螺旋压力机设计（有cad图+中英文翻译+ppt）
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本科毕业设计论文 题 目 螺旋压力机设计 I 毕业 设计论文 任务书 一、题目 ： 螺旋压力机设计 二、指导思想和目的要求： 毕业设计是学生在校期间进行最后一次理论结合实际的较全面和基本的训练，是对几年来所学知识的系统运用和检验，也是走向工作岗位之前的最后一次的过渡性练兵。 通过这次毕业设计要求达到以下基本目的： 1）巩固、加强、扩大和提高以往所学的有关基础理论和专业知识。 2）培 养学生综合运用所学的知识以解决实际工程问题的独立工作能力，并初步掌握机械装备或部件设计的思想、设计程序、设计原则、步骤和方法。 3）培养学生使用有关设计规范、手册、参考文献以及分析计算、绘图和编写设计说明书等项能力的基本技能训练。 对本次毕业设计的基本要求是： 1）设计者应在规定时间内圆满完成要求的设计内容。设计成果包括：设计说明书一份（按规范格式，不少于 字），设计图纸一套（文本版 +电子版，不少于 2 张 励用三维软件建模和装配并生成二维图纸）；另外还应翻译与课题有关的外文资料，译文字数不少于 5000 字。 2） 设计者必须充分重视和熟悉原始资料，明确设计任务，在学习和参考他人经验的基础上，发挥独立思考能力，创造性地完成设计任务；合理利用标准零件和标准部件，非标准件应满足工艺性好、操作方便、使用安全等要求，降低成本提高效益；绘制图纸应符合国家标准，各项技术要求和尺寸标注应符合规范，说明书论述要充分，层次清楚，文字简洁，计算步骤正确。 三、主要技术指标 计一个龙门式小型螺旋压力机，主要用于机修车间压力校正、压力装拆等。主要技术要求如下： 1） 最大输出压力为 30 2） 压力机压头行程为 350动速度 为 3） 压力机内可放置物体高度为 400径 400 4） 压力机工作间歇工作 100000h。 四、 进度和要求： 1. 熟悉题目背景、查阅相关资料、复习有关知识；查找与课题相关的英文资料并翻译成中文；完成开题报告。 寒假 定总体布局，选择原动机类型，设计传动方案；尽可能绘制总体方案示图； 第 1 行运动和动 力参数计算，确定原动机型号； 第 3 对重要零件（如轴、轴承等）进行工作能力校核； 第 5 励用三维软件）； 第 7 标准件 零件图（鼓励用三维软件）； 第 9 第 12备答辩。 第 14 周 五、主要参考书及参考资料 械设计手册（重点是传动部分）、机械原理、机械设计、三维软件应用、机械制图、互换性技术、机械制造等，以及与题目背景相关的其他资料。 要 螺旋压力机具有，结构简单、调整和维护简便、能保证工件精度的稳定性。广泛应用于金属模锻、精压等加工。 本论文主要叙述了电动螺旋压力机的发展概况及工作 原理，并与其他类型的螺旋压力机进行对比，表现出了电动螺旋压力机的结构简单、操作方便，精度高，工艺性好，可靠性好等优点。文中通过对本次设计采用的开关磁阻电动机工作原理的介绍和性能的分析，突出变现了本次设计中电动螺旋压力机的优越性。经过对螺旋传动装置的选材和各项性能校核，确定了传动装置的基本尺寸，设计出符合车间用于压力校正和压力装拆的电动螺旋压力机，其操作简便，结构简单，符合本次设计要求。 关键词 ：开关磁阻电动机，传动装置，压力校正和压力装拆。 V of in of of of of a in In to of is to of of of of to of 录 第一章 绪论 . 8 螺旋压力机概述 . 8 螺旋压机的发展史 . 8 螺旋压力机的特点 . 8 螺旋压力机发展趋向 . 9 本设计的主要内容和步骤 . 10 第二章 螺旋压力机驱动类型选择 . 11 摩擦螺旋压力机 . 11 液压螺旋压力机 . 12 离合器式螺旋压力机 . 12 电动螺旋压力机 . 13 电动螺旋压力机的分类 . 13 电动螺旋压力机的特点 . 14 性能分析 . 14 第三章 螺旋传动主要参数计算 . 16 螺旋传动的应用和类型 . 16 螺旋传动的设计 . 17 设计计算步骤 : . 19 螺旋机构耐磨性的计算 . 19 螺母螺纹牙的计算 . 22 螺杆强度的校核 . 25 螺杆稳定性的校核 . 26 自锁性的校核 . 27 第四章 开关磁阻电动机 . 29 开关磁阻电动机简述 . 29 开关磁阻电动机机结构特点 . 29 电动机功率计算 . 30 开关磁阻电动机发展前景 . 31 第五章 电动螺旋压力机结构设计 . 32 电动螺旋压力机工作原理 . 32 螺杆的设计 . 33 螺母的设计 . 34 机身设计 . 34 第六章 全文总结 . 36 参考文献 . 37 致 谢 . 38 毕业设计小结 . 39 8 第一章 绪论 螺旋压力机概述 螺旋压力机（ 是指通过使一组以上的外螺栓与内螺栓在框架内旋转产生加压力形式的压力机械的总称。螺旋压力机起源于公元 15世纪的德国，有个叫约翰 唐地贝格的人发明了一种活字印刷机，涂上油墨的活字板通过螺旋装置被压摁在纸上。这种机器被当作榨葡萄和橄榄油的木制螺栓压榨机来使用，可以说是所有压力机械的起源。它采用的是逐步花时间压缩的施加静压方式。在欧洲的博物馆中，同样陈列有通过静压进行热锻造的螺旋压力机。 据推测是在中世纪，用于制造城市及教会的钢制门窗及五金部件的。 螺旋压机的发展史 最早用于现代工业化大生产的螺旋压力机靠摩擦盘传递动力，简称摩擦压力机，它在 19世纪初开始使用， 1877年德国公布了摩擦压力机的首个专利。由于结构简单，工作可靠，摩擦压力机至今仍在广泛应用。其最大的缺点是摩擦传动效率低，约为 50%其总效率仅为 20%至 25%。近百年来，人们一直在寻求改进的方法，主要目标是 :提高传动效率，降低能耗 ;加大设备吨位，提高工作能力 ;提高打击能量的控制精度和操作的自动化程度。 20世纪是螺旋压力机大发展的时期， 20年代，人们开始研制液压螺旋压力机， 40年代末期投入工业应用。 30年代，前苏联开始电动螺旋压力机研制， 50年代末期德国开始生产，到 70年代末，德国辛佩坎公司研制成功离合器式螺旋压力机。 20世纪末期，日本入 21世纪，螺旋压力机这一古老的成形设备仍在蓬勃发展，已经形成品种多样，规格齐全，自动化程度高的特色，为人类文明的发展继续作出贡献。 螺旋压力机的特点 螺旋压力机在锻压生产中的应用已有近二百年的历史 。这种古老的锻压设 9 备，结构经不断改进，使用性能日益完善，获得越来越广泛的应用，特别是近二十年来发展很快。螺旋压力机能够得到发展，主要由于具有以下特点 :工艺适应性好，万能性强。下死点不固定，机器受力件的弹性变形不会影响工件精度 ;导向精度好。由于可以装顶出器，锻件拔模斜度小，因此最适用于作精锻。模具安装和调整方便，模具材料消耗低。机器结构简单，成本低，基建投资费用少，动力消耗和维修费用低。有较高的生产率。劳动条件好，对环境危害小。 螺旋压力机不足之处是 :行程次数低，模锻时制坯不便，往往要 配备制还设备，承受偏载能力较差，生产率较低。 螺旋压力机发展趋向 目前很多国家或公司都制订了螺旋压力机的系列参数标准。一般情况按系列生产，但也为满足用户要求，提供变型或专用产品。西德是世界上制造螺旋压力机品种数量最多的国家，其驱动型式多样，性能结构先进，工艺用途广泛我国目前已制订了双盘摩擦压力机参数标准 J B 随着航空、交通和电力等工业的发展，需要大型螺旋压力机。目前常 用规格为 4000 8000吨。我国正在研制 4000 6300吨液动螺旋压力机。 工业的发展，需要研制技术经济指标高，工艺用途广泛的螺旋压力机。国外除通用型外，还按照体积模锻、精锻、压印和拉伸等不同工艺，发展各种类型的机器。目前我国产品系列单一，与工业发展不适应。需尽快发展餐具、医疗器具和压制耐火材料生产所急需的品种系列。 高打击速度 近代化工业生产要求螺旋压力机加快行程次数，提高打击速度。所得效果为 :生产率提高，可与其他锻压设备配套组织机械化及自动化生产，模锻充填效果好，模具寿命提高，大吨位设备减轻机重显著。 近年来在螺旋压力机上装设了更换模具机构，实现了自动化操纵，打击力能 10 自动控制，模具的自动冷却、润滑及清除氧化皮等。在一些中小件的大批量生产过程中，螺旋压力机也能够排入一线中参加自动化生产。随着科技发展，变频技术和电子数控技术的不断提高，电动螺旋压力机的开发创新、生产制造已全面展开， 电动螺旋压力机已成为目前最具生命力的螺旋压力机产品。 进一步提高螺旋压力机的自动化程度，使打击力、速度、位置等参数的控制更加准确、方便、将是螺旋压力机今后继续发展的方向。 本设计的主要内容和步骤 本设计介绍了螺旋压力机的发展状况，经过与摩擦螺旋压力机、离合器式螺旋压力机、液压式螺旋压力机进行对比，突出体现了电动螺旋压力机独特的性能优势和结构特点。主要思路如下： 1. 通过对几种典型的螺旋压力机的对比，确定螺旋压力机的驱动类型为电动机驱动； 2. 电动螺旋压力机螺旋传动类型的选择及传动装置的计算； 3. 本设计 所采用的开关磁阻电动机的概述及功率选择； 4. 电动螺旋压力机的结构设计。 11 第二章 螺旋压力机驱动类型选择 螺旋压力机是最古老的成形设备之一，具有十分悠久的发展历史。很久以前，欧洲就有木制螺旋压力机，用以压制葡萄汁和橄榄油。 15 世纪德国人 1400木制螺旋压力机的基础上制成了螺旋印刷机，它可以说是螺旋压力机和其他机械压力机的老祖宗。 16 世纪初，意大利人采用螺旋压力机压制金属艺术品和硬币。直到 19 世纪中叶才出现了由蒸气驱动的 机械压力机。下面这里介绍几种典型的螺旋压力机。 摩擦螺旋压力机 摩擦压力机是现代工业最早出现的螺旋压力机，它具有结构简单，价格低廉的优点，迄今已有近二百年的历史并仍在广泛使用。除了在锻压行业外亦用于建材行业。摩擦压力机的主要问题是电机需带动摩擦盘始终高速旋转，而飞轮在一个循环中还需改变旋转方向，在换向时飞轮和摩擦盘产生严重打滑。这不但降 低了传动效率，也加剧了摩擦带的磨损。为解决这一问题，上世纪就有人进行了改进，先后开发了三盘式和双电机独立驱动的摩擦压力机。由于摩擦盘和飞轮间相对滑动速度得以降低， 设备性能得到一定改善。但是由于增加了结构和操作的复杂性，从而增加了制造和维修费用，未能得到广泛应用。 压力机效率低，打击力控制不精确，不适于大吨位。但由于造价方面的优势，中小吨位，尤其小吨位螺旋压力机目前仍以摩擦压力机为主。目前，这类螺旋压力机的发展主要方向有 :提高控制水平。一些先进的摩擦压力机甚至装有码盘检测飞轮速度。提高自动化程度。 摩擦压力机虽然能耗高，控制精度不高，但具有结构简单，价格低廉的优点，在我国应用十分广泛，而且仍具有很大的市场。但从节能考虑，其发展应得到一定控制， 尤其应当限制大吨位的摩擦压力机的发展。 12 液压螺旋压力机 与摩擦传动相比，液压传动有更高的效率。油泵的总效率在 70%右，而柱塞泵更可达到 90%以上，还可利用蓄能器储存减速制动时的能量。 液压螺旋压力机按驱动方式有两种：液压缸驱动 (推缸式 )和液压马达驱动 (副螺杆式 )。液压螺旋压力机的效率大大提高，其加速传动效率可达 60%此外，系统工作寿命大大提高， 液压螺旋压力机性能优于摩擦压力机，但是存在以下问题： 液压系统复杂，管道敷设工作量大，液压泄漏对环境有污染； 维修技术水 平要求高，一般锻造工厂维修困难； 价格远高于摩擦压力机且结构复杂，维修成本也更高些。 离合器式螺旋压力机 具有很大惯性飞轮的频繁正反转是螺旋压力机效率不高的主要原因，因为在加速减速及制动过程中会消耗大量能量。如果能像曲柄压力机一样，飞轮无需换向，效率就可以大大提高了。离合器式螺旋压力机中（图 在飞轮与螺杆之间靠离合器来连接，与曲柄压力机相似。飞轮在工作过程中始终向一个方向旋转，无须停止和反向，其尺寸和转动惯量可远大于普通摩擦压力机。当需打击时，离合器结合，由于离合器靠螺杆一边的部件转动惯量 极小 (只有飞轮的 10% ，在极短的时间 (约全程的 5% )即可达到额定速度。成形过程中，和曲柄压力机类似，靠飞轮减速释放能量，直至离合器打滑，然后离合器迅速脱开，油缸推动滑块 螺杆快速上升返同原位，打击力和能量由离合器控制。一般当飞轮减速达 可达到最大打击力。 离合器式螺旋压力机具有效率高、打击能量大、控制精度高等一系列优点，是当前螺旋压力机尤其是大吨位螺旋压力机的发展方向，但还是存在以下问题： 机器结构十分复杂，既有机械离合器传动，又有用于滑块回程的液压传动。 常用的滑块回程方式是采用液 压缸推动滑块，同时使螺杆作反向运动。在锻击和回程时，主螺杆和螺母的螺牙为同一受力面，润滑液不易补充，导致螺母螺牙容易损坏。 13 图 合器式螺旋压力机结构原理图 电动螺旋压力机 电动螺旋压力机的分类 由于电动螺旋压力机具有结构简单，机械部分制造容易，传动链短，传动效率较高，机械部分零件损耗少等优点故不断得到发展。现有交流伺服驱动电动螺旋压力机，楔型电动螺旋压力机，多击式电动螺旋压力机等型式。按照电机的驱动方式，电动螺旋压力机分为直接用电动机驱动和电动机传动机构驱动两大类。 （一）、电动机直接传动式 这种电动螺旋压力机无单独的电动机，定子固定在压力机机架的顶部，电动机的转子就是压力机的飞轮或飞轮的一部分，利用定子的旋转磁场，在转子（飞轮）外缘表面产生感应电动势和电流，由此产生电磁力矩，驱动飞轮、螺杆转动。定子与飞轮间有空气间隙，主要传动部件之间是无接触传递能量，所以称为无接触式传动。 （二）、电动机机械传动式 特殊电动机的功率大于 500构庞大，造价高，当电动螺旋压力机公称压力大于 40用电机 一台或几台异步电动机通过小齿轮带动 有大齿圈的飞轮旋转，飞轮只起传动和蓄能作用，飞轮和螺杆只作旋转 14 运动，通过装在滑块上的螺母，使滑块作上下直线运动。 电动机直接驱动多用于小型的螺旋压力机，它具有结构简单，体积小，效率高等优点。本论文所研究的螺旋压力机为小型的的螺旋压力机，由于适用范围有限，所以采用电动机直接驱动飞轮的传动方式。 电动螺旋压力机的特点 （ 一）优点 1）传动方式简单，除 接传动的电动螺旋压力机定子和转子（带飞轮）之间不直接接触，无机械磨损，因此，检修工作量（包括备件的更换量）很小，节约劳动力和维 修费用。 2）便于电控，力能参数调节方便可靠，动作平稳，传动噪声很小。 3）传动链短，部件少，结构简单，设备体积小，外形美观，一般无传动部件暴露于机器外因此，在电力充分、工资高的国家颇受欢迎。 （二）缺点 最大缺点是每次行程要换向旋转而起动两次，下行程时电机转速由零增加到储能结束时电机转速，回程逆转，又要从零增，每启动一次，均产生启动能量耗损。 性能分析 电动螺旋压力机是利用冲击力使工件变形的设备，工艺适用性极强，既能用于板料的冷态冲压、压印、校平、弯曲等，又能用于精锻、精整，既能适用 于不锈钢复底锅压力焊接工艺，又能适用于曲轴、钛合金叶片及其它叶片的精密锻造。它操作便捷，运行安全，维修工作量小，生产率高，没有摩擦粉屑的吸入，保障工人健康。打击能量可准确设置，可根据成型精度调节能量、打击力，以减少模具的机械应力和热接触时间，延长模具寿命。电动螺旋压力机的价格一般约为相当能力的热摸锻压力机的 有其良好的性能价格比。 电动螺旋压力机与摩擦螺旋压力机相比，不需要转动的横轴、摩擦盘、两个支臂，与液压螺旋压力机相比，不需要复杂的、要求较高的液压系统。因此，电动螺旋压力机零部件少，结构简单 ，设备体积小，动作平稳，传动噪声很小，传动链短，制造容易，重量轻，便于安装，造价低，传动方式简单，检修工作量很 15 小，便于维护和修理，不需要中间传动链，无复杂的液压系统和电气控制设备，摩擦螺旋压力机上的摩擦材料易损件， 不存在摩擦传动中的摩擦损耗和磨损问题，零件损耗小。 由于电力电子、电机、计算机控制技术的飞跃发展，为电动螺旋压力机注入了新的活力，它不但可以使控制更加精确，而且可将离合器、制动器等耗能部件去除，进一步减少能耗，具有极大的发展前途，应予足够地重视。进一步提高螺旋压力机的自动化程度，使输出力 、速度、位置等参数的控制更加准确、方便、将是螺旋压力机今后继续发展的方向。 由于本次设计的螺旋压力机主要用于 主要用于机修车间压力校正、压力装拆等，成本低，结构简单。为了能更好的达到精度和节约成本，经上述对比，电动螺旋压力机是本次设计一个很好地选择。 16 第三章 螺旋传动主要参数计算 螺旋传动的应用和类型 螺旋传动是利用螺杆（丝杠）和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。它具有结构紧 凑、转动均匀、准确、平稳、易于自锁等优点，在工业中获得了广泛应用。 （ 1）按螺杆与螺母的相对运动方式，螺旋传动可以有以下四种运动方式： 螺母固定不动，如图 a) 螺杆转动并往复移动，这种结构以固定螺母为主要支承，结构简单，但占据空间大。常用于螺旋压力机、螺旋千斤顶等。 螺母转动，如图 b) 螺杆做直线移动，螺杆应设防转机构，螺母转动要设置轴承均使结构复杂，且螺杆行程占据尺寸故应用较少。 螺母旋转并沿直线移动，如图 c) 由于螺杆固定不动，因而二端支承结构较简单，但精度不高 。 螺杆转动，如图 d) 螺母做直线运动，这种运动方式占据空间尺寸小，适用于长行程螺杆。螺杆两端的轴承和螺母防转机构使其结构较复杂。车床丝杠、刀架移动机构多采用这种运动方式。 (a) (b) 17 (c) (d) 图 运动方式 本次设计的螺旋压力机是运用了图 d）的运动方式，即螺杆 固定不动。 （ 2）按照用途不同，螺旋传动分为三种类型。 传力螺旋以传递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向推力，一般为间歇性工作，工作速度较低，通常要求具有自锁能力。 传导螺旋以传递运动为主，这类螺旋常在较长的时间内连续工作且工作速度较高，传动精度要求较高，下图 图 传导螺旋 调整螺旋用于调整并固定零件间的相对位置，一般不经常转动，要求能自锁，有时也要求很高精度，如带传动张紧装置、机床卡盘和精密仪表微调机构的螺旋等。 本次设计的螺旋压力机就是运用了传 力螺旋这种传动类型。 螺旋传动的设计 在螺旋传动中，结构最简单应用最广泛的是滑动螺旋，本节主要介绍这种螺 18 旋传动的设计。滑动螺旋副工作时，主要承受转矩和轴向拉力（或压力）的作用，由于螺杆和螺母的旋合螺纹间存在着较大的相对滑动，因此，其主要失效形式是螺纹牙破损。滑动螺旋的基本尺寸通常根据耐磨条件确定。对于传力螺旋还应校核螺杆危险截面。 滑动螺旋的结构包括螺杆、螺母的结构形式及其固定和支承结构形式。螺旋传动的工作刚度与精度等和支承结构有直接关系，当螺杆短而粗且垂直布置时，如起重及加压装置的传 力螺旋，可以采用螺母本身作为支承的结构。当螺杆细长且水平布置时，如机床的传导螺旋（丝杠）等，应在螺杆两端或中间附加支承，以提高螺杆工作刚度。 螺母结构有整体螺母、组合螺母和剖分螺母等形式。整体螺母结构简单，但由磨损而产生的轴向间隙不能补偿，只适合在精度要求较低的场合中使用。对于经常双向传动的传导螺旋，为了消除轴向间隙并补偿旋合螺纹的磨损，通常采用组合螺母或剖分螺母结构。利用螺钉可使斜块将其两侧的螺母挤紧，减小螺纹副的间隙，提高传动精度。 传动用螺杆的螺纹一般采用右旋结构，只有在特殊情况下采用左旋螺纹。 螺杆 和螺母材料应具有较高的耐磨性、足够的强度和良好的工艺性。 表 螺杆与螺母常用的材料 螺纹副 材料 应用场合 螺杆 45 50 轻载、低速传动。材料不热处理 406520载、较高速。材料需经热处理，以提高耐磨性 9 38密传导螺旋传动。材料需经热处理 螺母 般传动 载、低速传动。尺寸较小或轻载高速传动，螺母可采用钢或铸铁制造，内空浇铸巴士合金或青铜 19 设计计算步骤 : ： 滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关。其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大螺旋副间越容易形成过度磨损。因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力 p，使其小于材料的许用压力 p。 ： 受力较大的螺杆需进行强度计算。螺杆工作时承受轴向压力（或拉力） Q 和扭矩 T 的作用。螺杆危险截面上既有压 缩（或拉伸）应力；又有切应力。因此；核核螺杆强度时，应根据第四强度理论求出危险截面的计算应力 . 螺纹牙多发生剪切与弯曲破坏。由于一般情况下螺母材料的强度比螺杆低，因此只需校核螺母螺纹牙的强度。 在螺旋起重器螺母的设计计算中，除了进行耐磨性计算与螺纹牙的强度计算外，还要进行螺母下段与螺母凸缘的强度计算。如下图所示的螺母结构形式，工作时，在螺母凸缘与底座的接触面上产生挤压应力，凸缘根部受到弯曲及剪切作用。螺母下段悬置，承受拉力和螺 纹牙上的摩 擦力矩作用。 设悬置部分承受全部外载荷 Q，并将 Q 增加 20 30来代替螺纹牙上摩擦力矩的作用。 对于长径比大的受压螺杆，当轴向压力 Q 大于某一临界值时，螺杆就会突然发生侧向弯曲而丧失其稳定性。因此，在正常情况下，螺杆承受的轴向力 。 螺旋机构耐磨性的计算 耐磨性计算尚无完善的计算方法，目前是通过限制螺纹副接触面上的压强作为计算条件，其校核公式为： P z2 A/F P （式 式中， N）； 0 面上的面积（ ； 矩形与梯形螺纹的工作高度 h=齿形螺纹高度 h=z=H/ p为许用压强 ( 表 滑动螺旋传动的许用压强 螺纹副材料 滑动副速度 /(m 许用压强 /对青铜 低速 15 1825 1118 710 12 钢 612 68 钢 4。 临界载荷 螺杆的柔度及材料有关，根据 =大小选用不同的公式计算。 当 85 90 时，根据欧拉公式计算，即： 22c （式 当 3固定。 采用滚动支承时： 只有径向约束时为铰支；径向和轴向都有约束为固定。 注：用下列办法确定螺杆端部的支撑情况： 采用滑动支承时： 支承长度， 支承孔直径， lo/ 采用滚动支承时：只有径向约束时为铰支；径向和轴向都有约束为固定。 自锁性的校核 对于要求自锁的螺旋传动，应校核是否满足自锁条件，即： 28 （式 式中， 表 螺旋传动螺旋副的当量摩擦系数 （定期润滑） 螺旋副材料 钢和青铜 钢和耐磨铁 钢和铸铁 钢和钢 淬火钢和铜 4） 校核螺旋副自锁性： a r c t a na r c t a n 2 （ 式 由上表查得 ,ct ，满足自锁条件。 综上，所选定的螺旋传动杆材料和直径，在假设的 30输出压力下，能达到螺杆和螺母的各项强度校核。所以设计题目所要求的 30输出压力肯定在强度范围之内。 29 第四章 开关磁阻电动机 开关磁阻电动机简述 开关磁阻电机是一种新型 调速电机 ，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。它的结构简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高。主要由开关磁阻电机、功率变换器、控制器与位置检测器四部分组成。 近年来，开关磁阻电机的应用和发展取得了明显的进步，已成功地应用于电动车驱动、通用工业、家用电器和 纺织机械 等各个领域，功率范围从 10大速度高达 100,000 r/ 开关磁阻电动机机结构特点 在图 ，开关磁阻电动机的定子 转子均由硅钢片叠压而成，转子上既无绕组也无永磁体，定子极上绕有集中绕组，径向相对的两个绕组串联构成一个两极磁一相。开关磁阻电动机可设计成多种不同的相数以及极数结构，且定子、转子的极数总是不相同，有多种不同的搭配，这种特殊的组合形式在螺旋压力机上可得到充分的应用。 在图 电动螺旋压力机的开关磁阻电动机工作过程是 以定子、转子的相对位置作为起始位置，依次给 D a b 转子即会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转 ,反之 , 依次给 B A d 则电动机会顺时针旋。可见，开关磁阻电动机的转向与相绕组的电流方向无关，而取决于相绕组通电的顺序。通过控制与电动机每相绕组相串接的各组 2的开关工作状态，就可以改变电动机的转向、转矩、转速。 30 图 开关磁阻电动机结构示意图 电动螺旋压力机由于采用先进的开关磁阻电动机关键技术 ,普通交流电动机空载时的功率因数为 载时为 开关磁阻电动机的功率因数在空载和满载时的功率因数均大于 率因数高。该种开关磁阻电动机，比鼠笼式交流异步电动机简单，机械强度高，故障率低，有软起动特性，无过冲起动电流 , 无普通交流电动机起动电流大于额定电流 57倍现象，而是起动电流平滑增加至所需的电流，起动冲电流小，避免了电 动机起动时的峰值电流，保证了电温升在允许范围之内，有效控制了电动机因频繁启停和换向运动所引起的发热问题。可频繁正、反转，频繁起动、停止，起动转矩达到额定转矩的 ，起动电流仅为额定电流的 30%。 因此，起动转矩高，起动电流低，过载能力强，当负载恢复正常时，转速恢复到设定转速。 电动机功率计算 由题目所给条件可知：最大输出压力为 30力机压头行程为 350动速度为 计算得螺母高度 H=40 ，旋合圈数 z=7,螺杆直径 0 ；则螺母从上止点运动到下止点的时间 m i 0 3 5 0 mm 螺母从上止点运行到下止点所转的圈数 0 u（ 式 31 所以转速 m 5.5 （式 则工作机的输入功率可近似的看作 0 （式 因为本次设计的螺旋压力机最大输出压力为 300N,并且在车间压力校正和压力装拆瞬间，产生冲击载荷，为了达到设计要求，查开关磁阻电动机相关资料，电动机功率 00 ，可满足转速和输出压力要求。 开关磁阻电 动机发展前景 作为一种新型调速驱动系统，开关磁阻电机以其结构简单、低成本、高效率、优良的调速性能和灵活的可控性，愈来愈得到人们的认可和应用。目前已成功应用于在电动车用驱动系统、家用电器、工业应用、伺服系统、高速驱动、航空航天等众多领域中，成为 交流电机 调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调速系统的强有力竞争者。 开关磁阻调速电动机作为最新一代无级调速系统尚处于深化研究开发、不断完善提高的阶段，其应 用领域也在不断拓展之中。 32 第五章 电动螺旋压力机结构设计 电动螺旋压力机工作原理 电动螺旋压力机是利用可逆式电动机不断作正反方向的换向转动，带动飞轮和螺杆旋转，使滑块作上下运动。如图 动螺旋压力机包括机身 9，安装在机身 9 上方的罩子 4，固定在罩子 4上的开关磁阻电动机 3，由开关磁阻电动机 3驱动的飞轮 5，固定在飞轮 5 上的螺杆 6，由螺杆 6 驱动的螺母 7，固定在螺母 7上的滑块 8，与滑块 8相连并固定在机身上的滑块重量平衡装置 1，安装在机身上用于制动飞 轮的制动器 2。在图 0。 开关磁阻电动机驱动飞轮旋转，飞轮旋转带动螺杆旋转，螺杆通过螺旋副驱动螺母向下运动从而带动滑块向下运动实现。打击后飞轮系统的能量全部释放完毕，然后电动机反转。将滑块提升到预定高度电动机断电，制动器制动飞轮，使滑块停在初始位置，完成一个工作循环。 33 图 动螺旋压力机结构示意图 螺杆的设计 上一章已经计算出螺杆的长度直径，对其材料选择也做了说明。根据总体的设计要求和设计需要，绘制螺杆的零件图如图 34 图 螺杆零件图 螺母的设计 第四章 我们已经计算出了螺母的总体尺寸，对于其选材也做出了说明。根据计算结果，并结合实际设计要求，绘制螺母零件图如图 图 螺母零件图 机身设计 由设计要求可知，螺旋压力机压头行程为 350，压力机内可放置 体高度为400径 400知，工作台尺寸和滑块必须大于 400，所以工作台尺寸选定 为 500，滑块尺寸为 450。以便工件在校正工程中能均匀受力，保证校正精度。 35 由于压力机压头行程为 350 ，可放置物体高度为 400 毫米，所以压力机滑块上止点到下止点距离必须大于 400，选定上止点到下止点距离为 500。 36 第六章 全文总结 此次关于螺旋压力机的毕业设计，通过查阅相关资料，了解了螺旋压力机的发展史和今后的发展状况，从古老的锻压设备到现在数控的锻压设备，螺旋压力机的种类和性能越来越完善，也越来 越先进。 由于科技的发展，越来越多的新科技被应用的锻压设备领域。螺旋压力机也从机械传动更新换代到现在数控系统控制，大大提高了生产效率，保证了工艺精度。由于现在锻压工艺要求越来越高，对压力机的要求也越来越高。 通过查阅相关资料和文献，了解了电动螺旋压力机的优缺点。通过对毕业设计题目要求进行分析与计算，确定螺旋压力机的传动类型，熟悉并了解了本论文中所采用的开关磁阻电动机的工作原理。通过查阅相关的技术资料，确定了相应条件下的螺杆、螺母的材料，并由此计算出对螺杆、螺母相关技术数据，通过对螺杆、螺母强度及稳定性的计算 与校核，及此次设计中技术参数满足，确定了开关磁阻电动机的功率大小。开关磁阻电动机通过一级减速器（标准件）驱动螺旋压力机工作，达到设计要求的 机修车间压力校正、压力装拆等。 由于本论文题目中所给数据太小，计算后得出的螺杆相关数据不便于螺旋传动装置的设计，文中采用了类比的计算方法，通过选取比题目所给数据较大的输出压力及通过查阅机械设计手册，采用常用的螺杆半径，校核在此输出压力下若能满足螺杆及螺母相关强度，那么必能满足题目所给条件。 37 参考文献 1 北京 出版社 王定国 2 上海 郑志祥 ,刘天一 3 北京 吴宗泽 4 北京 范祖尧 5 济南锻造机械研究所第三研究室 6 高等教育出版社 第八版 7 高等教育出版社 第八版 9. 高等教育出版社 张世昌 9 机械工业出版社 李庆余 10 石油大学出版社 38 致 谢 为期 三 个月的毕业设计即将接近尾声，在 李文燕 老师的指导和同学的帮助下，此次 螺旋压力机 设计才得以 按时 完成，在此向所有给予我 此次毕业设计指导和帮助的老师和同学表示最诚挚的感谢。 首先，向本设计的指导老师 李文燕 老师表示最诚挚的谢意。在自己 教学工作繁忙的情况下， 仍然抽出时间对我们进行指导， 通过不同的方式 时刻关心我们的进展状况，督促我们抓紧 时间做大学四年的最后一次的“作业” 。 在李文燕 老师的 指导 下， 我 解决了一个有一个设计中存在的问题，即使不能当面给予知道 ， 李老师也通过其它方式与我们联系，不让我们的毕业设计停止不前。结合李老师介绍的一些相关的参考资料以及当面的答疑解惑，我们的毕业设计才能跟上所要求的进度。李老师悉心的知道， 让我们深深地 感受到一个设备设计制造的关键所在，设备制造的设计理念，让我们深深地认识 到 设计的不平凡，在以后的工作中我们应该时常学习更复杂的设计理念与人性化的关怀。 其次，要向给予此次毕业设计帮助的 其他 老师们，以及同学们以诚挚的谢意，在整个设计过程中，他们也给我很多帮助和无私的关怀，更重要的是为我们提供不少技术方面的资料，在此感谢他们，没有这些资料就不是一个完整的 毕业 设计，再次对他们表示深深的谢意。 总之，本次的 毕业 设计是老师和同学共同完成的结果，在 完成毕业设计 的 三个月里，我们合作的非常愉快， 我学会了 许多道理， 也掌握 了 很多知识，这段时间的收获是我人生的一笔财富，我再次向给予我帮助的老师和同学表示感谢！ 39 毕业设计小结 随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几个月的奋战 ,我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几
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