J11—100單柱固定臺曲柄壓力機(jī)的設(shè)計(jì)含6張CAD圖

J11—100單柱固定臺曲柄壓力機(jī)的設(shè)計(jì)含6張CAD圖,j11,固定,曲柄,壓力機(jī),設(shè)計(jì),cad 摘 要 曲柄壓力機(jī)是通過曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為滑塊的直線往復(fù)運(yùn)動，對胚料進(jìn)行成行加工的鍛壓機(jī)械。曲柄壓力機(jī)動作平穩(wěn)，工作可靠，廣泛用于沖壓、擠壓、模鍛和粉末冶金等工藝。其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，性能可靠。 關(guān)鍵詞：壓力機(jī)，曲柄機(jī)構(gòu)，機(jī)械制造 Abstract Crank pressure machine is pass crank a slippery piece organization to revolve electric motor conversion for slippery piece of straight line back and forth sport, Carries the formed processing to the semifinished materials the forging and stamping machinery. The crank press movement is steady, the work is reliable, widely uses in crafts and so on ramming, extrusion, drop forging and powder metallurgy. Its structure is simple ,the ease of operation , the performance is reliable .The coupling part uses the rigidity to transfer the key type coupling, the use service is convenient. Keywords: pressure machine, crank organization, machine manufacturing 目 錄 摘 要 i Abstract ii 第一章 緒論 1 二、J11—100單柱固定臺曲柄壓力機(jī)的基本參數(shù) 1 三、開式壓力機(jī)設(shè)計(jì)的基本要求 2 第二章 電動機(jī)的選擇和飛輪設(shè)計(jì) 3 第一節(jié) 壓力機(jī)電力拖動特點(diǎn) 3 第二節(jié) 電動機(jī)的選擇 3 一、選擇電動機(jī)的類型 3 四、計(jì)算總傳動比和分配傳動比 5 五、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 5 第三節(jié) 飛輪轉(zhuǎn)動慣量及尺寸計(jì)算 6 一、壓力機(jī)一次工作循環(huán)所消耗的能量 6 三、飛輪尺寸計(jì)算 9 四、飛輪輪緣線速度驗(yàn)算 11 第三章 機(jī)械傳動系統(tǒng) 11 第一節(jié) 傳動系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析 11 一、傳動系統(tǒng)類型 11 二、傳動系統(tǒng)的布置方式 11 第二節(jié) V帶傳動設(shè)計(jì) 13 第三節(jié) 齒輪傳動的設(shè)計(jì) 16 第四節(jié) 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì) 18 第五節(jié) 平鍵連接 21 第四章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 22 第一節(jié) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和受力分析 22 一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 22 第二節(jié) 曲柄軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 24 第三節(jié) 連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置 28 第四節(jié) 滾動軸承的選擇 31 一、滾動軸承概述 31 二、滾動軸承型號選擇 32 第五節(jié) 滑動軸承 33 一、滑動軸承的結(jié)構(gòu) 33 二、滑動軸承的潤滑及軸瓦結(jié)構(gòu) 33 三、滑動軸承的計(jì)算 33 第四章 離合器與制動器 35 第一節(jié) 離合器與制動器的作用原理 35 第二節(jié) 離合器的設(shè)計(jì) 36 一、離合器的類型、工作特性及其選用原則 36 二、雙轉(zhuǎn)鍵離合器的結(jié)構(gòu) 37 第三節(jié) 制動器的設(shè)計(jì) 39 第二節(jié) 機(jī)身計(jì)算 41 第六章 過載保護(hù)裝置設(shè)計(jì) 44 結(jié)束語 49 參考文獻(xiàn) 51 致 謝 52 iv 第一章 緒論 一、開式曲柄壓力機(jī)的特點(diǎn)和用途 曲柄壓力機(jī)是采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為工作機(jī)構(gòu)的一類鍛壓機(jī)器。 開式壓力機(jī)是曲柄壓力機(jī)的一個類別，其特點(diǎn)是具有開式機(jī)身（即C型機(jī)身）。開式壓力機(jī)因?yàn)榫哂虚_式機(jī)身，與閉式壓力機(jī)相比有其突出的優(yōu)點(diǎn)，工作臺在三個方向是敞開的，裝、模具和操作都比較方便，同時為機(jī)械化和自動化提供了良好的條件。但是，開式壓力機(jī)也有其缺點(diǎn)，由于機(jī)身呈C型，工作是變形較大，剛性較差，這不但會降低制品精度，而且由于機(jī)身有角變形會使上模軸心線與工作臺面不垂直，以至破壞了上、模具間隙的均勻性，降低模具的使用壽命。 　　由于開式曲柄壓力機(jī)使用上最方便，因而被廣泛采用。它是板料沖壓生產(chǎn)中的主要設(shè)備，可用于沖孔、落料、切邊、彎曲、淺拉伸和成型等工序，并廣泛應(yīng)用于國防、航空、汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、軸承、儀表、農(nóng)機(jī)、農(nóng)具、自行車、縫紉機(jī)、醫(yī)療器械、日用五金等部門中。在中、小型壓力機(jī)中，開式壓力機(jī)得到了廣泛的發(fā)展，目前在我國機(jī)器制造業(yè)中，開式曲柄壓力機(jī)的年產(chǎn)量約占整個鍛壓機(jī)械年產(chǎn)量的49.5%，而在通用曲柄壓力機(jī)的生產(chǎn)中約占95%?！　? 二、J11—100單柱固定臺曲柄壓力機(jī)的基本參數(shù) 　　開式曲柄壓力機(jī)的基本參數(shù)，決定了它的工藝性能和應(yīng)用范圍，同時也是設(shè)計(jì)壓力機(jī)的重要依據(jù)。現(xiàn)將J11—100單柱固定臺曲柄壓力機(jī)基本參數(shù)分別敘述如下： 1、 公稱壓力F：公稱壓力是壓力機(jī)的主參數(shù)，是指滑塊離下止點(diǎn)前某一特定距離時，滑塊上所允許的最大作用力。F=1000KN 2、 滑塊行程s：滑塊行程是指壓力機(jī)滑塊從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所經(jīng)過的距離，它是曲柄半徑的兩倍，或是偏心齒輪、偏心軸銷偏心距的兩倍。其大小隨壓力機(jī)工藝用途和公稱壓力的不同而不同。 S=20-100mm 3、 滑塊行程次數(shù)n：它是指滑塊每分鐘從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)，然后再回到上止點(diǎn)的往復(fù)次數(shù)?；瑝K行程次數(shù)的高低反映了壓力機(jī)沖壓的生產(chǎn)效率。n=65次/分 4、 壓力機(jī)裝模高度H和封閉高度：壓力機(jī)裝模高度是指壓力機(jī)滑塊處于下止點(diǎn)位置時，滑塊下表面到工作墊板上表面的距離。當(dāng)裝模高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最高位置（即連桿調(diào)至最短）時，裝模高度達(dá)最大值，稱為最大裝模高度。當(dāng)裝模高度調(diào)節(jié)裝置將滑塊調(diào)整到最低位置（即連桿調(diào)至最長）時，裝模高度達(dá)最小值，稱為最小裝模高度。壓力機(jī)裝模高度調(diào)節(jié)裝置所能調(diào)節(jié)的距離稱為裝模高度調(diào)節(jié)量（△H）。有了裝模高度調(diào)節(jié)量，就可以滿足不同閉合高度模具安裝的需要。模具的閉合高度應(yīng)該介于壓力機(jī)的最大裝模高度和最小裝模高度之間。 　　所謂封閉高度，是指滑塊在下止點(diǎn)時滑塊下表面到工作臺上表面的距離。它和裝模高度之差恰是工作臺墊板的厚度。 　　 　　5、模柄孔尺寸：中小型壓力機(jī)的滑塊底面都設(shè)有模柄孔，它是用于安裝固定上模和確定模具壓力中心的。當(dāng)模具用模柄與滑塊相連時，滑塊模柄孔的直徑和深度應(yīng)與模具模柄尺寸相協(xié)調(diào)。中小型壓力機(jī)模柄孔的形狀有圓柱形和方柱形。 三、開式壓力機(jī)設(shè)計(jì)的基本要求 　　壓力機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下基本要求： 　 （一）使用要求： 　　1、參數(shù)和精度都能滿足工藝用途的要求； 　　2、具有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨、耐久性能，能長期穩(wěn)定地保持工藝能力； 　　3、操作安全、省力、簡單而又便于記憶，并且外形美觀，給操作者提供良好的工作條件； 　　4、生產(chǎn)效率高、更換模具等輔助工時少，傳動效率高，具有高度的使用經(jīng)濟(jì)性。 　 （二）制造要求： 　　1、結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，體積??； 　　2、采用性能好，價格低，易于購買的材料，并充分發(fā)揮材料的性能使壓力機(jī)重量輕； 　　3、具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，加工簡單，裝配方便，并且能與制造廠的設(shè)備條件相適應(yīng)； 　　4、提高“三化”（系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化）程度，減少設(shè)計(jì)、制造勞動量，以縮短制造周期和降低壓力機(jī)成本。 　 （三）其他要求： 1、運(yùn)輸容易； 2、安裝簡單； 3、維修方便?！? 第二章 電動機(jī)的選擇和飛輪設(shè)計(jì) 第一節(jié) 壓力機(jī)電力拖動特點(diǎn) 壓力機(jī)工作過程中，作用在滑塊上的負(fù)荷是劇增和劇減的周期交替變化著，并且有很短的高峰負(fù)載時間和較長的空載時間，若依此短暫的工作時間來選擇電動機(jī)的功率，則其功率將會很大。 為了減小電動機(jī)的功率，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了飛輪。當(dāng)滑塊不動時，電動機(jī)帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，使其儲備能量，而在沖壓工作的瞬時，主要靠飛輪釋放能量。工件沖壓完畢后負(fù)載減小，于是電動機(jī)帶動飛輪加速旋轉(zhuǎn)，使其在沖壓下一個工件前恢復(fù)到原來的角速度。這樣沖壓工件所需的能量，不是直接由電動機(jī)供給，而是主要由飛輪供給，所以電動機(jī)所需的功率便可大大減小。 由于電動機(jī)的功率小于壓力機(jī)工作行程的瞬時功率，所以在壓力機(jī)進(jìn)入工作行程時，工作機(jī)構(gòu)受到很大的阻力，電動機(jī)的負(fù)載增大，轉(zhuǎn)差率隨之增大。一旦電動機(jī)瞬時轉(zhuǎn)差率大于電動機(jī)臨界轉(zhuǎn)差率，電動機(jī)轉(zhuǎn)矩反而下降，甚至迅速停止轉(zhuǎn)動，這種現(xiàn)象稱為電動機(jī)顛覆。另一方面，電動機(jī)在超載條件下會嚴(yán)重發(fā)熱。給電動機(jī)配置一個飛輪，相當(dāng)于增大了電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。在曲柄壓力機(jī)傳到中，飛輪的慣性拖動的扭矩占總扭矩的85%以上，故沒有飛輪電動機(jī)就不能正常工作。 飛輪是儲存能量的，它的尺寸、質(zhì)量和轉(zhuǎn)速對能量有很大的影響。飛輪材料采用鑄鐵或鑄鋼。由于飛輪轉(zhuǎn)速過高會使飛輪破裂，因此鑄鐵飛輪圓周轉(zhuǎn)速應(yīng)小于或等于25m/s，最高不超過30m/s；鑄鋼飛輪圓周轉(zhuǎn)速小于或等于40m/s，最高不超過50m/s。 第二節(jié) 電動機(jī)的選擇 一、選擇電動機(jī)的類型 感應(yīng)電動機(jī)又稱異步電動機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固、運(yùn)行方便、可靠、容易控制與維護(hù)、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)。因此在工作中的到廣泛的應(yīng)用。目前，開式曲柄壓力機(jī)常用三相鼠籠轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)。 J11-100的傳動系統(tǒng)由皮帶傳動、齒輪傳動、軸和軸承等組成。 圖1-1 J11-100傳動示意圖 二、選擇電動機(jī)的功率 工作機(jī)所需的電動機(jī)輸出功率為 所以 由電動機(jī)至工作機(jī)之間的總效率（包括工作機(jī)效率）為 式中分別為帶傳動、齒輪傳動、滑動軸承的效率。取，則 所以 為了減小電動機(jī)的功率，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了飛輪。在曲柄壓力機(jī)傳到中，飛輪的慣性拖動的扭矩占總扭矩的85%以上,所以所需電動機(jī)的輸出功率為 三、確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 查機(jī)械課程設(shè)計(jì)附錄表K.1選電動機(jī)型號Y200-6，額定功率22kw,滿載轉(zhuǎn)速970 r/min 四、計(jì)算總傳動比和分配傳動比 總傳動比 按推薦的合力傳動比范圍，V帶的傳動比的范圍為i=2-4，單機(jī)齒輪的傳動比范圍是i=3-5，若齒輪分配傳動比太大，會造成大齒輪尺寸加工困難，噪聲污染等問題。故初步分配為帶的傳動比為i=3.73，齒輪的傳動比為i=4 五、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) （1）各軸轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸 ==970r/min Ⅱ軸 曲軸 （2） 各軸的輸入功率 Ⅰ軸 22kw Ⅱ軸 22×0.96=21.12 曲軸 21.12×0.99×0.97=20.28 （3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 計(jì)算電動機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 Ⅱ軸 216.6x3.73×0.97=783.7 曲軸 783.7×4×0.97=3040.8 運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果列表如下： 參數(shù)－軸名 電動機(jī)軸 Ⅱ軸 曲軸 轉(zhuǎn)速n(r/min) 970 260 65 輸入功率P/KW 22 21.12 20.28 輸入轉(zhuǎn)矩T（N·m） 216.6 783.7 3040.8 傳動比i 3.73 4 效率η 0.97 0.93 0.92 第三節(jié) 飛輪轉(zhuǎn)動慣量及尺寸計(jì)算 一、壓力機(jī)一次工作循環(huán)所消耗的能量 + 式中—工件變形功。 —?dú)鈮|工作功，即壓邊時所需的功。 —工作行程時由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)得摩擦所消耗的能量。 —工作行程時由于壓力機(jī)受力系統(tǒng)彈性變形所消耗的能量。 —壓力機(jī)構(gòu)向上、向下空行程所消耗的能量。 —單次行程滑塊停頓飛輪空轉(zhuǎn)所消耗的能量。 —單次行程離合器接合所消耗的能量。 —中間傳動環(huán)節(jié)所消耗的能量。 下面分別敘述各項(xiàng)能量的計(jì)算。 1、 工作變形功 對不同的沖壓工藝，在工作行程內(nèi)工件變形力是變化的。 =0.315 式中—壓力機(jī)公稱壓力,KN —板料厚度, 經(jīng)驗(yàn)公式，對慢速壓力機(jī)= 所以 2、 氣墊工作功 無氣墊壓緊裝置，所以為0。 3、 工作行程時由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)得摩擦所消耗的能量 實(shí)際機(jī)器的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動副之間，存在著摩擦。電動機(jī)在拖動曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動時，為克服摩擦消耗能量。在工作行程時，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)摩擦所消耗的能量，建議按下式計(jì)算： 式中，—曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的摩擦當(dāng)量力臂（mm）， —壓力機(jī)公稱壓力（）。 — 公稱壓力角（°），； 因?yàn)楣Q壓力角為0所以做功為零 4、 工作行程時由于壓力機(jī)受力系統(tǒng)彈性變形所消耗的能量 完成工序時，壓力機(jī)受力系統(tǒng)產(chǎn)生的彈性變形是封閉高度增加，受力零件儲藏變形位能對于沖裁工序?qū)⒁鹉芰繐p耗，損耗的多少與壓力機(jī)剛度、被沖裁的零件材料性質(zhì)等有關(guān)。從偏于安全出發(fā)損耗的能量可按下式計(jì)算： 式中—壓力機(jī)總的垂直剛度（）。() —壓力機(jī)垂直剛度,對于開式壓力機(jī)。 5、壓力機(jī)構(gòu)向上、向下空行程所消耗的能量 壓力機(jī)空行程中能量消耗與壓力機(jī)零件結(jié)構(gòu)尺寸、表面加工質(zhì)量、潤滑情況、皮帶拉緊程度、制動器調(diào)整情況等有關(guān)。通過實(shí)驗(yàn)。通用壓力機(jī)連續(xù)行程所消耗的平均功率約為壓力機(jī)額定功率的。 當(dāng)壓力機(jī)的公稱壓力為1000時，推薦的空行程消耗能量為600。 6、 單次行程滑塊停頓飛輪空轉(zhuǎn)所消耗的能量 根據(jù)試驗(yàn)，壓力機(jī)飛輪空轉(zhuǎn)時電動機(jī)所消耗的功率約為壓力機(jī)額定功率的,剛性離合器一般安置在曲軸上，且常用滑動軸承。所以，對于具有剛性離合器的開式曲柄壓力機(jī)，此值偏高。 飛輪空轉(zhuǎn)時所消耗的能量 —飛輪空轉(zhuǎn)消耗的功率。按推經(jīng)驗(yàn)薦取值為0.5。 n—壓力機(jī)行程次數(shù)。 —行程利用系數(shù)，。 所以 圖1-1 行程利用系數(shù) 壓力機(jī)行程次數(shù) <15 20～40 40～70 70～100 200～500 行程利用系數(shù) 0.7～0.85 0.5～0.65 0.45～0.55 0.35～0.45 0.2～0.4 7、 單次行程離合器接合所消耗的能量 離合器為剛性離合器，不消耗能量。為0。 8、 中間傳動環(huán)節(jié)所消耗的能量 在傳遞能量時，皮帶、齒輪等中間環(huán)節(jié)因存在摩擦而引起能量損耗。中間環(huán)節(jié)所消耗的能量，可按下式近似計(jì)算： 式中—工件變形功。 —?dú)鈮|工作功，即壓邊時所需的功。 —工作行程時由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)得摩擦所消耗的能量。 —工作行程時由于壓力機(jī)受力系統(tǒng)彈性變形所消耗的能量。 —單次行程離合器接合所消耗的能量。 —考慮到齒輪傳動的效率。，其中：—齒輪嚙合效率； —一對軸承傳動的效率。 —考慮到皮帶傳動的效率。，其中：—皮帶效率；—一對軸承傳動的效率。 該設(shè)計(jì)壓力機(jī)沒有拉伸墊裝置，具有剛性離合器的通用開式曲柄壓力機(jī)。 按單次行程工作方式計(jì)算： + 二、飛輪轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算 電動機(jī)選定后，設(shè)計(jì)飛輪。這時有兩個假設(shè)： 1、 工作行程時所需能量全部由飛輪供應(yīng)。 2、 工序結(jié)束時，電機(jī)軸負(fù)載扭矩達(dá)到最大值，但不大于電機(jī)最大允許轉(zhuǎn)矩。 實(shí)際上，沖壓時電動機(jī)放出一部分能量，所以飛輪轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)按下式計(jì)算： 式中 —工作行程時所需能量 —電動機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下飛輪的角速度 —飛輪轉(zhuǎn)速相對波動情況的轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù) 其中 —實(shí)際電機(jī)系數(shù)，； —電機(jī)額定轉(zhuǎn)差率，； —電機(jī)軸到飛輪軸用三角皮帶傳動時，三角皮帶的當(dāng)量滑動系數(shù)，； —修正系數(shù)，。 ——公稱壓力角（°）； ——壓力機(jī)行程次數(shù)利用系數(shù)（） 三、飛輪尺寸計(jì)算 根據(jù)求得的折算到飛輪軸上的轉(zhuǎn)動慣量設(shè)計(jì)飛輪。曲柄壓力機(jī)上，一般飛輪形狀如圖1—2所示，圖中： Ⅰ是輪緣部分，其轉(zhuǎn)動慣量為； Ⅱ是輪輻部分，其轉(zhuǎn)動慣量為; Ⅲ是輪轂部分，其轉(zhuǎn)動慣量為。 飛輪外徑由小皮帶輪和速比決定， 由第三章已知，輪緣部分寬度。 飛輪本身的轉(zhuǎn)動慣量， 其中輪緣部分是主要的，要比、大的多。 故在近似計(jì)算中只考慮更趨于安全。 而 所以 式中 ——金屬密度（）， 對鑄鋼：。 圖1—2 四、飛輪輪緣線速度驗(yàn)算 飛輪是回轉(zhuǎn)體，為避免回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生壞裂，必須驗(yàn)算輪緣線速度： < 式中：——飛輪最大直徑； ——飛輪轉(zhuǎn)速； ——許用線速度，對鑄鋼飛輪。 第三章 機(jī)械傳動系統(tǒng) 第一節(jié) 傳動系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析 一、傳動系統(tǒng)類型 開式曲柄壓力機(jī)的傳動系統(tǒng)由皮帶傳動、齒輪傳動、軸和軸承等組成。 按傳動級數(shù)，傳動系統(tǒng)可分為一級傳動、二級傳動、三級傳動和四級傳動。四級傳動很少采用。 按曲軸的布置形式，傳動系統(tǒng)又可以分為垂直于壓力機(jī)正面布置和平行于壓力機(jī)正面布置。 二、傳動系統(tǒng)的布置方式 曲柄壓力機(jī)傳動系統(tǒng)的布置，應(yīng)使機(jī)器便于制造、安裝和維修，同時結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀。 開式曲柄壓力機(jī)傳動系統(tǒng)布置主要包括以下四方面： （一）傳動系統(tǒng)的位置 開式曲柄壓力機(jī)大多采用上傳到，很少采用下傳動。 上傳動壓力機(jī)與下傳動壓力機(jī)相比，優(yōu)點(diǎn)是： 1.重量較輕，成本低。 2.安裝和維修較方便。 （1） 地基較簡單。 上傳動的缺點(diǎn)是壓力機(jī)地面高度較大，運(yùn)行不夠平穩(wěn)?，F(xiàn)在通用壓力機(jī)多數(shù)為上傳動。 2、曲軸的布置方式 曲軸分為橫放和縱放兩種布置方式。 采用曲拐軸的開式曲柄壓力機(jī)，曲拐軸是縱放的，傳動零件如飛輪、齒輪等置于壓力機(jī)背面。 采用曲軸時，曲軸橫放的形式應(yīng)用很普遍。這種形式的傳動系統(tǒng)，傳動零件分置于壓力機(jī)兩側(cè)，制造、安裝和維修都比較方便。近年來，曲軸縱放的形式得到應(yīng)用。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，曲軸可以縮短，剛度有所提高，全部傳動零件封閉在機(jī)身內(nèi)部，潤滑良好，外形美觀。但制造、維修不及前者方便。 3、 最后一級齒輪傳動的形式 最后一級齒輪傳動可采用單邊驅(qū)動或雙邊驅(qū)動。單邊驅(qū)動制造和安裝都較方便，但齒輪模數(shù)和外形尺寸較大。雙邊驅(qū)動可以縮小齒輪的尺寸，但制造和安裝較困難。 4、 齒輪的開式安放和閉式安放 齒輪有安放于機(jī)身之外和機(jī)身之內(nèi)兩種情況，齒輪放于機(jī)身之外稱為開式安放，齒輪放于機(jī)身之內(nèi)稱為閉式安放。閉式安放的齒輪工作條件較好，外形較美觀；如果齒輪安放在油池之內(nèi)，則可大大降低齒輪傳動的噪音，但安裝的維修不方便。大型壓力機(jī)多采用閉式安放。開式安放的齒輪工作條件惡劣，傳動噪音大，污染環(huán)境。 三、離合器和制動器的位置 通用壓力機(jī)的離合器有剛性離合器和摩擦離合器兩種。 對于單級傳動的壓力機(jī)，由于剛性離合器不宜在高速下工作，所以離合器和制動器只能安置在曲軸上。 摩擦離合器與飛輪通常安裝在同一傳動軸上，制動器的位置和離合器同軸。對于多級傳動的壓力機(jī)，摩擦離合器可以安裝在低速軸上，也可以安裝在高速軸上。摩擦離合器安裝在低速軸上，接合時消耗的摩擦能量小，離合器磨損小。但是低速軸的扭矩大，要增大離合器的尺寸。另外，由于通用壓力機(jī)的傳動系統(tǒng)大多封閉在機(jī)身內(nèi)，不便于離合器的安裝和調(diào)整，也不便于散熱，所以摩擦離合器一般安裝在轉(zhuǎn)速較高的傳動軸上。此時，由于所需傳遞扭矩小，壓力機(jī)結(jié)構(gòu)比較緊湊，但是主動部分和從動部分的初速度相差太大，對傳動系統(tǒng)沖擊大，摩擦損耗也較大。 四、傳動級數(shù)和各級傳動比的分配 傳動級數(shù)的選取主要與以下三方面有關(guān)： 1、 滑塊每分鐘行程次數(shù) 每分鐘行程次數(shù)高，總傳動比小，傳動級數(shù)少；每分鐘行程次數(shù)低，總傳動比大，傳動級數(shù)多。 2、 壓力機(jī)做工的能力 一級傳動的曲柄壓力機(jī)，飛輪裝置在曲軸上，轉(zhuǎn)速與滑塊每分鐘行程次數(shù)相同，而飛輪結(jié)構(gòu)尺寸又不可能太大，飛輪所能釋放的能量因此受到限制。所以，在同樣公稱壓力下，一級傳動的曲柄壓力機(jī)做工的能力，要比二級和二級以上傳動的曲柄壓力機(jī)低。 3、 對機(jī)器結(jié)構(gòu)緊湊性的要求 當(dāng)傳動級數(shù)較少，每級傳動比較大時，由于小皮袋輪和小齒輪結(jié)構(gòu)尺寸不能過小，致使大皮帶輪和大齒輪外形龐大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊，所以設(shè)計(jì)中，用增加傳動級數(shù)或采用雙邊齒輪傳動的方法，來縮小傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸。 各級傳動比分配應(yīng)恰當(dāng)，使傳動系統(tǒng)得到合理布置，不僅安裝維修方便，而且結(jié)構(gòu)緊湊美觀。一般，三角皮帶傳動的傳動比不超過6～8，齒輪傳動比不超過7～9.分配傳動比時，還應(yīng)使飛輪有適當(dāng)轉(zhuǎn)速。飛輪轉(zhuǎn)速過低，外形尺寸增大；過高，飛輪軸上的離合器和軸承工作條件惡化。開式曲柄壓力機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速通常在240～470轉(zhuǎn)/分之間。 第二節(jié) V帶傳動設(shè)計(jì) 上述計(jì)算得出J11—50型曲柄壓力機(jī)的電動機(jī)功率為22，轉(zhuǎn)速為970轉(zhuǎn)/分，三角皮帶傳動比為i=3.73 1、 確定計(jì)算功率 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.6查的工作情況系數(shù)=1.2 由式（8.18）==1.2×22=26.4 其中P為電動機(jī)的額定功率，由第一章得P=22 2、 選擇V帶的型號 開式曲柄壓力機(jī)上常用的三角皮帶有O、A、B和C四種型號。 根據(jù)圖8.15,由=26.4，轉(zhuǎn)速=970r/min，確定選用C型普通V帶。 3、 確定帶的基準(zhǔn)直徑 （1） 按設(shè)計(jì)要求，由表8.7查得，初選C型帶輪的直徑為300 （2） 驗(yàn)算帶速 在5～25m/s之間，滿足帶速要求。 （3）計(jì)算從動帶輪基準(zhǔn)直徑 ，取ε=0.01， 按帶輪的基準(zhǔn)直徑系列取 。 實(shí)際傳動比 傳動比誤差相對值<5（一般允許誤差），所選大帶輪直徑可用。 4、 確定中心距和帶的基準(zhǔn)長度 ， ， 取1420， 帶長 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.3，選取帶的基準(zhǔn)長度為5380， 計(jì)算實(shí)際中心距 5、核算小帶輪包角 ，滿足要求。 6、計(jì)算皮帶的繞行次數(shù) 次/<20次/ 7、確定V帶的根數(shù) 式中：—單根V帶的基本額定功率，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.9，得為 3.86。 —時傳遞功率的增值，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.11，得 為0.30。 —按小帶輪包角查得的包角系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.8， 得為0.95。 —長度系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.3， 為1.15。 所以，根，取z=4根。 8、 計(jì)算帶的張緊力和軸向載荷 單根帶的張緊力為 帶輪軸的軸向載荷 9、 確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.5得 節(jié)寬 槽間距 基準(zhǔn)線上槽深 基準(zhǔn)線下槽深 最小輪緣厚度 外徑 帶輪寬 第三節(jié) 齒輪傳動的設(shè)計(jì) 直尺圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算 由上述計(jì)算得出J11—100單柱固定臺曲柄壓力機(jī)齒輪傳動的主動軸的轉(zhuǎn)速，從動軸轉(zhuǎn)速，輸入功率,每天工作8小時，壽命為10年。 一、選擇齒輪材料、熱處理、齒輪精度等級和齒數(shù) 選擇小齒輪材料鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度241～286HBS，=700，=500；大齒輪材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229～286HBS，=6650,=360；精度8級。 二、開式齒輪按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) Ⅱ軸的轉(zhuǎn)矩=，即小齒輪轉(zhuǎn)矩。 為了提高開式齒輪的耐磨性，要求有較大的模數(shù)，因而齒數(shù)應(yīng)少一些，一般取17～20。 取齒數(shù)20，傳動比=4， 在實(shí)際計(jì)算中，應(yīng)該將上式簡化，設(shè)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式9.17求得 在應(yīng)用上述公式時，應(yīng)該注意應(yīng)對大小齒輪，進(jìn)行比較并按照兩者中的較大值進(jìn)行比較，模數(shù)應(yīng)圓整成標(biāo)準(zhǔn)值。對于傳遞動力的齒輪，模數(shù)一般應(yīng)大于2mm。 許用彎曲應(yīng)力單向受載時，許用彎曲應(yīng)力按下式計(jì)算： 其中為失效率為1%時，試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限,見圖9.23；為彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)，參考表9.13選??；為彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，查9.24；為尺寸系數(shù)，查圖9.25。 查圖9.23得彎曲疲勞極限 查表9.13得彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) 查圖9.24的彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)：（粗略計(jì)算時，按載荷穩(wěn)定） （為齒輪每轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)面的齒合次數(shù)，n為轉(zhuǎn)速） 由圖9.24查取彎曲壽命系數(shù)： 查圖9.25查取尺寸系數(shù)： 查圖9.21外齒形系數(shù)： 查圖9.22外應(yīng)力修正系數(shù)： 應(yīng)按大齒輪設(shè)計(jì)校核 （查表9.16?。? 查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)圓整為7mm，為了補(bǔ)償磨粒磨損把模數(shù)增大10%,故取模數(shù)為8mm 中心距 分度圓直徑 齒寬 齒輪懸臂分布,取 b= 取 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑 齒高 齒根高 齒頂高 齒距 齒厚 齒槽高 第四節(jié) 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì) 一、軸的概述 軸是組成機(jī)器的重要零件之一，其功用是主要是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動和動力，因此大多數(shù)軸都要承受轉(zhuǎn)矩和彎矩的作用。 1、 軸的分類 按照承受彎、扭載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸三類。工作中既受彎矩又受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸，這類軸在機(jī)器中最為常見。只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸稱為心軸，心軸又分為轉(zhuǎn)動的心軸和不轉(zhuǎn)動的心軸兩種。只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩或彎矩很小的軸稱為傳動軸。 2、 軸的材料 軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性小，又可通過熱處理提高其耐磨性及疲勞強(qiáng)度，故應(yīng)用較為廣泛，其中最常用的是45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼。為保證力學(xué)性能，一般應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。 合金鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能，可以在傳遞大功率并要求減小尺寸與質(zhì)量和提高軸頸耐磨性時采用。 必須注意：在一般工作溫度（低于）下,各種碳素鋼和合金鋼的彈性模量相差不多,熱處理對它的影響也很小。因此，如選用合金鋼，只能提高軸的強(qiáng)度和耐磨性，而對軸的剛度影響很小。 軸的毛坯可用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。 形狀復(fù)雜的軸，也可采用鑄鋼、合金鑄鐵或球墨鑄鐵。經(jīng)過鑄造成型，可得到更合理的形狀。鑄鐵具有價廉、良好的吸振性和耐磨性、對應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點(diǎn)，但品質(zhì)不易控制，故可靠性不如鋼軸。 二、J11—100單柱固定臺曲柄壓力機(jī)的轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì) 1、材料選擇 根據(jù)上述分析選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 查《材料力學(xué)》相關(guān)材料：許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力=30～40，抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限，與軸材料有關(guān)的系數(shù)=118～107。 2、 初步計(jì)算 由上述計(jì)算的轉(zhuǎn)軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，輸入的功率 按許用切應(yīng)力計(jì)算，實(shí)心軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 寫成設(shè)計(jì)公式為 式中：—切應(yīng)力， ； —軸所受的轉(zhuǎn)矩，； —軸的抗扭截面系數(shù)，； —軸的轉(zhuǎn)速，； —軸傳遞的功率，； —軸的計(jì)算直徑，； —許用切應(yīng)力，； —與軸材料有關(guān)的系數(shù)。 代入上式得 考慮到軸的最小直徑有鍵的存在，而且為單鍵，所以應(yīng)增大5～7，故取=51.68×（1+0.07）=55.2，圓整為56。 3、 按彎扭合成作用核算強(qiáng)度 齒輪的法向作用力為： 其中切于分度圓的圓周力 分度圓壓力角，則 所以求得 皮帶作用力比齒輪作用力小得多，所以忽略不計(jì)。 根據(jù)和扭矩繪出轉(zhuǎn)軸的受力圖。 由于Ⅰ—Ⅰ截面的彎矩和扭矩最大，直徑又比較小，所以此截面最危險。下面核算Ⅰ—Ⅰ截面的強(qiáng)度。 由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為： 由扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)力為： 當(dāng)量彎曲應(yīng)力為： 軸的材料是45鋼（調(diào)質(zhì)），=221.875～253.57，因此，符合要求。 4、 核算疲勞強(qiáng)度 由于Ⅱ—Ⅱ截面有臺階，應(yīng)力集中現(xiàn)象比較嚴(yán)重，且直徑最?。?56），彎矩有比較大，扭矩和其他截面相同，因此核算此截面的疲勞強(qiáng)度。 由《開式壓力機(jī)設(shè)計(jì)》表2—19查得Error! Reference source not found.=0.1，=0.05，由表2—20查得=0.75，=0.73，由表2—21，據(jù)=，查得=2.6，=1.65，由表2—23查得。 又因 所以 所以疲勞強(qiáng)度也符合要求。 第五節(jié) 平鍵連接 在開式曲柄壓力機(jī)上，齒輪、皮帶輪等零件和軸的聯(lián)接常采用平鍵聯(lián)接。為避免聯(lián)接中較弱零件（一般是輪轂）壓壞，應(yīng)驗(yàn)算擠壓應(yīng)力： 式中：—鍵所需傳遞的總扭矩，=； —鍵與輪轂的接觸高度； —鍵的工作長度，對于圓頭普通平鍵，因?yàn)閮啥说膱A部頭 部分與輪轂上的鍵槽不接觸，所以=，對于C型鍵，； —鍵的名義長度，考慮到受力不均勻的原因，其最大長度應(yīng)限制為； —鍵的寬度； —軸的直徑； —鍵的個數(shù)，為避免加工困難和過分削弱軸的強(qiáng)度，一般； —考慮鍵受載不均勻的系數(shù)，當(dāng)=2時，=0.75，=1時，=1； —平鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力，由于曲柄壓力機(jī)上的聯(lián)接鍵不是經(jīng)常處于滿載的情況下工作，所以可取得較高。輪轂材料為鋼時，=150～250（有的壓力機(jī)，輪轂材料為，高達(dá)335）；輪轂材料為鑄鐵時，=80～100。 大皮帶輪的材料為，采用單圓頭普通平鍵（C型），查表得鍵的寬度=14，名義長度，鍵與輪轂大皮帶輪的接觸高度，軸的直徑，，； <,滿足要求。 對于齒輪，材料為鋼制，采用A型鍵，查表得寬度，名義長度，，，，； <，滿足要求。 第四章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 第一節(jié) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和受力分析 一、曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 在設(shè)計(jì)、使用和研究曲柄壓力機(jī)時，往往需要確定滑塊位移和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，驗(yàn)算滑塊的工作速度是否小于加工件塑性變形所允許的合理速度。在計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力情況時，由于目前常用的曲柄壓力機(jī)每分鐘的行程次數(shù)不高，慣性力在全部作用力中所占的百分比很小，可以忽略不計(jì)。同樣，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的重量也只占公稱壓力的百分之幾，也可忽略不計(jì)。 如圖3-1所示，L——連桿長度； R——曲柄半徑；S——滑塊全行程；——滑塊的位移，由滑塊的下死點(diǎn)算起；α——曲柄轉(zhuǎn)角，由曲柄軸頸最低位置沿曲柄旋轉(zhuǎn)的相反方向算起。從圖中的幾何關(guān)系可以得出滑塊位移的計(jì)算公式： 將上式對時間t微分，可求的滑塊的速度： 式中——連桿系數(shù)； ——曲柄的角速度。 在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力計(jì)算中，連桿作用力通常近似地取等于滑塊作用力,即 滑塊導(dǎo)軌的反作用力為： 式中——摩擦系數(shù)，； ——連桿上、下支承的半徑。 曲柄所傳遞的扭矩可以看成由兩部分組成：無摩擦機(jī)構(gòu)所需的扭矩和由于存在摩擦所引起的附加扭矩，即 式中——理想當(dāng)量力臂； ——摩擦當(dāng)量力臂； ——曲軸主軸承半徑。 則曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的當(dāng)量力臂為： 曲軸扭矩為： 如果上式取和（—公稱壓力，—公稱壓力角），則曲柄壓力機(jī)所允許傳遞的最大扭矩為： 第二節(jié) 曲柄軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 曲軸的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3—2 二、曲柄軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 1、曲柄軸尺寸經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 支承頸直徑 （） 式中 ——壓力機(jī)公稱壓力（KN）， 取 。 其他各部分尺寸見下表3-1 曲軸尺寸經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 表3-1 曲軸各部分尺寸名稱 代號 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 實(shí)際尺寸（） 曲柄頸直徑 ～ 205 支承頸長度 ～ 284 曲柄兩臂外側(cè)面間的長度 ～ 434 曲柄頸長度 ～ 237 圓角半徑 ～ 14 曲柄臂的寬度 ～ 237 曲柄臂的高度 316 1、曲軸強(qiáng)度計(jì)算 曲軸的危險截面為曲柄頸中央的Ⅰ—Ⅰ截面和支承頸端部的Ⅱ—Ⅱ截面。 Ⅰ—Ⅰ截面為彎扭聯(lián)合作用，但由于彎矩比扭矩大得多，故忽略扭矩計(jì)算出來的應(yīng)力。 彎矩： 彎曲應(yīng)力及強(qiáng)度條件： <[]=140 由上式可以導(dǎo)出滑塊上許用負(fù)荷： Ⅱ—Ⅱ截面為扭彎聯(lián)合作用，但扭矩比彎矩大得多，故可以只計(jì)算扭矩的作用。 扭矩： 剪切應(yīng)力及強(qiáng)度條件： 滑塊上許用應(yīng)力： 考慮疲勞和應(yīng)力集中的影響，許用應(yīng)力如下計(jì)算： 140～200 100～150 式中 ——曲軸材料屈服極限（MPa），調(diào)質(zhì)處理，； ——安全系數(shù)，取2.5～3.5。 三、曲軸剛度計(jì)算 剛度計(jì)算簡圖 用摩爾積分法計(jì)算曲柄頸中部的撓度。 第一項(xiàng)很小，可以忽略，故簡化公式為： 式中： —公稱壓力； —彈性模數(shù)，對鋼曲軸； —曲柄頸的長度； —曲柄壁厚度； —圓角半徑； —支撐頸、曲柄臂、曲柄頸的慣性矩； 所以，撓度。 第三節(jié) 連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置 連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu) 圖3-3 1、連桿蓋 2、連桿 3、調(diào)節(jié)螺桿 4、球頭壓蓋 5、球頭下座 6、滑塊 7、螺釘 8、鎖緊塊 9、鎖緊塊 由設(shè)計(jì)條件知連桿長度可調(diào)，就用改變連桿長度的方法改變壓力機(jī)的封閉高度。如圖3—3所示連桿和封閉高度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)，這種連桿由連桿蓋1、連桿2和球頭調(diào)節(jié)螺桿3等零件組成。其上端套在曲柄軸頸上，下端以球頭和滑塊6中的球座5及球頭壓蓋4連接。借扳手或用鐵棍撥動棘爪轉(zhuǎn)動球頭螺桿，就可以改變連桿長度，從而改變壓力機(jī)的封閉高度。 二、連桿的計(jì)算 1、 連桿的作用力: 單點(diǎn)壓力機(jī)： 2、確定連桿及調(diào)節(jié)螺桿主要尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式： （1）球頭式調(diào)節(jié)螺桿主要尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式見下表： 計(jì)算部位 代號 經(jīng)驗(yàn)公式 實(shí)際尺寸 球頭調(diào)節(jié)螺桿 mm ～ 142 ～ 114 ～ 114 ～ 142 連桿 mm ～ 182 ～ 285 （2）連桿總長度L的確定 確定連桿長度L時，應(yīng)根據(jù)壓力機(jī)的工作特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)型式，精度和剛度要求等全面考慮。一般開式壓力機(jī)的連桿系數(shù),即連桿長度。 取，即 三、連桿及球頭調(diào)節(jié)螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 連桿及因兩端有摩擦力矩存在，連桿及球頭調(diào)節(jié)螺桿受到壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的聯(lián)合作用，應(yīng)當(dāng)演算其危險截面A—A的合成力使： 危險截面的壓應(yīng)力： 式中 ——連桿作用力（KN）; ——危險截面A—A的面積（）； 危險截面的彎曲應(yīng)力: 式中—危險截面的截面模數(shù)，圓形截面； ——危險截面的彎矩（） 式中 —摩擦系數(shù)，??； —曲柄軸頸同連桿下支承端軸頸的半徑（）； ； X—危險截面到連桿下支承軸頸中心的距離（），； L—連桿的總長度（），對于長度可調(diào)的連桿。 球頭調(diào)節(jié)連桿常用45鋼鍛造，調(diào)質(zhì)處理220～250，=180～220，球頭表面淬火，硬度為42。連桿體采用35,正火處理。 四、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋 調(diào)節(jié)螺桿的螺紋，常采用強(qiáng)度較高的特種鋸齒形螺紋和梯形螺紋。因?yàn)閴毫C(jī)是在重載情況下工作，故采用梯形螺紋，尺寸為M100×12。 五、調(diào)節(jié)螺桿的螺紋計(jì)算 由于螺母的材料一般較調(diào)節(jié)螺桿差，同時標(biāo)準(zhǔn)梯形螺紋及特種鋸齒形螺紋的抗彎強(qiáng)度均比擠壓強(qiáng)度，剪切強(qiáng)度低，所以一般只計(jì)算螺母（即長度可調(diào)連桿的連桿體，或調(diào)節(jié)螺母）的彎曲應(yīng)力。 式中 、——螺紋的外徑和內(nèi)徑； S——螺距； H——螺紋最小工作高度，； h——螺紋牙根處高度，對于梯形螺紋； ——連桿體或調(diào)節(jié)螺母螺紋的許用應(yīng)力，對鑄鋼ZG35， 。 < 六、連桿上的緊固螺栓 連桿上端分成兩部分，應(yīng)用緊固螺栓連接。緊固螺栓承受的載荷較為復(fù)雜，一般不予計(jì)算。查閱相關(guān)資料并參考，螺栓個數(shù)4個，螺栓直徑M24. 第四節(jié) 滾動軸承的選擇 一、滾動軸承概述 滾動軸承具有滾動摩擦的特點(diǎn)，因此它的優(yōu)點(diǎn)有：摩擦阻力小，啟動及運(yùn)轉(zhuǎn)力矩小，啟動靈敏，功率損耗小且軸承單位寬度承載能力較大，潤滑、安裝及維修方便等。與滑動軸承相比，滾動軸承的缺點(diǎn)是徑向輪廓尺寸大，接觸應(yīng)力高，高速重載下軸承壽命較低且噪音較大，抗沖擊能力較差。 選擇軸承類型時應(yīng)考慮多種因素。 1、 載荷條件 載荷較大時，一般選用線接觸的滾子軸承，反之選擇點(diǎn)接觸球軸承；軸承受純徑向載荷或主要承受徑向載荷，通常選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承；受純軸向載荷時選用推力球軸承，軸向力大時選用推力滾子軸承；當(dāng)軸承同時受徑向和軸向載荷時應(yīng)選用角接觸軸承或圓錐滾子軸承，當(dāng)軸向載荷較大時，通常選用四點(diǎn)接觸球軸承或推力球軸承與深溝球軸承的組合結(jié)構(gòu)。 2、 軸承轉(zhuǎn)速 通常軸承的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)低于其極限轉(zhuǎn)速。否則會降低使用壽命。一般轉(zhuǎn)速較高、載荷較小、要求旋轉(zhuǎn)精度高時，宜選用極限轉(zhuǎn)速較高的球軸承。超過極限轉(zhuǎn)速較多時，應(yīng)選用特制高速滾動軸承。轉(zhuǎn)速低、載荷大獲沖擊載荷時應(yīng)選用滾子軸承。 3、 調(diào)心性能 各種軸承使用時允許的偏斜角應(yīng)控制在允許范圍內(nèi)，否則會引起軸承的附加載荷而降低軸承的壽命。 4、 安裝和拆卸要求 為了便于軸承的安裝、拆卸和調(diào)整間隙，選用內(nèi)、外圈可分離的軸承。若軸承裝在長軸上，為了便于裝拆和緊固，可選用帶內(nèi)錐孔或帶緊固套的軸承。 5、 經(jīng)濟(jì)性 選用軸承時應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性。球軸承比滾子軸承便宜，同型號不同公差等級的軸承比價為P0:P6:P5:P4≈1:1.5:2:6。選用高精度軸承時應(yīng)慎重。 二、滾動軸承型號選擇 根據(jù)上述的選擇原則，在J11—100單柱固定臺曲柄壓力機(jī)的轉(zhuǎn)軸上選用一對圓錐滾子軸承作支撐，軸承徑向力，法向力為，轉(zhuǎn)速，運(yùn)轉(zhuǎn)時有沖擊，軸頸直徑，要求壽命，選擇軸承型號。 根據(jù)已知條件，預(yù)選32213型軸承進(jìn)行計(jì)算。 每一個軸承承受的徑向負(fù)荷為： 由于齒輪是直齒，所以忽略外加軸向力；又由于每端軸承是成對使用，徑向負(fù)荷產(chǎn)生的內(nèi)部軸向力S互相抵消，因此，軸向負(fù)荷為0。 平均徑向負(fù)荷為： 平均軸向負(fù)荷 當(dāng)量動負(fù)荷，壽命系數(shù)，速度系數(shù) 所以 32213軸承的額定動負(fù)荷，因此符合要求。 第五節(jié) 滑動軸承 滑動軸承承受沖擊載荷的能力強(qiáng)，主要用于曲軸的主軸承，連桿大小端支撐等。 一、滑動軸承的結(jié)構(gòu) 壓力機(jī)中常用的滑動軸承有整體式和剖分式兩種。 整體式軸承結(jié)構(gòu)簡單，但磨損后無法調(diào)節(jié)軸承間隙，軸只能從端部裝入，這會給粗重的軸或階梯軸的安裝造成困難。 剖分式軸承磨損后，可用改變墊片厚度的方法調(diào)節(jié)軸承的間隙，裝配也叫方便。剖分式的軸承中，軸承所承受的徑向載荷方向不得超過軸承中心線35°左右，否則就應(yīng)采用斜剖分式滑動軸承。 二、滑動軸承的潤滑及軸瓦結(jié)構(gòu) 滑動軸承必須可靠地潤滑。因此必須正確選擇潤滑劑和潤滑方式。軸和軸承之間要有一定的配合間隙。在軸瓦上要開設(shè)油孔和油槽，油孔和油槽應(yīng)開在壓力最小的位置，不宜開在承載區(qū)，以免降低油膜的承載能力。 軸瓦必須用銷或螺釘定位，防止它在軸向和圓周方向竄動。 三、滑動軸承的計(jì)算 曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的滑動軸承，速度較低，承受短時高峰負(fù)荷，軸承處在邊界摩擦的狀況下工作，設(shè)計(jì)中應(yīng)演算軸承軸瓦上的單位壓力p使 式中 ——軸承上的單位壓力（）； ——作用在該軸承上的壓力（N）； ——軸瓦的許用單位壓力（）； ——軸承的支承投影面積（），與軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸相關(guān)。 1、 驗(yàn)算滑動軸承的單位壓力p: （1） 曲軸支承軸瓦： （2） 連桿大端軸承： （3） 連桿小端軸承（球頭式）： 2、滑動軸承軸瓦上的速度： （1） 曲軸軸承的速度： （2）連桿大端支承處的速度： 式中 ——曲軸軸承直徑（）； ——曲柄軸頸直徑（）； ——曲軸轉(zhuǎn)速（），； ——連桿系數(shù)，。 3、驗(yàn)算值： 為防止發(fā)熱過于厲害，還應(yīng)驗(yàn)算它的值，即 式中 —軸承上的單位壓力； —軸承工作表面見的滑動速度； —許用的值，與材料有關(guān)。對材料，。 （1） 曲軸軸承： （2）連桿大端軸承：< 所以符合要求。 第四章 離合器與制動器 第一節(jié) 離合器與制動器的作用原理 在曲柄壓力機(jī)的傳動系統(tǒng)中，一般在飛輪傳動的后面都設(shè)有離合器和制動器，用來控制滑塊的運(yùn)動和停止。離合器和制動器一般是設(shè)在飛輪軸上或主軸上。 壓力機(jī)開動后，電動機(jī)和起蓄能作用的飛輪是在一直不停地旋轉(zhuǎn)著。每當(dāng)滑塊需要運(yùn)動時，則離合器接合，主動部分的飛輪通過離合器使從動部分零件（如傳動軸、齒輪、曲軸和滑塊等）得到運(yùn)動并傳遞工作時所必要的扭矩；當(dāng)滑塊需要停止在所需的位置上（滑塊行程的上死點(diǎn)或行程中的任意位置），則離合器脫開，主動部分的飛輪和從動部分零件即不發(fā)生聯(lián)系，因而不能再傳遞運(yùn)動和扭矩。但是離合器脫開后，離合器部分從動部分以后的零件還儲有一定的能量，會使曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。因此，制動器是用來在一個較短的時間內(nèi)吸收從動部分零件的能量，以使滑塊停止在所需要的位置上。所以，在壓力機(jī)傳動系統(tǒng)中的離合器和制動器是保證壓力機(jī)正常工作的必要部件，而兩者又必須是密切的配合和協(xié)調(diào)地工作；或當(dāng)離合器接合前的瞬時，制動器應(yīng)該松開，這個工作關(guān)系是由操縱系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。一般壓力機(jī)在不工作時，離合器總是處在脫開狀態(tài)，而制動器則總是處在制動狀態(tài)中。 由此可見，離合器和制動器部件是用于電動機(jī)和飛輪不停地轉(zhuǎn)動情況下，使壓力機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)開動或停止。因此，對任何壓力機(jī)而言，離合器和制動器不僅是極其重要而不可缺少的部件，而且還決定著壓力機(jī)的操作規(guī)范。 由于工作上和使用上的要求，要求壓力機(jī)有下列操作規(guī)范：如單次行程、連續(xù)行程、自動連續(xù)行程和寸動行程。離合器和制動器部件的設(shè)計(jì)必須盡量滿足上述的操作規(guī)范，同時還應(yīng)充分考慮以下的具體要求： 1、 工作可靠性 在保證離合器各工作部分零件強(qiáng)度和持久性的前提下。傳遞壓力機(jī)曲軸所必要的最大扭矩。 2、 操作安全性 為了確保操作者的安全，在手工送料時，不允許發(fā)生連沖現(xiàn)象，則離合器要能允許壓力機(jī)有單次行程的可能。其次，為了避免使操作者的雙