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J23开式可倾压力机毕业论文摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题研究背景及意义11.1.1 研究背景11.1.2 研究意义21.2 曲柄压力机现状21.3 小结3第二章J23开式可倾压力机简介52.1 J23开式可倾压力机简介52.2 J23开式可倾压力机结构原理5图 2-152.3 J23开式可倾压力机使用要求62.3.1 使用前62.3.2 使用时62.4 小结6第三章 电动机选择和飞轮设计73.1 压力机电力拖动特点73.2 电动机的选择73.3 飞轮转动惯量及尺寸的计算73.3.1 飞轮转动惯量73.3.2飞轮轴上转动惯量103.3.3飞轮尺寸计算103.3.4飞轮轮缘线速度验算11第四章 曲柄滑块机构134.1 曲柄滑块机构的运动和受力分析134.2 曲柄轴的设计计算144.2.1曲轴的结构144.2.2曲柄轴强度设计计算154.2.3曲轴刚度计算164.3 连杆和封闭高度调节装置174.3.1连杆和封闭高度调节装置的结构174.3.2连杆的计算184.3.3 调节螺杆的螺纹194.3.4 调节螺杆的螺纹计算194.3.5 连杆上的紧固螺栓204.4 滑动轴承的设计204.4.1滑动轴承的结构214.4.2滑动轴承的计算214.5 滑块与导轨的形式224.5.1滑块的典型结构224.5.2 开式压力机导轨的形式23第五章 机身设计255.1 机身结构255.2机身计算255.2.1计算原则255.2.2强度计算265.2.3刚度计算27第六章 离合器与制动器316.1 离合器与制动器的作用原理316.2 离合器的选用316.2.1离合器的类型、工作特性及其选用原则316.2.2双转键离合器的结构326.3 制动器的选用336.3.1制动器的类型、工作特性及其选用原则346.3.2 制动器的典型结构34第七章 润滑系统377.1 稀油润滑377.2干油润滑37总 结39致谢41参考文献43翻译原文44翻译译文56第1章 绪论1.1 课题研究背景及意义1.1.1 研究背景锻压生产在工业生产中占有重要的地位。采用锻压工艺生产工件具有效率高、所量好，重量轻和成本低的特点。所以，工业先进的国家愈来愈多地采用锻压工艺代替切削工艺和其他工艺。锻压机械在机床中所占的比重也愈来愈大。 近年来，锻压机械的拥有量日本为34%，美国为32.4%。 在锻压机械中，又以曲柄压力机最多，占一半以上。用曲柄压力机可以进行冲压、模锻等工艺，广泛用于汽车、农业机械、电器仪表、国防工业以及日用品等生产部门。随着工业的发展，曲柄压力机的品种和数量愈来愈多，质量要求愈来愈显著，压力愈来愈大。它在机械制造工业以及其他工业的锻压生产中的作用愈来愈显著。 例如，在汽车拖拉机工厂中，用热模锻压力机代替模锻锤生产模锻件已经成为一个发展的档势。日本已有四条热模锻压力机生产线，其中一条110000千牛热模锻压力机自动生产线是在1971年建成的，可以生产重达1400牛，长达1.3米的曲轴以及重达1000牛，长达2米的汽车前梁生产效率为60件/时。从拣料预热、剪 切、锻造、检验到包装发送全部自动进行，全线仅用24人比模锻锤的生产效率高得多，劳动条件大为改善。西德已经制造了五条120000千牛热模锻匠力机 自动生产线，供应世界各国。又如，在日用品生产中，如果不采用高速冲压自动机，那么产品的成本与质量在国际市场上将失去竞争能力。因此大量制造和使用曲柄压力机，已经成为工业先进国家的发展方向之一。1.1.2 研究意义 从我国锻压设备现有的发展情况来看，仍然是机械制造工业和压力加工工业中的薄弱环节，与世界上一些工业发达的国家相比还有一定的差距。具体表现如下：(1)结构陈旧、性能较差。 (2)品种不全、成套性差。精锻、大型、重型和高效锻压设备的品种和数量都很少。 (3)机械化、自动化程度差。我国锻压生产机械化、自动化的程度很低，多数锻压设备都处于手工送料或半手工送科的落后状态，操作肘既不安全、劳动强度又很大。 (4)构成比落后。(5)技术力量薄弱。近年来,随着中央对乡镇企业的政策改革,小型的压力机也大量的使用于蓬勃而起的乡镇企业之中。所以，不管是从大力振兴我国曲柄压力机床的发展出发，还是压力机的广阔的市场出发，我认为研究J23系列开式可倾压力机都是很有必要的，同时这也是一个相当有意义的研究课题。1.2 曲柄压力机现状 我国在解放以前，曲柄压力机的生产非常落后，只能制造一些手动冲床。解放以后，才有了飞速的发展。到目前为止，我们已经制造了80000千牛的热模锻压力机，40000千牛的双点压力机以及其他各种型号的压力机。但是，与工业先进的国家比较，我国的曲柄压力机制造业还很落后，主要表现在质量不高和数量不足两个方面。品种不全等几个方面特别是缺乏大型高效的设备。因此，必须大力发展曲柄压力机，以满足四个现代化的需要。曲柄压力机的类型很多，按照工艺用途分类如下：（1）板料冲压压力机，分为以下几种：通用压力机，用来进行冲裁、落料、弯曲、成形和浅拉廷等工艺。拉延压力机，用来进行拉延工艺。板冲高速自动机，适用于连续级进送料的自动冲压工艺。板冲多工位自动机。适用于连续传送工件的自动冲压工艺。（2）体积模锻压力机，分为以下几种：冷挤压机，用来进行冷挤压工艺。热模锻压力机，用来进行热模锻工艺。精压机，用来进行平面精压，体积精压和表面压印等工艺。平锻机，用来进行平锻工艺。冷墩自动机，用于制造如螺钉螺母等各种标准件。精锻机，用来精锻各种轴类工件。（3）剪切机，分为以下几种：板料剪切机，用于裁剪板料。棒料剪切机，用于截裁棒料。1.3 小结 近年来,随着中央对乡镇企业的政策改革,小型的压力机也大量的使用于蓬勃而起的乡镇企业之中。J23系列压力机采用刚性转键式离合器。拥有以下诸多有点，如：结构简单，操作、维修方便，工作平稳、；冲击小、噪音低等。所以我认为研究J23开式可倾压力机有着广阔的发展前景。第二章J23开式可倾压力机简介2.1 J23开式可倾压力机简介 J23系列开式可倾压力机采用刚性转键式离合器，使用维修方便。其中型号带有字母A的均为安全性压力机，均装有紧制动装置，并且可以使滑块急停在0-135度范围内，并可配置光电保护装置。适合于冲孔、落料、弯曲、成形、等各种冷冲压工艺。可广泛应用于电子元件、仪器仪表、电机电器、玩具、汽车、拖拉机等行业。J23开式可倾压力机主要由机身、制动器、电机、飞轮、保护罩壳、地脚螺栓、操纵器、曲柄滑块机构等部件组成。2.2 J23开式可倾压力机结构原理 开式可倾压力机结构如图2-1所示：图 2-1 工作原理如下 ： 机械压力机工作时,由电动机通过三角皮带驱动大皮带轮（通常兼作飞轮）,经过齿轮副和离合器带动曲柄滑块机构,使滑块和凸模直线下行。锻压工作完成后滑块回程上行,离合器自动脱开，同时曲柄轴上的自动器接通，使滑块停止在上止点附近。机械压力机的载荷是冲击性的，即在一个工作周期内锻压工作的时间很短。短时的最大功率比平均功率大十几倍以上，因此在传动系统中都设置有飞轮。按平均功率选用的电动机启动后，飞轮运转至额定转速，积蓄动能。凸模接触坯料开始锻压工作后，电动机的驱动功率小于载荷，转速降低，飞轮释放出积蓄的动能进行补偿。锻压工作完成后，飞轮再次加速积蓄动能，以备下次使用。2.3 J23开式可倾压力机使用要求2.3.1 使用前（1）冲压工作力不得超过冲压机公称力。（2）对机床加油润滑，各润滑点及摩擦表面加注润滑油每班不得少于两次。（3）全面检查机床外部可见零部件和模具状况，确认机床零部件状况正常，模具正确安装可靠，模具状况正常之后，开动机床进行试转，进一步检查机床各部分动转状况和模具状况，确认操作系统和机床动作灵活、正确、可靠。2.3.2 使用时（1） 根据具体情况选择单次行程和连续行程。（2） 工作时应该随时把工作台上的飞边和废料除去，禁止用手直接清楚，如果遇到工件卡在模具上，应该停机清除。（3） 发现压力及遇到状况时立即停机，检查清楚，排除故障后再开机运行。2.4 小结 本章主要介绍了J23开式可倾压力机的结构，工作原理以及使用时应该注意的事项。第三章 电动机选择和飞轮设计3.1 压力机电力拖动特点压力机的负载为一冲击载荷，即在一个工作周期内只在较短的时间内承受工作负荷。而在较长的时间内为空运转。若按此短暂的工作时间来选择电动机的功率，则电动机的功率会很大。为了减少电动机功率，在传动系统中设置了飞轮，可以大大减少电动机功率。采用飞轮后，当滑块不动时，电动机带动飞轮旋转，使其储备能量。而在冲压工作的瞬时，主要靠飞轮释放能量。工件冲压后，负荷减少，电动机带动飞轮加速旋转，使其在下一个冲压工作前恢复到原有角速度，节蓄能量。所以冲压时所需的能量不是直接由电动机供给，而是主要由飞轮供给，这样电动机功率可大大减少。3.2 电动机的选择 本次设计的J23开式可倾压力机为J23-6.3机型，查找有关文献得到，机床的滑块公称压力为63KN，滑块行程35mm，行程次数为170次/min，电动机功率为0.75KW。选择电机异步电机Y90S-6-0.75KW转速，转速为910r/min。3.3 飞轮转动惯量及尺寸的计算3.3.1 飞轮转动惯量 曲柄压力机一工作周期所消耗的能量 随着离合器的单次和连续结合，滑块的行程有单次和连续行程。 单次行程时所需的周期能量 连续行程时所需的周期能量 式中单次行程周期能量； 连续行程周期能量； 工件成形能量； 工作行程时，曲柄滑块机构的摩擦所消耗的能量； 受力系统弹性变形所消耗的能量； 滑块克服气垫压紧力所消耗的能量； 滑块空行程时所消耗的能量； 中间传动环节所消耗的能量； 离合器结合所消耗的能量； 滑块停顿，飞轮空转所消耗的能量。(1)工件成形所需能量 式中 压力机公称压力（）； 板料厚度（），根据经验公式，对于慢速压力机=5.02mm。 0.315635.02=99.62J(2)工作行程时，曲柄滑块机构的摩擦所消耗的能量 实际机器的曲柄滑块机构运动副之间，存在着摩擦。电动机在拖动曲柄滑块机构运动时，为克服摩擦消耗能量。在工作行程时，曲柄滑块机构摩擦所消耗的能量，建议按下式计算： 式中 公称压力角（），； 曲柄滑块机构的摩擦当量力臂（mm），由第三章得出； 压力机公称压力（）。 135.33J(3)弹性变形所消耗的能量完成工序时，压力机受力系统产生的弹性变形是封闭高度增加，受力零件储藏变形位能对于冲裁工序将引起能量损耗，损耗的多少与压力机刚度、被冲裁的零件材料性质等有关。从偏于安全出发损耗的能量可按下式计算： 式中：压力机公称压力()； 压力机总的垂直刚度（） 压力机垂直刚度,对于开式压力机。 (4)滑块克服气垫压紧力所消耗的能量 无气垫压紧装置，(5)空行程时所消耗的能量 压力机空行程中能量消耗与压力机零件结构尺寸、表面加工质量、润滑情况、皮带拉紧程度、制动器调整情况等有关。通过实验。通用压力机连续行程所消耗的平均功率约为压力机额定功率的。根据通用压力机空行程损耗的实验数据。(6)中间传动环节所消耗的能量 在传递能量时，皮带、齿轮等中间环节因存在摩擦而引起能量损耗。中间环节所消耗的能量，可按下式近似计算： 式中：工件成形能量； 工作行程时，曲柄滑块机构的摩擦所消耗的能量； 受力系统弹性变形所消耗的能量； 滑块克服气垫压紧力所消耗的能量； 离合器结合所消耗的能量； 皮带传动效率 （7） 离合器结合所消耗的能量 刚性离合器，（8）滑块停顿，飞轮空转所消耗的能量 根据测试，单动压力机滑块停顿飞轮空转时，电机所需功率约为压力机额定功率的6-30%，刚性离合器一般安置在曲轴上，且常用滑动轴承。所以，对于具有刚性离合器的开式曲柄压力机，此值偏高。飞轮空转所消耗的能量为： 式中 飞轮空转所需功率（）; 压力机行程次数利用系数（%），连续行程时，=100%。 对手工送料时，行程利用系数按表3-1选取： 压力机行程 次数1520-4040-7070-100200-500行程利用系数0.7-0.850.5-0.650.45-0.550.35-0.450.2-0.4表 3-1 压力机行程次数（次/min）。 该设计压力机没有拉伸垫装置，具有刚性离合器的通用开式曲柄压力机。按单次行程工作方式计算： 3.3.2飞轮轴上转动惯量 电动机选定后，设计飞轮。工序结束时，电机轴负载扭矩达到最大值，但不大于电机最大允许转矩。实际上，冲压时电动机放出一部分能量，所以飞轮转动惯量应按下式计算： 式中 工作行程时所需能量 电动机在额定转速下飞轮的角速度 飞轮转速相对波动情况的转速不均匀系数 其中 实际电机系数;实际电机系数 电机额定转差率，； 电机轴到飞轮轴用三角皮带传动时，三角皮带的当量滑动系数，； 修正系数，。 公称压力角（）； 压力机行程次数利用系数（%） 3.3.3飞轮尺寸计算根据求得的折算到飞轮轴上的转动惯量设计飞轮。曲柄压力机上，一般飞轮形状如图31所示，图中： 是轮缘部分，其转动惯量为；是轮辐部分，其转动惯量为;是轮毂部分，其转动惯量为。飞轮外径由小皮带轮和速比决定，由第二章已知mm，轮缘部分宽度B=70mm 。 图 3-1 飞轮本身的转动惯量，其中轮缘部分是主要的，要比、大的多。故在近似计算中只考虑更趋于安全。 而 所以 式中 金属密度（），对铸钢：。3.3.4飞轮轮缘线速度验算 飞轮是回转体，为避免回转时产生坏裂，必须验算轮缘线速度： 式中：飞轮最大直径； 飞轮转速； 许用线速度，对铸钢飞轮。第四章 曲柄滑块机构4.1 曲柄滑块机构的运动和受力分析 如图4-1所示，L连杆长度； R曲柄半径；S滑块全行程；滑块的位移，由滑块的下死点算起；曲柄转角，由曲柄轴颈最低位置沿曲柄旋转的相反方向算起。从图中的几何关系可以得出滑块位移的计算公式： 将上式对时间t微分，可求的滑块的速度： 式中连杆系数； 曲柄的角速度。 图4-1 在曲柄滑块机构的受力计算中，连杆作用力通常近似地取等于滑块作用力,即 滑块导轨的反作用力为： 式中摩擦系数，； 连杆上、下支承的半径。 曲柄所传递的扭矩可以看成由两部分组成：无摩擦机构所需的扭矩和由于存在摩擦所引起的附加扭矩，即 式中理想当量力臂； 摩擦当量力臂； 曲轴支承颈半径。 则曲柄滑块机构的当量力臂为： 曲轴扭矩为： 如果上式取和（公称压力，公称压力角），则曲柄压力机所允许传递的最大扭矩为： 4.2 曲柄轴的设计计算4.2.1曲轴的结构 曲轴结构示意图4-2图 4-24.2.2曲柄轴强度设计计算曲柄轴尺寸经验数据支承颈直径 （mm） 式中 压力机公称压力（KN）， 取 。 其他各部分尺寸见下表4-1 曲轴各部分尺寸名称代号经验数据实际尺寸（mm）曲柄颈直径60支承颈长度87曲柄两臂外侧面间的长度120曲柄颈长度66圆角半径3曲柄臂的宽度72曲柄臂的高度95 表4-1 曲轴的危险截面为曲柄颈中央的截面和支承颈端部的截面。 截面为弯扭联合作用，但由于弯矩比扭矩大得多，故忽略扭矩计算出来的应力。弯矩： 弯曲应力及强度条件： 由上式可以导出滑块上许用负荷： 截面为扭弯联合作用，但扭矩比弯矩大得多，故可以只计算扭矩的作用。 扭矩： 剪切应力及强度条件： 滑块上许用应力： 考虑疲劳和应力集中的影响，许用应力如下计算： 式中 曲轴材料屈服极限（MPa），调质处理，； 安全系数，取。4.2.3曲轴刚度计算 曲轴的刚度计算用摩尔积分法计算曲柄颈中部的挠度。 第一项很小，可以忽略，故简化公式为： 式中 压力机公称压力（KN）; 弹性模量，对钢曲轴； 支承颈、曲柄臂、曲柄颈的惯性矩（）； 曲柄臂形心至曲柄颈形心的距离（mm）。 曲轴计算挠度与实测挠度见表4-2压力机型号或吨位计算挠度实测挠度J23-800.1720.179表 4-24.3 连杆和封闭高度调节装置4.3.1连杆和封闭高度调节装置的结构 由设计条件知连杆长度可调，就用改变连杆长度的方法改变压力机的封闭高度。如图43所示连杆和封闭高度调节装置的结构，这种连杆由连杆盖1、连杆2和球头调节螺杆3等零件组成。其上端套在曲柄轴颈上，下端以球头和滑块6中的球座5及球头压盖4连接。借扳手或用铁棍拨动棘爪转动球头螺杆，就可以改变连杆长度，从而改变压力机的封闭高度。 图4-31、连杆盖 2、连杆 3、调节螺杆 4、球头压盖 5、球头下座 6、滑块 7、螺钉 8、锁紧块 9、锁紧块4.3.2连杆的计算（1）连杆的作用力: 单点压力机：确定连杆及调节螺杆主要尺寸的经验公式： 球头式调节螺杆主要尺寸的经验公式见表43：计算部位代号经验公式实际尺寸球头调节螺杆mm40 32 35 40连杆mm60100表4-3（2）连杆总长度L的确定 确定连杆长度L时，应根据压力机的工作特点，结构型式，精度和刚度要求等全面考虑。一般开式压力机的连杆系数,即连杆长度。 取，即 （3）连杆及球头调节螺杆的强度计算 连杆及因两端有摩擦力矩存在，连杆及球头调节螺杆受到压应力和弯曲应力的联合作用，应当演算其危险截面AA的合成力使： 危险截面的压应力： 式中 连杆作用力（KN）; 危险截面AA的面积（）； 危险截面的弯曲应力: 式中危险截面的截面模数 圆形； 危险截面的弯矩（Nm） 式中 摩擦系数，取； 曲柄轴颈同连杆下支承端轴颈的半径（mm）； X危险截面到连杆下支承轴颈中心的距； L连杆的总长度（mm），对于长度可调的连杆。 球头调节连杆常用45钢锻造，调质处理HBS220250，球头表面淬火，硬度为42HRC。连杆体采用ZG35,正火处理。4.3.3 调节螺杆的螺纹 调节螺杆的螺纹，常采用强度较高的特种锯齿形螺纹和梯形螺纹。因为压力机是在重载情况下工作，故采用梯形螺纹，尺寸为M10012。4.3.4 调节螺杆的螺纹计算 由于螺母的材料一般较调节螺杆差，同时标准梯形螺纹及特种锯齿形螺纹的抗弯强度均比挤压强度，剪切强度低，所以一般只计算螺母（即长度可调连杆的连杆体，或调节螺母）的弯曲应力。 式中 、螺纹的外径和内径； S螺距； H螺纹最小工作高度，； h螺纹牙根处高度，对于梯形螺纹； 连杆体或调节螺母螺纹的许用应力，对铸钢ZG35，。 4.3.5 连杆上的紧固螺栓 连杆上端分成两部分，应用紧固螺栓连接。紧固螺栓承受的载荷较为复杂，一般不予计算。查阅相关资料并参考，螺栓个数4个，螺栓直径M24.4.4 滑动轴承的设计 滑动轴承承受冲击载荷的能力强，主要用于曲轴的主轴承、连杆大小端支承等。 如图4-4所示。 a) b) c) 图 4-44.4.1滑动轴承的结构 图 4-54.4.2滑动轴承的计算 选用牌号为的滑动轴承，曲柄连杆机构中的滑动轴承，速度较低，承受短时高峰负荷，轴承处在边界摩擦的状况下工作，设计中应演算轴承轴瓦上的单位压力p使 式中 轴承上的单位压力（）； 作用在该轴承上的压力（N）； 轴瓦的许用单位压力（）； 轴承的支承投影面积（），与轴承的结构、尺寸相关。（1）验算滑动轴承的单位压力p: 曲轴支承轴瓦： 连杆大端轴承： 连杆小端轴承（球头式）： （2）滑动轴承轴瓦上的速度： 曲轴轴承的速度： 连杆大端支承处的速度： 式中 曲轴轴承直径（mm）； 曲柄轴颈直径（mm）; 曲轴转速（r/min），； 连杆系数，。 验算值： 为防止发热过于厉害，还应验算它的值，即 式中 轴承上的单位压力； 轴承工作表面见的滑动速度； 许用的值，与材料有关。 对材料 。 曲轴轴承： 连杆大端轴承：4.5 滑块与导轨的形式4.5.1滑块的典型结构 滑块上部与连杆相连，下底面安装上冲模，内部有连杆，推料装置，有装设封闭高度调节装置，平衡装置，保险装置等，是一个复杂的箱型结构。 它具有形式随压力机的用途，结构特点，公称压力大小，导轨形式等而改变。 滑块导轨有关尺寸对照表如表4-4 表 4-4 4.5.2 开式压力机导轨的形式 开式压力机导轨如图4-6所示 图 4-6 第五章 机身设计5.1 机身结构 开式压力机的机身由铸造结构和焊接结构两种，这里应选用铸造结构，铸造结构多用HT20-40灰口铸铁制造，这种材料比较容易供应，消震性较好。但重量较重，刚度较差。目前，较适合于成批产。开式压力机的主要优点是操作方便。而主要问题是刚度较差，特别是角变形存在，影响工件精度和模具寿命。因此提高压力机和机身刚度就成为机身设计的重要问题。提高机身刚度的途径是合理设计截面。图5-1中的截面一般为危险截面。为了提高机身刚度，减少角变形，截面的尺寸应合理设计，例如尽量加大截面高度H，加大喉口壁厚等。 图 5-1 5.2机身计算5.2.1计算原则由于开式机身刚度是一个重要问题，因此，应按刚度设计较好，但刚度计算复杂，且要等到整个机身的结构尺寸确定以后才能进行计算。因此，为了设计方便，先进行强度设计，然后进行刚度校核。在强度计算过程中，为了照顾机身刚度，许用应力取得较低，因此，在合理的制造条件和正确的使用条件下，机身是不会产生强度破坏的。所以，一般来说，只需计算危险截面（见图5-2）即可。5.2.2强度计算把机身看作承受偏心立身作用的杆系，则截面见图5-2上受到弯矩M和拉力P的作用。弯矩M为：式中-公称压力C-滑块中心线到机身喉口内缘的距离，即喉口深度 -喉口内缘到截面形心的距离最大应力为： 式中 计算最大拉应力计算最大压应力 H危险截面的高度 F危险截面的面积 J危险截面的惯性矩开式压力机机身计算应力与实测应力见表5-1压力机型号或吨位机身材料危险截面计算应力危险截面实测应力实测应力集中最大值J23-80HT20-40224230308235565 表 5-1 开式压力机危险截面尺寸见表5-2压力机型号或吨位HabBCJ23-807501752003013060380290表 5-25.2.3刚度计算 在强度计算和画出机身零件图后，再进行刚度核算。图5-2为机身结构简图和计算简图。AB、BC和CD各通过截面、和的形心。截面是这样选取的，它通过导轨长度ab的中点e而垂直于图中斜面fg。J1J2和J3为截面、和的惯性矩。 根据摩尔积分法，喉口的相对角变形为： 式中 公称压力机床计算简图如图5-2所示 a) b) 图 5-2a结构简图 b计算简图截面面积序号宽高面积各块面积形心坐标面积与形心坐标乘积各块面积形心至整个危险截面形心的距离各块面积对本身形心的惯性矩1217.52277011847013130130310572237545037.51687513.5820132109383210612072864048276480360合计134033985488623242355 危险截面惯性矩：危险截面截面积：危险截面最大计算拉应力： 最大实际拉应力：式中 截面形状系数，取，； 动载系数，取1.5； 许用系数，对于钢板。 危险截面最大压应力： 式中 许用压应力（），对于钢板。第六章 离合器与制动器6.1 离合器与制动器的作用原理在曲柄压力机的传动系统中，一般在飞轮传动的后面都设有离合器和制动器，用来控制滑块的运动和停止。离合器和制动器一般是设在飞轮轴上或主轴上。压力机开动后，电动机和起蓄能作用的飞轮是在一直不停地旋转着。每当滑块需要运动时，则离合器接合，主动部分的飞轮通过离合器使从动部分零件（如传动轴、齿轮、曲轴和滑块等）得到运动并传递工作时所必要的扭矩；当滑块需要停止在所需的位置上（滑块行程的上死点或行程中的任意位置），则离合器脱开，主动部分的飞轮和从动部分零件即不发生联系，因而不能再传递运动和扭矩。但是离合器脱开后，离合器部分从动部分以后的零件还储有一定的能量，会使曲轴继续旋转。因此，制动器是用来在一个较短的时间内吸收从动部分零件的能量，以使滑块停止在所需要的位置上。所以，在压力机传动系统中的离合器和制动器是保证压力机正常工作的必要部件，而两者又必须是密切的配合和协调地工作；或当离合器接合前的瞬时，制动器应该松开，这个工作关系是由操纵系统来实现的。一般压力机在不工作时，离合器总是处在脱开状态，而制动器则总是处在制动状态中。由此可见，离合器和制动器部件是用于电动机和飞轮不停地转动情况下，使压力机的曲柄连杆机构开动或停止。因此，对任何压力机而言，离合器和制动器不仅是极其重要而不可缺少的部件，而且还决定着压力机的操作规范。6.2 离合器的选用6.2.1离合器的类型、工作特性及其选用原则在开式压力机上广泛采用的离合器有刚性离合器和圆盘摩擦离合器，其主要类型如下：离合器刚性离合器圆盘摩擦离合器嵌牙式滑销式转键式单盘式（嵌块式）多盘式（圆盘式）目前，常见的刚性离合器有嵌牙离合器、滑销离合器和转键离合器。刚性离合器主要的优点是结构简单紧凑、制造维修方便。但是由于受到爪齿、滑销和转键等连接件零件强度的限制，因而能传递的扭矩不大；其次，在离合器轴转速处于较高的情况下，刚性离合器在接合时会产生很大的冲击，离合器的连接零件常常易于磨损或损坏；此外，刚性离合器只能允许滑块停止在上止点的位置，而不能进行寸动行程。显然刚性离合器是有很多不足之处，在应用上有一定的局限性。但是对于小型低速开式压力机来说，相应这些矛盾并不十分突出。因为其一、传递扭矩并不大；其二、在安装和调整模具时，用人工转动飞轮还是比较容易实现的；其三、为了减低离合器结合时的冲击速度，刚性离合器一般直接装在低速的主轴上，同时离合器的连接零件尽可能靠近轴心的位置。更主要的是由于刚性离合器的结构比较简单，便于制造和维修，又离合器操纵无需压缩空气能源，所以刚性离合器是比较广泛应用在压力100吨以下和滑块行程次数（即曲轴转速）200次/分以下的开式曲柄压力机上。通过上述所述，结合所设计压力机的型号和功用，选择采用转键离合器。6.2.2双转键离合器的结构双转键离合器中，转键之一是主键用以传递工作扭矩；转键之二是副键用以防止曲轴对飞轮或传动齿轮的超前，以及调整模具时可使曲轴反转。如图61所示，离合器是安装在曲轴的右端上。离合器的主动部分有飞轮2，中套3（用7键固定在飞轮上）和青铜衬套5、6（各压入飞轮端孔内）等组成。从动部分有曲轴和内外轴套1、4（用键固定在曲轴上）等组成。中套的内孔有四个半圆槽。内外轴套内控和曲轴上亦各有两个轴线互相垂直的半圆槽，两个半圆槽组合成为安插两转键（主键8和副键9）用的孔。转键的两端为圆柱形，可在轴与轴套所形成的圆孔内转动；转键中段截面为半圆形，键的里边与轴上的半圆槽配合，外边与轴形成一个整圆。主键和副键传动的方向是相反的，它们的动作是互相联锁的，因此在转键的右端各装有尾板12和14，两件用拉杆13连接成为联 动，主键的左端装有键尾11，与装在内轴套的拉簧10联结。拉簧的作用使主键和副键各绕其轴线转过45（转键的转动角度由内轴套喇叭口所限位），于是两转键的背部突出于曲轴圆周之外，以便与中套的半圆槽相结合，起到使离合器相结构的状态。 图 6-1离合器在未接合时，主键和副键刚好全部卧入曲轴的半圆槽内，因此，飞轮在内外轴套上空转。当压力机工作时，必须使操纵结构的凸轮当块（虚线画出）转离主键的键尾，主键在拉簧10的作用下，转出曲轴半圆槽之外（转过45），由于连锁的关系，副键亦同样转出，这样连续旋转的飞轮中套半圆槽便于主键相结合，则飞轮便带动曲轴转动。如凸轮档块转回复位，则主键的键尾碰到凸轮当块，由此弹簧拉长，主键和副键又转回（45）并卧入曲轴的半圆槽内，由此，离合器即处于脱开状态，则飞轮仍在内外轴套上空转。转键在离合器接合时承受很大的冲击载荷，为了保证有足够的冲击韧性和耐磨性，转键用T7，经热处理淬火硬度为RHC=5257,两端回火至RHC=3540。主键的键尾和凸轮当块的材料同样用合金钢40Cr。内、外轴套和中套的材料一般用45钢。转键离合器所能传递扭矩的大小，即取决于转键（主键）的强度。6.3 制动器的选用6.3.1制动器的类型、工作特性及其选用原则在曲柄压力机上的制动器有两个作用：（1）当离合器脱开后，将正运转着的传动零件（如滑块、曲轴、齿轮、中间轴等）的动能立即转化为消耗在制动器上的摩擦功，并且相当在曲轴转角515的范围内将滑块、曲柄连杆机构和传动零件停止运动。（2）当滑块运动停止后，防止滑块由于自重而下降。在开式压力机上常用的制动器有三种结构形式：闸瓦式制动器、带式制动器和圆盘式制动器。按其制动器工作表面相互作用来看，在这些制动器中有连续制动器和周期制动器的两种工作情况。在周期制动的制动器中，制动作用仅仅发生在滑块行程的某一部分，或者当滑块接近回到上死点相当于曲柄转角515的范围内，在这里选用偏心轮带式制动器。6.3.2 制动器的典型结构图6-2为偏心轮带式制动器，一般带式制动器均设置在曲轴左端上。 制动轮1对轴线装成偏心e，用键紧固在曲轴左端上。轮缘上包有钢带2，其内层铆有石棉钢摩擦带3.钢带的一端铆接在摇板7上，另一端铆在拉杆板4上。摇杆7可以绕固定在机身上的轴6回转，借其制动弹簧8的张力拉紧制动带，张力的大小可通过螺钢9调节其弹簧的压缩量。图 6-2制动的周期性是借其制动轮的偏心e来实现的。即当曲轴转动时，利用偏心e使制动轮有时张紧制动带，有时放松制动带。当滑块向下运动时，偏心逐渐减小，则制动带松开；当滑块向上运动时，偏心逐渐向上方增大，则制动带张紧而起制动作用，并将滑块停止在上死点的位置上。为了保证制动带在松开情况下，不张紧制动轮（制动轮和制动轮须保持一定间隙）用螺母5给调整。第7章 润滑系统7.1 稀油润滑 曲柄压力机常用的稀油为20号至50号机械油（GB443-64），它的主要性质见表8-1；稀油润滑的优点是：内摩擦系数小，所以克服摩擦力的能量消耗少，适用于高速运转的零部件；稀油流动性好，易进入各润滑点的摩擦表面，当采用循环供油时有良好的冷却作用，并可将粘附在摩擦表面上的杂志和由于研磨而产生的金属微粒带走。名 称代 号50时的粘度凝 点闪点（开式）厘 沲机械油2.6-3.31-151703.81-4.59-101805.11-5.89-101906.42-7.2-10200表7-1 稀油润滑的缺点是油膜不能承受大的单位压力，否则润滑油将会从摩擦表面挤走变成了干摩擦，起不到润滑作用；由于稀油的流动性好，对密封的要求就高，而且不宜用于润滑处于垂直位置的摩擦面，在这种情况下应该采用循环供油。 选用某种牌号的机械油应根据具体情况，粘度大的机械油流动时内部阻力大，所以对于高速运转的摩擦副应易于形成油膜，应该选用粘度小的，以降低高速运动时由于油的内摩擦而引起的功率损耗，当温度升高时油的粘度将会下降，所以当工作温度较高或大载荷并有冲击等情况下，应该选用粘度大的机械油，以利于形成油膜。7.2干油润滑 曲柄压力机上常用的干油为钙基润滑脂（GB49165）和钠基润滑脂（GB49265），其主要性质见表7-2；它们的优点是易于密封，在垂直的摩擦面上流失少；受温度的影响不像润滑油那么大，对载荷性质、运动速度的变化有较大的适应范围。缺点是流动性不好，内摩擦系数大所以能量损耗大；在高温下长期工作时会失去润滑性能。 () 钙基润滑脂 （GB49165） ZG2 80 265295 ZG3 85 220250 ZG3 90 175205 ZG5 95 130160 ZN2 140 265295 ZN3 140 220250 ZN4 150 175205 表7-2 为了改善润滑脂性能，常在其中加入1530%机械油，以获得比较好的综合性能。J23- 6.3 润滑指示牌润滑部位润滑剂润滑方式润滑周期左右导轨连杆轴承3号钙基润滑脂手动干油泵每班三次连杆调节螺杆连杆球头操纵器倾斜螺杆40号机械油油 壶每周一次每月二到三次每班一次每次倾斜时齿 轮倾斜螺杆轴承倾斜支柱2号钙基润滑脂涂 抹每周一次每月一次每月一次总 结毕业设计快要结束了。这是毕业前的一次大练兵，是对整个两年大学学习效果的一次大检验或大验收，对我们今后的学习和工作有重要的影响，是我们进入社会大舞台的一块敲门砖。因此，它的意义重大，每一个毕业生都要认真地对待。在设计的过程中，我颇有感受，现摘录如下，以供参考。首先，通过这次毕业设计，使我对过去所学的各门课程都有了更深一层的理解，对各门功课在整个所学系统中的地位有了确切的认识。其次，在本次设计中我还学到了许多课堂上所没学过的东西。通过姚志平老师的指导和查阅大量的相关资料，使我对研究的对象有了更深刻的认识，对其性能和要求有了更深的了解，从而为今后类似机器的设计打下了一定的基础。此外，在本次设计中通过CAD和Word编辑等软件的使用，使我更加感受到现代化工作方式所带来的便捷性和优越性。最后，要感谢我的指导老师冯显英老师，在设计中，冯老师老师给我提了许多宝贵意见，认真地指导我完成整个设计内容。同时，也感谢帮助过我的其他各位老师和同学。使我的毕业设计顺利圆满的完成。 致谢 时光飞逝，转眼便是大学毕业时节，在山大机械学院的四年时光，我受益匪浅。感谢山东大学和机械学院，给我提供了这个平台，让我能够与广大师生进行交流和学习。这次毕业设计的完成，离不开老师和学长的指导，还有同学的帮助。在此，由衷的感谢那些帮助过我的老师、学长和同学们。 首先，感谢冯显英指导老师给予我专业的指导和严格的要求，让我从最基本的入门逐渐对课题进行了全面的了解，并顺利完成了毕业论文的写作。还有，要感谢张荣祥学长，对我的设计情况进行严格的把关，在设计中为我解答遇到的困惑，指出不足，并进行了耐心的辅导。感谢各位师生，是你们的帮助让我能够充实的完成整个毕业实习过程，并且，在设计中学到了许多知识，让我得到了长足的进步。 最后，深深感谢在百忙中评阅论文和参加答辩的各位专家、老师。 作者：成宸 2016.6.3参考文献1. 吴宗泽主编.机械设计.高等教育出版社，20012. 邹慧君、傅祥志、张春林、李杞仪主编.机械原理，高等教育出版社，19993. 陈立德主编.机械设计基础课程设计指导书.高等教育出版社，20004. 吴宗泽主编.机械设计实用手册.化学工业出版社，19995. 熊文修主编.机械设计课程设计.华南理工大学出版社，19966. 戴少度.材料力学.国防工业出版社，20017. 陈心昭.机械加工手册.机械工业出版社，20018. 陈立德.机械设计基础课程设计.高等教育出版社，