机械毕业设计（论文）-四辊双向调节小型万能轧机设计【全套图纸】.pdf

太原科技大学毕业设计（论文） - 1 - 第 1 章 绪论 1.1 轧钢机的简介 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 实现金属轧制过程、完成金属塑性变形的设备。包括主要设备及附属设备， 但一般所说的轧机仅指主要设备。 最早的轧机出现在14世纪的欧洲，1480年意大利人达芬奇(leonardo da vinci)曾设计出轧机的草图。1553年法国人布律利埃(brulier)轧制出金和银的 板材，用以制造钱币。此后，西班牙、比利时和英国相继出现了轧机。1766年英 国有了顺列式的小型轧机，至19世纪中叶，第一台可逆式轧机在英国投产，并轧 出了船用板材。1838年建成了带活套(见活套轧制)的二列式线材轧机(见横列式 轧机)。1848年德国发明了万能轧机，1853年美国开始应用三辊式型材轧机，并 用蒸汽机传动升降台，实现了升降动作的机械化。接着美国又出现了三辊式劳特 轧机(见厚板轧机)，1859年建造了第一台连续式轧机，1862年英国人贝德森 (gbedson)取得了平辊立辊交替配置的连续式线材轧机(见平立交替精轧机组) 的专利。轧制型材的带立辊的万能轧机是1872年问世的，20世纪初期建造了半连 续式带钢轧机。20世纪60年代以来各类轧机在设计、研究和制造方面取得了很大 进展，并朝着连续化、自动化、高速化和专业化的方向发展，相继出现了轧制速 度高达每秒钟130m 的各种类型的线材轧机、全连续式的冷、热带钢轧机、宽度 为5500mm 的厚板轧机和连续式 h 型钢轧机(见 h 型钢)以及连续轧管机组等一系 列先进设备，并在液压技术、电子计算机技术和各种测试仪表的应用以及轧制产 太原科技大学毕业设计（论文） - 2 - 品的实物质量和内部性能的控制等方面都有许多突破， 使得轧机所用原料单重不 断增大，产品的质量和产量不断提高，轧制的品种与规格日益增多。 中国于1871年在福州船政局所属拉铁厂首先应用轧机，用以轧制厚度为15mm 以下的钢板，6120mm 的方、圆钢。1890年湖北汉冶萍公司汉阳铁厂装有宽为 2450mm 的用蒸汽机拖动的二辊中板轧机、横列式三机架二辊轨梁轧机以及 350mm/300mm 的小型轧机。随着钢铁工业的不断发展和科学技术的日益进步，中 国已有用来生产钢板、钢管、型钢和线材的多种类型的现代化轧机。 轧机的主要设备有工作机座和传动装置。 工作机座由轧辊、 轧辊轴承、 机架、 轨座、轧辊调整装置、轧辊平衡装置、导卫装置以及换辊装置等组成。此外还有 无牌坊轧机。传动装置由电动机、减速机、齿轮机座和连接轴、接手等组成。齿 轮机座的作用是将传动力矩分送到两个或两个以上受力的轧辊上。 如采用直流电 机躯动轧机，可不设减速装置。 轧机的附属设备主要是轧机前后的升降装置、移送装置、翻转装置以及工 作辊道和延伸辊道等。 轧钢就是用轧钢机对钢坯进行压力加工，获得需要的形状规格和性能的过程。轧 机主要是有几组轧辊构成，轧辊是一对转动方向相反的辊子，两个辊子之间形成 一定形状的缝或孔，钢坯通过轧辊就成为一定形状的钢材。 在结晶温度以上的轧制称为热轧;在再结晶温度以下的轧制称为冷轧。 我们常见的钢轨、圆钢、方钢、槽钢、t 形钢、汽车板、桥梁钢、螺纹钢、 钢筋以及火车轮都是通过轧钢工艺加工出来的。 我国大型钢厂从 70 年代已用先进的连轧轧机，连轧机采用了一整套先进的 自动化控制系统，全线生产过程和操作监控均由计算机控制实施，轧件在几架轧 机上同时轧制，大大提高了生产效率和质量。 1996 年我国粗钢产量突破 1 亿吨，成为世界上第一产钢大国，2003 年突破 2 亿吨，2005 年突破 3 亿吨，并连续 10 年保持世界第一。2006 年我国钢产量突破 4 亿吨。我国钢铁业的迅猛发展，为我国国民经济高速发展奠定了基础。目前我 国钢铁工花艺装配水平虽然有了长足的发展，距居世界先进水平差距还很大。其 中轧钢机械设计制造不但走不出国门，而且还主要是靠进口。日本花 16 亿美元 引进先进冶金装备及技术，建成年产 1.6 亿吨的现代化钢铁企业，然后通过消化 太原科技大学毕业设计（论文） - 3 - 吸收和再创新，又大量向世界各国输出技术，成为世界钢铁生产第一强国。我国 前后花 200 亿美元引进冶金设备和技术。 我国要从钢铁生产大国变成钢铁生产强 国，必须依靠技术进步，加强自主创新。特别是要尽快提高我国轧钢机械的设计 水平，这是非常重要的。 现代的钢铁联合企业是由炼铁、炼钢和轧钢三个主要的生产系统组成的，轧 钢生产是钢铁工业生产的最终环节。 轧钢车间担负着生产钢材的任务。例如， 铺设一条 5 oookm 的双轨铁路，需要 100 万吨重型钢轨；制造一艘万吨轮船，约 需 6 000t 钢板；铺设一条 5oookm 的石油输送管道，需要 90万吨无缝钢管。 因此，钢铁轧制在国家工业体系中占有举足轻重的基础地位。 20 世纪 90 年代以前，中国轧钢生产的平均水平与世界主要产钢国比较，还 比较落后。轧钢生产以型钢为主，生产线大、中、小型并存。不同企业的技术装 备水平参差不齐，能耗、成本较高。很多企业还使用着 20 世纪 5060 年代较为 陈旧的设备和工艺。这是钢材质量、品种和效益较差的主要原因。 20 世纪 90 年代后期，国内经济有了高速的发展。加入 wto 后，为适应参与 国际钢材市场竞争的需要，国内各大企业采用当今世界先进技术和装备，进行了 大规模的技术改造。广泛引进新技术、新设备、新工艺，使中国轧钢生产的水平 有了长足的进步， 发展了一批高技术、 高附加值的品种， 如汽车、 家电用薄钢板， h 型钢，高档次石油钻套管，uoe 大口径天然气输送管道钢管等。95以上的钢 材品种，从数量到质量均可以满足国民经济各部门的需要。对于一批高难度的品 种也在组织技术攻关和引进国外先进技术，如高档次汽车用冷轧薄板、不锈钢冷 轧薄板等。建成了以宝钢、天津大无缝为代表的现代化企业和以邯钢、珠钢、包 钢薄板坯连铸连轧为代表的现代化生产线。9：1 重 i 2002 年产钢 100 万吨以上 钢铁企业(集团)已有 50 家，年产钢量 154 亿吨，已占全国钢产量的 85z。其 中宝钢集团年产钢规模达 2 000 万吨；鞍钢达 1 000 万吨；中国钢铁工业已进入 技术创新全面繁荣的新时期。轧钢生产技术创新发展方向为：通用工艺技术、综 合节能与环保技术、新品种开发与钢材性能优化技术、信息技术和装备机电控制 一体化技术。 太原科技大学毕业设计（论文） - 4 - 1.2 轧钢设备的发展动向 轧钢设备发展动向是大型化、连续化、高速化和自动化。 （1） 、大型化方面 1)、增大纲锭（钢坯）或带卷重量。过去初轧机钢锭一般为 1020 吨，现 在已加大到 4050 吨（目前已经向全连铸发展，从而取消初轧） ，热连轧的最大 带卷重量已有 15 吨增大到 45 吨，冷轧卷重达 60 吨，线材盘重已达 24 吨。 2)、增大轧辊直径 初轧机轧辊直径已达 13001500mm，带钢热轧工作辊已达 760850mm，精 轧机组的支承辊直径已增加到 1700mm。 3)、增大主电机功率 （2） 、高速化方面 宽带钢热连轧速度达 28.6m/s，冷连轧已达 41.5m/s，线材轧机已达 60 75m/s。 （3） 、连续化方面 原有冷、热连轧、线材轧机外，尚发展了宽边工字钢连轧机、无缝钢管连轧 机、连续焊管轧机及圆、方坯连轧机等。 （4） 、自动化方面 目前宽带钢轧机的计算机自动控制水平在各类轧机中是最高的，从板坯上料 到卷取全部采用计算机控制。 冷连轧机上亦采用了钢板厚度自动控制（agc） 。 平整机上延伸率自动控制（aec）和其它自动化措施等。 我国钢铁企业和重型机械制造业现在有了很大的发展，如攀钢发展也比较 快，其中冷轧厂，轨梁厂的万能轧机的自动化水平都比较高。 1.3 轧钢机的分类 轧钢机通常可以按用途、构造和布置分类。 1、按用途分类 轧钢机按用途可分为开坯轧机、 型钢轧机、 板带轧机、 钢管轧机和特殊轧机。 太原科技大学毕业设计（论文） - 5 - 如横轧机、轮箍轧机等。 这种分类可以反映轧机的主要性能参数及其轧制的产品规格。 其技术特性见表 1-1p3。 2、按构造分类（按轧辊在机座中的布置分类） 根据轧辊在机座中的布置形式不同，轧钢机可分为下列五种形式。 （1） 、具有水平轧辊的轧机； 二辊式，三辊式，三辊劳特式，复二辊式，四辊式，多辊式（十二辊式， 二十辊式，偏八辊式） ，行星式。 （2） 、具有立式轧辊的轧机； （3） 、具有水平轧辊和立式轧辊的轧机（万能轧机） ； 二辊式万能轧机。h 型钢轧机（生产大型工字钢） 。 （4） 、具有倾斜布置轧辊的轧机； 用于无缝钢管穿孔机，均整机。450 无扭转线材轧机。 （5） 、其它特殊轧机； 钢球轧机、轮箍轧机、车轮轧机。 3、按轧钢机的布置形式分类（按工作机座布置分类） 轧钢机的布置形式是依据生产产品及轧制工艺要求来确定的， 机座排列的顺序和 数量的多少，构成了不同车间布局的特点。根据轧钢机布置形式可分为：单机架 式、 多机架顺列式、横列式、连续式、半连续式、串列往复式、布棋式等。1.5 轧 钢机的组成及结构 轧钢机主要包括：主电机、传动机构和工作机座等部分。主电机是为轧辊旋 转提供动力的设备。传动机构通常是有减速机、齿轮座、连接轴、和联轴器等部 件组成的。工作机座是主机的主要组成部分。包括： （1）机架，在窗口内安装轴 承； （2）轧辊，轧件在其间被轧制（压缩延伸） ； （3）轧辊轴承，用以轧辊的支 撑和定位； （4）轧辊调整装置及上棍平衡装置，前者用来调整轧辊间的距离，后 者用来校车上轴承座与压下系统间的间隙； （5）导位装置，用来使轧件按照规定 的位置、方向和状态准确地进出孔型； （6）轨座（也称地脚板） ，机架安装在轨 座上，轨座固定在基础上。不同类型的轧机，工作机座组成部分大体一致。 太原科技大学毕业设计（论文） - 6 - 1.4 轧钢机的标称 轧钢机的类别与规格与轧钢机的断面尺寸有关， 因此轧钢机的初轧和型钢的 类是以轧钢的名义直径。 也就是说轧钢机的大小是常用与轧件有关的尺寸参数来 标称。 初轧机和型钢轧机的主要性能参数是轧辊名义直径， 因为轧辊的名义直径的 大小与其能够轧制的最大断面有关，因此，初轧机和型钢轧机是以轧辊的名义直 径标称的。 小型轧钢机的名义直径为：180450mm。 1.5 万能轧机的简介 1.5.1 万能轧机的优点 万能轧机压下技术采用了最先进的液压伺服系统， 比传统的电动机械有如下 优点： (1)调整精度高； (2)终轧产品的尺寸波动小； (3)自动辊缝调零； (4)换辊后可以自动测量弹跳； (5)轧辊辊缝的预设定； (6)在轧制过程中也可以进行辊缝的调整； (7)过载保护。 1.5.2 万能轧制法简介 万能法轧制钢轨与传统的孔型轧制法有很大的区别。 通过两架开坯机的轧制 出初具轨形的轧件，建立起头、腰和底的比例关系。同时轨底要保证充到孔型根 部，轨头不发生过充满。这是万能轧机轧制钢轨的基础。万能轧机为精轧机组， 它由万能粗轧机(ur)、两个孔型的轧边机(e)和万能精轧机(uf)组成。共有 9 个 独立定位的轧辊参与轧制，通过三道次轧制，最终轧出成品。除了头宽和腰厚有 太原科技大学毕业设计（论文） - 7 - 关联性外， 底宽和轨高都可以单独进行调整， 相互之间不受影响， 调整方法也多， 比传统轧制法调整的灵活性大，更容易调整。这种轧制方法的主要优点是头部和 底部有立辊的直接压下，同时对轨头和轨底的轧制是由立辊进行的，轧制方向与 轧辊的旋转方向相同，没有了与轨头和轨底与轧辊的滑动，提高了钢轨的表面质 量。 1.5.3 万能轧机的调整 万能轧机的调整主要包括换辊后的调整和在轧制过程中受温度影响而进行 的调整。一般情况下，随温度的变化较为好调。换辊时，特别是换粗轧辊时，调 整量可能会很大，主要受校准及轧辊轴向的影响。 第 2 章 轧钢机主传动方案的制定 2.1 轧钢机主传动装置的功用与组成 轧钢机主机列由工作机座， 主传动装置和电动机组成。主传动装置的作用是 将电动机的转动传递给工作机座的轧辊，使其以一定的速度和输出扭矩转动，实 现对金属的轧制。 主传动装置的组成与轧机的结构形式和工作制度有关。 轧钢机主传动装置的 基本构成包括联轴器，减速器，齿轮机座，连接轴等。 如果轧制速度较高，可以取消减速器，由电动机通过齿轮箱驱动轧辊，或者 采用单电机传动方式，由两台电动机分别直接传动两个轧辊。这样的传动方式可 以降低传动系统的飞轮力矩和传动消耗，提高轧机的动力性能。 2.2 轧钢机主传动方案的选择 太原科技大学毕业设计（论文） - 8 - （ a ） 传动方案 a：轧辊由电动机单独驱动。这种型式的传动装置主要用于大型的 可逆式轧钢机，如初轧机、板坯轧机、厚板轧机等。在这种可逆式轧钢机上，轧 辊经常启动、制动和反转，要求传动系统有较小的飞轮力矩。轧辊由电动机单独 驱动，可使传动系统的飞轮力矩大为减小。 （ b ） 传动方案 b：轧辊通过电动机和齿轮座驱动。这种型式的传动装置在可逆式 和不可逆式轧钢机上都有应用。对某些可逆式轧钢机，如受结构限制能采用轧辊 由电动机单独驱动时，就采用这种型式的传动，如 1000mm 以下的初轧机等。在 不可逆式的轧钢机上，如果轧钢转速大于 70-75r/min,采用低速电动机的投资费 用与采用高速电动机带有减速机的投资费用相差不打时， 也采用这种型式的传动 装置，如带钢轧机的粗轧机座等。 太原科技大学毕业设计（论文） - 9 - （ c ) 传动方案 c：轧辊通过电动机、减速机和齿轮座驱动。这种型式的传动装置 一般用于不可逆式轧钢机，如二辊钢坯，型钢轧机，四辊板带轧机等，也可用于 速度较低的四辊可逆式轧钢机等。 综合考虑这三个方案，c 方案较合适万能轧钢机的传动系统。 第 3 章 轧制力及其力矩的计算 3.1 轧制力的计算 在计算中常用的公式有 s.ekelund 公式、sims 公式、stone 等公式。在具体 设计中应根据具体情况选择应用。 其中 s.ekelund 公式实用范围是： 1) 热轧型钢时计算平均单位压力； 2) 轧制温度大于 950，材质为 q235； 3) 轧制速度小于 5m/s 时。 轧制压力 p 等于平均单位压力p与接触水平投影面积 f 之乘积。 3.1.1 平均单位压力 p 的计算 本设计中选用 s.ekelund 公式， s.ekelund 公式为： p=)1 (m+（h+k e ） （式 3.1） 式中： m 外摩擦对单位压力影响系数； 太原科技大学毕业设计（论文） - 10 - k 静压力下单位变形力； h粘性系数； e 平均变形速度。 其中第一项)1 (m+是考虑外摩擦的影响，决定m 的经验公式为： hh hhrf m + d-d = 2 . 16 . 1 （式 3.2） 式中： r 轧辊工作半径，mm； hd压下量，hhh-=d。 第二项中乘积h e 是考虑变形速度对变形抗力的影响，其中平均变形速度值 e 用下式计算： e = hh rhv + d2 （式 3.3） 式中： v 轧制速度，m/s； 计算k 和h 的经验公式为： k =（140.01） （1.4cmn+0.3cr）10mpa （式 3.4） h= 0.01(140.01 t)10mpa.s （式 3.5） 式中： t 轧制温度，； c 以%表示的碳的百分含量，本设计中取 0.14； mn 以%表示的 mn 的百分含量，本设计中取 0.30； cr以%表示的 cr 的百分含量，本设计中取 0。 f 的计算公式为： f =a（1.050.0005 t） （式 3.6） 对钢轧辊，a=0.9；对铸铁轧辊，a=0.8；由于本设计轧辊为钢轧辊， 本设计中a=0.9。 近年来，对 s.ekelund 公式进行了修正。按下式计算粘性系数： h = 0.01（140.01） c 10mpa.s （式 3.7） 式中 c 决定于轧制速度。 c 的选择见下表： 太原科技大学毕业设计（论文） - 11 - 表 3.1 粘度系数 c 与轧制速度的对应表 轧制速度（m/s） 6 610 1015 1520 c 0.1 0.8 0.65 0.6 3.1.2 接触面水平投影面积的计算 在简单轧制情况下，计算接触面水平投影面积 f 公式为： f= lb =hr bb hh d + 2 （式 3.8） 式中： b 轧件平均宽度；mm； l接触弧长度；mm； h b 、 h b 轧件轧前轧后宽度；mm； r 轧辊平均工作半径，mm； hd平均压下量，mm 3.1.3 左右辊轧制力的计算 轧辊为锻钢轧辊，则a=0.9，轧制温度为 8001000，根据（式 3.6） f =a（1.05-0.0005 t） 则 f =0.65 轧辊半径取r =d/2=350/2=175mm，h=0.5mm，3h =，h=2.5，设h=0.5 由 左右辊一辊承担，则轧制力计算式中的h=1mm，根据（式 3.2）有: hh hhrf m + d-d = 2 . 16 . 1 则 m=2.45 按照 q235 碳钢的相关参数，轧制温度取下限 800，碳含量c= + = + = ）（）（ pz t ttsyll 6.1.3 水平轴静强度校核 8.52 261.4 409 3 130.7 4300 85 z t 3 z m s 222 p max 2 max s = + = + = ）（）（）（）（ s 所以静强度通过校核。 6.1.4 键的强度校核 大齿轮与水平轴的联结，选用 a 型平键（gb 1096-79） ，双键联结。取轴颈 d=90mm，查表键的尺寸为：bxhxl=25x14x（7090） 。 键的平稳工作比压p=10-12kg/mm2 ， 当在冲击工况下取p=6-9kg/mm2 k=0.5h=7mm，l=l-b=（7090）-25=4565mm 工作面的比压为： 2 /142.79 6545790 1992000 dkl t2000 p毫米公斤 ）（ = =。 采用双键，对称 180 度布置，此时键的工作面的比压为： 22 /96/768 . 4毫米公斤毫米公斤= + = + = ）（）（ pz t ttsyll 6.2.4 垂直轴静强度校核 4.91 196.4 3072 3 98.2 4300 85 z t 3 z m s 222 p max 2 max s = + = + = ）（）（）（）（ s 所以静强度校核通过。 6.2.5 键的强度校核 大齿轮与水平轴的联结，选用 a 型平键（gb 1096-79） ，双键联结。取轴颈 d=60mm，查表键的尺寸为：bxhxl=18x11x（6080） 。 键的平稳工作比压p=1012kg/mm2 ， 当在冲击工况下取p=69kg/mm2 k=0.5h=5.5mm，l=l-b=（6080）-18=4262mm 工作面的比压为： 2 /2215 6242.5560 1542000 dkl t2000 p毫米公斤 ）（ = =。 采用双键， 对称 180 度布置，此时键的工作面的比压为： 太原科技大学毕业设计（论文） - 28 - 22 /96/11.57毫米公斤毫米公斤。 所以还需加大轴颈。将轴颈加大至 d=75mm. 查表键的尺寸为：bxhxl=20x12x（6080） 。 键的平稳工作比压p=1012kg/mm2 ， 当在冲击工况下取p=69kg/mm2 k=0.5h=6mm，l=l-b=（6080）-20=4060mm 工作面的比压为： 2 /6111 6040675 1542000 dkl t2000 p毫米公斤 ）（ = =。 采用双键，对称 180 度布置，此时键的工作面的比压为： 22 /96/8.55毫米公斤毫米公斤。 所以，键的强度满足要求。 6.3 联轴器的选择 联轴器是用来连接两轴或其他旋转件， 是其一同转动并传动转矩的通用机械 部件。 用联轴器连接的轴，在机器运转时两轴不能分离，只有停车后经过拆卸才能 分离，某些联轴器还具有保护和自我控制的作用。 根据载荷大小机特性、工作转速、补偿性能、工作环境等因素，选则型号为， 选则型号为6clgi的鼓形齿联轴器（jb/t8854.2-2001） 。 其公称转矩mntn.7100=，许用转速min/3000rn =，而轧辊轴上的转矩 n tmnt=65401，电机的额定转速min/2965nrn=，所以选择的联轴器符 合条件。 6.4 滚动轴承寿命计算 一、设计参数 径向力 fr=438000 (n) 轴向力 fa=0 (n) 圆周力 ft=0 (n) 轴颈直径 d1=90 (mm) 太原科技大学毕业设计（论文） - 29 - 转速 n=212 (r/min) 要求寿命 lh=4500 (h) 作用点距离 l=158 (mm) fr 与轴承 1 距离 l1=79 (mm) fr 与轴心线距离 la=202 (mm) 温度系数 ft=1 润滑方式 grease=油润滑 二、选择轴承型号 轴承类型 btype=圆锥滚子轴承 轴承型号 bcode=30318 轴承内径 d=90 (mm) 轴承外径 d=190 (mm) 基本额定动载荷 c=342000 (n) 基本额定静载荷 co=440000 (n) 极限转速(油) nlimy=2600 (r/min) 三、计算轴承受力 轴承 1 径向支反力 fr1=219000 (n) 轴承 1 轴向支反力 fa1=177488.78 (n) 轴承 2 径向支反力 fr2=219000 (n) 轴承 2 轴向支反力 fa2=177488.78 (n) 四、计算当量动载荷 当量动载荷 p1=262800 (n) 当量动载荷 p2=262800 (n) 五、校核轴承寿命 轴承工作温度 t=120 () 太原科技大学毕业设计（论文） - 30 - 轴承寿命 lh=5463 (h) 验算结果 test=合格 第 7 章 锥齿轮的设计 7.1 锥齿轮的简介 锥齿轮传动用于传递两相交轴之间的运动和动力， 有直齿、 斜齿和曲线齿之分， 直齿最常用，斜齿已逐渐被曲线齿所代替。轴交角可以为任意角度，最常用的是 90。本次设计中选用轴交角为 90的直齿锥齿轮。 7.2 锥齿轮的尺寸设计 1初选材料和参数 (1)初步选齿轮材料为 20 r c 经渗碳淬火处理， 调质处理硬度范围在 （5863） hrc； (2) 齿轮齿数1z =14，大轮转速 n=960rmin，小轮悬臂支撑，大轮两端支 撑， 2按齿面接触疲劳强度简化设计公式设计主要参数 3 u)0.5b-(1b kt 1 2 hp 2 rr 1 966d s * (1)确定设计公式中各参数 1)齿数比 u=1.1 2)取齿宽系数取 * r b=0.295 3)载荷系数 k 一般可取 1.31.6，取 k=1.5. 4)许用接触应力 h s = imhihn ks/s 太原科技大学毕业设计（论文） - 31 - hn k是接触疲劳寿命系数， imhi s 是接触疲劳强度极限,s 是安全系数 查表得 hn k =0.98 查机械设计手册（机械工业出版社）图 3.2-16d 得 imhi s =1500nmm 2 最小安全系数取 s=1.1， 可得许用接触应力 h s =0.9815001.1=1336.4 nmm 2 5)大轮转矩 这里我们用电机额定转矩来计算和校核锥齿轮。 mntt= 3 1 10.45 则大轮分度圆直径 3 u)0.5b-(1b kt 1 2 hp 2 rr 966d s * =9663 22 3 4 .13361 . 1295. 05 . 01295. 0 105.4.51 - ）（ mm =167.3mm 根据安装使用情况，取大端模数 m=12 则 1 d =mz=168mm (2)几何尺寸计算 1）齿数 1614 21 =zz， 2）齿数比 1 . 1 1 2 = z z u 3）大端模数 12=m 4）分度圆直径 mmmzdmmmzd192,168 2211 = 5）节锥角 =-=4890,42)arctan( 12 2 1 1 ddd z z 6）锥距 mm d r.8126 2 1u2 1 = + = 7）齿宽 mmbmmmmrbb r 37,.437.8126295 . 0 = * 取 8）齿距 mmmmmp68.371214 . 3 =p 9） 高度变位系数 0 21 =xx（gb 齿制） 10）切向变位系数 0 21 = tt xx（gb 齿制） 太原科技大学毕业设计（论文） - 32 - 11）齿顶高 mmmhhh aaa 12 21 = * 12）齿根高 mmmmmchhh aff .01512)25. 01 ()( 21 =+=+= * 13）齿宽中点分度圆直径 mm5.1171 r b .501d .6mm149 r b .501d 2 2 1 1 =-= =-= ）（ ）（ m m d d 其中.731b 5.205.305.20rbr r = =ff= 所以 。，本设计取且通常取， 14）齿宽中点模数 7 .10 14 .6149 2 2 1 1 = z d z d m mm m 15）全齿高 mmmchhhh afa 27)2(=*+=+= * 16）大端齿顶圆直径 mmhdd mmhdd aa aa .6211cos2 .8188cos2 2222 1111 =+= =+= d d 17）齿根角 =2.12)arctan(,2.12)arctan( 2 2 1 1 r h r h f f f f qq 18）齿顶角 =12. 2,12. 2 1221fafa qqqq；等顶隙 19）顶锥角 =+=+=2.150,2.142 222111aaaa qddqdd 20）根锥角 =-=-=2.146,2.140 222111ffff qddqdd 21）大端分度圆弦齿厚 mmxxms mmxxms 84.18)tan2 2 ( ,84.18)tan2 2 ( 222 111 =+= =+= t t a p a p 22）大端分度圆弦齿高 。 ， .3mm1284cos 1924 4.881 12cos d4 s hh .4mm1224cos 1684 4.881 12cos d4 s hh 0 2 2 2 2 2 aa2 0 2 1 1 2 1 aa1 = +=+= = +=+= d d 太原科技大学毕业设计（论文） - 33 - 7.3 锥齿轮的校核 7.3.1 齿面接触疲劳强度校核计算基本公式 u 1u bd5.80 kt2 zz v v v1 v1 heh 2 hss = 查教材机械设计表 8-5 得mpa189.8zh= 查教材机械设计图 8-15 得2.42zh= nn d t f m t .37219 .6149 10.4520002000 3 1 = = 。 ， .3n.m197 2 df t .7n1952costanff v1t1 v1 1tt1 = =da ba kkvakkk = 查教材机械设计表 8-2 0.51ka= 1k =a 查教材机械设计表 8-9 5.61k =b 查教材机械设计图 8-6 0.31kv = 故 k=1.5x1.63x1.3=3.2 所以 .5mpa6 1.21 111.2 .2022.7315.80 197.3.232 2.42.8891 2 hhss= = 所以通过校核。 7.3.2 齿根弯曲疲劳强度的校核 fsafa mv1 v1 fyy mbd5.80 kt2 ss= 查教材机械设计图 8-29，图 8-30 分别得: 。 ， 5.61y 8.22y sa fa = = 所以ffmpa8.0051.62.28 .701202.16.7135.80 197.33.22 ss= = 太原科技大学毕业设计（论文） - 34 - 所以抗弯强度满足要求。 太原科技大学毕业设计（论文） - 35 - 参考文献 1黄庆学主编.轧钢机械设计m.北京：冶金工业出版社，2007. 2张小平，秦建平主编.轧制原理m.北京:冶金机械出版社,2006. 3濮良贵主编.机械设计m.北京：高等教育出版社，2006. 4陆凤仪，钟守炎主编.机械设计m.北京：机械工业出版社，2007. 5王旭，王积森主编.机械设计课程设计m.北京：机械工业出版社，2007. 6查五生，徐勇马钢 h 型钢生产工艺及设备主要特点j轧钢，1998（5） ：2024 7张文满,吴恩结， 周光理主编.马钢 h 型钢万能轧机辊型设计和配置.马鞍山钢铁股份有限 公司，2009. 8王泽主编.新型热连轧技术.一重技术，2007. 9周昌勇主编.热轧机架辊密封分析与改进，东北大学，2003. 10马钢 h 型钢厂轧辊使用手册.马钢股份 h 型钢厂.2001.12. 11刘鸿文主编.材料力学m.上册,第四版.北京：高等教育出版社，2004. 12王延溥主编.轧钢工艺学m.北京：冶金工业出版社，1981. 13大连理工大学工程画教研室编.机械制图m.第五版.北京:高等教育出版社,2004. 14王延溥主编.轧钢工艺学m.北京：冶金工业出版社，1981. 15邹家祥主编.轧钢机械m.第二版.北京：冶金工业出版社，2004. 太原科技大学毕业设计（论文） - 36 - 致 谢 随着该毕业论文的完成，我的大学生活也将尘埃落定。本论文是在赵春江老 师的细心指导下完成的。从论文的选题、设计、数据处理直至撰写，恩师倾注了 大量的心血。在整个设计过程中，我获得了独立思考和学习的能力和发现问题、 分析问题、解决问题的能力。恩师渊博的知识、严谨的治学态度、求实创新的工 作作风和乐观向上的谨慎风范，令我肃然起敬，成为比知识更为重要的财富。 在设计过程中，通过运用四年来所学的知识，老师的指导，同学的帮助和查 阅大量的资料，使自己受益匪浅，对于我这个即将踏上工作岗位的学生来说，这 次设计不仅是我的毕业设计，它也是我步入社会参加工作的第一份答卷。 同时冶金机械教研室的各位老师们在我四年的学习、 生活上也给了我无微不 至的关怀和鼓励。我在学习中取得的进步和获得的成果，均离不开各位老师的谆 谆教诲。在此， 我要向辛勤培育我四年的老师们致以最崇高的敬意和最诚挚的感 谢。 太原科技大学毕业设计（论文） - 37 - 附 录：外文资料及翻译 rotary piercing machine and rotary rolling mills although seamless tubing may be manufactured by several methods, the most commonly used is that involving the piercing of around billet on a mannesmann machine. in this unit, the principle of helical rolling is employed and two specially shaped rolls 20 to 30 inches long and 32 to 48 inches in diameter are used side- by- side with their axes inclined at opposite angles 6 to 12 degrees with respect to the horizontal centerline of the mill. more modern mills are designed to operate with feed angles up to 17 degrees and are powered to provide output speeds in excess of 3 feet per second. shells , or hollow lengths, up to about 30 feet long. depending on the size of products to be rolled, the power required by such a mill ranges from 750 to 5000 hp. it is now usual to utilize a hydraulic billet- centering machine ahead of the piercing mill to provide a precisely centered indentation for starting the piercer point thereby minimizing head- end crop losses. furthermore, to maintain the billet in its proper position during piercing, two or shoes ,one above and one below the pass line, are used. between these guides in the pass outlet, a projectile- shaped piercing mandrel support bar. the opposite end of this bar is mounted in a thrust bearing which is the piercing operation. the pointed end of the piercer is positioned just beyond the gorge (or the position of closest spacing of the work rolls) towards the entry side of the mill. in recent years, various improvements have been made to mannesmann piercers. these include the redesign of the mill to facilitate roll changing, the use of anti- friction bearing universal spindles instead of the slipper type, hydraulically actuated spindle- support and shifter units, hydraulic pull- backs on the work- roll chocks, hydraulic clamping of the roll cradles and hydraulic clamping of the guide shoes and holders for accurately setting pass dimensions. in some modern mills, the 太原科技大学毕业设计（论文） - 38 - shoes have been replaced by large diescher guide discs and, on others, automatic plug changers are used. on piercer outlet table, the three- roll type combination mandrel and shell steadier is now generally used . in the operation of the mill, the billet is heated uniformly to a temperature in the range of 2200to 2300f, then placed in a trough and pushed forward into the space between the rolls. once the mill has seized the billet, the force on the pusher is removed. the rotation of the rolls advances the work piece through the mill so that the piercing operation is executed as illustrated in figure 1. figure 1 when the rearward end of the billet is rolled clear of the piercer mandrel, the thrust- bearing carriage is unlatched and the mandrel withdrawn from the pierced work piece (generally designated as a shell or bloom). to facilitate the production of larger- diameter seamless pipes, the u. s. steel corporation in 1925 introduced the process known as double- piercing. in this process, the billet is first pierced to a comparatively heavy- walled shell and then, without reheating, it is moved through a second piercing mill. in the second mill, the wall thickness is reduced and the diameter and length of the shell are increased. another innovation developed in the 1950s was the use of 3- roll piercers with a basic roll configuration as illustrated in figure 2. a production mill is shown. basically, this mill develops an entirely compressive stress pattern at the center of the 太原科技大学毕业设计（论文） - 39 - billet instead of an alternating compressive and tensile field produced by the 2- roll piercer. this is claimed to provide a significant improvement in bore quality and concentricity. figure 2 in the 1950s, a combined piercing and elongating machine was successfully developed in russia. in this equipment, the billet is deformed as illustrated. the advantages claimed for this innovation are decreased capital investment and improved product quality, particularly with respect to the bore. ()for the production of larger pipe sizes, pierced shells may be further processed by rotary rolling. the basic design of the rotary rolling mill, developed by u.s. steel corporation, is illustrated in figure 3. it has made possible the production of pipe as large as 26 inches in diameter in lengths up to 45 feet and with wall thicknesses as light as 0.281 inch. other large sizes are produced with wall thicknesses as light as 0.250 inch. 太原科技大学毕业设计（论文） - 40 - figure 3 as seen in figure 3, the rolls are basically conical in shape and about 74 inches in diameter, with their axes subtending an angle of 60 degrees to the pass line of the mill. each roll shaft is powered by a 1500- hp, 200/500- rpm, d- c motor which provides peripheral roll speeds of 800- 2500 fpm. the rolls grip the shell and, because of the geometrical arrangement, feed is forward over a larg