【文章內(nèi)容簡介】 度變化的。在 a=0 時(shí) V=0 , a 角增大時(shí) V隨之顯著增大；但在 a= 0075~90 之間時(shí)， V 的變化很小 ,而數(shù)值最大 .因此常常近似取曲柄轉(zhuǎn)角 0a=90 的滑塊的速度當(dāng)作最大速度。用 maxV 表示 即 00m a xm a xV = 0 .1 0 5 n R sin9 0 + sin1 8 02V 0 .1 0 5 nR????????? 上面公式表明，滑塊的最大速度與曲柄的轉(zhuǎn)速 n，曲柄半徑 R 成正比， n越高， R越大，滑塊的最大速度 Vmax 也越大。 本壓力機(jī)滑塊的最大速度 Vmax=(sin90176。 + λ /2 Xsin180176。 ) = =294mm/s 曲柄壓力機(jī)滑塊機(jī)構(gòu)的受力分析 判斷曲柄壓力機(jī)滑塊機(jī)構(gòu)能不能滿足加工需要除了它的運(yùn)動規(guī)律是否符合要求外，還有很重要曲柄壓力機(jī)的曲 柄滑塊工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 的一點(diǎn)就是要校核它的強(qiáng)度。而進(jìn)行強(qiáng)度校核之前必須首先正確的將曲柄壓力機(jī)滑塊機(jī)構(gòu)的主要構(gòu)件進(jìn)行力學(xué)分析。 忽略摩擦情況下滑塊機(jī)構(gòu)主要構(gòu)件的力學(xué)分析 圖 2=3 忽略摩擦和零件本身重量時(shí)滑塊的受力情況如圖 23 所示。其中 P1 料抵抗變形的反作用力， N導(dǎo)軌對滑塊的約束反力， Pab 對滑塊的約束反力，這三個(gè)力交于 B，組成一個(gè)平衡的匯交力系。 根據(jù)力的平衡原理，從力三角形中可以求得 P N、 Pab 之間關(guān)系如下： ab 1 P =P /cos ? 1 N=Ptan? 有上式知 Sin =Sina? 當(dāng) 0a=90 時(shí)， ? 取到最大值 一般曲柄壓力機(jī)， ?? ，負(fù)荷達(dá)到公稱壓力時(shí)的曲柄轉(zhuǎn)角僅 30 度左右。因此可近似認(rèn)為： Cos=1 ? tan =si n = si na? ? ? 上面兩式便成為： ab 1 P P ? 1 N= Psina? 例如求公稱壓力角 025p? ? 時(shí) ,曲軸上齒輪傳遞的扭矩 0M 因?yàn)樵?025p? ? 時(shí) ,滑塊能承受的最大負(fù)荷是 160 噸 ,所以坯料抵抗變形的反作用力 1p 也允許達(dá)到這個(gè)數(shù)值 ,即 p1=1600KN=1600000N R=70mm 0. 08 74 0. 09? ?? 可查表 22得 s in s in 2 0 .4 5 7 12????? 因此在不考慮摩擦?xí)r齒輪傳動的扭矩為 : 曲柄壓力機(jī)的曲 柄滑塊工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 M0=p1R(sinθ +λ /2sinθ ) M0= M0=52311N 上面 ,我們在分析連桿、滑塊受力和曲軸所需傳遞的扭矩的過程中 ,都沒考慮各活動部位的摩擦 .這種處理問題的方法 ,對于分析連桿和滑塊受力 ,來說 ,誤差很小 .且簡化了計(jì)算公式 ,完全可應(yīng)用 .但是 ,在計(jì)算曲軸所需傳遞的扭矩 時(shí) ,不考慮摩擦的影響 ,卻會帶來較大的誤差 ,因此計(jì)算時(shí) ,應(yīng)考濾由于摩擦所增加的扭矩 M? . 考慮摩擦情況下滑塊機(jī)構(gòu)主要構(gòu)件的力學(xué)分析 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的摩擦主要發(fā)生在四處 : 1） .滑塊導(dǎo)向面與導(dǎo)軌之間的摩擦 .如下圖所示 ,摩擦力的大小等于滑塊對導(dǎo)軌的正壓力 ,與摩擦系數(shù)的乘積 ,摩擦力的方向與滑塊的運(yùn)動方向相反 .工作行程時(shí) ,滑塊向下運(yùn)動 ,導(dǎo)軌對滑塊的摩擦力朝上 ,形成對滑塊運(yùn)動的阻力 . 2） . 曲軸支承勁 0d 與軸承 之間的摩擦 .軸旋轉(zhuǎn)時(shí) ,軸承對軸勁的摩擦力分布在軸勁工作面上 ,這些摩擦力對軸頸中心 O 形成與軸旋轉(zhuǎn)方向相反的阻力矩 .它可近似的按下式計(jì)算 : 39。 39。39。0 0 0000 1 200 1 222()2M M MddM R RdM R R? ? ???????????? 由于小齒輪的作用力 nP 遠(yuǎn)小于 39。abp ,所以可以認(rèn)為兩個(gè)支反力的和 39。1 2 1ABR R P P? ? ? 于是上式可變?yōu)?: 0012dMp? ?? ? ? 3）曲軸頸與連桿大端 軸承之間的摩擦 ,它和上一種摩擦相同 ,也形成阻力矩 ,且可按下式計(jì)算 : 39。 122AAA A B ddM P P? ???? 4）連桿銷與連桿小端軸承能夠之間的摩擦 .它也形成阻力矩 : 39。 122BBB A B ddM P P? ???? 根據(jù)能量守恒的原理 ,曲軸所需增加扭矩在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。等于克服各處磨擦所消耗的功率。即： 0B A R L B A BM N M M M?? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? 曲柄壓力機(jī)的曲 柄滑塊工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 式中： ? — 曲柄的角速度； B? — 滑塊的速度； RL? — 曲柄和連桿的相對角速度， rfdRL d? ? AB? — 連桿的擺動角速度， tdAB d?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? 所以可以求得 RL? 的絕對值為： ABRL? ? ??? 而 coscosAB ?? ?? ?? 將 上 式 代 入 ， 并 取 cos? =1 ， 經(jīng) 整 理 后 得 由 于 摩 擦 使 曲 軸 所 增 加 的 扭 矩 為 ：? ?1 0 1 c o s c o s 2 s in s in s in 222ABPM d d d R? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? ??? ? ? ? ? ????? ???? 現(xiàn)以所設(shè)計(jì)的曲柄壓力機(jī)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為例 ,來分析上式中方括號內(nèi)的值 .有該曲柄壓力機(jī)的參數(shù)如下 : ?? da=250mm R=70mm 110Bd mm? 0 185d mm? 代入式子 ? ?01 1 c o s c o s2 2 sin sin sin 22ABd d dPM R?? ? ? ???? ? ? ?? ? ?????? ??????????中求得方括號內(nèi)的值 ,即12Mp?? 的值如下 : ? 0 020 0 4 060 0 8 090 12Mp?? 從以上可以看出 , 12Mp?? 的值隨曲柄轉(zhuǎn)角 ? 而變化 ,但變化較小 ,在近似計(jì)算中 ,可以將12Mp?? 看作不隨 ? 變化的常數(shù) ,并取其相當(dāng)于 ? = 0 時(shí)的值 .因此 ,上式可簡化為 10[ (1 ) ]2 ABPM d d d? ? ??? ? ? ? 已知 1 160 160 000 0 :pN??噸 0. 08 74 0. 09? ?? 0 185d mm? da=250mm 曲柄壓力機(jī)的曲 柄滑塊工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 110Bd mm? 0. 05 16 00 00 0 [ 18 5 ( 1 0. 08 74 ) 45 0 0. 08 74 11 0]227400MM N m???? ? ? ? ? ? ??? 與不記摩擦的扭矩比較 , 0 ?是 的 倍 最后的到考慮摩擦后曲軸所需傳遞的扭矩 : 0qM M M??? ? ?110( s in s in 2 ) ( 1 )22 AbpP R d d d??? ? ? ?? ? ? ? ? ? 以上式子中 : R—— 曲柄半徑 。 ? —— 曲柄的轉(zhuǎn)角 。 ? —— 連桿系數(shù) 。 ? —— 摩擦系數(shù) ,一般取 0d —— 曲軸支承頸的直徑 Ad ——— 曲軸頸的直徑 Bd ————— 連桿銷的直徑 圖 24 1P ———— 坯料抵抗變形的反作用力 . 曲柄壓力機(jī)的曲 柄滑塊工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 第三章 裝模高度調(diào) 節(jié)裝置總體 設(shè)計(jì) 裝模高度調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)及電動機(jī)的選定 裝模高度調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成及工做原理 為了使壓力機(jī)適應(yīng)于不同高度的模具 ,和便于模具的安裝和調(diào)正整 , 曲柄壓力機(jī)的連桿及封閉高度應(yīng)是能調(diào)的 .本壓力機(jī)采用的電動機(jī)驅(qū)動的一 級傳動機(jī)構(gòu)來代替人力 ,調(diào)節(jié)螺桿螺紋來調(diào)節(jié)連桿的長度 ,達(dá)到調(diào)節(jié)裝模高度目的 .其傳動采用蝸桿蝸輪 .如下圖所示： 圖 31 有上圖可知連桿不是整體的 ,而是有連桿體和調(diào)節(jié)螺桿所組成 .調(diào)節(jié)螺桿下部與滑塊相聯(lián)接 .連桿替 上部的軸瓦與曲軸相聯(lián)結(jié) .為了有效的防止調(diào)節(jié)螺桿的松動 ,在蝸桿軸上安裝了一套放松裝曲柄壓力機(jī)的曲 柄滑塊工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 置 .該裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理如下 :大圓錐齒輪的內(nèi)孔空套在蝸桿軸上 ,其輪轂右端面銑有牙齒 ,并與空套在蝸桿軸上的軸套左端面相配 . 調(diào)節(jié)電動機(jī)經(jīng)過蝸桿蝸輪 ,帶動調(diào)節(jié)螺桿旋轉(zhuǎn) ,從而改變連桿的長度和調(diào)節(jié)封閉高度 .連桿上段和調(diào)節(jié)螺桿之間的螺紋連接依靠 傳動中的摩擦阻力來防止松動 .調(diào)節(jié)螺桿上端還裝有撞桿 ,當(dāng)螺桿調(diào)節(jié)到上或下極限位置時(shí) ,撞桿分別與安裝在連桿上段的兩個(gè)行程開關(guān)相碰 ,調(diào)節(jié)電動機(jī)自行停車 ,這時(shí)只有按下使調(diào)節(jié)螺桿向另一方向旋轉(zhuǎn)的按扭 ,調(diào)節(jié)電 動機(jī)才能啟動 ,用以防止調(diào)節(jié)電動機(jī)過載或避免調(diào)節(jié)螺桿旋出過長 . 查《機(jī)械傳動與曲柄壓力機(jī)》表 66,參考其設(shè)計(jì)參數(shù) ,確定本曲柄壓力機(jī)高度調(diào)節(jié)裝置的相關(guān)參數(shù)如下 : 電動機(jī) P= 千瓦 n=750r/min 傳動級數(shù) 1級 總傳動比 i=54 1電動機(jī)功率計(jì)算原理 曲柄壓力機(jī)傳動系統(tǒng)中裝有飛輪之后，電動機(jī)的負(fù)載平穩(wěn)許多，但仍是有變化的，所以確定電動機(jī)的功率也要注意一些問題，通常如下確定電動機(jī)： 1)電動機(jī)的過載條件。沖壓工 件時(shí)電動機(jī)扭矩上升，如果超過它的最大容許扭矩，電動機(jī)就可能停下，著就是過載條件的限制。 2)電動機(jī)發(fā)熱條件。沖壓工件時(shí)電動機(jī)的負(fù)載增加，電流上升，電動機(jī)的損耗變?yōu)闊崮埽蛊錅囟壬仙?，沖壓過后，負(fù)載變小，相應(yīng)的轉(zhuǎn)化為熱能的耗損也減小。電動機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，電動機(jī)的溫度達(dá)到一穩(wěn)定狀態(tài)。電動機(jī)的溫升應(yīng)在允許的范圍之內(nèi)，否則，電動機(jī)就會損壞，這是工作時(shí)發(fā)熱條件的限制。 此外，有由于曲柄壓力機(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，如電動機(jī)的額定功率不足，就會引起電動機(jī)的啟動電流過大和啟動時(shí)間過長，使 電動機(jī)溫升過高而損壞，所以還應(yīng)核算啟動時(shí)間，視其是否在允許范圍之內(nèi)。這就是啟動時(shí)發(fā)熱條件的限制。 在通常情況下，沖壓作用時(shí)間很短，短時(shí)過載還不致使電動機(jī)停下來，因此，一般按工作時(shí)發(fā)熱條件來解決電動機(jī)功率。 曲柄壓力機(jī)主傳動電動機(jī)的負(fù)載雖然是不均勻的，但是從發(fā)熱條件來看，可以折合成某一恒定的功率 N，如果所選用的電動機(jī)的額定功率大于或等于 N，那么從發(fā)熱條件看是能夠滿足要求的。因此帶飛輪傳動的電動機(jī)功率計(jì)算，歸結(jié)為如何確定折合功率 N。 當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載波動較小，飛輪的能量較大時(shí)，這時(shí)折合功率 N，接近于壓力機(jī)一個(gè)周期 的平均功率 Nm。當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載波動較大，飛輪的能量較小時(shí)，這時(shí)的折合功率 N與平均功率 Nm差距較曲柄壓力機(jī)的曲 柄滑塊工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 大。折合功率 N與平均功率 Nm的關(guān)系可用下式表示： N=KNm 式中 K— 折合功率 N與平均功率 Nm的比值， K1。 平均功率 Nm為壓力機(jī)一個(gè)工作周期內(nèi)，電動機(jī)所做的功初以工作周期的時(shí)間；在此期間壓力機(jī)所消耗的能量就等于電動機(jī)所做的功。 m E N =102t 式中 E— 一個(gè)工作周期內(nèi)壓力機(jī)所消耗的能量（公斤米）； E‘ — 工作行程時(shí)消耗的能量； E‘‘ — 非工作行程時(shí)消耗的能量； t— 一個(gè)工作周期的時(shí)間。 因此， KEN=102t (千瓦 ) K的數(shù)值隨壓力機(jī)的具體情況而定，一般 K 在 ～ 范圍內(nèi) 2. 封閉高度調(diào)節(jié)裝置電動機(jī)功率的計(jì)算方法 在穩(wěn)定負(fù)載下，電動機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所做的有用功，除以傳動系統(tǒng)的效率，便是電動機(jī)所需的功率。寫成公式為： 39。102NN? ? (千瓦 ) 式中 N— 電動機(jī)所需的功率（千瓦） N‘ — 電動機(jī)每分鐘所做的有用功； η — 傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率； 上式中 102 是單位換算常數(shù)，表示功率 1千瓦相當(dāng) 102kg m/s。電動機(jī)通過傳動系統(tǒng)提升滑塊時(shí)，每秒中內(nèi)所做的有用功為 N‘ =Gv 式中 G— 滑塊部件重量 v— 滑塊的調(diào)節(jié)速度（ m/s） 3封閉高度調(diào)節(jié)裝置傳動系統(tǒng)的機(jī)械效 率 傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率主要包括： 1)導(dǎo)軌與滑塊相對滑動的效率η 1。 曲柄壓力機(jī)的曲 柄滑塊工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 2)調(diào)節(jié)螺桿傳動效率η 2。 3)調(diào)節(jié)螺母與套筒端面之間相對滑動的效率η 3。 4)皮帶、齒輪傳動效率η 4。 除了以上幾方