【導讀】太原理工大學陽泉學院。設計時間：2021年3月9日~2021年6月10日。畢業(yè)設計答辯記錄卡。問題摘要評議情況。指導教師評定成績答辯組評定成績綜合成績。曲柄壓力機是通過曲柄滑塊機構將電動機的旋轉運動轉換為滑塊的直線往。復運動，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。其結構簡單，操作方便，性能可靠。

　　

【正文】 R2 當量彎曲應力為： anWd 2222 ?????? ??? 軸的材料是 45 鋼 （調質）， 355) 1~ 1(1][ ???sd n ??= ～ aMP ，因此 ][ dd ?? ? ，符合要求。 核算疲勞強度 由于Ⅱ — Ⅱ 截面有 臺階， 應力集中 現(xiàn)象比 較嚴重 ，且直徑 最小（ Ⅱ—Ⅱd =50 mm ），彎矩有比較大，扭矩和其他截面相同，因此核算此截面的疲勞強度。 由《開式壓力機設計》表 2— 19 查得 錯誤 !未找到引用源。 =， ?? =，由表 2— 20 查得 ?? =， ?? =，由表 2— 21，據(jù) dr = ? ，查得 ?K =，?K =，由表 2— 23 查得 ???? 。 又因aWWma MPdM 633 ???? ?????? ???? ama MPdM 633 ????????? ???? ２９ 所以 2751 ?????????maKn ?????????? 1551 ?????????maKn ?????????? ~ 2222 ??????? ?? ?? nn nnn 所以疲勞強度也符合要求。 第五節(jié) 平鍵連桿 在開式曲柄壓力機上，齒輪、皮帶輪等零件和軸的聯(lián)接常采用平鍵聯(lián)接。為避免聯(lián)接中較弱零件（一般是輪轂）壓壞，應驗算擠壓應力： j39。12 []nj Mh LdZ K???? 式中： nM — 鍵所需傳遞的總扭矩， nM = mM? ； 1h — 鍵與輪轂的接觸高度； 39。L — 鍵的工作長度，對于圓頭普通平鍵，因為兩端的圓部頭 部分與輪轂上的鍵槽不接觸，所以 39。L = BL? ，對于 C 型鍵， 239。 BLL ?? ； L— 鍵的名義長度，考慮到受力不均勻的原因，其最大長度應限制為 DL )~(m ax ? ； B— 鍵的寬度； D— 軸的直徑； Z— 鍵的個數(shù)，為避免加工困 難和過分削弱軸的強度，一般 2?Z ； K— 考慮鍵受載不均勻的系數(shù)，當 Z =2 時， K =， Z =1 時， K =1； ][j? — 平鍵聯(lián)接的許用擠壓應力，由于曲柄壓力機上的聯(lián)接鍵不是經常處于滿載的情況下工作，所以 ][j? 可取得較高。輪轂材料為鋼時， ][j? =150～ ３０ 250 aMP （有的壓力機，輪轂材料為 45ZG ， j? 高達 335 aMP ）；輪轂材料為鑄鐵時， ][j? =80～ 100 aMP 。 大皮帶輪的材料為 40~20HT ，采用單圓頭普通平鍵（ C 型），查表得鍵的寬度 B =14mm ，名義長度 mmL 100? ，鍵與輪轂大皮帶輪的接觸高度 mmh ? ，軸的直徑 mmD 50? ， 1?Z ， mmL 93710039。 ??? ； aaj MPMP 3 ????? ???? ][j? ,滿足要求。 對于齒輪，材料為鋼制，采用 A 型鍵，查表得寬度 mmB 14? ，名義長度mmL 125? ， mmh ? ， mmD 50? ， 1?Z ， mmL 1 1 1141 2 539。 ??? ； aaj MPMP 3 ????? ???? ][j? ，滿足要求。 第三章 曲柄滑塊機構 第一節(jié) 曲柄滑塊機構的運動和受力分析 一 、曲柄滑塊機構 在設計、使用和研究曲柄壓力機時，往往需要確定滑塊位移和曲柄轉角之間的關系，驗算滑塊的工作速度是否小于加工件塑性變形所允許的合理速度。在計算曲柄滑塊機構的受力情況時，由于目前常用的曲柄壓力機每分鐘的行程次數(shù)不高，慣性力在全部作用力中所占的百分比很小，可以忽略不計。同樣，曲柄滑塊機構的重量也只占公稱壓力的百分之幾，也可忽略不計。 如圖 31 所示， L—— 連桿長度； R—— 曲柄半徑； S—— 滑塊全行程； BS ——滑塊的位移，由滑塊的下死點算起； α—— 曲柄 轉角，由曲柄軸頸最低位置沿曲柄旋轉的相反方向算起。從圖中的幾何關系可以得出滑塊位移的計算公式： ? ? ? ??????? ???? ??? 2c os14c os1RS B ３１ 將上式對時間 t 微分，可求的滑塊的速度： s in s in 22BVR ?? ? ????????? 式中 RL?? —— 連桿系數(shù)； ? — — 曲柄的角速度。 在曲柄滑塊機構的受力計算中，連桿作用力 ABP 通常近似地取等于滑塊作用力 P ,即 ABPP? 滑塊導軌的反作用力為： ? ?s in ABn rrPP L??? ????????? 式中 ? —— 摩擦系數(shù)， ~?? ； ABrr和 —— 連桿上、下支承的半徑。 曲柄所傳遞的扭矩可以看成由兩部分組成：無摩擦機構所需的扭矩 0M 和由于存在摩擦所引起的附加扭矩 M? ，即 00qqM M M P m P m P m??? ? ? ? ? 式中 0m —— 理想當量力臂； 0 s in s in 22mR ??????????? ３２ R+LS=2RSBαβωABB 0LB 0 ′R0176。180176。O圖11 曲柄 滑塊機構運動簡圖 m? —— 摩擦當量力臂； ? ? 01 ABm r r r? ? ? ?? ? ? ????? 0r —— 曲軸主軸承半徑。 則曲柄滑塊機構的當量力臂為： ? ? 0s in s in 2 12q A Bm R r r r?? ? ? ? ???? ? ? ? ? ????? ???? 曲軸扭矩為： ? ? 0s in s in 2 12q q A BM P m P R r r r?? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ? ??????? ?????? 如果上式取 gPP? 和 g??? （ gP — 公稱壓力， g? — 公稱壓力角），則曲柄壓 ３３ 力機所允許傳遞的最大扭矩為： ? ? 0s in s in 2 12g g A BM P R r r r?? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ??????? ?????? 第二節(jié) 曲柄軸的設計計算 一、 曲軸的結構示意圖 LaLo Lq LododaRdorrrah支承徑 曲柄臂 曲柄頸圖 3— 2 二、曲柄軸強度設計計算 曲柄軸尺寸經驗數(shù)據(jù) 支承頸直徑 0d ? ? gPd 5~ ? （ mm ） 式中 gP —— 壓力機公稱壓力（ KN）， KNPg 400? 取 mmd 950 ? 。 其他各部分尺寸見下表 31 ３４ 曲軸尺寸經驗數(shù)據(jù) 表 31 曲軸各部分尺寸名稱 代號 經驗數(shù)據(jù) 實際尺寸（ mm ） 曲柄頸直徑 Ad ( ～ 0) d 140 支承頸長度 0L ( ～ 0) d 205 曲柄兩臂外側面間的長度 qL ( ～ 0) d 300 曲柄頸長度 aL ( ～ 0) d 170 圓角半徑 r ( ～ 0) d 8 曲柄臂的寬度 a ( ～ 0) d 160 曲柄臂的高度 h 220 曲軸強度計算 曲軸的危險截面為曲柄頸中央的 Ⅰ — Ⅰ截面和支承頸端部的Ⅱ — Ⅱ截面。 Ⅰ — Ⅰ截面為彎扭聯(lián)合作用，但由于彎矩比扭矩大得多，故忽略扭矩計算出來的應力。 彎矩： mNmNPrLLMgaqW ??????????? 194004004 881703004 8 彎曲應力及強度條件： aaA gaq MPMPd PrLL 400)88170300( )8( 933 ??? ???????? ??[ ? ]=140 aMP 由上式可以導出滑塊上許用負荷： NNrLL dP Aq A ][][6933 ???? ?????????? Ⅱ — Ⅱ截面為扭彎聯(lián)合作用，但扭矩比彎矩大得多，故可以只計算扭矩的作用。 扭矩： ３５ mNmNmPM qgn ?????? 6 2 3 35 8 0 0 剪切應力及強度條件： aaaqg MPMPMPdmP 100][ 330 ??????? ?? 滑塊上許用應力： aq MPmdP ][][69330 ??????? ?? 考慮疲勞和應力集中的影響，許用應力如下計算： ? ? ???sass nMPn 500?? 140～ 200 aMP ?? ? ??? ?? 100～ 150 aMP 式中 s? —— 曲軸材料屈服極限（ MPa）， 40Cr 調質處理， 500s MPa? ? ； sn —— 安全系數(shù)，取 ～ 。 三、曲軸剛度計算 剛度計算簡圖 用摩爾積分法計算曲柄頸中部的撓度。 ３６ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?3 3 3 3 31 2 31 1 12 2 2 4 22 3 3 3gPy r r b r r b r bE J J J? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?2 234 2422 aLrb r b r b mmJ ???? ???? ? ? ??? ????? ??? ? 第一項 ? ?311 23 rJ 很小，可以忽略，故簡化公式為： ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ?? ? ?????????????????????????????? ???????????22333333242224243 1223 12 brLbrJbrbrbrJrdrJEPyag 式中： gP — 公稱壓力 )(KN ； E— 彈性模數(shù)，對鋼曲軸 aMPE ?? ； aL — 曲柄頸的長度； b— 曲柄壁厚度； r— 圓角半徑； 321 JJJ 、 — 支撐頸、曲柄臂、曲柄頸的慣性矩； 46124401 mdJ ?? ?????? ? 4612443 mdJ A ?? ?????? ? 442323239。22 1023822021012 22021012 mahcahFJJ c ???????????? 所以，撓度 ?y 。 第三節(jié) 連桿和封閉高度調節(jié)裝置 一、 連桿和封閉高度調節(jié)裝置的結構 由設計條件知連桿長度可調，就用改變連桿長度的方法改變壓力機的封閉高 ３７ 度。如圖 1— 5所示連桿和 封閉高度調節(jié)裝置的結構，這種連桿由連桿蓋 連桿2 和球頭調節(jié)螺桿 3 等零件組成。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連接。借扳手或用鐵棍撥動棘爪轉動球頭螺桿，就可以改變連桿長度，從而改變壓力機的封閉高度。 二、連桿的計算 連桿的作用力 ABP : 單點壓力機： KNPP gAB 400?? 確定連桿及調節(jié)螺桿主要尺寸的經驗公式： （ 1）球頭式調節(jié)螺 桿主要尺寸的經驗公式見下表 3— 2： （ 2）連桿總長度 L 的確定 確定連桿長度 L時，應根據(jù)壓力機的工作特點，結構型式，精度和剛度要求等全面考慮。一般開式壓力機的