机械毕业设计（论文）-160t振动剪切机设计（全套图纸） .docx

第iv 页辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）160t振动剪切机摘要本次设计的是160t振动剪切机。此次设计内容包括总体方案设计、剪切机参数计算、剪切机电机容量的选择、主要零部件的强度计算、润滑方法的选择。其中，剪切机参数计算又包括了刀台、曲轴、连杆、齿轮的计算以及激振器的液压缸、活塞杆、换向阀阀芯和壳体的设计计算剪切机是轧钢车间生产的产品，一般都要经过切头、切尾并切成定尺长度，根据轧件的断面形状和对切断面质量的要求不同，所采取的切断方法也不同，剪切机通常用来切断方坯、扁坯、钢板和一些小型钢材。在此，根据给定参数对160t振动剪切机进行设计计算，从而对160t振动剪切机有一定了解，对剪切机的设计有一定的认识，加深对剪切机的工作原理以及剪切机的设计参数、零件尺寸等的理解，以便以后能对剪切机能更好的运用。关键词：剪切机；曲柄连杆机构；激振器；全套图纸，加153893706160 t shears vibrationabstractthe design of vibration shear machine is 160 t. this design content including overall scheme design, shear machine parameter calculation, shear mechanical and electrical machine capacity selection, strength calculation of main components, lubrication method choice. among them, the parameters are calculated, including the knife cut machines, the calculation of the crankshaft, connecting rod, gear and hydraulic cylinder, piston rod, vibrator reversing valve core and shell design and calculation of the shear machine is the product of steel rolling workshop production, which is typically cut head, cut the tail and cut it into specified length, according to the shape of the cross section of the rolled piece and the requirement for the quality of cut surface, by use of cutting method is different also, shear machine is usually used to cut billet, slab and steel plate and some small steel. here, according to the given parameters for design and calculation of the 160 t vibration shear machine, thus a better understanding of 160 t vibration shear machine, the design of shearer has certain understanding, deepened to the working principle of shearing machine and shearing machine understanding of design parameters, such as component size, so that to use shear function better in the future.keywords:shearing machine,crank connecting rod mechanism,vibrator目录1 绪论11.1 选题背景与目的11.2 国内剪切机的发展历史及研究现状11.2.1国内剪切机的发展历史11.2.2国内剪切机的研究现状11.3 设计方法和内容22 设计方案的确定32.1 方案设计参数32.2 剪切机的分类32.2.1平行刀片剪切机32.2.2斜刀片剪切机32.2.3圆盘式剪切机42.2.4飞剪机42.3 剪切机工作原理42.3.1上切式平行刀片剪切机42.3.2下切式平行刀片剪切机52.4设计方案的确定53 剪切机参数计算63.1 剪切机力能参数63.1.1最大剪切力计算63.1.2剪切功的计算63.1.3剪切过程分析73.2 剪切机结构参数83.2.1 刀片行程83.2.2刀片尺寸93.2.3 剪切次数103.3 曲柄连杆机构的计算103.3.1曲轴偏心距的确定10图3.2刀片位移与曲轴转角关系图113.3.2刀片位移与曲轴转角的关系113.3.3剪切力与曲轴转角的关系123.4 静力矩的计算143.5 电机的选择和校核143.6 传动比的计算153.6.1总传动比153.6.2分配传动比153.7 传动装置动力参数153.7.1各轴转速153.7.2各轴功率163.7.3各轴输入转矩163.8 传动系统设计173.8.1皮带轮的计算173.8.2减速器的选用193.9 曲轴与连杆的设计233.9.1曲轴233.9.2连杆253.10 键的选择计算263.10.1小开式齿轮轴上的键的设计263.10.2大开式齿轮轴上的键的设计273.11 激振器的设计计算273.11.1 确定活塞的直径和机壳厚度273.11.2端盖螺栓的计算283.11.3换向阀设计293.11.5 液压马达选择313.11.6其他零件设计324 设备的可靠性与经济性评价334.1设备完好率与利用率334.2 设备的可靠性334.2.1 设备可靠度的计算334.2.2 设备平均寿命344.2.3 机械设备的有效度344.3 设备的经济性评价354.3.1盈亏平衡分析36总 结38致 谢39参考文献40第42 页辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）1绪论1.1选题背景与目的 用于对轧件进行切头，切尾或剪切成规定尺寸的机械称为剪切机。剪切机的用途是用来剪切定尺、切头、切尾、切边、切试样及切除轧件的局部缺陷等等。剪切机随着工业自动化进程的深入而得到越来越广泛的应用。近二十年来，国内的轧钢生产得到了长足的发展，由于市场对产品不断提出新的要求，生产厂对各种剪切机的需求也在不断变化。 随着时代的发展和科学的进步，钢铁行业也得到了相应的发展。剪切机在钢铁行业中一直扮演着重要的角色。在轧件的处理上剪切机是不可或缺的。剪切机的工作情况直接影响到整个生产线的工作质量和工作效率。特别是在应对突发事故12-切机更起到了保护安全生产线的作用。由于其在轧钢机械辅助设备中的重要性，对于剪切机的技术改革和创新从来都没有停止过。本设计主要对振动剪切机进行研究。1.2 国内剪切机的发展历史及研究现状1.2.1 国内剪切机的发展历史 随着时代的发展，对于剪切机的研究速度也在迅速发展。目前国内外有许多质量上乘，性能优良的剪切机。我国剪切机的研制应用起步于20 世纪80 年代中期，主要是作为废旧金属加工设备。原国家计委在发展中国钢铁工业中把废钢铁回收加工列入节能项目, 宏观政策上鼓励发展。当时由商业部和国家物资局从捷克、日本、美国、西德等组织引进了部分废钢打包机、剪切机。首先武装京、津、沪等大中城市。然后通过技术引进、技术合作, 逐步形成了我国废金属加工设备生产体系。1.2.2 国内剪切机的研究现状 技术水平是衡量一个企业是否具有先进性，是否具备市场竞争力，是否能不断领先于竞争者的重要指标依据。随着国内液压剪切机市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。了解国内外液压剪切机生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势，对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。 丁时锋等人针对板料剪切生产线采用人工控制，定长过程耗时过多，钢板长度尺寸不一致，同时剪切过程总是简单的重复劳动，工人劳动强度大等问题，改为继电器接触器控制，但控制柜接线复杂，使用维护不便。为了解决剪切过程中的板料定长问题，减少加工工时，提高生产效率，同时为了提高生产的自动化程度，并保证生产的稳定，对原系统进行了改造，设计了一种基于plc的板料液压剪切机系统。该系统工作性能稳定，完全解决了剪切过程中板料的定长问题，提高了生产线的自动化程度，并切实提高了生产线的生产效率。 在棒料剪切机液压系统的研究方面，杜诗文等人应用液压大系统建模方法建立了数学模型，构建了仿真模型，对棒料高速剪切机液压系统动态特性进行了建模与仿真研究。实践表明：采用液气联合驱动、径向夹紧的棒料高速剪切机，生产效率高，棒料剪切断面质量得到显著提高。仿真结果表明：液压系统具有良好的动态特性，液压大系统建模方法与理论可广泛应用于液压系统动态特性分析。 为了解决精轧生产线取料问题，梁春光等人通过对剪切及剪应力的分析，同时根据液压剪的工作原理，进行了hc520-3新型液压剪主要几何尺寸及其结构参数的设计。实验结果证明：该液压剪能快速剪切20mm以下的铬不锈钢以及合金钢等，不但保证了轧材的表面质量，还保护了设备，且经济效益显著。1.3 设计方法和内容 此次本人设计的160t振动剪切机属于平行刀片剪切机，它的特点为两个刀片平行，主要用于横向热剪切初轧坯和其它方形及矩形断面的钢坯，故又称为钢坯剪切机。有时，也用；两个成型刀片来冷剪管坯及小型圆钢等。 设计的内容主要包括：1.绪论和总体方案设计 2.剪切机参数计算 2.剪切机电机容量的选择 3.主要零部件的强度计算 4.润滑方法的选择 5.总图、部件装配图、零件图的绘制 6.整理说明书并打印2 设计方案的确定2.1 方案设计参数 此次设计的振动剪切机剪切钢坯断面尺寸为115115mm，钢坯材质为20号钢，剪切温度为760c，剪切次数为12-15次/分钟；激振频率为400hz，激振振幅为0.1mm。2.2 剪切机的分类 根据剪切机刀片形状、配置以及剪切方式等特点，剪切机可分为平行刀片剪切机、斜刀片剪切机、圆盘式剪切机和飞剪机。2.2.1 平行刀片剪切机 平行刀片剪切机的特点为两个刀片平行，主要用于横向热剪切初轧坯和其它方形及矩形断面的钢坯，故又称为钢坯剪切机。有时，也用；两个成型刀片来冷剪管坯及小型圆钢等。2.2.2 斜刀片剪切机 斜刀片剪切机的两个刀片中有一个相对于另一刀片是成某一角度倾斜布置的。一般是上刀片倾斜，其倾斜角为16。一般用来横向冷剪或热剪钢板 、带钢、薄板坯，故又称之为钢板剪切机。有时也也用来剪切成束的小型钢材。2.2.3 圆盘式剪切机 圆盘式剪切机两个刀片均呈圆盘状，用来纵向剪切运动中的钢板，或将钢板剪成窄条一般均布置在连续式钢板轧机的纵向机组的作业线上。2.2.4 飞剪机 飞剪机刀片在剪切轧件时随轧件一起运动。一般用来横向剪切运动中的轧件（钢坯、钢板、带钢和小型型材、线材等），一般安装在连续式轧机的轧制线上，或横切机组在作业线上。2.3 剪切机工作原理2.3.1 上切式平行刀片剪切机 这种剪切机的特点是下刀固定不动，上刀则是上下运动的。剪切轧件的动作则是由上刀来完成的，其剪切机构是由最简单的曲柄连杆机构组成。剪切时上刀压着轧件下降迫使摆动台也下降。当剪切完毕时上刀上升时，摆动台在其平衡装置作用下也回升至原始位置。此类剪切机由于结构简单广泛用来剪切中小型钢坯。1-下刀；2-上刀；3-剪切机构传动系统；4-轧件；5-摆动台图1.1上切式平行刀片剪切机简图2.3.2 下切式平行刀片剪切机 这种剪切机的特点是：上下刀都运动，但剪切轧件的动作由下刀完成，剪切时上刀不会运动。由于剪切时下刀台将轧件抬离辊道（如图1.2），故在剪切机后不设摆动台。由于以上所述的特点，下切式平行刀片剪切机普遍用来剪切中型和大型钢坯和板坯。1-压板；2-上刀台；3-下刀台；4-轧件图1.2 下切式平行刀片剪切机机构简图2.4设计方案的确定 此次设计方案确定为160t振动剪切机，振动剪切机又称冲型剪切机。传动原理是由电动机通过带轮、曲轴、连杆系统带动刀杆作往复运动。 振动剪切机是一种万能板料加工设备。 振动剪切机除具有剪切功能外.还可以进行冲孔、落料、冲口、冲栩、压肋、翻边、折弯、锁口等加工，用途非常广泛.最适用于中小批量和单件板金件的生产。被加工的板料厚度一般小于10 mm。 它的优点是，体积小，重且轻.结构简单。容易侧造.工艺适应范围广，操作工具简单。它的缺点是，生产效率较低，剪切和工作时要人工操作，振动和嗓声大，加工精度不高。3 剪切机参数计算3.1 剪切机力能参数3.1.1 最大剪切力计算 在设计剪切机时，首先要根据所剪切最大钢坯断面尺寸来确定剪切机的最大剪切力。最大剪切机可由下式计算：（3.1）式中 k对于小型剪切机，取k=1.3被剪金属在相应温度下最大单位剪切抗力；n/mm，f被剪金属原始横断面面积mm = =1.51mn3.1.2 剪切功的计算 当不考虑刀片磨钝等因素时，可按下式计算（3.2）式中 f被剪金属原始横断面面积mmh被剪金属原始横断面高度mma称为单位剪切功，查表得a=47则 a=fha=11511511547 =71.48knm3.1.3 剪切过程分析 经过生产实践和科学证实：剪切过程由压入变形和剪切滑移两个阶段组成，剪切过程的实质是金属塑性变形的过程。如图3-1所示，当上剪刃下移与轧件接触后，剪刃便开始压入轧件，由于p在开始阶段较小，在轧件断面上产生的剪切力小予轧件本身的抗剪能力，因此轧件只产生局部塑性变形，故这一阶段称为压入变形阶段。随着上剪刃下移量增加，轧件压入变形增大，力p也不断增加。当剪刃压入到一定深度，轧件的局部压入变形阻力与剪切断面的剪切力达到相等，剪切过程处于由压入变形阶段到剪切滑移阶段的临界状态。当大于轧件本身的抗剪能力时，轧件沿着剪切面产生相对滑移，开始了真正的剪切，这一阶段称为剪切滑移阶段。在剪切滑移阶段，由于剪切断面不断变小，剪切力也不断变小直至轧件的整个截面被剪断为止，完成一个剪切过程。当剪刃压入轧件后，上下剪刃对轧件的压力p形成一力偶pa，此力偶使轧件转动，但在轧件转动过程中，将遇到剪刃侧面给轧件以侧推力t，则上下剪刃的侧推力又构成另一力偶tc，随着刀片的逐渐压入，轧件转动角度不断增大当转过一个角度，两力矩平衡，便停止转动。即pa=tc （3.3） 假设在压入变形阶段，沿面积x和0.5z上的单位压力均匀且相等，则（3.4）（3.5）式中 z剪刃压入轧件的深度。图3.1 平行刃剪切机剪切过程受力分析 在此，为了使侧推力减小，减小刀架滑板的磨损和倾斜角度，故选择有压板剪切=510 t（0.10.18）p 取=8刀片切入深度为：z=2htan=2115tan8 =3.67mm3.2 剪切机结构参数3.2.1 刀片行程 刀片行程是剪切机最主要的结构参数，它决定了剪切机的高度。在剪切能力允许的范围内，它也决定了剪切的轧件最大断面高度。刀片行程根据轧件最大断面高度、剪切终了时刀片的重叠量以及下刀片与辊道表面的距离等参数，计算公式如下：（3.6）式中：h刀片行程；h被轧轧件最大断面高度；f轧件上表面与压板间距离；q压板下表面与上刀的距离；q下刀低于辊道表面的距离；s 上下刀片重叠量。已知 h=115mm取 f=50mm q=15mm q=10mm s=10mm则根据式（3.6）h=115+50+15+10+10=200mm3.2.2 刀片尺寸 刀片尺寸包括刀刃长度l，刀片横断面高度h及宽度b。这些尺寸可以根据被切钢坯最大断面尺寸来选取。1.刀片尺寸中最重要的是刀片长度l。由于该剪切机主要用于剪切方形钢坯，属于小型剪切机。 其计算公式为： l=(34)bmax（3.7）式中：被剪轧件（钢坯）横截面最大宽度。 已知： =115mm 则有： l=(34)=345460mm 取 l=450mm2.刀片高度的确定及刀片断面宽度：h=(0.651.5)h （3.8）b=h/(2.53)（3.9） 已知h=115mm 则h=(0.651.5)h =（0.651.5）115 =74.75172.5mm 取 h=150mm 则 b=150/（2.53）=5060mm 取 b=50mm3.2.3 剪切次数根据已知，剪切次数为12-15次/分3.3 曲柄连杆机构的计算3.3.1 曲轴偏心距的确定 对曲柄连杆机构，曲轴偏心距r是刀片行程h的一半。r=h/2=200/2 =100mmmax1(?=0)2(?=180)ro图3.2刀片位移与曲轴转角关系图3.3.2 刀片位移与曲轴转角的关系 根据上图刀片位移与曲轴转角关系图,曲轴偏心距r,ab表示连杆长度，当a点转到上极限位置点时，上刀架处于处；当a点转到下极限位置点时，上刀架移到。因此，点间的距离对于曲轴连杆式剪切机就是上刀片行程h；取上刀架最高位置点为计算原点，此时曲轴转角=0，据图中的几何关系，刀片的行程h与曲轴转角的关系为：（3.10） 经一系列关系转换，可得式 ：（3.11）式中，k为刀片行程与偏心距的比值；h上刀片行程，由上刀片下死点计算；曲柄转角，由曲柄上死点位置起计算；连杆系数，=r/l,取=1/9，l=r/=100/1/9=900 。3.3.3 剪切力与曲轴转角的关系 当 =0.3时,有最大剪切力h=h+s-h =115+10-0.3x115=90.5mmk=h/r =90.5/100=0.905 根据式（3.11） 得=109.6与 的关系：（3.12） 根据式（3.12）=7.0 当剪切开始时的曲轴转角 此时上刀片刚与钢坯接触，=0，剪切力p=0。根据式 (3.6) h=h+s-h=115+10 = 125mm k=h/r =125/100 =1.25 则根据式（3.11） 得=87.2根据式（3.12） 当剪切剪断时的曲轴转角，此时=0.72；根据式（3.6）得 h=h+s-h =115+10-0.72x115 = 42.5mmk=h/r =42.5/100=0.425根据式（3.11）得=127.63.4 静力矩的计算 本设计中，由于只用到平均静力矩mm，故需要计算平均静力矩。由剪切功确定平均静力矩；=a180/()（3.13）式中：a 剪切功，此处用最大剪切功即可满足，a=0.07148mnm；完成一次剪切偏心轴的实际工作角度，当剪切115x115mm钢坯时，=127.6。 根据式（3-17） =a180/()=0.07148x180/（127.6-87.2）=0.101knm3.5 电机的选择和校核 预选电机的额定转速为750r/min，则总传动比i=750/15=50 式中曲柄轴上平均静力矩，knm；预选电机额定转速，r/min;电动机过载系数，取=1.5;i总传动比。 所以，选择电机为y315l28，表3.1为其详细性能参数表3.1 电机参数电机铭牌额定转速效率功率质量y315l28740r/min93.3%110kw1230kg3.6 传动比的计算传动装置的总传动比可根据电机的满载转速和工作机轴的转速求出（3.14）图3.3传动装置简图3.6.1 总传动比 总传动比可由电机满载转速n电和曲轴转速n确定 =740/15 =49.333.6.2 分配传动比总传动比为每一级传动比的乘积为带传动传动比为一级减速机传动比为开式齿轮传动比，根据文献7表17-9取=3，=4，=4.11 即i=3x4x4.11=49.323.7 传动装置动力参数3.7.1 各轴转速 根据已求得的传动比求得各轴转速：=740r/min=n1/i1=740/3=246.67r/min=n2/i2=61.66r/min=n3/i3=15r/min3.7.2 各轴功率 由文献7表17-9取得传动效率： 由传动效率求得各轴传递的功率为：=105.76kw=105.76x0.95=100.47kw=100.47x0.97x0.97=94.53kw=87.11kw3.7.3 各轴输入转矩 根据转矩公式t=9.55p/n (3.15) 求得=9.55105.761000/740=1364.88nm=9.55100.471000/246.67=3889.77nm=9.5594.531000/61.66=14640.96nm=9.5587.111000/15=55460.03nm运动和动力参数结果如表3.2：表3.2运动和动力参数轴号功率p/kw转矩t/（nm）转速n/（r/min）1105.761364.887402100.473889.77246.67394.5314640.9661.66487.1155460.03153.8 传动系统设计3.8.1 皮带轮的计算1.确定计算功率 计算功率是由传递的功率p和带的工作情况系数决定的：(3.16) 取=1.3 则根据式(3.16)=110x1.3=143kw2.选择v带的带型 根据计算功率=143kw和转速=740r/min，从文献13图8-11选取普通v带带型为d。3.初选小带轮的基准直径为=375mm，则带速（3.17） =x375x740/60000 =14.52m/s 则大带轮的直径为=400x3=1125mm，根据文献13表8-8圆整取=1120mm4.确定中心距a，并选择v带的基准长度(1）一般初选的中心距为（3.18）则 1046.5mm2990mm 初选=1200mm(2）计算相应的带长 由文献13表8-2选取=5000mm(3） 计算中心距及其变动范围=a-0.015=1193.61mm=a+0.03=1418.61mm(4)验算小带轮上的包角=180-57.3（1120-375）/1268.61 =146.3590(5)确定带的根数z 圆整取z=9 式中 单根v带额定功率，由文献14表8-4a查得=16.27kw；单根v带额定功率的增量，由文献14表8-4b查得=2.19kw；包角修正系数，查文献14表8-5取 =0.91；带长修正系数，查文献14表8-2取=0.96。5.带轮的设计 常用的带轮材料为ht150或ht200，大小带轮均采用轮辐式。3.8.2 减速器的选用1.选用减速器的公称输入功率(3.20) 式中 机械强度计算功率；负载功率；工况系数，由文献5表16-2-8查得=2；安全系数，查文献5表16-2-9得 =1.4；减速器公称输入功率，kw。 则根据式（3.20） =100.47x2x1.4=281.316kw 按i=4，及=246.67r/min；查表16-2-4：zdy 400=750r/min=844kw 当n1=246.67r/min时，折算功率为=844x246.67/750=297.84kw 则 =281.316kw=297.84kw，可以选用zdy 400减速器2.校核热平衡许用功率（3.21） 式中 计算热功率，kw；环境温度系数，查文献5表16-2-10得 =1.65或1.3载荷率系数，查文献5表16-2-10得 =1公称功率利用系数，查文献5表16-2-10得 =1.55、分别为无冷却装置和有冷却装置减速机热功率查文献5表16-2-7得=415kw=1000kw 则根据式（3.21）=100.47x1.3x1x1.55 或=100.47x1.65x1.55=202.44kw 或=256.95kw 可知=256.95=415kw，因此可以选定zdy 400型减速器，采用油池润滑，不需冷却。3.8.3 齿轮的设计计算 选用直齿圆柱齿轮传动由文献13表10-1选择小齿轮为40cr（调质），硬度为280hbs;大齿轮为45钢（调质），硬度为240hbs，8级精度。1.选取小齿轮齿数为=36，则大齿轮齿数=36x4.11=147.96 圆整为1492.开式齿轮按齿根弯曲强度计算(1)计算公式为 (3.22)式中 k载荷系数，初选1.3；齿型系数，由文献13表10-5查得=2.46=2.1480；应力校正系数，由文献13表10-5查得=1.654=1.8292；齿宽系数，表文献1310-7查得=0.5；(2） 由文献13取弯曲疲劳安全系数s=1.4求得=314.29mp=249.71mp(3) 计算出大小齿轮的 并加以比较。 =2.461.654/314.29=0.01295=2.14081.8292/249.71=0.01568 大齿轮的数值大(4) 已知传递的转矩为=14640.96x10nmm，设计计算=9.13mm 取标准值=12mm 则 mm(5)计算齿宽=0.5x432=216mm (6)计算齿宽与齿高之比b/h 齿高 =2.25x12=27mm b/h=8.004(7)计算圆周速度v(8)计算载荷系数(3.23)式中 使用系数，由文献13表10-2查得为1.75；动载系数，由文献13图10-8查得为1.1；直齿轮， =1；由表10-4插值求得 =1.26；=2.4235(9)按实际载荷数算得分度圆直径(10)计算模数=204.961/20=14.48mm 取m=14mm(5)几何尺寸计算分度圆直径 =1436=504mm=14914=2086mm中心距 a=1295mm齿宽 b=0.5508=254mm取=254mm，=260mm3.9 曲轴与连杆的设计3.9.1 曲轴 曲轴式剪切机上传递运动的主要零件，工作时既受弯矩又受扭矩作用，而且所受的力不断变化，工作情况比较复杂。所以无论在设计、制造和使用方面都应给予特别注意。 曲轴分类：剪切机的曲轴形状可分为偏心轴、单曲轴、双曲轴。偏心轴在上切式钢坯剪切机上用的很广泛，单曲轴用于结构剪切机，而双曲轴通常用于斜刀片剪切机上。中小型的曲轴材料通常用45钢或40cr钢，也可用35simn钢代替。在这里选择40cr，其=500mpa。 为了保证其强度和韧性，曲轴的锻造比取2.53，。在曲轴粗车之后，应进行调质处理，加热到800820后油冷至550680回火，使金属组织均匀和细化。再热处理后，要从曲轴两端取样，进行材料机械性能试验。为了延长使用寿命，在轴颈部位，特别是圆角处，要求用滚子碾压强化。曲轴与其他零件有相对运动的部位需要精车，表面粗糙度为0.8。轴的曲柄部位承受很大的作用力和冲志载荷，加工不允许有刀痕、裂纹和摺叠等缺陷。轴上有孔，轴表面开有曲形油沟，便于润滑。1.曲轴的主要尺寸：图3.4曲轴计算简图 曲轴轴颈直径的结构参数，可根据剪切机最大剪切力pmax按轧钢机械理论与结构设计（下册）表11-4所列的经验公式初步确定，然后进行验算校核。据表11-4经验公式，=1510kn，此处取=400mm （0.550.77）=240mm =（0.650.0.68）=200mm 根据设计的开式齿轮，段轴长=260mm，直径=230mm；段安装滑动轴承，长度=240mm段为过渡轴取=260mm，=360mm；段安装滑动轴承，长度取=200mm；段为偏心部分，偏心距r=100mm，长度取=230mm。2.曲轴滑动轴承的设计与计算 选择对开式径向滑动轴承，已知=1.51mn,轴颈直径=240mm,=400mm，转速n=15r/min（1）宽经比b/d：低速重载的轴承，为提高轴承整体刚性，小径轴承宽经比取为1，大径轴承宽经比取为2，则=240mm，=200mm。（2）计算轴颈圆周速度=240x15/60000=0.1884m/s=400x15/60000=0.314m/s（3）轴承工作压力=1510000/(0.24x0.24)=26.22mpa =1510000/(0.4x0.4)=9.44mpa（4）计算轴承的pv(mpa.m/s)值26.22x0.1884=4.94mpa.m/s 9.44x0.314=2.96mpa.m/s（5）选择轴瓦材料 查文献4表8-2-5，在保证pp，vv,pvpv条件下，选定轴承材料zcupd30(30铅青铜)（6）选定润滑方式0.41920.542根据文献4表17-3-11，决定采用脂润滑（7）滑动轴承脂润滑的选择 根据 =26.22mpa，=9.44mpa，=0.1884m/s，=0.314m/s由表17-3-13选择1号钙-钠基脂3.9.2 连杆 连杆式将曲柄轴的旋转运动变为上刀台的往复运动的一个主要零件，连杆比试决定连杆长度的主要参数，当刀片行程相同，而连杆比不同时，曲柄连杆机构受力情况就不同，连杆比（）小的剪切机,设备高度低、刚性好，但曲柄轴扭矩大，刀台的侧向推力大，影响轧件的剪切质量。 由于是小型剪切(1.6mn),选=l/r=9，此时l=900mm，r=100mm连杆式剪切机中承受全部工作负荷的重要部件，通常用zg35制成。=400mpa据式=p/(cos-sin)(3.24)此时，=7=p/(cos-sin)=1510/（cos7-0.1sin7） =1536kn连杆横截面积 =1536x1000/400000000 =3840mm=70mm取连杆直径为100mm3.10 键的选择计算3.10.1 小开式齿轮轴上的键的设计1.根据小开式齿轮轴直径d=160mm，由机械设计表6-1中选择平键截面尺寸为b=40mm，高度h=22mm，由轮毂宽度并参考键的长度系列选取键的长度l=250mm ,采用普通圆头平键。2.小开式齿轮键连接强度校核由表6-2查得p=90mpa，键的工作长度l=l-b=210mm，接触高度k=0.5h=11mm =79.2mpa=90mpa可见连接的强度合适，标记为：键40x250gb/t 1096-20033.10.2 大开式齿轮轴上的键的设计1.根据大开式齿轮轴直径d=230mm，由文献13表6-1中选择平键截面尺寸为b=56mm，高度h=32mm，由轮毂宽度并参考键的长度系列选取键的长度l=320mm ，采用圆头普通平键。2.大开式齿轮键连接强度校核由表6-2查得p=90mpa，键的工作长度l=l-b=mm，接触高度k=0.5h=16mm=114.17mpa=90mpa可见连接的强度不够，因此改为双键，相隔120度布置。此时l=1.5x320=396mm，可得=76.11mpa=90mpa3.11 激振器的设计计算3.11.1 确定活塞的直径和机壳厚度1.根据激振频率f=400hz，激振振幅a=0.1mm，预选流量q=200l/min，油压为10mpa 冲击周期 t=1/f=1/400 活塞最大可能行程 =a=0.1mm 冲击速度 /t=0.04m/s 无杆腔的有效面积 活塞直径 d=0.286m 根据液压与气压传动表4-4缸筒内径系列，取d=320mm，由于活塞杆受压缩，根据表4-5取d=0.7d=230mm，根据表4-6取d=180mm，取缸筒长度l=600，流量取193l/min2.机壳厚度 缸筒采用厚壁，即d/10 则壁厚的校验公式为 （3.25）式中 缸筒实验压力，p=10mpa16mpa，取=1.5p=15mpa；缸筒材料许用应力，=/n，缸筒采用45钢，材料抗拉强度。rm=600mpa，安全系数n取5 取=100mm3.11.2 端盖螺栓的计算 设计端盖螺栓数目z=8，呈周向均匀分布，每个螺栓间隔451.螺栓受力分析 端盖受活塞冲程推力，推算活塞冲程推力f=104000n 螺栓的预紧力(3.26) 式中 预紧力，n；残余预紧力，取=1.5f，n；cm/(cb+cm)相对刚度，取0.8。 则 =239200n 则螺栓总受力=260000n 每个螺栓受力=32500n2.确定螺栓直径 选择螺栓材料为q235、性能等级为4.6的螺栓，由文献13表5-8查得=240mpa，由文献13表5-10查得安全系数s=1.5，=120mpa 求得螺栓危险截面直径为=21.18mm按粗牙普通螺纹标准，选用公称直径d=30mm3.11.3 换向阀设计1.阀芯沟槽均匀的、相间的开在阀芯台肩的两个工作边上，数目为z，取z=24，阀芯旋转一周阀芯槽与阀套窗口的联通次数为m=z=24，则激振器频率为（3.27）已知f=400 则转速 2.换向阀槽宽计算 已知激振器公称流量为q=193l/min，则根据公式求通流面积为（3.28） 式中：阀口流量系数，取为0.62；v液体流速，阀口处取v=90m/s。 则 取阀槽深度为h=50mm，则槽宽，阀槽长度取为200mm。3.每个沟槽对应的圆心角为则 阀芯半径 取台肩厚度l=250mm4.进出油口直径的确定 根据公称流量q及公式(3.29) 式中 v进出油口液体流速，取v=30m/s 取d=35mm5.阀体厚度的确定 式中：阀体为材料强度要求的最小量，mm；阀体外径公差余量；腐蚀余量； 阀体材料取为45号钢，考虑实际使用，取=65mm3.11.5 液压马达选择1.换向阀阀芯动力粘度 由牛顿液体内摩擦定律可知（3.30）式中 内摩擦力，n；动力粘度，此处选用46号抗磨液压油，取；速度梯度，h为阀芯与阀体间间隙，取h=50m则=；a两液体层的接触面积，。则2.扭矩的计算 根据公式3.根据转速和转矩选择ym型叶片马达，参考文献12，选择型号ym-a19b。3.11.6 其他零件设计1.阀盖的设计 阀盖的作用是防尘，定位轴承，其形状可根据具体需要自行设计，本方案中阀体需要一处阀盖来固定轴承外圈，防尘防漏。周围开八个孔，以联接阀盖与阀体。其具体尺寸与结构见图纸。其轴承孔主要连接液压马达，需要动密封，主要用唇形密封圈2.密封件的选择 活塞与液压缸之间和阀盖与轴接触处的密封为动密封，采用y型密封圈，它具有密封性好，摩擦阻力小，密封装置结构简单，加工成本低，安装方便，耐压性能好，使用寿命长，使用压力范围广等优点。 缸盖处和液压缸高低压腔之间为静密封，采用o型密封圈，o型密封圈是一种横断面为圆形的耐油橡胶环，是液压设备中常用的一种密封件，具有密封性能好，密封部位结构简单，适应性好，动摩擦阻力小等优点。 4 设备的可靠性与经济性评价4.1设备完好率与利用率设备的完好率与利用率是评价工程机械技术水平的两项重要指标，它们在一定程度上反映出了企业设备管理的水平和技术装备的素质。 设备的完好率是设备管理水平的一个重要考核指标，它反映工程企业机械设备的使用，管理，保养，维修的情况，对促进企业设备的管理发挥重要作用。完好率是拥有横向联系的一种标准，它既能反映设备的状态技术水平，又能表现设备检修工作的状况和生产维护的工作效果。考核完好率的终极目的是保证装拆设备，并使其始终保持良好的技术状态。完好率的经验公式为： 设备的利用率是一种纵向延展的指标，考核它不仅能够表现设备的投资效果，设备的转做率和作业效率，而且能够反映设备系统功能的投入及性能发挥的状态。考核的最终目的是在于提高设备的利用效果，充分发挥设备的潜力和能力。利用率的经验公式是：4.2 设备的可靠性4.2.1 设备可靠度的计算由式（4.1）计算。r(t）（4.1）式中：r(t)可靠度函数,取t=600 h；失效率，取=0.410-3。（4.2）设备失效率浴盆曲线如图4.1。图4.1 失效率浴盆曲线4.2.2 设备平均寿命平均寿命,即机械设备的可靠性另一个性能指标：使用寿命,工作时间随机变量的期望值。由式（4.3）计算。（4.3）式中：平均寿命；可靠性函数。 机械设备是可修复系统。若,那么由下列公式求出寿命：（4.4）式中：设备的失效率，取。若一次年修期间，统计维修26次，则机械寿命为：4.2.3 机械设备的有效度 设备有效度指年修期间的有效度即设备在这段工作运行的有效利用率。根据公式（4.5）：（4.5）式中 mtbf平均工作时间；mttr平均故障间隔期。 假设每班停机检查共1080小时，