【《曲柄压力机执行机构设计计算》2300字】

曲柄压力机执行机构设计计算目录TOC\o"1-3"\h\u27221曲柄压力机执行机构设计计算 1198521.1曲柄滑块机构的运动分析和受力分析 1251811.2曲柄、连杆和滑块的受力情况分析 231321.3曲轴设计 5109091.4连杆设计 6155331.5导轨设计 8151861.6小结 91.1曲柄滑块机构的运动分析和受力分析滑块的位移与曲柄转角的关系：连杆将滑块和曲轴连接起来，曲轴转动一周，滑块上下往复运动一次，也就是一个工作周期。如图1.1所示，是曲柄滑块机构处于任意位置时的情况。图1.1曲柄滑块机构图中：R-曲柄半径；L-连杆长度；-曲柄的转角，通常以竖直向下为参考位置；B-连杆小端的中心；滑块的位移和B点的位移是一样的，所以可以把滑块看作质点，即B点，设滑块处在最下端的位置为原点，则滑块的位移等于：令R/L=λ(连杆系数)，代入上式得：其中β是连杆与竖直方向的夹角，它的值可以从中求得：故，代入上式得：，所以);而:;那么:;(4-1)通过公式能够知道，已知R和L时，便可从上式求出对应于不同的θ角和值。1.2曲柄、连杆和滑块的受力情况分析曲柄滑块有俩个作用：一是传递运动；二是传递力，前文已经分析了运动的传递情况，那么现在还要对曲柄滑块机构进行受力分析，特别是要对连杆进行分析，因为连杆是力和运动传递的关键零件。并对其进行校核。先对曲柄滑块机构进行受力分析。滑块的受力情况如图1.2所示（不计滑块重力及摩擦力）。图1.2滑块的受力情况分析其中P1是材料材料变形而产生的弹力；N是导轨对滑块的弹力；PΑB是连杆对滑块的力；这三个力交于B点，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力P1、N和PΑB之间的关系：;由知，当时，达到最大值。如取时，。一般曲柄压力机，负荷达到公称压力的曲柄转角θ仅30ο左右，因此曲柄压力机负荷最重时的β角远小于。所以可认为，上面两式便成为：;式中PΑB——连杆对滑块的约束反力，也等于连杆所收受的作用力；P1——材料抵抗变形的反作用力;N——导轨对滑块的约束反力，也等于滑块对导轨的正压力；λ——连杆系数；θ——曲柄转角。在不计摩擦和零件本身重量时对曲轴进行受力分析如图1.3(a)，图1.3(b)。图1.3(a)曲轴连杆构 图1.3(b)曲轴受力析其中P'ΑB是连杆对曲柄的约束反力，它与前面所说的力PΑB大小相等，方向相反；R1与R2分别是曲轴支承1和2处的支反力；Pn是小齿轮对大齿轮的作用力。这几个力虽然不在同一个平面上，但却彼此平衡，因而组成一个空间的平衡力系。为解决这个空间力系的问题，将力P’ΑB从Α点平移到曲柄的回转中心O点。根据力学中力平移的原理，平移后还需加上一个力偶，这个力偶矩M0等于O点到力P’ΑB作用线的垂直距离m0(即OC)与力P'ΑB的乘积，即：0由于，所以上式又可写成：。即该扭矩就是曲柄所需传递的扭矩，也是大齿轮所需传递的扭矩。其中m0可从几何关系中求出，在三角形OΑC中，由于，，所以：;又，所以上式成为：;(4-2)所以在不计摩擦时曲轴所需传递的扭矩：;查参考文献[14]表2-2得;在计算曲轴所需的传动扭矩，如果不考虑摩擦的影响，会带来较大的误差，所以计算时，因考虑摩擦所增加的扭矩Mμ。在曲柄滑块机构中的摩擦主要发生在四处：滑块导向面与导轨之间的摩擦;曲轴支承颈与轴承之间的摩擦;曲柄颈与连杆大端轴承之间的摩擦;连杆销与连杆小端轴承之间的摩擦。上述四处的摩擦都会使曲轴增加所需传递的扭矩。由经验可知，摩擦扭矩Mμ是不计摩擦时的扭矩M0的5％。所以曲柄所需传递的总扭矩;(4-3)1.3曲轴设计（1）选取曲轴材料为40Cr(调质)。根据参考文献表查得曲轴的许用弯曲应力，,单边传动。图1.4曲轴初步确定主要尺寸如图1.4按参考文献[20]表4-8经验公式得：(4-4)（2）强度校核计算由参考文献表曲轴强度计算公式得(4-5)符合要求。(4-6)符合要求。1.4连杆设计连杆是曲柄滑块机构中的重要构件。压力机在工作时，连杆要传递工作载荷，因此要求具有足够的强度。在运动过程中，连杆作平面复合运动，故连杆两端应分别与曲柄和滑块铰接。同时，为了调节压力机的装模高度(或封闭高度)，连杆的长度还要求可调。根据曲柄压力机的设计方案采用球头式连杆，连杆材料为球墨铸铁。已知。1.1.1连杆主要尺寸的经验数据图1.5(a)调节螺杆图1.5(b)连杆查参考文献表，按经验公式取。1.1.2校核连杆和调节螺杆的强度（1）校核调节螺杆的最大压缩应力已知螺杆直径，查参考文献[20]表4-15螺杆内径，，则;调节螺杆的材料用45钢(调质)，取许用应力较小数值所以y[y]，强度符合要求。（2）核算调节螺纹的强度因螺距，螺母外径，螺母内径，。所以;(4-7);螺母的材料用，查参考文献表得[w]，w<[w]，合乎要求。1.5导轨设计导轨的功用是导向和承载。即保证运动部件在外力作用下，能准确地沿着一定的方向运动。导轨的质量在一定程度上决定了压力机的加工精度、工作能力和使用寿命。因此，导轨必须满足下列设计基本要求：（1）导向精度。导向精度是指动导轨沿支承导轨运动时，直线运动导轨的直线性和圆周运动导轨的真圆性，以及导轨同其他运动之间相互位置的准确性。（2）精度保持性。为了能长期保持导向精度，对导轨提出了刚度和耐磨性的要求。若刚度不足，则直接影响部件之间的相对位置精度和导轨的导向精度，使导轨面上的比压分布不均匀，加剧导轨面的磨损。（3)结构工艺性。在可能的情况下，应尽量使导轨结构简单，便于制造和维护。压力机导轨采用V形，左右对称布置如图1.6所示。导轨与滑轨应有适当的间隙，间隙小，导向准确，但过小，则会出现发热、拉毛和发黑现象，造成导轨和滑块接触面迅速磨损。为了使滑块在适当的间隙内运动，导轨与滑块的间隙设计成可调整的。下图