J11-100单柱固定台曲柄压力机设计(全套含CAD图纸)
下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985毕 业 设 计 说 明 书毕业生姓名 :专业 :学号 :指导教师所属系(部) :下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985II毕业设计评阅书题目:J11-100 单柱固定台曲柄压力机设计机电系 机械设计制造及其自动化专业 姓名 设计时间: 评阅意见:下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985III成绩:指导教师:(签字)职务:201 年 月 日下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985IV毕业设计答辩记录卡机电 系 机械设计制造及其自动化专业 姓名 答 辩 内 容问 题 摘 要 评 议 情 况记录员: (签名)成 绩 评 定指导教师评定成绩 答辩组评定成绩 综合成绩注:评定成绩为 100 分制,指导教师为 30%,答辩组为 70%。专业答辩组组长:(签名)下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985V201 年 月 日下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985i摘 要曲柄压力机是通过曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转换为滑块的直线往复运动,对胚料进行成行加工的锻压机械。曲柄压力机动作平稳,工作可靠,广泛用于冲压、挤压、模锻和粉末冶金等工艺。其结构简单,操作方便,性能可靠。关键词:压力机,曲柄机构,机械制造下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985iiAbstractCrank 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下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985iii目 录前言 .1一、开式曲柄压力机的特点和用途 .1二、J11-100 单柱固定台曲柄压力机的基本参数 .1三、开式压力机设计的基本要求 .2第一章 电动机的选择和飞轮设计 .3第一节 压力机电力拖动特点 .3第二节 电动机的选择 .4一、选择电动机的类型 .4二、选择电动机的功率 .5三、确定电动机的转速 .5四、计算总传动比和分配传动比 .5五、计算传动装置的运动和动力参数 .6第三节 飞轮转动惯量及尺寸计算 .7一、压力机一次工作循环所消耗的能量 .7二、飞轮转动惯量计算 .10三、飞轮尺寸计算 .11四、飞轮轮缘线速度验算 .12第二章 机械传动系统 .12第一节 传动系统的类型及系统分析 .12一、传动系统类型 .12二、传动系统的布置方式 .12三、离合器和制动器的 位置 .13四、传动级数和各级传动比的分配 .14第二节 三角皮带传动设计 .14第三节 齿轮传动的设计 .17一、选择齿轮材料、热处理、齿轮精度等级和齿数 .17二、开式齿轮按齿轮弯曲疲劳强度设 .17一、轴的概述 .19二、J11-100 单柱固定台曲柄压力机的转轴设计 .20第五节 平键连接 .23第三章 曲柄滑块机构 .24第一节 曲柄滑块机构的运动和受力分析 .24一、曲柄滑块机构 .24第二节 曲柄轴的设计计算 .27一、曲轴的结构示意图 .27二、曲柄轴强度设计计算 .27三、曲轴刚度计算 .29第三节 连杆和封闭高度调节装置 .30一、连杆和封闭高度调节装置的结构 .30二、连杆的计算 .31下载后包含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985iv三、连杆及球头调节螺杆的强度计算 .31四、调节螺杆的螺纹 .34五、调节螺杆的螺纹计算 .34六、连杆上的紧固螺栓 .34第四节 滚动轴承的选择 .35一、滚动轴承概述 .35二、滚动轴承型号选择 .36第五节 滑动轴承 .36一、滑动轴承的结构 .36二、滑动轴承的润滑及轴瓦结构 .37三、滑动轴承的计算 .37第四章 离合器与制动器 .38第一节 离合器与制动器的作用原理 .38第二节 离合器的设计 .40一、离合器的类型、工作特性及其选用原则 .40二、 双转键离合器的结构 .40第三节 制动器的设计 .43一、制动器的类型、工作特性及其选用原则 .43二、带式制动器的结构 .44第五章 机身设计 .44第一节 机身结构 .44第二节 机身计算 .45一、强度计算 .45第六章 过载保护装置设计 .48一、剪切破坏式过载保护装置的结构 .49二、剪切块的设计计算 .49第七章 润滑系统 .51第一节 曲柄压力机常用润滑剂 .51一、稀油润滑 .51二、干油润滑 .52结束语 .54参考文献 .55致 谢 .561前言一、开式曲柄压力机的特点和用途 曲柄压力机是采用曲柄滑块机构作为工作机构的一类锻压机器。开式压力机是曲柄压力机的一个类别,其特点是具有开式机身(即 C 型机身) 。开式压力机因为具有开式机身,与闭式压力机相比有其突出的优点,工作台在三个方向是敞开的,装、模具和操作都比较方便,同时为机械化和自动化提供了良好的条件。但是,开式压力机也有其缺点,由于机身呈 C 型,工作是变形较大,刚性较差,这不但会降低制品精度,而且由于机身有角变形会使上模轴心线与工作台面不垂直,以至破坏了上、模具间隙的均匀性,降低模具的使用寿命。由于开式曲柄压力机使用上最方便,因而被广泛采用。它是板料冲压生产中的主要设备,可用于冲孔、落料、切边、弯曲、浅拉伸和成型等工序,并广泛应用于国防、航空、汽车、拖拉机、电机、电器、轴承、仪表、农机、农具、自行车、缝纫机、医疗器械、日用五金等部门中。在中、小型压力机中,开式压力机得到了广泛的发展,目前在我国机器制造业中,开式曲柄压力机的年产量约占整个锻压机械年产量的 49.5%,而在通用曲柄压力机的生产中约占 95%。 二、J11100 开式曲柄压力机的基本参数开式曲柄压力机的基本参数,决定了它的工艺性能和应用范围,同时也是设计压力机的重要依据。现将 J11100 开式曲柄压力机基本参数分别叙述如下:1、公称压力 F:公称压力是压力机的主参数,是指滑块离下止点前某一特定距离时,滑块上所允许的最大作用力。F=1000KN2、滑块行程 s:滑块行程是指压力机滑块从上止点到下止点所经过的距离,它是曲柄半径的两倍,或是偏心齿轮、偏心轴销偏心距的两倍。其大小随压力机工艺用途和公称压力的不同而不同。 S=20-100mm3、滑块行程次数 n:它是指滑块每分钟从上止点到下止点,然后再回到上止点的往复次数。滑块行程次数的高低反映了压力机冲压的生产效率。n=65 次/分24、最大装模高度:止点位置时,滑块下表面到工作垫板上表面的距离。当装模高度调节装置将滑块调整到最高位置(即连杆调至最短)时,装模高度达最大值,称为最大装模高度。5、当装模高度调节装置将滑块调整到最低位置(即连杆调至最长)时,装模高度达最小值,称为最小装模高度。压力机装模高度调节装置所能调节的距离称为装模高度调节量(H) 。有了装模高度调节量,就可以满足不同闭合高度模具安装的需要。模具的闭合高度应该介于压力机的最大装模高度和最小装模高度之间。所谓封闭高度,是指滑块在下止点时滑块下表面到工作台上表面的距离。它和装模高度之差恰是工作台垫板的厚度。J11-100 压力机的最大装模高度为m8.4152Pg.03-2Pg1.04.H)(6、模柄孔尺寸:中小型压力机的滑块底面都设有模柄孔,它是用于安装固定上模和确定模具压力中心的。当模具用模柄与滑块相连时,滑块模柄孔的直径和深度应与模具模柄尺寸相协调。中小型压力机模柄孔的形状有圆柱形和方柱形。三、开式压力机设计的基本要求压力机设计应满足以下基本要求:(一)使用要求:1、参数和精度都能满足工艺用途的要求;2、具有足够的强度、刚度和耐磨、耐久性能,能长期稳定地保持工艺能力;3、操作安全、省力、简单而又便于记忆,并且外形美观,给操作者提供良好的工作条件;4、生产效率高、更换模具等辅助工时少,传动效率高,具有高度的使用经济性。(二)制造要求:1、结构简单、紧凑,体积小;2、采用性能好,价格低,易于购买的材料,并充分发挥材料的性能使压力机重量轻;33、具有良好的结构工艺性,加工简单,装配方便,并且能与制造厂的设备条件相适应;4、提高“三化” (系列化、通用化和标准化)程度,减少设计、制造劳动量,以缩短制造周期和降低压力机成本。(三)其他要求:1、运输容易; 2、安装简单; 3、维修方便。 第一章 电动机的选择和飞轮设计 第一节 压力机电力拖动特点压力机工作过程中,作用在滑块上的负荷是剧增和剧减的周期交替变化着,并且有很短的高峰负载时间和较长的空载时间,若依此短暂的工作时间来选择电动机的功率,则其功率将会很大。为了减小电动机的功率,在传动系统中设置了飞轮。当滑块不动时,电动机带动飞轮旋转,使其储备能量,而在冲压工作的瞬时,主要靠飞轮释放能量。工件冲压完毕后负载减小,于是电动机带动飞轮加速旋转,使其在冲压下一个工件前恢复到原来的角速度。这样冲压工件所需的能量,不是直接由电动机供给,而是主要由飞轮供给,所以电动机所需的功率便可大大减小。由于电动机的功率小于压力机工作行程的瞬时功率,所以在压力机进入工作行程时,工作机构受到很大的阻力,电动机的负载增大,转差率随之增大。一旦电动机瞬时转差率大于电动机临界转差率,电动机转矩反而下降,甚至迅速停止转动,这种现象称为电动机颠覆。另一方面,电动机在超载条件下会严重发热。给电动机配置一个飞轮,相当于增大了电动机转子的转动惯量。在曲柄压力机传到中,飞轮的惯性拖动的扭矩占总扭矩的 85%以上,故没有飞轮电动机就不能正常工作。飞轮是储存能量的,它的尺寸、质量和转速对能量有很大的影响。飞轮材料采4用铸铁或铸钢。由于飞轮转速过高会使飞轮破裂,因此铸铁飞轮圆周转速应小于或等于 25m/s,最高不超过 30m/s;铸钢飞轮圆周转速小于或等于 40m/s,最高不超过50m/s。另外,使用飞轮时还应注意两点:在下一个周期工作开始之前,电动机应能使飞轮恢复到应有的转速;电动机带动飞轮起动的时间不得超过 20s。否则,如果时间太长,由于电动机电流过大,线圈过热将加速绝缘老化,缩短电动机使用寿命,甚至会引起电动机的烧毁或跳闸。第二节 电动机的选择1、选择电动机的类型感应电动机又称异步电动机,具有结构简单、坚固、运行方便、可靠、容易控制与维护、价格便宜等优点。因此在工作中的到广泛的应用。目前,开式曲柄压力机常用三相鼠笼转子异步电动机。J11-100 的传动系统由皮带传动、齿轮传动、轴和轴承等组成。 J11-100 传动示意图如图 1-15图 1-1二、选择电动机的功率工作机工作阻力 F=1000KN,运输带的速度 v=100652mmmin=0.1083m s二、选择电动机的功率工作机所需的电动机输出功率为WdPwF10所以 dP由电动机至工作机之间的总效率(包括工作机效率)为 6321w式中 分别为、带传动、齿轮传动、滑动轴承的效率。取321、,则95.06.97.03、81.095.67w所以KWFPwd 7.381.0106为了减小电动机的功率,在传动系统中设置了飞轮。在曲柄压力机传到中,飞轮的惯性拖动的扭矩占总扭矩的 85%以上,所以所需电动机的输出功率为 KW20%157.3kw260)3.1()3.(pm三、确定电动机的转速查机械课程设计表 27-1 选电动机型号 Y200L2-6,满载转速 980 r/min四、计算总传动比和分配传动比总传动比 2.9146580wmni按推荐的合力传动比范围,V 带的传动比的范围为 i=2-4,单机齿轮的传动比范围是 i=3-5,若齿轮分配传动比太大,会造成大齿轮尺寸加工困难,噪声污染等问题。故初步分配为带的传动比为 i=3.73,齿轮的传动比为 i=47五、计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴转速 轴 = =980r/minnm轴 in/26073.981ri曲轴 i/542in曲(2)各轴的输入功率轴 220.97=21.3401dP KW轴 21.340.960.97=19.87 422 KW曲轴 19.870.950.97=18.31 33曲(3)各轴输入转矩 计算电动机轴的输出转矩mNnPTmdd 60.21980590轴 216.600.97 =210.10101dd 轴 210.103.730.960.97 =729.762iT N曲轴 729.7640.950.97 =2689.903曲 m运动和动力参数的计算结果列表如下:参数 轴名 电动机轴 轴 轴 曲轴转速 n(r/min) 970 970 260 65输入功率 P/KW 22 21.34 19.87 18.31输入转矩T/(Nm)216.6 210.1 729.76 2689.9传动比 i 3.73 4效率 0.97 0.93 0.928第三节 飞轮转动惯量及尺寸计算一、压力机一次工作循环所消耗的能量+7654321 AA8式中 工件变形功。1A气垫工作功,即压边时所需的功。2工作行程时由于曲柄滑块机构得摩擦所消耗的能量。3工作行程时由于压力机受力系统弹性变形所消耗的能量。4A压力机构向上、向下空行程所消耗的能量。5单次行程滑块停顿飞轮空转所消耗的能量。6单次行程离合器接合所消耗的能量。7A中间传动环节所消耗的能量。8下面分别叙述各项能量的计算。1、工作变形功 1A对不同的冲压工艺,在工作行程内工件变形力是变化的。=0.31510gP式中 压力机公称压力,KN 板料厚度, gPm经验公式,对慢速压力机 =0g4.所以 JA6301.135.1 2、气垫工作功 2无气垫压紧装置, =0J3、工作行程时由于曲柄滑块机构得摩擦所消耗的能量 3A9实际机器的曲柄滑块机构运动副之间,存在着摩擦。电动机在拖动曲柄滑块机构运动时,为克服摩擦消耗能量。在工作行程时,曲柄滑块机构摩擦所消耗的能量,建议按下式计算:3AgPmA087.3式中, 曲柄滑块机构的摩擦当量力臂(mm) , 9.3m压力机公称压力( ) 。gPkN 公称压力角() ,JA.3247301.9087.3 4、工作行程时由于压力机受力系统弹性变形所消耗的能量 4A完成工序时,压力机受力系统产生的弹性变形是封闭高度增加,受力零件储藏变形位能对于冲裁工序将引起能量损耗,损耗的多少与压力机刚度、被冲裁的零件材料性质等有关。从偏于安全出发损耗的能量 可按下式计算:4A2/4cgYPAJ式中 压力机总的垂直刚度( ) 。 ( )cYmHgcCPY/m压力机垂直刚度,对于开式压力机 。HC40/kNJCPAHg12540245、压力机构向上、向下空行程所消耗的能量 5A压力机空行程中能量消耗与压力机零件结构尺寸、表面加工质量、润滑情况、皮带拉紧程度、制动器调整情况等有关。通过实验。通用压力机连续行程所消耗的平均功率约为压力机额定功率的 。1035%当压力机的公称压力为 1000 时,推荐的空行程消耗能量为 2150 。KNJ6、单次行程滑块停顿飞轮空转所消耗的能量 6A10根据试验,压力机飞轮空转时电动机所消耗的功率约为压力机额定功率的,刚性离合器一般安置在曲轴上,且常用滑动轴承。所以,对于具有刚性%306离合器的开式曲柄压力机,此值偏高。飞轮空转时所消耗的能量 nCNA1)(61206飞轮空转消耗的功率。按推经验荐取值为 1.12 。6N KWn压力机行程次数。 行程利用系数, 。n 5.0n所以 JA2.10546)5.0(12.6行程利用系数压力机行程次数 152040 4070 70100 200500行程利用系数 n C0.70.85 0.50.65 0.450.55 0.350.45 0.20.47、单次行程离合器接合所消耗的能量 7A离合器为刚性离合器,不消耗能量。 为 0。8、中间传动环节所消耗的能量 8在传递能量时,皮带、齿轮等中间环节因存在摩擦而引起能量损耗。中间环节所消耗的能量 ,可按下式近似计算:8A)(1( 743212A式中 工件变形功。气垫工作功,即压边时所需的功。2A工作行程时由于曲柄滑块机构得摩擦所消耗的能量。3工作行程时由于压力机受力系统弹性变形所消耗的能量。411单次行程离合器接合所消耗的能量。7A考虑到齿轮传动的效率。 ,其中: 齿轮啮合效率; 1zhc1ch一对轴承传动的效率。zh考虑到皮带传动的效率。 ,其中: 皮带效率; 2 zhc1pi sh一对轴承传动的效率。JA 6.203)125.34760()97.0.951(8 该设计压力机没有拉伸垫装置,具有刚性离合器的通用开式曲柄压力机。按单次行程工作方式计算:+7654321 AA8J9.15246.0352.10421.706 二、飞轮转动惯量计算电动机选定后,设计飞轮。这时有两个假设: 1、工作行程时所需能量全部由飞轮供应。2、工序结束时,电机轴负载扭矩达到最大值,但不大于电机最大允许转矩。实际上,冲压时电动机放出一部分能量,所以飞轮转动惯量应按下式计算:2(1)360gof neAJC2kgm式中 工作行程时所需能量0AJ.36197250.3470254321 电动机在额定转速下飞轮的角速度e2.73.0931inesrad/飞轮转速相对波动情况的转速不均匀系数2()epiKS12其中 实际电机系数, ;K1.20 dePK电机额定转差率, ;eS.6eS电机轴到飞轮轴用三角皮带传动时,三角皮带的当量滑动pi系数, ;0.4pi修正系数, 。0.95209.)46(1.952公称压力角() ;g压力机行程次数利用系数( )n C%5.138209.761)5.0361( fJ 2kgm三、飞轮尺寸计算根据求得的折算到飞轮轴上的转动惯量 设计飞轮。曲柄压力机上,一般飞轮fJ形状如图 11 所示,图中: 是轮缘部分,其转动惯量为 ; 是轮辐部分,其转动惯量为 ; J是轮毂部分,其转动惯量为 。J飞轮外径 由小皮带轮和速比决定,由第三章已知 ,轮缘部分宽2DmD7502度 。mB.51飞轮本身的转动惯量 ,其中轮缘部分是主要的, 要比 、fJJJ大的多。故在近似计算中只考虑 更趋于安全。J 而213/8D213/4mBD13所以 mBJD 5.692.0215.08.71435.0324 343 式中 金属密度( ) ,对铸钢: 。2kgm32/kg图 12 四、飞轮轮缘线速度验算飞轮是回转体,为避免回转时产生坏裂,必须验算轮缘线速度 :fvsmnDff /6.15407.12.5102.5 式中: 飞轮最大直径;f飞轮转速;f许用线速度,对铸钢飞轮 V=40m/s。vLdDD4 2314第二章 机械传动系统第一节 传动系统的类型及系统分析一、传动系统类型开式曲柄压力机的传动系统由皮带传动、齿轮传动、轴和轴承等组成。按传动级数,传动系统可分为一级传动、二级传动、三级传动和四级传动。四级传动很少采用。按曲轴的布置形式,传动系统又可以分为垂直于压力机正面布置和平行于压力机正面布置。二、传动系统的布置方式曲柄压力机传动系统的布置,应使机器便于制造、安装和维修,同时结构紧凑,外形美观。开式曲柄压力机传动系统布置主要包括以下四方面:1、传动系统的位置 开式曲柄压力机大多采用上传到,很少采用下传动。上传动压力机与下传动压力机相比,优点是:(1)重量较轻,成本低。(2)安装和维修较方便。(3)地基较简单。上传动的缺点是压力机地面高度较大,运行不够平稳。现在通用压力机多数为上传动。2、曲轴的布置方式 曲轴分为横放和纵放两种布置方式。采用曲拐轴的开式曲柄压力机,曲拐轴是纵放的,传动零件如飞轮、齿轮等置于压力机背面。采用曲轴时,曲轴横放的形式应用很普遍。这种形式的传动系统,传动零件分置于压力机两侧,制造、安装和维修都比较方便。近年来,曲轴纵放的形式得到应用。这种系统的优点是,曲轴可以缩短,刚度有所提高,全部传动零件封闭在机身15内部,润滑良好,外形美观。但制造、维修不及前者方便。3、最后一级齿轮传动的形式 最后一级齿轮传动可采用单边驱动或双边驱动。单边驱动制造和安装都较方便,但齿轮模数和外形尺寸较大。双边驱动可以缩小齿轮的尺寸,但制造和安装较困难。4、齿轮的开式安放和闭式安放 齿轮有安放于机身之外和机身之内两种情况,齿轮放于机身之外称为开式安放,齿轮放于机身之内称为闭式安放。闭式安放的齿轮工作条件较好,外形较美观;如果齿轮安放在油池之内,则可大大降低齿轮传动的噪音,但安装的维修不方便。大型压力机多采用闭式安放。开式安放的齿轮工作条件恶劣,传动噪音大,污染环境。三、离合器和制动器的位置通用压力机的离合器有刚性离合器和摩擦离合器两种。对于单级传动的压力机,由于刚性离合器不宜在高速下工作,所以离合器和制动器只能安置在曲轴上。摩擦离合器与飞轮通常安装在同一传动轴上,制动器的位置和离合器同轴。对于多级传动的压力机,摩擦离合器可以安装在低速轴上,也可以安装在高速轴上。摩擦离合器安装在低速轴上,接合时消耗的摩擦能量小,离合器磨损小。但是低速轴的扭矩大,要增大离合器的尺寸。另外,由于通用压力机的传动系统大多封闭在机身内,不便于离合器的安装和调整,也不便于散热,所以摩擦离合器一般安装在转速较高的传动轴上。此时,由于所需传递扭矩小,压力机结构比较紧凑,但是主动部分和从动部分的初速度相差太大,对传动系统冲击大,摩擦损耗也较大。四、传动级数和各级传动比的分配传动级数的选取主要与以下三方面有关:1、滑块每分钟行程次数 每分钟行程次数高,总传动比小,传动级数少;每分钟行程次数低,总传动比大,传动级数多。2、压力机做工的能力 一级传动的曲柄压力机,飞轮装置在曲轴上,转速与滑16块每分钟行程次数相同,而飞轮结构尺寸又不可能太大,飞轮所能释放的能量因此受到限制。所以,在同样公称压力下,一级传动的曲柄压力机做工的能力,要比二级和二级以上传动的曲柄压力机低。3、对机器结构紧凑性的要求 当传动级数较少,每级传动比较大时,由于小皮带轮和小齿轮结构尺寸不能过小,致使大皮带轮和大齿轮外形庞大,结构不够紧凑,所以设计中,用增加传动级数或采用双边齿轮传动的方法,来缩小传动系统的结构尺寸。各级传动比分配应恰当,使传动系统得到合理布置,不仅安装维修方便,而且结构紧凑美观。一般,三角皮带传动的传动比不超过 68,齿轮传动比不超过 79.分配传动比时,还应使飞轮有适当转速。飞轮转速过低,外形尺寸增大;过高,飞轮轴上的离合器和轴承工作条件恶化。开式曲柄压力机飞轮的转速通常在 240470 转/分之间。第二节 三角皮带传动设计上述计算得出 J11100 型开式曲柄压力机的电动机功率为 22 ,转速为 970KW转/分,三角皮带传动比为 i=3.731、确定计算功率 cP由机械设计表 58 查的工作情况系数 =1.2AK由式(521) = =1.222 =26.4cAKW其中 P 为电动机的额定功率,由第一章得 P=222、选择 V 带的型号开式曲柄压力机上常用的三角皮带有 O、A、B 和 C 四种型号。由 =26.4 ,转速 =970r/min 和图 8.15,确定选用 C 型普通 V 带。cPKW1n3、确定带的基准直径(1)按设计要求,由表 8.7 查得,C 型带轮的最小直径为 200m(2)验算带速 17在 525m/s 之间,满足带速要求。smdn/.106297601(3)计算从动带轮基准直径 2d,取 =0.02,7.1i 8.0731.3)0.1(2 ddi m按带轮的基准直径系列取 。d752实际传动比83.20).1()(2 di传动比误差相对值 5 (一般允许误差) ,所选%.627.i大带轮直径可用。4、确定中心距 和带的基准长度0adL)(2)(5. 2121dda, ,md90721 ma905.取 1400 ,带长 maddaLd 5.43105921404)()(2 2021210 由机械设计表 54,选取带的基准长度为 4500 ,dL计算实际中心距mLad 25.14725.30120 5、核算小带轮包角 6.15702.147580618012 ad18,满足要求。1206.576、计算皮带的绕行次数 次/ 20 次/6.450.10dLs7、确定 V 带的根数LckPz)(0式中: 单根 V 带的基本额定功率,见 机械设计 表 8.9, 为0P 0P2.87 。KW 时传递功率的增值,见边表 8.11, 为 0.83 。01i 0KW按小带轮包角 查得的包角系数,见表 8.8, 为 0.95。k1k长度系数,见表 8.3, 为 1.04。L Lk所以, 根,取 z=8 根。2.704.195)3.807.2(6z8、计算带的张紧力和压轴力单根带的张紧力为20)15.(qkzPFc带NsmKgsmKW8.9264 )/5.10(/3.0)9.(/. 2轮轴的压轴力NzF9.84153.78sin.sin10 9、确定带轮的结构尺寸节宽 槽间距mbP.19me.02基准线上槽深 基准线下槽深ha8.4inhf3.14in最小轮缘厚度 外径0midaW62919带轮宽 mfezB.52175.21821第三节 齿轮传动的设计直尺圆柱齿轮的几何尺寸计算由上述计算得出 J11100 开式曲柄压力机齿轮传动的主动轴的转速,从动轴转速 ,输入功率 ,每天工作 8 小min/2601rnmin/652rKWP7.819时,寿命为 10 年。一、选择齿轮材料、热处理、齿轮精度等级和齿数选择小齿轮材料 钢,调质处理,硬度 241286HBS, =686 , =490rC40 BaMPS;大齿轮材料 45 钢,调质处理,硬度 2290286HBS, =686 , =539aMP;精度 8 级。二、开式齿轮按齿轮弯曲疲劳强度设 321FSadYzKTm轴的转矩 = ,即小齿轮转矩。 mN76.9为了提高开式齿轮的耐磨性,要求有较大的模数,因而齿数应少一些,一般取1720。1z取齿数 20,传动比 =4,1zi 802412zi在实际计算中,应该将上式简化,设 由机械设计式 9.18 求的321mFSadAYzT20在应用上述公式时,应该注意应对大小齿轮 ,进行比较并按照两FSaY者中的较大值进行比较,模数应圆整成标准值。对于传递动力的齿轮,模数一般应大于 2mm。许用弯曲应力 单向受载时,许用弯曲应力按下式计算:FminlSYXN其中 为失效率为 0.01 时,试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限。见图 9.23。li为弯曲疲劳强度最小安全系数。参考表 9.13. 为寿命系数,查 9.24 为尺minFS NYXY寸系数查图 9.25查图 9.23 得弯曲疲劳极限 mpa450li mpa60li 21 FF查表 9.13 得弯曲疲劳强度安全系数 .121ininFS查图 9.24 的弯曲疲劳强度寿命系数:(粗略计算时,按载荷稳定)(Y 为齿轮没转一周,同一侧面的齿合次数,n 为转速)t60NC81 104.73082L2 695由图取 03.91NY5.1NY查图 9.25 查取尺干系数: X12XY查图 9.21 有齿形系数: .8aF4.aF查图 9.22 有应力修正系数: 451s8.72s ).3.2096minl11 NSYFXN().245.14il22X(2101.2.347809.4.3518221a FYFYSaS 应按大齿轮设计校核(查表 9.16 取 )321mFSadAzT .41mA8.3.4321FSadY查标准模数圆整为 4mm,为了补偿磨粒磨损把模数增大 10%故取模数为 6mm中心距 m30286zma21)()(分度圆直径 10d1 m4806zd2齿顶圆直径 36za)( m492862zmda12)(齿宽取 50mm齿根圆直径 105.-zdf11)( m4652.-zdf2)(齿高 齿根高5.32.h 5.7.hf齿顶高 齿距m6a m48p齿原 齿槽高.492s2.9e第四节 转轴的设计一、轴的概述轴是组成机器的重要零件之一,其功用是主要是支承回转零件及传递运动和动力,因此大多数轴都要承受转矩和弯矩的作用。1、轴的分类按照承受弯、扭载荷的不同,轴可分为转轴、心轴和传动轴三类。工作中既受22弯矩又受扭矩的轴称为转轴,这类轴在机器中最为常见。只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴,心轴又分为转动的心轴和不转动的心轴两种。只承受转矩而不承受弯矩或弯矩很小的轴称为传动轴。2、轴的材料轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢价廉,对应力集中的敏感性小,又可通过热处理提高其耐磨性及疲劳强度,故应用较为广泛,其中最常用的是 45 号优质碳素钢。为保证力学性能,一般应进行调质或正火处理。合金钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能,可以在传递大功率并要求减小尺寸与质量和提高轴颈耐磨性时采用。必须注意:在一般工作温度(低于 )下,各种碳素钢和合金钢的弹性模量C20相差不多,热处理对它的影响也很小。因此,如选用合金钢,只能提高轴的强度和耐磨性,而对轴的刚度影响很小。轴的毛坯可用轧制圆钢和锻件,有的则直接用圆钢。形状复杂的轴,也可采用铸钢、合金铸铁或球墨铸铁。经过铸造成型,可得到更合理的形状。铸铁具有价廉、良好的吸振性和耐磨性、对应力集中的敏感性较低等优点,但品质不易控制,故可靠性不如钢轴。二、J11100 开式曲柄压力机的转轴设计1、材料选择根据上述分析选择轴的材料为 45 钢,调质处理。查工程材料相关材料:许用扭转应力 =30 40 ,抗拉强度TaMP,屈服强度 ,弯曲疲劳极限 ,剪切疲劳极限aBMP640aSMP352751,与轴材料有关的系数 =118107.15 C2、初步计算由上述计算的转轴传递的转矩 ,输入的功率 mNT76.29 KWP87.19按许用切应力计算,实心轴的迁都条件为23TTdnPW2.015936写成设计公式为 336.CdT式中: 切应力, ;TaMP轴所受的转矩, ;mN轴的抗扭截面系数, ;TW3轴的转速, ;nin/r轴传递的功率, ;PKW轴的计算直径, ;dm许用切应力, ;TaMP与轴材料有关的系数。C代入上式得 md462087.19)6(3考虑到轴的最小直径有键的存在,而且为单键,所以 应增大 5 7 ,故取d%=42(1+0.07)=47.84 ,圆整为 50 。d3、按弯扭联合作用核算强度齿轮的法向作用力为: costnF其中切于分度圆的圆周力 NdTt 6.1207921分度圆压力角 ,则204.cos所以求得 NFn6.394.16皮带作用力比齿轮作用力小得多,所以忽略不计。根据 和扭矩 绘出转轴的受力图。n1T24由于截面的弯矩和扭矩最大,直径又比较小,所以此截面最危险。下面核算截面的强度。由弯矩产生的弯曲应力为:aaWMPdM0.6915.0.3261. 由扭矩产生的剪应力为:aacn .22.79.33Mcn431.29Nm147.05NmR1R当量弯曲应力为:anWd MP65.729.130.6322轴的材料是 45 钢(调质) ,=221.875253.57 ,因此 ,符合要求。5).14(1sdn ad4、核算疲劳强度由于截面有台阶,应力集中现象比较严重,且直径最小( =50 ) , m弯矩有比较大,扭矩和其他截面相同,因此核算此截面的疲劳强度。由开式压力机设计表 219 查得材料对循环载荷的敏感系数25=0.1, =0.05,由表 220 查得 =0.75, =0.73,由表 221,据 = dr,查得 =2.6, =1.65,由表 223 查得 。027.5K 90.1又因 aWma MPdM.46105.68741.0233cn29所以51.46.075.90621 maKn0.73.8.3.11ma.196.201.75.22 n所以疲劳强度也符合要求。第五节 平键连接在开式曲柄压力机上,齿轮、皮带轮等零件和轴的联接常采用平键联接。为避免联接中较弱零件(一般是轮毂)压坏,应验算挤压应力:j12njMhLdZK式中: 键所需传递的总扭矩, = ;nMnm29.431键与轮毂的接触高度;1h键的工作长度,对于圆头普通平键,因为两端的圆部头 L部分与轮毂上的键槽不接触,所以 = ,对于 C 型键, ;LB2BL键的名义长度,考虑到受力不均匀的原因,其最大长度应限制为;DL)8.16(max26键的宽度;B轴的直径;D键的个数,为避免加工困难和过分削弱轴的强度,一般 ;Z 2Z考虑键受载不均匀的系数,当 =2 时, =0.75, =1 时,KZK=1;平键联接的许用挤压应力,由于曲柄压力机上的联接键不是经常j处于满载的情况下工作,所以 可取得较高。轮毂材料为钢时, =150250jj(有的压力机,轮毂材料为 , 高达 335 ) ;轮毂材料为铸铁时,aMP45ZGj aMP=80j100 。aMP大皮带轮的材料为 ,采用单圆头普通平键(C 型) ,查表得键的宽度250HT=14 ,名义长度 ,键与轮毂大皮带轮的接触高度 ,轴的BmmL1 mh5.31直径 , , ;D50Z937 ,满足要求。aaj MP5150.32.4j对于齿轮,材料为钢制,采用 A 型键,查表得宽度 ,名义长度mB14, , , , ;mL125h.1mDZL2 ,满足要求。 aaj P4.150.329.43j27第三章 曲柄滑块机构第一节 曲柄滑块机构的运动和受力分析一、曲柄滑块机构在设计、使用和研究曲柄压力机时,往往需要确定滑块位移和曲柄转角之间的关系,验算滑块的工作速度是否小于加工件塑性变形所允许的合理速度。在计算曲柄滑块机构的受力情况时,由于目前常用的曲柄压力机每分钟的行程次数不高,惯性力在全部作用力中所占的百分比很小,可以忽略不计。同样,曲柄滑块机构的重量也只占公称压力的百分之几,也可忽略不计。如图 3-1 所示,L 连杆长度; R曲柄半径;S滑块全行程; BS滑块的位移,由滑块的下死点算起;曲柄转角,由曲柄轴颈最低位置沿曲柄旋转的相反方向算起。从图中的几何关系可以得出滑块位移的计算公式:2cos14cos1RSB将上式对时间 t 微分,可求的滑块的速度:sini2BV式中 连杆系数;RL曲柄的角速度。在曲柄滑块机构的受力计算中,连杆作用力 通常近似地取等于滑块作用力 ,即ABPPAB滑块导轨的反作用力为:sinABnrPL式中 摩擦系数, ;06.4.28连杆上、下支承的半径。ABr和曲柄所传递的扭矩可以看成由两部分组成:无摩擦机构所需的扭矩 和由于存0M在摩擦所引起的附加扭矩 ,即M00q qPm式中 理想当量力臂;0m0sini2RR+LS=2B A0LB0R18O图 1- 曲 柄 滑 块 机 构 运 动 简 图摩擦当量力臂;m2901ABmr曲轴主轴承半径。0r则曲柄滑块机构的当量力臂为:0sini21q ABmRr曲轴扭矩为:0sini21q A
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