机械毕业设计（论文）冷床上下料装置设计【全套图纸】

1、第一章 前 言1.1 冷床及冷床上下料装置的概述冷床上下料装置概述：近年来，由于轧钢工艺趋向于采用无扭轧制等先先进技术，使轧制速度提高，对冷床高速上料装置提出了更高的要求，冷床高速上料装置是冷床设计中的难点，也是关键设备，它的设计质量与安装精度直接决定着产品的最终质量，本文对冷床高速上料装置进行结构分析与计算，对冷床的设计，维护有一定的意义。 冷床上下料装置按工件坯料形式可分为：卷料，棒料和件料等三中类型。卷料上料装置：将成卷的线材装在自动送料机构上，加工时材料被拉出径校直后送向加工位置，一般用于自动车床。棒料上料装置：将一定长度的棒料装在送料管内，机床每加工完一个工件，便由送料机构将棒料按所

2、需长度向机床主轴孔自动送料一次，一般用于自动车床。件料上料装置：用于单件坯料，分为料斗式，输斗槽和料仓式上料装置。冷床上下料装置用于效率高，激动时间短，工件装卸频繁的机床。1.2 冷床概述冷床是钢管生产加工线中重要的冷却和运输设备，是热轧无缝钢管生产过程中不可缺少的重要设备，属于横向移送扎件的运输设备。冷床它的作用是使钢管在冷床上作横向移动,在移动过程中逐渐冷却下来,同时要能够保证钢管在横移过程中均匀冷却,不产生弯曲、扭转或表面擦伤。在开坯，型钢及钢管轧制机上，冷床用来冷却热轧后的扎件，在线材轧机上，盘卷的运输与冷却设备主要有链式（或板式）运输带和钩式冷却运输机或两种组合运送冷却方式，目前已发

3、展成为采取了强制水冷与散卷冷却相结合的较完善的冷却方式。1.3 冷床的类型 冷床分类主要有四种型式：即拨爪式冷床、大滚盘式冷床、步进式冷床和升降链式冷床。下面要介绍升降链式冷床的性能参数和结构特点。 冷床按其用途分为：型钢冷床，方坯冷床，钢板冷床，圆钢（或钢坯）冷床，钢管冷床。(1). 型钢冷床：型钢冷床用以冷却除定尺短坯以外的各种坯料及型钢，型钢冷床按其床面固定或运动分作两大类： 在中型以上的型钢车间中，冷床台架通常是固定不动的，轧件在冷床上的横向移动，一般是通过多爪齿条式推钢机，多爪曲柄连杆式推钢机，带拔爪的绳式或链式拉钢机进行运送的。在机械化程度较高的小型车间中，为了保证断面小而长度较长

4、的轧件在横移过程中不被弯曲，扭转或表面擦伤，往往采用步进式锯齿形冷床，斜辊式冷床或插摆式冷床，轧件在上述几种冷床上的横向移动，是通过冷床床面本身的运动实现的。 目前，在中小型型钢车间得到普遍采用的冷创有：多爪式冷床，小车多爪式冷床，小车潜行式冷床，步进式锯齿形冷床，斜辊式冷床，摇摆式冷床等六种形式。(2). 方坯冷床：方坯冷床用于冷却经剪切成定尺的方坯。(3). 钢板冷床：多用于中板车间，钢板在床面上的移动是由钢绳小车式拉钢机拖动的。(4). 圆钢（或钢坯）及钢管冷床：这种冷床的床面沿轧件前进方向带有2%的上坡度， 一般多用于链式多爪拉钢机移送轧件，用于冷却圆钢，管坯及热轧无缝钢管，在近代的钢

5、管车间中多采用螺旋式冷床。 近年来，由于轧钢工艺趋向无扭轧制，采用紧凑的平立辊轧机，计算机控制等手段，使轧制速度迅速提高，这样一来，对轧线后部冷床工序提出了新的发展课题，冷床上下料系统，作用是将轧件从输入辊道送到矫直梁上，并在矫直梁上矫直，再到输出辊道（下料机构）的作用。 1.4 双向链式冷床下面设计的冷床上下料装置是在双向链式冷床上设计的，下面介绍双链式冷床结构特点及工作原理：双向链式冷床是由正向链和反向链组成的传动系统。本文简析了钢管生产线上双向链式冷床正反链传动轴结构特点和钢管受力情况,从而确定了双向链式冷床的设计合理性。双链冷床结构特点和工作原理：双向链式冷床由正向运输链、反向链、正向

6、运输链传动轴装配、反向链传动轴装配及支架等组成。双向链式冷床具有结构先进、运送钢板无滑伤、工作性能可靠、结构简单、加工制造和维护方便等优点，改善了冷床划伤钢板表面、润滑不良和冷却效果差等间题。钢管直径拨管爪滚柱中心比反向链面(钢管支承面)高正向运输链链速，反向链链速钢管最大重量钢管直径，拨管爪滚轮半径钢管温度，钢管与支承面的滚动摩擦因数，钢管与支承面的滑动摩擦因数。 正反链各有一套传统系统。正向运输链为带拨管爪的槽形链，拨管爪是由滚柱构成的，两个链节距构成一个工作节距。反向链为平板链，冷床正常工作时始终以恒定的速度与正向运输链相反方向运行。正向运输链链板低于反向链平面。钢管放置在正向运输链的两

7、个拨管爪之间的冷床工作节距中，同时钢管本体放在反向链上，钢管重量由反向链支承。这样随着正向链向前运动，拨管爪使钢管在反向缝平面上向前运动。依靠反向摩擦力使钢管产生一种持续的旋转运动，同时反向链的运动使钢管始终靠在拨管爪上。由于这种持续的旋转运动，使钢管得到均匀的冷却和很高的直度。 由于正向运输链传动轴装配和反向链传动轴装配结构类似,本文只介绍正向运输链传动轴装配结构。冷床正向运输链传动轴结构。传动轴装配由轴承座、定位块、透盖、轴承、衬套、被动链轮、轴向定位套、主动链轮等构成。因为剖分式轴承价格昂贵,轴承座选用标准的型滚动轴承座,轴承选用带紧定套的双列圆锥滚子轴承,被动链轮内采用标准深沟球轴承,

8、与主动链轮之间有轴套定位。之所以采用以上结构,是因为考虑轴装配和工作时的轴向力比较小。另外传动轴采用阶梯轴形式,便于安装和检修拆装。反向链传动轴装配结构类似如图结构。这样正、反链可以同时动作,也可以分别动作。正常工作时往往反向链持续工作,正向运输链每走一个步距或几个步距都要停下来等待下一根钢管。正向运输链为带拨管爪的槽形链,拨管爪是由滚柱构成的。两个链节距构成一个工作节距。反向链为平板链,冷床正常工作时始终以恒定的速度与正向运输链相反方向运行。正向运输链链板低于反向链平面。钢管放置在正向运输链的两个拨管爪之间的冷床工作节距中,同时钢管本体放在反向链上,钢管的重量由反向链支承。双链冷床无论正向运

9、输链工作与否,反向链都可以使钢管产生旋转运动,这种旋转运动是持续的,能够使钢管得到均匀的冷却和很高的直度。从而确定了双向链式冷床的设计合理性。在对钢管的质量要求较高时，采用双链冷床。对钢管受力分析：我们知道高温钢管在冷床上运输过程中由于钢管自重作用在支承间距处往往容易产生弯曲。另外钢管如果在支承面上平动时,钢管与支承面间基本没有相对运动,钢管支承面处由于散热不佳,容易使钢管表面散热不均匀,冷却效果差。基于以上原因在钢管运输过程中为了得到均匀的冷却和很好的直度,应该让钢管产生持续的旋转运动。为了便于对钢管能否产生旋转运动及运动状态进行分析,我们以某种钢管为例进行受力分析。1.5 冷床上下料装置的

10、作用组成及分类 冷床上下料装置是冷床的关键设备，在轧钢车间里冷床上料装置的作用是将成型热轧钢材在高速状态下制动，并将其从冷床输入辊道抬举滑至冷床本身。再从冷床移送到下料装置。冷床上料装置的形式有：斜块辊轮式，平移摇杆式，扭转升降式，曲柄摆杆式，旋转杠杆式等。曲柄摆杆式上下料装置，于其它上下料机构相比，由于拉杆和各制动板为杠杆平衡机构，使其形成自平衡力系，故该上下料机构重量轻，驱动功率小，但由于其支承摆杆较细，故其作为无缝冷床上料装置不合适，因为由于曲柄摆杆支撑的重量不大，故在冷床上要按放多个装置，故其曲柄摆杆式冷床上料装置，而旋转杠杆式冷床上料装置，其旋转臂与后面的平衡铁相互平衡，故构成自平衡

11、杠杆体系，电动机所带动的质量中不包括旋转杠杆的质量，即驱动功率之用在抬钢管上面，其所需上料装置较少，根据无缝钢管的冷床空间，选取旋转杠杆式冷床上料系统是较合适的。冷床上下料系统，作用是将轧件从输入辊道送到矫直梁上，并在矫直梁上矫直，再到输出辊道（下料机构）的作用。升降链式冷床装置主要由:上冷床段、中间冷床段、下冷床段和固定台面四大部分组成。上冷床段布工在翰入辊道和中间冷床段之间，用来把停止在辊道上的钢板运送到中间冷床段上。下冷床段布置在中间冷床段和输出辊道之间，用来把中间冷床段的切板运送到物出辊道上。 升降动作由曲柄连杆机构来完成，由一台气动离合器、两台减速机、两台交流电动机、托辊支承轴等组成

12、。升降台面中的托梁采用型材焊接，其上面作为链条的支承轨道。每根托梁内部都采用循环水冷却，众多托梁由横梁连结在一起组成升降台面。升降导向装置能实现升降台面两个方向的定位和导向运动，检修时还可以把整个升降台面放置在导向装置底座上。链传动装置由一台气动离合器、两台减速机、两台交流电动机等组成。当运送长钢板时离合器合上，两部分一起运行;当运送短钢板时离合器打开，两部分单独运行。主动链轮和从动链轮之间的中心距可以调整，通过调整中心距来调整链条的松紧度，以便在设备安装时调整链条松紧度或在链条磨损拉长后调整链条松紧度。链条上、下部均有支承结构，上部在升降托梁上，下部由滑槽式结构支承，以消除对升降运动的影响。

13、在主动链轮和从动链轮之间又设置了固定式链条支座，以改善链条的工作条件。在链条传动装上设有光电编码器，用于设定和控制钢板运行步长。运输链直接和俐板接触，用来运送钢板，具有耐高温特性，由专门厂家生产。链轮为自润滑轴承，即承压又承拉。上冷床段、下冷床段为链条，中间冷床也为条。固定台面布置在升降台面之间，与钢板接触部分为铸铁架，采用止口型式放里在其下面的横梁上，铃铁架和横梁位里交叉。固定台面同上冷床段、中间冷床段和下冷床段一起构成冷床的整体。热钢板长时间放在固定台面上便于冷却。当需要运行时，升降机构把钢板拾起，通过运输链把钢板运送一段距离后停止。升降台面下降，把铜板重新放在固定台面上。上冷床段、中间冷

14、床段和下冷床段可单独运送钥板，也可同时运送钢板。 结构特点：(1)运送过程中钥板和链板之间没有任何形式的动摩擦，因而炯板下表面不会产生划伤，保证了钥板质。(2)运翰链抗拉强度离，易更换，耐高温，其中链轮为自润滑轴承，链条由专门厂家生产。(3)冷床的冷却面积对各种不同宽度的钢板均能得到充分的利用。(4)升降台面是一个良好的平面，不平时可以进行调整，可保证整块如板水平升起。(5)固定台面由铸铁件构成，受热影响变形小。铸件上表面经过机械加工，平面度好，且结构型式有利于翎板通风冷却。这样钢板长时间放在台面上能保证钢板平整且冷却效果好。(6)支承链条的托梁内有通水冷却，使链条使用寿命大大增加。(7)运送

15、钢板速度快。(8)钢板进入冷床和移出冷床容易。(9)链条磨损后，长度可以调节。(10)下部链条有支承，可以消徐对升降运动的影响。(11)由上冷床段到中间冷床段和到下冷床段过渡平稳。1.6 无缝钢管概述及生产流程工艺 钢管是钢铁工业中的一项重要产品，在无缝钢管厂，钢管温度较高，在个反方面需要达到一定温度，这样就对钢管进行冷却，钢管冷却方式取决于钢管的成分，规格尺寸以及所要求的机械性能，轧机产量，冷却场地与设备条件等。 通常冷却方式有：1. 自然冷却：对于普通钢管无特殊要求时，一般均在大气中自然冷却2. 强制冷却：当冷床面积小或轧机增产使冷床冷却能力不足时应采用强制冷却，若对钢管要求一定的内部组织

16、与机械性能时，可采用控制冷却新工艺进行强制冷却3. 缓冷或急冷：对某些合金钢管有时采用缓冷或急冷的钢管冷却制度以改善钢管内部组织结构相应的有关特性。钢管冷却的目的与作用： 钢管经过减轻以后钢管温度一般为：700-900，此时在这样高温的温度下很难进行冷精整，因此钢管必须在冷床上冷却到50-100，后方可进入精整工序钢管冷却目的与作用如下：1. 钢管冷却后便于进行矫直，切头，切尾，改尺，修磨，检验，打包，入库等一系列的精整工序，冷却后的钢管便于某些精整工序的手工操作，保证操作工人的人身安全；冷却后的钢管可以避免某些精整加工中的工具回火，冷却后钢管可以防止在矫直时产生热应力而引起的弯曲等。2. 合

17、理的钢管冷却制度，可以使钢管获得良好的组织结构与机械性能；同时还可以避免钢管因冷却不当而产生的各种缺陷,无缝钢管是由钢锭、管坯或钢棒穿孔制成的无缝的钢管。无缝钢管上产流程工艺如下：1.热轧无缝钢管的生产工艺：坯料准备剪切坯料加热坯料定心穿孔(获得毛管)轧制(获得荒管)均整定径冷却矫直精整(包括切管、检查、探伤、修磨、倒棱、车螺纹、水压试验、标号承重打捆包装等)，其中每个工序均需配备相应的机械设备。2.冷轧无缝钢管(冷拔无缝钢管)的生产工艺：坯料准备剪切加热穿孔均整打头退火收集酸洗多道次冷拔（冷轧）坯管热处理矫直水压试验（探伤）涂油（镀铜）标记称重入库，其中每个工序均需配备相应的机械设备。1.7

18、 设计内容及基本设计参数 冷床上下料装置是冷床的关键设备，在轧钢车间里冷床上料装置的作用是将成型热轧钢材在高速状态下制动，并将其从冷床输入辊道抬举滑至冷床本身。冷床上料装置的形式有：斜块辊轮式，平移摇杆式，扭转升降式，曲柄摆杆式，旋转杠杆式等。曲柄摆杆式上下料装置，于其它上下料机构相比，由于拉杆和各制动板为杠杆平衡机构，使其形成自平衡力系，故该上下料机构重量轻，驱动功率小，但由于其支承摆杆较细，故其作为无缝冷床上料装置不合适，因为由于曲柄摆杆支撑的重量不大，故在冷床上要按放多个装置，故其曲柄摆杆式冷床上料装置，而旋转杠杆式冷床上料装置，其旋转臂与后面的平衡铁相互平衡，故构成自平衡杠杆体系，电动

19、机所带动的质量中不包括旋转杠杆的质量，即驱动功率之用在抬钢管上面，其所需上料装置较少，根据无缝钢管的冷床空间，选取旋转杠杆式冷床上料系统是较合适的。 具体设计内容有：一. 轴的设计：1. 选轴的类型2.轴的材料3.轴的结构设计4.计算轴的校核，按扭矩合成应力校核轴的强度二. 滑动轴承与轴瓦的设计：1.验算轴承的校核2.验算轴承的pv值3.验算滑动速度u值4. 部分式轴瓦的设计；三. 焊接件所用螺栓和吊环螺栓的选用：1.两焊接件所用螺栓的选用2.确定螺栓的直径d3.螺栓 m24*200的校核四. 焊接的强度校核；五. 调整干的设计；六. 键的选择：1.键的选用2.键的强度校核3.旋转杠杆与轴连接

20、处的键4.移送架与轴连接键的选用及校核5.链轮与轴链接处的键七. 传动部件的选择：1.电动机型号的选择.2.电动机静功率计算八. 减速器型号的选择：定参数：电动机的转速为的计算传动轴的转速的计算减速器的效率的计算减速器的输入转速的计算传动比的计算十. 制动器型号的选择；十一. 电动机轴上联轴器的选择：1.类型选择2.载荷计算3.型号选择十二.轴上联轴器的选用：1.类型选择2.载荷计算3.型号选择十三.旋转杠杆的设计：1. 旋转杠杆的设计（冷床上下料装置）：旋转杠杆主要组成部分有： 移送架，链轮，箱体，连杆，调整干，压板，轴套，臂，部分式轴瓦，轴，轴承座，链条，螺杆,油堵等组成。具体数据有：链轮

21、（一）直径：; 箱体高度：420 mm; 轴直径为：mm; 链轮（二）直径：mm; 轴套高度：60 mm; 箱体宽度：390 mm;调整干左右旋， 各圆直径；螺母选为：m42*3 m46*3 ；固定座与轴承座均选为焊接件；链条为成品。2 冷床上料装置的设计：冷床上料装置的设计主要组成部分有：联轴器，制动器，减速机，传动底座，旋转杠杆，轴承座，三个轴，联结轴等。 具体数据有：旋转杠杆角度为：13，底座高度：625，轴承座宽度：外宽：310mm,内宽：290mm；3 冷床下料装置的设计 冷床下料机构组成：活动台架（组装件），拔板（焊接件），固定台架，横梁，座架（焊接件），轴，挡板，轴套，垫块，链接

22、头（成品）等等。1.链的选择2.根据一些已知条件初选链条型号3.定链条的技术参数：初定中心距ao，确定链条节数lp，链条长度 l，中心距a4.链条静强度条件校核5.滚子链链轮的尺寸计算：基本参数，主要尺寸计算与选取，十四. 张紧轮的设计；十五. 张紧轮的轴的设计；十六. 专用螺栓，调整螺栓；十七. 安装移送架的轴：1.最小轴径计算2.轴的结构设计3.确定各段轴径和长度第二章 确定方案2.1 确定方案 冷床一般有输入辊道，上下料装置及冷床本身三部分组成，其中上下料装置是冷床的关键设备，在轧钢车间里冷床上料装置的作用是将成型热轧钢材在高速状态下制动，并将其从冷床输入辊道抬举滑至冷床本身。冷床上料装

23、置的形式有：斜块辊轮式，平移摇杆式，扭转升降式，曲柄摆杆式，旋转杠杆式等。 下面就曲柄摆杆式上下料装置旋转杠杆式上下料装置作一比较，选取其一作为设计方案。曲柄摆杆式上下料装置，于其它上下料机构相比，由于拉杆和各制动板为杠杆平衡机构，使其形成自平衡力系，故该上下料机构重量轻，驱动功率小，但由于其支承摆杆较细，故其作为无缝冷床上料装置不合适，因为由于曲柄摆杆支撑的重量不大，故在冷床上要按放多个装置，故其曲柄摆杆式冷床上料装置，而旋转杠杆式冷床上料装置，其旋转臂与后面的平衡铁相互平衡，故构成自平衡杠杆体系，电动机所带动的质量中不包括旋转杠杆的质量，即驱动功率之用在抬钢管上面，其所需上料装置较少，根据

24、无缝钢管的冷床空间，选取旋转杠杆式冷床上料系统是较合适的。此方案确定为：设计旋转杠杆式冷床上料装置，其图为如下：2.2 链式运输机传动方案方案的确定：根据冷床特点，无缝厂有关方面的条件，确定传动方案，从剪径机下来的钢管需要在冷床上冷却，要使冷却的钢管达到规定的工艺要求，在其钢管从生产到成品出厂的各个环节都是不可缺少的，在冷床上冷却也是相当重要的一个环节，在冷床上的冷却其中链式运输机其为重要，钢管在冷床上移动，靠的是链条的传动来实现的。 钢管在冷床上的运输，其传动方案如下图所示：1. 冷床 2. 正向链传动减速器3. 正向链传动电机 4. 反向链传动减速器5. 反向链传动电机 传动系统设计： 1

25、. 正向链传动系统设计正向链传动系统由：电动机，减速器，联轴器等部件组成，其传动系统简图如下图所示：1.下料辊道 2. 电动机 3. 减速器 4. 正向链传动轴装配 5. 冷床本身 2.3 反向链传动系统设计反向链传传动部分与正向链传动方案差不多，反向链传传动部分是与正向链运动相反，反向链支撑着钢管，钢管移动靠正向链的附件推动向前移动。 反向链传动系统如下图所示：1. 冷床 2. 电动机 3. 减速器 4. 反向链传动轴装配 5. 上料轴道中心线2.4 传动链的结构设计计算一 正向链的结构设计计算 起重运输链的结构要根据运输条件要求，设计选择链条型号，尺寸及其个方面的受力情况，分析其结构。 正

26、向链结构如图所示：1. 正向链项链 2.正向链 3.轨梁槽钢 4.钢管确定链条尺寸需要知道链条的受力情况，轨梁对链条的反作用力，分析钢管的受力情况及链条的受力情况，并计算大小尺寸。 钢管在链条上的受力情况，其垂直与地面的受力情况如图所示：其中r1,r2.r10为链条的反作用力g为钢管的重量：g=mg=2500*9.8 =24500 kn钢管的受力情况可以简化为如图所示由平衡方程有： t=cos a=f1 tsina+n=g由于钢管在冷床上是不让其滚动的则有： tsina=g所以有：根据电动机额定功率计算及计算功率有设计手册查得所需电动机的类型，根据工作条件，及其工艺要求来确定电动机，由于要达到

27、生产需要节约资金，所以选择变频电动机。反向链结构设计如图所：第三章 轴的设计3.1 轴的选择轴的合理外形应该满足：轴和装在轴上的零部件要有准确的工作位置，轴上零部件便于拆装和调整，轴应该有良好的制造工艺特性。轴是机器的主要传动部件之一，一切做回转运动的部件（如齿轮，蜗轮，带轮，链轮，联轴器等），都必须安装在轴上才能传递运动和动力。轴的结构时机包括定出轴的合理外形和全部的结构尺寸。结构设计应该以强度计算为基础，通常按旋转强度计算出轴端直径。进行轴的结构设计，根据工作条件，确定轴的结构形状和全部结构尺寸，在进行轴的结构设计时要考虑的主要因素有： 1. 轴的结构形状应该满足使用要求，零件在轴上的定位

28、要可靠，保证轴和轴上的零件要有准确的相对位置。 2. 轴的结构应该有利于提高轴的强度和钢度，力求受力情况合理，避免和减轻应力集中的现象发生。 3. 轴的加工和装配工艺要好。 拟定轴上的装配方案，根据运输链的结构定轴上的装配方案，根据需要选定装配方案，根据轴向定位的需要确定轴的各段直径和长度。 轴设计时应该注意的事项：轴的设计是强度前提定直径，装拆决定梯度性，零件固定应可靠，注意合理的工艺性。（1）设计轴时不能只考虑一根轴本身，也不能仅仅考虑强度计算，必须考虑轴系以及轴整台机器的结构与尺寸结合起来考虑。（2）轴的强度计算有三种方法，分别用于不同的场合。一般来说：至受转矩的轴和受弯矩不大又不重要的

29、轴，可只用第一种方法（按扭转强度条件估算轴径）计算。一般转轴可按第一种方法先估算受扭矩段的最小直径，进行结构设计后再按照第二种方法（弯矩转矩合成强度）计算轴径或验算强度。重要转轴在第二种方法计算后，再按照第三种方法验算有应力集中的各危险截面的安全系数。当计算不能满足要求时，需要修改轴的结构与尺寸并作重新计算，直到满足要求为止。（3）轴的结构设计，是轴设计中最重要的一步，其目的就是确定各段轴的直径和长度，确定轴径时应有轴端最小直径开始，根据轴上安装零件的尺寸及安装要求，确定各段轴的直径和长度，设计时必须保证：轴上的零件有准确的轴向定位可靠固定，轴上零件应安装和调整方便 。（4）轴的材料，热处理和

30、加工方法对轴的强度有较大的影响，合金钢在常温下的弹性模量和碳素钢差不多，故当其其他条件相同时，用合金钢代替碳素钢虽然强度得到提高，但不能提高轴的钢度。轴在载物作用下，将产生弯曲或是扭转变形。如果变形量超过允许的范围，就会影响轴上零部件的正常工作，甚至会破坏机器的工作性能，例如装齿轮段的扰度和扭转角度超过限度，则会影响齿轮的正常啮合，而使齿轮沿着齿宽和齿高方向接触不良，造成载荷集中，降低了啮合度等等各个方面都会受到影响的。因此，在设计主轴时必须验算轴的变形量。3.2 轴（一）的结构设计1.轴一的形状尺寸设计（1） 选定轴的类型：根据所需轴线形状，选定轴为直轴中的转轴（2） 轴的材料：轴常用的材料

31、是优质中碳钢，其中最常用的是调制处理的45号钢，该轴无特殊要求，故选用45号钢为轴的材料（3） 轴的结构设计： 1 轴的设计既要满足轴的强度的要求，也要保证轴上零件的定位固定和安装方便，并且有良好的加工工艺，所以根据轴上零件的布置，故此轴的结构设计为阶梯轴2 最小轴径dmin 的计算轴（一）两端段为最小直径dmin，根据轴上联轴器的型号可知：dmin=1503 确定各段轴径和长度 定位轴肩高度按机械设计表12-3取，非定位轴肩高度一般取12.5,所以对于轴径，从左向右取 ：150180 170 180 160 170180 170 180150；对于轴长，取决于轴上零件的宽度及它们的相对位置和

32、工作需要，结合以上可知此轴结构如图所示：1. 轴的校核 由于次轴为转轴，既受转矩，又受弯矩，但受力始终朝一个方向，故次轴受力较简单受力分析：弯矩： m=4049.08x0.465=1882.822 n.m扭矩：t=9550x p/n=35951.05 n.m扭矩合成：=21652.64 n.m弯矩合成图为： 1. 按扭矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩的截面的强度，由图可知，轴受弯矩最大的截面为c点，即安装旋转杠杆的截面，且此处轴的直径160mm,与其它轴径相比为最小，故只要此处的强度能达到要求，即可满足强度要求。 已知：mca=21652.64 n.m 查表得调制

33、处理的45号钢的需用弯曲引力： 所以此轴强度合格。二.轴（二）的设计1. 选择轴的类型：同轴（一）为转轴2. 轴的材料：同轴（一）为45号钢3. 轴的结构设计：设计方案同轴（一） 轴的结构如图所示： 3.轴的校核轴为转轴，因此即受转矩，又受弯矩，但受力始终朝一个方向，次轴受弯矩最大的地方仍是安装旋转杠杆的地方。弯矩：同轴（一）， m=1882.822 n.m 扭矩：因为弯矩与轴一相同，即扭矩小于轴一的扭矩，故轴二的弯矩合成小于轴一的弯矩合成, 故此轴强度必合格。三轴（三）的设计.1. 选择轴的类型：同轴（一），轴（二）为转轴.2. 轴的材料：同轴（一），轴（二）为45号钢3. 轴的结构设计：设

34、计方案同轴（一）轴的结构设计如图所示：4. 轴的校核危险界面与轴一，轴二相同， 弯矩为： m=1882.822 n.m ； 扭矩为 : 小于轴一的扭矩，故此轴强度和各。3.5 安装移送架的轴的设计此轴上装有滑动轴承，轴的另一端安装链轮，链轮有防护罩保护，故这一段的润滑油的输入较困难，故此轴必须选用空心轴，润滑油由一端送入另一端来润滑滑动轴承，又因为此空心轴的内径很小，只要能输送润滑油即可，故在计算时可按实心圆轴计算，材料为45号钢；3.5.1最小轴径计算 因为此轴为即承受弯矩又承受转矩作用的转轴，在做轴的结构设计前，常用按扭转强度条件估算轴径的方法来计算最小直径，此方法是用降低许用应力 的办法

35、来补偿弯矩对轴强度的影响。轴的直径为：式中，c_ 由轴的材料和承载情况确定的常数，查机械设计表12-4，取c=110 故选取：d=80 mm；3.5.2 轴的结构设计 轴的设计即要满足轴的强度的要求，也要保证轴上零件的定位，固定和安装方便，并且有良好的加工工艺，所以根据轴上零件的布置，故此轴的结构设计为阶梯轴。3.5.3 确定各段轴径和长度：定位轴肩高度按机械设计表12-3取，非定位轴肩高度一般取12.5mm,所以对于轴径，从左向右取：对于轴长，从左向右取决于轴上零件的宽度及它们的相对位置，和工作需要； 结合以上可知此轴的结构如图：此轴校核略；3.6 正向链链轴的结构设计轴所受到的剪切力为：轴

36、上受到的拉力为：轴的总长度为l=13.5mm轴的各段长度初步确定以后，轴的总长为：l=l+2 l3+2l2+2l1=177 mm;正向链链轴的强度计算 确定轴的转速：n=n0/i=750/867=0.865轴上传递的功率为：根据公式初步估算轴的直径，由材料为45钢，选取a=120； 正向链链轴的结构如图所示：第四章 键的选择4.1 键的选用键的类型可以根据联接的结构特点，使用要求和工作条件选定，键的尺寸通常根据轴的直径从标准中选择，键的强度的校核由手册中公式进行计算校核，如果强度不够，可以采用双键，这时要考虑键的合理布置，两个平键做好相隔181，两个半圆键则应该沿着轴布置在一条线上，如果转矩的

37、方向要改变则两个楔向键之间的夹角通常取为120135度，当链联结的轴与毂为盈配合时，如果过盈量较小，则在强度校核中可以考虑其过盈链接。联轴器与轴连接处的键4.1 键的选用 联轴器与轴连接处的连接为静连接，即轴向上无相对移动，故选用平键连接，又由于是联轴器与轴连接，故选用圆头普通平键（a型） 根据d=150 mm,从表中查得键的截面尺寸为 b=36 mm, 高度h=20 mm,键长l=180 mm4.2键的强度校核键36180 因为键，轴和联轴器都是钢，查手册得，钢的需用挤压应力为，取平均值 键的工作长度 l=l-b=144 mm, 键与联轴器的接触高度 k=0.5h=10 mm.因此：键361

38、80 合格。4.3旋转杠杆与轴连接处的键1. 键的选用：旋转杠杆有定心要求，而且精度等级较高，故选用圆头普通平键连接根据 d=160 mm,从标准中查得键的截面尺寸：宽度b=40 mm , h=22 mm, l=260 mm2. 键的强度校核： 键的需用挤压应力，根据其材料为钢，可取键的工作长度 l=l-b=260-40=220 mm键与旋转杠杆的接触高度 k=0.5h=11 mm由 因此：键40260 合格4.4移送架与轴连接键的选用及校核1. 键的选用 由于移送架与轴的连接具有一定的定心要求，故可选用圆头普通平键连接根据 d=80 mm,由手册查得键的主要尺寸为：宽度 b=22 mm ,

39、高度 h=14 mm, 键长l=140 mm,键与移送架的接触高度 r=0.5h=7 mm,键的工作长度l=l-b=140-22=118 mm 移送钢管的最大直径为 450 mm, 最大重量为 25000 kg , 故移送钢管时所需的最大转矩为： 由公式： 因为键，轴及移送架的材料都为钢，由手册查得其需用挤压应力： 取平均值： 因此： 此键合格4.5 链轮与轴链接处的键1. 键的选用 此处轴只传递转矩，且转矩较大，因此.选择普通平键 根据d=80mm, 查手册得：键的尺寸为： b=22 mm h=14 mm l=60 mm2. 键的校核 由前面的计算可知，键所受的转矩为 t=2375 n.m

40、键的工作高度 k=0.5h=7 mm 由公式，所以此键不合格。 由于用一个键链接强度不够要求，所以改用两个键在相隔180度的母线上布置，其工作的有效长度为1.5l由公式： 此时键合格；第五章 滑动轴承与轴瓦的设计5.1 滑动轴承的设计 1. 移送架相当于起重机构，由于冷床上料装置连续工作的时间长，采用的是定期检修方式，故要求轴承的工作时间较长。另外，安装旋转杠杆的传动轴较长，不便于安装滚动轴承，且旋转杠杆要求有轴向定位，由于轴较长，故轴向定位较固难，但是采用部分式的滑动轴承，则较容易达到所需的要求，且滑动轴承的载重量较大，便于装拆。综合上面所述，故选用滑动轴承。 由于滑动轴承为非标准件，根据所

41、需尺寸，自行设计此滑动尺寸。 此滑动轴承的力较大，且传动轴的转速为5r/min,所以选择16-4硅黄铜作为滑动轴承的材料，即zcuzn16si4，此材料的特点为用于低速中载轴承。滑动轴承的结构设计如图所示：5.2 滑动轴承的校核 1. 验算轴承的校核. 由公式：5.4 部分式轴瓦的设计 由于此处滑动轴承不承受多大的载重力，且为低速转动，故可选耐磨铸铁作为材料，即ht300，耐磨铸铁价格便宜，宜用于低速，转载的不重要轴承。 其结构及主要参数为： 此处，滑动轴承基本不受压力，只收链的拉力，由此拉力而产生摩擦力，故此滑动轴承的校核略。第六章 旋转杠杆的设计 旋转杠杆工作时做圆周运动，当主动轴与带动杠

42、杆臂转动时，由于链条作用，杠杆臂的带动链轮绕01做圆周运动，链轮轨迹为圆的平动，在杠杆转动过程中v型槽保持垂直位置，当杠杆转到上一个位置时托起轧件，转过一定角度后再把轧件放到下一个工位上这样完成一个工作过程。 旋转杠杆托架结构设计：由于旋转杠杆装置为了完成取料，送料，方料三个动作，其托架选料口在公转与自转过程中始终朝上，这一功能的实现是由转臂和托架同步回转来完成的，而同步回转是由链传动来实现的，对托架结构的设计，要根据管料情况来设计，设计托架结构形式，要使其重量尽量小，结构要简单，容易制造。 托架结构如图所示：配重计算：构件受力分析： 构件受力分析图：式中：m_物料重量，kg p_链条张力，n

43、 r_链轮半径，m构件受力分析图：配重是为了使回转运动平稳，在构建的另一侧设计相应的配重，配重可以根据上面的四个重量公式计算得出重量。由于转臂确定后使得钢管就在一定的范围内移动，配重是可以改变，以达到平衡作用。 由于以上分析计算忽略了由电动机驱动，变速所引起的冲击载荷，对转臂取料位置的设计，加速位置设计应避开的位置，同时用p值设置链条时应该考虑这个因素，用p值设计回转轴和电动机功率时也应该考虑这个因素。6.1 链的选择 由于旋转杠杆做顺时针圆周运动，为使v型架始终保持竖直向上，则v型架必须做逆时针圆周运动，其转速要与旋转杠杆圆周运动的相等，而v型架的圆周运动是靠链传动实现的，即n1=n2=5

44、r/min。其运动分析如简图：有因为所传递的功率较大，故为低速链传动，对于这种低速链传动，其主要失效形式是链条静力拉断，故低速链应按静强度条件进行计算。6.2 根据一些已知条件初选链条型号因为链条做的功等于v形架上钢管做的功a链=a钢管=mg(250+225)* =5000*0.475 =2841 nm p=a/t=2841/3*1000=0.95 kw选取双排链，则链额定功率po为：po=px*kzka/1.75=0.95*0.98*1.4/1.75=0.74 kw又因为链传动速比 i=n1/n2=1.故在使用机械设计手册上选z1=z2=27合适，由机械设计表9-3选ka=1.4,再由图9-

45、13，按z=27查处kz=0.98，再根据po=0.74 kw，n1=5 r/min,由机械设计图9-11查得链条型号为：20a；6.3 20a链条的技术参数： 节距：p=31.75 mm 排距：pt=35.76m 滚子外径：d1=19.05 mm;(1)初定中心距ao 因为一般ao=（3050）p 所以：ao=32*31.75=1016 mm(2)确定链条节数lp 因为lp应圆整为整数，并易取偶数，所以lp=92；(3)链条长度 ll=lp*p/100=2.9m(4)中心距a当z1=z2=z时用公式： a =（4-z）/2*p=(92-27)/2*31.75=1031.86 mm 为保证链条

46、松边的合理下垂量，安装中心距a应相应减小。故取a=800 mm；6.4 链条静强度条件校核 链的平均速度：u=z1 p n1/60*1000=27*31.75*5/60*1000=0.071 m/s 链传动的圆周力，即有效圆周力：f=1000p/u=1000*0.95/0.071=13380.3 n静强度安全系数应满足下式要求： sca=q/kaf+fc+ffs f=kfqa*(n)式中：sca _链的抗拉静强度的计算安全系数；q _链条极限拉伸载荷，n查机械设计使用手册表8-2-2 则取q=173500 nka _工作情况系数，查机械设计实用手册表8-2-7，取ka=1.8f _有效圆周力f

47、c _离心力引起的拉力，n，因链速u10m/s，故离心力fc忽略，q _链条每米质量，kg/m,机械设计实用手册表8-2-2，q=3.80kg/mu _链速 m/sff _悬重拉力nkf _系数，查机械设计实用手册查8-2-5，kf =6.5a_链传动中心距， mm，a=800 mm；f_下垂度， mm，即f=0.02a时的拉力系数，取f=0.02*800=16mm；_两轮中心连线对水平面的倾斜角；s _许用安全系数，一般取48；ff=6.5*3.8*800*=196.8nsca=173500/1.8*13380.3+197.6=7.26 即在48之间，故此型号链满足要求。6.5 滚子链链轮的

48、尺寸计算：（1）基本参数配用链条20a：链轮齿数z1=z2=27节距 p=31.75mm；排距 pt=35.76mm；滚子外径d1=19.05mm；内链板高度h2=30.26mm；(2)主要尺寸计算与选取分度圆直径：第七章 传动部件的选择7.1 电动机型号的选择. 由于冷床上料装置的工作原理与起重机相似，故初步选定为起重冶金用绕线转于异步电动机，其新产品代号为：yzr代号意义：异重绕,老代号：jzr。7.2 电动机静功率计算：冷床上料机构的静功率为：异步电动机性能和结构特点：断续定额，封闭自扇冷式。采用高电阻铝合金绕铸的笼型转杆，起动转矩大，能频繁启动。 1.yzr系列电动机具有较大的过载能力

49、和较高的机械强度。适用于短时或断续周期运行频繁启动和制动，有过载及显著振动，冲击的设备。 2.起重用的yzr电动机的绝缘等级为h级，适用于环境湿度，不超过60的场合。 3.yzr系列电动机的防护等级，一般场合为,冶金使用场合为 4.名牌标尺的额定数据通常是指的数据，查yzr系列电动机，选择yzr 225m_6型号电动机，技术参数： 额定功率：p=30 kw fc=40% 工作方式：s3 6次/h 转子电流：64 a 转速：n=962 r/min 额定电压：380 v 效率：88% 重量：398kg7.3 减速器型号的选择 圆柱齿轮减速器是渐开线减速器，分为两级单级和硬齿面及中硬齿面共六个系列，

50、主要使用于冶金，矿山，运输，水泥建筑等行业，减速器高速轴转速不大于1500，齿轮的圆周速度不大于20，工作环境的温度范围：-40+45，低于0时，启动前润滑油应预热。选用减速器时必须满足传动比要求，然后按计算功率选用减速器型号。 必要时校核减速器的尖峰载荷p max 1.8p l，最后校核减速器的功率pg 即 pt=p1*f1f2f3pg式中：f1环境温度系数 f2小时符合率系数 f3功率利用系数（1）电动机的转速为：（2） 传动轴的转速：（3） 减速器的效率选为 0.97（4）减速器的输入转速为： （5）传动比： 此减速器的传动比较大，由于安装时电动机的输出轴与传动轴垂直，故需要选择圆锥圆柱

51、齿轮减速器，又因传动比较大，故选用三级的圆锥圆柱齿轮减速器，由于大尺寸的圆锥齿轮较难精度制造，因而总是把圆锥齿轮传动作为圆锥圆柱齿轮减速器的高速级（载荷较小），以减小其尺寸，便于提高制造精度。 因此减速器选为：ksd 545_112 2l型。7.4 制动器型号的选择 制动器是用于机构或机器减速或使其停止的装置，有时也用作调节或者限制机构或机器的运动速度，它是保证机构或机器安全正常工作的重要部件。 因为对于起重机械或旋转机构以及车辆等，为了控制制动转矩的大小便准确停车，则多采用常开式制动器，冷床上料相当于起重机，它要求机器能准确的停在指定的位置，故采用常开式制动器。 由于此制动器要与电动机直接相

52、连，是对电动机起制动作用的，故此制动器的制动转矩只要能大于电动机的转矩即可，所以此制动器按电动机的转矩来选。 公称转矩：t=9550p/n=9550*30/962=297.66 nm 计算转矩：t1=kt=2.3*297.66=684.848 nm 其中：k_工作情况载荷系数，查表得k取2.3查手册得制动器的型号选为：ywz5400、50 技术参数： 制动转矩：450710 nm , 制动轮直径为 400 mm这种制动器制动转矩，制动时间的调整，简便可靠，摩擦材料更换方便，制动过程无粉尘污染，使用寿命长，可达两千万次。 第八章 电动机轴上联轴器的选择8.1.1 联轴器的选择 联轴器的基本功用是

53、连接两轴（也连接轴和其他回转零件），并传递运动和转矩。有时，联轴器也作安全保险装置，联轴器所连接的两轴，只能在运动停止后经过装拆才能彼此接合或分开。应用联轴器可以方便的将组成机器的相关部分（如原动机部分，传动部分和执行部分）连接起来。 联轴器选用时，首先按工作条件选择合适的类型，再按转矩，轴径和转速选择联轴器的尺寸，必要时校核其薄弱的承载能力。（1）类型选择： 因为电动机出来的轴是要求制动的轴，而且还要有缓冲减振功能，其寿命也不能短，而且电动机带减速器，所以此轴为高速轴，故选用带制动轮弹性柱销联轴器。8.1.2载荷计算：公称转矩：t=9550p/h=9550*30/962=296.22 nm计算转矩：tc=kt=2.3*296.22=684.86 nm 式中k工作情况载荷