曲柄压力机曲柄滑块工作机构设计【6张图/13100字】【优秀机械毕业设计论文】

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A1-大齿轮.dwg

A2-导轨.dwg

A2-蜗杆.dwg

A2-蜗轮.dwg

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关键词：: 曲柄压力机工作机构设计优秀优良机械毕业设计论文

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文档包括:
说明书一份，56页。13100字。
实习报告一份。
中期检查表一份。
外文翻译一份。

图纸共6张，如下所示
A0-装配图.dwg
A1-大齿轮.dwg
A2-导轨.dwg
A2-蜗杆.dwg
A2-蜗轮.dwg
A2-调节螺杆.dwg

摘要
曲柄压力机广泛应用于冲裁，弯曲，校正，模具冲压等工作。本次设计的为单点闭式中型，公称压力为160吨曲柄压力机。
此次设计由于分工不同，主要完成的是曲柄压力机曲柄滑块机构的设计。在设计中主要是根据总体设计确定的压力机主要参数，公称压力，滑块行程等参数参考相关手册初步估算曲柄，连杆，滑块，导轨相关尺寸，然后分别校核，修正，最终确定各零部件尺寸，并根据要求完成装模高度调节装置设计。最后写出详尽曲柄滑块机构设计说明书，绘出主要零件图。
关键字：公称压力，曲轴，连杆，导轨，调节装置。

Abstract
It was crank press slider crank mechanism design that crank press extensive use to blanking，bent，adjustment，mould stamping quiescent. This degree rated for single-point closed type mesotype skill pressure for 160 ton crank press.
This degree design owing to division of labour differ. Mostly finished at design suffer primarily as per overall design final contractor major parameter，nominal pressure，slide stroke is isoparametric reference correlation manual general estimate winch，pitman，slipper rack correlation size，then parting check，amend，ultimately ascertain each spare size，combine or finish fit design up with. be the last written out at large slider crank mechanism design specifications，out major parts chart to.
key word：nominal pressure，crankshaft，pitman，rack，regulating block.

前言………………………………………………………………………..
1 曲柄压力机构成及工作原理和相关参数
1.1曲柄压力机构成及工作原理……………………………………………..
1.1.1曲柄压力机一般有工作部分构成……………………………………
1.1.2.曲柄压力机工作原理…………………………………………………
1.2 曲柄压力机的主要技术参数…………………………………………….
1.2.1曲柄压力机的主要技术参数…………………………………………
1.2.2曲柄压力机的型号介绍………………………………………………
2 曲柄压力机滑块机构的运动分析与受力分析
2.1压力机曲柄滑块机构的构成………………………………………………
2.2曲柄压力机滑块机构的运动规律分析……………………………………
2.2.1滑块的位移和曲柄转角之间的关系…………………………………..
2.2.2滑块的速度和曲柄转角的关系……………………………………….
2.3曲柄压力机滑块机构的受力分析…………………………………………
2.3.1忽略摩擦情况下滑块机构主要构件的力学分析……………
2.3.2考虑摩擦情况下滑块机构主要构件的力学分析……………
3 齿轮传动
3.1齿轮传动的介绍…………………………………………………………..
3.1.1齿轮在应用的过程中对精度要求………………………………….
3.2直齿轮传动……………………………………………………………….
3.2.1齿轮参数确定
3.2.2齿轮的尺寸初步计算
3.2.3 齿轮的强度校核
3.3锥齿轮传动………………………………………………………………
3.3.1几何参数的计算........................................
3.3.2 核算弯曲应力..........................................
3.4蜗杆蜗轮传动……………………………………………………………
3.4.1蜗杆传动的特点.......................................
3.4.2蜗杆蜗轮的材料.......................................
3.4.3蜗杆蜗轮尺寸的计算...................................
3.4.4 校核蜗轮蜗杆..........................................
4 曲柄压力机滑块机构的设计与计算。
4.1曲柄压力机滑块机构的构成……………………………………………
4.1.1选定轴的材料…………………………………………………………
4.1.2估算曲轴的相关尺寸
4.1.3 设计轴的结构并绘制结构草图
4.1.4 校核轴劲尺寸
4.1.5曲轴的危险阶面校核
4.2曲轴设计与计算…………………………………………………………
4.2.1 连杆和调节螺杆初步确定
4.2.2校核调节螺杆的和连杆尺寸
4.3连杆设计与计算…………………………………………………………
4.4导轨的设计与计算……………………………………………………..
4.5高度调节装置的设计……………………………………………………
5 轴承的选用
5.1滑动轴承的选用………………………………………………………….
5.1.1连杆大端滑动轴承选用与校核
5.1.2曲轴颈上滑动轴承选用与校核
5.2滚动轴承的选用………………………………………………………….
翻译………………………………………………………………………….
英语原文………………………………………………………………………..
后记………………………………………………………………………….
致谢………………………………………………………………………………
参考资料…………………………………………………………………………

曲柄压力机曲柄滑块工作机构设计

内容简介：: 70 (2005) 1116of in , T. H. 41420 41400 6 004; in 2 005; 2 005on of an to to in of by a is to an in of of a of on of in to An S) is in RS is A to A in to 0% A is 2005 in to NC 1,2is to It is in 075075as in is to 3,4of by is by of is be by 5. is as of +90 262 742 32 90; +90 262 742 40 H. 2005 is of of 6. in is by of 7,11,16. of of on is of in 5. to in of of 8,9. An to in 01. It 50. in on 707520 120 50 of is in ): u, g, r, of is 50 of 70 05 30 1%is 01 et , a in 7075is S is of S is a to of of A is S A in in S is a A of of of S SM A in of S SM of In of of 5= 243 of . of 12at a 0 P in of wof in mm/Vc(m/100200300of ar(of ar(1mt(70 (2005) 1116at .5 mm of a of is in it is in 79. is at of is to in is to of an in is 1. in It of of in 2 mm 00 of of as in of in of in an is in is et (C 9021 is to of .2 g/65C,0 Pa s .8 is is an in is of in is 3. 4. of 70 (2005) 1116 13of 13 in RS as a0+i=1i=1 j=1 (1)n is In S a S of up 0th if in be RS of of S if S 243 on 4336 is of to is 4,in a 4, in . 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H. a casehardenin响应曲面法在最优化切削条件下获得最小表面粗糙度的应用摘要：这篇文章主要讨论：在模具表面的铣削中，综合运用响应曲面法和常规算法相结合这样一种有效的方法，在最佳的切削条件下获得最小的表面粗糙度。响应曲面法被用于创造一种有效的模型来分析表面粗糙度，即切削参数：进给量、切削速度、轴向切深、径向切深和机器公差。为了收集表面粗糙度值，做了大量基于三个等级的，大部分因素的试验方法设计的机械试验和数据统计。一个有效的第四等级的响应曲面模具的型腔在试验中被测量。最优化切削条件下的常规算法对响应曲面模具获得预想表面粗糙度有很大的影响。常规算法使模具型腔的表面粗糙度值有过去 m 降到现在的 m ，相对降低了 10%。基于常规算法的最优化切削条件下的生产被实验测量证实具有一致性。关键词：铣削、切削条件、表面粗糙度、注射模、响应曲面法、遗传算法 . 1、引言目前生产塑料制品的模具零件需要铣削加工，而制造工业的发展主要取决于数控加工技术的发展。在用铝合金 7075 造机械模具零件时也常用数控铣削加工中心。在本次的研究中用的也是铝合金 7075 于它具有像高抗变形、良好的传导性、较高的拉伸强度等优点，所以在飞行器和模具工业中广泛应用。塑料注射模生产的塑料产品的质量受模具表面铣削质量的影响，这些产品的质量通常与表面粗糙度值和表面粗糙度的测量有关。各种机床加工出来的工件的表面粗糙度是不规则的。表面粗糙度值即平均表面粗糙度，常用符号论上，离轮廓中心线的长度的算术平均值。具几何尺寸、进给量、切削条件和其它不规则的机器运转因素，如：刀具的涂层、振动、刀具挠度、切削液和工件特性等都会影响表面粗糙度。这里研究的主要是切削条件的影响（进给量、切削速度、轴向、径向切深和机床公差）。一些学者已经研究过铣削条件在铣削和塑料注射模制造中的影响。例如真空封蜡模的制造。为了预测表面粗糙度和刀具寿命，也就是在铣削钢材时的切削速度、进给量和轴向切深，建立了分析模型。在铣削铬镍铁合金 718时，提出了一种优化表面光洁度的有效方法。在这个研究中，建立了一个四等级的响应曲面模型，能够在铣削铝合金 7075 料的模具表面时获得预期的表面粗糙度。通常利用响应曲面法统计响应曲面模型，实验测量证实了响应曲面模具的精确度。在寻找最佳切削条件获得最小表面粗糙度上，成熟的响应曲面模型和成熟的遗传算法有很大的联系。切削条件用进给量、切削速度、轴向和径向切深及机器公差表示。用遗传算法预期的最佳切削条件可用实验测量证实。目前，在这个研究中创造和利用响应曲面模型和常规算法比手册中的其它方法有许多优点。响应曲面模型是一个具有足够精确度的高等级、更富经验性的多项式模型，遗传算法去除了在遗传算法中存在的需用户定义的参数。用响应曲面法和遗传算法得到的最优化加工所生成的响应曲面模具的细节在下面的章节中给出。 2、试验过程验规划响应曲面法生成响应曲面模具的一个重要阶段是试验规划。在这个研究中，计划用三个等级的全部因素的设计来统计切削实验数据。切削实验表现为 5 个参数：进给量（切削速度（轴向切深（径向切深（机器公差（进行所有 35=243 个切削实验。切削余量分为高中低三个等级的全部因素试验设计的切削参数在表 1 中列出。切削参数的取值范围都是从的推荐值选取的。铣削加工是在已设置完毕切削参数的 0P 五轴铣削加工中心上进行的，表面粗糙度具和材料实验中的刀具是铣头直径为 10平头四齿铣刀，刀具材料是面渗碳处理。刀具的螺旋角为 45，前倾角为 10。机械实验都是在尺寸为 120 120 50的铝合金（ 7075 上的模腔上进行的。后面所用的试件材料化学成分是：铜，镁，铬，锌。工件的硬度值为布氏硬度 150。铝合金的机械特性是：拉伸强度为 570服强度为 505切强度为 330伸率为 11%. 用 01 表面粗糙度测量仪通过一条沿中心线为的样条测量表面粗糙度，把测量结果转化为于这种方法比较简便，通用，这个研究也采用这种方法。每个测量至少重复三次，三个平均值作为响应曲面模具的表面粗糙度值记录下来。具零件用于该研究的模具零件是用于生产应用于生物力学上的矫正部件的组成部分。如图 1所示。矫正部件常用于行走器械上用于保持人腿在行走时的平稳。它配备有一根直径为 12，长度为 300 的铝制圆棒，绑到膝盖的区域。矫正部件由三个主要组成部分。本次研究的对象就是其中之一。造矫正部件的零件用一套完整的方法制造矫正部件的组件，用了三道机械加工工序。首先，在数控铣削加工中心上加工选定的部件，表面粗糙度值次，用塑料注射进塑料注射模中， 902 是常用的注射用聚合材料。这种材料熔化后的密度为3 射温度是 165 ，粘度为 50 Pa s，熔化后的填充流速是 30.8 最后，为了获得模具铸件，进行浇铸。模具部件、塑料产品和模铸件都在图 2 中给出了。 3、响应曲面模具的表面粗糙度在用响应曲面法获得预期的表面粗糙度中，响应曲面模型是一个分析函数。在模具的生产阶段响应曲面法利用了试验数值统计法和最小正方形填充法。它被总结在图 3 中。响应曲面法最初被于物理实验的填充中，后来在其它领域也被采用。响应曲面模型可用下面的多项式函数表示： 0 1 1 1 .n n ni i i j i ji i jf a a x a x x 式中0a，n 是模型的参数 (例如：加工参数 )。在这个研究中，建立一个响应曲面模型，必须用言编写一个计算机程序，如果有足够的数据，响应曲面程序具有创建多达第十等级多项式的能力。在模型中所有的交叉条件都能考虑到（例如：参数的相互影响）。响应曲面模型同样能在参数相反的条件下生成，即：如果需要的话能用 1建立响应曲面模型中，为 5 个参数（tf、aa、计的基于 3 个等级的全部因素试验决定了 243 个表面粗糙度值，将其分为训练数组和检验数组两部分。训练数组包括 236 个用于模具安装中的粗糙度。为了节省空间，大量的训练数组值用图4 表示，而不用表格。在图 4 中横坐标表示数组数，纵坐标表示相应的表面粗糙度值。检验数组包括 7 个表面粗糙度值，用于检验响应曲面模具的精度。检验数组如表 2 所示。它们都选自 243 个数组，显示了切削参数空间上良好的分布状况和在响应曲面模具精度上的良好检验。在这个研究中，用设计的程序建立和检验从第一等级到第四等级的响应曲面模型。表 3中几个响应模型的建立显示了各自精度上的误差。在表 3 中相反的部分中： 0 表示参数表示它的倒数 1等级的全部多项式方程为：用测量数组得到最好的安装结果，用检验数组检查响应曲面模具的精度。最大的精度误差大约为这一结果表明切削参数在允许的变化范围内响应曲面模具获得预期的表面粗糙度值具有足够的可能性。 4、最优切削条件下获得的表面粗糙度优化问题的公式化由于表面粗糙度值表示模具铣削质量的高低，因此希望得到尽可能低的表面粗糙度。在合适的数学优化条件方法的帮助下通过调整切削条件，很容易得到较低的表面粗糙度。为了获得最小的表面粗糙度必须将这个问题用标准的数学形式公式化。如下：参数：tf、aa、ra、Ra（tf、aa、ra、限制条件：数取值范围： 100 300 1 在等式 3 中是在第三章中获得的响应曲面模具的表面粗糙度。tf、aa、最优化问题定义如上的同时，迫切需要通过约束来定义一个解决方案。限制定义一个表面粗糙度值果可以的话使它小于 243 个数组中的最小值。 243 个数组中最小表面粗糙度值是于推荐，选择最优化切削参数的范围。优化的解决方法用成熟的响应曲面模型和成熟的遗传算法来解决等式 3 表示的最优化问题。如图 5 基于自然界生物进化过程的演变，交互式的遗传算法解决优化问题。在解决这个问题的过程中，需要无规律地选择一套参数。设定取决于它们表面粗糙度值的等级（如遗传算法中的值）。获得最小的表面粗糙度取决于最优的参数组合，新参数的组合是用模仿生物后裔结构的交叉变异而成的。这个过程一直重复直到表面粗糙度值和新的参数组合不再产生。最优化解决方法就是参数的最后组合，遗传算法的重要参数：种群大小、变异比率、重复次数等，它们的值都在表 4 中给出。用写遗传算法，染色体的选择基于对象值和限制等级，合适的种群大小偏向于最小目标值和在它们的后代中最不可出现提趋势。大部分遗传算法在获得解之前，通过处罚函数把限制优化的问题转化为非限制优化的形式。这就引出了选择合适的处罚系数的难题，它需要使用者的经验。在这次研究的程序中不需要处罚系数，所以这个难题被避免了。化结果及对它的讨论解决这个优化问题后，遗传算法使表面粗糙度从 m 降到 m ，和原始切削条件下的表面粗糙度相比降幅几乎是 10%。最优化切削条件获得的表面粗糙度在表 5 中列出。通过遗传算法所获得的最优化切削条件被物理测量所证实。在图 6 中把预期的表面粗糙度和物理测量作了比较。从图 6 中可以看出物理测量和遗传算法的结果非常接近。 5、结论在这个研究中，在铣削铝合金 7075 成的模具表面时，为了获得预期的表面粗糙度，应用了一个第四等级的响应曲面模型。在生成响应曲面模型时，用了数理统计响应曲面法。响应曲面模型的精确度被试验测量所证实。精确度的误差很小，只有成熟的响应曲面模型和成熟的遗传算法在寻找最优化切削条件，获得最小表面粗糙度上有很大的联系。模具和表面粗糙度由优化前的 m 降到优化后的 m 。遗传算法使表面粗糙度提高了 10%，预期的最优化切削条件被试验测量证实。研究发现遗传算法的预测结果和实验结果相差很小，误差小于这表示在这个研究中用到的成熟的响应曲面模型和成熟的遗传算法获得最优化方法是有效的，它还可以用于解决其它机械方面的问题，如：刀具寿命、尺寸误差等等。致谢作者感谢卡卡里大学的供了该项目，也感谢吉布兹工业技术学院的本项目提供了数控铣削加工中心。河南理工大学本科毕业设计（论文）中期检查表指导教师：焦锋职称：副教授所在系部（单位）：机械与动力工程学院教研室（研究室）：机制教研室题目曲柄压力机曲柄滑块工作机构设计学生姓名马鹏举专业班级机制设专升本 04 学号 0403050112 一、选题质量该生此次所选择的题目为曲柄压力机曲柄滑块工作机构设计，符合所学专业培养的目标，能够体现综合训练的要求。题目难度中上，工作量较大，所选课题与机械制造业结合紧密。选题质量较高。二、开题报告完成情况开题报告已经完成。设计方案已经确定，设计分工也已明确 ,正在按照制定的计划进行，并取得了一定的成果。三、阶段性成果该生对所选课题认真对待，积极向老师同学寻求帮助，对所选课题已经有了比较深刻的认识，正在按照规定计划进行，设计方案已经确定，主体部分论文草稿已经基本成型，并完成部分零件图绘制。四、存在主要问题因为图书馆资料有限，遇到一些困难，例如某些部件具体尺寸的确定以及同类型机器参考资料欠缺，还需要通过计算机网络等多媒体设备寻找更多的资料，以便更好的解决遇到的问题。五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语指导教师：（签名）年月日前言为了更好的完成毕业设计，学校组织我们参加毕业实习，根据毕业设计的不同，实习的内容有所不同。本组主要完成曲柄压力机设计，因此此次实习主要是通过参观实习和查阅资料了解压力机的结构及工作情况。压力机是机械制造业的基础设备。随着社会需求和科学技术的发展，对机床设计要求越来越高。尤其是模具制造的飞速出现，使机床向高速、精确，智能化的方向发展。对压力机的精度和生产率等各方面的要求也就越来越高。本次设计是结合压力机的工作实际，对曲柄压力机进行改进性设计。由于传统在滑块运动精度底，装模高度调节麻烦，滑块行程量小等缺点，严重影响了生产效率。本次设计鉴于以上缺点对其进行了如下改正： 1 改进部件结构设计，采用新型材料。例如离合器部件，尽量减小其从动惯量，采用新兴摩擦材料。 2 调节装置方面，采用二级的锥齿蜗杆蜗轮调节，节省了工人劳动量，又提高了精度。 3 采用了曲轴代替同类型的偏心轴，用变位齿轮代替普通齿轮，这样就减小了机身的高度，更方便按装。压力机是冲压模具制造的常用设备，而提高冲压模具坯料精度，提高生产率，提高使用寿命，减少劳动劳动量的有效方法，此外，还要考虑到人机结合的合理性，使机床更人性化，便于工人的操作。 1 曲柄压力机的工作原理及主要参数曲柄压力压力机是以曲柄传动的锻压机械，其工作原理如图 1 电动机通过三角带把运动传给大皮带轮，再经小齿轮，大齿轮，传给曲轴。连杆上端连在曲轴上，下端与滑块连接，把曲轴的旋转运动变为连杆的上下往复运动。上模装在滑块上，下模装在垫板上。因此，当材料放在上下模之间时，及能进行冲裁或其他变形工艺，制成工件。由于工艺的需要，滑块有时运动，有时停止，所以装有离合器和制动器。压力机在整个工作周期内进行工艺操作的时间很短，也就是说，有负荷的工作时间很短，大部分时间为无负荷的空程时间。为了使电动机的负荷均匀，有效的利用能量，因而装有飞轮。大皮带轮及起飞轮的作用。曲柄压力机一般有下面几个工作部分： 1. 工作机构，一般为曲柄滑块机构，由曲柄、连杆、滑块等零件组成。 2. 传动系统，包括齿轮传动、皮带传动等机构。 3. 操作系统，如离合器、制动器。 4. 能源系统，如电动机、飞轮。 5. 支撑部件，如机身。图 1柄压力机传动示意图上述除了的基本部分以外，还有多种辅助系统与装置，如润滑系统、保护装置以及气垫等。曲柄压力机的主要参数和型号一、曲柄压力机的主要参数 160 吨 200 毫米 32 450 毫米 200 毫米 880 毫米 700 毫米 800 毫米二、曲柄压力机的型号 J A 3 1 160 型 J 机械压力机（第一类锻压机） A 次要参数与基本型号不同的第一变型 3 第三列闭式单点压力机 1 第一组 160 公称压力（ 10 千牛） 2 电动机的确定一、封闭高度调节装置电动机功率的计算方法在稳定负载下，电动机在单位时间内所做的有用功，除以传动系统的效率，便是电动机所需的功率。写成公式为： 102（千牛）（ 10 式中 N 电动机所需的功率（千瓦） N 电动机每分钟所做的有用功；传动系统的机械效率；上式中 102 是单位换算常数，表示功率 1 千瓦相当 102 公斤米 /秒。 1. 电动机通过传动系统提升滑块时，每秒中内所做的有用功为： N = (10式中 G 滑块部件重量 v 滑块的调节速度（米 /秒）二、封闭高度调节装置传动系统的机械效率传动系统的机械效率主要包括：（ 1）导轨与滑块相对滑动的效率 1。（ 2）调节螺杆传动效率 2。（ 3）调节螺母与套筒端面之间相对滑动的效率 3。（ 4）皮带、齿轮传动效率 4。除了以上几方面的摩擦损失之外，轴承处还有摩擦损失，但因调节装置多采用滚动轴承，效率较高，所以可忽律。因此，封闭高度调节装置传动系统的机械效率为：（ 10 多数曲柄压力机封闭高度调节装置传动系统的机械效率在间。机功率计算将式（ 10入式（ 10，得： 102（ 10 调节电动机可采用一般封闭式鼠笼型电动机。电动机的同步转速根据传动级数和传动类型而定，在实际生产过程中，为了减少曲轴压力机的零件品种和规格，实现部件通用化，常常将吨位接近的曲柄压力机采用相同的调节电动机，传动系统的某些零件亦相互通用。电动机的功率的计算原理一、曲柄压力机主传动为什么采用飞轮在曲柄压力机的工作过程中，由于冲压时所需要的能量很大，而作用时间却很短，如果按冲压时所需的功率选取电动机，则所要求的电动机的功率很大。但压力机的冲压过程很短，必然造成浪费，为了解决这一矛盾，所以在传动系统中加上一个飞轮，滑块不工作时，电动机带动飞轮旋转，使它储存能量，而在冲压工件是的短暂时间里，主要靠飞轮降低转速释放能量，所释放的能量为： 221122 （公斤米）式中 J 飞轮转动惯量； 1 冲压工件开始是飞轮的角速度； 2 冲压工件后飞轮的角速度。飞轮释放能量后，角速度由 1降到 2，但这时工件已冲压完毕，飞轮的负载减小，于是电动机带动飞轮加速旋转，使它在冲压下一个工件前恢复到原来的角速度 1。采用飞轮后，冲压工件时所需的大部分能量不直接由电动机提供，所以，电动机的功率大大减小。凡是具有短期的高峰负载和较长期空载相互交替特点的机械，一般都采用飞轮；负载均匀的机械没有必要采用飞轮。二、曲柄压力机主传动电动机的计算原理 1. 电动机功率计算原理曲柄压力机传动系统中装有飞轮之后，电动机的负载平稳许多，但仍是有变化的，所以确定电动机的功率也要注意一些问题，通常如下确定电动机：（ 1）电动机的过载条件。冲压工件时电动机扭矩上升，如果超过它的最大容许扭矩，电动机就可能停下，着就是过载条件的限制。（ 2）电动机发热条件。冲压工件时电动机的负载增加，电流上升，电动机的损耗变为热能，使其温度上升，冲压过后，负载变小，相应的转化为热能的耗损也减小。电动机运行一段时间后，电动机的温度达到一稳定状态。电动机的温升应在允许的范围之内，否则，电动机就会损坏，这是工作时发热条件的限制。此外，有由于曲柄压力机有较大的飞轮，加速飞轮使其达到额定转速，需要一定的功率，如电动机的额定功率不足，就会引起电动机的启动电流过大和启动时间过长，使电动机温升过高而损坏，所以还应核算启动时间，视其是否在允许范围之内。这就是启动时发热条件的限制。在通常情况下，冲压作用时间很短，短时过载还不致使电动机停下来，因此，一般按工作时发热条件来解决电动机功率。曲柄压力机主传动电动机的负载虽然是不均匀的，但是从发热条件来看，可以折合成某一恒定的功率 N，如果所选用的电动机的额定功率大于或等于 N，那么从发热条件看是能够满足要求的。因此带飞轮传动的电动机功率计算，归结为如何确定折合功率 N。当电动机的负载波动较小，飞轮的能量较大时，这时折合功率 N，接近于压力机一个周期的平均功率电动机的负载波动较大，飞轮的能量较小时，这时的折合功率 N 与平均功率合功率 N 与平均功率 K 折合功率 K1。平均功率压力机一个工作周期内，电动机所做的功初以工作周期的时间；在此期间压力机所消耗的能量就等于电动机所做的功。 m 02 E 一个工作周期内压力机所消耗的能量（公斤米）； E 工作行程时消耗的能量； E 非工作行程时消耗的能量； t 一个工作周期的时间。因此， =102t(千瓦 ) 般 3 传动系统布置一、传动系统的布置方式传动系统的作用是把电动机的能量传给曲轴滑块机构，并对电动机的转速进行减速，使滑块获得所需的行程次数。曲柄压力机的传动系统有三个比较突出的问题需在设计之前加以分析和确定，以便使整个压力机能达到结构紧凑，维修方便，性能良好和外型美观。传动系统的布置方式包括三方面： 1）采用上传动，还是采用下传动？ 2）主轴和传动轴垂直与压力机正面，还是平行与正面？ 3）齿轮放在压力机机身之内，还是压力机之外？单边驱动还是双边驱动？分述如下：可至于工作台之下。前者叫上传动，后者叫下传动。下传动的优点是：（ 1）压力机的重心低，运动平稳，能减少振动和躁声，劳动条件好；（ 2）压力机地面高度较小，易于高度较矮的厂房；（ 3）从结构上看，有增加滑块高度和导轨长度的可能性，因而能提高滑块的运动精度，延长模具的寿命，改善工件的质量；（ 4）由于拉杆承受工作变形力，故机身的立柱和上梁的受力情况得到改善。下传动的缺点是：（ 1）压力机平面尺寸较大，而总高度和传动相差不多，故压力机总重量比上传动的约大 1020%，造价也较高。（ 2）传动系统置于地坑之中，检修传动不见时，不便于使用车间的桥式吊车。拉延垫夹在传动不见和底坐之间，维修不方便，且地坑深，基础较大，造价也高。因此是否采用下传动结构，需经全面的技术经济比较之后才能确定。现有的通用压力机采用上下传动较多，下传动较少。通常认为在旧车间内添置大型压力机时，由于车间高度受到限制，采用下传动的优点才比较明显。 2压力机传动系统的安放形式有垂直于压力机正面的也有平行于压力机正面的，旧式通用压力机多采用平行于压力机正面的安放形式。这种布置，曲轴和传动轴比较长，受力点与支撑轴承的距离比较大，受力条件恶化。压力机平面尺寸较大，外形不够美观，近代大中型通用压力机愈来愈多地采用垂直于压力机正面的安放形式，（特别是广泛采用偏心齿轮结构之后），甚至有些小型开式压力机也改用这种结构。可以放在机身之内，前一种形式，齿轮工作条件差，机器外形不美观，但安装维修方便；后一种形式，齿轮工作条件好，外形较美观。如将齿轮侵入油池中，则大大降低齿轮传动的噪音。但安装维修较困难。近年来，许多压力机制造厂家倾向后一种形式。齿轮传动也可设计成单边传动或双边传动，采用后一种形式，可以缩小小齿轮的尺寸，但加工装配比较困难（两边的齿轮必须精确加工，装配时要保证对称，否则可能发生运动不同步的情形）。二、传动级数和各级速比分配压力机的传动级数与电动机的转速和滑块没分钟的行程次数有关。行程次数有关。行程次数低，总速比大，传动级数应多些，否则每级的速比过大，结构不紧凑；行程次数高时，总速比小，传动级数可少些。现有压力机传动系统的级数一般不超过四级。行程次数在 70 次 /分以上的用单级传动， 7030 次 /分的用两级传动， 3010次 /分的用三级传动， 10 次 /分以下的采用四级传动。采用低速电动机可以减少总速比和传动级数，但，着类电动机的外形尺寸较大，成本较高（与同功率的高速电动机比较），因此，不一定合适。通常，两级或两级以上的传动系统采用同步转速为 1500 或 1000 转 /分的电动机，单级传动系统一般采用1000 转 /分的电动机，行程次数小于 80 次 /分的单级传动才采用 750 转 /分的电动机。各传动级数的速比分配恰当。通常三角带传动的速比不超过 68，齿轮传动不超过 79。速比分配时，要保证飞轮有适当的转速，也要注意布置的尽可能紧凑，美观和长，短，高尺寸比例恰当。通用压力机的飞轮的转速常取 300400 转 /分，左右，因为转速太低，会使飞轮的作用大大削弱；转速太高，会使飞轮轴上的离合器发热严重，造成离合器和轴承的损坏。三、确定离合器和制动器的安装位置单级传动压力机的离合器和制动器只能至于曲轴上。采用刚性离合器的压力机，离合器应至于曲柄上，这是因为刚性离合器不宜在高速下工作，而曲轴的转速较底，故离合器置于曲轴上比较合适。在此情况下，制动器必然也置于曲轴上。采用磨察离合器时，对于具有两级和两级以上传动的压力机，离合器可至于转速较低的曲轴上，也可置于中间传动轴上。从压力机能量消耗来看，当磨察离合器安装在低速轴上时，加速压力机从动部分所需要的功和离合器接合时所消耗的磨察功都比较小，因而能量消耗也较少。从离合工作条件来看，低速轴上的离合器的磨察系数较小，故离合器工作条件较好。但是低速轴上的离合器需要传递较大的扭距，因而结构尺寸较大。此外，从传动系统的布置来看，闭式通用压力机的传动系统今年来多封闭在机身之内，并用偏心齿轮，致使离合器不变安装在曲轴上，通常只好置于转速较高的传动轴上。因此，摩擦离合器的合适位置应视机械的具体情况而定。一般来说，行程次数较高的压力机（如热模锻压力机）离合器最好安装在曲轴上，因为这样可以利用大齿轮的飞轮作用，能量损失小，离合器的工作条件也较好，行程次数较低的压力机（如中大型通用压力机），由于曲轴转速低，最后一级的飞轮作用也不明显，为了缩小离合器尺寸，降低其制造成本，并且由于结构布置的要求，离合器多置于转速较高的传动轴上，一般在飞轮轴上。制动器的位置则随离合器的位置而定。因为传动轴上力矩较小，可缩小制动器的尺寸。但是，需要指出，摩擦离合器的布置位置随着生产的发展也在不断的变化。近年来，国外一些工厂为了提高摩擦离合器的寿命，在通用压力机上，又将离合器制动器从飞轮轴上移置中间轴上。 4 机身的介绍机身是曲柄压力机的一个重要部件，工作机构和传动系统等都安装在它的上面，压力机工作时，承受工作载荷。在整台机器中机身的重量及加工量都很大。以闭式压力机为例，机身约为压力机总重量的 40 60%，加工量约为压力机总加工量的30%。因此，机身对于压力机的使用性能、生产工件的质量、机器的重量和加工量都有较大的影响。机身的结构随压力机的用途和传动类型而定。按机身的外型特点，可分为开式和闭式两类，中型和大型压力机广泛采用闭式机身，闭式机身可分做成整体式和组合式。公称压力大于 160 吨的压力机，由于采用整体机身时加工和运输不方便，多采用组合机身。组合机身由上梁，左右立柱和工作台四大件，以及将此四大件连成一体的四根拉紧螺栓组成。为了防止四大件的相对错位，保证精确定位，在各个接合面的左右和前后方向都设置了圆形和长方形定位销。拉紧螺栓一般穿过上横梁，但有些压力机为了缩小拉紧螺栓的长度，拉紧螺栓不穿过上横梁，而靠四个螺母卡在横梁里面，并从横梁的专用窗来进行安装。刚度对机身的压力机都很重要，压力机在工作过程中，因受载荷使机身发生弹性形变。机身所受载荷与其弹性变形量的比值，成为机身刚度，它表明机身的抗变形能力。压力机受载荷时不仅机身有弹性变形，曲柄滑块机构也有弹性变形，这些部件弹性变形的结果，使压力机的封闭高度增加，滑块所受载荷与封闭高度增加量的比值，称为压力机刚度，它表示压力机抗变形能力，用下式表示： h （吨 /毫米）式中 P 压力机滑块所承受的载荷（吨）；压力机总弹性变形（毫米）。压力机的刚度直接影响模具的寿命、工件的质量和机器的能量消耗。闭式板料冲压机滑块的许用挠度 ,数值与滑块的宽度成正比，即： 117 5 0 0 1 0 0 0 0 :B （毫米）式中 B 为滑块宽度（毫米）。闭式压力机工作台的许用挠度 ,其数值与工作台的跨度成正比，即： 117 5 0 0 1 0 0 0 0 :L （毫米）式中 L 工作台跨度。提高机身刚度的办法有： 1. 采用高弹性模数的材料。 2. 改变机身结构。如在开式机身上装设拉杆或采用闭式组合机身。强度也要着重计算； 5 压力机曲柄滑块机构的构成由于压力机要求滑块作往复直线运动 ,而为动力的电动机却是作旋转运动 ,因此 ,需要一套机构 ,将旋转运动变为直线往复运动。下图中的结构就是完成这部分工作的重要部分曲柄滑块机构。图 2本图采用一套曲柄连杆，它对滑块只有一个加力点，因此常称做单点式曲柄压力机，这是中小型压力机广泛采用的形式。当工作台左右较宽时，常采用两套曲柄连杆，这时它们对滑块有两个加力点，叫双点压力机，对于左右前后都较宽的压力机也可采用四套曲柄连杆，相应的滑块有四个加力点。曲轴中心到曲柄颈中心的距离，这个距离通常叫做曲柄半径，它是曲柄压力机的一个重要参数。有时小型压力机，可能用偏心轴代替曲轴，同样偏心轴也可以将旋转运动转变为滑块的直线往复运动。 6 传动部分的介绍轮传动由于齿轮传动能传递较大的扭矩，又具有结构紧凑、工作可靠和寿命较长等优点，因此齿轮得到了广泛的应用，齿轮传动一般会遇到：齿面磨损、牙齿折断、倒牙、齿面麻点和振动、噪音等。根据这些情况，对于曲柄压力机的齿轮传动提出下面两点基本要求： 1. 足够的承载能力。要尽可能缩小齿轮的尺寸，采用常用的材料，又要保证能承受外载荷的作用，并且有足够的寿命。 2. 必要的传动平稳性。齿轮在传动过程中产生的噪音和振动要在允许范围之内，不能过大。齿轮在应用的过程中对精度有下面的要求： 1. 运动精度为了准确的传递运动，要求主动齿轮转过一个角度，从动齿轮按传动比关系准确的转过相应的角度，但由于制造的误差，使从动齿轮不能按传动比关系准确地转过相应的角度。但为了满足使用要求，规定齿轮一转的过程中回转角误差绝对值的最大值不超过一定限度。 2. 工作平稳性精度为了减小齿轮传动的躁声和振动，必须将齿轮在一转中的瞬时传动比的变化限制在一定的范围之内，也就是要求齿轮每转中回转角误差多次反复变化的数值小。 3. 接触精度在齿轮的使用过程中要使齿轮的齿面有足够的接触面积，不可是齿轮局部接触。 4. 齿侧间隙互相啮合的一对牙齿，在非工作面沿齿廓法线方向留有一定的间隙是为了避免安装、制造不准确，以及工作时温度变化和弹性变化而造成牙齿卡住，同时还可以利用它储存润滑油，改善齿面的摩擦条件。总之，为了保证齿轮传动有良好的性能，必须对齿轮的运动精度、工作平稳性、接触精度和齿轮侧隙有一定的要求，但这，四方面的要求也不能够平均对待，具体工作条件不同，每个方面的要求也不一样。节装置传动部分构成根据总体的设计方案，曲柄滑快机构的里是有齿轮传入的。由于传递的力较大，结合已有的设计方案，确定本传动采用双边齿轮传动。为了达到传动平稳和足够承载能力。本设计采用的是直齿圆柱齿轮。 1蜗杆传动的特点封闭高度的调节装置的低速级传动 ,采用的是蜗杆传动 1工作平稳它们的轴线在空间垂直但它的齿根和齿顶做成凹弧形的 ,使齿包着蜗杆 ,增加接触面积 3 自锁性好 . 2蜗杆蜗轮的材料高速重载的蜗杆 ,用 20号钢或 20并经渗碳淬火制成 ,也可用 45号钢经淬火 ,5 选用 45 号钢调质处理 17 255制成 . 因为蜗杆传动中齿面间相对滑动速度较大 ,所以胶合和磨损问题比较突出不易产生胶合 ,其次才是强度方面的要求且不经常使用 ,蜗轮的体积又较大 ,因此采用灰铸铁轨的结构常见的曲柄压力机的导轨有两种基本类型 ,即 V 形左右对称布置的导轨和四角布置的导轨 ,前者主要用于开式压力机 ,后者用于中型和大型压力机 . 导轨与滑块应有适当的间隙 ,间隙小 ,导向准确 ,但过小 ,则会出现发热、拉毛和烧黑现象 ,造成导轨与滑块接触面迅速磨损 . 导轨与滑块的间隙大小随压力机形式和导轨间距离而异 ,通用压力机导轨与滑块的间隙一般在本次设计的曲柄压力机为了使滑块在适当的间隙内运动 ,把滑块与导轨的间隙做成可调节的四角布置的导轨左面的两个导向面为固定的平面 ,右面两个导向面为可调节的 45 度斜面内侧面装有固定导轨的螺栓 ;导轨外部装有另外两组螺栓 ,一组拧入机身的螺纹孔内 ,另一组拧入导轨的螺纹孔内 ,用来前后移动导轨 ,以便调节间隙 . 7 装模高度调节装置设计 1 装模高度调节装置构成及工做原理为了使压力机适应于不同高度的模具 ,和便于模具的安装和调正整 , 曲柄压力机的连杆及封闭高度应是能调的调节螺杆螺纹来调节连杆的长度 ,达到调节装模高度目的第二级采用蜗杆蜗轮有上图可知连杆不是整体的 ,而是有连杆体和调节螺杆所组成连杆替上部的轴瓦与曲轴相联结在蜗杆轴上安装了一套放松装置大圆锥齿轮的内孔空套在蜗杆轴上 ,其轮毂右端面铣有牙齿 ,并与空套在蜗杆轴上的轴套左端面相配 . 调节电动机经过二级锥齿轮和蜗杆蜗轮 ,带动调节螺杆旋转 ,从而改变连杆的长度和调节封闭高度调节螺杆上端还装有撞杆 ,当螺杆调节到上或下极限位置时 ,撞杆分别与安装在连杆上段的两个行程开关相碰 ,调节电动机自行停车 ,这时只有按下使调节螺杆向另一方向旋转的按扭 ,调节电动机才能启动 ,用以防止调节电动机过载或避免调节螺杆旋出过长 . 河南理工大学本科毕业设计（论文） - 1 - 摘要曲柄压力机广泛应用于冲裁，弯曲，校正，模具冲压等工作。本次设计的为单点闭式中型，公称压力为 160 吨曲柄压力机。此次设计由于分工不同，主要完成的是曲柄压力机曲柄滑块机构的设计。在设计中主要是根据总体设计确定的压力机主要参数，公称压力，滑块行程等参数参考相关手册初步估算曲柄，连杆，滑块，导轨相关尺寸，然后分别校核，修正，最终确定各零部件尺寸，并根据要求完成装模高度调节装置设计。最后写出详尽曲柄滑块机构设计说明书，绘出主要零件图。关键字：公称压力，曲轴，连杆，导轨，调节装置。河南理工大学本科毕业设计（论文） - 2 - t to 60 to of at as is or up be at 河南理工大学本科毕业设计（论文） - 3 - 目录前言 . 1 曲柄压力机构成及工作原理和相关参数柄压力机构成及工作原理 . 柄压力机一般有工作部分构成柄压力机的主要技术参数 . 柄压力机的主要技术参数柄压力机的型号介绍 2 曲柄压力机滑块机构的运动分析与受力分析力机曲柄滑块机构的构成柄压力机滑块机构的运动规律分析块的位移和曲柄转角之间的关系 . 块的速度和曲柄转角的关系 . 柄压力机滑块机构的受力分析略摩擦情况下滑块机构主要构件的力学分析虑摩擦情况下滑块机构主要构件的力学分析 3 齿轮传动轮传动的介绍 . 轮在应用的过程中对精度要求 . 齿轮传动 . 轮参数确定轮的尺寸初步计算轮的强度校核河南理工大学本科毕业设计（论文） - 4 - 齿轮传动的计算 . 算弯曲应力 . 杆蜗轮传动 . . . 核蜗轮蜗杆 . 4 曲柄压力机滑块机构的设计与计算。柄压力机滑块机构的构成定轴的材料算曲轴的相关尺寸计轴的结构并绘制结构草图校核轴劲尺寸轴的危险阶面校核轴设计与计算连杆和调节螺杆初步确定杆设计与计算轨的设计与计算 . 度调节装置的设计 5 轴承的选用动轴承的选用 . 杆大端滑动轴承选用与校核轴颈上滑动轴承选用与校核河南理工大学本科毕业设计（论文） - 5 - 动轴承的选用 . 翻译 . 英语原文 . 后记 . 致谢参考资料河南理工大学本科毕业设计（论文） - 6 - 前言制造业是一个国家经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家的经济实力、科技水平和国防实力。压力机是机械制造业的基础设备。随着社会需求和科学技术的发展，对机床设计要求越来越高。尤其是模具制造的飞速出现，使机床向高速、精确，智能化的方向发展。因此，对压力机的精度和生产率等各方面的要求也就越来越高。本次设计是结合中型压力机的工作实际，对曲柄压力机进行改造性设计。由于传统曲柄压力压力机，存在滑块运动精度底，装模高度调节麻烦，滑块行程量小等缺点，严重影响了生产效率。本次设计鉴于以上缺点对其进行了如下改正： 1 改进部件结构设计，采用新型材料。例如离合器部件，尽量减小其从动惯量，采用新兴摩擦材料。 2 调节装置方面，采用二级的锥齿蜗杆蜗轮调节，节省了工人劳动量，又提高了精度。 3 采用了曲轴代替同类型的偏心轴，用变位齿轮代替普通齿轮，这样就减小了机身的高度，更方便按装。压力机是冲压模具制造的常用设备，而提高冲压模具坯料精度，提高生产率，提高使用寿命，减少劳动劳动量的有效方法，此外，还要考虑到人机结合的合理性，使机床更人性化，便于工人的操作，减轻劳动强度和增加安全性。河南理工大学本科毕业设计（论文） - 7 - 1 曲柄压力机的工作原理及主要参数柄压力机的构成及工作原理 . 柄压力机一般有工作部分构成 1)工作机构，一般为曲柄滑块机构，由曲柄、连杆、滑块等零件成。 2)传动系统，包括齿轮传动、皮带传动等机构。 3)操作系统，如离合器、制动器。 4)能源系统，如电动机、飞轮。 5)支撑部件，如机身。上述除了的基本部分以外，还有多种辅助系统与装置，如润滑系统、安全保护装置以及气垫等。曲柄压力机是以曲柄传动的锻压机械，其工作原理是电动机通过三角带把运动传给大皮带轮，再经小齿轮，大齿轮，传给曲轴。连杆上端连在曲轴上，下端与滑块连接，把曲轴的旋转运动变为连杆的上下往复运动。上模装在滑块上，下模装在垫板上。因此，当材料放在上下模之间时，及能进行冲裁或其他变形工艺，制成工件。由于工艺的需要，滑块有时运动，有时停止，所以装有离合器和制动器。压力机在整个工作周期内进行工艺操作的时间很短，也就是说，有负荷的工作时间很短，大部分时间为无负荷的空程时间。为了使电动机的负荷均匀，有效的利用能量，因而装有飞轮。本次曲柄压力机的设计中 ,大皮带轮的设计兼有飞轮的作用。工作原理图如下图：河南理工大学本科毕业设计（论文） - 8 - 图 1柄压力机的主要技术参数和型号柄压力机的主要技术参数曲柄压力机的主要技术参数是反映一台压力机的工艺能力 ,所能加工的零件尺寸范围 ,以及有关生产率等指标的重要资料 160 吨 200 32r/ 450 200 南理工大学本科毕业设计（论文） - 9 - 880 700 800 曲柄压力机的型号曲柄压力机的型号用汉语拼音字母和数字表示，例如 J A 3 1 160 型曲柄压力机型号的意义是： J A 3 1 160 型 J 机械压力机（第一类锻压机） A 次要参数与基本型号不同的第一变型 3 第三列闭式单点压力机 1 第一组 160 公称压力（ 10 千牛）河南理工大学本科毕业设计（论文） - 10 - 2 曲柄滑块机构的构成及相关分析力机曲柄滑块机构的构成由于压力机要求滑块作往复直线运动 ,而为动力的电动机却是作旋转运动 ,因此 ,需要一套机构 ,将旋转运动变为直线往复运动。下图中的结构就是完成这部分工作的重要部分曲柄滑块机构。图 2本图知采用一套曲柄连杆，它对滑块只有一个加力点，因此常称做单点式曲柄压力机，这是中小型压力机广泛采用的形式。当工作台左右较宽时，也常采用两套曲柄连杆，这时它们对滑块有两个加力点，叫双点压力机，对于左右前后都较宽河南理工大学本科毕业设计（论文） - 11 - 的压力机也可采用四套曲柄连杆，相应的滑块有四个加力点。曲轴中心到曲柄颈中心的距离，这个距离通常叫做曲柄半径，它是曲柄压力机的一个重要参数，（有关曲轴的部分第四章详述）。有时小型压力机，可能用偏心轴代替曲轴，同样偏心轴也可以将旋转运动转变为滑块的直线往复运动。柄压力机滑块机构的运动规律分析。本次设计压力机工作机构采用是曲柄滑块机构 , A 点表示连杆与曲轴的连结点 ,B 点表示连杆与滑块连接点 ,示连杆长度 . 滑块的位移为 s。 a 为曲柄的转角。习惯上有曲柄最底位置（相当于滑块在下死点处），沿曲柄旋转的相反方向计算。其运动简图如下图所示 ., 图 2 滑块的位移和曲柄转角之间的关系滑块的位移和曲柄转角之间的关系表达为 ( ) ( c o s c o s )s R L R a L 而 s 河南理工大学本科毕业设计（论文） - 12 - 令则 a 而 2c o s 1 s i n 所以 2c o s 1 s i n 代入 ( ) ( c o s c o s )s R L R a L 整理得 : 221 ( 1 c o s ) ( 1 1 s i n ) s R a a 代表连杆系数。通用压力机一般在围内 ( 1 c o s ) ( 1 2 c o s 2 )4s R a a 式子中 s 滑块行程 .(从下死点算起 ) a 曲柄转角 , 从下死点算起 ,与曲柄旋转方向相反者为正 . R 曲柄半径连杆系数 L 连杆长度 (当可调时取最短时数值 ) 因此 ,已知曲柄半径时 ,便可从上式中求出对应于的不同 s 值 2 2 2()c o )R R L S L S 块的速度和曲柄转角的关系求出滑块的位移与曲轴转角的关系后 ,将位移 1 c o s 1 c o s 24s i n s i n 22d s d s d t d a d td d a ad t d a 河南理工大学本科毕业设计（论文） - 13 - 而所以 s i n s i n 22v R a a 式中 v 滑块速度曲柄的角速度又因为 0 530n n 所以 0 . 1 0 5 s i n s i n 22v n R a a式中 n 曲柄的每分钟转数从上式可看出 ,滑块的速度 V 是随曲柄转角 a 角度变化的。在 a=0 时 V=0 , a 角增大时 V 随之显著增大；但在 a= 0075 90 之间时， V 的变化很小 ,而数值最大 0a=90 的滑块的速度当作最大速度。用即 00m a xm a 0 . 1 0 5 n R s i n 9 0 + s i n 1 8 02V 0 . 1 0 5 上面公式表明，滑块的最大速度与曲柄的转速 n，曲柄半径 R 成正比， n 越高， R 越大，滑块的最大速度越大。本压力机滑块的最大速度 00V m a x = 0 . 1 0 5 n R s i n 9 0 + s i n 1 8 02= 0 5 3 2 1 0 03 3 6 m m =s柄压力机滑块机构的受力分析河南理工大学本科毕业设计（论文） - 14 - 判断曲柄压力机滑块机构能不能满足加工需要除了它的运动规律是否符合要求外，还有很重要的一点就是要校核它的强度。而进行强度校核之前必须首先正确的将曲柄压力机滑块机构的主要构件进行力学分析。略摩擦情况下滑块机构主要构件的力学分析忽略摩擦和零件本身重量时滑块的受力情况如图 2示。其中抵抗变形的反作用力， N 导轨对滑块的约束反力，滑块的约束反力，这三个力交于B，组成一个平衡的汇交力系。根据力的平衡原理，从力三角形中可以求得 N、间关系如下： P = P /co s 1 N=P 上式知当 0a=90 时，取到最大值一般曲柄压力机，，负荷达到公称压力时的曲柄转角仅 30 度左右。因此可近似认为： 1 t a n = s i n = s i n a 河南理工大学本科毕业设计（论文） - 15 - 上面两式便成为： P P 1 N= P 如求公称压力角 025p 时 ,曲轴上齿轮传递的扭矩025p 时 ,滑块能承受的最大负荷是 160 吨 ,所以坯料抵抗变形的反作用力1即1 1 6 0 1 6 0 0 0 0 0 :吨80 :R 0 . 0 8 7 4 0 . 0 9 可查表 2 s i n s i n 2 0 . 4 5 7 12因此在不考虑摩擦时齿轮传动的扭矩为 : 0100( s i n s i n 2 )21 6 0 0 0 0 0 0 . 0 8 0 . 4 7 5 158500M p m 上面 ,我们在分析连杆、滑块受力和曲轴所需传递的扭矩的过程中 ,都没考虑各活动部位的摩擦的方法 ,对于分析连杆和滑块受力 ,来说 ,误差很小完全可应用在计算曲轴所需传递的扭矩时 ,不考虑摩擦的影响 ,却会带来较大的误差 ,因此计算时 ,应考滤由于摩擦所增加的扭矩 M . 虑摩擦情况下滑块机构主要构件的力学分析曲柄滑块机构的摩擦主要发生在四处 : 1）如下图所示 ,摩擦力的大小等于滑块对导轨的正压力 ,与摩擦系数的乘积 ,摩擦力的方向与滑块的运动方向相反滑块向下运动 ,导轨对滑块的摩擦力朝上 ,形成对滑块运动的阻力 . 2） . 曲轴支承劲0轴旋转时 ,轴承对轴劲的摩擦力分布在轴劲工作面上 ,这些摩擦力对轴颈中心 O 形成与轴旋转方向相反的阻力矩河南理工大学本科毕业设计（论文） - 16 - 0 0 0000 1 200 1 222()2M M R 由于小齿轮的作用力所以可以认为两个支反力的和1 2 1 P P 于是上式可变为 : 0012 3）曲轴颈与连杆大端轴承之间的摩擦 ,它和上一种摩擦相同 ,也形成阻力矩 ,且可按下式计算 : 122 B P 4）连杆销与连杆小端轴承能够之间的摩擦 122 B P 根据能量守恒的原理 ,曲轴所需增加扭矩在单位时间内所做的功。等于克服各处磨擦所消耗的功率。即：0B A R L B A M M M 式中：曲柄的角速度； B 滑块的速度；曲柄和连杆的相对角速度，d 连杆的摆动角速度，d 所以可以求得的绝对值为：而将上式代入，并取 =1，经整理后得由于摩擦使曲轴所增加的扭矩为：河南理工大学本科毕业设计（论文） - 17 - 1 0 1 c o s c o s 2 s i n s i n s i n 222d d d R 现以所设计的曲柄压力机的曲柄滑块机构为例 ,来分析上式中方括号内的值 450Ad R=8010Bd 0 185d 代入式子 01 1 c o s c o s i n s i n s i n 22d 中求得方括号内的值 ,即12的值如下 : 0 020 0 40 060 0 80 090 12 以上可以看出 , 12的值随曲柄转角而变化 ,但变化较小 ,在近似计算中 ,可以将12看作不随变化的常数 ,并取其相当于 = 0 时的值上式可简化为 10 ( 1 ) 2 d d d 已知1 1 6 0 1 6 0 0 0 0 0 :吨0 . 0 8 7 4 0 . 0 9 0 185d 50Ad 10Bd 南理工大学本科毕业设计（论文） - 18 - 0 . 0 5 1 6 0 0 0 0 0 1 8 5 (1 0 . 0 8 7 4 ) 4 5 0 0 . 0 8 7 4 1 1 0 227400 m 与不记摩擦的扭矩比较 ,0 0 . 4 7是的倍最后的到考虑摩擦后曲轴所需传递的扭矩 : 0 M 110( s i n s i n 2 ) ( 1 )22 d d d 以上式子中 : R 曲柄半径 ; 曲柄的转角 ; 连杆系数 ; 摩擦系数 ,一般取 d 曲轴支承颈的直径曲轴颈的直径连杆销的直径 1P 坯料抵抗变形的反作用力 . 河南理工大学本科毕业设计（论文） - 19 - 3 齿轮传动轮传动的介绍由于齿轮传动能传递较大的扭矩，又具有结构紧凑、工作可靠和寿命较长等优点，因此齿轮得到了广泛的应用，齿轮传动一般会遇到：齿面磨损、牙齿折断、倒牙、齿面麻点和振动、噪音等。根据这些情况，对于曲柄压力机的齿轮传动提出下面两点基本要求： 1）够的承载能力。要尽可能缩小齿轮的尺寸，采用常用的材料，又要保证能承受外载荷的作用，并且有足够的寿命。 2）要的传动平稳性。齿轮在传动过程中产生的噪音和振动要在允许范围之内，不能过大。轮在应用的过程中对精度有以下的要求 1）动精度为了准确的传递运动，要求主动齿轮转过一个角度，从动齿轮按传动比关系准确的转过相应的角度，但由于制造的误差，使从动齿轮不能按传动比关系准确地转过相应的角度。但为了满足使用要求，规定齿轮一转的过程中回转角误差绝对值的最大值不超过一定限度。 2）工作平稳性精度为了减小齿轮传动的躁声和振动，必须将齿轮在一转中的瞬时传动比的变化限制在一定的范围之内，也就是要求齿轮每转中回转角误差多次反复变化的数值小。 3）接触精度在齿轮的使用过程中要使齿轮的齿面有足够的接触面积，不可是齿轮局部接触。 4）齿侧间隙互相啮合的一对牙齿，在非工作面沿齿廓法线方向留有一定的间隙是为了避免安装、制造不准确，以及工作时温度变化和弹性变化而造成牙齿卡住，同时河南理工大学本科毕业设计（论文） - 20 - 还可以利用它储存润滑油，改善齿面的摩擦条件。总之，为了保证齿轮传动有良好的性能，必须对齿轮的运动精度、工作平稳性、接触精度和齿轮侧隙有一定的要求，但这，四方面的要求也不能够平均对待，具体工作条件不同，每个方面的要求也不一样。齿轮传动根据总体的设计方案，曲柄滑快机构的里是有齿轮传入的。由于传递的力较大，结合已有的设计方案，确定本传动采用双边齿轮传动。为了达到传动平稳和足够承载能力。本设计采用的是直齿圆柱齿轮。轮参数确定参考同类型的曲柄压力机的传动齿轮设计。有传动比 i 为步确定齿轮的相关参数方案如下：方案一齿轮摸数 m=12 标准直齿轮为不发生根切，小齿轮齿数1Z=17,那么大齿轮齿数为： 21Z = i Z = 6 . 4 7 1 7 = 1 1 7 m m2D = m Z = 1 2 1 1 0 = 1 3 2 0 m m. 12m ( Z + Z )A = = 6 ( 1 7 + 1 1 7 ) = 7 6 2 m . 方案二齿轮摸数 m=12用变位齿轮。由于采用了变位齿轮，可不考虑根切，这时可暂定小齿轮齿数1Z=15，那么大齿轮齿数为： 21Z = i Z = 6 . 4 7 1 5 = 9 7 m m河南理工大学本科毕业设计（论文） - 21 - 2D = m Z = 1 2 9 7 = 1 1 6 4 m m12 ( Z + Z ) = 6 ( 1 5 + 9 7 ) = 6 7 2 m 从以上两种齿轮的参数比较可知，诺用直齿圆拄标准齿轮比变位齿轮中心距增加了 90 毫米，分度圆增加了 156 毫米。为了传动系统机构尺寸减小，相应减轻机器的重量和节约材料。结合近年来曲柄压力机和其它这种设备中变位齿轮的广泛应用，本次设计曲柄压力机采用变位直齿圆柱轮传动。相关参数如下：模数 m 12 压力角 a 0 20 变位系数1 2 齿数 1z=152 z =轮的尺寸初步计算有以上数据根据齿轮设计时的相关尺寸计算公式，计算齿轮的相关尺寸如下：分度圆直径 D= 11D = m z = 1 2 9 7 = 1 1 6 4 m m22 D = m z = 1 2 1 5 = 1 8 0 m m齿顶圆直径 m ( z + 2 f + 2 - 2 ) a 1 1 0 1 m ( z + 2 f + 2 - 2 )D = 1 2 ( 1 5 + 2 1 + 2 0 . 4 )D = 1 2 1 7 . 8 2 1 4 m m . a 2 2 0 2 m ( z + 2 f + 2 - 2 )D = 1 2 ( 9 7 + 2 1 + 2 0 . 4 )D = 1 2 9 8 . 1 7 1 1 7 8 m m 齿根圆直径 f 0 0D = m ( z - 2 f - 2 C + 2 ) 河南理工大学本科毕业设计（论文） - 22 - f 1 1 0 0 1 m ( z - 2 f - 2 C + 2 )D = 1 2 ( 9 7 - 2 1 - 2 0 . 2 5 - 2 0 . 4 0 )D = 1 2 9 3 . 6 7 1 1 2 4 m m f 2 2 0 0 2 m ( z - 2 f - 2 C + 2 )D = 1 2 ( 1 5 - 2 1 - 2 0 . 2 5 + 2 0 . 4 0 )D = 1 2 1 3 . 3 1 6 0 m m 齿顶高 0()h f m 1 0 111()(1 0 . 4 0 0 ) 1 21 . 4 1 2 1 6 . 8h f m m 2 0 222()(1 0 . 4 0 0 ) 1 20 . 6 1 2 7 . 2h f m m 齿根高 00 ( )h f c m 1 0 0 11 ( ) ( 1 0 . 2 5 0 . 4 ) 1 2 1 0 . 2h f c mh m m 2 0 0 22 ( ) ( 1 0 . 2 5 0 . 4 ) 1 2 1 9 . 8h f c mh m m 齿全高 00h = ( 2 f + C - ) ( 2 + 0 . 2 5 - 0 ) 1 2 = 2 7 m m 轮的强度校核有总体设计的计算知大齿轮承受的扭距为 15000千克 *厘米，变位系数为速为 n=32r/工精度为八级。现按照弯曲强度计算方法检验所设计的齿轮是否恰当。并确定齿轮的材料和热处理方式。 1）确定载荷集中系数 k。因为齿宽与小齿轮节圆直径的比值：河南理工大学本科毕业设计（论文） - 23 - 11B B 1 2= = 0 . 6 6 6m z 1 . 2 1 5d 齿轮位于两轴承之间并对称布置。轴的刚度较好，大齿轮的齿面不准备火（即硬度故所确定的连杆及调节螺杆尺寸合适 ,材料能满足要求图 4南理工大学本科毕业设计（论文） - 41 - 图 4轨的设计与计算常见的曲柄压力机的导轨有两种基本类型 ,即 V 形左右对称布置的导轨和四角布置的导轨 ,前者主要用于开式压力机 ,后者用于中型和大型压力机 . 导轨与滑块应有适当的间隙 ,间隙小 ,导向准确 ,但过小 ,则会出现发热、拉毛和烧黑现象 ,造成导轨与滑块接触面迅速磨损 . 导轨与滑块的间隙大小随压力机形式和导轨间距离而异 ,通用压力机导轨与滑块的间隙一般在本次设计的曲柄压力机为了使滑块在适当的间隙内运动 ,把滑块与导轨的间隙做成可调节的河南理工大学本科毕业设计（论文） - 42 - . 图 4角布置的导轨左面的两个导向面为固定的平面 ,右面两个导向面为可调节的 45 度斜面内侧面装有固定导轨的螺栓 ;导轨外部装有另外两组螺栓 ,一组拧入机身的螺纹孔内 ,另一组拧入导轨的螺纹孔内 ,用来前后移动导轨 ,以便调节间隙 . 参考同类型的压力机导轨尺寸的计算方法及公式 ,确定斜导轨的结构尺寸如下 : 有总体设计知导轨长度 L=0 0 : 0 . 0 3 5 9 5 0 3 3 . 2 5a m m 圆整后取 a=40南理工大学本科毕业设计（论文） - 43 - 0 0 : 0 . 1 2 9 5 0 1 1 4b m m 圆整后取 a=40 0 . 0 1 9 5 0 9 . 5c m m 圆整后取 c=10 0 :0 . 0 2 9 5 0 1 9d m m 圆整后取 d=20 0 :0 . 0 6 9 5 0 5 7e m m 圆整后取 e=60 0 :0 . 3 8 9 5 0 3 6 1f m m 圆整后取 f=400 0 : 0 . 3 0 9 5 0 2 8 5g m m 圆整后取 g=285 0 : 0 . 0 7 9 5 0 6 6 . 5h m m 圆整后取 h=70以上计算尺寸 ,绘制出导轨的零件图如下 : 河南理工大学本科毕业设计（论文） - 44 - 图 4模高度调节装置总体设计装模高度调节装置构成及工做原理为了使压力机适应于不同高度的模具 ,和便于模具的安装和调正整 , 曲柄压力机的连杆及封闭高度应是能调的调节螺杆螺纹来调节连杆的长度 ,达到调节装模高度目的第二级采用蜗杆蜗轮图 4南理工大学本科毕业设计（论文） - 45 - 有上图可知连杆不是整体的 ,而是有连杆体和调节螺杆所组成连杆替上部的轴瓦与曲轴相联结在蜗杆轴上安装了一套放松装置大圆锥齿轮的内孔空套在蜗杆轴上 ,其轮毂右端面铣有牙齿 ,并与空套在蜗杆轴上的轴套左端面相配 . 调节电动机经过二级锥齿轮和蜗杆蜗轮 ,带动调节螺杆旋转 ,从而改变连杆的长度和调节封闭高度传动中的摩擦阻力来防止松动当螺杆调节到上或下极限位置时 ,撞杆分别与安装在连杆上段的两个行程开关相碰 ,调节电动机自行停车 ,这时只有按下使调节螺杆向另一方向旋转的按扭 ,调节电动机才能启动 ,用以防止调节电动机过载或避免调节螺杆旋出过长 . 查机械传动与曲柄压力机表 6考其设计参数 ,确定本曲柄压力机高度调节装置的相关参数如下 : 电动机 P= n=750r/动级数 2级总传动比 i=137 低速级蜗杆蜗轮传动 : 传动比1 54i 模数 m=6 9q 1 1z2 54z 高速级锥齿轮传动 : : 传动比2 模数 m=3 25B 1 20z 2 51z 节装置电动机选定 1电动机功率计算原理曲柄压力机传动系统中装有飞轮之后，电动机的负载平稳许多，但仍是有变化的，所以确定电动机的功率也要注意一些问题，通常如下确定电动机：河南理工大学本科毕业设计（论文） - 46 - 1)电动机的过载条件。冲压工件时电动机扭矩上升，如果超过它的最大容许扭矩，电动机就可能停下，着就是过载条件的限制。 2)电动机发热条件。冲压工件时电动机的负载增加，电流上升，电动机的损耗变为热能，使其温度上升，冲压过后，负载变小，相应的转化为热能的耗损也减小。电动机运行一段时间后，电动机的温度达到一稳定状态。电动机的温升应在允许的范围之内，否则，电动机就会损坏，这是工作时发热条件的限制。此外，有由于曲柄压力机有较大的飞轮，加速飞轮使其达到额定转速，需要一定的功率，如电动机的额定功率不足，就会引起电动机的启动电流过大和启动时间过长，使电动机温升过高而损坏，所以还应核算启动时间，视其是否在允许范围之内。这就是启动时发热条件的限制。在通常情况下，冲压作用时间很短，短时过载还不致使电动机停下来，因此，一般按工作时发热条件来解决电动机功率。曲柄压力机主传动电动机的负载虽然是不均匀的，但是从发热条件来看，可以折合成某一恒定的功率 N，如果所选用的电动机的额定功率大于或等于 N，那么从发热条件看是能够满足要求的。因此带飞轮传动的电动机功率计算，归结为如何确定折合功率 N。当电动机的负载波动较小，飞轮的能量较大时，这时折合功率 N，接近于压力机一个周期的平均功率电动机的负载波动较大，飞轮的能量较小时，这时的折合功率 N 与平均功率合功率 N 与平均功率 N=中 K 折合功率 K1。平均功率动机所做的功初以工作周期的时间；在此期间压力机所消耗的能量就等于电动机所做的功。 m E N = 102学本科毕业设计（论文） - 47 - 式中 E 一个工作周期内压力机所消耗的能量（公斤米）； E 工作行程时消耗的能量； E 非工作行程时消耗的能量； t 一个工作周期的时间。因此， 02t(千瓦 ) 般 2. 封闭高度调节装置电动机功率的计算方法在稳定负载下，电动机在单位时间内所做的有用功，除以传动系统的效率，便是电动机所需的功率。写成公式为： 102(千瓦 ) 式中 N 电动机所需的功率（千瓦） N 电动机每分钟所做的有用功；传动系统的机械效率；上式中 102 是单位换算常数，表示功率 1 千瓦相当 102m/s。电动机通过传动系统提升滑块时，每秒中内所做的有用功为 N = 式中 G 滑块部件重量 v 滑块的调节速度（ m/s） 3 封闭高度调节装置传动系统的机械效率传动系统的机械效率主要包括： 1)导轨与滑块相对滑动的效率 1。 2)调节螺杆传动效率 2。河南理工大学本科毕业设计（论文） - 48 - 3)调节螺母

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