锻压机传动系统的设计

机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩摘 要锻造是人类所知的最古老的金属加工工艺之一，早在公元前 2000 年，锻造即被用于生产武器、工具盒珠宝。这一工艺是手工使用简单的锤子完成的。随着科技的进步，机械压力机的出现，大大减少了劳动力。机械压力机是通过曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转换为滑块的直线往复运动，对坯料进行成形加工的锻压机械。机械压力机一般由工作机构、传动系统、操纵部分、能源系统和支撑部件组成。除上述基本部分外，还有多种辅助系统与附属装置，如润滑系统，过载保护装置以及气垫等。机械压力机传动系统尤为重要，包括齿轮传动和皮带传动等机构，将电机能量传输至工作机构，在传输过程中，转速逐渐降低，转矩逐渐增加。 关键词：机械压力机，曲柄，锻造，开式模锻造，机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩AbstractForging is one of the oldest metalworking processes known to man. As early as 2000 B.C., forging was used to produce weapons, implements, and jewelry. The process was performed by hand using simple hammers. With the progress of science and technology, mechanical press, greatly reduces the labor force. Mechanical press is through the crank slider mechanism to the rotary motion of the motor into reciprocating motion of the slider, the blank forming processing forging machinery. Mechanical press usually consists of a working mechanism, driving system, control, and energy systems and supporting component. In addition to the base portion, and a variety of auxiliary system and accessory device, such as a lubrication system, overload protection device and air cushion.The driving system of mechanical press is particularly important, including gear and a belt drive mechanism, the motor energy transmitted to the body of work, in the transmission process, gradually reduce the speed, torque increases gradually.Key words: Mechanical press, crank, forging, open-die forging机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩目 录摘 要 . IABSTRACT . II目 录 . III第一章 引 言 . 11.1 课题的目的意义 .11.2 锻压设备发展史及近几年来国内外发展状况 .11.3 设计方案的可行性分析和预期目标 .31.4 设计方案的技术参数 .4第二章 锻压机传动系统的设计 . 42.1 电动机功率的设计计算 .42.2 飞轮转动惯量设计 .52.3 带传动的设计 .62.3.1 带 轮 的 计 算 .62.3.2 带 轮 的 材 料 选 用 .82.3.3 带 轮 结 构 设 计 .82.3.4 连 接 件 的 选 用 .92.4 齿轮传动设计计算 .102.4.1 齿 轮 类 型 、 精 度 等 级 、 材 料 及 齿 数 .102.4.2 齿 轮 传 动 设 计 .112.4.3 几 何 尺 寸 计 算 .132.5 离合器及制动器的选用 .132.5.1 离 合 器 的 选 用 .14机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩2.5.2 制 动 器 的 选 用 .162.6 输出轴的设计 .182.6.1 曲 轴 的 主 要 尺 寸 的 确 定 .192.6.2 曲 轴 的 强 度 校 核 .202.6.3 曲 轴 刚 度 计 算 .222.6.4 曲 轴 处 轴 承 的 选 用 .242.7 输入轴的设计 .262.7.1 输 入 轴 的 初 步 设 计 .262.7.2 输 入 轴 的 结 构 设 计 .272.7.3 输 入 轴 的 强 度 校 核 .282.7.4 输 入 轴 的 刚 度 校 核 .312.7.5 轴 上 轴 承 的 选 用 .312.7.6 轴 上 连 接 件 的 选 择 .32第三章 控制系统选择 . 35第四章 其他附件选用 . 374.1 顶料装置 .374.2 模具装夹 .384.3 过载保护装置 .384.4 滑块与导轨 .39结论 . 40参 考 文 献 . 42致 谢 . 43机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩第一章 引 言1.1 课 题 的 目 的 意 义锻压设备一般采用机械传动。此次课题是对锻压机的传动系统进行设计。锻压机一般是通过传动系统把电动机的运动和能量传给工作机构，从而使坯料获得预期的变形，制成所需的工件。通 过 此 次 课 程 设 计 ， 要 对 锻 压 机 床 有 初步 的 认 识 和 了 解 ， 对 机 械 行 业 的 认 知 更 进 一 步 。且通过完成本设计课题，可以利用所学的知识，独立完成一般机械的设计过程，为毕业后从事机械设计、机械制造工作打下一个良好的基础。1.2 锻 压 设 备 发 展 史 及 近 几 年 来 国 内 外 发 展 状 况锻 压 生 产 的 历 史 课 追 溯 到 2000 多 年 以 前 ， 然 而 直 到 第 一 次 工 业 革 命 ，手 工 锻 造 才 被 机 器 锻 造 所 取 代 。 伴 随 着 蒸 汽 机 的 发 明 和 蒸 汽 作 为 动 力 的 应 用 ，19 世 纪 出 现 了 空 气 锤 。1842 年 ， 英 国 工 程 师 内 史 密 斯 创 制 第 一 台 蒸 汽 锤 ， 开 始 了 蒸 汽 动 力 锻 压机 械 的 时 代 。 1795 年 ,英 国 的 约 翰 布 拉 默 （ Joseph Bramah） 发 明 了 世 界上 第 一 台 水 压 机 。 到 1870 年 ， 应 用 液 压 传 动 技 术 的 液 压 机 、 挤 压 机 、 剪 切机 和 铆 接 机 的 锻 压 设 备 已 得 到 了 普 遍 应 用 ， 但 直 到 19 世 纪 中 叶 ， 由 于 大 锻件 的 需 要 才 应 用 于 锻 造 。 电 气 技 术 的 发 展 和 电 机 驱 动 的 应 用 ， 进 一 步 促 进 了液 压 机 的 发 展 。 特 别 是 20 世 纪 50 年 代 以 后 ， 随 着 计 算 机 技 术 、 控 制 技 术 、液 压 技 术 、 加 工 制 造 技 术 和 材 料 科 学 的 发 展 锻 压 设 备 得 到 了 快 速 发 展 ， 设 备能 力 进 一 步 提 高 。我国锻压设备的生产制造在 1949 年以前几乎是空白，新中国成立以后，通过引进技术、仿制和自行研制等方式，使锻压设备制造业从无到有，从小到大，建立了较完整的锻压设备设计、研制和生产体系。20 世纪 60 年代初，以万吨水压机为代表的各种锻压设备的研制成功，标志着我国装备制造业有了自己的脊梁，为我国工业、农业、国防等行业的发展提供了强有力的支持。进入机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩20 世纪 80 年代以后，我国实行改革开放政策，锻压机械行业大力推行技术进步和科技创新，采取自主开发，引进国际先进技术和进行合作生产等多种方式，大大提高了设计开发能力和制造水平。目前我国研制的锻压设备，不仅能够保证良好的性能、质量和可靠性，在锻压设备的成套、生产线和数控化、自动化等方面也有了长足的发展，能开发、设计、制造大型精密高效的成套设备，自动生产线，柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS）等。自改革开发以来，我国锻压设备的快速发展主要体现在一下方面。（1）随着微电子技术、自动控制技术的发展和广泛应用，我国锻压设备自动化水平和数控技术有了大幅度提高。开发出了不同的规格的数控锻压设备。（2）随着计算机设计技术的发展，锻压设备设计方法和设计手段也发生了根本的变化。（3）一大批科技攻关项目和科研成果等到了推广及应用，推动了锻压设备设计研究领域的技术进步和科研创新，开发了一批具有产权的锻压设备新产品。（4）产品种类不断完善。（5）设备制造能力不断提高。但是，与世界上工业发达的国家相比，我国锻压设备的技术和水平还有一定的差距。如品种和规格不全，特别是大、高、精、尖的锻压设备有些还依赖进口；主机可靠性和自动化程度还有待于进一步提高，在国际市场上还缺乏竞争力等。为了适应科学技术的发展和锻压生产的需要，满足国内装备制造业的需求，扩大出口创汇等，应该加快我国锻压设备制造业的发展，改造锻压设备不合理。现在我国锻压设备的研究和发展方向主要以一下几点。（1）提高锻压设备制造能力，发展专用设备。（2）提高设备价格精度，发展精密成形设备。（3）提高锻压设备数控程度和柔性化。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩（4）完善设计手段，提高设计水平。（5）推广新材料技术和信息技术。（6）发展绿色设计与制造。1.3 设 计 方 案 的 可 行 性 分 析 和 预 期 目 标本课题研究的内容为锻压机的传动系统设计，其工作原理为：由电动机通过三角皮带驱动大带轮（通常兼作飞轮），然后通过齿轮传动，带动曲轴旋转，通过连杆带动滑块机构上下往复移动。锻压工作完成后滑块回程上行，离合器脱开，同时制动器接通，使滑块停止在上止点附近。 工作原理如下图所示。1电 动 机2小 带 轮3大 带 轮4制 动 器5小 齿 轮6小 齿 轮7离 合 器8曲 轴9连 杆10下 模电动机 1 通过三角皮带将运动传给大皮带轮 3，然后经过齿轮传动将运动传给曲柄轴 8，通过连杆 9 转换为滑块的上下移动。由于工艺操作的需要，滑块时而运动，时而停止，因此装有离合器 7 和制动器 4，锻压机在整个工作周期内进行工艺操作时间很短，既有负荷的工作时间很短，无负荷的空程很多。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩为了使电动机的负载均匀，有效的利用能量，因而装有飞轮，大皮带轮 3 即起飞轮作用。此次设计细化为开式锻压的传动设计，包括带传动和齿轮传动，分析滑块行程，行程次数等问题采用一级带传动，一级齿轮传动，离合器与制动器的安装位置在输出曲柄轴上，且为联动装置。这样就较容易实习电机的转动转为滑块的上下移动，保证制动时电机的动能传递不到曲柄轴上。锻压机的传动系统的作用是将电动机的运动和能量传递给曲柄滑块机构，在传递过程中，对电动机的转速按照一定的传动比进行减速，以满足行程次数对其的要求。在设计参数选定后，还需要考虑了 3 个问题，即布置方式、传动级数与速比分配、离合器- 制动器安装位置。1.4设 计 方 案 的 技 术 参 数根据 GB/T14347-1993，选用参数如下：标称压力 Pg=250KN，公称力行程5mm,滑块行程 S=70mm,行程次数 ，一班制工作。min/80次机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩第二章 锻压机传动系统的设计2.1电 动 机 功 率 的 设 计 计 算设计锻压机功率按一次行程计算电动机的功率： WnCtNm/为一个工作循环所需要的总能量， 为压力机行程利用系数，取 0.4。Wn计算：一个工作循环所需要的总能量 ：7654321 WW工件变形功 ：1JPPggg 249.0315.35.00 拉伸垫工作功 ：2WJSg 1.4863/02536/工作行程时曲柄滑块机构的摩擦所消耗的能量 ：3WJaPmgq6081/3025.903 工作行程弹性变形消耗能量 ：4JCPhPWngg 125.78/250/12/14为垂直刚度，查表选取 400（kNmm -1）nC机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩锻压机空程向上、向下时所消耗的能量 ：5W根据标准公称力，查表选取 J20单次行程，滑块停顿，飞轮空转所消耗的能量 ：6查表选用 为 0.34kW， 6NJtN438)(1单次行程，离合器接合消耗能量 ：7W已知刚性离合器不消耗能量，所以 =07所以 所以 wNm1385电动机所需功率： mk电动机的功率系数 ，一般取 1.21.6。所以电动机所需功率范围在16622216 之间，由此选用 Y1000L1-4 电动机，功率 N=2.2kw, n=1420r/min2.2飞 轮 转 动 惯 量 设 计进行锻压工艺师，压力机除了满足工件变形力的需要，还需满足能量条件，飞轮的转动惯量是考虑因素之一。满足工件变形功所需的飞轮转动惯量计算公式为 12WI2.090438251.786465431 机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩为所需飞轮的转动惯量（ ）；I 2mkg为飞轮角速度，近似计算公式为为电机的额定转速（r/s）；en为工作行程中压力机效率，查表，单机传动的快速压力机为 35%；1为飞轮不均匀系数，可查表依据电动机的额定滑差率选用 0.20。将数据带入飞轮转动惯量计算公式得2.3带 传 动 的 设 计在此次设计锻压机的传动系统中，采用一级传动。传动级数与电动机转速和滑块行程次数有关。行程次数低，总传动速比就大，传动级数就应多些，否则每级得得速比太大，结构就不紧凑；反之，行程次数高，总传动速比就小，传动级数就可以少些。总传动比 ，根据速75.180/42i比分配原则，带传动传动比 ，齿轮传动的传动比为 。初步符5.31i 2i合三角传动带的传动比不超过 68，此轮传动比不超过 79。2.3.1带 轮 的 计 算具体计算方法如下：(1)计算功率： 电机功率为 2.2kW，锻压机载荷变动较大，由参考资料，查表得工况系数 则2.1AKkWpPd 64.(2)选择带型： 根据 ， 查表图，选普通 A 型 V 带.1n1)确定小带轮直径：查表，选取小带轮直径 md8012）大带轮直径。忽略弹性滑动，则大带轮直径sradine /87.41605.322212 9.5%3.087.4169mkgWI 机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩，mdi28405.312查表，选取标准值 3）演算传动比相对误差。计算实际传动比 ,理5.380/2/1di论传动比为 ，则 ，即传动比误差在 5%5.0i以内，因此合格。 （4）选择带长，确定中心距 1）初定中心距：因 ，初取210217.0dadma302）初步计算带长：查表选用标准带长 mLd12503）实际中心距： mad 326/)198250(3/)( 4）确定中心距调整范围mLd .7.003.max m25811515in （5）验算带速 v ssd /94./60/42860/1在 525m/s 范围内，故合格。（6）验算小带轮上的包角： oooo ad1208.4/3.57)(18021 %43.5.30iaLdd 19834/)8(/)80(3201210 机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩（7）确定 V 带根数查表得包角修正系数 ，查表得带长修正系数 ,由小91.0K93.0LK带轮直径 及小带轮转速 查表得单根 A 型 V 带基本额定功率计算单根 V1dn带的额定功率 ,查表得基本额定功率增量 。9.0P17.0PkwLr 93.10)7.()(0 计算 V 带的根数： .,2/64/ 根取rdPz(8)计算单根 V 带的初拉力 查表，A 型带单位长度的质量0Fq=0.10kg/m，则NqvzKPFd 5.14)1/5.2(02（9）计算压轴力： NzQ 802/.sin.03/sin10 2.3.2带 轮 的 材 料 选 用带速 的传动带，其带轮常用铸铁 HT150 制造，重要的也可smv/0以用 HT200；高速时使用钢制带轮，速度可达；小功率带传动的带轮可以用铸铝或塑料。要依据现实情况而定。此次设计选用 HT150。2.3.3带 轮 结 构 设 计（1）小带轮结构小带轮直接安装在电动机轴上，首先确定电动机的尺寸。查表，点动机的轴颈为 D=28mm，外伸端长度 E=60，则带轮轮毂孔直径也为 28mm，为了带轮轴向定位的可靠，带轮轮毂宽度大于电机轴的外伸长度，取为 62mm。带轮结构的确定：带轮的基准直径为 ，查图，选用实心轮。md80机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩查表，A 型 V 带轮，基准宽度 ， ， ，槽间距基1db75.2minah7.8minfh本值 ，偏差 ， 。15e3.09minf（2）大带轮的结构大带轮装在输出轴上，轮毂孔径根据轴的强度及结构设计而定（由轴的校核定出）初选轴颈 40mm，查表，依据带轮直径 280mm 和轮毂直径，确定带轮腹板厚度为 16mm 的六孔辐板式。轮槽尺寸查表得，选用的键的尺寸为12mm 8mm，则键槽宽度为 12mm，键槽深度 。 mt3.12.3.4连 接 件 的 选 用(1)键的选用根据电动机的轴颈，查表选用键宽 b 键高 h 为 8 7，根据工作情况选择单圆头平键。根据轮毂的长度，参考键的长度系列，选用 L=56mm，即键C8 56 GB/T 1096-2003，材料为碳素钢中的 45 钢。大带轮与轴的连接处选用键宽 b 键高 h 为 12 8，根据工作情况，选用单圆头平键，根据轮毂长度，参考键的长度系列，选用 L=56mm，即键 C8 56 GB/T 1096-2003(2)键的强度校核假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键连接的强度条件为 ppkldT3102为传递的转矩，Nm小带轮处的转矩 mNnPT 7.149520.59105.95机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩大带轮处的转矩 mNnPT 504240196.25.105.9齿 带为键与轮毂的接触高度， ,此处 h 为键的高度，mm；kk.为键的工作长度，mml许用挤压应力。p带入数值计算得小带轮处的键的核算 MpadklTp 4.5362817903大带轮处的键的核算 lp 0.43查表，对于轮毂材料是铸铁，承受冲击载荷的静连接，许用挤压应力为 3045MPa。两处均符合要求。2.4齿 轮 传 动 设 计 计 算此次锻压机设计，为一级带传动和一级此轮传动，依据传动比设计分配，齿轮传动的传动比 ，主轴转速为 （由带传动设5i min/405.312rn计计算而得），从动轴转速为 。输入功率mi/802r，其中 为电动机的输出功率， 为普通 Vkw1.96.02带dp dp带带传动的效率，查表得出。且此次此轮传动为开式此轮传动，润滑需要人工定期润滑。2.4.1齿 轮 类 型 、 精 度 等 级 、 材 料 及 齿 数（1）根据此次设计的数据以及初定传动方案，选用直齿圆柱齿轮。（2）齿轮精度的选择查表可得，锻压机床的精度等级为 69 级，此次设机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩计的锻压机要求有一定的精度，为满足要求，选用 7 级精度（GB 10098-88）(3)材料选择。参考压力机常用齿轮的选择材料，查表选用。小齿轮材料选用 40Cr 调制，硬度为 280HBS，许用弯曲应力 ，大齿轮材PaF510料选用 45 钢调制，硬度为 140HBS，许用弯曲应力 。3（4）齿数选择。此次设计的锻压机床的齿轮传动系统为开式传动，齿轮的主要失效形式是磨损失效，应有较大的模数，根据经验，小齿轮的齿数选择一般为 1720，此次设计，选用小齿轮齿数 ，则大齿轮齿数为18z901852zi2.4.2齿 轮 传 动 设 计由于是开式齿轮传动，按保证齿根弯曲疲劳强度作为设计准则进行设计(1)确定公式内的各计算数值1） 计算载荷系数 KKVA查表得，使用系数 ，动载荷系数 ，齿间载荷分配系数75.1A 3.1VK，齿向载荷分布系1 2.F由此计算得， 3.22) 计算小齿轮的传递的转矩3）由表选取齿宽系数 。1d321FSadYzKTm mNmNnPT 45151 102.5402.90.9机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩4） 查图，得到小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ，大齿轮的弯MPaFE501曲疲劳强度极限 。MPaFE3802查图，取小齿轮的弯曲疲劳寿命系数 ，大齿轮的弯曲疲劳8.1FNK寿命系数 .2FNK计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，由公式得 MPaSKFENF 57.304.185011 862225）查取齿形系数查表得 ，91.FaY.2Fa6）查取应力校正系数查表得， ，58.1Sa7.2Sa7）计算大、小齿轮的 并加比较大齿轮的数值较大，按大齿轮设计计算。（2）设计计算 mm408.20165.18042.57334取标准模数，查表得选用模数 。FY01457.57.3291FSaY6.8.2Sa机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩（3）校核弯曲强度校核公式 带入（1）步骤中的数值，进行计算，均小于 。合格。F2.4.3几 何 尺 寸 计 算（1）计算分度圆直径mmzd905842（2）计算中心距 mda2705921（3）齿宽取小齿轮为 80mm，大齿轮为 75mm。db12.5离 合 器 及 制 动 器 的 选 用在机械压力机的传动系统中，设置了离合器和制动器，用来控制压力机工作机构的运动和停止。离合器和制动器是机械压力机的重要部件之一。这个部件的性能的好坏直接影响整个机械压力机的使用性能，操作安全，工作可靠性，设备利用率和设备维修量。常用的离合器可分为刚性离合器和摩擦离合器两大类；常用的制动器有带式制动器和圆盘式制动器。机械压力机的操作分为连续工作、单次行程工作和微动工作，这些动作是通过控制离合器和制动器来实现的。机械压力机上的离合器与制动器之间设有连锁装置,以保证制动器制动前离合器一定脱开，离合器接合前制动器一定松开，完成压力机的各个运动过程。FdSaFFzmYKT231机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩2.5.1离 合 器 的 选 用在锻压机械中常用的离合器有刚性离合器和摩擦离合器，此次设计，初选刚性离合器。刚性离合器是靠接合零件吧主动部分和从动部分刚性连接起来。刚性离合器壳分为转键式、滑销式、滚珠式和牙嵌式。查阅锻压手册资料初选转键式离合器。下图为双转键式离合器的结构图。带轮与曲轴不直接装在一起，带轮可以自由转动，实现离合的作用。（1）离合器的设计：由于机器起动时的动载荷和运转中可能出现过载现象，所以应当按轴上的最大转矩作为计算转矩 ，计算转矩公式：caTTKAca式中 为工作情况系数，查表取 ， 为工程转矩， 式中7.1AK机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩为电机功率， 分别是带传动、齿轮传动、离合器传动、0P滚离齿带 、 滚动轴承的传动效率，分别取，0.96、0.95、0.97、0.97，带入公式计算计算转矩。mNTKAca 095.38.257.1查的转键式离合器的接合速度应小于 200r/min，转矩范围1003700Nm。由于转键式离合器在锻压机中比较常用，在其他场合应用较少，附上其基本构造图，方便了解。如下图所示。（2）转键离合器各项目的计算：mNnPnT 37.6.9050滚离齿带机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩由曲轴直径公式 ,一直曲轴初直径为 74mm，所以Rdd2).1(01取转键离合器的 H=74/2=37mm。1）转键的有效长度 ，初选ml 74)65.1()65.4(1110mm。2）转键直径 ，初选 34mm。drd).04.().0.(21为转键工作半径。r3）转键计算半径， 式中 为转键工作面的中心角，一般小于 ，通常取 ，取 。带入计算，转键计算6045302半径 37mm。4）挤压面积 mrlA45sin172sin1 5）作用在转键上的圆周力 NRTFCt 8.039.82.5.2制 动 器 的 选 用通用压力机使用的制动器有多种，此次设计采用带式制动器，与转键式离合器配合使用，以保证制动器制动前离合器一定脱开，离合器接合前制动器一定松开。（1）计算制动转矩且 =STt1Tt为垂直载荷对载荷轴的转矩，S 是保证重物可靠悬吊的制动安全系数，1T查表得 S=2.0，在备注中查的 JC=40%，由离合器选用时算得垂直载荷对载荷轴的转矩，带入上式计算得，计算转矩为 450.70Nm。（2）初选制动器类型材料选用 45 碳钢，轮缘表面淬火 3545HRC，深度为 23mm。所用键槽型式应符合 GB/T 3852 的规定。选择型号为制动轮 160-Z35 （）22)cos(rHrRc 机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩（）（3）圆周力计算查表对于摩擦材料为碳钢的带式制动器许用压强 ，MPap5.1，摩擦因数 ，许用温度为 260。smMPapv/5.2)(2.017.由公式 563107.4FNDTF绕入段张紧力 e绕出段张紧力 2式中 为制动轮包角，通常取为 250270。(4)对于制动带的计算1）带和轮间的压强及带宽 b带和轮之间的实际压强公式 ，带宽)(2MPaDSpD 为制动轮轮径，160mm；S 为带的变动张力，其值由带的最小张力 变到最大张力 ，其2F1F相应的有最小压强 和最大压强 ，按计算公式，选取带宽，计算出minpmaxp的带宽应比轮宽 B 小 510mm。有带轮的轮宽 B 为 70mm，参选制动带推荐用尺寸表，选用带宽为 60mm，带厚 t=4mm。2）覆面单位面积上的摩擦功率 验算pvP)(值取上一步骤中最小压强 和最大压强 的平均值。pminmaxp为制动轮圆周速度，v sDv /69.0/816.0/1 是制动轮转速，为 80r/min。1n3）制动钢带厚度 tpDb12机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩M 为沿带宽每排最多的铆钉数，d 为连接钢带与连接件（摩擦材料）用的铆钉直径，mm，一般取410mm。为钢带的许用拉应力，MPa。钢带材料常用 Q235A、Q275 和 45p钢，当具覆面材料时 有，无覆面材料时。MPap108（5）校核制动轮一次制动的温升是否超过许用值510mcTtt式中：为制动过程的转角；为制动轮的质量，在选取制动轮的时候，查得，5kg；m为载荷转矩，Nm；tT为制动轮材料的比热容，对刚和铸铁取 ，对p )/(523.0kgjc于硅铝合金取 。)/(879.0kgjc带入公式计算 CmcTtt 01523.106.45验算合格。2.6输 出 轴 的 设 计轴是机械机床中的重要组成部分，作回转运动的零件都要装在轴上来实现其回转运动，大多数轴还起着传递转矩的作用。轴的主要支撑是滑动轴承和滚动轴承。常见的轴有直轴和曲轴。分析此次设计，由于滑块作往复直线运动，ptmdbFt)(机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩所以选用曲柄，且此次设计采用的是单边传动的曲轴式压力机。2.6.1曲 轴 的 主 要 尺 寸 的 确 定在设计曲轴时，先根据经验公式决定曲轴的有关尺寸，然后根据理论公式进行精确核验。曲轴结构图如上图标注，先设计支撑颈直径，根据公式：（4.55） （mm） 为标称压力（kN）0dgPgP根据经验数据，进行设计：(4.55) =71.179.1。取020md740曲柄颈直径 ， =（1.11.4） 。取 =96mmAdA支撑颈直径 ， =（1.52.2） 。取 =145mm0l 0l曲柄两臂外侧面的长度 ， =（2.53.0） 。取 =210mmql 0dql曲柄颈长度 ， =（1.31.7） 。取 =120mmal 0al圆角半径 ， =（0.080.10） 。取 =6mmr r机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩曲柄臂大的宽度 ， =（1.31.8） 。取 =112mma0da2.6.2曲 轴 的 强 度 校 核曲轴的强度计算，有集中载荷简支梁法，弹性基础梁法，均布载荷的简支梁法和纯弯梁法等。此次设计采用纯弯梁法，因曲轴受力后产生弯矩变形，曲柄中部的变形大于两边的变形（如下图（a）、（c）所示） (a)b(c)d曲轴变形及载荷分布情况（a）图是曲轴变形情况；（b）图是曲轴开始变形前瞬间载荷情况；（c）图是曲轴变形曲线；（d）曲轴变形后载荷情况。从上图分析，连杆给予曲柄颈的作用力就成为非均布载荷，两端大，中间小，所以可以简化为两个集中力作用在曲柄的两端，考虑到轴瓦的磨损，用下图（曲轴计算简图）计算。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩 CBPg/2g危险截面 C-C 的弯矩 为：WMmNPrlgaqW 86254812048C-C 截面的最大应力 为：MPadPrlWMAgaq 49.71096.25)82(41.0)8(4133 在曲柄颈上，除受弯矩作用外，尚受到扭矩的作用，应按弯扭联合作用计算。但由于弯矩的比扭矩大的多，故忽略扭矩计算得应力与考虑扭矩所得的应力差不多。在 B-B 截面上也受到弯扭联合作用，但此处和 C-C 截面相反，扭矩比弯矩大的多，股忽略弯矩的影响。B-B 截面扭矩为：ggmPM机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩为公称当量力臂，gm012sin1i dRmBAg （注，R 为曲柄半径， 为曲柄转角， 为连杆系数， 为摩擦系数，为连杆小头球头或销子直径，其他数据均如图标注）Bd的最大剪应力为： MPadmPWMgg 37.94.205.3查的各曲柄轴常用材料需用应力材料 （ ）saP510（ ）aP510（ ）aP51045 调质 3600 10001400 750100040Cr 调质 5000 14002000 1000150037SiMn2MoV 调质 6500 18002600 1400200018CrMnMoB 调质 7500 21003000 16002300由上表，和计算结果，查的，选用 45 调质处理。2.6.3曲 轴 刚 度 计 算如下图所示为曲轴刚度计算简图。利用摩尔定理即可计算出曲柄颈中点的挠度 ：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩 dAPg/2Pg/2rrcahbD-DDM(x)=/2P1公式为223 33332 441)(1brlbrJ brJEPag式中 为标称压力 250kN；gP为弹性模量，对刚曲轴 ；E)/(10.22mNE为曲柄颈长度，取 120mm；al为曲柄臂厚度，取 45mm；b为曲圆角半径，取 6mm；r为支撑颈、曲柄颈的直径，取 74mm、96mm；Ad、0机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩为曲柄臂的高度，取 167mm；h为曲柄臂宽度，取 112mm；a为曲柄臂形心至曲柄颈形心的距离，取 29.5mm；c为支撑颈、曲柄臂、曲柄颈的惯性矩，计算如下321J、；46124401 07.607md 4623232 10.5.9121 mahcJ ；。4612443 07.609mdJA 将数值带入公式中挠度得： 07489. 422231)(313 333 brlbrJ rJEPag2.6.4曲 轴 处 轴 承 的 选 用根 据 轴 承 中 摩 擦 的 性 质 不 同 ， 可 以 把 轴 承 分 为 滑 动 摩 擦 轴 承 和 滚 动 摩 擦轴 承 两 大 类 。 滚 动 轴 承 由 于 摩 擦 系 数 小 ， 起 动 阻 力 小 ， 在 一 般 机 器 中 应 用 较广 。 在 锻 压 设 备 中 ， 由 于 存 在 特 大 冲 击 与 振 动 ， 此 次 设 计 选 用 径 向 滑 动 摩擦 轴 承 。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩已 知 ， 轴 承 所 受 径 向 载 荷 F=250kN， 轴 颈 转 速 80r/min， 轴 颈d=74mm,进 行 对 轴 承 的 验 算 。（ 1） 验 算 轴 承 的 平 均 压 力 pMPadBFp9.2145720（ 2） 验 算 轴 承 的 （单位为 ）值vsm/轴承的发热量与其单位面积上的摩擦功耗 成正比（ 是摩擦系数），fpvf限制 值就是限制轴承的温升。pvsmMPaBFndBF/45.1790160（3）验算滑动速度 vssdn /098.3/60/87460/1 查表选用铅青铜，ZCuPb30（30 铅青铜）， ， ，MPap25mv/12。采用此轴承合格。smMPapv/30对于 和 的验算合格的轴承，由于滑动速度过高，也会加速磨损而使轴p承报废，这是因为 只是平均压力，实际上，在轴发生弯曲或不同心等引起的一系列误差及振动的影响下，轴承边缘可能产生相当高的压力，因而局部区域的 值还会超过许用值。pv滑动轴承润滑剂的选用。使用润滑脂可以形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。由于润滑脂属于半固定润滑剂，流动性极差，故无冷却效果。查表此次设计选用 2 号钠基脂。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩2.7输 入 轴 的 设 计此次设计的锻压机中输入轴为直 轴 ， 主 要 作 用 将 电 机 的 功 率 由 大 带 轮 传递 给 下 级 齿 轮 ， 由 于 带 的 初 拉 力 的 作 用 ， 直 轴 不 仅 传 递 转 矩 、 而 且 承 受 一定 的 扭 矩 。2.7.1输 入 轴 的 初 步 设 计已知选用电机由此选用 Y1000L1-4 电动机，功率 ,kWN2.传动比 带的初拉力为 140.5N。小齿轮选用的是直齿轮，min/40rn5.3i基准直径 72mm。（1）计算输入轴上的功率轴的 P，转速 n 和转矩kW