2024实训题目-小型压力机设计

小型压力机设计压力机传动原理图一、设计要求设计一款小型压力机，满足给定的压力、行程和工作频率要求。考虑压力机的结构合理性、稳定性和操作便利性。二、给定参数压力：在[P1]-[P2]kN范围内随机给定（例如：50-100kN）。行程：在[S1]-[S2]mm范围内随机给定（例如：100-200mm）。工作频率：在[F1]-[F2]次/分钟范围内随机给定（例如：10-20次/分钟）。三、设计任务确定压力机的总体结构形式，如开式或闭式。设计传动系统，包括电机选型、皮带或齿轮传动的参数计算。设计执行机构，如曲柄滑块机构或肘杆机构，确定相关尺寸。选择合适的导向机构和机身结构。使用SolidWorks软件建立三维模型，并生成装配体和零件工程图。对关键零部件进行强度和刚度校核计算。四、提交成果设计计算说明书，包含详细的设计思路、计算过程和选型依据。SolidWorks模型文件（装配体和零件）。工程图（装配图和主要零件图）。装配图1张，零件图3张（每人一张）有限元计算报告一份。设计步骤一、需求分析明确给定的压力、行程和工作频率等参数要求。了解压力机的使用环境和工作条件。二、方案设计确定压力机的总体结构类型，如开式或闭式。选择合适的传动方式，如皮带传动、齿轮传动等。构思执行机构，如曲柄滑块、肘杆机构等。三、详细设计计算计算传动系统参数，如电机功率、皮带轮或齿轮的尺寸等。设计执行机构的关键尺寸，以满足行程和压力要求。确定机身、滑块等主要零件的结构和尺寸。四、零件选型选择合适的轴承、导轨、键等标准件。确定材料类型。五、三维建模使用SolidWorks等软件创建各个零件的三维模型。进行装配，检查干涉和运动合理性。六、工程图绘制生成装配图，标注尺寸、公差、配合等。绘制主要零件的零件图。七、力学分析与校核对机身、曲轴、连杆等关键零件进行强度、刚度和稳定性分析。优化与改进小型压力机的压力范围通常在10kN至200kN之间。行程范围常见的在50mm至300mm之间。工作频率范围大致在5次/分钟至30次/分钟小型压力机设计指导书示例一、设计概述本设计旨在开发一款满足给定参数要求的小型压力机，包括总体结构设计、传动系统设计、执行机构设计以及主要零部件的强度校核。二、主要技术参数最大压力：50kN行程：100mm工作频率：10次/分钟三、设计步骤（一）电机选型计算压力机工作时所需的功率：[P=(F×v)/60×1000}]其中，(F)为压力（50kN=50000N），(v)为滑块的平均速度（行程×工作频率=100mm/min×10=1000mm/min=10m/min）P=(F×v)/60×1000≈8.33kW考虑到传动效率和一定的余量，选择电机功率为11kW。(P)表示压力机工作所需的功率，单位为千瓦（kW）。(F)代表压力机的工作压力，单位为牛顿（N）。在您给出的例子中，压力为50kN，换算为牛顿就是50000N。(v)是滑块的平均速度，单位为米每分钟（m/min）。它通过行程和工作频率来计算。行程为100mm，即0.1m，工作频率为10次/分钟，那么滑块每分钟移动的距离就是行程乘以工作频率，即0.1m×10=1m/min，所以(v=1m/min)。（二）传动系统设计若采用皮带传动，根据电机转速和工作频率计算总传动比。假设电机转速为1440rpm，工作频率为10次/分钟，即滑块每分钟上下运动10次，则主轴转速为5r/min。总传动比(i=n_{电机}/n_{主轴}=1440/5=288)，确定皮带轮的直径。（三）执行机构设计假设采用曲柄滑块机构，根据行程计算曲柄长度。行程(S=2r)，则曲柄长度r=S/2=50mm)连杆长度的确定，通常取曲柄长度的3-5倍，假设取4倍，则连杆长度为200mm。（四）机身设计机身结构可选择铸造或焊接结构，根据压力计算机身所受的应力，选择合适的材料和壁厚。（五）滑块设计根据压力计算滑块所受的应力，确定滑块的尺寸和材料。（六）曲轴设计计算曲轴所受的弯矩和扭矩，进行强度校核。选择合适的材料和轴径。（七）导轨设计根据滑块的行程和受力情况，选择合适的导轨类型和尺寸。四、强度校核对机身、曲轴、连杆、滑块等主要零部件进行强度和刚度校核，使用材料力学公式或有限元分析软件进行计算。(选择其中一个零件做有限元分析计算)五、注意事项设计过程中要充分考虑制造工艺性和装配便利性。遵循相关的设计标准和规范。小型压力机的传动原理通常是将电机的旋转运动通过传动系统转化为滑块的直线往复运动，从而实现对工件的冲压加工。常见的传动方式包括以下几种：皮带传动：电机通过皮带带动飞轮旋转，飞轮再通过离合器和传动轴将动力传递给曲柄滑块机构。涉及零件的设计计算：皮带的型号和长度选择，皮带轮的直径，飞轮的转动惯量，离合器的扭矩容量等。齿轮传动：电机的动力通过齿轮组传递给曲柄轴。涉及零件的设计计算：齿轮的模数、齿数、齿宽，传动轴的直径和强度等。蜗轮蜗杆传动：适用于要求较大减速比的情况。涉及零件的设计计算：蜗轮蜗杆的参数，如模数、蜗杆头数、蜗轮齿数，以及轴的强度和刚度。在小型压力机的设计中，无论采用哪种传动方式，以下零件通常都需要进行设计计算：曲轴（或偏心轴）：承受扭矩和弯矩，需要计算其直径以保证强度和刚度。连杆：承受拉力和压力，要计算其截面尺寸和长度。滑块：根据所受压力计算其结构强度和导向部分的尺寸。机身：需考虑整体的强度和刚度，计算其壁厚和加强筋的布置。导轨：根据滑块的行程和受力，确定导轨的类型、尺寸和承载能力。轴承：根据轴的转速、承载和安装要求，选择合适类型和型号的轴承，并计算其寿命。这些零件的设计计算需要综合考虑压力机的工作要求、材料性能、制造工艺等多方面因素，以确保压力机的性能和可靠性设计说明书要求一、封面包含项目名称、学生姓名、学号、提交日期等信息。二、目录列出说明书的各个章节标题及对应的页码。三、设计要求与参数明确给定的压力、行程、工作频率等设计参数。提出可能的附加设计要求，如尺寸限制、成本控制等。四、总体方案设计比较和选择不同的结构方案和传动方式。解释所选方案的优势和合理性。五、详细设计计算电机选型计算，包括功率、转速等。传动系统各部件（如皮带、齿轮、轴等）的参数计算和尺寸确定。执行机构（如曲柄滑块）的运动学和力学分析及相关尺寸计算。机身、滑块等主要结构件的强度和刚度计算。六、零部件设计绘制各主要零部件的结构示意图，并标注关键尺寸。说明零部件的材料选择和制造工艺。七、装配关系与公差配合描述各零部件之间的装配关系和装配顺序。确定关键配合部位的公差配合。八、三维建模与工程图简述使用的三维建模软件和建模过程。附上主要零件的工程图，并符合制图标准。九、强度校核对重要零部件进行强度校核的计算过程和结果。分析校核结果是否满足设计要求，如不满足应提出改进措施。十、设计总结总结设计过程中的主要成果和遇到的问题。对设计方案的优缺点进行自我评价，并提出可能的改进方向。十一、格式要求字体、字号、行距统一规范。图表清晰、编号有序、标题准确。语言表达准确、简洁、通顺，避免错别字和语法错误。机身有限元分析报告要求计算要求可以包括：施加的工作压力，模拟实际工作状态。考虑机身材料的力学性能，如弹性模量、屈服强度等。分析不同工况下（如最大压力、频繁冲压）机身的应力分布和变形情况。提交的计算报告应包括以下内容：模型描述介绍所建立的机身有限元模型，包括网格划分的类型和尺寸控制。说明模型中所采用的边界条件和加载方式。材料属性列出机身材料的具体力学性能参数，如弹性模量、泊松比、屈服强度等。计算工况详细说明所分析的工况及其对应的加载和约束条件。结果分析展示应力分布云图，指出应力集中的部位和最大应力值。给出变形分布云图，说明最大变形量及位置。结论根据计算结果判断机身结构是否满足强度和刚度要求。如不满足，提出改进建议和措施。参考文献列出在有限元计算过程中参考的相关资料和标准。装配体及零件工程图要求一、装配体工程图要求：图纸布局采用标准的图纸幅面（如A0、A1、A2等），根据装配体的复杂程度选择合适的幅面，确保图纸布局合理、美观。图纸上应留出足够的空间用于标注尺寸、技术要求和标题栏等。视图表达至少包括主视图、俯视图和左视图，必要时应增加剖视图、局部视图、向视图等，以清晰地表达装配体的结构和各零件之间的装配关系。视图应按照国家标准正确绘制，投影关系准确，线条清晰。尺寸标注标注出装配体的总体尺寸（长、宽、高）、安装尺寸（安装孔的位置和尺寸）以及关键的配合尺寸和形位公差。尺寸标注应完整、清晰，符合国家标准，且便于制造和装配。零件序号和明细表对装配体中的每个零件进行编号，并在明细表中列出零件的序号、名称、数量、材料等信息。零件序号应按顺序排列，不得重复或遗漏。技术要求注明装配体的装配要求，如配合公差、润滑要求、密封要求等。对装配体的性能要求、检验标准以及使用注意事项等进行简要说明。标题栏填写装配体的名称、图号、比例、设计单位、制图人员、审核人员以及绘图日期等信息。二、零件图要求：图纸布局与装配体工程图的要求类似，根据零件的形状和尺寸选择合适的图纸幅面，并合理安排视图、尺寸标注和技术要求等的位置。视图表达采用适当数量的视图（通常包括主视图、俯视图、左视图等），以完整、清晰地表达零件的结构形状。对于复杂的零件，可能需要更多的视图或剖视图。采用剖视、局部放大等表达方法，以显示零件的内部结构和细节特