【正文】 名： 性 別： 指 導 教 師： 職 稱： 摘 要 鍛壓機械在工業(yè)中占有極其重要的地位，廣泛應(yīng)用于幾乎所有的工業(yè)部門，如機械、電子、國防等。然而，在鍛壓機械中，又以曲柄壓力機最多，占一半以上。 本次設(shè)計為 J31250 型閉式單點壓力機，參照國內(nèi)現(xiàn)有相關(guān)型號壓力機，進行了2500KN 機械壓力機主要工作系統(tǒng)設(shè)計。 本設(shè)計中主要包括以下設(shè)計部分：曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計計算、傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算、離合器和制動器的設(shè)計計算、電動機的選擇和飛輪的設(shè)計以及支撐附屬裝置的設(shè)計。通過離合器和制動器進行氣動連鎖控制。采用四面調(diào)節(jié)導軌，提高了壓力機的精度，并裝有過載保護裝置、滑塊平衡裝置等，使機器更加安全、可靠。 secondly, design each part。由于宇航工業(yè)今后的需要，地面動力系統(tǒng)、噴氣發(fā)動機和飛機鍛件數(shù)量的增大以及在工藝上的劇烈競爭，要求不斷的提高目前的工藝水平。 由于采用現(xiàn)代的鍛壓工藝生產(chǎn)工件具有高效率、質(zhì)量好、能量省和成本低的特點，鍛壓生產(chǎn)在工業(yè)生產(chǎn)中的地位越來越重要，鍛壓機械在機床中的比重也越來越大。在鍛壓機械中，又以曲柄壓力機最多，占一半以上。隨著工業(yè)的發(fā)展，曲柄壓力機的品種和數(shù)量越來越多，質(zhì)量越來越高，壓力越來越大。例如，冷擠壓工藝是一項新興工藝，用冷擠壓生產(chǎn)的零件表面粗糙度小，尺寸精度高，直徑為 2030mm 的零件其公差范圍可控制在 以內(nèi)，因此，所生產(chǎn)的零件不需要進行或少量進行切削加工即可使用。隨著冷擠壓工藝的發(fā)展，各種類型的擠壓機應(yīng)運而生，正在使加工行業(yè)產(chǎn)生巨大變化。因此，大量制造和使用曲柄壓力機，已成為工業(yè)先進國家的發(fā)展方向之一[3]。特別是采用微型計算機控制的曲柄壓力機，更具有先進的水平。在 JB/GQ202284 的型譜[3]中，單柱壓力機、開式壓力機和閉式壓力機屬于通用壓力機。閉式壓力機機身左右封閉，只能從前后方向接近模具，操作不太方便，但機身剛度高，壓力機精度好。開式壓力機機身的后面還有一個開口，便于出料。有時，我們把后面兩種壓力機統(tǒng)稱為開式壓力機。適用于小型壓力機，或工作臺較小的中型壓力機。此外，按照工作臺的形式，機身是否可傾等分為固定臺、活動臺、柱形臺以及可傾壓力機等。它可以應(yīng)用于板料沖壓、模鍛、冷熱擠壓、冷精壓和粉末冶金等工藝。因此，它具有以下特點： （1）曲柄連桿機構(gòu)是剛性聯(lián)接的，滑塊是具有強制運動性質(zhì)，滑動塊的行程次數(shù)，速度和加速度一定規(guī)律變化。 （3）一個工作循環(huán)中負荷時間較短，電動機是按平均功率選用的，所以曲柄壓力機既需要飛輪存儲和釋放能量。1電動機 2小皮帶輪 3大皮帶輪 4制動器 5離合器 6小齒輪7大齒輪 8小齒輪 9偏心齒輪 10芯軸 11機身 12連桿13滑塊 14上模 15下模 16墊板 17工作臺 18液壓氣墊圖 J31－250 型曲柄壓力機運動原理圖 圖 為曲柄壓力機的工作原理圖，其工作原理如下：電動機 1 帶動皮帶傳動系統(tǒng) 3，將動力傳到小齒輪 6，通過 6 和 7，8 和 9 兩級齒輪減速傳到曲柄連桿機構(gòu)，大齒輪 7 同時又起飛輪作用。連桿 12 一端連到曲軸偏心輪；另一端與滑塊鉸接，當偏心齒輪 9 在與小齒輪 8 嚙合轉(zhuǎn)動時，連桿擺動，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的往復(fù)直線運動。 壓力機的組成： （1）工作機構(gòu)：一般為曲柄滑塊機構(gòu)，由曲柄、連桿和滑塊等零件組成。 （3）操作系統(tǒng)：如離合器和制動器。 （5）支撐部件：如機身。 曲柄壓力機的技術(shù)參數(shù) 曲柄壓力機的技術(shù)參數(shù)[3]反映了壓力機的工藝能力，加工零件的尺寸范圍以及有關(guān)生產(chǎn)率等指標，分述如下： （1）公稱壓力 Pg 及公稱壓力行程 Sp 曲柄壓力機的公稱壓力（或稱額定壓力）是指滑塊離死點前某一特定距離（此特定距離稱為公稱壓力行程或額定壓力行程）或曲柄旋轉(zhuǎn)到離下死點某一特定角度（公稱壓力角或額定壓力角）時，滑塊所容許承受的最大作用力。 （2）滑塊行程 S 指滑塊從上死點到下死點所經(jīng)過的距離。 （3）滑塊行程次數(shù) n 它是指滑塊每分鐘從上死點到下死點，然后再回到上死點所往復(fù)的次數(shù)。當裝模高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)節(jié)到最上位置時，裝模高度達到最大值，稱為最大裝模高度。 （5）工作臺板及滑塊底面尺寸 指壓力機工作空間的平面尺寸，它的大小直接影響所安裝的模具的平面尺寸以及壓力機平面輪廓的大小。 論文內(nèi)容 設(shè)計內(nèi)容 本壓力機的設(shè)計分三步進行：首先，擬定總傳動方案；其次，設(shè)計主要零部件；最后，進行經(jīng)濟評估。 設(shè)計主要零部件 這部分的主要內(nèi)容有曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計計算、傳動零件的計算、飛輪的設(shè)計和電動機的選擇、機身的設(shè)計計算以及附屬裝置和輔助系統(tǒng)的設(shè)計。 壓力機主要技術(shù)參數(shù) 本設(shè)計壓力機為 J31250 型閉式單點壓力機，其主要技術(shù)參數(shù)如表 所示： 名稱 符號 單位 量值公稱壓力 Pg t 250公稱壓力行程 Sp mm 13滑塊行程 S mm 315滑塊行程次數(shù) n 次/min 20最大裝模高度 H1 mm 500裝模高度調(diào)節(jié)量 △H 1 mm 250導軌間距離 A mm 1080滑塊底面前后距離 B1 mm 900工作臺板左右尺寸 L mm 1000工作臺板前后尺寸 B mm 1000 表 J31250 型閉式單點壓力機主要技術(shù)參數(shù)[3]第二章 曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析與受力分析 曲柄滑塊機構(gòu)的運動規(guī)律 曲柄滑塊機構(gòu)的運動簡圖如圖 所示。當 OA 以角速度 ω 作旋轉(zhuǎn)運動時，B 點則以速度 ν 作直線運動。?由圖 并利用余弦定理 （24）??sLR???2cos2?令則式可寫成 （25）????c???12cos （2）滑塊速度現(xiàn)有國內(nèi)通用壓力機的滑塊最大速度為 130~435mm/s。 （3）滑塊加速度 式?????????? 2cos2sini 2???????????????????? RRdtdt中 ——滑塊加速度，方向向下為正。因此可認為 ， ，故上二式可寫成?????sin?tgPAB???sin其中： PAB——連桿作用力Q——導軌作用力P——工件變形力——曲柄轉(zhuǎn)角?——連桿系數(shù)? （2） 曲柄所受扭矩 ①理想扭矩1——支承 2——偏心齒輪 3——支承4——芯軸 5——滑塊 6——導軌圖 偏心齒輪受力簡圖PAB 是連桿給與偏心齒輪的力。g? J31250 型壓力機 P=2500KN，R=, =，當 = 時???20 mNPRMt??? ????????????????531048. ???? 上述計算是在理想狀態(tài)時的情況，但實際上壓力機是有摩擦的，在轉(zhuǎn)動的零件上由于摩擦所增加的摩擦扭矩不可忽略。該阻力經(jīng)連uQP?桿作用在曲柄上，增加了偏心齒輪傳遞的扭矩。0dRM??200dR?? 兩個支承的總阻力矩為??1039。2BAdPM???d 球頭 與球頭座之間的摩擦。2BABdPM???? 上述三個阻力矩 、 和 都會是偏心齒輪增加所需傳遞的扭矩。 傳動系統(tǒng)的布置方式 現(xiàn)有的通用壓力機采用上傳動較多，下傳動較少。采用下傳動的壓力機平面尺寸較大，而高度和上傳動差不多，壓力機總重量比上傳動大 10~20%，傳動系統(tǒng)置于地坑之中，不便于維修，且地坑深、基礎(chǔ)龐大，造價較高。故本機采用上傳動。壓力機平面尺寸較大，外形不夠美觀，故本機采用垂直于壓力機正面安放的形式。前一種形式的齒輪工作條件差，機器外形不美觀，但安裝維修方便；后一種形式的齒輪工作條件較好，機器外形美觀，還可以將齒輪浸入油池中，這樣大大降低了齒輪的傳動噪音。 由于雙邊傳動加工裝配比較困難，所以將齒輪傳動設(shè)計為單邊傳動。行程次數(shù)低，總速比大，傳動級數(shù)就應(yīng)該多，否則每級的速比過大，結(jié)構(gòu)不緊湊。采用低速電動機可以減少總速比和傳動級數(shù)，但這類電動機的外形尺寸較大，成本較高，因此采用三級傳動系統(tǒng)和同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 的電動機。壓力機飛輪速度取 300~400r/min 左右。 離合器和制動器安裝位置的確定 采用摩擦離合器時，對于具有兩級或兩級以上的壓力機，離合器可以置于轉(zhuǎn)速較低的曲軸上，也可置于中間傳動軸上。但是低速軸上的離合器需要傳遞較大的扭矩，因而結(jié)構(gòu)尺寸較大；此外，從傳動系統(tǒng)布置來看，閉式通用壓力機的傳動系統(tǒng)近年來多封閉在機身內(nèi)，并用偏心齒輪，致使離合器不便安裝在偏心齒輪軸上，通常置于轉(zhuǎn)速較高的傳動軸上。行程次數(shù)較低的壓力機，由于曲軸轉(zhuǎn)速較低，最后一級大齒輪的飛輪作用已不明顯。故本壓力機離合器安裝在飛輪上。偏心齒輪的偏心徑相對于芯軸有一偏心距，相當于曲柄半徑。偏心徑在芯軸上旋轉(zhuǎn)，并通過連桿使滑塊上下運動。 芯軸采用 45Cr，需經(jīng)調(diào)制處理，與偏心齒輪軸瓦配合的部分需經(jīng)磨削加工。 圖 芯軸強度計算簡圖 圖 為芯軸強度計算簡圖。由于芯軸在機身上的配合較長較緊，故可認為兩端插入2P受集中載荷 、 作用的梁。12P AmB 由變形協(xié)調(diào)條件可知，兩端轉(zhuǎn)角為零，可寫出以下方程： （41）???????????? ???? 06636 222212EJllPEJllmEJ llBA 連立解方程： （42）????2112lllPB? （43）2212lllmA?? （44）????ABmlllPlM22122 ???? （45）llll 11211 式中： ??21301lP?? 02 1Al2l? ， ——芯軸軸瓦長度1l J31250 型曲柄壓力機偏心齒輪結(jié)構(gòu)如圖 ，計算芯軸應(yīng)力 （46）????2112llPlmB???? ml0,63 lA14028211 ? ????NmNlP 3321301 1052665?????? 33302 1974020 圖 J31250 型曲柄壓力機偏心齒輪結(jié)構(gòu)簡圖代入數(shù)字，得 mNB???5102. Mmax PamNdM53530max . ??????材料為 45Cr 鋼， ， ，故安全。J31250 型壓力機使用調(diào)節(jié)連桿的長度來調(diào)節(jié)裝模高度，采用球頭式連桿機動調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)螺桿的轉(zhuǎn)動是靠拔塊完成的，螺桿球頭的側(cè)面有兩個銷子，拔塊上的兩個叉口叉在銷子上，拔塊旋轉(zhuǎn)，螺桿即旋轉(zhuǎn)。 球頭式連桿結(jié)構(gòu)緊湊，壓力機高度可以降低，但連桿中的調(diào)節(jié)螺桿容易彎曲，球頭加工難度大，需用專門設(shè)備。 圖 J31250 壓力機連桿 連桿常用鑄鋼 ZG35 和鑄鐵 HT200 制造。圖 球頭式連桿的連連桿尺寸連桿主要尺寸： ????~ ~~.1? ??取 ????ddB .. ?取 16? m6.~.14.~.~ ??取 md50????dB ??取 2 md .91~.12.~.~ ??取 m?螺紋最小工作高度： ????dH368~24013.~~510??取 ?連桿長度： mL1520強度校核：調(diào)節(jié)螺桿的強度： PadPFy 52320min0 ?????——連桿上作用力0P——調(diào)節(jié)螺桿的最小截面積minF——許用壓縮應(yīng)力??y?Pa5108?? 故安全y?調(diào)節(jié)螺紋的強度：????PammNhHdsP523201 1067064.... ?????????——螺距s——螺紋的外徑0d——螺紋的內(nèi)徑1——螺紋的最小工作高度Hh——螺紋牙根處的高度??Pa5107???稍大于 ，可以使用。查表得電動機中心高 H=132mm，外伸軸段。? 滑塊與導軌 滑塊是一個箱形結(jié)構(gòu)，上端與連桿連接，下部安裝在模具的上端，沿機身軌道上下運動。導軌和滑塊的導向面應(yīng)保持一定的間隙，而且能進行調(diào)整。本壓力機滑塊高度 h 和寬度 b 分別取 h=1225mm，b=950mm ， 符合。對于單點壓力機，滑塊單純受壓縮，故不進行強度計算。 取蝸桿頭數(shù) ，渦輪齒數(shù)1?z 85112??iz 齒形角 02?蝸桿分度圓柱導程角 3839。mNMt ???51048.閉式傳動，懸臂布置，如圖 所示。大齒輪材料選用 40鋼，調(diào)制處理，齒面硬度 217~286HBS。.5iu ??H計算中心距 a ???????????????????????? 取中心距 a=940mm。??~.~7.?齒數(shù) ，取 ； ????uaz 61?z ，取 。驗算齒面接觸疲勞強度 按電機驅(qū)動，載