曲柄压力机拐轴机构设计毕业论文.doc

目录摘 要IIIAbstractIV前言1第一章 曲柄压力机概述21.1曲柄压力机的用途、特点、分类21.1.1 曲柄压力的用途21.1.2 曲柄压力的特点21.1.3 曲柄压力的分类31.2 曲柄压力机工作原理及结构31.2.1 工作原理31.2.2 曲柄压力机的组成51.3 曲柄压力机的发展状况及发展趋势51.3.1 发展状况51.3.2 发展趋势6第二章 曲柄压力机技术参数的选定和传动系统方案设计82.1曲柄压力机技术参数的选定82.1.1曲柄压力机的型号82. 1.2压力机的技术参数102.1.3.技术参数的确定122. 2电动机的选择132.2.1详细计算132.2.2简化计算142.3传动系统的设计152.3.1传动系统布置方式152.3.2离合器和制动器位置162.3.3传动级数和各级速比分配172.3.4传动方案的比较及选定172.3.5传动比计算与分配19第三章曲柄滑块机构的运动分析和受力分析203.1运动分析203.1.1 滑块位移与曲柄转角关系203.1.2 滑块速度与曲柄转角关系223.1.3 滑块加速度与曲柄转角关系223.2 受力分析233.2.1连杆及导轨受力233.2.2曲轴所受扭矩24第四章 曲柄压力机拐轴机构设计294.1偏心机构的分类及特点294.2曲拐轴设计的经验尺寸304.3曲拐轴材料选择314.4 拐轴行程调节装置324.5拐轴的强度计算与校核32第五章 曲柄压力机相关机构设计355.1带传动设计355.2带轮的设计375.2.1带轮的材料375.2.2带轮的结构形式375.2.3 V带轮的轮槽385.2.4 根据相关经验公式计算带轮的尺寸395.3齿轮传动设计395.3.1齿轮传动设计395.3.2几何尺寸计算425.4 高速轴的设计435.5 连杆的设计455.5.1 连杆的比较选取455.5.2 连杆强度计算465.6滑块与导轨的设计485.6.1 滑块的作用以及结构485.6.2 滑块与导轨的主要尺寸确定495.7 相关轴承和键的选取505.7.1 键的选取及校核505.7.2 滑动轴承的设计51第六章 辅助装置546.1拉深垫546.2滑块平衡装置546.3润滑系统55参 考 文 献57结论58致谢59附录60曲柄压力机拐轴机构设计摘 要本设计研究的课题是锻压设备的一种:曲柄压力机，这种机械在我国的制造产业中占有重要地位。我的课题是曲柄压力机拐轴机构的设计，从确定压力机的参数开始,选择电动机。首先进行了曲柄压力原理方案设计,知道曲柄压力机的偏心原理是通过在曲拐轴的曲拐颈上加一个偏心套来实现偏心，通过调节套与法兰连接,再与螺钉连接来锁紧偏心装置， 对偏心机构进行了运动分析和受力分析，深入理解机构的偏心原理,进行了传动方案设计，并确定为由V带传动和圆柱斜齿轮传动组成的二级传动,传动系统将电动机的旋转运动转化为滑快的直线运动。通过二级传动把机械能传到了偏心机构上的曲拐颈上，从而控制滑快的往复运动使零件冲压成型，得到所需的零件，根据相关经验公式计算拐轴的经验尺寸,并对拐轴进行了校核，以满足运动要求，整个压力机的运动会产生摩擦，造成对零件的磨损，为了提高压力机的寿命,研究了手动稠油泵对机构进行润滑，延长了机械的寿命，达到了毕业设计的目的。关键词：设计，压力机，曲拐轴，偏心原理，润滑Crank Shaft Mechanism of the Crank Press DesignAbstractThe research task of my Graduation Project is about crank press, which is one of the forging equipments. This kind of machinery plays an important role in promoting and developing the manufacturing industry of our country. The Subject is about the design of crank throw type crankshaft. Beginning with the parameters of the press determining, the motor has been selected in the design. Firstly, the Scheme design of the crank press machinery must be determined, understanding the eccentric center principle of the crank press. It is to realize eccentricity by adding an eccentric sleeve on the crank term of the crank shaft. In order to locking the wobble, the regulation set connected with the flange, and then connected with the screw. To make dynamical and motion analysis of the eccentric mechanism, and understanding the eccentric center principle of the mechanism. Design the transmission scheme of this Subject. it is through the two-stage drive that composed with the V-belt transmission and the cylindrical helical gear transmission. Through the transmission agent , the rotary motion of the electric motor is translated to linear motion of die-block, so that the problem is resolved. The mechanical energy transferred to the crank cervical of the crank shaft by the two-stage drive. Thus, controlling the reciprocating movement and to make the parts plastic pressure formed. As a method of making the parts processed. During this design, in order to meet the movement requirements, checking the crank shaft is needed after the experience size of the axis has been calculated .It can produces friction among the movement of the press, and the parts would be worn. In order to improve the lifetime of the press, the mechanism lubrication by manual viscous oil pump is also considered. The practice shows that it prolonged the mechanical lifetime, and realized the aim of the graduation project.Keywords: design, crank press ，crank throw type crankshaft , eccentric center principle, lubricatio前言21世纪全球是一个竞争的世纪，国与国之间的竞争越来越激烈。主要体现在综合国力的竞争，而综合国力的竞争主要体现在工业上。一个国家的制造业很大程度体现了工业的发展的水平。在制造业上，要求产品的精度也越来越高。由传统的手工加工转移为计算机的合成加工。其技术向计算机、电子技术、激光技术方向发展，向减少切削量加工和自动化方向发展，甚至达到无切削量加工。锻压是制造机械的基本环节，在冶金、机械、电力、汽车、航空、造船、兵器、化工、电子、仪表、轻工等工作部门都占有重要的地，要实现这一要求，曲柄压力机在很大程度上扮演了一个重要的角色。据资料统计,用塑性成形方法生产的金属零件数量在各行各业中所占的比例为:飞行业占83%,汽车业占80%,电机行业占60%,农机、拖拉机行业占70%,电器行业占80%-90%,标准件行业占9095%,生活日用品占98%。由此可见,塑性成形和摸具工业的发展又为塑性成形设备制造了广阔的市场.曲柄压力机是通过其传动部分，工作机构，操作系统把电动机的电能通过传动系统转换为滑块的运动能，通过模具把原材料进行加工。其结构比较简单，操作比较方便，能大量用于市场。这次课题的题目是压力机偏心装置拐轴的设计，对其进行了大量的研究和计算。通过这次设计，清楚的了解了其工作原理并能设计出比较完整的系统，为以后曲柄压力机的开发提供可参考的原始数据，达到设计的目的，为制造业的发展风奉献自己的力量。第一章 曲柄压力机概述1.1曲柄压力机的用途、特点、分类1.1.1 曲柄压力的用途 曲柄压力机俗称冲床，是材料成型中广泛应用的冲压设备。它能进行各种冲压加工，利用模具直接生产出零件或毛坯。通过曲柄连杆机构获得材料成形时所需的力和直线位移，可进行冲压，挤压，锻造等工艺，广泛应用于汽车工艺，航空工业，电子仪表工业，五金轻工业等领域。1.1.2 曲柄压力的特点（1）曲柄压力机的工作机构为刚性连接，滑块具有强制运动的性质，机身组成封闭的受力系统，飞轮可在其空载时储存能量。（2）材料的利用率高，金属塑性成形主要是靠金属的体积重新分配，而不需要切除金属，因而材料利用率高。（3）改善金属的组织、提高力学性能 金属材料经压力加工后，其组织、性能都得到改善和提高，塑性加工能消除金属铸锭内部的气孔、缩孔和树枝状晶等缺陷，并由于金属的塑性变形和再结晶，可使粗大晶粒细化，得到致密的金属组织，从而提高金属的力学性能。在零件设计时，若正确选用零件的受力方向与纤维组织方向，可以提高零件的抗冲击性能。（4）毛坯或零件的精度较高 应用先进的技术和设备，可实现少切削或无切削加工。例如，精密锻造的伞齿轮齿形部分可不经切削加工直接使用，复杂曲面形状的叶片精密锻造后只需磨削便可达到所需精度。（5）较高的生产率 塑性成形加工一般是利用压力机和模具进行成形加工的，生产效率高。例如，利用多工位冷镦工艺加工内六角螺钉，比用棒料切削加工工效提高约400倍以上。 1.1.3 曲柄压力的分类(1)按工艺用途分类 按工艺用途，曲柄压力机可分为通用压力机和专用压力机2大类。通用压力机适用于多种工艺用途，如冲裁、弯曲、成形、浅拉深等。而专用压力机用途较单一，如拉深压力机、板料折弯机、剪切机、挤压机、精压机等，都属于专用压力机。（2）床身结构形式的不同，曲柄压力机按机身可分为开式曲柄压力机或闭式曲柄压力机。开式压力机床身呈“C”形，机身前面和左.右面敞开，便于模具安装调整和成型操作，但机身刚度较差，受力变形后影响制件精度和降低模具寿命，适用于小型压力机，常用在1000KN以下；闭式压力机机身为框架结构，机身前后敞开，两侧封闭，在前后两面进行模具安装和成型操作，机身受力变形后产生的垂直变形可以用模具闭合高度调节量消除。对制件精度和模具运行不产生影响，适用于中大型曲柄压力机。（3）按驱动连杆数的不同可分为单点压力机或多点压力机。（单点压力机，双点压力机和四点压力机）。“点”数是指压力机工作机构中的连杆数，对较大台面的通用压力机，为了提高滑块运动平稳性和抗偏载能力设置多个连杆。（4）按滑块数是一个还是两个可分为单动压力机或双动压力机。单动是指在工作机构中只有一个滑块，双动是指在工作机构中有两个滑块，分内外滑块，内欢快安装在外滑块内，各种机构分别驱动。双动压力机适合用于大型制件拉伸，多用于汽车车身制造。（5）按传动系统所在位置分，可将曲柄压力机分为上传动式和下传动式2类。下传动压力机的传动机构设于工作台的下面，其重心低、稳定性好，但安装不方便且维修较困难。长行程拉伸压力机均采用下传动方式。1.2 曲柄压力机工作原理及结构1.2.1 工作原理曲柄压力机的工作原理包括压力机的传动原理、功能学原理以及工作机构运动学，静力学原理等。传动原理：以曲柄滑块机构作为工作机构，电动机通过传动系统将运动和能量传给工作机构，使滑块对模具施加压力，板料在压力下成型，获得产品。（通过曲柄滑块机构，将电动机的旋转运动转变为冲压加工生产所需要往复直线运动，从而使坯料获得确定的变形，制成所需的零件）曲柄压力机的功能学特点是采用电动机-飞轮拖动系统。这是因为曲柄压力机工作载荷具有不均匀行。工作时当上模接触工件毛坯后出现很大的工作载荷，大量消耗能量。而在上模接触毛坯前（空程和回程）能量消耗很少。采用电动机-飞轮拖动可利用飞轮的调速作用调节电动机的机械载荷。这样可以减小电动机的安装功率，提高能源利用效率。工作机构的静力学原理是利用曲柄连杆机构具有力的放大性质，产生足以克服材料变形抗力的工作原理，并被机身的弹性变形抗力平衡而不传往地基。同时由于曲柄连杆机构的运动学特性，滑块运动到下止点运动速度很低，故曲柄压力机的工作载荷具有准静态特性。综上所述，曲柄压力机的工作原理是利用曲柄滑块机构产生往复运动满足冲压加工的运动需要，利用机构力放大性质和飞轮的力矩放大和快速释放能量的作用，满足曲柄压力机的峰值压力和能量需要，从物理本质上看，曲柄压力机乃是一种压力和功率放大的装置。图1.1 曲柄压力机原理图1.2.2 曲柄压力机的组成由曲柄压力机工作原理图知，曲柄压力机由以下几部分构成。 （1）工作机构 设备的工作执行机构一般为曲柄滑块机构，由曲轴（拐轴，偏心轴，偏心齿轮），连杆，滑块等零件组成，将旋转运动转换为直线运动。（2）传动系统 包括皮带传动和齿轮传动，将电动机的能量和运动传递给工作机构，起能量传递作用和速度转换作用。（3）操作机构 包括离合器，制动器以及相应电气系统。用以控制工作机构的工作和停止。（4）能源系统 由电动机和飞轮组成。机器运行的能源由电动机提供，开机后电动机对飞轮进行加速，压力机短时工作时能量则由飞轮提供，飞轮起着储存和释放能量的作用。（5）支承部件 由机身，工作台和紧固件等组成。它把压力机所有零部件连成一个整体。承受全部工作变形力和各种装置的重力，并保证整机要求的精度和强度（6）辅助系统 包括气路系统，润滑系统，过载保护装置，气垫，快换模，打料装置，监控装置等。它提高压力机的安全性和操作方便性。对新型压力机此系统成本所占比例有提升趋势1.3 曲柄压力机的发展状况及发展趋势1.3.1 发展状况锻压生产已有悠久的历史,但是,采用锻压机械进行锻压生产却只有百余年的历史。十九世纪三十年代,世界上出现了第一台建议的平锻机和蒸汽锤。六十年代生产了一些冲压用的液压机。直到十九世纪末期，才出现相当规模的曲柄压力机和锻造用的液压机。二十世纪前期，由于汽车工业的兴起，曲柄压力机以及其他锻压设备得到了迅速的发展。众所周知，由于采用现代化的锻压工艺生产工件具有效率高、质量好、能量省和成成本低的特点。所以，工业先进的国家越来越多的采用锻压工艺代替切削工艺和其他工艺。锻压生产在工业生产中的地位越来越重要，锻压机械在机床中所占的比重也越来越大。在锻压机械中，又以曲柄压力机最多，占一半以上。用曲柄压力机可以进行冲压和模锻等工艺生产，他广泛用于汽车、农业机械、电气仪表、国防工业以及日用品等生产部门。随着工业的发展，曲柄压力机的品种和数量越来越多，质量要求越来越高，压力越来越大。它在机械制造工业以及其他工业的锻压生产中的作用越来越显著。 我国解放以前，曲柄压力机的生产非常落后，只能研制一些手动冲床。近年来，由于自行研究和引进技术，研制水平达到了一个新的高度。我国的汽车制造厂，电机电器制造厂以及有关的工厂都装备着不少新型的曲柄锻压机械。我国汽车工业如日中天，发展势头强劲，加上新兴的电子工业( 电讯、数据处理、自动控制、家电) ，为冲压机床的发展提供了广阔的战场。我国制造的锻压设备，不仅能保证良好的性能、质量和可靠性，在锻压设备的成套、生产线和数控化、自动化等方面也有了长足的发展，能开发、设计、制造大型精密高效的成套设备，自动化锻压生产线，柔性制造单元和柔性制造系统等具有高新技术、高附加值的锻压生产装备，我国自行开发的1100 kN伺服曲柄压力机，具有高效、高精度、高柔性、低噪音、节能等特点。我国制造的曲柄压力机一些重要零部件依旧依赖进口；主机可靠性和自动化程度还有待于进一步提高，在国际市场上还缺乏竞争力；锻压设备比例不合理，例如模锻设备比例偏低；先进的工艺和装备所占比例小，例如加热设备、下料设备和成形设定的差距。如品种和规格不全，特别是大、高、精、尖的锻压设备有些还备在能耗、精度、材料利用率、生产率和环保方面有待提高和改进；技术创新能力有待但是，与世界上工业发达的国家相比，我国锻压装备的技术和水平还有一进一步增强。国外状况: 其产品比较先进,技术含量高. 曲柄压力成型制品种类多，且技术先进。随着工业技术的进步和数控技术的发展现在正朝着数字化和生产自动化方向发展。1.3.2 发展趋势 曲柄压力机正向着高速度和高精度的方向发展，并努力降低噪音，提高安全性，扩大自动化程度，改善劳动条件。特别是采用微型计算机控制的曲柄压力机。加速数控化和柔性化，研发冲压机床时要求做到做到五绿 -绿色设计、绿色材料、绿色工艺、绿色包装和绿色处理。 近年来，大功率交流伺服驱动技术的发展，为发展智能化、柔性化的新型压力机带来了希望。用交流伺服电机取代普通感应异步电机，是目前成形装备领域的发展新趋势，将交流伺服驱动引入成形机械，辅以计算机控制技。取消了飞轮、离合器、制动器等耗能部件，不但可以克服机械压力机的固有缺点，滑块特性可变，速度、力量可控，而且大大提高其工作性能、降低能耗、降低噪音、延长模具寿命、提高工作可靠性，使机械压力机具有智能化、柔性化的特点。第二章 曲柄压力机技术参数的选定和传动系统方案设计2.1曲柄压力机技术参数的选定2.1.1曲柄压力机的型号根据JB/T9965-1999的规定，曲柄压力机的型号用汉语拼音英文字母和数字表示。例如JA3l160B型曲柄压力机的型号是：J A 3 l 160 B 结构性能做了第二次修改 公称压力 第一组 第三列 第一次变形机械压力机现将型号的表示方法叙述如下：（1）第1个字母为类代号，代表8类设备中某类设备。在8类锻压设备中，与曲柄压力机有关的有5类。J表示机械压力机。若为Z、D、Q、W、Y则分别表示线材成形自动机、锻机、剪切机、弯曲校正机和液压机。（2）第2个字母代表同一型号产品的变型设计代号，凡主参数与基本型号相同，但其他某些基本参数与基本型号不同的，称为变型，用字母A、B、C表示第1、第2、第3种变型产品。（3）第3个数字为压力机所在的组代号。如2组为开式曲柄压力机，3组为闭式曲柄压力机。（4）第4个数字为压力机所在型代号，以数字表示。1型为固定台式曲柄压力机，2型为活动台式曲柄压力机。（5横线为分格，其后面一位参数为称压力表示设备工作能力，以数字表示。此数字乘以10即为法定单位制“KN”，如上例中160表示标称压力为1600 KN。最后一个字母代表产品的重大改进顺序号，凡型号已经确定的锻压设备，若结构和性能与原产品有明显不同，则称为改进，用字母A、B、C表示第1、第2、第3次改进。如是标准型号则变形设计代号和改进设计代号位无内容，例如，J31-315表示闭式单点机械压力机标准型，标称压力3150 KN；JB23-63表示次要参数做了第二次改进的开式双柱可倾曲柄压力机，标称压力630KN。部分压力机型谱表见表2.1，其中组别和型别中空出为待开发用。表2.1 部分压力机型谱表（JB/T9965-1999）组型名称组型名称组型名称组型名称单注压力机11单柱固定台压力机开式压力机21开式固定台压力机闭式压力机31闭式单点压力机拉深压力机41闭式单点单动拉深压力机12单柱活动台压力机22开式活动台压力机32闭式单点切边压力机42闭式双点单动拉深压力机13单柱柱型台压力机23开式可倾压力机3343开式双动拉深压力机44底传动双动拉深压力机25开式双点压力机45闭式单点双动拉深压力机36闭式双点压力机46闭式双点双动拉深压力机37闭式双点切边压力机47闭式四点双动拉深压力机48闭式三动拉深压力机2. 1.2压力机的技术参数曲柄压力机主要技术参数反应了一台压力机的工作能力、所能加工零件的尺寸范围，以及有关生产率等指标。掌握曲柄压力机主要参数的定义及数值，是我们正确选用压力机的基础。正确选用压力机关系到设备与模具的安全，产品质量、模具寿命、生产效率和成本等。、（1） 标称压力Fg及标称压力行程Sg曲柄压力机的标称压力又称额定压力是指滑块距下死点某一特定距离（此距离成为标称压力行程Sg）时滑块上所允许承受最大的作用力。与标称压力对应的曲柄转角g定义为标称压力角。由于曲柄连杆机构的结构特征，Fg与Sg是同时出现的，及在标称压力行程外，设备的工作能力小于标称压力值，只有在标称压力行程内，设备的工作能力才达到Fg值，但也不能超过。标称压力值已经系列化，主要取自优先系数系列，如63、100、160、250、315、400、630吨等。（2） 滑块行程S滑块可移动的最大距离称为滑块行程。滑块运动到最上位置时其速度为零，该位置称上止点，运动到最下位置时速度也为零，称下止点。上，下止点间的距离为滑块行程。显然，滑块的最大行程等于曲柄半径的两倍，而滑块行程等于模具的开启高度。因此滑块行程可表示能取出最大零件的尺寸和能配备机械化取，送料机构的最大空间。所以，滑块行程是表示压力机工艺空间的参数，它随设备标称压力值增加而增加，有些压力机的滑块行程是可调的。（3） 滑块行程次数n滑块行程次数指压力机空载连续运转时滑块每分钟往复运动的次数，与曲柄转速对应。通用曲柄压力设备越小，滑块行程次数越大。对高速冲床，大批量生产和模具调试，可以实现在试模及模具初始运行阶段以低速运行，一切正常后切换至高速运行。为实现可直接或间接表示压力机的生产率。当压力机有载荷工作时滑块行程次数略有降低。如果有自动上，下料装置时，滑块行程次数近似等于压力机的生产率。手工上，下料时滑块行程次数间接表示生产率。实际生产率可利用系数C表示。因此，滑块行程次数是表示压力机的生产率的参数。对于手操作的曲柄压力机，行程次数不宜太高。（4） 最大装模高度H及装模高度调节量装模高度是压力机上允许安装模具的高度尺寸范围。既指滑块运动剩下止点时工作台垫板上表面到滑块下表面的距离。这个距离是允许安装模具的高度范围。为适应模具高度的制造偏差和模具修磨后的高度变化，装模高度可以调节的，调节的范围称装模高度的调节量。当滑块调节到最高时装模高度最大，称最大装模高度，反之，为最小装模高度。最大，最小装模高度之差为装模高度调节量。最大装模高度和装模高度调节量由有关标准规定。（5） 封闭高度封闭高度是指滑块在下死点时，滑块底面至工作台表面的距离（不是指垫板）。通过装模高度调整机构，将滑块调整到最上位置，当滑块在下死点时，滑块底面至工作台表面的距离称为最大封闭高度；将滑块调整到最下位置，当滑块在下死点时，滑块底面至工作台表面的距离称为最小封闭高度。（6） 工作台板及滑块地面尺寸它是指压力机工作空间的平面尺寸，它的大小直接影响所能安装模具的平面尺寸以及模具安装固定方法。（7） 喉深喉深是指开式压力机或单柱压力机的滑块的中心线至机身的距离。如果尺寸选得太小，则加工的零件尺寸受到限制；尺寸选得过大，则给机身的设计，特别是刚度设计带来困难。在曲柄压力机的有关标准中，基本参数还有工作台尺寸、封闭高度调节量、立柱间距等。尽管如此，根据这些选择压力机还是不够的，还必须查阅产品样本。设备制造厂提供的样本中除了能查到基本参数外，还能查到压力机轮廓尺寸、重量、安装基本尺寸、电动机功率、气源压强等参数。样本参数可作为工厂设计时选择设备的依据。对于塑性成型加工技术人员还必须查阅设备使用说明书，才能获得模具安装方式和联接尺寸、顶料杆的分布和尺寸、压力机的许用负荷曲线等资料。2.1.3.技术参数的确定选用的技术参数如表2.2所示：表2.2 压力机技术参数参数类别量值标称压力Fg/(10kN)160标称压力行程Sg/(mm)12滑块固定行程S/(mm)160滑块调节行程S1/(mm)20滑块行程次数n/(次/min)40最大封闭高度H/(mm)450封闭高度调节量/(mm)130喉深C/(mm)380工作台尺寸左右L/(mm)1120工作台尺寸前后B/(mm)710工作台孔尺寸左右L1/(mm)530工作台孔尺寸前后B1/(mm)300工作台孔尺寸直径D/(mm)400立柱间距离A/(mm)530模柄孔尺寸（直径X深度）/(mm)70X80工作台板厚度L/(mm)1302. 2电动机的选择电动机功率的计算2.2.1详细计算在传动系统中安装了飞轮，可以按一个循环的平均能量来选择电动机的功率，其表达式为 Nm=式中W为工作循环所需总能量，t为一个工作循环时间（s）,其表达式为t=式中n为滑块每分行程次数，Cn为压力机行程利用系数。为了使飞轮尺寸不致过大，以及使电动机能安全工作，实际电动机率要大于平均功率Nm,即N=kNm系数k一般为1.21.6，压力机行程次数较低时k取下限，较高时取上限，k值也可参照相关资料选取，所以实际电动机功率应为N=k表2.3 电动机实际与平均功率比值k压力机每分实际开动的行程次数knCn501.41.6 按上式计算出电动机功率后，选取大于计算值的额定功率为Nt的电动机，然后，根据Nt重新计算实际的k值，以便作为计算带轮时使用，所以k值比预选的要大些，其表达式为K= 式中Nt为电动机额定功率,Nm为平均功率。2.2.2简化计算一般按工作时发热条件来确定电动机功率，带飞轮传动的电动机功率计算归结为如何确定折合功率。当机械特性比较平缓或飞轮能量较大时，电动机负载波动下，这时折合功率接近于压力机一个工作周期的平均功率，为折合功率与平均功率之比。为了使飞轮尺寸不致过大，以及使电动机能安全工作，实际电动机功率要大于平均功率，即工作循环总能量： 系数一般为1.21.6，取=1.3实际电动机功率应为 电动机功率的简化计算 系数，由资料曲柄压力机及传动装置设计查表10-7取：=0.1 曲柄压力机的公称压力0.1160=16电动机功率 N=0.011600=16（KW）电动机的功率 曲柄压力机总的传动效率设为总=0.9根据机械设计课程设计表2-8，选择Y系列三相异步电动机。电动机的型号为：Y200L1-6。其主要技术数据表2.4所示：表2.4 电动机参数电动机额定功率P18.5KW电动机满载转速nw970 r/min电动机轴伸出端直径55mm（m6）电动机轴伸出端安装长度110mm外形尺寸长X宽X高775X395X530mm2.3传动系统的设计2.3.1传动系统布置方式 传动系统的作用是把电动机的能量传给曲柄滑块机构，并对电动机的转速进行减速，使滑块获得所需的行程次数。传动系统的布置方式包括三方面： 1)采用上传动，还是采用下传动?2)主轴和传动轴垂直于压力机正面，还是平行于正面? 3)齿轮放在机身之内还是放在机身之外? 单边驱动还是双边驱动2。分述如下： 1压力机的传动系统可置于工作台之上，也可置于工作台之下。前者叫上传动，后者叫下传动。下传动的优点是：(1)压力机的重心低，运转平稳，能减少振动和噪音，劳动条件较好；(2)压力机地面高度较小，适宜于高度较矮的厂房；(3)从结构上看，有增加滑块高度和导轨长度的可能性，因而能提高滑块的运动精度，延长模具的寿命，改善工件的质量；(4)由于拉杆承受工作变形力，故机身的立柱和上梁的受力情况得到改善。下传动的缺点是： (1)压力机平面尺寸较大，而总高度和上传动相差不多，故压力机总重量比上传动的约大1020，造价也较高。(2)传动系统置于地坑之中，检修传动部件时，不便于使用车间内的桥式吊车。拉延垫夹在传动部件和底座之间，维修不方便，且地坑深，基础庞大，造价较高。 因此是否采用下传动结构，需经全面的技术经济比较之后才能确定。现有的通用压力机采用上传动较多，下传动较少。通常认为在旧车间内添置大型压力机时，由于车间的高度受到限制，采用下传动的优点才比较明显。 2. 齿轮可以放在机身之外，也可以放在机身之内。前一种形式，齿轮工作条件较差，机器外形不美观，但安装维修方便；后一种形式，齿轮的工作条件较好，外形较美观。如将齿轮浸入油池中，则大大降低齿轮传动的噪音。但安装维修较困难。近年来，许多压力机制造厂都倾向后一种形式。 3. 齿轮传动也可设计成单边传动或双边传动，采用后一种形式，可以缩小齿轮的尺寸，但加工装配比较困难(两边的齿轮必需精确加工，装配时要保证对称，否则可能发生运动不同步的情形)。2.3.2离合器和制动器位置确定离合器和制动器的安装位置1、单级传动压力机的离合器和制动器只能置于曲轴上。 2、采用刚性离合器的压力机，离合器应置于曲轴上，这是因为刚性离合器不宜在高速下工作，而曲轴的转速较低，故离合器置：厂曲轴上比较合适。在此情况下，制动器必然也置于曲轴上。3、采用摩擦离合器时，对于具有两级和两级以上传动的压力机，离合器可置于转速较低的曲轴上，也可置于中间传动轴上。当摩擦离合器安装在低速轴上时，加速压力机从动部分所需的功和离合器接合时所消耗的摩擦功都比较小，因而能量消耗较小，离合器工作条件也较好。但是低速轴上的离合器需要传递较大扭矩，因而结构尺寸较大。因此，摩擦离合器的合理位置应视机器的具体情况而定。一般来说，行程次数较高的压力机(如热模锻压力机)离合器最好安装在曲轴上，因为这样可以利用大齿轮的飞轮作用，能量损失小，离合器工作条件包较好。行程次数较低的压力机(如中大型通用压力机)，由于曲轴转速低，最后一级大齿轮的飞轮作用己不显著。为了缩小离合器尺寸，降低其制造成本，并且由于结构布置的要求，离合器多置于转速较高的传动轴上，一般是在飞轮轴上。制动器的位置则随离合器位置而定。因为传动轴上制动力矩较小，可缩小制动器的结构尺。但是必要指出，摩擦离合器的布置位置随着生产的发展也在不断变化。2.3.3传动级数和各级速比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 每分钟行程次数稿，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. 压力机作功的能力 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作功的能力，要比二级和二级以上传动的曲柄压力机为低。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，所以在有些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，但这样会增加制造和维修的劳动量。现有开式压力机的传动压力机的传动级数大致是：滑块每分钟行程次数为55200次/分时，采用一级传动，电动机的同步转速为750或1000转/分;滑块每分钟行程次数为3090/分时，采用二级传动，电动机的同步转速为1000或1500转/分；滑块每分钟行程次数为1040次/分时，采用三级传动。电动机的同步转速为1000或1500/分；滑块每分钟行程次数小于12次/分时，采用四级传动，四级传动用得很少。各级传动比分配恰当，使传动系统能得到合理布置，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，还应使飞轮又适当转速。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通常在240470/分之间。2.3.4传动方案的比较及选定根据以上分析及具体条件来选择设计方案。由于本系统传动行程次数（40r/min）属于30次/min70次/min范围内，该压力机主传动采用两级传动。通过上述的分析得出如图2.1所示的传动方案图，图2.1 几种曲柄压力机设计方案传动系统图从结构上说：a、c两种方案中所用的齿轮数较少从而结构比较简单，空间布置相互靠近使方案比较紧凑，从而不会浪费空间；b、d两种方案中所用的齿轮较多自然结构较为复杂一些，导致结构的空间分布较大，造成了一定的空间浪费，从而使机构较大型。从接触面的摩擦来考虑：a这种方案由于第三级的小齿轮所受到两个大齿轮的摩擦较多所以该小齿轮易磨损；b这种方案也同样存在同样的问题，然而它存在两个同样的齿轮从而增加了机构的费用；c、d这两种方案齿轮的摩擦较少，有利传动方案。从传动效率来说：a这种方案的传动效率较高，由于在传动过程中，所用的齿轮数较少，级数较少自然传动次数较少，带给执行构件的能量就多，因此传动效率较高。b、c、d这几种方案的级数较多，因此传动效率较低，使大量的能量消耗齿轮传动中，不能将大多数能量用于执行构件，结果传动效率较低。从转向来看：a这种方案的执行齿轮的转向是同向的，利于构件的执行，并给传动方案带来方便，b、c、d这几种方案的执行齿轮的转向是反向的，不利于构件的同步，给机构的传动带来不便。综上所述：选择了a这种方案来分析计算，为下一步进行带来了方便。选定设计的设计方案传动系统简如图2.2所示：图2.2曲柄压力机设计方案传动系统图2.3.5传动比计算与分配由上述分析计算总传动比 : i=24根据传动比的分配原则和分配规律，取皮带轮的传动比为4，齿轮传动的传动比为6。第一级传动：V带传动传动比：4第二级传动：圆柱斜齿轮传动传动比：6小齿轮的齿轮的齿数：18第三章曲柄滑块机构的运动分析和受力分析 曲柄滑块机构是曲柄压力机工作机构中的主要类型。这种机构将旋转运动变为往复运动，并直接承受工件变形力。它代表曲柄压力机的主要特征，是设计曲柄压力机的基础。3.1运动分析3.1.1 滑块位移与曲柄转角关系曲柄滑块机构的运动简图如图3.1所示。O点为曲轴的旋转中心，A点为连杆与曲柄的连接点，B点为连杆与滑块的连接点，OA为曲柄半径，AB为连杆长度。当OA以角速度w绕O点作旋转运动时，B点则以速度v作直线运动。下面分别讨论滑块的位移、速度和加速度与曲柄转角之间的关系。 图3.1曲柄滑块机构运动简图 图3.2曲柄滑块机构运动关系计算简图图3.2为结点正置的曲柄滑块机构的运动关系的计算简图(所谓结点正置，是指滑块和连杆的连结点B的运动轨迹位于曲柄旋转中心0相连结点B的连线上)。根据如图3-2所示的曲柄滑块机构运动关系，取滑块下死点B0为行程的起点，滑块从B0点到B0点为滑块位移S： S =-=-（+） =（R-L）-（Rcosa+L） =R（1- cosa）+L（1-）=R（1- cosa）+（1-）令=这个通常叫做连杆系数，代入上式得： S = R（1- cosa）+ （1-） （31）式中：为连杆与中心线的夹角，它的值可以从三角形OAB求得：= =sina （32）因为=，将上式代入得= （33）上式（3-1）得：S = R（1- cosa）+ （1-） （ 34）根据二项式公式，可以将展开。由于一般小于0.3，对于通用压力机一般在0.1到0.2之间。展开后取前二项已有足够的精确度，所以： = 1- （35）将此式代入（4-3）整理得： S = R（1- cosa）+ （1- cos2a） （36）故只要知道半径R和连杆系数时，便可以求出对应不同角和S值。式中 s滑块位移，从下死点算起，向上方向为正，以下均同；曲柄转角，从下死点算起，与曲柄旋转方向相反为正，以下均同； R曲柄半径；连杆系数。(，其中L是连杆长度，当连杆长度可调时，取最短时数值.) 3.1.2 滑块速度与曲柄转角关系求出滑块的位移与曲柄转角的关系后，将位移S对时间t求导数就可得到滑块的速度v,即：V=R【1-cosa+(1-cos2a)】因为： = W所以： V= Rw（sina+sin2a） （37）式中 V滑块速度，向下方向为正： W曲柄角速度，W=； n曲柄每分钟转速，即滑块运每分钟行程次数。3.1.3 滑块加速度与曲柄转角关系求出滑块速度与曲柄转角关系后，将速度v对时间t求导数就可得到滑块的速度a即： a = -= -= -Rw（sina+sin2a） =- R（cosa+cos2a） （38）式中 a滑块加速度，向下方面为正。 式（3-8）前面的负号不是由求导得到的，而是由于滑块行程s和曲柄转角