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双柱式可倾斜压力机的设计【5张图纸】【优秀】【原创】

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关键词：: 双柱式可倾斜歪斜压力机设计图纸优秀优良原创

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双柱式可倾斜压力机的设计

45页 12000字数+说明书+任务书+5张CAD图纸【详情如下】

任务书.doc

双柱式可倾斜压力机的设计说明书.doc

大皮带轮.dwg

总装图.dwg

支架一.dwg

支架二.dwg

曲轴.dwg

摘要

　　　用于对坯料进行成型加工的锻压机械称作压力机。机械压力机动作平稳，工作可靠，广泛用于冲压、挤压、模锻和粉末冶金等工艺

　　　本次设计题目是双柱式倾斜压力机。倾斜式压力机由支承着床身和压头的底座支架，动力电源，压头，垂直于床身并作直线运动的机构组成。倾斜式压力机的优点是有利于废料的排出。在设计过程中，通过对冲压功率的分析，确定了飞轮和电动机功率。并且通过计算确定了各级传动比和基本尺寸。通过计算确定了系统的最大功率，对带轮和齿轮机构进行了外形尺寸和参数的计算。同时也对曲柄滑块机构进行结构设计，根据计算解决了曲轴和后轴的尺寸。

关键词：压力机；功率；机构

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

　　　1.1 设计的目的1

　　　1.2 设计的内容1

　　　1.3 设计要求和注意事项1

　　　1.3.1 设计要求1

　　　1.3.2 注意事项2

　　　1.4 传动方案的机构选型原则2

　　　1.5 传动装置的方案论证3

　　　1.6 执行机构方案论证4

第2章执行机构的设计计算及功率的确定7

　　　2.1 力、加速度及功率分析7

　　　2.2 电动机的选择9

第3章传动机构的设计及计算12

　　　3.1 带传动设计及计算12

　　　3.1.1 确定设计功率Pca12

　　　3.1.2 选择带型12

　　　3.1.3 确定带轮的基准直径dd1和dd212

　　　3.2 带轮的设计15

　　　3.2.1 小带轮的设计16

　　　3.2.2 大带轮的设计17

　　　3.3 齿轮的设计计算18

　　　3.3.1 齿轮的类型、精度等级、材料和齿数18

　　　3.3.2 按齿面接触疲劳强度设计19

　　　3.3.3 按齿根弯曲疲劳强度的设计21

　　　3.3.4 几何尺寸计算23

　　　3.3.5 齿轮的结构设计23

　　　3.4 轴的设计25

　　　3.4.1 后轴的设计25

　　　3.4.2 曲轴的设计28

第4章轴承、机座及导轨的设计30

　　　4.1 轴承的设计30

　　　4.1.1 滚动轴承的选择及校核30

　　　4.1.2 曲轴两端滑动轴承的设计31

　　　4.2 机座的设计33

　　　4.2.1 机座材料的选择33

　　　4.2.2 机座设计的基本要求33

　　　4.2.3 肋的布置33

　　　4.2.4 连接结构设计33

　　　4.2.5 导轨的功用、分类和应满足的要求34

　　　4.2.6 直线滑动导轨的结构设计34

结论....................36

致谢.......................37

参考文献38

Content

AbstractI

Chapter 1 Introduction1

1.1 Design purpose1

1.2 Design of the content1

1.3 Design Requirements and Considerations1

1.3.1 Design Requirements1

1.3.2 Design Considerations2

1.4 Transmission Scheme institutional principle of selection2

1.5 Gear demonstration program3

1.6 Implementing agencies demonstration program4

Chapter 2 The implementation of the design calculations7

2.1 The analysis of strength, acceleration and power7

2.2 The choice of the motor9

Chapter 3 Design and calculation of transmission12

3.1 Belt drive design and calculation12

3.1.1 Determine the design power Pca12

3.1.2 Select the zone type12

3.1.3 Determine the reference diameter of pulley dd1 and dd212

3.2 Pulley design15

3.2.1 The design of small pulley16

3.2.2 Pulley structure design and select the zone type17

3.3 Design and calculations of the gear18

3.3.1 The type, accuracy class, material and quantity of gear18

3.3.2 Tooth contact fatigue design19

3.3.3 Trace of design according tooth root bending strength21

3.3.4 Geometric size dimensions23

3.3.5 Gear structural design23

3.4 Design of the shaft25

3.4.1 Design of the behind axle25

3.4.2 Design of the bent axle28

Chapter 4 Bearings, frame and rail design30

4.1 Bearing design30

4.1.1 Select and check of rolling bearings30

4.1.2 Crankshaft both ends of the sliding bearing design31

4.2 Docking station design33

4.2.1 Choice of base materials33

4.2.2 Basic requirements of the engine base design33

4.2.3 Rib layout33

4.2.4 Connect of the structural design33

4.2.5 Function, classification of rail shall meet requirements34

4.2.6 The linear slide rail structure design34

Conclusions36

Acknowledgement37

Reference38

1.1 设计的目的

　　　在当今世界，生产力水平的高低是评价一个国家发达程度的一个重要标准。而现代工业的发展情况将直接影响生产力水平。随着现代社会的不断发展，对生产力要求也在日新月异。如何适应社会发展，如何提高生产效率，生产出高性能，结构简单，价格低廉的工业产品，已是摆在我们面前的严峻问题。怎么提高我国生产力水平和工业发展水平，是我们急待解决的问题。因此，我们进行毕业设计是十分有必要的，目的就是提高自身技术水平，为今后工作打下良好的基础。

1.2 设计的内容

　　　锻压在机械发展中占有十分重要的地位，是通过冲头或模具对坯料施加压力，使其产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制品的成形加工的方法。本次设计的题目是双柱式倾斜压力机，要求从各方向独立思考，一般包括以下内容：

　　　(1) 方案分析与论证

　　　(2) 执行机构计算及功率的确定

　　　(3) 装置的设计计算

　　　(4) 轴承及其组合部件设计

　　　(5) 箱体、润滑及附件设计

　　　(6) 设计说明书编写

1.3 设计要求和注意事项

1.3.1 设计要求

　　　毕业设计是整个大学学习的一个总结和练兵，理论联系实际，为走上工作岗位打基础的重要环节。因此，在设计过程必须做到：

　　　(1) 综合地考虑使用经济、工艺、安全性等方面的设计要求，确定合理的设计方案。

(2) 查阅相关资料，在认真思考的基础上提出自己的见解并要与指导教师讨论。

　　　(3) 通过分析比较吸取现有结构中的优点，并在此基础上发挥自己的创造性。

　　　(4) 认真计算和制图，有错误要认真修改，力求设计图纸和计算说明书的质量达到或接近实际生产水平。

　　　(5) 遵循学校的作息时间，按预定计划按时完成任务。

1.3.2 注意事项

　　　(1) 在设计开始前，应认真研究题目，明确设计要求，阅读参考资料，了解它们大体内容，以便需要时查阅。

　　　(2) 对设计方案及结构，设计小组应进行讨论对比，以明确优劣正误，取长补短，改进设计。

　　　(3) 设计草图完成后，应交指导教师审查后再修改加深。

(4) 设计说明书应按规定格式编写，连同所绘图纸交指导教师审查认后方可呈交。

　　　(5) 认真做好准备，进行设计答辩。

双柱式可倾斜压力机的设计.gif

内容简介：: 黑龙江科技学院毕业设计任务书学生姓名：刘禄琦任务下达日期：2011 年 12 月 19 日设计开题日期：2012 年 4 月 13 日设计开始日期：2012 年 4 月 16 日中期检查日期：2012 年 5 月 18 日设计完成日期：2012 年 6 月 4 日一、设计题目：双柱式倾斜压力机的设计二、设计的主要内容：（1）设计图纸：总装图1张；零件图5张。（2）说明书主要内容及字数要求：说明书主要内容：1）中英文摘要；2）倾斜式压力机传动方案的设计与计算；3）倾斜式压力机执行方案的设计。字数：1.5万千字以上三、设计目标：根据给出的压力机的工作参数，设计可行并且合理的传动方案和执行方案，设计原理清晰、保证加工质量的倾斜式压力机。培养综合运用所学知识、提高分析和解决实际问题的能力。指导教师：赵砚虹院（系）主管领导： 2011 年 12 月 19 日摘要用于对坯料进行成型加工的锻压机械称作压力机。机械压力机动作平稳，工作可靠，广泛用于冲压、挤压、模锻和粉末冶金等工艺。本次设计题目是双柱式倾斜压力机。倾斜式压力机由支承着床身和压头的底座支架，动力电源，压头，垂直于床身并作直线运动的机构组成。倾斜式压力机的优点是有利于废料的排出。在设计过程中，通过对冲压功率的分析，确定了飞轮和电动机功率。并且通过计算确定了各级传动比和基本尺寸。通过计算确定了系统的最大功率，对带轮和齿轮机构进行了外形尺寸和参数的计算。同时也对曲柄滑块机构进行结构设计，根据计算解决了曲轴和后轴的尺寸。关键词：压力机；功率；机构Abstract The machine used for most cold-working operation is known as a press.It works steady and is widely used in many fields,such as forging and pressing. This design topic is the inclinable press. It consists of a machine frame supporting a bed and a ram, a source of power, and a mechanism to cause the ram to move in line with and at right angles to the bed. In the design process, by means of analyzing the ramming power, the flywheel power and the electric motor power are determined; every level of transmission ratios and the construction size are also determined by computer program. Having determined the system maximum work rate with computer program, it has carried on the external dimensions and the parameter computation to the band pulley and the gear mechanism. Having carried on the intensity, the rigidity examination to the slide crank mechanism, the mechanism design, the main axle and the hind axle size and the localization has been determined as well. Key words: Press; Power; MechanismII目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 设计的目的11.2 设计的内容11.3 设计要求和注意事项11.3.1 设计要求11.3.2 注意事项21.4 传动方案的机构选型原则21.5 传动装置的方案论证31.6 执行机构方案论证4第2章执行机构的设计计算及功率的确定72.1 力、加速度及功率分析72.2 电动机的选择9第3章传动机构的设计及计算123.1 带传动设计及计算123.1.1 确定设计功率Pca123.1.2 选择带型123.1.3 确定带轮的基准直径dd1和dd2123.2 带轮的设计153.2.1 小带轮的设计163.2.2 大带轮的设计173.3 齿轮的设计计算183.3.1 齿轮的类型、精度等级、材料和齿数183.3.2 按齿面接触疲劳强度设计193.3.3 按齿根弯曲疲劳强度的设计213.3.4 几何尺寸计算233.3.5 齿轮的结构设计233.4 轴的设计253.4.1 后轴的设计253.4.2 曲轴的设计28第4章轴承、机座及导轨的设计304.1 轴承的设计304.1.1 滚动轴承的选择及校核304.1.2 曲轴两端滑动轴承的设计314.2 机座的设计334.2.1 机座材料的选择334.2.2 机座设计的基本要求334.2.3 肋的布置334.2.4 连接结构设计334.2.5 导轨的功用、分类和应满足的要求344.2.6 直线滑动导轨的结构设计34结论.36致谢.37参考文献38 ContentAbstractIChapter 1 Introduction11.1 Design purpose11.2 Design of the content11.3 Design Requirements and Considerations11.3.1 Design Requirements11.3.2 Design Considerations21.4 Transmission Scheme institutional principle of selection21.5 Gear demonstration program31.6 Implementing agencies demonstration program4Chapter 2 The implementation of the design calculations72.1 The analysis of strength, acceleration and power72.2 The choice of the motor9Chapter 3 Design and calculation of transmission123.1 Belt drive design and calculation123.1.1 Determine the design power Pca123.1.2 Select the zone type123.1.3 Determine the reference diameter of pulley dd1 and dd2123.2 Pulley design153.2.1 The design of small pulley163.2.2 Pulley structure design and select the zone type173.3 Design and calculations of the gear183.3.1 The type, accuracy class, material and quantity of gear183.3.2 Tooth contact fatigue design193.3.3 Trace of design according tooth root bending strength213.3.4 Geometric size dimensions233.3.5 Gear structural design233.4 Design of the shaft253.4.1 Design of the behind axle253.4.2 Design of the bent axle28Chapter 4 Bearings, frame and rail design304.1 Bearing design304.1.1 Select and check of rolling bearings304.1.2 Crankshaft both ends of the sliding bearing design314.2 Docking station design334.2.1 Choice of base materials334.2.2 Basic requirements of the engine base design334.2.3 Rib layout334.2.4 Connect of the structural design334.2.5 Function, classification of rail shall meet requirements344.2.6 The linear slide rail structure design34Conclusions36Acknowledgement37Reference38VI第1章绪论1.1 设计的目的在当今世界，生产力水平的高低是评价一个国家发达程度的一个重要标准。而现代工业的发展情况将直接影响生产力水平。随着现代社会的不断发展，对生产力要求也在日新月异。如何适应社会发展，如何提高生产效率，生产出高性能，结构简单，价格低廉的工业产品，已是摆在我们面前的严峻问题。怎么提高我国生产力水平和工业发展水平，是我们急待解决的问题。因此，我们进行毕业设计是十分有必要的，目的就是提高自身技术水平，为今后工作打下良好的基础。1.2 设计的内容锻压在机械发展中占有十分重要的地位，是通过冲头或模具对坯料施加压力，使其产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制品的成形加工的方法。本次设计的题目是双柱式倾斜压力机，要求从各方向独立思考，一般包括以下内容：(1) 方案分析与论证(2) 执行机构计算及功率的确定(3) 装置的设计计算(4) 轴承及其组合部件设计(5) 箱体、润滑及附件设计(6) 设计说明书编写1.3 设计要求和注意事项1.3.1 设计要求毕业设计是整个大学学习的一个总结和练兵，理论联系实际，为走上工作岗位打基础的重要环节。因此，在设计过程必须做到：(1) 综合地考虑使用经济、工艺、安全性等方面的设计要求，确定合理的设计方案。 (2) 查阅相关资料，在认真思考的基础上提出自己的见解并要与指导教师讨论。(3) 通过分析比较吸取现有结构中的优点，并在此基础上发挥自己的创造性。(4) 认真计算和制图，有错误要认真修改，力求设计图纸和计算说明书的质量达到或接近实际生产水平。(5) 遵循学校的作息时间，按预定计划按时完成任务。1.3.2 注意事项(1) 在设计开始前，应认真研究题目，明确设计要求，阅读参考资料，了解它们大体内容，以便需要时查阅。(2) 对设计方案及结构，设计小组应进行讨论对比，以明确优劣正误，取长补短，改进设计。(3) 设计草图完成后，应交指导教师审查后再修改加深。 (4) 设计说明书应按规定格式编写，连同所绘图纸交指导教师审查认后方可呈交。(5) 认真做好准备，进行设计答辩。1.4 传动方案的机构选型原则传动方案的机构选型需要满足以下原则：(1) 满足需要原则所设计的产品应最大限度地满足用户要求。应在调查分析和预测市场需要情况下的基础上，确定是否应该进行该种机械产品的设计。(2) 经济合理原则所设计的机械产品应该机构先进，功能好，成本低、使用维修方便，在产品的寿命周期内用最低的成本实现产品规定功能，做到物美价廉。 (3) 可靠性原则在规定使用条件和规定时间内，产品能完成规定功能的可靠程度高，即运行中不出现故障。(4) 最优化设计在给定的设计目标下，用优化设计方法，从若干可行方案中找到优选方案。(5) 标准化原则所设计的机械产品规格参数应符合国家标准，零部件应能最大限度地与同类产品的零部件通用。1.5 传动装置的方案论证传动装置选择要满足以下原则：(1) 小功率传动应在满足工作性能的前提下选用较结构简单的传动装置，尽可能降低制造成本。(2) 大功率传动应优先考虑传动的效率，节约能源，降低运转和维修费用。 (3) 当机构要求变速时，若能与电动机调速比相适应，可采用定传动比装置；当要求变速范围大，用电动机调速不能满足要求时，应采用变速比传动。(4) 当载荷变化频繁，且可出现过载时，应考虑增加过载保护装置。(5) 传动装置的选用必须与制造技术水平相适应，应尽可能选用专业厂生产的传动部件或元件。当采用由几种传动形式组成的多级传动时，要充分考虑各种传动形式的特点，合理的分配其传动顺序，选择时，应注意以下几点：(1) 带传动的承载能力小，传递相同转矩时，机构尺寸较其它传动形式大，但传动平稳，能吸振缓冲，因此益布置在低速级。(2) 链传动运动不均匀，有冲击，不适应与高速级，应布置在低速级。(3) 斜齿圆柱齿轮传动的平稳较直齿轮较好，常用在高速级或要求传动平稳的场合。(4) 开式直齿圆柱齿轮传动的工作环境一般较差，润滑条件不好因磨损严重，寿命较短，应布置在低速级。(5) 圆锥齿轮传动只用与需要改变轴的布置方向的场合，由于圆锥齿轮加工比较困难，所以应将取布置在传动的高速级，并限制传动比，以减小其直径和模数。(6）蜗杆传动可以实现较大的传动比，机构紧凑传动平稳，但传动效率较低，故适用于中小功率的高速传动中。综上所述考虑各方面，选择带传动和直齿圆柱齿轮进行两个减速级传动，并确定其传动比分别为5.1和4.7。1.6 执行机构方案论证(1) 采用偏心曲柄滑块机构采用偏心曲柄滑块机构的为常用形式，机构简单，制造方便，运用与低速重载场合，但其为偏心机构，安装和调试较难，且有急回作用，极位夹角不为0，设计较为复杂，功率变化大，故不益采用，其结构图如图1-1所示：图1-1 偏心曲柄滑块(2) 采用曲柄摇杆机构此机构具有传动准确，效率高的优点，当以曲柄为原动件时，可将曲柄的连续转动变成摇杆的往复摆动，其应用范围较广，但其机构比较复杂，剪切力较小，不使用在吨位较大的场合，机构简图如图1-2所示：(3) 采用对心曲柄滑块机构曲柄滑块机构是执行机构的常用形式，其优点是机构紧凑，传动简单，该机构是全低副机构，适用于低速重载的场合。由于，式中极位夹角K反正行程速比系数图1-2 曲柄摇杆机构曲柄为主动件，当曲柄与连杆两次共线时，滑块相应处于左右两极限位置，其最大行程Hza，故改变曲柄长度可使滑块获得不同行程，曲柄等速转动一周，滑块往返一次，其往返的平均速度相等，其机构简图如图1-3所示：图1-3 对心曲柄滑块机构简图曲柄滑块机构应用很广，以滑块为主动件用于动力机械，如内燃机，蒸汽机等，以曲柄为主动件多用于工作机械，如冲床，柱塞泵，压缩机等。倾斜式压力机通过曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转换为滑块的直线往复运动，使得机械压力机动作平稳，工作可靠。综上所述，在本设计中选用对心曲柄滑块机构作为执行机构，这样能够基本的达到设计的要求。第2章执行机构的设计计算及功率的确定2.1 力、加速度及功率分析参数：公称压力40t，生产率为60次/min，冲材厚度6mm。因冲程为80mm，故初选曲柄长度为40mm，连杆长度为400mm，执行机构的机构运动简图如图2-1所示：图2-1 执行机构的速度分析如图所显示： AB为曲柄，BC为连杆列方程得 ABsinBEBCsinABcos+BCcos=ACAC-AB+BC-6=400+40-6=434mm40sin=400sin40cos+400cos=434mmAB2=BE2+ AE2402=(400sin)2+(434-400cos)21600=160000sin2+188356-347200cos+160000cos240 sin=400sin=由于生产率为60次/min，即曲柄的角速度60转/min，所以，速度分析： VB=6.284010-3=0.25m/s根据图2-1所示的速度分析有：VC= VB+ VCB 方向大小 ? 0.25图2-2 速度矢量三角形VBsin42.62VCsin67.38考虑到冲头所受力及冲压过程的瞬时性，将冲头过程定为几个阶段：弹性变形阶段，屈服阶段，强化阶段，及局部变形阶段。通过以上的计算可知，冲头在运动到刚刚与工件接触时候，冲头的过度为Vc0.1m/s。由参考文献3查得：带传动效率为：=0.95滑动轴承的效率为：=0.97，=0.99开式齿轮传动效率为：=0.92图2-3 冲头冲压过程简图则经过齿轮传动及滑动轴承及滚动轴承其功率为：2.2 电动机的选择由参考文献2查得：（2-1）式中： GA 轮缘的重量，kgD 飞轮轮缘的平均自径，m D 轮缘高度，m B 轮缘宽度，m 材料单位体积重量，N/m3初选R=0.4m,b=0.1m,D=0.48m,H=0.1m，（2-2） 6.6kgm2 由参考文献2查得：（2-3）式中： Wmax最大盈亏功，J Wn 平均角速度，m/s 速度不均匀系数由参考文献2表7-2查得：冲床、剪床的速度不均匀系数=由参考文献2查得：（2-4）则取=0.13，设电机转数为1440r/min 则 0.13=813J计算冲压过程所用时间因为考虑到其他机构的能量损失，故选电动机功率为5.5kW。Y132S-4型电动机技术参数如表2-1所示：表2-1 Y132S-4型电动机技术参数项目大小单位功率5.5kW电流85.5A转速1440r/min效率85.5功率因数0.84额定电流7.0A堵转转矩2.2105N.mm最大转矩2.2105N.mm功率5.5kW电流85.5A转速1440r/min效率85.5功率因数0.84额定电流7.0A堵转转矩2.2105N.mm最大转矩2.2105N.mm第3章传动机构的设计及计算3.1 带传动设计及计算3.1.1 确定设计功率Pca计算功率Pca是根据传递功率P，并考虑到载荷性质和每次运行时间长短等因素的影响而确定的。 Pca=KAP （3-1）式中: Pca计算功率，kW P传递的额定功率（例如电动机的额定功率），kW KA工作情况系数由参考文献3表8-7查得: KA1.2 又由于P=5.5kWPcaKAP1.25.56.6kW3.1.2 选择带型根据计算功率Pca及小带轮转速n，由参考文献3选定带型，根据要求选普通V带B型带。3.1.3 确定带轮的基准直径dd1和dd21. 初选小带轮的基准直径dd1根据v带的带型和参考文献3表8-6和表8-8确定小带轮的直径，应使d(dd)min。由此得出dd1=140mm2. 计算从动轮的基准直径dd2dd2=idd2=5.1140=714mm参考文献3表8-8，调整为dd1=140mm，dd2=710mm，3. 按公式算带速由参考文献3查得：（3-2）应使，对于普通v带=2530m/s，若，则离心力过大，即应减小dd1，如v过小，则表示所选dd1过小，这将使需的有效拉力Fe过大，即所需要的根数z过多，于是带的宽度，轴径及轴的尺寸及轴承的尺寸都要随之增大。因为l0.552530m/s，所以带速合适。4. 确定中心距a和带的基准长度Ld(1) 确定中心距a00.7(dd2+dd1)a02(dd2+dd1) （3-3）0.7(140+710)a02(140+710)595 a0 1700初选中心距a0650mm，根据带轮传动的几何关系，按下式计算所需要带轮的基准长度Ld。 (2) 计算相应的带长Ld0由参考文献3查得：（3-4）=2650+（710+140）+=2759mm由参考文献3表8-2中选取Ld，取Ld2800mm，再根据Ld来计算中心距，由于V带传动的中心距一般可以调整，故可采用作近似估算，(3) 计算中心距a 传动的实际中心距近似为： 671mm5. 验算主动轮上的包角a1由参考文献3式8-25及对包角的要求，应保证（3-5）所以包角合适。6. 确定带的根数z （3-6）式中： Ka考虑到包角不同时的影响系数，简称包角系数KL考虑带的长度不问时影响系数，简称长度系数P0单根v带的基本额定功率传动比的影响时单根v带额定功率的增量由参考文献3表8-4a查得：P0 =2.82由参考文献3表8-4b查得：0.46由参考文献3表8-5查得：Ka0.86由参考文献3表8-2查得：KL1.05所以取z=3在确定V带的根数z时，为了使各根V带变力均匀，根数不宜太多，通常带的z10（310），所以根数合适。7. 确定带的初拉力F0由公式升考虑离心力的不利影响时单根v带所需要的预紧力为（3-7）式中： q普通v带单位长度质量，kg/m+0.1710.552=198.83+18.92=217.75N由于新带容易松弛，所以对非自动张紧的带传动安装新带时的预紧力的1.5倍。8. 计算带传动作用在轴上的力必须确定带传动作用在轴上的FP，如果不考虑带的两边的拉力差，则在轴力可以近似地按带的两边的预紧力F0的合力来计算，如图3-1所示：图3-1 带传动作用在轴上的力由参考文献3查得：（3-8）式中： z带的根数F0单根带的预紧力，Na1主动轮上的包角，度即 3.2 带轮的设计在带轮的设计总，要求机构简单，便于制造生产，分布均匀，质量轻，并应避免由于铸造产生力过大的内应力，使工作表面光滑，减少带的磨损。3.2.1 小带轮的设计1. 材料的选择材料的选择HT2002. 基准直径由参考文献11查得电机轴轴的直径D=38mm,长度为E=80mm，已知小带轮的基准直径dd1=140mm，2.5D=2.538=95mm,95mm140mm1.5D=57mmL=(1.52)D=5776mm取L=66mm5.其它尺寸 da1=dd1+2ha =140+23.5=147mm df1=dd1-2hf=140-210.8=118.4mmD1=df12=118.4-27.5=95.4mmC=B=100=(14.2925)mm取C=20mm3.2.2 大带轮的设计1. 材料的选择材料选择HT2002. 基准直径初选轴的直径D后70mm，且已知大带轮的基准直径dd2710mm，2.5 D后2.570175300mm，所以选用轮辐式结构，结构如图3-2所示。3. 带轮槽尺寸同小带轮4. 确定轮缘及轮毂的尺寸（1）带轮宽： B=(z1)e+2f=66mm因为大带轮具有储能作用，取B=110mm（2）轮毂外径： d2=(1.82)70=126140mm取d2=130mm（3）轮毂宽度： L=(1.52) D后=(105140)mm取l=110mm图3-3大带轮5.其它尺寸da2dd2+2ha=710+23.5=717mmdfdd2-2h1=710-210.8=688.4mm （3-9）D1Df=688.4-27.5=673.4mmC=B=100=(14.2925)mm取C=20mm3.3 齿轮的设计计算3.3.1 齿轮的类型、精度等级、材料和齿数1. 齿轮类型直齿圆柱齿轮2. 精度等级由于本机械为一般工作机，速度不高，故选用7级精度。3. 材料选择由于齿轮的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿轮面具有较高的抗磨损，抗点蚀，抗胶合性变形的能力，而齿根要有较高的抗折断的能力，所以对齿轮材料性能的基本要求为：齿面要硬，齿芯要韧。则由参考文献3表10-1选小齿轮材料为40Cr，硬度为260HBs；大齿轮45号钢（调质），硬度为240HBs。4. 齿数的确定由于开式齿轮的主要失效形式为轮齿的磨损失效，为了使轮齿不致过小，小齿轮不可选用过多齿数，且对于=的标准直齿圆柱齿轮为使轮齿避免发生根切，应取z11840，故z122。则大齿轮的齿数为z2iz1224.7=104。3.3.2 按齿面接触疲劳强度设计由参考文献3查得：（3-10）式中：载荷系数齿宽系数材料的弹性影响系数，MPa1/2 齿数比接触疲劳许用应力，N1. 确定公式中各计算数值(1) 试选载荷系数Kt=1.3(2) 计算小齿轮传动的转矩=5.11440=282.4r/minT195.5105=95.5105=1.86105N.mm(3) 由参考文献3表10-7查得，齿宽系数0.8(4) 由参考文献3表10-6查得，材料的弹性影响系数189.8MPa1/2(5) 由参考文献3图10-21d查得，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳极限580MPa；大齿轮的接触疲劳硬度极限550MPa。(6) 由公式计算应力循环次数（3-11）式中: 应力循环次数小齿轮齿轮转速，r/min j齿轮每转一圈时同一齿面啮合的次数齿轮的工作寿命，h假设j1工作寿命为15年（设每年工作300天）两班制，每班8小时则：Nl60282.4l(2830015)=1.22109N2=1.221094.7=0.26109(7) 由参考文献3图10-19查得接触疲劳强度寿命系数KHN1=0.90，KHN2=0.95(8) 计算疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数s=1，（3-12） 2. 计算(1) 试算小齿轮分度圆直径,代入中较小的值，=44.32mm(2) 计算圆周速度v0(3) 计算齿宽b(4) 计算齿宽与齿高之比模数齿高 (5) 计算载荷系数根据v=0.655m/s,7级精度，由参考文献3图7-8查得，动载系数Kv=1.05由参考文献3表10-3查得，由参考文献3表10-2查得，使用系数KA由参考文献3表10-4查得,齿向载荷分布系数=1.26由=7.8，=1.26查参考文献3图10-13得，=1.18，故载荷系数K= （3-13）=1.51.0511.26=2.38(6) 按实际的载荷系数的校正所算得的分度圆直径（3-14）(7) 计算模数mm= =5.5mm3.3.3 按齿根弯曲疲劳强度的设计由参考文献3查得，弯曲强度的设计公式为，（3-15）式中: 弯曲疲劳许用应力，N齿形系数应力校正系数1. 确定公式内的各计算数值(1) 由参考文献3图1020c查得，小齿轮的弯曲疲劳强度极限=450MPa，大齿轮弯曲疲劳强度=380MPa(2) 由图10-83查得弯曲疲劳寿命系数=0.85，0.86(3) 计算弯曲疲劳安全系数s=1.2得 MPa MPa(4) 计算载荷系数K=1.51.0511.182.04(5) 查取齿形系数由参考文献3表10-5查得， 2.72, 2.18(6) 查取应力校正系数由参考文献3表10-5查得， 1.75, 1.79(7) 计算大小齿轮的并加以比较 0.0134 0.0143 0.01340.0143取大齿轮的极值大。2. 设计计算3.20mm对比计算结果，由齿轮接触面疲劳强度计算的m=5.5，大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数m=3.20mm，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得模数3.20并圆整为标准值m=4mm。因为按接触强度算得分度圆直径d1122mm，算出小齿轮齿数z131则大齿轮齿数z2iz14.731146这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑避免浪费。3.3.4 几何尺寸计算(1) 分度圆直径： d1mz1431=124mm d2mz24146584mm(2) 中心距：a=(dl+d2)/2=(124+584)/2=352mm(3) 齿轮宽度：b=0.8124=100mm取B2=100mm3.3.5 齿轮的结构设计通过齿轮传动的强度计算，只能确定出齿轮的主要尺寸，如齿数，模数，齿宽，螺旋角，分度圆直径等，而齿圈轮毂等结构形式及尺寸大小，通常都由结构设计而定。1. 机构形式确定齿轮的机构设计与齿轮的集合尺寸，毛坯，材料，加工方法，使用要求及经济性等因素，通常是先按齿轮的直径大小选定合适的结构形式。2. 高速齿轮结构设计（小齿轮）(1) 选择结构类型：分度圆直径： d1=mz1=431=124mm齿顶高： ha=m=4mm齿顶圆直径： da1= d1+2ha=124+24=132mm齿根高： hf =m(+)=41.25=5mm由于 dal=132500mm，且da21000mm所以采用轮辐式结构的齿轮，结构参照参考文献3图10-40(2) 确定其它参数基圆直径 db2=584=548.8mm节圆直径 =584mm大齿轮的其它参数同小齿轮。(3) 轮辐的设计轮辐数取6，初选D4=90mm（注：此为设计直径，实际安装尺寸根据离合器的具体情况而定）。D5=1.7D4=1.790=153mm=(34)m=（1824）mm 取=20mm=(11.2)=（2024）mm 取=22mmH=0.8D4=0.890=72mm,H1 =0.8H=0.872=57.6mmc=H/5=72/5=14.4mm，cl=H/6=72/6=12mmR=0.5H=0.572=36mm1.5D4=1.590=135mm因为B=100mm，Bl63.1mm，符合要求，所以轴的直径d后70mm。(4) 由于给后轴所承受轴向载荷几乎为零，且有一定的动载荷，为此采用深沟球轴承并在床身处铸出L=160mm放球轴承的支座。(5) 轴上零件的周向定位和轴向定位轴的两端分别安装大带轮和小齿轮，小齿轮采用钩头键联结，既能保证轴向定位，同时对小齿轮的一个方向进行了轴向定位，大齿轮采用平键联结，在大带轮与左端轴承之间安装套筒，在小齿轮与右端轴承之间安装卡圈，这样，大带轮与小齿轮就被定位在轴上。(6) 轴端倒角根据参考文献3表15-2，取轴端倒角为245。(7) 配合公差齿轮和带轮与轴配合优选用基孔制过盈配合，其配合为，滚动轴承与轴配合优先选用基孔制过渡配合，选取。(8) 轴的结构通过以上分析，并通过机身宽度，轴上各零件的位置，并保证齿轮啮合等综合因素考虑，取L后1240mm，两端开键槽，尺寸根据键的标准值来确定，之前已经确定了后轴的直径L后70mm。轴的结构如图3-4所示：图3-4 后轴的基本结构3.4.2 曲轴的设计1. 曲轴材料的选择曲轴的材料为45号钢。2. 曲轴的设计(1) 初步确定轴的最小直径根据参考文献3表15-3查得，A0120mm （3-16）=102mm由参考文献11初步确定d曲柄=130mm(2) 曲轴的结构曲轴按生产形式可分为整体锻造曲轴、移体铸造曲轴和组合曲轴等形式。整体铸造曲轴的加工性能好，金属切削量少，成本低，并可以获得较合理的结构形状，从而使应力分布均匀，对提高曲轴的疲劳有显著的效果。所以，本设计选用整体铸造曲轴。曲轴和后轴一样，都只是承受径向载荷，而轴向载荷几乎为零，且由于载荷多，存在动载荷，因此采用滑动轴承形式，即对开式径向滑动轴承，取其宽径比为，则=1.08110=118.8mm，取120mm，套筒的结构形式也选择滑动轴承的形式，取其宽径比为=1.18，则=1.18110=130mm，曲柄臂宽度为L=98mm，安装在曲轴的离合器长度为L1=165mm，半径R=100mm；键槽长度为L3=100mm3. 曲轴的疲劳强度校核(1) 计算弯曲应力作用下的安全系数（3-17）式中: 弯曲疲劳极限，MPa弯曲时曲轴的有效应力集中系数弯曲应力幅度，MPa曲轴的尺寸系数 (2) 计算扭转应力作用下的安全系数（3-18）式中: 剪切疲劳极限，MPa 扭转应力幅度，MPa 扭转时曲轴的有效应力集中系数(3) 计算总的安全系数式中: 许用工作安全系数，所以符合其疲劳强度。第4章轴承、机座及导轨的设计4.1 轴承的设计4.1.1 滚动轴承的选择及校核1. 求比值确定采用深钩球轴承，且轴承径向载荷：轴承轴向载荷：由参考文献3表13-5，深钩球轴承的e值为0.19，则2. 初步计算当量动载荷p由参考文献3查公式得：（4-1）式中: 当量动载荷，N载荷系数X径向动载荷系数Y轴向动载荷系数由参考文献3表13-6查得，取，由参考文献3表13-5查得，X0.45，Y0所以3. 轴承的基本额定动载荷计算轴承应有的基本额定动载荷值，（4-2）式中：轴承应有的基本额定动载荷值，N H转速，r/min 预期计算寿命，h预使用寿命为2年，1年以300天计，2班制，1班8小时，3002829600h4. 轴承的型号的选择取轴径为75mm，查参考文献11选择滚动轴承型号为6315，因为没有轴向载荷，因此不必计算Y值及验算动量动载荷5. 验算6315轴承的寿命根据参考文献3查得，（4-3）满足预定要求。4.1.2 曲轴两端滑动轴承的设计由于曲轴转速低且有变载荷和冲击，所以初步选定ZCuPb30，其部分数据如下：轴瓦材料的许用应力: p25MPa许用滑动速度: v12m/s轴承材料的pv许用值: pv30MPa因为所以得出径向载荷为因为，故以为标准1. 验算轴承的平均压力p 由参考文献3查得：（4-4）式中： B轴承宽度，mm轴瓦材料的许用应力，MPa，由参考文献3表12-2查得因为所以故轴承的平均压力符合要求。2. 验算轴承pv值轴承的发热量与其单位面上的摩擦力的功耗（f为摩擦系数），限制值就是限制轴承的温升。（4-5）所以满足要求。3. 验算滑动速度v由参考文献3查得：（4-6）所以滑动速度也符合要求。4.2 机座的设计机座和箱体等零件，在一台机器的总质量中占有很大的比例（例如在机床中约占总质量的7080），同时在很大程度上影响着机器的工作精度及抗振性能,还影响着机器的耐磨性等。所以正确选择机座零件的材料和正确设计其机构形式及尺寸是减小机器质量，节约金属材料，提高工作精度，增强刚度及耐磨性的重要途径。4.2.1 机座材料的选择由于固定式机器，结构较为复杂，刚度要求也较高，因而通常都为铸造。本设计中采用球墨铸铁QT450，其冲击韧性和疲劳强度比普通铸铁高，用于曲柄压力机机身。4.2.2 机座设计的基本要求设计基座时，应满足以下四个要求：(1) 应具有足够的刚度(2) 应具有足够的抗振性(3) 应具有较小的耐磨性(4) 机构工艺性等其他要求4.2.3 肋的布置一般地说，增加壁厚固然可以增大机座和箱体的强度和刚度，但不如加设肋板来得有利。因为加设肋板时，即可增大强度和刚度，又可以减小壁厚和质量，对于铸件，就可以减小铸造缺陷。对于较长的结构，特别是载荷在其上移动场合，应防止局部突然变化。4.2.4 连接结构设计机座和箱体与地面应保证起联结刚度。影响联接刚度的因素有：凸缘结构、螺栓组形式、结合面型貌等。4.2.5 导轨的功用、分类和应满足的要求1. 导轨的功用在机床、仪器、锻压设备等机械中使用的导轨，其功用是导向和承载，即保证运动部件按给定的运动要求和运动方向。在导轨副中，运动一方为动导轨，不动的一方支承导轨。2. 导轨的分类(1) 按导轨的运动形式可分为直线运动导轨和回转运动导轨。(2) 按导轨的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨、流体介质摩擦导轨和弹性导轨。(3) 按导轨的受力机构可分为开式导轨、闭式导轨。4.2.6 直线滑动导轨的结构设计1. 选择导轨的材料导轨的材料有铸铁，钢，有色金属和塑料，对导轨的材料的主要要求是：耐磨性好，工艺性好和成本低。铸铁的铸造性能和加工性能好，并具有良好的减震性和耐磨性；有色金属与铸铁支承导轨搭配可防止胶合磨损，保证运动平稳性和提高运动精度。综上所述，选耐磨铸铁中的高磷铸铁作为支承导轨；选用有色金属中的锡青铜2QSn6-63作为动导轨。2. 导轨机构(1) 截面形状滑动导轨的截面形状头矩形、三角形、燕尾形和圆柱形四种。(2) 组合形式直线运动导轨一般由两条导轨组合而成。对于重型机床，运动部件宽、载荷大，常采用三条或多条导轨的组合结构。双三角形导轨导向精度高，磨损后能自动补偿，具有良好的精度保持性，但很难达到四个导轨面同时接触的要求，制造困难。双矩形导轨具有较大的承载能力，制造调整比较简单，但导向性差，磨损后不能自动补偿，对加工工艺要求有较大的影响。三角形矩形组合兼有导向性好、制造方便和刚度高的优点，应用最广泛。燕尾形组合闭式导轨中接触面最少的一种结构，用一根镶条就可以调节垂直和水平方向的间隙。(3)调节间隙导轨接合面间都存在间隙，若间隙过小，不但增加运动阻力，而且会加速导轨的磨损；若间隙过大，又会使导轨精度降低，还容易产生振动。因此，除在装配过程中应仔细调整导轨间隙外，使用一段时间后，因磨损还需重调，常用镶条和压板来调整导轨的间隙。结论本次设计的压力机是一种典型的冲压机械，其主要核心部分是曲柄滑块机构。它具有机构简单，使用可靠，维修方便，造价低，运转平稳，生产率高等优点，应用广泛。设计过程中，在选择各种方案时总结为以下内容：(1) 电动机的选择由于电动机初始成本运转费用，维修要求及噪声均比液压泵或液压马达，气压泵或气压马达低，所以选用电动机。(2) 传动系统的配套该机的传动系统主要是由带传动和单级开式直齿圆柱齿轮传动组成的，在电动机上安装小带轮且电动机输出轴同步转动通过带动，完成一级减速。可以充分发挥其优点，同时由于本机构输出功率不大且工作不是连续式，而且整个精度要求不算很高，所以一级减速辅助带传动，机器在空转时，大带轮起到储存能量的作用，可以在工作时把大部分能量释放出去，达到较大的冲压力，以完成工作需要，这样第二级减速采用齿轮传动，大带轮将运动和动力通过传动轴传递给小齿轮，齿轮是各种机构中应用范围最广的一种传动机构，同时它具有可传递的载荷和速度范围大，传动比恒定，适应性强，工作可靠，效率高，寿命长，外轮廓尺寸小特点，其形式很多。(3) 执行机构本次设计的压力机采用对心曲柄滑块机构，但是考虑到机器的机构，由于曲柄做圆周运动，

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