（机械工程专业论文）多连杆压力机双人字齿轮轴设计及加工技术的研究.pdf

哈尔泞珲t 大学t 程硕卜学伊论史 多连杆压力机双人字齿轮轴设计 及加工技术的研究 摘要 江淮l 4 s 2 0 0 0 - - m b c 小松压力机是目前世界上比较先进的压力机机型， 也是国内首次生产制造的大型多连杆机械压力机。该压力机上梁主传动装置 中的双人字齿轮轴加工精度要求高，空刀槽小，切齿困难，两人字齿轮同相 位难以达到要求等难题，是该种压力机国产化的主要障碍。 为此，论文首先对l 4 s 2 0 0 0 一m b c 小松压力机的曲柄摇杆滑块机构进行 了运动分析，推导出了滑块的位移、速度、加速度方程，绘出了滑块的运动 曲线；从理论上证明了该压力机功能曲线好，起始作功压力大，工作效率高； 并从影响压力机运动精度的主要因素着手，分析了曲柄相位角偏差产生的原 因，以及曲柄相位角偏差对运动精度的影响，在此基础上按照误差的分配原 则，给出了齿轮轴相位精度。 在详细地分析了该人字齿轮轴加工难点的基础上，提出了齿轮轴实现同 相位的加工理论。通过理论分析给出了齿轮轴实现同相位的具体工艺措施与 工艺参数，以及产生齿轮轴相位误差的主要因素，并给出了修正齿轮轴相位 误差的有效措旌和检测结果。 关键词压力机；双人字齿轮轴；滚削；同相位 竺尘堡矍：苎兰三至竺：茎竺竺苎 s t u d yo ft h ed e s i g na n dm a n u f a c t u r eo fm u l t i l i n kp r e s s w i t hd o u b l eh e r r i n g b o n eg e a rs h a f t a b s t r a c t j i a n gh u a il 4 s 2 0 0 0 - - m b cx i a os o n gp r e s si sm o r ea d v a n c e do n ei nt h e w o r l dn o w i ti st h ef i r s tl a r g e s i z e dm u l t i - l i n kp r e s sm a d ei nc h i n aa sw e l l t h e r e a r es o m ed i f f i c u l t i e ss u c ha sh i g hr e q u i r e so fp r o c e s s i n gp r e c i s i o n ，s m a l l c l e a r a n c e g r o o v e s ，t e e t hc u t t i n ga n dt h es a m ep h a s e e t c f o rt h ed o u b l e h e r r i n g b o n eg e a rs h a f to fm a i nt r a n s m i s s i o ns y s t e mo ft h ep r e s su p p e rs u p p o r t a l lo f t h e s ea r et h em a i no b s t a c l e so f t h ep r e s sm a k i n gi no u rc o u n t r y t h e r e f o r e ，i nt h i st h e s i st h em o t i o na n a l y s i so f c r a n kr o c k e rs l i d i n g - b l o c kf o r l a s 2 0 0 0 - - m b cx i a os o n gp r e s si sf i n i s h e df i r s t ，a n dt h e nt h ee q u a t i o n so ft h e d i s p l a c e m e n t ，v e l o c i t ya n da c c e l e r a t i o no fs l i d i n g b l o c ka r eg i v e n ，f i n a l l y t h e m o t i o nc u r v eo fs l i d i n g - b l o c ki sp r e s e n t i ti sd e m o n s t r a t e di nt h e o r yt h a tt h e p r e s sh a sg o o df u n c t i o nc u r v e ，b i gi n i t i a lw o r k i n gp r e s s u r ea n dh i g ho p e r a t i n g e f f i c i e n c y b e g i n n i n gw i t ht h em a i na f f e c t i n gf a c t o r sa b o u tt h em o t i o np r e c i s i o n o fp r e s s 。t h ec a u s e sa b o u tt h ed i f f e r e n c eo fp h a s ea n g l eo f c r a n kr o c k e ra n dt h e i n f l u e n c ea b o u tt h ed i f f e r e n c eo ft h ep h a s ea n g l e0 1 1t h em o t i o np r e c i s i o na r e a n a l y z e d a c c o r d i n gt ot h ee r r o rd i s t r i b u t i o np r i n c i p l et h ep h a s ep r e c i s i o no fg e a r s h a f ti sg i v e n b a s e do na n a l y s i so f t h em a c h i n i n gd i f f i c u l t i e so f h e r r i n g b o n eg e a rs f f a f t ，t h e s a m ep h a s em a c h i n i n gt h e o r yo ft h eg e a rs h a f ti sp r e s e n t e d b ya n a l y s i s ，t h e s p e c i f i cp r o c e s sm e a s u r ea n dt h ep r o c e s sp a r 锄e t e r so ft h es a m ep h a s eg e a rs h a f t m a c h i n ea r eg i v e n t h em a i nf a c t o r sr e s u l t i n gi nt h ep h a s ee r r o ro ft h eg e a rs h a f t a r eg i v e n ，a n dt h ee f f i c i e n tm e a s u r e sa n dt h ec h e c kr e s u l t sa b o u tp h a s ee r r o ro f c o r r e c t i n gh e r r i n g b o n es h a f ta r eg i v e na sw e l l k e y w o r d sp r e s s ；d o u b l eh e r r i n g b o n eg e a rs h a f t ；h o b b l i n g ；t h es a m ep h a s e 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑蓖卢明：此处所提交的硕士学位论文多连杆压力机双人字齿轮 轴设计及n - r 技术的研究，是本人在导师指导f ，在哈尔滨理工大学攻读硕 士学位期日j 独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明 部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出员献的 个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人 承担。 作者签名：i g 多 日期：口6 年月一7 日 哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书 多连杆压力机双人字齿轮轴设计及加工技术的研究系本人在哈尔滨 理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研 究成果旷j 哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发 表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授 权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布 论文的全部或部分内容。 本学位论文属f 保密口，在年解密后适用授权书。 不保密圈： ( 请在以上相应方框内打4 ) 作者签名： 导师签名： 1 7 1 期：6 年6 月 ) 日 日期：4 彳年6 月7 日 个z 孚 汜弘 呛：i 育删rj 、学t 槔帅f j 掌f j 论迁 第1 章绪论 1 1 压力机在国内外发展现状 在现代工业中，扳冲m 力机破广泛应用r 汽车、农机、工程机械、铁路牟 辆，家电、电机、f 埘防装釜、现代建筑材料以及h 用民品等备行备业，用f 大 批量生产薄扳覆盖件及薄饭、成掣与拉延等【艺过手廿中”1 。 板冲压力机按其t 作原理f l t 分为机械，e 力机和扳冲液i l e a l ，按其结构形式 分为单动压力机和双动压力机，按其规格型号町分为小犁( 2 0 0 k n 至1 0 0 0 k n ) 掣( 1 0 0 0 k n 至5 0 0 0 k n ) 大犁( 5 0 0 0 k n 至3 0 0 0 0 k n ) 和超大犁( 3 0 0 0 0 k n 以k ) j g 力机，按传动形式町分为偏心式和多连f r 式压力机”“”。 1 1 1 板冲压力机在国外发展现状 锻压生产已有悠久的力史，但是，采用锻压j 机械进行锻压，产却只囱白余 年的历史，十九世纪三 年代，世界上山现了第一台简易的平锻机和蒸汽捶。 六十年代生产了一屿冲爪f j 的液f 1 ：机，直到卜九廿纪木期，于出现相、规模的 曲柄压力机和锻造用的液爪机。二十世纪前期，由f 汽车工业的必起，曲衲压 力机以及其他锻j k 设备得到了迅速发腱。1 9 0 0 年德叫舒勒( s c h u l e r ) i k 力机 公司推出全球首台自动j e 力机，发展龟今压力机的品种和数最越柬越多，质睦 要求越柬越高，瓜力越束越夫。“”。 2 0 0 4 年在上：海举办的刚际舍聪扳材成形设备腰览会t ，日本y a m a d a b o b y ，瑞上b r u d e r e r 等公司部展出了他们的最新产品，产品性能达到了 相当赢的水平”“。如f 1 本k y o r i 公司7 - 产的m a c h 系列超高速精意爪力 机，最高行程次数町达到4 0 0 ( ) s p i n ；向瑞b r u d e r e r 公司2 5 t 压力机也町 达到1 5 0 0 s p m ，压力机f 死点俺胃稿度均叮拧制庄o 。0 1 r a m 左右。f 1 本小松和 会f 1 分别腥出了备自丌发的交流服电帆驱动1 5 0 0 k n 曲f f e i ，e 力机，玖设备町 设胃他移传感器伶删滑块的运动，从而实现闭环控制。这t ! 产品的出现人人# 富了压力机家欣的种类。 f l 前，世界l ：，i - | 产扳冲j f 、力机的l ：要圈家囱_ f j 本、德因和荚l 坷。f 1 本的j i i 力机制造公叫仃0 造船公叫、小松公卅和会m 力机- i 程公司，具中小松制 作公t d 在设计研发和制造能力力【f i i 实力最强。德陶白魏【捌加8 豢( e i n g a r t e n ) 卟尔：霄肿t j 、学t 斗埘ii 掌f 一冷迂 和舒勒( s c h u l e r ) 公司，其技术水f 也较高。荚固有三家j e 力机制造公司，它 们是戚尔森( v e r s o n ) 克利林( c l e a r i n g ) 和丹利( d a n l y ) 公司。综合各方面 能力，r 本实力最强。世界上已经制造出的最大单动压力机的压f 能力为 6 0 0 0 0 k n ，最大双动压力机的j e 下能力为3 2 0 0 0 k n ，最大多工位机械j i ：力机的 压下能力8 5 0 0 0 k n “。 1 1 2 板冲压力机在国内发展现状 我因生产大犁机械压力机的厂家主要有济南第二机床厂、中固第一藿型机 械集团公司、齐齐哈尔第二机床厂和七海锻压：机床厂。八十年代以前我陶产 的大型机械瓜力机主要是仿制前苏联和东欧l 蠡】家丘十年代生产的j k 力机，自己 也改进和设计制造了一些大犁机械压力机。但机体结构性能比较落后，尤其是 电气、液压、润滑和气动等荜础元件差距更丈。 八十年代仞济南第- 0 1 床厂引进了美斟成尔森压力机的设计制造技术，在 八十年代期间按或尔森技术制造了1 0 0 多台大型机械压力机。八十年代中后 期，中e 1 4 第一蕾掣机械集团公卅、上海蓖型机器厂、齐齐哈尔第二机床厂、太 原重型机器厂等引进了同本小松压力机和丌卷落科线的设计和制造技术。该类 压力机在机械窄| 日j 、电气拧制、液f i ：气动线路上部仃预留接口，为以后搞乍自 动线或全自动线作了准备1 ”。至今按此技术已生产出近1 0 0 台j k 力机。 近几年天津锻爪机床厂f | i 】德l 川南德公- 4 合作引进了该公司的板冲液几机技 术，上海锻k 机床厂引进了德陶苏勒瓜力机技术6 ”。两厂产品部l 三投放市 场。 斟内迄今已乍产的最大机犁为5 0 0 0 0 k n 币动压力机和2 0 0 0 0 k n 双动压力 机，最大的多连打荦动压力机为2 0 0 0 0 k n ，而大型多工位瓜力机伍困内尚未问 世“”。 这止匕犬犁f e 力机的制造7 t 产为我嘲汽乍工业的高速发展奠定了基础，也晚 明了我田人犁机械f k 力机和扳冲液仃：簟动j k 力机水平达到了【q 际八f 年代中后 期水平。”。但是我图在综合水乎上b 豳际先进水平差距仍很大，如人犁e j 动冲 瓜生产线，人犁多r 位j i i 力机等鄙足宅r i 。 随着汽4 ：行业苑争的加剧，汽乍工业向集团化方向发腰。“j7 卜产纲钡要求 超过年产1 5 力辆汽车时，就要考虑卜f l 动线或多工位瓜力机的问题”4 “。 我l q 汽乍】业的发眨必将促进找【qj l ；力机制造业的技术进步，向r 、力机制 造业的发眨也必将为汽车工业提供史多、更先进的犬型压力机，以逐步缩小r 司 矿泞f l ，r 九学t 柠嘶 学付伶正 世界先进水平的差距。 1 2 小空刀槽人字齿轮的滚削技术介绍 1 2 1 小空刀槽人宇齿轮加工技术的引进 出f 我国汽车制造业不断发展的需要，对锻庄设备的需求量越束越多，而 且精度要求也越束越高。中围一蓖f1 9 8 7 年从r 本引进了具仃八千年代先进 水乎的小松式压力机图纸及技术资料。小空刀槽人字凶轮足j l i 力机t 传动中的 争菱零件，精度要求高，宅月憎特别小，而螺旋角又比较犬。采用这种齿 轮，压力机传动平稳，噪爵小，使用寿命长。但加t 难度很大，是生产的关 键。人字凶轮的空刀槽宽瞍仪足标准人字齿轮空刀惜宽度的三分之一( 见表 2 ) 。由f 空刀礴特别小，杯准齿轮滚刀的直径大( 模数1 2 的凶轮滚月外径 2 2 0 m m ) 。在切制左旋凶时。丘疑齿还没有完伞切出宋，滚刀f 端的月尖就切 到右旋凶的1 - 部。冈此用标准直径的凶轮滚刀无法切制这种窀刀博特别小的人 字凶轮。幽轮足机械传动中用得最多的零件，其结钩形式又比较一致，因此 各种凶轮制造的工艺过程已经典犁化。影响工艺过程的e 要闲素是： 1 齿轮的尺寸及结构形式， 2 材料： 3 要求的精度及表面质蹬， 4 生产规模。 小空刀憎人字齿轮精度要求高，宅刀倍特别小，影响加 - c o l 床、刀只的选 择。日本小松制作所采用小直径芈 切滚刀在滚齿机t ：栩切齿，然后使f h 斜凶梳 齿刀庄马格插齿机( n i g s h l 8 0 3 0 0 ) 上精梳齿。1 9 8 7 年引进图纸、资料生产小 捡式压力机铆期，为保证交货期，只好采用n 本小松制作所的切踟方法。即庄 公司内进f r 料l 切岗，然后委托和f 机械厂在马格插凶c o i ( m g s h l 8 0 3 0 0 ) i ：进行 粗、精硫齿。为实现这一切方案，中陶一苇自行没汁制造了小a 行柑切滚 月，为弓恪插卤f j l 没汁制造了喇形月盘及梳齿刀月毕，并从阴外l ! ! 进了斜凶梳 凶刀。1 1 奉小松制作所足，卜产机械压力机的专业f 一家，它订一螯套机械加f ： 设备及r 装辅 ，机床操作i ：人技术熟练水平高，生产效率高，产品质晕好。 伯我公u j 采用这一力案卸譬麝i l ；以多i u 】题： 1 卡f l 粘梳凶委托加i 费用高； 2 斟内工i l l - 小能生产斜凶梳齿刀，需要从外l q9 l 进价恪昂贵的刀具； 竺! ：兰些! 三兰：! 竺! 兰竺丝1 3 刀具使用孵损后霞磨困难，从l i 3 对凶轮的精度及表面质畦有直接影 响： 4 受委托加工荦位客观条件的限制，满足不了我公司批量，产的进度要 求。 为最足嘣内和本公司现有条件，经认真分析勺叮行怙研究，决定采刖卡h 切 发精切齿剃齿工艺代替贩f 1 疗提供的瓣l 切齿。精硫齿工艺，并就政工艺进行 了试验研究。试验结果表明，采用本公司加工i 二艺方案制造的小空刀槽人字 齿轮，其各项精度r 完全达到图纸要求。 1 2 2 压力机的运动精度及双人字齿轮轴相位精度的分析 压力机的运动精度足衡鼍压力机水平的一个重要指标，它将直接影响冲压 件的质瞳、精度和模j 的使用寿命。因此，如何在设计和制造方面采取切实町 行的措施是所肯压力机制造厂家必须解决的课题。 压力机运动精度包括运行状态下滑块与工作台向i n j 的平行度、垂直度及导 轨i 日j 隙。 影响四点压力机运动精度的上要冈裹足： 1 同一侧的两个曲枘摇打滑块机构的f n j 步问题； 2 一些毫要件的形位公差与尺寸偏差。 在连打机构中影响两个曲俩摇打滑块机构f d 步的 要冈裹足曲柄的相位角 偏差，曲柄# 径偏差和连奸k 度偏差。其中曲衲的柑位角偏筹对愿力机的延动 精度影响最大，曲柄、# 径偏差对压力机运动精度的影响次之，连柯长度偏差对 压力机运动精度的影响最小。 l a s 2 0 0 0 一m b c 小松压力机上粱齿轮轴是双人字凶轮轴，空川悟比较小， 齿形采用森德兰齿制。一个齿轮轴h 时与两个偏心齿轮啮合，通过曲柄摇f f 机 构带动压力机的滑块运动。这样凶轮轴的两个人7 - 趺轮的) r l l ( c t 误差直接带入到 曲枘十h 住角偏等中，它对滑块f 行度影响最大。因此，在，i 殳计卜必须严格限制 凶轮轴的十l i 位误差，在制造方面要采取有效的 艺拮施控制并消除齿轮轴的相 位误差。 1 2 3 小径滚刀的设计研究 小径滚刀的设计包括外径和彳l 径设汁、滚月k 度设计、滚刀v - , r e 设计、 滚刀旋向、滚，j 的容躺情等的设计。 n ，j - g 秤r 学t 靴蛳i 学”论 1 外径和孔径设计凶轮滚刀的外径足一个重要的结构尺寸，其大小直接 影响到其他结构参数( 如孔径、容腰槽和导程角等) 的确定，并影响到滚，j 的精 度和寿命、滚刀的制造工艺、切削过程的f 稳性和加工质量。增大滚刀的外 径，町以相应地增大滚月孔径，增多容届礴教，减小滚刀的导榨角和切齿时形 成的凶面棱度，从f f i 】提高了滚刀的安装刚性、提高滚刀的精度和使用寿命及被 加 齿面的质鼍”1 。 f f l 足，在七一节已经分析了增大滚刀的外径会加大滚切人字凶轮的空刀槽 宽度，给滚齿带柬阴难。 综t 所述，限制滚刀外径的 ：要冈索有：滚刀的强度、滚刀的精度和滚切 人# 凶轮的宅刀槽宽度。滚刀的强度和精度规定滚刀外径的最，j 、尺寸，人宁齿 轮的宅刀槽宽度则限制滚刀外径的最大尺寸。 2 滚刀长度设计滚刀长度与凶轮的凶形精度有关，滚刀长度越长，参与 包络凶面的刀刃数就越多，戊面技度小，齿形精度越高。 【! 足，滚刀长度越 长，滚切人字凶轮所需要的空刀憎越宽。i 大i 此，设计滚刀长度时应考睡凶轮事舂 度和空刀憾方_ 面冈素。 3 滚刀长度设计为了避免滚切一侧齿面时，滚，j 端部与另一侧相反旋 向卤端面发生干涉，将滚刀切入端做成切削锥，而且也有利f 均衡滚刀备刀齿 的负荷。从滚月前刀向观察时，对f 右旋滚刀切削锥部作在丘端，五证i 襄刀切 削锥部作在右端。 4 滚刀旋向滚刀睫向要设计成左旋和右6 血两种用矗旋滚刀滚切 旋 凶，_ f j 右旋滚刀滚切右疑，以减小滚刀安装角c o ，从而减小窄刀漕宽度。 5 滚刀的容屑槽滚刀容尉憎做成直绣，有利f 提高制造和刃磨精度，而 且易r 硷查。容届憎故天系到切削过程的f 稳性、n j 形精度和凶向芈h 褪度，以 及刃磨后的耐用度和使用寿命。容崩懵数愈多，参与包络凶i 啻】的刀刃数愈多， 凶皿的包络误差愈小，提岛凶轮的凶形精度和戊商光洁度。 1 3 课题的来源及研究的目的和意义 本课题以江淮l 4 s 2 0 0 0 一m b c 小捡压力机为研究对象。该爪力机足一囊集 | j 公卅为，安徽江汽股份仃限公州制造的人型扳冲压力机，瓜力机槿j 。多适f f 传 动的币砒机械压力机，有两个侈动工作台。l t 公称j k 力为2 0 0 0 0 k n ，公称爪力 行柠为1 3 m m ，滑块 r 羊f - 为1 0 0 0 m m ，滑块行档次数为7 1 8 s p m ( 连续) 、 1 0 s p m ( 荦次) 。 该难力机具有如f 特点：竹功时速度慢且近似匀速，刚程时速度快，7 - 产 效率高：其上力能曲线好，起始作功时就呵达到公称压力的5 0 以上；采用先进 的p c 电气控制，实现人机对话，操作简单、方便。 当j 压力机的机构尺寸根掘某- ；0 u 工工艺对滑块的位移和速度的要求特性确 定以后，它的输出运动特性也就随之确定，而运动特忭分析则足压力机设计制 造中最壤本的问题。 本文对i a s 2 0 0 0 - m b c 机械压力机进行运动分析，推导出滑块的位移、速 度、加速度方程，从向提供控制依据。另外，压力机的运动精度将直接影响加 工工件的质最。因此，为提高l 4 s 2 0 0 0 - m b c 机械f j ；力机的运动精度，文中对 影响运动精度的子类囡袭进行了深入探讨。 l 4 s 2 0 0 0 一m b c 压力机是我公司从只本小松制作所引进的机氆。这种压力 机是目前世界1 - 比较先进的压力机机型，也足网内莳次7 l 产制造大犁的多适f r 荦动机械压力机。它的制造成功必将对我图扳冲饥和疵j e 力机的发展起到积傲的 推动作用，缩恕找旧刚世界发达嘲家压力机制造水平的善距。 1 4 本课题研究的主要内容 本课题研究的 要内存如f ： 1 进行i a s 2 0 0 0 一m b c 机械压力机的运动分析，包括位移曲线分析、速度 分析和加速度分析。推导f ；滑块的位移、速度、加速度力程，绘f h 滑块的运动 曲线，并在此琏础t - 确定该瓜力机功能曲线性能。 2 研究凶轮轴的棚位精度。分析影响压力机运动精度的e 要冈袭，分析 曲枘十l j 位角偏差产尘的原【天1 ，并运用数学方法详细地分析曲俩相位角偏差对运 动精度的影响，征此壤础七，按照误蔗分配原则，给出凶轮轴相位精度。 3 研究小空刀憎人字凶轮的滚削加i ：技术。通过分折凶轮轴的加i = 难点 及影响滚切人字齿轮轴宅刀懈的备种w 素，设计一奁科学宄螫的丛j 轮轴加t 丁 艺流程，以及料i 先凶和精铣齿的工艺描施及切削工见范，j 埘加工f i 易 ；现的问 题给了：分析。 4 研究小窑刀惰滚刀的设计疗法。从分析影响滚切入7 # 齿轮的宅刀礴宽 度着f ，给 l j 小窄刀懵凶轮滚，j 的设计珲论，并分析限制i 寝刀参数选择的t 要 囡条最后给 l 辩l 切滚，j 和精切滚刀的没i fi 鲜疗法及i f 饽结粜。 5 研究卤轮轴l 丌】柱i 俺的i ：艺方案。给f n 凶轮轴刚 f | 俯的加i 。即沦，在此 基础卜，给f j 。实现川丰 | 仃的； 体【艺描施弓工艺参数，以及产7 t 齿轮轴相位误 咿官珲r 九学t 秤帅i 学付诊 差的上要因素，给：l 修正凶轮轴相位误盖的仃效措施。 6 研究齿轮轴相位精度的捡测方法。 第2 章压力机滑块的运动分析 2 1 压力机滑块位移曲线分析 针对i a s 2 0 0 0 一m b c 型压力机进行曲柄摇杆滑块机构的运动分析。确定 滑块的运动规律及运动特点。 曲柄摇杆滑块机构的矢量图如图2 1 所示。 a a 一备扦系长度 一各杆系相位角 口一口2 秆与a s 杆所夹的角 图2 1 曲柄摇杆滑块矢量图 f 1 82 - lt h ev e c t o rc h a l to f t r e kr o c k e rs h d m g - b l o c k 利用矢量法建立超越方程组如下： q c o s 么+ 口，c o s 磊一码c o s 砖= 0( 2 - i ) 口4 s i n 谚4 + a s s i n # 5 一a 3 s i n 口! i = 0( 2 - 2 ) q c o s 噍+ a 2 c o s 珐一a l c o s 霸, = 0( 2 - 3 ) q s i n # 3 + 口2s i n 欢一q s i l i 磊= 0( 2 - 4 ) 口4 c o s 九一a s c o s 磊+ 码c o s 磊= 0( 2 - 5 ) 哈尔滨理工大学工程硕士学位论文 a , s i n 谚, 一喁s i n 珐+ a t s i n 南= 0 ( 2 - 6 ) q c 磊+ a s c o s 戎= 0( 2 - 7 ) a s s i n 南4 - a s s i n 西, 一a 6 = 0 ( 2 - s ) 已知条件：a i = 1 3 5 0 舢、a 2 = 1 0 6 0 ”“，a 4 = 2 6 5 “、a s = 1 2 5 2 5 6 “1 、 a s = 1 6 5 0 “、a s = t 4 0 0 “、口= 1 1 0 5 4 。、珐= 1 7 6 ，3 3 8 0 6 4 。、以为曲柄输入 角( 0 3 6 0 。) 。 由式( 2 - 1 ) 和式( 2 2 ) 解得 码= 犯+ 露+ 2 a , a s c o s ( # , 一识) ( 2 - 9 ) 戎；a 姗稆鬯堕竺坐吗 当1 9 7 5 7 。 九 3 4 2 4 2 9 0 3 6 4 。时有 识：3 6 0 。一a 啪刮垡型丛哟 由式( 2 3 ) 和式( 2 4 ) 解得 h 一齿蛳) 槲一一鸭擎， 如= 丸+ 口 由式( 2 5 ) 和式( 2 - 6 ) 解得 嘶= z + - 2 a 4 a s c o s ( # 4 一磊) 磊；。一。芦竺尘巡) m 由式( 2 7 ) 和式( 2 8 ) 解得 蟊：锄c o s ( 二旦坐堕) 岛 = a 7 s i n 磊+ a s s i n 焉 ( 2 l o ) ( 2 一1 1 ) ( 2 - 1 2 ) ( 2 - 1 3 ) ( 2 1 4 ) ( 2 1 5 ) ( 2 - 1 6 ) ( 2 1 7 ) ( 2 - 1 8 ) 利用计算机编程语言v b 6 0 ，将式( 2 9 ) 式( 2 1 7 ) 编制成压力机滑块的运 动分析程序。输入曲柄转角( 戎= o 3 6 0 。) ，计算并绘制出压力机的运动规律， 兰玺耋罂三銮：三2 2 ：竺兰兰 如图2 - 2 所示。 a “ 鞠 2 如 o 图2 - 2 压力机滑块的运动曲线 f i g2 - 2t h em o u o nb - ：l l r v 。a b o u ts i l d eb l o c ko f p r e s s u r em a c h i n e 2 2 压力机滑块的速度和加速度分析 2 2 1 速度分析 下面通过运动方程式( 1 - l 卜式( 1 8 ) 对时间求导数一次，得出如下速度方 程 反c o s 九一a , s i n # 4 乒4 + a s c o s s 一吩s i n 识五一岛c o s 缟+ a j s i n # 3 五= 0 ( 2 1 9 ) d 4s i n 4 + q c o s 砍五+ d s s i n # 5 + q c o s 蕊一a 3 s i n # 3 一码c o s 荔磊= 0 ( 2 2 0 ) 西，c o s # 3 一口3s i n # 3 3 + d z c o s 办一a 2s i n # 2 # , 一西lc o s # , + a ts i n 识磊= o ( 2 - 2 1 ) d 3 s i n+ 口3 c o s 缟磊+ h 2 s i n 唬+ 口2 c o s 噍戎一 s i n 萌i 一口l c o s 破五= 0 ( 2 - 2 2 ) 氅芏篓罂三盔：三要璺圭兰竺兰兰 也c o s 戎一口4s i n 九五一岛c o s 磊+ 吒s i n a 五+ a 7 c 嬲西一n , s i n c , d , = o ( 2 2 3 ) 也s i n 珐+ q c 璐以五一岛s i n 珐一嚷c 珐磊+ 岛咖奔+ 岛c o s 西南= 0 ( 2 - 2 4 ) 岛c o s 西一码s i n 办+ 岛c o s 磊一呜s i n 磊南= o 岛s m 呜+ 口7 c o s 西南+ 岛s i l l 磊+ 岛c o s 南南一丸= 0 ( 2 - 2 5 ) ( 2 - 2 6 ) 已知条件：玉= q 为定值、以- - 0 、岛= 0 、舞= 0 、呜= 0 、如= 以- - 0 、 唬= 以+ 口，口；1 1 0 5 4 。、五= 五、a 9 = o ，于是有 一口4 s i l l 死五一, h o o s d b + 呜s i i l 钨磊= 0 口c o s 死无一, h s i n 一 一码c o s 呜五= 0 c o s 一呜s i n 砖舞一如s i n 晚磊+ q 咖破卉= o , h s i n c g + q c o s 磊五+ 吒c 如磊一q c o s 磊五= 0 一啦s i n 九无+ a s s i n 娩+ 岛c 呜一口7 s i n 磊南= 0 口c o s 九五一a s c o s 吮磊+ 岛s i n l g + 码c o s 磊匆= 0 西c o s 7 一a 7s i i l 磊南一吩s i n 办磊= o d 7s i n l + 口7 c o s 南磊+ a 9 c o s 九南一氐= 0 由式( 2 2 7 ) 和式( 2 2 8 ) 解得 岛= q 五s i n ( 砖一九) 五；坚丛蚓 码 ( 2 2 7 ) f 2 - 2 8 ) ( 2 - 2 9 ) ( 2 3 0 ) ( 2 3 1 ) ( 2 3 2 ) ( 2 3 3 ) ( 2 - 3 4 ) ( 2 3 5 ) ( 2 - 3 6 ) 哈尔滨理工大学t 程硕士学位论文 c a 式( 2 2 9 ) 和式( 2 - 3 0 ) 解得 戎= 必訾a 蒜笋 弘s 7 ， ，s m t 磊一口，j 由式( 2 - 3 1 ) 和式( 2 - 3 2 ) 解得 岛= 毛c o s 办一屯s i n 磊 南：土韭丛业 仉 其中：毛= a 4 s i n # 4 五一a , s i n 硝, 五，毛= a 4 c o s 4 五一a , c o s 硝, 磊 由式( 2 - 3 3 ) 和式( 2 3 4 ) 解得 衣= 击 l 4 s 2 0 0 0 m b c 压力机滑块的速度以为 ( 2 - 3 8 ) ( 2 - 3 9 ) ( 2 - 4 0 ) 刊业虹钱地趔】 ( 2 4 1 ) 利用计算机编程语言v b 6 0 将式( 2 3 5 ) 式( 2 - 4 1 ) 编制成压力机滑块的 速度分析程序，即可以计算出曲柄转角( 以= o 3 6 0 0 ) 对应的速度 2 2 2 加速度分析 下面通过速度方程组对时间求导数一次，得出滑块的加速度方程： 篡嚣之三= 线絮铲嘲3 如缎+ c z 4 z ，西3 s i n 死南+ qc o s 以髫+ 口3 s i n 以茜= o 、 耋篓嚣嚣：篾= 三髫：3 8 嗽“3 螂m c 2 删也s 如南+ 呜s i n 噍留一口3c o s 戎茜= o 、 a 3 c o s 氟一岛s 缸以九一岛血也以一口，8 砖群一a 3s i l l 戎呜- a 2 8 如戎以一( 2 - 4 4 ) 口2c 如霹一口2 咖以磊+ 岛s i n 钙磊+ a tc 识砰+ q 豳饵i i i = o 也s i n b + 岛c o s 呜呜+ a 3c o s 南办一q8 血南露+ 呜s 办九+ 也s 疵如一( 2 - 4 5 ) 口2s j n 以霹+ 口2c o s 如五一岛c o s 西j i + 口t 血氟砰一a t c o s 蛾磊= o ：玺差翌三查：三要要圭兰竺兰銮 撩h 7 咱s i n 麓嚣竺0 7 端s 吼i n 搿怕蛳”c z 舶，岛c o s 磊一西南一岛s i n 办南一c o s 办群一口7奔南= o 也c 0 8 珐五一吼s i n 哆露+ 口4 伽哗噍一岛c o 唾珐+ 吒鲕楚摇一喁c 。5 蔬如+ ( 2 - 4 7 ) 岛s i n 奔+ 岛c o 鹂秀+ 岛c o s 办夯一口7s i n 一群+ a t s 磊奔= 主瞄sin西磊涵_=磊岛-a盟主：螂嬲q如确一c：4s，9 0 岛一呜c o s 南刃s i n 磊南= 氤s i n c g + 岛c o s 西南! 岛s 磊南二- 口，s 缸磊街+ 口7 c o s 磊而+ ( 2 - 4 9 ) h 9 c o s 磊戎一口9s j n 南簖+ 呜c o s 蟊办一玩= 0 已知条件：五= q 为定值、幺= o 、无= o ，a ：= o 、岛= 0 、魂= o 、 以= 戎+ 口，口= 1 1 0 5 4 。、磊= 磊、岛= o ，于是有： 一q c o s 九者一玩c o s 砖+ 2 岛s i n 九磊+ 码c o s 砖孝+ 吗s i n 呜磊= 0 一qs i n 九者一玩s i n 以一鸪s 如磊+ 吩s i n 缟露一码c o s 办五= 0 ( 2 - 5 0 ) ( 2 5 1 ) 竺篡簇篡籀：黧嵩二0 弘s z ，啦c 璐噍考一心s i i l 屯五+ q c o s 破费+ q s i i l 旃磊= 、7 呜3 m 呜1 2 岛。办哆_ 岛5 i n 砖髫+ 口3 c 0 8 缟唆一( 2 - 5 3 ) 口2s i i l 办考+ 口2 s 晚五+ a , s i n 灞2 一q c o s 磊 i i = o 一2 a 鬻= 搿! 邸i 1 1 嚣狮纩弘s4，,0 7 s i n 0 s i n 办办一口，c o s 办群一奔= 芝篾：2 雾二：簸：蜊0 嘲+ p s s ， 2 岛c o s 南南一岛咖办考+ 口7 c o s 磊孬= 、 蠢7 c o s 谚, 一2 五7s i n 办匆一口7 c o s 南劈一a 7s i n 办孬一 q c 0 s 南露一口9s i n 戎磊= 0 ( 2 5 6 ) 1 3 。 培尔滨理工大学工程硕士学位论文 岛s i n 办! 拍，螂办f i ! ，一a 7s i l l 办留+ 口7 c o s 办而一( 2 - 5 7 ) a 9 s i n 西9 劈+ a 9 c o s 办办一玩= 0 由式( 2 - 5 0 ) 和式( 2 5 1 ) 解得： 磊= 与s 魂+ t , s i n 砖 ( 2 5 8 ) 磊：- 3 s i n 4 + q c o s # 3 ( 2 - 5 9 ) 吩 其中：岛= _ 口4 伽珐者+ 地s i l l 缟心c o s 呜货 _ j 4 = 一a 4s i n 九掰一2 石3c o s 九0 3 + 口3s i i i 九费 由式( 2 - 5 2 ) 和式( 2 - 5 3 ) 解得： 无= 笔a 糟 ( z 捌) ，s i n t 仉一矗， 其中： 如= 岛c o s 砖一幼3 s i n 3 - 吩c o s 缟毋一码s i l l 办孬一a 2 c o s 如考+ q c o s 西秤 k = 岛s i n 九+ 2 岛c o s 磊每，_ a 3 s i n孝+ a 3 e o s # 3 荔一吗s j l l 钙考+ a , s i n g 费 由式( 2 - 5 4 ) * 0 式( 2 5 5 ) 解得： 子7 = - k ，s i n # ，- k sc 卉 ( 2 - 6 1 ) 五：生业7 二巡( 2 - 6 2 ) 口 其中： 岛= 一a 4 s i n k 密+ a s s i n 硝s 费一吨c o s 磊磊+ 2 a 7 c o s 4 畸南一a 7s i n 磊掰 毛= 一口4 c o s 死宏+ a i c o s 6 智+ a s s i n 硝s i i 一2 a 7s i n 南磊一口，c o s t , 辨 由式( 2 - 5 6 ) 和式( 2 5 7 ) 解得 i i ：塑型皇型堕止坐型篓丑堕缝二竺趟( 2 - 6 3 ) 风s i n 热 压力机滑块的加速度魂为： 哈尔滨理工大掌工释硕士学位论文 i 6 = 7s i n 西7 + 2 岛c 傩西南一a 7s i n 硝+ 口，c o s 磊i i a 9s i n # 9 稿9 2 + 口9 c o s 南磊( 2 - 6 4 ) 利用计算机编程语言v b 6 0 将式( 2 5 8 ) 式( 2 6 4 ) 编制成压力机滑块的 加速度分析程序，就可以计算出曲柄转角( 九卸3 6 0 。) 对应的加速度。 2 3 本章小结 本章进行了压力机的运动分析，确定滑块了的运动规律及运动特点。通 过压力机滑块的位移曲线、速度曲线及加速度曲线律图可以看出，压力机在 工作行程阶段速度慢且近似匀速，在空行程阶段速度快，具有急回功能。压 力机功能曲线好，起始作功时就可达到公称压力的5 0 以上，压制力均匀， 而且损失小。 鉴玺董耋三奎耋：耋翌：耋竺竺耋 第3 章双人字齿轮轴相位精度的分析 3 1 齿轮轴的啮合特性及技术参数 3 1 1 齿轮轴的啮合参数 i a s 2 0 0 0 - m b c 小松压力机上梁齿轮轴是双人字齿轮轴，空刀槽比较小， 齿形采用森德兰齿制。双人字齿轮轴的工作图如图3 1 所示。 花键的啮合特性见表3 1 ，齿轮轴的啮合参数见表3 - 2 。 表3 - 1 花键的啮合特性 t a b 3 - 1 m e s h i n gc h a r a c t e ro f t h es p l i n e 花键特性 3 5 0 6 8 5 模数册 5 齿数z 6 8 变位量4 压力角 2 0 。 分度圆直径3 4 0 公法线1 3 29 6 3 0 0 4 跨测齿数9 啮合方式齿面啮合 兰釜耋兰三盔：三耋要圭兰竺兰苎 o 1 7 豸 n 专墓 ov 墨焉鲁。捌等o(葡lii p 一口j o a i - n 磬 嚣刁卓酱忡、r鼷7n阻 口，口 辣 表3 - 2 齿轮轴的啮合参数表 t a b 3 - 2 m e s h i n gp a r a m e t e r so f t h eg e a rs h a f t 参数项目参数值 齿形森德兰齿制 摹准端面齿侧端面 端面模数m ， 1 4 齿数22 8 齿项高系数览 08 7 9 6 齿根高系教旷 l0 0 5 3 螺旋方向人字齿 分度圃螺旋角口 2 25 。 变位系数o 精度等级j i s 3 级 公法线长度w 1 3 99 2 m n 跨测齿数k4 齿向误差 0 0 3 相邻周节差厶 00 3 5 周节累积误差a 巴 0 1 4 齿彤误差， 00 4 4 摹节极限偏差二 00 4 4 齿嘲释向跳动公差a 只 0 0 9 9 3 1 2 齿轮轴的技术要求 小空刀槽双人字齿轮轴的主要技术要求如下： 1 工件材料：3 4 c r m o i 。 2 锻件验收按y z b l 0 0 7 8 8 、组，调质硬度为h b 2 8 6 3 2 1 。 3 锻件不允许出现白点、夹渣、裂纹等缺陷。 4 粗加工后进行超声波探伤。 5 精加工后进行着色探伤，不允许出现裂纹等缺陷。 略尔滨理工大学1 = 程硕士学位论文 6 ，装配后与相啮合齿轮的齿面接触率大于7 0 。 7 齿轮轴的两个人字齿轮同相位，相位差不大于o 0 5 r a m 8 齿厚互差不大于0 0 3 m m 。 9 花键基准齿与齿轮基准谷夹角为3 0 8 5 7 1 。 1 0 齿端面倒角0 5 4 5 。 1 1 各配合轴颈及齿轮轴处的同轴度不大于o 0 3 m m 3 2 双人字齿轮轴相位精度的分析 3 2 1 影响压力机运动精度的主要因素 压力机的运动精度足衡量压力机水平的一个重要指标，它将直接影响冲 压件的质量、精度和模具的使用寿命。因此，如何在设计和制造方面采取切 实可行的措施是所有压力机制造厂家必须解决的课题。 压力机运动精度包括运行状态下滑块与工作台面间的平行度、垂直度及 导轨间隙等“1 。 影响四点压力机运动精度的主要因素是： 1 同一侧的两个曲柄摇杆滑块机构的同步问题； 2 一些重要