J23-40型压力机曲柄滑块机构结构设计

1、齐齐哈尔大学毕业设计（论文）齐齐哈尔尔大学毕业设计计（论文文)题目 J233-400压力机机曲柄滑滑块机构构结构设设计 学院机电电工程学学院专业班级级机械1116班 学生姓名名 周 新 指导教师师 刘 尚 成绩年月日齐齐哈尔大学毕业设计（论文） I齐齐哈尔大学毕业设计（论文）摘 要要曲柄压力力机广泛泛应用于于冲裁，弯弯曲，校校正，模模具冲压压等工作作。本次次设计的的为J223-440型压压力机曲曲柄滑块块机构结结构设计计。此次设计计由于分分工不同同，主要要完成的的是曲柄柄压力机机曲柄滑滑块机构构的设计计。在设设计中主主要是根根据总体体设计确确定的压压力机主主要参数数，公称称压力，滑滑块行程程等

2、参数数参考相相关手册册初步估估算曲柄柄，连杆杆，滑块块，导轨轨相关尺尺寸，然然后分别别校核，修修正，最最终确定定各零部部件尺寸寸，并根根据要求求完成装装模高度度调节装装置设计计。最后后写出详详尽曲柄柄滑块机机构设计计说明书书，绘出出主要零零件图。关键词：公称压压力；曲轴；连杆；滑滑块AbsttracctCrannk ppresss mmachhinee wiidelly uusedd inn puunchhingg, bbenddingg, ccorrrecttionn, ddie staampiing etcc.Thee deesiggn ffor thee sttruccturre dde

3、siign of sliiderr crrankk meechaanissm oof JJ23-40 preess.Thiss deesiggn ddue to diffferrentt diivissionn off laaborr, mmainnly to commpleete thee deesiggn oof tthe craank preess sliiderr crrankk meechaanissm.In thee deesiggn iis mmainnly acccorddingg too thhe ppresss oof tthe keyy paarammeteers to

4、dettermminee thhe ooverralll deesiggn, thee noominnal preessuure, sllidee sttrokke pparaametterss reeferrencce mmanuual preelimminaary esttimaatess off crrankk, cconnnecttingg rood, a sslidde bblocck, raiil ccorrrelaatioon ddimeensiion, thhen cheeck, coorreectiion, annd uultiimattelyy deeterrminne t

5、the sizze oof ppartts aand commponnentts, andd acccorrdinng tto tthe reqquirred to commpleete diee fiilliing heiightt addjusstmeent devvicee deesiggn.Finnallly, wriite thee deetaiiledd deesiggn sspeccifiicattionn off sllideer ccrannk mmechhaniism, fiigurre oout majjor parrts.Keywwordds: nomminaal pp

6、resssurre；craanksshafft；connnecctinng rrod；sliiderr IV目 录TOC o 1-3 f h u HYPERLINK l _Toc22671 摘 要要 PAGEREF _Toc22671 I HYPERLINK l _Toc595 Absttracct PAGEREF _Toc595 III HYPERLINK l _Toc22241 第1章 绪 论 PAGEREF _Toc22241 1 HYPERLINK l _Toc662 1.1 研究背背景 PAGEREF _Toc662 1 HYPERLINK l _Toc26249 1.2 国内外外研

7、究现现状1 HYPERLINK l _Toc7146 1.3 曲柄压压力机的的工作原原理及主主要参数数2 HYPERLINK l _Toc21713 1.3.1 曲曲柄压力力机的工工作原理理2 HYPERLINK l _Toc26862 1.3.2 曲曲柄压力力机工作作的特点点3 HYPERLINK l _Toc21069 1.3.3 JJ23-40型型压力机机主要参参数3 HYPERLINK l _Toc15993 1.4 本章小小结 PAGEREF _Toc15993 4 HYPERLINK l _Toc29899 第2章 曲柄滑滑块机构构的运动动分析与与受力分分析 PAGEREF _To

8、c29899 5 HYPERLINK l _Toc17990 2.1 曲柄滑滑块机构构的运动动规律 PAGEREF _Toc17990 55 HYPERLINK l _Toc1454 2.1.1 滑滑块的位位移和曲曲柄转角角之间的的关系 PAGEREF _Toc1454 55 HYPERLINK l _Toc14430 2.1.2 滑滑块的速速度和曲曲柄转角角之间的的关系 PAGEREF _Toc14430 66 HYPERLINK l _Toc26695 2.2 曲柄滑滑块机构构的受力力分析 PAGEREF _Toc26695 77 HYPERLINK l _Toc28812 2.2.1 忽

9、忽略摩擦擦情况下下滑块机机构的力力学分析析 PAGEREF _Toc28812 7 HYPERLINK l _Toc32754 2.2.2 考考虑摩擦擦情况下下滑块机机构的力力学分析析 PAGEREF _Toc32754 9 HYPERLINK l _Toc18576 2.3 本章小小结 PAGEREF _Toc18576 111 HYPERLINK l _Toc31732 第3章 曲轴轴轴系部件件的设计计计算 PAGEREF _Toc31732 112 HYPERLINK l _Toc9469 3.1 曲柄形形式 PAGEREF _Toc9469 122 HYPERLINK l _Toc24

10、432 3.1.1 曲曲轴驱动动的曲柄柄滑块机机构 PAGEREF _Toc24432 122 HYPERLINK l _Toc20958 3.1.2 偏偏心轴驱驱动的曲曲柄滑块块机构 PAGEREF _Toc20958 113 HYPERLINK l _Toc3570 3.1.3 曲曲拐驱动动的曲柄柄滑块机机构 PAGEREF _Toc3570 133 HYPERLINK l _Toc30094 3.1.4 偏偏心齿轮轮驱动的的曲柄滑滑块机构构 PAGEREF _Toc30094 14 HYPERLINK l _Toc10590 3.2 曲轴的的设计计计算 PAGEREF _Toc10590

11、 144 HYPERLINK l _Toc21367 3.2.1 曲曲轴材料料的选定定 PAGEREF _Toc21367 14 HYPERLINK l _Toc13378 3.2.2 估估算曲轴轴的相关关尺寸 PAGEREF _Toc13378 115 HYPERLINK l _Toc9611 3.2.3 曲曲轴的强强度及刚刚度校核核 PAGEREF _Toc9611 16 HYPERLINK l _Toc17380 3.3 连杆和和装模高高度调节节机构 PAGEREF _Toc17380 220 HYPERLINK l _Toc19119 3.4 连杆结结构的设设计计算算 PAGEREF

12、_Toc19119 21 HYPERLINK l _Toc10107 3.4.1 连连杆的选选择 PAGEREF _Toc10107 211 HYPERLINK l _Toc14718 3.4.2 连连杆尺寸寸设计计计算 PAGEREF _Toc14718 211 HYPERLINK l _Toc22132 3.4.3 连连杆及调调节螺杆杆的强度度校核 PAGEREF _Toc22132 222 HYPERLINK l _Toc25088 第4章 滑块部部件的结结构设计计 PAGEREF _Toc25088 25 HYPERLINK l _Toc17854 4.1 滑块与与导轨的的结构 PAG

13、EREF _Toc17854 225 HYPERLINK l _Toc15954 4.1.1 滑滑块的导导向调节节间隙 PAGEREF _Toc15954 225 HYPERLINK l _Toc1118 4.1.2 导导轨的形形式 PAGEREF _Toc1118 266 HYPERLINK l _Toc4431 4.2 滑块与与导轨的的材料选选择 PAGEREF _Toc4431 277 HYPERLINK l _Toc16875 4.3 滑块的的有限元元分析 PAGEREF _Toc16875 227 HYPERLINK l _Toc3000 4.3.1 模模型的生生成 PAGEREF

14、_Toc3000 288 HYPERLINK l _Toc13727 4.3.2 模模型的简简化 PAGEREF _Toc13727 288 HYPERLINK l _Toc4977 4.3.3 网网格的划划分 PAGEREF _Toc4977 299 HYPERLINK l _Toc21269 4.3.4 约约束条件件与力的的施加 PAGEREF _Toc21269 330 HYPERLINK l _Toc1482 4.3.5 UUG8.0 NNASTTRANN计算结结果分析析 PAGEREF _Toc1482 30 HYPERLINK l _Toc25082 结 论 PAGEREF _To

15、c25082 322 HYPERLINK l _Toc21742 参考文献献 PAGEREF _Toc21742 33 HYPERLINK l _Toc30772 致 谢 PAGEREF _Toc30772 344 绪 论论研究背景景制造业的的发展是是国家经经济发展展的重要要保证之之一，同同时又是是判断一个个国家科科技实力力和国防防实力是是否领先先的重要要标准。在机械械制造业业中，压压力机锻锻压制造造是目前前全世界界应用最最为广泛泛的制造造方法之之一。而而在锻压压机械中中，曲柄柄压力机机又占有有很大的的比重。曲柄压压力机主主要是通通过飞轮轮将电机机的能量量存储，在在工作的的瞬间通通过曲轴轴及与

16、其其相连的的滑块对对特定的的模具做做功而释释放能量量。如今今，随着着汽车工工业的兴兴起，曲曲柄压力力机以及及其他锻锻压设备备得到了了迅速发发展。众众所周知知，由于于采用现现代化的的锻压工工艺生产产工件具具有效率率高，质质量好，能能量省和和成本低低的优点点。近年年来，曲曲柄压力力机广泛泛应用于于冲裁，落落料，弯弯曲，折折边，浅浅拉伸及及其他冷冷冲压工工序，是是汽车，摩摩托车，家家用电器器，仪器器仪表，轻轻工，国国防工业业，化工工容器，电电子等行行业必备备的关键键设备。伴随着着工业的的发展，压压力机的的种类和和数量越越来越多多，质量量要求越越来越大大，能力力越来越越大，它它在机械械制造业业和其它它

17、相关行行业中的的作用日日趋显著著。因此此对压力力机的精精度和生生产率等等的要求求也就越越来越高高，所以以对压力力机曲柄柄滑块机机构的设设计是十十分必要要的，生生产出具具有高效效率，高高精度，低低成本，自自动化等等现代化化制造特特点的压压力机，是是值得研研究和探探讨的。国内外研研究现状状目前在国国外，由由于汽车车工业的的迅速兴兴起，曲曲柄压力力机以及及其它制制造设备备也随之之蓬勃发发展，在在逐渐融融入新技技术，新新材料后后，更加加推动了了曲柄压压力机的的改进与与发展。传动系系统是曲曲柄压力力机的重重要组成成部分，其其作用就就是将电电机的运运动和能能量按照照一定的的要求转转化为曲曲柄滑块块的运动动

18、。目前前在国外外，曲柄柄压力机机主要以以批量生生产在板板冲和模模锻中被被广泛应应用，专专业化程程度越来来越高，朝朝着高速速度，高高精度和和自动化化的目标标在发展展，普遍遍采用CCNC控控制。专专业化程程度越来来越高，朝朝着高速速度，高高精度和和自动化化的目标标在发展展。近年年来，锻锻压机械械的拥有有量美国国约占332.44，日日本约占占34。日本已已经有了了很多条条热模锻锻压力机机生产线线。联邦邦德国奥奥穆科公公司近年年来制造造的平锻锻机和热热模锻压压力机，都都已经采采用微型型计算机机巡回检检测各轴轴承的温温度，显显示工艺艺力，对对压力机机的安全全运转有有着非常常重要的的作用。但最近近几年，多

19、多品种少少量生产产势头在在国外越越益强劲劲，要满满足经济济的合理理性，就就要求制制造机械械拥有更更高的柔柔性和通通用性。在这种种背景下下，国外外设计者者们已经经在传统统的机械械压力机机上经过过反复试试验，设设计出一一些具有有创新的的压力机机。这些些压力机机可以适适应多变变的工艺艺过程，通通用性比比以往有有很大提提高，拥拥有更高高的柔性性。其中中机械驱驱动源采采用液压压驱动，兼兼容了机机械压力力机和液液压机的的优点，体体现出未未来压力力机的突突出特征征。我国的冲冲压技术术是在新新中国成成立以后后才发展展起来的的。解放放以前，我我国在曲曲柄压力力机的生生产上十十分落后后，只能能制造出出一些手手动冲

20、床床。在解解放以后后才有了了快速的的发展，迄迄今为止止，在国国内从事事曲柄压压力机设设计制造造的企业业非常多多，分布布也很广广，但这这些企业业生产的的压力机机大多款款式陈旧旧单一，档档次较国国外比较较低，只只能占领领中低端端市场。只有个个别企业业靠自身身研发与与引进国国外技术术相结合合的方式式，生产产出一些些接近于于国外先先进技术术水平的的机床，如如济南第第二机床床厂的大大型冲床床就已经经返销欧欧美。尽尽管我国国现在已已经成为为世界各各种产品品的加工工中心，有有大量曲曲柄压力力机投入入使用，但但其中由由我国自自行设计计和制造造的压力力机却不不多，大大多是从从国外引引进或者者与国外外合作生生产制

21、造造。由于于引进技技术和自自行研究究，压力力机的研研制水平平已经达达到了一一个全新新的高度度。但是是，与工工业发达达的国家家相比较较，我国国的曲柄柄压力机机制造业业仍然是是很落后后的，主主要表现现在性能能不好，质质量不高高和品种种不全等等方面。进入221世纪纪以来，中中国锻压压机械行行业通过过技术引引进，合合作生产产及合资资等多种种方式，已已经快速速地提高高了我国国的冲压压设备整整体水平平，近年年来设计计制造的的很多产产品，其其技术性性能指标标已经能能够接近近世界先先进水平平，但仍仍存在差差距，主主要体现现在设备备的高速速性，高高精度性性和稳定定性方面面。因此此，如何何继续缩缩小与国国外先进进

22、产品的的距离仍仍是我国国设备制制造企业业需要面面对的挑挑战。曲柄压力力机的工工作原理理及主要要参数曲柄压力力机的工工作原理理曲柄压力力机是以以曲柄传传动的锻锻压机械械，其工工作原理理是电动动机通过过三角带带把运动动传给大大皮带轮轮，再经经小齿轮轮，大齿齿轮，传传给曲轴轴。连杆杆上端连连在曲轴轴上，下下端与滑滑块连接接，把曲曲轴的旋旋转运动动变为连连杆的上上下往复复运动。上模装装在滑块块上，下下模装在在垫板上上。因此此，当材材料放在在上下模模之间时时，及能能进行冲冲裁或其其他变形形工艺，制制成工件件。由于于工艺的的需要，滑滑块有时时运动，有有时停止止，所以以装有离离合器和和制动器器。压力力机在整

23、整个工作作周期内内进行工工艺操作作的时间间很短，也也就是说说，有负负荷的工工作时间间很短，大大部分时时间为无无负荷的的空程时时间。为为了使电电动机的的负荷均均匀，有有效的利利用能量量，因而而装有飞飞轮。本本次曲柄柄压力机机的设计计中,大大皮带轮轮的设计计兼有飞飞轮的作作用。工作原理理图如下下图：图1-11 工作作原理图图曲柄压力力机工作作的特点点刚性传动动，滑块块运动具具有强制制性质a. 上上下死点点、运动动速度、闭合高高度等固固定便于实实现机械械化和自自动化b. 定定行程设设备自我保保护能力力差，工作时时形成封封闭力系系c. 不不会造成成强烈冲冲击和振振动d. 不不允许超超负荷使使用，一个工

24、工作循环环中负荷荷作用时时间短，主主要靠飞飞轮释放放能量e. 工工作时尖尖峰负荷荷不会对对电网造造成冲击击f. 不不能够超超能量使使用J23-40型型压力机机主要参参数公称压力力(t)：400滑块行程程（mmm）：440行程次数数（次/minn）：880公称压力力时下死死点距离离（mmm）：77/2固定行程程（mmm）：1100调整行程程（mmm）：1100/10活动台位位置（mmm）：4000/2000本章小结结本章主要要介绍了了设计的的研究背背景以及及压力机机的国内内外研究究现状，通通过对压压力机工工作原理理的阐述述，引出出本设计计的研究究对象曲曲柄滑块块机构及及其主要要技术参参数，并并对

25、本设设计的重重点、难难点加以以描述。曲柄滑块块机构的的运动分分析与受受力分析析曲柄滑块块机构的的运动规规律曲柄滑块块机构运运动简图图如图22-1所所示。结结点正置置于曲柄柄滑块机机构运动动简图中中，图中中， OOA 是是曲柄，OO点是曲曲柄的旋旋转中心心。ABB 为连连杆，AA 点是是曲柄和和连杆的的连结点点，B 点为连连杆与滑滑块的连连结点。曲柄长长度为 R，也也叫做曲曲柄半径径，连杆杆长度为为 L，称为连杆系数。对于通用的压力机，一般为 0.10.2。图2-11曲柄滑滑块机构构的运动动简图滑块的位位移和曲曲柄转角角之间的的关系当曲柄滑滑块转动动时，从从上止点点转到下下止点， 滑块从从 点降

26、降至点（如如图2-1），全全行程 。设曲曲柄转至至下死点点时的曲曲柄转角角为，曲柄柄逆时针针运动到到上死点点时曲柄柄转角为为，连杆杆的中心心线与滑滑块运动动方向之之间的夹夹角为。滑块的的位移和和曲柄转转角之间间的关系系表达式式为：（2-11）而，则则，又，所所以，将将其带入入整理得得（2-22）为连杆系系数，在在通用的的压力机机中，一一般为 0.110.22。故上上式在整整理后可可得（2-33）式中 滑块行行程（从从下死点点算起）曲柄转转角（从从下死点点算起,与曲柄柄旋转方方向相反反者为正正）曲柄半半径连杆长长度连杆系系数因此，当当已知曲曲柄的半半径和连杆系系数时，便便可以从从上式计计算出对对

27、应不同同的值。由由余弦定定理可知知（2-44）滑块的速速度和曲曲柄转角角之间的的关系在求出滑滑块的位位移与曲曲柄转角角之间的的关系后后，把位位移对时时间求导导就可以以求得滑滑块的速速度。求求导过程程如下：而， 所所以式中滑滑块速度度曲柄的的角速度度又，所以滑块块的运动动速度 和曲柄柄转角之之间的关关系式为为：（2-55）式中曲曲柄每分分钟的转转数从上式可可以看出出，滑块块的速度度是随着着曲柄的的转角的的变化而而变化的的。在时时，。曲曲柄转角角增大时时，滑块块的速度度也随之之显著增增加，但但在时，速速度的变变化是很很小，而而数值却却是最大大的。因因此，常常常取曲曲柄转角角时的滑滑块速度度作为最最

28、大速度度。用表表示。即（2-66）上式表明明，滑块块的最大大速度与与曲柄的的转速，曲曲柄半径径是成正正比的，越高，越大，滑块的最大速度也越大。曲柄滑块块机构的的受力分分析曲柄滑块块机构能能否满足足工艺的的要求，除除了检验验曲柄滑滑块机构构的运动动规律是是否符合合要求，还还必须对对曲柄滑滑块机构构的强度度进行校校核。为为了更准准确的进进行强度度校核，首首先要确确定滑块块机构中中的主要要零部件件的进行行受力状状态。忽略摩擦擦情况下下滑块机机构的力力学分析析图2-22忽略摩摩擦和零零件自身身重量时时曲柄滑滑块机构构的受力力图1.连杆杆及导轨轨受力图2-22为忽略略摩擦和和零件自自身重量量时滑块块的受

29、力力情况。考虑B点点力的平平衡得由前推导导可知，若，当时，。当，。在通常情况，尤其是通用压力机，远远小于0.3,所以远远小于。由于角较小，所以，可以认为，故上述两式可以写为（2-77）（2-88）式中连连杆作用用力；导轨作作用力；工件变变形力；连杆系系数；曲柄转转角。2.曲轴轴所受扭扭矩曲轴上所所受的理理想扭矩矩为而 又 所以 又 所以 （2-99）式中R曲柄半半径连杆系系数；曲柄转转角。从以上上上述公式式可以得得出，虽虽然工件件所受的的变形力力P一定定，而曲曲轴所受受的扭矩矩是随着着曲柄转转角的变变化而变变化的，的值越大，的值就越大，也就是说在比较大的曲柄转角下工作时，曲轴上所受的扭矩就会比

30、较大。当曲柄转角等于公称压力角时，即时，曲轴上所受的理想扭矩就称为理想公称扭矩。即（2-110）此公称扭扭矩是设设计曲轴轴的基础础。我们在上上述分析析连杆和和曲轴所所传递的的扭矩过过程当中中,没有有考虑各各运动部部位的摩摩擦问题题。这种种处理问问题的方方法对于于分析连连杆的受受力来讲讲,误差差是非常常小的，并并且简化化了计算算，是可可以应用用的。但但是,在在计算曲曲轴传递递的扭矩矩时,如如果不考考虑摩擦擦的影响响,却会会带来比比较大的的误差,因此，在在计算时时应考虑虑由摩擦擦所增加加的扭矩矩。考虑摩擦擦情况下下滑块机机构的力力学分析析求曲柄滑滑块机构构的摩擦擦扭矩主主要有两两种方法法，那就就是

31、能量量法和力力法，在在这里我我们主要要运用能能量法进进行滑块块机构的的受力分分析。压力机在在工作时时，曲柄柄滑块机机构中的的摩擦主主要发生生在四处处：滑块导轨轨面的摩摩擦。摩摩擦力的的大小为为（2-111） 摩擦力力的方向向与滑块块的运动动方向相相反，形形成了对对滑块运运动的阻阻力。该该阻力经经过连杆杆作用到到曲轴上上，从而而增加了了曲轴所所需传递递的扭矩矩。2. 曲曲轴支承承颈与轴轴承之间间的摩擦擦。曲轴轴旋转时时,轴承承对轴颈颈的摩擦擦力分布布在轴颈颈的工作作面上,这些摩摩擦力对对轴颈中中心形成成与轴颈颈旋转方方向相反反的阻力力矩。对对支撑11、2其其值分别别为：两个支撑撑的总阻阻力矩为为

32、（2-112）由于小齿齿轮的作作用力比比小很多多，所以以可以认认为两个个支反力力的和为为（2-113）所以上式式变为 （2-14）3. 曲曲柄颈与与连杆大大端轴承承之间的的摩擦,它与上上一种摩摩擦一样样,也会会形成阻阻力矩,且可按按下式计计算: （2-15）4. 连连杆销与与连杆小小端轴承承之间的的摩擦。它也会会形成阻阻力矩: （22-16）上述三个个阻力矩矩，都会是是曲轴增增加所需需传递的的扭矩。根据功率率平衡原原理，曲曲轴所需需要增加加的扭矩矩在单位位时间内内所做的的功，等等于克服服各处摩摩擦所消消耗的功功率。即即（2-117）式中 滑块移移动速度度；曲柄的的转动角角速度；、连杆杆的摆动动

33、角速度度。根据运动动学原理理，连杆杆AB为为平面运运动，或或可从下下述关系系中求出出（2-118）式中 连杆BB点的相相对速度度。而 =取，则，经整理理后得由由于摩擦擦使曲轴轴所增加加的扭矩矩为：（2-119）最后得到到考虑摩摩擦后曲曲轴所需需传递的的扭矩为为=（2-20）式中 RR曲柄半半径；曲柄的的转角；连杆系系数；摩擦系系数,一一般取00.055；曲轴支支承颈的的直径；曲轴颈颈的直径径；连杆销销的直径径；P坯料料抵抗变变形的反反作用力力。为了便于于计算，式式（2-15）可可写成如如下形式式 （22-211） （22-222）称为当量量力臂，就就是在考考虑摩擦擦后总的的当量力力臂。当时，曲

34、曲轴上的的扭矩及及称为公公称扭矩矩，即 （2-23）而相应的的当量力力臂便称称为公称称当量力力臂，即即 （2-24）本章小结结本章是曲曲柄滑块块机构结结构设计计的理论论基础，主主要对曲曲柄滑块块机构的的运动规规律和受受力情况况进行了了分析，其其中具体体包括滑滑块的位位移和曲曲柄转角角之间的的关系、滑块的的速度和和曲柄转转角之间间的关系系、忽略略摩擦情情况下滑滑块机构构的力学学分析、考虑摩摩擦情况况下滑块块机构的的力学分分析等。在受力力分析中中，本章章对滑块块和连杆杆的受力力情况做做了具体体了分析析，其中中的一些些计算公公式在后后续的曲曲轴和连连杆的设设计中都都会用到到，因此此，本章章是整个个设

35、计的的基础部部分。曲轴轴系系部件的的设计计计算曲柄形式式(a).曲轴驱驱动的曲曲柄滑块块机构(b).偏心轴轴驱动的的曲柄滑滑块机构构(c).曲拐驱驱动的曲曲柄滑块块机构(d).偏心齿齿轮驱动动的曲柄柄滑块机机构1 支支承颈; 2 曲柄柄臂; 3曲柄颈颈; 44 连杆; 5曲拐颈颈; 66 心轴; 7偏心齿齿轮曲轴驱动动的曲柄柄滑块机机构工作原理理：曲轴轴旋转时时，连杆杆作摆动动和上、下运动动，使滑滑块在导导轨中作作上、下下往复直直线运动动。 特点：曲轴双双端支承承，受力力好；滑滑块行程程较大，行行程不可可调。大大型曲轴轴锻造困困难，受受弯、扭扭作用，制制造要求求高。 适用范范围：主主要用于于较

36、大行行程的中中小型压压力机上上。 图3-2 J223-440压力力机的曲曲柄滑块块机构结结构图1、打料料横梁 2、滑滑块 33、压塌塌块 44、支承承座 55、盖板板 6、调节螺螺杆 77、连杆杆体 88、轴瓦瓦 9、曲轴 10、锁紧螺螺钉 111、锁锁紧块 12、模具夹夹持块偏心轴驱驱动的曲曲柄滑块块机构工作原理理：当偏偏心轴转转动时，曲曲轴颈的的外圆中中心以偏偏心轴中中心为圆圆心做圆圆周运动动，带动动连杆、滑块运运动。特点：曲曲轴颈短短而粗，支支座间距距小，结结构紧凑凑，刚性性好。但但偏心部部分直径径大，摩摩擦损耗耗多，制制造比较较困难。适用范围围：主要要用于行行程小压压力机上上。 曲拐驱

37、动动的曲柄柄滑块机机构工作原理理：当曲曲拐轴转转动时，偏偏心套的的外圆中中心以曲曲拐轴的的中心为为圆心做做圆周运运动，带带动连杆杆、滑块块运动。特点：曲曲拐轴单单端支承承，受力力条件差差；滑块块行程可可调（偏偏心套或或曲拐轴轴颈端面面有刻度度）。便便于调节节行程且且结构简简单，但但曲柄悬悬伸刚度度差。适用范围围：主要要用于中中、小型型压力机机上图3-33 JBB21-40压力力机的曲曲柄滑块块机构结结构图1、滑块块 2、调节螺螺杆 33、连杆杆体 44、压板板 5、曲拐轴轴 6、偏心套套偏心齿轮轮驱动的的曲柄滑滑块机构构工作原理理：偏心心齿轮在在芯轴上上旋转时时，其偏偏心颈就就相当于于曲柄在在

38、旋转，从从而带动动连杆使使滑块上上下运动动。特点：偏偏心齿轮轮芯轴双双端支承承，受力力好；偏偏心齿轮轮只传递递扭矩，弯弯矩由芯芯轴承受受；受力力情况比比曲轴好好，芯轴轴刚度大大。结构构相对复复杂，但但铸造比比曲轴锻锻造容易易解决。 适用范范围：常常用于大大中型压压力机上上。 曲轴的设设计计算算曲轴材料料的选定定曲轴为压压力机非非常重要要的传动动零件，受受力比较较复杂,所以制制造条件件要求较较高,一一般选用用45号钢锻制而而成。锻锻比一般般为2.53。有一一些中、大型压压力机的的曲轴则则用合金金钢锻造造，例如如、，锻比比则需要要大于33。对于于小型压压力机的的曲轴，在在国内有有些制造造厂用球球墨

39、铸铁铁铸造。锻制的的曲轴加加工后应应进行调调质处理理，有时时还需要要在两端端切割试试件进行行机械性性能试验验。对于于大型曲曲轴，有有时在支支承颈和和曲柄颈颈中心处处钻深孔孔，以改改善淬透透性，提提高机械械性能。曲柄支支承颈和和曲柄颈颈需加以以精车或或磨光。为了延延长曲轴轴寿命，在在各轴颈颈特别是是圆角处处，最好好用滚子子辗压强强化。查阅相关关手册,参考同同类型的的曲柄压压力机曲曲轴常用用材料,本次设设计的曲曲轴采用用40CCr锻造造而成，曲曲轴在粗粗加工后后进行调调质处理理，调质质后硬度度不低于于2700HB,锻造比比取3。估算曲轴轴的相关关尺寸在设计曲曲轴时，首首先根据据经验公公式决定定曲轴

40、的的有关尺尺寸，然然后再根根据理论论公式进进行精确确校核。曲轴由支支承颈、曲柄臂臂、曲柄柄颈三部部分组成成,如图3-3。图3-33 曲轴轴各部分分尺寸示示意图根据曲柄柄轴尺寸寸经验公公式 （3-1）式中 压力机机公称压压力（KKN），此此处得支承颈颈直径。其余各部部分尺寸寸见表33-1。表3-11 曲轴轴有关尺尺寸经验验公式曲轴各部部分尺寸寸名称代号经验数据据计算尺寸寸曲柄颈直直径120支承颈长长度180曲柄两臂臂外侧面面间的长长度225曲柄颈长长度150圆角半径径9曲柄臂的的宽度135曲柄半径径固定行程程的一半半50曲轴的强强度及刚刚度校核核一、强度度校核曲轴的危危险截面面主要是是曲柄颈颈截

41、面和和支承颈颈截面，即即截面和和截面（如如图3-4）。图3-44 曲轴轴危险截截面示意意图1.曲柄柄颈危险险截面的的校核齿轮在曲曲轴上的的作用力力要比连连杆对曲曲轴的作作用力小小得多，故故可忽略略不计；而连杆杆对曲轴轴的作用用力可近近似看成成是等于于公称压压力，并并且分别别以的一一半作用用在连杆杆的轴瓦瓦两侧。如此，危危险截面面的弯矩矩为 （33-2） 截面的最最大应力力为（3-33）式（3-2）和和（3-33）中公称压压力；曲柄颈颈长度；曲柄两两臂外侧侧面间的的长度；曲柄颈颈直径；圆角半半径；弯曲截截面系数数。带入已知知数据，计计算得：因为，故故曲轴颈颈截面的的强度符符合要求求。在曲轴的的曲

42、柄颈颈上，除除了受弯弯矩作用用以外，还还会受到到扭矩的的作用，此此时应当当按弯扭扭联合作作用计算算。但是是，由于于所受弯弯矩要比比扭矩大大得多，所所以忽略略扭矩计计算的应应力和考考虑扭矩矩计算的的应力差差不多。因此，本本次设计计中曲轴轴的曲柄柄颈用式式（3-33）计算截面面的应力力就足够够准确。2.支承承颈危险险截面的的校核曲轴除在在曲柄颈颈的截面面处有可可能发生生破坏以以外，也也可能在在支承颈颈的截面面处发生生破坏，所所以，还还需校核核截面处处的强度度。在支承颈颈截面处处，也受受到了弯弯扭联合合作用，但但是这里里和曲柄柄颈的截截面恰恰恰相反，扭扭矩要比比弯矩大大得多，所所以可以以忽略弯弯矩在

43、此此处的影影响。截截面处的的扭矩为为（3-44）最大剪应应力为 （3-5）式中公公称压力力；支承颈颈直径；公称当当量力臂臂，见式式（2-19）；扭转截截面系数数。带入已知知数据，计计算得：因为，故故支承颈颈截面的强强度符合合要求。曲轴许用用应力如如表3-2所示示。表3-22 曲轴轴许用应应力（）材 料45调质质3600010000140007501000040调质质5000014000200001000015000调质6500018000260001400020000调质7500021000300001600023000二、刚度度校核曲轴的刚刚度计算算，利用用摩尔定定理就可可计算曲曲柄颈中中点

44、的挠挠度。第一项很很小，可可以忽略略，故简简化公式式为：式中 压力机机公称压压力（）；弹性模模量，对对钢曲轴轴；曲柄颈颈长度；曲柄臂臂宽度；圆角半半径；支承颈颈、曲柄柄臂、曲曲柄颈的的惯性矩矩；式中 、支承颈颈、曲柄柄颈直径径；曲柄臂臂高度；曲柄臂臂宽度；曲柄臂臂形心至至曲柄颈颈形心的的距离。曲柄颈中中点的计计算挠度度与实测测挠度见见表3-3表3-33曲柄颈颈中点的的计算挠挠度与实实测挠度度表压力机型型号或吨吨位计算挠度度实测挠度度J23-400.17720.1779三、键的的选择与与校核键是标准准件，通通常用于于联接轴轴和轴上上的零件件，能够够起到周周向固定定的作用用并且传传递转矩矩。根据据

45、传递转转矩的大大小和轴轴上的零零件是否否需要沿沿轴向滑滑移以及及滑移距距离的长长短，还还有对中中性的要要求，键键在轴上上的位置置等，本本次设计计采用普普通平键键，材料料使用铸铸钢。这这种键联联接具有有对中性性好、结结构比较较简单、装拆比比较方便便等特点点。根据据键在轴轴段的直直径从标标准中选选取键的的剖面尺尺寸，。平键联接接的失效效形式主主要有以以下几种种：工作作面的过过度磨损损，工作作面被圧圧溃，有有的情况况下还会会出现键键被剪断断的情况况。对于于尺寸按按标准选选择的键键来说，一一般只按按工作面面的挤压压应力来来进行强强度校核核。 （33-6）式中 传递转转矩；键的高高度；键的工工作长度度；

46、轴的直直径；键的数数目；许用挤挤压应力力。代入数据据计算得得Pa故所选平平键符合合要求。连杆和装装模高度度调节机机构为了能适适应不同同高度的的模具，压压力机的的装模高高度应当当是可以以调节的的。如图图4-11所示，装装模高度度的调节节是通过过调节连连杆的长长度来实实现的。也就是是说，连连杆部件件不是一一个整体体，而是是由连杆杆2和调调节螺杆杆3组成成的。调调节螺杆杆的下端端的球头头和滑块块6相联联接，使使用扳手手转动调调节螺杆杆，就可可以调节节连杆的的长度。图3-55 曲柄柄压力机机剖面图图压力机在在冲压工工件的过过程当中中，装模模高度是是应该保保持不变变的。如如果装模模高度变变大了，则则可能

47、会会造成所所加工工工件出现现废品；如果装装模高度度变小了了，就有有可能会会造成模模具的损损坏，或或者压力力机出现现过载现现象。鉴鉴于此，为为了防止止装模高高度在加加工过程程中自行行改变，滑滑块机构构中设有有锁紧装装置，它它是由锁锁紧块88以及锁锁紧螺钉钉7组合而而成。锁锁紧块上上有正反反扣螺纹纹，锁紧紧螺钉上上也具有有相同的的正反螺螺纹与其其相配合合。转动动锁紧螺螺钉，就就可以使使锁紧块块紧紧压压住调节节螺杆，这这样就可可以防止止因调节节螺杆松松动而造造成的装装模高度度变化。上面所用用到的连连杆式靠靠一个球球头和滑滑块相联联接，因因此称为为球头式式连杆。除此以以外，还还有柱销销式连杆杆。这种种

48、形式的的连杆是是一个整整体，它它通过连连杆销、调节螺螺杆与滑滑块相联联接调节节螺杆由由蜗轮蜗蜗杆来驱驱动。这这种结构构的连杆杆虽然是是一个整整体，长长度不可可调，但但是转动动蜗轮蜗蜗杆就可可使滑块块上下移移动，所所以也可可以达到到调整装装模高度度的目的的。连杆结构构的设计计计算连杆的选选择球头式连连杆和柱柱销式连连杆在生生产上均均有使用用，各有有各的优优缺点。球头式式连杆的的结构比比较紧凑凑，并且且压力机机的高度度还可以以降低。但是球球头加工工比较困困难，需需用专用用设备进进行加工工。柱销销式连杆杆与球头头式螺杆杆相反，加加工相对对简单，但但是随着着压力机机的压力力增大，柱柱销的直直径就随随之

49、增大大。所以以对于大大型压力力机来说说，采用用柱销式式连杆就就不太合合理，因因此就有有了柱面面结构，即即销子和和连杆孔孔之间有有间隙。在工作作的行程程时，由由柱面接接触来传传递载荷荷。回程程时，销销子承受受着滑块块的重量量及拔模模力。如如此，销销子的直直径就可可以减小小，但柱柱面加工工困难。在有些压压力机当当中，也也会采用用柱塞导导向式的的连杆，即即连杆不不是直接接和滑块块相连接接的，而而是通过过一个导导向柱塞塞和滑块块相连接接。这样样，偏心心轮就能能够菲比比在机身身的上梁梁当中，变变成浸油油的润滑滑，这样样可以减减少齿轮轮的磨损损，还能能降低传传动中的的噪声。此外，导导向柱塞塞在导向向套筒中

50、中滑动，就就相当于于加长了了滑块的的导向长长度，从从而提高高了压力力机的运运动精度度。它的的主要缺缺点是加加工、安安装较为为复杂，压压力机的的高度有有所增高高。综合各连连杆的优优缺点，本本次设计计中的曲曲柄滑块块机构采采用球头头式连杆杆。连杆杆使455钢来制制造。球球头式连连杆中调调节螺杆杆则使用用45号号钢锻造加加工，调调质处理理，球头头表面淬淬火，硬硬度为2230-2600HBCC。调节螺螺杆的螺螺纹通常常常采用用强度较较高的特特种止推推螺纹和和梯形螺螺纹。由由于压力力机是在在重载的的情况下下工作，所所以采用用梯形螺螺纹，尺尺寸为MM8012。连杆尺寸寸设计计计算在设计连连杆时，首首先根据

51、据经验公公式确定定连杆的的有关尺尺寸，然然后再根根据理论论公式进进行校核核。尺寸寸计算主主要包括括连杆以以及螺杆杆尺寸。连杆上的的作用力力，的大小小和压力力机公称称压力以以及曲柄柄滑块机机构中连连杆的数数目有关关。对于于单点压压力机，（为公称压力）。球头式连连杆的连连杆及螺螺杆尺寸寸的经验验公式计计算见表表3-4。表3-44 连杆杆尺寸表表计算部位位代号经验数据据计算尺寸寸球头调节节螺杆100807090连杆120160连杆总长长度L的确定定在确定连连杆的长长度L时时，根据据压力机机的工作作特性，结结构特点点，以及及精度和和刚度的的要求等等全面考考虑。一一般开式式压力机机连杆系系数,即即连杆长

52、长度。取，即连杆及调调节螺杆杆的强度度校核调节螺杆杆最大压压缩应力力校核曲柄压力力机在工工作时，连连杆会受受到压力力作用。因为调调节螺杆杆截面积积比较小小，所以以一般只只校核调调节螺杆杆的压缩缩应力就就可以了了。校核核公式如如下： （33-7）式中 连杆上上的作用用力；调节螺螺杆的最最小截面面积；许用压压缩应力力。由于于连杆两两端摩擦擦及动态态工作的的影响，实实际应力力比计算算应力增增大较多多，所以以许用应应力应该该取较小小一点的的数值。45号钢钢调质：；球铁：；球铁：。根据连杆杆的估算算数据知知，则节螺杆杆的压缩缩应力由于调节节螺杆采采用455号钢锻锻造，所所以故调节螺螺杆符合合强度要要求。

53、调节螺纹纹的强度度校核本次设计计的调节节螺纹采采用的是是梯形螺螺纹。因因为螺母母（对于于球头式式连杆来来说，螺螺母就是是连杆体体。对于于柱销式式连杆来来说，螺螺母就是是蜗轮）的的材料通通常要比比调节螺螺杆的材材料差，所所以，只只需检验验螺母上上的螺纹纹强度。螺母上上的螺纹纹破坏的的可能性性有三种种：即牙牙齿表面面的挤压压破坏和和牙齿根根部的弯弯曲、剪剪切破坏坏。经分分析，只只校核弯弯曲强度度就可以以了。因为螺纹纹可以看看成是连连杆上的的作用力力作用在在螺纹中中径处的的悬臂梁梁，因此此，螺母母上的螺螺纹在牙牙根处的的最大弯弯曲应力力为 （3-8）式中 螺纹根根部的弯弯矩；螺纹根根部的截截面系数数

54、。 （3-9）式中连连杆上的的作用力力；螺纹的的外径；螺纹的的内经；螺纹的的最少工工作圈数数。 （3-10）式中 螺纹的的最小工工作高度度，即在在装模高高度调节节到最小小时的螺螺纹工作作高度；螺距。 （3-11）式中 螺纹牙牙根处的的高度，对对于特种种锯形螺螺纹，对对于梯形形螺纹。所以 （3-12） 或 （33-13）应使 许用应力力的取值值，可参参考如下下：铸铁；铸钢；球铁。代入已知知数据计计算得 螺杆采用用45钢钢，所以以，故调调节螺纹纹的强度度符合要要求。滑块部件件的结构构设计滑块与导导轨的结结构曲柄压力力机中的的滑块是是一个箱箱形的结结构，如如图4-1所示示，它的的上面和和连杆相相连接

55、，而而下边则则安装着着模具的的上模，并并且能够够沿机身身上的导导轨上下下运动，这这样，把把连杆的的摆动转转变为上上下的直直线往复复运动。滑块的的下端底底面还开开有模柄柄孔或TT 形槽槽，以便便于安装装模具的的上模。除此以以外，在在滑块的的里面开开有安装装打料横横杆的打打料孔，还还装有压压塌式保保护装置置等。图4-11 滑块块示意图图滑块的导导向调节节间隙在压力机机的设计计制造过过程中，保保证加工工精度是是尤为重重要的一一点，为为此必须须保证滑滑块的导导向平面面与底平平面垂直直，以便便使滑块块的底面面与工作作台的上上平面之之间的平平行度达达到要求求值，即即保证滑滑块的运运动方向向和工作作台之间间

56、的垂直直度。滑滑块的导导向平面面与导轨轨之间应应该保持持一定的的间隙，并并且是可可以调整整的。如如果间隙隙过小，则摩擦阻力会增大大，润滑条件也较差，如此一来便会加剧导向平面与导轨之间的磨损，减低传动的效率，还会增大能量的损失。倘若间隙过大，那样就不能确保滑块的运动精度，从而会影响模具上下模之间的间隙，当滑块承受偏心载荷时容易产生倾斜，这样便会加剧导向面和模具之间的磨损。因此，为了使滑块导向面与机身导轨磨损后能够调整导向间隙，滑块的导向间隙应当设计成可以调整的。滑块的导导向面应应该足够够长，以以此来保保证滑块块的运动动精度。因此滑滑块的高高度必须须做的足足够高。滑块的的宽度与与高度的的比值，在在

57、闭式单单点压力力机上大大约为11.0881.332,而在开开式压力力机上则则在1.7左右右。导轨的形形式导轨的形形式主要要有v型导轨轨、四面面导轨、四面斜斜导轨、八面导导轨等。有些压压力机中中的四个个导轨均均可以单单独调节节，这是是靠一组组可以推推拉的螺螺栓来完完成的。这种四四面都能能调节的的导轨可可以提高高压力机机的工作作精度，但但是调节节比较困困难。有有些压力力机中的的则做成成了两个个都是固固定的，另另两个是是可以调调节的，这样固定的导轨就要承受滑块的侧向力，这种形式具有调节容易的优点，但是工作精度却受到了一定的影响。近年来，通用压力机中可以看到一些八面调节导轨间隙结构，这种样式的滑块导轨

58、的每个导轨面都能够单独调节，在每一个调节面上都有一组推拉螺栓。这种结构的导轨不仅导向精度高，还具有调节方便的优点。对于开式压力机来说，通常做成两根V形导轨，如图4-2。图4-22 滑块块导轨表4-11为开式式压力机机滑块的的导向长长度和滑滑块、导导轨主要要尺寸，可可供设计计参考。表4-11 滑块块尺寸表表 公称压压力项目 （吨吨）6.31016254063100160400对照尺寸行 程程S3045556580100130160200导轨长200250320350455580600770900滑块尺寸导向长23529538742554068075093811000前 后后12015018022

59、0260360380375600 左 右178220230303300528606630980比例关系系6.7116.5667.0446.5446.7556.85.7665.8665.51.3221.3441.3881.41.81.2991.2331.4991.1220.8550.8440.8330.8220.8440.8550.80.8220.811滑块导向向长度有有两种形形式，即即长导和和短导向向。增加加滑块的的导向长长度，有有利于提提高导向向精度，加加长导向向长度已已是世界界各国共共同的趋趋势。滑块与导导轨的材材料选择择小型压力力机中的的滑块通通常使用用的材料料为铸铁铁QT6600-3，

60、中中型压力力机当中中的滑块块材料通通常为铸铸铁HTT20-40和和稀土球球铁，有有时也会会使用钢钢板焊接接而成。大型压压力机当当中的滑滑块通常常用Q2235钢钢板来焊焊接而成成，焊接接后一般般还要进进行退火火处理。有一些些压力机机在导向向面上镶镶有酚醛醛层压布布板，以以便提高高滑块的的耐磨性性。导轨轨滑动面面的材料料通常使使用铸铁铁HT220-440。对对于速度度高、偏偏心载荷荷比较大大的压力力机来说说，则用用铸造青青铜或者者铸造黄黄铜来制制造。对对于一些些高速压压力机来来说，为为了减小小摩擦，提提高机器器的耐用用程度以以及滑块块的运动动精度，则则采用滚滚针导轨轨。从本次设设计压力力机的公公称