1、毕 业 设 计 说 明 书毕业生姓名 ：专业 ： 机械制造与自动化学号 ：指导教师 ：所属系（部） ： 机电系二一二年五月I毕业设计评阅书题目： J23-100 开式双柱可倾曲柄压力机设计 机电 系 机械制造与自动化 专业 姓名 设计时间： 2012 年 2 月 27 日-2012 年 5 月 11 日 评阅意见：成绩：指导教师： （签字）职 务： 201 年 月 日II毕业设计答辩记录卡机电 系 机械制造与自动化 专业 姓名 秦晓晨 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
2、30%，答辩组为 70%。专业答辩组组长： （签名）201 年 月 日i前 言毕业设计是对学生在毕业之前所进行的一次综合设计能力的训练，是为社会培养合格的工程技术人员最后而又及其重要的一个教学环节。通过毕业设计可以进一步的培养和锻炼我们的分析问题能力和解决问题的能力，这对我们今后走向工作岗位有很大的帮助。我们这次是一般选型和专题设计相结合的设计，涉及内容广泛，几乎四年所学知识或多或少涉及到。这次设计我们将本着：独立分析，相互探讨，仔细推敲，充分吃透整体设计的整体过程，使这次设计反映出我们的设计水平，并充分发挥个人的创新能力。作为一名未来的工程技术人员，应当从现在开始做起，学好知识，并不断的丰富
3、自己的专业知识和提高实际操作能力。在指导老师的精心指导下，我们较为圆满的完成了这次设计工作，由于学识和经验的不足，其中定会出现很多问题，不足之处恳请各位老师加以批评和指导。全套完整版 CAD 图纸，联系 153893706ii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iiiAbstractCrank pressure machine is pass crank a slippery piece
4、 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 rammi
5、ng, 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 manufacturingi
6、v目 录第一章 设计任务书 1第一节 曲柄压力机设计的目的 1第二节 曲柄压力机设计的内容 1第三节 曲柄压力机设计设计步骤 1第二章 电动机选择和飞轮设计 .2第一节 压力机电力拖动 特点 2第二节 电动机的选择 3第三节 飞轮转动惯量及尺寸的计算 5第三章 机械传动设计 .10第一节 传动系统分析 .10第二节 V 带传动设计 11第三节 齿轮传动设计 .13第四节 转轴设计 .16第五节 平键连接 .19第六节 滚动轴承的选择 .20第四章 曲柄滑块机构 .22第一节 曲柄滑块机构的运动和受力分析 .22第二节 曲柄轴的设计计算 .23第三节 连杆和封闭高度调节装置 .26第四节 滑动轴
7、承的设计 .30第五节 滑块与导轨的形式 .32第五章 机身设计 .33第一节 机身 结构 .33第二节 机身计算 .34第六章 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 离合器的选用 .39第三节 制动器的选用 .41第七章 过载保 护装置 .42第八章 润滑系统 .48外文资料 .51中文翻译 .58v总 结 .63参考 文献 .64太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书1第一章 设计任务书第一节 曲柄压力机设计的目的曲柄压力机设计是机械类专业和部分非机械类专业学生的一次较全面的机械设计训练，是机械设计基础课程重要的综合性与实践性教学环节,其基本目的是：一、 通过曲柄
8、压力机的设计，综合运用机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实践知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所说知识，得到进一步巩固，深化和扩展。二、 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件，机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。三、 运行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图，熟悉和运用设计资料（手册、图册、 标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。第二节 曲柄压力机设计的内容内容包括：选择电动机型号，V 带传动设计，齿轮传动设计，曲柄滑块传动设计，压力机机体设计，绘制装配图及零件图，在设计中完成了以下工作：一、 压力机装配图二、 零件工作图五张（连杆、轴、齿
9、轮、曲轴、滑块）三、 设计说明书一份第三节 曲柄压力机设计设计步骤它通常是根据任务书拟订若干方案并进行分析比较然后确定一个真确、合理的设计方案，进行必要的计算和结构设计，最后用图纸表达设计结果，用设计书明书表示设计结果。曲柄压力机的设计可按照以下所述的几个阶段进行：一、 设计准备1、分析设计任务书，明确工作条件，设计要求的内容和步骤。2、了解设计对象，阅读有关资料，图纸，观察事物或模型以进行减速器装拆太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书2试验等。3、熟悉机械零件的设计方案和步骤。4、准备好设计需要的图纸，资料和用具，并拟定设计计划等。二、传动装置总体设计1、确定传动方案2、计算电定机的功率，转速
10、，选择电动机的型号3、确定总传动比和分配各级传动比4、计算各轴的功率，转速和转距三、各级传动零件设计四、压力机装配草图设计1、选择比例尺，合理布置试图，确定压力机和零件的相对位置。2、确定轴上立作用点及支点距离，减速器箱体，曲柄系统及其附件的结构设计。五、零件工作图设计1、压力机装配图2、连杆零件图3、轴的零件图4、齿轮零件图5、曲轴零件图6、滑块零件图第二章 电动机选择和飞轮设计第一节 压力机电力拖动特点压力机的负载为一冲击载荷，即在一个工作周期内只在较短的时间内承受工作负荷。而在较长的时间内为空运转。若按此短暂的工作时间来选择电动机的功率，则电动机的功率会很大。为了减少电动机功率，在传动系
11、统中设置了飞轮，可以大大减少电动机功率。采太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书3用飞轮后，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。工件冲压后，负荷减少，电动机带动飞轮加速旋转，使其在下一个冲压工作前恢复到原有角速度，节蓄能量。所以冲压时所需的能量不是直接由电动机供给，而是主要由飞轮供给，这样电动机功率可大大减少。第二节 电动机的选择一、 选择电动机型号根据原始数据可知工作机的工作阻力 F = 300KN = 300000N，运输带的速度 = 110902mm/min = 0.33m/s。1、选择电动机功率工作机所需的电动机输出功率为 （采用飞轮机构
12、） = 15= 15dPwpW F10由电动机至工作机之间的总效率为 2w1345 式中 、 、 、 分别为联轴器、带传动、一对轴承、齿轮传动的效率。取1234=0.99、 =0.96、 =0.98、 =0.97、 ，则3450.98= w 20.96.7 =.9所以 = 15= 16.7KWdPWF102、确定电动机转速曲轴转速 = 45r/minwn按推荐的合理传动比范围，取 V 带传动的传动比 =4-6，单级齿轮传动比 1i 2i=5-7，则合理总传动比的范围为 =20-42，故电动机转速的可选范围为i= i =（2042）45r/min = 9001890r/mindnw符合这一范围的
13、同步转速由 1000 r/min 和 1500r/min，再根据计算出的容量，由机械设计基础课程设计指导书附表 8.1 查出的电动机型号，其技术参数如表 2-1 太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书4额定功率 电动机功率（r/min）电动机型号 Ped/kW 同步转速 满载转速Y225M-6 30 980 1000Y200L-4 30 1470 1500表 2-1 3、选择电动机型号选用的电动机型号为 Y200L-4二、计算总传动比和分配传动比由选定电动机的满载转速 和工作机主轴的转速 ，可得传动装置的总传动比为mnwn= = = 32.67i总 dw14705取 =5 则 = = 6.53i总
14、 带 齿 i带 i齿 32.6三、计算传动装置的运动和动力参数1、各轴转速= 1470r/mindn= = 1470r/min1470/min294/i5rri带 /i5/i6.3ni曲 齿2、各轴的输入功率 = 16.7KWdp16.70916.53KW235.8.KW54.74p曲3、各轴输入转矩太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书516.7950508.494.3.31.950550.1294.7836.4ddpTNmnpnTNm曲曲 曲运动和动力参数的计算结果列于下表 2-2表 2-2第三节 飞轮转动惯量及尺寸的计算一、曲柄压力机一工作周期所消耗的能量 A随着离合器的单次和连续结合，滑块
15、的行程有单次和连续行程。单次行程时所需的周期能量 ddputyuochLfAA连续行程时所需的周期能量 Acptyoch式中 单次行程周期能量；dA连续行程周期能量；c工件成形能量；p工作行程时，曲柄滑块机构的摩擦所消耗的能量；A受力系统弹性变形所消耗的能量；t轴号 P/KM T/Nmm n/(r/min) i电动机轴 16.7 108.49 1470轴 16.53 107.39 1470 0.99轴 15.55 505.11 294 5 0.94曲轴 14.78 3136.64 45 6.53 0.95太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书6滑块克服气垫压紧力所消耗的能量；yA滑块空行程时所消耗
16、的能量；o中间传动环节所消耗的能量；ch离合器结合所消耗的能量；LA滑块停顿，飞轮空转所消耗的能量。f1. 工件成形所需能量 pA0.315pgAPJ式中 压力机公称压力（ ） ；g kN板料厚度（ ） ，根据经验公式，对于慢速压力机 。0m0.417.89gPm.315807.94508.2pAJ2. 工作行程时，曲柄滑块机构的摩擦所消耗的能量 upA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 ，upA建议按下式计算： 0.87pgAmPJ式中 公称压力角（） ， ；g 30g曲柄滑块机构的摩擦
17、当量力臂（mm） ，由第三章得出 ； 8.23m压力机公称压力（ ） 。gPkN0.87.230817.42pAJ3. 弹性变形所消耗的能量 tA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：t2tgcAPYJ太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书7式中： 压力机公称压力( )；gPkN压力机总的垂直刚度（ ） 。cYmgHC压力机垂直刚度,对于开式压力机 。H 40/HCkNm2804tAJ4. 滑块克服气垫压紧力所消耗的能量 yA无气垫压紧装置，
18、 0yJ5. 空行程时所消耗的能量 o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 。根据通用压力机空行程损耗的实验数据1035%。0215AJ6. 中间传动环节所消耗的能量 chA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：ch234ty(1)()PLA式中： 工件成形能量；p工作行程时，曲柄滑块机构的摩擦所消耗的能量；受力系统弹性变形所消耗的能量；tA滑块克服气垫压紧力所消耗的能量；y离合器结合所消耗的能量；L
19、考虑到齿轮传动的效率。其中： 齿轮啮合效率； 一对轴3443承传动的效率;考虑到皮带传动的效率。其中： 皮带效率； 一对轴承传23 23动的效率;太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书8210.9680.97458.217.480579.81chA J7. 离合器结合所消耗的能量 LA刚性离合器， LJ8. 滑块停顿，飞轮空转所消耗的能量 f根据测试，单动压力机滑块停顿飞轮空转时，电机所需功率 约为压力机额定功率的fN6-30%，刚性离合器一般安置在曲轴上，且常用滑动轴承。所以，对于具有刚性离合器的开式曲柄压力机，此值偏高。飞轮空转所消耗的能量 为：fA1620()ffnANC式中 飞轮空转所需功
20、率（ ） ;f kW4.5fNK压力机行程次数利用系数（%） ，连续行程时， =100%。n n C对手工送料时，行程利用系数按表 2-3 选取： 压力机行程次数 4050，弯曲和扭转时的绝对尺寸影响系数 ；0.,.由机械设计附表 5，查得表面质量系数 。10.94由于曲柄压力机的轴所受载荷为脉动循环性质，所以 66310.245.221.30.wamncMPaPad所以 11 2751.38.63.10.620984251.37ama MPaSk aa复合安全系数 221.3861.35.S查表查得许用安全系数 ，对于通用压力机 ，对于自动压力机S1.23S太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书
21、20，因此 ,轴的疲劳强度亦符合要求。1.46SS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连接。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，n 813.9nMNm 键与轮毂的接触高度， ；1 05h键的工作长度，对于 C 型普通平键 ，对于 A 型普通L 2bL平键 ；b键的名义长度；键的宽度；键的直径；d键的个数为避免加工困难和过分削弱轴的强度，一般 ；Z 2ZK考虑键受载不均匀的系数，当 Z=2 时 K=0.75，当 Z=1 时 K=1；平键连接的许用挤压应力，轮毂材料为钢时，j。1502j MP
22、a对带轮，材料为铸钢，采用 C 型键，查表得 ；,12,0bmhLm16,9051hLdZ，满足要求。38.6.91j jMpa对齿轮，材料为钢，采用 A 型键，查表得 20,125bmhLm16,150hLdZ，满足要求。38.9.680j jMpa太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书21第六节 滚动轴承的选择一、滚动轴承概述滚动轴承具有滚动摩擦的特点，因此它的优点有：摩擦阻力小，启动及运转力矩小，启动灵敏，功率损耗小且轴承单位宽度承载能力较大，润滑、安装及维修方便等。与滑动轴承相比，滚动轴承的缺点是径向轮廓尺寸大，接触应力高，高速重载下轴承寿命较低且噪音较大，抗冲击能力较差。选择轴承类型时应
23、考虑多种因素。1、载荷条件载荷较大时，一般选用线接触的滚子轴承，反之选择点接触球轴承；轴承受纯径向载荷或主要承受径向载荷，通常选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承；受纯轴向载荷时选用推力球轴承，轴向力大时选用推力滚子轴承；当轴承同时受径向和轴向载荷时应选用角接触轴承或圆锥滚子轴承，当轴向载荷较大时，通常选用四点接触球轴承或推力球轴承与深沟球轴承的组合结构。2、轴承转速通常轴承的工作转速应低于其极限转速。否则会降低使用寿命。一般转速较高、载荷较小、要求旋转精度高时，宜选用极限转速较高的球轴承。超过极限转速较多时，应选用特制高速滚动轴承。转速低、载荷大获冲击载荷时应选用滚子轴承。3、调心性能各种
24、轴承使用时允许的偏斜角应控制在允许范围内，否则会引起轴承的附加载荷而降低轴承的寿命。4、安装和拆卸要求为了便于轴承的安装、拆卸和调整间隙，选用内、外圈可分离的轴承。若轴承装在长轴上，为了便于装拆和紧固，可选用带内锥孔或带紧固套的轴承。5、经济性选用轴承时应考虑经济性。球轴承比滚子轴承便宜，同型号不同公差等级的轴承比价为 P0:P6:P5:P41:1.5:2:6。选用高精度轴承时应慎重。太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书22二、滚动轴承型号选择根据上述的选择原则，在 J2380 开式曲柄压力机的转轴上选用一对圆锥滚子轴承作支撑，轴承径向力 ，法向力为NFtr 7.4820tan1326an，转速
25、 ，运转时有冲击，轴颈直径NFtn 14.520cos136mi/94r，要求寿命 ，选择轴承型号。 md5hLh30根据已知条件，预选 32211 型轴承进行计算。每一个轴承承受的径向负荷为： NFtr 3.260tan8.724an由于齿轮是直齿，所以忽略外加轴向力；又由于每端轴承是成对使用，径向负荷产生的内部轴向力 S 互相抵消，因此，轴向负荷为 0。平均径向负荷为：NKFprm 42615.360214360平均轴向负荷 a当量动负荷 ，寿命系数 ，速度系NPrm4.82 42.35031hLf数 7.04310nf所以 NPfCnRh 5810426.132211 轴承的额定动负荷 ，因此符合要求。0.K第四章 曲柄滑块机构第一节 曲柄滑块机构的运动和受力分析一、 曲柄滑块机构如图 4-1 所示，L连杆长度； R曲柄半径； S滑块全行程；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BS
