1、2.3 曲柄压力机传动系统的方案设计传动系统是压力机的主要组成部分，在很大程度上决定着机器的使用性能、外形尺寸、重量、加工装配劳动量和制造成本。因此，压力机的只要技术参数确定后，进一步考虑的就是如何合理的设计传动方案。1、确定滑块上加力点的数目按压力机滑块上加力点的数目（即连杆的数目） ，分为单点、双点和四点压力机；对于滑块和工作台前后尺寸和左右尺寸都比较小的压力机，可采用单点；对于滑块和工作台前后尺寸较小，而左右尺寸比较大的，为了改善滑块与上横梁的受力情况，避免工作时滑块产生歪斜，应采用双点；对于前后和左右尺寸都比较大的，则采用四点。从现在国内外压力机的统计中可看出，当滑块前后、左右尺寸均小
2、于 1700 毫米，工作台垫板前后左右尺寸均小于 2000 毫米时，采用单点；当左右尺寸大于上述数值时，采用双点；当前后左右尺寸均大于上述尺寸时，采用四点。本设计方案为双点。2、确定传动系统的布置形式传动系统的布置方式包括以下几个内容：1）采取何种传动方式上传动其优点：重量较轻，成本低，安装、维修都比较方便，地基较为简单；缺点：压力机地面以上的高度较高，运行不平稳。下传动其优点：压力机的重心低，运转平稳，震动和噪音较小，从结构上看，有增加滑块高度和导向长度的可能性，因而能提高滑块的运动精度，延长模具的使用寿命，改善工件的质量，传动系统全部放在地坑之中，因此压力机地面以上的高度减小，有用于高度较
3、低的车间，由于工作载荷只要由拉杆和工作台承受，所以立柱和上横梁的受力情况得以改善；缺点：安装、维修不方便，地基要求较为复杂，本设计采用上传动。2）主轴和传动轴与压力机正面的位置关系大多数闭式压力机选用偏心齿轮，所以传动轴垂直于压力机正面。开式压力机大多选用曲轴，所以传动轴平行于压力机正面。但平行布置方式曲轴和传动轴比较长，受力点与支承轴承的距离比较大，受力条件恶化，压力机平面尺寸较大，机构不紧凑，外形不美观。由于本设计题目的压力机公称压力比较大（250 吨） ，滑块行程偏大，采用偏心齿轮。经初步计算其偏心部分大于齿轮，所以传动齿轮不能配合，此设计题目中采用曲轴，并且传动轴垂直压力机正面。3）齿
4、轮的安放位置传动齿轮放在机身之内称为闭式传动，反之为开式传动。闭式传动：齿轮工作条件好，可将齿轮浸泡在轴中，大大降低工作噪音，磨损小，寿命长，外形较美观。但相比之下，安装维修困难。开式传动：齿轮工作条件差，但安装、维修方便，本设计题目选用闭式传动。4）齿轮的传动方式单边传动：加工齿轮要求不是太高。双边传动：齿轮尺寸可减小，传动总体尺寸下降，重量下降，但加工装配较单边传动要求高，本设计题目采用单边传动。3、传动级数和速比分配压力机的传动级数和电动机的转速和滑块每分钟的行程次数有关。一般来说，行程次数低，总速比大，传动级数就应多，否则，每级的速比过大，齿轮模数过大，结构不紧凑；行程次数高，总速比小
5、，传动级数可少些。现有的压力机传动系统的级数一般不超过四级。高速级速比小，低速级速比大，本设计参考资料取传动比分配如下：第一级（带传动） 3；第二级（齿轮传动） 5；第三级（齿轮传动） =3.612.8i24.16i3i4、离合器和制动器的位置单级传动压力机的离合器和制动器当然在轴上：采用刚性离合器的压力机，因为刚性离合器不宜在高速下工作，故离合器置于曲轴上比较合适。这种情况下，制动器也置于曲轴上。采用摩擦离合器时其安装位置选择要进行全面比较。对于具有两级和两级以上传动的压力机，离合器可安装在转速较低的曲轴上，也可安装在中间轴上。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
6、接合时所消耗的摩擦功都比较小，因而能量消耗小，离合器工作条件也比较好。但是，低速轴上的离合器需传递较大的扭矩，因而结构尺寸较大。此外，从传动布置来看，闭式通用压力机的传动系统一般封闭在机身内，并采用偏心齿轮，致使离合器不能安装在偏心齿轮上，只好安装在转速较高的传动轴上。因此，摩擦离合器的合理位置应视具体情况而定。行程次数较低的压力机，由于曲轴转速低，最后一级大齿轮的飞轮作用已不显著，为了缩小离合器尺寸，降低其制造成本，并且满足结构紧凑要求，离合器多被安装在转速较高的传动轴上，一般是在飞轮轴上。5、传动方案的选定通过上述的分析得出以下的传动方案图，对以下的传动方案进行了具体分析，并进行了比较，使
7、给出的传动更具体。选定设计中设计方案传动系统简图如下：图 2.1 曲柄压力机设计方案传动系统图2.3 曲柄压力机传动系统方案的比较a bc d图 2.2 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、
8、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。2.2 传动系统的方案设计确定滑块上
9、加力点的数目从现在国内外压力机的统计中可看出，当滑块前后、左右的尺寸均小于1700mm，工作台垫前后、左右的尺寸均小于 2000mm 时，采用单点。从第一节技术参数的确定可知滑块的前后尺寸=1020mm，工作台板前后、左右尺寸均为1120mm。所以采用单点 1。确定传动系统的布置方式上传动的压力机优点是重量轻，成本较低，安装、维修都很方便，地基较为简单。仅运行没有下传动平稳。根据上传动于下传动优缺点的比较，在结合到上诉参数情况，这里采用上传动。传动级数的确定由 1.1 的技术参数可知行程次数为 16 次每分，根据相关设计资料，一般在 10 至 28 次每分选用三级传动，所以这里选用三级传动。开
10、式或闭式传动齿轮装在机身外面为开式传动。开式传动的优点是维修方便，但齿轮工作条件恶劣，传动噪声直接扩散在车间空气之中，污染环境，机床不美观。闭式传动齿轮装载机身之中，因此改善了润滑条件，明显地降低了传动噪声，机床外形也比较美观，大多数都采用闭式传动。这里也采用闭式传动。2.3 分析、拟定传动方案第一种方案是三级都用圆柱直齿轮传动，第二种方案是第一级为皮带传动，第二级和第三级都用圆柱斜齿轮传动。三级都用齿轮传动，虽然传动效率高、机构紧凑、传动比稳定等特点，但是曲柄压力机是以间歇断续等特点，短暂的冲击载荷，为了避免全功率采用电动机，需要采用一个储能的装置，这就是皮带传动的飞轮，它可以储能，这样便可
11、以选用较小的电动机。同时利用带传动平稳、过载保护特性，置于高速级将提高传动装置性能。另外，采用圆柱直齿轮会增大机床的外形尺寸，而斜齿轮可以减小模数，见小齿轮的外形尺寸，从而减小机身的外形尺寸。所以选用第二种传动方案，即第二种方案是第一级为皮带传动，第二级为圆柱斜齿轮传动、第三级采用双边圆柱斜齿轮传动，其传动方案简图如 1.1 所示。其传动示意图参照图 1.2、1.3、1.4。对于图 1.2采用双边偏心齿轮，该方案虽然能实现预期功能，但双边偏心齿轮制造难度高，成本也高，所以不采用这种方案。对于图 1.3 采用曲轴将传动部件与工作部件连接起来，该方案虽然能实现预期功能，制造成本也较采用偏心齿轮低，
12、到结构不够紧凑，对高速轴的刚度要求大，所以这种方案也不采用。对于图 1.4 也是采用曲轴连接传动部件与工作部件，但其机身支撑位于中间齿轮与低速双边齿轮之间，高速轴悬空段不长，所以该方案较前两种方案不论制造成本上还是结构上都明显优越，故最终传动方案选择图 1.4。图 2.1 系统方案图图 2.2 曲柄压力机的传动示意图一图 2.3 曲柄压力机的传动示意图二图 2.4 曲柄压力机的传动示意图三2.4 电动机的选择及传动比的计算与分配根据工作机的负荷、特点和工作环境，选择电动机的类型、结构和转速，计算电动机功率，最后确定电动机的型号。2.4.1 电动机类型的选择Y 系列电动计时一般用途的全封闭自扇冷
13、淑珑十三相异步电动机，适用于不易燃烧、不易爆、无腐蚀和无特殊要求的机械设备上，如机床、风机、输送机、搅拌机、农业机械、食品机械等。塑性成型机械属于机床类，所以这里就选用 Y 系列电动机。2.4.2 电动机功率的确定由曲柄压力机第 135 页公式（2-4-7）可得:N= KW （2-1kgp1）再由曲柄压力机第 135 页表 2-4-7 可得 =0.011kN=0.013150=31.5 KW再由经验可知，两级传动和三级传动通常采用 1000 转每分或 1500 转每分的电动机，由于压力机不需要电动机正反转，具有较大的转动惯量等，再次验证上面采用的 Y 系列电动机是对的。再根据机械设计课程设计教
14、材第 6 页表 2.8 可选用 Y225S-4 型 2电动机。电机型号：Y225S-4额定功率：37 KW满载转速：1480r/min最大转矩/额定转矩：2.2N.m启动转矩：1.9N.m电动机轴伸出段直径：60m6电动机轴深处段安装长度：110mm电动机中心高度：225mm电动机外型尺寸长宽高：820mm430mm530mm2.4.3 传动比的计算与分配总传动比的计算系统总的传动比为选定电动机的满载转速 与工作机的转速 之比：mnwn（2-2）wmni由前面所选电动机的型号可知 =1480r/min 压力机的转速为 16r/min，所以： 5.9216480wmni传动比的分配由于传动装置中
15、的各级传动是串联，所以总的传动比为：（2-3）321ii第一级为皮带传动，由机械设计课程设计第 12 页表 2.4 可知带传动的单级传动比常用值为 24，最大可为 7，在这里选取 3.5，即 =4.0。1i第二级为圆柱斜齿轮传动，同样由机械设计课程设计第 12 页表 2.4可知圆柱斜齿轮传动的单级传动比常用值为 37，最大可为 10，这里选取4.82。第三级为双边圆柱斜齿轮传动，同样由机械设计课程设计 15 页表 2-11可知圆柱斜齿轮传动的单级传动比常用值为 37，最大可为 10，所以有：（2-4）8.42.59213ii第 2 章 传动系统方案设计第 1 节 电动机的选择设计任务书给的参数
16、：电动机转速 1500/1000 r /min行程次数 20总传动比 72电动机的选择要点：1、根据机械负载特性、生产工艺、电网要求、建设费用、运行费用等综合指标，合理选择电动机的类型 2、根据机械负载所要求的过载能力、起动转工作制及工况条件，合理选择电动机的功率，使功率匹配合理，并具有适当的备用功率，力求运行安全、可靠而经济 3、根据适用场所的环境，选择电动机的防护等级和结构型式 4、很据生产机械的最高机械转速和传动调速系统的要求，选择电动机转速 5、根据使用环境温度，维护检修方便、安全可靠等要求，选择电动机的绝缘等级和安装方式 6、根据电网电压、频率，选择电动机的额定电压、频率。电动机的功
17、率计算： tANm10其中 Nm 指平均功率（千瓦）A 指工作循环所需要的总能量（焦)t 指工作循环时间（秒）而 t= （秒）nC60其中 n 是压力机滑块行程次数（次/分）Cn 是压力机行程系数，采用自动化送料 Cn=1但是为了飞轮尺寸不致过大，以及电动机安全运转等因素，故需将电动机的功率选得比平均功率大一些，即 mkN其中 k 一般为 1.21.6，行程次数较低的压力机取下限，较高的取上限。压力机每分钟实际开动的行程次数 （次/分）nCk15 以下155050 以上1.21.31.41.6由于任务书中行程次数是 20，所以选择 1.3根据资料曲柄压力机选择的压力机机型是 JD31-400公
18、称压力为 250 吨公称压力行程 13mm 滑块行程 315mm 最大装模高度 500mm 装模高度调节量 250mm 导轨间距离 1080mm综上：N=34.125kw根据机械设计手册选择 Y225S-4 机型电动机型号额定功率/kw满载转速r/min起动转矩/Nm最大转矩/Nm轴伸出端直径/mm轴伸出端安装长度/mm电机中心高度/mm外形尺寸长 x 宽 x 高/mmY225S-437 1480 1.9 2.2 60m6 110 225 820x430x530第 2 节 各级传动比分配第一级传动：为了满足以下两个条件 1、缓冲电动机传出的运动的颤动2、过载保护 3、减小传动尺寸所以第一级选择
19、带传动，同时在平带、V 带、同步带中选择性能较好的 V 带，传动比范围是 07，所以定第一级带传动的传动比为 3。具体尺寸参数如下（通过机械设计手册软件计算按步骤得到）：初始条件传动功率 P 为：37(kW)主动轴转速 n1 为：1440(r/min)从动轴转速 n2 为：480(r/min)传动比 i：3选定带型和基准直径设计功率 Pd:44.4(kW)带型:D 型小带轮基准直径 dd1:330(mm)小带轮基准直径 dd2:1000(mm)轴间距的确定初定轴间距 a0:1000(mm)所需基准长度 Ld:4620(mm)实际轴间距 a:1209(mm)额定功率及增量的确定单跟 V 带传递的
20、额定功率 P1:0.68(kW)传动比 i1 的额定功率增量 P1:0.17(kW)带速、包角和 V 带根数带速 v:24.88(m/s)小带轮包角 :148.25()V 带的根数 z :6各项力的计算V 带每米长的质量 m:0.60(kg/m)单跟 V 带的预紧力 Fo:396.12(N)作用在轴上得力 Fr :47245.52(N)第二级传动：当两轴都是水平放置时，为了减小齿轮尺寸，选择圆柱齿轮传动，传动比范围是 110，所以定第二级锥齿轮传动的传动比定位 4。设计参数传递功率 P=750(kW)传递转矩 T=14920.31(Nm)齿轮 1 转速 n1=480(r/min)齿轮 2 转速
21、 n2=120.00(r/min)传动比 i=4原动机载荷特性 SF=轻微振动工作机载荷特性 WF=均匀平稳预定寿命 H=10000(小时)布置与结构结构形式 ConS=闭式齿轮 1 布置形式 ConS1=对称布置齿轮 2 布置形式 ConS2=对称布置材料及热处理齿面啮合类型 GFace=硬齿面热处理质量级别 Q=ME齿轮 1 材料及热处理 Met1=45齿轮 1 硬度取值范围 HBSP1=4550齿轮 1 硬度 HBS1=48齿轮 1 材料类别 MetN1=0齿轮 1 极限应力类别 MetType1=11齿轮 2 材料及热处理 Met2=45齿轮 2 硬度取值范围 HBSP2=4550齿轮 2 硬度 HBS2=48齿轮 2 材料类别 MetN2=0齿轮 2 极限应力类别 MetType2=11
