1、圖書分類號：密 級：畢業設計JZ21160機械壓力機傳動系統的設計DESIGN OF JZ21-160 MECHANICAL PRESS TRANSIMISS SYSTEM學生姓名朱東海學院名稱機電工程學院專業名稱機械設計制造及其自動化指導教師張元越2008年6月2日徐州工程學院學位論文原創性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用或參考的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。論文作者簽名： 日

2、期： 年 月 日徐州工程學院學位論文版權協議書本人完全了解徐州工程學院關于收集、保存、使用學位論文的規定，即：本校學生在學習期間所完成的學位論文的知識產權歸徐州工程學院所擁有。徐州工程學院有權保留并向國家有關部門或機構送交學位論文的紙本復印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。徐州工程學院可以公布學位論文的全部或部分內容，可以將本學位論文的全部或部分內容提交至各類數據庫進行發布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。論文作者簽名： 導師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要本課題是對機械壓力機傳動部分的設計。機械壓力機的工作原理是利用曲柄滑塊機構，將電機的

3、圓周運動轉換成滑塊的往復直線運動，從而實現對加工零件的沖壓。對該機械設計時考慮的主要因素是曲柄機構的受力分析和載荷的校核，以及曲軸的發熱問題。另外，通過設計飛輪使機械的工作平穩性增強，電機功率得到減小，即滿足了設計的要求，又使設計更簡單化、合理化。通過二級變速，使電機的高速運動轉變為滑塊的低速運動，從而使機械的載荷能力大大增強。根據以上要求設計了機械壓力機的傳動總圖。關鍵詞 曲柄滑塊機構 ；運動及受力分析；傳動AbstractThis topic is the design of the mechanical presses transmission. Mechanical press wor

4、king principle is to use of the slidercrank mechanism to make the electrical machinery that will be conerted into the circular to reciprocating move, thus realizing the spare parts punching.The main factors to consider of the mechanical design is the crank analysis and load the check, and the heat p

5、roblem of crank. In addition, through the mechanical design of the flywheel is to increase the whole stationeriness, and the electrical power to be reduced, that is designed to meet the rationalization, and it is can make the design more simplifier and rationalizer. Through the secondary transimissi

6、on , the electrical machinery high-speed move , turn into the slider low-speed movement. So that the mechanical load capacity greatly enhanced.According to the above requirements of the mechanical that design the transmission of transmission assembly drawingKeywords Crank block mechanism Move and st

7、ress analysis Transmission目 錄 TOC o 1-3 u 1 緒論 PAGEREF _Toc201415789 h 11.1 我國鍛壓設備的差距 PAGEREF _Toc201415790 h 21.2 鍛壓設備的發展趨勢 PAGEREF _Toc201415791 h 32 概述 PAGEREF _Toc201415792 h 42.1 曲柄壓力機的工作原理與結構組成 PAGEREF _Toc201415793 h 42.2 曲柄壓力機的發展概況 PAGEREF _Toc201415794 h 62.2 通用曲柄壓力機的型號和技術參數 PAGEREF _Toc201

8、415795 h 72.3.1 曲柄壓力機的型號 PAGEREF _Toc201415796 h 72.3.2 通用曲柄壓力機的技術參數 PAGEREF _Toc201415797 h 83 滑塊的運動規律 PAGEREF _Toc201415798 h 103.1 滑塊的行程與曲柄轉角的關系 PAGEREF _Toc201415799 h 103.2 滑塊的速度和曲柄轉角的關系 PAGEREF _Toc201415800 h 113.3 滑塊的加速度和曲柄轉角的關系 PAGEREF _Toc201415801 h 123.4 曲柄滑塊機構的受力分析 PAGEREF _Toc201415802

9、 h 134 傳動系統 PAGEREF _Toc201415803 h 154.1 傳動系統布置及設計 PAGEREF _Toc201415804 h 154.2 傳動級數和各級速比分配 PAGEREF _Toc201415805 h 164.3 確定離合器和制動器的安裝位置 PAGEREF _Toc201415806 h 164.4 傳動零件計算特點 PAGEREF _Toc201415807 h 175 曲軸設計計算 PAGEREF _Toc201415808 h 185.1 曲軸強度計算 PAGEREF _Toc201415809 h 195.2 齒輪的計算 PAGEREF _Toc20

10、1415810 h 245.3 傳動軸的計算 PAGEREF _Toc201415811 h 255.4 計算齒輪的受力 PAGEREF _Toc201415812 h 266 電動機選擇和飛輪設計 PAGEREF _Toc201415813 h 306.1 電動機功率計算 PAGEREF _Toc201415814 h 316.2 飛輪轉動慣量計算 PAGEREF _Toc201415815 h 316.3 飛輪尺寸的確定 PAGEREF _Toc201415816 h 33結論 PAGEREF _Toc201415817 h 35致謝 PAGEREF _Toc201415818 h 36參

11、考文獻 PAGEREF _Toc201415819 h 37附錄 PAGEREF _Toc201415820 h 381 緒論鍛壓生產在工業生產中占有重要的地位。采用鍛壓工藝生產工件具有效率高、所量好，重量輕和成本低的特點。所以，工業先進的國家愈來愈多地采用鍛壓工藝代替切削工藝和其他工藝。鍛壓機械在機床中所占的比重也愈來愈大。近年來，鍛壓機械的擁有量日本為34%，美國為32.4%。在鍛壓機械中又以曲柄壓力機最多，占一半以上。用曲柄壓力機可以進行沖壓、模鍛等工藝，廣泛用于汽車、農業機械、電器儀表、國防工業以及日用品等生產部門。隨著工業的發展，曲柄壓力機的品種和數量愈來愈多，質量要求愈來愈顯著，壓

12、力愈來愈大。它在機械制造工業以及其他工業的鍛壓生產中的作用愈來愈顯著。例如，在汽車 拖拉機工廠中，用熱模鍛壓力機代替模鍛錘生產模鍛件已經成為一個發展的檔勢。日本已有四條熱模鍛壓力機生產線，其中一條110000千牛熱模鍛壓力機自動生產線是在1971年建成的，可以生產重達1400牛，長達1.3米的曲軸以及重達1000牛，長達2米的汽車前梁生產效率為60件/時。從揀料預熱、剪切、鍛造、檢驗到包裝發送全部自動進行，全線僅用24人比模鍛錘的生產效率高得多，勞動條件大為改善。西德已經制造了五條120000千牛熱模鍛匠力機自動生產線，供應世界各國。又如，在日用品生產中，如果不采用高速沖壓自動機，那么產品的成

13、本與質量在國際市場上將失去競爭能力。因此大量制造和使用曲柄壓力機，已經成為工業先進國家的發展方向之一。我國在解放以前，曲柄壓力機的生產非常落后，只能制造一些手動沖床。解放以后，才有了飛速的發展，到目前為止，我們已經制造了80000千牛的熱模鍛壓力機，40000千牛的雙點壓力機以及其他各種型號的壓力機。但是，與工業先進的國家比較，我國的曲柄壓力機制造業還很落后，主要表現在質量不高、數量不足品種不全等幾個方面特別是缺乏大型高效的設備。因此，必須大力發展曲柄壓力機，以滿足四個現代化的需要。曲柄壓力機的類型很多，按照工藝用途分類如下：1）板料沖壓壓力機（1）通用壓力機用來進行沖裁、落料、彎曲、成形和淺

14、拉廷等工藝（2）拉延壓力機，用來進行拉延工藝。（3）板沖高速自動機，適用于連續級進送料的自動沖壓工藝。（4）板沖多工位自動機，適用于連續傳送工件的自動沖壓工藝。2）體積模鍛壓力機（1）冷擠壓機，用來進行冷擠壓工藝。（2）熱模鍛壓力機，用來進行熱模鍛工藝。（3）精壓機，用來進行平面精壓，體積精壓和表面壓印等工藝（4）平鍛機，用來進行平鍛工藝。（5）冷墩自動機，用于制造如螺釘螺母等各種標準件。（6）精鍛機，用來精鍛各種軸類工件：3）剪切機（1）板料剪切機，用于裁剪板料。（2）棒料剪切機，用于截裁棒料。 1.1 我國鍛壓設備的差距從我國鍛壓設備現有的發展情況來看，仍然是機械制造工業和壓力加工工業中的

15、薄弱環節，與世界上一些工業發達的國家相比還有一定的差距，具體表現如下：(一)結構陳舊、性能較差 現在國內生產約600多種鍛壓設備中，相當于國外4050年代水平的占50%左右，個別產品只有國外30年代的水平，甚至國外淘汰的產品我們還在生產。在生產制造過程中，存在的問題也不少，關鍵性部件可靠性差，使用壽命短；零件加工精度木能保證，熱處理性能不穩定；摩擦材料、液壓、氣動電氣元件質量不過關；安全可靠性差、噪音大和效率低等。品種多、產量大的開式壓力機，雖說已生產很多年，但至今仍舊存在：技術參數雜亂、結構陳舊、噪音大、性能差和三化水平低；沒有無級調速裝置、自動送料裝置和安全保護裝置等。70年代研制的產品也

16、存在很多不足，還有待進一步完善，例如：閉式單點壓JJ機使用性能差、生產效率低，只相當于國外60年代初的水平；大型、重型雙動拉延壓力機質量上基本未過關；多工位自動壓力機送料裝置的送料精度不穩定，質量也未過關；冷擠壓機參數亂，使用性能差，沒有自動送料裝置等。(二)品種不全、成套性差 精鍛、大型、重型和高效鍛壓設備的品種和數量都很少。生產廠只出售鍛壓設備主機，不能根據用戶的需要供應機械化、自動化裝置和模具等。先進的閉式四點壓力機、多工位冷擠壓壓力機、快鍛液壓機、鍛壓自動線、熱模鍛成套設備、大型薄板沖壓成套設備和板料開卷校平落料成套設備等均屬空白。目前鍛壓設備生產的品種，只能滿足生產需要的50%左右。

17、(三)機械化、自動化程度差 我國鍛壓生產機械化、自動化的程度很低，多數鍛壓設備都處于手工送料或半手工送科的落后狀態，操作肘既不安全、勞動強度又很大。其原因在于：鍛壓件生產分散，專業化廠比較少，先進、高效、自動化的鍛壓設備和自動生產線用不上；目前制造鍛壓設備的工廠，不能按川戶的產品圖紙和生產綱領設計、制造機械化、自動化裝置、自動機和自動生產線等。(四)構成比落后 我國鍛壓設備在機床擁有量中只占21%，而先進的工業國家高達34%；小型壓力機和空氣錘占的比重很大，約為全國鍛壓設備的70%；而精鍛、大型、重型和高效的鍛壓設備比重很小；甚至有些急需的產品還是空白。(五)技術力量薄弱 我國鍛壓設備制造廠的

18、技術人員一般占全體職工的3%左右，而有的國家高達15%。很多制造鍛壓設備的工廠沒有設計能力，只能依靠測繪和外來的圖紙進行生產。1.2 鍛壓設備的發展趨勢目前鍛壓行業面臨著其它行業的有力競爭，例如用增強塑料零件、燒結零件和鑄件來代替鍛壓件等，并不是由于這些零件的性能比鍛壓件優越，而關鍵在于成本較鍛壓件低。為了增強鍛壓行業的競爭能力，必須從提高生產效率、降低原材料消耗、減少能源消耗著手以降低零件的成本，并提高鍛壓件質量。為了適應鍛壓生產的需要，鍛壓設備相應的發展趨勢為：提高行程次數；提高機械化、自動化程度；提高設備的可靠性和安全性；增設附屬裝置，縮短輔助時間減少振動和噪音，改善勞動條件提高勞動效率

19、；提高設備的精度和剛度；研制梢密鍛壓設備發展大型、重型和新型的鍛壓設備改造老的鍛壓設備；開展基本理論的研究等。結合我國鍛壓設備現有的情況，在發展過程中，不僅要加快速度縮小差距，還要逐步改變鍛壓設備的構成比，以適應生產的耍求.根據國內外的生產實際，鍛壓設備總的發展方向，現分別論述如下：(一)提高鍛壓設備的生產效率 其辦法：一是提高行程次數，以提高鍛壓設備的生產效率；一從增設附屬裝置，縮短輔助時間，以提高鍛壓設備的開動率。(二)提高鍛壓設備的機械化、自動化程度(三)提高鍛壓設備工作的可靠性和安全性 為了防止設備和人身事故，保證鍛壓設備能安全、方便和可靠地進行工作，一般應在鍛壓設備上配有超負荷保險裝

20、置、人身保護裝置、檢測裝置和指示器等。(四)提高鍛壓設備的精度和剛度 目前的工藝設計都傾向于在一臺鍛壓設備上布置多付模具，采取多工位連繼鍛壓的方法進行生產，各工件變形杭力的合力不可能與設備作用力處于同一直線上，而且有較大的偏移，再加以非對稱性零件增多，模腔斜面會出現水平分力，這些因素都會使滑塊產生偏移和水平位移。為了提高鍛件的精度和模具的壽命，必須提高鍛壓設備的精度和剛度，尤其是鍛壓件精度要求日益提高的情況下，這一問題顯得更為突出。(五)研制精密成形鍛壓設備 在民用工業和國防工業中，由于產品性能和采用高、精、尖技術的需要，對鍛壓外生產的要求愈來愈高：(1)為了增大產品功率與重量的比值，以提高性

21、能和減少使用經費，要求鍛壓件表面強度較高的縱向晶粒和纖維組織保留下來，使機械性能提高，以大大減輕產品重量。因此，必須生產不需要或少需要切削加丁的精密鍛壓件。(2)在現代的高、精、尖技術中，采用貴重、稀缺金屬作為鍛壓件原材料的日益增多。為了降低產品成本和減少原材料的消耗，必須發展精密鍛壓件的生產。上述這些問題，在航天、航空工業中顯得更為迫切。(六)減少鍛壓設備的振動和噪音 振動和噪音是一種工業公害，對人體的臉康產生極為有害的影響。在機床行業中，鍛壓設備所產生的振動和噪音比較嚴重，因此，很多國家都作了嚴格限制，達不到規定指標的鍛壓設備，不準出廠。為了減少鍛壓設備的振動和噪音，一般采取：減少振動和噪

22、音源；限制振動和噪音的傳播。2 概述2.1 曲柄壓力機的工作原理與結構組成曲柄壓力機是采用機械傳動的鍛壓機器。通過傳動系統把電動機的運動和能量傳給工作機構，從而使坯料獲得確定的變形，制版所需的工件。下圖是曲柄壓力機的外形圖、結構圖和運動原理圖。其工作原理如下：電動機通過三角皮帶將運功傳給大皮帶輪，從而通過齒輪把運動傳給大齒輪，大齒輪把運動傳給曲軸，連桿的上端套在曲軸上，下端與滑塊用連接，因此，就將曲軸的旋轉運動變成滑塊的往復運功。上模裝在滑決上，下模裝在工作臺上。當材料放在上下模之間時，即能進行沖裁或其他變形工藝，制成工件。氣墊是用來頂出工件或在拉伸時作壓邊用。由于工藝操作的需要，滑塊時而運動

23、，時而停止，因此裝有離合器。壓力機在整個工作周期內進行工藝操作的時間很短，即有負荷的工作時間很短，大部分時間為無負荷的空程。為了使電機的負荷均勻，有效地利用能量，因而裝有飛輪。大皮帶輪即起飛輪作用。從上述的工作原理可以看出，曲柄壓力機一般由下面幾部分組成： (1)工作機構 一般為曲柄滑塊機構，由曲軸、連桿和滑塊等零件組成。 (2)傳動系統 包括齒輪傳動和皮帶傳動等機構。 (3)操縱系統 如離合器和制動器。 (4)能源系統 如電動機和飛輪。 (5)支承部件 如機身。圖2-1 機床效果圖除上述基本部分以外，還有多種輔助系統與附屬裝置，如潤滑系統、保護裝置以及氣墊等。曲柄壓力機的工作機構代表壓力機的

24、工作特征，其運動規律將影響壓力機的工作性能，而其受力狀況則是壓力機強度和剛度設計的基礎。壓力機的傳動系統將影響壓力機的整體布置、外形尺寸、美觀以及重量和成本。離合器和制動器是壓力機能否正常穩定工作的關鍵，它們的正確設計與使用將會大大提高壓力機的工作可靠性和壽命。壓力機工作時，除需要其有足夠的壓力外，還需要具有足夠的能量。電動機和飛輪的正確選用與合理設計是獲得足夠能量的基礎，同時也給節約能量提供了途徑。所有的部件和零件都支承在機身上，機身的合理設計將降低壓力機的重量，提高壓力機的剛度。壓力機的輔助裝置與系統將使壓力機獲得必要的輔助功能，使其安全運轉，是提高壓力機使用效率不可缺少的組成部分，其設計

25、好壞在一定程度上標志著壓力機的先進與否。圖2-2 機床總圖2.2 曲柄壓力機的發展概況鍛壓生產已有悠久的歷史，但是，采用鍛壓機械進行鍛壓生產卻只有百余年的歷史，十九世紀三十年代，世界上山現了第一臺簡易的平鍛機和蒸汽錘。六十年代生產了一些沖壓用的液壓機。直到十九世紀末期，才出現相當規模的曲柄壓力機和鍛造用的液壓機。二十世紀前期，由于汽車工業的興起，曲柄壓力機以及其他鍛壓設備得到了迅速發展。眾所周知，由于采用現代化的鍛壓工藝生產工件具有效率高、質量好、能量省和成本低的特點。所以，工業先進的國家越來越多地采用鍛壓工藝代替切削工藝和其他工藝。鍛壓生產在工業生產中的地位越來越重要，鍛壓機械在機床中所占的

26、比重也越來越大。近年來，鍛壓機械的擁有量日本為34，美國為324。在鍛壓機械中，又以曲柄壓力機最多，占一半以上。用曲柄壓力機可以進行沖壓和模鍛等工藝生產，它廣泛用于汽車、農業機械、電器儀表、國防工業以及日用品等生產部門。隨著工業的發展，曲柄壓力機的品種和數量越來越多，質量要求越來越高，壓力越來越大。它在機械制造工業以及其他工業的鍛壓生產中的作用越來越顯著。例如，在汽車拖拉機工廠中，用熱模鍛壓力機代替模鍛錘生產模鍛件已經成為一個發展趨勢。日本已有數條熱模鍛壓力機生產線，其少一條110000kN熱模鍛壓力機生產線是在197l年建成的，可以生產重達140kg，長達13m的曲軸以及重達100kg，長達

27、2m的汽車前梁，生產效率為每小時60件。從裝料、預熱、剪切、鍛造、檢驗到包裝、發送全部自動進行。全線僅用24人，比模鍛錘的生產效率高得多，勞動條件大為改善。德國已經制造了若干條120000kN的熱模鍛壓力機自動生產線，供應世界各國。我國也購置條，對汽車鍛件的生產起著良好的作用。又如，冷擠壓工藝是項新興的工藝，用冷擠壓生產的零件表面粗糙度小，尺寸精度高，直徑為2030mm的零件其公差范圍可控制在0.015m m以內，因此，所生產的零件不需進行或少量進行切削加工即可使用。大大提高了生產率，并節約了原材料。隨著冷擠壓工藝的發展，各種類型的擠壓機應運而生，正在使加工行業產生巨大的變化。再如，在日用品及

28、家用電器生產中，如果不采用高速沖壓自動機，產品的成本與質量在國際市場上將失去競爭能力。因此大量制造和使用曲柄壓力機，已成為工業先進國家的發展方向之。近年來，曲柄壓力機正向著高速度和高精度的方向發展，并努力降低噪音提高安全性，擴大自動化程度，改善勞動條件。特別是采用微型計算機控制的曲柄壓力機，更具有先進的水平。例如，行程次數500次min左右的高速壓力機已普遍應用，美國明斯恃(Minster)公司已生產250kN，2000次min的超高速壓力機。美國國民(National)公司發展了新系列的高速冷墩機，M12四工位螺母冷墩機生產率為每分鐘250件。精密沖裁的壓力機己發展到25000 kN，可沖裁

29、的最大板厚已達25mm，加工的零件周邊的表面粗糙度很小，尺寸精度很高，沖切面的垂直度可達8930擠壓機己發展到50000kN，多工位擠壓機已發展到45000kN，機器精度不斷提高，剛度已達到同規格的通用壓力機的23倍。1982年在日本大阪國際機床展覽會上展出了55臺鍛壓設備，其中采用數控的占345，可以人機對話，編成十分方便。日本會田公司制造的2000KN“沖壓中心”，采用微型計算機控制，自動換模、換料和調整工藝參數，全部時間只需5min。德國奧穆科（Eumuco）公司近年來制造的熱模鍛壓力機和平鍛機，都已采用微機巡回檢測各軸承的溫度，顯示工藝力，對壓力機的安全運轉起著重要作用。國際標準化組織

30、（ISO）規定，在8590dB的連續噪音下，工作時間不能超過8h, 而美國和瑞士規定為85dB。現在德國舒勒（Sehuler）公司制造的開式壓力機已為75dB。還有一些公司正在研制低噪音（75dB）的折彎機和冷墩自動機。我國解放以前，曲柄壓力機的生產非常落后，只能制造一些手動沖床。解放以后才有了飛速的發展，到目前為止，我們已經制造了80000kN的熱模鍛壓力機，40000kN的雙點壓力機以及其他各種型號的壓力機。近年來，由于自行研究和引進技術，研制水平達到了一個新的高度。我國的汽車制造廠，電機電器制造廠以及有關的工廠都裝備著不少新型的曲柄鍛壓機械。但是，與工業先進的國家比較，我們的曲柄壓力機制

31、造業仍屬落后，主要表現在質量不高，性能不好和品種不全等方面，特別缺乏大型高效的設備。因此，必需大力發展曲柄壓力機，以滿足現代的需要。2.2 通用曲柄壓力機的型號和技術參數 曲柄壓力機的型號按照JBGQ200384型譜，曲柄壓力機的型號用漢語拼音字母、英文字母和數字表示，例如JA31l 60B型號的意義是：圖2-3 機床型號簡圖 現將型號的表示方法敘述如下：第一個字母為類代號，代表八類鍛壓設備中某類設備。在八類鍛壓設備中，與曲柄壓力機有關的有五類。機械壓力機用拼音字母J表示，線材成形自動機、鍛機、剪切機和彎曲校正分別用Z、D、Q和W表示。第二個字母代表同一型號產品的變型順序號，凡主參數與基本型號

32、相同，但其他某些基本參數與基本型號不同的，稱為變型，用字母A、B、C表示第一、第二、第三種變型產品。第三、四個數字為組、型代號。在型譜中，每類鍛壓設備分為10組，每組分為10型第一個數字代表“組”，第二個代表“型”。“31”在型譜中查得為“閉式單點壓力機”。橫線后面的數字代表主參數。一般用壓力機的公稱壓力(見下面敘述)作為主參數。型譜中的公稱壓力用工程單位制的“噸”表示，故轉化為法定單位制的“千牛”時，應把此數字乘以10。例如此處160代表160 t，乘以10即為1600kN。最后一個字母代表產品的重大改進順序號，凡型號已確定的鍛壓機械，若結構和性能上與原產品有顯著不同，則稱為改進，用字母A、

33、B、C代表第一、第二、第三次改進。有些鍛壓設備，緊接組、型代號的后面還有一個字母，代表設備的通用特性，如字母K代表數控，G代表高速等。 通用曲柄壓力機的技術參數 曲柄壓力機的技術參數反映了壓力機的工藝能力、加工零件的尺寸范圍以及有關生產率等指標，現分述如下：1）公稱壓力P，及公稱壓力行程S曲柄壓力機的公稱壓力(或稱額定壓力)是指滑塊離下死點前某一特定距離(此特定距離稱為公稱壓力行程或額定壓力行程)或曲柄旋轉到離下死點前某一特定角度(此特定角度稱為公稱壓力角或額定壓力角)時，滑塊所容許承受的最大作用力。例如630、1000、1600、2500、3150、4000、6300kN。這個系列是從生產實

34、踐中歸納整理后制訂的，既能滿足生產需要，又不致使曲柄壓力機的規格過多，繪制造帶來困難。當然專為實現某工藝的壓力機也可以按實際需要的工藝力來確定公稱壓力。在型譜中，通用壓力機一般以公稱壓力作為主參數，其他技術參數稱為基本參數。表2-3 通用曲柄壓力機型號2）滑塊行程S它是指滑塊從上死點到下死點所經過的距離。它的大小將反映壓力機的工作范圍。行程較長，則能生產高度較高的零件，通用性較大。但壓力機的曲柄尺寸要加大，隨之而來的是齒輪模數和離合器尺才均要增大，壓力機造價增加。而且模具的導柱導套可能脫離，影響工件精度和模具壽命。此外，滑塊的速度也要加大。所以，應該適當選擇行程長度。3）滑塊行程次數n它是指滑

35、塊每分鐘從上死點到下死點，然后再回到上死點所往復的次數。行程次數越高，生產率越高，但次數超過一定數值以后，必需配備機械化自動化送料裝置，否則不可能實現高生產率。行程次數提高以后，機器的振動和噪音也將增加。現代的壓力機，有提高行程次數的趨勢。4）最大裝模高度H，及裝模高度調節量H；裝模高度是指滑塊在下死點時，滑塊下定向到工作臺板上表面的距離。當裝模高度調節裝置將滑塊調整到最上位置時，裝模高度達最大值，稱為最大裝模高度。上下模的閉合高度應小于壓力機的最大裝模高度。裝模高度調節裝置所能調節的距離，稱為裝摸高度調節量。與裝模高度并行的標準尚有封閉高度。所謂封閉高度是指滑塊在下死點時，滑塊下表面到工作臺

36、上表面的距離。它和裝模高度之差恰是工作臺板的厚度。裝模高度及其調節量必需適當，增大其數值固然能安裝閉合高度較大的模具，適應性較大，但若安裝高度較小的模具時，則需增添附加墊板，給工作帶來不便。而且，壓力機的高度也相應增加。5）工作臺板及滑塊底面尺寸它是指壓力機工作中間的平面尺寸。它的大小直接影響所安裝的模具的平面尺寸以及壓力機平面輪廓的大小。6）喉深它是指滑塊的中心線至機身的距離，是開式壓力機和單柱壓力機的特有參數。尺寸選得太小，則加工的零件尺寸受到限制。尺寸選得過人，則給機身的設計，特別是剛度設計帶來困難。3 滑塊的運動規律曲柄壓力機一般為曲柄連桿機構。則滑塊的運動規律與曲柄連桿機構的運動規律

37、相同。即滑塊隨連桿繞節點(曲軸或偏心輪)轉動沿一直線作往復運動。3.1 滑塊的行程與曲柄轉角的關系通用曲柄壓力機的工作機構大多采用結點正置(滑塊和連桿結點B的運動軌跡位于曲柄旋轉中心O相連結點B的連線上)的曲柄滑塊機構。圖2-1（a）是曲柄、連桿和滑塊的運動簡圖。圖中O點為曲軸的旋轉中心，A點為連桿與曲柄的連接點，B點為連桿與滑塊的連接點，B1、B2點分別代表滑塊的上死點和下死點。圖3-1通用曲柄壓力機的工作機構簡圖曲柄壓力機滑塊是在接近行程下死點的一段區間工作，因此，在研究滑塊運動規律時，取滑塊行程的下死點B2為行程的起點，滑塊從B2點到B點為滑塊行程S。曲柄轉角由A0點算起，相應順時針方向

38、(和實際轉動方向相反)轉到A點時，曲柄轉角為。如圖2-1(b)所示，當曲柄滑塊機構處于0AB位置時，滑塊的行程 式（2.1）而 令 則 而所以 則 式（2.2） 由于一般小于0.3，對于通用壓力機，一般在0.10.2范圍內，故式子可進行簡化。根據二項式定理，取代入式子，整理得： 式（2.3）式中： 滑塊行程，從下死點算起，以下均同；曲柄轉角，從下死點算路與曲柄旋轉方向相反者為正；R曲柄半徑；連桿系數；L連桿長度(當連桿長度可調時取最短時數值)。因此， 已知曲柄半徑R和連桿系數時，侄可從式中求出對應于不同的角的S值。3.2 滑塊的速度和曲柄轉角的關系求出滑塊的位移與曲柄轉角的關系后，將位移S對時

39、間t求導數就可得到滑塊的速度v，即： 式（2.4）而所以式中 滑塊速度； 曲柄的角速度。又則 式（2.5）式中 n曲柄的每分鐘轉數，亦即滑塊每分鐘行程次數。3.3 滑塊的加速度和曲柄轉角的關系對于高速壓力機，滑塊運動的慣性力必需予以足夠注意。為此，需要求出滑塊的加速度和曲柄轉角的關系，將上式對時間求導數即得： 式（2.6）式中 滑塊加速度。由JH31-315壓力機的行程S=315 mm，連桿長度L=1588 mm，偏心輪轉速n=20轉/min，則 mm 式（2.7） 式（2.8）代入以上公式，得運動數據表如下：表3-3運動數據表01020304000.01670.06620.14650.254

40、702.6310.426523.07440.11500.19110.37420.54330.6922063.206123.767179.6965228.945續表3-350607080900.38650.53750.70220.87481.050060.8784.656110.5965137.7810165.3750.81520.90930.97221.00221269.627300.75321.555331.4776330.753.4 曲柄滑塊機構的受力分析圖2-2為結點正置的曲柄滑塊機構滑塊的受力簡圖。滑塊上受到工件變形抗力P的作用，在忽略摩擦力的情況下，P力由連桿上給予滑塊的作用力及導軌

41、給予滑塊上的反作用力Q相平衡。根據力的平衡原理得： 式（2.9） 式（2.10）由前推導得知，若=0.3，當時， 0。當時， ，在通常情況下，特別是對通用壓力機，遠小于0.3，故遠小于。由于角較小，因此，可以認為，故上述二式寫成： 式（2.11） 式（2.12）圖3-4 節點正置的曲柄滑塊機構受力簡圖4 傳動系統傳動系統的作用是將電動機的運動和能量按照一定要求傳給曲柄滑塊機構。它的設計任務在于確定傳動布置，傳動級數以及速比分配等問題。它的設計好壞將影響壓力機的外形尺寸、結構安排、能量損耗以及離合器的工作性能等各個方面，所以必需予以足夠的重視。4.1 傳動系統布置及設計圖為J Z21-160壓力

42、機的傳動系統圖。此壓力機為二級上傳動，單邊驅動，主軸的安放位置垂直丁壓力機正面，所有傳動齒輪都置于機身內部，離合器制動器置于高速鈾上，這樣使整個壓力機能達到結構緊湊，維修方便，性能良好和外形美觀。圖4-1 傳動系統圖 4.2 傳動級數和各級速比分配壓力機的傳動級數與電動機的轉速和滑塊每分鐘的行程次數有關。行程次數低，總速比大，傳動級數就應多些，否則每級的速比過大，結構不緊湊；行程次數高，總邊比小，傳動級數可少些。現有壓力機傳動系統的級數一般不超過四級。行程次數在70次/min以上的用單級傳動，7030次/min的用兩級傳動，30l0次min的用三級傳動，10次/min以下的用四級傳動。采用低速

43、電動機可以減少總速比相傳動級數，但這類電動機的外形尺小較大，成本較高(與同功率的高速電動機比鉸)，因此不一定適合。通常兩級和兩級以上的傳動系統采用同步轉速為1500或l000rmin的電動機，單級傳動系統一般采用1000rmin的電動機，行程次數小于80次mi n的單級傳動才采用750rmin的電動機。各傳動級的速比分配要恰當。通常三角皮帶傳動的速比不超過68，齒輪傳動不超過79。速比分配時，要保證飛輪有適當的轉速，也要注意布置得盡可能緊湊、關觀和長、寬、高尺寸比例恰當。通用壓力機的飛輪轉速常取300400rmi n左右。因為轉速太低，會使飛輪作用大大削弱；轉速太高，會使飛輪軸上的離合器發熱嚴

44、重，造成離合器和軸承的損壞。4.3 確定離合器和制動器的安裝位置單級傳動壓力機的離合器和制動器只能置于曲軸上。采用剛性離臺器的壓力機，離合器應置于曲軸上，這是因為剛性離合器不宜在高速下工作，而曲軸的轉速較低，故離合器設于曲軸上比較合適。在此情況下，制動器必然也置于曲軸上。采用摩擦離合器時，對于具有兩級和兩級以上傳動的壓力機，離合器可置于轉速較低的曲軸上，也可置于中間傳動軸上。當摩擦離合器安裝在低速軸上時，加速壓力機從動部分所需的功和離合器接合時所消耗的摩擦功都比較小、，因而能量消耗較小，離合器工作條件也較好。但是低速軸上的離合器需要傳動較大扭矩，因而結構尺寸較大；此外，從傳動系統布置來看，閉式

45、通用壓力機的傳動系統近年來多封閉在機身之內，并用偏心齒輪，致使離合器不便安裝在曲軸(偏心齒輪軸)上，通常只好置于轉速較高的傳動軸上。因此，摩擦離合器的合理位置應視機器的具體情況而定。一般來說，行程次數較高的壓力機(如熱模鍛壓力機)離合器最好安裝在曲軸上。因為這樣可以利用大齒輪的飛輪作用，能量損失小，離合器工作條件也較好。行程次數較低的壓力機(如中大型通用壓力機)，由于曲軸轉速低，最后一級大齒輪的飛輪作用己不顯著。為了縮小離合器尺寸，降低其創造成本，并且由于結構布置的要求，離合器多置于轉速較高的傳動軸上，一般是公飛輪軸上。制動器的位置則隨離合器位置而定。因為傳動軸上制動力矩較小，可縮小制動器的結

46、構尺寸。但是必需指出，摩擦離合器的布置位置隨著生產的發展也在不斷變化。近年來，國外一些工廠為了提高離合器的壽命，在通用壓力機上，又離合器制動器從飛輪軸上移至中間軸上有的移至曲軸上。4.4 傳動零件計算特點傳動零件包括齒輪、傳動軸、連接件、皮帶及滾動軸承等零件。這些零件的詳細設計計算可參閱有關機械設計資料。這里只簡單敘述某些零件的計算特點，并且指出它與通常的計算方法不同之處，以引起注意。5 曲軸設計計算在曲柄壓力機中，常見的曲軸有三種型式，即曲鈾、曲拐軸和偏心軸。曲軸為壓力機的重要零件，受力復雜，故制造條件要求較高，一般用45號鋼鍛制而成。鍛比一般取253。有些中大型壓力機的曲軸則用合金鈉段制，

47、如40Cr、37SiMnMoV、18CrMnNoB，鍛比需要大于3。對于小型壓力機的曲軸，國內有些制造廠用球墨鑄鐵QT602鑄造。鍛制的曲軸加工后應進行調質處理，有時還要在兩端切割試件進行機械性能試驗。對于大型曲軸，有時在支承頸和曲柄頸中心處鉆深孔，以改善淬透性，提高機械性能。曲軸支承頸和曲柄頸(或曲拐頸)需加以精車或磨光。為了延長曲軸壽命，在各軸頸特別是圓角處，最好用滾子輾壓強化。在設計曲軸時，先根據經驗公式決定曲軸的有關尺寸，然后根據理論公式進行精確核驗。曲軸有關尺寸的經驗公式見下表。表5-1 曲軸有關尺寸的經驗公式支承頸直徑（毫米）公稱壓力（千牛）曲軸各部分尺寸名稱代號經驗數據曲軸頸直徑

48、（1.11.4）支承頸長度（1.52.2）曲柄兩臂外側面間的長度（2.53.0）曲柄頸長度（1.31.7）圓角半徑（0.080.10）曲柄臂的寬度（或直徑）（1.31.8）5.1 曲軸強度計算曲軸強度計算問題較多，過去所沿用的方法與實際情況相差較大，有些在計算上亦感較繁瑣。現可以簡化為兩個集中力作用在曲柄頸的兩端。考慮到鈾瓦的磨損，故提出下圖（1）的計算簡圖。即載荷分為兩個集中力，作用在距離曲柄背2r處(r為圓弧半徑)。兩支承也是支在距離曲柄臂2r處，這種計算簡圖屬于純彎梁的性質，見下圖（2），在曲柄頸上的五個測試點，其應力基本相等。圖5-1-1 曲軸計算簡圖圖5-2 純彎梁性質簡圖圖52對載

49、荷做了一些簡化；1）齒輪對曲軸的作用力比連桿對它的作用力小得多可忽略不計，2）連桿對曲軸的作用力近似看成等于公稱壓力，并分別以作用于連桿柚瓦兩側。這樣，危險故面cc的彎矩為：（牛米）CC截面的最大應力為： （帕）上式中：公稱壓力（牛）； 曲柄頸長度（米）； 曲柄兩臂外側面間的距離（米）； 曲柄頸直徑（米）； r圓角半徑(米)； W彎曲截面系數()在一般情況下，r均在0.080.10的范圍內。此時，可根據曲軸零件圖的實際尺寸進行計算。在曲柄頸上，除受彎矩作用外，尚受到扭矩作用，應按彎扭聯合作用計算。但由于彎矩比扭矩大的多，故忽略扭矩計算的應力與考慮扭矩的相差不多。根據對九臺壓力機的統計，當曲柄轉

50、角在公稱壓力角的情況下兩者相差3以下，即使在90的情況下相差也僅達5%，因此，對于標準行程的通用壓力機，用上式計算cc截面的應力足夠準確。以上是計算危險截面cc的計算公式，曲軸除了在曲柄頸的cc截面上有可能破壞以外，在支承頸的B-B截面上有可能破壞，故尚需核算B-B截面的強度在B-B截面上受到彎扭聯合作用，但此處和cc截面相反，扭矩比彎矩大得多，故可忽略彎矩的影響。BB截面扭矩為： 最大剪應力力： （帕）式中 公稱壓力（牛）； 支承頸直徑（米）； 當量力臂； 扭轉截面系數（）。設計時，需使計算的彎曲應力和剪應力等于或小于許用的彎曲應力和剪應力，即： 按照資料并參考現有壓力機的應力數值，許用應力

51、推薦如下： 式中 、許用彎曲應力和許用剪應力（帕）； 屈服極限（帕）；n安全系數，取2.53.5，剛度要求高的取上限，低的取下限。根據上述公式設計計算如下：（1）選取曲軸有關尺寸 按上面經驗公式和結構設計及其他因素取 =4.5=4.5=180mm =200mm =165mm =420mm =220mm r=10mm =275mm核驗軸頸尺寸：由上式交換得 初步選取曲軸材料為45號鋼，故=1000帕 =0.1992故取=200mm. = =R(sin)+R=250mm 由結構設計或參考同類型壓力機，初步選取.（即連桿長度為米）。設.米，（按連桿經驗公式選取）。又根據預選及計算數值得：.米，.米，

52、.當時，sin+sin2=0.95 =0.250.95+0.045（1+0.1）0.155+0.10.12+0.11=0.244米 又 =750帕 =0.296米曲軸最后確定的尺寸見圖圖5-3 曲軸尺寸的確定（2）計算及繪制許用負荷圖CC截面 P= =1.14牛BB截面 P= = 而 =0.50.0451.10.2+0.10.73+0.18=0.01064米令 =X可查表求得 =RX+0.01064=0.25X+0.01064 P= 列表計算如下：表5-1 不同轉角時各數值轉角XP=000.010648222 千牛150.2840.15264573 千牛300.54330.28229310 千

53、牛450.7570.38914225 千牛600.90930.46529188 千牛750.9910.50614173 千牛9010.51064171 千牛圖5-4 許用載荷圖5.2 齒輪的計算可以根據下述公式項預選齒輪的模數M2.83.5（mm）1 式（4-1）式中 大齒輪所需傳遞的扭矩（Nm），在計算低速級時，對單點壓力機=（為曲軸上公稱扭矩），對雙點壓力機，沒有道載保護裝置時，=0.6，有保護裝置時=0.5;齒寬系數，=B/m(B為齒寬)，目前國產壓力機，在818范圍內，對一級齒輪傳動，可取1315，對兩級齒輪傳動，可取1013，對人字齒輪，可取1722。大齒輪齒數。上式的系數在一般情況

54、下可取315，在齒輪材料及熱處理條件較好的情況下可取28，在條件較差時可取35。對于斜齒輪，按式(41)算得的模數是端面模數，需換算成法向模數 (cos,為螺旋角)，再選取模數標準值。對于開式傳動的齒輪，一般核算其彎曲強度即可，其汁算公式為=（帕）式中 齒輪齒根處彎曲應力(帕)； 小齒輪所受扭炬(牛米)= I傳動速比； = 小齒輪齒數； 齒輪壓力角，當=20時，可查圖4-16，對直齒圓柱齒輪查螺旋角=0的曲線，對于圓柱斜齒輪，可查圖中相應螺旋角的曲線； Y齒形系數，對于直齒輪，可直接查圖4-17，4-18.對于斜齒輪，則需按當量齒數來查。當量齒數為對于變位齒數，則按對應的變位系數查找。 螺旋角

55、； M齒輪模數，當為斜齒輪時，用法向模數； B尺寬； 載荷集中系數，見表4-3 動載系數，見表4-4； 許用彎曲應力，按齒輪不產生塑性變形或破壞的最大彎曲應力選取，見表4-5.4-6 齒輪輪齒表面的接觸強度公式為 其中 B尺寬； A兩齒輪中心距； 接觸應力系數；當=20，=2.15N/時，可直接查圖，當N/,即不是鍛鋼與鍛鋼接觸時，查出的C，還需乘以如下系數；與鑄鋼接觸時乘以0.944，與球墨鑄鐵接觸時乘以0.915，與鑄鐵接觸時乘以0.858；若20時(例如角變位齒輪)則還需乘以； 當量彈性模數； 齒輪嚙合角； 傳動速比；由上式可知壓力機齒輪的計算過程為： M(1.31.6) =1.55 m

56、=11 = =14.85.3 傳動軸的計算按扭矩預選傳動軸的直徑，其公式為 （米） 式中 作用在軸上的最大扭矩（牛米）； 許用剪應力，參考數值為：45鋼調質=500 d= =0.172m然后按彎扭聯合作用核剪綜合應力 = （帕）式中危險截面彎矩（牛米）； 危險截面扭矩（牛米）； d危險截面直徑（牛米）； 許用彎曲應力，按如下數據選取： = 材料屈服極限（帕）表5-3 傳動材料性能和許用應力（1）鋼號熱處理硬度（HB）抗拉強度極限屈服極限許用應力45正火1632175800600029003000120045調質1802306500800035005600180040Cr調質2302808000

57、10000650085003000現有壓力機傳動軸的計算應力為：傳動軸為45號鋼調質 計算應力=1780MPa軸材料選用45鋼調質，=700，=400。結構圖如圖53所示。圖 5-3 齒輪軸的結構圖5.4 計算齒輪的受力斜齒輪螺旋角 = 10齒輪直徑：小輪 =170.43mm =949.24mm 小齒輪受力 轉矩 =4.15Nmm圓周力 4870N徑向力 1799.68N 軸向力 858.7N畫小齒輪軸受力圖 圖 5-4 小齒輪軸受力圖計算支撐反力水平面反力 1958N 7257N垂直面反力 2435N下面為： 水平面（xy）受力圖 圖 5-5水平面（xy）受力圖垂直面（xy）受力圖圖 5-6

58、 垂直面（xy）受力圖畫軸彎矩圖水平面彎矩圖圖 5-7水平面彎矩圖垂直面彎矩圖圖 5-8 垂直面彎矩圖合成彎矩圖 圖 5-9合成彎矩圖畫軸轉矩圖軸受轉矩 T= T=4.15Nmm轉矩圖圖 5-10 轉矩圖許用應力值 可查表得：Mpa Mpa應力校正系數 0.59畫當量彎矩圖當量轉矩 0.59415000 244850Nmm當量彎矩 在小齒輪中間截面處 =263972.3Nmm 在右軸頸中間截面處 263696.7Nmm當量彎矩圖圖 5-11 當量彎矩圖校核軸頸齒根圓直徑 =170.43-2（1+0.23）11 143.37mm 134143.37mm 117120mm因此：此軸的強度，剛度滿足

59、要求。其它零部件同理驗證符合要求。6 電動機選擇和飛輪設計曲柄壓力機的負載屬于沖擊負載，即在一個工作周期內只在較短的時間內承受工作負荷，而較長的時間是空程運轉。若依此短暫的工作時間來選擇電動機的功率，則電動機的功率將會很大。例如用J3l315壓力機沖制直徑為100毫米、厚度為23毫米的鋼板時，工件變形力為3150千牛，工件變形功為22800焦，沖制工件時力的作用時間為0.2秒，沖裁時壓力機機械效率為0.25，則所需功率為：N=453千瓦為減小電動機功率，在傳動系統中設置了飛輪，這樣電動機功率可以大為減小。 傳動系統中采用飛輪后，當滑塊不動時，電動機帶動飛輪旋轉，使其儲備動能而在沖壓工件的瞬時內

60、，主要靠飛輪釋放能量工件沖壓后，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，沖壓工件時所需的能量，不是直接由電動機供給而是主要由飛輪供給。所以電動機功率便可大大減小。例如J31315壓力機傳動系統中裝置飛輪后，電動機功率僅用30千瓦即可，為不用飛輪時的7左右。綜上所述，飛輪起著儲存和釋放能量的作用。圖 6-1 電機沒有飛輪時所需功率的變化曲線右圖中的曲線。為沒有飛輪時所需功率的變化曲線，曲線所包含的面積即為一工作循環所需的能量A.若按直線b選擇曲柄壓力機的電動機功率，則面積的不足能量應由飛輪補償。也就是說，如按一循環的平均能量或者大于平均能量的某一能量選