畢 業(yè) 設 計 說 明 書畢業(yè)生姓名 ：專業(yè) ：學號 ：指導教師所屬系（部） ：I畢業(yè)論文評閱書題目： J11-5單柱固定臺曲柄壓力機設計機電 系機械設計制造及其自動化專業(yè) 姓名 設計時間： 評閱意見：成績：指導教師： ?。ê炞郑┞殹 眨骸 III畢業(yè)論文答辯記錄卡機電 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 姓名 答 辯 內 容問 題 摘 要 評 議 情 況記錄員： （簽名）成 績 評 定指導教師評定成績 答辯組評定成績 綜合成績注：評定成績?yōu)?100 分制，指導教師為 30%，答辯組為 70%。專業(yè)答辯組組長： ?。ê灻┠辍 ≡? 日i摘 要曲柄壓力機是通過曲柄滑塊機構將電動機的旋轉運動轉換為滑塊的直線往復運動，對胚料進行成行加工的鍛壓機械。曲柄壓力機動作平穩(wěn)，工作可靠，廣泛用于沖壓、擠壓、模鍛和粉末冶金等工藝。其結構簡單，操作方便，性能可靠。關鍵詞：壓力機，曲柄機構，機械制造iiiiiAbstractCrank 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 manufacturiniv目 錄前 言 ...........................................................................................................................................3第一節(jié) 開式曲壓力機的特點和用途 .....................................................................................3第二節(jié) J11—5 開式曲柄壓力機的基本參數 .........................................................................3第三節(jié) 開式壓力機設計的基本要求 .....................................................................................4第一章 電動機的選擇和飛輪設計 ...............................................................................................6第一節(jié) 壓力機電力拖動特點 ...............................................................................................6第二節(jié) 電動機的選擇 .............................................................................................................6一、選擇電動機的類型 ...................................................................................................6二、選擇電動機的功率 ...................................................................................................7三、確定電動機的轉速 ...................................................................................................7四、計算傳動比 ...............................................................................................................7五、計算傳動裝置的運動和動力參數 ...........................................................................8第三節(jié) 飛輪轉動慣量及尺寸計算 .......................................................................................9一、壓力機一次工作循環(huán)所消耗的能量 .......................................................................9二、飛輪轉動慣量計算 .................................................................................................10三、飛輪尺寸計算 .........................................................................................................11四、飛輪輪緣線速度驗算 .............................................................................................13第二章 機械傳動系統(tǒng) .................................................................................................................14第一節(jié) 傳動系統(tǒng)的類型及系統(tǒng)分析 .................................................................................14一、傳動系統(tǒng)類型 .........................................................................................................14二、傳動系統(tǒng)的布置方式 .............................................................................................14三、離合器和制動器的位置 .........................................................................................15四、傳動級數和各級傳動比的分配 .............................................................................15第二節(jié) V 帶傳動設計 ............................................................................................................16第三節(jié) 平鍵連接 .................................................................................................................18第三章 曲柄滑塊機構 .................................................................................................................20第一節(jié) 曲柄滑塊機構的運動和受力分析 .........................................................................20一、曲柄滑塊機構 .........................................................................................................20二、曲軸扭矩計算 .........................................................................................................21第二節(jié) 曲柄軸的設計 .........................................................................................................22一、曲軸的結構示意圖 .................................................................................................22二、曲柄軸強度設計計算 .............................................................................................22第三節(jié) 連桿和封閉高度調節(jié)裝置 .......................................................................................24一、連桿和封閉高度調節(jié)裝置的結構 .........................................................................24二、連桿的計算 .............................................................................................................24三、連桿及球頭調節(jié)螺桿的強度計算 .........................................................................25四、調節(jié)螺桿的螺紋計算 .............................................................................................27五、連桿上的緊固螺栓 .................................................................................................27第四節(jié) 滑動軸承 .................................................................................................................27一、滑動軸承的結構 .....................................................................................................27v二、滑動軸承的潤滑及軸瓦結構 .................................................................................28三、滑動軸承的計算 .....................................................................................................28第四章 離合器與制動器 ...............................................................................................................30第一節(jié) 離合器與制動器的作用原理 ...................................................................................30第二節(jié) 離合器的設計 ...........................................................................................................31一、離合器的類型、工作特性及其選用原則 .............................................................31二、 雙轉鍵離合器的結構 ...........................................................................................32第三節(jié) 制動器的設計 .........................................................................................................34一、制動器的類型、工作特性及其選用原則 .............................................................34二、帶式制動器的結構 .................................................................................................35第五章 機身設計 ...........................................................................................................................36第一節(jié) 機身結構 ...................................................................................................................36第二節(jié) 機身計算 ...................................................................................................................37第六章 過載保護裝置設計 ...........................................................................................................40第一節(jié) 剪切破壞式過載保護裝置的結構 ...........................................................................40第二節(jié) 剪切塊的設計計算 ...................................................................................................41第七章 潤滑系統(tǒng) .........................................................................................................................43曲柄壓力機常用潤滑劑 .........................................................................................................43一、稀油潤滑 .................................................................................................................43二、干油潤滑 .................................................................................................................44外文資料 .........................................................................................................................................45中文翻譯 .........................................................................................................................................49結束語 .............................................................................................................................................52參考文獻 .........................................................................................................................................541前 言1、開式曲柄壓力機的特點和用途 曲柄壓力機是采用曲柄滑塊機構作為工作機構的一類鍛壓機器。開式壓力機是曲柄壓力機的一個類別，其特點是具有開式機身（即 C 型機）。開式壓力機因為具有開式機身，與閉式壓力機相比有其突出的優(yōu)點，工作臺在三個方向是敞開的，裝、模具和操作都比較方便，同時為機械化和自動化提供了良好的條件。但是，開式壓力機也有其缺點，由于機身呈 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使用上最方便，因而被廣泛采用。它是板料沖壓生產中的主要設備，可用于沖孔、落料、切邊、彎曲、淺拉伸和成型等工序，并廣泛應用于國防、航空、汽車、拖拉機、電機、電器、軸承、儀表、農機、農具、自行車、縫紉機、醫(yī)療器械、日用五金等部門中。在中、小型壓力機中，開式壓力機得到了廣泛的發(fā)展，目前在我國機器制造業(yè)中，開式曲柄壓力機的年產量約占整個鍛壓機械年產量的 49.5%，而在通用曲柄壓力機的生產中約占95%。 二、J11—5 開式曲柄壓力機的基本參數開式曲柄壓力機的基本參數，決定了它的工藝性能和應用范圍，同時也是設計壓力機的重要依據?，F將 J11—5 開式曲柄壓力機基本參數分別敘述如下：1、公稱壓力 F：公稱壓力是壓力機的主參數，是指滑塊離下止點前某一特定距離時，滑塊上所允許的最大作用力。F=50KN2、滑塊行程 S：滑塊行程是指壓力機滑塊從上止點到下止點所經過的距離，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。其大小隨壓力機工藝用途和公稱壓力的不同而不同。S=40mm3、滑塊行程次數 N：它是指滑塊每分鐘從上止點到下止點，然后再回到上2止點的往復次數?；瑝K行程次數的高低反映了壓力機沖壓的生產效率。N=150次/min4、壓力機裝模高度 H 和封閉高度：壓力機裝模高度是指壓力機滑塊處于下止點位置時，滑塊下表面到工作墊板上表面的距離。當裝模高度調節(jié)裝置將滑塊調整到最高位置（即連桿調至最短）時，裝模高度達最大值，稱為最大裝模高度。當裝模高度調節(jié)裝置將滑塊調整到最低位置（即連桿調至最長）時，裝模高度達最小值，稱為最小裝模高度。壓力機裝模高度調節(jié)裝置所能調節(jié)的距離稱為裝模高度調節(jié)量（△H） 。有了裝模高度調節(jié)量，就可以滿足不同閉合高度模具安裝的需要。模具的閉合高度應該介于壓力機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：中小型壓力機的滑塊底面都設有模柄孔，它是用于安裝固定上模和確定模具壓力中心的。當模具用模柄與滑塊相連時，滑塊模柄孔的直徑和深度應與模具模柄尺寸相協調。中小型壓力機模柄孔的形狀有圓柱形和方柱形。三、開式壓力機設計的基本要求壓力機設計應滿足以下基本要求：（一）使用要求：1、參數和精度都能滿足工藝用途的要求；2、具有足夠的強度、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，具有高度的使用經濟性。 （二）制造要求：1、結構簡單、緊湊，體積小；32、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重量輕；3、具有良好的結構工藝性，加工簡單，裝配方便，并且能與制造廠的設備條件相適應；4、提高“三化” （系列化、通用化和標準化）程度，減少設計、制造勞動量，以縮短制造周期和降低壓力機成本。（三）其他要求：1、運輸容易； 2、安裝簡單； 3、維修方便?！? 4第一章 電動機的選擇和飛輪設計 第一節(jié) 壓力機電力拖動特點壓力機工作過程中，作用在滑塊上的負荷是劇增和劇減的周期交替變化著，并且有很短的高峰負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的功率，則其功率將會很大。為了減小電動機的功率，在傳動系統(tǒng)中設置了飛輪。當滑塊不動時，電動機帶動飛輪旋轉，使其儲備能量，而在沖壓工作的瞬時，主要靠飛輪釋放能量。工件沖壓完畢后負載減小，于是電動機帶動飛輪加速旋轉，使其在沖壓下一個工件前恢復到原來的角速度。這樣沖壓工件所需的能量，不是直接由電動機供給，而是主要由飛輪供給，所以電動機所需的功率便可大大減小。由于電動機的功率小于壓力機工作行程的瞬時功率，所以在壓力機進入工作行程時，工作機構受到很大的阻力，電動機的負載增大，轉差率隨之增大。一旦電動機瞬時轉差率大于電動機臨界轉差率，電動機轉矩反而下降，甚至迅速停止轉動，這種現象稱為電動機顛覆。另一方面，電動機在超載條件下會嚴重發(fā)熱。給電動機配置一個飛輪，相當于增大了電動機轉子的轉動慣量。在曲柄壓力機傳到中，飛輪的慣性拖動的扭矩占總扭矩的 85%以上，故沒有飛輪電動機就不能正常工作。飛輪是儲存能量的，它的尺寸、質量和轉速對能量有很大的影響。飛輪材料采用鑄鐵或鑄鋼。由于飛輪轉速過高會使飛輪破裂，因此鑄鐵飛輪圓周轉速應小于或等于 25m/s，最高不超過 30m/s；鑄鋼飛輪圓周轉速小于或等于40m/s，最高不超過 50m/s。第二節(jié) 電動機的選擇一、選擇電動機的類型感應電動機又稱異步電動機，具有結構簡單、堅固、運行方便、可靠、容易控制與維護、價格便宜等優(yōu)點。因此在工作中的到廣泛的應用。目前，開式5曲柄壓力機常用三相鼠籠轉子異步電動機。J11-5 的傳動系統(tǒng)主要是皮帶傳動。 二、選擇電動機的功率工作機所需的電動機輸出功率為: ?WP?0因為工作機所需功率為： ，所以 wWF?1wF??10由電動機至工作機之間的總效率（包括工作機效率）為 ww????21式中 分別為 V帶傳動、一個彈性聯軸器、工作機的效率。由《機械w21?、、設計課程設計指導書》表 2—4查得：取 ，則94.0.96.0w21 ???、、4.960???w所以 kFPw 12..160551034??????選取電動機的額定功率 ，使)(kpm，查《Y 系列三相異步電動機》型46.~2.3.2.)3.~(0?pm號選擇表取 。kwm15?三、確定電動機的轉速《Y 系列三相異步電動機》型號選擇表，選電動機型號 Y180L-6 ，滿載轉速 970 r/min6四、計算傳動比傳動比： 47.61509??wmni帶查《機械課程設計設計指導書》表 2-3，V 帶的傳動比的一般范圍為，故初選帶的傳動比7,4~2??MAXii帶 5.6?帶i五、計算傳動裝置的運動和動力參數（1）各軸轉速 Ⅰ軸 min/23.1495.6701rinm?帶曲軸 i/.1曲（2）各軸的輸入功率Ⅰ軸 kw68.09.20???帶Ⅰ ?P曲軸 5711??聯 軸 器?（3）各軸輸入轉矩 計算電動機軸的輸出轉矩mNnPTm?????74.21460.950Ⅰ軸 i ?9.53.7.201帶帶 ?曲軸 T???39聯 軸 器曲運動和動力參數的計算結果列表如下：參數－軸名 電動機軸 Ⅰ軸曲軸轉速 min)/(r 970 149.23149.23功率 kWp 11.12 10.6810.57轉矩 )/(NT? 72.24 453.90449.36轉動比 i 6.51效率 ? 0.960.997第三節(jié) 飛輪轉動慣量及尺寸計算 一、壓力機一次工作循環(huán)所消耗的能量+7654321 AA???8式中 —工件變形功。1A—氣墊工作功，即壓邊時所需的功。2—工作行程時由于曲柄滑塊機構得摩擦所消耗的能量。3—工作行程時由于壓力機受力系統(tǒng)彈性變形所消耗的能量。4A—壓力機構向上、向下空行程所消耗的能量。5—單次行程滑塊停頓飛輪空轉所消耗的能量。6—單次行程離合器接合所消耗的能量。7A用于連續(xù)行程的壓力機，一循環(huán)所消耗的能量為： 54321AA??在工作行程一次時間里，一循環(huán)所消耗的能量為：下面分別敘述各項能量的計算。1、工作變形功 1A對不同的沖壓工藝，在工作行程內工件變形力是變化的。J0135.?gP?式中 —壓力機公稱壓力（KN） —板料厚度(mm) gP0對慢速壓力機 =0?g4.m所以 JA4.75.315. ???2、氣墊工作功 2在進行拉伸工作時，氣墊壓緊工件邊緣，隨壓力機滑塊一起向下移動，消耗的能量取決于氣墊的壓緊力和工作行程，其值相應為壓力機公稱力的 1/6及8滑塊行程的 1/6，即： J36//16/2ggSPA???式中 —壓力機公稱壓力（KN） S —滑塊行程 （mm）gP所以 JJ5./504/506/12?3、工作行程時由于曲柄滑塊機構得摩擦所消耗的能量 3A實際機器的曲柄滑塊機構運動副之間，存在著摩擦。電動機在拖動曲柄滑塊機構運動時，為克服摩擦消耗能量。在工作行程時，曲柄滑塊機構摩擦所消耗的能量 ，建議按下式計算：3AgPm??087.?式中， —曲柄滑塊機構的摩擦當量力臂（mm） ，? m3.9??—壓力機公稱壓力（ KN）,gP— 公稱壓力角（°）,小型壓力機取 °?0g?所以 JA37.12053.9087.3 ???4、工作行程時由于壓力機受力系統(tǒng)彈性變形所消耗的能量 4A完成工序時，壓力機受力系統(tǒng)產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將引起能量損耗，損耗的多少與壓力機剛度、被沖裁的零件材料性質等有關。從偏于安全出發(fā)損耗的能量 可按下式計算：42/4cgYPA?J式中 —壓力機總的垂直剛度（ ） ， ( )cYmHgcCPY/?m—壓力機垂直剛度,對于開式壓力機HC40/kN所以 JPAHg512.340254???綜上所述，則 JA495.201.3726.4.731 ????9二、飛輪轉動慣量計算電動機選定后，設計飛輪。這時有兩個假設： 1、工作行程時所需能量全部由飛輪供應。2、工序結束時，電機軸負載扭矩達到最大值，但不大于電機最大允許轉矩。實際上，沖壓時電動機放出一部分能量，所以飛輪轉動慣量應按下式計算：???20)361(mngf ACJ??2kg式中: —工作行程時所需能量（250.495J）0A—電動機在額定轉速下飛輪的角速度m?62.15.30974???帶inm?srad/—飛輪轉速相對波動情況的轉速不均勻系數?)(2teSk???其中: k—實際電機系數， ； —電機額定轉差率（0.02） ；.312.50?PmKeS—在額定轉矩下皮帶的當量滑差率（0.05） ； —修正系數（0.9） 。tS ?164.)5.2(3.1902?????—公稱壓力角（30°） —壓力機行程次數利用系數（0.3）g?n C22.164.0.59).036( kgmJf ??三、飛輪尺寸計算根據求得的折算到飛輪軸上的轉動慣量 設計飛輪。曲柄壓力機上，一般fJ飛輪形狀如圖 1—1所示，圖中： 10Ⅰ是輪緣部分，其轉動慣量為 ； Ⅱ是輪輻部分，其轉動慣量為 ;J? J?Ⅲ是輪轂部分，其轉動慣量為 。?由第二章已知 ，輪緣部分寬度 。mD802?mB139?飛輪本身的轉動慣量 ，其中輪緣部分是主要的， 要比fJJ????J?、 大的多。故在近似計算中只考慮 更趨于安全。J?? ?而??213/8m?????213/4BD????所以 mBJD7019.08.746.043423 ???????式中 ——金屬密度（ ） ，對鑄鋼： 。2kgm32/kg??; ;??06,2~5.1404??d取 ??D455.30?;18,3dDd?取； 。mCBC2,4~7' ??????‘取 ??mBL145.~， 取LdDDⅠⅠⅠ4 2311圖 1—1 四、飛輪輪緣線速度驗算飛輪是回轉體，為避免回轉時產生壞裂，必須驗算輪緣線速度 ：fv
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