机械毕业设计（论文）-轧管机上导盘设计【全套图纸】.doc

轧管机上导盘设计轧管机上导盘设计摘要：本文主要介绍了轧管机上导盘设计，在现代社会中，钢材产量和质量是衡量一个国家国力的重要指标，社会对钢铁轧制品数量和质量的要求越来越高，钢管作为轧制品在工业生产和日常建设中起到举足轻重的作用。轧管机主传动系统是由机械、电气以及控制多个部分组成，系统庞大，它的设计的优良直接影响产品质量的好坏，即可看出轧管机主传动系统设计的重要性。本次设计的主要目的是研究轧管机上导盘，并对主其要部件进行设计和计算校核。在查阅大量文献和了解相关知识，掌握现代轧管机的发展及设备结构特点状况后，确定了两台电机通过万向接轴直接带动工作辊工作的总体传动设计方案。通过对159MPM轧管机的主要力能参数的计算，合理选择电机，联轴器、减速器主要零件以及万向联轴器和连接轴，并进行强度计算和校核。同时，确定润滑方式，并进行经济性和环境保护的分析。关键词：轧管机 ， 齿轮 ， 主传动轴全套图纸，加153893706Mill guide design of the plateAbstract: Mill guide plate design is mainly introduced in this paper, in the modern society, rolled steel production and quality is an important index to measure a countrys national strength and social demand for steel mill products quantity and quality of more and more high, steel tube as rolled products in the construction of industrial production and daily play a decisive role.Mill main drive system is composed of mechanical, electrical and control multiple, large system, its design quality directly affect the product quality is good or bad, you can see the importance of rolling mill main drive system design.The main purpose of this design is the study guide plate mill, and to master the parts design and checking calculation.On consulting a large number of literature and understand the relevant knowledge, to master the development of modern mill and the status of the equipment structure characteristics, determine the two motor driven directly by using universal joint shaft overall transmission design scheme of work roll.Based on 159 MPM rolling mills main force parameter calculation, a reasonable choice motor, coupling, reducer main parts and universal coupling and the connecting shaft, and the strength calculation and checking.At the same time, determine the lubrication method, and analysis of economy and environmental protection.Keyword: Pipe mill， Gear， The main transmission shaft目 录1. 绪论51.1 轧管机的简述51.2 课题的背景，现状和前景61.3 课题的设计参数92 轧管机上导盘的原理和特点102.1 轧管机上导盘的工作原理102.2 轧管机上导盘的特点102.3 轧管机上导盘的用途113. 轧管机上导盘的设计计算123.1 电动机的选择123.1.1电动机选择的一般步诹123.1.2电动机型式种类的选择123.1.3电动机防护型式的选择133.1.4电动机电压和转速的选择133.2 齿轮传动的设计计算143.3涡轮蜗杆的计算173.3.1蜗杆传动设计173.3.2蜗杆轴上的轴承193.4 减速器的选择224. 轧管机上导盘的主轴设计244.1 主轴组件的设计244.1.1 主轴组件的性能要求244.1.2 主轴参数的确定254.1.3 轴承的选择及极限转数的较核254.1.4校核主轴274.2 主传动轴的设计304.2.1 主传动轴的设计要求304.2.2主传动轴的选择304.2.3 计算传动轴的直径304.2.4轴承的选择315. 轧管机的润滑和维护325.1 润滑325.2 维护335.2.1轧机主传动装置维护335.2.2 在轧机维护中应用故障诊断技术34总 结36参考文献37致 谢381. 绪论1.1 轧管机的简述轧管机是利用环孔形对荒管进行状态轧制的工艺设备。该机具有较好的开坯性能，也能轧制普通精度的有色金属无缝管。冷轧管机最大特点为材料利用率高，且精度及表面粗糙度均优于拔管。轧管机一般都分为两种，一种是LG型，一种就是LD型。L G型的轧管机为两辊轧机。LD型为多辊轧机（至少三个轧辊以上，包括三个）。LG型轧管机的主要结构为：床身、回转送进机构、机架、主电机、芯棒、传动系统、电气系统等。这里面先把回转送进机构提出说，以前的轧管机都是单回转单送进，随着科技的发展，现在发展为单回转，双送进、双回转，单送进。双回转双送进等，一般送进方式又可分为机械送进，光电送进，伺服送进等。一台轧管机最主要的部分就是机架，机架中包括：轧辊、齿轮、齿条等。其工作原理：轧辊和芯棒形成有规则的空腔，利用金属的弹性变形实现钢管的轧制。属于轧钢管设备及工艺类。其特征是在一条轧制线上串列式设置初轧机头（机架）和精轧机头（机架），由主动曲柄轴和被动曲柄轴经过连杆带动以相反的方向做往复运动，曲柄为两侧布置或中间布置实现轧制过程；在初轧机头和精轧机头均装有两排轧辊，每排轧辊由3个至5个轧辊构成，3个轧辊的轴线在垂直的平面内相互成120角，两排轧辊之间轴线成60轧辊为变断面或常断面大开口角形。图 1.1 轧管机示意图1.2课题的背景，现状和前景前言自1990年山东烟台钢管总厂西分厂(现为鲁宝钢管有限责任公司)从美国Aetna一stan,lar(l公司(简称As公司)引进的世界第一台ACCuRoll(简称AR)轧管机投入生产以来,国内至今共有4台AR轧管机建成并投人使用。如果将轧辊布置带有辗轧角(锥形辊)、采用限动芯棒作为AR轧管机的基本特征以区别传统狄塞尔轧管机的话,那么国内至今共有8台AR轧管机投人使用(其中4台为鞍钢技术,简称AG轧管机)。具体情况见表1。在10年左右的时间里一下子冒出了8台AR(Ac)轧管机,在中国可谓是一枝独秀(国外尚未有AR轧管机投产的报道)。因此了解AR轧管机产生的背景,分析目前的使用状况,探讨今后的发展前景是一件非常有意义的事情。背景自1886年曼内斯曼兄弟发明斜轧穿孔工艺以来的百年间,从某种意义上讲钢管技术的发展主要是轧管机技术的发展。19世纪80年代至20世纪30年代近半个世纪先后出现了周期轧管机(1892年)、顶管机(1599年)、连续轧管机(1901年)、自动轧管机(1903年)、狄塞尔轧管机(1932年)、三辊轧管机(1937年)和挤压机等7种钢管生产设备。当时得到广泛应用的是自动轧管机和周期轧管机。20世纪4080年代,由于控制技术的突破,连续轧管机得到了空前发展,成为轧管技术发展的主流。由于连轧_艺生产效率高、产品质量好,在国内外钢管业内似乎形成共识:连轧工艺是当时(乃至今后)各种制管工艺中最具有竞争力的钢管生产下艺。虽然连轧管机产量高,但一次投资巨大,回收期长,产品缺乏灵活性,这对众多的中小企业而言,只能是望而却步。因此,大家期望有一种投资较少,生产流程短,质量好,规格品种生产灵活的轧管机，用于新建或替代传统老式轧管机。对当时中国大部分拥有自动轧管机的中小企业来说更是如此。表1.2 国内轧管机组基本情况为适应这种需求,在20世纪80年代初,传统斜轧技术在国外开始受到重视。英国Davy一MaCky公司在大量改进试验的基础上,将传统三辊轧管机改进成牌坊可变转角的新型Trasval轧管机,以减少尾三角,并声称可轧薄壁管。传统狄塞尔轧管机则改进成了AeeuRoll(As公司)、CPD(Dema召公司)和KAD(Kocks公司)工艺,另外还出现了Psw工艺(sMs公司),这些技术的出现吸引了人们的目光。江西洪都钢铁厂1987年率先引进了国内第一台Trasval轧管机。随后,原烟台钢管总厂西分厂从美国As公司引进了世界上第一台AR轧管机。从此,轧管机改造在国内掀起了热浪。轧管机上导盘即高精度轧制的意思,但就本质而言,工艺上与传统狄塞尔轧管机并未有大的区别,只是对传统狄塞尔轧管机存在的问题进行了一些改进并融合了一些三辊轧管机技术和现代电控技术而已。工艺上的改进主要有:(l)由原来采用浮动芯棒改成了限动芯棒(此技术在连轧和三辊轧管机上已成熟应用)。(2)为解决轧制效率低的问题,一是加大辊径;二是加人了辗轧角(桶形辊变成锥形辊),以提高轴向出管速度。(3)为减小导盘的磨损和变形孔型的支撑,加大了导盘直径。AR轧管机的出现(包括Trasval),满足了中小钢管企业对投资少,产量规模不大,生产灵活(厚壁、薄壁都能轧制),产品质量好的轧管机的迫切需求。现状原烟台钢管总厂西分厂AR轧管机投产以后,原成都无缝钢管厂、上海钢管厂、北满特殊钢公司先后通过华美公司(As技术)各新建了l套AR轧管机组,鞍钢无缝钢管厂则将已有的老狄塞尔轧管机改造成AG轧管机,并结合烟台的经验重新设计,分别为合肥、青州和磐石无缝钢管厂提供了AG技术。目前国内有7台轧管机上导盘在正常运转(北满特殊钢公司由于各种原因试产后停产至今),各AR (AG)机组主要性能和参数列于表1.3。表1.3国内机组主要性能和参数原烟台钢管总厂西分厂第一个“吃螃蟹”,在设备安装完毕后试车阶段出现了问题(一个月内未轧出1支钢管),主要原因是As公司盲目地将三辊轧管机上的一些技术应用到了AR轧管机上(在未经过工业性试验的情况下,将轧管机卖给了原烟台钢管总厂西分厂),而忽视了二者的差别。不久,该厂利用其扩径特点,将生产规格由原设计的中76一114mm扩大至小159mm,为适应市场需求,1997年通过前后配套的局部改造,又将规格扩大到了中Z19mm,生产能力由原设计的年产7.1万t增至年产近20万t,是目前国内AR机组中运转最好的1套机组。AS公司借鉴原烟台钢管总厂西分厂经验,对原成都无缝钢管厂、上海钢管厂、北满特殊钢公司新上的AR轧管机进行了改进:为提高生产效率,解决芯棒冷却和润滑问题,采用了线外穿棒方式,产量提高30%;由于对辗轧角的功能了解不透彻,采用了可变辗轧角的灵活方式;针对轧制负荷大的问题,减小了轧辊直径;针对轧后钢管尾部偏壁和内疤问题,在轧管机前台安装了几组芯棒夹持器,以使芯棒在轧制过程中稳定;对轧辊、导盘材料进行了改进,以解决咬人和粘钢问题。AS公司尽管做了不少改进,但设备性能并未在本质上有所提高。鞍钢无缝钢管厂在20世纪70年代参照有限的国外资料,自行设计了国内第一台狄塞尔轧管机,该机设备较简单,延伸系数只有1.1一1.2,但钢管壁厚精度较好。随着“AR概念的推出,1989年鞍钢无缝钢管厂改进设计,新建了1台“AG”并投人生产。新AG轧管机的轧辊带辗轧角为5o,但芯棒仍采用浮动芯棒。由于性能未能提高,在原烟台钢管总厂西分厂投产后,又将该轧管机的浮动芯棒改成限动芯棒,成为了标准的AR轧管机。但由于该设备的刚性存在问题(电机功率也不够),所以鞍钢无缝钢管厂虽几经改动,轧管机的性能仍未有明显的提高。鞍钢无缝钢管厂根据自己的轧管机设计技术,结合原烟台钢管总厂西分厂AS技术和生产积累的经验,1998年为青州无缝无缝钢管厂新设计了1台AG车L管机,设备性能基本达到了AR水平。值得一提的是该设备与AS公司的标准AR轧管机相比,简单实用,刚性好,易掌握,而设备重量不到AR设备的l/2。2001年10月又提供给磐石无缝钢管厂l台同类型的设备,用于替代其自动轧管机和均整机。这两套轧管机目前运行较为正常。目前,各AR(AG)机组的运转水平各有千秋,反映出的最大特点是壁厚精度好,另外利用轧管机扩径的特点,可采用小坯轧大管。但仍存在如下一些共性问题。(1)轧管机延伸系数低。按AS公司原设计,最大减壁量可达7mm,减径量18mm,最大延伸系数可达3。但直到今天,正常生产最大减壁量只有3mm,减径也受限制(一般采用等径或扩径轧制),正常生产延伸系数一直限制在1.5以内,造成了大部分钢管变形量由穿孔机承担这样一种不合理的分配,生产倍尺成品钢管困难。(2)轧制薄壁管困难。选择AR轧管机而不选择三辊轧管机是因为用AR技术可轧薄壁管,这也许是当初各厂家采用AR轧管机的初衷。但实际情况是,AR轧管机生产D/s3035的薄壁管较困难或者说是不经济:一是AR轧管机的变形孔型特点造成轧薄壁管工艺事故多,给操作带来困难;二是导盘消耗大,目前生产现场不得不采用减少轧管机减壁量来生产薄壁管(这样就要求穿孔毛管壁薄,所以穿孔机选型时应注意)。(3)钢管存在螺纹和内疤缺陷。由于AR轧管机的孔型变形特点和轧制方式,决定了其轧制的钢管内表面较粗糙,并时而出现外螺纹和内疤。通过轧管机的正确调整和芯棒的良好润滑,可以在很大程度上改善钢管表面质量,但要从根本上消除表面缺陷是困难的(有趣的是,同样是斜轧,三辊轧管机轧后钢管内表面却相当的光滑)。(4)工模具消耗较大。主要是导盘和芯棒的消耗较大。尤其是轧制D/S35的钢管时,一个班可能要用两副导盘;而芯棒目前采用在线插棒方式的,l根芯棒一般轧2000一3000支管就报废(采用线外插棒,芯棒冷却条件好,则可进行重车)。前景轧管机出现时就有人预言,这是21世纪的新轧管机,20年不落后。现在看来,未免言过其实。AR也好,改进型狄塞尔也好,只是在特定背景下,在中国产生过“热浪”,而在国外至今只有美国playm。uthTube公司1985年从KoCks公司引进了KAD改进型狄塞尔轧管机(据了解,该轧管机性能比AR轧管机好,正常延伸系数2.1,且设备比AR轧管机简单)。评价一种工艺、一种轧管机的好坏,投资固然重要,但轧管机的性能、消耗(成本)的高低,是生产厂首先要考虑的重要因素。相比较而言,轧管机的投资不算太大(特别是鞍钢无缝钢管厂技术的出现,将一次性投资降至尽可能低的程度),关键是如何改善轧管机性能。AR轧管机要想有质的变化,前景不容乐观。要提高轧管机性能,主要是要解决好延伸系数和轧制薄壁管问题。采用三辊轧管机,台阶集中变形方式的孔型封闭问题又解决不了。长期以来人们试图用导板代替导盘,但消耗是个应解决的问题关于减径轧制。据资料介绍,传统的狄塞尔轧管机在减径轧制方面似乎是不成问题,但轧管机辗轧角的出现,带来了减径困难的问题。从多方面看,辗轧角的出现是弊大于利,它只考虑了锥形辊轴向速度的提高(实际上是有限的),而忽略了轧辊径向速度的剧增,导致了钢管的扩径(二辊轧管机也有此问题,20世纪80年代以后引进的轧管机都带有正辗轧角;但无锡西姆莱斯钢管有限公司的除外),这也是AR轧管机轧薄壁管困难的重要原因之一;另外还带来其他众多的负作用。传统的狄塞尔轧管机采用0“辗轧角或者负辗轧角是有助于改善轧管机延伸能力和轧薄壁管性能的。轧管机就目前性能状况,生产D/s30的中厚壁管是较为合适的,导盘消耗相对较小。芯棒采用线外穿棒,除提高生产效率外,可很好地解决芯棒冷却和润滑问题,并降低芯棒消耗。轧管机上导盘精度高是不容置疑的(这也是斜轧管机共同的特点),笔者认为,在选用轧管机时,应在对其性能充分了解的基础上,结合自己的产品定位(规格和品种)慎重选用。人们一直在追求一种投资少,质量好,产品范围广,消耗少的理想轧管机,可惜这种轧管机至今并未出现,现有的各种轧管机和轧管工艺利弊兼备,但可以肯定的是人们对这种理想轧管机的追求是不会停止的。1.3 课题的设计参数毛管：直径178240，壁厚 835，最长为8500荒管：直径178242，壁厚 52，最长为13500单根重1049.轧辊速度5-8m/s，轧制温度1000辗角812，喂角610，钢种：普碳低合金钢。上导盘参数：最大轧制力260吨，上导盘转速12-30r/min 上导盘调整速度0.74上导盘行程：垂直220mm，轴向20mm，水平30-140mm。2 轧管机上导盘的原理和特点2.1 轧管机上导盘的工作原理轧管机的工作原理：穿孔后的毛管管壁很厚，表面极不平整，有明显的的螺旋棱纹，需要进一步加工。轧管是对管壁再加工的主要工序。自动轧管机是过去普遍采用的轧管设备。利用纵轧的方法，在椭圆形孔型中对毛管进行轧制，其变形过程是在孔型和顶头构成的环形空间内完成。其轧管的过程是：穿孔后的毛管沿着斜条滚落下来，自动轧管机的上下工作辊及下回送辊落下。为除去氧化铁皮和起一定的润滑作用需要向毛管内抛撒工业食盐。然后在推钢机的帮助下将毛管送入轧辊，上轧辊和自动轧管机上轧制23道次。为了使壁厚均匀，减少外圆的椭圆度，在轧制第2道之前需要翻钢管90度。然后撒盐和更换顶头，一般第二道顶头直径比第一道顶头直径大12mm。最后降下上轧动轧管机轧制经轧管机。经轧管机轧制后的钢管，自动返回到自动轧管机前台，翻上斜条架送往均整机。这种装置操作简便，迅速，有利于缩短轧制节奏。使用球形顶头还有其他优点，如由于顶头受力面增多，延长了顶头使用寿命，由于轧制压力小减少了能量消耗，顶头加工制造也很方便。存在的问题是，当减壁量大时不好咬入。图 2.1 轧管机上扎管示意图a-管子轧制；b-管子回送1-轧堒；2-顶头；3-回送堒2.2 轧管机上导盘的特点轧管机上导盘的特点：（1）轧管机由7-9架二堒式轧机组成，一般机架与水平面成45，布置，相邻机架互成90，布置。（2）每个机架由调节精度高的直流电机单独驱动，传动装置布置在轧机的两侧，最新的轧机由2台或3台串联的直流电机直接驱动每个轧堒或通过齿轮座驱动两个轧堒。（3）轧管机和高效率的张力减轻机相组合，大大扩大了轧管机组所生产管子的品牌和规格，二管柸规格只有一两种，显著地简化了生产工艺，并提高了作业率（4）浮动芯棒轧管机生产的最大管材直径为168mm，这是因为受到长芯棒（约30m）重量的限制。钢管轧后芯棒脱出时的温度很高（170-250），由于在线循环使用，芯棒必须冷却到70-80。限动芯棒轧管机可轧制最大直径为426mm的管材。（5）新投产的机组都装有用于工艺过程控制的电子计算机，从管柸装入加热炉到精整切管全部实现了自动化。（6）采用水溶性无烟润滑剂润滑芯棒。（7）采用在线正火工艺等。2.3 轧管机上导盘的用途轧管机圆周方向均匀布置的带有等断面圆孔型的35个轧辊随机头往复运动，并且沿滑道曲线合拢或张开，这样多辊冷轧机就能配合孔型中间的固定圆柱形芯棒对毛管进行周期性逐段轧制的冷轧管机。 轧管机的弹性压扁，在单位压力相同时，与多辊冷轧机直径成正比，当多辊冷轧机材质一定时，要减小轧辊的弹性压扁值，就必须减小辊径。为了经济可行地轧制薄带材，必须采用直径尽可能小的工作辊。3. 轧管机上导盘的设计计算3.1 电动机的选择轧管机上导盘的电机的设计选择： Y系列三相异步电动机是按照国际电工委员会（IEC）标准设计的，具有国际互换性的特点。其中，Y系列电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防止灰尘、铁屑或者其他杂物侵入电动机内部的特点，B级绝缘，工作环境温度不超过+40，相对湿度不超过95%，海拔高度不超过1000m，额定电压380V，频率50Hz。适用于无特殊要求的机械上。电动机选择的参考因素主要包括：电动机型式、电压与转速、电动机型式种类。3.1.1电动机选择的一般步诹合理选择电动机型式、电压与转速的具体内容及一般步骤首先要根据生产机械对电力传动提出的要求，如起动与制动的频繁程度，有无调速要求等等来选择电动机的电流种类，即选用交流电动机还是选用直流电动机；其次应结合电源情况选择电动机额定电压的大小；再由生产机械所要求的转速及传动设备的要求选取它的额定转速；然后根据电动机和生产机械的安装位置和周围环境情况来决定电动机的结构型式和防护型式；最后由生产机械所需要的功率大小来决定电动机的额定功率（容量）。综合以上方面考虑，最后在电机产品目录中选择与要求相符的电动机，如果产品目录中所列电动机不能满足生产机械的某些特殊要求，则可向电机生产厂家单独定制。图 3.1电动机系统结构图3.1.2电动机型式种类的选择选择电动机是从交流和直流、机械特性、调速与起动性能、维护及价格等方面来考虑的，所以选择时要遵循下列原则：1.首先考虑选用三相鼠笼型异步电动机。因为它具有简单、坚固耐用、工作可靠、价格低廉和维护方便等优点，但是它的缺点是调速困难、功率因数低、起动电流较大和起动转矩较小。因此主要适用于作为机械特性较硬而无特殊调速要求的一般生产机械和拖动，如一般的机床和功率小于100KW的水泵或通风机等生产机械。2.绕线型电动机的价格较笼型电动机高，但是它的机械特性可通过转子外加电阻的办法加以调节，因而能限制起动电流并提高起动转矩，故它可适用于电源容量较小，电动机功率较大或有调速要求的场合，如某些起重设备、卷扬提升设备、锻压机及重型机床的横梁移动等。3.当调速范围低于1：10，且又要求能平滑调速的场合，可先选用滑差电动机。该电动机的结构型式按其安装位置的不同可分为卧式和立式两种。卧式电动机的转轴是水平安装的，立式电动机的转轴则是与地面垂直安装的，故两种电机不可以更换对调使用。在一般情况下应尽量选用卧式电动机，只有在需要垂直运转的场合（如立式深井水泵以及钻床等），为了简化传动装置时才考虑采用立式电动机（因为它的价格较贵）。3.1.3电动机防护型式的选择电动机的防护型式有多种，实用中选择时必须根据不同的工作环境选择适宜的防护型式电动机。电动机的防护型式有开启式、防护式、封闭式、防爆式、潜水式等数种。通常情况下选用开启式，因为它便宜，但它只适用于干燥清洁的环境，对于潮湿、易受风雨侵蚀、多灰尘、易燃、腐蚀性的环境应选用封闭式，而在灰尘多对电机绝缘无害且易被压缩空气吹净时，可选用防护式。至于潜水泵用电机，则应采用完全密封式，以保证在水中工作时不被潮气侵入，当电动机在有火灾或爆炸危险的环境中时，应注意必须选用防爆式。3.1.4电动机电压和转速的选择1.现有工厂企业的生产机械选配电动机时，电动机的额定电压应与工厂配电电压一致，新建工厂的电动机，其电压选择要与工厂供配电电压的选择一起考虑，根据不同电压等级经技术经济比较后择优决定。我国规定的低电压标准为220/380V，高压配电电压大多数为10KV。一般中小容量的电动机大都是低压的，其额定电压分别为220/380V（D/Y接法）和380/660V(D/Y接法)两种。当电动机容量超过约200KW时，建议使用者选择3KV、6KV或10KV的高压电机。2.电动机的（额定）转速选择，要根据拖动生产机械的要求及传动装置的配比情况来考虑。电动机每分钟的转数通常有3000、1500、1000、750及600等多种，异步电动机额定转速由于存在转差率，一般要比上述转速低25%。从电动机制造角度讲，同样功率的电动机若额定转速越高，其电磁转矩外形尺寸就愈小，成本就愈低且重量亦轻，并且高速电机的功率因数及效率比低速电机都高。若能选择转速愈高的电动机，则经济性愈好，但若由此而引起电动机与被拖动机械间的转速相差过大时，所需装设减速装置的传动级数就越多，这就会加大设备成本及传动的能量损耗。故要经过分析比较择优选定。我们通常应用的电机大部分是选用4极1500r/min的电机，因为这种额定转速的电机适应范围广，而且其功率因数和工作效率也较高。综合以上因素的考虑，以及由电机功率N=1.5KW，选择电机型号是Y90S6，极数是4极，同步转速1500r/min，满载转速1400r/min，额定功率为1.5KW，质量27kg。3.2 齿轮传动的设计计算图 3.2 齿轮实物a.选择齿轮材料及精度等级考虑此对齿轮传递的功率不大，故大、小齿轮都选用软齿面。小齿轮选用40Cr，调质，齿面硬度为240260HBS；大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度为220HBS。因是机床用齿轮，由表8.10选7精度，要求齿面粗糙度mRa2.36.1。b.按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为钢制齿轮，确定有关参数如下：a.)齿数z和齿宽系数取小齿轮齿轮，则大齿轮齿数，圆整。实际传动比 传动比误差 可用齿数比取。b.)转矩T：c.)载荷系数Kd.)许用接触应力计算应力循环次数查得接触疲劳的寿命系数通过齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数所以计算两轮的许用接触应力计算模数 取标准模数c.校核齿根弯曲疲劳强度确定有关参数和系数a)分度圆直径b)齿宽c)齿形系数和应力修正系数根据齿数 ,d)许用弯曲应力试验齿轮的应力修正系数按一般可靠度选取安全系数计算两轮的许用弯曲应力将求得的各参数代入故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够。（4）计算齿根传动的中心距a（5）计算齿轮的圆周速度v3.3涡轮蜗杆的计算3.3.1蜗杆传动设计1.选择蜗杆的传动类型根据GB/T 10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆(ZI)。2.选择材料蜗杆要求表面硬度和耐磨性较高，故材料选用40Cr。蜗轮用灰铸铁HT200制造，采用金属模铸造。3.蜗杆传动的受力分析确定作用在蜗轮上的转矩T2按Z=1，估取效率=0.7,则 图3.3 蜗轮-蜗杆受力分析各力的大小计算为 4.按齿根弯曲疲劳强度进行设计根据开式蜗杆传动的设计准则，按齿根弯曲疲劳强度进行设计。蜗轮轮齿因弯曲强度不足而失效的情况，多数发生在蜗轮齿数较多或开式传动中。弯曲疲劳强度条件设计的公式为确定载荷系数K由于工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数K=1，由表选取使用系数KA=1.15。由于转速不高，冲击不大，可取动载系数KV=1.1,则由表得，蜗轮的基本许用弯曲应力 假设 31048，蜗轮的当量齿数 根据，从图中可查得齿形系数 螺旋角系数 由表得 中心距a=50mm 模数m=1.25mm 分度圆直径 蜗杆头数 直径系数17.92 分度圆导程角=31138 蜗轮齿数 变位系数5.蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸1）蜗杆轴向齿距 齿顶圆直径 齿根圆直径 蜗杆轴向齿厚 2）蜗轮传动比 蜗轮分度圆直径 蜗轮喉圆直径 蜗轮齿根圆直径 蜗轮咽喉母圆半径 6.精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的机械臂属于精密传动，从GB/T 10089-1988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择6级精度。7.热平衡核算由于该蜗轮-蜗杆传动是开式传动，蜗轮-蜗杆产生的热传递到空气中，故无须热平衡计算。3.3.2蜗杆轴上的轴承要求寿命，转速，轴承的径向载荷，作用在轴上的轴向载荷。由上述条件试选轴承选30203型轴承，查表 （脂润滑） 图3.4 蜗杆轴上的轴承受力按额定动载荷计算 ，查表， ， ， ， ， 由式 均小于满足要求。按额定静载荷校核由表 查表，取 均小于，满足要求。极限转速校核由式 ，由图得 ，由图得 ，由图得 ，由图得 小于和满足要求。3.4 减速器的选择减速器传动比 由于传动比过大，所以加一级圆柱开式齿轮，其传动比一般为37，取开式齿轮传动比=5 则减速器的传动比28减速器的功率 减速器数量 1； 等效系数 见表3.5表3.5减速器的等效功率系数工作级别M3M4M5M6M7M8系数00.900.800.71由表得=0.90则 所以=80.0331.729（6.120.8850.980.970.91）=30.23Kw选ZQ650IV3CA减速器,当工作类型为中级时，许用功率为，传动比为=23.34，质量为878Kg，入轴直径mm，轴端长。验算起升速度实际起升速度：2=2.39m/min误差：100%=100%=1.9%15%校核减速器输出轴强度计算输出轴最大径向力：式中：=268209.29=136419.18N=136.41KN； =15Kg； =88KN；=112.2KN计算输出轴最大扭矩：=（0.70.8）式中：=9750=236.25Nm电动机轴额定力矩； =2.9当JC=40%时电动机最大力矩倍数，由得； =59000Nm减速器最大力矩倍数； =0.95减速器传动效率；=0.82.9236.2523.340.95=12153.02Nm=59000Nm由上计算，所选减速器能满足要求。4. 轧管机上导盘的主轴设计4.1 主轴组件的设计4.1.1 主轴组件的性能要求1.旋转精度主轴组件的旋转精度是指主轴装配后，在无载荷、低速运动的条件下，主轴前端安装工件的部位的径向跳动和轴向跳动。2.静刚度主轴组件的静刚度反映组件抵抗静态外载荷变形的能力。它可以定义为：使主轴前端产生单位位移时，在位移方向测量处所需施加的力。即：N/m3.抗振性主轴组件工作时产生振动会降低工件的表面质量，缩短主轴轴承使用寿命，还会产生噪声影响环境。振