小型履帶式液壓挖掘機底盤履帶支重輪拖鏈輪的設計

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1、目 錄摘要3Abstract.4第一章 引言51.1挖掘機簡介51.2小型液壓挖掘機的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢7第二章 結(jié)構(gòu)參數(shù)計算92.1履帶鏈軌節(jié)節(jié)距t與履帶板寬度92.2驅(qū)動輪節(jié)圓直徑Dq92.3導向輪工作面直徑Dd92.4拖鏈輪踏面直徑Dt92.5支重輪踏面直徑Dz92.6鏈軌節(jié)數(shù)n、拖鏈輪數(shù)量10第三章 性能參數(shù)計算113.1行駛速度V113.2爬坡能力113.3接地比壓123.4最大牽引力13第四章 履帶設計144.1履帶介紹144.2履帶結(jié)構(gòu)和作用154.3履帶裝配設計21第五章 支重輪設計225.1支重輪簡介225.2支重輪數(shù)量計算225.3兩個支重輪間距離235.4支重輪設計235.5

2、裝配完成設計27第六章 拖鏈輪設計296.1拖鏈輪的工作原理296.2拖鏈輪的結(jié)構(gòu)296.3拖鏈輪技術要求296.4拖鏈輪的組成零件設計30第七章 設計小結(jié)與體會36參考文獻37附錄一：英文文獻翻譯38附錄二:英文文獻原文42小型履帶式液壓挖掘機底盤履帶、支重輪、拖鏈輪的設計摘要：挖掘機，又稱挖掘機械，是用鏟斗挖掘高于或低于承機面的物料，并裝入運輸車輛或卸至堆料場的土方機械。本文介紹了小型履帶式液壓挖掘機履帶、支重輪、拖鏈輪的結(jié)構(gòu)形式及組成，并對其做了結(jié)構(gòu)尺寸設計及履帶行走裝置性能參數(shù)的計算，給出了履帶、支重輪、拖鏈輪裝配圖和各主要零件的零件圖。關鍵詞：挖掘機 履帶 支重輪 拖鏈輪The de

3、sign of the small caterpillar hydraulic excavators crawler ,supporting wheel and drag sprocketAbstract: Excavator ,also calls excavating machinery, is an earthwork machinery to use the bucket mining the materials above or below the bearing machine surface , and to load to the transport vehicles or t

4、o discharge to the heap of yard. This paper introduces the crawler ,the supporting wheel and the drag sprockets structure form and composition of the small caterpillar hydraulic excavator,and the structure size is done in the design and the performance parameters of caterpillar walk device is calcul

5、ated,and the assembly drawings ,the main assembly parts graph of the crawler,supporting wheel ,drag sprocket are given.Keyword: excavator crawler supporting wheel drag sprocket 第一章 引言本次設計的內(nèi)容是小型履帶式液壓挖掘機底盤履帶、支重輪、拖鏈輪的設計。挖掘機挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及經(jīng)過預松后的土壤和巖石。從近幾年工程機械的發(fā)展來看，挖掘機的發(fā)展相對較快，而挖掘機作為工程建設中最主要的工程機械機型之一，其正

6、確的選型也就顯得更為重要。1.1挖掘機簡介挖掘機是用來開挖土壤的施工機械。它使用鏟斗上的斗齒切削土壤并裝入斗內(nèi)，裝滿土后提升鏟斗并回轉(zhuǎn)到卸土地點，然后再使轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)、鏟斗下降到挖掘面，進行下一次挖掘。挖掘機在建筑、筑路、電力、水利、采礦、石油、天然氣管道鋪設和軍事工程中被廣泛應用。挖掘機主要用于筑路工程中剝離和礦石的挖掘等。據(jù)統(tǒng)計，工程施工中約60%的土石方量是靠挖掘機完成的。此外，挖掘機更換工作裝置后還可進行澆筑、起重、安裝、打樁、夯土和拔樁等作業(yè)。挖掘機按照機重的不同又分為不同的種類。其中機重在13t以下的稱為小型挖掘機。小型挖掘機由于其小巧、靈活、多功能和高效率等特點，極受用戶的歡迎。主要

7、用于小型土石方工程、市政工程、路面修復、混凝土破碎、埋設電纜、自來水管道的鋪設、園林栽培及河道河溝清淤工程。小型挖掘機具有中挖掘機的多項功能，又具有運輸、能耗、靈活性、適應等方面的優(yōu)勢，非常適用于空間狹小的施工場地作業(yè)，而且價格低、質(zhì)量輕、保養(yǎng)維修方便等優(yōu)點，所以在國內(nèi)外得到了廣泛的應用，市場極其巨大。 圖1.1 小型液壓挖掘機圖1.2 履帶行走的裝置結(jié)構(gòu)圖1圖1.3 履帶行走的裝置結(jié)構(gòu)圖21履帶 2.行走減速機； 3.驅(qū)動輪； 4.行走架5.支重輪 6.拖鏈輪； 7.張緊裝置； 8.引導輪1.1.1結(jié)構(gòu)組成其結(jié)構(gòu)主要由工作裝置、車體部分、底盤部分、組成。其中工作裝置包括：動臂、斗桿、鏟斗及相

8、應的油缸和管路。車體裝置包括：發(fā)動機、液壓泵、控制閥、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、駕駛室、回轉(zhuǎn)平臺、油箱、配重等。底盤部分包括：下部行走機構(gòu)、履帶架、四輪一帶。1.1.2挖掘機的分類挖掘機主要可分為兩種類型：機械式和液壓式。本次課程設計我們設計的是液壓式挖掘機，它的分類方法有多種，但主要有下列分類方法三種分類方法：按鏟斗容量分類、 按行走形式分類、 按工作裝置分類（1）按鏟斗容量分類：00.2 m3 微型挖掘機0.25 m30.45 m3 小型挖掘機0.5 m3 1.2 m3 中型挖掘機1.4 m3 大型挖掘機（2）按行走裝置分類：分為履帶式、 輪胎式、 汽車式三類?，F(xiàn)在市場上的大部分挖掘機產(chǎn)品都是履帶式。主要

9、是由于兩個原因：1.挖掘機一旦進入作業(yè)現(xiàn)場就不大移動，只行走較短的距離。2.接觸面積大，能夠在較松軟的地方作業(yè)。在凹凸不平的地面行駛時，能夠承受猛烈的沖擊。輪胎型的挖掘機，因其具有橡膠輪胎，機動性好，適用于城市內(nèi)的道路和下水道施工。但不適用于松軟地基部位的作業(yè)。因此，限定在小型范圍。1.2小型液壓挖掘機的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢1.2.1現(xiàn)狀我國的挖掘機生產(chǎn)起步較晚，從1954年撫順挖掘機廠生產(chǎn)第一臺斗容量為1m3的機械式單斗挖掘機至今，大體上經(jīng)歷了測繪仿制、自主研制開發(fā)和發(fā)展提高等三個階段。 新中國成立初期，以測繪仿制前蘇聯(lián)20世紀3040年代的W501、W502、W1001、W1002等型機械式單斗

10、挖掘機為主，開始了我國的挖掘機生產(chǎn)歷史。由于當時國家經(jīng)濟建設的需要，先后建立起十多家挖掘機生產(chǎn)廠。1967年開始，我國自主研制液壓挖掘機。早期開發(fā)成功的產(chǎn)品主要有上海建筑機械廠的WYl00型、貴陽礦山機器廠的W4-60型、合肥礦山機器廠的WY60型挖掘機等。隨后又出現(xiàn)了長江挖掘機廠的WYl60型和杭州重型機械廠的WY250型挖掘機等。它們?yōu)槲覈簤和诰驒C行業(yè)的形成和發(fā)展邁出了極其重要的一步。 到20世紀80年代末，我國挖掘機生產(chǎn)廠已有30多家，生產(chǎn)機型達40余種。中、小型液壓挖掘機已形成系列，斗容有0.12.5 m3等12個等級、20多種型號，還生產(chǎn)0.5-4.0m3以及大型礦用10m3、12

11、m3機械傳動單斗挖掘機，1m3隧道挖掘機，4m3長臂挖掘機，1000m3h的排土機等，還開發(fā)了斗容量O.25m3的船用液壓挖掘機，斗容量O.4m3、O.6m3、0.8m3的水陸兩用挖掘機等。但總的來說，我國挖掘機生產(chǎn)的批量小、分散，生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量等與國際先進水平相比，有很大的差距。 改革開放以來，積極引進、消化、吸收國外先進技術，以促進我國挖掘機行業(yè)的發(fā)展。其中貴陽礦山機器廠、上海建筑機械廠、合肥礦山機器廠、長江挖掘機廠等分別引進德國利勃海爾(Liebherr)公司的A912、R912、R942、A922、R922、R962、R972、R982型液壓挖掘機制造技術。稍后幾年，杭州重型機械廠

12、引進德國德瑪克(Demag)公司的H55和H85型液壓挖掘機生產(chǎn)技術，北京建筑機械廠引進德國奧加凱(0&K)公司的RH6和MH6型液壓挖掘機制造技術。與此同時，還有山東推土機總廠、黃河工程機械廠、江西長林機械廠、山東臨沂工程機械廠等聯(lián)合引進了日本小松制作所的PC100、PC120、PC200、PC220、PC300、PC400型液壓挖掘機(除發(fā)動機外)的全套制造技術。這些廠通過數(shù)年引進技術的消化、吸收、移植，使國產(chǎn)液壓挖掘機產(chǎn)品性能指標全面提高到20世紀80年代的國際水平，產(chǎn)量也逐年提高。由于國內(nèi)對液壓挖掘機需求量的不斷增加且多樣化，在國有大、中型企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，牽動了一些其他機械行業(yè)的制

13、造廠加入液壓挖掘機行業(yè)。例如，中國第一拖拉機工程機械公司、廣西玉柴股份有限公司、柳州工程機械廠等。這些企業(yè)經(jīng)過幾年的努力已達到一定的規(guī)模和水平。例如，玉柴機器股份有限公司在20世紀90年代初開發(fā)的小型液壓挖掘機，連續(xù)多年批量出口歐、美等國家，成為我國挖掘機行業(yè)能批量出口的企業(yè)。業(yè)內(nèi)人士指出，我國單斗液壓挖掘機應向全液壓方向發(fā)展；斗容量宜控制在0.1-15 m3；而對于大型及多斗挖掘機，由于液壓元件的制造、裝配精度要求高，施工現(xiàn)場維修條件差等，則仍以機械式為主。應著手研究、運用電液控制技術，以實現(xiàn)液壓挖掘機操縱的自動化。1.2.2未來中國小挖市場發(fā)展趨勢中國經(jīng)濟平穩(wěn)發(fā)展，為中國小挖市場漸趨活躍提

14、供了良好的宏觀環(huán)境，今后相當長時間中國小挖市場仍將持續(xù)增長。其原因有：(1)中國目前越來越多的高速公路進入了維護保養(yǎng)期，同時農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)的城市化逐漸加快，發(fā)達城市市政建設也由“大拆大建”逐漸向“精雕細刻”，因此小型土方工程施工越來越多；(2)中國銀行業(yè)監(jiān)管力度加強后，工程設備按揭難度增大，小挖的價格相對較低、經(jīng)濟實用；(3)經(jīng)濟發(fā)達城市的勞動力成本較高，用機械代替人工同時也提高勞動效率，而且小挖的“五短身材”更適宜在空間有限的城市中施展。所以小挖以其靈活的身手、較中噸位挖掘機價位低而深受市政和公路施工維護用戶的喜愛。這就決定了小挖高速發(fā)展時代的來臨，市場前景誘人，潛力巨大。第二章 結(jié)構(gòu)參數(shù)計算2.

15、1履帶鏈軌節(jié)節(jié)距t與履帶板寬度液壓挖掘機已采用標準鏈軌節(jié)化履帶鏈軌節(jié)節(jié)距t， 如101、125、135和154mm等多種?？砂唇?jīng)驗公式選取tt (1517.5)G式中G整機質(zhì)量(kg)。將G=6000 kg帶入公式以后，計算t在132154之間，根據(jù)國標，取t=135mm。確定鏈軌節(jié)節(jié)距t 后，就可以根據(jù)t 計算四輪一帶的有關參數(shù)。履帶板寬度b：可根據(jù)鏈軌節(jié)距t和液壓挖掘機履帶國標來確定標準履帶寬b。在某些土壤條件下，應采用加寬履帶板以提高挖掘機的附著牽引性能和通過性。根據(jù)給出的小挖標準履帶寬與整機質(zhì)量關系的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，可看出6.5噸以下噸位小挖的標準履帶寬為400mm，6.55.5噸小挖的

16、標準履帶寬為450mm。故選擇履帶寬為400mm。2.2驅(qū)動輪節(jié)圓直徑Dq 式中t履帶節(jié)距 Z驅(qū)動輪齒數(shù)，齒數(shù)選擇見表2.1。表2.1驅(qū)動輪參數(shù)表鏈軌節(jié)距（10-3m）驅(qū)動輪齒數(shù)Z適用范圍（斗容量m3）鏈軌節(jié)距（10-3m）驅(qū)動輪齒數(shù)Z適用范圍（斗容量m3）101，125，13535，250.25以下202.8231.01.6015423，250.250.40215.9，228.6252.5171.05230.400.60260.35274將參數(shù)代入上式可得Dq =543mm。2.3導向輪工作面直徑Dd將此處省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和CAD圖紙等.請聯(lián)系扣扣：二五一一三

17、三四零八 另提供全套機械畢業(yè)設計下載！ 圖6.7 拖輪蓋autocad圖圖6.8拖輪蓋proe圖6.4.4浮動油封座結(jié)構(gòu)設計 浮動油封座是安裝浮動油封并能調(diào)整浮動油封環(huán)壓緊力的零件。一套浮動油封裝在浮動油封座腔內(nèi)。浮動油封座的結(jié)構(gòu)見圖6.8、6.9。 圖6.8 浮動油封座autocad圖圖6.9 浮動油封座proe圖第七章 設計小結(jié)與體會通過這次小型履帶式液壓挖掘機底盤履帶、支重輪、拖鏈輪的設計，使我初步掌握了對autocad、proe軟件的使用，而且還很好的對以前所學的各類知識做了系統(tǒng)的復習與加深，并對工程設計的流程有了一定的了解。這是我真正理論聯(lián)系實際、深入了解設計概念和設計過程的實踐考驗

18、，對于提高我的機械設計的綜合素質(zhì)大有好處。這次設計實踐，使我對機械設計有了更多的感性和理性的認識，為今后的工作打下了夯實的基礎。在設計中得到了指導老師周友行教授以及姚師兄的細心幫助和支持，在此表示衷心的感謝。在設計中還存在不少錯誤和缺點，需要繼續(xù)學習和掌握有關機械設計的知識，繼續(xù)培養(yǎng)設計習慣和思維從而提高設計實踐操作能力。參考文獻1、周良德，朱泗芳等. 現(xiàn)代工程圖學M.湖南科學技術出版社，20022、吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊M.高等教育出版社，20093、孔德文，趙克利，徐寧生. 液壓挖掘機工程機械設計與維修叢書M.化學工業(yè)出版社，20074、周建釗.底盤結(jié)構(gòu)與原理M.國防工業(yè)出版

19、社.20065、唐振科.工程機械底盤設計M.黃河水利出版社，20046、陳新軒.現(xiàn)代工程機械發(fā)動機與底盤構(gòu)造M.人民交通出版社，20027、孔德文，趙克利.底盤結(jié)構(gòu)與設計M.化學工業(yè)出版社，20078、周建釗.底盤結(jié)構(gòu)與原理M. 國防工業(yè)出版社，20069、唐經(jīng)世.工程機械底盤學M.西南交通大學出版社，200210、郁錄平.工程機械底盤設計M.人民交通出版社，2004附錄一：英文文獻翻譯非圓齒輪與機械壓力機運動學優(yōu)化 1997年1月8日研制摘要：使用金屬成形方法來加工生產(chǎn)零件的質(zhì)量很大取決于壓力桿。在機械壓力傳動時，有一種依賴于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)角度速度比的非圓齒輪，提供了一種獲得這么動作時間的新途徑，

20、我們致力于為不同的優(yōu)化金屬成型運作的制造。本文闡述了由漢諾威的大學研究所建成的金屬成形和金屬成形加工機床的使用原型原則，它就是目前運動學以及在原型產(chǎn)生的力和力矩。此外，本文展示了如何使用拉深和鍛造的一個例子，幾乎所有的金屬成形操作可有利用于機械傳動機構(gòu)的非圓齒輪。關鍵詞：壓力，齒輪，運動學。1. 簡介 提高質(zhì)量的要求在生產(chǎn)工程制造，所有的金屬成形以及在鍛造，有必要去攜手制定生產(chǎn)經(jīng)濟。日益增長的市場定位要求技術和經(jīng)濟條件都得到滿足。提高質(zhì)量、生產(chǎn)力、生產(chǎn)手段的創(chuàng)新解決方案,是一種用來維持和擴大的市場地位的關鍵所在。所生產(chǎn)的金屬部件,我們需要分清期間所需的形成過程和處理零件所需的時間。隨著我們必須

21、添加一些必要的額外工作，例如冷卻或潤滑的模具一次成型過程。根據(jù)質(zhì)量和產(chǎn)量兩個方面，產(chǎn)生了兩個最優(yōu)化方法。為了滿足這兩個方面，我們的任務是設計運動學形成過程中考慮到該進程的要求，也考慮到的是改變部分以及與一個優(yōu)先線輔助運作所需的時間短周期的時間。2. 壓力機的要求 一個生產(chǎn)周期,這相當于一個沖程來回壓的過程,大致經(jīng)歷了三個階段:加載、成型和移除零件。相反,在加載和移除零件階段，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)送料的薄板,尤其是在純粹的切割時候。為此，壓力泵必須要一個確定時間的最小高度。成型周期中桿應該有一個特別速度曲線,它將會降到最低。這個轉(zhuǎn)變期之間應盡快來確保短周期時間。短周期的要求是事件的原因,以確保通過高產(chǎn)量

22、低成本的部分?；谶@個原因，關于對大型汽車車身沖壓片機和自動1200/min、拉深24/min的沖程數(shù)是標準的做法。增加沖程數(shù)是為了減少設計的周期變化導致增加的壓實機械應變率, 然而，這對成形過程有很明顯影響,使它必須考慮參數(shù)確定過程和被它所影響。在拉深成形過程中,當敲打板塊時的撞擊速度應盡量避免產(chǎn)生了深遠影響。一方面,速度成形時必須充分潤滑。另一方面,我們必須要考慮提高產(chǎn)量的相應的壓力來增加造成更大的應變速率力,這可能導致沖床半徑一側(cè)的一部分過渡疲勞而導致斷裂。在鍛造時，停留時間短的壓力是可取的。隨著停留時間的壓力下降了模具的表面溫度將降低，其結(jié)果是熱磨損。這是提高抵消了由于機械磨損形成更大

23、的力量，但由于增加的應變率是較低的，因為較低的部分冷卻屈服應力補償。目前，最佳短住壓力可以用有限元分析法萊分析。此外,避免由于成本降低磨損、短壓住時間也是一個重要的技術要求的精密鍛造，近凈形部分有一個光明的未來。高質(zhì)量的要求和高產(chǎn)量將只能通過一個機技術,考慮到金屬成形過程的考察要求等同于減少工作的目標成本。以前按設計已經(jīng)不能同時滿足這些技術要求和經(jīng)濟的充分程度，或他們是非常昂貴的設計和制造，例如鏈接驅(qū)動壓力機。這就需要尋找對泵創(chuàng)新設計的解決方案，它的設計應主要標準化，模塊化，以降低成本。3非圓齒輪的壓力傳動3.1 原則 使用非圓齒輪傳動機械曲柄壓力機，它提供了一種新方式的技術和經(jīng)濟需求的壓力桿

24、運動。一對非圓齒輪有不變的中心距, 因此采用了電動馬達，或由飛輪、曲柄和驅(qū)動機制本身。制服驅(qū)動器的速度傳送是通過一對非圓齒輪傳遞給非均勻的偏心軸。如果非圓齒輪的適當設計，從動齒輪的非均勻驅(qū)動器會導致泵所需的行程時間行為。調(diào)查中心的金屬成形和金屬成型機床(IFUM)漢諾威的大學已經(jīng)表明,在這個簡單的方式所有相關的壓力桿的連續(xù)運動，可以達到各種成形過程。此外從運動學和縮短生產(chǎn)周期，驅(qū)動概念導致新的驅(qū)動器的優(yōu)點被以下的良好性能所區(qū)分。因為它是一個機械壓力機，它具有高可靠性、低維護性和可預期性。對連桿壓力機的數(shù)量和軸承零件顯然是減少。首先，一個基本泵類型可以通過安裝不同的齒輪而進一步改變設計，它根據(jù)客

25、戶的要求而設計。不同環(huán)節(jié)的驅(qū)動器，軸承的安裝位置不會隨著單一載荷方向的不同運動而改變。因此，上述要求的模塊化和標準化是考慮到時間和成本，它降低了設計和沖壓生產(chǎn)成本。3.2 原型在金屬成型和金屬成型工具機（IFUM）1架的c型泵，它已經(jīng)進行了修整和安裝了非圓齒輪副。為達到這種目的，先前的背輪背一個行星齒輪組做取代。這項工作表明了存在的新型傳動印刷機是可能的，在最后對標準壓力泵的改造在Fig. 1中進行說明。圖表1 壓力機設計是為了所受1000KN的柱塞力和200KN的沖壓模具緩沖力。這一對非圓齒輪傳動比平均為1，每個齒輪輪齒有59，直齒，模數(shù)10mm（圖2）齒面寬是150mm，這些齒輪有漸開線輪

26、齒。我假設了非圓曲線設計是以側(cè)面幾何設計為基礎。因此，一個非圓齒輪的齒形沿齒輪圓周而改變。盡管如此,它可以來自知名的梯形齒條. 然而4.5,提出了一種計算方法，它精確地把齒頂高和齒根高考慮在內(nèi)，進行相應的調(diào)整。壓力機是為了在單一沖程模式下對零件進行深拉而設計的。最高滑塊行程為180mm，行程數(shù)32/min。在140毫米的沖壓速度幾乎保持71mm/s不變，它是靜點中心線到靜點中心線之前的速度。見圖3。這種速度就相當于液壓機工作的速度。這個速度影響到曲柄機構(gòu)，使其與擊打具有相同的數(shù)目相比較，速度都是220m/。為了跟一個曲柄壓力機具有相同的平均速度擊打的數(shù)目不得不將減少一半。短周期內(nèi)的機械改造將導

27、致最后的向上運動。由于壓力機是運行在單一的操作模式,在設計時對其做相關的處理沒有提出特別的要求。驅(qū)動機制的原型與非圓齒輪有另外一個有利的影響及其驅(qū)動力矩（圖4）。對于一個曲柄壓力機的公稱力通?？梢越档挽o點之前把曲柄軸按正常方式旋轉(zhuǎn)。這對應于公稱力作用下相對于擊打力的75%。若要達到1000kN標準力，該驅(qū)動器已提供45 kNm 的曲柄軸扭矩。該原型只要求對非圓齒輪傳動增加額外的30kNm力矩。他們被傳送一個循環(huán)，非均勻的曲柄轉(zhuǎn)矩，將導致一個標準力在靜點范圍內(nèi)變化。這相當于27.5%的行程。如果非圓齒輪副是在壓力機的工作范圍，我們總能找到類似的條件。這幾乎總是與板料成形及沖壓件有關。這樣可以設計

28、一些較弱的機器零件，而且節(jié)約成本。4. 進一步的設計實例利用二沖程時間行為的設計實例說明了以下幾點。假設一系列的零件時通過壓力機來加工的。為了達到這一目的，壓力桿所需的速度和擊打成形速度要求假設成立必須量化。再者，處理零件所需的時間必須確定，而且必須假設在處理時壓力桿的最小高度。由此，我們設計動作的順序，我們用數(shù)學含義來描述它。在IFUM中，由該研究所開發(fā)使用軟件程序。從這個數(shù)學描述的沖程運動,我們可以計算出所需要的非圓齒輪速度比，從這我們可以得到齒輪的圓周曲線1.2.7。在第一個例子，在深拉伸沖壓速度應該是在靜止點前，金屬板材成形保持在至少超過100mm，它的速度應該是約400m/s。讓行程

29、數(shù)定為30/min。第450mm以上擊打的地方，讓處理零件時間和曲柄壓力機在25min/n的擊打時間相同。圖5表明了沖程運動情況，這是由一對齒輪的描繪所獲得。該齒輪是通過他們的圓周率所描繪。在25/min傳統(tǒng)的余弦曲線作為比較。除了生產(chǎn)周期時間減少了20，應把桿速度的影響也大大減少。下靜點前110mm，當使用曲柄機構(gòu)時，沖擊速度為700mm/s，而當使用非圓齒輪時僅僅只有410mm/s。第二個例子顯示了驅(qū)動裝置是用于鍛造。在圖6中，常規(guī)鍛造曲軸的行程時間是相對于在圖片中說明非圓齒輪壓力運動學。曲柄壓力機的周期時間是0.7s、行程數(shù)是85/min和標準力是20mn。它的保壓時間為86ms與50m

30、m的成形部份時間。非圓齒輪壓力機描繪的保壓描繪時間67%減少至28ms。因此，它達到了和錘子一樣的幅度。通過增加1.5倍的沖程數(shù)，周期時間縮短至46mm。盡管如此,處理時間依舊與常規(guī)非圓齒輪曲柄壓力機的運動學相同。在這種情況下為了實現(xiàn)這些運動,傳統(tǒng)的圓弧齒輪可以作為驅(qū)動裝置，安排偏心。這為齒輪制造降低了成本。這些例子表明，不同的運動可以通過使用非圓齒輪驅(qū)動裝置實現(xiàn)。在同一時間內(nèi)，這個驅(qū)動器的實用潛力用實現(xiàn)理想的運動學變得清晰，而且生產(chǎn)周期時間減少。例如，通過不同的例子，如果運動的順序?qū)σ幌盗袎毫C生產(chǎn)零件有利，可能增加拉深成形后的速度。5總結(jié)高生產(chǎn)率，降低成本和保證產(chǎn)品質(zhì)量的高要求，這時所有制

31、造公司所期望的，特別適用于公司的金屬加工領域。這種情況導致我們重新考慮壓力傳動機的使用。對曲柄與非圓齒輪傳動壓力機的描述，使我們能夠優(yōu)化簡單的機械壓力機運動學。這意味著周期時間縮短,以達到高生產(chǎn)率和運動學的成形工藝的要求。這個設計工作需要很低。相對于多連桿壓力機驅(qū)動器，可以實現(xiàn)其他運動學在其他齒輪軸承位置不改變時的壓力機構(gòu)建使用。這使壓力機模塊化和標準化。6致謝作者想表達他們的謝意，感謝德國機床制造商協(xié)會(VDW),位于德國法蘭克福，其經(jīng)濟援助以及一些成員，感謝他們的支持。7. 參考文獻附錄二:英文文獻原文Optimized Kinematics of Mechanical Presses w

32、ith Noncircular GearsE. Doege ( l ) , M. HindersmannReceived on January 8, 1997Abstract：The quality of parts manufactured using metal forming operations depends to a large degree on the kinematics of the press ram. Non-circular gearsy to obtain those stroke-time behaviours we aim at as an optimum fo

33、r the various metal forming ope with a rotational-angle-dependent speed ratio in the press drive mechanism offer a new wa rations in terms of manufacturing. The paper explains the principle using a prototype press which was built by the Institute for Metal Forming and Metal Forming Machine Tools at

34、Hanover University. It will present the kinematics as well as the forces and torques that occur in the prototype. Furthermore, the paper demonstrates using one example of deep drawing and one of forging that the press drive mechanism with non-circular gears may be used advantageously for virtually a

35、ll metal forming operations.Keywords: Press, Gear, Kinematics1 lntroductiorIncreasing demands on quality in all areas of manufacturing engineering, in sheet metal forming as well as in forging, go hand in hand with the necessity to make production economical. Increasing market orientation requires t

36、hat both technological and economic requirements be met. The improvement of quality, productivity and output by means of innovative solutions is one of the keys to maintaining and extending ones market position.In the production of parts by metal forming, we need to distinguish between the period re

37、quired for the actual forming process and the times needed to handle the part.With some forming processes we have to add time for necessary additional work such as cooling or lubrication of the dies. This yields two methods of optimization, according to the two aspects of quality and output. In orde

38、r to satisfy both aspects, the task is to design the kinematics taking into account the requirements of the process during forming; also to be considered is the time required for changing the part as well as for auxiliary operations in line with the priority of a short cycle time.2 Pressing Machine

39、RequirementsOne manufacturing cycle, which corresponds to one stroke of the press goes through three stages: loading,forming and removing the part. Instead of the loading and removal stages we often find feeding the sheet, especially in sheer cutting. For this, the press ram must have a minimum heig

40、ht for a certain time. During the forming period the ram should have a particular velocity curve,which will be gone into below. The transitions between the periods should take place as quickly as possible to ensure short cycle time. The requirement of a short cycle time is for business reasons, to e

41、nsure low parts costs via high output. For this reason stroke numbers of about 24/min for the deep drawing of large automotive body sheets and 1200/min for automatic punching machines are standard practice.Increasing the number of strokes in order to reduce cycle times without design changes to the

42、pressing machine results in increasing strain rates, however. This has a clear effect on the forming process, which makes it necessary to consider the parameters which determine the process and are effected by it.In deep drawing operations, the velocity of impact when striking the sheet should be as

43、 low as possible to avoid the impact. On the one hand, velocity during forming must be sufficient for lubrication. On the other hand, we have to consider the rise in the yield stress corresponding to an increase in the strain rate which creates greater forces and which may cause fractures at the tra

44、nsition from the punch radius to the side wall of the part.In forging, short pressure dwell time is desirable. As the pressure dwell time drops the die surface temperature goes down and as a result the thermal wear This is counteracted by the enhanced mechanical wear due to the greater forming force

45、, but the increase due to the strain rate is compensated by lower yield stress because of the lower cooling of the part. The optimal short pressure dwell can nowadays be determined quantitatively using the finite element method 3. In addition to cost avoidance due to reduction in wear, short pressur

46、e dwell time is also an important technological requirement for the precision forging of near net shape parts, which has a promising future.The requirements of high part quality and high output will only be met by a machine technology which takes into account the demands of the metal forming process

47、 in equal measure to the goal of decreasing work production costs. Previous press designs have not simultaneously met these technological and economical requirements to a sufficient extent, or they are very costly to design andmanufacture, such as presses with link drives 6. This makes it necessary

48、to look for innovative solutions for the design of the press. Its design should be largely standardized and modularized in order to reduce costs 6.Fig 1. Prototype press3 Press Drive with Noncircular Gears3.1 PrincipleThe use of non-circular gears in the drive of mechanical crank presses offers a ne

49、w way of meeting the technological and economic demands on the kinematics of the press ram. A pair of non-circular gears with a constant center distance is thus powered by the electric motor, or by the fly wheel, and drives the crank mechanism itself.The uniform drive speed is transmitted cyclically

50、 andnon-uniformly to the eccentric shaft by the pair of noncircular gears. If the non-circular gear wheels are suitably designed, the non-uniform drive of the driven gear leads to the desired stroke-time behaviour of the ram. Investigations at the Institute for Metal Forming and Metal Forming Machin

51、e Tools (IFUM) of Hanover University have shown that in this simple manner all the relevant uninterrupted motions of the ram can be achieved for various forming processes 2. Apart from, the advantages of the new drive, which result from the kinematics and the shortened cycle time, the drive concept

52、is distinguished by the following favourable propertties. Because it is a mechanical press, high reliability and low maintenance may be expected. In comparision to linkage presses the number of parts and bearings is clearly reduced. Above all, a basic press type can be varied without further design

53、changes by installing different pairs of gears, designed according to the demandsof the customer. Unlike link drives, bearing locations and installations do not change within one loadclass as a result of different kinematics. Thus the above mentioned requirement of modularization and standardization

54、 is taken into account Reductions in time and costs are possible for the design and press manufacture.3.2 PrototypeAt the Institute for Metal Forming and Metal Forming Machine Tools (IFUM) a C-frame press has been remodeled and a pair of non-circular gears was installed. The previous backgears were

55、replaced by a planetary gear set for this purpose. The work carried out shows that remodeling of existing presses for the new drive is possible. The state of the press at the end of the remodelling is shown in fiqure 1. The press is designed for a nominal ram force of 1,000 kN and 200 kN of the die

56、cushion. The center distance of the non-circular gears is 600 mm. The pair of non-circular gears has an average transmission ratio of 1.Each gear wheel has 59 gear teeth, straight-toothed,module 10 mm (fiaure 2). The face width is 150 mm. The gears have involute gear teeth. We assume a non-circular

57、base curve for the design of the flank geometry. As a result the tooth geometry of a non-circular gear varies along the circumference. In spite of this, it can be derived from the well-known trapezium rack, however 4, 51. An algorithm for the computation, which takes the addendum and dedendum into a

58、ccount exactly, has been developed.Fig. 2 View of the gears from the rearThe press is designed for deep drawing of flat parts in single stroke operation mode. The maximum ram stroke is 180 mm, the number of strokes 32/min. At a stroke of 140 mm the ram velocity almost remains constant 71 mmls from 60 mm before lower dead center until lower dead center, see fiqure 3. Thus the velocity corresponds to the working velocity of hydraulic presse