材料成型裝置
曲柄壓力機
姓名：劉源
班級：成型091403
學號：200914030179
一：曲柄壓力機
鍛壓裝置在裝備製造業中占有非常重要的地位，同時裝備製造業的發展也極大地促進了鍛壓裝置的發展和技術進步。提高鍛壓裝置的技術效能、產品質量、生產能力和自動化程度，對於加快我國裝備製造業的發展，促進國名經濟建設和國防科技進步，加快現代化程序，具有重要意義。
曲柄滑塊機構是曲柄壓力機的典型工作機構，這一機構將壓力機傳動系統的旋轉運動轉變為滑塊的往復直線運動，實現各種沖壓，擠壓和鍛造等加工工藝，廣泛應用於****、航空工業、電子儀表工業和五金輕工等領域。同時，機構還具有力的放大作用（即工作載荷大於傳動系統輸入的作用力），滿足壓力機瞬時峰值力的要求。在曲柄滑塊機構設計中，運動分析是設計和強度校核的基礎，也是靜力學分析的基礎。
曲柄滑塊機構代表曲柄壓力機的主要特徵，是設計曲柄壓力機的基礎，掌握曲柄滑塊機構的運動規律以及受力情況，是了解曲柄壓力機工作特性的重要內容。
1. 曲柄滑塊機構的運動分析
如圖1所示為曲柄滑塊機構的運動簡圖。o點為曲軸的旋轉中心，a點為連桿與曲柄的連線點，b為連桿與滑塊的連線點，oa為曲柄半徑，ab為連桿長度。當oa以角速度ω繞o點做旋轉運動時，b點則以速度ν作直線運動。
1.1 滑塊位移與曲柄轉角的關係
根據圖1所示的曲柄滑塊機構運動關係，取滑塊下死點b0為行程的起點，滑塊從b0到b點為滑塊位移s：
①②λ—連桿係數，λ=r/l，其中l是連桿長度，當連桿長度可調時，取最短的數值。
s=r[(1-cos)+ (1-cos2
1.2 滑塊與曲柄轉角的關係
r (sinα+sin2
式中 ——滑塊速度，方向向下為正；
曲柄角速度，；
n——曲柄每分鐘轉速，即滑塊每分鐘行程次數。
1.3 滑塊加速度與曲柄轉角的關係
將④對時間求導，得滑塊運動加速度：
a=-r
式中 a——滑塊加速度，向下方向為正。
式中負號表示滑塊行程s和曲柄轉角計算起點與實際運動方向相反。如圖2為j31-160型壓力機滑塊運動規律曲線。
2. 曲柄滑塊機構的受力分析
曲柄滑塊機構工作時，曲柄滑塊機構要承受全部的工藝力，是主要的受力機構之一。其強度決定滑塊允許承載的大小。
理想狀態下曲柄滑塊機構的作用力和曲柄扭矩
如圖3所示，理想狀態下（不考慮機器在執行時各節點即滑塊部分的摩擦力），滑塊上受到的作用力有：工件成形工藝力f、連桿對滑塊的作用力f、導軌度滑塊的反作用力q。根據力平衡條件：
f=q=
由前推導可知：sin=sin,若=0.3，當=0時， =0，當=90時， =17.5
而在一般情況下，特別是對通用壓力機的遠小於0.3，故遠小於17.5.由於較小，則cos, ,故上述兩式可簡化為：fq
如圖4所示，在連桿力的作用下，曲軸上所受的扭矩：
因為：則：
式中 ——理想當量力臂，。
由式⑥可看出，當值一定時，曲軸所受的扭矩是隨曲柄轉角值變化的，越大，越大；當一定時，機構能承受工件的變形抗力則隨值得減少而增加。在滿足一定工作行程的條件下，定義一臨界角（標稱壓力角），在此點能承受的工作變形抗力定義為標稱壓力，臨界角點，式⑥可寫成：
3. 曲柄壓力機滑塊許用負荷圖
曲柄壓力機曲軸所受的扭矩除與滑塊所承受的工藝力成正比外，還與曲柄轉角有關。由於在較大的曲柄轉角下工作時，曲軸上所受扭矩較大，必須對工作時的值加以限制。在使用壓力機時，需在標稱壓力角內，允許滑塊承受標稱壓力之外，允許作用在滑塊上的力應當相應減少，以保證工具機零件不發生強度破壞。
3.1 曲軸應力分析及滑塊許用負荷
在壓力機工作時，曲軸受剪下、彎矩和扭矩的聯合作用，忽略一些對強度影響較小的因素後，得：
根據材料力學分析，曲軸的ⅰ—ⅰ、ⅱ—ⅱ截面為危險截面，如圖7所示。在曲柄頸危險截面ⅰ—ⅰ處，收到玩具和扭矩的聯合作用，但由於此處的扭矩比彎矩小得多，故忽略扭距對應力的影響。由於曲軸的彎矩是由力引起的，再設計壓力機時，用標稱壓力來設計或校核該截面的彎曲強度。
自然，由曲軸截面ⅰ—ⅰ的強度所決定的使用原則為：
式中 ——曲軸ⅰ—ⅰ截面強度所允許的滑塊負荷。
在曲軸支承頸危險截面ⅱ—ⅱ上也受到彎扭聯合作用，但此處彎矩比扭矩小得多，可以忽略彎矩的影響，只考慮扭矩強度問題。由於曲軸支承頸處所受扭矩為，該截面的設計和校核是按曲軸的標稱扭矩計算的。
所以：式中 ——標稱扭矩；
——曲軸ⅱ—ⅱ截面強度所允許的滑塊作用力；
——轉角為時，連桿和ob間的夾角
3.2 曲柄壓力機滑塊許用負荷圖
由式⑧和⑨可以看出，曲軸危險截面ⅰ—ⅰ強度所允許的滑塊作用力只與壓力機標稱壓力有關，而且其大小等於壓力機標稱壓力；危險截面ⅱ—ⅱ強度所允許的滑塊作用力除與壓力機標稱壓力有關外，還與當量力臂成反比。而是曲柄轉角的函式，當轉角從增大時，隨之增大，則相應減少。由式⑧和⑨繪出如圖8的滑塊許用負荷圖。
其縱座標表示壓力機滑塊許用負荷，橫座標表示曲柄轉角，直線ad是根據做出的許用負荷線；曲線bc是根據作出的許用負荷線，ad線所對應的為標稱壓力，b點所對應的曲柄轉角為標稱壓力角。
4. 結論
在使用壓力機時，首先注意調整防止悶車。需要嚴格注意工作角度和最大滑塊負荷，應使工藝力的最大值落在圖中的abc線以下的安全區內，方能保證裝置安全工作。尤其是在通用壓力機上進行冷擠壓工藝或用復合模進行衝擊加工時，更要注意此問題，要防止由於工作角度太大而出現機器超載的現象。
壓力機曲柄滑塊機構設計補充
芯軸設計計算 圖10所示結構為常見的偏心齒輪 芯軸結構。芯軸一般採用45鋼或40cr 37simn2mov 18crmnmob等合金鋼鍛製，並經調質處理。與偏心齒輪軸瓦配合的部分需經磨削加工，其表面粗糙度為ra1.6 0.8。設計時先根據經驗公式預選芯軸直徑，進行結構設計，然後進行強度校核。當芯軸材...
壓力機定義及分類
壓力機具有用途廣，生產效率高特點，壓力機可廣泛應用在切斷 沖孔 落料 彎曲 鉚合成形等工藝。壓力機工作時由電動機通過三角皮帶驅動大皮帶輪，經過齒輪副和離合器帶動曲柄滑塊機構，使滑塊和凸模直線下行。通過對金屬坯件施加強大的壓力使金屬塑性變形和斷裂來加工成零件。壓力機是一種結構精巧的通用性壓力機。這是壓...
機械壓力機安全技術要求
1 主題內容與適用範圍 本標準規定了機械壓力機類產品 以下簡稱 壓力機 及其安全附件應具備的安全技術要求。本標準適用於壓力機安全技術水平的評定和安全技術監督。本標準不適用於螺旋壓力機。2 引用標準 gb 2893 安全色 gb 2894 安全標誌 gb4053 1 固定式鋼直梯 gb 4053 3 ...