畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書畢業(yè)生姓名 ：專業(yè) ：學(xué)號 ：指導(dǎo)教師所屬系（部） ：I畢業(yè)論文評閱書題目： J11-5單柱固定臺曲柄壓力機設(shè)計機電　系機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 姓名 　 　　設(shè)計時間： 評閱意見：成績：指導(dǎo)教師：　　　　?。ê炞郑┞殹　?wù)：　　　　　IIII畢業(yè)論文答辯記錄卡機電 系 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 姓名 　 　　答 辯 內(nèi) 容問 題 摘 要 評 議 情 況記錄員： （簽名）成 績 評 定指導(dǎo)教師評定成績 答辯組評定成績 綜合成績注：評定成績?yōu)?100 分制，指導(dǎo)教師為 30%，答辯組為 70%。專業(yè)答辯組組長：　　　　?。ê灻┠辍　≡?　　日i摘 要曲柄壓力機是通過曲柄滑塊機構(gòu)將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為滑塊的直線往復(fù)運動，對胚料進行成行加工的鍛壓機械。曲柄壓力機動作平穩(wěn)，工作可靠，廣泛用于沖壓、擠壓、模鍛和粉末冶金等工藝。其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，性能可靠。關(guān)鍵詞：壓力機，曲柄機構(gòu)，機械制造iiiiiAbstractCrank pressure machine is pass crank a slippery piece organization to revolve electric motor conversion for slippery piece of straight line back and forth sport, Carries the formed processing to the semifinished materials the forging and stamping machinery. The crank press movement is steady, the work is reliable, widely uses in crafts and so on ramming, extrusion, drop forging and powder metallurgy. Its structure is simple ,the ease of operation , the performance is reliable .The coupling part uses the rigidity to transfer the key type coupling, the use service is convenient.Keywords: pressure machine, crank organization, machine manufacturiniv目 錄前 言 ...........................................................................................................................................3第一節(jié) 開式曲壓力機的特點和用途 .....................................................................................3第二節(jié) J11—5 開式曲柄壓力機的基本參數(shù) .........................................................................3第三節(jié) 開式壓力機設(shè)計的基本要求 .....................................................................................4第一章 電動機的選擇和飛輪設(shè)計 ...............................................................................................6第一節(jié) 壓力機電力拖動特點 ...............................................................................................6第二節(jié) 電動機的選擇 .............................................................................................................6一、選擇電動機的類型 ...................................................................................................6二、選擇電動機的功率 ...................................................................................................7三、確定電動機的轉(zhuǎn)速 ...................................................................................................7四、計算傳動比 ...............................................................................................................7五、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) ...........................................................................8第三節(jié) 飛輪轉(zhuǎn)動慣量及尺寸計算 .......................................................................................9一、壓力機一次工作循環(huán)所消耗的能量 .......................................................................9二、飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算 .................................................................................................10三、飛輪尺寸計算 .........................................................................................................11四、飛輪輪緣線速度驗算 .............................................................................................13第二章 機械傳動系統(tǒng) .................................................................................................................14第一節(jié) 傳動系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析 .................................................................................14一、傳動系統(tǒng)類型 .........................................................................................................14二、傳動系統(tǒng)的布置方式 .............................................................................................14三、離合器和制動器的位置 .........................................................................................15四、傳動級數(shù)和各級傳動比的分配 .............................................................................15第二節(jié) V 帶傳動設(shè)計 ............................................................................................................16第三節(jié) 平鍵連接 .................................................................................................................18第三章 曲柄滑塊機構(gòu) .................................................................................................................20第一節(jié) 曲柄滑塊機構(gòu)的運動和受力分析 .........................................................................20一、曲柄滑塊機構(gòu) .........................................................................................................20二、曲軸扭矩計算 .........................................................................................................21第二節(jié) 曲柄軸的設(shè)計 .........................................................................................................22一、曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖 .................................................................................................22二、曲柄軸強度設(shè)計計算 .............................................................................................22第三節(jié) 連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置 .......................................................................................24一、連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu) .........................................................................24二、連桿的計算 .............................................................................................................24三、連桿及球頭調(diào)節(jié)螺桿的強度計算 .........................................................................25四、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋計算 .............................................................................................27五、連桿上的緊固螺栓 .................................................................................................27第四節(jié) 滑動軸承 .................................................................................................................27一、滑動軸承的結(jié)構(gòu) .....................................................................................................27v二、滑動軸承的潤滑及軸瓦結(jié)構(gòu) .................................................................................28三、滑動軸承的計算 .....................................................................................................28第四章 離合器與制動器 ...............................................................................................................30第一節(jié) 離合器與制動器的作用原理 ...................................................................................30第二節(jié) 離合器的設(shè)計 ...........................................................................................................31一、離合器的類型、工作特性及其選用原則 .............................................................31二、 雙轉(zhuǎn)鍵離合器的結(jié)構(gòu) ...........................................................................................32第三節(jié) 制動器的設(shè)計 .........................................................................................................34一、制動器的類型、工作特性及其選用原則 .............................................................34二、帶式制動器的結(jié)構(gòu) .................................................................................................35第五章 機身設(shè)計 ...........................................................................................................................36第一節(jié) 機身結(jié)構(gòu) ...................................................................................................................36第二節(jié) 機身計算 ...................................................................................................................37第六章 過載保護裝置設(shè)計 ...........................................................................................................40第一節(jié) 剪切破壞式過載保護裝置的結(jié)構(gòu) ...........................................................................40第二節(jié) 剪切塊的設(shè)計計算 ...................................................................................................41第七章 潤滑系統(tǒng) .........................................................................................................................43曲柄壓力機常用潤滑劑 .........................................................................................................43一、稀油潤滑 .................................................................................................................43二、干油潤滑 .................................................................................................................44外文資料 .........................................................................................................................................45中文翻譯 .........................................................................................................................................49結(jié)束語 .............................................................................................................................................52參考文獻 .........................................................................................................................................541前 言1、開式曲柄壓力機的特點和用途 曲柄壓力機是采用曲柄滑塊機構(gòu)作為工作機構(gòu)的一類鍛壓機器。開式壓力機是曲柄壓力機的一個類別，其特點是具有開式機身（即 C 型機）。開式壓力機因為具有開式機身，與閉式壓力機相比有其突出的優(yōu)點，工作臺在三個方向是敞開的，裝、模具和操作都比較方便，同時為機械化和自動化提供了良好的條件。但是，開式壓力機也有其缺點，由于機身呈 C 型，工作是變形較大，剛性較差，這不但會降低制品精度，而且由于機身有角變形會使上模軸心線與工作臺面不垂直，以至破壞了上、模具間隙的均勻性，降低模具的使用壽命。由于開式曲柄壓力機使用上最方便，因而被廣泛采用。它是板料沖壓生產(chǎn)中的主要設(shè)備，可用于沖孔、落料、切邊、彎曲、淺拉伸和成型等工序，并廣泛應(yīng)用于國防、航空、汽車、拖拉機、電機、電器、軸承、儀表、農(nóng)機、農(nóng)具、自行車、縫紉機、醫(yī)療器械、日用五金等部門中。在中、小型壓力機中，開式壓力機得到了廣泛的發(fā)展，目前在我國機器制造業(yè)中，開式曲柄壓力機的年產(chǎn)量約占整個鍛壓機械年產(chǎn)量的 49.5%，而在通用曲柄壓力機的生產(chǎn)中約占95%。 　　 二、J11—5 開式曲柄壓力機的基本參數(shù)開式曲柄壓力機的基本參數(shù)，決定了它的工藝性能和應(yīng)用范圍，同時也是設(shè)計壓力機的重要依據(jù)?，F(xiàn)將 J11—5 開式曲柄壓力機基本參數(shù)分別敘述如下：1、公稱壓力 F：公稱壓力是壓力機的主參數(shù)，是指滑塊離下止點前某一特定距離時，滑塊上所允許的最大作用力。F=50KN2、滑塊行程 S：滑塊行程是指壓力機滑塊從上止點到下止點所經(jīng)過的距離，它是曲柄半徑的兩倍，或是偏心齒輪、偏心軸銷偏心距的兩倍。其大小隨壓力機工藝用途和公稱壓力的不同而不同。S=40mm3、滑塊行程次數(shù) N：它是指滑塊每分鐘從上止點到下止點，然后再回到上2止點的往復(fù)次數(shù)?；瑝K行程次數(shù)的高低反映了壓力機沖壓的生產(chǎn)效率。N=150次/min4、壓力機裝模高度 H 和封閉高度：壓力機裝模高度是指壓力機滑塊處于下止點位置時，滑塊下表面到工作墊板上表面的距離。當(dāng)裝模高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最高位置（即連桿調(diào)至最短）時，裝模高度達(dá)最大值，稱為最大裝模高度。當(dāng)裝模高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最低位置（即連桿調(diào)至最長）時，裝模高度達(dá)最小值，稱為最小裝模高度。壓力機裝模高度調(diào)節(jié)裝置所能調(diào)節(jié)的距離稱為裝模高度調(diào)節(jié)量（△H） 。有了裝模高度調(diào)節(jié)量，就可以滿足不同閉合高度模具安裝的需要。模具的閉合高度應(yīng)該介于壓力機的最大裝模高度和最小裝模高度之間。所謂封閉高度，是指滑塊在下止點時滑塊下表面到工作臺上表面的距離。它和裝模高度之差恰是工作臺墊板的厚度。5、模柄孔尺寸：中小型壓力機的滑塊底面都設(shè)有模柄孔，它是用于安裝固定上模和確定模具壓力中心的。當(dāng)模具用模柄與滑塊相連時，滑塊模柄孔的直徑和深度應(yīng)與模具模柄尺寸相協(xié)調(diào)。中小型壓力機模柄孔的形狀有圓柱形和方柱形。三、開式壓力機設(shè)計的基本要求壓力機設(shè)計應(yīng)滿足以下基本要求：（一）使用要求：1、參數(shù)和精度都能滿足工藝用途的要求；2、具有足夠的強度、剛度和耐磨、耐久性能，能長期穩(wěn)定地保持工藝能力；3、操作安全、省力、簡單而又便于記憶，并且外形美觀，給操作者提供良好的工作條件；4、生產(chǎn)效率高、更換模具等輔助工時少，傳動效率高，具有高度的使用經(jīng)濟性。 （二）制造要求：1、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，體積小；32、采用性能好，價格低，易于購買的材料，并充分發(fā)揮材料的性能使壓力機重量輕；3、具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，加工簡單，裝配方便，并且能與制造廠的設(shè)備條件相適應(yīng)；4、提高“三化” （系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化）程度，減少設(shè)計、制造勞動量，以縮短制造周期和降低壓力機成本。（三）其他要求：1、運輸容易； 2、安裝簡單； 3、維修方便。　 4第一章 電動機的選擇和飛輪設(shè)計 第一節(jié) 壓力機電力拖動特點壓力機工作過程中，作用在滑塊上的負(fù)荷是劇增和劇減的周期交替變化著，并且有很短的高峰負(fù)載時間和較長的空載時間，若依此短暫的工作時間來選擇電動機的功率，則其功率將會很大。為了減小電動機的功率，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了飛輪。當(dāng)滑塊不動時，電動機帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，使其儲備能量，而在沖壓工作的瞬時，主要靠飛輪釋放能量。工件沖壓完畢后負(fù)載減小，于是電動機帶動飛輪加速旋轉(zhuǎn)，使其在沖壓下一個工件前恢復(fù)到原來的角速度。這樣沖壓工件所需的能量，不是直接由電動機供給，而是主要由飛輪供給，所以電動機所需的功率便可大大減小。由于電動機的功率小于壓力機工作行程的瞬時功率，所以在壓力機進入工作行程時，工作機構(gòu)受到很大的阻力，電動機的負(fù)載增大，轉(zhuǎn)差率隨之增大。一旦電動機瞬時轉(zhuǎn)差率大于電動機臨界轉(zhuǎn)差率，電動機轉(zhuǎn)矩反而下降，甚至迅速停止轉(zhuǎn)動，這種現(xiàn)象稱為電動機顛覆。另一方面，電動機在超載條件下會嚴(yán)重發(fā)熱。給電動機配置一個飛輪，相當(dāng)于增大了電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。在曲柄壓力機傳到中，飛輪的慣性拖動的扭矩占總扭矩的 85%以上，故沒有飛輪電動機就不能正常工作。飛輪是儲存能量的，它的尺寸、質(zhì)量和轉(zhuǎn)速對能量有很大的影響。飛輪材料采用鑄鐵或鑄鋼。由于飛輪轉(zhuǎn)速過高會使飛輪破裂，因此鑄鐵飛輪圓周轉(zhuǎn)速應(yīng)小于或等于 25m/s，最高不超過 30m/s；鑄鋼飛輪圓周轉(zhuǎn)速小于或等于40m/s，最高不超過 50m/s。第二節(jié) 電動機的選擇一、選擇電動機的類型感應(yīng)電動機又稱異步電動機，具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固、運行方便、可靠、容易控制與維護、價格便宜等優(yōu)點。因此在工作中的到廣泛的應(yīng)用。目前，開式5曲柄壓力機常用三相鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機。J11-5 的傳動系統(tǒng)主要是皮帶傳動。 二、選擇電動機的功率工作機所需的電動機輸出功率為: ?WP?0因為工作機所需功率為： ，所以 wWF?1wF??10由電動機至工作機之間的總效率（包括工作機效率）為 ww????21式中 分別為 V帶傳動、一個彈性聯(lián)軸器、工作機的效率。由《機械w21?、、設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》表 2—4查得：取 ，則94.0.96.0w21 ???、、4.960???w所以 kFPw 12..160551034??????選取電動機的額定功率 ，使)(kpm，查《Y 系列三相異步電動機》型46.~2.3.2.)3.~(0?pm號選擇表取 。kwm15?三、確定電動機的轉(zhuǎn)速《Y 系列三相異步電動機》型號選擇表，選電動機型號 Y180L-6 ，滿載轉(zhuǎn)速 970 r/min6四、計算傳動比傳動比： 47.61509??wmni帶查《機械課程設(shè)計設(shè)計指導(dǎo)書》表 2-3，V 帶的傳動比的一般范圍為，故初選帶的傳動比7,4~2??MAXii帶 5.6?帶i五、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（1）各軸轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸 min/23.1495.6701rinm?帶曲軸 i/.1曲（2）各軸的輸入功率Ⅰ軸 kw68.09.20???帶Ⅰ ?P曲軸 5711??聯(lián) 軸 器?（3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 計算電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩mNnPTm?????74.21460.950Ⅰ軸 i ?9.53.7.201帶帶 ?曲軸 T???39聯(lián) 軸 器曲運動和動力參數(shù)的計算結(jié)果列表如下：參數(shù)－軸名 電動機軸 Ⅰ軸曲軸轉(zhuǎn)速 min)/(r 970 149.23149.23功率 kWp 11.12 10.6810.57轉(zhuǎn)矩 )/(NT? 72.24 453.90449.36轉(zhuǎn)動比 i 6.51效率 ? 0.960.997第三節(jié) 飛輪轉(zhuǎn)動慣量及尺寸計算 一、壓力機一次工作循環(huán)所消耗的能量+7654321 AA???8式中 —工件變形功。1A—氣墊工作功，即壓邊時所需的功。2—工作行程時由于曲柄滑塊機構(gòu)得摩擦所消耗的能量。3—工作行程時由于壓力機受力系統(tǒng)彈性變形所消耗的能量。4A—壓力機構(gòu)向上、向下空行程所消耗的能量。5—單次行程滑塊停頓飛輪空轉(zhuǎn)所消耗的能量。6—單次行程離合器接合所消耗的能量。7A用于連續(xù)行程的壓力機，一循環(huán)所消耗的能量為： 54321AA??在工作行程一次時間里，一循環(huán)所消耗的能量為：下面分別敘述各項能量的計算。1、工作變形功 1A對不同的沖壓工藝，在工作行程內(nèi)工件變形力是變化的。J0135.?gP?式中 —壓力機公稱壓力（KN） —板料厚度(mm) gP0對慢速壓力機 =0?g4.m所以 JA4.75.315. ???2、氣墊工作功 2在進行拉伸工作時，氣墊壓緊工件邊緣，隨壓力機滑塊一起向下移動，消耗的能量取決于氣墊的壓緊力和工作行程，其值相應(yīng)為壓力機公稱力的 1/6及8滑塊行程的 1/6，即： J36//16/2ggSPA???式中 —壓力機公稱壓力（KN） S —滑塊行程 （mm）gP所以 JJ5./504/506/12?3、工作行程時由于曲柄滑塊機構(gòu)得摩擦所消耗的能量 3A實際機器的曲柄滑塊機構(gòu)運動副之間，存在著摩擦。電動機在拖動曲柄滑塊機構(gòu)運動時，為克服摩擦消耗能量。在工作行程時，曲柄滑塊機構(gòu)摩擦所消耗的能量 ，建議按下式計算：3AgPm??087.?式中， —曲柄滑塊機構(gòu)的摩擦當(dāng)量力臂（mm） ，? m3.9??—壓力機公稱壓力（ KN）,gP— 公稱壓力角（°）,小型壓力機取 °?0g?所以 JA37.12053.9087.3 ???4、工作行程時由于壓力機受力系統(tǒng)彈性變形所消耗的能量 4A完成工序時，壓力機受力系統(tǒng)產(chǎn)生的彈性變形是封閉高度增加，受力零件儲藏變形位能對于沖裁工序?qū)⒁鹉芰繐p耗，損耗的多少與壓力機剛度、被沖裁的零件材料性質(zhì)等有關(guān)。從偏于安全出發(fā)損耗的能量 可按下式計算：42/4cgYPA?J式中 —壓力機總的垂直剛度（ ） ， ( )cYmHgcCPY/?m—壓力機垂直剛度,對于開式壓力機HC40/kN所以 JPAHg512.340254???綜上所述，則 JA495.201.3726.4.731 ????9二、飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算電動機選定后，設(shè)計飛輪。這時有兩個假設(shè)： 1、工作行程時所需能量全部由飛輪供應(yīng)。2、工序結(jié)束時，電機軸負(fù)載扭矩達(dá)到最大值，但不大于電機最大允許轉(zhuǎn)矩。實際上，沖壓時電動機放出一部分能量，所以飛輪轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)按下式計算：???20)361(mngf ACJ??2kg式中: —工作行程時所需能量（250.495J）0A—電動機在額定轉(zhuǎn)速下飛輪的角速度m?62.15.30974???帶inm?srad/—飛輪轉(zhuǎn)速相對波動情況的轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)?)(2teSk???其中: k—實際電機系數(shù)， ； —電機額定轉(zhuǎn)差率（0.02） ；.312.50?PmKeS—在額定轉(zhuǎn)矩下皮帶的當(dāng)量滑差率（0.05） ； —修正系數(shù)（0.9） 。tS ?164.)5.2(3.1902?????—公稱壓力角（30°） —壓力機行程次數(shù)利用系數(shù)（0.3）g?n C22.164.0.59).036( kgmJf ??三、飛輪尺寸計算根據(jù)求得的折算到飛輪軸上的轉(zhuǎn)動慣量 設(shè)計飛輪。曲柄壓力機上，一般fJ飛輪形狀如圖 1—1所示，圖中： 10Ⅰ是輪緣部分，其轉(zhuǎn)動慣量為 ； Ⅱ是輪輻部分，其轉(zhuǎn)動慣量為 ;J? J?Ⅲ是輪轂部分，其轉(zhuǎn)動慣量為 。?由第二章已知 ，輪緣部分寬度 。mD802?mB139?飛輪本身的轉(zhuǎn)動慣量 ，其中輪緣部分是主要的， 要比fJJ????J?、 大的多。故在近似計算中只考慮 更趨于安全。J?? ?而??213/8m?????213/4BD????所以 mBJD7019.08.746.043423 ???????式中 ——金屬密度（ ） ，對鑄鋼： 。2kgm32/kg??; ;??06,2~5.1404??d取 ??D455.30?;18,3dDd???； 。mCBC2,4~7' ??????‘取 ??mBL145.~， 取LdDDⅠⅠⅠ4 2311圖 1—1 四、飛輪輪緣線速度驗算飛輪是回轉(zhuǎn)體，為避免回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生壞裂，必須驗算輪緣線速度 ：fv

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