《J2363開式單點(diǎn)曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《J2363開式單點(diǎn)曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（44頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 J23-63開式單點(diǎn)曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要： 曲柄壓力機(jī)是鍛壓生產(chǎn)中廣泛使用的一種鍛壓設(shè)備。它可以應(yīng)用在板料沖壓、模鍛、冷熱擠壓、冷精壓和粉末冶金等工藝。研究和設(shè)計(jì)壓力機(jī)為了提高其加工效率，提高其自動(dòng)化水平。目的是為了了解曲柄壓力機(jī)的工作原理，結(jié)構(gòu)性能及其功能作用，設(shè)計(jì)出滿足使用要求的閉式單點(diǎn)曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)裝置。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：傳動(dòng)系統(tǒng)的布置及設(shè)計(jì)；電動(dòng)機(jī)功率和飛輪的計(jì)算，確定飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量并對(duì)飛輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)；各級(jí)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其計(jì)算，并進(jìn)行了傳動(dòng)比的分配；壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算；各軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其計(jì)算；繪制齒輪、軸的結(jié)構(gòu)圖。 關(guān)鍵詞：J23系列

2、壓力機(jī) 曲柄壓力機(jī) 目 錄 摘要、關(guān)鍵詞 1 Abstract、Key words 1 引 言 1 第一章 曲柄壓力機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理 3 1.1 J23-63壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理 ......................................3 1.1.1 曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 ..................................................3 1.1.2 曲柄壓力機(jī)的工作原理 ...........................................

3、.......4 1.2 J23-63壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) ............................................5 第二章 曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)方案及主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 2.1 曲柄壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù) 6 2.2傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 6 第三章 曲柄壓力機(jī)電動(dòng)機(jī)功率和飛輪尺寸的計(jì)算 8 3.1 電動(dòng)機(jī)功率和飛輪的計(jì)算原理 8 3.1.1曲柄壓力機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)采用飛輪的原因 8 3.1.2 采用飛輪后，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載情況 8 3.1.3 電動(dòng)機(jī)功率和飛輪計(jì)算原理 10 3.2 電動(dòng)

4、機(jī)功率和飛輪的計(jì)算方法 11 第四章 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其計(jì)算 15 4.1 齒輪傳動(dòng) 15 4.1.1 傳動(dòng)比的分配 15 4.1.2 壓力機(jī)傳動(dòng)系各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩計(jì)算 15 4.2 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 16 4.2.1 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 16 4.2.2 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 第五章 皮帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 22 5.1皮帶的設(shè)計(jì) 22 5.2 皮帶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 5.2.1 計(jì)算平均轉(zhuǎn)速和皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 24 5.2.2計(jì)算皮帶輪緣的厚度 25 5.3皮帶的張緊方法 26 第六章 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其計(jì)算 28 6.1

5、飛輪軸的設(shè)計(jì) 28 6.1.1 按扭矩初步確定軸的直徑 28 6.1.3按扭矩聯(lián)合作用核算軸的強(qiáng)度 29 6.1.4核算軸的疲勞強(qiáng)度 30 6.1.5軸承的選擇 31 6.2曲軸的設(shè)計(jì) 32 6.2.1曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖 32 6.2.2曲軸的尺寸計(jì)算 33 6.2.3曲軸支承頸軸承的選用和計(jì)算 34 第七章 離合器制動(dòng)器的設(shè)計(jì)選用 36 7.1離合器的選用 36 7.1離合器的選用 36 7.1.1雙轉(zhuǎn)健離合器的結(jié)構(gòu) 36 7.2制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 38 7.2.1制動(dòng)器的選用 38 7.2.2帶式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu) 38 總 結(jié) 40 參考文獻(xiàn) 44 致謝

6、 引言 1.1 概述 曲柄壓力機(jī)是鍛壓生產(chǎn)中廣泛使用的一種鍛壓設(shè)備。它可以應(yīng)用在板料沖壓、模鍛、冷熱擠壓、冷精壓和粉末冶金等工藝。電機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過曲柄壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，使曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，滑塊瞬間產(chǎn)生的壓力通過模具使金屬材料產(chǎn)生塑性變形，以制成一定形狀的鍛壓件。曲柄壓力機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，操作比較方便，被廣泛地應(yīng)用在生產(chǎn)中。 現(xiàn)代制造業(yè)要求產(chǎn)品的精度越來越高，由傳統(tǒng)的機(jī)械加工向機(jī)械與計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)、激光技術(shù)相結(jié)合的自動(dòng)化方向和少切削量方向發(fā)展。壓力加工是機(jī)械制造的基本環(huán)節(jié)，在冶金、機(jī)械、電力、汽車、航空、造船、兵器、化工、電子、儀表、輕工等

7、工作部門都占有重要的地位。曲柄壓力機(jī)在壓力加工中很大程度扮演了一個(gè)重要的角色。近年來為了適應(yīng)高精密化加工、高效加工、綠色加工，曲柄壓力機(jī)也向高精密、高效率、高剛度、自動(dòng)化、節(jié)能環(huán)保等方向發(fā)展。 現(xiàn)階段，為了獲得多種工藝不同的滑塊速度輸出特性，一些廠家采用伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，生產(chǎn)能夠滿足多種不同工藝的壓力機(jī)。但是這種用伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，也有它的局限性。如伺服電機(jī)的功率有限且造價(jià)昂貴，難以用于大功率的壓力機(jī)?；谏鲜鲈?，現(xiàn)在一些專家提出混合輸入并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。不難看出，對(duì)整個(gè)壓力機(jī)的研究設(shè)計(jì)有十分重要的意義。 1.2 選題的意義 曲柄壓力機(jī)在機(jī)械制造業(yè)的各個(gè)部門中廣泛采用，在金屬壓力加

8、工工藝上占有顯著的位置。由于鍛造行業(yè)對(duì)零件的加工要求越來越高，對(duì)節(jié)能降耗業(yè)提出了較高的要求，因此，對(duì)壓力機(jī)的精度、穩(wěn)定性和功率的利用要求也越來越高。而且，國內(nèi)外對(duì)壓力機(jī)的研究不斷的深入，壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)日新月異。在生產(chǎn)新型結(jié)構(gòu)壓力機(jī)的同時(shí)，研究現(xiàn)有的壓力機(jī)也具有重要的意義。 采用金屬壓力加工的先進(jìn)工藝，使用耐磨鋼制造鍛模，在壓力機(jī)上裝備自動(dòng)送料裝置及將壓力機(jī)列入自動(dòng)作業(yè)線，都促使對(duì)現(xiàn)有的曲柄壓力機(jī)進(jìn)行綜合的研究設(shè)。通過對(duì)現(xiàn)有的曲柄壓力及研究設(shè)計(jì)，以提高壓力機(jī)加工效率，提高其自動(dòng)化水平。本論文選取了j23-63型號(hào)的壓力機(jī)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。 1.3 本論文主要的研究內(nèi)容 本論文主要的研究內(nèi)容

9、包括以下方面： （1）對(duì)J23-63的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析 介紹分析了壓力機(jī)的基本的工作過程，分析現(xiàn)有的壓力的一些參數(shù)，現(xiàn)有壓力機(jī)的使用狀況，制定了J23-63曲柄壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)方案。 （2）零件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化 通過現(xiàn)階段機(jī)械行業(yè)對(duì)材料和加工工藝的研究成果，對(duì)零部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使壓力機(jī)能夠減輕自身的重量，節(jié)約材料，改善加工性能，外觀美觀，便于操作等目的。 （3）對(duì)結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能的校核 此目的是為了在滿足壓力機(jī)力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)要求的情況下，選擇合理的結(jié)構(gòu)并對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性能的校核，使壓力機(jī)自身重量降低，成本下降。 傳動(dòng)系統(tǒng)是曲柄壓力機(jī)的主要組成部分，在很大程度上決定著機(jī)器的使用性能、

10、外形尺寸、重量、加工裝配勞動(dòng)量和制造成本。對(duì)曲柄壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，能為將來深層次研究打下扎實(shí)基礎(chǔ)，也能為將來生產(chǎn)實(shí)踐工作提供必要的設(shè)備知識(shí)。 第一章 J23-63曲柄壓力機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理 1.1 J23-63壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理 1.1.1 曲柄壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 曲柄壓力機(jī)是鍛壓生產(chǎn)中廣泛使用的一種鍛壓設(shè)備。它可以應(yīng)用與板料沖壓、模鍛、冷熱擠壓、冷精壓和粉末冶金等工藝。 曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過曲柄連桿使滑塊成往復(fù)運(yùn)動(dòng)，利用滑塊發(fā)出的壓力使毛坯產(chǎn)生塑性變形，以制成一定形狀

11、的鍛壓件。 圖1-1是J23-63壓力機(jī)的傳動(dòng)示意圖 圖2-1 壓力機(jī)的傳動(dòng)示意圖 由傳動(dòng)示意圖可以看出，曲柄壓力機(jī)由機(jī)身、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、工作機(jī)構(gòu)和操縱系統(tǒng)等基本部分組成的。 1、機(jī)身 機(jī)身由床身、底座和工作臺(tái)三部分組成。工作臺(tái)上的墊板用來安裝下模。機(jī)身大多為鑄鐵材料。機(jī)身首先要滿足剛度、強(qiáng)度條件，有利于減振降噪，保證壓力機(jī)的工作穩(wěn)定性，可靠性等要求。 2、工作機(jī)構(gòu) 工作機(jī)構(gòu)是由曲軸、連桿和滑塊組成曲柄連桿機(jī)構(gòu)。輸入的動(dòng)力通過曲軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)連桿上下擺動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成滑塊沿著固定在機(jī)身上導(dǎo)軌的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 3、動(dòng)力傳動(dòng)系

12、統(tǒng) 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置（齒輪傳動(dòng)或帶傳動(dòng)）以及飛輪組成.在壓力機(jī)的空行程，靠飛輪自身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量蓄積動(dòng)能；在沖壓工件瞬間受力最大時(shí)，飛輪釋放出能量，這樣使電動(dòng)機(jī)負(fù)荷均衡，能量利用合理，減少振動(dòng)。 4、操縱系統(tǒng) 操縱系統(tǒng)包括離合器、制動(dòng)器和操縱機(jī)構(gòu)。離合器和制動(dòng)器對(duì)控制壓力機(jī)的間歇沖壓起重要作用.操縱裝置一般采用腳踏開關(guān)。 　1.1.2 曲柄壓力機(jī)的工作原理 如圖2-1，J23-63壓力機(jī)傳動(dòng)示意圖。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過小皮帶輪、大皮帶輪和一對(duì)齒輪，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。曲軸又帶動(dòng)滑塊在機(jī)身的導(dǎo)軌內(nèi)上、下移動(dòng)。加工用的模具，在上模固定在滑塊的下平面上，下模固定在工作臺(tái)的墊板上。

13、因此，滑塊每上下移動(dòng)一次，完成一次沖壓動(dòng)作。 如圖2-2所示為J23-63壓力機(jī)傳動(dòng)原理圖 3—大帶輪 4—小齒輪 5—大齒輪 7—曲軸 9—連桿 10—滑塊 圖2-2 曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)原理圖 1.2 J23-63壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 壓力機(jī)的基本參數(shù)指壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)，通常由國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。通用曲柄壓力機(jī)的基本參數(shù)如下： 1、公稱壓力 公稱壓力，表示滑塊離下止點(diǎn)前某一特定的距離（此特定距離稱為公稱壓力行程），或者曲柄旋轉(zhuǎn)到離下止點(diǎn)前某一特定角度（此特定角度稱為公稱

14、壓力角）時(shí)，滑塊上所允許的最大作用力。標(biāo)稱壓力由壓力機(jī)主要受力零件的強(qiáng)度限定。根據(jù)曲柄壓力機(jī)靜力學(xué)，曲軸扭矩的大小與曲柄位置有關(guān)。根據(jù)曲柄壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)，滑塊的行程與曲柄位置有關(guān)。因此，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)稱壓力是滑塊運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)前某一特定距離時(shí)壓力機(jī)的強(qiáng)度（包括偏心輪，齒輪，機(jī)身）允許的最大壓力。 2、 滑塊行程 滑塊從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)所經(jīng)過的距離，它的大小隨工藝用途和公稱壓力不同而不同。滑塊運(yùn)動(dòng)到最上位置時(shí)其速度為零，該位置稱上止點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)到最下位置時(shí)速度也為零，稱下止點(diǎn)。顯然，滑塊的最大行程等于曲柄半徑的兩倍，而滑塊行程等于模具的開啟高度。因此滑塊行程可表示能取出最大零件的尺寸和能配備機(jī)械化取

15、，送料機(jī)構(gòu)的最大空間。所以，滑塊行程是表示壓力機(jī)工藝空間的參數(shù)。 3、 滑塊行程次數(shù) 滑塊行程次數(shù)指壓力機(jī)空載連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滑塊每分鐘往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)（滑塊從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)，然后再回到上止點(diǎn)稱為一次）。它是提高壓力機(jī)最有效的方法。 4、 最大裝模高度和裝模高度調(diào)節(jié)量 裝模高度是壓力機(jī)上允許安裝模具的高度尺寸范圍。既指滑塊運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，工作臺(tái)墊板上表面到滑塊下表面的距離。這個(gè)距離是允許安裝模具的高度范圍。為適應(yīng)模具高度的制造偏差和模具修磨后的高度變化，裝模高度可以調(diào)節(jié)的，調(diào)節(jié)的范圍稱裝模高度的調(diào)節(jié)量。當(dāng)滑塊調(diào)節(jié)到最高時(shí)裝模高度最大，稱最大裝模高度，反之，為最小裝模高度。最大，最小裝模

16、高度之差為裝模高度調(diào)節(jié)量。 5、最大封閉高度 它是指滑塊在下止點(diǎn)、且封閉高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最上位置時(shí)，滑塊下平面離工作臺(tái)上平面的高度。 第二章 曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)方案及主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 曲柄壓力機(jī)的技術(shù)參數(shù) J23-63壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 公稱力Pg 63t 公稱力行程Sp 8mm 滑塊行程 120mm 滑塊行程次

17、數(shù) 40r/min 最大封閉高度 120mm 封閉高度調(diào)節(jié)量 30mm 滑塊中心至機(jī)身距離 110mm 工作臺(tái)板尺寸 前后左右厚度 20030030 mm 2.2傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)布置是指傳動(dòng)軸和齒輪的數(shù)量及其位置分布情況。傳動(dòng)軸的數(shù)量決定于傳動(dòng)級(jí)數(shù)，而傳動(dòng)級(jí)數(shù)決定于總

18、傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比的極限能力，總傳動(dòng)比決定于壓力機(jī)每分鐘行程次數(shù)和所用的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)布置影響傳動(dòng)系統(tǒng)的空間尺寸，因而影響壓力機(jī)的輪廓尺寸，齒輪數(shù)量除決定于傳動(dòng)級(jí)數(shù)之外，還決定于傳動(dòng)類型、旋轉(zhuǎn)方向及齒輪模數(shù)。 傳動(dòng)系統(tǒng)是壓力機(jī)的主要組成部分，在很大程度上決定著機(jī)器的使用性能、外形尺寸、重量、加工裝配勞動(dòng)量和制造成本。因此，壓力機(jī)的只要技術(shù)參數(shù)確定后，進(jìn)一步考慮的就是如何合理的設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案 1. 確定滑塊上加力點(diǎn)的數(shù)目 按壓力機(jī)滑塊上加力點(diǎn)的數(shù)目（即連桿的數(shù)目），分為單點(diǎn)、雙點(diǎn)和四點(diǎn)壓力機(jī)；對(duì)于滑塊和工作臺(tái)前后尺寸和左右尺寸都比較小的壓力機(jī)，可采用單點(diǎn)；對(duì)于滑塊和工作臺(tái)

19、前后尺寸較小，而左右尺寸比較大的，為了改善滑塊與上橫梁的受力情況，避免工作時(shí)滑塊產(chǎn)生歪斜，應(yīng)采用雙點(diǎn)；對(duì)于前后和左右尺寸都比較大的，則采用四點(diǎn)。從現(xiàn)在國內(nèi)外壓力機(jī)的統(tǒng)計(jì)中可看出，當(dāng)滑塊前后、左右尺寸均小于1700毫米，工作臺(tái)墊板前后左右尺寸均小于2000毫米時(shí)，采用單點(diǎn)；當(dāng)左右尺寸大于上述數(shù)值時(shí)，采用雙點(diǎn)；當(dāng)前后左右尺寸均大于上述尺寸時(shí)，采用四點(diǎn)。 J23-63設(shè)計(jì)方案采用單點(diǎn)受力。 2. 確定傳動(dòng)系統(tǒng)的布置形式 傳動(dòng)系統(tǒng)的布置方式包括以下幾個(gè)內(nèi)容： 1） 采取何種傳動(dòng)方式： 上傳動(dòng)是指傳動(dòng)系統(tǒng)在工作臺(tái)上方，其優(yōu)點(diǎn)：重量較輕，成本低，安裝、維修都比較方便，地基較為簡單；缺點(diǎn)：壓力機(jī)地

20、面以上的高度較高，運(yùn)行不平穩(wěn)。 下傳動(dòng)是指傳動(dòng)系統(tǒng)在工作臺(tái)下方，其優(yōu)點(diǎn)：壓力機(jī)的重心低，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，震動(dòng)和噪音較小，從結(jié)構(gòu)上看，有增加滑塊高度和導(dǎo)向長度的可能性，因而能提高滑塊的運(yùn)動(dòng)精度，延長模具的使用壽命，改善工件的質(zhì)量，傳動(dòng)系統(tǒng)全部放在地坑之中，因此壓力機(jī)地面以上的高度減小，有用于高度較低的車間，由于工作載荷只要由拉桿和工作臺(tái)承受，所以立柱和上橫梁的受力情況得以改善；缺點(diǎn)：安裝、維修不方便，地基要求較為復(fù)雜 J23-63設(shè)計(jì)方案采用上傳動(dòng)。 2）主軸和傳動(dòng)軸與壓力機(jī)正面的位置關(guān)系： 大多數(shù)閉式壓力機(jī)選用偏心齒輪，所以傳動(dòng)軸垂直于壓力機(jī)正面 開式壓力機(jī)大多選用曲軸，所以傳

21、動(dòng)軸平行于壓力機(jī)正面。但平行布置方式曲軸和傳動(dòng)軸比較長，受力點(diǎn)與支承軸承的距離比較大，受力條件惡化，壓力機(jī)平面尺寸較大. J23-63設(shè)計(jì)方案采用曲軸，并且傳動(dòng)軸平行壓力機(jī)正面。 3） 齒輪的安放位置： 傳動(dòng)齒輪放在機(jī)身之內(nèi)稱為閉式傳動(dòng)，反之為開式傳動(dòng) 閉式傳動(dòng)：齒輪工作條件好，可將齒輪浸泡在軸中，大大降低工作噪音，磨損小，壽命長，外形較美觀。但相比之下，安裝維修困難 開式傳動(dòng)：齒輪工作條件差，但安裝、維修方便 本設(shè)計(jì)題目選用開式式傳動(dòng) 4）齒輪的傳動(dòng)方式： 單邊傳動(dòng)：加工齒輪要求不是太高 雙邊傳動(dòng)：齒輪尺寸可減小，傳動(dòng)總體尺寸下降，重量下降，但加工裝配較單邊傳動(dòng)要求高

22、J23-63設(shè)計(jì)方案采用單邊邊傳動(dòng)。 2.3本章小結(jié) 本傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案為： ① 單點(diǎn)受力 ② 采用上傳動(dòng) ③ 開式傳動(dòng) ④ 采用單邊傳動(dòng) 第三章 曲柄壓力機(jī)電動(dòng)機(jī)功率和飛輪尺寸的計(jì)算 3.1 電動(dòng)機(jī)功率和飛輪的計(jì)算原理 3.1.1曲柄壓力機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)采用飛輪的原因 　 采用飛輪主要是由曲柄壓力機(jī)的負(fù)載性質(zhì)所決定的． 　 當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)一圈，滑塊上，下往返一次時(shí)，滑塊只在上模接觸坯料后到?jīng)_壓出工件這段工作行程中（通常還不到曲柄旋轉(zhuǎn)的）才承受負(fù)載，而在其余空行程中不承受負(fù)載

23、．此外，在手工在操作時(shí)，滑塊每完成一次工作時(shí)，還有一段停頓時(shí)間，以便操作手取出工件和鍛料．這樣，滑塊承受負(fù)載的時(shí)間，相對(duì)于不承受負(fù)載的時(shí)間來說，就更短了。壓力機(jī)的復(fù)雜時(shí)間雖然很短。但承受的負(fù)載卻很大，在短時(shí)間里消耗的能量也很多。所以曲柄壓力機(jī)的負(fù)載特點(diǎn)是：短期的高峰負(fù)載和較長期的空負(fù)載相互交替，如果按照工作行程所需要的功率來選電機(jī)，要求的功率就會(huì)很大的，而且大功率的電機(jī)，又只是在很短的工作行程時(shí)間內(nèi)才滿負(fù)載，大部分時(shí)間負(fù)載很小，這樣就造成了浪費(fèi)。為了解決這樣的矛盾，把皮帶輪緣加寬加厚，增大皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使他在滑塊不承受負(fù)載時(shí)候，轉(zhuǎn)速升高，動(dòng)能升高，動(dòng)能增大；而在壓力機(jī)工作行程時(shí)候，轉(zhuǎn)速下降

24、，釋放能量，從而大大減少電動(dòng)機(jī)所需要的功率，可以選擇較小功率的電動(dòng)機(jī)。 3.1.2 采用飛輪后，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載情況 負(fù)載均勻的傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)軸的扭矩可認(rèn)為是均勻的（圖3-1）[2]而采用飛輪的主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載情況是這樣的，曲柄壓力機(jī)飛輪軸上的扭矩如圖(3-2)[2]示， M M O t O t 圖3-1 負(fù)載均勻的電動(dòng)機(jī)軸的扭矩 圖3-2曲柄壓力機(jī)飛輪軸上的扭矩 在圖3-2中，沖壓工件時(shí)，飛輪軸上扭矩急劇增加；沖壓完畢，扭矩

25、急劇下降。為了便于分析問題，可將飛輪軸扭矩變化的情況，近似的用兩個(gè)矩形來表示，并將他的數(shù)值折算到電動(dòng)機(jī)軸上如圖(3-3)[2]。設(shè)M1表示沖壓時(shí)的扭矩，M2表示壓力機(jī)空程時(shí)候的扭矩，則 式中 --沖壓時(shí)飛輪軸上的扭矩； --空程時(shí)飛輪軸上的扭矩； i--電動(dòng)機(jī)軸到飛輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)比。 高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī) M 壓力機(jī)負(fù)載

26、 M2 電動(dòng)機(jī)扭矩 M1 一般電動(dòng)機(jī) 圖3-3一個(gè)工作周期內(nèi)電動(dòng)機(jī)扭矩的變化 圖3-4電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 由于電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶傳動(dòng)和飛輪軸聯(lián)系，飛輪軸上扭矩和角速度的變化也將會(huì)反映到電動(dòng)機(jī)軸上來，使電動(dòng)機(jī)軸的扭矩和角速度發(fā)生變化，這個(gè)變化與電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性相

27、關(guān)。電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如圖(3-4)[2]示。這個(gè)圖說明，在一定工作范圍內(nèi)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)差率增大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降。 曲柄壓力機(jī)沖壓工件時(shí)，飛輪軸的扭矩也急劇增加圖(3-3)，飛輪轉(zhuǎn)速下降，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨著下降，電動(dòng)機(jī)軸上扭矩按圖(3-4)的規(guī)律上升。當(dāng)工件沖壓完畢時(shí)，飛輪軸上扭矩急劇下降，電動(dòng)機(jī)軸上扭矩也隨著下降，但是由于電動(dòng)機(jī)要使飛輪加速，使它恢復(fù)到?jīng)_壓工件前的轉(zhuǎn)速，所以電動(dòng)機(jī)軸上扭矩下降得比較緩慢，不像飛輪軸上扭矩變化那樣急劇。 從圖(3-3)還可以看出，傳動(dòng)系統(tǒng)中采飛輪了后，電動(dòng)機(jī)軸上扭矩比起壓力機(jī)的負(fù)載力矩要平緩多了，但電動(dòng)機(jī)軸上扭矩仍然有一定程度的波動(dòng)，其值與電動(dòng)機(jī)的機(jī)

28、械特性及飛輪所具有的動(dòng)能大小有關(guān) 在采用同樣機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的情況下飛輪能量不相同時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸上扭矩波動(dòng)的情況也不一樣。在需要釋放同樣能量時(shí)，飛輪能量大的壓力機(jī)，轉(zhuǎn)速下降少；飛輪能量小的壓力機(jī)，轉(zhuǎn)速下降多；因而前一種電動(dòng)機(jī)的扭矩上升小，后一種電動(dòng)機(jī)的扭矩上升多。 3.1.3 電動(dòng)機(jī)功率和飛輪計(jì)算原理 1、 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算原理 曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中裝有飛輪后，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載時(shí)平穩(wěn)多了，但仍然是變化的，像這樣的負(fù)載應(yīng)按照兩個(gè)條件來確定電動(dòng)機(jī)的功率： 1). 電動(dòng)機(jī)的過載條件。沖壓工件時(shí)，電動(dòng)機(jī)扭矩上升，如果超過它的最大容許扭矩，電動(dòng)機(jī)可能停下來，這樣是過載條件限制。 2). 電動(dòng)

29、機(jī)的發(fā)熱條件。沖壓工件時(shí)，電動(dòng)機(jī)負(fù)載增加，電流上升，電動(dòng)機(jī)的損耗變?yōu)闊崮?，使其溫度上升很高，沖壓工件后，電動(dòng)機(jī)負(fù)載下降，相應(yīng)轉(zhuǎn)化為熱能的損耗也減少。在機(jī)器開動(dòng)一段時(shí)間后，電動(dòng)機(jī)的溫度上升到穩(wěn)定狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)溫度上升應(yīng)在允許范圍內(nèi)，否則，會(huì)破壞電器絕緣材料，使電動(dòng)機(jī)損壞。這就是工作時(shí)發(fā)熱條件的限制。 此外,由于曲柄壓力機(jī)有較大的飛輪，加速飛輪使其達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，需要一定的功率，如電動(dòng)機(jī)額定功率不足，就會(huì)引起啟動(dòng)電流過大和啟動(dòng)時(shí)間過長，使電動(dòng)機(jī)溫度上升很高而損壞。 2、 飛輪計(jì)算原理 曲柄壓力機(jī)工作行程時(shí)所需要的能量，主要靠飛輪降低轉(zhuǎn)速釋放能量來供應(yīng)，如果這時(shí)忽略電動(dòng)機(jī)所輸出的能量，那么

30、所設(shè)計(jì)的飛輪必須滿足一下關(guān)系式： [3][10] 式中 --工作行程時(shí)消耗的能量； 可以將上式改變?yōu)椋? (4-1) 式中 --飛輪應(yīng)具有的動(dòng)能； --飛輪的平均角速度，； 或 （4-2） 按照發(fā)熱條件，飛輪的不均勻系數(shù)j與K值和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特征性有以下關(guān)系：

31、 （4-3） --電動(dòng)機(jī)按均勻負(fù)載工作時(shí)，長期滿載下的轉(zhuǎn)差率； --考慮三角皮帶傳動(dòng)彈性滑動(dòng)影響的系數(shù)，取值0.01-0.02； J--不均勻系數(shù)； 從式（4-1）可以求出飛輪所應(yīng)有的動(dòng)能E0與壓力機(jī)工作行程時(shí)所消耗的能量的比值，此比值與飛輪所容許的不均勻系數(shù)j成反比。從式（4-3）可以看出，采用高轉(zhuǎn)差率電動(dòng)機(jī)或增大電動(dòng)機(jī)功率，均能提高飛輪的容許不均勻系數(shù)，從而降低所需的飛輪能量。式（4-2）用來確定所需的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 3.2 電動(dòng)機(jī)功率和飛輪的計(jì)算方法 1. 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 影響曲柄壓力機(jī)主傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)功率和飛輪尺寸的因素較多，因而很難精確計(jì)算

32、。此外，電動(dòng)機(jī)功率只能按其系列選用，機(jī)器實(shí)際采用的電動(dòng)機(jī)功率亦與計(jì)算值存在差別。因此，在工程計(jì)算中可以采用更為簡便的近似計(jì)算方法。 式中 --系數(shù) 取其值為0.1 根據(jù)上式子J23-63曲柄壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為： 由此可選取Y132M—4型電機(jī)，其滿載轉(zhuǎn)數(shù)為1440r/min 2. 飛輪的計(jì)算 通用壓力機(jī)的飛輪能量計(jì)算可按式（4-1）簡化。從該式可以看出，飛輪能量與工作行程時(shí)消耗的能量成比例，而工作行程時(shí)所消耗的能量又可近似地認(rèn)為與曲柄壓力機(jī)的公稱壓力和行程之積。既

33、 或 （4-4） 式中 、S—分別為壓力機(jī)的公稱壓力和行程； J、--分別為飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角速度； K2—系數(shù)，取其為5； 式（4-4）可改寫為 可近似的按電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速下的飛輪轉(zhuǎn)速計(jì)算 壓力機(jī)的飛輪能量計(jì)算可按

34、 簡化計(jì)算。 從該式可以看出，飛輪能量與工作行程時(shí)消耗的能量成正比。而工作行程時(shí)所消耗的能量又可近似地認(rèn)為與曲柄壓力機(jī)的公稱壓力和行程之積成比例。 則： 第四章 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其計(jì)算 4.1 齒輪傳動(dòng) 4.1.1 傳動(dòng)比的分配 （1） 總的傳動(dòng)比 由前面選取的電動(dòng)機(jī)的情況知: 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n=1440轉(zhuǎn)/fen,滑塊的行程次數(shù)為40次/分。所以總的傳動(dòng)比為： 由式 （2）分配傳動(dòng)比 由式 式中

35、分別為帶傳動(dòng)和齒輪的傳動(dòng)比。 為了使V帶傳動(dòng)外輪廓尺寸不致過大，初步取， 則減速器傳動(dòng)比為： 4.1.2壓力機(jī)傳動(dòng)系各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩計(jì)算 （1）各軸的轉(zhuǎn)速 飛輪軸 曲軸 （2）各軸的輸入功率 高速軸 曲柄軸 （3）各軸的輸出轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 I-II軸的輸出轉(zhuǎn)矩 飛輪軸 曲軸

36、 4.2 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 4.2.1 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)選擇材料及確定許用應(yīng)力 假設(shè)工作情況為:雙班制連續(xù)工作，使用時(shí)間10年，每年工作250天。 據(jù)參考1，查表9-5，小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)處理，=241~286,大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，=217~255.計(jì)算時(shí)取=260,=230. （2） 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度初步設(shè)計(jì) 由式（參考1）9-23 1） 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=191Nm 2） 齒寬系數(shù)由表9-10（參考1）知，軟齒面，懸臂布置取=0.4 3） 齒數(shù)比u=7.3 4） 載荷系數(shù)K,選K=2 5） 確定許用接觸應(yīng)力 由式（參考1

37、）9-29 = a． 接觸疲勞極限應(yīng)力由圖9-34c（參考1）差得，=710MPa，=580MPa（按圖中MQ查） b． 安全系數(shù)由表9-11（參考1）查得，取=1 c． 壽命系數(shù)由式9-30（參考1）應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60ant 式中 a=1，n=290.3，t=10250 =60ant=601290.340000=6.97 =/=9.5 查圖9-35（參考1）得，=1.02,=1.15(均按曲線1查得) 故 = 6） 計(jì)算小齒輪分度圓直徑 取整100mm 7） 初步確定主要參數(shù) 由于，所以此齒輪為變位齒輪，取=0.3，=-0.3 a．

38、選取齒數(shù)。=13，=u=1＝137.3=94.9 取整95 b． 計(jì)算模數(shù)。m= 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=8 c． 計(jì)算分度圓直徑。813＝104mm＞100mm （合格） 895=760mm d． 計(jì)算中心距。a= e． 計(jì)算齒寬。b==0.4104=41.6mm 整取 b=42mm （3） 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 由式9-21（參考1） 1) 彈性系數(shù)。由表9-9（參考1）查得，=189.8 2) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)。由圖9-29（參考1）查得，=2.5。 3) 重合度系數(shù)。 由 則 4) 載荷系數(shù)K。K

39、= a． 使用系數(shù)。由表9-6（參考1）查得=1.25。 b． 動(dòng)載系數(shù)。由。查圖9-23（參考1） =1.13（初取8級(jí)精度）。 c． 齒向載荷分布系數(shù)。由表9-7（參考1），按調(diào)質(zhì)齒輪，8級(jí)精度，懸臂布置，裝配時(shí)不作檢驗(yàn)調(diào)整，可得 = = d.齒間載荷分配系數(shù)。由表9-8（參考1），先求 由前可知 =0.89 則 =1/=1/=1.27 故K==1.251.131.321.27=2.37 5）驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 =189.82.50.89=633.5MPa<=667MPa （4） 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 由式

40、9-26（參考1） 1) 由前可知，=3673，b=42mm，m=8mm 2) 載荷系數(shù)K。K=。 a． 使用系數(shù)同前，即=1.25 b． 動(dòng)載系數(shù)同前，即=1.13 c． 齒向載荷分布系數(shù)。由圖9-25（參考1），當(dāng)=1.32,b/h=42/2.25m=42/2.258=2.3 查出 d． 齒間載荷分配系數(shù)。由109N/mm>100N/mm,查表9-8，知1.2 故 K==1.25=1.97 3) 齒形系數(shù)。由=13,=95，查圖9-32（參考1），得=2.6，=2.33 4) 齒根應(yīng)力修正系數(shù)。由=13，=95，查圖9-33（參考1）得，=1.63，=1.72

41、 5) 重合度系數(shù)。=0.25+0.75/=0.25+0.75/1.6=0.72 6) 許用彎曲應(yīng)力。由式9-31，。式中彎曲疲勞極限應(yīng)力，由圖9-36c（參考1），查得：=600MPa，=430MPa（按MQ差值）；安全系數(shù),由表9-11（參考1） 取=1.25；壽命系數(shù),由=6.97,=9.5,查圖9-37（參考1），得=0.9,=0.9,尺寸系數(shù),由m=8mm，查圖9-38，=0.98 則 8） 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 <=423MPa MPa<=303MPa 故彎曲疲勞強(qiáng)度足夠 （5） 確定齒輪的主要參數(shù)級(jí)幾何尺寸 =13，

42、=95，m=8mm 分度圓直徑 =m=8=104 =m=895=760 齒頂圓直徑 =124.8mm 取 125mm mm 取 771mm 齒根圓徑 +=88.8mm取 89mm +=735.2mm 取735mm 齒寬 ==42mm 取=50mm 中心距 表4-2齒輪的幾何尺寸 名稱 計(jì)算公式 結(jié)果/mm 模數(shù) m 8 壓力角 20 分度圓直徑 =m 10

43、4 =m 760 齒頂圓直徑 法面齒頂高系數(shù) =125 =771 齒根圓直徑 + 89 + 735 中心距 432 齒寬 42 50 齒頂高 10.4 齒根高 7.6 4.2.2 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪由于內(nèi)徑較小，齒頂圓直徑時(shí)可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。大齒輪齒頂圓為771mm，當(dāng)齒頂圓直徑>200～500時(shí)，可將齒輪制成腹板式結(jié)構(gòu)。 第五章 皮帶和帶輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算 5.1帶傳動(dòng)的計(jì)算 （1）計(jì)算功率 計(jì)算功率是根據(jù)傳遞的功率，并

44、考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間長短 等因素的影響而確定的，即： = [3] （6-1） 式中：—計(jì)算功率，單位為KW Pg—傳遞的額定功率（電動(dòng)機(jī)的額定功率）單位為KW —工作情況系數(shù)，可由參考（3）第54頁的表4-6查出,由于工況載荷變動(dòng)較小，可選=1.2； 所以有：

45、 7.56KW （2）選V帶的型號(hào) 可用普通的V帶，根據(jù)和n，選擇V帶的型號(hào)，在A、B的交接處，離A較近，選擇A型號(hào)的。 （3）求大、小帶輪的直徑、 取=126 由參考（3）查表4.7取得 ==1264.96=625mm 由參考（3）按表4.7取圓整 =630mm 按表13-7， 設(shè)計(jì)實(shí)際傳動(dòng)比 （4）V帶的速度 帶的速度在范圍，合適 （5）求帶的基準(zhǔn)長度和中心距a 初選中心矩 取11

46、34，符合 則帶長: ==3511mm 查表查表4.3參考（3），選用=3650mm，再計(jì)算實(shí)際的中心矩 =1204mm （6）驗(yàn)算小帶輪的包角 合適 （7）V帶根數(shù)z 根據(jù)n和d1，由表4.5參考（3）， 為單根帶的傳動(dòng)功率 查表4.5參考（3），功率增量 由參考（3）表4.3，1.17，參考（3）表4.8知， 所以， 取z=4 （8）求作用在帶輪上的軸上壓力 查表4.2參考（3），得q=0.1kg/m,單根V帶帶的初拉力

47、 作用在軸上的壓力 5.2設(shè)計(jì)皮帶輪 5.2.1計(jì)算平均轉(zhuǎn)速 ，和皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J 在設(shè)計(jì)皮帶輪時(shí)，首先必須知道其平均轉(zhuǎn)速 ，和皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。 1、計(jì)算皮帶輪的平均轉(zhuǎn)速 可以近似地按電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速下的 飛輪轉(zhuǎn)速計(jì)算， 由公式 ， 知: 2、計(jì)算皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 壓力機(jī)的飛輪能量計(jì)算可以按 簡化計(jì)算。 從該式子可以看出，飛輪能量

48、與工作行程時(shí)消耗的能量成正比，而工作行程時(shí)所消耗的能量又可以近似地認(rèn)為與曲柄壓力機(jī)的公稱壓力和行程之積成比例。 由式子 或 可以計(jì)算出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小. 上式子可以改寫成為 --為系數(shù)，取值為3; 則轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 5.2.2 計(jì)算皮帶輪緣的厚度 因?yàn)閹в休嗇椀娘w輪的輪轂和輪輻的質(zhì)量很小，回轉(zhuǎn)半徑也較小，近似計(jì)算時(shí)可以將它們的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量省略掉

49、，而認(rèn)為飛輪質(zhì)量m集中在輪緣上。 表5-1 普通V帶輪的輪槽尺寸 槽型 hamin e f hfmin δmin Φ0 A 11 2.75 150.3 8.7 6 <190 由上表可知： B=3 e，f根據(jù)V帶輪的輪槽尺寸選取。 由： 可知： 所以 由

50、 可知 則 式中： --材料的比重（kg/m3）,鑄鐵 ； H--輪緣的厚度； B--輪緣的寬度； dm--飛輪的直徑。 5.3 皮帶的張緊的方法 安裝新皮帶時(shí)為了保證必要的了、處拉力，皮帶需要張緊；同時(shí)，皮帶經(jīng)過了一段時(shí)間使用以后，會(huì)因拉長而變松，這時(shí)摩擦力變小，傳動(dòng)不正常，也需要再張緊，以保證帶的正常工作。 壓力機(jī)常用的張緊方法由兩種。這兩種方法都是用改變皮帶輪中心距來

51、達(dá)到張緊皮帶的目的的。第一種，電動(dòng)機(jī)裝再滑軌上，只要擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘，即可張緊皮帶。第二種，電動(dòng)機(jī)裝再可擺動(dòng)的擺架上，松開調(diào)節(jié)螺母，使得擺架繞心軸向順時(shí)針方向擺過一個(gè)角度，再擰緊調(diào)節(jié)螺母，就可以實(shí)現(xiàn)張緊皮帶。 為了補(bǔ)償皮帶的伸長，中心距所需要增加的最大數(shù)值為： 式中 L--皮帶的計(jì)算長度。 可根據(jù)值來設(shè)計(jì)張緊裝置的移動(dòng)量。 第六章 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其計(jì)算 6.1飛輪軸的設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下幾方面要求：在結(jié)構(gòu)上要受力合理，盡量避免或減少應(yīng)力集中

52、；足夠的強(qiáng)度（靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度）；必要的剛度；特殊情況下的耐腐性和耐高溫性；高速軸的振動(dòng)穩(wěn)定性及良好的加工工藝性；并應(yīng)使零件在軸上定位可靠、裝配適當(dāng)和裝拆方便等。 6.1.1按扭矩初步確定軸的直徑 根據(jù)式2-21參考（2），可得當(dāng)量力臂 30mm =3cm 式中 公稱壓力角= 曲柄半徑R=54mm

53、 曲柄頸直徑122mm 連桿球頭直徑 取=120mm 曲軸所需傳遞的扭矩為 因?yàn)?7.3,=0.98，軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì)，單邊傳動(dòng)，所以飛輪軸所需傳遞的扭矩為 最小直徑 由參考（2）表5-2取較低的值，因?yàn)檩S上開有鍵槽，一般開一個(gè)鍵槽的時(shí)候，軸的直徑增大4%~5%，所以d=69+69（4%~5%）=71.8~72.5mm 取 d=12mm 6.1.2確定軸的結(jié)構(gòu) 1) 軸的左端是飛輪，右端是小齒輪，兩者之間是軸承 2)根據(jù)軸

54、向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。 從左邊看，第一段軸的直徑為最小直徑72mm，長度為飛輪的寬65mm，第二段安裝有軸承，綜合安裝條件，取直徑為80mm，長度為120mm，第三段軸，為安裝方便，直徑取82mm，長度取30mm，第四段無零件安裝，但為了整體安裝方便，直徑取為80，長度取為645mm，第五段亦為考慮安裝的方便，取直徑為82mm，長度為45mm，第五段安裝有軸承，直徑取為80mm，長度為105mm，最后一段的直徑亦為最小直徑即72mm，長度為小齒輪的齒寬50mm。 6.1.3按彎扭聯(lián)合作用核算軸的強(qiáng)度 飛輪軸上有兩個(gè)作用力，一個(gè)是齒輪作用力，一個(gè)是皮帶作用力。 大齒輪對(duì)小齒

55、輪的法向力為 式中 m=8，=13，小齒輪所需的扭矩 26400kgmm 所以 皮帶對(duì)軸的作用力為Q= 式中 z—皮帶的根數(shù)，由前知z=4 —小皮帶輪的包角，由前知= —單根皮帶的初拉力，查表4—9參考（2），取=12 所以 Q=94kg 比較和Q可見，皮帶作用力比齒輪作用力小得多，可以忽略不計(jì)。忽略皮帶作用力后，軸的受力情況如圖5-10所示 圖中和是支座反力，由于I-I截面最危險(xiǎn)。下面核算I-I截面的強(qiáng)度。 其中 =36008.5=30.6kgcm

56、 由彎矩產(chǎn)生的最大彎曲應(yīng)力 = 由扭矩產(chǎn)生的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 所以當(dāng)量彎曲應(yīng)力 取=1800kg/，<，符合要求 6.1.4核算軸的疲勞強(qiáng)度 由于截面有臺(tái)階，應(yīng)力集中現(xiàn)象比較嚴(yán)重，且直徑最小，彎矩又比較大，扭矩和其它截面不同，所以核算此截面的疲勞強(qiáng)度。 由表5-5參考（2）查得=4000kg/，=2400kg/，=0.1，=0.05， 由表5-6參考（2）差得=0.75，=0.66，由表5-8參考（2）查得，圓角處的=0.75, =1.59（因?yàn)?，?7000~10000kg/）。由表5-10參考（2）取=0.9（光潔度為0.6）

57、。又因=0。 所以，僅考慮彎曲應(yīng)力時(shí)的安全系數(shù)為 僅考慮扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時(shí)的安全系數(shù)為 截面的安全系數(shù)為 所以軸安全。 6.1.5軸承的選擇 1）選擇軸承類型 因?yàn)檩S的轉(zhuǎn)速不太高，可選擇圓錐滾子軸承，它在安裝使用中，可調(diào)整徑向，軸向游隙。所以初選7516型圓錐滾子軸承。 2） 核算軸承的壽命和靜負(fù)荷，這里要求其壽命大于20000小時(shí)。 由前面知道 ，所以，忽略皮帶作用力后的支反力為

58、 由于支承1和支承2采用的軸承型號(hào)相同，而>,所以只需計(jì)算支承2軸承的壽命和靜負(fù)荷。對(duì)于支承2,每個(gè)軸承收的實(shí)際徑向負(fù)荷為 = 據(jù)參考（2）附表9查得7516型圓錐滾子軸承的Y=1.5,C=11500kg，=0.5,=0.8,=13200kg 因?yàn)辇X輪是直齒，所以忽略外載作用于軸承上的軸向力，據(jù)參考（2）表5-26和表5-25知道軸承受的實(shí)際軸向負(fù)荷為 由參考（2）附表9得知，在此情況下，當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷應(yīng)為P= 因?yàn)?n290.3r/min，所以據(jù)參考（2）

59、表5-23可以額定壽命=25000小時(shí)，壽命要求符合。 由于曲柄壓力機(jī)中的軸承工作時(shí)承受沖擊載荷，因此還應(yīng)校核軸承的靜負(fù)荷 據(jù)式參考（2）5-25得 ， 其中 因?yàn)?582kg>2746kg，所以當(dāng)量靜負(fù)荷為 由表5-21參考（2），查得安全系數(shù)=1.3 所以據(jù)式5-24參考（2），得 靜負(fù)荷負(fù)荷要求。 6.2曲軸的設(shè)計(jì) 6.2.1曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖 6.2.2曲軸的尺寸計(jì)算 1）支承頸直徑 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式=（1.38~1.58） 按平均值取 1.44 所以=1.44=1.44=11.4cm 2）其它各部分尺寸 曲軸各部分名稱 代號(hào)

60、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 實(shí)際尺寸（cm） 曲柄頸直徑 (1.11~1.40) 14.4 曲柄頸長度 (1.30~1.43) 15.7 曲柄兩臂外側(cè)面間距 27.4 曲柄臂的寬度 B 15.3 曲柄臂的直徑 D 20.3 曲柄半徑 r 5.4 圓角半徑 1 3）曲軸強(qiáng)度的計(jì)算 由于曲軸的危險(xiǎn)截面是曲柄頸的A-A截面和支承頸的B-B截面，如圖所示 在A-A截面上除了受彎矩的作用之外，還受扭矩的作用，應(yīng)該按彎扭聯(lián)合作用計(jì)算強(qiáng)度。但是由于在標(biāo)準(zhǔn)行程的壓力機(jī)上，A-A截面所受彎矩比扭矩大的多，所以，忽略扭矩計(jì)算出來

61、的應(yīng)力與考慮扭矩計(jì)算出來的應(yīng)力差不多，所以據(jù)參考（2）式5-11 查表5-15參考（2），取=1400 則 合適 B-B截面上也受彎扭聯(lián)合作用，但此處和A-A截面相反，扭矩比彎矩大的多，所以，忽略彎矩的影響。所以據(jù)式5-13參考（2） B-B截面的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 查表5-15參考（2），取=1000，則 合適 注：由前知道=3 這兩個(gè)值均大于公稱壓力（=63t），因此強(qiáng)度符合要求。 6.2.

62、3曲軸支承頸軸承的選用和計(jì)算 1）選用滑動(dòng)軸承。 2）材料的選擇：選用ZQSn6-6-3 3）核算 由前面知道，軸瓦的內(nèi)徑d=11.4cm，軸瓦的工作長度=15.7cm，曲軸轉(zhuǎn)速n=40r/min a． 核算比壓 因?yàn)? 所以 b.核算pv 因?yàn)? 所以 核算結(jié)果表明軸承的發(fā)熱情況不嚴(yán)重。 第七章 離合器、制動(dòng)器的設(shè)計(jì)、選擇 7.1離合器的選用 開式壓力機(jī)上廣泛采用的離合器有剛性離合器和圓盤摩擦離合器，其主要類型如下： 目前，常見的剛性離合器有嵌牙離合器、滑銷

63、離合器和轉(zhuǎn)健離合器。剛性離合器主要的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單緊湊、制造維修方便。但是由于受到爪齒、滑銷和轉(zhuǎn)鍵等連接件零件強(qiáng)度的限制，因而能傳遞的扭矩不大;其次，在離合器軸轉(zhuǎn)速處于較高的情況下，剛性離合器在接合時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊，離合器的連接零件常常易于磨損和損壞；此外，剛性離合器只能允許滑塊停止在上止點(diǎn)的位置，而不能進(jìn)行寸動(dòng)行程。 顯然剛性離合器是有很多不足之處，在應(yīng)用上有一定的局限性。但是對(duì)于小型低速開式壓力機(jī)來說，相應(yīng)這些矛盾并不十分突出。因?yàn)椋? 其一，傳遞扭矩并不很大； 其二，在安裝和調(diào)整時(shí)，用人工轉(zhuǎn)動(dòng)飛輪還是比較容易實(shí)現(xiàn)的； 其三，為了減低離合

64、器結(jié)合時(shí)的沖擊速度，剛性離合器一般直接裝在低速的主軸上，同時(shí)離合器的連接零件盡可能靠近軸心的位置。 更主要的是由于剛性離合器的機(jī)構(gòu)比較簡單，便于制造和維修，又離合器操作無需壓縮空氣能源，所以剛性離合器是比較廣泛應(yīng)用在100噸以下和滑塊行程次數(shù)200次/分以下的開式曲柄壓力機(jī)上。 通過上述所述，結(jié)合所設(shè)計(jì)壓力機(jī)的型號(hào)和功用，采用轉(zhuǎn)健離合器。 7.1.1雙轉(zhuǎn)健離合器的結(jié)構(gòu) 雙轉(zhuǎn)健離合器中，轉(zhuǎn)健之一是主鍵（又稱工作鍵）用以傳遞工作扭矩；轉(zhuǎn)健之二是副鍵（又稱輔助鍵）用以防止曲軸對(duì)飛輪或傳動(dòng)齒輪的超前，以及調(diào)整時(shí)可使曲軸反轉(zhuǎn)。 如圖所示： 圖上，離合器是安裝

65、在曲軸的右端上，離合器的主動(dòng)部分有飛輪2，中套3（用7鍵固定在飛輪上）和青銅襯套5、6（各壓入飛輪端孔內(nèi)）等組成。從動(dòng)部分有曲軸和內(nèi)外軸套1、4（用鍵固定在曲軸上）等組成。中套的內(nèi)孔有四個(gè)半圓槽。內(nèi)外軸套內(nèi)和曲軸上亦各有兩個(gè)軸線互相垂直的半圓槽，兩個(gè)半圓槽組合成為安插兩轉(zhuǎn)?。ㄖ麈I8和副鍵9）用的孔。轉(zhuǎn)鍵的兩端為圓柱形，可在軸與軸套所形成的圓孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)健中段截面為半圓形，鍵的里邊與軸上的半圓槽配合，外邊與軸形成一個(gè)整圓。主鍵和副鍵傳動(dòng)的方向是相反的，它們的動(dòng)作是互相聯(lián)鎖的，因此在轉(zhuǎn)健的右端各裝有尾板12和14。兩件用拉桿13連接成為聯(lián)動(dòng)，主鍵的左端裝有鍵尾11，與裝在內(nèi)軸套的拉簧10聯(lián)接。拉簧

66、的作用是使主鍵和副鍵各繞其軸線轉(zhuǎn)過45（轉(zhuǎn)健的轉(zhuǎn)動(dòng)角度由內(nèi)軸套喇叭口所限位），于是兩轉(zhuǎn)健的背部突出于曲軸圓周之外，以便與中套的半圓槽結(jié)合，起到使離合器相結(jié)合的狀態(tài)。 離合器在未接合時(shí)，主鍵和副鍵剛好全部臥入曲軸的半圓槽內(nèi)，因此，飛輪在內(nèi)外軸套上空轉(zhuǎn)，當(dāng)壓力機(jī)工作時(shí)，必須使操作結(jié)構(gòu)的凸輪擋塊轉(zhuǎn)離主鍵的鍵尾，主鍵在拉簧的作用下，轉(zhuǎn)出曲軸半圓槽之外，由于聯(lián)鎖關(guān)系，副鍵亦同樣轉(zhuǎn)出，這樣連續(xù)旋轉(zhuǎn)的飛輪中套半圓槽便與主鍵相結(jié)合，則飛輪便帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。如果凸輪擋塊轉(zhuǎn)回復(fù)位，則主鍵的鍵尾碰到凸輪擋塊，由此彈簧拉長，主鍵和副鍵又轉(zhuǎn)回并臥入曲軸的半圓槽內(nèi)，由此，離合器即處于脫開狀態(tài)，則飛輪任在外軸套上空轉(zhuǎn)。 轉(zhuǎn)健在離合器接合時(shí)承受很大的沖擊載荷，為了保證有足夠的沖擊韌性和耐磨性，轉(zhuǎn)健用T7，經(jīng)熱處理淬火硬度為RHC=52～57，兩端回火至RHC=35～40， 主鍵的鍵尾和凸輪擋塊的材料同樣采用合金鋼40Cr。 內(nèi)、外軸套和中套的材料一般用45鋼。 轉(zhuǎn)健離合器所能傳遞扭矩的大小，即取決于轉(zhuǎn)健的強(qiáng)度。 7.2制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 7.2.1制動(dòng)器的選用