JD21-100開式曲柄壓力機(jī)的設(shè)計(jì)

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 摘要 本課題是對(duì)機(jī)械壓力機(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)熱問題。另外，通過設(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)。 開式曲柄壓力機(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)行成型加工的鍛壓機(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、鍛模和粉末冶金等工藝。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，性能可靠。 關(guān)鍵詞：電機(jī)功率，壓力機(jī)，曲柄機(jī)構(gòu) 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 manufacturing 目錄 摘要 i Abstract ii 目錄 iii 第一章 JD21-100開式曲柄壓力機(jī)的基本參數(shù)主要參數(shù)的確定 1 第一節(jié) 主要參數(shù)的確定 1 第二節(jié) JD21-100開式曲柄壓力機(jī)的設(shè)計(jì)的基本要求 3 第二章 電動(dòng)機(jī)的選擇和飛輪的設(shè)計(jì) 3 第一節(jié) 壓力機(jī)電力拖動(dòng)特點(diǎn) 3 第二節(jié) 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 5 第三節(jié) 壓力機(jī)一次工作循環(huán)所消耗的能量 6 第四節(jié) 計(jì)算總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 9 第五節(jié) 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 10 第六節(jié) 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算和飛輪尺寸計(jì)算 11 第三章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 13 第一節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析 13 第二節(jié) V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 16 第三節(jié) 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 18 第四節(jié) 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì) 20 第五節(jié) 直軸的設(shè)計(jì) 20 第四章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 23 第一節(jié) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力分析 23 第二節(jié) 曲柄軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 26 第三節(jié) 連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置 29 第四節(jié) 滾動(dòng)軸承的選擇 33 第五節(jié) 滑動(dòng)軸承 34 第五章 離合器與制動(dòng)器 36 第一節(jié) 離合器與制動(dòng)器的作用原理 36 第二節(jié) 離合器的設(shè)計(jì) 37 第三節(jié) 制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 40 第六章 機(jī)身的設(shè)計(jì) 42 第一節(jié) 機(jī)身結(jié)構(gòu) 42 第二節(jié) 機(jī)身計(jì)算 43 第三節(jié) 過載保護(hù)裝置設(shè)計(jì) 45 第七章 潤(rùn)滑系統(tǒng) 48 第一節(jié) 曲柄壓力機(jī)常用潤(rùn)滑劑 48 致 謝 51 參考文獻(xiàn) 53 iv 第一章 JD21-100開式曲柄壓力機(jī)的基本參數(shù)主要參數(shù)的確定 第一節(jié) 主要參數(shù)的確定 一、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JD21一100開式曲柄壓力機(jī)基本參數(shù)分別敘述如下： l、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=1000KN。 2、滑塊行程s 壓力機(jī)滑塊從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)所經(jīng)過的距離。它的大小將反映壓力機(jī)的工作范圍。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=10--120mm。 3、滑塊行程次數(shù)n 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)的往復(fù)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=75 次/min。 4、壓力機(jī)裝模高度H及調(diào)節(jié)量△H 最大裝模高度指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊底面到工作臺(tái)墊板上表面的最大距離（滑塊調(diào)節(jié)在上極限位置） 最大和最小裝模高度之差即為調(diào)節(jié)量。 被安排的模具閉合高度，應(yīng)在裝模高度的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。對(duì)于小于2000KN的壓力機(jī)： H=44.4-0.32(0.1Pg+2) =44.4-0.32(0.1*1000+2) =415mm 5 、壓力機(jī)工作臺(tái)面尺寸BXL及喉口深度C 喉口深度是指滑塊中心線至機(jī)身的距離。喉口深度及工作臺(tái)尺寸是關(guān)系到安裝模具最大平面尺寸的重要系數(shù)。從擴(kuò)大壓力機(jī)工藝范圍看，此項(xiàng)系數(shù)越大越好。但這些尺寸大了會(huì)降低壓力機(jī)剛度及增大壓力機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸。所以要取的適中。根據(jù)計(jì)算一般壓力機(jī)的公式得B=625mm，L=886mm，壓力機(jī)的喉口深度為20Omm 。 對(duì)于小于2000KN的壓力機(jī)，工作臺(tái)前后尺寸： B=100+52 =100+52 =625mm 對(duì)于小于2000KN的壓力機(jī)，工作臺(tái)左右尺寸: L=300+58 =300+58 =886mm 6、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兩立柱中間向壓力機(jī)后方排除。壓力機(jī)機(jī)身最大可傾角為30°。本設(shè)計(jì)為固定式曲柄壓力機(jī)，無(wú)傾斜角。 7、滑塊尺寸X 老式壓力機(jī)的滑塊底面尺寸較小，且大都方形，隨著大尺寸模具的采用，滑塊底面尺寸逐漸加大，且左右方向大于前后方向尺寸。但滑塊尺寸過大，壓力機(jī)左右尺寸亦會(huì)隨之增大。 滑塊底面尺寸指不包括導(dǎo)軌的可供模具的有效尺寸。根據(jù)計(jì)算一般壓力機(jī)的公式得=454mm，=525mm。 對(duì)于小于2000KN的壓力機(jī)，滑塊前后尺寸： =45 mm =45 mm =454mm 對(duì)于小于2000KN的壓力機(jī)，滑塊左右尺寸： =52 mm =52 mm =525mm 注：Pg為壓力機(jī)公稱力 KN 第二節(jié) JD21-100開式曲柄壓力機(jī)的設(shè)計(jì)的基本要求 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、操作安個(gè)、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、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，體積小； 5、每天一班，工作八小時(shí)，有粉塵，壽命為10年，小批生產(chǎn)。 第二章 電動(dòng)機(jī)的選擇和飛輪的設(shè)計(jì) 第一節(jié) 壓力機(jī)電力拖動(dòng)特點(diǎn) 壓力機(jī)的傳動(dòng)級(jí)數(shù)與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和滑塊每分鐘行程次數(shù)有關(guān)，行程次數(shù)低，則總速比大，傳動(dòng)級(jí)數(shù)就應(yīng)多些，否則每級(jí)的速比過大，結(jié)構(gòu)不緊湊。反之行程次數(shù)高，總速比小，傳動(dòng)級(jí)數(shù)可小些?，F(xiàn)有開式壓力機(jī)傳動(dòng)級(jí)數(shù)一般不超過三級(jí)。行程次數(shù)在80—40次/分的用二級(jí)傳動(dòng)。 在選取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速越低，可以減少總速比和傳動(dòng)級(jí)數(shù)。但電機(jī)尺寸越大，價(jià)格越貴，電機(jī)效率也低，不一定合適。 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，開式曲柄壓力機(jī)常用三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。 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(zhǎng)的空載時(shí)間，若依此工作時(shí)間來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的功率，則其功率將會(huì)很大。 電動(dòng)機(jī)的功率，在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置飛輪。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。 電機(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)慣最。在曲棲壓力機(jī)傳動(dòng)中，飛輪的慣性拖動(dòng)的扭矩占總扭鉅的85 ％以上，故沒有飛輪電動(dòng)機(jī)就不能正常工作。 飛輪是能儲(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)使其自身破裂，因此鑄鐵飛輪圓周轉(zhuǎn)速應(yīng)小于或等于25 m/s， 最高不超過30 m/s；鑄鋼飛輪圓周轉(zhuǎn)速小于或等于40 m/s，最高不超過50 m/s 。 使用飛輪時(shí)還應(yīng)注意兩點(diǎn)：在下個(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(zhǎng)，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。 第二節(jié) 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 JD21-100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。JD21-100 傳動(dòng)示意圖如圖所示 圖2.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作原理圖 1：電動(dòng)機(jī)；2：大帶輪（飛輪）；3：齒輪；4：曲軸；5：連桿；6：滑塊； 7：導(dǎo)軌 綜上所述，若按一次工作循環(huán)的平均能量來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)，其功率Nm為： Nm=A/（1000t） KW 式中：A—一次工作循環(huán)所需的總能量 J A=8648.8J t—循環(huán)時(shí)間 sec t=60/(nCn) sec t=2 n—壓力機(jī)滑塊行程次數(shù) n=75次/min Cn—壓力機(jī)行程利用系數(shù) Cn=0.4 為使飛輪尺寸不致過大，將電動(dòng)機(jī)的功率選的比平均功率大一些， 即N=KNm 一般取K=1.2。行程次數(shù)較低的取下限，行程次數(shù)較高的取上限。代入得電動(dòng)機(jī)功率： N=KA/（1000t） KW N=1.2*8648.8/（1000*2）=5.19KW 按計(jì)算值N選出與N值相近的額定功率Ne的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)選定的Ne重新計(jì)算出K值，在計(jì)算飛輪時(shí)使用。 K=Ne/NM 根據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有部分開式壓力機(jī)的統(tǒng)計(jì)資料，電動(dòng)機(jī)的額定功率及飛輪傳動(dòng)慣量可由下式選定： Ne=（0.7—1.1）Pg KW 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： J=（0.03—0.07）Pg kgm2 由于壓力機(jī)的工作行程Sg，滑塊行程次數(shù)n，結(jié)構(gòu)形式等不同，即使同規(guī)格壓力機(jī)，Ne及J值亦會(huì)不同。所以，上例公式只能作初定時(shí)的參數(shù)。 第三節(jié) 壓力機(jī)一次工作循環(huán)所消耗的能量 壓力機(jī)一次工作循環(huán)所消耗的能量A為： A=＋＋＋十＋＋ 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)的磨擦所消耗的能量。 ——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)向下、向上空行程消耗的能量。 ——單次行程滑塊停頓飛輪空轉(zhuǎn)消耗的能量。 ——單次行程離合器接合消耗的能量。 在工作行程一次時(shí)間里，一次循環(huán)所消耗的能量為： A=＋＋＋ =6300+0+1098.8+1250=8648.8J 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。 式中： —壓力機(jī)公稱壓力，單位：KN —板料厚度，單位：mm 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)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)因摩擦所消耗的能量為，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 ，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) , ― 摩擦當(dāng)量力臂； —曲柄主軸承半徑 —連桿系數(shù) ——壓力機(jī)公稱壓力（kN )。 ——公稱壓力角（° ) ＝30° ∴ 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： J 式中——壓力機(jī)總的垂直剛度〔mm）。 (mm) ——壓力機(jī)垂直剛度。 對(duì)于開式壓力機(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10％一35％。 當(dāng)壓力機(jī)的公稱壓力為 KN時(shí)，推薦的空行程消耗能量為350J。 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60%一30%，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式曲柄壓力機(jī)，此值偏高。 飛輪空轉(zhuǎn)時(shí)所消耗的能量 A6=1000N6（t-t1） =1000*1.12*（1/0.4-1）*1/75*60 =1344J ——飛輪空轉(zhuǎn)消耗的功率。按推經(jīng)驗(yàn)薦取值為0.5KW。 n——壓力機(jī)行程次數(shù)。 ——行程利用系數(shù)，=0.4。 壓力機(jī)行程次數(shù)。 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。 則根據(jù)電動(dòng)機(jī)常用三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，通常二級(jí)和三級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)采用同步轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分的電機(jī)。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》查表得； 選擇Y132M—4的異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速為1440 r/min。 第四節(jié) 計(jì)算總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 曲軸的工作轉(zhuǎn)速為75r/min，各級(jí)傳動(dòng)速比的分配要恰當(dāng)，通常V帶傳動(dòng)比不超過2—4，齒輪傳動(dòng)速比不超過3—5。減速比分配時(shí)，要保證飛輪有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速。也要注意布置得盡可能緊湊、美觀，長(zhǎng)、寬、高尺寸比例恰當(dāng)。對(duì)通用壓力機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速一般取380—450轉(zhuǎn)/分。因?yàn)檗D(zhuǎn)速太低會(huì)使飛輪作用力消弱。轉(zhuǎn)速太高會(huì)使飛輪軸上的離合器發(fā)熱嚴(yán)重，造成離合器和軸承的損壞。 總傳動(dòng)比i==1440/75=19.2 V帶傳動(dòng)比 齒輪傳動(dòng)比=5 第五節(jié) 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 一、各軸轉(zhuǎn)速 I軸 r/min Ⅱ軸 曲軸 =75r/min 二、各軸的輸入功率 I軸 Ⅱ軸 曲軸 三、各軸輸入轉(zhuǎn)矩 計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 Ⅰ軸 Ⅱ軸 曲軸 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 375 75 輸入功率P/KW 5.5 5.34 4.97 4.58 輸入轉(zhuǎn)矩T（N?m ) 34.4 33.4 119.43 550.3 傳動(dòng)比i 3.84 5 效率η 0.97 0.93 0.92 第六節(jié) 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算和飛輪尺寸計(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： kg㎡ 式中：——工作行程時(shí)所需能量 =+++=8648.8J —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V帶傳動(dòng)時(shí)，V帶的當(dāng)量滑動(dòng)系數(shù)，; ——修正系數(shù)，＝0.95。 ＝2x0.95xx(0.06+0.04)=0.2 ——公稱壓力角（30°） ——壓力機(jī)行程次數(shù)利用系數(shù)〔0.4〕 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l一1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 。 飛輪外徑由小皮帶輪和速比決定，由第二章已知=1120mm，輪緣部 分寬度B=81mm。 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。 而 所以 式中ρ——金屬密度〔 kg／㎡) ，對(duì)鑄鋼： 。 3、飛輪輪緣線過度驗(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； ——允許線速度，對(duì)鑄鋼飛輪=40m/s。 第三章 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 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(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。 開式曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)布置主要包括以下四方面： 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）重最較輕，成本低。 (2）安裝和維修較方便。 （3）地基較簡(jiǎn)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)。現(xiàn)在通用壓力機(jī)多數(shù)為上傳動(dòng)。 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)零件飛輪、閃輪等置于壓力機(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、維修不如前者方便。 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。 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，但安裝后維修不方便。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、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)速較高的轉(zhuǎn)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)： （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)作功的能力級(jí) 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)作功的能力，要比二級(jí)和二級(jí)以上傳動(dòng)的曲柄壓力機(jī)低。 （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?。率勾笃л喓痛簖X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，V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不超過2—4 ，齒輪傳動(dòng)比不超過3—5。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240～470 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JD21—100型開式曲柄壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為5.5KW，轉(zhuǎn)速為1440轉(zhuǎn)/分，V帶傳動(dòng)比為i=3.84 l、確定計(jì)算功率 由《 機(jī)械設(shè)計(jì)》 表11.5查得工作情況系數(shù)=l.2 由式11.19 其中P 為電動(dòng)機(jī)的額定功率,由第一章得P=5.5KW 2、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Z、A、B和C四種型號(hào)。 由=6.6KW,轉(zhuǎn)速=1440r/min，確定選用A型普通v 帶。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖11.15、表11.6 得=300mm 3、驗(yàn)算帶速V 在5 ～25m/s之間，滿足帶速要求。 4、計(jì)算從動(dòng)帶輪基準(zhǔn)直徑 i=3.84,ε=0.02 , = ( l-ε)· i·= ( l-0.02) x 3.84 x 300＝1128mm 按帶輪的基準(zhǔn)直徑系列取=1120mm。 實(shí)際傳動(dòng)比 5 、確定中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 =300+1120=1420mmmm, , 取=1100mm, 由式11.2得：帶長(zhǎng) 由《 機(jī)械設(shè)計(jì)》圖11.4，選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為， 計(jì)算實(shí)際中心即a= + =1309mm 6、核算小帶輪包角場(chǎng) ，滿足要求。 7 、計(jì)算皮帶的繞行次數(shù)μ 8 、確定V 帶的根數(shù) （式11.22） 式中：——單根V 帶的基本額定功率，見《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11.8，為1.32KW。 ——i≠1時(shí)傳遞功率的增值，見邊表11.10，為0.17KW ——按小帶輪包角查得的包角系數(shù)，見表11.7，為0.92。. ——長(zhǎng)度系數(shù)，見表11.12, 為1.01。 所以， 根，取5根。 9、計(jì)算帶的張緊力和壓軸力 單根帶的張緊力為 （式11.21） 帶輪軸的壓軸力 (式11.23） 10 、確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 查表11.4得: 節(jié)寬=11.0mm，槽間距e = 150.3mm 基準(zhǔn)線上槽深=2.75mm 基準(zhǔn)線下槽深＝8.7mm 最小輪緣厚度=6mm 外徑 帶輪寬B=(z-1)e+2f=(5-1)x15.3+2x10=81.2mm 第三節(jié) 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 由上述計(jì)算得出JD21一100 開式曲柄壓力機(jī)齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速=375r/min,從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速＝75r/min，輸入功率P=4.97KW，每天工作8小時(shí)，壽命為10 年。 1、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240—286HB,平均取為260HB, =700MPa, =500MPa；大齒輪材料45鑄鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229—286HB ,平均取為240HB ， =580MPa，=290MPa；精度8 級(jí)。 2、開式齒輪按齒面彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) （式12.17） Ⅱ軸的轉(zhuǎn)矩=，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。 初取齒數(shù)= 40，傳動(dòng)比i=5, = 5*=5x40＝200 硬齒面齒輪，懸臂布置，查表12.13，取齒寬系數(shù)= 0.35 ，由K=，查表12.9、圖12.9、表12.10得K=1.8 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 圖12.21 查得，小齒輪齒形系數(shù)= 2.9，大齒輪的齒形系數(shù)=2.23 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖12.22查得，小齒輪應(yīng)力修正系數(shù)=1.55 ，大齒輪應(yīng)力修正系數(shù)=1.77。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 ，由式12.19查得 按《機(jī)械設(shè)計(jì)》 圖12.23、表12.14、圖12.24、圖12.25,查得齒輪材料彎曲疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力=250MPa, =180MPa 按《機(jī)械設(shè)計(jì)》 表10—5 ，取=1.60 應(yīng)按小齒輪計(jì)算齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 取m=5 分度圓直徑==200mm =＝1000mm 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 ，查得，與原值一致。 齒寬 小齒輪齒寬取290mm，大齒輪齒寬取280mm. 齒頂高 齒根高 齒高 齒距 齒厚 齒槽寬 中心距 第四節(jié) 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì) 一、軸的概述 軸是組成機(jī)器的重要零件之一，其功能主要是支承回轉(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。 l、軸的分類 按照軸承受彎、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轉(zhuǎn)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)心軸和不轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)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(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200°C ) 下，各種碳索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(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。 二、JD21—100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16一1和表16一2得：許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，抗拉強(qiáng)度，，彎曲疲勞極限，與軸材料有關(guān)的系數(shù)C=107。 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)心軸的強(qiáng)度條件為 （式16.1） 寫成設(shè)計(jì)公式為 （式16.2） 式中： 一 切應(yīng)力，MPa; T一 軸所受的轉(zhuǎn)矩，N?mm； 一軸的抗扭截面系數(shù)，; n一軸的轉(zhuǎn)速，r/min; P一軸傳遞的功率，KW; d一軸的計(jì)算直徑，mm; 一許用切應(yīng)力，MPa； C一 與軸材料有關(guān)的系數(shù)。C=110 代入上式得。 整取50mm 3 、按彎扭聯(lián)合作用核算強(qiáng)度 齒輪的法向作用力為： 其中分度圓的圓直徑 分度圓的壓力角，則cosα=cos20°=0.94 所以求得 V帶作用力比齒輪作用力小得多，所以忽略不計(jì)。 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： 當(dāng)彎曲應(yīng)力為： 軸的材料是45鋼（調(diào)質(zhì)），，符合要求。 第五節(jié) 直軸的設(shè)計(jì) 直軸是用來(lái)連接大帶輪和小齒輪的軸，考慮到其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)如下： 由先前的計(jì)算可知，大帶輪的輪寬為81.4mm，所以L1為80mm，L2上安裝透蓋，其長(zhǎng)度為20mm，L3上根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，安裝兩個(gè)圓錐滾子軸承，查機(jī)械手冊(cè)可知，其寬度為43.5，故L3的長(zhǎng)度為127mm，L4為一起定位作用的軸肩，將其長(zhǎng)度定為20mm，L6作用與L3相同，故L6為127mm，L7作用與L2相同，取L7為20mm，L8上安裝小齒輪，有前面計(jì)算知，小齒輪寬度為190mm，所以取L8為185mm。 由 (式16.2) 其中C為與軸材料有關(guān)的系數(shù)，因?yàn)椴捎玫?5鋼，所以取C為112； 由上式取D1為Φ110mm，D2為Φ115mm，D3為Φ120mm，D4為Φ140mm，D5為Φ130mm，D6為Φ120mm，D7為Φ110mm。 圖3.1 直軸 第四章 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3-1所示，L— 連桿長(zhǎng)度；R ― 曲柄半徑：S― 滑塊全行程； - 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)的相反方向起。從圖中的幾何關(guān)系可以得出滑塊位移的計(jì)算公式： 滑塊速度由下式計(jì)算 式中 ― 連桿系數(shù); ― 曲柄的角速度。 曲柄在90°時(shí)滑塊速度最大，Vmax=WR=0.105nr n—滑塊行程 為了計(jì)算在公稱轉(zhuǎn)角 曲柄所傳遞的扭矩可以看成由兩部分組成：無(wú)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― 理想當(dāng)量力臂： R 式中 ― 摩擦系數(shù)， = 0.04～0.06; 和― 連桿上、下支承的半徑。 圖4.1曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 ― 摩擦當(dāng)量力臂； —曲柄主軸承半徑。 則曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的當(dāng)量力臂為： 曲軸扭矩為： 如果上式取P=和(—公稱壓力，—公稱壓力角)，則曲柄壓 力機(jī)所允許傳遞的最大扭矩為： mm。 第二節(jié) 曲柄軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖 圖4.2 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) 支承頸直徑式 式中取—壓力機(jī)公稱壓力（KN），=1000KN 取其他各部分尺寸見下表3一1 曲軸尺寸經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 表4 一1 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（mm） 曲柄頸直徑 (1.1～1.4) 200 支撐頸長(zhǎng)度 (1.5～2.2) 250 曲柄兩臂外側(cè)面間的長(zhǎng)度 (2.5～3.0) 450 曲柄頸長(zhǎng)度 (1.3～1.7) 250 圓角半徑 r (0.08～0.10) 15 2、曲軸強(qiáng)度計(jì)算 曲軸的危險(xiǎn)截面為曲柄頸中間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(lái)的應(yīng)力。 彎矩： 彎曲應(yīng)力及強(qiáng)度條件： 由上式可以導(dǎo)出滑塊上許用負(fù)荷： 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： 圖4.3 彎矩圖、扭矩圖 剪切應(yīng)力及強(qiáng)度條件： 滑塊許用應(yīng)力： 考慮疲勞和應(yīng)力集中的影響，許用應(yīng)力如下計(jì)算： 式中—曲軸材料屈服極限（MPa）,40調(diào)制處理，=550MPa； ― 安全系數(shù),取2.5～3.5。 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(zhǎng)度可調(diào)，就用改變連桿長(zhǎng)度的方法改變壓力機(jī)的封閉高度。度。如圖1一5 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(dòng)棘爪轉(zhuǎn)動(dòng)球頭螺桿，就可以改變連桿長(zhǎng)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： （l）球頭式調(diào)節(jié)螺桿主要尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式見下表3一2: （2）連桿總長(zhǎng)度L的確定 確定連桿長(zhǎng)度L時(shí)，應(yīng)根據(jù)壓力機(jī)的工作特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)形式，精度和剛度要求等全面考慮。一般開式壓力機(jī)的連桿系數(shù)λ=0.08±0.02，即連桿長(zhǎng)度L。 取λ=0.1，即 計(jì)算部分 代號(hào) 經(jīng)驗(yàn)公式 實(shí)際尺寸 球頭調(diào)節(jié) 螺桿 mm 130 100 100 113 連桿 mm 200 H 230 圖4.4 球頭式調(diào)節(jié)螺桿 三、連桿及球頭調(diào)節(jié)螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 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)截而A一A的合成力使： 危險(xiǎn)截面的壓應(yīng)力: 式中— 連桿作用力（KN）; ― 危險(xiǎn)截面A一A的面積（)； 危險(xiǎn)截面的彎曲應(yīng)力： 式中—危險(xiǎn)截面的截面模數(shù)，圓形截面； —危險(xiǎn)截面的彎矩（N?m） 式中 μ—摩擦系數(shù)，取μ=0.05; 、—曲柄軸頸同連桿下支撐端軸頸的半徑（mm）; X—危險(xiǎn)截面到連桿下肢承軸頸中心的距離（mm）， ; 圖4.5 連桿機(jī)構(gòu) 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 L一連桿的總長(zhǎng)度（mm)，對(duì)于長(zhǎng)度可調(diào)的連桿。 球頭調(diào)節(jié)連桿常用45鋼鍛造，調(diào)質(zhì)處理理,HB217—255， =180～220MPa 球頭表面淬火，硬度為42HRC。連桿體采用ZG35，正火處理。 四、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋 調(diào)節(jié)螺桿的螺紋，采用弧度較高的特種鋸齒形螺紋和梯形螺紋。因?yàn)閴毫C(jī)是在過載情況下工作，故采用梯形螺紋，尺寸為Ml00 x 12。 五、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋計(jì)算 由于螺母的材料一般較調(diào)節(jié)螺桿差，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)梯形螺紋及特種鋸齒形螺紋的抗彎強(qiáng)度均比擠壓強(qiáng)度，剪切強(qiáng)度低，所以一般只計(jì)算螺母（即長(zhǎng)度可調(diào)連桿的連體，或調(diào)節(jié)螺母）的彎曲應(yīng)力。 式中 、—螺紋的外徑和內(nèi)徑； S—螺距； H—螺紋最小工作高度，H=226mm； H—螺紋牙根處高度，對(duì)梯形螺紋h≈0.635mm； —連桿體或調(diào)節(jié)螺母螺紋的許用應(yīng)力，對(duì)鑄鋼ZG35，=80MPa。 六、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(gè)數(shù)4個(gè)，螺栓直徑M24。 第四節(jié) 滾動(dòng)軸承的選擇 一、滾動(dòng)軸承概述 滾動(dòng)軸承具有滾動(dòng)摩擦的特點(diǎn)，因此它的優(yōu)點(diǎn)有：摩擦阻力小，啟動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)力矩小，啟動(dòng)靈敏，功率損耗小且軸承單位寬度承載能力較大，潤(rùn)滑、安裝及維修方便等。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)是徑向輪廓尺寸大，接觸應(yīng)力高，高速重載下軸承壽命較低且噪音較大，抗沖擊能力較差。 選擇軸承類型時(shí)應(yīng)考慮多種因素。 l 、載荷條件 載荷較大時(shí)，一般選用線接觸的滾子軸承，反之選擇點(diǎn)接觸球軸承；軸承受純頸項(xiàng)載荷或主要承受徑向載荷。通常選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承；受純軸向載荷時(shí)選用推力球軸承，軸向力大時(shí)選用推力滾子軸承；當(dāng)軸承同時(shí)受徑向和軸向載荷時(shí)應(yīng)選用角接觸軸承或圓錐滾子軸承，當(dāng)軸向載荷較大時(shí)，通常選用四點(diǎn)接觸球軸承或推力球軸承與深溝球軸承的組合結(jié)構(gòu)。 2 、軸承轉(zhuǎn)速 通常軸承的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)低于其極限轉(zhuǎn)速，否則會(huì)降低使用壽命。一般轉(zhuǎn)速較高、載荷較小、要求旋轉(zhuǎn)精度高時(shí)，宜選用極限轉(zhuǎn)速較高的球軸承。超過極限轉(zhuǎn)速較多時(shí)，應(yīng)選用特制高速滾動(dòng)軸承。轉(zhuǎn)速低、載荷大或沖擊載荷時(shí)應(yīng)選用滾子軸承。 3 、調(diào)心性能 各種軸承使用時(shí)允許的偏斜角應(yīng)控制在允許范圍內(nèi)，否則會(huì)引起軸承的附加載荷而降低軸承的壽命。 4、安裝和拆卸要求 為了便于軸承的安裝、拆卸和調(diào)整間隙，選用內(nèi)、外圈可分離的軸承。若軸 承裝在長(zhǎng)軸上，為了便于裝拆和緊固，可選用帶內(nèi)錐孔或帶緊固套的軸承。 5 、經(jīng)濟(jì)性 選用軸承時(shí)應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性。球軸承比滾子軸承便宜，同型號(hào)不同公差等級(jí)的 軸承比價(jià)為P0:P6:P5:P4 ≈1:l.5:2:6。選用高精度軸承時(shí)應(yīng)慎重。 二、滾動(dòng)軸承型號(hào)選擇 根據(jù)上述的選擇原則，在JD21--100開式曲柄壓力機(jī)的轉(zhuǎn)軸上選用一對(duì)圓錐滾子軸承作支撐，軸承徑向力，法向力 ，轉(zhuǎn)速n=375 r/min ，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有沖擊，軸直 徑d≥5mm，要求壽命，選擇軸承型號(hào)。 根據(jù)已知條件，預(yù)選32210型軸承進(jìn)行計(jì)算。 每一個(gè)軸承承受的徑向負(fù)荷為： 由于齒輪是直齒，所以忽略外加軸向力；又由于每端軸承是成對(duì)使用，徑向 負(fù)荷產(chǎn)生的內(nèi)部軸向力S互相抵消，因此，軸向負(fù)荷為0。. 平均頸項(xiàng)負(fù)荷為： 平均軸向負(fù)荷為： 當(dāng)動(dòng)量負(fù)荷為P= =296.6N，壽命系數(shù)，速度系數(shù) 所以 軸承的額定動(dòng)負(fù)荷，因此符合條件。 第五節(jié) 滑動(dòng)軸承 滑動(dòng)軸承承受沖擊載荷的能力強(qiáng)，要用于曲軸的主軸承，連桿大小端支撐等。 一、滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu) 壓力機(jī)中常用的滑動(dòng)軸承有整體式和剖分式兩種。整體式軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，擔(dān)摩損后無(wú)法調(diào)節(jié)軸承間隙，軸只能從端部裝入，這會(huì)給粗重的軸或階梯軸的安裝造成困難。 剖分式軸承摩損后，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(dòng)軸承。 二、滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑及軸瓦結(jié)構(gòu) 滑動(dòng)軸承必須有可靠的潤(rùn)滑。因此必須正確選擇潤(rùn)滑劑和潤(rùn)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(dòng)。 三、滑動(dòng)軸承的計(jì)算 曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的滑動(dòng)軸承，速度較低，承受短時(shí)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 p―軸承上的單位壓力（N/m) ; P―作用在該軸承上的壓力(N)； ― 軸瓦的許用單位壓力（）； F―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(dòng)軸承的單位壓力P : （1）曲軸支撐軸瓦： （式17.2） （2）連桿大端軸承： （式17.2） （3）連桿小端軸承（球頭式）： （式17.2） 2、滑動(dòng)軸承軸瓦上的速度v: (1)曲軸軸承速度 （2）連桿大端支撐處的速度： 式中 —曲軸軸承直徑（mm）; —曲柄軸頸直徑mm）; n—曲軸轉(zhuǎn)速（r/min）,n=75r/min； λ—連桿系數(shù)，λ=0.1。 第五章 離合器與制動(dòng)器 第一節(jié) 離合器與制動(dòng)器的作用原理 在曲柄壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，一般在飛輪傳動(dòng)的后面都設(shè)有離合器和制動(dòng)器。用來(lái)控制滑塊的運(yùn)動(dòng)和停止。離合器和制動(dòng)器一般是設(shè)在飛輪軸上或主軸上。壓力機(jī)開動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)和起蓄能作用的飛輪在一直不停地旋轉(zhuǎn)著。每當(dāng)滑塊需要運(yùn)動(dòng)時(shí)，則離合器接合，主動(dòng)部分的飛輪通過離合器使從動(dòng)部分零件（如傳動(dòng)軸、齒輪、曲軸和滑塊等）得到運(yùn)動(dòng)并傳遞工作時(shí)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(dòng)部分的飛輪和從動(dòng)部分零件即不發(fā)生聯(lián)系，因而不能再傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩。但是離合器脫開后，離合器部分從動(dòng)部分以后的零件還儲(chǔ)有一定的體能量，會(huì)使曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。因此，制動(dòng)器是用來(lái)在一個(gè)較短的時(shí)間內(nèi)吸收從動(dòng)能量，會(huì)使曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，以使滑塊停止在所需要的位置上。所以，在壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的離合器和制動(dòng)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(shí)，制動(dòng)器應(yīng)該松開，這個(gè)工作關(guān)系是由操做系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一般壓力機(jī)在不工作時(shí)，離合器總是處在脫開狀態(tài)，而制動(dòng)器則總是處在制動(dòng)狀態(tài)中。 由此可見，離合器和制動(dòng)器部件是用于電動(dòng)機(jī)和飛輪不停地轉(zhuǎn)動(dòng)情況下，使壓力機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)開動(dòng)或停止。因此，對(duì)任何壓力機(jī)而言，離合器和制動(dòng)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(dòng)連續(xù)行程和寸動(dòng)行程。離合器和制動(dòng)器部件的設(shè)計(jì)必須盡量滿足上述的操作規(guī)范，同時(shí)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(shí)，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(xiǎn)工作區(qū)域，必須相應(yīng)采用開動(dòng)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(dòng)行程的可能；對(duì)于某些工作，或者在自動(dòng)送料時(shí)，則要求有連續(xù)的或自動(dòng)連續(xù)的行程。 顯然，離合器和制動(dòng)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。 4、提高零件的制造工藝性，減少零件的種數(shù)和件數(shù)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定型，實(shí)現(xiàn)離合器制動(dòng)器部件的通用化、系列化。對(duì)提高制造工藝水平，降低成本和維護(hù)修理具有重大意義。 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： 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(jiǎn)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(shí)會(huì)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(dòng)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(duì)于小型低速開式壓力機(jī)來(lái)說(shuō)，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(shí)，用人工轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪還是比較容易實(shí)現(xiàn)的； 其三、為了降低離合器結(jié)合時(shí)的沖擊速度，剛性離合器一般直接裝在低速的主軸上，同時(shí)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(jiǎn)單，便于制造和維修，又因離合器操縱無(wú)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。 綜上所述，結(jié)合所設(shè)計(jì)壓力機(jī)的型號(hào)和功率，選擇使用轉(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(duì)飛輪或傳動(dòng)齒輪的超前，以及調(diào)整模具時(shí)可使曲軸反轉(zhuǎn)。如圖4一1 所示，離合器是安裝在曲軸的右端上。離合器的主動(dòng)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(dòng)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(gè)半圓槽。內(nèi)外軸套內(nèi)孔和曲軸上也各有兩個(gè)軸線互相垂直的半圓槽。兩個(gè)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(dòng)；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(gè)整圓。主鍵和副鍵傳動(dòng)的方向是相反的，它們的動(dòng)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(dòng)，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(dòng)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)合的狀態(tài)。 離合器在未接合時(shí)，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(shí)，必須使操縱結(jié)構(gòu)的凸輪擋塊(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與主鍵相結(jié)合，則飛輪便帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。如凸輪檔塊轉(zhuǎn)回復(fù)位，則主鍵的鍵尾碰到凸輪擋塊，由此彈簧拉長(zhǎng)，主鍵和副鍵又轉(zhuǎn)回（45°）并臥入曲軸的半圓槽內(nèi)， 圖5.1 雙轉(zhuǎn)鍵離合器 轉(zhuǎn)鍵在離合器接合時(shí)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HRC=35～40。主鍵的鍵尾和凸輪擋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。 第三節(jié) 制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 一、制動(dòng)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(dòng)器有兩個(gè)作用： 1、當(dāng)離合器脫開后，將正運(yùn)轉(zhuǎn)的傳動(dòng)零件（如滑塊、曲軸、齒輪、中間軸等） 的動(dòng)能立即轉(zhuǎn)化為消耗在制動(dòng)器上的摩擦功，并且在曲軸轉(zhuǎn)角5°～15°的范圍內(nèi)將滑塊、曲柄連桿機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)零件停止運(yùn)動(dòng)。 圖5.2 偏心輪帶式離合器 2、當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)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(dòng)器有三種形式：閘瓦式制動(dòng)器、帶式制動(dòng)器和圓盤式制功器。按其制動(dòng)器工作表面相互作用來(lái)看，在這些制功器中有連續(xù)制動(dòng)器和周期制動(dòng)器的兩種工作情況。 在周期制動(dòng)的制動(dòng)器中，制動(dòng)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