J23-40型压力机曲柄滑块机构结构设计13848.docx

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1、齐齐哈尔大学毕业设计（论文）齐齐哈尔大大学毕业设计（论论文)题目 JJ23-440压力机机曲柄滑块块机构结构构设计 学院机电工工程学院专业班级机机械1166班 学生姓名 周 新 指导教师 刘 尚 成绩年月日齐齐哈尔大学毕业设计（论文）摘 要曲柄压力机机广泛应用用于冲裁，弯弯曲，校正正，模具冲冲压等工作作。本次设设计的为JJ23-440型压力力机曲柄滑滑块机构结结构设计。此次设计由由于分工不不同，主要要完成的是是曲柄压力力机曲柄滑滑块机构的的设计。在在设计中主主要是根据据总体设计计确定的压压力机主要要参数，公公称压力，滑滑块行程等等参数参考考相关手册册初步估算算曲柄，连连杆，滑块块，导轨相相关尺

2、寸，然然后分别校校核，修正正，最终确确定各零部部件尺寸，并并根据要求求完成装模模高度调节节装置设计计。最后写写出详尽曲曲柄滑块机机构设计说说明书，绘绘出主要零零件图。关键词：公公称压力；曲轴；连杆；滑块块AbstrractCrankk preess mmachiine wwidelly ussed iin puunchiing, bendding, corrrecttion, diee staampinng ettc.The desiign ffor tthe sstruccturee dessign of sslideer crrank mechhanissm off J233-40 pre

3、sss.This desiign ddue tto diifferrent diviisionn of laboor, mmainlly too commplette thhe deesignn of the crannk prress slidder ccrankk mecchaniism.In tthe ddesiggn iss maiinly accoordinng too thee preess oof thhe keey paarameeterss to deteerminne thhe ovveralll deesignn, thhe noominaal prressuure, s

4、lidde sttrokee parrametters refeerencce maanuall preelimiinaryy esttimattes oof crrank, connnectting rod, a sslidee bloock, raill corrrelaationn dimmensiion, thenn cheeck, corrrectiion, and ultiimateely ddeterrminee thee sizze off parrts aand ccompoonentts, aand aaccorrdingg to the requuiredd to com

5、ppletee diee filllingg heiight adjuustmeent ddevicce deesignn.Finaally, wriite tthe ddetaiiled desiign sspeciificaationn of slidder ccrankk mecchaniism, figuure oout mmajorr parrts.Keywoords: nomminall preessurre；crannkshaaft；connnectiing rrod；slidderI目 录录摘 要IIAbstrractIII第1章 绪绪 论111.1 研研究背景111.2 国国

6、内外研究究现状11.3 曲曲柄压力机机的工作原原理及主要要参数21.3.11 曲柄压压力机的工工作原理221.3.22 曲柄压压力机工作作的特点331.3.33 J233-40型型压力机主主要参数331.4 本本章小结44第2章 曲曲柄滑块机机构的运动动分析与受受力分析552.1 曲曲柄滑块机机构的运动动规律52.1.11 滑块的的位移和曲曲柄转角之之间的关系系52.1.22 滑块的的速度和曲曲柄转角之之间的关系系62.2 曲曲柄滑块机机构的受力力分析72.2.11 忽略摩摩擦情况下下滑块机构构的力学分分析72.2.22 考虑摩摩擦情况下下滑块机构构的力学分分析92.3 本本章小结111第3章

7、 曲曲轴轴系部部件的设计计计算1223.1 曲曲柄形式1123.1.11 曲轴驱驱动的曲柄柄滑块机构构123.1.22 偏心轴轴驱动的曲曲柄滑块机机构133.1.33 曲拐驱驱动的曲柄柄滑块机构构133.1.44 偏心齿齿轮驱动的的曲柄滑块块机构1443.2 曲曲轴的设计计计算1443.2.11 曲轴材材料的选定定143.2.22 估算曲曲轴的相关关尺寸1553.2.33 曲轴的的强度及刚刚度校核1163.3 连连杆和装模模高度调节节机构2003.4 连连杆结构的的设计计算算213.4.11 连杆的的选择2113.4.22 连杆尺尺寸设计计计算213.4.33 连杆及及调节螺杆杆的强度校校核2

8、2第4章 滑滑块部件的的结构设计计254.1 滑滑块与导轨轨的结构2254.1.11 滑块的的导向调节节间隙2554.1.22 导轨的的形式2664.2 滑滑块与导轨轨的材料选选择274.3 滑滑块的有限限元分析2274.3.11 模型的的生成2884.3.22 模型的的简化2884.3.33 网格的的划分2994.3.44 约束条条件与力的的施加3004.3.55 UG88.0 NNASTRRAN计算算结果分析析30结 论论32参考文献333致 谢谢34IV第1章 绪 论1.1 研究背景制造业的发发展是国家家经济发展展的重要保保证之一，同时时又是判断断一个国家家科技实力力和国防实实力是否领领

9、先的重要要标准。在在机械制造造业中，压压力机锻压压制造是目目前全世界界应用最为为广泛的制制造方法之之一。而在在锻压机械械中，曲柄柄压力机又又占有很大大的比重。曲曲柄压力机机主要是通通过飞轮将将电机的能能量存储，在在工作的瞬瞬间通过曲曲轴及与其其相连的滑滑块对特定定的模具做做功而释放放能量。如如今，随着着汽车工业业的兴起，曲曲柄压力机机以及其他他锻压设备备得到了迅迅速发展。众众所周知，由由于采用现现代化的锻锻压工艺生生产工件具具有效率高高，质量好好，能量省省和成本低低的优点。近近年来，曲曲柄压力机机广泛应用用于冲裁，落落料，弯曲曲，折边，浅浅拉伸及其其他冷冲压压工序，是是汽车，摩摩托车，家家用电

10、器，仪仪器仪表，轻轻工，国防防工业，化化工容器，电电子等行业业必备的关关键设备。伴伴随着工业业的发展，压压力机的种种类和数量量越来越多多，质量要要求越来越越大，能力力越来越大大，它在机机械制造业业和其它相相关行业中中的作用日日趋显著。因因此对压力力机的精度度和生产率率等的要求求也就越来来越高，所所以对压力力机曲柄滑滑块机构的的设计是十十分必要的的，生产出出具有高效效率，高精精度，低成成本，自动动化等现代代化制造特特点的压力力机，是值值得研究和和探讨的。1.2 国内外研究究现状目前在国外外，由于汽汽车工业的的迅速兴起起，曲柄压压力机以及及其它制造造设备也随随之蓬勃发发展，在逐逐渐融入新新技术，新

11、新材料后，更更加推动了了曲柄压力力机的改进进与发展。传传动系统是是曲柄压力力机的重要要组成部分分，其作用用就是将电电机的运动动和能量按按照一定的的要求转化化为曲柄滑滑块的运动动。目前在在国外，曲曲柄压力机机主要以批批量生产在在板冲和模模锻中被广广泛应用，专专业化程度度越来越高高，朝着高高速度，高高精度和自自动化的目目标在发展展，普遍采采用CNCC控制。专专业化程度度越来越高高，朝着高高速度，高高精度和自自动化的目目标在发展展。近年来来，锻压机机械的拥有有量美国约约占32.4，日日本约占334。日日本已经有有了很多条条热模锻压压力机生产产线。联邦邦德国奥穆穆科公司近近年来制造造的平锻机机和热模锻

12、锻压力机，都都已经采用用微型计算算机巡回检检测各轴承承的温度，显显示工艺力力，对压力力机的安全全运转有着着非常重要要的作用。但但最近几年年，多品种种少量生产产势头在国国外越益强强劲，要满满足经济的的合理性，就就要求制造造机械拥有有更高的柔柔性和通用用性。在这这种背景下下，国外设设计者们已已经在传统统的机械压压力机上经经过反复试试验，设计计出一些具具有创新的的压力机。这这些压力机机可以适应应多变的工工艺过程，通通用性比以以往有很大大提高，拥拥有更高的的柔性。其其中机械驱驱动源采用用液压驱动动，兼容了了机械压力力机和液压压机的优点点，体现出出未来压力力机的突出出特征。我国的冲压压技术是在在新中国成

13、成立以后才才发展起来来的。解放放以前，我我国在曲柄柄压力机的的生产上十十分落后，只只能制造出出一些手动动冲床。在在解放以后后才有了快快速的发展展，迄今为为止，在国国内从事曲曲柄压力机机设计制造造的企业非非常多，分分布也很广广，但这些些企业生产产的压力机机大多款式式陈旧单一一，档次较较国外比较较低，只能能占领中低低端市场。只只有个别企企业靠自身身研发与引引进国外技技术相结合合的方式，生生产出一些些接近于国国外先进技技术水平的的机床，如如济南第二二机床厂的的大型冲床床就已经返返销欧美。尽尽管我国现现在已经成成为世界各各种产品的的加工中心心，有大量量曲柄压力力机投入使使用，但其其中由我国国自行设计计

14、和制造的的压力机却却不多，大大多是从国国外引进或或者与国外外合作生产产制造。由由于引进技技术和自行行研究，压压力机的研研制水平已已经达到了了一个全新新的高度。但但是，与工工业发达的的国家相比比较，我国国的曲柄压压力机制造造业仍然是是很落后的的，主要表表现在性能能不好，质质量不高和和品种不全全等方面。进入21世纪以来，中国锻压机械行业通过技术引进，合作生产及合资等多种方式，已经快速地提高了我国的冲压设备整体水平，近年来设计制造的很多产品，其技术性能指标已经能够接近世界先进水平，但仍存在差距，主要体现在设备的高速性，高精度性和稳定性方面。因此，如何继续缩小与国外先进产品的距离仍是我国设备制造企业需

15、要面对的挑战。1.3 曲柄压力机机的工作原原理及主要要参数1.3.1 曲柄压力机机的工作原原理曲柄压力机机是以曲柄柄传动的锻锻压机械，其其工作原理理是电动机机通过三角角带把运动动传给大皮皮带轮，再再经小齿轮轮，大齿轮轮，传给曲曲轴。连杆杆上端连在在曲轴上，下下端与滑块块连接，把把曲轴的旋旋转运动变变为连杆的的上下往复复运动。上上模装在滑滑块上，下下模装在垫垫板上。因因此，当材材料放在上上下模之间间时，及能能进行冲裁裁或其他变变形工艺，制制成工件。由由于工艺的的需要，滑滑块有时运运动，有时时停止，所所以装有离离合器和制制动器。压压力机在整整个工作周周期内进行行工艺操作作的时间很很短，也就就是说，

16、有有负荷的工工作时间很很短，大部部分时间为为无负荷的的空程时间间。为了使使电动机的的负荷均匀匀，有效的的利用能量量，因而装装有飞轮。本本次曲柄压压力机的设设计中,大大皮带轮的的设计兼有有飞轮的作作用。工作原理图图如下图：图1-1 工作原理理图1.3.2 曲柄压力机机工作的特特点刚性传动，滑滑块运动具具有强制性性质a. 上下下死点、运运动速度、闭闭合高度等等固定便于实现现机械化和和自动化b. 定行行程设备自我保保护能力差差，工作时形形成封闭力力系c. 不会会造成强烈烈冲击和振振动d. 不允允许超负荷荷使用，一个工作作循环中负负荷作用时时间短，主主要靠飞轮轮释放能量量e. 工作作时尖峰负负荷不会对

17、对电网造成成冲击f. 不能能够超能量量使用1.3.3 J23-440型压力力机主要参参数公称压力(t)：440滑块行程（mmm）：440行程次数（次次/minn）：800公称压力时时下死点距距离（mmm）：7/2固定行程（mmm）：1100调整行程（mmm）：1100/110活动台位置置（mm）：400/2001.4 本章小结本章主要介介绍了设计计的研究背背景以及压压力机的国国内外研究究现状，通通过对压力力机工作原原理的阐述述，引出本本设计的研研究对象曲曲柄滑块机机构及其主主要技术参参数，并对对本设计的的重点、难难点加以描描述。37第2章 曲柄滑块机机构的运动动分析与受受力分析2.1 曲柄滑块

18、机机构的运动动规律曲柄滑块机机构运动简简图如图22-1所示示。结点正正置于曲柄柄滑块机构构运动简图图中，图中中， OAA 是曲柄柄，O点是是曲柄的旋旋转中心。AAB 为连连杆，A 点是曲柄柄和连杆的的连结点，BB 点为连连杆与滑块块的连结点点。曲柄长长度为 RR，也叫做做曲柄半径径，连杆长长度为 LL，称为连杆系系数。对于于通用的压压力机，一一般为 00.10.2。图2-1曲曲柄滑块机机构的运动动简图2.1.1 滑块的位移移和曲柄转转角之间的的关系当曲柄滑块块转动时，从从上止点转转到下止点点， 滑块块从 点降降至点（如如图2-11），全行行程 。设设曲柄转至至下死点时时的曲柄转转角为，曲柄逆逆

19、时针运动动到上死点点时曲柄转转角为，连杆的的中心线与与滑块运动动方向之间间的夹角为为。滑块的的位移和曲曲柄转角之之间的关系系表达式为为：（2-1）而，则，又又，所以，将将其带入整整理得（2-2）为连杆系数数，在通用用的压力机机中，一般般为 0.10.2。故故上式在整整理后可得得（2-3）式中 滑块行程程（从下死死点算起）曲柄转角角（从下死死点算起,与曲柄旋旋转方向相相反者为正正）曲柄半径径连杆长度度连杆系数数因此，当已已知曲柄的的半径和连杆系数数时，便可可以从上式式计算出对对应不同的的值。由余余弦定理可可知（2-4）2.1.2 滑块的速度度和曲柄转转角之间的的关系在求出滑块块的位移与与曲柄转角

20、角之间的关关系后，把把位移对时时间求导就就可以求得得滑块的速速度。求导导过程如下下：而， 所以以式中滑块块速度曲柄的角角速度又，所以滑块的的运动速度度 和曲柄柄转角之间间的关系式式为：（2-5）式中曲柄柄每分钟的的转数从上式可以以看出，滑滑块的速度度是随着曲柄柄的转角的的变化而变变化的。在在时，。曲柄柄转角增大大时，滑块块的速度也也随之显著著增加，但但在时，速速度的变化化是很小，而而数值却是是最大的。因因此，常常常取曲柄转转角时的滑滑块速度作作为最大速速度。用表表示。即（2-6）上式表明，滑滑块的最大大速度与曲曲柄的转速速，曲柄半半径是成正正比的，越越高，越大大，滑块的的最大速度度也越大。2.

21、2 曲柄滑块机机构的受力力分析曲柄滑块机机构能否满满足工艺的的要求，除除了检验曲曲柄滑块机机构的运动动规律是否否符合要求求，还必须须对曲柄滑滑块机构的的强度进行行校核。为为了更准确确的进行强强度校核，首首先要确定定滑块机构构中的主要要零部件的的进行受力力状态。2.2.1 忽略摩擦情情况下滑块块机构的力力学分析图2-2忽忽略摩擦和和零件自身身重量时曲曲柄滑块机机构的受力力图1.连杆及及导轨受力力图2-2为为忽略摩擦擦和零件自自身重量时时滑块的受受力情况。考虑B点力力的平衡得得由前推导可可知，若若，当时，。当，。在通常常情况，尤尤其是通用用压力机，远远小于0.3,所以远远小于。由于角较小，所以，可

22、以认为，故上述两式可以写为（2-7）（2-8）式中连杆杆作用力；导轨作用用力；工件变形形力；连杆系数数；曲柄转角角。2.曲轴所所受扭矩曲轴上所受受的理想扭扭矩为而 又 所以 又 所以 （2-9）式中R曲曲柄半径连杆系数数；曲柄转角角。从以上上述述公式可以以得出，虽然然工件所受受的变形力力P一定，而而曲轴所受受的扭矩是是随着曲柄柄转角的变变化而变化化的，的值值越大，的的值就越大大，也就是是说在比较较大的曲柄柄转角下工工作时，曲曲轴上所受受的扭矩就就会比较大大。当曲柄柄转角等于于公称压力力角时，即即时，曲轴轴上所受的的理想扭矩矩就称为理理想公称扭扭矩。即（2-100）此公称扭矩矩是设计曲曲轴的基础

23、础。我们在上述述分析连杆杆和曲轴所所传递的扭扭矩过程当当中,没有有考虑各运运动部位的的摩擦问题题。这种处处理问题的的方法对于于分析连杆杆的受力来来讲,误差差是非常小小的，并且且简化了计计算，是可可以应用的的。但是,在计算曲曲轴传递的的扭矩时,如果不考考虑摩擦的的影响,却却会带来比比较大的误误差,因此此，在计算算时应考虑虑由摩擦所所增加的扭扭矩。2.2.2 考虑摩擦情情况下滑块块机构的力力学分析求曲柄滑块块机构的摩摩擦扭矩主主要有两种种方法，那那就是能量量法和力法法，在这里里我们主要要运用能量量法进行滑滑块机构的的受力分析析。压力机在工工作时，曲曲柄滑块机机构中的摩摩擦主要发发生在四处处：1 滑

24、块导轨面面的摩擦。摩摩擦力的大大小为（2-111） 摩摩擦力的方方向与滑块块的运动方方向相反，形形成了对滑滑块运动的的阻力。该该阻力经过过连杆作用用到曲轴上上，从而增增加了曲轴轴所需传递递的扭矩。2. 曲轴轴支承颈与与轴承之间间的摩擦。曲曲轴旋转时时,轴承对对轴颈的摩摩擦力分布布在轴颈的的工作面上上,这些摩摩擦力对轴轴颈中心形形成与轴颈颈旋转方向向相反的阻阻力矩。对对支撑1、22其值分别别为：两个支撑的的总阻力矩矩为（2-122）由于小齿轮轮的作用力力比小很多，所所以可以认认为两个支支反力的和和为（2-133）所以上式变变为 （2-14）3. 曲柄柄颈与连杆杆大端轴承承之间的摩摩擦,它与与上一

25、种摩摩擦一样,也会形成成阻力矩,且可按下下式计算: （22-15）4. 连杆杆销与连杆杆小端轴承承之间的摩摩擦。它也也会形成阻阻力矩: （2-16）上述三个阻阻力矩，都会是曲曲轴增加所所需传递的的扭矩。根据功率平平衡原理，曲曲轴所需要要增加的扭扭矩在单位位时间内所所做的功，等等于克服各各处摩擦所所消耗的功功率。即（2-177）式中 滑块移动动速度；曲柄的转转动角速度度；、连杆的的摆动角速速度。根据运动学学原理，连连杆AB为为平面运动动，或可从下述述关系中求求出（2-188）式中 连杆B点点的相对速速度。而 =取，则，经经整理后得得由于摩擦擦使曲轴所所增加的扭扭矩为：（2-199）最后得到考考虑

26、摩擦后后曲轴所需需传递的扭扭矩为=（2-220）式中 R曲柄半径径；曲柄的转转角；连杆系数数；摩擦系数数,一般取取0.055；曲轴支承承颈的直径径；曲轴颈的的直径；连杆销的的直径；P坯料抵抵抗变形的的反作用力力。为了便于计计算，式（22-15）可可写成如下下形式 （2-221） （2-22）称为当量力力臂，就是是在考虑摩摩擦后总的的当量力臂臂。当时，曲轴轴上的扭矩矩及称为公公称扭矩，即即 （22-23）而相应的当当量力臂便便称为公称称当量力臂臂，即 （2-224）2.3 本章小结本章是曲柄柄滑块机构构结构设计计的理论基基础，主要要对曲柄滑滑块机构的的运动规律律和受力情情况进行了了分析，其其中具

27、体包包括滑块的的位移和曲曲柄转角之之间的关系系、滑块的的速度和曲曲柄转角之之间的关系系、忽略摩摩擦情况下下滑块机构构的力学分分析、考虑虑摩擦情况况下滑块机机构的力学学分析等。在在受力分析析中，本章章对滑块和和连杆的受受力情况做做了具体了了分析，其其中的一些些计算公式式在后续的的曲轴和连连杆的设计计中都会用用到，因此此，本章是是整个设计计的基础部部分。第3章 曲轴轴系部部件的设计计计算3.1 曲柄形式(a).曲曲轴驱动的的曲柄滑块块机构(b).偏偏心轴驱动动的曲柄滑滑块机构(c).曲曲拐驱动的的曲柄滑块块机构(d).偏偏心齿轮驱驱动的曲柄柄滑块机构构1 支承承颈; 22 曲柄臂臂; 3曲柄颈;

28、4 连杆; 5曲拐颈; 6 心轴; 7偏心齿轮轮3.1.1 曲轴驱动的的曲柄滑块块机构工作原理：曲轴旋转转时，连杆杆作摆动和和上、下运运动，使滑滑块在导轨轨中作上、下下往复直线线运动。 特点：曲曲轴双端支支承，受力力好；滑块块行程较大大，行程不不可调。大大型曲轴锻锻造困难，受受弯、扭作作用，制造造要求高。 适用范围围：主要用用于较大行行程的中小小型压力机机上。 图3-22 J233-40压力机机的曲柄滑滑块机构结结构图1、打料横横梁 2、滑滑块 3、压压塌块 44、支承座座 5、盖盖板 6、调调节螺杆 7、连杆杆体 8、轴轴瓦 9、曲曲轴 100、锁紧螺螺钉 111、锁紧块块 12、模模具夹持

29、块块3.1.2 偏心轴驱动动的曲柄滑滑块机构工作原理：当偏心轴轴转动时，曲曲轴颈的外外圆中心以以偏心轴中中心为圆心心做圆周运运动，带动动连杆、滑滑块运动。特点：曲轴轴颈短而粗粗，支座间间距小，结结构紧凑，刚刚性好。但但偏心部分分直径大，摩摩擦损耗多多，制造比比较困难。适用范围：主要用于于行程小压压力机上。 3.1.3 曲拐驱动的的曲柄滑块块机构工作原理：当曲拐轴轴转动时，偏偏心套的外外圆中心以以曲拐轴的的中心为圆圆心做圆周周运动，带带动连杆、滑滑块运动。特点：曲拐拐轴单端支支承，受力力条件差；滑块行程程可调（偏偏心套或曲曲拐轴颈端端面有刻度度）。便于于调节行程程且结构简简单，但曲曲柄悬伸刚刚度

30、差。适用范围：主要用于于中、小型型压力机上上图3-3 JB211-40压力机机的曲柄滑滑块机构结结构图1、滑块 2、调节节螺杆 33、连杆体体 4、压压板 5、曲曲拐轴 66、偏心套套3.1.4 偏心齿轮驱驱动的曲柄柄滑块机构构工作原理：偏心齿轮轮在芯轴上上旋转时，其其偏心颈就就相当于曲曲柄在旋转转，从而带带动连杆使使滑块上下下运动。特点：偏心心齿轮芯轴轴双端支承承，受力好好；偏心齿齿轮只传递递扭矩，弯弯矩由芯轴轴承受；受受力情况比比曲轴好，芯芯轴刚度大大。结构相相对复杂，但但铸造比曲曲轴锻造容容易解决。 适用范围围：常用于于大中型压压力机上。 3.2 曲轴的设计计计算3.2.1 曲轴材料的的

31、选定曲轴为压力力机非常重重要的传动动零件，受受力比较复复杂,所以以制造条件件要求较高高,一般选选用45号钢锻制而成成。锻比一一般为2.53。有一些些中、大型型压力机的的曲轴则用用合金钢锻锻造，例如如、，锻比则则需要大于于3。对于于小型压力力机的曲轴轴，在国内内有些制造造厂用球墨墨铸铁铸造造。锻制的的曲轴加工工后应进行行调质处理理，有时还还需要在两两端切割试试件进行机机械性能试试验。对于于大型曲轴轴，有时在在支承颈和和曲柄颈中中心处钻深深孔，以改改善淬透性性，提高机机械性能。曲曲柄支承颈颈和曲柄颈颈需加以精精车或磨光光。为了延延长曲轴寿寿命，在各各轴颈特别别是圆角处处，最好用用滚子辗压压强化。查

32、阅相关手手册,参考考同类型的的曲柄压力力机曲轴常常用材料,本次设计计的曲轴采采用40CCr锻造而而成，曲轴轴在粗加工工后进行调调质处理，调质后硬度不低于270HB,锻造比取3。3.2.2 估算曲轴的的相关尺寸寸在设计曲轴轴时，首先先根据经验验公式决定定曲轴的有有关尺寸，然然后再根据据理论公式式进行精确确校核。曲轴由支承承颈、曲柄柄臂、曲柄柄颈三部分分组成,如图3-3。图3-3 曲轴各部部分尺寸示示意图根据曲柄轴轴尺寸经验验公式 （3-11）式中 压力机公公称压力（KKN），此此处得支承颈直直径。其余各部分分尺寸见表表3-1。表3-1 曲轴有关关尺寸经验验公式曲轴各部分分尺寸名称称代号经验数据计

33、算尺寸曲柄颈直径径120支承颈长度度180曲柄两臂外外侧面间的的长度225曲柄颈长度度150圆角半径9曲柄臂的宽宽度135曲柄半径固定行程的的一半503.2.3 曲轴的强度度及刚度校校核一、强度校校核曲轴的危险险截面主要要是曲柄颈颈截面和支支承颈截面面，即截面面和截面（如如图3-44）。图3-4 曲轴危险险截面示意意图1.曲柄颈颈危险截面面的校核齿轮在曲轴轴上的作用用力要比连连杆对曲轴轴的作用力力小得多，故故可忽略不不计；而连连杆对曲轴轴的作用力力可近似看看成是等于于公称压力力，并且分分别以的一一半作用在在连杆的轴轴瓦两侧。如如此，危险险截面的弯弯矩为 （3-2） 截面的最大大应力为（3-3）

34、式（3-22）和（3-3）中公称压力力；曲柄颈长长度；曲柄两臂臂外侧面间间的长度；曲柄颈直直径；圆角半径径；弯曲截面面系数。带入已知数数据，计算算得：因为，故曲曲轴颈截面面的强度符符合要求。在曲轴的曲曲柄颈上，除除了受弯矩矩作用以外外，还会受受到扭矩的的作用，此此时应当按按弯扭联合合作用计算算。但是，由由于所受弯弯矩要比扭扭矩大得多多，所以忽忽略扭矩计计算的应力力和考虑扭扭矩计算的的应力差不不多。因此此，本次设设计中曲轴轴的曲柄颈颈用式（3-3）计算截面的应力力就足够准准确。2.支承颈颈危险截面面的校核曲轴除在曲曲柄颈的截截面处有可可能发生破破坏以外，也也可能在支支承颈的截截面处发生生破坏，所

35、所以，还需需校核截面面处的强度度。在支承颈截截面处，也也受到了弯弯扭联合作作用，但是是这里和曲曲柄颈的截截面恰恰相相反，扭矩矩要比弯矩矩大得多，所所以可以忽忽略弯矩在在此处的影影响。截面面处的扭矩矩为（3-4）最大剪应力力为 （3-5）式中公称称压力；支承颈直直径；公称当量量力臂，见见式（2-19）；扭转截面面系数。带入已知数数据，计算算得：因为，故支支承颈截面面的强度符符合要求。曲轴许用应应力如表33-2所示示。表3-2 曲轴许用用应力（）材 料45调质36001000140007501100040调质5000140020000100015000调质650018002600014002000

36、0调质7500210030000160023000二、刚度校校核曲轴的刚度度计算，利利用摩尔定定理就可计计算曲柄颈颈中点的挠挠度。第一项很小小，可以忽忽略，故简简化公式为为：式中 压力机公公称压力（）；弹性模量量，对钢曲曲轴；曲柄颈长长度；曲柄臂宽宽度；圆角半径径；支承颈、曲曲柄臂、曲曲柄颈的惯惯性矩；式中 、支承颈、曲曲柄颈直径径；曲柄臂高高度；曲柄臂宽宽度；曲柄臂形形心至曲柄柄颈形心的的距离。曲柄颈中点点的计算挠挠度与实测测挠度见表表3-3表3-3曲曲柄颈中点点的计算挠挠度与实测测挠度表压力机型号号或吨位计算挠度实测挠度J23-4400.17220.1799三、键的选选择与校核核键是标准件

37、件，通常用用于联接轴轴和轴上的的零件，能能够起到周周向固定的的作用并且且传递转矩矩。根据传传递转矩的的大小和轴轴上的零件件是否需要要沿轴向滑滑移以及滑滑移距离的的长短，还还有对中性性的要求，键键在轴上的的位置等，本本次设计采采用普通平平键，材料料使用铸钢钢。这种键键联接具有有对中性好好、结构比比较简单、装装拆比较方方便等特点点。根据键键在轴段的的直径从标标准中选取取键的剖面面尺寸，。平键联接的的失效形式式主要有以以下几种：工作面的的过度磨损损，工作面面被圧溃，有有的情况下下还会出现现键被剪断断的情况。对对于尺寸按按标准选择择的键来说说，一般只只按工作面面的挤压应应力来进行行强度校核核。 （33

38、-6）式中 传传递转矩；键的高度度；键的工作作长度；轴的直径径；键的数目目；许用挤压压应力。代入数据计计算得Pa故所选平键键符合要求求。3.3 连杆和装模模高度调节节机构为了能适应应不同高度度的模具，压压力机的装装模高度应应当是可以以调节的。如如图4-11所示，装装模高度的的调节是通通过调节连连杆的长度度来实现的的。也就是是说，连杆杆部件不是是一个整体体，而是由由连杆2和和调节螺杆杆3组成的的。调节螺螺杆的下端端的球头和和滑块6相相联接，使使用扳手转转动调节螺螺杆，就可可以调节连连杆的长度度。图3-5 曲柄压力力机剖面图图压力机在冲冲压工件的的过程当中中，装模高高度是应该该保持不变变的。如果果

39、装模高度度变大了，则则可能会造造成所加工工工件出现现废品；如如果装模高高度变小了了，就有可可能会造成成模具的损损坏，或者者压力机出出现过载现现象。鉴于于此，为了了防止装模模高度在加加工过程中中自行改变变，滑块机机构中设有有锁紧装置置，它是由由锁紧块88以及锁紧紧螺钉7组合而成成。锁紧块块上有正反反扣螺纹，锁锁紧螺钉上上也具有相相同的正反反螺纹与其其相配合。转转动锁紧螺螺钉，就可可以使锁紧紧块紧紧压压住调节螺螺杆，这样样就可以防防止因调节节螺杆松动动而造成的的装模高度度变化。上面所用到到的连杆式式靠一个球球头和滑块块相联接，因因此称为球球头式连杆杆。除此以以外，还有有柱销式连连杆。这种种形式的连

40、连杆是一个个整体，它它通过连杆杆销、调节节螺杆与滑滑块相联接接调节螺杆杆由蜗轮蜗蜗杆来驱动动。这种结结构的连杆杆虽然是一一个整体，长长度不可调调，但是转转动蜗轮蜗蜗杆就可使使滑块上下下移动，所所以也可以以达到调整整装模高度度的目的。3.4 连杆结构的的设计计算算3.4.1 连杆的选择择球头式连杆杆和柱销式式连杆在生生产上均有有使用，各各有各的优优缺点。球球头式连杆杆的结构比比较紧凑，并并且压力机机的高度还还可以降低低。但是球球头加工比比较困难，需需用专用设设备进行加加工。柱销销式连杆与与球头式螺螺杆相反，加加工相对简简单，但是是随着压力力机的压力力增大，柱柱销的直径径就随之增增大。所以以对于大

41、型型压力机来来说，采用用柱销式连连杆就不太太合理，因因此就有了了柱面结构构，即销子子和连杆孔孔之间有间间隙。在工工作的行程程时，由柱柱面接触来来传递载荷荷。回程时时，销子承承受着滑块块的重量及及拔模力。如如此，销子子的直径就就可以减小小，但柱面面加工困难难。在有些压力力机当中，也也会采用柱柱塞导向式式的连杆，即即连杆不是是直接和滑滑块相连接接的，而是是通过一个个导向柱塞塞和滑块相相连接。这这样，偏心心轮就能够够菲比在机机身的上梁梁当中，变变成浸油的的润滑，这这样可以减减少齿轮的的磨损，还还能降低传传动中的噪噪声。此外外，导向柱柱塞在导向向套筒中滑滑动，就相相当于加长长了滑块的的导向长度度，从而

42、提提高了压力力机的运动动精度。它它的主要缺缺点是加工工、安装较较为复杂，压压力机的高高度有所增增高。综合各连杆杆的优缺点点，本次设设计中的曲曲柄滑块机机构采用球球头式连杆杆。连杆使使45钢来制制造。球头头式连杆中中调节螺杆杆则使用445号钢锻造加工工，调质处处理，球头头表面淬火火，硬度为为230-260HHBC。调节螺杆杆的螺纹通通常常采用用强度较高高的特种止止推螺纹和和梯形螺纹纹。由于压压力机是在在重载的情情况下工作作，所以采采用梯形螺螺纹，尺寸寸为M8012。3.4.2 连杆尺寸设设计计算在设计连杆杆时，首先先根据经验验公式确定定连杆的有有关尺寸，然然后再根据据理论公式式进行校核核。尺寸计

43、计算主要包包括连杆以以及螺杆尺尺寸。连杆上的作作用力，的大小和和压力机公公称压力以以及曲柄滑滑块机构中中连杆的数数目有关。对对于单点压压力机，（为公称压压力）。球头式连杆杆的连杆及及螺杆尺寸寸的经验公公式计算见见表3-4。表3-4 连杆尺寸寸表计算部位代号经验数据计算尺寸球头调节螺螺杆100807090连杆120160连杆总长度度L的确定在确定连杆杆的长度LL时，根据据压力机的的工作特性性，结构特特点，以及及精度和刚刚度的要求求等全面考考虑。一般般开式压力力机连杆系系数,即连连杆长度。取，即3.4.3 连杆及调节节螺杆的强强度校核1. 调节螺杆最最大压缩应应力校核曲柄压力机机在工作时时，连杆会

44、会受到压力力作用。因因为调节螺螺杆截面积积比较小，所所以一般只只校核调节节螺杆的压压缩应力就就可以了。校校核公式如如下： （3-7）式中 连杆上的的作用力；调节螺杆杆的最小截截面积；许用压缩缩应力。由由于连杆两两端摩擦及及动态工作作的影响，实实际应力比比计算应力力增大较多多，所以许许用应力应应该取较小小一点的数数值。45号钢调调质：；球铁：；球铁：。根据连杆的的估算数据据知，则节螺杆的的压缩应力力由于调节螺螺杆采用445号钢锻锻造，所以以故调节螺杆杆符合强度度要求。2. 调节螺纹的的强度校核核本次设计的的调节螺纹纹采用的是是梯形螺纹纹。因为螺螺母（对于于球头式连连杆来说，螺螺母就是连连杆体。对对于柱销式式连杆来说说，螺母就就是蜗轮）的的材料通常常要比调节节螺杆的材材料差，所所以，只需需检验螺母母上的螺纹纹强度。螺螺母上的螺螺纹破坏的的可能性有有三种：即即牙齿表面面的挤压破破坏和牙齿齿根部的弯弯曲、剪切切破坏。经经分析，只只校核弯曲曲强度就可可以了。因为螺纹可可以看成是是连