毕业论文(压力机设计)--机电
毕业论文(毕业设计) 压力机的设计及应用
班级：机电0506 姓名：
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摘要
目前，在机械的分析和综合中日益广泛应用了计算机发展并推广了计算机辅助设计、优化设计、考虑误差的概率设计。提出了多种便于对机械进行分析和综合的数学工具，编制了许多大型通用或专用的计算机程序。此外，随着现代科学技术的发展，测试手段的日臻完善，也加强了对机械的实验研究。
一部机械的应用必须考虑到各个方面的要求，从而使之行之有效的按设计者和使用者的目的进行正常的运作，与此同时，材料的节约、可持续发展的问题，也是我们所应注意的。
各个部件都应具备预期的使用功能，这主要是靠正确的选择机械的工作原理，正确的设计或选用能够全面实现功能要求的执行机构，传动装置和原动机，以及合理配置必要的辅助系统来实现。
要使所设计的机器符合劳动保护法规的要求，为操作者提供方便和安全的条件。因此设计时要按照人机工程学的观点尽可能减少操作者受柄的数量，操作手柄及按钮等应该放置在便于操作的位置，合理地规定操作时的驱动力，操作方式要符合人们的心理和习惯。同时，设置完善的安全保护及保安装置、报警装置、显示装置等。
改善机器周围及操作者的环境条件，如降低机器的运转时噪音，防止有毒、有害介质的渗透，对废水、废气和废液进行治理，根据工程美学的原理美化机器的外形及外部色彩等。
【关键词】电动机带轮传动轴曲轴轴承离合器
目录
摘要 (1)
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第一章前言 (1)
第二章设计方案的确定 (2)
2.1 执行机构的选择和确定 (2)
2.2 传动装置的方案确定 (2)
第三章执行机构的设计计算和功率确定 (3)
第四章电动机的选择 (6)
4.1 带轮储存能量的分析和计算 (6)
4.2 电动机的选择 (7)
第五章带传动的设计及计算 (8)
5.1 确定计算功率 (8)
5.2 确定带的根数 (9)
5.3 确定带的预紧力 (10)
5.4 计算带传动作用在轴上的力 (10)
第六章带轮的设计 (12)
第七章齿轮的设计及计算 (14)
7.1 齿轮传动的特点及齿轮类型 (14)
7.2 齿轮的结构设计 (18)
第八章传动轴的设计 (20)
8.1 轴的材料选择 (20)
8.2 传动轴的结构设计 (20)
8.3 传动轴的强度计算和校核 (21)
第九章滚动轴承的设计 (26)
9.1 当量动载荷 (26)
9.2 轴承的寿命 (26)
第十章曲柄处滑动轴承的设计校核 (28)
10.1材料的选择 (28)
10.2 校核参数 (28)
第十一章曲轴两端滑动轴承的设计 (29)
11.1 材料的选择 (29)
11.2 曲轴两端滑动轴承的校核 (29)
第十二章机床及床身的设计 (30)
12.1 机座与箱体的设计 (30)
12.2 肋板的设计 (30)
12.3 导轨的设计 (31)
第十三章结束语 (32)
参考文献 (33)
致谢 (34)
第一章前言
机械工业是为国家经济和国防建设提供技术装备的基础性产业，是其他高新技术产业发展的重要载体和平台。机械工业发展水平体现了一个国家的工业化水平综合国力，是各行各业实现结构升级和技术进步的关键。我国经济改革开放以来，机械工业迅速发展，产品质量有了很大提高，具有自主知识产权的新产品开发成效显著，进出口高速增长，经济效益明显，大大增强了我国经济实力和国际竞争力。
人们之所以要广泛使用机械，是由于能够承担人力所不能或不便进行的工作，而且能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。同时，不论是集中进行大量生产还是进行多品种，小品量生产，都只有使用机械才便于实现产品的标准化，系列化和通用化。尤其是便于实现高度的机械化，电气化和自动化。我们所设计的压力机便是基于意思样的目的而进行的，在很多制造行业，压力机应用相当普遍，如汽车制造业，机床生产，各种生活用品的成型以及零件的通用化生产和标准化生产等都用到压力机，而且压力机对于工人的减轻劳动强度有很大的帮助。
现代世界各国的竞争只要表现在综合国力的竞争。要提高我国的综合国力，就要在一切生产部门实现生产的机械化和自动化，这就需要创造出大量的、种类繁多的、新颖优良的机械来装备各行各业。任何新技术、新成果的获得，都要依赖于机械工业的支持，机械工业是国家综合国力的发展的基石。
现代机械工业日益向高速、重载、高精度、低噪音等方向发展。对机械提出的要求也越来越高。为适应生产发展的需要，当前在自控机构、机器人机构、仿生机构、柔性及弹性机构和机电光液综合机构等的研制上有很大发展。在机械的分析与综合中，由只考虑其运动性能过渡到同时考虑其动力性能；考虑到机械在运转时，构件的振动和弹性变形，运动副中的间隙和工件的误差对机械运动及动力性能的影响；以及如何对构件和机械进一步作好动力平衡的问题等等。
第二章设计方案的确定
2.1 执行机构的选择和确定
机构的有机配合和协调动作，才能使各部分按预期的规律运动，从而完成加工工艺送料及卸料。机器是由机构组成的，最简单的机器只包含一个机构，如电动机、鼓风机等。若撇开机器在作功和转换能量方面所起的作用，仅从结构和运动的观点来看，则机器与机构之间并无区别，因此，习惯上用机械一词作为机器和机构的总称。
机械中的零件可以分为两类：一类称为通用零件，它在各种机械中都能经常遇到，如齿轮、螺钉、轴、弹簧等；另一类称为专用零件，它只出现于某种机械中，如气轮机的叶片、内燃机的活塞等。
机构是具有确定相对运动的构件组合，显然，任意拼凑的构件组合不一定能产生相对运动，判断机构在什么条件下才具有确定的相对运动，对于分析已有机构或设计新的机构都是非常重要的。所有构件都在同一平面或相互平行的平面内运动的机构称为平面机构，否则称为空间机构，我们在此设计中用到的只有平面机构。
我们所熟悉的执行机构有以下几种：
（1）平面连杆机构：当然我们这里所说的平面连杆机构主要是指对心曲柄划块技工，它的运作平稳可靠。
（2）凸轮机构：凸轮机构的最大优点是只要做出适当的凸轮轮廓就可使从动杆得到任意预定的轨迹，并且这种机构比较简单紧凑，设计比较方便，但是，凸轮的轮廓不是很容易确定。
（3）其他机构：如棘轮机构、槽轮机构等这些在送料装置中做间歇传动之用。
综上各种机构，最终确定对心曲柄滑块机构作为压力机的执行机构。
2.2 传动装置的方案确定
考虑到该压力机加工为粗坯，要求精度不是很高，只要达到所要求的精度即可，由于带传动具有结构简单，传动平稳，造价低廉，以及能缓冲吸振等特点，在近代机械中普遍得到应用。所以我选择带传动，把动力机的功率通过皮带传动给机械。
考虑到所设计的压力机精度不是很高，齿轮运转的速度不是很快，故选用普通的开式直齿圆柱齿轮传动。
第三章 执行机构的设计计算和功率确定
参数：公称压力20吨，生产率为40次/分，冲压厚度为3mm 。初选曲柄长度为2
l
=45mm ，连杆的长度为350mm 。执行机构的机构运动简图如下： 图中AB 为曲柄，BC 连杆。 AC=350+45-3=392mm
P
A
图1 执行机构的速度分析
列方程： ???=+=AC BC AB BC AB αβα
βcos cos sin sin
代入数据得：???=+=392cos 350cos 45sin 350sin 45αβα
β
2
2)cos 350392(sin 1225002025αα-+=αα2
2cos 122500cos cos 3503922145924sin 1225002025+??-+=
αcos 2744001536641225002025-+=
274139cos 274400=α
999.0cos =α
05.2=α
代入前式 αβsin sin BC AB =
得 5.2sin 350sin 45=β
所以 08.19=β
因为生产率为40次/分，即曲柄的角速度为40转/分
所以 s rad /2.460
240=?=
π
ω 速度分析： CB B C V V V += 方向 √ √ √ 大小 ？ 0.189 该方程的矢量三角形如下：
CB
图2 速度矢量三角形
05
.87sin 3.22sin B
C V V = 07.0189.0999.0378.03.22sin 5.87sin 0
=?=?=
B C V V m/s
由以上计算可知，冲头在运动到刚刚与工件接触的时候，冲头的速度07.0=C V m/s 假设力在冲压过程中变化函数为d cx bx ax F +++=23
当0=x 时，0=F 则0=d ① 当2=x 时，20=F 则20248=++c b a ② 当3=x 时， 0=F 则03927=++c b a ③ 由①②③解得 0=c 5-=a 15=b 则 23155x x F +-=
ββtg x b a V
x b a V B )3(45]cos /)3[(+-+=
-+-+ β
β
ββββcos 45)3()3(cos 189.0cos 45)3()3(cos -+-++-+=
-+-++-+=
x b a tg x b a x b a tg x b a V V B 程序如下：
#include
{float a=45,b=350,P,C1
float a1,F,V,VB,Pmax,x,L,Fmax,V1,A,F1,pp; Pmax=0; clrscr();
for (x=0;x<=3;x=x+0.005) { C1=(a*a-b*b+(392+x)*(392+x)); C2=2*(392+x)*a; A=C1/C2; B=sqrt(1-A*A);
F=9800*(-5*x*x*x+15*x*x); VB=0.189;
V=VB*A*(a+b-3+x)*(B/A)/((a+b-3+x)-45*A); P=F*V; if(Pmax<=P) {Pmax=P; V1=V; L=x; F1=F; }
}
printf("Pmax=%f\n",Pmax); printf("V1=%f\n",V1); printf("L=%f\n",L); printf("F1=%f\n",F1); }
将程序运行得：81.8max =P kw
0475.0=V m/s 72.1=L mm
185550=F N
由机械原理查得带传动效率为：95.0=带η 滑动轴承效率为：99.0=滚η
开式齿轮传动效率：92.0=齿η 则经过齿轮传动及滑动轴承和滚动轴承后其功率为：
3
3
max
max 97.092.099.081
.8??=
=
滑
齿滚‘
ηηηp P =6.10kw
第四章 电动机的选择
电动机是把电能转化为机械能的动力装置，必须根据电源种类，工作条件，载荷大小和性质变化，启动性能，制动以及正反转的频率程度等条件来确定。
我们在无任何特殊条件要求时，均采用三相异步电动机，并以三相异步交流电动机应用最为广泛。
在各种系列的三相异步交流电动机中，Y 系列结构简单，工作可靠，价格低廉，维修方便，适合于经常启动，制动和正反转的机械，根据我们的设计要求和所设计的机械的应用环境等各方面要求，我们选择Y 系列三相异步交流电动机。
4.1 带轮储存能量的分析和计算
初步选定电动机的速度n=1440r/min ，因为该压力机的生产率为40次/分，所以压力
机的传动比为：3640
1440
==i 由于此压力机为二级减速运动，分别为带传动和齿轮传动。
由机械 设计手册可知：带传动的传动比范围71≤i ，齿轮传动的传动比范围,82≤i 我们取5.51=i ，5.62=i ， 3675.355.65.521<=?=?=i i i 符合要求
大带轮储存的功率为：22
1
ωJ P =
带轮（J 为转动惯量，ω为带轮的角速度） 设A G 为轮缘的重量，则由公式 γπDHb G A =
式中 D —飞轮轮缘的平均直径 单位m H —轮缘高度 单位m b —轮缘宽度 单位 m
γ—材料单位体积重量 单位 N/m
初选35.0=R m 1.0=b m 25.0=D m 1.0=H m g ργ=
由公式 g D G J J A A F 42
=≈
查得 3109.7?=铁ρkg/m 3
g D G J J A A F 42=≈g
g Hb D 43ρπ=
969.04109.71.01.025.014.33
3=?????=
由公式 δ
ω2
m a x
m F W J ?=
式中： max W ?—最大盈亏功 m ω—平均角速度 δ—速度不均匀系数
][δ—速度不均匀系数的许用值 查《机7—2得冲床、剪床的速度不均匀系数][δ为1/7—1/10 即0.1428
—0.1 由式 ][δδ≤
则取14.0=δ 60
5.51440
2??=
πωm
则 74.10114.0)60
5.5144014.32(969.0J W 22
F max =?????==?δωm
w 冲压过程所用时间为：0126.03608.191440605.50
=??=
t 07.80126
.074
.101max 0==?=
t W P kw 53.207.86.100'
max =-=-=P P P kw
所以选电机功率为3kw
4.2 电动机的选择
与以上条件相符合的电动机为： 型号：Y10042-L 功率/kw 3 电流/A 6.8 转 速 1440 效率（%） 82.5 功率因数 0.81
第五章 带传动的设计及计算
在带传动中，常用的有平带传动，V 带传动，多楔带传动和同步带传动，通过综合比较，由于V 带以槽轮的两侧面为工作面，根据槽面摩擦的原理，在同样的张紧力下，V 带传动较平带传动能产生较大的摩擦力，再加上V 带传动允许的传动比较大，结构较紧凑以及V 带多标准化，并大量生产的特点。因此在设计中选择V 带作为传动带。
5.1 确定计算功率ca P
P K P A ca = （P 为传递的额定功率，A K 为工作情况系数） 查表可得 2.1=A K 由于3=P kw 所以P K P A ca =6.332.1=?=kw 5.1.1 选择带型
根据计算出的功率ca P 及小带轮转速1n ，选定带型SPA 型窄V 带。 5.1.2 确定带轮的基准直径和从动轮基准直径 根据V 带型，选取带轮基准直径1001=d d mm 带速 536.71000
601
1=?=
n d v d πm/s
从动轮基准直径 5501005.5112=?=?=d d d i d mm 5.1.3 确定中心距和带的基准长度
1、初定中心距0a
)(2)(7.021021d d d d d d a d d +<<+
即 1300
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