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式中?为摩擦系数，??0.04~0.06；
rA、rB为连杆上、下支撑的半径
曲柄所传递的扭矩可以近似看作由两部分组成：①无摩擦机构所需的扭矩M0
② 由于存在摩擦而引起的附加扭矩M?，即
Mq?M0?M??Pm0?Pm??Pmq
式中m0为理想当量力臂
???m0?R?sin??sin2??
2??m?为摩擦当量力臂
m??????1???rA??rB?r0??
r0为曲轴支承颈半径
故曲柄滑块机构的当量力臂为：
??? mq?R?sin??sin2??????1???rA??rB?r0???2??曲轴的扭矩为：
?????Mq?Pmq?P?R?sin??sin2?????1??r??r?r???AB0?? ?2????将上述式子取P?Pg与???g，因此曲柄压力机所允许传递的最大扭矩为：
?????Mg?Pg?R?sin??sin2?????1??r??r?r???AB0?? ?2????
第4.2节曲柄轴的设计计算
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4.2.1、曲轴的大致结构示意图如下图所示
图 4-2 曲轴各尺寸参数图
4.2.2、曲轴强度校核计算
1. 曲柄轴设计的经验数据 支承颈直径d0为：
d0??4.4~5?Pg （mm）
式中Pg为给定的压力机标称压力（KN），Pg?400KN 取 d0?100mm。
按经验计算其他各部分尺寸如下表所示： 表4-1 曲轴各部分尺寸表
曲轴各部分尺寸名称 曲柄颈直径 支承颈长度 代号 da 经验数据 实际尺寸（mm） 140 200 ?1.1~1.4?d0 L0 ?1.5~2.2?d0 3 2
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曲柄两臂外侧面间的长度 曲柄颈长度 圆角半径 曲柄臂的宽度 曲柄臂的高度
2. 曲轴强度计算
曲轴的危险截面位于曲柄颈中央的Ⅰ截面与支承颈端部的Ⅱ截面之间。 Ⅰ截面处存在弯扭联合作用，考虑到扭矩比弯矩小得多，因此可略去因扭矩产生的应力。 弯矩：
MW?Lq?La?8r4Pg?280?150?8?10?800N?m?42000N?m
4Lq ?2.5~3.0?d0 ?1.3~1.7?d0 280 150 10 160 280 La r ?0.08~0.10?d0 ?1.3~1.8?d0 a h 弯曲应力及强度条件：
L???q?La?8r?Pg0.4dA3??280?150?8?10??400Pa?43.732MPa???140MPa ??3?90.4?140?10根据上述式子不难推出滑块上许用负荷：
0.4?1403?10?9?140?106??0.64N ?P??Lq?La?8r280?150?8?10Ⅱ截面有弯扭联合作用，但因其弯矩比扭矩小得多，因此仅计算扭矩即可。 扭矩：
Mg?Pgmgmg为公称当量力臂
mg?R(sinag?0.4dA3???
?2sin2ag)?100(sin60?0.2sin120)?45.682 故
Mg?400?45.68N?m?18272N?m
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剪切应力及强度校核：
??Pgmg0.2d03?18272Pa?46.78MPa?????100MPa
0.2?1253?10?9滑块上的许用应力：
?P??0.2d03???mg0.2?1003?10?9?100?106??437.828MPa
45.68考虑到疲劳与应力集中等因素，其许用应力应按如下式子进行计算：
?????sns?500MPa?140~200MPa ns????0.75????100~150MPa
式中 ?s——材料屈服极限，单位为MPa，材料选取40Cr调质处理，
?s?500MPa；
ns——安全系数，取2.5~3.5。 4.2.3、曲轴刚度的计算
曲轴刚度计算用摩尔积分法计算曲柄轴中部的挠度。
Pg?111?33333y?2r?b???2r???4r?b???2r?b??? ?2r???????3J??2E?3J13J2?32?La?4r?b??2????2r?b????4r?b????mm? 2J3?2???????因首项
13?2r?很小，几乎可略去不计，因此简化后公式如下： 3J1y?Pg?11?3333??2r?b?2r?4r?b???2r?b??? ???????3J??2E?3J2?32?La?4r?b??2????2r?b????4r?b???mm?0.172mm 2J3?2???????KN; 式中 Pg——给定的压力机标称压力，单位 3 4
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E——弹性模量，对钢曲轴E?2.1?1011(Nm2)；
曲柄臂、曲柄颈的惯性矩，单位mm4； J1、J2、J3——支撑颈、J1??d04
264?dA4J3?643ahJ2?J2??Fc??ahc212c——曲柄臂形心到曲柄颈形心的距离，单位mm
第五章机身设计
第5.1节机身类型
曲柄压力机机身主要分为两大类：开式机身和闭式机身。对于开式机身，
其三面都是敞开布置，操作简便，但其刚度较差，仅中小型压力机适合采用；而对于闭式机身，其两侧封闭，刚度较好，但是操作的便捷性不及开式压力机，其适用于中大型压力机和部分对精度有特殊要求的小型压力机。在此次反求设计中，考虑到设计的该型压力机吨位不大，且对精度要求控制并没有太高，故选择开式压力机机身。
第5.2节机身结构
对于开式压力机而言，其机身大致分为焊接以及铸造结构，考虑到吨位较大，且后期维护和经济性要好，初步选取铸造结构。对于铸造型结构，实际应用中多采用HT200
灰口铸铁来进行铸造。HT200供应源广且充足、价格合适，且能较好地消震。其缺点
主要在于质量较大，刚度不够理想。目前成批产生产采取该种铸铁。
对比于闭式压力机，开式压力机明显优点在于使用便捷，存在最关键的问题就是刚度不够理想，尤其是因角变形存在，能显著地影响工件的制造精度以及模具寿命。
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