16吨机械式双柱可倾压力机的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘要 双柱 液压机由主机及控制机构两大部分组成。液压机主机部分包括 液压 缸、横梁、立柱 及充液装置等。动力机构由油箱、高压泵、控制系统、电动机 、 压力阀 、 方向阀等组成。 液压机采用 制 系统 ，通过泵和油缸及各种液压阀实现能量的转换，调节和输送，完成各种工艺动作的循环。 该系列液压机具有独立的动力机构 和电 气 系统，并采用按钮集中控制，可实现手动和自动两种操作方式。 该液压机结构紧凑，动作灵敏可靠，速度快，能耗小，噪音低，压力和行程可在规定的范围内任意调节，操作简单。在本设计中，通过查阅大量文献资料，设计了液压缸的尺 寸，拟订了液压原理图。按压力和流量的大小选择了液压泵，电动机，控制阀，过滤器等液压元件和辅助元件。 关键词 ： 压力机 冲压 机械 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 he is is up of so is up of so It be of of is an 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 章 绪论 . 1 课题背景 . 1 冲压设备的发展现状 . 2 设计任务 . 2 第 2 章 确定总体传动方案 . 3 案的确定 . 3 行机构的方案确定 . 3 动方案的确定 . 4 第 3 章 执行机构的设计与计算 . 6 执行机构的运动分析和受力分析 . 6 行机构的运动分析 . 6 行机构受力分析 . 8 杆设计计算 . 10 电动机的确定 . 10 择电动机的类型和结构形式 . 12 第 4 章 传动装置的设计与计算 . 12 带传动的设计与计算及带轮的设计 . 13 传动的设计及计算 . 13 V 带轮的设计 . 13 直轴的设计计算及较核 . 20 的设计 . 20 轴的设计计算及校核 . 30 第 5 章 机身的设计 . 35 第六章 离合器的设计 . 37 第 7 章 制动器 . 38 总结 . 39 参考文献 . 41 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 绪论 课题背景 现代世界各国间的竞争主要表现为综合国力的竞争。要提高我国的综合国力，就要在一切生产部门实现生 产的机械化和自动化，这就需要创造出大量的、种类繁多的、新颖优良的机械来装备各行各业，为各行各业的高速发展创造有利条件。 机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。工业、农业、国防和科学技术的现代化程度都会通过机械工业的发展程度反映出来。不论是集中进行大量生产还是迅速完成多品种、小批量生产，都只有使用机器才便于实现产品的标准化、系列化和通用化。机械工业担负着向国民经济各个部门提供技术装备和促进技术改造的重要任务 ,在现代建设的进程中起着主导和决定性的作用。通过大量的设计、制造和广泛使用各种先进的 机器 ,就能大大的加强促进国民经济发展的力度 ,加速我国社会主义现代化建设。 冲压机械是为实现冲压工艺服务的。随着生产的发展，冲压机械已越来越广泛的应用于国民经济各个部门的工业生产中，除机械制造业本身外，动力机械工业、船舶、电机、电器、机车车辆制造业、航空航天工业，以及人们日常生活密切相关的家用电器、日用五金等轻工业部门，均需要大量的冲压机械为之服务；随着科学技术的进步，需要更多的、更好的各种冲压机械来进行各种冲压工艺，这就需要我们设计出各类新型冲压机械。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 冲压设备的发展现状 性能良好的冲压设备是 提高冲压生产技术水平的基本条件。目前主要是从两个方面予以研究和发展：一是对目前我国大量使用的普通冲压设备加以改进，即在普通压力机的基础上加上送料机构和检测装置，以实现半自动化或全自动化生产，改进冲压设备结构，保证必要的刚度和精度，提高其工艺性能，以提高冲压工件精度，延长冲模使用寿命；二是积极发展高速压力机，冲压柔性制造系统及各种专用压力机，以满足大批量生产的需要。 设计任务 本次设计的课题是： 60吨双柱可倾压力机的设计及其执行机构的计算机辅助设计。设计的主要参数为： 公称压力： 160 最 大冲程： 70 公称压力角： 30； 滑块行程次数： 50次 /分。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第 2 章 确定总体传动方案 案的确定 行机构的方案确定 方案一 :采用凸轮连杆机构为执行机构 图 2轮连杆机构 方案二 :采用对心曲柄滑块机构为执行机构 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 图 2心曲柄滑块机构 对以上两种方案进行比较：凸轮轮廓线不易加工，且凸轮和连杆间为点接触，承受的压应力很大，凸轮容易 磨损，连杆的也会因应力过大，而坏掉；而 对心曲柄滑块机构与之比较，在这方面的缺点不是很明显而且对心曲柄滑块机构已在目前中小型压力机广泛采用，技术比较成熟。 经过以上比较，选对心曲柄滑块机构为本设计的执行机构。 动方案的确定 合理的传动方案首先要满足工作机的性能要求 ,适应工作条件 ,工作可靠 ,此外还应使传动装置的结构简单 ,尺寸紧凑 ,加工方便 ,成本低廉 ,传动效率高和使用维修方便。 目前 ,冲压机的传动方式很多。按传动级数有一级传动和二级传动；按传动方式有液压、气压、机械等传动。虽然液压、气压传动 精度高 ,但是结构复杂 ,成本高，而机械传动结构简单 ,操作方面 ,虽然效率不高 ,但成本低 ,适合现在大多数企业的需求 ,所以选用机械传动。 采用一级传动，由于传动比的需要，所设计的大带轮尺寸太大，不适合本设计要求。所以，本设计采用二级传动。 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。 （ 1）带传动的承载能力小，会出现打滑和弹性滑动现象但传动平稳，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 结构简单，造价低廉、缓冲吸振，在近代机械中广泛被应用，常布置在高速级。 （ 2）链传动与属于带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，传动效率较高，在同样条件下，链结构较为紧凑；与齿轮相比，链传动的制造与安装精度要求较低，成本低廉，在远距离传动时，其结构比齿轮传动轻便的多。链传动的主要缺点是：运转时不能保持恒定的瞬时传动比，磨损后易发生跳齿，工作时有噪声，不宜在负载变化很大和急速反向的传动中应用。 （ 3）齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，应用广泛。其 主要的特点是效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长、传动比稳定。 经过以上比较，考虑各方面，选择带传动和直齿圆柱齿轮进行两个减速级的传动。带传动在高速级，直齿圆柱齿轮在低速级。 总体传动如图 2 图 2体传动图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 第 3 章 执行机构的设计与计算 执行机构的运动分析和受力分析 行机构的运动分析 设计参数 :滑块行程 :120工程压力 :600生产率 :50次 /分，冲压角 =30 。 如图 4柄 上死点 0，滑块从 0，全行程R。为了计算方便，确定曲柄转到下死点时，转角为零度，曲柄逆运动方向转到上死点时曲柄转角 =180 ，连杆中心线与滑快运动方向的夹角为，曲柄转角与滑快行程 S=（ L+R） -（ =L（ 1+R（ 1 (3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 3柄滑快机构的运动简图 由于曲柄转动时，曲柄转角变化，也随之变化。它们之间的关系是： (R/L)令 =R/L，则 (3所以 2 22 (3把式（ 4入式（ 4 S=R（ 1 +（ 1- 22 ） / (3根据泰勒级数展开并取前二项，则 22 =12 把上式代入式（ 4得 S=R(1 2) = R(1+ （ 1 （ 3 式中 S 滑快位移，从上死点算起，向上方向为正； 曲柄转角，从下死点算起，与曲柄旋转方向相反为正； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 R 曲柄半径； 连杆系数。 为保证所设计的冲压机能产生所要的公称压力，由第九章 6可知，连杆系数一般在 L=600到 300之间。初取 L=550 =R/L= 当 = p=30时，其对应的板厚为 把 =30代入式（ 3可算得 将式（ 3时间求导数，可得滑块速度： V=ds/ds dd =R(1+4（ 1为 W 所以 V=2 （ 3 式中 V 滑块速度； W 曲柄角速度， W=2 n/60。 将式（ 3时间求导数，可得滑块加速度： ( c o s c o s 2 )d v d v da w Rd t d d t (3行机构受力分析 曲柄压力机在进行工作时，工件变行抗力 杆以推力 块沿导轨向下运动。导轨对滑块产生一个大小为Q 的阻力，方向垂直于导轨。作用在滑块上的力有三个。拉如图 (3示 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 3行机构的受力分析 根据力平衡原 理得出： （ 3： 当 = p=30时， = P/柄的曲柄颈所受的力 P 以：曲柄的曲柄颈所受扭矩为： T=（ L+ P （ 550+ 10 103 =向下冲压的过程。制动器不起制动的作用，大齿轮所受的扭矩与曲柄颈所受的扭矩相等，即 =齿轮所受扭矩为 ： r/R （ 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 杆设计计算 在中小型压力机上，连杆常用材料为铸铁，大型压力机的连杆则常用铸钢或钢板焊接。长度可变连杆的球头式调节螺杆常用 45 钢锻造，经调质处理。球头表面淬火。 压力机一工作循环所消耗的能量 A= 1 2 3 4 5 6 7A A A A A A A 式中：1有效能量） 2即进行拉延工艺时压边所需的功（属有效能量） 3456轮空转所消耗的能量 7下面对这些能量分别计算： 1）工件变形功1A=(焦 ) 式中 ） ） 对于快速压力机 （毫米） 故1A=63000（焦）、 2）拉延垫工作功 201166 s （ 焦 ） 式中 ） 0） 故2A=） 3）工作行程时由于曲柄滑块机构的摩擦所消耗的能量 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 3 0 . 5 0 . 0 0 8 7180 gg g gA m P m P 式中 m） ） g） 故 3A=2088（焦） 4）工作行程时由于压力机受 力系统的弹性变形所消耗的能量为： 4 1 (2 y 焦 ） 式中 ） ） （ ） 故4A=1250（焦） 5）压力机空程向下和空程向上时所消耗的能量500（焦） 6N瓦 ) 6）滑块停顿飞轮空转时所消耗的能量6A 611 0 0 0 ( )N t t（千米） 式中 t ） 1） 1 6 0 6 0 0 . 0 61000t n 6 0 6 0 0 . 1 51 0 0 0 0 . 4nt n 故 6A=11400（焦） 7）单行程时，离合器接合所消耗的能量7 焦） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 综上所述： 总功 A=1 2 3 4 5 6 7A A A A A A A 63000+088+1250+100+11400+ 故 A=102089焦 电动机的确定 择电动机的类型和结构形式 选 用的电动机的类型和机构形式应根据电源种类 、 工作条件 、 载荷大小和性质变化、启动性能 、 制动 、 正反转的频率程度等条件来选择。 电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于生产单位一般多采用三相交流电源 ,，本设计采用三相交流电动机。 电动机功率计算： 1000m t 其中：瓦） A ） t 作循环时间（秒） 60 ()nt 秒 ，本文中取 中 n 为压力机滑块行程次数 用自动化送料为 1，文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 第 4 章 传动装置的设计与计算 带传动的设计与计算及带轮的设计 传动的设计及计算 带传动是两个或多个带轮之间用带作为挠性拉曳零件的传动，工作时借助零件之间的摩擦（或啮合）来传递运动或动力。根 据带的截面形状不同，可分为平带传动 、 同步带传动 、 多楔带传动等。 带传动是具有中间挠性件的一种传动，其优点有： 1）能缓和载荷冲击； 2）运行平稳 ， 无噪声； 3）制造和安装不像啮合传动那样严格； 4）过载时将引起带在带轮上打滑，因而可防止其他零件的损坏； 5）可增加带长以适应中心距较大的工作条件（可达 15m）。 由于本设计中要求转速高，为保证稳定传动皮带不打滑，选用 算如下： （ 1）定 1）工作情况系数版（ ， 2）计算功率 2 2 7 . 2 2 3 2 . 6 6 4 ( ) P k W 3）选带型号 由机械设计第 4版（ 查看图 型。 4）小带轮直径1版（ 1D=400）大带轮直径2纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 2 1 0(1 )D D i(1 0 . 0 1 ) 4 0 0 3 1188( ) （设 = 6）大带轮转速2 ) nn i 1000(1 0 ) 3 330( / m in)r （ 2）计算带长 12 4 0 0 1 1 8 8 7 9 4 ( )22m m m 21 1 1 8 8 4 0 0 3 9 4 ( )22DD 初取中心距 a =650长 22 a a 23947 9 4 2 6 5 0650 4 0 3 1 ( ) 由机械设计第 4 版（ 000dL 3）求中心距和包角 1）中心距 a 221 ( ) 844m D 224 0 0 0 7 9 4 1 ( 4 0 0 0 7 9 4 ) 8 3 9 444 ) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 2）小轮包角1211 1 8 0 6 0 1 1 8 8 4 0 01 8 0 6 06 3 0 . 3 105o （ 4）求带根数 z 带速 116 0 1 0 0 0 4 0 0 1 0 0 06 0 1 0 0 0 ) 由机械设计第 4 版（ 得0 1 3 P 由机械设计第 4 版（ 得 ； 由机械设计第 4 版（ ； 由机械设计第 4 版（ 得0 0 P 故带根数 00() P k k 3 2 . 6 6 4( 1 3 . 6 7 0 . 8 3 ) 0 . 7 6 1 . 0 2 取 3z 根 （ 5）求轴上载荷 张紧力 20 2 . 55 0 0 ( )q vv z k23 2 . 6 6 4 2 . 5 0 . 7 65 0 0 ( ) 0 . 3 0 2 0 . 9 32 0 . 9 3 3 0 . 7 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 )N （由机械设计第 4版（ 得带质量 0 /q kg m ） 轴上载荷 01052 s i n 2 1052 3 7 2 6 . 9 s i n 2o )N V 带轮的设计 设计 量小，结构工艺性好，无过大的铸造内应力，质量分布的均匀，转速较高时要考虑动平衡，轮槽工作面要精细加工，以减小带的磨损，各槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。 1. 小带轮的设计 （ 1）确定带轮的结构形式 已知小带轮的基准直径 80 用轮辐式。 大带轮在本设计中兼有飞轮的作用。 冲压时阻力所做的功为 11 600 103 103 = 式中 h 冲压的最大板厚。 所以 安装飞轮后，电动机所需功率 P=中 T 冲压间隙， T=60/50= 冲头在接触工件这段时间内电动 机所做的功 W=1000中 实际冲压工件所需的时间，一般取 T/5。 所以 W=1000P T/5=1000 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 最大盈亏功 W= 最大转动惯量 90022 7/2 =23.6 式中 不均匀系数的使用值。 由表 7取 =1/7。 试取平均平均直径 D=550为 24所以 34 700010550 ）（ =102 式中 铸铁的密度。 取 H/B= H= 所以 102 解得 B=31 以 H=96.5 d =（ 2） d 取 1d =2d=2 92=184 mm 用同步设计，在轴的设计中算出 d=92 取轮辐数 ， 2903 5240 =47.4 mm 0.4 19mm 0.8 19=15.2 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 因为 B=13192=138 所以 L=B=131mm mm 构图如图（ 4示： 图（ 4 大带轮结构图 直轴的设计计算及较核 的设计 轴是组成机器的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能进行运动及动 力的传递，轴主要是支撑回转零件及传递运动和动力。 1. 轴的转速 1n 及转矩 1T ， 传递的功率 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 前面已算出 转速 1n =240r/矩 1T =4128.6 功率 955011. 求作用在齿轮上的力 小齿轮的分度圆直径 3001 d 齿轮的周向力 411 8 9 422 齿轮的径向力 44 N 3. 选择轴的材料 由表 15 选择轴的材料为 40质处理。 查表 15 取 11 4. 确定轴的最小直径 d 3110 式中 1P 轴传递的功率（ 1n 曲轴的转速（ r/ 于是 51 10 33110 . 轴的结构设计 （ 1） 轴上零件的装配方案 床身是铸造而成，滑动轴承是整体式。为了使轴能够安装竟去，拟采用如图（ 4示的装配方案。 轴上的零件装配如图 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 二、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 （ 1）为了满足小齿轮和飞轮的轴向定位要求，且定位可靠，且不影响轴的疲劳强度，轴端的最小直径为 因，都开有一个键槽，当 d 100，有一个键槽，轴径增大 5% 7%，所以 d=d d=d=92 因为 B 大带轮 =131使轴端挡圈只压在飞轮上，而不压在端面上，应略小于 B 大带轮 ，取 l =129理，取 l =178 段的右侧要制出一轴肩。定位轴肩的高度 d ，所以 取 d =101 由表 0知道滑动轴承的宽径比 为 B/d=1 2之间，即： B=12d=101202 B=140 （ 2）轴上零件的周向定位 小齿轮、大 大带轮：按 92表 5查得平键的截面为 1425 键槽是用键槽铣刀来加工的，由表 5 取长为 100 小齿轮：按 92表 5查的平键截面为 1425 键槽是用 键槽铣刀来加工的，由表 5 取长为 120 3）确定轴上的圆角和倒角尺寸 参考表 15，取轴端的倒角为 45 ，各轴肩处的圆角半径为R= （ 4）求轴上的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图 轴水平面受力如图 4 1 5 4 . 5 5 9 4 1 7 9买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 图 4皮带轮 齿轮的周向力 齿轮的径向力 由 4231 1 4 31 5 4 . 5 ( 5 9 4 1 7 9 ) 5 9 4y y F 解得 2y=出水平面弯矩图 4 图 4平面弯矩 轴垂直面受力如图 4示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 图 4由 3 2 41 5 4 . 5 5 9 4 ( 5 9 4 1 7 9 ) F 解得 3z=出垂直面弯矩图，如图 4 图 4直面弯矩 22 可得 2 2 6m a x m a x m a x 6 . 3 6 1 0 M 出总弯矩图，如图 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 图 4作出扭 矩图，如图 4 矩图 （ 5）按弯矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面，即危险截面 ()2(4)( 1 式中 折合系数 ; 轴的计算应力（ M 轴所受的弯矩（ ） T 轴所受的扭矩（ ） W 轴的抗弯截面系数（ 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 1 对称循环变应力时轴的许用应力（ 当扭矩切应力为静应力时，取 ；当扭转切应力为脉动循环变应力时，取 ；若扭转切应力为对称循环变应力时，取 1 。本设计取 。 抗弯截面系数 W = 33 轴的计算应力( = 3 2 233( 6 . 3 6 1 0 ) ( 0 . 6 4 5 9 4 . 7 )0 . 1 ( 1 0 1 1 0 ) =67 面选定轴的材料为 40质处理，查表 15得 1 =70 此 1 ，故轴安全。 （ 6）校核轴的疲劳强度 一、判断危险截面 键槽，轴肩所引起的应力集中，均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕设计的，所以截面、均无需校核。 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面、处的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面 应力集中不大，故 面、受到 的应力集中相近，但截面受到的扭矩比截面小的多，故截面不必校核。所以该轴只需校核截面左右两侧即可。 二、截面左侧 抗弯截面系数 433 m 抗扭截面系数 43 3m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 截面左侧的弯矩 61 7 9 9 06 . 3 6 3 . 1 6 1 0179M 截面上的扭矩 T 截面上的弯曲应力 6343 . 1 6 1 0 1 0 3 0 . 71 . 0 1 1 0 截面上的扭转切应力 9 442 T 轴的材料为 40质处理。查表 15得抗拉极限强度B=685曲疲劳极限1 335 切疲劳极限1 185 查表 0 由 210 1 r 有效应力集中系数： k k 由附图 3得尺寸系数 2 由附图 3得扭转尺寸系数 轴按磨削加工，由附图 3得表面质量系数 轴未经表面强化处理，既 1q，则综合系数值为 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 28 根据第三章第一节 1知道：碳钢的特性系数： ；合金钢的特性系数： 0 0 。取 。 12 ，所以 1 于是，计算安全系数 1 = 3353 . 1 2 2 9 . 9 9 0 . 1 0 = 1 = 1852 2 . 7 2 2 . 71 . 5 7 0 . 0 522 =2=223 1 0 3 1 0 = 设计安全系数 ，用于材料均匀，载荷与应力计算精确时； ，用于材料不够均