【導讀】研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用或參考的內容外，本論文不含。對本文的研究做出重。要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。本校學生在學習期間所完成的學位論文的知識產權歸徐州工程學院所擁有。和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。機械壓力機的工作原理是利用曲柄滑塊機。構，將電機的圓周運動轉換成滑塊的往復直線運動，從而實現對加工零件的沖壓。另外，通過設計飛輪使機械的工作平穩(wěn)性增強，電機功率得到減小，即滿足了設。計的要求，又使設計更簡單化、合理化。通過二級變速，使電機的高速運動轉變?yōu)榛瑝K的。低速運動，從而使機械的載荷能力大大增強。根據以上要求設計了機械壓力機的傳動總圖。確定離合器和制動器的安裝位置.

　　

【正文】 3 500 10???= 然后按彎扭聯合作用核剪綜合應力 ? ?= 22MMd? ≤ []? （帕） 式中 wM —— 危險截面彎矩（牛米）； nM —— 危險截面扭矩（牛米）； d—— 危險截面直徑（牛米）； []? —— 許用彎曲應力，按如下數據選?。? []? = ??? ? —— 材料屈服極限（帕） 精品文檔 值得下載 表 53 傳動材料性能和許用應力（ 1 510 ） 鋼號 熱處理 硬度（ HB） 抗拉強度極限b? 屈服極限 s? 許用應力 []? 45 正火 163～217 5800～ 6000 2900～ 3000 1200 45 調質 180～230 6500～ 8000 3500～ 5600 1800 40Cr 調質 230～280 8000～ 10000 6500～ 8500 3000 現有壓力機傳動軸的計算應力為：傳動軸為 45 號鋼調質 計算應力 ? =1780 510 MPa 軸材料選用 45 鋼調質， B? =700 aMP ， S? =400 aMP 。 結構圖如圖 5－ 3 所示。 圖 53 齒輪軸的結構圖 計算齒輪的受力 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 畫軸轉矩圖 軸受轉矩 T= 1T T= 510 N mm 轉矩圖 精品文檔 值得下載 圖 510 轉矩圖 許用應力值 可查表得： ? ?0 110b? ? Mpa ? ?1 65b?? ? Mpa 應力校正系數 ? ?? ?1065110bb?? ???? ?? 畫當量彎矩圖 當量轉矩 T?? 415000 T?? 244850N mm 當量彎矩 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 當量彎矩圖 圖 511 當量彎矩圖 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：此軸的強度，剛度滿足要求。 其它零部件同理驗證符合要求。 精品文檔 值得下載 6 電動機選擇和飛輪設計 曲柄壓力機的負載屬于沖擊負載，即在一個工作周期內只在較短的時間內承受工作負荷，而較長的時間是空程運轉。若依此短暫的工作時間來選擇電動機的功率，則電動機的功率將會很大。例如用 J3l— 315 壓力機沖制直徑為 100 毫米、厚度為 23毫米的 3A 鋼板時，工件變形力為 3150 千牛，工件變形功為 22800 焦，沖制工件時力的作用時間 為 秒，沖裁時壓力機機械效率為 ，則所需功率為： N=1000At?= 228001000 ??=453 千瓦 為減小電動機功率，在傳動系統(tǒng)中設置了飛輪，這樣電動機功率可以大為減 小。 傳動系統(tǒng)中采用飛輪后，當滑塊不動時，電動機帶動飛輪旋轉，使其儲備動能而在沖壓工件的瞬時內，主要靠飛輪釋放能量．工件沖壓后，負載減小，于是電動機帶動飛輪加速旋轉，使其在沖壓下一個工件前恢復到原來的角速度．這樣，沖壓工件時所需的能量，不是直接由電動機供給而是主要由飛輪供給。所以電動機功率便可大大減小。例如 J31— 315 壓力機傳動系統(tǒng)中裝置飛輪后，電動機功率僅用 30 千瓦即可，為不用飛輪時的 7％左右。 綜上所述，飛輪起著儲存和釋放能量的作用。 右圖中的曲線。為沒有飛輪時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 選擇曲柄壓力機的電動機功率，則面積 39。0A 的不足能量應由飛輪補償。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機的功率以后，即可以設計適當的飛輪。而且可以看到，如果選擇的電動機功率較大，例如正直線 c，那么，需要飛輪補充的能量就較小，因而也就只需要較小的飛輪。所以曲柄壓力機的電動機功率和飛輪能量是互相依存的，電動機功率大一點，飛輪能量就可以小一點，反之亦然。 實際上，曲柄壓力機裝置飛輪后，電動機的輸出功 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，電動機的能量大小與飛輪的能量大小亦非成線性的比例關系。當電動機的功率小到一定程度后，飛輪的能量就將急劇增加。 圖 61 電機沒有飛輪時所需功率的變化曲線 精品文檔 值得下載 電動機功率計算 綜上所述，若按一循環(huán)的平均能量來選擇電動機 (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)時間（秒） 60nt nC?（秒） 式中 n—— 壓力機滑塊行程次數（次 /分）； nC —— 壓力機行程利用系數，采用手工送料時 nC 值見表。采用自動化送料時 nC =1。 1000m AN t? = 150021000 ? = 查表可知 k= ∴ N= =15kw 所以選功率為 15kw，轉速為 1460 轉 /分 飛輪轉動慣量計算 前已闡述，沖壓工件時，主要靠飛輪釋放能量，如果忽略電動機在這時所輸出的能量，即可得出： 221 2 01122ffJ w J w A?? 式中 0A —— 工作行程時壓力機所消耗的能量； fJ —— 飛輪轉動慣量； 1w 、 2w —— 沖壓工作開始前和結束后飛輪的角速度。 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，數值愈大，表示飛輪角速度的波動愈大。 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，故準確地求 mw 出是不容易的。但從壓力機的工作性質及試驗曲線得知， mw （電動機在額定轉速下的飛輪角速度）在 1w 與 2w 之間，可以近似地認為就在兩 者的中點，這樣，就可以認為 02 30m nww i??? 式中 0n —— 電動機額定轉速； i—— 電動機軸至飛輪軸速比。 這樣，上式變成 020f AJ w?? 從上式可以看出，不均勻系數 ? 愈大則所需的飛輪轉動慣量就愈小，飛輪尺寸就愈小。但不均勻系數的最大值受到電機性能的限制，即受到電動機的過載條件和發(fā)熱條件的限制。綜合考慮了這些條件，建立不均勻系數 ? 的公式。即 2 nkS??? 式中 nS —— 電動機額定滑差率； k—— 電動機實際功率與平均功率比值，可查表 [4]。 ? —— 修正系數，與 k 有關。 由于電動機到飛輪的傳動一般力三角皮帶傳動。皮帶傳動時有滑動，相當于加大了電動機的滑差率，故實際上容許的不均勻系數為 2 ( )ntk S S???? 式中 tS —— 在額定轉矩下皮帶滑動時當量滑差率。 tS 的數值在資料中為 J12— 40 壓力機上進行滿負荷試驗時巳達 ，飛輪的不均勻系數 ? 達 ，壓力機仍正常工作，電動機不產生過載破壞，由于皮帶的滑動所造成的摩擦損失也不大，在 J12— 40 壓力機只占總功的 %，故磨損不會增加多少。且壓力機的皮帶壽命正常。因此，可以認為，在壓力機內完全 可以利用皮帶打滑來保護電動機，并利用該性質縮小飛輪的尺寸，皮帶的正常打滑為 2～ 3%，根據實驗和對不同的壓力機進行具體分析， tS 取 。 高滑差率電動機滑差率比普通低滑差率的高出 3～ 4 倍，因此，從這個角度來說，采用高滑差率的電動機比較有利。但高滑差率電動機轉速恢復需要較長的時間，所以對于行程次數較高的壓力機就不宜采用高滑差率電動機。 所以 由上式飛輪的計算為： 020fAJ w?? 0A =15000 焦 00 30nw i?? = 146030 ?? =36 弧度 /秒 2 ( )ntk S S???? 選擇的電動機 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 飛輪轉動慣量fJ求得以后，即可設計飛輪。飛輪的大致結構如下圖所示。飛輪的外徑2D 一般由速比分配決定，即