J11-5單柱固定臺(tái)曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì)(全套含CAD圖紙)
下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書畢業(yè)生姓名 :專業(yè) :學(xué)號(hào) :指導(dǎo)教師所屬系(部) :下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985I畢業(yè)論文評(píng)閱書題目: J11-5 單柱固定臺(tái)曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì)機(jī)電系機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 姓名 設(shè)計(jì)時(shí)間: 評(píng)閱意見:成績:指導(dǎo)教師:(簽字)職務(wù):II下載后包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985II畢業(yè)論文答辯記錄卡機(jī)電 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 姓名 答 辯 內(nèi) 容問 題 摘 要 評(píng) 議 情 況記錄員: (簽名)成 績 評(píng) 定指導(dǎo)教師評(píng)定成績 答辯組評(píng)定成績 綜合成績注:評(píng)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)年月 日i摘 要曲柄壓力機(jī)是通過曲柄滑塊機(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)簡單,操作方便,性能可靠。關(guān)鍵詞:壓力機(jī),曲柄機(jī)構(gòu),機(jī)械制造iiiiiAbstractCrank 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 manufacturiniv目 錄前 言 .3第一節(jié) 開式曲壓力機(jī)的特點(diǎn)和用途 .3第二節(jié) J115 開式曲柄壓力機(jī)的基本參數(shù) .3第三節(jié) 開式壓力機(jī)設(shè)計(jì)的基本要求 .4第一章 電動(dòng)機(jī)的選擇和飛輪設(shè)計(jì) .6第一節(jié) 壓力機(jī)電力拖動(dòng)特點(diǎn) .6第二節(jié) 電動(dòng)機(jī)的選擇 .6一、選擇電動(dòng)機(jī)的類型 .6二、選擇電動(dòng)機(jī)的功率 .7三、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 .7四、計(jì)算傳動(dòng)比 .7五、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) .8第三節(jié) 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及尺寸計(jì)算 .9一、壓力機(jī)一次工作循環(huán)所消耗的能量 .9二、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 .10三、飛輪尺寸計(jì)算 .11四、飛輪輪緣線速度驗(yàn)算 .13第二章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) .14第一節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析 .14一、傳動(dòng)系統(tǒng)類型 .14二、傳動(dòng)系統(tǒng)的布置方式 .14三、離合器和制動(dòng)器的位置 .15四、傳動(dòng)級(jí)數(shù)和各級(jí)傳動(dòng)比的分配 .15第二節(jié) V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) .16第三節(jié) 平鍵連接 .18第三章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) .20第一節(jié) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力分析 .20一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu) .20二、曲軸扭矩計(jì)算 .21第二節(jié) 曲柄軸的設(shè)計(jì) .22一、曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖 .22二、曲柄軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 .22第三節(jié) 連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置 .24一、連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu) .24二、連桿的計(jì)算 .24三、連桿及球頭調(diào)節(jié)螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 .25四、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋計(jì)算 .27五、連桿上的緊固螺栓 .27第四節(jié) 滑動(dòng)軸承 .27一、滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu) .27v二、滑動(dòng)軸承的潤滑及軸瓦結(jié)構(gòu) .28三、滑動(dòng)軸承的計(jì)算 .28第四章 離合器與制動(dòng)器 .30第一節(jié) 離合器與制動(dòng)器的作用原理 .30第二節(jié) 離合器的設(shè)計(jì) .31一、離合器的類型、工作特性及其選用原則 .31二、 雙轉(zhuǎn)鍵離合器的結(jié)構(gòu) .32第三節(jié) 制動(dòng)器的設(shè)計(jì) .34一、制動(dòng)器的類型、工作特性及其選用原則 .34二、帶式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu) .35第五章 機(jī)身設(shè)計(jì) .36第一節(jié) 機(jī)身結(jié)構(gòu) .36第二節(jié) 機(jī)身計(jì)算 .37第六章 過載保護(hù)裝置設(shè)計(jì) .40第一節(jié) 剪切破壞式過載保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu) .40第二節(jié) 剪切塊的設(shè)計(jì)計(jì)算 .41第七章 潤滑系統(tǒng) .43曲柄壓力機(jī)常用潤滑劑 .43一、稀油潤滑 .43二、干油潤滑 .44外文資料 .45中文翻譯 .49結(jié)束語 .52參考文獻(xiàn) .54vi1前 言1、開式曲柄壓力機(jī)的特點(diǎn)和用途 曲柄壓力機(jī)是采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為工作機(jī)構(gòu)的一類鍛壓機(jī)器。開式壓力機(jī)是曲柄壓力機(jī)的一個(gè)類別,其特點(diǎn)是具有開式機(jī)身(即 C 型機(jī))。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(tái)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(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、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%。 二、J115 開式曲柄壓力機(jī)的基本參數(shù)開式曲柄壓力機(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 J115 開式曲柄壓力機(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=50KN2、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=40mm3、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2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=150次/min4、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)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。5、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。三、開式壓力機(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:(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(qiáng)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(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)簡單、緊湊,體積?。?2、采用性能好,價(jià)格低,易于購買的材料,并充分發(fā)揮材料的性能使壓力機(jī)重量輕;3、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(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、安裝簡單; 3、維修方便。 4第一章 電動(dòng)機(jī)的選擇和飛輪設(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(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(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 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。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5曲柄壓力機(jī)常用三相鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。J11-5 的傳動(dòng)系統(tǒng)主要是皮帶傳動(dòng)。 二、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: WP0因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)所需功率為: ,所以 wWF1wF10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 ww21式中 分別為 V 帶傳動(dòng)、一個(gè)彈性聯(lián)軸器、工作機(jī)的效率。由機(jī)械w21、設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表 24 查得:取 ,則94.0.96.0w21 、4.960w所以 kFPw 12.160551034選取電動(dòng)機(jī)的額定功率 ,使)(kpm,查Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)型46.2.3.2.)3.(0pm號(hào)選擇表取 。kwm15三、確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇表,選電動(dòng)機(jī)型號(hào) Y180L-6 ,滿載轉(zhuǎn)速 970 r/min6四、計(jì)算傳動(dòng)比傳動(dòng)比: 47.61509wmni帶查機(jī)械課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表 2-3,V 帶的傳動(dòng)比的一般范圍為,故初選帶的傳動(dòng)比7,42MAXii帶 5.6帶i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 軸 min/23.1495.6701rinm帶曲軸 i/.1曲(2)各軸的輸入功率軸 kw68.09.20帶 P曲軸 5711聯(lián) 軸 器(3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩 計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩mNnPTm74.21460.950軸 i 9.53.7.201帶帶 曲軸 T39聯(lián) 軸 器曲運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果列表如下:參數(shù)軸名 電動(dòng)機(jī)軸 軸曲軸轉(zhuǎn)速 min)/(r 970 149.23149.23功率 kWp 11.12 10.6810.57轉(zhuǎn)矩 )/(NT 72.24 453.90449.36轉(zhuǎn)動(dòng)比 i 6.51效率 0.960.997第三節(jié) 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及尺寸計(jì)算 一、壓力機(jī)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(shí)所需的功。2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。3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。4A壓力機(jī)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用于連續(xù)行程的壓力機(jī),一循環(huán)所消耗的能量為: 54321AA在工作行程一次時(shí)間里,一循環(huán)所消耗的能量為:下面分別敘述各項(xiàng)能量的計(jì)算。1、工作變形功 1A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。J0135.gP式中 壓力機(jī)公稱壓力(KN) 板料厚度(mm) gP0對(duì)慢速壓力機(jī) =0g4.m所以 JA4.75.315. 2、氣墊工作功 2在進(jìn)行拉伸工作時(shí),氣墊壓緊工件邊緣,隨壓力機(jī)滑塊一起向下移動(dòng),消耗的能量取決于氣墊的壓緊力和工作行程,其值相應(yīng)為壓力機(jī)公稱力的 1/6 及8滑塊行程的 1/6,即: J36/16/2ggSPA式中 壓力機(jī)公稱壓力(KN) S 滑塊行程 (mm)gP所以 JJ5./504/506/123、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 3A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:3AgPm087.式中, 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的摩擦當(dāng)量力臂( mm) , m3.9壓力機(jī)公稱壓力( KN),gP 公稱壓力角(),小型壓力機(jī)取 0g所以 JA37.12053.9087.3 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 4A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:42/4cgYPAJ式中 壓力機(jī)總的垂直剛度( ) , ( )cYmHgcCPY/m壓力機(jī)垂直剛度 ,對(duì)于開式壓力機(jī)HC40/kN所以 JPAHg512.340254綜上所述,則 JA495.201.3726.4.731 9二、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:20)361(mngf ACJ2kg式中: 工作行程時(shí)所需能量(250.495J)0A電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下飛輪的角速度m62.15.30974帶inmsrad/飛輪轉(zhuǎn)速相對(duì)波動(dòng)情況的轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù))(2teSk其中: k實(shí)際電機(jī)系數(shù), ; 電機(jī)額定轉(zhuǎn)差率(0.02) ;.312.50PmKeS在額定轉(zhuǎn)矩下皮帶的當(dāng)量滑差率(0.05) ; 修正系數(shù)(0.9) 。tS 164.)5.2(3.1902公稱壓力角(30) 壓力機(jī)行程次數(shù)利用系數(shù)(0.3)gn C22.164.0.59).036( kgmJf 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。曲柄壓力機(jī)上,一般fJ飛輪形狀如圖 11 所示,圖中: 10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 ;J J是輪轂部分,其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 。由第二章已知 ,輪緣部分寬度 。mD802mB139飛輪本身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ,其中輪緣部分是主要的, 要比fJJJ、 大的多。故在近似計(jì)算中只考慮 更趨于安全。J 而213/8m213/4BD所以 mBJD7019.08.746.043423 式中 金屬密度( ) ,對(duì)鑄鋼: 。2kgm32/kg; ;06,25.1404d取 D455.30;18,3dDd?。?。mCBC2,47 取 mBL145., 取LdDD4 2311圖 11 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 :fvsmnDff /2.63.1498.02.5102.5 式中: 飛輪最大直徑;f飛輪轉(zhuǎn)速;f許用線速度,對(duì)鑄鋼飛輪 。v40vms12第二章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)第一節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析一、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(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。二、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)大多采用上傳到,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。13三、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。四、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):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(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。2、壓力機(jī)做工的能力 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)做工的能力,要比二級(jí)和二級(jí)以上傳動(dòng)的曲柄壓力機(jī)低。3、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 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14轉(zhuǎn)速通常在 240470 轉(zhuǎn)/分之間。第二節(jié) V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)上述計(jì)算得出 J115 型開式曲柄壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為 11.12 ,滿載KW轉(zhuǎn)速為 970r/min,V 帶傳動(dòng)比為 i=6.51、確定計(jì)算功率 cP由機(jī)械設(shè)計(jì)表 8.6 查得工作情況系數(shù) =1.3AK由式(8.18) = =1.311.12 =14.5cAKW2、選擇 V 帶的型號(hào)開式曲柄壓力機(jī)上常用的三角皮帶有 A、B 和 C 三種型號(hào)。由 =14.5 ,轉(zhuǎn)速 =970r/min 和圖 8.15,確定選用 B 型普通 V 帶。cPW滿n3、確定帶的基準(zhǔn)直徑(1)按設(shè)計(jì)要求,由表 8.7 查得,B 型小帶輪的最小直徑為 125m(2)驗(yàn)算帶速 ,在 525m/s 之間滿足帶速要求。smDn/3.6012597601(3)計(jì)算從動(dòng)大帶輪基準(zhǔn)直徑 2D,取 ,則:5.6帶i01. m375.80415.6)(12 iD帶按帶輪的基準(zhǔn)直徑系列取 D2實(shí)際傳動(dòng)比: 46.125)0.()1( i帶傳動(dòng)比誤差相對(duì)值 5 (一般允許誤差) ,%.64 帶 帶帶 i所選大帶輪直徑可用。4、確定中心距 和帶的基準(zhǔn)長度adL15根據(jù)公式 ,查表 8.5 得)(2)(5.02121DahD mh1則 ,初取中心距m8078a0由(式 8.1) , 得帶長:aL22,1216.3510.725.462由機(jī)械設(shè)計(jì)表 8.3,選取帶的基準(zhǔn)長度為 3550 ,dLm由式(8.2) 得實(shí)際中心距:28)(4mmDLLaa 43.915.37.635014.62350 25、核算小帶輪包角 1由式 得: 812a,滿足要求。 1205.39604.9501 6、計(jì)算皮帶的繞行次數(shù) 次/ 20 次/8.3501dLs7、確定 V 帶的根數(shù)LckPz)(00式中: 單根 V 帶所能傳遞的功率,查機(jī)械設(shè)計(jì) 表 8.9, 為0P 0P2.20 。kW 時(shí)傳動(dòng)功率的增量,查機(jī)械設(shè)計(jì)表 8.11, 為01i 00.30 k包角系數(shù),查機(jī)械設(shè)計(jì)表 8.8, 為 0.85。 k長度系數(shù),查機(jī)械設(shè)計(jì)表 8.3, 為 1.09。Lk L16所以 根,取 z=7 根。3.609.185)3.02(4z8、計(jì)算帶的張緊力和壓軸力由式(8.19)知單根帶的張緊力為: 20)15.(qkzPFc查機(jī)械設(shè)計(jì)表 8.5 得: ,則:mkgq/17.NsKsmKWF 1.379)/.6(/.0)85.2(6/3.1450 2由式(8.21)知帶輪軸上的載荷:NNzFQ 34.5021.39sin.3762sin210 9、確定大帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸查機(jī)械設(shè)計(jì)表 8.5 得: 節(jié)寬 槽間距mbP0.14 me19基準(zhǔn)線上槽深 基準(zhǔn)線下槽深ha.53in hf.80in最小輪緣厚度 帶輪外徑7mi Da721第一槽對(duì)稱面至端面的 最小距離f.12帶輪寬 mezB93.591第五節(jié) 平鍵連接在 J11-5 開式曲柄壓力機(jī)上,皮帶輪和軸的聯(lián)接常采用普通平鍵聯(lián)接。為避免聯(lián)接中較弱零件(一般是輪轂)壓壞,應(yīng)驗(yàn)算擠壓應(yīng)力:ppldhT2式中: 鍵所傳遞的轉(zhuǎn)矩, ( ) ;TmN90.4531鍵與輪轂的接觸高度(mm), ;h 2/h17鍵的接觸長度(mm) ,圓頭平鍵 ;l bLl軸的直徑(mm) 。d平鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力,輪轂材料為鋼時(shí), =120150p p;輪轂材料為鑄鐵時(shí), =7080 。aMPpaMP大皮帶輪的材料為 45 鋼,查機(jī)械設(shè)計(jì)表 5.1 得;鍵寬 ,鍵高mb12,鍵的接觸長度 ,鍵與輪轂大皮帶輪的接觸高度 ,mh8ml50h4軸的直徑 。則:d40,滿足要求。pp MPaa 138159.32318第三章 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)和受力分析一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)、使用和研究曲柄壓力機(jī)時(shí),往往需要確定滑塊位移和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系,驗(yàn)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(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力情況時(shí),由于目前常用的曲柄壓力機(jī)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(jì)。同樣,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的重量也只占公稱壓力的百分之幾,也可忽略不計(jì)。如圖 1-1 所示: ,)2.0LR ,計(jì) 手 冊(cè) 這 里 取連 桿 系 數(shù) ( 查 機(jī) 械 設(shè)S滑塊全行程( 40mm) ,R曲柄半徑( ),L-連桿長度m2SR(100mm) , 滑塊的位移,由滑塊的下死點(diǎn)算起; 曲柄轉(zhuǎn)角,由曲柄軸頸B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(jì)算公式: 2cos14cos1RSB取公稱壓力角 時(shí),30mSB3將上式對(duì)時(shí)間 t 微分,可求的滑塊的速度: sini2BVR式中: 曲柄的角速度( ),i/75.10.3rn曲柄的每分鐘次數(shù)(即滑塊每分鐘行程次數(shù) N)n當(dāng)壓力計(jì)主要用于拉伸時(shí),滑塊的最大速度應(yīng)小于板料的最大拉伸速度(對(duì)鋼取 25m/min) ,曲柄在 時(shí),滑塊速度最大。9025m/minmin/345.0in/)18si2.(sin75.1023VBMAX 19R+LS=2B A0LB0R180O圖 1- 曲 柄 滑 塊 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動(dòng) 簡 圖二、曲軸扭矩計(jì)算曲柄所傳遞的扭矩可以看成由兩部分組成:無摩擦機(jī)構(gòu)所需的扭矩 和由0M于存在摩擦所引起的附加扭矩 ,即: M00q qPm式中: 連桿作用力(KN);P理想當(dāng)量力臂(mm) , ;0m0sini2mR摩擦當(dāng)量力臂(mm), ; 01ABr曲軸主軸承半徑(mm); 曲柄半徑(mm);0rAr連桿球頭半徑(mm); 曲柄連桿機(jī)構(gòu)摩擦系數(shù)(開式:取 0.04) Bu。 20曲軸扭矩為: 0sini21q ABMPmRr 如果上式取 , 由 R=20mm,則 =10mm; KNg5030g由 ,取 則 =17mm;d4.1.3)4.(0 md40r由 ,取 則 =19mm.mPgB 982B8B則曲柄壓力機(jī)所允許傳遞的最大扭矩為:=1510.3NM0sini12g ABMRr 第二節(jié) 曲柄軸的設(shè)計(jì)一、曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖 LaLoqLododRdorr ah支 承 徑 曲 柄 臂 曲 柄 頸圖 32二、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)由前面計(jì)算知曲柄支承頸直徑 =34mm, 其他各部分尺寸見下表 3-1 0d21表 3-1 曲軸尺寸經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)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( )m曲柄頸直徑 ad1.(0)4d44支承頸長度 0L5.270曲柄兩臂外側(cè)面間的長度 q.(0)3d100曲柄頸長度 a.1750圓角半徑 r08.(0)d3曲柄臂的寬度 b6.3125曲柄臂的高度 h0)2.8(d702、曲軸強(qiáng)度計(jì)算(材料選 45 調(diào)質(zhì)鋼)曲軸的危險(xiǎn)截面為曲柄頸中央的截面和支承頸端部的截面。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)算出來的應(yīng)力。彎矩: mNPrLMgaqW 925043851048彎曲應(yīng)力及強(qiáng)度條件: =140 aaagq MPdrL 6.1084.05)381(4.0)8( 93 maxaP由上式可以導(dǎo)出滑塊上許用負(fù)荷:KNrLPaq 6410385104.8.933 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: mNmMqgn .2.35剪切應(yīng)力及強(qiáng)度條件:aaaqg MPPdP107.81042.0 max33 22滑塊上許用負(fù)荷:KNmdPq 56102.34.02. 33 曲軸的剛度一般不進(jìn)行計(jì)算。第三節(jié) 連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置一、連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)由設(shè)計(jì)條件知連桿長度可調(diào),就用改變連桿長度的方法改變壓力機(jī)的封閉高度。如圖 15 所示連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu),這種連桿由連桿蓋 1、連桿 2 和球頭調(diào)節(jié)螺桿 3 等零件組成。其上端套在曲柄軸頸上,下端以球頭和滑塊 6 中的球座 5 及球頭壓蓋 4 連接。借扳手或用鐵棍撥動(dòng)棘爪轉(zhuǎn)動(dòng)球頭螺桿,就可以改變連桿長度,從而改變壓力機(jī)的封閉高度。二、連桿的計(jì)算1、 連桿的作用力 :ABP單點(diǎn)壓力機(jī): KNg502、確定連桿及調(diào)節(jié)螺桿主要尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式:(1)球頭式調(diào)節(jié)螺桿主要尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式見下表 32:(2)連桿長度 L( ) m15023三、連桿及球頭調(diào)節(jié)螺桿的強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算部位 代號(hào) 經(jīng)驗(yàn)公式 實(shí)際尺寸Bd9.3(gP)75300.0Bd8. 2239.()128球頭調(diào)節(jié)螺桿mm 2d830. 2042()4d80連桿mm H5.105024圖 3-31、連桿蓋 2、連桿 3、調(diào)節(jié)螺桿 4、球頭壓蓋 5、球頭下座 6、滑塊 7、螺釘 8、鎖緊塊 9、鎖緊塊連桿及因兩端有摩擦力矩存在,連桿及球頭調(diào)節(jié)螺桿受到壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的聯(lián)合作用,應(yīng)當(dāng)演算其危險(xiǎn)截面 AA 的合成力 使:HHyWMPa危險(xiǎn)截面的壓應(yīng)力 : yAByF式中 : 危險(xiǎn)截面 AA 的面積( ) ;AF2m252220 94.37)(14.3)( mdFAMPaPaABy 6.109.756危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力 : WA式中; 危險(xiǎn)截面的截面模數(shù),圓形截面,A;33308.10642.1. md危險(xiǎn)截面的彎矩( ) , AMN ABABrMPXL式中 : 摩擦系數(shù),取 ;0.5曲柄軸頸同連桿下支承端軸頸的半徑( ) ,ArB、 m, ; m24rB123X危險(xiǎn)截面到連桿下支承軸頸中心的距離( ) , mdB 2.05)(220則 NMA 73.1.150.MPaWaA68.08.64739所以 yH 2.13.1 球頭調(diào)節(jié)螺桿用 45 鋼調(diào)質(zhì)處理, =180220 ,球頭表面淬火,硬a度為 42 ;連桿采用 35,正火處理, = 。調(diào)節(jié)螺桿的螺紋,RCZGP0常采用普通螺紋。 四、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋計(jì)算由于連桿體的材質(zhì)較螺桿差,調(diào)節(jié)螺紋的抗彎強(qiáng)度均比擠壓強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度低,所以只需驗(yàn)算連桿體螺紋的彎曲應(yīng)力。即:26012.5ABWWdSPHh式中: 、 螺紋的外徑(22mm)和內(nèi)徑(20.917mm); S螺距(1mm);0d1H螺紋連接的最小工作高度, ;md20h螺紋牙根處高度,對(duì)于普通螺紋 ;Sh連桿體螺紋的許用應(yīng)力,對(duì)鑄鋼 ZG35 , 。W 8
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