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1、本科毕业设计（论文）J23100 机械压力机设计 说明书燕山大学毕业论文任务书学院：机械学院 系级教学单位：塑性成形 学 号学生 姓名专 业 班 级锻压 09题目名称J23-100 机械压力机设计题目性质1.理工类：工程设计（ ） ；工程技术实验研究型（ ） ；理论研究型（ ） ；计算机软件型（ ） ；综合型（ ） 。2.管理类（ ） ；3.外语类（ ） ；4.艺术类（ ） 。 题目类别1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题 目题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主 要 内 容1.曲柄压力机的参数计算和方案设计； 2.曲柄压力机的总体结构设计，绘制总装配图； 3.主要零部件的设
2、计及绘制零件图；基 本 要 求1.绘制图纸量不少于 3 张 A0； 2.计算说明书不得少于 20000 字； 3.完成开题报告和文献综述； 4.翻译一篇 3000 字的外文资料； 5.图面整洁，说明书规范。参 考 资 料1.机械零件设计手册 2.材料力学 3.曲柄压力机 4.塑性成形设备 5.塑性成形机械周 次14 周58 周912 周1315 周1617 周应 完 成 的 内 容1.开题报告 2.文献综述 3.方案设计1.外文翻译 2.总体设计 3. 参数计算1.绘制总图 2.绘制部图1.绘制零件图 2.完成说明书1.审核 2.修改 3.答辩指导教师：钱志平 职称：教授2013 年 2 月
3、28 日系级教学单位审批：年 月 日摘 要锻压机械在工业中占有极其重要的地位，广泛应用于几乎所有的工业部门，如机械、电子、国防等。然而，在锻压机械中，又以曲柄压力机最多，占一半以上。曲柄压力机是以曲柄滑块机构作为运动机构，依靠机械传动将电动机的运动和能量传给工作机构，通过滑块给模具施加力，从而使毛坯产生变形。本次设计为 J23-100 型开式可倾压力机，参照国内现有相关型号压力机，进行了 1000KN 机械压力机主要工作系统设计。设计分三步进行：首先，拟定总传动方案；其次，设计主要零部件；最后，进行经济评估。本设计中主要包括以下设计部分：曲柄滑块机构的设计计算、传动系统的设计计算、离合器和制动
4、器的设计计算、电动机的选择和飞轮的设计以及支撑附属装置的设计。本次设计方案均采用同类设计中最新的零件类型及布置方式。通过离合器和制动器进行气动连锁控制。用手动调节连杆的长度来达到调节装模高度的目的，以适应不同高度的模具。采用四面调节导轨，提高了压力机的精度，并装有过载保护装置、滑块平衡装置等，使机器更加安全、可靠。关键词：锻压机械；曲柄滑块机构；开式可倾压力机AbstractForge and press machine is very important in industry,it is used in almost any induetry department,such as mach
5、ine,electron,national defense and so on.It is crank forge and press machine that is most important in forge and press machine.Crank press machine uses crank slide block mechanism as working mechanism,machine driving system passes the movement and energy of electromotor to working mechanism, bringing
6、 forge to the die by slide block,in order to let roughcast engender transmutation.In this paper,the subject is the J23-100 opened-type inclinable punching machine,it is designed in accordance with the related machine now and designed the working system of 1000KN punching machine.The design done thro
7、ugh three steps: firstly,draw up total transmission; secondly, design each part; at last, economy estimation.In this paper, the design mainly consists of some parts: crank slide mechanism, gear deriving system, clutch and detent, electromotor and flywheel, supporting and appertain equipment.The desi
8、gn program used the new parts type and arrangement. The machine works by the control of the frictional clutch and detent. Electromotor drives the link screw to fit the diffent of the punching machine. The machine 曲柄每分钟转速，即滑块运每分钟行程次数。2.1.3 滑块加速度与曲柄转角关系求出滑块速度与曲柄转角关系后，将速度 v 对时间 t 求导数就可得到滑块的速度 a 即：a = -
9、= -= -dtdv ddv dtd )2sin2(sin Rwdd dtd=- R （23）2coscos2w式中 a滑块加速度，向下方面为正。2.2 受力分析2.2.1 连杆及导轨受力 分析曲柄滑块机构能不能满足工艺的要求，除了检验其运动规律是否符合要求之外，必需校核其强度。为了校核强度，必需首先确定机构中主要零件的受力情况。图 2.3 曲柄滑块机构受力简图其中是坯料抵抗变形的反作用力，N 是导轨对滑块的约束反力，1P是连杆对滑块的约束反力，这三个力交于 B 点，组成一个平衡的汇交力abP系.根据力的平衡原理，从力三角形中可以求得力，N 和之间的关系：1PabP（24）1P =cosabP
10、 N= （25） 1Ptg由上式知=，当=时，达到最大值。一般曲柄压力机sinsin900.3，负荷达到公称压力时的曲柄转角仅左右，因此曲柄压力机负30荷最重时，角小，可以认为1，上面两式便cossinsintg成为：（26）1PPab（27）1sinNP式中：为连杆对滑块的约束反力，也等于连杆所受的作用力；abP为坯料抵抗变形的反作用力；1PN 为导轨对滑块的约束反力，也等于滑块对导轨的正压力；为连杆系数；为曲柄转角。图 2.4 曲轴受力简图2.2.2 曲轴所受扭矩（1）不考虑摩擦如图 2.4 所示，在连杆力的作用下，曲轴上所受理想扭矩：（28） mNpRMt 392432sin2sin由式
11、（28）可知，在曲柄压力机所受变形抗力一定时，曲柄所受的扭矩随曲柄转角变化而变化。在行程下死点附近，小，也小；在行程中tM点附近大，也大。tM（2）考虑摩擦时曲柄压力机在工作时，在曲柄滑块机构各运动副之间是有摩擦存在的，由此而增加的摩擦扭矩是不可忽略的。曲柄滑块机构中的摩擦组要发生在一下四个部分：分别为滑块与导轨之间的摩擦，曲轴两支承出的摩擦，连杆大端和曲柄颈之间的摩擦和连杆小端处的摩擦。经过计算整理得：（2-9）mNdddPMBAu11935)1 (20式中 连杆大端直径或偏心套外直径Ad曲拐轴小头处球头直径Bd曲轴支承处直径0d第 3 章 曲柄压力机偏心轴机构设计3.1 偏心机构的分类及特
12、点曲轴是曲柄压力机传递运动和动力的主要零件，它与滑块的行程和允许作用力有关，因此设计压力机时都从曲轴开始。通用压力机的偏心机构有以下四种。在曲柄压力机中，常见的曲轴有三种型式，即曲轴、曲拐轴和偏心轴。曲轴为压力机的重要举例：，受力复杂，故制造条件要求较高，一般用 45 号钢锻制而成。锻比一般取 253。有些中大型压力机的曲轴则用合金钢锻制，如 40Cr、37SiMn zMoV、18C rMnN。B，锻比需要大于 3。对于小型压力机的曲轴，国内有些制造厂用球墨铸铁 QT602 铸造。锻制的曲轴加工后应进行调质处理，有时还要在两端切割试件进行机械性能试验。对于大型曲轴，有时在支承颈和曲柄颈中心处钻
13、深孔，以 改善淬透性，提高机械性曲轴支承颈和曲柄颈(或曲拐颈)需加以精车或磨光。为了延长曲轴寿命，在各轴颈特是圆角处，最好用滚子辗压强化。这四种曲轴的特点分别是：（1）曲轴式 在支承颈与曲柄颈之间的曲柄臂，曲柄半径 R 较大，适用于较大行程的压力机，按曲柄数目又可分为单曲柄和双曲柄，后者适用于工作台面较大的压力机，纯曲轴毛坯为锻件，机械加工比较困难。（2） 偏心轴 曲轴颈粗而短，支承座间距小，结构紧凑，刚性好。缺点是偏心直径大，摩擦耗损多，制造困难，适用于行程小的压力机。（3） 曲拐轴 曲拐颈在轴的一端，行程悬臂，刚性较差。随着曲柄半径的增加，轴颈 d02增加，摩擦耗损也增大，因此，曲柄半径
14、R 不能取得太大。但其结构简单，制造方便，若设偏心套行程可以调节，适用于开式单柱压力机。（4） 偏心齿轮 偏心齿轮安装在芯轴上并绕芯轴转动，通过偏心齿轮与芯轴的偏心距实现曲柄机构动作，应用于大中型压力机芯轴仅受弯矩，偏心齿轮受扭矩作用，负荷分配合理，加工制造业方便，偏心齿轮一般用铸造毛坯，芯轴加工容易。机身结构比较简单。但偏心部分直径较大工作时摩擦耗损增加，若采用悬臂结构可以减少摩擦损失，但刚度下降，超载时比曲轴式容易发生卡死现象。综上可选偏心轴。3.2 偏心轴设计的经验尺寸31 曲拐轴根据经验公式：支撑颈直径：d02)(7mmFg小端支撑颈： 0201)77. 052. 0(dd偏心颈直径：
15、（0.650.68）d02Ad为公称压力（KN）gF根据以上经验公式求得mmPdg4 .18710007702取整得：mmd19002=(0.52-0.77)190=99-144mm 0201)77. 052. 0(dd取整得：mmd11001（0.65-0.73）190=123.5-138.7mm 0268. 065. 0ddA）（取整得：mmdA1353.3 偏心轴材料选择偏心轴材料采用优质炭素结构钢或合金结构钢，如 45、40等，要Cr求使用锻造毛坯，粗加工后调质处理，重要的曲轴和芯轴要在毛坯端部取式样做力学性能检测，表面粗糙度要求达到 Ra(0.080.10)微米，各圆角半径要严格保证圆样尺寸和表面质量，最后采用滚压强化表面以提高疲劳寿命。根据资料选择得以下数据：40 钢调质，硬度为 241286HBS,抗拉强度为， 屈服强度MPaB685，弯曲疲劳强度极限，剪切疲劳极限为：MPas490MPa3351，许用弯曲应力为。MPa1851 MPa7013.4 拐轴行程调节装置为了适应不同的冲压工艺要求，许多开式压
