【正文】 通過大量的實踐經(jīng)驗和實驗驗證，由于小齒輪的作用力Pn比PAB小得多，所以可以認(rèn)為兩個支座的支反力的和為 因此可以將公式（217）簡化成 (218) 曲軸頸dA和連桿的大端軸承之間的摩擦，詳見圖26b，這種摩擦力與上一種摩擦力相同，也形成了阻礙曲軸轉(zhuǎn)動的阻力矩，并且可以按照如下的計算公式進(jìn)行計算 (219) 連桿梢（或稱為球頭）dB與連桿小端軸承（或者是球頭座）之間的摩擦，詳見圖26e、d，也構(gòu)成了運(yùn)動工作時的阻力矩 (220) 綜上所述三個阻力矩Mμ0、MμA 以及 MμB都會使曲軸在工作狀態(tài)下，增加所需傳遞的扭矩，從而浪費(fèi)能源。公式中 vAB為連桿B點的相對速度。為了方便計算，可將公式（224）可寫成下面的公式 （225） 公式中 mμ稱為摩擦當(dāng)量力臂。而對壓力機(jī)來說，曲軸是其十分重要的部件之一，受力狀態(tài)比較復(fù)雜，從而導(dǎo)致了它的制造條件要求也非常高，一般可以采用45號鋼鍛制造而成的，～3。曲軸的有關(guān)尺寸包括曲軸的支承頸直徑d0、曲柄頸直徑dA、支承頸長度l0、曲柄兩臂外側(cè)側(cè)面間的長度lq、曲柄頸長度la、圓角半徑r以及曲柄臂寬度（或直徑）a等主要尺寸，如圖31。經(jīng)過前人的大量數(shù)據(jù)分析整理、對問題進(jìn)行合理分析論證以及生產(chǎn)實際的狀況已經(jīng)得出了比較精確可靠的校核方法[10]。危險截面CC的彎矩Mω為 （31）截面CC的最大的彎曲應(yīng)力為 （32） 圖32 曲軸計算簡圖 在BB危險截面上，恰好與CC截面相反，相對于彎矩而言，扭矩對BB截面的影響更大，彎矩的作用是非常小的，可以將彎矩忽略，只考慮扭矩對BB的影響，如圖33。）本次設(shè)計的壓力機(jī)型號為J2380，公稱壓力Pg為800kN，一般對剛度要求不高，因此在安全系數(shù)之間n=~3，取上限n=，又因為40Cr鋼調(diào)質(zhì)后的屈服極限σs＝500Mpa。為了使用方便，通常把公稱壓力角αg轉(zhuǎn)換公稱壓力行程Sg來進(jìn)行表示在銘牌或者說明書上。在截面CC上68MpaMpa在截面BB上 τ ≈80MpaMpa 所以當(dāng)曲軸在承受最大的工作壓力時，所承受的彎曲應(yīng)力小于許用應(yīng)力值，故該尺寸的曲軸是安全的。圖34 曲軸的剛度計算簡圖 由于第一項很小，故可以將其忽略，公式可以進(jìn)一步簡化成 （35） 公式中 Pg為公稱壓力； E為彈性模量，對鋼曲軸而言，E=1011N/m2； la為曲柄頸的長度； b為曲柄臂的厚度； r為圓角半徑； JJJ3分別為支承頸、曲柄臂及曲柄頸的慣性矩；公式中 d0為支承頸的直徑； dA為曲柄頸的直徑； h為曲柄臂的高度，h=280mm； a為曲柄臂的寬度，a=240mm； c為曲柄臂型心到曲柄頸型心的距離，c=20mm。其上端套在曲柄軸頸上，下端以球頭和滑塊6中的球座5及球頭壓蓋4相連接。連桿按連接方式不同，分為球頭式連桿、 導(dǎo)柱式連桿、柱銷式連桿。本次設(shè)計的公稱壓力角αg=30o，公稱壓力行程Sg =9mm。 這四點要求是加工球頭螺桿的關(guān)鍵，可用數(shù)控車床進(jìn)行加工，雖然加工精度已經(jīng)很高了，但是由于球頭表面仍留有刀痕和橢圓現(xiàn)象，會加快球頭的磨損，所以有必要對球頭和上、下球碗進(jìn)行研磨，提高表面粗糙度和表面接觸面積也可以大幅度提高，從而提高其耐磨性，從而保證運(yùn)行的精度和穩(wěn)定性[15]。公式中 P0為連桿上的作用力； d0為內(nèi)螺紋的大徑（也可稱為連桿體的螺紋外徑）； d1為內(nèi)螺紋的小徑（也可稱為連桿體的螺紋內(nèi)徑）； n為螺紋的最少工作圈數(shù)。綜上所述， （37）將相關(guān)參數(shù)的具體數(shù)值代入公式（37）中得由于螺紋強(qiáng)度計算后的彎取應(yīng)力達(dá)到43Mpa,經(jīng)過查找機(jī)械設(shè)計手冊選擇連桿體的材料，本設(shè)計采用是球頭式螺桿，所以螺母就是指連桿體，由于長期生產(chǎn)經(jīng)驗總結(jié)，發(fā)現(xiàn)使用45號鋼調(diào)質(zhì)后的許用彎曲應(yīng)力達(dá)到100Mpa，因此選擇45號鋼調(diào)質(zhì)后作為制作連桿體的材料。連桿體內(nèi)螺紋與調(diào)節(jié)螺桿的外螺紋相旋合。由于A點隨滑塊的運(yùn)動而運(yùn)動，可視為自由端；B點隨著曲軸的轉(zhuǎn)動而運(yùn)動，且一般L2/d39。因此，連桿中的調(diào)節(jié)螺桿的穩(wěn)定性計算模型可簡化一端固定端B點，另一端自由端A點的壓桿模型，如圖37所示，圖中Pg為螺桿失穩(wěn)的臨界壓力。在普遍的通用壓力機(jī)中，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的擺動的速度或者旋轉(zhuǎn)的速度都是比較低的，但是所受到的載荷是比較巨大的，因此必須檢驗作用在滑動軸承上的壓強(qiáng)是否安全范圍內(nèi)，從而保證操作者和生產(chǎn)的安全。因此在設(shè)計的時候，應(yīng)根據(jù)不同情況下采用不同的結(jié)構(gòu)的形式。其結(jié)構(gòu)簡單，但是軸瓦磨損后，將無法對軸瓦進(jìn)行調(diào)整合理的間隙，而且軸只能從端口出裝入，這必將會給粗大沉重的軸、階梯軸的安裝造成非常大的困難，不宜使用在比較精密的設(shè)備之中[13]。軸瓦的厚度b與軸頸直徑d的比一般取b/d?，詳細(xì)選取見機(jī)械設(shè)計手冊第2卷。第4章 滑塊與導(dǎo)軌 滑塊與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)曲柄式壓力機(jī)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊其實是一個箱體結(jié)構(gòu)，其上端與連桿連接，下面安裝模具的上模，并沿著機(jī)身的導(dǎo)軌進(jìn)行上下運(yùn)動。圖41 V型導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)示意圖本次設(shè)計的J2380曲柄壓力機(jī)屬于開式單點壓力機(jī)，按照大量的生產(chǎn)實踐的經(jīng)驗總結(jié)，其導(dǎo)軌經(jīng)常是做成兩根V形導(dǎo)軌，如圖41。而且制造精度方面也有相應(yīng)的要求。對于大型壓力機(jī)來講，其滑塊則主要是用A3鋼板焊接并進(jìn)行退火處理以提高其耐磨性。 滑塊的強(qiáng)度校核本次設(shè)計的壓力屬于開式單點壓力機(jī)，因此滑塊受到的是純壓縮，按常規(guī)的壓縮問題處理即可。 滑塊的有限元分析 滑塊是壓力機(jī)工作過程中的重要零件, 受力復(fù)雜。由于試驗研究要花費(fèi)很長的時間, 而且某一滑塊的試驗, 往往也不能代表整批滑塊的剛度, 在對壓力機(jī)的公稱壓力、下壓次數(shù)等改型設(shè)計時,還需要重新進(jìn)行剛度試驗,因此, 通過試驗的方法研究滑塊的剛度不僅周期長，而且試驗費(fèi)用高昂。從總體上看, 曲軸是對稱體, 所以對滑塊進(jìn)行有限元模擬分析時必須選取整體滑塊作為研究對象。在指定網(wǎng)格劃分方式時，得到的網(wǎng)格模型如圖44所示。在設(shè)計的開始，首先根據(jù)目的壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)要求，并以經(jīng)驗公式對曲軸、連桿及滑塊與導(dǎo)軌等主要部件的尺寸進(jìn)行初步估算，然后再進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度及剛度校核，從而得出符合技術(shù)要求的尺寸參數(shù)，其次根據(jù)得出尺寸參數(shù)完成圖紙的繪制，最終完成以下設(shè)計任務(wù)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的連桿設(shè)計，采用的是沖擊壓桿，它屬于動態(tài)問題，沖擊壓桿除了要校核其強(qiáng)度和剛度之外，還要校核其壓桿穩(wěn)定性。參考文獻(xiàn)[1] 何德譽(yù). 曲柄壓力機(jī)第二版[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986，1~30.[2] 清華大學(xué). 曲柄壓力機(jī)，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，1978，40~64.[3] 濟(jì)南鍛鑄機(jī)械研究所. 開式可傾壓力機(jī)的剛性研究[J]，1964,3~9.[4] 清華大學(xué). 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