机械压力机主传动结构的设计

机械压力机主传动结构的设计

葛列旗

浙江萧山金龟机械有限公司浙江杭州310000

摘要：压力机在机械制造的领域当中，应用是十分广泛的，它能够在很大程度上满足锻压工艺对设备性能的要求。机械压力机主传动结构的设计在运动学性能上和动力上的性能会直接影响着产品质量的好坏，因此要设计出更加合理科学的机械压力机的主传动结构，这对于机械领域的顺利发展意义重大，同时还有很高的使用价值。本篇文章就机械压力机主传动结构的设计进行了深入的研究，分析了主传动系统的结构，并且提出了设计机械压力机主传动结构设计当中自己的想法，希望对相关研究提供借鉴。

关键词：机械压力机；主传动；结构；设计

本篇文章对机械压力机的曲柄连杆结构的主传动系统结构进行研究，对相关内容进行了阐述，希望能够对有关工作提供帮助。

1、机械压力机的曲柄杆结构的主传动系统及曲柄结构设计

1.1机械压力机的曲柄杆结构的主传动系统

在机械压力机当中的主传动机构使用曲柄连杆，将电动机在运动的过程中所产生的能量传递到曲轴当中，促使曲轴以旋转的形式运动。与此同时，使用连杆不断的进行往复运动，这就是压力机曲柄连杆结构作为主传动系统的主要工作原理。在工作当中，曲柄固定住，然后围着固定点作旋转运动，曲柄和连杆相连接，同时连杆与滑块相互连接，在机架上应当安装导轨，使滑块能够沿着导轨不断地进行上下运动。

1.2机械压力机的曲柄结构设计

在设计的过程当中，曲柄式机械压力机主传动结构在上梁的本体里，这时就要对上量的本体做好尺寸衡量，要将主传动机系统当中所使用到的和梁杆的尺寸进行深入分析，并且要对飞轮的直径，或其他参数做好全面考虑，在主传动结构当中，机械压力机的滑块运行的路程是曲柄长度的二倍，这一参数值是恒定的。连杆的长度会对滑块在运动当中的速度有着直接的影响，因此，这就要根据不同情况进行分析。与此同时，机械压力机的刚度也需要根据实际情况，进行考虑，并且在选择连杆长度的时候，要根据压力的最佳值以及不同的设计参数做科学合理的选择，这时就可以将曲柄的长度和连杆的长度确定好，这两项参数确定好之后就能够以此为基础，对飞轮的直径值进行设计。

2、曲柄滑块机构

2.1曲柄滑块机构的运动分析

研究此部分以结点正置的曲柄滑块机构为研究对象进行滑块运动特性分析，其运动示意图如图1所示。BO、B1分别为滑块的下死点和上死点，由于机械压力机的滑块是在接下死点的一段区域工作的，在研究其运动规律时，取下死点B0为滑块的行程起点。滑块从BO运动到B的位移为s，正方向由BO指向曲轴旋转中心点O。ω为曲轴的角速度，α为曲轴相对于上死点的旋转角度。

图1结点正置的曲柄滑块机构运动示意图

当机械压力机曲轴旋转到图1所示的位置时，可得出以下关系式：

S=（R+L）-OB（1）

OB=OC+CB（2）

OC=Rcosα（3）

CB=Lcosβ（4）

由式（1）、（2）、（3）、（4）可推导出滑块位移与曲轴转角之间的关系表达式：

S=（R+L）-（Rcosα+Lcosβ）（5）

图1中的A、B、O三点组成△ABC，角α、β所对的边长分别为L、R，由正弦定理可得如下关系式：

L/sinα=R/sinβ（6）

设λ为压力机曲轴与连杆的长度比，可得如下关系式：

λ=R/L（7）

式中0.3，通用机械压力机的取值范围为0.1-0.2，由式（6）、（7）可得：

sinβ=λsinα（8）

在△ABC中有以下关系式成立：

sin2α+cos2α=1（9）

sin2β+cos2β=1（10）

由式（8）、（9）、（10）推导出：

（11）

将式（11）带入式（5）可得：

（12）

为了解决式（11）的求解问题，用泰勒公式化简式（12），假设函数f（x）在点x0某邻域U（x0）内能展开成幂级数，即有：

（13）

令，其中x=sin，x0=0，可得如下关系式：

（14）

由于0.3，式（14）略去高阶项可得：

（15）

式（3-12）采用泰勒级数展开后略去高阶项，可得：

（16）

由二倍角的余弦公式：

cos2α=cos2αsin2α=1-2sin2α（17）

推导出滑块位移的最终表达式：

（18）

式中s为滑块位移，从上死点算起，向上方向为正；α为曲柄转角，从下死点算起，与曲柄旋转方向相反为正；R为曲柄半径；λ为连杆系数。

2.2曲柄滑块机构的受力分析

在对曲柄滑块机构能否满足工艺要求进行分析的时候，除验证其运动规律外，还需要对该机构中的主要部件的受力状态进行分析。曲柄滑块受力简图如图2。

图2曲柄滑块受力简图

在不考虑曲柄滑块的自重和滑块与导轨间的摩擦进行分析，如图2中PAB为连杆对滑块的推力，使滑块沿导轨向下运动，Q为导轨对滑块的阻力，方向垂直于导轨。因此，在正常工作的时候，能够发现作用在滑块上的力有三个，根据力平衡原理得出：

PAB≈P（19）

Q≈Pλsinα（20）

式中：PAB——连杆作用力；Q——导轨作用力；λ——连杆系数；α——曲轴转角

3、结束语

随着社会经济的不断进步，机械压力机在制造行业当中的地位越来越重要，这也就要求，在对机械压力机零部件进行加工的过程当中，要有更高的质量，并且在制造的时候工作效率应比以往有所提高，同时满足经济性原则，能够最大程度减少材料的消耗，这些都是机械压力机所产生的显著优点，所以，对机械压力机主传动结构，进行设计对于机械制造业来说意义重大，这一类设备也相对具有更高的使用价值，因此，只有机械压力机不断的完善和创新，才能够满足时代发展需求，从而为设备制造业提供强大保障。

参考文献：

[1]田洪涛.机械压力机主传动结构设计分析研究[J].智能城市，2018，4（05）：161-162.

[2]刘耕田.大型伺服压力机主传动系统设计与研究[D].大连理工大学，2017.

[3]韩长伟.机械压力机主传动结构设计分析[J].一重技术，2012（1）：24-28.