【正文】 2）曲軸的強(qiáng)度校核 曲軸強(qiáng)度計(jì)算存在不少問題， 過去所沿用的方法與實(shí)際情況相差較大，有些在計(jì)算上亦感繁瑣。 對載荷的簡化： 1）齒輪對曲軸的作用力比連桿對它的作用力小得多，可忽略不計(jì)；2）連桿對曲軸的作用力近似看成等于公稱壓力 ,并分別作用在距離曲柄臂處。 危險截面： C— C（曲柄頸中點(diǎn)處）， B— B（右側(cè)曲柄臂右端面）。 ? BB截面 公稱當(dāng)量力臂 ]d)1[(21)2s i n2( s i n 0B ?????? ddRm Aggg ?????? 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁 共 32 頁 ] 1 0)[(2140s i n2 i n50 00 ??????????? ）（ ? M P adm gg 148)1090( 333330m a x ??? ????? ??? 曲軸材料為 40Cr調(diào)質(zhì)鋼，其許用切應(yīng)力 [? ]= MPa150~100 ,曲軸滿足剪切要求。 曲軸軸承的設(shè)計(jì) 由于曲軸有特大沖擊與振動，徑向空間尺寸受到限制，必須剖分安裝，而滑動軸承正具有這些特點(diǎn)，承受沖擊載荷的能力較強(qiáng)，主要用于曲軸的主軸承，連桿小端支承等，故選擇對開式徑向滑動軸承。 作用在滑動軸承上的壓強(qiáng)iiildPpi ? 式中 ip 為某軸承上的壓強(qiáng)（ Pa） iP 為作用在軸承上的力（ N） id 為軸承直徑（ m） il 為軸承長度（ m） 曲軸軸承的強(qiáng)度 M P aldPpg 105002 33 3000 ????????? 由于壓力機(jī)轉(zhuǎn)速不高所以不用核驗(yàn) pv值， p為軸承壓強(qiáng)， v是軸對軸承的相對旋轉(zhuǎn)速度。 連桿的設(shè)計(jì) 連桿是壓力機(jī)上最重要的受力零件之一，這里使用曲柄軸用連桿。合金鋼有較高的綜合機(jī)械性能，但當(dāng)存在主生應(yīng)力集中的因素時，它的疲勞強(qiáng)度急劇下降，甚至低到與碳素鋼不相上下。連桿縱向斷面內(nèi)宏觀金相組中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁 共 32 頁 織要求顯示金屬纖維方向與連桿外形相符，纖維無環(huán)曲及中斷現(xiàn)象。為了提高連桿的疲勞強(qiáng)度，不經(jīng)機(jī)械加工的表面應(yīng)經(jīng)過噴砂處理。為了節(jié)約優(yōu)質(zhì) 鋼材，降低產(chǎn)品成本，此壓力機(jī)鑄鐵的連桿材料采用 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 a) 調(diào)節(jié)螺桿 b) 連桿 圖 連桿簡圖 已知連桿尺寸經(jīng)驗(yàn)公式如下： KNP)~( 00 位為連桿上的作用力，單，Pd B ? Bdd )~(0 ? 02 )~( dd ? Bdd )~(3 ? 04 )~( dd ? 0)~( dH ? ， H為螺紋最小工作高度 在單點(diǎn)壓力機(jī)中， KNPP g 10000 ?? 所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可以取， 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁 共 32 頁 mmdB 130? mmd 900 ? mmd 802 ? mmd 1173 ? mmd 1354 ? mm180H? 取連桿系數(shù) ?? ，而 ?Rllin?，則連桿的最小長度 mmllin 1 2 5 5 0 ??，連桿的最大長度 mmll lin 130050m a x ??? 。 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 18 頁 共 32 頁 四 建立三維模型及裝配 要建立起壓力機(jī)壓力機(jī)構(gòu)的仿真，首先需要進(jìn)行三維建模，然后對各個三維零件進(jìn)行裝配。在這里， 我用 Pro/Engineer來建模，仿真。 Pro/E在今日儼然成為三維 CAD/CAM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，廣泛應(yīng)用于 3C產(chǎn)品、汽車電子、通信、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)車、自行車、航天、家電、玩具等各行業(yè)。 根據(jù)前面部分計(jì)算的數(shù) 據(jù)，在 Pro/E零件設(shè)計(jì)模塊中進(jìn)行三維建模，建模過程不在此累述。 圖 齒輪 5 圖 齒輪 6 圖 齒輪 7 圖 螺桿 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁 共 32 頁 圖 曲軸 在完成三維建模后，再在 Pro/E組件模式下進(jìn)行裝配，裝配時主要用到的連接有：剛性連接、銷釘連接、滑動桿連接等，其裝配過程不在這累述，差動輪系，壓力機(jī)連桿和壓力結(jié)構(gòu)裝配圖見下圖。 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁 共 32 頁 五 仿真分析 曲柄滑塊的運(yùn)動規(guī)律 壓力機(jī)的工作機(jī)構(gòu)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動簡圖如圖 。所以 OA以角速度 ? 做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時， B點(diǎn)則以速度 ? 作直線運(yùn)動。圖中 mm2502SR ?? ， mm1300L? ，滑塊的位移和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系可表達(dá)為： )L c osc os()( ?? ???? RLRs 而 LR ?? sinsin ? 且 ??LR （ ? 為連桿系數(shù)為 ） 則 ??? sinsin ? 而 ?? 2s in1c os ?? 可以得到 )]s in11(1c o s1[c o s 22 ???? ???? ）（R 由于 ?? 所以上式可以簡化。 求出滑塊的位移與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系式（ a）后，將位移 s對時間 t求導(dǎo)就可得到滑塊的速度 ? ，即： dtddtdtdddsdtds ?????? )}2c o s1()]c o s1[(250{d ??????? dtd??? )2s ( s in250 ?? 而 ???dtd 所以滑塊的速度 )/(2s in250 smm）（ ???? ?? （ b） 式中 ? 為曲柄的角速度。我們已知曲柄轉(zhuǎn)速2457 22 ????? ?? ， 4 是常速電機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)過帶輪 、變速箱減速得到， 2? 是伺服電機(jī)經(jīng)過齒輪傳動減速得到的。所以曲柄滑塊的位移、速度、加速度都是曲柄轉(zhuǎn)速 ? 和時間 t的關(guān)系式。 所以曲柄轉(zhuǎn)速的數(shù)學(xué)表達(dá)式： )( d e g /60720c o s720720 0 st ）（高 ??? 。所以曲柄轉(zhuǎn)速的數(shù)學(xué)表達(dá)式： t60sin6060 ??低? （ deg/s）。當(dāng)只有常規(guī)電機(jī)驅(qū)動時曲軸的轉(zhuǎn)速表達(dá)式： ）（常 sdeg/60?? ，則滑塊速度的數(shù)學(xué)表達(dá)式：)2s i ( s i n1 5 0 0 02s i i n2 5 060 ????? ????? ）（常 （ deg/s）。從 混常 和 ?? 數(shù)學(xué)表達(dá)式中我們就可以看出 )2s i ( s i nt60s in1 5 0 0 0 ???? ???? 常混 ，而15000 )2s ( s in60s in ?? ??t 是伺服電機(jī)對滑塊速度的影響。 常規(guī)電機(jī)驅(qū)動和混合驅(qū)動時滑塊速度曲線如圖 ，我們從圖 混合驅(qū)動時滑塊速度較常規(guī)電機(jī)驅(qū)動時周期不變只是速度大小有變化即：最大值增大，在空行程時速度大，而在沖壓時速度比較小，滿足沖壓機(jī)在工作時空行程速度大，沖壓時速度小的要求。選擇變速箱沖動比 36?i 。 圖 B不同時滑塊速度 從圖 ，隨著 B的減小，滑塊在完成沖壓后回程的速度最大值依中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 29 頁 共 32 頁 次減小且速度變化幅度減小，滑 塊在向下移動時速度最大值依次增大，并且速度峰值往右邊偏移，在沖壓工作時速度都比較小，滿足壓力機(jī)對沖壓時速度小于空行程速度的要求。 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 30 頁 共 32 頁 六 總結(jié) 雙驅(qū)動曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì)是一個較為簡單的運(yùn)動的合成設(shè)計(jì)，主要功能是將常規(guī)電機(jī)和伺服電機(jī)的運(yùn)動通過具有兩個自由度的差動行星輪系合成，然后輸出作用到 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，通過曲柄的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)滑塊的上下移動，通過控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制滑塊的速度，其中常規(guī)電機(jī)提供主要動力，而伺服電機(jī)起調(diào)節(jié)作用。 本次雙驅(qū)動曲柄壓力機(jī)壓力機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真，由于時間較短，只對幾個關(guān)鍵部位進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，包括：差動行星輪系的設(shè)計(jì)、曲軸的設(shè)計(jì)、連桿的設(shè)計(jì)，及其相關(guān)的強(qiáng)度校核。 本次的設(shè)計(jì)中使用了計(jì)算機(jī)繪圖軟件 Pro/Engineer、 CAD、 Solidworks、截圖軟件、虛擬打印機(jī)軟件、 Photoshop、文字編輯處理軟件，這些軟件大大的減少了不必要的工作量，可以節(jié)省更多的時間去思考設(shè)計(jì)，充分利用相關(guān)軟件可以起到事半功倍的效果。這是大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一次綜合性的檢驗(yàn)，是對一個合格畢業(yè)生的考核，并且為將來的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的 基礎(chǔ)。這本次設(shè)計(jì)中我得到了老師和同學(xué)們的指導(dǎo)和幫助，衷心的感謝你們。我衷心感謝所有對我有過幫助的老師和同學(xué)。感謝他們在繁忙的工作中還對我耐心的指導(dǎo)和督促。同時要感謝的是我所有的同學(xué)們，感謝你們陪同我四年時光。