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曲柄压力机偏心机构设计 摘要 中文摘要 锻压机械是为实现锻压工艺服务的。随着生产的发展，锻压机械越来越广泛的应 用于国民经济部门的工业生产中，除机械制造业本身外，动力机械工业、船舶、电机、 电器、汽车、拖拉机、农业机械、机车车辆制造业、航空航天工业，以及与人们日常生 活密切相关的家用电器、日用五金等轻工部门，均需要大量锻压机械为之服务；随着科 学技术的进步，需要更多、更好的各种锻压机械来进行各种锻压工艺，这就要求我们应 用各种现代化的设计理论和计算方法，设计出自重轻、性能好生产率高的各类新型锻压 机械，更好地服务于祖国现代化建设中，对现代制造业极具现实意义。本设计锻压机械 设备为机械式曲柄压力机（采用偏心轴作为偏心机构）。 关键词：曲柄压力机，曲柄滑块，偏心轴 连杆滑块，滑动轴承 Crank Press eccentrie des i gn ABSTRACT Engl ish summary Forging machinery for the realization of forging technology services. With the development of production, forging machinery increasingly broad sectors of the national economy for the industrial sector, In addition to manufacturing its own machinery, power machinery industry, shipbuilding, electronics, electronics, electrical appliances, cars, tractors, agricultural machinery, vehicle manufacturing, aviation and aerospace industry, as well as closely related to people's daily life of household appliances, daily hardware and other light departments, which need a lot of forging machinery servicing; With scientific and technological progress needs more, better the forging machinery for various forging process, This requires us to the application of modem design theory and the calculation method, from the light weight, The performance of various types of high productivity forging new machinery, to better serve China's modernization drive, Modern manufacturing highly realistic significance. Forging the design of mechanical equipment for mechanical crank press (using the eccentric shaft as eccentric institutions). Keywords： Crank Press, Crank Slider, Eccentric shaft Linkage slider, Sliding Bearings 摘要 V 前言 vn 第一章曲柄压力机概论 1.1曲柄压力机简介 1 1.2按机身结构型式的分类 4 1. 2. 1开式压力机 4 1. 2. 2闭式压力机 6 1.3曲柄压力机的组成 6 1.3. 1机身 6 1.3.2动力传动系统 6 1.3. 3工作机构 6 1.3.4操纵系统 6 1.4压力机选择 7 1.4.1压力机类型的选择 7 1.4.2压力机规格的选择 7 1. 5过载保护装置 11 1.5.1压塌式过载保护装置 11 1.6滑块导轨 12 1.7压力机的精度等级 12 第二章曲柄压力机总体方案的设计 2. 1曲柄压力机的技术参数 14 2. 2确定传动系统的布置方式 14 2. 3控制的确定 15 2. 3.1离合器的选择 15 2.3.2结构特点 15 2.3.3摩擦材料 15 2. 3. 4摩擦式离合器的优缺点 15 2.3.5制动器的选择 15 2. 4电动机的选择以及传动比的计算与分配 15 2.4. 1电动机功率的确定 15 2.4.2传动比的计算与分配 16 2. 5曲柄压力机的主要组成部分 16 2. 6曲柄压力机传动原理图见下页 16 第三章曲柄滑块的受力与运动分析 3. 1滑块的位移与曲柄转角的关系 18 3. 2滑块的速度与曲柄转角关系 19 3. 3曲柄、连杆和滑块的受力 20 3. 4曲柄滑块机构中的摩擦 21 3. 4.1滑块导向面与导轨之间的摩擦 21 3. 4. 2支承颈与轴承之间的摩擦 21 3. 4. 3曲柄颈与连杆大端轴承之间的摩擦 21 第四章 小带轮和飞轮设计 4.1小带轮的设计 22 4. 1.1小带轮的尺寸确定 22 4. 1.2飞轮的设计 24 第五章曲柄压力机偏心机构的设计 5. 1偏心轴的设计 26 5. 1. 1偏心轴的结构特点 26 5. 1.2偏心轴的材料选择 26 5. 1.3偏心轴的危险面分析以及尺寸设计 27 5. 1.4 截面应力校核 27 5.1.5截面的剪应力计算 27 5. 2齿轮的设计 28 5. 2.1选择齿轮类型、精度等级、材料及其齿轮 28 5.3连杆的设计 32 5. 3.1两种形式的连杆结构特性对照 32 5. 3. 2连杆类型的选择 32 5. 3.3圆球面传力连杆尺寸的设计与计算 33 5.4滑块的设计 33 5.4. 1滑块的作用 33 5.4.2滑块的结构 33 5. 4. 3滑块的制造 33 5. 4. 4滑块基本尺寸的确定 33 第六章拉伸垫 6. 1拉延垫的用途 35 6. 1. 1拉延垫的分类及其选择 35 第七章滑动轴承 7.1轴承的选择与设计 38 7. 1. 1偏心部分的滑动轴承 38 7.2偏心轴支承颈的滑动轴承 39 7. 2. 1材料选择及其固定形式 39 7. 2. 2轴承润滑 39 7.2. 3轴承的校核 40 结论 42 参考文献 43 45 附录 刖吕 曲柄压力机偏心机构的设计是曲柄压力机机设计中的核心部分，要实现曲柄压力机 的正常、高效工作和应用广泛，对偏心机构的研究与设计显然具有很重要的意义。实现 偏心，目前有三种形式，即：曲轴式的偏心，曲拐轴式的偏心以及偏心轴式的偏心。 一般地，曲轴式和曲拐轴式的偏心压力机主要应用于中型、大型吨位上，而在不需 要压力很大的锻压成型工艺中，无须使用大吨位的、且结构复杂的曲轴式或曲拐轴式压 力设备。在本设计中设计任务是偏心轴式的曲柄压力机偏心机构的设计，设计思想是， 连杆大端与偏心轴偏心部分联结，另一端与滑块联结，当偏心轴作圆周旋转运动时，连 杆和滑块一起上下往复直线运动。纵观过内外同类型号的锻压设备情况，由于使用偏心 轴式作为偏心机构，其偏心部分的轴径较大，应用范围仅仅局限于小吨位的锻压成型工 艺中。本设计主要研究的是如何实现轴的偏心，如何实现连杆滑块按即定要求直线往复 运 第一章曲柄压力机概论 1. 1压力机发展简介 金属板材成形设备（如各种压力机、剪板机、折弯机等）是汽车、电子信息、家用 电器和仪表等行业最主要的工艺装备之一，在制造业发挥着重要的作用。其技术水平 很大程度上决定了制件的质量和成本。 随着汽车工业的成长，金属板材成形设备在20世纪得到了全面的发展，形成了 较完备的体系，并达到了较高的技术水平。进入新世纪后，不仅汽车工业持续发展， 电子信息、家用电器和医疗器械等行业也如雨后春笋，蓬勃发展。它们对制造技术提 出了更新、更高的要求，推动了包括金属板材成形设备在内的制造装备的持续向前发 展。金属板材成形设备的范围很广。 为进一步提高工作性能，高速精密压力机技术近年来取得了一系列新的进展，包 括： （1） 采用新材料、新结构，尽量减少运动部件的质量。如KYORI公司Mach系 列超高速精密压力机，滑块采用了陶瓷一铝合金复合材料，使惯性力下降了 40%；将 封闭高度调节机构置于横梁部位，不但使调节范围加大，而且使运动部件的质量得到 进一步降低。 （2） 采取有效措施，减少温度对运动精度的影响，显著改善滑块的运动特性。日 本KYORI公司Beat ANEX系列高速压力机采用对称曲柄一肘杆机构，使连杆和肘杆 的热变形互相抵消，不但减少了热变形对滑块运动位置精度的影响，而且降低了滑块 在下死点附近的速度，提高了加工性能。 由于采用了热平衡设计和结构上的其他措施。日本KYORI的高速精密压力机， 运转8h内下死点位置的变化以及速度调节后，下死点位置的变化均能控制在O.Olnmi 左右。瑞士 BRUDERER公司的产品则设有油冰冷却器，以控制温度的变化，确保工 作精度。 （3） 改善滑块导向，提高运动精度。瑞士 BRUDERER公司的压力机，其导向轴 承可自动补偿热变形，导向元件与条料位于同一平面，以确保冲裁时的导向精度。日 本KYORI公司Mach系列产品则采用了新型的动静压混合导向机构，以提高导向精度 （该机构已经申报了专利）。 （4）进一步提高自动化水平和工作可靠性。瑞士 BRUDERER产品采用计算机控 制，图形显示、滑块位置、送料长度均能实现实时检测和控制，采用人机对话可存储 500套模具参数，大大节省了换模调节时间。选择适当的总线系统还可以实现数据的集 中管理。此外，数控压力机因加工的万能性和高度的自动化，一直受到厂家的关注， 成为现代化冲压设备的主力之一，其地位可与切削加工中的加工中心媲美。 数控压力机的发展已经有数十年的历史，技术已经比较成熟。进入新世纪后，仍 然有新的发展，并不断完善。 曲柄压力机是使用比较广泛的一种锻压设备，结构形式也比较多。普通曲柄压力机 主要用于生产冲压件；热模锻曲柄压力机用于生产热模锻件；手锻机用于长杆类锻件的 局部徹粗和圆环类零件的徹粗和冲孔；冷徹自动机用于各冷徹标准件的加工；拉深压力 机用于板材的拉延;冷挤压力机用于各种冷挤压零件;精压机用于高精度零件的加工。曲 柄压力机的主要参数是公称压力，表示滑块上所容许的最大作用力. 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，对坯料进行成 形加工的锻压机械。机械压力机动作平稳，工作可靠，广泛用于冲压、挤压、模锻和粉 末冶金等工艺。机械压力机在数量上约占各类锻压机械总数的一半以上。机械压力机的 规格用公称工作力（千牛）表示，它是以滑块运动到距行程的下止点约10〜15毫米处 （或从下止点算起曲柄转角©约为15。〜30。时）为计算基设计的最大工作力（图1.1［曲柄 滑块机构运动简图］）。 公林压力位N :下止点 图1.1 工作原理机械压力机 工作时（机械压力机工作图由电动机通过三角皮带驱动 大皮带（通常兼作飞轮）,经过齿轮副和离仙带动曲柄滑块机构，使滑块和凸模直 线下行。锻压工作完成后滑块回程上行，离合器自动脱开，同时曲柄轴上的自动器接 通，使滑块停止在上止点附近。 每个曲柄滑块机构称为一个“点”。最简单的机械压力机采用单点式，即只有 一个曲柄滑块机构。有的大工