飛輪軸用三角皮帶傳動時，三角皮帶的當量滑動pi系數(shù)， ；0.4pi修正系數(shù)， 。0.95209.)46(1.952公稱壓力角（） ；g壓力機行程次數(shù)利用系數(shù)（ ）n C%5.138209.761)5.0361( fJ 2kgm三、飛輪尺寸計算根據(jù)求得的折算到飛輪軸上的轉(zhuǎn)動慣量 設(shè)計飛輪。曲柄壓力機上，一般飛輪fJ形狀如圖 11 所示，圖中： 是輪緣部分，其轉(zhuǎn)動慣量為 ； 是輪輻部分，其轉(zhuǎn)動慣量為 ; J是輪轂部分，其轉(zhuǎn)動慣量為 。J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2DmD7502度 。mB.51飛輪本身的轉(zhuǎn)動慣量 ，其中輪緣部分是主要的， 要比 、fJJJ大的多。故在近似計算中只考慮 更趨于安全。J 而213/8D213/4mBD13所以 mBJD 5.692.0215.08.71435.0324 343 式中 金屬密度（ ） ，對鑄鋼： 。2kgm32/kg圖 12 四、飛輪輪緣線速度驗算飛輪是回轉(zhuǎn)體，為避免回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生壞裂，必須驗算輪緣線速度 ：fvsmnDff /6.15407.12.5102.5 式中： 飛輪最大直徑；f飛輪轉(zhuǎn)速；f許用線速度，對鑄鋼飛輪 V=40m/s。vLdDD4 2314第二章 機械傳動系統(tǒng)第一節(jié) 傳動系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析一、傳動系統(tǒng)類型開式曲柄壓力機的傳動系統(tǒng)由皮帶傳動、齒輪傳動、軸和軸承等組成。按傳動級數(shù)，傳動系統(tǒng)可分為一級傳動、二級傳動、三級傳動和四級傳動。四級傳動很少采用。按曲軸的布置形式，傳動系統(tǒng)又可以分為垂直于壓力機正面布置和平行于壓力機正面布置。二、傳動系統(tǒng)的布置方式曲柄壓力機傳動系統(tǒng)的布置，應(yīng)使機器便于制造、安裝和維修，同時結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀。開式曲柄壓力機傳動系統(tǒng)布置主要包括以下四方面：1、傳動系統(tǒng)的位置 開式曲柄壓力機大多采用上傳到，很少采用下傳動。上傳動壓力機與下傳動壓力機相比，優(yōu)點是：（1）重量較輕，成本低。（2）安裝和維修較方便。（3）地基較簡單。上傳動的缺點是壓力機地面高度較大，運行不夠平穩(wěn)?，F(xiàn)在通用壓力機多數(shù)為上傳動。2、曲軸的布置方式 曲軸分為橫放和縱放兩種布置方式。采用曲拐軸的開式曲柄壓力機，曲拐軸是縱放的，傳動零件如飛輪、齒輪等置于壓力機背面。采用曲軸時，曲軸橫放的形式應(yīng)用很普遍。這種形式的傳動系統(tǒng)，傳動零件分置于壓力機兩側(cè)，制造、安裝和維修都比較方便。近年來，曲軸縱放的形式得到應(yīng)用。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是，曲軸可以縮短，剛度有所提高，全部傳動零件封閉在機身15內(nèi)部，潤滑良好，外形美觀。但制造、維修不及前者方便。3、最后一級齒輪傳動的形式 最后一級齒輪傳動可采用單邊驅(qū)動或雙邊驅(qū)動。單邊驅(qū)動制造和安裝都較方便，但齒輪模數(shù)和外形尺寸較大。雙邊驅(qū)動可以縮小齒輪的尺寸，但制造和安裝較困難。4、齒輪的開式安放和閉式安放 齒輪有安放于機身之外和機身之內(nèi)兩種情況，齒輪放于機身之外稱為開式安放，齒輪放于機身之內(nèi)稱為閉式安放。閉式安放的齒輪工作條件較好，外形較美觀；如果齒輪安放在油池之內(nèi)，則可大大降低齒輪傳動的噪音，但安裝的維修不方便。大型壓力機多采用閉式安放。開式安放的齒輪工作條件惡劣，傳動噪音大，污染環(huán)境。三、離合器和制動器的位置通用壓力機的離合器有剛性離合器和摩擦離合器兩種。對于單級傳動的壓力機，由于剛性離合器不宜在高速下工作，所以離合器和制動器只能安置在曲軸上。摩擦離合器與飛輪通常安裝在同一傳動軸上，制動器的位置和離合器同軸。對于多級傳動的壓力機，摩擦離合器可以安裝在低速軸上，也可以安裝在高速軸上。摩擦離合器安裝在低速軸上，接合時消耗的摩擦能量小，離合器磨損小。但是低速軸的扭矩大，要增大離合器的尺寸。另外，由于通用壓力機的傳動系統(tǒng)大多封閉在機身內(nèi)，不便于離合器的安裝和調(diào)整，也不便于散熱，所以摩擦離合器一般安裝在轉(zhuǎn)速較高的傳動軸上。此時，由于所需傳遞扭矩小，壓力機結(jié)構(gòu)比較緊湊，但是主動部分和從動部分的初速度相差太大，對傳動系統(tǒng)沖擊大，摩擦損耗也較大。四、傳動級數(shù)和各級傳動比的分配傳動級數(shù)的選取主要與以下三方面有關(guān)：1、滑塊每分鐘行程次數(shù) 每分鐘行程次數(shù)高，總傳動比小，傳動級數(shù)少；每分鐘行程次數(shù)低，總傳動比大，傳動級數(shù)多。2、壓力機做工的能力 一級傳動的曲柄壓力機，飛輪裝置在曲軸上，轉(zhuǎn)速與滑16塊每分鐘行程次數(shù)相同，而飛輪結(jié)構(gòu)尺寸又不可能太大，飛輪所能釋放的能量因此受到限制。所以，在同樣公稱壓力下，一級傳動的曲柄壓力機做工的能力，要比二級和二級以上傳動的曲柄壓力機低。3、對機器結(jié)構(gòu)緊湊性的要求 當傳動級數(shù)較少，每級傳動比較大時，由于小皮帶輪和小齒輪結(jié)構(gòu)尺寸不能過小，致使大皮帶輪和大齒輪外形龐大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，所以設(shè)計中，用增加傳動級數(shù)或采用雙邊齒輪傳動的方法，來縮小傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸。各級傳動比分配應(yīng)恰當，使傳動系統(tǒng)得到合理布置，不僅安裝維修方便，而且結(jié)構(gòu)緊湊美觀。一般，三角皮帶傳動的傳動比不超過 68，齒輪傳動比不超過 79.分配傳動比時，還應(yīng)使飛輪有適當轉(zhuǎn)速。飛輪轉(zhuǎn)速過低，外形尺寸增大；過高，飛輪軸上的離合器和軸承工作條件惡化。開式曲柄壓力機飛輪的轉(zhuǎn)速通常在 240470 轉(zhuǎn)/分之間。第二節(jié) 三角皮帶傳動設(shè)計上述計算得出 J11100 型開式曲柄壓力機的電動機功率為 22 ，轉(zhuǎn)速為 970KW轉(zhuǎn)/分，三角皮帶傳動比為 i=3.731、確定計算功率 cP由機械設(shè)計表 58 查的工作情況系數(shù) =1.2AK由式（521） = =1.222 =26.4cAKW其中 P 為電動機的額定功率，由第一章得 P=222、選擇 V 帶的型號開式曲柄壓力機上常用的三角皮帶有 O、A、B 和 C 四種型號。由 =26.4 ，轉(zhuǎn)速 =970r/min 和圖 8.15，確定選用 C 型普通 V 帶。cPKW1n3、確定帶的基準直徑（1）按設(shè)計要求，由表 8.7 查得，C 型帶輪的最小直徑為 200m（2）驗算帶速 17在 525m/s 之間，滿足帶速要求。smdn/.106297601（3）計算從動帶輪基準直徑 2d，取 =0.02，7.1i 8.0731.3)0.1(2 ddi m按帶輪的基準直徑系列取 。d752實際傳動比83.20).1()(2 di傳動比誤差相對值 5 （一般允許誤差） ，所選%.627.i大帶輪直徑可用。4、確定中心距 和帶的基準長度0adL)(2)(5. 2121dda， ，md90721 ma905.取 1400 ，帶長 maddaLd 5.43105921404)()(2 2021210 由機械設(shè)計表 54，選取帶的基準長度為 4500 ，dL計算實際中心距mLad 25.14725.30120 5、核算小帶輪包角 6.15702.147580618012 ad18，滿足要求。1206.576、計算皮帶的繞行次數(shù) 次/ 20 次/6.450.10dLs7、確定 V 帶的根數(shù)LckPz)(0式中： 單根 V 帶的基本額定功率，見 機械設(shè)計 表 8.9， 為0P 0P2.87 。KW 時傳遞功率的增值，見邊表 8.11， 為 0.83 。01i 0KW按小帶輪包角 查得的包角系數(shù)，見表 8.8， 為 0.95。k1k長度系數(shù)，見表 8.3， 為 1.04。L Lk所以， 根，取 z=8 根。2.704.195)3.807.2(6z8、計算帶的張緊力和壓軸力單根帶的張緊力為20)15.(qkzPFc帶NsmKgsmKW8.9264 )/5.10(/3.0)9.(/. 2輪軸的壓軸力NzF9.84153.78sin.sin10 9、確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸節(jié)寬 槽間距mbP.19me.02基準線上槽深 基準線下槽深ha8.4inhf3.14in最小輪緣厚度 外徑0midaW62919帶輪寬 mfezB.52175.21821第三節(jié) 齒輪傳動的設(shè)計直尺圓柱齒輪的幾何尺寸計算由上述計算得出 J11100 開式曲柄壓力機齒輪傳動的主動軸的轉(zhuǎn)速，從動軸轉(zhuǎn)速 ，輸入功率 ,每天工作 8 小min/2601rnmin/652rKWP7.819時，壽命為 10 年。一、選擇齒輪材料、熱處理、齒輪精度等級和齒數(shù)選擇小齒輪材料 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 241286HBS， =686 ， =490rC40 BaMPS；大齒輪材料 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 2290286HBS， =686 , =539aMP；精度 8 級。二、開式齒輪按齒輪彎曲疲勞強度設(shè) 321FSadYzKTm軸的轉(zhuǎn)矩 = ，即小齒輪轉(zhuǎn)矩。 mN76.9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1720。1z取齒數(shù) 20，傳動比 =4，1zi 802412zi在實際計算中，應(yīng)該將上式簡化，設(shè) 由機械設(shè)計式 9.18 求的321mFSadAYzT20在應(yīng)用上述公式時，應(yīng)該注意應(yīng)對大小齒輪 ，進行比較并按照兩FSaY者中的較大值進行比較，模數(shù)應(yīng)圓整成標準值。對于傳遞動力的齒輪，模數(shù)一般應(yīng)大于 2mm。許用彎曲應(yīng)力 單向受載時，許用彎曲應(yīng)力按下式計算：FminlSYXN其中 為失效率為 0.01 時，試驗齒輪的齒根彎曲疲勞極限。見圖 9.23。li為彎曲疲勞強度最小安全系數(shù)。參考表 9.13. 為壽命系數(shù)，查 9.24 為尺minFS NYXY寸系數(shù)查圖 9.25查圖 9.23 得彎曲疲勞極限 mpa450li mpa60li 21 FF查表 9.13 得彎曲疲勞強度安全系數(shù) .121ininFS查圖 9.24 的彎曲疲勞強度壽命系數(shù)：（粗略計算時，按載荷穩(wěn)定）（Y 為齒輪沒轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)面的齒合次數(shù)，n 為轉(zhuǎn)速）t60NC81 104.73082L2 695由圖取 03.91NY5.1NY查圖 9.25 查取尺干系數(shù)： X12XY查圖 9.21 有齒形系數(shù)： .8aF4.aF查圖 9.22 有應(yīng)力修正系數(shù)： 451s8.72s ).3.2096minl11 NSYFXN（).245.14il22X（2101.2.347809.4.3518221a FYFYSaS 應(yīng)按大齒輪設(shè)計校核（查表 9.16 取 ）321mFSadAzT .41mA8.3.4321FSadY查標準模數(shù)圓整為 4mm，為了補償磨粒磨損把模數(shù)增大 10%故取模數(shù)為 6mm中心距 m30286zma21）（）（分度圓直徑 10d1 m4806zd2齒頂圓直徑 36za）（ m492862zmda12）（齒寬取 50mm齒根圓直徑 105.-zdf11）（ m4652.-zdf2）（齒高 齒根高5.32.h 5.7.hf齒頂高 齒距m6a m48p齒原 齒槽高.492s2.9e第四節(jié) 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計一、軸的概述軸是組成機器的重要零件之一，其功用是主要是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力，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、心軸和傳動軸三類。工作中既受22彎矩又受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸，這類軸在機器中最為常見。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)動的心軸和不轉(zhuǎn)動的心軸兩種。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。碳素鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性小，又可通過熱處理提高其耐磨性及疲勞強度，故應(yīng)用較為廣泛，其中最常用的是 45 號優(yōu)質(zhì)碳素鋼。為保證力學(xué)性能，一般應(yīng)進行調(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采用。必須注意：在一般工作溫度（低于 ）下,各種碳素鋼和合金鋼的彈性模量C20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，但品質(zhì)不易控制，故可靠性不如鋼軸。二、J11100 開式曲柄壓力機的轉(zhuǎn)軸設(shè)計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。查工程材料相關(guān)材料：許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 =30 40 ，抗拉強度TaMP，屈服強度 ，彎曲疲勞極限 ，剪切疲勞極限aBMP640aSMP352751，與軸材料有關(guān)的系數(shù) =118107.15 C2、初步計算由上述計算的轉(zhuǎn)軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 ，輸入的功率 mNT76.29 KWP87.19按許用切應(yīng)力計算，實心軸的遷都條件為23TTdnPW2.015936寫成設(shè)計公式為 336.CdT式中： 切應(yīng)力， ；TaMP軸所受的轉(zhuǎn)矩， ；mN軸的抗扭截面系數(shù)， ；TW3軸的轉(zhuǎn)速， ；nin/r軸傳遞的功率， ；PKW軸的計算直徑， ；dm許用切應(yīng)力， ；TaMP與軸材料有關(guān)的系數(shù)。C代入上式得 md462087.19)6(3考慮到軸的最小直徑有鍵的存在，而且為單鍵，所以 應(yīng)增大 5 7 ，故取d%=42（1+0.07）=47.84 ，圓整為 50 。d3、按彎扭聯(lián)合作用核算強度齒輪的法向作用力為： costnF其中切于分度圓的圓周力 NdTt 6.1207921分度圓壓力角 ，則204.cos所以求得 NFn6.394.16皮帶作用力比齒輪作用力小得多，所以忽略不計。根據(jù) 和扭矩 繪出轉(zhuǎn)軸的受力圖。n1T24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。下面核算截面的強度。由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為：aaWMPdM0.6915.0.3261. 由扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力為：aacn .22.79.33Mcn431.29Nm147.05NmR1R當量彎曲應(yīng)力為：anWd MP65.729.130.6322軸的材料是 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，=221.875253.57 ，因此 ，符合要求。5).14(1sdn ad4、核算疲勞強度由于截面有臺階，應(yīng)力集中現(xiàn)象比較嚴重，且直徑最?。?=50 ） ， m彎矩有比較大，扭矩和其他截面相同，因此核算此截面的疲勞強度。由開式壓力機設(shè)計表 219 查得材料對循環(huán)載荷的敏感系數(shù)25=0.1， =0.05，由表 220 查得 =0.75， =0.73，由表 221，據(jù) = dr，查得 =2.6， =1.65，由表 223 查得 。027.5K 90.1又因 aWma MPdM.46105.68741.0233cn29所以51.46.075.90621 maKn0.73.8.3.11ma.196.201.75.22 n所以疲勞強度也符合要求。第五節(jié) 平鍵連接在開式曲柄壓力機上，齒輪、皮帶輪等零件和軸的聯(lián)接常采用平鍵聯(lián)接。為避免聯(lián)接中較弱零件（一般是輪轂）壓壞，應(yīng)驗算擠壓應(yīng)力：j12njMhLdZK式中： 鍵所需傳遞的總扭矩， = ；nMnm29.431鍵與輪轂的接觸高度；1h鍵的工作長度，對于圓頭普通平鍵，因為兩端的圓部頭 L部分與輪轂上的鍵槽不接觸，所以 = ，對于 C 型鍵， ；LB2BL鍵的名義長度，考慮到受力不均勻的原因，其最大長度應(yīng)限制為；DL)8.16(max26鍵的寬度；B軸的直徑；D鍵的個數(shù)，為避免加工困難和過分削弱軸的強度，一般 ；Z 2Z考慮鍵受載不均勻的系數(shù)，當 =2 時， =0.75， =1 時，KZK=1；平鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力，由于曲柄壓力機上的聯(lián)接鍵不是經(jīng)常j處于滿載的情況下工作，所以 可取得較高。輪轂材料為鋼時， =150250jj（有的壓力機，輪轂材料為 ， 高達 335 ） ；輪轂材料為鑄鐵時，aMP45ZGj aMP=80j100 。aMP大皮帶輪的材料為 ，采用單圓頭普通平鍵（C 型） ，查表得鍵的寬度250HT=14 ，名義長度 ，鍵與輪轂大皮帶輪的接觸高度 ，軸的BmmL1 mh5.31直徑 ， ， ；D50Z937 ,滿足要求。aaj MP5150.32.4j對于齒輪，材料為鋼制，采用 A 型鍵，查表得寬度 ，名義長度mB14， ， ， ， ；mL125h.1mDZL2 ，滿足要求。 aaj P4.150.329.43j27第三章 曲柄滑塊機構(gòu)第一節(jié) 曲柄滑塊機構(gòu)的運動和受力分析一、曲柄滑塊機構(gòu)在設(shè)計、使用和研究曲柄壓力機時，往往需要確定滑塊位移和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，驗算滑塊的工作速度是否小于加工件塑性變形所允許的合理速度。在計算曲柄滑塊機構(gòu)的受力情況時，由于目前常用的曲柄壓力機每分鐘的行程次數(shù)不高，慣性力在全部作用力中所占的百分比很小，可以忽略不計。同樣，曲柄滑塊機構(gòu)的重量也只占公稱壓力的百分之幾，也可忽略不計。如圖 3-1 所示，L 連桿長度； R曲柄半徑；S滑塊全行程； BS滑塊的位移，由滑塊的下死點算起；曲柄轉(zhuǎn)角，由曲柄軸頸最低位置沿曲柄旋轉(zhuǎn)的相反方向算起。從圖中的幾何關(guān)系可以得出滑塊位移的計算公式：2cos14cos1RSB將上式對時間 t 微分，可求的滑塊的速度：sini2BV式中 連桿系數(shù)；RL曲柄的角速度。在曲柄滑塊機構(gòu)的受力計算中，連桿作用力 通常近似地取等于滑塊作用力 ,即ABPPAB滑塊導(dǎo)軌的反作用力為：sinABnrPL式中 摩擦系數(shù)， ；06.4.28連桿上、下支承的半徑。ABr和曲柄所傳遞的扭矩可以看成由兩部分組成：無摩擦機構(gòu)所需的扭矩 和由于存0M在摩擦所引起的附加扭矩 ，即M00q qPm式中 理想當量力臂；0m0sini2RR+LS=2B A0LB0R18O圖 1- 曲 柄 滑 塊 機 構(gòu) 運 動 簡 圖摩擦當量力臂；m2901ABmr曲軸主軸承半徑。0r則曲柄滑塊機構(gòu)的當量力臂為：0sini21q ABmRr曲軸扭矩為：0sini21q ABMPr 如果上式取 和 （ 公稱壓力， 公稱壓力角） ，則曲柄壓力ggPg機所允許傳遞的最大扭矩為：0sini21g ABMPRr 第二節(jié) 曲柄軸的設(shè)計計算一、曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖 LaLoqLododRdorr ah支 承 徑 曲 柄 臂 曲 柄 頸圖 3230二、曲柄軸強度設(shè)計計算1、曲柄軸尺寸經(jīng)驗數(shù)據(jù)支承頸直徑 0d（ ）gP5.4m式中 壓力機公稱壓力（ KN） ，gPKNg10取 。md10其他各部分尺寸見下表 3-1曲軸尺寸經(jīng)驗數(shù)據(jù) 表 3-1曲軸各部分尺寸名稱 代號 經(jīng)驗數(shù)據(jù) 實際尺寸（ ）m曲柄頸直徑 Ad1.(0)4d175支承頸長度 0L5.2280曲柄兩臂外側(cè)面間的長度 q.(