JH31-315机械压力机传动系统的设计
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JH31-315机械压力机传动系统的设计论文.doc
JH31-315机械压力机传动系统装配图.dwg
任务书.doc
外文翻译--润滑和轴颈轴承.doc
底座.dwg
曲轴.dwg
飞轮.DWG
齿轮盖.DWG
摘要
通过对机械压力机的国内外研究现况的分析，确定了本课题的主要设计内容。在确定了机械压力机初步设计方案后，决定采用传统理论方法对JH31-315机械压力机传动系统进行设计、计算、强度校核，采用AutoCAD设计软件对大齿轮、小齿轮、偏心轮、连杆、总装图进行了工程绘图，同时还对JH31-315的主要零件进行了绘图。在参考了某公司生产的JH31-315机械压力机传动系统以及查阅了大量关于机械压力机传动系统设计的书籍后，确定了机械压力机的传动系统的设计方案，绘制了传动系统原理图，给出了传动系统的工作说明书，并对其进行了可行性分析，最后对整个设计进行系统分析，得出结论整个设计切实可行。
关键词 机械压力机；传动系统；强度校核
Abstract
Analysis of the compressive stress mechanism’s domestic and foreign research existing circumstance,determins this topic main design content.After I had determined the enginery compressive stress mechanism preliminary design plan,decided uses the traditional theory method to carry on the design,the computation,the intensity examination to the JH31-315 mechanical press transmission system,used AutoCAD design software to the gearwheel,pinion, eccenter,connecting rod,the final assembly drawing has carried on the project cartography, meanwhile has carried on the mapping to the master accessory.In has referred to JH31-315 mechanical press transmission system which some company produces as well as has consulted massively after the mechanical press transmission system design books,the definite mechanical press transmission system design proposal,has drawn up the system schematic diagram,has produced the transmission system working instructions,and has carried on the feasibility analysis to it,finally carries on the system analysis to the entire design,obtains the entire design to be practical and feasible.
Keywords mechanical press transmission system intensity check
目录
1 绪论 1
1.1 机械压力机发展概况 1
1.2 机械压力机工作原理及主要技术参数 2
1.3 机械压力机分类 4
1.4 机械压力机研究现状 5
1.4.1 锻压设备在国民经济建设中的作用 6
1.4.2 我国锻压设备的发展情况 6
1.4.3 我国锻压设备的差距 8
1.4.4 锻压设备的发展趋势 9
2 曲柄压力机工作机构的运动和受力分析 10
2.1 滑块的运动规律 10
2.1.1 滑块的行程与曲柄转角的关系 10
2.1.2 滑块的速度和曲柄转角的关系 11
2.1.3 滑块的加速度和曲柄转角的关系 12
2.2 曲柄滑块机构的受力分析 13
3 偏心齿轮芯轴设计 15
3.1 结构概述 15
3.2 芯轴的强度计算 15
3.2.1 芯轴直径经验公式 15
3.2.2 单边传动芯轴强度计算 16
4 电动机选择 19
4.1 功能组成 19
4.2 电动机功率 20
5 飞轮转动惯量计算及尺寸确定 21
6 传动系统的布置与设计 23
6.1 传动系统的布置 23
6.2 传动级数和各级速比分配 24
7 传动零件的设计计算 26
7.1 齿轮的设计计算 26
7.2 传动轴的设计计算 27
结论 34
致谢 35
参考文献 36
1 绪论
1.1 机械压力机发展概况
人们为了制造工具，最初是用人力、畜力转动轮子来举起重锤锻打工件的，这是最古老的锻压机械。14世纪出现了水力落锤。15～16世纪航海业蓬勃发展，为了锻造铁锚等，出现了水力驱动的杠杆锤。18世纪出现了蒸汽机和火车，因而需要更大的锻件。
1842年，英国工程师内史密斯创制第一台蒸汽锤，开始了蒸汽动力锻压机械的时代。1795年,英国的布拉默发明水压机，但直到19世纪中叶，由于大锻件的需要才应用于锻造。
随着电动机的发明，十九世纪末出现了以电为动力的机械压力机和空气锤，并获得迅速发展。第二次世界大战以来，七十五万千牛的模锻水压机、一千五百千牛的对击锤、六万千牛的板料冲压压力机、十六万千牛的热模锻压力机等重型锻压机械，和一些自动冷镦机相继问世，形成了门类齐全的锻压机械体系。
二十世纪60年代以后，锻压机械改变了从19世纪开始的，向重型和大型方向发展的趋势，转而向高速、高效、自动、精密、专用、多品种生产等方向发展。于是出现了每分种行程2000次的高速压力机、六万千牛的三坐标多工位压力机、两万五千千牛的精密冲裁压力机、能冷镦直径为48毫米钢材的多工位自动冷镦机和多种自动机，自动生产线等。各种机械控制的、数字控制的和计算机控制的自动锻压机械以及与之配套的操作机、机械手和工业机器人也相继研制成功。现代化的锻压机械可生产精确制品，有良好的劳动条件，环境污染很小。
锻压机械主要包括各种锻锤、各种压力机和其他辅助机械。锻锤是由重锤落下或强迫高速运动产生的动能，对坯料做功，使之塑性变形的机械。锻锤是最常见、历史最悠久的锻压机械。它结构简单、工作灵活、使用面广、易于维修，适用于自由锻和模锻。但震动较大，较难实现自动化生产。
机械压力机是用曲柄连杆或肘杆机构、凸轮机构、螺杆机构传动，工作平稳、工作精度高、操作条件好、生产率高，易于实现机械化、自动化，适于在自动线上工作。机械压力机在数量上居各类锻压机械之首。
锻压机械是指在锻压加工中用于成形和分离的机械设备。锻压机械包括成形用的锻锤、机械压力机、液压机、螺旋压力机和平锻机，以及开卷机、矫正机、剪切机、锻造操作机等辅助机械。
锻压机械主要用于金属成形，所以又称为金属成形机床。锻压机械是通过对金属施加压力使之成形的，力大是其基本特点，故多为重型设备，设备上多设有安全防护装置，以保障设备和人身安全。
锻压机械主要包括各种锻锤、各种压力机和其他辅助机械。
冷镦机等各种线材成形自动机、平锻机、螺旋压力机、径向锻造机、大多数弯曲机、矫正机和剪切机等，也具有与机械压力机相似的传动机构，可以说是机械压力机的派生系列。
液压机是以高压液体(油、乳化液等)传送工作压力的锻压机械。液压机的行程是可变的，能够在任意位置发出最大的工作力。液压机工作平稳，没有震动，容易达到较大的锻造深度，最适合于大锻件的锻造和大规格板料的拉深、打包和压块等工作。液压机主要包括水压机和油压机。某些弯曲、矫正、剪切机械也属于液压机一类。
旋转锻压机是锻造与轧制相结合的锻压机械。在旋转锻压机上，变形过程是由局部变形逐渐扩展而完成的，所以变形抗力小、机器质量小、工作平稳、无震动，易实现自动化生产。辊锻机、成形轧制机、卷板机、多辊矫直机、辗扩机、旋压机等都属于旋转锻压机。
我国锻压设备分为八类，用汉语拼音字母表示。每类分为十组，每组分为若干型。类和组的具体分法如下：
(1)机械压力机(J)：分手动压力机、单柱压力机、开式压力机、闭式压力机、拉延压力机、螺旋压力机、压制压力机、板科自动压刀机、精压挤压压力机和其它压力机十组。
(2)液压机(Y)：分手动液压机、锻造液压机、冲压液压机、一般用途液压机、校正压装液压机、层压液压机、挤压液压机、压制液压机、打包压块液压机和其它液压机十组。
(3)线材成形自动机(Z)：分自动镦锻机、自动切边滚丝机、滚柱钢球自动冷锻机、多工位自动镦锻机、自动制弹簧机、自动制链条机、自动弯曲机和其它自动机等十组。
(4)锤(C)：分蒸汽—空气自由锻锤、蒸汽—空气模锻锤、空气锤、落锤、对击式模锻锤和气动液压模锻锤等十组。
(5)锻机(D)：分平锻机、热模锻压力机、辊锻横轧机、輾环机、径向径锻机和其它锻机等十组。
(6)剪切机(Q)：分手动剪切机、板料直线剪切机、板科曲线剪切机、联合冲剪机、型材棒料剪断机和其它剪切机等十组。
(7)弯曲校正机(W)：分板料弯曲机、型材弯曲机、校正弯曲机、板料校平机、型材校直机、板料折压机、旋压机和共它弯曲校正机等十组。
(8)其它锻压设备(T)：分轧制机、冷拔机、锻造操作机、板料自动送卸料装置和专门用途的设备等十组。
1.2 机械压力机工作原理及主要技术参数
图1-1为一种曲柄压力机的结构简图，电动机1带动皮带轮2、飞轮3通过传动轴17和大齿轮5带动偏心轮16旋转，再通过连杆8使滑块10在立柱15的导轨9中往复运动。上模11固定在滑块上，下模12固定在机身工作台14上。导轨保证滑块运动方向准确，工作时上下模具之间不会产生水平错移。气压式刹车/离合器19在电动机转动时，可使曲柄滑块机构运动或停止，并且可以将曲柄滑块机构停止在一定位置。
结论
本文通过对机械压力机的国内外研究现状的分析，确定了本课题的主要研究内容。在确定了机械压力机初步设计方案后，采用传统理论方法（即材料力学方法）对其传动零件进行了强度和刚度计算。通过设计、计算、校核确保设计的准确性和可行性。接着采用分析和计算以及参考相关的文献设计了传动系统，根据前述章节的讨论，可以得出以下结论：
1）目前设计的主要传统理论依据——材料力学的计算方法具有广泛的应用价值。从计算来看，对于传动零件的设计计算有好几种方法，在综合比较下，确立用经典理论来设计具有实际可行性。
2）为了保证足够的安全性要求，无论是飞轮还是传动轴的设计其尺寸的选择都大于其应力允许值，虽然这样从材料的使用上看，不是最优化的选择，但是从安全角度，这是必要的。
3）由于设计时间紧，没有对设计的设备进行实际试验，应采用应力测定测量出机械压力机各部位尤其是关键部位的受力情况及其实际应力值，用以校核计算的精确与可靠程度，分析受力部件结构的合理性以及相互之间的关系。
4）本文的强度计算都是以静载荷为基础的，而实际情况是规则的变幅变载荷问题。在压力机的工作过程中整个寿命期内，载荷是随工艺过程而变化的，在压力机的整个寿命期内，应力循环次数介于103～105之间，材料的强度指标应采用应变疲劳所决定的极限应力，需要进一步研究。
总之，对于整个设计，无论是设计计算部分还是绘图说明部分都是按照传统设计方法来展开的，因此整个设计是可行的，但是作者在设计过程中发现整个设计是在静态情况下完成的由于压力机的工作过程不是一个简单的静态工艺，而是动态的，对它进行动态研究及虚拟制造过程的研究是一个值得关注的研究方向，有许多工作要做。
致谢
课题是在指导老师张元越老师的悉心指导下完成的。从论文的选题、开展、定稿到最后的结果，指导老师都付出了相当的精力和心血，并给予了很大的支持和帮助。在学习期间，作者不仅感受到了指导老师极好的人格魅力，也不断地为他的学识、工作风格、严谨的学术精神所折服。在此向指导老师致以深深的谢意。
在论文资料收集阶段，得到了徐州压力机械股份有限公司的帮助，在此也致以感谢。
在徐州工程学院图书管上机得到了黄忠东老师和黄传辉老师的指导和帮助。机电系教研室李志老师也对课题的展开和工作给予了很大的关心和支持。在此作者向以上诸位老师和所有关心帮助过我的老师和同学一并致以诚挚的谢意。
参考文献
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