J23-16開(kāi)式雙柱可傾曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì)含8張CAD圖
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J23-16開(kāi)式雙柱可傾曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì)
摘 要
本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)。對(duì)該機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)考慮的主要因素是曲柄機(jī)構(gòu)的受力分析和載荷的校核，以及曲柄的發(fā)熱問(wèn)題。另外，通過(guò)設(shè)計(jì)飛輪使機(jī)械的工作平穩(wěn)性增強(qiáng)，電機(jī)功率得到減小，即滿足了設(shè)計(jì)的要求，又使設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單化、合理化。通過(guò)二級(jí)變速，使電機(jī)的高速運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的低速運(yùn)動(dòng)，從而使機(jī)械的載荷能力大大增強(qiáng)。
曲柄壓力機(jī)是通過(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為滑塊的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)胚料進(jìn)行成行加工的鍛壓機(jī)械。曲柄壓力機(jī)動(dòng)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(jiǎn)單，操作方便，性能可靠,在機(jī)械制造行業(yè)發(fā)揮著很大的作用。
關(guān)鍵詞：壓力機(jī)，曲柄機(jī)構(gòu)，飛輪，機(jī)械制造
Abstract
This design is mainly for the design of the transmission part of the crank press.. The main factor considered in the design of the machine is the stress analysis and the load of the crank mechanism, and the fever of the crank.. In addition, through the design of the flywheel, the mechanical stability of the machine is enhanced, and the motor power is reduced, which satisfies the design requirements, and makes the design more simple and reasonable.. Through the two level speed change, the high-speed movement of the motor is changed into the low speed movement of the slider, so the load ability of the machine is greatly enhanced..
Crank 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, In the machinery manufacturing industry plays a very big role.
Keywords: pressure machine, crank organization,flywheel, machine manufacturing
目 錄
前 言 I
一、開(kāi)式曲柄壓力機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用 I
二、開(kāi)式壓力機(jī)設(shè)計(jì)的基本要求 I
三、開(kāi)式曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析 II
四、J23—16開(kāi)式曲柄壓力機(jī)的基本參數(shù) IV
摘 要 VI
Abstract VII
第一章 電動(dòng)機(jī)選型及飛輪設(shè)計(jì) 8
第一節(jié) 壓力機(jī)電力拖動(dòng)特點(diǎn) 8
一、選擇電動(dòng)機(jī)的類型 9
二、選擇電動(dòng)機(jī)的功率 9
三、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 10
四、計(jì)算總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 10
五、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 11
第三節(jié) 飛輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 12
一、壓力機(jī)一次工作循環(huán)所消耗的能量 12
二、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 15
三、飛輪尺寸計(jì)算 16
四、飛輪輪緣線速度驗(yàn)算 17
第二章 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 17
第三章 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 21
一、選擇齒輪材料、熱處理、齒輪精度等級(jí)和齒數(shù) 21
二、閉式齒輪按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 21
三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 24
第四章 軸的設(shè)計(jì) 26
第一節(jié) 軸的概述 26
第二節(jié) J23—16開(kāi)式曲柄壓力機(jī)的轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì) 26
一、材料選擇 26
二、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 27
第三節(jié) 曲柄軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 30
一、曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖 30
二、曲柄軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 30
三、 曲軸剛度計(jì)算 32
第五章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 33
第一節(jié) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力分析 33
第二節(jié) 連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置 35
一、連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu) 35
二、連桿的計(jì)算 36
三、連桿及球頭調(diào)節(jié)螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 36
四、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋 38
五、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋計(jì)算 38
六、連桿上的緊固螺栓 39
第六章 軸承的選擇 39
第一節(jié) 滾動(dòng)軸承的選擇 39
一、滾動(dòng)軸承概述 39
二、滾動(dòng)軸承型號(hào)選擇 40
第二節(jié) 滑動(dòng)軸承 41
一、滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu) 41
二、滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑及軸瓦結(jié)構(gòu) 41
三、滑動(dòng)軸承的計(jì)算 42
第七章 機(jī)身設(shè)計(jì) 43
一、機(jī)身結(jié)構(gòu) 43
二、強(qiáng)度計(jì)算 44
第一節(jié) 壓力機(jī)主要部件的結(jié)構(gòu)及調(diào)整方法 46
一、機(jī)身 46
二、傳動(dòng) 47
三、離合器 47
四、滑塊 47
五、平衡器 48
六、制動(dòng)器 48
七、操縱器 48
第二節(jié) 壓力機(jī)的電器裝置 48
第三節(jié) 壓力機(jī)的潤(rùn)滑 49
第四節(jié) 壓力機(jī)的安裝 50
第五節(jié) 壓力機(jī)的調(diào)整和啟動(dòng) 50
第六節(jié) 壓力機(jī)的每日保養(yǎng)及安全 50
第七節(jié) 壓力機(jī)的精度檢查 51
第八章 過(guò)載保護(hù)裝置設(shè)計(jì) 51
一、剪切破壞式過(guò)載保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu) 52
二、剪切塊的設(shè)計(jì)計(jì)算 52
第九章 潤(rùn)滑系統(tǒng) 54
一、稀油潤(rùn)滑 54
二、干油潤(rùn)滑 55
致 謝 57
參考文獻(xiàn) 58
前 言
一、開(kāi)式曲柄壓力機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用
曲柄壓力機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可分為開(kāi)式曲柄壓力機(jī)和閉式曲柄壓力機(jī)。
開(kāi)式壓力機(jī)因?yàn)榫哂虚_(kāi)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(kāi)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(kāi)式壓力機(jī)也有其缺點(diǎn)，由于機(jī)身呈C型，工作時(shí)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、下模具間隙的均勻性，降低模具的使用壽命。
由于開(kāi)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(guó)防、航空、汽車、儀表、農(nóng)機(jī)、醫(yī)療器械等部門(mén)中。在中、小型壓力機(jī)中，開(kāi)式壓力機(jī)得到了廣泛的發(fā)展，目前在我國(guó)機(jī)器制造業(yè)中，開(kāi)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%。
本壓力機(jī)是以曲柄連桿機(jī)構(gòu)作為工作機(jī)構(gòu)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)是剛性的，因此滑塊的運(yùn)動(dòng)是強(qiáng)制性的，滑塊的每分鐘行程次數(shù)及滑塊的運(yùn)動(dòng)曲線都是固定不變的。
二、開(kāi)式壓力機(jī)設(shè)計(jì)的基本要求
壓力機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下基本要求：
（1）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(qiáng)度、剛度和耐磨、耐久性能，能長(zhǎng)期穩(wěn)定地保持工藝能力；
3、操作安全、省力、簡(jiǎn)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(shí)少，傳動(dòng)效率高，具有高度的使用經(jīng)濟(jì)性。
（二）制造要求：
1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，體積?。?
2、采用性能好，價(jià)格低，易于購(gòu)買(mǎi)的材料，并充分發(fā)揮材料的性能使壓力機(jī)重量輕；
I
3、具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，加工簡(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn)化）程度，減少設(shè)計(jì)、制造勞動(dòng)量，以縮短制造周期和降低壓力機(jī)成本。
（三）其他要求：
1、運(yùn)輸容易； 2、安裝簡(jiǎn)單； 3、維修方便。
三、開(kāi)式曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析
1、傳動(dòng)系統(tǒng)類型
開(kāi)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。
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(kāi)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(kāi)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：重量較輕，成本低，安裝和維修較地基較簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是壓力機(jī)地面高度較大，運(yùn)行不夠平穩(wěn)。現(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(kāi)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(lái)，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(rùn)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(kāi)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(kāi)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(kāi)式安放的齒輪工作條件惡劣，傳動(dòng)噪音大，污染環(huán)境。
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(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。
4、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)：
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。
壓力機(jī)做功的能力 :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)做功的能力，要比二級(jí)和二級(jí)以上傳動(dòng)的曲柄壓力機(jī)低。
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(guò)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(lái)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(guò)6～8，齒輪傳動(dòng)比不超過(guò)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(guò)低，外形尺寸增大；過(guò)高，飛輪軸上的離合器和軸承工作條件惡化。開(kāi)式曲柄壓力機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速通常在240～470轉(zhuǎn)/分之間 。
四、J23—16開(kāi)式曲柄壓力機(jī)的基本參數(shù)
開(kāi)式曲柄壓力機(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)?，F(xiàn)將J23—16開(kāi)式曲柄壓力機(jī)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(jī)的主參數(shù)，是指滑塊離下止點(diǎn)前某一特定距離時(shí)，滑塊上所允許的最大作用力。F=160KN
2、滑塊行程s
滑塊行程是指壓力機(jī)滑塊從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所經(jīng)過(guò)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(jī)工藝用途和公稱壓力的不同而不同。 S=55mm
3、滑塊行程次數(shù)n
它是指滑塊每分鐘從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)，然后再回到上止點(diǎn)的往復(fù)次數(shù)?；瑝K行程次數(shù)的高低反映了壓力機(jī)沖壓的生產(chǎn)效率。n=120次/min
4、壓力機(jī)裝模高度H和封閉高度
壓力機(jī)裝模高度是指壓力機(jī)滑塊處于下止點(diǎn)位置時(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)整到最高位置（即連桿調(diào)至最短）時(shí)，裝模高度達(dá)最大值，稱為最大裝模高度；當(dāng)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(zhǎng)）時(shí)，裝模高度達(dá)最小值，稱為最小裝模高度。
壓力機(jī)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(jī)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(diǎn)時(shí)滑塊下表面到工作臺(tái)上表面的距離。它和裝模高度之差恰是工作臺(tái)墊板的厚度。
J23—16壓力機(jī)的最大封閉高度為220㎜；封閉高度調(diào)節(jié)量為45㎜。
5、壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸及滑塊底面尺寸
壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸A×B及滑塊底面尺寸J×K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(tái)面與滑塊底面的長(zhǎng)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。
J23—16壓力機(jī)的工作臺(tái)尺寸：左右為450 ㎜（A×B），前后為300mm。
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(tái)墊板面積是關(guān)系到模具的最大平面尺寸的重要參數(shù)。
J23—16壓力機(jī)的喉口深度為160㎜。
7、工作臺(tái)孔尺寸
工作臺(tái)孔用于落料或安裝氣墊裝置。
J23—16壓力機(jī)的工作臺(tái)孔尺寸：前后為160㎜，左右為240㎜，直徑為210㎜。
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。
J23—16壓力機(jī)的模柄孔尺寸：直徑為40㎜，深度為60㎜。
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(duì)于開(kāi)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。
J23—16壓力機(jī)的立柱間距離為220㎜。
10、傾斜角θ
傾斜角是指可傾式壓力機(jī)工作臺(tái)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(guò)兩立柱中間向壓力機(jī)后方排除。
J23—16壓力機(jī)機(jī)身最大可傾角為35°。
摘 要
本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)。對(duì)該機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)考慮的主要因素是曲柄機(jī)構(gòu)的受力分析和載荷的校核，以及曲柄的發(fā)熱問(wèn)題。另外，通過(guò)設(shè)計(jì)飛輪使機(jī)械的工作平穩(wěn)性增強(qiáng)，電機(jī)功率得到減小，即滿足了設(shè)計(jì)的要求，又使設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單化、合理化。通過(guò)二級(jí)變速，使電機(jī)的高速運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的低速運(yùn)動(dòng)，從而使機(jī)械的載荷能力大大增強(qiáng)。
曲柄壓力機(jī)是通過(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為滑塊的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)胚料進(jìn)行成行加工的鍛壓機(jī)械。曲柄壓力機(jī)動(dòng)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(jiǎn)單，操作方便，性能可靠,在機(jī)械制造行業(yè)發(fā)揮著很大的作用。
關(guān)鍵詞：壓力機(jī)，曲柄機(jī)構(gòu)，飛輪，機(jī)械制造
VI
I
Abstract
This design is mainly for the design of the transmission part of the crank press.. The main factor considered in the design of the machine is the stress analysis and the load of the crank mechanism, and the fever of the crank.. In addition, through the design of the flywheel, the mechanical stability of the machine is enhanced, and the motor power is reduced, which satisfies the design requirements, and makes the design more simple and reasonable.. Through the two level speed change, the high-speed movement of the motor is changed into the low speed movement of the slider, so the load ability of the machine is greatly enhanced..
Crank 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, In the machinery manufacturing industry plays a very big role.
Keywords: pressure machine, crank organization,flywheel, machine manufacturing
第一章 電動(dòng)機(jī)選型及飛輪設(shè)計(jì)
第一節(jié) 壓力機(jī)電力拖動(dòng)特點(diǎn)
壓力機(jī)工作過(guò)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(zhǎng)的空載時(shí)間，若依此短暫的工作時(shí)間來(lái)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(lái)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)傳動(dòng)中，飛輪的慣性拖動(dòng)的扭矩占總扭矩的85%以上，故沒(méi)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(guò)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(guò)30m/s；鑄鋼飛輪圓周轉(zhuǎn)速小于或等于40m/s，最高不超過(guò)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(kāi)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(guò)20s。否則，如果時(shí)間太長(zhǎng)，由于電動(dòng)機(jī)電流過(guò)大，線圈過(guò)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)，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)。因此在工作中得到廣泛的應(yīng)用。目前，開(kāi)式曲柄壓力機(jī)常用三相鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。
J23-16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。J23-16傳動(dòng)示意圖如圖1-1
二、選擇電動(dòng)機(jī)的功率
1、工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)輸出功率為:
其中
所以
2、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
滑塊行程H=55mm，滑塊行程頻率120次/min，則
v=0.055×2×120/60=0.22m/s
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
根據(jù) ?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)? 附錄K選取電動(dòng)機(jī)的額定
三、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速
已知滑塊行程頻率120次/min，所以曲軸的工作轉(zhuǎn)速為120r/min
按推薦的合理傳動(dòng)比范圍，取 V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比=2～4,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=6～20，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為
（6～20）×120r/min
=720r/min～2400r/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Y132M—4，額定功率為7.5KW,滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min。
四、計(jì)算總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比
(1)總傳動(dòng)比：
(2)分配傳動(dòng)比：取V帶的傳動(dòng)比=3，齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比=4
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 ==1440r/min
Ⅱ軸
曲軸
各軸的輸入功率
Ⅰ軸 43.46×0.97=42.1562
Ⅱ軸 42.1562×0.96×0.97=39.26
曲軸 39.26×0.95×0.97=36.18
（3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩
電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩
Ⅰ軸 288.23×0.97=279.58
Ⅱ軸 279.58×3×0.96×0.97=781.04
曲軸 781.04×4×0.95×0.97=2878.91
運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果列表如下：
軸名
參數(shù)
電動(dòng)機(jī)軸
Ⅰ軸
Ⅱ軸
曲軸
轉(zhuǎn)速n(r/min)
1440
1440
480
120
輸入功率P/KW
43.46
42.1562
39.26
36.18
輸入轉(zhuǎn)矩T/(N·m)
279.58
781.04
2878.91
傳動(dòng)比i
12
3
4
效率η
0.97
0.93
0.92
表1 -1
第三節(jié) 飛輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
一、壓力機(jī)一次工作循環(huán)所消耗的能量
+
式中—工件變形功。
—?dú)鈮|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)得摩擦所消耗的能量。
—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(duì)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
式中—壓力機(jī)公稱壓力,KN —板料厚度,
經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)慢速壓力機(jī)=
所以
2、 氣墊工作功
無(wú)氣墊壓緊裝置，所以為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：
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（°）
因?yàn)楣Q壓力角為0所以做功為零
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(chǔ)藏變形位能對(duì)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：
式中—壓力機(jī)總的垂直剛度（）。()
—壓力機(jī)垂直剛度,對(duì)于開(kāi)式壓力機(jī)。
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(rùn)滑情況、皮帶拉緊程度、制動(dòng)器調(diào)整情況等有關(guān)。通過(guò)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160時(shí)，推薦的空行程消耗能量為192。
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(duì)于具有剛性離合器的開(kāi)式曲柄壓力機(jī)，此值偏高。
飛輪空轉(zhuǎn)時(shí)所消耗的能量
式中 —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
行程利用系數(shù)表
表1-2
壓力機(jī)行程次數(shù)
<15
20～40
40～70
70～100
200～500
行程利用系數(shù)
0.7～0.85
0.5～0.65
0.45～0.55
0.35～0.45
0.2～0.4
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。為0。
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：
式中—工件變形功。
—?dú)鈮|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)得摩擦所消耗的能量。
—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。
—單次行程離合器接合所消耗的能量。
—考慮到齒輪傳動(dòng)的效率。，其中：—齒輪嚙合效率； —一對(duì)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；—一對(duì)軸承傳動(dòng)的效率。
該設(shè)計(jì)壓力機(jī)沒(méi)有拉伸墊裝置，具有剛性離合器的通用開(kāi)式曲柄壓力機(jī)。
按單次行程工作方式計(jì)算：
+
二、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：
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)
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)，；
—修正系數(shù)，。
所以
—公稱壓力角（°）；
—壓力機(jī)行程次數(shù)利用系數(shù)（）
三、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。本設(shè)計(jì)選用大齒輪作為曲柄壓力機(jī)飛輪，一般飛輪形狀如下圖所示：
圖中：Ⅰ是輪緣部分，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為；Ⅱ是輪輻部分，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為;Ⅲ是輪轂部分，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為。
飛輪外徑由小齒輪和速比決定，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、大的多。故在近似計(jì)算中只考慮更趨于安全。
因?yàn)?，
所以
式中 ——金屬密度（），
對(duì)中碳鋼：。
四、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：
<
式中：——飛輪最大直徑；
——飛輪轉(zhuǎn)速；
——許用線速度，對(duì)中碳鋼飛輪。
第二章 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
在一般的機(jī)械傳動(dòng)中，應(yīng)用最廣的是V帶傳動(dòng)，V帶產(chǎn)生的摩擦力更大，因此傳遞的功率更大，此外它可以實(shí)現(xiàn)更大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)較為緊湊。
上述計(jì)算得出J23—16型開(kāi)式曲柄壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為7.5，轉(zhuǎn)速為1440轉(zhuǎn)/分，V帶傳動(dòng)比為i=3
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)=1.3
由式（8.12）==1.3×7.5=9.75
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)
窄V帶傳遞功率的能力比普通V帶大，允許速度和撓曲次數(shù)高，傳遞中心距較小，傳動(dòng)功率大，結(jié)構(gòu)緊湊。
由=9.75，轉(zhuǎn)速=1440r/min和圖8.16，確定選用SPZ型號(hào)窄V帶。
3、確定帶的基準(zhǔn)直徑
(1)按設(shè)計(jì)要求，由表8.7查得，SPZ型帶輪的最小直徑為63,在參看圖8.16及表8.5，選擇小帶輪=100。
(2)驗(yàn)算帶速: 帶的工作速度一般在5～25m/s之間，滿足帶速要求。
(3)計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑
，帶的滑動(dòng)率ε一般為1％~2％，取ε=0.02，則
294
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(duì)值 <5（一般允許誤差），所選大帶輪直徑可用。4、確定中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
（1）中心距：
所以
取750
（2）帶長(zhǎng) ：
其中 ，
即 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8—3，選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為2240
（3） 實(shí)際中心距:
5、核算小帶輪包角
，，滿足要求。
6、計(jì)算皮帶的繞行次數(shù)
次/<20次/
7、確定V帶的根數(shù)
式中：—單根V帶的基本額定功率，見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.10， 為2.36
—時(shí)傳遞功率的增值，根據(jù)傳動(dòng)比i=3.由表8.12， 為0.23
—按小帶輪包角查得的包角系數(shù)，見(jiàn)表8—8， 為0.96。
—長(zhǎng)度系數(shù)，見(jiàn)表8.3， 為1.05。
所以 根，取z=4根。
8、計(jì)算帶的張緊力和壓軸力
單根帶的張緊力為
(由表8.4）
帶輪軸的壓軸力
9、帶輪結(jié)構(gòu)
在結(jié)構(gòu)上，帶輪應(yīng)易于制造，能避免由于鑄造而產(chǎn)生過(guò)大的內(nèi)應(yīng)力，重量要輕。 帶輪的工作表面要保證適當(dāng)?shù)拇植诙戎?，以免把帶很快磨壞。帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用牌號(hào)為HT150或HT200；轉(zhuǎn)速較高時(shí)采用鑄鋼。
帶輪由三部分組成：輪緣（用以安裝傳動(dòng)帶）；輪轂（用以安裝在軸上）；輪輻或腹 板（聯(lián)接輪緣與輪轂）
大帶輪常采用輪輻式結(jié)構(gòu)，輪輻數(shù)目Za可根據(jù)帶輪直徑選?。篋<500mm時(shí)取4。中小直徑的帶輪可采用腹板式。
10、確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸（查?機(jī)械設(shè)計(jì)?表8.5）
節(jié)寬 槽間距
基準(zhǔn)線上槽深 ，取
基準(zhǔn)線下槽深 ，取
最小輪緣厚度， 取
外徑
帶輪寬
輪轂直徑，d為軸的直徑
輪轂長(zhǎng)度88mm ，當(dāng)B<1.5d時(shí)，L=B，取L=65mm
第三章 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
由上述計(jì)算得出J23—16開(kāi)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。
一、選擇齒輪材料、熱處理、齒輪精度等級(jí)和齒數(shù)
選擇小齒輪材料鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度241～268HBS，=700，=500；大齒輪材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度217～255HBS，=650,=360；精度8級(jí)。
二、閉式齒輪按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
前面計(jì)算知 Ⅱ軸的轉(zhuǎn)矩=，即小齒輪轉(zhuǎn)矩。
一般取20～40，取，傳動(dòng)比=4，。
1、初步計(jì)算
轉(zhuǎn)矩
齒寬系數(shù)查表9.12得
接觸疲勞極限由圖9.18（c）得
初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力
由表9.15取
初步計(jì)算的小齒輪直徑
取
初步齒寬
2.校核計(jì)算
圓周速度
查表9.8選8級(jí)精度。
初取齒數(shù)，則，取，
則
查表9.7得使用系數(shù)
由圖9.10得動(dòng)載系數(shù)
齒間載荷分配系數(shù)
查表9.9，先求
查表9.9
齒向載荷分布系數(shù)
查表9.10，（對(duì)稱支承）
載荷系數(shù)
查表9.11的彈性系數(shù)
由圖9.17節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
查表9.13的接觸最小安全系數(shù)
總工作時(shí)間
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
由表9.14，估計(jì)
則原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。
由圖9.19得接觸壽命系數(shù)
許用接觸應(yīng)力
驗(yàn)算： 計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。
3.確定傳動(dòng)主要尺寸
實(shí)際分度圓直徑
中心距，查表9.2，則
齒寬
小齒輪齒寬取114,大齒輪齒寬取104。
齒頂高 齒根高
齒高 齒距
齒原 齒槽高
中心距
三、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算
重合度系數(shù)
查表9.9，齒間載荷分配系數(shù)
由圖9.15得齒向載荷分配系數(shù)
載荷系數(shù)
由圖9.21得齒形系數(shù)
由圖9.22得應(yīng)力修正系數(shù)
由圖9.23（c）得彎曲疲勞極限
查表9.13得彎曲最小安全系數(shù)
查表9.14，估計(jì)
原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。
由圖9.24得：彎曲壽命系數(shù)
由圖9.25得：尺寸系數(shù)
許用彎曲應(yīng)力
驗(yàn)算 ：
傳動(dòng)無(wú)嚴(yán)重過(guò)載，故不做靜強(qiáng)度校核。
第四章 軸的設(shè)計(jì)
第一節(jié) 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。
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(jiàn)。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。
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(duì)應(yīng)力集中的敏感性小，又可通過(guò)熱處理提高其耐磨性及疲勞強(qiáng)度，故應(yīng)用較為廣泛，其中最常用的是45號(hào)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）下,各種碳素鋼和合金鋼的彈性模量相差不多,熱處理對(duì)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(duì)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(guò)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(duì)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。
第二節(jié) J23—16開(kāi)式曲柄壓力機(jī)的轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)
一、材料選擇
選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12-1和表12-2得：抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，彎曲疲勞極限，許用彎曲應(yīng)力[]=60，剪切疲勞極限，許用切應(yīng)力=30～40，與軸材料有關(guān)的系數(shù)=118～107.
二、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、初步計(jì)算軸的最小軸徑
由公式（12.2），取C=110，則軸的最小直徑為 ：
式中: —軸的轉(zhuǎn)速，480；
—軸傳遞的功率，39.26；
—軸的計(jì)算直徑，；
—許用切應(yīng)力，；
—與軸材料有關(guān)的系數(shù)，C=110。
代入上式得
考慮到軸的最小直徑有鍵的存在，而且為單鍵，所以應(yīng)增大5～7，故取
=47.75×（1+0.07）=51.09，圓整為55。
2、選擇聯(lián)軸器
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9.7取載荷系數(shù)，則聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為
根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩、最小軸徑、軸的轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》附錄J表J.1，選用LX4型聯(lián)軸器。
3、初選軸承
因軸同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用圓錐滾子軸承。根據(jù)工作要求及輸入端的直徑（初選為55mm），查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表E.4選取型號(hào)為30213軸承，則。
4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸段1與大帶輪相連，則，。軸段2用來(lái)跟端蓋相連，則。軸段3和軸段7是用來(lái)裝滾動(dòng)軸承的，所以直徑與滾動(dòng)軸承內(nèi)圈直徑一樣，，。軸環(huán)4，。軸段5，。軸段6，。軸段8，，軸段9與小齒輪相連，則。根據(jù)軸徑選擇鍵。
5、按彎扭聯(lián)合作用核算強(qiáng)度
軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：=
齒輪的法向作用力為：
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Ⅰ—Ⅰ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
Ⅰ—Ⅰ截面的強(qiáng)度。
由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為：
由扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力為：
Mc
Mn
Ⅱ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅰ
彎矩圖
扭矩圖
1022.14N.m
1147.05N.m
R1
R2
當(dāng)量彎曲應(yīng)力為：
軸的材料是45鋼（調(diào)質(zhì)），=221.875～253.57，因此，符合要求。
6、核算疲勞強(qiáng)度
由于Ⅱ—Ⅱ截面有臺(tái)階，應(yīng)力集中現(xiàn)象比較嚴(yán)重，且直徑最小（=50），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(qiáng)度。
由《開(kāi)式壓力機(jī)設(shè)計(jì)》表2—19查得=0.1，=0.05，由表2—20查得=0.75，=0.73，由表2—21，據(jù)=，查得=2.6，=1.65，由表2—23查得。
又因
所以
所以疲勞強(qiáng)度也符合要求。
第三節(jié) 曲柄軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
一、曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖
二、曲柄軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
1、曲柄軸尺寸經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)
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(jiàn)下表：
表4-1
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
～
150
支承頸長(zhǎng)度
～
189
曲柄兩臂外側(cè)面間的長(zhǎng)度
～
315
曲柄頸長(zhǎng)度
～
200
圓角半徑
～
6
曲柄臂的寬度
～
186
曲柄臂的高度
220
2、曲軸強(qiáng)度計(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。
(1)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(lái)的應(yīng)力。
彎矩：
7760
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：
(2)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：
6493.44
剪切應(yīng)力及強(qiáng)度條件：
0 .15
滑塊上許用應(yīng)力：
106.45
考慮疲勞和應(yīng)力集中的影響，許用應(yīng)力如下計(jì)算：
143～200
108～150
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。
剛度計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：
3、 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(zhǎng)度；
—曲柄壁厚度；
—圓角半徑；
—支撐頸、曲柄臂、曲柄頸的慣性矩；
6.36
所以，撓度。
第五章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
第一節(jié) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力分析
研究曲柄壓力機(jī)時(shí)，需要確定滑塊位移和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，驗(yàn)算滑
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