西安交大第4章-壓力機(jī)

西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所第4章通用機(jī)械壓力機(jī)4.1概論4.2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)4.3傳動(dòng)系統(tǒng)4.4離合器與制動(dòng)器

4.1概論

4.1.1通用機(jī)械壓力機(jī)的工作原理機(jī)械壓力機(jī)俗稱為曲柄壓力機(jī)，它是塑性成形設(shè)備中最主要的設(shè)備。它是一種依靠電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)直接拖動(dòng)的一種機(jī)械傳動(dòng)式機(jī)器。可分為通用型和專用型兩種。而通用機(jī)械壓力機(jī)能進(jìn)行各種鍛造和西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所1.電動(dòng)機(jī),2.小皮帶輪,3.大皮帶輪,4.小齒輪,5.大齒輪,6.離合器,7.曲軸,4.制動(dòng)器,9.連桿,10.滑塊，11.上模，12.下模,13.墊板,14.工作臺(tái),5.機(jī)身沖壓工藝，如板料沖壓、模鍛、擠壓(精壓)等。雖然其形狀和噸位大小不同，但其工作原理及基本組成部分是相同的。左圖分別表示其結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)原理圖。

4.1概論

通用機(jī)械壓力機(jī)的組成工作機(jī)構(gòu)，將曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛瑝K的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通常由曲柄、連桿和滑塊組成，從而構(gòu)成了曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作形式。傳動(dòng)系統(tǒng)，通常包括了皮帶傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)。它的作用是傳遞電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和能量到工作機(jī)構(gòu)，以滿足工件成形的要求。操縱系統(tǒng)，其作用是在電動(dòng)機(jī)經(jīng)常開(kāi)動(dòng)，飛輪不斷運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，控制工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)或停止，該系統(tǒng)通常是由離合器或者制動(dòng)器組成的。能源系統(tǒng)，其作用是提供工件變形所需的能量。包括電動(dòng)機(jī)和飛輪兩部件。機(jī)身，把壓力機(jī)所有部分聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體，組成一部完整的機(jī)器，并支承其自重。輔助及附屬裝置，一類是保證壓力機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的輔助裝置，如潤(rùn)滑系統(tǒng)，超載保護(hù)裝置，滑塊平衡裝置，電路系統(tǒng)；另一類是為了工藝方便和擴(kuò)大壓力機(jī)工藝應(yīng)用范圍的附屬裝置，如頂件裝置等。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.1概論

4.1.2機(jī)械壓力機(jī)的特點(diǎn)西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所(1)機(jī)械壓力機(jī)屬于機(jī)械剛性傳動(dòng)，工作時(shí)機(jī)身形成一個(gè)封閉力系，對(duì)地面的沖擊振動(dòng)小，機(jī)械壓力機(jī)所能承受的負(fù)荷(或工作能力)完全決定于所有受力零件的強(qiáng)度和剛度要求。并且傳動(dòng)系統(tǒng)通常為帶有離合器與制動(dòng)器的皮帶及齒輪減速傳動(dòng)。(2)由于曲柄連桿滑塊為剛性連接，滑塊有嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有固定的下死點(diǎn)，因此，在曲柄壓力機(jī)上便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，生產(chǎn)率高。(3)機(jī)械壓力機(jī)的機(jī)身剛度大，滑塊導(dǎo)向性能較好，所以加工出的零件精度高，可以完成擠壓、精壓等精度較高的少無(wú)切削工藝。(4)機(jī)械壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)具有帶飛輪傳動(dòng)的特點(diǎn)。這是由于通常機(jī)械壓力機(jī)承受的是短期高峰的負(fù)荷特性，為提高工作的平穩(wěn)性，降低電機(jī)功率，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊而設(shè)置飛輪。

4.1概論

4.1.3機(jī)械壓力機(jī)的主要性能參數(shù)西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所(1)公稱壓力(kN)，是指滑塊運(yùn)動(dòng)到距下死點(diǎn)前某一特定距離SP(公稱壓力行程)或曲柄旋轉(zhuǎn)到離下死點(diǎn)某一特定角度

(公稱壓力角)時(shí)，滑塊上允許的最大作用力。公稱壓力表示了其能提供長(zhǎng)期使用的壓力，而公稱壓力為機(jī)械壓力機(jī)的主參數(shù)。

(2)滑塊行程，指滑塊從上死點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下死點(diǎn)所走過(guò)的距離，它的大小隨工藝用途和公稱壓力不同而不同。很顯然，滑塊的行程S0等于曲柄半徑R的兩倍，即S0=2R。滑塊行程等于模具的開(kāi)啟高度。拉延壓力機(jī)的行程比較大，精壓機(jī)的行程比較小。公稱壓力滑塊行程，滑塊每分鐘行程次數(shù)最大裝模高度及裝模高度調(diào)節(jié)量

4.1概論

4.1.3機(jī)械壓力機(jī)的主要性能參數(shù)西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所(3)滑塊每分鐘行程次數(shù)，它是指滑塊每分鐘從上死點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下死點(diǎn)，然后再回到上死點(diǎn)所往復(fù)的次數(shù)(spm)。有負(fù)荷時(shí)，實(shí)際滑塊行程次數(shù)小于空載次數(shù)，這些由于有負(fù)荷時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速小于空載時(shí)的轉(zhuǎn)速。有自動(dòng)上、下料裝置比手工進(jìn)行上、下料時(shí)滑塊的實(shí)際行程次數(shù)高．實(shí)際生產(chǎn)率總是小于或等于壓力機(jī)的生產(chǎn)率，這可用行程利用系數(shù)Cn表示。(4)最大裝模高度及裝模高度調(diào)節(jié)量，所謂裝模高度是指滑塊處于下死點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面到工作墊板上表面之間的距離。如右圖所示。當(dāng)機(jī)械壓力機(jī)的裝模高度調(diào)整裝置將滑塊調(diào)整到最上位置時(shí)，裝模高度達(dá)到最大值，稱圖4-3裝模高度（封閉高度）及其調(diào)節(jié)量之間的關(guān)系為最大裝模高度Hmax；反之當(dāng)機(jī)械壓力機(jī)的裝模高度調(diào)整裝置使機(jī)械壓力機(jī)的滑塊運(yùn)動(dòng)到最下位置時(shí)，裝模高度達(dá)到小值，該高度稱為最小裝模高度Hmin。

4.2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

4.2.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和受力分析西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所（a）正置（b）正偏置（c）負(fù)偏置西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為常數(shù)圖4-5曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖在圖示位置，滑塊位移s

令，則有

代入上式西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為常數(shù)圖4-5曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖一般小于0.3，對(duì)于通用機(jī)械壓力機(jī)，一般在0.1-0.2范圍內(nèi)那么上式可簡(jiǎn)化，根據(jù)二項(xiàng)式定理那么滑塊位移s為西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

圖4-5曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖求出滑塊的位移與曲柄偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系后，將位移s對(duì)時(shí)間

t求導(dǎo)數(shù)就可得到滑塊的速度v則有

西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

圖4-5曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖將速度v對(duì)t繼續(xù)求導(dǎo)，曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度

對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)為0，得到滑塊加速度和曲柄偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系得到西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所已知J31-315機(jī)械壓力機(jī)的行程

S為315mm，連桿長(zhǎng)度L為1450mm，滑塊每分鐘的行程次數(shù)仍為20s,p.m，曲柄轉(zhuǎn)速n=20轉(zhuǎn)/分，則滑塊位移、速度和加速度的曲線曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析曲柄旋轉(zhuǎn)900度的多周期情況西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所已知J31-315機(jī)械壓力機(jī)的行程

S為315mm，連桿長(zhǎng)度L為1450mm，滑塊每分鐘的行程次數(shù)仍為20s,p.m，曲柄轉(zhuǎn)速n=20轉(zhuǎn)/分，則滑塊位移、速度和加速度的曲線曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析曲柄旋轉(zhuǎn)180度的多周期情況西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所從以上兩張圖中可以看出：滑塊位移曲線在曲柄處于上死點(diǎn)時(shí)位移取到最大值曲柄位于90°及270°附近滑塊速度取最大值；而滑塊在上下死點(diǎn)時(shí)，滑塊的速度為零加速度值最大，相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)慣性力較大滑塊在行程上各點(diǎn)的速度是不同的，上死點(diǎn)速度為零，隨后逐漸增加，達(dá)到最大值后逐漸降低，下死點(diǎn)速度為零，回程與向下行程一樣曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析平鍛機(jī)——正偏置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)以充分利用正偏置時(shí)連桿對(duì)滑塊產(chǎn)生的巨大側(cè)向壓力，來(lái)避免模鍛時(shí)滑塊產(chǎn)生傾翻，提高模鍛件的質(zhì)量熱模鍛壓力機(jī)——負(fù)偏置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)工作時(shí)變形力巨大，為了降低連桿對(duì)滑塊作用的巨大側(cè)向力對(duì)于正偏置與負(fù)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)而言，當(dāng)曲柄處于上死點(diǎn)時(shí)，滑塊位移并未達(dá)到最大值，這是因?yàn)檎门c負(fù)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)分別存在著急進(jìn)、急回特性。實(shí)際應(yīng)用特性西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所滑塊運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)符合生產(chǎn)工藝的要求，對(duì)拉深工藝來(lái)講，滑塊速度應(yīng)不大于被拉深材料塑性變形所允許的最大速度，以避免工件拉延破裂。因?yàn)殡S著應(yīng)變速率的增加，金屬板料拉深時(shí)的變形抗力增加，而塑性降低?，F(xiàn)有國(guó)內(nèi)通用機(jī)械壓力機(jī)的滑塊最大速度可達(dá)130～450mm/s。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度（t）為一確定的可變函數(shù)西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度（t）為一確定的可變函數(shù)西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度（t）為一確定的可變函數(shù)西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所機(jī)械壓力機(jī)的滑塊在空程向下以及回程向上的兩個(gè)階段的速度越快越好，越接近鍛沖工件的階段，則希望速度慢慢下降，而在進(jìn)行鍛沖工件時(shí)希望滑塊速度盡可能地低一些。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析低的滑塊速度有利于提高被加工材料的塑性變形能力，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品率，提高模具壽命，減少?zèng)_擊振動(dòng)與噪聲，改善工作環(huán)境。速度要求意義西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所仍以J31-315機(jī)械壓力機(jī)為例，的行程

S為315mm，連桿長(zhǎng)度L為1450mm，滑塊每分鐘的行程次數(shù)仍為20s,p.m，曲柄轉(zhuǎn)速n=20轉(zhuǎn)/分，其周期為3s，若取角速度為，則滑塊位移、速度和加速度的曲線曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所J31-315機(jī)械壓力機(jī)變角速度函數(shù)曲線曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所J31-315機(jī)械壓力機(jī)在變角速度情況下的夾角、位移、速度和加速度曲線曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所傳統(tǒng)的交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械壓力機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)曲柄旋轉(zhuǎn)角速度的快速準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)。第三代鍛壓設(shè)備的交流伺服壓力機(jī)則可方便地通過(guò)使交流伺服電動(dòng)機(jī)變速，實(shí)現(xiàn)曲柄旋轉(zhuǎn)角速度變化規(guī)律的任意設(shè)定，達(dá)到對(duì)滑塊速度的有效控制。新型的鍛壓設(shè)備（亦稱第三代鍛壓設(shè)備）原動(dòng)機(jī)：交流變頻電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等在新型電動(dòng)機(jī)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有減速用的皮帶和齒輪系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的放大。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)分析

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)分析理由：通用機(jī)械壓力機(jī)進(jìn)行鍛沖工作過(guò)程時(shí)主要受力零部件的強(qiáng)度分析采用靜力分析結(jié)果已能滿足工業(yè)實(shí)際要求。意義：機(jī)械壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)與飛輪設(shè)計(jì)時(shí)，工件鍛沖變形階段的功能分析也需要曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)分析結(jié)果機(jī)械壓力機(jī)的關(guān)鍵零部件的應(yīng)力集中區(qū)域、疲勞強(qiáng)度校核和高速壓力機(jī)時(shí)宜采用動(dòng)力學(xué)、有限元與模態(tài)分析的方法西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲柄、連桿、滑塊受力分析簡(jiǎn)圖曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)分析西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)分析（1）不考慮所有的摩擦?xí)r

B點(diǎn)受力平衡由于一般的通用壓力機(jī)的工作行程β角較小，因此，

上述二式可簡(jiǎn)化為曲柄上所受的扭矩那么，曲柄上承受的最大扭矩為西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的靜力學(xué)分析（2）考慮摩擦?xí)r總的當(dāng)量力臂：摩擦當(dāng)量力臂：當(dāng)滑塊上需要產(chǎn)生向下的變形力P時(shí)，曲軸上所需傳遞的總扭矩為：由于四個(gè)部分產(chǎn)生的摩擦，必然增大了驅(qū)動(dòng)曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所需的力矩，由該摩擦造成的曲軸上所需增加的傳遞扭矩為

4.2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

4.2.2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲軸連桿滑塊與導(dǎo)軌

曲軸的結(jié)構(gòu)形式與材料

曲軸的強(qiáng)度計(jì)算滑塊許用負(fù)荷西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲軸的結(jié)構(gòu)形式及材料

曲軸(主軸)是曲柄壓力機(jī)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的主要零件，它與滑塊的行程和允許作用力有關(guān)。通用壓力機(jī)的曲軸有四種基本形式：①純曲軸②偏心軸③曲拐軸④偏心齒輪和芯軸①②③西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲軸的結(jié)構(gòu)形式及材料兩個(gè)對(duì)稱的支承頸和一個(gè)曲柄頸曲柄半徑為R適用于滑塊行程較大的壓力機(jī)按曲柄數(shù)目，又可分為單曲柄和雙曲柄，后者適用于工作臺(tái)面較大的壓力機(jī)，如雙點(diǎn)或四點(diǎn)壓力機(jī)純曲軸的曲柄直徑較小，傳動(dòng)效率高，在中、小型壓力機(jī)上廣泛采用。純曲軸

西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲軸的結(jié)構(gòu)形式及材料曲柄頸短而粗支座間距小結(jié)構(gòu)剛性好缺點(diǎn)：偏心直徑大，摩擦損耗多，制造困難，適用于行程小的壓力機(jī)該曲軸形式，廣泛應(yīng)用在熱模鍛壓力機(jī)上偏心軸西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲軸的結(jié)構(gòu)形式及材料曲拐頸在軸的一端，形成懸臂，剛性較差隨著曲柄半徑R的增大，摩擦損耗增大結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造、維修方便適用于小行程開(kāi)式單柱壓力機(jī)，并且曲拐軸軸線垂直于機(jī)身正面，為縱向放置曲拐軸西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲軸的結(jié)構(gòu)形式及材料曲柄頸是大齒輪上所帶的偏心部分，所以成為偏心齒輪。偏心齒輪通過(guò)芯軸安裝在機(jī)身上，芯軸與大齒輪同心，大齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)偏心莖起曲柄作用。偏心距等于曲柄半徑。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲軸的結(jié)構(gòu)形式及材料機(jī)械壓力機(jī)中曲軸結(jié)構(gòu)尺寸大，工作時(shí)承受著巨大的沖擊力與高頻次的疲勞作用載荷，所以機(jī)械壓力機(jī)中的曲軸一般用45#號(hào)鋼鍛制而成大型機(jī)械壓力機(jī)的曲軸用合金鋼(如40Cr，40CrMnMo)鍛造而成鍛造比：碳鋼為2.5～3.0、合金鋼應(yīng)大于3.0曲軸鍛件在粗加工后調(diào)質(zhì)處理并進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)。曲軸中的支承頸、曲柄頸和圓角處均應(yīng)進(jìn)行磨光，滾壓強(qiáng)化，以提高其使用壽命。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲軸的強(qiáng)度計(jì)算經(jīng)大量的理論及試驗(yàn)結(jié)果分析表明：對(duì)通用機(jī)械壓力機(jī)可只校核C—C截面的抗彎強(qiáng)度和B—B截面的抗扭強(qiáng)度。純曲軸受力情況西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所純曲軸的C-C截面的抗彎強(qiáng)度條件若令，則C-C截面決定的滑塊上的許用負(fù)荷對(duì)于大型機(jī)械壓力機(jī)，應(yīng)按第三、第四強(qiáng)度理論校核曲軸的強(qiáng)度計(jì)算西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所純曲軸的B-B截面的最大剪應(yīng)力若令，則B-B截面決定的滑塊上的許用負(fù)荷當(dāng)忽略當(dāng)量摩擦力臂的變化時(shí)，則有曲軸的強(qiáng)度計(jì)算西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所曲軸的強(qiáng)度計(jì)算上述強(qiáng)度計(jì)算得各個(gè)公式中，n為安全系數(shù)，曲2.5-3.5，曲軸剛度要求高的取上限，剛度要求低的取下限常見(jiàn)材料的許用應(yīng)力如下表西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所滑塊許用負(fù)荷圖【滑塊許用負(fù)荷圖】機(jī)械壓力機(jī)在工作時(shí)，滑塊上的允許最大力[P]與曲柄轉(zhuǎn)角α之間的關(guān)系曲線。在使用機(jī)械壓力機(jī)時(shí)，需要知道滑塊上的許用負(fù)荷圖，這樣才能保證滑塊在任何位置上的作用力不超過(guò)相應(yīng)的許用值，使其能安全工作?；瑝K許用負(fù)荷圖西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所滑塊許用負(fù)荷圖不同結(jié)構(gòu)的機(jī)械壓力機(jī)，有不同的滑塊許用負(fù)荷圖對(duì)某一實(shí)際使用的曲柄壓力機(jī)來(lái)講，曲軸C-C截面強(qiáng)度決定的允許滑塊作用力[P]C-C

為一水平線，如圖中的abc線所示;對(duì)于行程較大的拉深壓力機(jī)而言許用滑塊力[P]的曲線不是一條直線。對(duì)于曲軸上的B-B截面來(lái)講,滑塊上的許用力[P]隨著曲柄轉(zhuǎn)角的不同而變化,α增大[P]B-B減小。因此,由曲柄B-B截面的材料強(qiáng)度決定的滑塊上的許用力[P]B-B,如圖中的ecd線所示。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所要保證曲柄壓力機(jī)安全工作，則滑塊上的作用的工件變形抗力P必須落在圖中的acd折線以內(nèi)的區(qū)域。當(dāng)及為臨界工作狀態(tài)。此時(shí)，對(duì)于-α曲線ecd來(lái)講，當(dāng)時(shí)，滑塊許用負(fù)荷圖西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所滑塊許用負(fù)荷圖西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.2.3連桿機(jī)械壓力機(jī)的曲柄連桿滑塊工作機(jī)構(gòu)將曲柄的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成滑塊的直線運(yùn)動(dòng)，而連桿則做平面運(yùn)動(dòng)。連桿的大端與曲軸鉸接，其小端則與滑塊鉸接。按驅(qū)動(dòng)同一滑塊運(yùn)動(dòng)的連桿個(gè)數(shù)劃分，可將機(jī)械壓力機(jī)分為單點(diǎn)（一根連桿）、雙點(diǎn)（兩根連桿）、四點(diǎn)（四根連桿）三種不同類型。按機(jī)械壓力機(jī)裝模高度調(diào)節(jié)方式的不同，可將機(jī)械壓力機(jī)中的連桿可分為長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)的連桿和長(zhǎng)度不可調(diào)節(jié)的連桿兩種結(jié)構(gòu)形式。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.2.3連桿連桿的長(zhǎng)度，指連桿大小端鉸接中心之間的長(zhǎng)度。圖中的連桿長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)。該連桿由連桿體和調(diào)節(jié)螺桿組成，調(diào)節(jié)螺桿下端用球頭(如圖(a))或柱銷(如圖(b))和滑塊連接。圖中的兩種結(jié)構(gòu)均采用手動(dòng)方式進(jìn)行裝模高度的調(diào)節(jié)。長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)的連桿（a）球頭式(b)柱銷式圖4-14長(zhǎng)度可調(diào)的連桿具體結(jié)構(gòu)西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.2.3連桿而對(duì)大型壓力機(jī)，由于滑塊尺寸大，重量大，往往采用如圖4-15的蝸輪或齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝模高度的機(jī)動(dòng)調(diào)節(jié)。圖4-15J31-315型機(jī)械壓力機(jī)連桿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)裝置西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.2.3連桿為保證連桿有足夠的強(qiáng)度、剛度和尺寸精度，受力較大的大中型機(jī)械壓力機(jī)多采用長(zhǎng)度不可調(diào)節(jié)的連桿，如圖4-16、4-17所示。圖4-17中的導(dǎo)向柱塞式連桿常用在大型壓力機(jī)上。長(zhǎng)度不可調(diào)節(jié)的連桿西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.2.2.2連桿1.蝸輪2.調(diào)節(jié)螺桿3.導(dǎo)套4.連桿1.偏心齒輪2.連桿3.上橫梁

5.蝸桿6.滑塊7.頂料桿8.連桿銷4.導(dǎo)套5.調(diào)節(jié)螺桿圖4-16JA31-160連桿及裝模高度調(diào)節(jié)裝置圖4-17柱塞式導(dǎo)向連桿及在裝模高度調(diào)節(jié)裝置西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.2.3連桿上圖兩種結(jié)構(gòu)形式中連桿大小端的長(zhǎng)度不變。但曲柄壓力機(jī)的封閉高度又必須要能調(diào)節(jié)，為此，對(duì)該結(jié)構(gòu)的連桿采用調(diào)節(jié)連桿小端與滑塊下表面之間的距離的方法來(lái)達(dá)到對(duì)封閉高度調(diào)節(jié)的目的。圖4-18封閉高度調(diào)節(jié)原理對(duì)任何一臺(tái)通用機(jī)械壓力機(jī)而言，工作臺(tái)上表面距曲軸回轉(zhuǎn)中心的長(zhǎng)度是一個(gè)不變的值L0=常數(shù)，如圖4-18所示。這樣從圖4-18可得機(jī)械壓力機(jī)的封閉高度H為

H=L0-R-(L1+L2)（1）西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.2.3連桿通常，曲柄半徑R是不可調(diào)節(jié)的，這樣（L0-R）就是一個(gè)不變的常數(shù)C。這樣式(1)就可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為

H=C-(L1-L2)

（2）可通過(guò)改變L1或L2的任何一個(gè)對(duì)封閉高度H進(jìn)行調(diào)節(jié)。所以，上述連桿長(zhǎng)度可調(diào)的結(jié)構(gòu)(如圖4-14)是通過(guò)改變式(2)中的L1來(lái)達(dá)到對(duì)H的調(diào)節(jié)，而圖4-16和圖2-17則是通過(guò)改變式(1)中的L2來(lái)達(dá)到對(duì)H的調(diào)節(jié)。而熱模鍛壓力機(jī)則是通過(guò)改變LO來(lái)達(dá)到對(duì)H的調(diào)節(jié)。連桿體一般用ZG35鑄鋼或HT21-40灰鑄鑄成，調(diào)節(jié)螺桿一般用45號(hào)鋼鍛成，圓球傳力部分表面硬度為HRC42，圓柱銷用40Cr鍛成、表面硬度為HRC52。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.2.4滑塊與導(dǎo)軌滑塊將連桿的擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)，為模具提供初步的導(dǎo)向。

所謂初步導(dǎo)向是因?yàn)殄憶_工藝要求的精確導(dǎo)向還要進(jìn)一步靠模具上的導(dǎo)柱導(dǎo)銷、導(dǎo)板來(lái)保證?；瑝K將連桿傳遞來(lái)的作用力通過(guò)模具傳遞給工件，在工作時(shí)連桿產(chǎn)生的側(cè)向力通過(guò)滑塊導(dǎo)軌傳至機(jī)身獲得平衡。此外，在滑塊上還要安裝其它輔助裝置，如打料桿、超載保護(hù)裝置、裝模高度調(diào)節(jié)裝置等。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.2.4滑塊與導(dǎo)軌開(kāi)式壓力機(jī)滑塊的結(jié)構(gòu)(如圖4-14)為箱形件，滑塊底面中心有模柄孔，模具通過(guò)夾持塊夾緊，而對(duì)大中型壓力機(jī)(如圖4-15)，上模則用T形螺栓通過(guò)T型槽和滑塊相連。圖4-14長(zhǎng)度可調(diào)的連桿具體結(jié)構(gòu)圖4-15J31-315型機(jī)械壓力機(jī)連桿長(zhǎng)度調(diào)節(jié)裝置西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.2.4滑塊與導(dǎo)軌常見(jiàn)的滑塊導(dǎo)軌形式如下圖所示，圖(a)、(b)所示有兩個(gè)V型導(dǎo)軌，一個(gè)固定，一個(gè)活動(dòng)，起只能單面調(diào)節(jié)導(dǎo)軌間隙，這種導(dǎo)軌形式主要用于小噸位壓力機(jī)。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.2.4滑塊與導(dǎo)軌圖(c)所示，有四個(gè)導(dǎo)向面，其中兩個(gè)面是固定的，承受滑塊工作時(shí)的側(cè)壓力，另外兩個(gè)成450的面是可調(diào)的，通過(guò)螺栓來(lái)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌間隙，這種結(jié)構(gòu)形式多用于大中型閉式壓力機(jī)上。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.2.4滑塊與導(dǎo)軌圖4-19(d)所示，有四個(gè)成450的導(dǎo)向面，每個(gè)導(dǎo)向面都可通過(guò)螺栓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使各個(gè)方面能得到較為精確的間隙。這種結(jié)構(gòu)主要用于滑塊比較重，又不能作水平移動(dòng)的壓力機(jī)上。例如帶有附加導(dǎo)向柱塞連桿的偏心齒輪壓力機(jī)上。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.2.4滑塊與導(dǎo)軌圖4-19(e)為近期發(fā)展起來(lái)的，一種結(jié)構(gòu)。有八個(gè)導(dǎo)向面，每個(gè)導(dǎo)向面都有一組推拉螺釘，進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)向精度高，調(diào)節(jié)方便。

滑塊是一個(gè)復(fù)雜的箱形結(jié)構(gòu)，用鑄鐵鑄成或用鋼板焊成，常用的材料有H‘121-40，HT24-44鑄鐵和A3，16Mn鋼板等。導(dǎo)軌滑動(dòng)面常用的材料有HT20-40，ZQSn6-6-3，ZHMn58-2-2和酚醛層壓布板等。4.3.1傳動(dòng)系統(tǒng)布置的類型西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

曲軸縱放結(jié)構(gòu)曲軸縱放與橫放曲軸縱放：曲軸中心線垂直于壓力機(jī)正面。大中型壓力機(jī)特別是多點(diǎn)壓力機(jī)常采用縱放形式。曲軸縱放結(jié)構(gòu)便于將傳動(dòng)系統(tǒng)封閉在機(jī)身之內(nèi)，進(jìn)行集中潤(rùn)滑，外形美觀，美國(guó)、日本的小型壓力機(jī)均采用這一結(jié)構(gòu)形式，我國(guó)進(jìn)口的通用開(kāi)式壓力機(jī)均采用曲軸縱放形式

曲軸橫放：曲軸中心線平行于壓力機(jī)正面。目前小型開(kāi)式壓力機(jī)常采用曲軸橫放結(jié)構(gòu)形式，這種形式曲軸及傳動(dòng)軸尺寸較長(zhǎng)，受力不好，外形不美觀，但安裝維修方便。4.3.1傳動(dòng)系統(tǒng)布置的類型西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

開(kāi)式與閉式傳動(dòng)開(kāi)式傳動(dòng)：齒輪安裝在機(jī)身外面暴露在空氣中的傳動(dòng)。開(kāi)式傳動(dòng)齒輪潤(rùn)滑不良，磨損嚴(yán)重。閉式傳動(dòng)：傳動(dòng)齒輪常處于機(jī)身內(nèi)的潤(rùn)滑油箱內(nèi)，使齒輪得到良好的潤(rùn)滑，機(jī)床外形美觀。

日本及美國(guó)的絕大部分開(kāi)式壓力機(jī)均為閉式傳動(dòng)，而我國(guó)絕大多數(shù)開(kāi)式壓力機(jī)均為開(kāi)式傳動(dòng)。而采用曲軸縱放的結(jié)構(gòu)方式易實(shí)現(xiàn)閉式傳動(dòng)，而曲軸橫放的結(jié)構(gòu)方式較難實(shí)現(xiàn)閉式傳動(dòng)。4.3.1傳動(dòng)系統(tǒng)布置的類型西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

雙邊傳動(dòng)與單邊傳動(dòng)單邊傳動(dòng)：機(jī)械壓力機(jī)的曲軸或傳動(dòng)軸僅由一端的齒輪驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)方式。雙邊傳動(dòng)：曲軸由兩端的齒輪同時(shí)驅(qū)動(dòng)。雙邊傳動(dòng)齒輪傳遞的扭矩理論上為單邊的一半，所以可減小齒輪模數(shù)，改善軸的受力條件。但制造成本提高，安裝調(diào)整不便。

單邊傳動(dòng)方式4.3.1傳動(dòng)系統(tǒng)布置的類型西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

上傳動(dòng)與下傳動(dòng)上傳動(dòng)：機(jī)械壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)可置于工作臺(tái)之上。上傳動(dòng)方式4.3.1傳動(dòng)系統(tǒng)布置的類型西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

上傳動(dòng)與下傳動(dòng)下傳動(dòng)：機(jī)械壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)置于工作臺(tái)以下。下傳動(dòng)具有重心低，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；地面高度小；有增加滑塊高度和導(dǎo)軌長(zhǎng)度的可能性，因而提高了滑塊的運(yùn)動(dòng)精度；由于連桿承受工作變形力，故機(jī)身的立柱和上梁的受力情況得到改善。但下傳動(dòng)平面尺寸大，重量大，傳動(dòng)系統(tǒng)置于地坑之中，檢修傳動(dòng)部件不便。下傳動(dòng)開(kāi)式壓力機(jī)傳動(dòng)原理4.3.2傳動(dòng)級(jí)數(shù)與各級(jí)速比分配西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

總傳動(dòng)比決定于選用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和滑塊的每分鐘行程次數(shù)。而滑塊行程次數(shù)n，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nc和傳動(dòng)級(jí)數(shù)可見(jiàn)表4-5的對(duì)應(yīng)關(guān)系表4-5由滑塊行程次數(shù)決定的電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)級(jí)數(shù)滑塊行程次數(shù)（s.p.m）70～80>8070～8030～10<10電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速(r.p.m)75010001500/10001500/10001500/1000傳動(dòng)級(jí)數(shù)112344.3.2傳動(dòng)級(jí)數(shù)與各級(jí)速比分配西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

各級(jí)最大傳動(dòng)比有一定限制，皮帶傳動(dòng)為6～8，齒輪傳動(dòng)為7～9。各級(jí)速比分配遵循“最大速比原則”和“速比遞增原則”。即各級(jí)傳動(dòng)盡量用到允許的最大速比，從高速軸到低速軸按(2.0～2.5)；(2.9～3.9)；(5.5～8.5)遞增；并且各級(jí)傳動(dòng)比最好安排成不循環(huán)小數(shù)，以避免總是齒輪的部分齒受力。

4.3.3離合器與制動(dòng)器的安放位置西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

機(jī)械壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)屬于減速方式，離合器和制動(dòng)器常安放在同一軸之上，或制動(dòng)器放在比離合器安放軸轉(zhuǎn)速更低的下一級(jí)軸之上。

單級(jí)傳動(dòng)壓力機(jī)的離合器和制動(dòng)器只能置于曲軸上。采用剛性離合器的壓力機(jī)，由于剛性離合器的結(jié)構(gòu)原因，且不宜在高速下工作，離合器只能置于曲軸之上；制動(dòng)器相應(yīng)地也只能置于曲軸之上。目前剛性離合器由于存在諸多弊端，屬于被淘汰的對(duì)象。4.3.3離合器與制動(dòng)器的安放位置西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

上傳動(dòng)方式采用摩擦離合器時(shí)，對(duì)于具有兩級(jí)和兩級(jí)以上傳動(dòng)的壓力機(jī)，離合器可置于轉(zhuǎn)速較低的曲軸上，也可置于中間傳動(dòng)軸上。摩擦離合器通常與飛輪一起安裝在同一傳動(dòng)軸上，而制動(dòng)器位置總是與離合器同軸。采用帶偏心齒輪的閉式傳動(dòng)時(shí)，離合器通常只能置于轉(zhuǎn)速較高的傳動(dòng)軸上，尤其對(duì)板料沖壓用的閉式壓力機(jī)，離合器與制器幾乎全都和飛輪一起被安放在高速軸上。4.3.3離合器與制動(dòng)器的安放位置西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

從機(jī)械壓力機(jī)能量消耗來(lái)看上傳動(dòng)方式

摩擦離合器安放在低速軸上時(shí)，由于從動(dòng)系統(tǒng)的零件數(shù)較少，離合器接合時(shí)摩擦功值也較小，因而離合器磨損發(fā)熱小，工作條件良好。由功率守恒原理可知，在低速軸上離合器需要傳遞的扭矩較大，結(jié)構(gòu)尺寸大；離合器處于較高速軸的情況正好和上述情況相反。4.3.3離合器與制動(dòng)器的安放位置西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

通常，行程次數(shù)較高的壓力機(jī)(如熱模鍛壓力機(jī))離合器最好安裝在曲軸上，這樣:特別對(duì)熱模鍛壓力機(jī)來(lái)講，公稱壓力很大，工作時(shí)易發(fā)生“悶車”事故，所以更應(yīng)設(shè)法改善離合器工作條件，降低其發(fā)熱磨損，延長(zhǎng)壽命。從動(dòng)系統(tǒng)的零部件數(shù)量少，從動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，離合器與制動(dòng)器動(dòng)作過(guò)程產(chǎn)生的損耗功少，相應(yīng)的摩擦面的磨損與發(fā)熱小，工作條件改善?？衫么簖X輪的飛輪作用，能量損失小，離合器工作條件也較好。4.3.3離合器與制動(dòng)器的安放位置西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

而對(duì)大中型通用板料成形的機(jī)械壓力機(jī)，離合器常置于高速軸上，且常安放在設(shè)備頂部敞開(kāi)的空間，一方面離合器結(jié)構(gòu)尺寸小，另一方面維修與更換摩擦材料方便。如圖所示的閉式壓力機(jī)的離合器與制動(dòng)器均安放在最高速的飛輪軸之上。（a）三級(jí)傳動(dòng)方式(b)四級(jí)傳動(dòng)方式圖4-21閉式單點(diǎn)壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)4.3.4傳動(dòng)系統(tǒng)的布置與傳動(dòng)參數(shù)西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

機(jī)械壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)通常都是由高速級(jí)的皮帶傳動(dòng)與（或）中低速級(jí)的齒輪減速系統(tǒng)組成。傳動(dòng)系統(tǒng)的布置：指?jìng)鲃?dòng)軸的位置布放方式和齒輪的數(shù)量。

傳動(dòng)軸的數(shù)量決定于傳動(dòng)級(jí)數(shù)，傳動(dòng)級(jí)數(shù)決定于總傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比的允許最大值。機(jī)械壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)有各種布置方式，傳動(dòng)布置影響傳動(dòng)系統(tǒng)的空間尺寸、機(jī)械壓力機(jī)的輪廓尺寸及美觀程度。傳動(dòng)系統(tǒng)的布置對(duì)提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，保證產(chǎn)品質(zhì)量，方便維修和使用至關(guān)重要。4.3.4傳動(dòng)系統(tǒng)的布置與傳動(dòng)參數(shù)西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪數(shù)量除決定于傳動(dòng)級(jí)數(shù)之外，還決定于傳動(dòng)類型、旋轉(zhuǎn)方向及齒輪模數(shù)，為減小大齒輪模數(shù)可采用雙齒輪傳動(dòng)或雙邊傳動(dòng)，為調(diào)整雙點(diǎn)(或四點(diǎn))壓力機(jī)偏心齒輪的轉(zhuǎn)向需要增加惰輪(過(guò)橋齒輪)等，都需要增加齒輪和傳動(dòng)軸的數(shù)量。如表4-6所示為現(xiàn)有通用機(jī)械壓力機(jī)的主傳動(dòng)參數(shù)。由表4-6可看出，公稱壓力31.5～160kN的小規(guī)格開(kāi)式壓力機(jī)常采用一級(jí)傳動(dòng)。公稱壓力為250～160kN采用兩級(jí)傳動(dòng)，個(gè)別的(J23—100A)采用三級(jí)傳動(dòng)。4.3.4傳動(dòng)系統(tǒng)的布置與傳動(dòng)參數(shù)西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

4.3.4傳動(dòng)系統(tǒng)的布置與傳動(dòng)參數(shù)西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

我國(guó)濟(jì)南第二機(jī)床廠生產(chǎn)的J31—250、J31—315和J31—400壓力機(jī)采用圖4-21（a）所示的布置，J31-630和J31-1250采用圖4-21(b)所示的布置，前者為兩級(jí)齒輪傳動(dòng)，后者為三級(jí)齒傳動(dòng)。后者采用兩個(gè)小齒輪帶動(dòng)末級(jí)大齒輪，大齒輪模數(shù)可減小，齒輪嚙合的徑向力可部分抵消。（a）三級(jí)傳動(dòng)方式(b)四級(jí)傳動(dòng)方式圖4-21閉式單點(diǎn)壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)4.3.4傳動(dòng)系統(tǒng)的布置與傳動(dòng)參數(shù)西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

下圖表示閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)齒輪和傳動(dòng)軸的幾種布置方式。圖4-21(a)可獲得曲軸同向旋轉(zhuǎn)，圖4-22(b)可獲得異向旋轉(zhuǎn)。利用異向旋轉(zhuǎn)可抵消連桿施加于滑塊上的側(cè)向力。(a).兩曲軸同向旋轉(zhuǎn)(b).兩曲軸異向旋轉(zhuǎn)

4.3.4傳動(dòng)系統(tǒng)的布置與傳動(dòng)參數(shù)西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

而利用圖4-22(c)、(d)可以增大和減小連桿間的距離，分別適應(yīng)不同臺(tái)面尺寸的要求。其中圖4-22(d)要加大大齒輪模數(shù)，而圖4-22(b)、(c)均需增加傳動(dòng)軸和齒輪的數(shù)量，增大了制造費(fèi)用。(c).異向旋轉(zhuǎn)兩曲軸間距較大(d).異向旋轉(zhuǎn)兩曲軸間距較小

4.3.4傳動(dòng)系統(tǒng)的布置與傳動(dòng)參數(shù)西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

如圖為四級(jí)傳動(dòng)的雙邊傳動(dòng)方式，此時(shí)驅(qū)動(dòng)偏心齒輪繞芯軸旋轉(zhuǎn)的為兩端的小齒輪。減小了大齒輪的模數(shù)，但雙邊傳動(dòng)若制造裝配精度不高，會(huì)造成傳力不均勻等情況，使得某個(gè)齒輪受力情況惡劣、壽命降低。圖4-23低速級(jí)采用雙邊齒輪的四級(jí)傳動(dòng)方案4.3.4傳動(dòng)系統(tǒng)的布置與傳動(dòng)參數(shù)西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.3傳動(dòng)系統(tǒng)

a)日本小松壓力機(jī)的布置方案：同向旋轉(zhuǎn)，兩連桿間距大，滑塊尺寸大，但同向旋轉(zhuǎn)的曲軸的兩連桿會(huì)在滑塊上造成較大的側(cè)向力。b)英國(guó)維爾金·米切爾的壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng):異向旋轉(zhuǎn),連桿相距小，滑塊尺寸小，但兩連桿產(chǎn)生的側(cè)向力相互抵消，從而提高滑塊的導(dǎo)向精度。圖4-24為兩種四點(diǎn)壓力機(jī)的傳動(dòng)方式，(a)同向且間距大(b)異向間距小圖4-24曲軸旋轉(zhuǎn)方向不同的傳動(dòng)方案

4.4離合器與制動(dòng)器

機(jī)械壓力機(jī)設(shè)置離合器和制動(dòng)器的原因1.鑒于機(jī)械壓力機(jī)目前基本上是采用交流異步電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，交流異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流是額定電流的5～7倍；且交流異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與停止過(guò)程動(dòng)作遲緩，機(jī)械壓力機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)功率很大。而機(jī)械壓力機(jī)鍛沖工作時(shí)又常常需要頻繁地使滑塊運(yùn)動(dòng)與停止，所以通過(guò)每分鐘十幾、幾十次頻繁地使機(jī)械壓力機(jī)的電動(dòng)機(jī)通斷電的啟停來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械壓力機(jī)的鍛沖工作是不可行。2.機(jī)械壓力機(jī)承受的往往是短期高峰負(fù)荷，因此機(jī)械壓力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)往往都帶有大慣量的飛輪，鍛沖工作的主要能量來(lái)自于飛輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能的輸出。3.方便操作工人調(diào)試模具，保證工人的人身安全西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.4.1結(jié)構(gòu)形式剛性離合器僅用于小型壓力機(jī)（公稱壓力1000kN以下），并且常和帶式制動(dòng)器配合使用。牙嵌式和滑銷式剛性離合器是老式淘汰結(jié)構(gòu)，已基本上被轉(zhuǎn)鍵式及超越式離合器所取代。剛性離合器由于存在諸多弊端，屬于要淘汰的結(jié)構(gòu)形式。摩擦離合器傳遞的扭矩大、工作平穩(wěn)、沒(méi)有沖擊，滑塊可在任意位置使離合器離合，調(diào)整模具方便，超負(fù)荷時(shí)，摩擦片之間打滑可起一定的保險(xiǎn)作用。按照摩擦副所處的環(huán)境分為干式（空氣中）和濕式（液體），驅(qū)動(dòng)摩擦盤運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力通常主要有壓縮空氣、液壓油與電磁力三種。根據(jù)摩擦材料的形狀，摩擦離合器可分為圓盤式和浮動(dòng)鑲塊式兩種。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.4離合器與制動(dòng)器

4.4離合器與制動(dòng)器

4.4.1結(jié)構(gòu)形式氣動(dòng)摩擦離合器與氣動(dòng)摩擦制動(dòng)器氣動(dòng)摩擦離合器與氣動(dòng)摩擦制動(dòng)器（PnumaticFrictionClutchandPnumaticFrictionClutch，以下簡(jiǎn)稱為PFC&PFB）是通用機(jī)械壓力機(jī)的心臟部件，廣泛應(yīng)用于機(jī)械壓力機(jī)之中。PFB往往又采用的是氣壓脫開(kāi)摩擦副，彈簧壓力壓緊PFB摩擦副，使其產(chǎn)生機(jī)械制動(dòng)的方式。為了使PFC&PFB動(dòng)作協(xié)調(diào)工作而不發(fā)生干涉，常要求兩者應(yīng)具有正確的聯(lián)鎖關(guān)系，即要求在PFC摩擦副接合前，PFB摩擦副應(yīng)先分離而不制動(dòng)；而在PFB摩擦副接觸進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)前，PFC摩擦副先分離。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.4.1結(jié)構(gòu)形式離合器結(jié)構(gòu)分析找到摩擦工作副，由于摩擦材料常采用交叉剖面線或涂黑部分表示，所以在圖中很容易找到。以摩擦副為分界線，找出主動(dòng)及從動(dòng)部分有關(guān)零件，通常和離合器軸緊固在一起或隨其同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分為從動(dòng)部分，和飛輪(或大齒輪)緊固在一起的為主動(dòng)部分?？刂撇倏v離合部件。通常摩擦離合器與制動(dòng)器均采用氣動(dòng)方式進(jìn)行離合動(dòng)作。而這一操縱力常采用氣缸內(nèi)的活塞來(lái)產(chǎn)生。聯(lián)鎖方式。離合器與制動(dòng)器的動(dòng)作協(xié)調(diào)性要求。摩擦副間隙調(diào)整裝置。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.4離合器與制動(dòng)器

4.4.1結(jié)構(gòu)形式摩擦制動(dòng)器結(jié)構(gòu)分析確定摩擦工作副尋找運(yùn)動(dòng)部分和不動(dòng)部分分析控制摩擦副合分的機(jī)構(gòu)工作原理摩擦副調(diào)整機(jī)構(gòu)的工作原理分析西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.4離合器與制動(dòng)器

4.4.1結(jié)構(gòu)形式氣閥連鎖的結(jié)構(gòu)分析所謂氣閥式聯(lián)鎖的PFC&PFB是指兩者協(xié)調(diào)工作不發(fā)生干涉，實(shí)現(xiàn)正確的聯(lián)鎖要求是通過(guò)控制兩者氣動(dòng)系統(tǒng)中的氣閥進(jìn)排氣的先后次序等來(lái)實(shí)現(xiàn)的。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.4離合器與制動(dòng)器

4.4離合器與制動(dòng)器4.4.1結(jié)構(gòu)形式如圖所示為中國(guó)濟(jì)南第二機(jī)床廠所生產(chǎn)的J31-315型機(jī)械壓力機(jī)上采用的典型的氣閥PFC&PFB結(jié)構(gòu)，圖中左端是懸臂布置的制動(dòng)器而在兩PFC軸的兩軸承之間的是離合器，PFC與PFB有各自單獨(dú)的氣缸，離合器與飛輪及大皮帶輪成一體。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.4.1結(jié)構(gòu)形式動(dòng)摩擦離合器－制動(dòng)器動(dòng)作過(guò)程當(dāng)需要離合器接合時(shí)，通過(guò)電磁空氣分配閥，使壓縮空氣從左端經(jīng)從動(dòng)軸中心的孔道、旋轉(zhuǎn)密封環(huán)和連接管，進(jìn)入離合器氣缸（在大皮帶輪上），氣壓力推動(dòng)離合器活塞向右移動(dòng)，使活塞盤、摩擦鑲塊和支承從動(dòng)盤緊貼在一起，是飛輪的運(yùn)動(dòng)通過(guò)PFC摩擦副驅(qū)動(dòng)從動(dòng)摩擦盤和從動(dòng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)需要離合器脫開(kāi)時(shí)，通過(guò)電磁空氣分配閥使離合器氣缸排氣。離合器活塞盤便在其脫開(kāi)彈簧的作用下，向左復(fù)位。離合器摩擦副脫開(kāi)，從動(dòng)軸失去驅(qū)動(dòng)力而減速，而大皮帶輪在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下仍高速運(yùn)轉(zhuǎn)。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.4離合器與制動(dòng)器

4.4離合器與制動(dòng)器4.4.1結(jié)構(gòu)形式當(dāng)需要制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)，應(yīng)先使PFC摩擦副脫開(kāi)，然后圖左邊的制動(dòng)器氣缸排氣，在制動(dòng)彈簧的力作用下，其活塞向右運(yùn)動(dòng)，通過(guò)壓緊圓盤和外摩擦盤（與軸承座組成同一零件）壓住摩擦鑲塊，迫使內(nèi)摩擦盤和從動(dòng)軸減速直至停止轉(zhuǎn)動(dòng)，完成機(jī)械制動(dòng)過(guò)程。如制動(dòng)器氣缸進(jìn)氣，其活塞朝左運(yùn)動(dòng)，這樣同時(shí)帶動(dòng)壓緊圓移動(dòng)并壓縮制動(dòng)彈簧，這時(shí)壓緊圓盤不再壓住鑲塊，制動(dòng)器也就脫開(kāi)盤向左。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所4.4.1結(jié)構(gòu)形式剛性連鎖的結(jié)構(gòu)分析所謂PFC&PFB剛性聯(lián)鎖方式是指其在結(jié)構(gòu)上采用了PFC的摩擦盤和PFB的摩擦盤之間存在一種機(jī)械剛性互動(dòng)的結(jié)構(gòu)關(guān)系，從而使得在PFC接合過(guò)程中PFC氣缸的氣動(dòng)力先克服制動(dòng)彈簧的壓縮正壓力，迫使PFB摩擦副先分離，再繼續(xù)使氣缸的活塞運(yùn)動(dòng)將PFC摩擦副壓緊，完成PFC摩擦接合的動(dòng)作，反之，在氣缸排氣后，PFB制動(dòng)彈簧先將PFC摩擦副分離開(kāi)，然后再使活塞后退將PFB摩擦副壓緊。這種聯(lián)鎖方式可靠地保證了PFC&PFB之間正確的聯(lián)鎖關(guān)系。這種聯(lián)鎖方式的PFC&PFB往往采用同一個(gè)氣缸，目前常見(jiàn)的PFC&PFB的剛性聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)有軸中心推力桿式和PFC&PFB組合結(jié)構(gòu)式兩種。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.4離合器與制動(dòng)器

4.4.1結(jié)構(gòu)形式如圖所示為一種組合式PFC&PFB剛性聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)。該設(shè)備用于由上海第二鍛壓機(jī)床廠仿造日本會(huì)田公司生產(chǎn)的JH23-63型機(jī)械壓力機(jī)上。JH23-63型機(jī)械壓力機(jī)的氣動(dòng)摩擦離合器－制動(dòng)器在結(jié)構(gòu)上是一個(gè)整體，采用機(jī)械剛性聯(lián)鎖的方式，兩者共用一個(gè)氣缸。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.4離合器與制動(dòng)器

4.4.1結(jié)構(gòu)形式該氣動(dòng)摩擦離合器－制動(dòng)器動(dòng)作過(guò)程如下：當(dāng)PFC氣缸所需壓縮空氣進(jìn)入離合器氣缸后，氣動(dòng)力推動(dòng)氣缸盤向左運(yùn)動(dòng)，先壓縮制動(dòng)彈簧，使制動(dòng)器摩擦面先分離，氣缸盤再繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)，離合器主、從動(dòng)摩擦片被壓緊而傳遞動(dòng)力和扭矩，大皮帶輪帶動(dòng)從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，完成PFC的接合；而當(dāng)離合器氣缸與大氣相通時(shí)，在制動(dòng)彈簧力的作用下，離合器氣缸盤向右運(yùn)動(dòng)，離合器摩擦副先脫開(kāi)，氣缸盤再繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，制動(dòng)器的摩擦片被壓緊，產(chǎn)生機(jī)械摩擦制動(dòng)作用，從而迫使從動(dòng)部分停止運(yùn)動(dòng)。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.4離合器與制動(dòng)器

4.4.1結(jié)構(gòu)形式當(dāng)PFC與PFB采用分別懸臂地布置于PFC&PFB軸的支撐軸承之外的形式時(shí)，左端為離合器，右端是制動(dòng)器，兩者的控制操縱活塞2和制動(dòng)器內(nèi)齒圈13通過(guò)推桿5零件剛性聯(lián)鎖。離合器的主動(dòng)部分包括大皮帶輪(飛輪)7，離合器內(nèi)齒圈s，主動(dòng)摩擦片9、氣缸1、活塞2和推桿等。從動(dòng)部分包括帶有小齒輪“的空心傳動(dòng)軸4，從動(dòng)摩擦片6，離合器外齒圈3以及制動(dòng)器外齒圈13和摩擦片12等。摩擦副為主動(dòng)摩擦片和從動(dòng)摩擦片，操縱機(jī)構(gòu)由氣缸、活塞和壓縮空氣控制系統(tǒng)等組成。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.4離合器與制動(dòng)器

4.4.1結(jié)構(gòu)形式西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.4離合器與制動(dòng)器

當(dāng)電磁空氣分配閥通電開(kāi)啟后，壓縮空氣進(jìn)入離合器氣缸，向右推動(dòng)活塞2，空心傳動(dòng)軸4內(nèi)的推桿5向右移動(dòng)，壓縮制動(dòng)彈簧10，于是制動(dòng)器松開(kāi)，離合器主、從動(dòng)摩擦片被壓緊，大皮帶輪7便可帶動(dòng)從動(dòng)軸4轉(zhuǎn)動(dòng)；電磁空氣分配閥斷電后，離合器氣缸與大氣相通，在制動(dòng)彈簧力l0的作用下，空心傳動(dòng)軸4內(nèi)的推桿5推動(dòng)活塞2向左移動(dòng)，離合器脫開(kāi)，制動(dòng)器的摩擦片被壓緊，產(chǎn)生制動(dòng)作用，從而吸收從動(dòng)部分動(dòng)能，使從動(dòng)部分停止運(yùn)動(dòng)。這種離合器一制動(dòng)器的從動(dòng)摩擦片使用銅基粉末冶金材料，當(dāng)摩擦材料過(guò)度磨損后，需要重新調(diào)整間隙。調(diào)整時(shí)，只要松開(kāi)右端制動(dòng)器上的鎖緊螺釘和圓螺母，扳動(dòng)螺旋，即可達(dá)到調(diào)整摩擦副間隙的目的。4.4.2摩擦離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算選擇摩擦材料離合器與制動(dòng)器的摩擦材料的要求：摩擦系數(shù)大，并在一定的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，耐磨，耐熱，使用壽命長(zhǎng)：有足夠的強(qiáng)度，良好的跑合性能，膠合能力強(qiáng)。西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院模具與塑性加工研究所

4.4離合器與制動(dòng)器

4.4.2摩擦離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算最大扭矩和摩擦面尺寸的確定機(jī)械壓力機(jī)完成規(guī)定的鍛沖任務(wù)，即施加在曲軸上的力矩應(yīng)大于

，需要離合器摩擦面?zhèn)鬟f的扭矩為是儲(chǔ)備系數(shù)，Mq為曲軸所需傳遞的扭矩,i是安裝離合器的軸