轴承安装用压力机(液压机)教学文案

轴承安装用压力机(液
压机)
目录
第一章绪论 (1)
1.1 液压机现状 (1)
1.2 液压机工作原理 (1)
1.3 液压机的特点 (2)
第二章压力机结构设计 (3)
2.1 压力机主要任务 (3)
2.2 各个零件的结构设计 (4)
2.2.1 液压缸的结构设计 (4)
2.2.2 右支架的结构设计 (4)
2.2.3 左支架的结构设计 (5)
2.2.4 支柱的结构设计 (6)
2.2.5 导轨的机构设计 (6)
2.2.6 工作台的机构设计 (7)
2.2.7 转台的结构设计 (7)
2.2.8 C型块的结构设计 (8)
2.2.9 锲型块的机构设计 (8)
2.2.10 转轴的结构设计 (8)
2.2.11 工作台支架的结构设计 (10)
2.2.12 工作台底座的结构设计 (10)
2.2.13 压板的结构设计 (11)
2.2.14 压头支撑板的结构设计 (11)
2.2.15 压头连接板的结构设计 (12)
2.2.16 压头的结构设计 (12)
2.2.17 螺杆、止脱块的结构设计 (13)
2.2.18 定心轴的结构设计 (13)
第三章压力机各部件的参数设计 (14)
3.1 初始参数的计算 (14)
3.2 液压机的受力分析 (17)
3.3 各零件的设计与计算 (22)
3.3.1 液压缸的设计与计算 (22)
3.3.2 上下支柱及导向的设计与计算 (23)
3.3.3 右支架的设计与计算 (24)
3.3.4 左支架的设计与计算 (25)
3.3.5 工作台的设计与计算 (26)
3.3.6 工作台转轴的设计与计算： (27)
3.3.7 工作支架的设计与计算 (29)
3.3.8 压板的设计与计算 (29)
3.3.9 压头的设计与计算 (30)
3.3.10 螺杆的设计与计算 (31)
第四章压力机装配设计 (33)
4.1 工作台的装配 (33)
4.2 压头的装配 (34)
4.3 总装配 (35)
第五章总结 (38)
致谢 (39)
参考文献 (40)
附录一 (42)
第一章绪论
1.1 液压机现状
液压机与其他压力机相比，具有压力和速度可在较大范围内无极调节、动作灵活、各执行机构动作可很方便的达到所希望的配合关系等有点。

液压机发展十分迅速，除了在冶金、锻压、机器制造、交通运输，航天等方面应用外，还广泛应用于国民经济的各个部门，如板材成型，粉末冶金，管、线型材挤压，胶合板压制，打包，人造金刚石、耐火砖压制，电缆包覆，碳极压制成型，零件压装、校直等。

1.2 液压机工作原理
图1-1 压力机原理图
液压机是根据帕斯卡原理制成的，利用液体来传递能量，以实现各种压力加工工艺要求。

如图1-1所示，两个充满工作液体的具有柱塞或活塞的容腔由管道相连接，当小柱塞上作用力为F1时，根据帕斯卡定理：在密封的容器中，液体压力在各个方向是相当的，则压力将传递到容腔的每一点。

因此，在大柱塞2上将产生向上的作用力F2，迫使制件3变形，且F2=F1*A2/A1。

A1、A2分别为小柱塞1和大柱塞2的工作面积。

液压机的工作循环过程液压机传动方式分为：
泵直接传动和泵-蓄势器传动
泵直接传动：
（一）充液行程
（二）工作行程
（三）保压
（四）回程
（五）停止
（六）顶出缸顶出
（七）顶出缸回程
1.3 液压机的特点
1）液压传动，结构简单，易于实现很大的工作压力、较大的
工作空间、较长的工作行程，适应性强，便于压制大型或较长较高件。

2）行程任何位置均可产生最大压力。

在下转换点长时间保压。

3）可用简单方法调压限压，不易超载，模具容易得到保护。

4）滑块行程可任意改变，滑块下转换点可根据压力和行程来
控制和改变。

5）滑块速度可调、可适应各种工艺要求。

泵直接传动速度调
节与压力机行程无关。

6）工作平稳，撞击、振动和噪声小。

健康、基础、环境、本身有好处。

第二章压力机结构设计
2.1 压力机主要任务
压力机主要任务是将轴承外圈压人一箱体工件中。

工件分两头，一端大，一端小，因此，在压力机将一端的轴承外圈压人箱体时，如果工件放下人工翻转再压令一端，则会耗费大量的人力与时间。

为将此道工序一并解放出来，压力机还要有一个翻转机构。

工件图如图2-1所示：
图2-1 工件图
现在有两种方案：
方案一：立式压力机。

立式压力机的结构为上下型的，液压缸是垂直放置的，其结构有上横梁，下横梁，活动横梁还有立柱，液压缸则安放在上横梁上，压头垂直向下。

将工件放置在下横梁上，再将轴承外圈套在压头上，启动液压缸，将轴承外圈压人。

当然，还要有翻转机构，以便在压人一端后可以较快，较省力的压另一端。

其翻转机构设计为一个悬臂梁的形式。

如下图所示。

原因在于当工件翻转时，工件底部要与下横梁有一定的间隙翻转，翻转的过程中工件还不能和下横梁触碰。

因此设计方案定为其翻转过程为：先将工件放置在下横梁上压人一端轴承，待压头收回，将工件推入翻转结构使其沿着轴转动180度后，再将工件拉出翻转机构，压人另一端轴承外圈。

方案二：卧式压力机。

卧式压力机的结构为左右型的，液压缸是水平放置的，其结构有左支架，右支架，压头，工作台，上下支柱还有翻转机构，液压缸安放在右支架上。

将工件放置在工作台上，工作台可以在一定轨道上滑动，工件安放之后调整工件的轴线，使轴线与左支柱断面垂直，然后工件与压头间对心，对心就是将工件的轴心与压头的轴心对齐，以便压人轴承外圈时不至于将外圈压碎。

其翻转结构设计在工作台上，即在工作台上有一转台可以在工作台上旋转，这样工件在压完一端后，可以立即翻转一下再压令一端。

两种方案各有利弊，方案一中立式压力机在压轴承时，工件的轴线可以很好地与下横梁垂直，工作也较为平稳，但是需要挪动工件的位置与压头定心，而且在工件翻转的过程中不太方便，需要很大的人力来将工件移入翻转机构，人力转动时的力也不如卧式压力机中水平翻转时省力，在拉出工件时工件横可能还要与下横梁碰触。

方案二中卧式压力机的翻转机构比起立式的要方便的多，而且还要省力。

但是他需要调整工件轴线与左支架断面的垂直度，也需要定心，而且将工件抬上工作台需要很大的人力。

相比较之，卧式压力机的缺点虽然比立式的要多，但是立式压力机的翻转机构的缺陷更大，不好克服，因此选择卧式压力机，其调整轴心垂直相比之下较好解决。

2.2 各个零件的结构设计
2.2.1 液压缸的结构设计
液压缸分为活塞式液压缸与柱塞式液压缸。

柱塞式液压缸在水压机中应用最多，广泛用于工作缸、回程缸、工作台移动缸及平衡缸等处，他结构简单，制造容易，但只能但方向作用，反向运动需用回程缸来实现。

活塞式液压缸在中小型油压机中应用广泛。

活塞式液压缸可以两个方向运作，既能完成工作行程，又可以实现回程。

但缸内表面全长需加工，精度要求较高，结构复杂。

在这里选择活塞式液压缸。

可以查相关液压缸参数，购买一个液压缸。

2.2.2 右支架的结构设计
工业中的压力机一般为立式的，卧式的压力机比较少，因此支架的结构设计可能不完善，请见谅。

卧式压力机的右支架相当与立式压力机的上横梁，上横梁有两种形式，铸造式与焊接式。

在大型液压机中一般将其铸造成箱体式，而在小型液压机中则一般用焊接的形式。

在此设计中液压机为小型的，但右支架还有充当机架的作用，所以综合一下，采用铸造的形式，但不铸成箱体，而是支架状，各连接部位用肋板连接。

右支架上有安放液压缸的轴孔，有安放支柱的轴孔，其大体形式如图2-2、图2-3所示：
图2-2 右支架正面结构图图2-3右支架反面结构图
2.2.3 左支架的结构设计
左支架与右支架大体相当，其区别在与左支架没有安放液压缸的轴孔，但是在其靠里的端面上要多出一个方台，铸造后还要加工方台，以便工件的底部与方台面贴合，使工件轴线与左支架垂直，即与方台面垂直。

因此其结构如图2-4、图2-5所示：
图2-4 左支架正面结构图图2-5 左支架反面结构图
2.2.4 支柱的结构设计
支柱连接与左支架与右支架之间，支柱上有压头滑动，还要保持两个支架之间的距离，因此将支柱设计成台阶式的，两轴端处有螺纹，可以拧上螺母，以定位两个支架。

支柱如图2-6所示：
图2-6 支柱结构图
2.2.5 导轨的机构设计
导轨上是安放工作台的，工作台可以在导轨上移动以便于工件的翻转。

导轨的形状有矩形的，三角形的，燕尾型的还有两两组合形式的。

在此导轨上没有倾覆力矩，所以可以不用燕尾型的，导轨精度的要求也不是相当高，所受的力不大，磨损不是太严重，所以也不需用有自动补偿的三角形导轨。

因此可以选一般的矩形导轨。

之所以把导轨与左支架分开是因为导轨与支架一起铸造比较困难，也不容易保证垂直度，因此选择用螺栓将导轨钉在左支架上。

如图2-7所示：
图2-7 导轨结构图
导轨还要有一个导轨挡板，其作用防止工作台从导轨上滑脱而造成不必要的损失。

导轨挡板用螺钉拧在导轨侧端。

如图2-8所示：
图2-8 导轨压板结构图
2.2.6 工作台的机构设计
工作台包括转台、转轴、工作台支架、工作台底座及与之配合的轴承、套筒、C性快、锲型块等。

2.2.7 转台的结构设计
转台上要放工件，因此转台表明应该是与工件形状大体相当的圆柱面。

转台上还要放C型块。

C型块可以上下移动来调节工件轴线与左支架的垂直度。

支撑工件的其实主要是C型块。

此外，转台下部有放轴的位置，以便转台与转轴固定。

转台底部还有两个定位坑，使转台便于转过180度。

转台如图2-9、图2-10所示：
图2-9 转台正面图图2-10转台反面图
2.2.8 C型块的结构设计
C型块位于转台的两个矩形槽中，一个固定，一个可以上下移动，工件放置C 型块上时就能调整轴线与水平线的夹角了。

活动C型块由两个锲型块的相对滑动来上下移动。

固定C型块与活动C型块如图2-11、图2-12所示：
图2-11 固定C型块图图2-12 活动C型块
2.2.9 锲型块的机构设计
锲型块也安放在转台的矩形槽中，其原理及结构如图2-13所示:
图2-13 活动C型块升降原理图
2.2.10 转轴的结构设计
转轴主要用来转动转台，还有一定的支撑作用。

转轴在转动的过程中既承受了径向力，也承受了轴向力，所以转轴上既要有深沟球轴承，也要有推力球轴承。

深
沟球轴承用来承受径向力，推力球轴承用来承受轴向力。

轴端有螺纹孔，可以用螺钉将其与转台固定在一起。

转轴和轴承如图2-14所示：
图2-14 转轴和轴承图
要想将深沟球轴承固定在转轴上，还需要一个圆螺母，轴上有一个M90的螺纹与之配合，轴与推力球轴承之间有一套筒。

转轴上配合如图2-15所示：
图2-15 转轴装配示意图
2.2.11 工作台支架的结构设计
工作台支架主要作用就是通过固定深沟球轴承来支撑轴与转台，其外形为壳体类零件，中有圆柱孔来固定轴承，上表面有安放伸缩销的孔，伸缩销是用来定转台180度位置的，他可以插入转台底面上的孔，当用力转动时，就会将伸缩销压下。

伸缩销下面有弹簧，为了防止伸缩销弹出，用伸缩销盖板压住。

他们的结构如下图2-16所示：
图2-16 工作台、伸缩销、伸缩销盖板、弹簧结构图
2.2.12 工作台底座的结构设计
工作台底座可以在轨道上滑动，支撑着工作台上所有的零件。

为了和以上零件外观上具有一致性，底座也设计方形成壳体，四周转有螺纹孔，可以和工作台支架相连接，底部有轨道槽，与轨道配合。

但是因为工作台的存在挡住了压力机下支柱，所以工作台底座上还要钻一通孔可以通过下支柱。

其大体结构如下图2-17所
示：
图2-17 工作台底座图
2.2.13 压板的结构设计
压板相当于立式压力机的活动横梁，只是将其立起而已。

压板与液压缸缸杆相连，因为液压缸缸杆头上是螺纹，所以采用螺纹连接，压板中间打成螺纹通孔，再设计一突台与缸杆配合。

压板在支柱的导向下移动，所以在压板支柱孔处向两侧都延伸突台，以起到导向的作用。

其结构如图2-18所示：
图2-18 压板结构图
2.2.14 压头支撑板的结构设计
压头支撑板与压头连接板、压头共同组成了压力机的对心机构。

压力机要求压头既可以前后移动，也可以上下移动。

前后移动就由压头支撑板和压头连接板的配合来完成。

压头支撑板上有一燕尾型轨道，为压头连接板提供了轨道，所以其机构像一个厚板在中间挖出了一个燕尾槽。

之所以用燕尾槽轨道是因为他可以承受倾覆力矩。

为了能够安装进压头连接板，压头支撑板设计成只有一边有在燕尾槽上突出的方形突台。

而令一侧的突台用螺钉固定。

同理，在支柱孔处也向两侧延伸突台起导向作用。

为加强强度，上下加上加强筋。

其结构如图2-19、图2-20所示：
图2-19 压头支撑板正面图图2-20 压头支撑板反面图
2.2.15 压头连接板的结构设计
压头连接板要有一燕尾型导轨与压头支撑板相配合，另一面则铣出另一燕尾槽导轨与压头相配合，压头连接板的移动是靠螺杆旋动而移动的，所以其中还设计了旋螺杆的梯形螺纹孔以及打螺纹孔的突台。

至于螺纹孔突台两侧的槽，是为减轻重量而设计的。

另一侧的结构与压头支撑板类似。

其结构如图2-21、图2-22所示：
图2-21 压头连接板正面图图2-22压头连接板反面图
2.2.16 压头的结构设计
压头可以在压头连接板上移动，这种移动为压头提供在垂直方向上的定心，其滑动依然是靠燕尾槽轨道。

所以这部分结构类似。

压头另一面则要设计成阶梯轴才
样式。

两个阶梯上分别套上了外径与轴承外圈外径相等的磁铁，配合是过盈配合。

这样将轴承外圈吸在磁铁上就会使轴承外圈轴线与压头轴线相重合，以防止两轴线不重何而造成压碎轴承外圈。

其结构如图2-23、图2-24所示：
图2-23 压头正面图图2-24 压头反面图
2.2.17 螺杆、止脱块的结构设计
螺杆与止脱块都各两个，安装在梯形螺纹孔轴线方向上。

螺杆的旋转是手动的因此在旋动轴处要滚纹，以增大手与螺杆间的摩擦力。

止脱块上要打一孔，以便螺杆通过，止脱块是用螺钉钉在压头支撑板或压头连接板上的，因此还要打两个普螺纹孔来拧螺钉。

两个零件的结构如图2-25、图2-26所示：
图2-25 螺杆结构图图2-26止脱块
2.2.18 定心轴的结构设计
定心轴用来定心，一头可以用螺纹旋如压头，而另一头设计一圆柱体，使其直径略小于工件中心孔直径，其原理就如图通规一样，当圆柱体可以通过工件时，证明压头与工件轴心对齐了，否则没对齐轴心，就要通过旋动螺杆来调节压头位置。

定心轴结构如图2-27所示：
图2-27 定心轴结构图
第三章压力机各部件的参数设计
3.1 初始参数的计算
将圆柱滚子轴承的外圈压入工件两头中。

两个轴承分别为GB/T297-94的30328与30322。

轴承外圈与工件的配合为300JS7/h6与250JS7/h6。

工件如图3-1所示。

图3-1 工件尺寸图
现将计算将轴承外圈压入工件时所需压力：
有两种轴承，压入大轴承外圈时所需的压力要大一些，就大轴承外圈压入时计算，其与工件的配合为300JS7/h6。

查表得：
孔公差：520.052D T um mm == ES=+0.026mm EI=0.026mm -
图3-2 圆锥滚子轴承外圈尺寸图
轴公差：0.032d T mm = 0es mm = 0.032ei mm =-
最大过盈量：max 0.026EI es mm δ=-=-
轴承外圈压入箱体内外圈直径由300mm 变为299.974mm 。

假设轴承外圈压缩了0.082mm ，轴承一般用GCr15，即合金钢，弹性模量E 为186~206GPa ，选E 为206GPa ，
线应变为：l
l ∆=ε (3-1) 50.0268.6710300l mm l mm
ε-∆===⨯ 应力：εσE = (3-2)
95200108.671017.34E Pa MPa σε-==⨯⨯⨯=
计算轴承外圈截面积：
22230053 4.99510A mm m π-=⨯=⨯
外圈与箱体间压力A N σ= (3-3)
6217.3410 4.99510866N A N KN σ-==⨯⨯⨯=
设摩擦系数在不涂油的情况下为f=0.05，则装配作用力为F
8660.0543.3F KN KN =⨯=
液压缸的设计与选择
由装配工件的尺寸大小，暂时选液压缸的缸径为100mm ，查相关液压缸的参数
图3-3 液压缸尺寸图 查得其部分参数为：
D ：100 VD ：5 ZB ：310 FC ：210 FB ：22 ΦD ：255 WC ：25
活塞杆一般为缸径的0.77倍，取活塞杆直径为070D =液压缸壁厚取20，则 2100220140D =+⨯=. 255D Φ= FC=210 45D FC Φ-=取1D 使
150FC D -=,则1D =160。

确定行程：
上横柱与下横柱在左支架与右支架之间的距离为1600左右，工件的长度为600.活动压头总厚度约为250.为了使压板能充分压到工件，使工件靠在左支架上，行程()1600600250750L ≥-+=.如果行程太长，会使活塞杆伸出过长，增加压杆的不稳定性，也会增加工作时的工作行程，其增加装配时间。

所以行程取中，取L=900.
现交合压杆稳定：
活塞杆的横截面的惯性矩是：4064D I π=
(3-4) ()4
43464070*10 1.178*106464I D m m π
π
--=== 钢材的E=210GPa ，活塞杆为钢件。

则活塞杆的临界压力为：22L EI F CR π=
(3-5) ()2296423*210*10*1.178*103014900*10cr EI Pa m F KN L ππ--===
临界压力与实际压力之比为安全系数n
30147043.3
cr st F n n F ===>，st n =3~5,足够稳定。

液压缸工作时其法兰盘为危险截面。

为防止法兰盘断裂，需使其厚度L 足够大。

危险截面处圆的直径为1
160D =，受力为F=43.3KN 。

液压缸缸体材料为20钢。

其极限剪切力为[]30MPa τ=，取安全系数S 为2.即S=2
截面积11A D L π=,F A S ττ=≤即[]11F D L S τπ≤,推出[]
11FS L D πτ≥ (3-6) []336143.3*10*2 5.743.14*160*10*30*10FS N mm D m Pa
πτ-==即 L ≥5.74mm 我们根据液压缸的比例取1L =30mm 所以强度足够。

综上所述，液压缸的ZB+L=310+900=1210 L=30 1D =160 2D =140 选择液压
缸的型号为：
131100/70900Y HG E X LF HL O ---
此外，为方便以后液压系统的计算，再求出液压缸所需液压。

F P A
= (3-7) A 为活塞面积 2
4D A π=
33243.3*10 5.5*(100*10)/4N P MPa m π-==
为了有足够压力，活塞缸内液压油压力为6MPa
3.2 液压机的受力分析
图3-4 液压机受力图
液压机工作时，由于工件或放置偏心或不对称，工件变形阻力不对称等许多因素，都可能造成偏载受力状态，如图3-4所示。

补充以下几个假设：
1） 工件较窄，不妨碍活动压头、压板转动，因此在工件处没有侧向水平
支撑反力。

2） 上下支柱导套间隙一样，因此在压头、压板受力倾斜时，上下支柱均
受力。

3） 各处的作用力及支撑力均假定为集中力。

4） 左支架与右支架相对于上下支柱来说刚度为无穷大。

现对图形受力分析：
当偏心在下方时，机架受力的环境要差一些，因此计算时将偏心定在下方。

偏心e 最大为120mm ，为工件安放的半径。

压力F 为43.3KN ，压力F 偏心压时，将在液压缸活塞处引起活塞对液压缸的压力1F 有
1)(F L Z F e +=即L
Z Y F F e ++=1 其中L 为活塞杆长，Z 为压头厚度，Y 为压板厚度。

Z+Y=300mm L 的行程长度900mm ，代入有
mm
mm mm KN F 900300120*3.431+==4.33KN 1F 作用点距离右支架左端面长度为1l
9001=l —（1600—600—300）=200mm 同时压板则对上下支柱的力2
1F 为2.17KN ，作用点位于距左支架右端面250mm 处，即mm l 2502=
上下支柱还要承受压头与压板的重力，由于压头与压板的尺寸未定，且结构复杂，只对其进行估算。

图3-5 压头尺寸图
查资料得钢的密度为3/85.7cm g =ρ
求压头压板的体积V 150*600*100700
*50*150*4700
*600*150700*40*200*2321==+=V V V 1V =—（432V V V ++）=810*9425.1—（88810*09.010*21.010*12.0++）
=3510*52.1cm KN N mg G kg
V m 932.1110*1932.110*1932.143=====ρ
同时左支架与右支架都受到工作压力F 的作用。

液压缸的重力1G 相对于右支架左端面也有偏距3l =600mm
液压缸体积4
2π=V (140*140—100*100)*1210=3610*12.9mm N
mg G kg cm g V m 7166.7110*12.9*/85.7133=====ρ 现将压力机机架化为简图3-6所示：
图3-6 压力机机架受力简图
这是一个超静定问题，在右支架与左支架结合出剪开，F 只引起上下支柱的拉伸作用，先不予考虑。

现只对上支柱进行计算：
图3-7 支柱弯矩图
KN F G F A 131.82
21=+=
2
1F F B =—21G =1.087KN 2
324.6l F l F M KN F F F F A B C A
C B =+==+
mm KN M 850*131.8=—1.087KN*1600mm=4020Nm
横力弯曲时的正应力计算：
上支柱直径为70mm
z I My =
σ (3-8) 4
64max max 10*1786.1)70(64354020mm mm I mm
y Nm
M z ====π MPa
MPa mm mm Nmm 160][4.11910*1786.135*10*4020max 4
63max =<==σσσ 弯曲切应力计算：
2
max 34R F S πτ= (3-9) MPa
MPa N R F S 100][2.2)10*35(*10*324.63434max 2
332max =<===-ττππτ 所以上下强度满足要求。

验算弯曲变形
M=x 32.6—4020（Nm ）（0<x<850）
M=2891—1.087x(Nm)(850<x<1600)
变形ω满足
M EI ='ω' (3-10)
已知E=210GPa 4610*1786.1mm I =
当0<x<850时()''1 6.324020X EI
ω=- ()'21 3.164020x x C EI
ω=-+ 当x=0时，'ω=0 得：C=0
()'21 3.164020x x EI
ω=- ()'321 1.052010x x D EI
ω=-+ 当x=0时，ω=0，得：D=0
()321 1.052010x x EI
ω=- 当x=850,当ω最大
()()
32max 9641.05*8302010*830 3.26210*10*1.1786*10mm mm mm Pa mm ω-==
由于机床有对心功能，说以挠度为3.26mm 可用对心来补偿，不会影响机床工作。

3.3 各零件的设计与计算
3.3.1 液压缸的设计与计算
液压部件设计采用的是活塞式液压缸
图3-8 活塞式液压缸剖面图
活塞密封环：活塞环在斜向有一切口，因而成弹性张开。

当活塞环装入活塞槽后，靠弹力张开，贴近液压缸内表面。

活塞环密封的活塞外圆与油缸内壁配合精度要求不高，一般用H9/f8。

一个活塞环约可以承受2.5~3.0MPa
（1） 中段圆筒部位
图3-9 液压缸中段圆筒受力图F=43.3KN
()()()
[]
22
222
3
2
1401007540
44
43.3*10
5.74
7540
160
A D d mm mm mm
F N
MPa
A mm
MPa
ππ
σ
σσ
⎡⎤
=-=-=
⎣⎦
===
<<=
（2）缸底部分
图3-10 液压缸缸底受力图
P=6MPa
()
[]
2
22
66
2
3
62
1007854
44
6*10*7854*1047
*100*206283
47*10
7.5
6283*10
100
A d mm mm
F PA Pa KN
dh mm mm mm
F N
MPa
S m
MPa
ππ
δππ
τ
ττ
-
-
===
===
===
===
<<=
δ
τ
F
= (3-11)
PA
F=
MPa
MPa100
]
[
5.7=
<<
=τ
τ
3.3.2 上下支柱及导向的设计与计算
两根支柱，上下各一根，通过螺母将左右支架连接在一起，支柱采用台阶式支柱。

如图3-11所示：
图3-11 支柱尺寸图
左支架与右支架之间的间距为1600，因此中间段长为1620。

在轴肩处容易产生应力集中，在Φ70与Φ60之间用45o 倒角在两个Φ60轴段间用小圆弧代替，圆角为R5。

最小轴径为Φ50，前面已经对中间段进行弯矩计算
先对拉力计算F A σ= 43.3F KN = ()222*501963.544
A d mm mm ππ=== 32
43.3*10221963.5N MPa mm σ== []160MPa σσ<= 若压头压板都抵至左支架（右支架），则在此处切应力最大，F=G=11.932KN 此处轴段为Φ60则
F A τ= ()222*602827.444
A d mm mm ππ=== 32
11.932*10 4.22827.4N MPa mm τ== []100MPa ττ<<= 中间段不仅支撑压头压头压板，还要起导向作用，所以精度要高。

Ra=1.6
圆柱度为0.02，其余Ra 值为3，面为安装面，需配合，Ra 值为3.2，其材料为40Cr 。

3.3.3 右支架的设计与计算
右支架为整个压力机的支撑构件，体积比较大，重量也是整个压力机中最大
的，同时还承受了工件的压力。

所以设计时既要尽量减轻右支架的重量，又要提高其刚度。

右支架采用铸造，此为小型液压机械，所以材料用HT40，为整体式。

支架的柱孔高度一般是支柱直径的2.5~3.5倍。

支架中间高度由强度确定。

根据等强度梁的概念，设计成不等高的支架，中间高度要高。

上下支柱直径70Φ所以支柱孔高度为175~245，取200.液压缸外径140Φ，所以支撑孔高度为350~490，取400，将右支架化为简支梁
图3-12 右支架受力简图
2max F M =(2
l —D π) (3-12) F 为液压缸公称压力 D 为法兰环形接触面平均直径。

L 为中心距
液压机油压P=6.3MPa 缸径D=100mm 公称压力F=50KN
210*503max N M =(2
1000mm —πmm 210)=10825Nm 最大剪切力为S F =25KN
最大挠度在中点
EI F 48=ω(2
l —πD )[23l —4（2l —πD ）2]+GA KPl 4[1—2)π(l D ] (3-13) F=50KN l=100cm E=29/10*57.1cm N G=29/10*48.1cm N I=4410*13.2cm A=2160cm K=1.2
得mm 036.0=ω
标准为1m 内不超过0.15mm ，因此符合要求。

3.3.4 左支架的设计与计算
左支架与右支架共同为液压机提供支撑，其设计与右支架相似，各个尺寸需要与右支架相对应。

现在对左支架进行校核。

Nm M 10825max =
最大剪切力KN F S 25=
最大挠度在中心
GA
KFl EI Fl 4483+=ω (3-14) I=3510*04.1cm A=22000cm 则
ω=0.0069mm 符合要求。

左支架详细尺寸见附录。

导轨的设计与计算：
导轨位于机床最底下，主要用来支撑工作台，为工作台提供轨道
导轨为保证工作台有充分的移动空间。

应尽量长一些，即长度L>600,又不能使其过长。

选L 为900。

导轨具体尺寸见附录。

导轨右端为防止工作台移动出去还需要有挡板。

图3-13 导轨挡板尺寸图
3.3.5 工作台的设计与计算
工作台的主要目的就是安放工件，并且可以调转工件的方向。

还可以在导轨上滑动。

工作台的这些用途决定了工作台复杂性。

当工件放在工作台上时，由于工件的外表面是由铸造而成，表面粗糙度大，形位公差也大，因此用外表面放将会引起工件轴线的偏移，即工件的轴线不水平。

如果轴线不水平，当压头将轴承外圈压入时会将轴承外圈压碎，因此为了可以调节工件轴线，工作台上装有一个固定C型块，一个活动C型块。

活动C型块底下有两个楔形块。

通过调节两个楔形块的相对位置来调节C形块的高度，从而达到调节工件轴线的目的。

固定C型块，其中间部位弧度为工件弧度，以便支承，两端打孔以便固定。

图3-14 固定C型块尺寸图
活动C形块与固定C形块的区别在于无两端的孔。

工件要实现反转工件的功能就要有一个翻转机构，可以用转台来实现，转台可以围绕中间一根轴转动来翻转工件。

此外转泰山还要有安放固定C形块与活动C形块的地方，为了防止工件在特殊情况下不能由转台C形块支撑住，在转台的表面也设计成圆弧形。

工件可以放入其中，还要能与轴相连。

转台再翻转后若不能定位，工件轴线相对于左支架也会是不一定垂直的。

为了使工件轴线能与左支架压板垂直，在转台上用一个伸缩销来定位。

销头为半球形，当转台转动时，就会将销压下，从而转台转动。

转台的具体尺寸见附录。