J23-40型壓力機(jī)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）齊 齊 哈 爾 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文) 題 目 J23-40壓力機(jī)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 機(jī)械116班 學(xué)生姓名 周 新 指導(dǎo)教師 劉 尚 成 績(jī) 年 月 日齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要曲柄壓力機(jī)廣泛應(yīng)用于沖裁，彎曲，校正，模具沖壓等工作。本次設(shè)計(jì)的為J23-40型壓力機(jī)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)由于分工不同，主要完成的是曲柄壓力機(jī)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中主要是根據(jù)總體設(shè)計(jì)確定的壓力機(jī)主要參數(shù)，公稱壓力，滑塊行程等參數(shù)參考相關(guān)手冊(cè)初步估算曲柄，連桿，滑塊，導(dǎo)軌相關(guān)尺寸，然后分別校核，修正，最終確定各零部件尺寸，并根據(jù)要求完

2、成裝模高度調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)。最后寫出詳盡曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書，繪出主要零件圖。關(guān)鍵詞：公稱壓力；曲軸；連桿；滑塊AbstractCrank press machine widely used in punching, bending, correction, die stamping etc. The design for the structure design of slider crank mechanism of J23-40 press.This design due to different division of labor, mainly to complete the

3、 design of the crank press slider crank mechanism. In the design is mainly according to the press of the key parameters to determine the overall design, the nominal pressure, slide stroke parameters reference manual preliminary estimates of crank, connecting rod, a slide block, rail correlation

4、 dimension, then check, correction, and ultimately determine the size of parts and components, and according to the required to complete die filling height adjustment device design. Finally, write the detailed design specification of slider crank mechanism, figure out major parts.Keywords: nomi

5、nal pressure；crankshaft；connecting rod；sliderI目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒 論11.1 研究背景11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 曲柄壓力機(jī)的工作原理及主要參數(shù)21.3.1 曲柄壓力機(jī)的工作原理21.3.2 曲柄壓力機(jī)工作的特點(diǎn)31.3.3 J23-40型壓力機(jī)主要參數(shù)31.4 本章小結(jié)4第2章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與受力分析52.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律52.1.1 滑塊的位移和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系52.1.2 滑塊的速度和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系62.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力分析72.2.1 忽略摩擦情況下滑塊機(jī)構(gòu)的力學(xué)分析72.2.

6、2 考慮摩擦情況下滑塊機(jī)構(gòu)的力學(xué)分析92.3 本章小結(jié)11第3章 曲軸軸系部件的設(shè)計(jì)計(jì)算123.1 曲柄形式123.1.1 曲軸驅(qū)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)123.1.2 偏心軸驅(qū)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)133.1.3 曲拐驅(qū)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)133.1.4 偏心齒輪驅(qū)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)143.2 曲軸的設(shè)計(jì)計(jì)算143.2.1 曲軸材料的選定143.2.2 估算曲軸的相關(guān)尺寸153.2.3 曲軸的強(qiáng)度及剛度校核163.3 連桿和裝模高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)203.4 連桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算213.4.1 連桿的選擇213.4.2 連桿尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算213.4.3 連桿及調(diào)節(jié)螺桿的強(qiáng)度校核22第4章 滑塊部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)254.1 滑塊

7、與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)254.1.1 滑塊的導(dǎo)向調(diào)節(jié)間隙254.1.2 導(dǎo)軌的形式264.2 滑塊與導(dǎo)軌的材料選擇274.3 滑塊的有限元分析274.3.1 模型的生成284.3.2 模型的簡(jiǎn)化284.3.3 網(wǎng)格的劃分294.3.4 約束條件與力的施加304.3.5 UG8.0 NASTRAN計(jì)算結(jié)果分析30結(jié) 論32參考文獻(xiàn)33致 謝34III第1章 緒 論1.1 研究背景制造業(yè)的發(fā)展是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保證之一，同時(shí)又是判斷一個(gè)國(guó)家科技實(shí)力和國(guó)防實(shí)力是否領(lǐng)先的重要標(biāo)準(zhǔn)。在機(jī)械制造業(yè)中，壓力機(jī)鍛壓制造是目前全世界應(yīng)用最為廣泛的制造方法之一。而在鍛壓機(jī)械中，曲柄壓力機(jī)又占有很大的比重。曲柄壓力機(jī)主要是

8、通過飛輪將電機(jī)的能量存儲(chǔ)，在工作的瞬間通過曲軸及與其相連的滑塊對(duì)特定的模具做功而釋放能量。如今，隨著汽車工業(yè)的興起，曲柄壓力機(jī)以及其他鍛壓設(shè)備得到了迅速發(fā)展。眾所周知，由于采用現(xiàn)代化的鍛壓工藝生產(chǎn)工件具有效率高，質(zhì)量好，能量省和成本低的優(yōu)點(diǎn)。近年來，曲柄壓力機(jī)廣泛應(yīng)用于沖裁，落料，彎曲，折邊，淺拉伸及其他冷沖壓工序，是汽車，摩托車，家用電器，儀器儀表，輕工，國(guó)防工業(yè)，化工容器，電子等行業(yè)必備的關(guān)鍵設(shè)備。伴隨著工業(yè)的發(fā)展，壓力機(jī)的種類和數(shù)量越來越多，質(zhì)量要求越來越大，能力越來越大，它在機(jī)械制造業(yè)和其它相關(guān)行業(yè)中的作用日趨顯著。因此對(duì)壓力機(jī)的精度和生產(chǎn)率等的要求也就越來越高，所以對(duì)壓力機(jī)曲柄滑塊機(jī)

9、構(gòu)的設(shè)計(jì)是十分必要的，生產(chǎn)出具有高效率，高精度，低成本，自動(dòng)化等現(xiàn)代化制造特點(diǎn)的壓力機(jī)，是值得研究和探討的。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前在國(guó)外，由于汽車工業(yè)的迅速興起，曲柄壓力機(jī)以及其它制造設(shè)備也隨之蓬勃發(fā)展，在逐漸融入新技術(shù)，新材料后，更加推動(dòng)了曲柄壓力機(jī)的改進(jìn)與發(fā)展。傳動(dòng)系統(tǒng)是曲柄壓力機(jī)的重要組成部分，其作用就是將電機(jī)的運(yùn)動(dòng)和能量按照一定的要求轉(zhuǎn)化為曲柄滑塊的運(yùn)動(dòng)。目前在國(guó)外，曲柄壓力機(jī)主要以批量生產(chǎn)在板沖和模鍛中被廣泛應(yīng)用，專業(yè)化程度越來越高，朝著高速度，高精度和自動(dòng)化的目標(biāo)在發(fā)展，普遍采用CNC控制。專業(yè)化程度越來越高，朝著高速度，高精度和自動(dòng)化的目標(biāo)在發(fā)展。近年來，鍛壓機(jī)械的擁有量美國(guó)

10、約占32.4，日本約占34。日本已經(jīng)有了很多條熱模鍛壓力機(jī)生產(chǎn)線。聯(lián)邦德國(guó)奧穆科公司近年來制造的平鍛機(jī)和熱模鍛壓力機(jī)，都已經(jīng)采用微型計(jì)算機(jī)巡回檢測(cè)各軸承的溫度，顯示工藝力，對(duì)壓力機(jī)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)有著非常重要的作用。但最近幾年，多品種少量生產(chǎn)勢(shì)頭在國(guó)外越益強(qiáng)勁，要滿足經(jīng)濟(jì)的合理性，就要求制造機(jī)械擁有更高的柔性和通用性。在這種背景下，國(guó)外設(shè)計(jì)者們已經(jīng)在傳統(tǒng)的機(jī)械壓力機(jī)上經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出一些具有創(chuàng)新的壓力機(jī)。這些壓力機(jī)可以適應(yīng)多變的工藝過程，通用性比以往有很大提高，擁有更高的柔性。其中機(jī)械驅(qū)動(dòng)源采用液壓驅(qū)動(dòng)，兼容了機(jī)械壓力機(jī)和液壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)出未來壓力機(jī)的突出特征。我國(guó)的沖壓技術(shù)是在新中國(guó)成立以后

11、才發(fā)展起來的。解放以前，我國(guó)在曲柄壓力機(jī)的生產(chǎn)上十分落后，只能制造出一些手動(dòng)沖床。在解放以后才有了快速的發(fā)展，迄今為止，在國(guó)內(nèi)從事曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì)制造的企業(yè)非常多，分布也很廣，但這些企業(yè)生產(chǎn)的壓力機(jī)大多款式陳舊單一，檔次較國(guó)外比較低，只能占領(lǐng)中低端市場(chǎng)。只有個(gè)別企業(yè)靠自身研發(fā)與引進(jìn)國(guó)外技術(shù)相結(jié)合的方式，生產(chǎn)出一些接近于國(guó)外先進(jìn)技術(shù)水平的機(jī)床，如濟(jì)南第二機(jī)床廠的大型沖床就已經(jīng)返銷歐美。盡管我國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)成為世界各種產(chǎn)品的加工中心，有大量曲柄壓力機(jī)投入使用，但其中由我國(guó)自行設(shè)計(jì)和制造的壓力機(jī)卻不多，大多是從國(guó)外引進(jìn)或者與國(guó)外合作生產(chǎn)制造。由于引進(jìn)技術(shù)和自行研究，壓力機(jī)的研制水平已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)全新的高度

12、。但是，與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比較，我國(guó)的曲柄壓力機(jī)制造業(yè)仍然是很落后的，主要表現(xiàn)在性能不好，質(zhì)量不高和品種不全等方面。進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國(guó)鍛壓機(jī)械行業(yè)通過技術(shù)引進(jìn)，合作生產(chǎn)及合資等多種方式，已經(jīng)快速地提高了我國(guó)的沖壓設(shè)備整體水平，近年來設(shè)計(jì)制造的很多產(chǎn)品，其技術(shù)性能指標(biāo)已經(jīng)能夠接近世界先進(jìn)水平，但仍存在差距，主要體現(xiàn)在設(shè)備的高速性，高精度性和穩(wěn)定性方面。因此，如何繼續(xù)縮小與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品的距離仍是我國(guó)設(shè)備制造企業(yè)需要面對(duì)的挑戰(zhàn)。1.3 曲柄壓力機(jī)的工作原理及主要參數(shù)1.3.1 曲柄壓力機(jī)的工作原理曲柄壓力機(jī)是以曲柄傳動(dòng)的鍛壓機(jī)械，其工作原理是電動(dòng)機(jī)通過三角帶把運(yùn)動(dòng)傳給大皮帶輪，再經(jīng)小齒輪，大齒輪

13、，傳給曲軸。連桿上端連在曲軸上，下端與滑塊連接，把曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)檫B桿的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。上模裝在滑塊上，下模裝在墊板上。因此，當(dāng)材料放在上下模之間時(shí)，及能進(jìn)行沖裁或其他變形工藝，制成工件。由于工藝的需要，滑塊有時(shí)運(yùn)動(dòng)，有時(shí)停止，所以裝有離合器和制動(dòng)器。壓力機(jī)在整個(gè)工作周期內(nèi)進(jìn)行工藝操作的時(shí)間很短，也就是說，有負(fù)荷的工作時(shí)間很短，大部分時(shí)間為無負(fù)荷的空程時(shí)間。為了使電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷均勻，有效的利用能量，因而裝有飛輪。本次曲柄壓力機(jī)的設(shè)計(jì)中,大皮帶輪的設(shè)計(jì)兼有飛輪的作用。工作原理圖如下圖： 圖1-1 工作原理圖1.3.2 曲柄壓力機(jī)工作的特點(diǎn)剛性傳動(dòng)，滑塊運(yùn)動(dòng)具有強(qiáng)制性質(zhì)a. 上下死點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)速度、閉合

14、高度等固定便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化b. 定行程設(shè)備自我保護(hù)能力差，工作時(shí)形成封閉力系c. 不會(huì)造成強(qiáng)烈沖擊和振動(dòng)d. 不允許超負(fù)荷使用，一個(gè)工作循環(huán)中負(fù)荷作用時(shí)間短，主要靠飛輪釋放能量e. 工作時(shí)尖峰負(fù)荷不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊f. 不能夠超能量使用1.3.3 J23-40型壓力機(jī)主要參數(shù)公稱壓力(t)：40滑塊行程（mm）：40行程次數(shù)（次/min）：80公稱壓力時(shí)下死點(diǎn)距離（mm）：7/2固定行程（mm）：100調(diào)整行程（mm）：100/10活動(dòng)臺(tái)位置（mm）：400/2001.4 本章小結(jié)本章主要介紹了設(shè)計(jì)的研究背景以及壓力機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，通過對(duì)壓力機(jī)工作原理的闡述，引出本設(shè)計(jì)的研究對(duì)象曲柄

15、滑塊機(jī)構(gòu)及其主要技術(shù)參數(shù)，并對(duì)本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)、難點(diǎn)加以描述。33第2章 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與受力分析2.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2-1所示。結(jié)點(diǎn)正置于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中，圖中， OA 是曲柄，O點(diǎn)是曲柄的旋轉(zhuǎn)中心。AB 為連桿，A 點(diǎn)是曲柄和連桿的連結(jié)點(diǎn)，B 點(diǎn)為連桿與滑塊的連結(jié)點(diǎn)。曲柄長(zhǎng)度為 R，也叫做曲柄半徑，連桿長(zhǎng)度為 L， 稱為連桿系數(shù)。對(duì)于通用的壓力機(jī)，一般為 0.10.2。圖2-1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2.1.1 滑塊的位移和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系當(dāng)曲柄滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從上止點(diǎn)轉(zhuǎn)到下止點(diǎn)， 滑塊從 點(diǎn)降至點(diǎn)（如圖2-1），全行程 。設(shè)曲柄轉(zhuǎn)至下死點(diǎn)時(shí)的曲柄

16、轉(zhuǎn)角為，曲柄逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)到上死點(diǎn)時(shí)曲柄轉(zhuǎn)角為，連桿的中心線與滑塊運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角為。滑塊的位移和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系表達(dá)式為： （2-1）而，則，又，所以，將其帶入整理得 （2-2）為連桿系數(shù)，在通用的壓力機(jī)中，一般為 0.10.2。故上式在整理后可得 （2-3）式中 滑塊行程（從下死點(diǎn)算起） 曲柄轉(zhuǎn)角（從下死點(diǎn)算起,與曲柄旋轉(zhuǎn)方向相反者為正） 曲柄半徑 連桿長(zhǎng)度 連桿系數(shù)因此，當(dāng)已知曲柄的半徑和連桿系數(shù)時(shí)，便可以從上式計(jì)算出對(duì)應(yīng)不同的值。由余弦定理可知 （2-4）2.1.2 滑塊的速度和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系在求出滑塊的位移與曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系后，把位移對(duì)時(shí)間求導(dǎo)就可以求得滑塊的速度。求導(dǎo)過程如下

17、：而， 所以式中滑塊速度曲柄的角速度又，所以滑塊的運(yùn)動(dòng)速度 和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系式為： （2-5）式中曲柄每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)從上式可以看出，滑塊的速度是隨著曲柄的轉(zhuǎn)角的變化而變化的。在時(shí)，。曲柄轉(zhuǎn)角增大時(shí)，滑塊的速度也隨之顯著增加，但在時(shí)，速度的變化是很小，而數(shù)值卻是最大的。因此，常常取曲柄轉(zhuǎn)角時(shí)的滑塊速度作為最大速度。用表示。即 （2-6）上式表明，滑塊的最大速度與曲柄的轉(zhuǎn)速，曲柄半徑是成正比的，越高，越大，滑塊的最大速度也越大。2.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力分析曲柄滑塊機(jī)構(gòu)能否滿足工藝的要求，除了檢驗(yàn)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是否符合要求，還必須對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度進(jìn)行校核。為了更準(zhǔn)確的進(jìn)行強(qiáng)度校核，首

18、先要確定滑塊機(jī)構(gòu)中的主要零部件的進(jìn)行受力狀態(tài)。2.2.1 忽略摩擦情況下滑塊機(jī)構(gòu)的力學(xué)分析圖2-2 忽略摩擦和零件自身重量時(shí)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力圖1.連桿及導(dǎo)軌受力圖2-2為忽略摩擦和零件自身重量時(shí)滑塊的受力情況?？紤]B點(diǎn)力的平衡得由前推導(dǎo)可知，若，當(dāng)時(shí)，。當(dāng)，。在通常情況，尤其是通用壓力機(jī)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.3,所以遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于。由于角較小，所以，可以認(rèn)為，故上述兩式可以寫為 （2-7） （2-8）式中連桿作用力； 導(dǎo)軌作用力； 工件變形力； 連桿系數(shù)； 曲柄轉(zhuǎn)角。2.曲軸所受扭矩曲軸上所受的理想扭矩為 而 又 所以 又 所以 （2-9）式中R曲柄半徑 連桿系數(shù)；曲柄轉(zhuǎn)角。從以上上述公式可以得出，雖然工

19、件所受的變形力P一定，而曲軸所受的扭矩是隨著曲柄轉(zhuǎn)角的變化而變化的，的值越大，的值就越大，也就是說在比較大的曲柄轉(zhuǎn)角下工作時(shí)，曲軸上所受的扭矩就會(huì)比較大。當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)角等于公稱壓力角時(shí)，即時(shí)，曲軸上所受的理想扭矩就稱為理想公稱扭矩。即 （2-10）此公稱扭矩是設(shè)計(jì)曲軸的基礎(chǔ)。我們?cè)谏鲜龇治鲞B桿和曲軸所傳遞的扭矩過程當(dāng)中,沒有考慮各運(yùn)動(dòng)部位的摩擦問題。這種處理問題的方法對(duì)于分析連桿的受力來講,誤差是非常小的，并且簡(jiǎn)化了計(jì)算，是可以應(yīng)用的。但是,在計(jì)算曲軸傳遞的扭矩時(shí),如果不考慮摩擦的影響,卻會(huì)帶來比較大的誤差,因此，在計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮由摩擦所增加的扭矩。2.2.2 考慮摩擦情況下滑塊機(jī)構(gòu)的力學(xué)分析求曲柄

20、滑塊機(jī)構(gòu)的摩擦扭矩主要有兩種方法，那就是能量法和力法，在這里我們主要運(yùn)用能量法進(jìn)行滑塊機(jī)構(gòu)的受力分析。壓力機(jī)在工作時(shí)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的摩擦主要發(fā)生在四處：1 滑塊導(dǎo)軌面的摩擦。摩擦力的大小為 （2-11） 摩擦力的方向與滑塊的運(yùn)動(dòng)方向相反，形成了對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)的阻力。該阻力經(jīng)過連桿作用到曲軸上，從而增加了曲軸所需傳遞的扭矩。2. 曲軸支承頸與軸承之間的摩擦。曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí),軸承對(duì)軸頸的摩擦力分布在軸頸的工作面上,這些摩擦力對(duì)軸頸中心形成與軸頸旋轉(zhuǎn)方向相反的阻力矩。對(duì)支撐1、2其值分別為：兩個(gè)支撐的總阻力矩為 （2-12）由于小齒輪的作用力比小很多，所以可以認(rèn)為兩個(gè)支反力的和為 （2-13）所以上式變?yōu)?/p>

21、 （2-14）3. 曲柄頸與連桿大端軸承之間的摩擦,它與上一種摩擦一樣,也會(huì)形成阻力矩,且可按下式計(jì)算: （2-15）4. 連桿銷與連桿小端軸承之間的摩擦。它也會(huì)形成阻力矩: （2-16）上述三個(gè)阻力矩，都會(huì)是曲軸增加所需傳遞的扭矩。根據(jù)功率平衡原理，曲軸所需要增加的扭矩在單位時(shí)間內(nèi)所做的功，等于克服各處摩擦所消耗的功率。即 （2-17）式中 滑塊移動(dòng)速度；曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；、連桿的擺動(dòng)角速度。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，連桿AB為平面運(yùn)動(dòng)，或可從下述關(guān)系中求出 （2-18）式中 連桿B點(diǎn)的相對(duì)速度。而 =取，則，經(jīng)整理后得由于摩擦使曲軸所增加的扭矩為：（2-19）最后得到考慮摩擦后曲軸所需傳遞的扭矩為=

22、 （2-20）式中 R曲柄半徑； 曲柄的轉(zhuǎn)角； 連桿系數(shù)； 摩擦系數(shù),一般取0.05； 曲軸支承頸的直徑； 曲軸頸的直徑； 連桿銷的直徑； P坯料抵抗變形的反作用力。為了便于計(jì)算，式（2-15）可寫成如下形式 （2-21） （2-22）稱為當(dāng)量力臂，就是在考慮摩擦后總的當(dāng)量力臂。當(dāng)時(shí)，曲軸上的扭矩及稱為公稱扭矩，即 （2-23）而相應(yīng)的當(dāng)量力臂便稱為公稱當(dāng)量力臂，即 （2-24）2.3 本章小結(jié)本章是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，主要對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力情況進(jìn)行了分析，其中具體包括滑塊的位移和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系、滑塊的速度和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系、忽略摩擦情況下滑塊機(jī)構(gòu)的力學(xué)分析、考慮

23、摩擦情況下滑塊機(jī)構(gòu)的力學(xué)分析等。在受力分析中，本章對(duì)滑塊和連桿的受力情況做了具體了分析，其中的一些計(jì)算公式在后續(xù)的曲軸和連桿的設(shè)計(jì)中都會(huì)用到，因此，本章是整個(gè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)部分。第3章 曲軸軸系部件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 曲柄形式(a).曲軸驅(qū)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(b).偏心軸驅(qū)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(c).曲拐驅(qū)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(d).偏心齒輪驅(qū)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1 支承頸; 2 曲柄臂; 3曲柄頸; 4 連桿; 5曲拐頸; 6 心軸; 7偏心齒輪3.1.1 曲軸驅(qū)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)工作原理：曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，連桿作擺動(dòng)和上、下運(yùn)動(dòng)，使滑塊在導(dǎo)軌中作上、下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 特點(diǎn)：曲軸雙端支承，受力好；滑塊行程較大，行程不可

24、調(diào)。大型曲軸鍛造困難，受彎、扭作用，制造要求高。 適用范圍：主要用于較大行程的中小型壓力機(jī)上。 圖3-2 J23-40壓力機(jī)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖1、打料橫梁 2、滑塊 3、壓塌塊 4、支承座 5、蓋板 6、調(diào)節(jié)螺桿 7、連桿體 8、軸瓦 9、曲軸 10、鎖緊螺釘 11、鎖緊塊 12、模具夾持塊3.1.2 偏心軸驅(qū)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)工作原理：當(dāng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲軸頸的外圓中心以偏心軸中心為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿、滑塊運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：曲軸頸短而粗，支座間距小，結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好。但偏心部分直徑大，摩擦損耗多，制造比較困難。適用范圍：主要用于行程小壓力機(jī)上。 3.1.3 曲拐驅(qū)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)工作原理：當(dāng)曲

25、拐軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，偏心套的外圓中心以曲拐軸的中心為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿、滑塊運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：曲拐軸單端支承，受力條件差；滑塊行程可調(diào)（偏心套或曲拐軸頸端面有刻度）。便于調(diào)節(jié)行程且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但曲柄懸伸剛度差。適用范圍：主要用于中、小型壓力機(jī)上圖3-3 JB21-40壓力機(jī)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖1、滑塊 2、調(diào)節(jié)螺桿 3、連桿體 4、壓板 5、曲拐軸 6、偏心套3.1.4 偏心齒輪驅(qū)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)工作原理：偏心齒輪在芯軸上旋轉(zhuǎn)時(shí)，其偏心頸就相當(dāng)于曲柄在旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)連桿使滑塊上下運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：偏心齒輪芯軸雙端支承，受力好；偏心齒輪只傳遞扭矩，彎矩由芯軸承受；受力情況比曲軸好，芯軸剛度大。結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，但鑄

26、造比曲軸鍛造容易解決。 適用范圍：常用于大中型壓力機(jī)上。 3.2 曲軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 曲軸材料的選定曲軸為壓力機(jī)非常重要的傳動(dòng)零件，受力比較復(fù)雜,所以制造條件要求較高,一般選用45號(hào)鋼鍛制而成。鍛比一般為2.53。有一些中、大型壓力機(jī)的曲軸則用合金鋼鍛造，例如、，鍛比則需要大于3。對(duì)于小型壓力機(jī)的曲軸，在國(guó)內(nèi)有些制造廠用球墨鑄鐵鑄造。鍛制的曲軸加工后應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，有時(shí)還需要在兩端切割試件進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)。對(duì)于大型曲軸，有時(shí)在支承頸和曲柄頸中心處鉆深孔，以改善淬透性，提高機(jī)械性能。曲柄支承頸和曲柄頸需加以精車或磨光。為了延長(zhǎng)曲軸壽命，在各軸頸特別是圓角處，最好用滾子輾壓強(qiáng)化。查閱相關(guān)手冊(cè)

27、,參考同類型的曲柄壓力機(jī)曲軸常用材料,本次設(shè)計(jì)的曲軸采用40Cr鍛造而成，曲軸在粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)后硬度不低于270HB,鍛造比取3。3.2.2 估算曲軸的相關(guān)尺寸在設(shè)計(jì)曲軸時(shí)，首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定曲軸的有關(guān)尺寸，然后再根據(jù)理論公式進(jìn)行精確校核。曲軸由支承頸、曲柄臂、曲柄頸三部分組成,如圖3-3。圖3-3 曲軸各部分尺寸示意圖根據(jù)曲柄軸尺寸經(jīng)驗(yàn)公式 （3-1） 式中 壓力機(jī)公稱壓力（KN），此處得支承頸直徑。其余各部分尺寸見表3-1。表3-1 曲軸有關(guān)尺寸經(jīng)驗(yàn)公式曲軸各部分尺寸名稱代號(hào)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算尺寸曲柄頸直徑120支承頸長(zhǎng)度180曲柄兩臂外側(cè)面間的長(zhǎng)度225曲柄頸長(zhǎng)度150圓角半徑9

28、曲柄臂的寬度135曲柄半徑固定行程的一半503.2.3 曲軸的強(qiáng)度及剛度校核一、強(qiáng)度校核曲軸的危險(xiǎn)截面主要是曲柄頸截面和支承頸截面，即截面和截面（如圖3-4）。圖3-4 曲軸危險(xiǎn)截面示意圖1.曲柄頸危險(xiǎn)截面的校核齒輪在曲軸上的作用力要比連桿對(duì)曲軸的作用力小得多，故可忽略不計(jì)；而連桿對(duì)曲軸的作用力可近似看成是等于公稱壓力，并且分別以的一半作用在連桿的軸瓦兩側(cè)。如此，危險(xiǎn)截面的彎矩為 （3-2） 截面的最大應(yīng)力為 （3-3）式（3-2）和（3-3）中公稱壓力；曲柄頸長(zhǎng)度；曲柄兩臂外側(cè)面間的長(zhǎng)度；曲柄頸直徑；圓角半徑；彎曲截面系數(shù)。帶入已知數(shù)據(jù)，計(jì)算得：因?yàn)椋是S頸截面的強(qiáng)度符合要求。在曲軸的曲柄

29、頸上，除了受彎矩作用以外，還會(huì)受到扭矩的作用，此時(shí)應(yīng)當(dāng)按彎扭聯(lián)合作用計(jì)算。但是，由于所受彎矩要比扭矩大得多，所以忽略扭矩計(jì)算的應(yīng)力和考慮扭矩計(jì)算的應(yīng)力差不多。因此，本次設(shè)計(jì)中曲軸的曲柄頸用式（3-3）計(jì)算截面的應(yīng)力就足夠準(zhǔn)確。2.支承頸危險(xiǎn)截面的校核曲軸除在曲柄頸的截面處有可能發(fā)生破壞以外，也可能在支承頸的截面處發(fā)生破壞，所以，還需校核截面處的強(qiáng)度。在支承頸截面處，也受到了彎扭聯(lián)合作用，但是這里和曲柄頸的截面恰恰相反，扭矩要比彎矩大得多，所以可以忽略彎矩在此處的影響。截面處的扭矩為 （3-4）最大剪應(yīng)力為 （3-5）式中公稱壓力；支承頸直徑；公稱當(dāng)量力臂，見式（2-19）；扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)。帶入已

30、知數(shù)據(jù)，計(jì)算得：因?yàn)椋手С蓄i截面的強(qiáng)度符合要求。曲軸許用應(yīng)力如表3-2所示。表3-2 曲軸許用應(yīng)力（）材 料45調(diào)質(zhì)360010001400750100040調(diào)質(zhì)50001400200010001500調(diào)質(zhì)65001800260014002000調(diào)質(zhì)75002100300016002300二、剛度校核曲軸的剛度計(jì)算，利用摩爾定理就可計(jì)算曲柄頸中點(diǎn)的撓度。第一項(xiàng)很小，可以忽略，故簡(jiǎn)化公式為：式中 壓力機(jī)公稱壓力（）； 彈性模量，對(duì)鋼曲軸； 曲柄頸長(zhǎng)度； 曲柄臂寬度； 圓角半徑；支承頸、曲柄臂、曲柄頸的慣性矩；式中 、支承頸、曲柄頸直徑；曲柄臂高度；曲柄臂寬度；曲柄臂形心至曲柄頸形心的距離。曲柄

31、頸中點(diǎn)的計(jì)算撓度與實(shí)測(cè)撓度見表3-3表3-3 曲柄頸中點(diǎn)的計(jì)算撓度與實(shí)測(cè)撓度表壓力機(jī)型號(hào)或噸位計(jì)算撓度實(shí)測(cè)撓度J23-400.1720.179三、鍵的選擇與校核鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，通常用于聯(lián)接軸和軸上的零件，能夠起到周向固定的作用并且傳遞轉(zhuǎn)矩。根據(jù)傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和軸上的零件是否需要沿軸向滑移以及滑移距離的長(zhǎng)短，還有對(duì)中性的要求，鍵在軸上的位置等，本次設(shè)計(jì)采用普通平鍵，材料使用鑄鋼。這種鍵聯(lián)接具有對(duì)中性好、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、裝拆比較方便等特點(diǎn)。根據(jù)鍵在軸段的直徑從標(biāo)準(zhǔn)中選取鍵的剖面尺寸，。平鍵聯(lián)接的失效形式主要有以下幾種：工作面的過度磨損，工作面被圧潰，有的情況下還會(huì)出現(xiàn)鍵被剪斷的情況。對(duì)于尺寸按標(biāo)準(zhǔn)選擇的

32、鍵來說，一般只按工作面的擠壓應(yīng)力來進(jìn)行強(qiáng)度校核。 （3-6）式中 傳遞轉(zhuǎn)矩； 鍵的高度； 鍵的工作長(zhǎng)度； 軸的直徑； 鍵的數(shù)目； 許用擠壓應(yīng)力。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得Pa故所選平鍵符合要求。3.3 連桿和裝模高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為了能適應(yīng)不同高度的模具，壓力機(jī)的裝模高度應(yīng)當(dāng)是可以調(diào)節(jié)的。如圖4-1所示，裝模高度的調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)連桿的長(zhǎng)度來實(shí)現(xiàn)的。也就是說，連桿部件不是一個(gè)整體，而是由連桿2和調(diào)節(jié)螺桿3組成的。調(diào)節(jié)螺桿的下端的球頭和滑塊6相聯(lián)接，使用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺桿，就可以調(diào)節(jié)連桿的長(zhǎng)度。圖3-5 曲柄壓力機(jī)剖面圖壓力機(jī)在沖壓工件的過程當(dāng)中，裝模高度是應(yīng)該保持不變的。如果裝模高度變大了，則可能會(huì)造成所加工工件出

33、現(xiàn)廢品；如果裝模高度變小了，就有可能會(huì)造成模具的損壞，或者壓力機(jī)出現(xiàn)過載現(xiàn)象。鑒于此，為了防止裝模高度在加工過程中自行改變，滑塊機(jī)構(gòu)中設(shè)有鎖緊裝置，它是由鎖緊塊8以及鎖緊螺釘7組合而成。鎖緊塊上有正反扣螺紋，鎖緊螺釘上也具有相同的正反螺紋與其相配合。轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊螺釘，就可以使鎖緊塊緊緊壓住調(diào)節(jié)螺桿，這樣就可以防止因調(diào)節(jié)螺桿松動(dòng)而造成的裝模高度變化。上面所用到的連桿式靠一個(gè)球頭和滑塊相聯(lián)接，因此稱為球頭式連桿。除此以外，還有柱銷式連桿。這種形式的連桿是一個(gè)整體，它通過連桿銷、調(diào)節(jié)螺桿與滑塊相聯(lián)接調(diào)節(jié)螺桿由蝸輪蝸桿來驅(qū)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)的連桿雖然是一個(gè)整體，長(zhǎng)度不可調(diào)，但是轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪蝸桿就可使滑塊上下移動(dòng)，所

34、以也可以達(dá)到調(diào)整裝模高度的目的。3.4 連桿結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.4.1 連桿的選擇球頭式連桿和柱銷式連桿在生產(chǎn)上均有使用，各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。球頭式連桿的結(jié)構(gòu)比較緊湊，并且壓力機(jī)的高度還可以降低。但是球頭加工比較困難，需用專用設(shè)備進(jìn)行加工。柱銷式連桿與球頭式螺桿相反，加工相對(duì)簡(jiǎn)單，但是隨著壓力機(jī)的壓力增大，柱銷的直徑就隨之增大。所以對(duì)于大型壓力機(jī)來說，采用柱銷式連桿就不太合理，因此就有了柱面結(jié)構(gòu)，即銷子和連桿孔之間有間隙。在工作的行程時(shí)，由柱面接觸來傳遞載荷?；爻虝r(shí)，銷子承受著滑塊的重量及拔模力。如此，銷子的直徑就可以減小，但柱面加工困難。在有些壓力機(jī)當(dāng)中，也會(huì)采用柱塞導(dǎo)向式的連桿，即連桿不是直接

35、和滑塊相連接的，而是通過一個(gè)導(dǎo)向柱塞和滑塊相連接。這樣，偏心輪就能夠菲比在機(jī)身的上梁當(dāng)中，變成浸油的潤(rùn)滑，這樣可以減少齒輪的磨損，還能降低傳動(dòng)中的噪聲。此外，導(dǎo)向柱塞在導(dǎo)向套筒中滑動(dòng)，就相當(dāng)于加長(zhǎng)了滑塊的導(dǎo)向長(zhǎng)度，從而提高了壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)精度。它的主要缺點(diǎn)是加工、安裝較為復(fù)雜，壓力機(jī)的高度有所增高。綜合各連桿的優(yōu)缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)采用球頭式連桿。連桿使45鋼來制造。球頭式連桿中調(diào)節(jié)螺桿則使用45號(hào)鋼鍛造加工，調(diào)質(zhì)處理，球頭表面淬火，硬度為230-260HBC。調(diào)節(jié)螺桿的螺紋通常常采用強(qiáng)度較高的特種止推螺紋和梯形螺紋。由于壓力機(jī)是在重載的情況下工作，所以采用梯形螺紋，尺寸為M80

36、15;12。3.4.2 連桿尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 在設(shè)計(jì)連桿時(shí)，首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定連桿的有關(guān)尺寸，然后再根據(jù)理論公式進(jìn)行校核。尺寸計(jì)算主要包括連桿以及螺桿尺寸。連桿上的作用力，的大小和壓力機(jī)公稱壓力以及曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中連桿的數(shù)目有關(guān)。對(duì)于單點(diǎn)壓力機(jī)，（為公稱壓力）。球頭式連桿的連桿及螺桿尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算見表3-4。表3-4 連桿尺寸表計(jì)算部位代號(hào)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算尺寸球頭調(diào)節(jié)螺桿100807090連桿120160連桿總長(zhǎng)度L的確定在確定連桿的長(zhǎng)度L時(shí)，根據(jù)壓力機(jī)的工作特性，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及精度和剛度的要求等全面考慮。一般開式壓力機(jī)連桿系數(shù),即連桿長(zhǎng)度。取，即3.4.3 連桿及調(diào)節(jié)螺桿的強(qiáng)度校核1. 調(diào)節(jié)螺桿

37、最大壓縮應(yīng)力校核曲柄壓力機(jī)在工作時(shí)，連桿會(huì)受到壓力作用。因?yàn)檎{(diào)節(jié)螺桿截面積比較小，所以一般只校核調(diào)節(jié)螺桿的壓縮應(yīng)力就可以了。校核公式如下： （3-7）式中 連桿上的作用力； 調(diào)節(jié)螺桿的最小截面積； 許用壓縮應(yīng)力。由于連桿兩端摩擦及動(dòng)態(tài)工作的影響，實(shí)際應(yīng)力比計(jì)算應(yīng)力增大較多，所以許用應(yīng)力應(yīng)該取較小一點(diǎn)的數(shù)值。45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)：；球鐵：；球鐵：。根據(jù)連桿的估算數(shù)據(jù)知，則節(jié)螺桿的壓縮應(yīng)力由于調(diào)節(jié)螺桿采用45號(hào)鋼鍛造，所以故調(diào)節(jié)螺桿符合強(qiáng)度要求。2. 調(diào)節(jié)螺紋的強(qiáng)度校核本次設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)螺紋采用的是梯形螺紋。因?yàn)槁菽福▽?duì)于球頭式連桿來說，螺母就是連桿體。對(duì)于柱銷式連桿來說，螺母就是蝸輪）的材料通常要比調(diào)節(jié)螺桿

38、的材料差，所以，只需檢驗(yàn)螺母上的螺紋強(qiáng)度。螺母上的螺紋破壞的可能性有三種：即牙齒表面的擠壓破壞和牙齒根部的彎曲、剪切破壞。經(jīng)分析，只校核彎曲強(qiáng)度就可以了。因?yàn)槁菁y可以看成是連桿上的作用力作用在螺紋中徑處的懸臂梁，因此，螺母上的螺紋在牙根處的最大彎曲應(yīng)力為 （3-8）式中 螺紋根部的彎矩； 螺紋根部的截面系數(shù)。 （3-9）式中連桿上的作用力；螺紋的外徑；螺紋的內(nèi)經(jīng)；螺紋的最少工作圈數(shù)。 （3-10）式中 螺紋的最小工作高度，即在裝模高度調(diào)節(jié)到最小時(shí)的螺紋工作高度； 螺距。 （3-11）式中 螺紋牙根處的高度，對(duì)于特種鋸形螺紋，對(duì)于梯形螺紋。所以 （3-12） 或 （3-13）應(yīng)使 許用應(yīng)力的取值

39、，可參考如下：鑄鐵 ；鑄鋼 ；球鐵 。 代入已知數(shù)據(jù)計(jì)算得 螺桿采用45鋼，所以，故調(diào)節(jié)螺紋的強(qiáng)度符合要求。第4章 滑塊部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 滑塊與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)曲柄壓力機(jī)中的滑塊是一個(gè)箱形的結(jié)構(gòu)，如圖4-1所示，它的上面和連桿相連接，而下邊則安裝著模具的上模，并且能夠沿機(jī)身上的導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，這樣，把連桿的擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯舷碌闹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；瑝K的下端底面還開有模柄孔或T 形槽，以便于安裝模具的上模。除此以外，在滑塊的里面開有安裝打料橫桿的打料孔，還裝有壓塌式保護(hù)裝置等。圖4-1 滑塊示意圖4.1.1 滑塊的導(dǎo)向調(diào)節(jié)間隙在壓力機(jī)的設(shè)計(jì)制造過程中，保證加工精度是尤為重要的一點(diǎn)，為此必須保證滑塊的導(dǎo)向平面與

40、底平面垂直，以便使滑塊的底面與工作臺(tái)的上平面之間的平行度達(dá)到要求值，即保證滑塊的運(yùn)動(dòng)方向和工作臺(tái)之間的垂直度?；瑝K的導(dǎo)向平面與導(dǎo)軌之間應(yīng)該保持一定的間隙，并且是可以調(diào)整的。如果間隙過小，則摩擦阻力會(huì)增大大，潤(rùn)滑條件也較差，如此一來便會(huì)加劇導(dǎo)向平面與導(dǎo)軌之間的磨損，減低傳動(dòng)的效率，還會(huì)增大能量的損失。倘若間隙過大，那樣就不能確?；瑝K的運(yùn)動(dòng)精度，從而會(huì)影響模具上下模之間的間隙，當(dāng)滑塊承受偏心載荷時(shí)容易產(chǎn)生傾斜，這樣便會(huì)加劇導(dǎo)向面和模具之間的磨損。因此，為了使滑塊導(dǎo)向面與機(jī)身導(dǎo)軌磨損后能夠調(diào)整導(dǎo)向間隙，滑塊的導(dǎo)向間隙應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成可以調(diào)整的?；瑝K的導(dǎo)向面應(yīng)該足夠長(zhǎng)，以此來保證滑塊的運(yùn)動(dòng)精度。因此滑塊的高

41、度必須做的足夠高?；瑝K的寬度與高度的比值，在閉式單點(diǎn)壓力機(jī)上大約為1.081.32,而在開式壓力機(jī)上則在1.7左右。4.1.2 導(dǎo)軌的形式導(dǎo)軌的形式主要有v型導(dǎo)軌、四面導(dǎo)軌、四面斜導(dǎo)軌、八面導(dǎo)軌等。有些壓力機(jī)中的四個(gè)導(dǎo)軌均可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，這是靠一組可以推拉的螺栓來完成的。這種四面都能調(diào)節(jié)的導(dǎo)軌可以提高壓力機(jī)的工作精度，但是調(diào)節(jié)比較困難。有些壓力機(jī)中的則做成了兩個(gè)都是固定的，另兩個(gè)是可以調(diào)節(jié)的，這樣固定的導(dǎo)軌就要承受滑塊的側(cè)向力，這種形式具有調(diào)節(jié)容易的優(yōu)點(diǎn)，但是工作精度卻受到了一定的影響。近年來，通用壓力機(jī)中可以看到一些八面調(diào)節(jié)導(dǎo)軌間隙結(jié)構(gòu)，這種樣式的滑塊導(dǎo)軌的每個(gè)導(dǎo)軌面都能夠單獨(dú)調(diào)節(jié)，在每一個(gè)調(diào)

42、節(jié)面上都有一組推拉螺栓。這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌不僅導(dǎo)向精度高，還具有調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于開式壓力機(jī)來說，通常做成兩根V形導(dǎo)軌，如圖4-2。圖4-2 滑塊導(dǎo)軌表4-1為開式壓力機(jī)滑塊的導(dǎo)向長(zhǎng)度和滑塊、導(dǎo)軌主要尺寸，可供設(shè)計(jì)參考。表4-1 滑塊尺寸表 公稱壓力項(xiàng)目 （噸）6.31016254063100160400對(duì)照尺寸行 程S3045556580100130160200導(dǎo)軌長(zhǎng)200250320350455580600770900滑塊尺寸導(dǎo)向長(zhǎng)2352953874255406807509381100前 后120150180220260360380375600 左 右1782202303033005286

43、06630980比例關(guān)系6.716.567.046.546.756.85.765.865.51.321.341.381.41.81.291.231.491.120.850.840.830.820.840.850.80.820.81滑塊導(dǎo)向長(zhǎng)度有兩種形式，即長(zhǎng)導(dǎo)和短導(dǎo)向。增加滑塊的導(dǎo)向長(zhǎng)度，有利于提高導(dǎo)向精度，加長(zhǎng)導(dǎo)向長(zhǎng)度已是世界各國(guó)共同的趨勢(shì)。4.2 滑塊與導(dǎo)軌的材料選擇小型壓力機(jī)中的滑塊通常使用的材料為鑄鐵QT600-3，中型壓力機(jī)當(dāng)中的滑塊材料通常為鑄鐵HT20-40和稀土球鐵，有時(shí)也會(huì)使用鋼板焊接而成。大型壓力機(jī)當(dāng)中的滑塊通常用Q235鋼板來焊接而成，焊接后一般還要進(jìn)行退火處理。有一些壓

44、力機(jī)在導(dǎo)向面上鑲有酚醛層壓布板，以便提高滑塊的耐磨性。導(dǎo)軌滑動(dòng)面的材料通常使用鑄鐵HT20-40。對(duì)于速度高、偏心載荷比較大的壓力機(jī)來說，則用鑄造青銅或者鑄造黃銅來制造。對(duì)于一些高速壓力機(jī)來說，為了減小摩擦，提高機(jī)器的耐用程度以及滑塊的運(yùn)動(dòng)精度，則采用滾針導(dǎo)軌。從本次設(shè)計(jì)壓力機(jī)的公稱壓力和運(yùn)動(dòng)速度考慮，滑塊和導(dǎo)軌均采用鑄鐵QT600-3來制造。4.3 滑塊的有限元分析滑塊是壓力機(jī)工作過程中的重要零件, 受力復(fù)雜?；瑝K的強(qiáng)度分析是曲柄壓力機(jī)設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),對(duì)于這方面已有很多人做過研究計(jì)算。而滑塊的剛度分析也非常重要, 如果滑塊剛度不足,可能造成底面的變形，從而影響它們的工作可靠性和耐

45、磨性，以及工作精度。確定滑塊剛度的方法有兩種: 一是試驗(yàn)研究, 二是分析計(jì)算。由于試驗(yàn)研究要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間, 而且某一滑塊的試驗(yàn), 往往也不能代表整批滑塊的剛度, 在對(duì)壓力機(jī)的公稱壓力、下壓次數(shù)等改型設(shè)計(jì)時(shí),還需要重新進(jìn)行剛度試驗(yàn),因此, 通過試驗(yàn)的方法研究滑塊的剛度不僅周期長(zhǎng)，而且試驗(yàn)費(fèi)用高昂。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不但發(fā)展,現(xiàn)在我們可以用模擬實(shí)體的有限元分析方法來進(jìn)一步研究滑塊,同時(shí)可以把解析法和有限元分析法得出的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較,從而得出最優(yōu)的分析滑塊的方法。4.3.1 模型的生成所需模型直接按照設(shè)計(jì)尺寸用UG8.0建模，進(jìn)而進(jìn)行高級(jí)仿真，利用UG8.0的NASTRAN模塊求解除有限

46、元分析結(jié)果。4.3.2 模型的簡(jiǎn)化在對(duì)滑塊進(jìn)行有限元模擬分析時(shí), 由于滑塊是形狀規(guī)則的箱體類零件, 具有規(guī)則的形狀、較大的尺寸（與同一臺(tái)壓力機(jī)的其他零件相比）等特點(diǎn)。從總體上看, 曲軸是對(duì)稱體, 所以對(duì)滑塊進(jìn)行有限元模擬分析時(shí)必須選取整體滑塊作為研究對(duì)象。根據(jù)滑塊的結(jié)構(gòu)形狀特點(diǎn), 以有限元計(jì)算的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作量、求解時(shí)間及精度等為基本尺度, 在滑塊建模時(shí), 因其結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜, 做了一些簡(jiǎn)化, 這些簡(jiǎn)化是以不影響滑塊的靜力學(xué)特性為前提的。由于在進(jìn)行滑塊有限元分析的時(shí)候主要分析計(jì)算的是滑塊的整體強(qiáng)度, 如果在建模時(shí)考慮滑塊的各個(gè)孔和各處圓角以及梯形槽, 則會(huì)使此處的網(wǎng)格非常密集, 這就大大地增加了模

47、型的單元數(shù)量, 花費(fèi)大量的求解時(shí)間, 而且生成的網(wǎng)格形狀也不理想, 降低了求解精度12，模型如圖所示。 圖4-3 滑塊理想化模型4.3.3 網(wǎng)格的劃分有限元分析中經(jīng)常碰到的問題是網(wǎng)格應(yīng)如何劃分才能得到合理的結(jié)果，但不幸的是，還沒有確定的判別準(zhǔn)則, 用戶必須自己進(jìn)行判斷。在指定網(wǎng)格劃分方式時(shí)，選擇了3D四面體對(duì)由UG8.0構(gòu)建的三維實(shí)體進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到的網(wǎng)格模型如圖所示。圖4-4 滑塊有限元模型及網(wǎng)格劃分 4.3.4 約束條件與力的施加由于滑塊是在豎直方向上做直線運(yùn)動(dòng)的零件，主要是上下兩面受力，所以在確定約束條件時(shí)只要一端固定，則在另一端施加壓力即可。（a） （b）圖4-5 滑塊約束條件及均布

48、載荷加載方式 （a）約束條件 （b）加載方式4.3.5 UG8.0 NASTRAN計(jì)算結(jié)果分析 施加均布載荷的滑塊變形情況如圖4-6所示，可以看出受力最大處在滑塊與連桿連接處，最大變形處發(fā)生在滑塊底面兩端,而夾模柄在滑塊的正中間，幾乎沒有變形，所以不影響工作精度。結(jié) 論以上是J23-40壓力機(jī)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)通過曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析、曲軸部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、連桿部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、以及滑塊與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四個(gè)部分進(jìn)行的，每個(gè)部分通過選材、計(jì)算尺寸、強(qiáng)度校核等幾方面進(jìn)行細(xì)致的分析，通過系統(tǒng)的計(jì)算與分析，本次設(shè)計(jì)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)基本能滿足實(shí)際的應(yīng)用。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我碰到了

49、很多的難題，但我最后還是堅(jiān)持下來了。因?yàn)?我知道：做任何一件事，它都存在著或多或少的問題，相對(duì)與我們將來所要面對(duì)的困難來說這些只是很小的困難。難度，考驗(yàn)，思考，這等等的一切對(duì)于我來說是一次很好的鍛煉，畢業(yè)設(shè)計(jì)它是凝聚了這三年來所學(xué)所會(huì)的各方面只是應(yīng)用，能夠充分調(diào)動(dòng)一個(gè)人的積極性，使理論與實(shí)踐綜合起來，然后去思考問題，解決問題，從而達(dá)到自己的目標(biāo)。 這次做論文的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會(huì)有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成。參考文獻(xiàn)1. 何德譽(yù).曲柄