机械压力机讲解

1、开开 题题 报报 告告 课题名称：机械压力机 指导老师： 学生姓名： 班 级: 目录目录 一、曲柄压力机的现状和原理一、曲柄压力机的现状和原理 二、曲柄压力机的设计和相关计算二、曲柄压力机的设计和相关计算 三、相关文献三、相关文献 课题题目课题题目 J23-100机械压力机的设计 主要参数 公称压力-1000KN 公称压力行程-10mm 滑块行程-140mm 滑块行程调整量-16mm 行程次数-45次/分 最大封闭高度-400mm 滑块中心到机身的距离-320mm 最大可倾角-30 曲柄压力机的现状和原理曲柄压力机的现状和原理 原理原理 机械压力机有以下几部分组成： 工作机构：一般为曲柄滑块机

2、构 传动机构：包括齿轮传动和皮带 传 动 操纵机构：离合器和制动器 能源机构：电动机和飞轮 支撑机构：机身 曲柄压力机的现状和原理曲柄压力机的现状和原理 原理原理 工作机构的运动规律影响压力机的压 力性能，其受力状况是压力机强度和 刚度设计的基础。 传动机构影响压力机的整体布置、外 形尺寸、美观以及重量和成本。 离合器和制动器是压力机能否正常工 作的关键。 电机和飞轮的正确选择与合理设计是 获得足够能量的基础。 机身的合理设计将降低机身的重量， 提高压力机的刚度。 曲柄压力机的现状和原理曲柄压力机的现状和原理 原理原理 电动机通过三角带，将运动传给大皮带轮， 从而通过齿轮把运动传给曲轴，连杆套

3、在 曲轴上，下端与滑快铰接，因此就将齿轮 的旋转运动转换为滑快的往复运动。凸模 装在滑快上，凹模装在工作平台上。当材 料放在凹凸模之间时，即能进行冲裁工艺， 制成工件。压力机在整个工作周期内，大 部分时间为无负荷的空程，为了使电动机 的负荷均匀，有效的利用能量，因而装有 飞轮，大皮带轮即起飞轮的作用。 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 传动方案设计传动方案设计 1 1 传动系统的布置方式传动系统的布置方式 传动系统的布置方式包括两种：上传动和下传动 下传动的优点： （1）压力机重心低，运转平稳，能减少震动和噪声，劳动条件较好； （2）压力机地面高度较少，适宜于高度较矮的厂房

4、； （3）从结构上看，有增加滑块高度和导轨长度的空间，因而易于提高滑块的 运动 精度，延长模具的寿命，改善工件质量； （4）润滑系统布置于工作台下，润滑油不会沾到工件上。 其缺点是： （1）压力机平面尺寸较大，而总高度和上传动相差不多，故压力机总重量比 上传动的约大1020%； 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 传动方案设计传动方案设计 （2）检修传动部件时不便于使用车间内的吊车； （3）放置传动部件的地坑深，地基庞大；总体造价较高。 目前市场上已上传动压力机居多，但下传动压力机在个别领域仍占有优 势，如食品、橡胶等行业。 因此我选择下传动因此我选择下传动 2 2 曲轴放置

5、方式曲轴放置方式 压力机传动系统的曲轴平行于压力机正面的为曲轴横放，垂直于正面 的为曲轴纵放，一般在中大型压力机上采取曲轴纵放（偏心齿轮结构）， 甚至在个别小型压力机上也采取这种型式。曲轴横放主要适用于大台面压 力机（通常为双点压力机）。 采取曲轴纵放和横放没有严格的要求，要综合考虑零件的冲压工艺， 成本等因素来选择。 我所涉及的压力机属于小型压力机，故我选曲轴纵放我所涉及的压力机属于小型压力机，故我选曲轴纵放 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 传动方案设计传动方案设计 3 3 传动级数和各速比的分配传动级数和各速比的分配 压力机的传动级数与电动机的的转速和滑块每分钟的行程

6、次数有关。行 程次数越低，总速比大，传动级数就应多些否则每级的速比过大，结构不 紧凑；行程次数高，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。 各传动级数的速比分配要恰当。通常三角皮带传动的速比不超过68， 齿轮传动部超过79。速比分配时，要保证飞轮有适当的转速，也要注意 布置得尽可能紧凑、美观和长、宽、高尺寸比例适当。 由此可得，我所设计的压力机可选为三级传动由此可得，我所设计的压力机可选为三级传动 4 确定离合器和制动器的安装位置确定离合器和制动器的安装位置 摩擦离合器的合理位置应视机器的具体情况而定。一般来说，行程次数 较高的压力机（如模锻压力机）离合器最好安装在

7、曲轴上，因为这样可以 利用大齿轮的飞轮作用，能量损失小，离合器工作条件也较好。行程次数 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 传动方案设计传动方案设计 较低的压力机，由于曲轴转速低，最后一级大齿轮的飞轮作用已不显著为 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，一般是飞轮轴。制动器的位置则随离合器位 置而定。因为传动轴上制动力矩较小，可缩小制动器的结构尺寸。 因此我将离合器安装在传动轴上因此我将离合器安装在传动轴上 5 传动方案传动方案 由以上内容可得，曲柄压力机传动系统选择3级传动，一级带传动，大带轮 兼做飞轮用，二级齿轮传动，

8、齿轮悬臂放置，摩擦离合器和制动器均在传 动轴上，曲轴纵放。总体传动方案如图1 所示。 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 传动方案设计传动方案设计 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 曲柄滑块机构的尺寸参数设计曲柄滑块机构的尺寸参数设计 曲柄滑块机构有正偏置和负偏置之分 节点偏置这种机构主要用于改善压力 机的受力状态和运动特性，从而提高 压力机的精度，适应工艺的要求。 正偏置：该机构有急进特性，常用在 平锻机等机械设备中 负偏置：该机构有急回特性，常用在 挤压机等机械设备中 我设计的是通用压力机，选择无偏置我设计的是通用压力机，选择无偏置 结构结构 曲柄压力

9、机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 曲柄滑块机构的尺寸参数设计曲柄滑块机构的尺寸参数设计 右图为对心的曲柄滑块机构的运动关 系简图。（所谓对心，是指滑块和连 杆的连结点B的运动轨迹位于曲柄旋 转中心O和连结点的连线上。） （1）滑块的位移和曲柄转 角之间的 关系可表达为 而 令 而 整理得 ()(coscos)sRLRL sin sin R L R L sinsin 2 cos1 sin 22 1 (1cos)(11sin)sR 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 曲柄滑块机构的尺寸参数设计曲柄滑块机构的尺寸参数设计 可简化为 （2）滑块速度 （3）滑块加速度 (1

10、 cos)(1 cos2 ) 4 sR (sinsin2 ) 2 vwR 21 (coscos2 ) dv R dt 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 曲柄滑块机构的尺寸参数设计曲柄滑块机构的尺寸参数设计 （4）参数确定 结合运动简图得 =50mm 一般小于0.3，对于通用压力机，一般在0.10.2范围内 可取 为1.5 由 可得 L=476mm,取整得L=500mm 可得 =0.14 公称压力角 可求得 2 H R R L 222 RR+L-SL cos= 2RR+L-S （） （） =30 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 曲柄滑块机构的尺寸参数设计

11、曲柄滑块机构的尺寸参数设计 （5）连杆受力分析 如果不考虑摩擦，在连杆力的作用下，曲轴上所受理想扭矩 曲柄压力机在工作时，在曲柄滑块机构各运动副之间是有摩擦存在的，由此 而增加的摩擦扭矩是不可忽略的。 曲轴上的摩擦扭矩为 33 t 113 M =PRsinsin2=1070 100.14=N m 2222 （）1000（）39243 0 M =(1)=11935N 2 AB P dddm 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 曲轴的相关设计曲轴的相关设计 常见的曲轴有三种型式，即曲轴、曲拐轴和偏心轴。曲轴为压力机的重要部 件，受力复杂，故制造条件要求较高，一般用45号钢锻制而成

12、。 （1）曲轴式 在支承颈与曲柄颈之间的曲柄臂，曲柄半径R较大，适用于较 大行程的压力机，按曲柄数目又可分为单曲柄和双曲柄，后者适用于工作台 面较大的压力机，纯曲轴毛坯为锻件，机械加工比较困难。 （2） 偏心轴 曲轴颈粗而短，支承座间距小，结构紧凑，刚性好。缺点是 偏心直径大，摩擦耗损多，制造困难，适用于行程小的压力机。 （3） 曲拐轴 曲拐颈在轴的一端，行程悬臂，刚性较差。随着曲柄半径的 增加，轴颈d02增加，摩擦耗损也增大，因此曲柄半径R不能取得太大。但 其结构简单，制造方便，若设偏心套行程可以调节，适用于开式单柱压力机 我选择的曲轴为偏心轴我选择的曲轴为偏心轴 曲柄压力机的设计和相关计算

13、曲柄压力机的设计和相关计算 曲轴的相关设计曲轴的相关设计 （a）曲轴 （b）偏心轴 （c）曲拐轴 （d）偏心齿轮 (a) (b) (c) (d) 12 3 13 4 4 5 1 4 6 7 4 0 0 A A 02 02 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 曲轴的相关设计曲轴的相关设计 由经验公式得： 大支撑端： ，取整为190mm 小支撑端： ，取为105mm 曲颈： ，取为135mm 其长度尺寸有相关配合件与机身结构和自身强度条件来确定 其大致图形为 7 .1896d0 g F 6 .1284 .98)77. 052. 0( 002 dd 4 .1373 .129d68.

14、 065. 0 0 ）（ A d 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 曲轴的相关设计曲轴的相关设计 曲轴材料的选择曲轴材料的选择 曲轴材料采用优质炭素结构钢或合金结构钢，如45、40CR等，要求使用锻 造毛坯，粗加工后调质处理，重要的曲轴和芯轴要在毛坯端部取式样做力 学性能检测，表面粗糙度要求达到Ra(0.080.10)微米，各圆角半径要严 格保证圆样尺寸和表面质量，最后采用滚压强化表面以提高疲劳寿命。 我选择的材料是我选择的材料是4545号钢，曲轴加工后进行调制处理，曲轴的支撑颈和曲柄号钢，曲轴加工后进行调制处理，曲轴的支撑颈和曲柄 颈处精车，在曲柄各处特别是圆角处用滚子碾

15、压强化。颈处精车，在曲柄各处特别是圆角处用滚子碾压强化。 拐轴行程调节装置拐轴行程调节装置 为了适应不同的冲压工艺要求，许多开式压力机行程的大小是可以调节的 如拐轴行程调节装置，如下图所示，偏心套相对于曲拐轴的曲拐颈有一偏 心距，而连杆套在偏心套上，因此，转动偏心套，即能调整行程的大小。 偏心套的端面开有沟槽，与调节套端面的沟槽相互咬合。 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 曲轴的相关设计曲轴的相关设计 当调节行程时，松开锁紧套，使沟槽脱开 ，此时即可利用偏心套圆周上的扳手孔旋 转调节套来调节转动偏心套至所需位置， 然后按相反方向转动锁紧套，使调节套与 偏心套的端面沟槽重新咬

16、合。 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 连杆的相关设计连杆的相关设计 连杆是曲柄滑块机构中的重要构件，将曲柄和滑块连在一起，并通过其运 动将曲柄旋转运动转换为滑块的往复直线运动，在这个过程中，连杆相对 于曲柄转动而相对滑块摆动。因此，连杆和曲柄及滑块都必须是铰接。常 用的连杆有球头式连杆、柱销式连杆、柱面式连杆、三点传力柱销式连杆 、柱塞导向连杆等。 我选用球头式连杆我选用球头式连杆 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 连杆的相关设计连杆的相关设计 由经验公式得 球头直径 取 =120mm 连杆螺纹直径 取 =80mm 连杆最小直径 取 =75mm mmP

17、 B 180118) 7 . 59 . 3 (d 0 0 d mmdB6 .998 .70)83. 059. 0(d0 B d mmd804 .66) 0 . 183. 0 (d 02 2 d 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 滑块的相关设计滑块的相关设计 滑块是压力机上作往复直线运动的部件，结构比较复杂，精度要求比较高。 它的上部安装连杆及调节装置，下部固定模具，中间安装保险装置和顶料 器等。 压力机上的滑块式一个箱型结构，它的上部与连杆连接，滑块的地面开有T 型槽或有模柄孔，用于固定上模。模具上模的模柄安装在滑块的模柄孔中 ，用压紧螺钉压紧。滑块运动带动上模运动，完成冲

18、压工作。滑块沿着机 身上的导轨做上下直线运动。由于导轨的导向作用，使得滑块运动平稳， 一般情况下压力机滑块的底平面具有一定的垂直度。为了使滑块在工作不 致倾斜，受力状态良好，连杆对滑块的力和滑块中心线是重合的。滑块的 精度对冲压件的精度和冲模寿命有很大影响。 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 电机的相关设计电机的相关设计 一般按工作时发热条件来确定电动机功率，带飞轮传动的电动机功率计算归 结为如何确定折合功率。当机械特性比较平缓或飞轮能量较大时，电动机 负载波动下，这时折合功率接近于压力机一个工作周期的平均功率，为折 合功率与平均功率之比。为了使飞轮尺寸不致过大，以及使电动

19、机能安全 工作，实际电动机功率要大于平均功率，即工作循环总能量： 系数一般为 =1.21.6 查表可得 =1.3 实际电动机功率应为 为一个工作循环内的总能量 m NKN K K NK t A A 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 电机的相关设计电机的相关设计 压力机一个周期所消耗的能量 为： 工件变形功 拉伸垫工作功 工作行程时由于去柄滑块机构的摩擦所消耗的能量 工作行程时由于压力机受力系统的弹性变形所消耗的能量 压力机空程向下和空程向上时所消耗的能量 单次行程时滑块停顿飞轮空转所消耗的能量 单次行程时离合器结合所消耗的能量 A 1234567 A=AAAAAAA 1 A

20、 2 A 3 A 4 A 5 A 6 A 7 A 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 电机的相关设计电机的相关设计 （1）工件变形功 （2）拉伸垫工作功 本压力机没有拉伸垫，所以 =0 （3）工作行程时由于去柄滑块机构的摩擦所消耗的能量 摩擦当量力臂 10 A=0.315Pgh 0g 0.40.4100012.6hPmm 33 1 0.315 1000 1012.6 103984ANmJ 2 A uAB0 1 m =ddd 2 （1+ ） 0 3g 0 0.50.5586730=1480.5J 180 Am P 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 电机的相关

21、设计电机的相关设计 (4)工作行程时由于压力机受力系统的弹性变形所消耗的能量 (5)压力机空程向下和空程向上时所消耗的能量 查表得 =2150J (6)单次行程时滑块停顿飞轮空转所消耗的能量 4 1 2 APgh 1 0 0 0 2 .5 4 0 0/ P gK N hm m C gK Nm m 33 4 1 1000 102.5 101250 2 AJ 5 A 601 ()AN tt 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 电机的相关设计电机的相关设计 查表得 =1.12KW， =0.45 （7）单次行程时离合器结合所消耗的能量 查资料得 代入公式 得 0 N n C 1 1

22、t n 1 n t n C 6 6060 0.5()1825.16 45 0.4545 AKWsJ 7 A =0.2A 1234567 A=AAAAAAA A=13360J 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 电机的相关设计电机的相关设计 由以上计算可得 可选择Y160-6型电动机，额定功率为7.5KW，额定转速为1440r/min N5.01 m A KW t 6.5 m NKNKW 7.5 1.5 5.01 m N K N 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 确定传动装置的总传动比和分配传动比确定传动装置的总传动比和分配传动比 电机型号为Y132M型，额

23、定转速为1440r/min 总传动比 前面传动方案已确定，采用三级传动，一级带传动，二级齿轮传动 通用压力机的飞轮转速常取300-400转/分左右，但为了使飞轮的尺寸不至过 大初步定为如下传动比 第一级传动：皮带传动 =3 第二级传动：齿轮传动 =2.5 第三级传动：齿轮传动 =4.267 1 4 4 0 = 3 2 4 5 i总 1 i 2 i 3 i 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 飞轮的设计计算飞轮的设计计算 由以上计算可求得飞轮的转动惯量 为了减轻重量将飞轮设计为有图样式 经计算可得 D=750mm d=130mm B=120mm 2 12.23/ f IKgm

24、曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 离合器的设计计算离合器的设计计算 离合器我选用浮动镶块式摩擦离合器 经过计算可得 摩擦半径 镶块单排排布 镶块数目为10 摩擦盘厚度为12mm 017 u Rm 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 制动器的设计计算制动器的设计计算 制动器我选用的是与浮动镶块式离合 器相适应的浮动镶块式摩擦制动器。 经过相关的设计计算和其他结构的限 制，最终其大致图形如右图所示 摩擦半径为0.15m 镶块单排排布 镶块数目10 镶块厚度20mm 曲柄压力机的设计和相关计算曲柄压力机的设计和相关计算 传动轴设计计算传动轴设计计算 一级传动轴设计 经过相关计算可得 其长度尺寸由相关配合件来确定 1 80dm