机械毕业设计（论文）-切头剪设计【全套图纸】 .doc

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题 目：切头剪设计学生姓名：学 号：0704103105专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机07-1班指导教师：46内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）切头剪设计摘要：中厚板轧机是轧钢设备中的主力轧机之一，代表一个国家钢铁工业发展的水平，世界上每个工业献祭的国家都拥有若干套。各国的中厚板轧机和生产技术都各有特色，钢板治疗和各项经济指标也达到了较高的水平。剪切机的种类很多牟其中滚切实切头剪采用双机电驱动的方式。滚切式切头剪是钢厂重要的剪切设备之一，主要作用是在薄规格轧制时切去带钢的头部和尾部。切头剪一般由三个部分组成：机械系统、液压系统等。本次设计的户要是机械系统，通过给定的已知条件及参数，选择和确定了合理的设计方案：电动机的计算选取，设计和校核主要的零部件，以及其他传动装置和执行机构的设计等。同时确定了合适的润滑系统和维护检修方案。关键词：切头剪；机械系统；设计方案；合理全套图纸，加153893706cut head upper design ontologyabstract：in the thick of the heavy is one of main equipment of steel rolling, representing a national steel industry development level, the world each industrial countries have to sacrifice some sets. countries in the heavy and thick the production technology all have distinguishing feature each, steel treatment and various economic indicator reached higher level. there are many kinds of shear machine moujizhong roll practically top-end cut with double mechanical drive way. roll-cut type top-end cut is one of the important shear equipment steelworks, main effect is in thin specifications when cut off strip rolling the head and tail.top-end cut generally consists of three parts: mechanical system, hydraulic system, etc. the design of the door if mechanical systems, through a given known conditions and parameters, select and determines a reasonable design plan.key word: cut head upper；machinery system；design project； reasonable目录第一章 概述11.1 板材的种类及用途11.1.1 板材的种类11.1.2 板材的应用领域11.2 切头剪的发展21.3 生产工艺31.4 剪切机的类型及特点31.5 剪切机的发展状况41.6 本文设计的内容5第二章 切头剪的计算62.1 概述62.2 剪切力与剪切功62.2.1 计算剪切力62.2.2 计算剪切力矩92.2.3 计算剪切功112.3 电机功率的计算 选择及校核122.3.1 电机功率的计算122.3.2 电机的选择132.3.3 电机的校核132.4 传动系统的总体设计152.4.1 传动方案的确定152.4.2 齿轮的总体设计162.4.3 校核齿面的接触强度182.5 偏心轴的设计计算及校核182.5.1 轴的设计与校核182.5.2 刚度验算242.6 轴承的计算及校核242.6.1 轴承的选择242.6.2 轴承的校核252.7 联轴器的选择252.8 选择制动器262.9 键的选择与校核272.10 刀架的设计计算282.11 箱体的设计30第三章 设备的安装，润滑与密封323.1 设备的安装323.2 设备的润滑及密封32第四章 机械可靠性设计344.1 可靠性的基本概念344.2 对偏心轴进行机械的可靠性设计364.2.1 做轴的受力弯矩转矩图364.2.2 确定转轴的应力分布374.2.3 确定的材料的疲劳强度404.2.4 确定转轴在计算截面处的疲劳极限414.2.5 确定轴在计算截面处的轴径42设计中的结论43结束语44参考文献：45第一章 概述1.1 板材的种类及用途1.1.1 板材的种类 冷轧板卷是以热轧卷为原料，在室温下在再结晶温度以下进行轧制而成，包括板和卷，国内众多钢厂如宝钢、武钢、鞍钢等均可以生产。其中成张交货的称为钢板，也称盒板或平板；长度很长、成卷交货的称为钢带，也称卷板。 钢板可以说在生产中必须要接触的东西，不管是做什么产品都需要用到，这个也不用详细介绍。日常生产中用到的板材可以说有很多分类，最常用的就是厚薄、硬度、锰钢等等。下边这些是关于钢板和各种板材的介绍。钢板(包括带钢)的分类：按厚度分类：薄板中板厚板特厚板；按生产方法分类：热轧钢板冷轧钢板；按表面特征分类：镀锌板(热镀锌板、电镀锌板) 镀锡板复合钢板彩色涂层钢板；按用途分类：桥梁钢板锅炉钢板造船钢板装甲钢板汽车钢板屋面钢板结构钢板电工钢板(硅钢片) 弹簧钢板其他。1.1.2 板材的应用领域 冷轧板带用途很广，如汽车制造、电气产品、机车车辆、航空、精密仪表、食品罐头等。冷轧薄钢板是普通碳素结构钢冷轧板的简称，也称冷轧板，俗称冷板，有时会被误写成冷轧板。冷板是由普通碳素结构钢热轧钢带，经过进一步冷轧制成厚度小于4mm的钢板。由于在常温下轧制，不产生氧化铁皮，因此，冷板表面质量好，尺寸精度高，再加之退火处理，其机械性能和工艺性能都优于热轧薄钢板，在许多领域里，特别是家电制造领域，已逐渐用它取代热轧薄钢板。冷轧普通薄板：由普通碳素结构钢或低合金结构钢冷轧制成。冷轧板表面质量较好。具有良好的冲压性能。对其要求要保证冷弯和杯试验合格，常用于汽车等行业和镀层板的原料。冷轧优质薄钢板：主要包括各种优质钢冷轧薄板，最常用的是碳素结构钢板，尤其是深冲压用冷轧薄钢板，是由低碳优质钢08al冷轧的薄板，钢板按表面质量分为三组；、，分别表示特别高级、高级、较高的精整表面,按拉延级别分为zf、hf、f级（代表用于冲制拉延最复杂、很复杂、复杂的零件）,根据钢板厚度允许偏差，又分为a、b两级精度、广泛用于汽车拖拉机工业。冷轧板具有良好的性能，即通过冷轧，可以得到厚度更薄、精度更高的冷轧带钢和钢板，平直度高、表面光洁度高、冷轧板表面清洁光亮、易于进行涂镀加工、品种多，用途广，同时具有冲压性能高和不时效、屈服点低的特点，所以冷轧板具广泛的用途，主要应用于汽车、印制铁桶、建筑、建材、自行车等行业，同时还是生产有机涂层钢板的最佳选材。冷轧钢板，表面光洁，加工优良，用于汽车、冰箱、洗衣机等家电，以及产业设备、各种建筑材料。随着经济发展，冷轧钢板已被称为现代社会的必须材料。 冷轧产品的分类： 热轧酸洗、轧硬卷、普通冷轧、镀锌（电镀锌、耐指纹、热镀锌）、镀铝锌、电镀锡、彩涂、电工钢（矽钢片）等。1.2 切头剪的发展切头剪是轧钢生产线上重要设备之一，其工作性能的好坏直接影响到轧制线的生产效率和产品切口质量。切头剪用于剪切运动着的轧件，要使轧件剪切断面垂直、平整、长度合格，要求切头剪剪刃从开始剪入到剪切终了其线速度切角、剪刃重叠量、剪刃侧隙，剪切过程中剪刃基本与轧件垂直。建立切头剪运动学模型，对其剪刃运动轨迹和剪刃速度进行定量分析，从而获得曲切头剪剪切机构的设计方法，并能对设计出的机构进行性能分析水平分量 等于或略大于轧件速度， 即= (1103)vo (1)满足式(1)，就不发生堆钢和拉钢现象，且要采用合适的剪。起停式切头剪设计思路新颖，结构紧凑，不需要利用空切机构来实现定尺。该剪一般处于静止状态，剪切时，采用低惯量大转矩直流电机，直接完成起动、剪切、制动、复位等工艺过程(图1)。电控技术的发展和电器元件质量的提高，使高速频繁起制动成为可能。该剪能用于高速轧制生产线，剪切精度高，能耗小，因而很有发展前途。切头剪在剪切带钢时，要求剪刃近乎垂直进人带钢，这样，剪切断面好，剪切抗力较低。若剪切时剪刃倾角过大，不但使设备剪切力和剪切力矩减少，而且，降低了剪刃的使用寿命。连杆速度不均匀，则容易造成轧件缠刀事故，影响轧件质量。因此，有必要在切头剪设计时，就对剪切机构进行优化没计，以充分利用电机功率，并提高轧件质量。1.3 生产工艺生产过程中由于不进行加热，所以不存在热轧常出现的麻点和氧化铁皮等缺陷，表面质量好、光洁度高。而且冷轧产品的尺寸精度高，产品的性能和组织能满足一些特殊的使用要求，如电磁性能、深冲性能等。 1.4 剪切机的类型及特点飞剪是用来剪切横向运动着的轧件，它可以装在连续式轧机的轧制作业线上，亦可装在横切机组上。随着连续式轧机的发展，飞剪机得到了越来越广泛的应用，而且种类也较多，下面介绍几种在板材生产中应用的剪切机。（1）滚筒式飞剪 是一种应用很广的飞剪，它装在连续机组或横切机组上，将刀片装在两个旋转方向相反的圆筒上，当滚筒运动时，两个刀片相对移动，在水平方向上的运动可近似为平行刀片的运动依靠垂直方向的运动来保证剪切的完成，这种飞剪在剪切区域内刀片不是做平移运动，所以剪切时轧件的断面不平整，而是倾斜状。（2）曲柄回转杠杆式飞剪 这种飞剪的刀片做平移运动，刀架为杠杆形状，其一端固定在偏心筒上，一端与摆杆相连，且有空切行程，当偏心套筒转动时，刀片能垂直或近似垂直于轧件运动，其优点是轧件断面较为平整；缺点是结构较为复杂，运动特性差，刀片速速不能太快，所以其剪切的效率比较低。（3）曲柄偏心式飞剪 这种飞剪的刀片做平移飞剪机运动，曲柄铰接于偏心轴的镗孔中，并有一定的偏心距，两曲柄以相同的角速度旋转，刀架的一端铰接于机架上，另一端与摆杆相连，通过双臂曲柄轴刀架和摆杆可使刀片在剪切区做近似于平移运动，从而得到平整的剪切断面。（4）曲柄摇杆式飞剪 工作时的波动能量小，可在大于5m/s的速度下工作。上刀架通过偏心轴与下刀架相铰接，下刀架在曲柄与上下架的带动下以偏心套与偏心轴中心做往复摆动。当改变其位置时，可以得到不同的空切次数。1.5 剪切机的发展状况用切头剪来剪切横向运动着的轧件，开始于19世纪末期历经百年的发展，在生产中使用的设备类型也有很多。目前，应用较广泛的剪有圆盘式滚筒式曲柄回转杠杆式曲柄偏心式、曲柄摇杆式摆式飞剪。随着对剪切机的性能要求越来越高，功能越来越多，其结构会变得复杂，但是剪切的断面质量会提高。现在机电一体化的发展逐渐提高，轧制流水线越来越先进，轧制速度的不断提高，为能适应现代化工业的发展要求，迫使剪切机也向着高自动化程度发展。1.6 本文设计的内容本次设计的内容：切头剪切机，轧件材质45钢；剪切断面的厚度为：理论550mm，实际640mm；剪切的宽度为12003650mm；剪切温度为：c；剪切速度为1m/s；剪切长度为318m；最大剪切力为11475kn；飞剪曲柄中心距为122mm。第二章 切头剪的计算2.1 概述切头剪的结构特点：飞剪的两个偏心轴通过中心距为360mm的直齿圆柱齿轮，利用传动比为41的传动方式使上剪刀在垂直方向上的速度相同，支持轴的轴承为调心滚子轴承，主要承受径向载荷，同时也承受了少量的轴向载荷，轴承外滚道为球面形状，具有调心作用，内外圈轴线相对偏斜角的允许值为。润滑方式：配备专门的油雾润滑系统动力来源：有两台直流电动机提供动力传动方式：电机联轴器（制动器）传动轴剪切工具。2.2 剪切力与剪切功2.2.1 计算剪切力在设计剪切机时，首先根据所剪切轧件的最大断面尺寸计算确定剪切机的公称能力，即最大剪切力，其值可按下式计算。 p=k+f式中 f：被剪轧件的断面面积 ： 被剪轧件在相应剪切温度下的最大单位剪切力，它是通过实验测得的数据可由曲线关系得到 k： 考虑由于刀刃磨钝，刀片间隙增大而使剪切力提高的系数，其数值根据剪切机的能力选取 小型剪切机（p10mn）k=1.1当所有剪切轧件材料无单位剪切试验数据时，可按下式计算其最大剪切力： p=0.6kf式中 ：被剪轧件材料在相应的剪切温度下的强度极限（mpa）得45钢在850摄氏度时=120mpa则： p=0.6x1.3x120x146000x10=13666kn由于剪刃是直接装在轧机后面的，由可知刀片速度v在剪切时可能超过轧件的运动速度v，则在轧件中产生拉应力。同时此拉应力也作用在飞剪刀片上，这个拉应力不超过轧件在剪切温度下的弹性极限。 根据胡克定律，这个拉应力为： =e式中e：弹性模量，轧件在850摄氏度近似为4000mpa l：剪切终了时，飞剪与最后一架轧机的长度l：剪切终了时，在轧件长度l段内由拉应力产生的伸长量伸长量：l由剪切过程中刀片与轧件的水平方向的移动量来确定l=l+l式中 l：剪切过程中刀片在水平方向的移动量 l：剪切过程中轧件的移动量 l=vt v：轧件速度 v： 刀片速度刀片轨迹半径为r的圆弧运动时，剪切时间为： t=（-） cos=1- cos=1-式中 ：剪切轧件厚度为h时的开始剪切角 ：剪切终了角 v： 刀片的线速度 h： 轧件的厚度 ：刀片的重叠量 ：剪切终了时的相对切入深度由现场资料可知：l=3000mm取刀片的重叠量：=8mm 轧件厚度：h=2=2=24.65mm曲柄半径： r=a+=x1080+8=548mm 则： cos=1-=1-=0.9702 =14.02由=0.5 cos=1-=1-=0.9815 =11.05则： t=（-）=1.4s剪切时，剪切的瞬时速度应大于或等于轧件速度的2%3%取v=（11.03）v.所以 v=19.1m/s l=vt=19.1x1.4=27.53m由关系得： l=548x（sin-sin）=548x（sin14.02-sin11.05）27.73m l=l-l=27.73-27.53=0.2mm则轧件受到的拉应力为： =e =40000mpa=2.67mpa 则刀片上受到的附加载荷 t=f =477mmx2.67mpa=1.27kn则刀片所受合力为： p=13666kn2.2.2 计算剪切力矩为了精确的计算剪切机传动系统零件强度和电机功率，必须计算出剪切机的总力矩由可知剪切总力矩，由剪切力矩，摩擦力矩和空载力矩组成，即： m=m+m+m式中 m：剪切力矩 m：摩擦力矩 m：空载力矩计算剪切力矩：m由此可知：剪切力矩 m=prsin+trcos 式中为咬入角由此得：咬入角公式 =式中z为切入深度： z=h=0.5x24.65=12.325mm则 cos=0.9741 =13.05所以： m=13666x548xsin13.05+1.27x548xcos13.05=1690knm计算摩擦力矩：m由此可知一般： m= p 式中 ：剪切轴轴承处的摩擦系数，取=0.13 d：剪切轴轴承处的直径，初步定为d=200mm则 m=13666x0.13x=178knm计算空载力矩：m 一般取（3%5%）m，m为电机的额定力矩，通常近似取为m= m，所以m=（3%5%）m=0.170.29knm，取m=0.29knm。 所以总的剪切力矩： m=1690+178+0.29=1868.29knm图2.5力矩图2.2.3 计算剪切功剪切功是为了方便计算剪切机功率而需要计算的量，剪切功与刀片的行程有关，当不考虑刀片磨钝等因素时，可按下式计算： a=dz=hd=fhd设=d 为单位剪切功，它等于剪切曲线=f（）所包围的面积，也就是剪切高度为1mm试件所需的剪切力。由此可得剪切功也可以近似通过剪切材料的强度极限和延伸率近似求出，即： =（0.720.96）由此可知：=120mpa由此可知：=0.45所以 =0.96x120x0.45=51.84knm2.3 电机功率的计算 选择及校核2.3.1 电机功率的计算由此可知，预选主电机的额定功率，可根据剪切总力矩确定 m=式中 m：最大剪切力矩 k： 电机的过载系数 i： 系统的传动比 ： 系统的传动效率又 m=9550式中 n： 预选电机的额定功率 n： 预选电机的额定转速所以，电机的额定功率： p=又 i=所以，电机的额定功率： p=剪轴的最大转速 n= =24r/min由此可知电机的过载系数，一般取k=1.31.7，根据飞剪机的工作情况取k=1.6的系统的传动效率取=0.94则 p=2.3.2 电机的选择剪切机的电机有两种工作制：一种是启动工作制，在传动系统中没有专门的飞轮，这种电机应有最小的加速时间，能够保证在要求的转角内完成启动、加速、剪切、制动与停止：另一种是连续工作制，在传动系统中装有飞轮。由于该飞剪在旋转一周的时间内能够完成整个过程，且在该处也不起碎断作用，所以应选用启动工作制的电机。考虑到飞剪要实现可变速和自动控制以及平滑的调速和反应灵敏的要求，所以采用直流电机。根据选择直流电机的型号为：z445042额定功率：p=600kw额定转速：n=1000r/min所选的电机功率大于计算的功率，所以电机的功率满足要求。2.3.3 电机的校核电机的发热校核电机的额定转矩： m=9550=9550=5.7knm系统的空载力矩： m=（3%5%）m 取 m=5% m m=5% m=0.05x5.73=0.29knm轴承处的摩擦力矩： m=p=f =16.69x0.13x=0.163 knm m=p=f =23.31x0.13x=0.227 knm m=p= f =-16.5x0.13x=-0.161 knm m=p= f =72.8x0.13x=0.71 knm总的摩擦力矩： m= m+ m+ m+ m =0.163+0.227-0.161+0.71=0.939 knm总的静力矩： m= m+ m+m =0.939+0.263+6.2=7.4 knm电机工作图： 图2.3电机工作图计算各工作时间： 角速度：=36.48rad/s t=0.036s t=0.0014s t=0.048s t=2（t+ t+ t）=1.708s则电机的输出转矩： m= = =3.03knm m m 所以电动机的发热满足要求2.4 传动系统的总体设计2.4.1 传动方案的确定电机 减速器 联轴器 轴（齿轮） 曲柄剪方案说明： 高生产率的现代板材生产，要求设备尽可能的减少维修，提高设备的利用率，为适应此要求，飞剪的传动齿轮应用硬齿面的齿轮。 启动工作制的飞剪，启动、制动较为频繁，对传动齿轮有较大的冲击，当齿轮的啮合间隙较大时，不仅噪声大，而且还加大了剪刃间的侧间隙，直接影响剪切的质量，故齿轮的啮合间隙应尽量减小。2.4.2 齿轮的总体设计飞剪机的传动齿轮采用硬齿面，齿轮啮合时的侧向间隙为零，而且该传动的传动比为1的齿轮传动，故根据总体传动的概念，应将齿轮设计为一致的情况。选择齿轮的材料，确定许用应力齿轮材料为45钢，表面淬火处理，硬度为4050hrc，根据图1020及图1021取： 齿根弯曲疲劳极限：=360mpa 齿根接触疲劳极限：=1160mpa按轮齿的弯曲疲劳强度极限设计 根据式105得： m 根据上式计算得： m12.4 式中 t： 作用在齿轮上的转矩 y：齿形复合系数确定许用弯曲应力根据式得： = 式中 ： 试验齿轮的应力修正系数， =2 y： 弯曲疲劳强度计算的寿命系数，一般去y=1 s： 弯曲强度的最小安全系数，取s=2.3则 =313mpa计算传动齿轮上的名义转矩： t=9550 =9550=9.5knm选取载荷系数： k=1.5初步选定齿轮的参数z： 取 z=60确定齿形复合系数y因两齿轮所选的材料及热处理方法相同，则相同，因此取y=4.06选取齿宽系数得： =0.3则 m12.4=7.82根据表选取标准模数： m=12选m=12时能满足轮齿的弯曲疲劳强度，两传动齿轮的中心距： d= mx z=12x60=720mm则齿轮的基本参数 模数m=12 压力角=20 齿数z=60 分度圆直径d= mx z=12x60=720mm 齿顶圆直径d= m（z+2）=12x(60+2)=744mm 齿根圆直径d= m（z-2.5）=12x(60-2.5)=690mm2.4.3 校核齿面的接触强度根据式108得： =112z由于齿轮系的传动比为1，则取u=1由于齿轮均为钢制，则112z可取为112z=21260 =21260x =677mpa为齿轮的许用接触应力： = 式中 s： 接触强度的最小安全系数，取s=1.5 z： 接触疲劳强度计算的寿命系数，一般取z=1 z： 工作硬化系数，弯曲齿轮均为硬齿面或软齿面时，取z=1 =773mpa因为 ， 所以，接触疲劳强度满足要求。2.5 偏心轴的设计计算及校核2.5.1 轴的设计与校核选择轴的材料该轴有特殊要求，选用45钢调质处理，又此可知=640mpa。初步估算轴直径d（实心轴） 轴的最小直径： dc根据表得：45钢，取c=112 传递功率 p=600x0.97x0.97=564.54kw （：联轴器，制动器的效率，取=0.94） 轴的转速 n=24r/min 由前面计算得到 d112=321mm由于安装联轴器处有键槽，轴径应增加一定的值，通常为5%，为使所选轴径与联轴器的孔径相适应，取d=360mm轴上所传递的最大扭矩： t=9550 =9550x =224.64knm轴的结构设计根据轴上零件的布置和初步估算出的轴径，进行轴的结构设计，轴上的零件布置如图所示：图2.5轴的布置图齿轮和联轴器的连接周向固定均采用平键连接，而轴承的周向固定是采用基孔制的过盈配合，周向固定后还要进行轴向固定，对于齿轮采用轴肩与套筒进行轴向固定，对于轴承靠近电机的一端用端盖或轴端挡圈与轴肩配合完成，远离电机端的轴承用轴承盖或轴端挡圈与套筒进行固定，对联轴器采用轴肩与压板进行轴向固定。则 齿轮上的最大转矩： t=9550=9550x=524knm齿轮上的圆周力： f=1456kn齿轮上的径向力： f=ftan=1456xtan=530kn轴的受力简图，如图25（a）所示：水平面内的支反力：由=0得： f= f=8kn f=23.31kn则： f=16.69kn垂直面内的支反力：由=0得： f= p=f=44.65kn f=72.8kn则 f=-16.5kn画弯矩图，如图25（b,c,d）截面c处的弯矩为： 水平面上的弯矩： m=173.5 f=2895.72kn 垂直面上的弯矩： m=173.5 f=2862.75kn截面b处的弯矩为： 水平面上的弯矩： m=274.5 f=2196kn 垂直面上的弯矩： m=274.5 f=12256.43kn合成弯矩： m=4072nm m=12451.6nm计算弯矩图，如图25（f）此轴属于单向回转轴，试转矩为脉动循环，则=0.6，则截面c处的当量转矩为： m=5340.89nm截面b处的当量弯矩为： m=12886nm 图2.5轴的弯矩图轴的校核按弯扭合成校核轴的强度截面b的当量弯矩为最大，故b截面可能为危险截面，已知m= m=12886nm，查表得：=60mpa = （d：截面b处的直径 d=150mm） =38.18mpa截面e处只受弯矩作用，但其直径最小，故可能为危险截面 m=3456nm = （d：截面e处的直径 d=110mm） =25.97mpa所以轴的强度满足要求按疲劳强度校核轴的安全系数由弯矩图可知，由于b 截面的计算弯矩最大，所以有可能是危险截面，c截面由于有键槽的应力集中，故也可能为危险截面，e截面处的计算弯矩不大，但是轴径最小，同时有键槽和圆角，而其他截面相对于这3个截面较为安全，因此需要对其3个截面进行安全系数的校核。取许用安全系数=1.5，其校核计算如下：截面b处疲劳强度安全系数校核: 抗弯截面系数 =0.1=0.1=33750mm 抗扭截面系数 =0.2=0.2=67500 mm 合成弯矩 m=12886nm 扭矩 t=5330 nm按对称循环变应力计算 弯曲应力幅 = 弯曲平均应力 扭剪应力幅 扭剪平均应力 =39.48mpa查表得： 弯曲、剪切疲劳极限：=275mpa, =155mpa 剪切、扭转等效系数： 查表得： 绝对尺寸系数： 查表得： 表面质量系数：查表得： 有效应力集中系数： 则受弯矩作用时的安全系数 s= = =2.04受扭矩作用时的安全系数 s= = =15.20安全系数： s= =2.02所以此处的疲劳强度满足要求经校核其他截面处的疲劳强度也满足要求。2.5.2 刚度验算轴受载后会发生弯曲和扭转变形，变形过大将会影响轴的正常工作，从而对设备造成损坏，但是此轴属于粗短轴，产生的变形小，即挠度很小，不会影响其正常的工作，故无需对其进行刚度校核。2.6 轴承的计算及校核2.6.1 轴承的选择从设计的总体结构以及受力分析，使用和可靠性方面来看，要求轴承也应与之相匹配。由于轴承上主要承受径向载荷，但也可能由于其他原因引起附加的轴向载荷，且有可能出现偏移现象，所以该系统的八个轴承都采用了同一类型的轴承，即调心滚子轴承，这样便于轴承座的设计与加工，保证了尺寸精度及整体结构的对称性，同时也减小了因轴的轴向窜动所造成的损坏。 查表选取轴承，偏心轴所选取的轴承为： 调心滚子轴承：型号 23096 基本尺寸：d=700mm，d=480mm 基本额定动载荷：=2500kn 传动轴所选的轴承为： 调心滚子轴承：型号 ：22216 基本尺寸：d=460mm，d=300mm 基本额定动载荷：=1260kn2.6.2 轴承的校核当轴承的工作温度升高时，因金相组织硬度和润滑条件的变化，使轴承的基本额定动载荷c值降低，所以引进温度系数对c进行修正，根据工作条件，查表取=0.8 轴承的寿命： 式中：p：当量动载荷 ：寿命指数，调心滚子轴承=则偏心轴上的轴承的寿命： b处的轴承受力最大，当量动载荷p=76.44kn =210007h偏心轴上的轴承的寿命： b处的轴承受力最大，当量动载荷p=21.15kn =200137h根据表可知，轴承的寿命均能满足要求。2.7 联轴器的选择飞剪机的作用是切头去尾取样，因此在设计时需要加制动器，故可选择则带有制动轮的联轴器使其与制动器配合使用。 由前面的计算结果及电机的尺寸和轴径，选择联轴器，偏心轴承受的载荷较大，最大转矩t=9.5knm，轴端直径d=120mm，工作转速n=549r/min，则根据以上数据选择的联轴器为： 主动端：j型轴孔 b型键槽 d=120mm l=212mm 从动端：y型轴孔 a型键槽 d=120mm l=167mm选用lzz6型带制动轮的弹性柱销联轴器 允许的最大转矩： =11.2knm 允许的最大转速： =1500r/min 飞轮力矩： gd=156n 质量： m=130kg 工作的环境温度：t=-+ 两轴中心线允许倾斜的角度：则lzz6型联轴器gb5014852.8 选择制动器制动器具有减速停止和支持的功能，按工作状态可分为常闭式和常开式。常闭式是靠弹簧或重力使其经常处于抱闸状态，机械设备工作时松闸；常开式与其相反，制动器经常处于松闸状态，工作时需施加外力。为了减小制动力矩，缩小制动器的尺寸，常将制动器安装在高速轴上。 制动器按照结构形式分为块式制动器带式制动器蹄式制动器；按照制动系统的驱动方式分为电磁铁式制动器液压推动式制动器液压电磁式制动器盘式制动器。根据工作的条件和各种制动器的特点以及技术参数，选用液压电力块式制动器。液压电力块式制动器：结构简单散热好瓦块有充分的退距，间隙调整方便，制动力矩的大小与转向无关，制动轮轴不受弯矩，所以工作平稳使用寿命长无噪声。可用于频繁操作快速启动的场合，包角和制动力矩较小，能够适宜高温环境，介于以上特点，故适用于多种场合。根据以上叙述选液压电力快式制动器 yz630/301使用条件：周围介质温度 t=-+ 空气湿度不大于90% 用于三相交流电源50hz 380v 安装海拔高不超过 1000mm 技术性能：制动轮直径 d=630mm 制动力矩 45007100nm 瓦块退距 2mm 匹配推动器型号 ed301/6 电机功率 550kw 每小时最大操作次数 2000 重量 191kg工作原理：这种制动器主要由制动装置电动机液压泵液压缸四个部分组成。电动机带动液压泵使工作油液压入活塞的下部工作腔，使得活塞与推杆一起上移。从而拉动瓦块产生制动效果，电机断电后，活塞靠制动器的弹性与推力杆和液压缸的自身重力完成复位。2.9 键的选择与校核键是连接两个零件所用的连接件之一，是标准件，其种类也比较多。键的类型可根据使用的要求，工作的条件和结构特点选用合适的类型。键的剖面尺寸通常根据轴的直径已制定标准，键的长度按其轮毂的长度从标准中选取，并按传递的转矩对长度进行验算。偏心轴与齿轮相连接的键，根据表5318选用bxh=90x45，l=400mm，许用应力=100mpa，gb/t10962003普通a型平键。平键连接可能的失效形式有较软弱的零件工作表面被压溃（静连接），磨损（动连接），键的剪断，对于实际采用的材料和标准的尺寸来说压溃和磨损是主要的失效形式，所以通常只对键连接的挤压强度或耐磨性计算。设工作压力沿键的长度和高度分布均匀，则强度条件为： 式中：t：为转矩 d：轴的直径 l：键的接触长度，l=l-=400-90x=355mm k：键与轮毂的接触长度，k=22.5mm ：许用挤压应力，由表5317取=100mpa则 =3.4mpa根据以上的计算结果可知，键的强度足够，而且其他零件与轴的联接处的键的强度也满足要求。2.10 刀架的设计计算由于刀架的受力也比较大而且结构也特殊，因此在刀架的设计上采用焊接的形式其大致形状如图所示：图2.10刀架图根据板材的断面尺寸，取刀片的厚度为30mm，宽度为95mm，刀片在剪切轧件时，刀架上纵向受到轧件给予的反作用力，使刀架具有收缩的趋势；刀片在水平方向上受到轧件的拉应力作用而可能发生剪切变形，故需对刀片进行剪切强度的校核。刀具的材料选用掺入的硬质合金钢，这种钢的抗弯强度，抗疲劳强度和抗冲击韧性都比较好，用这种钢做的刀具，既可用于加工铸铁，也可用于加工钢及其他的高硬度的金属。通过的掺入，提高了合金钢的高温硬度和高温强度，同时也增加了抗氧化能力和耐磨性，适当的增加的含量，可提高其强度，能够承受的机械振动引起的冲击载荷和由于温度变化引起的热负荷。刀架由于承受的冲击载荷比较大，所以刀架在材料的选择上也应该考虑其载荷问题，选用强度和韧性比较高的材料。刀片在水平方向上的受力： f=t+f =1.27+8=9.27kn剪切强度： = =3.25mpa2.11 箱体的设计箱体的设计需要考虑加工工艺和制造成本等的综合因素，在结构上力求简单，但需要满足使用要求。此次设计考虑到箱体尺寸较大，结构胶复杂，所以不采用铸造和锻造的形式，而是采用焊接的形式，这样制造方便，成本较低，而且无需特殊的场合，此外，在一些机械性能上也要优于铸造和锻造，有利于提高机械的可靠性，同时也可减少在加工上的费用。箱体的连接形式不是像传统的采用整体形式，而是采用叠加的形式，使得轴承座依次叠加上去，这种设计形式有利于安装和轴承座的加工，这种设计形式的轴承座是一体的。因此，加工轴承孔时，精度可以得到最大限度的保证，同时在整体结构上采用统一性和对称性原则，例如，轴的设计采用了相同的设计尺寸，故轴的4个轴承选用同一型号和同一尺寸的调心滚子轴承，这样不仅有利于轴承座的加工设计，而且也有利于箱体的加工设计，使得箱体的结构大大简化，变得更加的简单，同时也满足机架的机械性能的要求。为了能够随时的了解箱体内部的润滑情况和齿轮的啮合情况以及各个部件的磨损情况，在箱体的中部两侧添加