【導(dǎo)讀】研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含。對(duì)本文的研究做出重。要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。機(jī)械壓力機(jī)的工作原理是利用曲柄滑塊機(jī)。構(gòu)，將電機(jī)的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)加工零件的沖壓。另外，通過設(shè)計(jì)飛輪使機(jī)械的工作平穩(wěn)性增強(qiáng)，電機(jī)功率得到減小，即滿足了設(shè)。計(jì)的要求，又使設(shè)計(jì)更簡單化、合理化。通過二級(jí)變速，使電機(jī)的高速運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的。低速運(yùn)動(dòng)，從而使機(jī)械的載荷能力大大增強(qiáng)。根據(jù)以上要求設(shè)計(jì)了機(jī)械壓力機(jī)的傳動(dòng)總圖。確定離合器和制動(dòng)器的安裝位置.

　　

【正文】 3 500 10???= 然后按彎扭聯(lián)合作用核剪綜合應(yīng)力 ? ?= 22MMd? ≤ []? （帕） 式中 wM —— 危險(xiǎn)截面彎矩（牛米）； nM —— 危險(xiǎn)截面扭矩（牛米）； d—— 危險(xiǎn)截面直徑（牛米）； []? —— 許用彎曲應(yīng)力，按如下數(shù)據(jù)選取： []? = ??? ? —— 材料屈服極限（帕） 精品文檔 值得下載 表 53 傳動(dòng)材料性能和許用應(yīng)力（ 1 510 ） 鋼號(hào) 熱處理 硬度（ HB） 抗拉強(qiáng)度極限b? 屈服極限 s? 許用應(yīng)力 []? 45 正火 163～217 5800～ 6000 2900～ 3000 1200 45 調(diào)質(zhì) 180～230 6500～ 8000 3500～ 5600 1800 40Cr 調(diào)質(zhì) 230～280 8000～ 10000 6500～ 8500 3000 現(xiàn)有壓力機(jī)傳動(dòng)軸的計(jì)算應(yīng)力為：傳動(dòng)軸為 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì) 計(jì)算應(yīng)力 ? =1780 510 MPa 軸材料選用 45 鋼調(diào)質(zhì)， B? =700 aMP ， S? =400 aMP 。 結(jié)構(gòu)圖如圖 5－ 3 所示。 圖 53 齒輪軸的結(jié)構(gòu)圖 計(jì)算齒輪的受力 斜齒輪螺旋角 12()a rc c o s 2nm Z Z? ??? = 11 (85 13)arccos 2 640??? ? ≈ 10176。 齒輪直徑： 小輪 11 1 1 1 3c o s c o s 1 0nmZd ? ??? ? 1d = 2 21 1 8 5c o s c o s 1 0nmZd ? ??? ? 2d = 小齒輪受力 轉(zhuǎn)矩 661 159 .5 5 1 0 9 .5 5 1 0 345pT n? ? ? ? ? 1T = 510 N mm 圓周力 5112 2 4 . 1 5 1 01 7 0 . 4 3t TF d ???? tF? 4870N 徑向力 精品文檔 值得下載 ta n 4 8 7 0 ta n 2 0c o s c o s 1 0tnr FF ?? ???? rF? 軸向力 ta n 487 0 ta n 10atFF ?? ? ? ? aF? 畫小齒輪軸受力圖 圖 54 小齒輪軸受力圖 計(jì)算支撐反力 水平面反力 39。 1 3 5 0 0 4 2 0 8 5 8 . 7 1 7 0 . 4 3 / 2 1 7 9 9 . 6 8 2 7 0540RF ? ? ? ? ?? 39。1RF? 1958N 39。 2 3 5 0 0 9 6 0 8 5 8 . 7 1 7 0 . 4 3 / 2 1 7 9 9 . 6 8 2 7 0540RF ? ? ? ? ?? 39。2RF? 7257N 垂直面反力 39。39。 39。39。1248702RRFF?? 39。39。 39。39。12RRFF??2435N 下面為： 水平面（ xy）受力圖 圖 55水平面（ xy）受力圖 垂直面（ xy）受力圖 精品文檔 值得下載 圖 56 垂直面（ xy）受力圖 畫軸彎矩圖 水平面彎矩圖 圖 57水平面彎矩圖 垂直面彎矩圖 圖 58 垂直面彎矩圖 合成彎矩圖 22xy xzM M M?? 圖 59合成彎矩圖 畫軸轉(zhuǎn)矩圖 軸受轉(zhuǎn)矩 T= 1T T= 510 N mm 轉(zhuǎn)矩圖 精品文檔 值得下載 圖 510 轉(zhuǎn)矩圖 許用應(yīng)力值 可查表得： ? ?0 110b? ? Mpa ? ?1 65b?? ? Mpa 應(yīng)力校正系數(shù) ? ?? ?1065110bb?? ???? ?? 畫當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 T?? 415000 T?? 244850N mm 當(dāng)量彎矩 在小齒輪中間截面處 39。 2 2 2 2( ) 9 8 6 4 0 2 4 4 8 5 0bM M T?? ? ? ? 39。bM = mm 在右軸頸中間截面處 39。 2 2 2 2( ) 9 7 9 0 0 2 4 4 8 5 0cM M T?? ? ? ? 39。cM? mm 當(dāng)量彎矩圖 圖 511 當(dāng)量彎矩圖 校核軸頸 齒根圓直徑 1 2( )n a nd d h c m? ? ?=（ 1+） 11 nd? ? ?39。 3312 6 3 9 7 2 . 30 . 1 0 . 1 6 5bebMd ???? ? ed? 134＜ ? ?39。 33 1 2 6 3 6 9 6 .70 .1 0 .1 6 5cf bMd ? ??? ? fd? 117＜ 120mm 因此：此軸的強(qiáng)度，剛度滿足要求。 其它零部件同理驗(yàn)證符合要求。 精品文檔 值得下載 6 電動(dòng)機(jī)選擇和飛輪設(shè)計(jì) 曲柄壓力機(jī)的負(fù)載屬于沖擊負(fù)載，即在一個(gè)工作周期內(nèi)只在較短的時(shí)間內(nèi)承受工作負(fù)荷，而較長的時(shí)間是空程運(yùn)轉(zhuǎn)。若依此短暫的工作時(shí)間來選擇電動(dòng)機(jī)的功率，則電動(dòng)機(jī)的功率將會(huì)很大。例如用 J3l— 315 壓力機(jī)沖制直徑為 100 毫米、厚度為 23毫米的 3A 鋼板時(shí)，工件變形力為 3150 千牛，工件變形功為 22800 焦，沖制工件時(shí)力的作用時(shí)間 為 秒，沖裁時(shí)壓力機(jī)機(jī)械效率為 ，則所需功率為： N=1000At?= 228001000 ??=453 千瓦 為減小電動(dòng)機(jī)功率，在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置了飛輪，這樣電動(dòng)機(jī)功率可以大為減 小。 傳動(dòng)系統(tǒng)中采用飛輪后，當(dāng)滑塊不動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，使其儲(chǔ)備動(dòng)能而在沖壓工件的瞬時(shí)內(nèi)，主要靠飛輪釋放能量．工件沖壓后，負(fù)載減小，于是電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪加速旋轉(zhuǎn)，使其在沖壓下一個(gè)工件前恢復(fù)到原來的角速度．這樣，沖壓工件時(shí)所需的能量，不是直接由電動(dòng)機(jī)供給而是主要由飛輪供給。所以電動(dòng)機(jī)功率便可大大減小。例如 J31— 315 壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中裝置飛輪后，電動(dòng)機(jī)功率僅用 30 千瓦即可，為不用飛輪時(shí)的 7％左右。 綜上所述，飛輪起著儲(chǔ)存和釋放能量的作用。 右圖中的曲線。為沒有飛輪時(shí)所需功率的變化曲線，曲線所包含的面 積即為一工作循環(huán)所需的能量 b 選擇曲柄壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率，則面積 39。0A 的不足能量應(yīng)由飛輪補(bǔ)償。也就是說，如按一循環(huán)的平均能量或者大于平均能量的某一能量選擇好電動(dòng)機(jī)的功率以后，即可以設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)娘w輪。而且可以看到，如果選擇的電動(dòng)機(jī)功率較大，例如正直線 c，那么，需要飛輪補(bǔ)充的能量就較小，因而也就只需要較小的飛輪。所以曲柄壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率和飛輪能量是互相依存的，電動(dòng)機(jī)功率大一點(diǎn)，飛輪能量就可以小一點(diǎn)，反之亦然。 實(shí)際上，曲柄壓力機(jī)裝置飛輪后，電動(dòng)機(jī)的輸出功 率或輸出扭矩不可能是不變的，即不可能是一直線，而是按一曲線變化。因此，電動(dòng)機(jī)的能量大小與飛輪的能量大小亦非成線性的比例關(guān)系。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的功率小到一定程度后，飛輪的能量就將急劇增加。 圖 61 電機(jī)沒有飛輪時(shí)所需功率的變化曲線 精品文檔 值得下載 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 綜上所述，若按一循環(huán)的平均能量來選擇電動(dòng)機(jī) (見右圖 )，其功率為 1000m AN t?（千瓦） 式中 mN —— 平均功率（千瓦）； A—— 工作循環(huán)所需的總能量（焦） t —— 工作循環(huán)時(shí)間（秒） 60nt nC?（秒） 式中 n—— 壓力機(jī)滑塊行程次數(shù)（次 /分）； nC —— 壓力機(jī)行程利用系數(shù)，采用手工送料時(shí) nC 值見表。采用自動(dòng)化送料時(shí) nC =1。 1000m AN t? = 150021000 ? = 查表可知 k= ∴ N= =15kw 所以選功率為 15kw，轉(zhuǎn)速為 1460 轉(zhuǎn) /分 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 前已闡述，沖壓工件時(shí)，主要靠飛輪釋放能量，如果忽略電動(dòng)機(jī)在這時(shí)所輸出的能量，即可得出： 221 2 01122ffJ w J w A?? 式中 0A —— 工作行程時(shí)壓力機(jī)所消耗的能量； fJ —— 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 1w 、 2w —— 沖壓工作開始前和結(jié)束后飛輪的角速度。 上式可以寫成 1212() 2f wwJ w w A??? 或 1 2 0()fmJ w w w A?? 其中 122m ?? 式中 mw —— 飛輪平均角 速度； 上式尚可寫成 2 120fm mwwJ w Aw? ? 或 2 0fmJ w A?? 其中 12m? ?? 式中 ?—— 不均勻系數(shù)，數(shù)值愈大，表示飛輪角速度的波動(dòng)愈大。 圖 62 循環(huán)的平均能量圖 精品文檔 值得下載 由上式可得 02fmmAJww ?? 由于 1w 及 2w 與很多因素有關(guān)，故準(zhǔn)確地求 mw 出是不容易的。但從壓力機(jī)的工作性質(zhì)及試驗(yàn)曲線得知， mw （電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下的飛輪角速度）在 1w 與 2w 之間，可以近似地認(rèn)為就在兩 者的中點(diǎn)，這樣，就可以認(rèn)為 02 30m nww i??? 式中 0n —— 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速； i—— 電動(dòng)機(jī)軸至飛輪軸速比。 這樣，上式變成 020f AJ w?? 從上式可以看出，不均勻系數(shù) ? 愈大則所需的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就愈小，飛輪尺寸就愈小。但不均勻系數(shù)的最大值受到電機(jī)性能的限制，即受到電動(dòng)機(jī)的過載條件和發(fā)熱條件的限制。綜合考慮了這些條件，建立不均勻系數(shù) ? 的公式。即 2 nkS??? 式中 nS —— 電動(dòng)機(jī)額定滑差率； k—— 電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率與平均功率比值，可查表 [4]。 ? —— 修正系數(shù)，與 k 有關(guān)。 由于電動(dòng)機(jī)到飛輪的傳動(dòng)一般力三角皮帶傳動(dòng)。皮帶傳動(dòng)時(shí)有滑動(dòng)，相當(dāng)于加大了電動(dòng)機(jī)的滑差率，故實(shí)際上容許的不均勻系數(shù)為 2 ( )ntk S S???? 式中 tS —— 在額定轉(zhuǎn)矩下皮帶滑動(dòng)時(shí)當(dāng)量滑差率。 tS 的數(shù)值在資料中為 J12— 40 壓力機(jī)上進(jìn)行滿負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)巳達(dá) ，飛輪的不均勻系數(shù) ? 達(dá) ，壓力機(jī)仍正常工作，電動(dòng)機(jī)不產(chǎn)生過載破壞，由于皮帶的滑動(dòng)所造成的摩擦損失也不大，在 J12— 40 壓力機(jī)只占總功的 %，故磨損不會(huì)增加多少。且壓力機(jī)的皮帶壽命正常。因此，可以認(rèn)為，在壓力機(jī)內(nèi)完全 可以利用皮帶打滑來保護(hù)電動(dòng)機(jī)，并利用該性質(zhì)縮小飛輪的尺寸，皮帶的正常打滑為 2～ 3%，根據(jù)實(shí)驗(yàn)和對(duì)不同的壓力機(jī)進(jìn)行具體分析， tS 取 。 高滑差率電動(dòng)機(jī)滑差率比普通低滑差率的高出 3～ 4 倍，因此，從這個(gè)角度來說，采用高滑差率的電動(dòng)機(jī)比較有利。但高滑差率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速恢復(fù)需要較長的時(shí)間，所以對(duì)于行程次數(shù)較高的壓力機(jī)就不宜采用高滑差率電動(dòng)機(jī)。 所以 由上式飛輪的計(jì)算為： 020fAJ w?? 0A =15000 焦 00 30nw i?? = 146030 ?? =36 弧度 /秒 2 ( )ntk S S???? 選擇的電動(dòng)機(jī) tS 取 。 又 k= 所以查表可知 ? = ∴ ? =2 （ +） = ∴21500036 ? ?= 千克 3米 精品文檔 值得下載 飛輪尺寸的確定 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量fJ求得以后，即可設(shè)計(jì)飛輪。飛輪的大致結(jié)構(gòu)如下圖所示。飛輪的外徑2D 一般由速比分配決定，即