【導(dǎo)讀】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。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。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其計(jì)算；繪制齒輪、軸的結(jié)構(gòu)圖。

　　

【正文】 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)小齒輪的法向力為 1 mzMpn ? 式中 m=8， 1z =13，小齒輪所需的扭矩 ?? nMM1 26400kg178。 mm 所以 kgpn 36 26 ???? 皮帶對(duì)軸的作用力為 Q= 2sin2 10 ?zs 式中 z— 皮帶的根數(shù)，由前知 z=4 1? — 小皮帶輪的包角，由前知 1? = ?156 0s — 單根皮帶的初拉力，查表 4— 9 參考（ 2），取 0s =12 所以 Q=94kg 比較 np 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 510 所示 J2363 開式單點(diǎn)曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 圖中 1R 和 2R 是支 座反力，由于 II 截面最危險(xiǎn)。下面核算 II 截面的強(qiáng)度。 其中 wM =3600? = 310? kg178。 cm 由彎矩產(chǎn)生的最大彎曲應(yīng)力 Iww dM??= 233 / cmkg??? 由扭矩產(chǎn)生的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 2333 / cmkgdMn In ?????? 所以當(dāng)量彎曲應(yīng)力 22222 74725835983 cmkgnwd ??????? ??? 取 ][? =1800kg/ 2cm ， d? ][? ，符合要求 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 55 參考（ 2）查得 1?? =4000kg/ 2cm ， 1?? =2400kg/ 2cm ， ?? =，?? =， 由表 56 參考（ 2）差得 ?? =， ?? =，由表 58 參考（ 2）查得，圓角處的 ?K =, rK =（因?yàn)?42 7280 ????r dD ， ??dr ， b? =7000~10000kg/ 2cm ）。由表 510 參考（ 2）取 ? =（光潔度為 ? ）。又因 m? =0。 J2363 開式單點(diǎn)曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 2333 / cmkgdM wwa ????????? 2333 cmkgdM nnam ???? ?????????? 所以，僅考慮彎曲應(yīng)力時(shí)的安全系數(shù)為 40001 ?????? ?maKn ????????? 僅考慮扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時(shí)的安全系數(shù)為 24001 ???????? ?marr Kn ??????? ? ??? 截面的安全系數(shù)為 ~][ 2222 ???????? nnnnnn???? 所以軸安全。 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 20210 小時(shí)。 由前面知道 kgpn 3600? ，所以，忽略皮帶作用力后的支反力為 kgPRn 39803600805890805 858052 ????? J2363 開式單點(diǎn)曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 kgPRR n 3803600398021 ????? 由于支承 1 和支承 2 采用的軸承型號(hào)相同，而 2R 1R ,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 rF = kgRfa 358 22398 2 ???? 據(jù)參考（ 2）附表 9 查得 7516 型圓錐滾子軸承的 Y=,C=11500kg，0X =, 0Y =, 0C =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 aK ，據(jù)參考（ 2）表 526和表 525知道軸承受的實(shí)際軸向負(fù)荷為 kgrFSF ra ????? kgCFFnpaam 52231300360 339。3 ??????? 1194416 ???? eFF rmam 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= kgFrm 1194? 因?yàn)? 9411 50 0 ??PC ,，所以據(jù)參考（ 2）表 523 可以額定壽命hL =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） 525 得 ??????? ar FYFXP ， 其中 35820 ?? rFP 因?yàn)?3582kg2746kg，所以當(dāng)量靜負(fù)荷為 kgP 35820 ? 由表 521參考（ 2），查得安全系數(shù) 0n = J2363 開式單點(diǎn)曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35 所以據(jù)式 524 參考（ 2），得 kgCkgPn 000 ????? 靜負(fù)荷負(fù)荷要求。 曲軸的設(shè)計(jì) 曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖 曲軸的 尺寸計(jì)算 1）支承頸直徑 0d 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 0d =（ ~） gP 按平均值取 gP 所以 0d = gP = 63 = 2）其它各部分尺寸 曲軸各部分名稱 代號(hào) 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 實(shí)際尺寸 （ cm） 曲柄 頸直徑 Ad (~) 0d 曲柄頸長(zhǎng)度 Al (~) 0d 曲柄兩臂外側(cè)面間距 ql 0)~( d 曲柄臂的寬度 B 0)~( d 曲柄臂的直徑 D 0)~( d J2363 開式單點(diǎn)曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36 曲柄半徑 r 0)~( d 圓角半徑 0l 0)~( d 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 AA截面和支承頸的 BB 截面，如圖所示 在 AA截面上除了受彎矩 wM 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， AA截面所受彎矩比扭矩大的多，所以，忽略扭矩計(jì)算出來(lái)的應(yīng)力與考慮扭矩計(jì)算出來(lái)的應(yīng)力差不多，所以據(jù)參考（ 2）式 511 2333 (4 1063)8(4 ??????????? ）AAqgww drllpWM? 查表 515 參考（ 2），取 ][? =1400 則 ][w ?? ? 合適 BB 截面上也受彎扭聯(lián)合作用，但此處和 AA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 513參考（ 2） BB截面的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 23330qgnn mpWMncmkgd ???????? 查表 515 參考（ 2），取 ][n? =1000，則 J2363 開式單點(diǎn)曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 37 ][ nn ?? ? 合適 tkgrll dpaqAAA ][][ 333 ????? ??????? ? tkgmdpqnBB 9910993 ][][ 3330 ???????? ? 注：由前知道 qm =3 這兩個(gè)值均大于公稱壓力 gp （ =63t），因此強(qiáng)度符合要求。 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 ZQSn663 3）核算 由前面知道，軸瓦的內(nèi)徑 d=，軸瓦的工作長(zhǎng)度 l =，曲軸轉(zhuǎn) 速n=40r/min a． 核算比壓 因?yàn)?kgzpP g 33 1063 ????? 所以 223 /250][/ cmkgPcmkgp ?????? pv 因?yàn)?10060?? dnv ? 所以 ?pv 10060?? dnp ? scmmkgPscmmkg v ???????? ???? 22 /100~90][/4210060 ? 核算結(jié)果表明軸承的發(fā)熱情況不嚴(yán)重。 J2363 開式單點(diǎn)曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 38 第 七 章 離合器、制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 、 選擇 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(jiǎn)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(lái)說(shuō)，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(jiǎn)單，便于制造和維修，又離合器操作無(wú)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(guò)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。 雙轉(zhuǎn)健離合器的結(jié)構(gòu) J2363 開式單點(diǎn)曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 39 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 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 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)健（主鍵 8 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。拉簧的作用是使主鍵和副鍵各繞其軸線 轉(zhuǎn)過(guò) 45176。（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J2363 開式單點(diǎn)曲柄壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 40 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(zhǎng)，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。 制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 制動(dòng)器的選用 在曲柄壓力機(jī)上的制動(dòng)器有兩個(gè)作用： ，將正運(yùn)轉(zhuǎn)著的傳動(dòng)零件（如滑塊、曲軸、齒輪、中間軸等）的動(dòng)能立即轉(zhuǎn)化為消耗在制動(dòng)器上的弄擦摩擦功，并且相當(dāng)在曲軸轉(zhuǎn)角5176?！?15176。的范圍內(nèi)將滑塊、曲 柄連桿機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)零件停止運(yùn)動(dòng)。 ，防止滑塊由于自重而下降。 在開式壓力機(jī)上常用的制動(dòng)器有三種結(jié)構(gòu)形式：閘瓦式制動(dòng)器、和盤式制動(dòng)器。按其制動(dòng)工作表面互相作用來(lái)看，在這些制動(dòng)器中有連續(xù)制動(dòng)器和周期制