J11-5單柱固定臺曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì)含4張CAD圖

J11-5單柱固定臺曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì)含4張CAD圖,j11,固定,曲柄,壓力機(jī),設(shè)計(jì),cad J11-5單柱固定臺曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要 曲柄壓力機(jī)是通過曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為滑塊的直線往復(fù)運(yùn)動，對胚料進(jìn)行成行加工的鍛壓機(jī)械。曲柄壓力機(jī)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(jī)，曲柄機(jī)構(gòu)，機(jī)械制造 Abstract 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. Keywords: pressure machine, crank organization, machine manufacturin 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) J11—5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)電力拖動特點(diǎn) 6 第二節(jié) 電動機(jī)的選擇 6 一、選擇電動機(jī)的類型 6 二、選擇電動機(jī)的功率 7 三、確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 7 四、計(jì)算傳動比 7 五、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 8 第三節(jié) 飛輪轉(zhuǎn)動慣量及尺寸計(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)械傳動系統(tǒng) 14 第一節(jié) 傳動系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析 14 一、傳動系統(tǒng)類型 14 二、傳動系統(tǒng)的布置方式 14 三、離合器和制動器的位置 15 四、傳動級數(shù)和各級傳動比的分配 15 第二節(jié) V帶傳動設(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) 滑動軸承 27 一、滑動軸承的結(jié)構(gòu) 27 二、滑動軸承的潤滑及軸瓦結(jié)構(gòu) 28 三、滑動軸承的計(jì)算 28 第四章 離合器與制動器 30 第一節(jié) 離合器與制動器的作用原理 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) 制動器的設(shè)計(jì) 34 一、制動器的類型、工作特性及其選用原則 34 二、帶式制動器的結(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 結(jié)束語 45 參考文獻(xiàn) 46 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)，工作臺在三個方向是敞開的，裝、模具和操作都比較方便，同時為機(jī)械化和自動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、J11—5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，同時也是設(shè)計(jì)壓力機(jī)的重要依據(jù)?，F(xiàn)將J11—5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，滑塊上所允許的最大作用力。F=50KN 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=40mm 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=150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，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，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，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。 　　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，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少，傳動效率高，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?！? 51 第一章 電動機(jī)的選擇和飛輪設(shè)計(jì) 第一節(jié) 壓力機(jī)電力拖動特點(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(jī)的功率，則其功率將會很大。 為了減小電動機(jī)的功率，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了飛輪。當(dāng)滑塊不動時，電動機(jī)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(fù)載減小，于是電動機(jī)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(jī)供給，而是主要由飛輪供給，所以電動機(jī)所需的功率便可大大減小。 由于電動機(jī)的功率小于壓力機(jī)工作行程的瞬時功率，所以在壓力機(jī)進(jìn)入工作行程時，工作機(jī)構(gòu)受到很大的阻力，電動機(jī)的負(fù)載增大，轉(zhuǎn)差率隨之增大。一旦電動機(jī)瞬時轉(zhuǎn)差率大于電動機(jī)臨界轉(zhuǎn)差率，電動機(jī)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(jī)顛覆。另一方面，電動機(jī)在超載條件下會嚴(yán)重發(fā)熱。給電動機(jī)配置一個飛輪，相當(dāng)于增大了電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。在曲柄壓力機(jī)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(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。 第二節(jié) 電動機(jī)的選擇 一、選擇電動機(jī)的類型 感應(yīng)電動機(jī)又稱異步電動機(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)子異步電動機(jī)。 J11-5的傳動系統(tǒng)主要是皮帶傳動。 二、選擇電動機(jī)的功率 工作機(jī)所需的電動機(jī)輸出功率為: 因?yàn)楣ぷ鳈C(jī)所需功率為：，所以 由電動機(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V帶傳動、一個彈性聯(lián)軸器、工作機(jī)的效率。由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表2—4查得：取，則 所以 選取電動機(jī)的額定功率，使，查《Y系列三相異步電動機(jī)》型號選擇表取。 三、確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 《Y系列三相異步電動機(jī)》型號選擇表，選電動機(jī)型號Y180L-6 ，滿載轉(zhuǎn)速970 r/min 四、計(jì)算傳動比 傳動比： 查《機(jī)械課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表2-3，V帶的傳動比的一般范圍為，故初選帶的傳動比 五、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) （1）各軸轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸 曲軸 （2） 各軸的輸入功率 Ⅰ軸 曲軸 （3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 計(jì)算電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 Ⅰ軸 曲軸 運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果列表如下： 參數(shù)－軸名 電動機(jī)軸 Ⅰ軸 曲軸 轉(zhuǎn)速 970 149.23 149.23 功率 11.12 10.68 10.57 轉(zhuǎn)矩 72.24 453.90 449.36 轉(zhuǎn)動比 6.5 1 效率 0.96 0.99 第三節(jié) 飛輪轉(zhuǎn)動慣量及尺寸計(jì)算 一、壓力機(jī)一次工作循環(huán)所消耗的能量 + 式中—工件變形功。 —?dú)鈮|工作功，即壓邊時所需的功。 —工作行程時由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)得摩擦所消耗的能量。 —工作行程時由于壓力機(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。 用于連續(xù)行程的壓力機(jī)，一循環(huán)所消耗的能量為： 在工作行程一次時間里，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 對不同的沖壓工藝，在工作行程內(nèi)工件變形力是變化的。 J 式中—壓力機(jī)公稱壓力（KN） —板料厚度(mm) 對慢速壓力機(jī)= 所以 2、 氣墊工作功 在進(jìn)行拉伸工作時，氣墊壓緊工件邊緣，隨壓力機(jī)滑塊一起向下移動，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及滑塊行程的1/6，即： J 式中—壓力機(jī)公稱壓力（KN） S —滑塊行程 （mm） 所以 3、 工作行程時由于曲柄滑塊機(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)動副之間，存在著摩擦。電動機(jī)在拖動曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動時，為克服摩擦消耗能量。在工作行程時，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（KN）, — 公稱壓力角（°）,小型壓力機(jī)取° 所以 4、 工作行程時由于壓力機(jī)受力系統(tǒng)彈性變形所消耗的能量 完成工序時，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： 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 綜上所述，則 二、飛輪轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算 電動機(jī)選定后，設(shè)計(jì)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(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，沖壓時電動機(jī)放出一部分能量，所以飛輪轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)按下式計(jì)算： 式中: —工作行程時所需能量（250.495J） —電動機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下飛輪的角速度 —飛輪轉(zhuǎn)速相對波動情況的轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù) 其中: k—實(shí)際電機(jī)系數(shù)，；—電機(jī)額定轉(zhuǎn)差率（0.02）；—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）。 —公稱壓力角（30°） —壓力機(jī)行程次數(shù)利用系數(shù)（0.3） 三、飛輪尺寸計(jì)算 根據(jù)求得的折算到飛輪軸上的轉(zhuǎn)動慣量設(shè)計(jì)飛輪。曲柄壓力機(jī)上，一般飛輪形狀如圖1—1所示，圖中： Ⅰ是輪緣部分，其轉(zhuǎn)動慣量為； Ⅱ是輪輻部分，其轉(zhuǎn)動慣量為; Ⅲ是輪轂部分，其轉(zhuǎn)動慣量為。 由第二章已知，輪緣部分寬度。 飛輪本身的轉(zhuǎn)動慣量，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。 而 所以 式中 ——金屬密度（），對鑄鋼：。 ;; ；。 圖1—1 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，對鑄鋼飛輪。 第二章 機(jī)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(jī)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(jī)正面布置和平行于壓力機(jī)正面布置。 二、傳動系統(tǒng)的布置方式 曲柄壓力機(jī)傳動系統(tǒng)的布置，應(yīng)使機(jī)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(jī)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(jī)大多采用上傳到，很少采用下傳動。 上傳動壓力機(jī)與下傳動壓力機(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。 上傳動的缺點(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。 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，傳動零件如飛輪、齒輪等置于壓力機(jī)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(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。 三、離合器和制動器的位置 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(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)速較高的傳動軸上。此時，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(jī)做工的能力 一級傳動的曲柄壓力機(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，一級傳動的曲柄壓力機(jī)做工的能力，要比二級和二級以上傳動的曲柄壓力機(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(jì)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(dāng)，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6～8，齒輪傳動比不超過7～9.分配傳動比時，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240～470轉(zhuǎn)/分之間。 第二節(jié) V帶傳動設(shè)計(jì) 上述計(jì)算得出J11—5型開式曲柄壓力機(jī)的電動機(jī)功率為11.12，滿載轉(zhuǎn)速為970r/min，V帶傳動比為i=6.5 1、 確定計(jì)算功率 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.6查得工作情況系數(shù)=1.3 由式（8.18）==1.3×11.12=14.5 2、 選擇V帶的型號 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。 由=14.5，轉(zhuǎn)速=970r/min和圖8.15，確定選用B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8.7查得，B型小帶輪的最小直徑為125 （2） 驗(yàn)算帶速 ，在5～25m/s之間滿足帶速要求。 （3）計(jì)算從動大帶輪基準(zhǔn)直徑 ，取，則： 按帶輪的基準(zhǔn)直徑系列取 實(shí)際傳動比： 傳動比誤差相對值<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)長度 根據(jù)公式，查表8.5得 則，初取中心距 由（式8.1）,得帶長： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.3，選取帶的基準(zhǔn)長度為3550， 由式（8.2）得實(shí)際中心距： 5、核算小帶輪包角 由式 得： ,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帶所能傳遞的功率，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.9，為 2.20。 —時傳動功率的增量，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.11， 為 0.30 —包角系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.8，為0.85。 —長度系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.3，為1.09。 所以根，取z=7根。 8、 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： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.5得：，則： 由式（8.21）知帶輪軸上的載荷： 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 基準(zhǔn)線上槽深 基準(zhǔn)線下槽深 最小輪緣厚度 帶輪外徑 第一槽對稱面至端面的最小距離 帶輪寬 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： 式中：—鍵所傳遞的轉(zhuǎn)矩，（）； —鍵與輪轂的接觸高度（mm）,； —鍵的接觸長度（mm），圓頭平鍵； —軸的直徑（mm）。 —平鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力，輪轂材料為鋼時，=120～150；輪轂材料為鑄鐵時，=70～80。 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，鍵的接觸長度，鍵與輪轂大皮帶輪的接觸高度，軸的直徑。則： ,滿足要求。 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，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，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：, S—滑塊全行程（40mm）,R—曲柄半徑（）,L-連桿長度(100mm) ,—滑塊的位移，由滑塊的下死點(diǎn)算起；α—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(jì)算公式： 取公稱壓力角時， 將上式對時間t微分，可求的滑塊的速度： 式中:—曲柄的角速度(), —曲柄的每分鐘次數(shù)（即滑塊每分鐘行程次數(shù)N） 當(dāng)壓力計(jì)主要用于拉伸時，滑塊的最大速度應(yīng)小于板料的最大拉伸速度（對鋼取25m/min），曲柄在時，滑塊速度最大。 <25m/min 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)所需的扭矩和由于存在摩擦所引起的附加扭矩，即： 式中：—連桿作用力（KN）; —理想當(dāng)量力臂（mm），； —摩擦當(dāng)量力臂(mm)，； —曲軸主軸承半徑(mm); —曲柄半徑(mm); —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） 。 曲軸扭矩為： 如果上式取，由R=20mm,則 =10mm; 由，取則=17mm; 由，取則=19mm. 則曲柄壓力機(jī)所允許傳遞的最大扭矩為： =1510.3NM 第二節(jié) 曲柄軸的設(shè)計(jì) 一、曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3—2 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 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 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 實(shí)際尺寸（） 曲柄頸直徑 ~ 44 支承頸長度 ~ 70 曲柄兩臂外側(cè)面間的長度 ~ 100 曲柄頸長度 ～ 50 圓角半徑 ~ 3 曲柄臂的寬度 ~ 25 曲柄臂的高度 70 2、曲軸強(qiáng)度計(jì)算(材料選45調(diào)質(zhì)鋼) 曲軸的危險截面為曲柄頸中央的Ⅰ—Ⅰ截面和支承頸端部的Ⅱ—Ⅱ截面。 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)算出來的應(yīng)力。彎矩： 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： 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： 剪切應(yīng)力及強(qiáng)度條件： 滑塊上許用負(fù)荷： 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1—5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棘爪轉(zhuǎn)動球頭螺桿，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: 單點(diǎn)壓力機(jī)： 2、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3—2： （2）連桿長度L（） 計(jì)算部位 代號 經(jīng)驗(yàn)公式 實(shí)際尺寸 球頭調(diào)節(jié)螺桿 mm ～ 30 ～ 22 ～ 28 ～ 20 連桿 mm ～ 80 ～ 50 三、連桿及球頭調(diào)節(jié)螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 圖3-3 1、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)演算其危險截面A—A的合成力使： 危險截面的壓應(yīng)力： 式中 : ——危險截面A—A的面積（）； 危險截面的彎曲應(yīng)力: 式中；—危險截面的截面模數(shù)，圓形截面， ； ——危險截面的彎矩（）， 式中 ： —摩擦系數(shù)，??； —曲柄軸頸同連桿下支承端軸頸的半徑（）， ，； X—危險截面到連桿下支承軸頸中心的距離（）， 則 所以< 球頭調(diào)節(jié)螺桿用45鋼調(diào)質(zhì)處理，=180～220，球頭表面淬火，硬度為42；連桿采用35,正火處理,=。調(diào)節(jié)螺桿的螺紋，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： 式中: 、—螺紋的外徑(22mm)和內(nèi)徑(20.917mm); S—螺距(1mm)； H—螺紋連接的最小工作高度，； h——螺紋牙根處高度，對于普通螺紋； —連桿體螺紋的許用應(yīng)力，對鑄鋼ZG35 ,。 <,滿足要求。 五、連桿上的緊固螺栓 連桿上端分成兩部分，應(yīng)用緊固螺栓連接。緊固螺栓承受的載荷較為復(fù)雜，一般不予計(jì)算。查閱相關(guān)資料并參考，螺栓個數(shù)4個，螺栓直徑M16. 第五節(jié) 滑動軸承 滑動軸承承受沖擊載荷的能力強(qiáng)，主要用于曲軸的主軸承，連桿大小端支撐等。 一、滑動軸承的結(jié)構(gòu) 壓力機(jī)中常用的滑動軸承有整體式和剖分式兩種。 整體式軸承結(jié)構(gòu)簡單，但磨損后無法調(diào)節(jié)軸承間隙，軸只能從端部裝入，這會給粗重的軸或階梯軸的安裝造成困難。 剖分式軸承磨損后，可用改變墊片厚度的方法調(diào)節(jié)軸承的間隙，裝配也較方便。剖分式的軸承中，軸承所承受的徑向載荷方向不得超過軸承中心線35°左右，否則就應(yīng)采用斜剖分式滑動軸承。 二、滑動軸承的潤滑及軸瓦結(jié)構(gòu) 滑動軸承必須可靠地潤滑。因此必須正確選擇潤滑劑和潤滑方式。軸和軸承之間要有一定的配合間隙。在軸瓦上要開設(shè)油孔和油槽，油孔和油槽應(yīng)開在壓力最小的位置，不宜開在承載區(qū)，以免降低油膜的承載能力。 軸瓦必須用銷或螺釘定位，防止它在軸向和圓周方向竄動。 三、滑動軸承的計(jì)算 曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的滑動軸承，速度較低，承受短時高峰負(fù)荷，軸承處在邊界摩擦的狀況下工作，設(shè)計(jì)中應(yīng)演算軸承軸瓦上的單位壓力p使 式中：—軸承上的單位壓力（）； —作用在該軸承上的壓力（N）； —軸瓦的許用單位壓力（）； —軸承的支承投影面積（），與軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸相關(guān)。 1、 驗(yàn)算滑動軸承的單位壓力p: （1） 曲軸支承軸瓦： （2） 連桿大端軸承： （3） 連桿小端軸承（球頭式）： 2、滑動軸承軸瓦上的速度： （1） 曲軸軸承的速度： （2）連桿大端支承處的速度： 式中各項(xiàng)數(shù)據(jù)均是前面計(jì)算的。 3、驗(yàn)算值：為防止發(fā)熱過于厲害，還應(yīng)驗(yàn)算它的值，即 式中： —軸承上的單位壓力； —軸承工作表面見的滑動速度。 —許用的值，與材料有關(guān)。對材料，。 （1）曲軸軸承:,符合要求。 （2）連桿大端軸承：<，也符合要求。 第四章 離合器與制動器 第一節(jié) 離合器與制動器的作用原理 在曲柄壓力機(jī)的傳動系統(tǒng)中，一般在飛輪傳動的后面都設(shè)有離合器和制動器，用來控制滑塊的運(yùn)動和停止。離合器和制動器一般是設(shè)在飛輪軸上或主軸上。 壓力機(jī)開動后，電動機(jī)和起蓄能作用的飛輪是在一直不停地旋轉(zhuǎn)著。每當(dāng)滑塊需要運(yùn)動時，則離合器接合，主動部分的飛輪通過離合器使從動部分零件（如傳動軸、齒輪、曲軸和滑塊等）得到運(yùn)動并傳遞工作時所必要的扭矩；當(dāng)滑塊需要停止在所需的位置上（滑塊行程的上死點(diǎn)或行程中的任意位置），則離合器脫開，主動部分的飛輪和從動部分零件即不發(fā)生聯(lián)系，因而不能再傳遞運(yùn)動和扭矩。但是離合器脫開后，離合器部分從動部分以后的零件還儲有一定的能量，會使曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。因此，制動器是用來在一個較短的時間內(nèi)吸收從動部分零件的能量，以使滑塊停止在所需要的位置上。所以，在壓力機(jī)傳動系統(tǒng)中的離合器和制動器是保證壓力機(jī)正常工作的必要部件，而兩者又必須是密切的配合和協(xié)調(diào)地工作；或當(dāng)離合器接合前的瞬時，制動器應(yīng)該松開，這個工作關(guān)系是由操縱系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。一般壓力機(jī)在不工作時，離合器總是處在脫開狀態(tài)，而制動器則總是處在制動狀態(tài)中。 由此可見，離合器和制動器部件是用于電動機(jī)和飛輪不停地轉(zhuǎn)動情況下，使壓力機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)開動或停止。因此，對任何壓力機(jī)而言，離合器和制動器不僅是極其重要而不可缺少的部件，而且還決定著壓力機(jī)的操作規(guī)范。 由于工作上和使用上的要求，要求壓力機(jī)有下列操作規(guī)范：如單次行程、連續(xù)行程、自動連續(xù)行程和寸動行程。離合器和制動器部件的設(shè)計(jì)必須盡量滿足上述的操作規(guī)范，同時還應(yīng)充分考慮以下的具體要求： 1、 工作可靠性 在保證離合器各工作部分零件強(qiáng)度和持久性的前提下。傳遞壓力機(jī)曲軸所必要的最大扭矩。 2、 操作安全性 為了確保操作者的安全，在手工送料時，不允許發(fā)生連沖現(xiàn)象，則離合器要能允許壓力機(jī)有單次行程的可能。其次，為了避免使操作者的雙手伸入危險工作區(qū)城，必須相應(yīng)采用開動連鎖裝置，如雙手按鈕激活多按鈕的電氣操作及安全聯(lián)鎖裝置等。 3、 使用方便性 為了安裝和調(diào)整模具的方便，特別是較大的壓力機(jī)應(yīng)該就具有寸動行程的可能；對于某些工作，或者在自動送料時，則要求有連續(xù)的或自動連續(xù)的行程。 顯然，離合器和制動器是在很大程度上決定著壓力機(jī)的工作可靠性、操作安全性和使用方便性的重要部件。 第二節(jié) 離合器的設(shè)計(jì) 一、離合器的類型、工作特性及其選用原則 在開式壓力機(jī)上廣泛采用的離合器有剛性離合器和圓盤摩擦離合器，其主要類型如下： 離合器 剛性離合器 圓盤摩擦離合器 嵌牙式 滑銷式 轉(zhuǎn)鍵式 單盤式（嵌塊式） 多盤式（圓盤式） 目前，常見的剛性離合器有嵌牙離合器、滑銷離合器和轉(zhuǎn)鍵離合器。剛性離合器主要的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單緊湊、制造維修方便。但是由于受到爪齒、滑銷和轉(zhuǎn)鍵等連接件零件強(qiáng)度的限制，因而能傳遞的扭矩不大；其次，在離合器軸轉(zhuǎn)速處于較高的情況下，剛性離合器在接合時會產(chǎn)生很大的沖擊，離合器的連接零件常常易于磨損或損壞；此外，剛性離合器只能允許滑塊停止在上止點(diǎn)的位置，而不能進(jìn)行寸動行程。 顯然剛性離合器是有很多不足之處，在應(yīng)用上有一定的局限性。但是對于小型低速開式壓力機(jī)來說，相應(yīng)這些矛盾并不十分突出。因?yàn)椋? 其一、傳遞扭矩并不大； 其二、在安裝和調(diào)整模具時，用人工轉(zhuǎn)動飛輪還是比較容易實(shí)現(xiàn)的； 其三、為了減低離合器結(jié)合時的沖擊速度，剛性離合器一般直接裝在低速的主軸上，同時離合器的連接零件盡可能靠近軸心的位置。 更主要的是由于剛性離合器的結(jié)構(gòu)比較簡單，便于制造和維修，又離合器操縱無需壓縮空氣能源，所以剛性離合器是比較廣泛應(yīng)用在壓力100噸以下和滑塊行程次數(shù)（即曲軸轉(zhuǎn)速）200次/分以下的開式曲柄壓力機(jī)上。 通過上述所述，結(jié)合所設(shè)計(jì)壓力機(jī)的型號和功用，選擇采用轉(zhuǎn)鍵離合器。 二、 雙轉(zhuǎn)鍵離合器的結(jié)構(gòu) 雙轉(zhuǎn)鍵離合器中，轉(zhuǎn)鍵之一是主鍵（又稱工作鍵）用以傳遞工作扭矩；轉(zhuǎn)鍵之二是副鍵（又稱輔助鍵）用以防止曲軸對飛輪的超前，以及調(diào)整模具時可使曲軸反轉(zhuǎn)。 如圖4—1所示，離合器是安裝在曲軸的右端上。離合器的主動部分有飛輪2，中套3（用7鍵固定在飛輪上）和青銅襯套5、6（各壓入飛輪端孔內(nèi)）等組成。從動部分有曲軸和內(nèi)外軸套1、4（用鍵固定在曲軸上）等組成。中套的內(nèi)孔有四個半圓槽。內(nèi)外軸套內(nèi)控和曲軸上亦各有兩個軸線互相垂直的半圓槽，兩個半圓槽組合成為安插兩轉(zhuǎn)鍵（主鍵8和副鍵9）用的孔。轉(zhuǎn)鍵的兩端為圓柱形，可在軸與軸套所形成的圓孔內(nèi)轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)鍵中段截面為半圓形，鍵的里邊與軸上的半圓槽配合，外邊與軸形成一個整圓。主鍵和副鍵傳動的方向是相反的，它們的動作是互相聯(lián)鎖的，因此在轉(zhuǎn)鍵的右端各裝有尾板12和14，兩鍵用拉桿13連接成為聯(lián)動，主鍵的左端裝有鍵尾11，與裝在內(nèi)軸套的拉簧10聯(lián)結(jié)。拉簧的作用使主鍵和副鍵各繞其軸線轉(zhuǎn)過45°（轉(zhuǎn)鍵的轉(zhuǎn)動角度由內(nèi)軸套喇叭口所限位），于是兩轉(zhuǎn)鍵的背部突出于曲軸圓周之外，以便與中套的半圓槽相結(jié)合，起到使離合器相結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。 離合器在未接合時，主鍵和副鍵剛好全部臥入曲軸的半圓槽內(nèi)，因此，飛輪在內(nèi)外軸套上空轉(zhuǎn)。當(dāng)壓力機(jī)工作時，必須使操縱結(jié)構(gòu)的凸輪當(dāng)塊（虛線畫出）轉(zhuǎn)離主鍵的鍵尾，主鍵在拉簧10的作用下，轉(zhuǎn)出曲軸半圓槽之外（轉(zhuǎn)過45°），由于連鎖的關(guān)系，副鍵亦同樣轉(zhuǎn)出，這樣連續(xù)旋轉(zhuǎn)的飛輪中套半圓槽便于主鍵相結(jié)合，則飛輪便帶動曲軸轉(zhuǎn)動。如凸輪檔塊轉(zhuǎn)回復(fù)位，則主鍵的鍵尾碰到凸輪當(dāng)塊，由此彈簧拉長，主鍵和副鍵又轉(zhuǎn)回（45°）并臥入曲軸的半圓槽內(nèi)，由此，離合器即處于脫開狀態(tài)，則飛輪仍在內(nèi)外軸套上空轉(zhuǎn)。 轉(zhuǎn)鍵在離合器接合時承受很大的沖擊載荷，為了保證有足夠的沖擊韌性和耐磨性，轉(zhuǎn)鍵用T7，經(jīng)熱處理淬火硬度為RHC=52～57,兩端回火至RHC=35～40。 主鍵的鍵尾和凸輪當(dāng)塊的材料同樣用合金鋼40Cr。 內(nèi)、外軸套和中套的材料一般用45鋼。 轉(zhuǎn)鍵離合器所能傳遞扭矩的大小，即取決于轉(zhuǎn)鍵（主鍵）的強(qiáng)度。 圖4—1 雙轉(zhuǎn)鍵離合器 第三節(jié) 制動器的設(shè)計(jì) 一、制動器的類型、工作特性及其選用原則 在曲柄壓力機(jī)上的制動器有兩個作用： 1. 當(dāng)離合器脫開后，將正運(yùn)轉(zhuǎn)著的傳動零件（如滑塊、曲軸等）的動能立即轉(zhuǎn)化為消耗在制動器上的摩擦功，并且相當(dāng)在曲軸轉(zhuǎn)角5°～15°的范圍內(nèi)將滑塊、曲柄連桿機(jī)構(gòu)和傳動零件停止運(yùn)動。 圖4—2 偏心輪帶式離合器 2. 當(dāng)滑塊運(yùn)動停止后，防止滑塊由于自重而下降。 在開式壓力機(jī)上常用的制動器有三種結(jié)構(gòu)形式：閘瓦式制動器、帶式制動器和圓盤式制動器。按其制動器工作表面相互作用來看，在這些制動器中有連續(xù)制動器和周期制動器的兩種工作情況。 在周期制動的制動器中，制動作用僅僅發(fā)生在滑塊行程的某一部分，或者當(dāng)滑塊接近回到上死點(diǎn)相當(dāng)于曲柄轉(zhuǎn)角5°～15°的范圍內(nèi)，在這里選用偏心式帶式制動器。 二、帶式制動器的結(jié)構(gòu) 偏心帶式制動器結(jié)構(gòu)圖如下圖4—2，制動器設(shè)置在曲軸左端上。 制動輪1對軸線裝成偏心e，用鍵緊固在曲軸左端上。輪緣上包有鋼帶2，其內(nèi)層鉚有石棉銅摩擦帶3.鋼帶的一端鉚接在搖板7上，另一端鉚在拉桿板4上。搖桿7可以繞固定在機(jī)身上的軸6回轉(zhuǎn)，借其制動彈簧8的張力拉緊制動帶，張力的大小可通過螺帽9調(diào)節(jié)其彈簧的壓縮量。 制動的周期性是借其制動輪的偏心e來實(shí)現(xiàn)的。即當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動時，利用偏心e使制動輪有時張緊制動輪，有時放松制動輪。當(dāng)滑塊向下運(yùn)動時，偏心逐漸減小，則制動輪松開；當(dāng)滑塊向上運(yùn)動時，偏心主鍵向上方增大，則制動帶張緊而起制動作用，并將滑塊停止在上死點(diǎn)的位置上。 第五章 機(jī)身設(shè)計(jì) 機(jī)身是壓力機(jī)的一個最基本部件。所有零部件都裝在它上面，工作時要承受全部工作變形力（某些下傳動壓力機(jī)除外）。因此，機(jī)身的合理設(shè)計(jì)對減輕壓力機(jī)重量，提高壓力機(jī)精度，以及減少制造工時，都具有直接的影響。 第一節(jié) 機(jī)身結(jié)構(gòu) 開式壓力機(jī)的機(jī)身有鑄造結(jié)構(gòu)和焊接結(jié)構(gòu)兩種。鑄造結(jié)構(gòu)多用灰鑄鐵制造，也有球墨鑄鐵制造。焊接結(jié)構(gòu)多用Q235鋼板制造。鑄造結(jié)構(gòu)的材料比較容易供應(yīng)，消震性能較好，但重量較重，剛度較差，目前，較適合于成批生產(chǎn)。焊接結(jié)構(gòu)與上相反，適于單件小批生產(chǎn)，重量較輕，剛度較好，外形比較美觀， 但消震性能較差。因此選用焊接機(jī)身，材料為Q235-A鋼板。 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則： （1）盡量設(shè)計(jì)成具有對稱的截面和對稱的焊縫位置，以減少焊接變形，特別是扭曲變形； （2）要合理布置筋板，數(shù)量不易過多； （3）焊縫應(yīng)盡量遠(yuǎn)離應(yīng)力集中區(qū)域，盡量避免用焊縫直接承受主要工作載荷； （4）焊縫避免交義與聚集； （5）為工人創(chuàng)造良好的工作條件。 開式壓力機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是操作方便。而主要問題是剛度較差，特別是有角變形存在，影響工件精度和模具壽命。因此提高壓力機(jī)和機(jī)身剛度就成為機(jī)身設(shè)計(jì)的重要問題。提高機(jī)身剛度的途徑有三： （1） 合理設(shè)計(jì)截面。為了提高機(jī)身剛度，減少角變形，例如盡量加大截面高度，加大喉口壁厚等。 （2） 采用高彈性模數(shù)材料。如孕育鑄鐵球墨鑄鐵、鋼板焊接等。 （3） 改進(jìn)機(jī)身結(jié)構(gòu)形式 。喉口內(nèi)側(cè)加拉桿的開式機(jī)身可以大大減小角變形。 第二節(jié) 機(jī)身計(jì)算 開式壓力機(jī)由于是三面敞開的懸臂結(jié)構(gòu)，剛度差，特別是存在角變形，影響沖壓件精度及模具壽命。為便于設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，然后進(jìn)行剛度校驗(yàn)。 機(jī)身危險截面在喉口的橫切面上，如圖5—1所示： 危險截面Ⅱ—Ⅱ上受到彎矩M和拉力的作用。 彎矩M為： 式中 —壓力機(jī)公稱壓力（N），50； —喉口深度（），； —喉口內(nèi)緣到截面形心的距離； 圖5—1 機(jī)身強(qiáng)度計(jì)算簡圖 截面 面積 序號 寬 高 面積 各塊面積形心坐標(biāo) 面積與形心坐標(biāo)乘積 各塊面積形心至整個危險截面形心的距離 各塊面積對本身形心的慣性矩 Ⅱ—Ⅱ 1 2×12.5 17 425 8.5 3612.5 8.5 30700 10235 2 2×2.5 65 325 32.5 10562.5 15.5 78080 114430 3 2×3.5 2.5 17.5 63.75 1083.75 46.75 38247 9.1 合計(jì) 767.5 15258.75 147027 124674 危險截面慣性矩： 危險截面截面積： 危險截面最大計(jì)算拉應(yīng)力： 最大實(shí)際拉應(yīng)力： 式中; —截面形狀系數(shù)，??；—動載系數(shù)，取1.5； —許用系數(shù)，對于鋼板。 危險截面最大壓應(yīng)力： 式中: —許用壓應(yīng)力（），對于鋼板。 由于機(jī)身剛度計(jì)算一般比較復(fù)雜，這里就不計(jì)算了。 第六章 過載保護(hù)裝置設(shè)計(jì) 曲柄壓力機(jī)在使用過程中，由于種種原因可能產(chǎn)生過載現(xiàn)象，如壓力機(jī)噸位選用不當(dāng)，模具安裝調(diào)整不正確，模具刃口變鈍，材料厚度增大，同時進(jìn)行兩塊坯料等等，結(jié)果導(dǎo)致壓力機(jī)連桿螺紋破壞、調(diào)節(jié)螺桿彎曲、曲軸彎曲或斷裂、機(jī)身變形甚至斷裂等主要零件的破壞，給生產(chǎn)帶來損失。為了防止因壓力機(jī)過載而產(chǎn)生的設(shè)備事故，在壓力機(jī)上裝有過載保護(hù)裝置。在壓力機(jī)過載時，保護(hù)裝置即發(fā)生作用，使得作用在壓力機(jī)上的載荷不繼續(xù)增加，從而保證壓力機(jī)的主要零件免遭破壞。 過載保護(hù)裝置的種類很多，按其工作性質(zhì)可以分為兩大類：一類是限制滑塊上的作用力，另一類是限制傳動系統(tǒng)上的傳動扭矩的。前者裝在連桿或滑塊內(nèi)，當(dāng)滑塊力超過某一數(shù)值后它就發(fā)生作用，而與曲柄轉(zhuǎn)角數(shù)值無關(guān)。后者裝在傳動系統(tǒng)中，因傳動扭矩是滑塊力與曲柄轉(zhuǎn)角的函數(shù)，所以這類保護(hù)裝置發(fā)生作用的條件是取決于滑塊力及曲柄轉(zhuǎn)角兩個因素的。 在選擇保護(hù)裝置種類時，應(yīng)根據(jù)壓力機(jī)結(jié)構(gòu)、工藝用途、主要零件的允許負(fù)荷曲線等因素。對于小行程的壓力機(jī)，主要是用于沖孔、落料、淺拉伸等工序，要求工作行程短、通常只采用壓力保護(hù)裝置。對于行程大的壓力機(jī)，主要是用于深拉延工序，工作行程較長，同時也要考慮沖孔、落料等工序，故應(yīng)同時采用兩種保護(hù)裝置。 開式壓力機(jī)屬于前一種情況，通常只裝置著壓力保護(hù)裝置。 壓力保護(hù)裝置按其結(jié)構(gòu)的作用原理，可以分為：剪切破壞式、液壓式、氣動液壓自動恢復(fù)式、彈簧滾柱自動恢復(fù)式等。這里選擇剪切破壞式過載保護(hù)裝置，采用單剪切面式剪切塊。 一、剪切破壞式過載保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu) 單剪切面式剪切塊過載保護(hù)裝置，其結(jié)構(gòu)如圖6—1所示。這種裝置的基本零件是裝在連桿下支承座b下面的剪切塊a。壓力機(jī)連桿c所承受的連桿力是通過下支承座b剪切塊a傳遞給滑塊d的。當(dāng)壓力機(jī)過載時剪切塊就剪切破壞，于是連桿c連同下支承座b對滑塊d產(chǎn)生相對位移，而不傳遞力量，使得連桿力不再增加，保證壓力機(jī)各主要零件免遭破壞。在設(shè)計(jì)前切塊時，必須使高度尺寸大于壓力機(jī)的公稱壓力行程，尺寸應(yīng)大于，以使在剪切塊破壞后曲軸能帶動連桿轉(zhuǎn)過下死點(diǎn)不與滑塊發(fā)生頂死現(xiàn)象。 剪切塊破壞后，必須更換新的剪切塊才能重新工作。 二、剪切塊的設(shè)計(jì)計(jì)算 圖6—1 剪切破壞式保護(hù)裝置 —剪切塊； —連桿下支承座； —連桿； —滑塊 1. 剪切塊計(jì)算力的確定 假設(shè)剪切塊在剪切面上受均勻分布的剪應(yīng)力，在新的剪切塊開始工作時，其破壞是由短時高峰靜力超載超載造成，其剪切力為： 式中 —剪切斷面積（） —靜剪切強(qiáng)度極限（） 但是，壓力機(jī)是在脈動載荷下工作的，長期使用后，剪切塊是受疲勞破壞，此時，剪切力已降為： 式中 —疲勞剪切強(qiáng)度極限（） 所以剪切塊的剪切力并非恒定。即： 值代表剪切塊靜剪切強(qiáng)度極限與疲勞剪切強(qiáng)度極限之比，值越小，越接近1。剪切塊的保險精度越高。通過疲勞試驗(yàn)，其剪切強(qiáng)度極限有所降低。對用50鋼制造的剪切塊降低了20％，對鑄鋼HT200剪切塊降低了30％，其值分別為1.25和1.43，所以目前剪切塊均不用鑄