机械类机械设计制造及其自动化设计毕业设计完整版样本.docx
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机械类机械设计制造及其自动化设计毕业设计完整版样本
本科毕业论文（设计）
机械设计制造及其自动化
摘要
多层热压机是生产胶合板、刨花板、中密度纤维板等人造板重要设备。
当前设备制造厂生产热压机已基本定型，为了改进热压机构造性能和减少制导致本，本文重要对五层侧压式热压机构造进行了设计,并对热压机重要部件下托板构造、强度和刚度进行了设计分析和计算,使下托板在构造上更加合理,减少了材料和能源消耗,提高了生产率。
设计重要结合既有设计理念，在符合设计规定前提下，设计时热压机机架整体上重要采用了钢板焊接闭式构造，这种构造制造以便无需大型加工设备，并且，选材重要使用了工字钢、角钢等惯用材料，使用钢板焊接加工工艺，因而，生产工艺性较好，普通机械厂均能制造。
设计中重要使用了CAD、Pro\E等工程制图软件，使用了Pro\E软件进行受力分析。
核心词：
侧压式，热压机，构造设计，受力分析
Abstract
Themulti-layeredhotpressistheproductionplywood，theshavingboard，buildingboardandsoondensityfiberboardmajorinstallations.Atpresenttheequipmentfactoryproduction'shotpresshasfinalizedbasically，toimprovehotpress'sstructureperformanceandreducetheproductioncost，thisarticlemainlyhascarriedonthedesigntofivesidethrusttypehotpressstructure，andtohotpress'simportantpartundercarrier'sstructure，theintensityandtherigidityhascarriedontheprojectanalysisandcalculates，causesthecarriertobemorereasonableinthestructure，reducedthematerialandtheenergyconsumption，raisedtheproductivity.Thedesignmainunionexistingdesignidea，inconformstounderthedesignrequirementspremise，inthedesigninpress'srackwholehasmainlyusedthesteelplateweldingclosedtyperack，thiskindofstructuremanufactureconveniencedoesnotneedthelarge-scaleprocessingequipment，and，theselectionhasmainlyusedtheI-steel，theanglesteelandsooncommonlyusedmaterial，usesprocessingcraftwhichthesteelplatewelds，thus，theproductiontechnologycapabilityisgood，generallythemachineshopcanmake.InthedesignhasmainlyusedCAD，engineeringdrawingsoftwaresPro\Eandsoon，usedthesoftwarePro\Etocarryonthestressanalysis.
窗体顶端
Keywords：
lateralpressuretype，thermal-pressingmachine，structuraldesign，stressanalysis
窗体底端
1.引言
热压机是人造板生产线重要设备之一。
热压机生产能力决定了人造板生产线产量，而热压机技术水平也在很大限度上决定了人造板产品质量。
人造板生产发展与热压机技术水平进步息息有关。
人造板行业发展对热压机生产提出了更高规定，而更先进水平热压机浮现则又极大地增进了人造板行业发展。
新人造板国标对产品质量提出了更高规定。
为保证产品质量,就热压机而言,一方面：
规定工艺上采用最佳热压工艺曲线和工艺参数,控制产品质量；另一方面：
热压机设备自身在构造和性能上要满足诸如制品厚度公差、传热均匀度等规定,保证压制品质量。
热压机发展增进了人造板工业繁华。
而近年来国内人造板行业超迅速发展也为国内热压机技术发展提供了广泛发展空间。
遗憾是当前国内还不具备持续压机生产能力，国内需要持续压机还需要从国外进口,这严重影响了国内人造板机械行业整体水平提高。
国内关于单位也在抓紧时间组织必要人力、物力、技术力量进行持续压机研制工作。
有关产品也有望在将来几年问世。
本次设计在借鉴以往前人实际设计经验和某些参数构造前提下重点对其下托板构造进行了可行改进设计，使用了CAD、Pro/e等工程制图软件对该机器进行构造设计、绘制和分析。
在指引教师指引下以及同组同窗共同研讨下基本达到了预期目的。
1.1五层侧压式热压机发展概况及现状
最早在人造板行业浮现热压机就是多层压机，它重要是借鉴并依照纺织工业使用压机改造而来，用于以纸浆来生产最早纤维板。
最初多层热压机尽管还不完善，但已经具备当代多层压机雏形。
装卸板系统、加热装置、压机闭合启动装置等都为人们所理解。
这些多层压机制造商则是来自人造板设备技术比较发达德国,如辛北尔康普公司和贝克一冯赫伦公司,前者至今依然在世界人造板设备供应领域占据重要地位而后者却已于20世纪80年代退出了市场竞争行列。
日后多层压机在刨花板生产中获得了极大成功,并推广开来。
多层压机使用在增进刨花板工业发展同步推动了整个人造板工业进步。
而刨花板行业发展又为多层热压机不断改进提供了生产根据。
最初人造板多层压机重要制造商重要集中在欧洲，涉及比松公司、辛北尔康普公司、贝克—冯赫伦公司迪芬巴赫公司和顺智公司等之后随着多层热压机制造技术推广,美洲以及涉及中华人民共和国在内某些亚洲国家也加入到多层热压机设备供应商之列。
近年来,随着热压机技术发展,欧洲重要热压机生产厂家已经将重要生产力转移到持续热压机生产上,而国内上海人造板机器厂、美国华盛顿铁工厂则成为除欧洲厂商外多层热压机市场上较为重要供应商。
美国华盛顿铁工厂始终致力于多层热压机发展,产品层数、压机幅面也不断加大。
而国内上海人造板机器厂则是多层热压机市场后期之秀，依托国内强大市场支持,当前已向国内外市场提供了多套多层热压机设备。
为了提高单机生产能力,多层热压机采用两种途径提高产能,一是增长压机层数，二是增大热压板幅面。
当前普通使用热压机层数为10-15层，最多可达40层，幅面重要有4英寸和8英尺。
1.2热压机特点
热压机除整个构造布局合理、紧凑、外形美观、精密度高外，还具备如下特点：
控制系统多样化。
此热压机控制系统有光电管、无触点开关和行程开关。
这些控制电器元件敏捷、耐用，并且大某些元件安装在热压机顶部，使得热压机构造紧凑、整洁。
热压机主体某些是由一定厚度钢板焊接成框架式，不易变形；梯形块上设立倒角，便于找正。
热压机低压泵、高压泵和电机所有安装在油箱架下边，占地面积小。
该热压机由于装有蓄压器，因而可起到缓冲作用，以增长热压机稳定性。
当液压系统达到一定压力时，高、低压泵可自动停止工作；当压力局限性时，可自动启动高、低压泵补充到规定油压，使液压系统总保持在规定油压范畴内。
1.3热压机发展带来机遇和挑战
随着房地产业飞速发展，带动了装修业迅速发展，从而带动了集成材业发展。
集成材保存了天然木材材质感，外表美观，材质均匀，克服了木材易变形、开裂缺陷，运用短小料可获得人造板和实木不能代替方材板，提高了木材使用价值。
它是室内装饰、木质地板和中高档家具生产抱负材料。
集成材生产重要由拼板机来完毕，使得拼板机市场需求量越来越大。
随着板材生产厂家需要不断提高，规定拼接出来板材尽量平整，木条之间不平度较小，拼接整板变形量小，没有弯曲、扭曲、翘曲现象。
为此保证设备上下工作面平面度、刚性、上下平面平行度比较核心。
此外，必要改进拼接工艺，减少板材拼接受力不均，保证热拼板机承载面内受热均匀。
但国内拼接设备与德国、意大利等发达国家比还相对比较落后，重要体当前设备自动化限度低，配套使用设备较少，还存在诸多单机使用现象。
全自动拼板生产线在国内尚还空白。
此外，国内拼接板精度不高，后序加工量大，余料挥霍较多。
随着生产规模不断扩大，多层热压机层数在不断增多，幅面也在不断加大。
然而多层热压机缺陷也越来越显现出来：
1）热压辅助时间长，压机有效生产率低。
使用多层压机，需要相应配备附属装板、卸板系统，这无形中增长了热压辅助时间，再加上压机自身所需要闭合启动时间，导致热压周期长，生产效率低。
并且压机层数越多，辅助时间越长，辅助系统也越复杂。
2）随着层数增多，多层压机对系统同步闭合系统规定更高。
并且由于在热压过程中各层板坯受压不同，导致成品板产品厚度不均，产品稳定性差。
3）由于装板以及热压板闭合后板坯在未加压状况下受热，使产品产生较厚预固化层，砂光余量大。
4）热压板在热压过程中,直接受湿热蒸汽作用，热压板腐蚀严重，影响使用寿命。
5）受压机开档和热压板限制，多层压机生产产品规格具备一定限制，不能满足人们对产品多规格规定。
尽管多层压机具备以上缺陷，但是到当前为止，多层压机依然占据热压机市场大某些市场份额，成为人造板生产重要压机之一。
改进机架应力状态办法：
（1）在同样重量下减簿板厚,增长宽度，以提高机架抗弯刚度,减少应力。
（2）避免在机架内侧钻孔、焊接零件，以免引起应力集中，可将零件布置在立柱外侧。
（3）在机架上增长几块补板，以提高上、下横梁抗弯刚度和立柱刚度。
（4）减小拐角处应力集中，可以采用圆弧过渡,或斜角过渡。
（5）对的选取焊缝位置。
机架板普通都是拼焊而成，焊缝强度普通都低于母材，并且有焊接应力，因此焊缝要选在应力较小位置，并且要沿立柱方向，不能沿横梁方向。
2.热压机构造设计
五层侧压式热压机整机设计采用了框架式构造，整体使用工字钢和钢板焊接而成，依照热压板详细参数，选取成品压板和侧压板。
整机构造见下图：
图2-1五层侧压式热压机构造
其中热压机重要技术参数为：
上下压力：
90吨（将层层热压板向上顶起且保证压机工作时板坯不发生翘曲，泄压时靠压机自重下降）
侧向压力：
10吨（将板坯侧向加快）
热压板尺寸：
2550*1370*42mm
两热压板之间间距为100mm
详细尺寸构造参照零件图：
BYSJ-01。
2.1框架构造
最上部为上托板，为加强强度，上托板与第一种热压板间需焊接厚度为10mm钢板。
每个热压板间距离是100mm。
侧压缸在同一侧，与侧压板连接。
止推板在另一侧，厚度均为10mm。
热压板通过方形钢管和阶梯形挡块定位。
为了以便热压机在工作时热压板上升过程中位置找正，将梯形挡块开有45度倒角，以便起到引导作用。
为了使两个侧压缸推力相似以及下托板在上升过程中平稳，使用齿轮齿条机构进行调节。
第六块热压板直接焊接于下托板上，它与下托板之间同样有一厚度为10mm钢板加强其强度。
柱塞缸与焊接在底座上法兰通过螺栓连接在一起，使用厚度为14mm钢板。
四个柱塞缸通过两组齿轮齿条控制同步压力。
立柱采用H钢，型号为28a。
2.2柱塞构造
该构造重要有两某些构成柱塞和柱塞缸，两者构造分别表达如下图示：
图2.1柱塞构造
柱塞缸重要采用14mm钢板卷筒焊接而成，其构造简朴制造以便。
将该构造安装在下横梁上，并通过一块14mm厚钢板与之焊接为一体。
钢板上安装法兰以实现工作规定。
2.3上托板构造
为了考虑材料和该构造受力特点，通过对不同构造形式托板受力分析，选取受力最小且受力最为合理构造，其构造设计为两边带有加强肋，中部为正方形构造且加强肋在其对角线上。
构造示意图如下所示：
图2.3上托板构造
详细尺寸构造参照零件图BYSJ-02。
2.4下托板构造
下托板是该机器重要受力部件之一，为了使受力均匀和节约材料从而减少生产成本，在参照了以往设计经验并通过对不同构造形式托板进行受力分析，最后选取了受力最小且受力最为合理构造，其构造设计为将托板均匀提成四某些，每某些加强肋设计在其对角线上，连接柱塞法兰构造设计在该肋板几何中心上。
构造如下图所示：
图2.4下托板构造
详细尺寸构造参照零件图：
BYSJ-03。
2.5平衡机构简要设计
2.5.1工作原理
由于液压系统在工作时，对柱塞缸压力油供应不均匀，而使下托板以及侧压板在工作时不平衡。
为了使液压缸柱塞将下托板顶起工作时下托板平衡上升，及侧压板工作时平衡对板坯进行加快而设计了该平衡机构。
它重要由齿轮齿条机构来保证，将两个相似齿轮安装在同一根轴上，将齿条与下托板相连。
在侧压板上平衡机构构造于此相似，在此仅如下托板处平衡机构构造为例加以阐明。
详细构造如下图所示：
图2.5平衡机构（齿轮齿条机构）
参照了机械设计齿轮设计例题分析，由于该压机工作压力最大为90吨，因此平衡机构中齿轮转速不高，受力不是太大特点，可将齿轮精度级别拟定为IT7（GB10095-88）。
选取其材料为40Cr（
）硬度为280HBS，齿条材料选为45钢（调质）硬度为240HBS，两者材料硬度差为40HBS，符合了设计基本规定。
现将其重要设计过程简要论述如下：
1）初选齿轮齿数为
=24，齿数比u=4；
2）重要公式：
接触疲劳许用应力
分度圆直径：
T=Fd/2=11250
。
其中F为液压缸工作参数90t；d为平衡轴直径；有机械设计表10-6查得材料弹性影响系数
=189.8
有图10-21d按齿面硬度查齿轮接触疲劳强度极限
=600
；
由图10-19去接触疲劳寿命系数
=0.95。
3）按齿根弯曲强度设计时
=0.93mm
由图10-20c查得齿轮弯曲疲劳强度极限
=500
查图10-18取弯曲疲劳寿命系数
=0.85,取弯曲疲劳安全系数S=1.4，
故而
=303.6
，
载荷系数
查表10-5查得
。
齿轮接触疲劳强度决定了承载能，它仅与齿轮直径关于，为同步考虑制造及安装以便，可将该齿轮模数恰当放大，取为m=2.5，这样设计齿轮齿条传动既能满足齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到了构造紧凑便于生产制造。
齿轮重要设计参数：
材料：
40Cr（调质）
精度级别：
IT7
模数：
2.5
压力角：
20°
齿槽宽：
3.93mm
齿顶高：
2.5mm
齿根高：
68.76mm
齿高：
5.62mm
齿厚：
3.93mm
齿根圆半径：
64.38mm
详细尺寸参阅零件图：
BYSJ-04。
2.5.2齿条设计
依照齿条特性及该机构特点，其设计参数有：
材料：
45钢（调质）
精度级别：
IT7
模数：
2.5
齿形角：
20°
齿槽宽：
3.93mm
齿顶高：
2.5mm
齿根高：
3.12mm
齿高：
5.62mm
齿厚：
3.93mm
齿根圆半径：
26.88mm
构造示意图如下：
图2.5.2齿条构造
参照零件图：
BYSJ-05。
2.5.3键选取
依照平衡轴径d=25mm查附表5.20普通平键（GB1095、1096-摘录）选取普通A型平键，重要参数：
轴深t=4.0
毂深t=3.3
依照齿轮宽选键长L=55mm；材料Q275A（GB/1096-）。
2.6轴承选用
依照前文中设计轴最小直径d=25mm查机械设计手册选用深沟球轴承代号为：
6005。
详细参数见下图：
其中，查机械设计课程设计附录4.2深沟球轴承（GB/T276-94摘录）
得到重要参数值有：
d=25mm
D=47mm
B=12mm。
2.7侧压缸支架构造
由于该支架重要对侧压缸起固定作用，将其焊接在热压板上，工作时随热压板一起上下运动。
经受力计算该构造主体某些可由14mm钢板焊接；加强肋某些由10mm钢板焊接构成，这种构造在受力方面比较抱负。
构造示意图如下：
图2.7侧压钢支架三视图
详细尺寸参阅零件图：
BYSJ-06。
2.8侧压缸螺栓设计校核
依照热压机侧压力10吨以及部件连接需要，初选公称直径为13mm螺栓，为保证其正常工作现对其进行校核。
受轴向载荷紧螺栓（静载荷）连接校核计算成果：
工作载荷 Fc=3.125kN
残存预紧力系数 K=1.6
总载荷 F0=8.13kN
相对刚度 λ=0.25
预紧力 Fp=7.34kN
螺栓机械性能级别=6.8
螺栓屈服强度σs=480MPa
安全系数Ss1=2
螺栓许用应力[σ]=160.00MPa
选取材料为：
45钢
螺栓公称直径Md=M13
螺栓小径 d1=10.106mm
螺栓计算应力σ=132.1MPa
校核计算成果：
σ≤[σ]满足强度规定
受轴向载荷紧螺栓（动载荷）连接校核计算成果：
工作载荷 Fc=3.125kN
相对刚度 λ=0.25
螺栓材料：
Q235A
螺栓抗拉强度
=440MPa
螺栓屈服强度
=240MPa
抗压疲劳强度
=140MPa
尺寸因数ε=1
制造工艺因数
=1
受力不均匀因数
=1
缺口应力集中因数
=3.9
安全系数
=2
螺栓许用应力幅
=17.95MPa
螺栓公称直径
=M12
螺栓小径
=10.106mm
螺栓计算应力幅
=4.89MPa
校核计算成果：
≤
满足
故选取公称直径为13螺栓，材料为Q235A，
解决。
3.热压机重要部件受力分析
3.1立柱设计校核
立柱采用工字钢，依照热压机对称构造，立柱仅受拉力作用，没有附加弯矩和扭矩。
由计算公式：
式中：
——所选材料弹性极限，这里选用Q235A，
=210MPa。
A——工字钢横截面积
S——设计计算安全系数，取S=2.
F——工字钢受力
将数据代入公式得：
A=61.4c㎡
据此选用型号：
热轧工字钢28a（GB706-88），详细尺寸见零件图。
3.2上托板设计校核
上托板与热压板间附有10mm厚钢板来加强其强度。
上托板由厚度为14mm高为300mm钢板焊接而成。
由于其复杂交叉构造，老式材料力学分析解决问题办法十分繁琐，此处借用WildfirePro/E5.0里面有限元分析工具进行校核计算。
一方面建立三维模型如图：
图3.2.1上托板三维模型
三维模型建成后进行受力分析准备工作：
先进行模型设立—材料选取—材料分派—施加位移约束—定义位移约束—定义载荷性质（第一块热压板受到均匀压力载荷，将90t压力均匀分派到热压板上）—建立模型—分析定义—成果定义。
图3.2.2上托板受力模型
系统开始运营，随后便可运营出想要得到成果。
如图所示：
图3.2.2整体受力
系统开始运营，随后便可运营出想要得到成果。
如图所示：
图3.2.3运营成果
图3.2.5受力成果
从图3.2.5中看出，该构造最大应力处应力为79.9Mpa，该构造用45号钢，其抗拉强度为353MP，由于90t为该热压机极限压力，热压机在工作是几乎不会达到该力，此设计构造是偏安全，符合设计规定。
计算机运算过程如下：
------------------------------------------------------------
MechanicaStructureVersionL-03-38:
spg
设计研究"Analysis1"摘要
SatJun8，22:
46:
54
运营设立
块求解器内存分派：
128.0
并行解决状态
当前运营并行任务限制：
2
当前平台并行任务限制：
64
自动检测到解决器数：
2
创立元素前正在检查模型...
这些检查考虑到了如下事实:
AutoGEM会自动在具备材料属性
体积块中、具备壳属性曲面上和
具备梁截面属性曲线上创立元素。
自动生成元素。
创立元素后正在检查模型...
未在模型中发现错误。
Mechanica构造模型汇总
主单位制：
millimeterNewtonSecond（mmNs）
长度：
mm
力：
N
时间：
sec
温度：
C
模型类型：
三维
点：
2486
边：
12685
面：
18003
弹簧：
0
质量：
0
梁：
0
壳：
0
实体：
7803
元素：
7803
原则设计研究
静态分析"Analysis1":
收敛办法：
单通道自适应
绘制栅格：
4
收敛环日记：
（22:
47:
32）
>>通道1<<
计算元素方程（22:
47:
33）
方程总数：
129213
最大边阶数：
3
解方程（22:
47:
40）
后解决解（22:
48:
04）
检查收敛（22:
48:
10）
资源检查（22:
48:
15）
过去时间（秒）：
81.67
CPU时间（秒）：
79.34
内存使用量（kb）：
339829
工作目录磁盘使用量（kb）：
495616
>>通道2<<
计算元素方程（22:
48:
16）
方程总数：
153891
最大边阶数：
6
解方程（22:
48:
24）
后解决解（22:
48:
55）
检查收敛（22:
49:
01）
计算位移和应力成果（22:
49:
07）
RMS应力误差预计:
载荷集应力误差占最大主应力比例
---------------------------------------------
LoadSet18.66e+008.2%of1.06e+02
资源检查（22:
49:
27）
过去时间（秒）：
153.27
CPU时间（秒）：
138.64
内存使用量（kb）：
355804
工作目录磁盘使用量（kb）：
619520
模型总质量：
1.088271e+00
模型总成本：
0.000000e+00
WCS原点质量惯性矩:
Ixx：
7.44852e+05
Ixy：
-1.54093e+05Iyy：
3.17051e+06
Ixz：
-9.50469e+05Iyz：
-8.27875e+04Izz：
2.47457e+06
相对于WCS原点主MMOI和主轴:
最大主应力中间主应力最小主应力
3.18179e+062.89414e+063.14004e+05
WCSX：
-3.68288e-02-4.06791e-019.12779e-01
WCSY：
9.97058e-014.64826e-026.09449e-02
WCS
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