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1、J23-63开式单点曲柄压力机传动系统设计摘 要： 曲柄压力机是锻压生产中广泛使用的一种锻压设备。它可以应用在板料冲压、模锻、冷热挤压、冷精压和粉末冶金等工艺。研究和设计压力机为了提高其加工效率，提高其自动化水平。目的是为了了解曲柄压力机的工作原理，结构性能及其功能作用，设计出满足使用要求的闭式单点曲柄压力机传动装置。设计内容包括：传动系统的布置及设计；电动机功率和飞轮的计算，确定飞轮的转动惯量并对飞轮的结构进行设计；各级齿轮的结构设计及其计算，并进行了传动比的分配；压力机传动系统各轴转速、功率、转矩进行计算；各轴的结构设计及其计算；绘制齿轮、轴的结构图。关键词：J23系列 压力机 曲柄压力机
2、 目 录 摘要、关键词1 Abstract、Key words1 引 言1 第一章 曲柄压力机系统结构及原理 3 1.1 J23-63压力机传动系统结构和原理.31.1.1 曲柄压力机的结构组成.3 1.1.2 曲柄压力机的工作原理.41.2 J23-63压力机的主要技术参数.5 第二章 曲柄压力机传动系统方案及主要零部件结构设计6 2.1 曲柄压力机的技术参数6 2.2传动系统的传动系统方案设计6 第三章 曲柄压力机电动机功率和飞轮尺寸的计算8 3.1 电动机功率和飞轮的计算原理8 3.1.1曲柄压力机的主传动系统采用飞轮的原因8 3.1.2 采用飞轮后，电动机的负载情况8 3.1.3 电动
3、机功率和飞轮计算原理10 3.2 电动机功率和飞轮的计算方法11 第四章 齿轮的结构设计及其计算15 4.1 齿轮传动15 4.1.1 传动比的分配15 4.1.2 压力机传动系各轴转速、功率、转矩计算15 4.2 齿轮传动的设计16 4.2.1 齿轮设计计算16 4.2.2 齿轮的结构设计21第五章 皮带的设计计算225.1皮带的设计225.2 皮带的结构设计245.2.1 计算平均转速和皮带轮的转动惯量245.2.2计算皮带轮缘的厚度255.3皮带的张紧方法26第六章 轴的结构设计及其计算286.1飞轮轴的设计286.1.1 按扭矩初步确定轴的直径286.1.3按扭矩联合作用核算轴的强度2
4、96.1.4核算轴的疲劳强度306.1.5轴承的选择316.2曲轴的设计326.2.1曲轴的结构示意图326.2.2曲轴的尺寸计算336.2.3曲轴支承颈轴承的选用和计算34第七章 离合器制动器的设计选用367.1离合器的选用367.1离合器的选用367.1.1双转健离合器的结构367.2制动器的设计387.2.1制动器的选用387.2.2带式制动器的结构38总 结40参考文献44致谢引言1.1 概述曲柄压力机是锻压生产中广泛使用的一种锻压设备。它可以应用在板料冲压、模锻、冷热挤压、冷精压和粉末冶金等工艺。电机主轴的旋转运动通过曲柄压力机的传动系统，使曲柄连杆滑块机构中的滑块实现往复直线运动，
5、滑块瞬间产生的压力通过模具使金属材料产生塑性变形，以制成一定形状的锻压件。曲柄压力机结构简单，操作比较方便，被广泛地应用在生产中。现代制造业要求产品的精度越来越高，由传统的机械加工向机械与计算机、电子技术、激光技术相结合的自动化方向和少切削量方向发展。压力加工是机械制造的基本环节，在冶金、机械、电力、汽车、航空、造船、兵器、化工、电子、仪表、轻工等工作部门都占有重要的地位。曲柄压力机在压力加工中很大程度扮演了一个重要的角色。近年来为了适应高精密化加工、高效加工、绿色加工，曲柄压力机也向高精密、高效率、高刚度、自动化、节能环保等方向发展。现阶段，为了获得多种工艺不同的滑块速度输出特性，一些厂家采
6、用伺服电机作为驱动电机，生产能够满足多种不同工艺的压力机。但是这种用伺服电机作为驱动电机，也有它的局限性。如伺服电机的功率有限且造价昂贵，难以用于大功率的压力机。基于上述原因，现在一些专家提出混合输入并联机构驱动。不难看出，对整个压力机的研究设计有十分重要的意义。1.2 选题的意义曲柄压力机在机械制造业的各个部门中广泛采用，在金属压力加工工艺上占有显著的位置。由于锻造行业对零件的加工要求越来越高，对节能降耗业提出了较高的要求，因此，对压力机的精度、稳定性和功率的利用要求也越来越高。而且，国内外对压力机的研究不断的深入，压力机的结构日新月异。在生产新型结构压力机的同时，研究现有的压力机也具有重要
7、的意义。采用金属压力加工的先进工艺，使用耐磨钢制造锻模，在压力机上装备自动送料装置及将压力机列入自动作业线，都促使对现有的曲柄压力机进行综合的研究设。通过对现有的曲柄压力及研究设计，以提高压力机加工效率，提高其自动化水平。本论文选取了j23-63型号的压力机进行研究设计。1.3 本论文主要的研究内容本论文主要的研究内容包括以下方面：（1）对J23-63的机构进行分析 介绍分析了压力机的基本的工作过程，分析现有的压力的一些参数，现有压力机的使用状况，制定了J23-63曲柄压力机的传动系统方案。（2）零件的结构优化 通过现阶段机械行业对材料和加工工艺的研究成果，对零部件的结构进行优化，使压力机能够
8、减轻自身的重量，节约材料，改善加工性能，外观美观，便于操作等目的。（3）对结构的力学性能的校核 此目的是为了在满足压力机力学性能和结构要求的情况下，选择合理的结构并对其进行力学性能的校核，使压力机自身重量降低，成本下降。传动系统是曲柄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。对曲柄压力机的传动系统进行设计研究，能为将来深层次研究打下扎实基础，也能为将来生产实践工作提供必要的设备知识。 第一章 J23-63曲柄压力机系统结构及原理 1.1 J23-63压力机传动系统结构和原理 1.1.1 曲柄压力机的结构组成 曲柄压力机是锻压生产中广泛使用
9、的一种锻压设备。它可以应用与板料冲压、模锻、冷热挤压、冷精压和粉末冶金等工艺。曲柄压力机传动系统的旋转运动通过曲柄连杆使滑块成往复运动，利用滑块发出的压力使毛坯产生塑性变形，以制成一定形状的锻压件。图1-1是J23-63压力机的传动示意图 图2-1 压力机的传动示意图由传动示意图可以看出，曲柄压力机由机身、动力传动系统、工作机构和操纵系统等基本部分组成的。1、机身 机身由床身、底座和工作台三部分组成。工作台上的垫板用来安装下模。机身大多为铸铁材料。机身首先要满足刚度、强度条件，有利于减振降噪，保证压力机的工作稳定性，可靠性等要求。2、工作机构 工作机构是由曲轴、连杆和滑块组成曲柄连杆机构。输入
10、的动力通过曲轴旋转，带动连杆上下摆动，将旋转运动转化成滑块沿着固定在机身上导轨的往复直线运动。 3、动力传动系统 动力传动系统由电动机、传动装置（齿轮传动或带传动）以及飞轮组成.在压力机的空行程，靠飞轮自身转动惯量蓄积动能；在冲压工件瞬间受力最大时，飞轮释放出能量，这样使电动机负荷均衡，能量利用合理，减少振动。 4、操纵系统 操纵系统包括离合器、制动器和操纵机构。离合器和制动器对控制压力机的间歇冲压起重要作用.操纵装置一般采用脚踏开关。1.1.2 曲柄压力机的工作原理 如图2-1，J23-63压力机传动示意图。电动机经过小皮带轮、大皮带轮和一对齿轮，带动曲轴旋转。曲轴又带动滑块在机身的导轨内上
11、、下移动。加工用的模具，在上模固定在滑块的下平面上，下模固定在工作台的垫板上。因此，滑块每上下移动一次，完成一次冲压动作。如图2-2所示为J23-63压力机传动原理图 3大带轮 4小齿轮 5大齿轮 7曲轴 9连杆 10滑块图2-2 曲柄压力机传动原理图1.2 J23-63压力机的主要技术参数压力机的基本参数指压力机的主要技术参数指标，通常由国家标准规定。通用曲柄压力机的基本参数如下：1、公称压力 公称压力，表示滑块离下止点前某一特定的距离（此特定距离称为公称压力行程），或者曲柄旋转到离下止点前某一特定角度（此特定角度称为公称压力角）时，滑块上所允许的最大作用力。标称压力由压力机主要受力零件的强
12、度限定。根据曲柄压力机静力学，曲轴扭矩的大小与曲柄位置有关。根据曲柄压力机的运动学，滑块的行程与曲柄位置有关。因此，标准规定的标称压力是滑块运动到下止点前某一特定距离时压力机的强度（包括偏心轮，齿轮，机身）允许的最大压力。2、 滑块行程 滑块从上死点到下死点所经过的距离，它的大小随工艺用途和公称压力不同而不同。滑块运动到最上位置时其速度为零，该位置称上止点，运动到最下位置时速度也为零，称下止点。显然，滑块的最大行程等于曲柄半径的两倍，而滑块行程等于模具的开启高度。因此滑块行程可表示能取出最大零件的尺寸和能配备机械化取，送料机构的最大空间。所以，滑块行程是表示压力机工艺空间的参数。3、 滑块行程
13、次数 滑块行程次数指压力机空载连续运转时滑块每分钟往复运动的次数（滑块从上止点到下止点，然后再回到上止点称为一次）。它是提高压力机最有效的方法。4、 最大装模高度和装模高度调节量 装模高度是压力机上允许安装模具的高度尺寸范围。既指滑块运动到下止点时，工作台垫板上表面到滑块下表面的距离。这个距离是允许安装模具的高度范围。为适应模具高度的制造偏差和模具修磨后的高度变化，装模高度可以调节的，调节的范围称装模高度的调节量。当滑块调节到最高时装模高度最大，称最大装模高度，反之，为最小装模高度。最大，最小装模高度之差为装模高度调节量。5、最大封闭高度 它是指滑块在下止点、且封闭高度调节装置将滑块调整到最上位置时，滑块下平面离工作台上平面的高度。第二章 曲柄压力机传动系统方案及主要零部件结构设计 2.1 曲柄压力机的技术参数 J23-63压力机的主要技术参数 公称力Pg 63t 公称力行程Sp 8mm 滑块行程 120mm 滑块行程次数 40r/min 最大封闭高度 120mm 封闭高度调节量 30mm 滑块中心至机身距离 110mm工作台板尺寸 前后左右厚度 2003
