【正文】 結(jié)點(diǎn)正置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 關(guān)系計(jì)算簡(jiǎn)圖 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 22 頁(yè) 共 32 頁(yè) 壓力機(jī)工作機(jī)構(gòu)采用的是結(jié)點(diǎn)正置（所謂結(jié)點(diǎn)正置，是指滑塊和連桿的連接點(diǎn) B的運(yùn)動(dòng)軌跡位于曲柄旋轉(zhuǎn)中心 O和連接點(diǎn) B的連線上），的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)關(guān)系的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 。 O點(diǎn)表示曲軸的旋轉(zhuǎn)中心， A點(diǎn)表示連桿與曲柄的連接點(diǎn)， B點(diǎn)表示連桿與滑塊的連接點(diǎn)， OA表示曲柄半徑AB表示連桿長(zhǎng)度。 圖 差動(dòng)輪系 圖 連桿 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 20 頁(yè) 共 32 頁(yè) 圖 壓力機(jī)構(gòu) 在完成裝配后，需要對(duì)其中的齒輪定義齒輪連接，還需要定義 伺服電機(jī)，為仿真做準(zhǔn)備。其主要零件的三維模型見(jiàn)下圖。 Pro/E可謂是一個(gè)全方位的三維產(chǎn)品開(kāi)發(fā)軟件，整合了零件設(shè)計(jì)、零件裝配、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、塑料模具設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、沖壓模具設(shè)計(jì)、公差分析、 NC加工、動(dòng)態(tài)仿真、動(dòng)畫(huà)制作等功能于一體，其模塊眾多 [14]。 Pro/Engineer自 1988年問(wèn)世以來(lái)，二十多年來(lái)已成為全世界最普及的三維 CAD/CAM系統(tǒng)。常用的軟件有： UG、 Solidworks、 Pro/Engineer等。 螺桿強(qiáng)度 10904101 0 0 0P33m i n0y ????????M P aF ?? 而 45號(hào)鋼的 巴1800][ ?y? 所以 ][y y?? ? ，安全。 連桿選用球頭式連桿結(jié)構(gòu)，其簡(jiǎn)圖如圖 。連桿還必須經(jīng)過(guò)磁力探傷檢驗(yàn)，以求工作可靠。為此連桿采用鋼鍛造，在機(jī)械加工前應(yīng)經(jīng)調(diào)質(zhì)處理（淬火后高溫回火），以得到較高的綜合機(jī)械性能，既強(qiáng)又韌。所以合金鋼連桿的形狀設(shè)計(jì)，過(guò)渡圓滑性，毛坯表面質(zhì)量等，必須給以更多的注意，才能充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)材料的潛力。為了使連桿在結(jié)構(gòu)輕巧的條件下有足夠的強(qiáng)度和剛度，一般多用精選含碳量的優(yōu)質(zhì)中碳結(jié)構(gòu) 45模鍛。所以選擇滑動(dòng)軸承材料 ZZnAl(鋅鋁合金 )其許用壓強(qiáng)為 20MPa。其標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn) JB/T25611991。 曲軸危險(xiǎn)截面的應(yīng)力均在許用應(yīng)力范圍之類(lèi)，滿足強(qiáng)度要求。 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 14 頁(yè) 共 32 頁(yè) 圖 曲軸強(qiáng)度校核簡(jiǎn)圖（純彎梁法） 危險(xiǎn)截面計(jì)算： ? CC截面 M P ad PrLLAga 0 0 02 1 )1282 4 03 9 0(41)8(41 33q ???????????? 曲軸材料為 40Cr調(diào)質(zhì)鋼，其許用應(yīng)力 [? ]= MPa200~140 ,可見(jiàn) ][??? 曲軸強(qiáng)度滿足。 對(duì)支承的簡(jiǎn)化：兩支承也是在距離曲柄臂處 2r處，簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)支梁。現(xiàn)只介紹一種較精確校核的計(jì)算方法，這種方法對(duì)載荷和支承做了一些簡(jiǎn)化，如圖 8所示簡(jiǎn)化模型。對(duì)于大型曲軸，有時(shí)在支承頸和曲柄頸中心處鉆深孔，以該 善淬透性，提高機(jī)械性能，曲軸支承頸和曲柄頸（或曲拐頸）需加以精車(chē)或磨光，為了延長(zhǎng)曲軸壽命，在各軸頸特別是圓角處，最好用滾子碾壓強(qiáng)化。有些中大型壓力機(jī)的曲軸則用合金鋼鍛制，如 40Cr， 37SiMn2MoV、 18CrMnNoV，鍛比需要大于 3，對(duì)于小型壓力機(jī)的曲軸，國(guó)內(nèi)有些制造廠用球磨鑄鐵 QT60— 2鑄造。曲軸為壓力機(jī)的重要零件，受力復(fù)雜，故制造條件要求較高，一般用 45號(hào)鋼鍛制而成。 軸 1的設(shè)計(jì) 軸 1的結(jié)構(gòu)圖如圖 ： 圖 軸 1示意圖 軸的最小直徑 mmnpAd 330m i n ???? 取 mmd 55min ? 則 mmdd 5571 ?? mml 960 ? mml 1686 ? mmd 58d 62 ?? mmll 3051 ?? 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 共 32 頁(yè) mmdd 6053 ?? mmll 2242 ?? mmd 655 ? mml 3343 ? 軸的材料選用 45鋼。 由于 57 2zz ? 而 657 2zzz ?? 則 657 42 zzz ?? 假設(shè)齒輪齒 數(shù) 246?z 485?z 967?z 在低速模壓時(shí)差動(dòng)輪系的輸出轉(zhuǎn)矩： 0 4 0610 Nnp ??????????輸 則行星輪 6z 的轉(zhuǎn)矩 mTT .p6 ????? 輸 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) 共 32 頁(yè) 假設(shè)齒輪齒寬系數(shù) 1?bd 根據(jù) 246?z ，查圖 512線圖得齒形系數(shù) ?FY 則齒輪 6的分度圓直徑 mmYd kzd FFb 5 12 7 4 01 9 8 92][T2 333 666 ??? ?????? ? 則模數(shù) 7m, 66 ???? 取zdm 。且差動(dòng)輪系齒輪材料為 onr MMC20 ，滲碳淬火，彎曲強(qiáng)度 MPa1079b ?? ，則許用應(yīng)力： M P a2 6 2 801 0 7 ]n[ ][ b ?????? FF ??。 差動(dòng)輪系齒輪的設(shè)計(jì) 壓力機(jī)一般為機(jī)床類(lèi)，速度不高，故選用 7級(jí)精度（ GB1009588),并且選用變位直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，并且太陽(yáng)輪采用變位 齒輪。所以在選擇變速箱時(shí)要求變速箱的傳動(dòng)比值有 36,3 21 ?? ii 兩個(gè)傳動(dòng)比。當(dāng)在高速?zèng)_中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè) 共 32 頁(yè) 壓模式下工作時(shí)，即 min/120H r?? 時(shí)，而 2? 平均值為 0 ，則r / m i n1 2 02m i n/60 434 ??? ??? 可得r ，而常速電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1460r/min，則變速箱的傳動(dòng)比為 3。轉(zhuǎn)速曲線圖如圖 。轉(zhuǎn)速曲線圖如圖。 壓力機(jī)功能組成及總功 1）工作變形功 A1 因?yàn)? ?Pg? 而 mmg 61 0 0 ????? 所以 J1 8 9 0106101 0 0 03 1 331 ?????? 2）拉延墊工作功 A2 J1 3 8 8 836 105 0 0101 0 0 036P g SA2 33 ?????? 3)工作行程摩擦功 A3 因?yàn)? ? 而摩擦當(dāng)量力臂 ? ?udddmoBAu ???? ?? )1(21 且根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 Pg)5~(d 0 ? 取 mmd 1500 ? 0)~( ddA ? 取 mmdA 210? mmPgd B ??? 所以 mmmu ]1 5 1 0)[(21 ???????? 所以 JP g am ou 1 3 6 01 8 020xx1 0 0 033 ????????? ? 4） 滑塊空程功 A4 查 圖 76得 J16004A ? （注：清華大學(xué)何德譽(yù)主編的《曲柄壓力機(jī)》下同） 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 8 頁(yè) 共 32 頁(yè) 5） 飛輪空轉(zhuǎn)功 A5 因?yàn)? ）（ 16 ttN1000A5 ? 查圖 77得 WK1N6 ? 而 nnC60t? 查表 46有 ? 所以 60t ??? ?? 所以 J20xx)(11000A5 ????? 總功 JAAAAA 2 0 7 3 82 0 0 01 6 0 01 3 6 01 3 8 8 81 8 9 054321A ??????????? 電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速 KWtAm ???? mkN?N 查表 71選 ? 則 ??? 由于混合驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)主要靠常速電機(jī)提供動(dòng)力，伺服電機(jī)主要起調(diào)節(jié)作用，則選用常速電機(jī)型號(hào)為 Y160M4，額定功率為 11KW，滿載轉(zhuǎn)速 min/1460rn? ，伺服電機(jī)功率為1KW。 電動(dòng)機(jī)的選擇 由于壓力機(jī)要滿足兩種工作狀態(tài)：高速?zèng)_壓和低速模壓。 圖 傳動(dòng)原理圖 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 7 頁(yè) 共 32 頁(yè) 三 設(shè)計(jì)過(guò)程論述 已知工作行程 S=500mm，高速?zèng)_壓 120r/min，低速模壓 10r/min。而且題目要求壓力機(jī)滿足高速?zèng)_壓 120r/min和低速模壓 10r/min兩種工作模式。通常以它們作為運(yùn)動(dòng)的輸入或輸出 [13]。這樣不僅使得機(jī)械壓力機(jī)的輸出速度為柔性，而且又避免了選用大功率的伺服電機(jī)，使得制造成本和使用成本大大