第四节 传动系统及离合器

1、1第四节第四节 传动系统传动系统p4.1 布置方式 p4.2 传动级数p4.3 离合器与制动器放置p4.4 传动系统布置p4.5 强度校核p4.6 传动比计算24.1 布置方式布置方式 曲轴纵放与横放 曲轴纵放：曲轴中心线垂直于压力机正面。大中型压力机特别是多点压力机常采用纵放形式。曲轴纵放结构便于将传动系统封闭在机身之内，进行集中润滑，外形美观，美国、日本的小型压力机均采用这一结构形式，我国进口的通用开式压力机均采用曲轴纵放形式这种安装形式曲轴和传动轴长度较短，强度、刚度较好。 曲轴横放：曲轴中心线平行于压力机正面。目前小型开式压力机常采用曲轴横放结构形式，这种形式曲轴及传动轴尺寸较长，受力

2、不好，外形不美观，但安装维修方便。3 开式与闭式传动开式传动：齿轮安装在机身外面暴露在空气中的传动。开式传动齿轮润滑不良，磨损严重。闭式传动：传动齿轮常处于机身内的润滑油箱内，使齿轮得到良好的润滑，机床外形美观。 日本及美国的绝大部分开式压力机均为闭式传动，而我国绝大多数开式压力机均为开式传动。而采用曲轴纵放的结构方式易实现闭式传动，而曲轴横放的结构方式较难实现闭式传动。4.1 布置方式布置方式4 双边传动与单边传动单边传动：机械压力机的曲轴或传动轴仅由一端的齿轮驱动的传动方式 。双边传动：曲轴由两端的齿轮同时驱动。双边传动齿轮传递的扭矩理论上为单边的一半，所以可减小齿轮模数，改善轴的受力条件

3、。但制造成本提高，安装调整不便。双边传动可减小齿轮尺寸，但两边要保证运动的同步较困难。 4.1 布置方式布置方式双边传动方式单边传动方式5 上传动与下传动上传动：机械压力机的传动系统可置于工作台之上。下传动：机械压力机的传动系统置于工作台以下。下传动具有重心低，运转平稳；地面高度小； 有增加滑块高度和导轨长度的可能性，因而提高了滑块的运动精度；由于连杆承受工作变形力，故机身的立柱和上梁的受力情况得到改善。但下传动平面尺寸大，重量大，传动系统置于地坑之中，检修传动部件不便。下传动开式压力机传动原理4.1 布置方式布置方式6 总传动比决定于选用电动机的转速和滑块的每分钟行程次数。而滑块行程次数n，

4、电动机转速nc和传动级数可见表4-5的对应关系表 由滑块行程次数决定的电动机同步转速、传动级数滑块行程次数（s.p.m）70808070803010n30次/min，采用两级传动，n电机1000次/min or 1500次/min30n10次/min，采用三级传动，n电机1000次/min or 1500次/min n转键式刚性离合器的结构和工作原理结构： 主动部分：8大齿轮 5轴承 4中套 7端盖 从动部分：3转轴 2、6内、外套 平键 连接部分：15、16主、副键 17拉杆 18、19主、副键柄 控制部分：9关闭器 12弹簧 11凸块40工作原理运动过程主动部分： 大齿轮在电机皮带轮减速机

5、构小齿轮的 带动下不停运动； 大套（4）与大齿轮采用过渡配合（H7/K6）一起 转动；从动部分： 内套（2）外套（6）紧固在曲轴上，在离合器不 接合时不转动，在离合器接合时，随曲轴一起旋转；主动部分与从动部分的连接：靠主、副键连接41工作原理离合器接合时：主键：逆时针方向运动 副键：顺时针方向运动 转动后位置：离合器分离时：主键：顺时针方向运动 副键：逆时针方向运动 转动后位置：主、副键连锁：拉板424 转键的材料与校核方式 材料：合金钢40Cr、50Cr、或 碳素工具钢T7、T10 校核：离合器所能传递的最大扭矩 要求： M离 M离 式中：M离20000d3 （N.cm） M离离合器所能传递

6、的最大扭矩； d转键圆柱部分的直径。 M离离合器所需传递的扭矩。 43 M离 其中：Mq曲轴所受扭矩； i 离合器至曲轴的传动比； 离合器至曲轴的传递效率：一级0.97 二级0.94 . iMq445.4 离合器与制动器离合器与制动器电磁铁控制的操纵机构，可使压力机获得单次行程和连续行程两种工作方式。单次行程：操作者即使没有松开操纵踏板，曲轴回转一周后仍会停止。连续行程：只要踩住踏板不松开，滑块便可连续冲压。 4546关闭关闭器控制过程（电磁铁式）：器控制过程（电磁铁式）：1、单次行程： 用销子连接拉杆与打棒。 踩下踏板，电磁铁通电，衔铁上吸，拉杆向下拉打棒。 齿条随拉杆向下运动，带动齿轮和关

7、闭器转动。 尾板与转键反时针转动，离合器接合，曲轴旋转，滑块向下运动。 随曲轴一起旋转的凸块向右撞开打棒，齿条向上运动，经齿轮带动关闭器回到工作位置挡住尾板，离合器脱开。 曲轴在制动器作用下停止转动，滑块完成一次行程。 475.4 离合器与制动器离合器与制动器2.滑销式离合器滑销离合器必须有能使曲轴准确停止旋转的制动器装置。优点：价格低。一般用于行程速度不高的压力机。485.4 摩擦离合器摩擦离合器-制动器制动器 摩擦离合器是借助摩擦力使主动部分与从动部分接合起 来的；而摩擦制动器是靠摩擦传递扭矩、吸收动能的。 摩擦离合器-制动器分类：按其工作情况分为干式和湿式两种；按其结构可分为分离式和组合

8、式；按其摩擦面的形状，双可分为圆盘式、浮动镶块式、圆锥式、鼓形式等。常见形式：圆盘式和浮动镶块式摩擦离合器-制动器。特点：摩擦离合器结构复杂，成本高，且需要气源。能在曲柄转动的任何角度接合或分离，易实现寸动行程和紧急停止。接合平稳，能在较高的转速下工作；能传递大的扭矩。在大型及高性能压力机上得到广泛应用。 491.圆盘式摩擦离合器-制动器 动作过程：压缩空气经导气旋转接头12进入气缸，气缸向左移动，使制动摩擦片5与制动盘和气缸的摩擦面脱开；紧接着气缸左面的摩擦面将摩擦片8压紧在离合器从动盘上，从动轴便随飞轮转动。电磁空气分配阀断电后，气缸与大气相通，在制动弹簧10的作用下，气缸右行，离合器松开

9、，制动器接合，制动摩擦片对从动部分作用足够的制动力矩，使之停止转动。 特点：离合器、制动器接合时发热较大，温度较高，停止性能较差。该结构只适宜于中小型压力机。 5.4 摩擦离合器摩擦离合器-制动器制动器502.浮动镶块式摩擦离合器-制动器 5.4 摩擦离合器摩擦离合器-制动器制动器512.浮动镶块式摩擦离合器-制动器 特点：离合器和制动器的摩擦片制成块状，一般由石棉塑料的摩擦材料制成，装在保持盘的沿圆周方向布置的孔洞中，并可在孔中作轴向移动。它的主要优点是摩擦块更换容易。分离式离合器-制动器从动部分惯量较小，离合器结合及制动器制动时发热较少，故应用较广。但分离式离合器较为困难的是离合器和制动器

10、的连锁。5.4 摩擦离合器摩擦离合器-制动器制动器522 浮动镶块式摩擦离合器制动器 结构组成 主动部分：3飞轮 41离合器主动摩擦盘 21离合器活塞 从动部分：51、52离合器及制动器从动摩擦片 71、72离合器、制动器浮动镶块 6从动轴 固定部分：9固定摩擦盘 12、22制动器气缸及活塞等5354 离合器工作原理 制动器气室（12）进气推动制动器活塞（22）向左压制制动弹簧（82）制动器分离 离合器气室（11）进气离合器活塞（21）向右运动压制离合器浮动镶块（71）离合器接合 二者几乎同时，相差0.04s 制动器工作原理 离合器气室排气离合器脱开弹簧推动离合器活塞向左离合器分离 制动器气室

11、排气制动弹簧推动制动摩擦盘向左压制浮动镶块实现制动55 离合器与制动器之间的连锁方式 靠离合器和制动器进气和排气的先后次序来完成。 离合器接合时，制动器先进气，离合器后进气； 制动器制动时，离合器先排气，制动器后排气。 镶块与主动摩擦片（41、42）间隙的调整： 靠垫片来完成565.4 摩擦离合器摩擦离合器-制动器制动器3.带式制动器常用形式：偏心带式制动器、凸轮带式制动器和气动带式制动器。特点：偏心带式制动器在滑块的整个行程中，对曲轴作用着一个周期变化的制动力矩。575.4 摩擦离合器摩擦离合器-制动器制动器3.带式制动器图2-38为凸轮带式制动器：它与刚性离合器配合使用。滑块在上止点时制动

12、带张得最紧。当滑块下行时，制动带不完全松开，保持一定的张紧力，防止连杆滑块的“超前”运动。图2-39为气动带式制动器：一般和摩擦离合器配合使用。只在制动时，对曲轴有制动力矩作用，其它时候制动带完全松开。所以，能量损耗小，且可以任意角度制动曲轴。585.4 摩擦离合器摩擦离合器-制动器制动器刚性离合器不宜在高速下工作，故一般安置在曲轴上，此时制动器也随之置于曲轴上。摩擦离合器多置于转速较高的传动轴上，一般是飞轮轴上。制动器位置随离合器而定，因为传动轴上制动力矩较小，所以装于传动轴上的制动器结构尺寸较小。595.6 辅助装置辅助装置1 拉深垫锁紧装置作用：当上模装有弹性压板或定位块或双动压力机时，

13、应使上模升至一定高度后才能顶起拉深垫托板，以免顶坏工件。60拉伸垫5.6 辅助装置辅助装置61气垫气垫特点：结构简单不另备储气罐导向性好62J23-400压力压力机气垫机气垫63滑块平衡装置 常见的平衡装置有弹簧式和气缸式。 5.6 辅助装置辅助装置64常见的顶料装置有刚性和气动两种。顶料装置5.6 辅助装置辅助装置65第六节第六节 电动机选择和飞轮设计电动机选择和飞轮设计1. 曲柄压力机的电力拖动特征1 飞轮的作用 储存和释放能量的作用例：J31315压力机冲制直径100mm，厚度t为23mm的A3钢板，已知：441MPa。解：工件变形力：F.D.t3150（kN） 工件变形功：A0.315

14、Fg.t22800（J） 冲裁时间：t0.2s 冲裁时压力机机械效率：0.25 所需功率：N 456kw2.7 曲柄压力机的选择与使用2.7.1 曲柄压力机的选择选择设备依据： 首先应了解冲压件成形要求； 其次应了解各类冲压设备的特点； 所选设备的规格和性能应与冲压件的加工要求相适应，除满足使用要求之外，应尽量避免资源浪费。 2.7 曲柄压力机的选择与使用2.7.1 曲柄压力机的选择选择曲柄压力机应考虑的问题: 1）曲柄压力机的工艺与结构特性问题。通用曲柄压力机工艺适应范围较广。开式压力机操作空间大，允许前后或左右送料操作，而闭式压力机刚度好、滑块导向精度高，床身受力变形易补偿。中小型压力机滑

15、块行程速度较快，中大型压力机滑块行程速度稍慢。压力机的行程和装模高度对压力机的整体刚性有一定的影响。 2.7 曲柄压力机的选择与使用2.7.1 曲柄压力机的选择选择曲柄压力机应考虑的问题:2）曲柄压力机的压力特性问题。2.7 曲柄压力机的选择与使用2.7.1 曲柄压力机的选择选择曲柄压力机应考虑的问题:2）曲柄压力机的压力特性问题。工作负荷曲线可在工序确定之后做出。复合工序要考虑压力的叠加情况。工作负荷不仅包括冲压变形力，还要加上与变形力同时存在的其它工艺力，如压料力、弹性卸料力、弹性顶件力、推件力等。 2.7 曲柄压力机的选择与使用2.7.1 曲柄压力机的选择选择曲柄压力机应考虑的问题:3）

16、曲柄压力机的做功特性问题。曲柄压力机克服冲压力所做的功相当于工作负荷曲线下所包含的面积。压力机的功率不足虽然不像压力不足那样引起压力机强度破坏，但可能导致主电动机过热，引起烧损。 2.7 曲柄压力机的选择与使用2.7.1 曲柄压力机的选择选择曲柄压力机应考虑的问题:4）曲柄压力机工作周期内的能量消耗问题。7654321AAAAAAAA01315. 07 . 0hFhFAgggFkh 0对于一级传动的快速压力机，k取0.2，对于两级及以上传动的慢速压力机，k取0.4。2.7 曲柄压力机的选择与使用2.7.1 曲柄压力机的选择选择曲柄压力机应考虑的问题:5）压力机与模具相关参数校核问题。模具闭合高

17、度校核模柄尺寸校核模具上模安装面尺寸校核模具其它尺寸校核6）辅助装置选用问题2.7 曲柄压力机的选择与使用2.7.2 压力机的正确使用与维护1.压力机能力的正确发挥选用时应考虑安全裕度问题，尤其在偏心负荷工作状态，冲压力需低于标称压力许多。 2.对压力机结构的正确使用 2.7 曲柄压力机的选择与使用2.7.2 压力机的正确使用与维护3.模具对压力机正确使用的影响 模具尺寸与压力机工作台尺寸应相适应。对于闭合高度较小的模具，应加垫板使用。4.操作应准确无误5.定期检修保养 2.7 曲柄压力机的选择与使用2.7.3 压力机常见故障及排除方法表2-6表2-9是压力机关键零、部件常见故障及排除方法。2

18、.9 伺服压力机2.9.1 伺服压力机的工作原理伺服压力机的工作机构不再采用曲柄滑块机构，滑块的工作行程按冲压工艺的需要方便地调节。其基本结构和驱动方式通常有三种形式： 偏心齿轮-连杆滑块机构 滚珠丝杠-肘杆滑块机构 滚珠丝杠-滑块机构2.9 伺服压力机（1）偏心齿轮-连杆滑块机构2.9 伺服压力机（2）滚珠丝杠-肘杆滑块机构2.9 伺服压力机（3）滚珠丝杠-滑块机构2.9 伺服压力机2.9.2 伺服压力机的特点滑块的运动行程可方便地调节，大大减小了滑块空行程的运动时间和能量消耗。可实现冲压成形工序的闭环数字化编程控制，滑块的运动位置和运动速度可由程序预先设定，并可方便地调整。交流伺服电机驱动，输出扭矩大，减小了