1、山東建筑大學綜合創新訓練總結報告專業綜合訓練周總結報告題 目： 曲柄壓力機傳動機構設計院 （部）： 機電工程學院專 業： 機械工程及自動化班 級： 姓 名：學 號： 指導教師： 完成日期： 摘 要鍛造是人類所知的最古老的金屬加工工藝之一，早在公元前2000年，鍛造即被用于生產武器、工具盒珠寶。這一工藝是手工使用簡單的錘子完成的。隨著科技的進步，機械壓力機的出現，大大減少了勞動力。機械壓力機是通過曲柄滑塊機構將電動機的旋轉運動轉換為滑塊的直線往復運動，對坯料進行成形加工的鍛壓機械。機械壓力機一般由工作機構、傳動系統、操縱部分、能源系統和支撐部件組成。除上述基本部分外，還有多種輔助系統與附屬裝置，

2、如潤滑系統，過載保護裝置以及氣墊等。機械壓力機傳動系統尤為重要，包括齒輪傳動和皮帶傳動等機構，將電機能量傳輸至工作機構，在傳輸過程中，轉速逐漸降低，轉矩逐漸增加。 關鍵詞：機械壓力機，雙肘桿，沖壓，閉式目 錄摘 要II1前 言11.1課題名稱11.2 選題背景11.2.1壓力機的分類11.2.2國內外現狀及發展趨勢31.3 設計方案的可行性分析和預期目標51.4設計方案的技術參數72 鍛壓機傳動系統的設計72.1電動機的選擇72.1.1壓力機功能組成及總功72.1.2電動機型號的選擇92.3 傳動裝置的運動和動力參數的計算92.4 帶傳動零件設計112.4.1 飛輪轉動慣量的計算112.4.2

3、 V帶輪的設計122.5齒輪傳動零件設計142.5.1齒輪設計142.6 .1 傳動軸設計192.6.2 輸出軸設計233 肘桿系統的設計293.1 肘桿結構與尺寸初步設計293.1.2 受力分析與桿件橫截面計算313.2 銷軸孔橫截面計算323.3 兩齒輪進行尺寸計算333.4 計算滑板尺寸384 離合器及制動器的選用404.1 離合器的選用404.2 制動器的選用43結 論46參考文獻47致 謝48山東建筑大學綜合創新訓練總結報告1前 言眾所周知，制造業是一個國家經濟發展的重要支柱，其發展水平標志著該國家的經濟實力、科技水平和國防實力。壓力機是機械制造業的基礎設備。隨 著社會需求和科學技術

4、的發展，對機床設計要求越來越高。尤其是模具制造的飛速出現，使機床向高速、精確，智能化的方向發展。因此，對壓力機的精度和生產率等各方面的要求也就越來越高。有必要對壓力機進行進行優化設計，例如對壓力機主體機構尺寸參數、運動分析、傳動系統等進行優化，設計出低成本、高精度、高效率、節能的壓力機，這些都是我們值得探討的。 本次設計主要對傳動系統進行創新設計，以實現低成本、高精度、高效率、節能的要求。本次設計的主要創新點是滑塊驅動裝置采用對稱布局的雙肘桿二級增力系統。1.1課題名稱鍛造的傳動結構1.2 選題背景1.2.1壓力機的分類壓力機是最主要的壓裝設備之一。但是從大的方向上來分類的話，可以分為兩類。使

5、用液體傳動壓力的被稱為“液壓壓力機”，使用機械傳動壓力的被稱為“機械壓力機”。在詳述壓力機之前，首先了解一下機械壓力機做哪些工作是很有必要的。因此，讓我們簡單地介紹一下金屬壓力加工。將材料加工成所需形狀或給予材料某種特性的加工方法有如下6種：鑄造、塑性加工、切削、壓接、表面處理、熱處理。在上述加工方法中屬于壓力加工的是塑性加工。所謂塑性加工，原則上是不產生切屑的加工，與其它加工方法比較，是最適于大量生產的一種加工方法。塑性加工中雖然有如圖那樣的各種加工方法，但主要以壓力機進行的加工為壓力加工。壓力加工如圖所示，有剪切加工、彎曲加工、深沖加工、壓縮加工和特殊加工。而且每種加工方法又根據加工前是否

6、將材料加熱分成熱加工和冷加工兩種方法。另外，還有在熱加工和冷加工中間溫度狀態下進行的加工。據此，還有溫熱加工的分類方法。液壓壓力機，行程較長，壓力可調節，加工速度穩定，不會產生超負荷等等，這些都是它的特征。因此，由不同的加工內容來看，更能顯示出液壓壓力機比機械壓力機有更多的優點。但是，機械壓力機比液壓壓力機效率高，維修容易，所以現在的板料加工大都使用機械壓力機。液壓壓力機和機械壓力機相比，不僅結構不同，而且很多技術問題也不相同。因此，在此不打算論及液壓壓力機，而僅就機械壓力機加以論述。壓機的基本型號由一個漢語拼音字母和幾個阿拉伯數字組成，漢語拼音字母代表鍛壓機械的大類成為類別。同一鍛壓機械中分

7、為若干列，稱為列別。由第一位阿拉伯數代表。同一列鍛壓機械中分為若干組，稱為組別，由第二位阿拉伯數字代表，第二位阿拉伯數字后的阿拉伯數字，代表鍛壓機械的主要參數、并一律用實際數字表示。第二位阿拉伯數字與規格部分的阿拉伯數字之間以一短橫線“”隔開。漢語拼音字母一律用大寫。本次設計選用機械壓力機。機械壓力機的種類如下：按滑塊數劃分，可分為單動（JL21系列、JD31-400、JF36-250、J36-300）、雙動（J46-400/250）和三動壓力機三種。本次設計選用單點壓力機。按機身形狀劃分，可分開式壓力機（JL21系列）、閉式壓力機（JD31-400、JF36-250、J36-300、J46-

8、400/250）兩種。由于噸位限制，選用閉式壓力機。按滑塊和傳動機構連接劃分，可分為單點（JD31-400）、雙點（JF36-250、J36-300）和四點壓力機三種。本次設計選用雙點壓力機。按滑塊的傳動機構劃分，可分為曲柄壓力機（JH23-100D）、非曲柄壓力機（偏心齒輪）壓力機（400T、300T）、肘桿壓力機、連桿式壓力機、摩擦式壓力機及其它。選用肘桿壓力機。機械壓力機的基本結構包括：工作機構：由曲柄（偏心輪、曲軸）、連桿、滑塊、滑塊調整機構、過載保護裝置等組成。傳動系統：包括齒輪傳動和皮帶傳動等機構。操縱系統：離合器和制動器能源系統：如電動機和飛輪支承部件：機身潤滑系統：油箱、潤滑電

9、機、油泵、管路等空氣管路系統：氣罐、管路、氣動三聯件、氣閥等電氣系統：電柜、按鈕站等。1.2.2國內外現狀及發展趨勢 國外整機發展趨勢近年來，歐美、日本等發達國家的鍛壓機械在鍛造、沖壓和鈑金三個領域分別具有以下發展趨勢：鍛造設備：整體大型化、高精度和高效率；沖壓設備：多工位、全自動和柔性化；鈑金設備：以激光切割機和數控剪折卷機床組成柔性自動生產線。我國鍛壓機械行業發展迅猛鍛造等體積成形設備和鈑金加工設備平行發展，呈現規格品種齊全、數量增長迅速、新興產品和技術不斷得到應用等景象，產品整體技術水平和數控化率持續提高，并大量實現出口，滿足了我國經濟發展的需要。據分析，2010年，我國鍛壓機械行業總產

10、值約400億元人民幣，同比增長42%以上，創歷史新高。根據分會40家鍛壓機械企業產品數據統計，數控產品數量占全部產品的6%，產值占全部產值的40%。數控產品數量占比增長緩慢。2010年，鍛壓機械行業生產鍛壓機床超過20萬臺，同比增長18.0%。2010年，我國鍛壓機床出口5.69億美元，同比增長24.48%；數控鍛壓機床出口1.1億美元，同比增長34.4%；鍛壓機床進口19.0億美元，同比增長42.4%；其中，數控鍛壓機床進口10.1億美元，同比增長43.0%。我國鍛壓機械行業企業規模不斷擴大，許多企業在市場競爭中脫穎而出，由此也形成了一些鍛壓產業特色集聚區。例如江蘇省，在我國鍛壓機械行業地位

11、突出，地區產量占到全國的1/3。主要分布在揚州、南通、無錫三地。江蘇省鍛壓企業大小約1000家，總產值估計超過100億元（2010年江蘇僅12家重點聯系企業銷售就達70億元）。其中，僅江蘇揚力一家就貢獻了20億元。再如安徽馬博望鎮，估計有200家鍛壓行業企業，以板材剪折為主，總規模約30億元以上，最大的企業年產值已達1億元以上。濟南及周邊地區也已形成鍛壓產品的集聚區，以濟南二機床集團、濟南鑄鍛所有限公司等為代表，總規模約50億元。其中濟南二機床集團以24億元排名鍛壓分會規模第一。另外，青島及周邊地區有超過20億元的摩擦壓力機及板材加工設備集群；浙江寧波地區的精密機械壓力機、高速壓力機產品也早已

12、形成規模和特色。鈑金加工設備方面，由于我國卷材使用量激增，卷材預處理設備如開卷矯平縱剪收卷生產線、開卷矯平橫剪板料碼垛生產線等，在規格、品種、數量等方面增長迅速，技術水平快速提高，基本滿足國內市場需求。這些設備除最終用戶采購外，大量供應板材配送中心。可處理板材厚度0.3mm25mm。機械壓力機、液壓機、高速壓力機、卷板機、數控轉塔沖床、剪折機床、輥彎成形生產線等鈑金加工設備在加工精度、可靠性、技術指標、節能減排、宜人性等方面都有明顯進步，新產品開發能力及市場競爭力都大大提高。尤其是薄板加工設備，許多企業能提供復合加工機、加工單元、自動化生產線和柔性生產線；量大面廣的鈑金三大件數控轉塔沖床、折彎

13、機、剪板機，其性能均達到國際先進水平。2010年數控轉塔沖床年銷售量超過2000臺，年增長20%以上。我國輸油管線建設、大型工程機械、船舶制造、車輛制造等推動了我國大重型數控剪折設備、型材彎曲設備、重型卷板機、船板壓機、大型多工位壓力機等一大批具有國際先進水平的新、特、大鍛壓設備的問世。如大型樹脂砂鑄造生產成套設備，已基本可以滿足國內市場需求，改變了過去主要依賴進口的局面；已經能夠生產出具有較高水平的鑄造自動生產線，達到可部分替代進口的水平，部分改變了轎車發動機缸體、缸蓋等鑄件毛坯需要進口的情況；此外，高水平自動制芯機、自動鑄件清理機、自動砂處理機、大型自動壓鑄機以及精密鑄造設備等鑄造機械，國

14、內鑄機企業基本都能生產制造。1.3 設計方案的可行性分析和預期目標本課題研究的內容為鍛壓機的傳動系統設計，其工作原理為：由電動機通過三角皮帶驅動大帶輪（通常兼作飛輪），然后通過齒輪傳動，帶動輸出軸旋轉，通過連桿帶動滑塊機構上下往復移動。鍛壓工作完成后滑塊回程上行，離合器脫開，同時制動器接通，使滑塊停止在上止點附近。 工作原理如下圖所示。圖1-1 傳動系統分布圖電動機1通過三角皮帶將運動傳給大皮帶輪3，然后經過齒輪傳動將運動傳給輸出軸上的齒輪，兩齒輪反方向轉動，是肘桿運動，從而帶動滑塊上下運動。由于工藝操作的需要，滑塊時而運動，時而停止，因此裝有離合器7和制動器4，壓力機在整個工作周期內進行工藝

15、操作時間很短，既有負荷的工作時間很短，無負荷的空程很多。為了使電動機的負載均勻，有效的利用能量，因而裝有飛輪，大皮帶輪3即起飛輪作用。此次設計細化為開式鍛壓的傳動設計，包括帶傳動和齒輪傳動，分析滑塊行程，行程次數等問題采用一級帶傳動，一級齒輪傳動，離合器與制動器的安裝位置在輸出軸上，且為聯動裝置。這樣就較容易實習電機的轉動轉為滑塊的上下移動，保證制動時電機的動能傳遞不到曲柄軸上。鍛壓機的傳動系統的作用是將電動機的運動和能量傳遞給曲柄滑塊機構，在傳遞過程中，對電動機的轉速按照一定的傳動比進行減速，以滿足行程次數對其的要求。在設計參數選定后，還需要考慮了3個問題，即布置方式、傳動級數與速比分配、離

16、合器-制動器安裝位置。1.4設計方案的技術參數根據GB/T14347-1993，選用參數如下：標稱壓力Pg=2000KN，公稱力行程12mm,滑塊行程S=160mm,行程次數n40r/min，一班制工作。2 鍛壓機傳動系統的設計2.1電動機的選擇2.1.1壓力機功能組成及總功1工件變形功A1 2.拉伸墊工作功A 3.工作行程摩擦A3 摩擦當量力臂 取 4.彈性變形功A 4 5.滑塊空程功A5 查表得 A5=4233.33J6.飛輪空轉功A6 查表得 N0=3KW 查表得 Cn=0.50 t1=1n=1次40次/min =1.50 s t=1nCn=1次40次/min*o.5 = 3s A6=1

17、.5 KW*1.5S=1750J7.離合器接合功A7 A7=0.2A8.總功 解得A=103961.5J 2.1.2電動機型號的選擇電動機平均功率 Nm=At=103961.5J1.50s=69307.67W 電動機實際功率 查表61 得 K取1.3實際選用功率 N=1.3*63907.67W=90099.97W =90KW 又因為，兩級傳動系統采用同步轉速為1500或1000r/min的電動機，單級傳動系統一般采用1000r/min的電動機1。查機械設計手冊， 同步轉速為1000r/min，額定功率Ne為90KW的電動機型號為Y280M-6，滿載轉速nm=986r/min。2.2 確定傳動裝

18、置的總傳動比和分配傳動比電動機型號為Y280M-6，滿載轉速nm=986r/min。1.總傳動比 ia=nmn=98640=24.65 2.分配傳動裝置的傳動比前面傳動方案已確定，采用兩級傳動，一級帶傳動，一級齒輪傳動 式中分別為帶傳動和齒輪傳動的傳動比。查表1常見機械傳動的主要性能，表41,現有通用壓力機傳動參數，為使V帶傳動外廓尺寸不致過大，取i0=3.86，則齒輪傳動比為：i1=ii0=6.472.3 傳動裝置的運動和動力參數的計算傳動裝置如圖1-1所示1各軸轉速電動機軸n0= nm=986r/min傳動軸n1=nmi0=9863.86=259.5r/min 輸出軸 n2=n1i1=40

19、r/min 2各軸輸入功率電動機軸輸出功率Pd=90KW 傳動軸 1*=900.95=85.5KW 輸出軸 P2=P1*2=85.50.95=81.225KW傳動軸、輸出軸的輸出功率則分別為輸入功率乘軸承效率0.97，例如傳動軸輸出功率 P1=P10.97=82.935KWP2=73.31KW2各軸輸入轉矩電動機軸輸出 Td=9550Pdnm=955090986=871N*m 傳動軸 曲柄軸 傳動軸、曲柄軸輸出轉矩分別為各軸的輸入轉矩乘軸承效率0.97運動和動力參數計算結果整理于下表：表1運動和動力參數計算結果軸 名功率P（KW）扭矩T（Nm）轉速n/min傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電動機軸

20、90871986i0=3.86i1=6.47傳動 軸85.582.93531943098259.5輸出軸81.22573.3190428770402.4 帶傳動零件設計2.4.1 飛輪轉動慣量的計算1電動機在額定轉速下飛輪的角速度 w=2nei=29863.86=1604r/min 2電動機的額定滑差率 該異步電動機的同步轉速n0=1000r/min，實際轉速nm=986r/min S=n0-nmn0=1000-9861000=0.14 3速度不均勻系數考慮該壓力機需進行拉伸工藝，需要較大的工作能量，故在轉子中串如電阻，使0.11，查表671，皮帶當量滑差率S=0.01，系數K=1.3，修正系

21、數，則=2kS+St=20.91.30.01+0.14=0.35 5最大盈虧工 4飛輪轉動慣量 Je=A0W2=2241.50.3516041604=0.003 2.4.2 V帶輪的設計設計原始數據：電動機額定功率p=90kw,轉速n=986r/min，傳動比i=3.86，每天工作8小時。1確定計算功率 由表879，查得工作情況系數，故P=KaP=1.2x90=108 2選擇V帶的帶型根據Pca 、ne由圖8119選用D型3確定帶輪的基準直徑dd1并驗算帶速v1) 初選小帶輪的基準直徑。由表869表889，取小帶輪的基準直徑dd1=425mm。2) 驗算帶速v 。按式（813）9 驗算帶的速度

22、 v=dd1n601000=22m/s 因為5m/s 30 m/s ，故帶速合適。3）計算大帶輪的基準直徑，根據式（815a）9 ，計算大帶輪的基準直徑dd dd2=idd1=3.86425=860(47) 根據表889，圓整為900mm。4確定V帶的中心距a和基準長度Ld 1）根據式（820）9得，98.25a02050，初定中心距a0=500mm。2）由式（822）9計算帶所需要的基準長度 Ld025002425900(900425)245002725 由表829選帶的基準長度Ld=2740mm。3）按式（823）9計算實際中心距a aa0+Ld-Ld02=500+12.5=512.5 中

23、心距的變化范圍為493mma574mm。5驗算小帶輪包角 1=180-dd2-dd157.3=180-900-42557.3512.5=148 6計算帶的根數Z1）計算單根V帶的額定功率Pr 。由dd1=425mm和ne=986r/min，查表84a9得P0=26.71KW。根據nm=986r/min，i0=3.86和Z型帶查表84b9得P0=3.75KW。查表859得，查表829得，于是Pr=P0+P0KKL= (26.71+3.75)0.911.18=32.72）計算V帶的根數Z z=PcaPr=10832.7=3.2 取3根。7計算單根V帶的初拉力的最小值由表839得A型帶的單位長度質量

24、q=0.63kg/mF0=500(2.5-K)Pcakzv+qv2=500(2.5-0.91)1080.913.322+0.63222=1603N應使帶的實際初拉力 。8計算壓軸力壓軸力的最小值為 Fp=2zF0sin12=23.21603sin14802 =9848N 9V帶設計結果如下表所示 表2帶輪設計結果槽型D型帶長Ld=2740mm根數3根中心距a=512.5mm小帶輪直徑dd1=425mm大帶輪直徑dd2=900mm帶輪結構形式小帶輪采用實心式，大帶輪輪輻式2.5齒輪傳動零件設計2.5.1齒輪設計根據總體的設計方案，執行機構是由齒輪傳入的。由于傳遞的力較大，結合已有的設計方案，確定

25、本傳動采用雙邊齒輪傳動。為了達到傳動平穩和足夠承載能力。本設計采用的是直齒圓柱齒輪。參考同類型的柄壓力機的傳動齒輪設計。有傳動比i為6.47初步確定齒輪的相關參數方案如下： 方案一齒輪摸數m=12mm, 標準直齒輪為不發生根切， 小齒輪齒數,那么大齒輪齒數為：. 方案二齒輪摸數m=12mm，采用變位齒輪。由于采用了變位齒輪，可不考慮根切，這時可暫定小齒輪齒數，那么大齒輪齒數為： 從以上兩種齒輪的參數比較可知，諾用直齒圓拄標準齒輪比變位齒輪中心距增加了90毫米，分度圓增加了156毫米。為了傳動系統機構尺寸減小，相應減輕機器的重量和節約材料。結合近年來曲柄壓力機和其它這種設備中變位齒輪的廣泛應用，本次設計曲柄壓力機采用變位直齒圓柱輪傳動。相關參數如下：模數 m= 12 壓力角 a =變位系數 齒數 1齒輪的尺寸初步計算 有以上數據根據齒輪設計時的相關尺寸計算公式，計算齒輪的相關尺寸如下：分度圓直徑 D =