j23-40型壓力機(jī)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 —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（215）可寫成如下形式 （221） （222）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 （223）而相應(yīng)的當(dāng)量力臂便稱為公稱當(dāng)量力臂，即 （224） 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 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 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32 J2340壓力機(jī)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖打料橫梁 滑塊 壓塌塊 支承座 蓋板 調(diào)節(jié)螺桿 連桿體 軸瓦 曲軸 鎖緊螺釘 1鎖緊塊 1模具夾持塊 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。 曲拐驅(qū)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)工作原理：當(dāng)曲拐軸轉(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33 JB2140壓力機(jī)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖滑塊 調(diào)節(jié)螺桿 連桿體 壓板 曲拐軸 偏心套 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。 曲軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 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。～3。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),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。 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33。圖33 曲軸各部分尺寸示意圖根據(jù)曲柄軸尺寸經(jīng)驗(yàn)公式 （31） 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31。表31 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曲柄臂的寬度135曲柄半徑固定行程的一半50 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34）。圖34 曲軸危險(xiǎn)截面示意圖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 （32） 截面的最大應(yīng)力為 （33）式（32）和（33）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)?，故曲軸頸截面的強(qiáng)度符合要求。在曲軸的曲柄頸上，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（33）計(jì)算截面的應(yīng)力就足夠準(zhǔn)確。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 （34）最大剪應(yīng)力為 （35）式中—公稱壓力；—支承頸直徑；—公稱當(dāng)量力臂，見式（219）；—扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)。帶入已知數(shù)據(jù)，計(jì)算得：因?yàn)?，故支承頸截面的強(qiáng)度符合要求。曲軸許用應(yīng)力如表32所示。表32 曲軸許用應(yīng)力（）材 料45調(diào)質(zhì)36001000～1400750～100040調(diào)質(zhì)50001400～20001000～1500調(diào)質(zhì)65001800～26001400～2000調(diào)質(zhì)75002100～30001600～2300二、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。曲柄頸中點(diǎn)的計(jì)算撓度與實(shí)測(cè)撓度見表33表33 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J2340三、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。 （36）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