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鍛造操作機(jī)與夾緊及前提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 【摘要】 鍛造操作機(jī)是鍛造壓力機(jī)的重要配套設(shè)備，也是匯集機(jī)械，液壓、電氣于一體的重載機(jī)械裝備之一，掌握大型鍛造操作機(jī)的核心設(shè)計(jì)制造技術(shù)，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)具有深遠(yuǎn)的影響。精密鍛造是一個(gè)領(lǐng)域，在這個(gè)領(lǐng)域里決策可支持系統(tǒng)，它可能是被有效和廣泛應(yīng)用的，還取決于來(lái)自鍛造磨具設(shè)計(jì)工程師過(guò)去經(jīng)驗(yàn)的一些知識(shí)和規(guī)則。對(duì)于嘗試減少成本和提高可靠性，精確的組成部分變得相當(dāng)重要，因此在很多應(yīng)用領(lǐng)域中，本身的規(guī)則變成了固有相對(duì)于程序的某些部分。在鍛造磨具設(shè)計(jì)中，尺寸精度是主要目標(biāo)之一。承載能力和任何產(chǎn)品的壽命極大地受尺寸精度影響。為了預(yù)測(cè)部分精密尺寸和確定對(duì)于精密鍛造的磨具尺寸，分析影響尺寸精度的因素是很有必要的。磨具和產(chǎn)品的三維演化在每個(gè)鍛造階段都應(yīng)被分析。在這項(xiàng)研究中，由于圓柱形工件的使用，徑向和切向應(yīng)力在磨具應(yīng)力決定方面常遇到。為了保持鍛造的尺寸精度，鍛造產(chǎn)品和磨具插入的差異，例如出現(xiàn)彈性磨具擴(kuò)張和產(chǎn)品收縮。 關(guān)鍵詞 精密鍛造 磨具應(yīng)力 The design on forging manipulator with clamping and fomer lifting mechanism 【Abstract】 forging manipulator is a important corollary equipment to forging pressure machine.It is also one of the heavy load machinery equipments which compile the machinery :hydraumatic electric into one organic whole.It has a profound effect to national economic construction and the building up of national defence since it commands core design and manufacture technology of heavy forging manipulator. Precision forging is a field in which decision support systems can be effectively and widely applied and depends on knowledge and rules derived from the past experience of forging die design engineers. Precise components are becoming quite important in attempts to reduce cost and improve reliability. There are thus many application areas in which the rules themselves become inherent to the parts or the processes. In forging die design, dimensional accuracy is one of the main goals. The load carrying capacity and life of any forged product is greatly affected by its dimensional accuracy. To predict the precise dimension of the part and determine the die dimension for precision forging, it is necessary to analyze the factors which affect dimensional accuracy. Dimensional evolution of die and product should be analyzed at each stage of forging. In this study, both radial and tangential stresses are encountered in the determination of die stresses since cylindrical workpieces were used. In order to sustain dimensional accuracy of the forging die, differences between the forging product and the die insert such as elastic die expansion and product contraction are presented. 【Keywords】 Precision forging . Die stress 1 緒論 建國(guó)前，國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)工廠(chǎng)擁有數(shù)量極少的鍛壓裝備及其輔助設(shè)備，他們分布在機(jī)械、冶金、鐵路、水電、兵器、船舶等基礎(chǔ)工業(yè)部門(mén)并主要從事那些體積小，形狀相對(duì)簡(jiǎn)單的鍛件的制造工作。目前，我國(guó)大鍛件鍛造行業(yè)已有一定規(guī)模和水平，且擁有的100MN級(jí)大型液壓機(jī)數(shù)量已躍居世界第三位，但是輔助配套設(shè)施還很不齊全，如鍛造操作機(jī)、大截面切割機(jī)、鍛件尺寸測(cè)量控制裝置、工具操作機(jī)、鍛造加熱爐等都不配套，從而大大影響了被鍛鋼錠的材料利用率。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)鍛件質(zhì)量的要求越來(lái)越高，顯然，傳統(tǒng)的鍛件已不能滿(mǎn)足人們使用的需求，為了解決這種現(xiàn)狀，所以必須引進(jìn)技術(shù)革新。 1.1我國(guó)鍛壓行業(yè)的現(xiàn)狀 鍛壓行業(yè)是國(guó)際工業(yè)化程度的重要標(biāo)志，作為機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)行業(yè)，鍛壓行業(yè)對(duì)裝備制造業(yè)和國(guó)防建設(shè)有重要的影響，我國(guó)已成為世界鍛壓業(yè)大國(guó)，但還不能稱(chēng)其為世界鍛壓業(yè)強(qiáng)國(guó)，與鍛造技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家相比還存在一定的差距。我國(guó)鍛造行業(yè)在“九五”期間有了新的進(jìn)展，主要表現(xiàn)在以下方面：鍛造行業(yè)獨(dú)立鍛造企業(yè)在增多，也就是從全年能廠(chǎng)中獨(dú)立出許多自負(fù)盈虧、有獨(dú)立法人資格的鍛造企業(yè)；鍛造生產(chǎn)向產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)化發(fā)展有了明顯進(jìn)步，許多專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)形成；鍛造行業(yè)“九五”期間技術(shù)改革最大的特點(diǎn)是填平補(bǔ)齊，形成了一批利用現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)精密產(chǎn)品的生產(chǎn)線(xiàn)和技術(shù)；“九五’期間鍛造企業(yè)重視市場(chǎng)運(yùn)作，已有鍛件成批量出口；特種鍛造工藝推廣應(yīng)用取得新成效，采用楔橫軋機(jī)精鍛中間軸及凸輪軸類(lèi)生產(chǎn)線(xiàn)約100條，該技術(shù)已受到美國(guó)公司的重視；國(guó)外鍛造企業(yè)在中國(guó)合資、獨(dú)資鍛造企業(yè)達(dá)17家；模鍛件在鍛造行業(yè)內(nèi)的比重進(jìn)一步提高，約達(dá)60%，這標(biāo)志著我國(guó)鍛造業(yè)已進(jìn)入新的發(fā)展階段；現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)有成功開(kāi)發(fā)了一批高科技含量的鍛造設(shè)備及其輔助工具。 盡管我國(guó)鍛造業(yè)取得了一定成績(jī)，但與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家比，仍存在不少問(wèn)題。目前，制約我國(guó)鍛造行業(yè)發(fā)展的因素很多，但淘汰少或不淘汰則是行業(yè)發(fā)展受阻的重要因素之一。在我國(guó)鍛件生產(chǎn)過(guò)程中，部分骨干企業(yè)采用了熱模鍛壓力機(jī)及相應(yīng)的輔助設(shè)備，但大多數(shù)企業(yè)仍采用雙盤(pán)摩擦壓力機(jī)、空氣錘等人工操作生產(chǎn)工藝，使鍛件精度，磨具壽命，鍛件質(zhì)量穩(wěn)定性均受影響。然而隨著時(shí)代的發(fā)展，工業(yè)對(duì)鍛件的質(zhì)量要求越來(lái)越高，顯然傳統(tǒng)的鍛造方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足人們使用的要求，所以，要想生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品，科技創(chuàng)新和技術(shù)投入是必不可少的。 大型鍛造操作機(jī)屬于當(dāng)前世界體積相對(duì)較大的多自由度重載機(jī)器人，屬于機(jī)、電、液高度一體化的復(fù)雜裝備，它是萬(wàn)噸鍛造壓機(jī)重要配套設(shè)備，也是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)急需的重大機(jī)械裝備之一。并且，大型鍛件制造業(yè)是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)行業(yè)，是關(guān)系到國(guó)家安全和國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈的戰(zhàn)略性行業(yè)，其發(fā)展水平是衡量國(guó)家綜合國(guó)力重要標(biāo)志。通過(guò)深入開(kāi)展大型鍛造操作機(jī)的研究工作，將逐步實(shí)現(xiàn)大型鍛造操作機(jī)的國(guó)產(chǎn)化，對(duì)提升我國(guó)大型裝備及關(guān)鍵零部件的自主設(shè)計(jì)和制造能力、滿(mǎn)足國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求、結(jié)束我國(guó)不能設(shè)計(jì)大型鍛造操作機(jī)的歷史都具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)效益。 1.2鍛造操作機(jī)的發(fā)展歷史 1.2.1鍛造操作機(jī)的起源 鍛造操作機(jī)最早出現(xiàn)在美國(guó)和原蘇聯(lián)，而后在日本、英國(guó)、奧地利等國(guó)發(fā)展起來(lái)，并成為系列化產(chǎn)品進(jìn)入工業(yè)性生產(chǎn)。最初的操作機(jī)多為全機(jī)械傳動(dòng)，60、70年代出現(xiàn)了混合傳動(dòng)和全液壓傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)緊湊、操作靈活的鍛造操作機(jī)。到了80年代，各國(guó)對(duì)鍛造操作機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、技術(shù)改革方面又有了更高的要求，不斷改進(jìn)結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝，促進(jìn)了鍛壓技術(shù)的發(fā)展。特別是鍛造操作機(jī)的需求量不斷增加，引起了國(guó)內(nèi)外大、中型企業(yè)對(duì)鍛造操作機(jī)在生產(chǎn)中作用的重視。90年代中期，國(guó)外大型鍛造操作機(jī)技術(shù)已經(jīng)成熟，大型操作機(jī)與30000kN自由鍛造水壓機(jī)聯(lián)動(dòng)操作，不斷提高水壓機(jī)生產(chǎn)能力。 我國(guó)鍛造操作機(jī)起步于60年代，開(kāi)始只能由某些工廠(chǎng)自己制造有軌操作機(jī)。90年代初期，我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的100kN鍛造操作機(jī)于1992年5月在太原試制成功，其主要技術(shù)性能已達(dá)到世界80年代水平，能替代同類(lèi)進(jìn)口產(chǎn)品。至今，我國(guó)自主研發(fā)投放的全液壓鍛造操作機(jī)最大夾持能力也只有500kN。 世界上裝備的萬(wàn)噸級(jí)自由鍛造壓力機(jī)近30臺(tái)，最大的模鍛水壓機(jī)載荷能力高達(dá)7.5萬(wàn)噸，最大的六自由度鍛造操作機(jī)操作力矩達(dá)7500kN·m，最大承載能力高達(dá)2500kN。目前我國(guó)已具備了萬(wàn)噸級(jí)鍛壓裝備的設(shè)計(jì)與制造能力，如中國(guó)一重自主設(shè)計(jì)、制造的世界上最先進(jìn)的150MN自由鍛造水壓機(jī)，2006年末已經(jīng)投放使用，但與之配套的大型鍛造操作機(jī)仍在研發(fā)當(dāng)中。 1.2.2大型鍛造操作機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 鍛造操作機(jī)作為進(jìn)行鍛造工藝的重要設(shè)備，眾多國(guó)外公司對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)化研究，目前，德國(guó)DDS公司、韓國(guó)HBE PRESS公司以及捷克ZDAS公司的鍛造操作機(jī)的制造水平處在世界前列。其中，德國(guó)DDS公司和WEPUKO公司是世界著名的鍛造操作機(jī)專(zhuān)業(yè)研發(fā)、制造企業(yè)，在重型鍛造操作機(jī)領(lǐng)域有70多年的歷史。此外，日本三菱長(zhǎng)琦生產(chǎn)的操作機(jī)因擁有告高速、高精度的機(jī)械手及控制系統(tǒng)而著稱(chēng)。 國(guó)內(nèi)鍛造操作機(jī)的研究起步很晚，在一些技術(shù)方面與國(guó)外相比還有一定的差異。與萬(wàn)噸壓機(jī)配套的大型鍛造操作機(jī)全部采用進(jìn)口設(shè)備，自主開(kāi)發(fā)的大型鍛造操作機(jī)至今尚未問(wèn)世，如中國(guó)一重與上海交大聯(lián)合開(kāi)發(fā)的1600kN鍛造操作機(jī)和北方重工自主開(kāi)發(fā)的2000kN鍛造操作機(jī)的整機(jī)水平還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。 為解決我國(guó)重大裝備制造中一批關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)重大裝備及其成套技術(shù)的自主研發(fā)，科技部在“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃中設(shè)立了“大型鑄鍛件制造關(guān)鍵技術(shù)及裝備的研制”項(xiàng)目，在重點(diǎn)完成的工作中明確提出“150MN自由鍛造水壓機(jī)及配套設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究”和“165MN自由鍛造壓油機(jī)及配套設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究” 1.2.3大型鍛造操作機(jī)的技術(shù)特征 大型鍛造操作機(jī)與萬(wàn)噸鍛造壓機(jī)是配合在一起聯(lián)合工作的，工作過(guò)程中操作機(jī)保持著頻繁的重復(fù)動(dòng)作，對(duì)其性能的要求為動(dòng)作速度高、空行程時(shí)間短、精整時(shí)定位準(zhǔn)確，以達(dá)到快速鍛造，并得到尺寸精確的鍛件。與加工裝備相比，大型操作機(jī)的特點(diǎn)是載荷大、慣量大、自由度多、操控能力強(qiáng)。 大型鍛造操作機(jī)的主要技術(shù)特征：一是在重載操作條件下，操作機(jī)構(gòu)件的分布式柔性變形直接影響末端執(zhí)行器的操作精度，因此，在裝備的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，既要保證操作裝備在整個(gè)工作空間中具有理想的剛度特性，又要通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)變形在裝備運(yùn)動(dòng)鏈中的傳遞特性進(jìn)行控制。此外，鍛造操作機(jī)長(zhǎng)期在非連續(xù)工作條件下進(jìn)行操作，其動(dòng)力學(xué)性能在空載和負(fù)載操作情況下存在顯著差別。二是大型鍛造操作機(jī)制造成本高，設(shè)計(jì)與制造周期長(zhǎng)，通常采用單臺(tái)制造模式。重載操作機(jī)通常很難通過(guò)物理樣機(jī)實(shí)驗(yàn)對(duì)其操作性能進(jìn)行分析和驗(yàn)證，因此，計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬是鍛造操作機(jī)設(shè)計(jì)、性能評(píng)估與優(yōu)化的重要支撐技術(shù)。 2鍛造操作機(jī)整機(jī)介紹 鍛造操作機(jī)是一種用以?shī)A持鍛坯配合水壓機(jī)或鍛錘完成送進(jìn)、轉(zhuǎn)動(dòng)、調(diào)頭等主要?jiǎng)幼鞯妮o助鍛壓機(jī)械，或稱(chēng)其為液壓鍛造機(jī)械手，是重型鍛壓機(jī)的重要配套設(shè)備，也是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)急需的重大機(jī)械裝備之一。經(jīng)實(shí)踐證明，大型鍛造操作機(jī)的應(yīng)用不僅能提高大型鍛件的制造性能、制造精度、生產(chǎn)效率和材料利用率，還能降低能耗和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，在一定程度上消除安全隱患，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的合理化，系統(tǒng)化。掌握大型鍛造操作機(jī)的核心設(shè)計(jì)制造技術(shù)，是目前我國(guó)重型機(jī)械制造行業(yè)的重要任務(wù)。 鍛造操作機(jī)結(jié)構(gòu)可分為有軌式和無(wú)軌式兩種，其傳動(dòng)方式有機(jī)械式、液壓式和混合式等，在工作期間，操作機(jī)能完成大車(chē)在軌道上自由行走；鉗架前后升降、傾斜；鉗頭夾持、松開(kāi)、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作。大車(chē)架采用整體框架式結(jié)構(gòu)，由電機(jī)或液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。鉗架升降有鋼絲繩或油缸帶動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)前后同步升降或分別升降，使鉗架到達(dá)水平或?qū)崿F(xiàn)一定角度的傾斜。鉗頭夾緊由大螺距絲桿或油缸帶動(dòng)夾持拉桿水平移動(dòng)實(shí)現(xiàn)。并且有緩沖保險(xiǎn)裝置。鉗頭旋轉(zhuǎn)由電機(jī)減速機(jī)或液壓馬達(dá)帶動(dòng)，并設(shè)有過(guò)載保護(hù)裝置。鉗架的前后、兩側(cè)及鉗架與升降機(jī)之間均設(shè)有防震動(dòng)的緩沖裝置，因此大大提高了鍛件第中效率和鍛造精度。此外，還有專(zhuān)門(mén)用于某些輔助工序的操作機(jī)，如裝取料操作機(jī)和工具操作機(jī)等。為了配合操作機(jī)的工作，有時(shí)還配置鍛坯回轉(zhuǎn)臺(tái)。以方便鍛坯的調(diào)頭，已完成鍛造工廠(chǎng)所需要的鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、擴(kuò)環(huán)、切斷等鍛造工藝要求。 3設(shè)計(jì)方案綜述 為實(shí)現(xiàn)操作機(jī)應(yīng)完成的基本動(dòng)作，其相應(yīng)具有：鉗口夾緊和鉗桿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，活動(dòng)架前后提升機(jī)構(gòu)和大車(chē)行走機(jī)構(gòu)。 操作機(jī)的本體結(jié)構(gòu)可分為夾鉗、臺(tái)架和大車(chē)三部分。夾鉗包括鉗口夾緊和鉗桿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，臺(tái)架包括平行升降及傾斜機(jī)構(gòu)，在夾鉗和臺(tái)架之間還設(shè)置有垂直緩沖和水平緩沖裝置，大車(chē)支承整個(gè)臺(tái)架和活動(dòng)架，大車(chē)行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)大車(chē)使其前進(jìn)或后退。 要求該操作機(jī)所具有的主要基本參數(shù)和技術(shù)參數(shù)如下： 額定夾持工件重量 1噸 夾持力矩 2噸力.米 夾持鍛件范圍 Φ140～Φ420毫米 升降鍛件高度 500毫米 傾斜角度 +6度 鉗桿旋轉(zhuǎn)速度 30轉(zhuǎn)/分 大車(chē)行走速度 45轉(zhuǎn)/分 力求控制重量 7～8噸 軌距 1500毫米 夾鉗伸出量 1400毫米 純機(jī)械結(jié)構(gòu)由電器驅(qū)動(dòng)。 在鉗口夾緊機(jī)構(gòu)中，夾鉗擬采用長(zhǎng)杠桿式結(jié)構(gòu)以盡量減小拉緊力，拉緊方式擬定為機(jī)械拉緊，采用絲杠螺母配合來(lái)實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平行移動(dòng)，鉗臂及連桿等活動(dòng)聯(lián)接處采用銷(xiāo)軸聯(lián)接，殼體擬采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。不同直徑毛坯選用不同的鉗墊來(lái)實(shí)現(xiàn)夾緊。其拉緊力及旋轉(zhuǎn)力矩由鉗桿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)提供。 前提升機(jī)構(gòu)中，各部件布置形式為：電機(jī)通過(guò)帶制動(dòng)輪型聯(lián)軸器和相配和的制動(dòng)器以及減速器相聯(lián)接，減速器與卷繞鋼絲繩的空心卷筒通過(guò)法蘭聯(lián)接在一起。鋼絲繩把卷筒、定滑輪、動(dòng)滑輪和活動(dòng)架聯(lián)接在一起，并通過(guò)螺栓聯(lián)接與機(jī)架聯(lián)接在一起。工作時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器，帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)，鋼絲繩通過(guò)定滑輪和動(dòng)滑輪卷繞在卷筒上，從而實(shí)現(xiàn)將活動(dòng)架和鉗頭抬高，同理，電機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)卷筒反轉(zhuǎn)， 從而放開(kāi)鋼絲繩，實(shí)現(xiàn)將活動(dòng)架放低。在后提升高度一定的前提下，前提升可實(shí)現(xiàn)鉗頭及活動(dòng)架的小角度傾斜。 4鉗口夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 工作原理及分類(lèi) 鉗口夾緊機(jī)構(gòu)由鉗頭和拉緊裝置組成。 鉗口夾緊機(jī)構(gòu)可分為長(zhǎng)杠桿式、短杠桿式和滑塊斜槽式。長(zhǎng)杠桿式鉗頭鉗臂的后臂比前臂長(zhǎng)，拉緊力較小，但行程較大，使鉗頭外形尺寸增大，鉗頭零件多，加工制造較困難。 短杠桿式鉗頭后臂比前臂短，拉桿的行程較小，結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸小，但拉桿上所需拉緊力較大?；瑝K斜槽式鉗頭效率較低。 鉗頭的鉗口形式： 1． 直線(xiàn)狀V形鉗口用于夾持軸類(lèi)鍛件，當(dāng)鍛件被夾持的長(zhǎng)度較短或夾持力矩較時(shí)，鍛件容易松脫。 2． 交叉式V形鉗口的鉗口閉合時(shí)，兩個(gè)鉗口能夠交錯(cuò)在一起，因此擴(kuò)大了一副鉗口夾持鍛件的尺寸范圍。 3． 直線(xiàn)狀偏心V 形鉗口可防止鍛件松脫，但由于鉗口前后不對(duì)稱(chēng)，鉗口處于垂直正中位置時(shí)，鉗口后端較重而下垂，使受料時(shí)很不方便。 4． 中凹狀V形鉗口與直線(xiàn)狀鉗口相比較，可有效防松脫。 5． 旋轉(zhuǎn)鐓粗鉗口主要用于鐓粗鍛件。 拉緊裝置的作用是在拉桿上產(chǎn)生拉緊力，從而使鉗口夾緊鍛件，有機(jī)械式、液壓式、氣動(dòng)式。 機(jī)械式拉緊裝置的基本原理是采用螺母螺桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生夾緊松開(kāi)動(dòng)作，利用壓縮彈簧保持拉桿上的拉緊力，并起過(guò)載保護(hù)作用。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用時(shí)容易發(fā)生故障。 液壓式拉緊是利用油缸的油壓在拉桿上產(chǎn)生拉緊力，工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，加工精度要求較高。 4.2 鉗頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)確定 畢業(yè)設(shè)計(jì)注重的是設(shè)計(jì)過(guò)程的經(jīng)歷與體驗(yàn)，結(jié)構(gòu)創(chuàng)新則在其次，受自身水平限制，同時(shí)作為一個(gè)機(jī)械專(zhuān)業(yè)學(xué)生，機(jī)械專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)更加重要，我們一組三個(gè)同學(xué)擬定設(shè)計(jì)小噸位全機(jī)械式的鍛造操作機(jī)。 因此我在設(shè)計(jì)時(shí)首先以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可行易實(shí)現(xiàn)為目的，綜合考慮實(shí)際情況，我采用長(zhǎng)杠桿式鉗頭以減小拉緊力，采用中凹狀Ｖ型前口以防棒料脫落，采用機(jī)械式拉緊裝置拉緊。 4.3 鉗頭幾何參數(shù)的確定 鉗口的松夾行程應(yīng)滿(mǎn)足操作機(jī)夾持鍛件的尺寸范圍的要求，并且與鉗口的角度及鉗口的安裝方式有關(guān)。一般取鉗口角度2＝90～120度。采用90度的鉗口既能夾持原料又能夾持方料。但是，為了適應(yīng)夾持鍛件的尺寸范圍，通常必須有三副大小不同的鉗口。采用120度的鉗口，可以擴(kuò)大一副鉗口的夾持范圍，但它不能夾持方料，因此擬采用90度鉗口。鉗口的安裝方式有兩種，一種是小鉗口直接安裝在前臂上，一種是套裝在大一號(hào)的鉗口內(nèi)。擬采用90度鉗口直接安裝。 工件尺寸范圍：Φ140～Φ420毫米 4.3.1 鉗口的松夾行程（開(kāi)閉范圍）： 鉗口非套裝， 式中 ——系數(shù)，鉗口角度； ——操作機(jī)夾持鍛件的最大直徑和最小直徑（毫米）。 4.3.2 鉗口銷(xiāo)軸最大中心距： 取700毫米。 4.3.3 鉗臂固定銷(xiāo)軸中心距： 取600毫米。 4.3.4 鉗頭的喉口深度： 取300毫米。 4.3.5 鉗臂杠桿比： 長(zhǎng)杠桿式， 為減小拉緊力，取最大值1.45。 式中 ——鉗口銷(xiāo)軸中心至鉗臂固定銷(xiāo)軸中心間的距離； ——鉗臂后銷(xiāo)軸中心至固定銷(xiāo)軸中心間的距離。 4.3.6 鉗臂外張角： 不大于20o 即 取為300毫米，則 4.3.7 拉桿行程： 精確數(shù)字應(yīng)根據(jù)鉗口松夾行程、和鉗口銷(xiāo)軸最大中心距 以及鉗頭零件尺寸由作圖決定，最后修正為335毫米。 4.4 拉緊力的計(jì)算 拉桿上所需的拉緊力的計(jì)算，是作為設(shè)計(jì)拉緊裝置及鉗頭中各相關(guān)零件的強(qiáng)度校核的依據(jù)。 在各種鍛造工藝中，軸類(lèi)鍛件總是最重最長(zhǎng)的，因此，拉緊力的計(jì)算是從夾持軸類(lèi)鍛件的夾持重量和夾持力矩及采用V形鉗墊出發(fā)的。軸類(lèi)鍛件的直徑d可根據(jù)操作機(jī)公稱(chēng)載重量G和夾持力矩M來(lái)求。 鍛件長(zhǎng)度 式中——鍛件重心至鉗口中心的距離； ——為鉗墊長(zhǎng)度，據(jù)經(jīng)驗(yàn)取250毫米。 由 , 得 式中為鍛件的比重，單位 。 由于鍛造過(guò)程中，鉗頭經(jīng)常旋轉(zhuǎn)，鉗口相對(duì)于水平面的位置以隨之變化，而當(dāng)鉗口的位置變化時(shí)，受力狀況也隨之變化，因此拉緊力也就隨著鉗口位置而改變，一般鉗口在水平位置和垂直位置兩種情況時(shí)的拉緊力較大，取其較大的拉力作為設(shè)計(jì)拉緊裝置設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)。 4.4.1 鉗口在水平位置時(shí)拉緊力分析： (1) 毛坯受力分析如圖4-1： 圖4-1 鉗口在水平位置毛坯受力圖 圖中 G——毛坯重量，即操作機(jī)公稱(chēng)載重量； ——鉗口對(duì)毛坯正壓力的合力； ——鉗口對(duì)毛坯的全反力； ——在垂直方向的分力； ——在水平方向的分力； ——鉗墊角度； ——鉗口與毛坯間的摩擦角，； ——鉗口對(duì)毛坯摩擦力的合力，毛坯由于重量的作用，有順時(shí)針?lè)D(zhuǎn)的趨勢(shì)，欲使鉗口分開(kāi)，在兩鉗口上側(cè)邊有向上滑出趨勢(shì)，所以向下；在兩鉗口下側(cè)邊有向下滑出趨勢(shì)，所以向上，在臨界平衡狀態(tài)下，同時(shí)達(dá)最大靜摩擦力； ——鉗口與毛坯間的摩擦系數(shù)； ——鉗墊長(zhǎng)度； ——毛坯重心至鉗口銷(xiāo)軸中心的距離； ——鉗口兩側(cè)邊正壓力合力之間的距離，其值與正壓力沿鉗墊長(zhǎng)度的分布情況有關(guān)。 取。 （2） 拉緊力計(jì)算： 由前圖可知： 求得： 又 則 圖4-2 鉗口在水平位置拉緊力示意圖 由圖4-2可知， 拉桿上的拉緊力為： 式中 ——鉗臂力臂比； K——考慮拉緊力儲(chǔ)備系數(shù)，取K＝1.2～1.25； η——鉗口夾緊機(jī)構(gòu)的效率，取η＝0.8～0.85。 （3） 鉗口受力分析 圖4-3 鉗口在水平位置受力圖 圖4-3中，H——鉗口銷(xiāo)軸水平反力； Z——鉗口銷(xiāo)軸對(duì)鉗口的垂直支承力； X——鉗口銷(xiāo)軸在x方向的剪切反力； Y——鉗口銷(xiāo)軸在y方向的剪切反力； ——鉗口銷(xiāo)軸與其銷(xiāo)孔間的摩擦力矩，若銷(xiāo)直徑為d1,銷(xiāo)軸與孔間的摩擦系數(shù)為f1，則 。 由圖4-3（c）可見(jiàn)，為防止鉗口松開(kāi)，造成毛坯下垂現(xiàn)象，必須足夠大： 為此，銷(xiāo)軸直徑應(yīng)滿(mǎn)足下列條件： d1≥＝＝ 4.4.2 鉗口在垂直位置時(shí)拉緊力分析： （1）毛坯受力分析：意義同圖4-1： ——鉗口對(duì)毛坯摩擦力的合力。這時(shí)毛坯由于G的作用，有順時(shí)針?lè)D(zhuǎn)趨勢(shì)，在上鉗口，毛坯有向右滑出趨勢(shì)，所以向左；在下鉗口處則相反； ——換算至垂直平面內(nèi)時(shí)毛坯的壓力； ——與，與的合力，必定通過(guò)鉗口銷(xiāo)軸中心A,B點(diǎn)； ——換算摩擦角，即當(dāng)上鉗口處毛坯相對(duì)于鉗口將轉(zhuǎn)動(dòng)而未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)垂直線(xiàn)的偏角，,式中為換算摩擦系數(shù)，由下式確定： ——對(duì)垂直線(xiàn)的偏角，因,而 所以，，即下鉗墊的換算摩擦角未達(dá)最大值。 ——對(duì)鉗墊中心的距離； φ——毛坯在重量G作用下，下墜轉(zhuǎn)動(dòng)角度。 (2) 拉緊力計(jì)算： 圖4-4 鉗口在垂直位置毛坯受力圖 當(dāng)φ＝0式，由圖4-4（b）可知： 求得： 圖4-5 鉗口在垂直位置拉緊力示意圖 由圖4-5可知，兩鉗臂上的夾緊力為： 拉桿上的拉緊力P為： (1) 鉗口受力分析： 圖4-6為上鉗口受力情況，下鉗口受力情況與上鉗口類(lèi)似。由于與的合力必定通過(guò)鉗口1銷(xiāo)軸中心A點(diǎn)，而與間的夾角（換算摩擦角）是一個(gè)只與摩擦系數(shù)有關(guān)的定值，因此有： 圖4-6 鉗口在垂直位置受力圖 式中，h為鉗墊與毛坯接觸面至銷(xiāo)軸中心A的距離。 當(dāng)摩擦系數(shù)f＝0.3，＝45度時(shí)，＝0.43 如果鉗口銷(xiāo)軸布置在鉗墊長(zhǎng)度中間，則鉗墊長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足下列關(guān)系： 4.4.3 討論： 令為鉗口在水平位置與垂直位置所需拉緊力的比值，則： 若>1，則鉗口在水平位置所需的拉緊力較大；相反，若<1，則鉗口在垂直位置所需的拉緊力較大。 確定A： 當(dāng)兩銷(xiāo)開(kāi)至最大距離590毫米時(shí)，應(yīng)能裝夾最大工件φ420，由圖4-7可計(jì)算： 大鉗墊最小能夾φ200工件，此時(shí)， 則銷(xiāo)軸距離,即夾持φ200工件時(shí)銷(xiāo)軸距離為389 毫米。加上小鉗墊后能夾持最小工件φ140。 圖4-7 鉗口在垂直位置夾持最小工件示意圖 由圖4-7所示， 使用小鉗墊時(shí)，必須保證其在夾持φ200工件時(shí)，銷(xiāo)軸距離控制在700以?xún)?nèi)： 因此在許用范圍內(nèi)。 當(dāng)夾持為計(jì)算直徑φ196工件時(shí)，如圖4-8所示， 圖4-8 鉗口在垂直位置夾持計(jì)算直徑工件示意圖 故鉗口在垂直位置時(shí)拉緊力最大。 K——拉緊力儲(chǔ)備系數(shù)，K＝1.2～1.25，這里取K＝1.2； η——夾持機(jī)構(gòu)的效率，η＝0.8～0.85，這里取η＝0.85； 鉗臂力臂比，其中，a為鉗臂固定軸中心至鉗口銷(xiāo)軸中心的垂直距離，b為鉗臂固定軸中心至拉桿軸線(xiàn)的垂直距離， 由設(shè)計(jì)作圖， 故 。 4.5 其它部件尺寸的確定及校核 4.5.1 鉗口銷(xiāo)軸直徑： 其中取0.15，取，材料35鋼。 4.5.2 鉗臂后銷(xiāo)軸直徑的確定： 圖4-9 鉗臂后銷(xiāo)軸受力圖 拉緊力11.95噸力，即,則彎矩 取材料35鋼調(diào)質(zhì)，由機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)查得，， 則計(jì)算應(yīng)滿(mǎn)足下列條件： 即 故其強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，可以實(shí)現(xiàn)。 4.5.3 固定銷(xiāo)軸尺寸的確定： 圖4-10 固定銷(xiāo)軸受力圖 由圖可知，該銷(xiāo)軸受最大力 噸力 ＝8000×9.8＝78400N 即圖中 彎矩 則計(jì)算應(yīng)滿(mǎn)足下列條件： 選取固定銷(xiāo)軸直徑，35鋼調(diào)，， 則 故其強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，可以實(shí)現(xiàn)。 4.5.4 拉塊傳動(dòng)選擇： 拉塊的傳動(dòng)采用螺旋傳動(dòng)。這種傳動(dòng)的特點(diǎn)時(shí)傳動(dòng)比大，用較小的傳動(dòng)力矩可以獲得很大的軸向力，傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲，但是系統(tǒng)剛度較低?？紤]鉗口拉緊塊的工作情況，選用滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，為適應(yīng)其12噸力的拉緊力，采用梯形螺紋。 螺距 轉(zhuǎn)速 拉緊速度 選用鋼對(duì)青銅，螺桿選用45號(hào)鋼，螺母選用鑄造ZQSn10-1,許用比壓，螺桿中徑 式中 F——軸向載荷N,； ——整體式螺母取1.2～2.5，這里取2； 按標(biāo)準(zhǔn)取60mm。 螺母高度 由選取國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)螺距p為16。 旋合圈數(shù) 螺旋的工作高度 工作比壓 可取35～45，這里取40 則，能滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 螺桿強(qiáng)度校核： 式中 F——螺桿所受拉力，F(xiàn)=12噸力； ——轉(zhuǎn)矩，其值為0； 拉桿材料為45號(hào)鋼， 故 拉桿滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 4.5.5 固定端絲杠螺母的螺釘確定： 許用拉應(yīng)力 式中為安全系數(shù) ，則 式中 取d為18mm。 4.6 鉗臂的強(qiáng)度校核 當(dāng)鉗口夾持鍛件直徑為計(jì)算直徑時(shí)，可以確定鉗臂在鉗殼中的位置。鍛造過(guò)程中，當(dāng)鉗口處于垂直位置時(shí)，下鉗臂受力較大，故只按下鉗臂的受力情況進(jìn)行校核。 圖4-11 鉗臂受力示意圖 由圖可知，當(dāng)鉗口處于垂直位置時(shí)，下鉗口處摩擦力必定通過(guò)鉗口軸中心，并且與垂直平面的夾角為，則鉗口作用于鉗臂的合力為： 由以上已知，，則 ，，， ，，則 校核斷面1-1 將鉗口夾緊力分解為垂直和水平分力，顯然垂直分力對(duì)截 面1-1產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，水平分力對(duì)截面1-1產(chǎn)生壓應(yīng)力。 故彎曲應(yīng)力 故鉗臂上1-1截面的最大壓應(yīng)力為： 強(qiáng)度允許，可以實(shí)現(xiàn)。 又有 故 強(qiáng)度允許，可以實(shí)現(xiàn) 因此鉗臂2-2截面的最大應(yīng)力為： 強(qiáng)度允許，可以實(shí)現(xiàn)。 5前提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 設(shè)計(jì)方案 鍛造操作機(jī)前提升機(jī)構(gòu)包括：鋼絲繩卷繞系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)裝置等部分，與后提升機(jī)構(gòu)相配和用來(lái)實(shí)現(xiàn)夾鉗的上升、下降及傾斜動(dòng)作，是鍛造操作機(jī)必不可少的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)由減速器、卷筒、鋼絲繩、定滑輪和動(dòng)滑輪等基本零件構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)裝置可由油缸、氣缸或電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，這里采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。其提升基本原理類(lèi)似于起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)，因此其設(shè)計(jì)過(guò)程主要參考起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。 前提升機(jī)構(gòu)最大提升速度可由提升高度及最大加速度 來(lái)確定，取 。鉗桿上下最大傾角為5～10度，這里取8度，鉗桿長(zhǎng)度估算為5000毫米（以上數(shù)據(jù)參考青島北海機(jī)械設(shè)備公司鍛造操作機(jī)產(chǎn)品技術(shù)說(shuō)明書(shū)）。 則起升高度 由條件限制，活動(dòng)架和夾鉗以及工件總重很大，速度不能太大，這里取取。 驅(qū)動(dòng)裝置布置形式：電機(jī)通過(guò)帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器與大傳動(dòng)比減速器 相連，減速器兩輸出軸與卷筒相連，在高速軸上裝有機(jī)械制動(dòng)器以便是夾鉗和活動(dòng)架安全的停止于懸空狀態(tài)并自鎖。鋼絲繩一端固定在卷筒上，另一端繞過(guò)定滑輪、動(dòng)滑輪固定在機(jī)架上。定滑輪固定在機(jī)架上，動(dòng)滑輪由擋板加銷(xiāo)軸支撐，擋板固定在活動(dòng)架上。 5.2 各部件的選用 由非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備手冊(cè)，對(duì)于一般的機(jī)械加工車(chē)間，機(jī)構(gòu)的利用級(jí)別可定位T4（總的設(shè)計(jì)壽命為3200小時(shí)），載荷情況可定位L2，即機(jī)構(gòu)經(jīng)常承受中等載荷，較少承受最大載荷，查表4.3，機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為M4。 5.2.1 電動(dòng)機(jī)選用 類(lèi)型的選擇：查機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)，起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)制動(dòng)頻繁，起動(dòng)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，故采用繞線(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)。 容量的確定：初步估計(jì)起升載荷重量，機(jī)構(gòu)總功率， 則電機(jī)靜功率 綜合考慮，最終確定電機(jī)型號(hào)YR160M-8,額定電壓380V，額定 功率4千瓦，同步轉(zhuǎn)速705r/min。 5.2.2 鋼絲繩的選用 線(xiàn)接觸鋼絲繩消除了點(diǎn)接觸鋼絲繩所具有的二次彎曲應(yīng)力，能降低 工作時(shí)總的彎曲應(yīng)力，抗疲勞性能好，結(jié)構(gòu)緊密，金屬斷面利用系數(shù)高，壽命長(zhǎng)。金屬芯鋼絲繩強(qiáng)度大，能承受較高的橫向壓力，可用在多層卷繞及高溫環(huán)境。室內(nèi)工作選用一般光面鋼絲繩。鋼絲繩極限強(qiáng)度高者可縮小尺寸，但太高時(shí)，僵性太大，對(duì)工作反而不利。起重設(shè)備中以選用155～185抗拉強(qiáng)度的鋼絲繩為宜。 滑輪或卷筒直徑與鋼絲繩直徑之比e越大，鋼絲彎曲應(yīng)力越小，有 利于提高壽命。鋼絲繩繞過(guò)滑輪或卷筒的包角常小于180度。 鋼絲繩工作時(shí)承受的最大靜拉力：采用單聯(lián)滑輪組（繞入卷筒 的鋼絲分支數(shù)為1）， （千克力） 式中 ——起升載荷重量，初步估計(jì)為5噸； m——滑輪組倍率，m=2； ——導(dǎo)向滑輪效率，查起重機(jī)手冊(cè)，包角，采用滾動(dòng)軸承，； ——滑輪組效率，選滾動(dòng)軸承，m=2,； （千克力） 鋼絲繩許用拉力 式中 ——鋼絲繩破斷拉力（千克力）； ——根據(jù)機(jī)構(gòu)重要性、工作類(lèi)型及載荷情況而定的鋼絲繩安全系數(shù)，查表，起升用，機(jī)動(dòng)，輕級(jí)載荷， 取5.0。 （千克力） 初選7×7金屬芯鋼絲繩， 查起重機(jī)手冊(cè)，， 查非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備手冊(cè)，鋼絲繩直徑為： 式中 C——選擇系數(shù)，查非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備手冊(cè)表4.9，選擇系數(shù)C＝0.095，則 (mm) 綜合考慮，選用鋼絲繩型號(hào)為6X(19)-15.0-170-Ⅱ。 5.2.3 滑輪的選用 滑輪使鋼絲繩導(dǎo)向。在輕級(jí)和中級(jí)工作類(lèi)型起重機(jī)上可采用鑄鐵滑輪。 繩槽尺寸： 鋼絲繩直徑為d，一般取 滑輪繩槽兩側(cè)面夾角 為了減少鋼絲繩磨損，繩槽可加塑料襯墊。 滑輪名義直徑，鋼絲繩為Ⅱ類(lèi)，查表e=20, 則 5.2.4 卷筒的選用 卷筒用于卷繞提升鋼絲繩。為了卷繞整齊，繩間不產(chǎn)生摩擦，卷筒 表面切成螺旋槽，有深槽和標(biāo)準(zhǔn)槽兩種。 卷筒直徑 周長(zhǎng)，起升高度H=696mm,則卷筒有效螺旋槽為兩圈。 采用標(biāo)準(zhǔn)槽，繩槽半徑 槽深 節(jié)距 卷筒長(zhǎng)度確定： 單層卷繞，單聯(lián)卷繞，如下圖所示， 圖5-1 卷筒長(zhǎng)度計(jì)算示意圖 卷繞長(zhǎng)度： 各變量含義同上，則 由圖1，——根據(jù)構(gòu)造需要選定，這里取50mm； ——固定鋼絲繩所需長(zhǎng)度，； 結(jié)合作圖，最終確定為300mm。 5.2.5 減速器的選用 驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)比： 式中 ——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速,n=705（r/min）； ——穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)卷筒轉(zhuǎn)速（r/min）； 式中 m——滑輪組倍率，m=2； v——物品上升速度，v=1.5m/min； D——卷筒直徑,算到鋼絲繩中心，D=0.3m； （r/min） 為滿(mǎn)足傳動(dòng)比要求，查起重機(jī)手冊(cè)，選擇三級(jí)傳動(dòng)的ZQ型大傳動(dòng)比減速器，型號(hào)為ZQ-400+100,傳動(dòng)比最大為265.71，允許輸入功率1.92千瓦。這種減速器是早年特為起重機(jī)設(shè)計(jì)制造的低硬度齒面的減速器，制造工藝較容易，又很多中小型廠(chǎng)均有現(xiàn)成產(chǎn)品供貨。 減速器與卷筒通過(guò)法蘭和平鍵連接。 5.2.6 制動(dòng)器的選用 提升機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)裝置斷電后，電機(jī)軸由于慣性會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)重物由于重力作用會(huì)下落，所以必須設(shè)置制動(dòng)裝置鎖緊高速軸，即電機(jī)軸。起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器應(yīng)選擇由彈簧壓力或重塊重力閉合的常閉式制動(dòng)器。松閘的方法可以是電磁的或液壓的。要求制動(dòng)器有足夠大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。起重機(jī)常采用外抱塊式制動(dòng)器，查起重機(jī)手冊(cè)，選用JWZ-200型電磁制動(dòng)器，制動(dòng)輪半徑200mm。 5.2.7 聯(lián)軸器的選用 為使結(jié)構(gòu)緊湊，選擇HLL型帶制動(dòng)輪彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器就是將普通聯(lián)軸器的一個(gè)輪轂做成帶有制動(dòng)輪的形式，帶有制動(dòng)的一邊與減速器的輸入軸聯(lián)接。制動(dòng)輪半徑與制動(dòng)器相匹配，輸入輸出孔徑與電動(dòng)機(jī)軸和減速器軸相匹配。 5.3 提升機(jī)構(gòu)校核計(jì)算 5.3.1電動(dòng)機(jī)校核 鍛造操作機(jī)正常工作時(shí)可認(rèn)為負(fù)載恒定或基本恒定，因此這類(lèi)生產(chǎn)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)容量不須按發(fā)熱觀(guān)點(diǎn)校驗(yàn)電機(jī)，只要在電機(jī)樣本中依照工作環(huán)境選擇容量略大于需要容量轉(zhuǎn)速又合適的電機(jī)就可以了。這里所選電動(dòng)機(jī)容量裕度已足夠大。 5.3.2 制動(dòng)器校核計(jì)算 提升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩須滿(mǎn)足下列條件： （千克米） 式中 ——制動(dòng)安全系數(shù)，查表，輕級(jí)載荷取值1.5； ——滿(mǎn)載時(shí)制動(dòng)軸上的靜力矩； 式中 ——機(jī)構(gòu)總效率， 查起重機(jī)手冊(cè)表8-8，采用滾動(dòng)軸承， m=2,，則 （千克米） （千克米） 所選制動(dòng)器制動(dòng)力矩為16千克米，足夠用。安裝時(shí)調(diào)整到稍大于6.09千克米。 5.3.3 聯(lián)軸器校核計(jì)算 提升機(jī)構(gòu)采用的聯(lián)軸器，通常按其工作條件確定選用何種型式，再按其所承受的力矩、被連接軸的軸徑尺寸和轉(zhuǎn)速，從系列表中選出具體型號(hào)，使之滿(mǎn)足： 式中 ——聯(lián)軸器傳遞的計(jì)算轉(zhuǎn)矩； [M]——聯(lián)軸器需用轉(zhuǎn)矩； 對(duì)于柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，主要受強(qiáng)度控制，其計(jì)算力矩按下式確定： 式中 ——第二類(lèi)載荷動(dòng)力系數(shù)，查起重機(jī)手冊(cè)表3-1，取值2.0； ——第二類(lèi)載荷安全系數(shù)，查起重機(jī)手冊(cè)表4-1，取值1.8； ——電動(dòng)機(jī)額定力矩，查機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)，其值為2.2千克米； 查機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)，HLL2型聯(lián)軸器，[M]＝630，足夠用。 5.3.4 卷筒校核計(jì)算 大批量生產(chǎn)卷筒時(shí)多用鑄造方法，大型單件卷筒不宜用鑄造方法，可用鋼板卷彎然后焊接，如果材料允許，也可直接用鋼管切槽。這里材料選用Q235，滿(mǎn)載上升到最高位置時(shí)，在鋼絲繩拉力作用下，卷筒承受最大扭矩、彎矩及鋼絲繩對(duì)卷筒壁的壓力作用。 L<3D時(shí),彎矩和扭矩的合成應(yīng)力一般不超過(guò)壓應(yīng)力的10％～15％，所以只計(jì)算壓應(yīng)力是允許的。此時(shí)卷筒壁內(nèi)表面上的最大壓應(yīng)力為： （） 式中 ——卷筒壁厚，鑄鐵卷筒； t——節(jié)距，t＝18mm； 圖5-2 卷筒受力矩示意圖 ——應(yīng)力減小系數(shù)，考慮繩圈卷入時(shí)對(duì)筒壁應(yīng)力有減小作用，一般可??； 5.3.5 減速器側(cè)卷筒法蘭與減速器輸出軸的連接校核計(jì)算 查起重機(jī)手冊(cè)，ZQ-350+100減速器,，查機(jī) 械設(shè)計(jì)師手冊(cè)，普通平鍵，其聯(lián)接情況如圖5-3所示。 計(jì)算載荷 式中 ——平均起動(dòng)力矩，對(duì)三相交流繞線(xiàn)式電機(jī)， 取 圖5-3減速器與法蘭的鍵聯(lián)接示意圖 式中 N——電動(dòng)機(jī)額定功率； ——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速； （千克厘米） （千克厘米） 傳動(dòng)比， 傳動(dòng)效率取0.85，則 （千克厘米） 鍵所傳遞的扭矩，鍵材料為45鋼， 靠鍵剪切傳遞的扭矩為： 許用剪切應(yīng)力 ，則 （千克厘米）＝554.4（千克米） 靠鍵擠壓傳遞的扭矩為： 許用擠壓應(yīng)力 ，則 （千克厘米）＝739.2（千克米） 取與之小者，即（千克米） 故能實(shí)現(xiàn)。 5.3.6 鋼絲繩在卷筒上的固定及計(jì)算 鋼絲繩應(yīng)可靠的固定于卷筒上并易于更換。其方法有：用壓板 固定；用長(zhǎng)條板固定；用楔子固定。用壓板固定構(gòu)造簡(jiǎn)單，鋼絲繩更換 容易，且安全可靠，目前用的最廣。 鋼絲繩固定處的拉力： （千克力） 式中 ——鋼絲繩最大拉力； ——鋼絲繩與卷筒表面間的摩擦系數(shù)，； ——安全圈（通常為1.5～2圈）在卷筒上的包角； ——自然對(duì)數(shù)的底數(shù)，； 安全圈數(shù)取2，則，（千克力） 螺栓扣緊力： 壓板槽為半圓形， 螺栓合成應(yīng)力： 鋼絲繩固定螺栓的拉力包括由拉緊力N引起的拉力及由墊圈與壓板之間的摩擦力使螺栓彎曲引起的拉力，故 （） 式中 Z——固定鋼絲繩用的螺栓數(shù)量,取值3； ——螺栓螺紋內(nèi)徑,取值1.2cm； ——墊圈與鋼絲繩壓板之間的摩擦系數(shù)，可取為0.16； l——摩擦力作用的力臂，由圖，取值1.8cm； ——螺栓許用拉應(yīng)力，取，, （）， 則 故強(qiáng)度允許，可以實(shí)現(xiàn)。 5.3.7 薄弱處螺栓的校核 （1） 機(jī)架上固定鋼絲繩的螺栓： 此處仍采用與卷筒處相同的壓板固定，所以其校核方式相同，各 參數(shù)也相同，只是此處螺栓數(shù)量Z為2，螺栓內(nèi)徑為1.5cm。 （） （2）活動(dòng)架上固定動(dòng)滑輪的螺栓： 參考機(jī)械設(shè)計(jì)教程，此處螺栓只承受縱向拉力，為受拉緊螺栓聯(lián) 接，且屬于受預(yù)緊力及工作載荷的緊螺栓聯(lián)接。 工作載荷 （千克力） 因?yàn)楣ぷ鬏d荷可認(rèn)為無(wú)變化，則剩余預(yù)緊力 ， 取（千克力） 螺栓總拉力 （千克力） 螺栓的預(yù)緊力 式中 ——相對(duì)剛度系數(shù)； 因?yàn)闊o(wú)墊片，取，則有 所以螺栓的預(yù)緊力 （千克力） 強(qiáng)度條件 代入各參數(shù)： （） 對(duì), （） 故強(qiáng)度允許，可以實(shí)現(xiàn)。 5.4 軸承壽命的計(jì)算 本機(jī)構(gòu)所選為圓柱滾子軸承和圓錐滾子軸承，滾動(dòng)軸承的負(fù)荷與壽命的關(guān)系方程為 常數(shù) 式中 P——當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷（N）； ——基本額定壽命（轉(zhuǎn)）； C——基本額定動(dòng)負(fù)荷（N） ——壽命指數(shù)，對(duì)滾子軸承。 由上式可得滾動(dòng)軸承的基本額定壽命為 在實(shí)際工程計(jì)算中，軸承壽命常用小時(shí)表示，此時(shí)基本額定壽命（h）為： 式中 n——軸承轉(zhuǎn)速（r/min）， 因?yàn)檩S承裝在滑輪內(nèi)，所以軸承轉(zhuǎn)速即滑輪轉(zhuǎn)速，提升速度為1.5m/min，則滑輪線(xiàn)速度為3m/min，則（r/min）。 （1）查機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)，對(duì)所選用的圓柱滾子軸承N220，基本額定動(dòng)負(fù)荷，軸承只受徑向力，本機(jī)構(gòu)采用4個(gè)滑輪，每個(gè)滑輪內(nèi)裝2個(gè)軸承，共8個(gè)軸承，故當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 則代入各參數(shù)： （h）。 （2）查機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)，對(duì)所選用的圓錐滾子軸承30213，基本額定動(dòng)負(fù)荷，本機(jī)構(gòu)采用2個(gè)圓錐滾子軸承，軸承受軸向力和徑向力，但軸向力遠(yuǎn)小于徑向力，查機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)，e=0.4,時(shí)， ，按徑向力為總負(fù)荷的1/10計(jì)算為， 則代入各參數(shù)： （h）。 5.5 短軸的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算 本機(jī)構(gòu)最危險(xiǎn)的軸為固定動(dòng)滑輪處的銷(xiāo)軸和階梯短軸，以下依次 計(jì)算并校核。這兩處軸均不受轉(zhuǎn)矩，只受彎矩，軸本身不轉(zhuǎn)，受靜應(yīng)力。 按工作載荷5噸計(jì)算，四根軸與支撐板均為過(guò)盈配合，同時(shí)承受載荷作 用，則每根軸所受載荷為1.25噸力，即 。 5.5.1階梯短軸設(shè)計(jì)校核： 軸徑確定： 由圖5-4， 圖5-4 階梯短軸受力示意圖 軸只受彎矩，， ， 軸材料選用35鋼調(diào)質(zhì)，由機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) 查得，則計(jì)算應(yīng)滿(mǎn)足下列條件： 這里保守取為直徑70mm。 安全系數(shù)校核： 顯然Ⅰ-Ⅰ截面為應(yīng)力集中的危險(xiǎn)截面，下面對(duì)其進(jìn)行校核。只受彎矩，不受扭矩，校核公式： 式中 ——彎矩作用的有效應(yīng)力集中系數(shù)； ——表面狀態(tài)系數(shù)； ——影響彎曲應(yīng)力得尺寸系數(shù)； ——材料對(duì)循環(huán)載荷的敏感性系數(shù)； ——壽命系數(shù)，，為循環(huán)基數(shù)，為循環(huán)次數(shù)； 軸材料35鋼調(diào)質(zhì)，，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-5所列公式可求得疲勞極限： 由式 得 Ⅰ-Ⅰ截面的彎矩為： 在此截面處，有軸直徑變化，過(guò)渡圓角3mm, 則 ， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第8章附錄表1查得。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第8章附錄表5，，查得。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第8章附錄表6，毛坯直徑>70～80，查得。 按無(wú)限壽命取值為1。 則代入各參數(shù)，安全系數(shù)為： 又由 ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-4，查得 故此軸足夠安全。 5.5.2 銷(xiāo)軸校核 粗選銷(xiāo)軸直徑，與上節(jié)短軸校核類(lèi)似，如圖5-5， 圖5-5 銷(xiāo)軸受力示意圖 故此銷(xiāo)軸一定是安全的。 6 總結(jié) 鍛造操作機(jī)作為與鍛造壓機(jī)協(xié)調(diào)作業(yè)的重要輔助設(shè)備，對(duì)于鍛件鍛造質(zhì)量和機(jī)組設(shè)備生產(chǎn)效率的提高起著至關(guān)重要的作用。全液壓式鍛造操作機(jī)由于其工作平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)與主機(jī)聯(lián)動(dòng)及自動(dòng)化，逐漸成為操作機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。近年來(lái)，我國(guó)鍛造液壓機(jī)尤其是快速鍛造液壓機(jī)設(shè)計(jì)制造能力飛速發(fā)展，譬如國(guó)內(nèi)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的某臺(tái)快速鍛造液壓機(jī)鍛造次數(shù)已超過(guò)80次/分，鍛件精度相對(duì)較高，但受到國(guó)內(nèi)操作機(jī)研發(fā)水平的限制，操作機(jī)輔助操作動(dòng)作時(shí)間仍較長(zhǎng)，導(dǎo)致整個(gè)鍛造循環(huán)周期緩慢，無(wú)法充分發(fā)揮快鍛液壓機(jī)組快速性的優(yōu)勢(shì)，影響了整套機(jī)組生產(chǎn)效率的提高。 7致謝 通過(guò)這三個(gè)月來(lái)的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多不懂不了解的地方，在這里由衷地感謝指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及身邊同學(xué)的支持和幫助，讓我按時(shí)完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我遇到了很多很多困難，所學(xué)到的知識(shí)不會(huì)很好的融會(huì)貫通。在此，我要感謝我的指導(dǎo)老師丁寧教授，給我悉心的幫助和對(duì)我耐心而細(xì)致的指導(dǎo)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜繁瑣，但是老師仍細(xì)心糾正圖中的錯(cuò)誤。除了敬佩丁老師的專(zhuān)業(yè)水平以外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作，我才得以解決畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的種種問(wèn)題。同時(shí)還要感謝身邊的同窗朋友，一路走來(lái)對(duì)我的幫助和鼓勵(lì)，也讓我的大學(xué)生活充滿(mǎn)了歡樂(lè)和色彩。 畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，通過(guò)設(shè)計(jì)，讓我深刻體會(huì)到基礎(chǔ)的重要性，畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅能幫助大學(xué)生體驗(yàn)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果，更多的是畢業(yè)設(shè)計(jì)可以幫助我們更加清楚的認(rèn)識(shí)自己，磨練我們的意志和耐性，這會(huì)為我們的日后工作和生活帶來(lái)很大的幫助。 8 參考文獻(xiàn) [1]余國(guó)發(fā)，等.鍛造操作機(jī)的回顧與展望[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2007:11-15. [2]余國(guó)發(fā).基于CF集的鍛造操作機(jī)構(gòu)型方法[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2008（11）:152-159. [3]孫恒，陳作模.《機(jī)械原理》第七版[M].高等教育出版社，2006.5:40-59. [4]孔祥東.鍛造操作機(jī)夾持機(jī)構(gòu)最優(yōu)夾緊力分析[J].燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，2010.8:39. [5]孔祥東，等.22KN快鍛液壓機(jī)快鍛控制特性研究[J].液壓與氣動(dòng)，20208（10）：37-39. [6]左建民.《液壓與氣壓傳動(dòng)》第四版[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2006.5:20-45. [7]萬(wàn)勝狄.鍛造機(jī)械與自動(dòng)化{M}.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1983:86-187. [8] http://www.cnki.net(中國(guó)期刊網(wǎng) [9] http://www.mscsoftware.com [10] [http://www.mscsoftware.com.cn [11] GUO Jun, WANG Shen-shen, LI Xiao-lei. Dynamic Simulation of Tracked VehicleUsing the ADAMS Software. Journal of Beijing Institute of Technology, 2001,04.