论文Φ140轧管机传动系统设计.doc

目目 录录 1 绪论绪论 2 1 1 轧辊调整装置的用途 2 1 2 轧辊调整装置的类型 2 1 3 轧管机上压下装置的分类和特点 3 1 3 1 电动压下装置 3 1 3 2 手动压下装置 4 1 3 3 双压下装置 4 1 3 4 全液压压下装置 6 1 4 电动压下装置经常发生的事故及解决措施 7 1 4 1 压下螺丝的阻塞事故 7 1 4 2 压下螺丝的自动旋松 7 2 快速电动压下装置的方案选择与评述快速电动压下装置的方案选择与评述 8 3 计算轧制力计算轧制力 10 4 电机容量的选择电机容量的选择 21 5 压下螺丝与螺母的设计计算压下螺丝与螺母的设计计算 23 5 1 压下螺丝的设计计算 23 5 1 1 压下螺丝螺纹外径确定 23 5 1 2 压下螺丝的强度校核 24 5 1 3 压下螺丝的尾部形状设计 25 5 2 压下螺母的结构尺寸设计 25 6 齿轮设计计算齿轮设计计算 26 7 主要零件的强度校核主要零件的强度校核 33 7 1 圆锥齿轮轴的强度校核 33 7 2 轴承使用寿命的校核 36 8 润滑方法的选择润滑方法的选择 39 9 试车方法试车方法 40 10 设备可靠性与经济评价设备可靠性与经济评价 41 10 1 机械设备的有效度 41 10 2 投资回收期 41 总结总结 43 致谢致谢 44 参考文献参考文献 45 1 1 绪论绪论 轧管机在轧钢生产中的作用是开坯 随着连铸技术的发展 轧管机的作用随之下 降 但轧管机不能被淘汰 轧制某些特殊用途的钢材 由于连铸坯有缺陷 故必须采 用模铸 轧管机开坯 1 11 1 轧管机调整装置的用途轧管机调整装置的用途 轧管机调整装置是轧钢机中关键机构之一 其结构的好坏 直接关系着轧件的产量 的高低与质量的好坏 轧管机轧辊的调整一般均包括径向和轴向两个方向的调整 径向 调整是轧钢机中必不可缺的调整 轧辊通过两个方向的调整后 可以保证轧辊间的相互 位置的正确性 按规定完成道次的压下量 还能在一定程度上来补偿其轧辊辊身与轴径的 允许磨损量 同时又能调整轧辊与辊道水平面的相互位置 而且在连轧管机上 还能调 整机座间轧辊的相互正确位置 从而保证轧制的直线性 使得轧制顺利进行 1 21 2 轧管机调整装置的类型轧管机调整装置的类型 轧管机调整装置按用途大致分为径向与轴向两大类调整装置 其轴向调整装置仅 用于型钢 线材轧管机上 以微调的方法来保证两个轧辊间组成正确的孔型位置 以及补 偿轧辊瓦缘的允许磨损量 而在各类型的板带轧管机上只有轧辊的轴向固定装置 径向调整按其轧辊移动方向大致分为压下 也包括压上 机构和侧压进机构 在常见 的纵轧管机座中均可看到压下机构 而侧压进机构仅用于斜轧管机和立辊的调整机构中 根据各类轧管机的工艺要求 调整装置可分为 上辊调整装置 下辊调整装置 中辊调整装置 立辊调整装置和特殊轧管机的调整装置 上辊调整装置也称压下装置 它的用途最广 安装在所有的二辊 三辊 四辊和 多辊轧管机上 压下机构按轧钢机的类型 轧件的轧制精度要求 以及生产率高低要求又可分为 手 动 电动 电 液及全液压压下机构 手动压下机构一般多用于不经常进行调节的 轧 制精度要求不太严格的 以及轧制精度要求不高的中 小型型钢 线材和小型热轧板带 轧管机上 通常这些轧管机是在轧辊相互位置不变的情况下进行工作的 电动压下机构 主要用于压下螺丝的移动速度超过 1 0 2mm s 的轧管机 板带轧管机及中厚板轧管机 上 以及移动速度小于 1 0 2mm s 的薄板带轧管机上 前者是出于生产率的要求 而后者 是由于压下精度的要求 1 31 3 轧管机上压下装置的分类和特点轧管机上压下装置的分类和特点 1 3 11 3 1 电动压下装置电动压下装置 电动压下装置是轧钢机调整机构中最常见的一种压下装置 按轧辊调整的距离 速度及精度又可将压下装置分为快速和慢速两种压下装置 快速电动压下装置 一般常用在上轧辊调节距离大 调节速度快以及调节精度要求不高的轧管机上 如 轧管机 板坯轧管机 中厚板轧管机及万能轧管机上 在这些类型的轧管机上由于上 辊的调整距离大 压下十分频繁 要求有较高的压下速度以免影响轧制生产率 所以采 用快速电动压下装置是必要的 常采用的快速电动压下装置有两种类型 一种是由法兰盘的立式电动机通过圆柱齿轮减速器带动压下螺丝 两个压下螺丝 是由两台带法兰盘的立式电动机通过圆柱齿轮减速机构传动的 因此采用这种传动系 统启动迅速 传动效率高 造价低 但存在着加大了机座的总高度 增加了厂房高度基本 建设投资等缺点 另外为了实现压下螺丝的单独调整 中间介轮可以由液压缸控制 使其 与压下螺丝啮合或脱离 其结构简图如图 1 2 所示 1 2 3 4 5 6 1 制动器 2 立式电动机 3 减速机 4 压下螺母 5 压下螺丝 6 离合器 图 1 1 立式电机 圆柱齿轮传动的电动压下装置 另一种快速电动压下装置由两台卧式电动机通过三个圆柱齿轮和两对蜗轮蜗杆减 速机构来带动两个压下螺丝 通过离合可以实现压下螺丝的单独调整 轧辊开度指示 器的传动系统中还装有差动机构 它可以由小电动机带动实现调整作业 这种快速电动 压下装置的特点是 结构紧凑 机座总体高度低 基建投资下降 但传动效率低 造价 高 因此多用在一些压下要求速度不高的轧管机上 2 慢速电动压下装置 这种调整装置多用于上辊调节距离在 100 200 毫米以下 调节速度小于 1 0 2mm s 但调节精度要求高的薄板 带材轧管机上 在这种压下机构中 由于传 速比 i 要求很大 最大可以达到 i 1500 2000 同时又要求能带钢压下 因此 压下 装置的设计是比较复杂的 1 3 21 3 2 手动压下装置手动压下装置 这种压下装置结构简单 造价低 但工人的劳动条件差 强度大 因此常用在生产效 率低的轧管机上 1 3 31 3 3 双压下装置双压下装置 为了控制板厚偏差在规定的范围内 在现代化的板 带材成品机座的压下装置中 分成了精调与粗调两个部分 其中精调装置是用来首先给定原始辊缝的 而精调装置是 用来在轧制过程中随着板 带材坯料厚度 轧制力及成品厚度的变化 随时对辊缝进行 微量调节校正的 一 电动双压下装置 由于电动双压下装置的反应灵敏度差 所以仅用于精度低的热轧板带成品轧管机上 在这种压下装置中精调与粗调系统都是由电动机通过机械的减速机构来传动压下螺丝 的 因此传动系统的惯性力很大 从而使调整辊缝的校正讯号传递滞后现象很严重 所以无 法满足高精度的板厚公差要求 由于以上原因 目前很少采用这种板厚自动调节系统 其简图如图 1 2 所示 1 2 1 精调电动机 2 粗调电动机 图 1 2 电动双压下装置简图 二 电 液双压下调整装置 第一种电动双压下调整装置 它的粗调为一般的电动压下机构 通过电动压下系统带 动压下螺丝在空载的情况下给定原始辊缝 而精调通过液压缸推动齿条带动扇形齿轮 使 压下螺母转动 但用于压下螺丝在电动机压下机构的锁紧条件下而不能转动 其结果只能 使压下螺丝上下移动实现了辊缝的微调 第二种 电 液双压下机构 粗调为一般的电动压下机构 而精调是用液压缸直接代替 了压下螺丝与螺母 通常液压缸放在精调压下螺丝与上轴承座之间或下横梁与下轴承 座之间 该装置的特点是精调装置的结构简单而紧凑 消除了机械惯性力 从而大大缩短 了调节信号滞后现象 减少了压下螺丝与螺母的磨损 提高了精度机构的效率 它的调节 灵敏度比一般电动压下要快 10 倍以上 因此大大提高了板材的轧制精度 广泛的用在现 代化的冷 热成品带钢轧管机上 电 液双压下装置与电动双压下装置相比有以下特点 结构紧凑 精调部分传动零件 减少使传动惯性力下降 因此 调节讯号滞后现象减轻 而灵敏度增加 但仍保留着机 械传动零件 所以仍存在着惯性力以及传动间隙对精度灵敏度的影响 使调整精度还 不够高 1 3 41 3 4 全液压压下装置全液压压下装置 所谓全液压压下装置就是取消了传统的电动压下机构 其辊缝的调节均由液压缸来 完成 其系统示意图如图 1 3 所示 全液压压下装置的特点 1 惯性力小 动作快 灵敏度高 因此可以得到高精度的板带材 其厚度偏差可以控 制到小于成品厚度 1 而且缩短了板带材的超差部分长度 提高了轧件成品率 节约了金 属 提高了产品质量 并降低了成本 2 结构紧凑 降低了机座的总体高度 减少了厂房投资 同时提高了传动效率 3 采用液压系统可以使卡钢迅速脱开 有利于处理卡钢事故 避免了轧件对轧辊的刮 伤 4 可以实现轧辊快速提升 便于快速换辊 提高了轧管机的有效作业效率 增加了轧 管机的产量 5 压下系统复杂 工作条件要求高 有些元件制造困难 成本高 维护保养要求很严 格以保证精度 11 10 139Cp 3 4 5 6 7 8 12 P P0 P P K CP p k h s 进油出油 s h Q 2 S0 h0 1 1 电位器 2 传给另一机架的迅号 3 位移调节放大器 4 放大器 5 伺服阀 6 位移传感器 7 测厚仪 8 测压仪 9 力 位移转换元件 10 选择开关 11 压力传感器 12 柱塞缸 13 压力比较器 C 调节系数装置 P 图 1 3 全液压压下系统示意图 1 41 4 电动压下装置经常发生的事故及解决措施电动压下装置经常发生的事故及解决措施 1 4 11 4 1 压下螺丝的阻塞事故压下螺丝的阻塞事故 由于轧管机 板坯轧管机和厚板轧管机的电动压下装置压下行程大 速度快 动 作频繁 而且是不带钢压下 所以常常由于操作失误 压下量过大等原因产生卡钢 坐辊 或压下螺丝超限提升而发生压下螺丝无法退回的事故 这时上辊不能移动 电机无法启动 轧管机不能正常工作 为了处理堵塞事故 很多轧管机都专门设置了压下螺丝的回松机构 1 4 21 4 2 压下螺丝的自动旋松压下螺丝的自动旋松 压下螺丝的自动松问题主要发生在轧管机上 尤其是采用立式电动机压下时 问 题尤为严重 已停止转动的压下螺丝自动旋松 使辊缝值变动 造成轧件厚薄不均 严重影响轧件质量 目前防止压下螺丝自动旋松的主要办法是加大螺丝的摩擦力矩 这可以两方面入 手 一是加大压下螺丝止推轴颈的直径 并且在球面垫上开孔 二是适当增加螺丝直 径 2 2 快速电动压下装置的方快速电动压下装置的方案案选择与评述选择与评述 习惯上把不 带钢 的压下装置称为快速压下装置 这种装置多用在可逆热轧管 机上 如轧管机 板坯轧管机 中厚板轧管机 连轧管机组的可逆式粗轧管机组等 按照传动的布置形式 快速电动压下装置有两种方案 一种是由台卧式电动机来 驱动两个压下螺丝的升降 另一种是由两台立式电动机来驱动两个压下螺丝的升降 第一种方案采用卧式电动机 传动轴与压下螺丝垂直交叉布置的形式 这种形式 中常见的布局是圆柱齿轮和蜗轮副联合传动压下螺丝 它的特点是能够采用普通卧式 电动机 机构较紧凑 在采用球面蜗轮副或平面蜗轮副后 传动效率显著提高 因此 在压下速度不太快板坯轧管机上经常采用这种布置形式 如图 2 1 所示 1 制动器 2 电动机 图 2 1 卧式电动机传动压下装置的配置方案 第二种方案是采用立式电动机 传动轴与压下螺丝平衡布置的形式 压下装置的 两台立式电动机通过圆柱齿轮减速机来传动压下螺丝 这种布置形式可使每个压下螺 丝单独调整 因此这种传动系统具有启动迅速 传动效率高 造价低 因为 1150 轧管 机的压下装置要求具有以上特点 因此本次设计采用第二种方案 12 2 3 11 233 1 电动机 2 小惰轮 3 大惰轮 图 2 2 立式电机传动压下装置的配置方案 在毕业设计中 本人对压下系统中的指针传递装置进行了改进 原结构中一端采 用双列圆柱滚子轴承 另一端采用单列圆柱滚子轴承 其主要缺点是不能承受轴向力 经计算校核采用一对圆锥滚子轴承完全可以替代原方案 改进后的主要优点是 1 可以承受一定的轴向力 从而保证了该装置工作的可靠性 2 便于安装 拆卸 减 轻了维修工作量 同时降低了成本 3 3 计算轧制力计算轧制力 1 计算第一道次轧制力 1 计算压下量 mmhhh70310380 10 3 1 2 计算接触弧水平投影长度 mmhRl62 20070 2 1150 3 2 3 计算轧制后轧件的平均高度 mm hh hm345 2 310380 2 10 3 3 4 计算外区应力状态的影响系数 4 0 m h l n 3 4 4 0 345 62 200 240 1 5 计算变形速度 因为 所以采用粘着理论计算258 0 345 62 200 m h l 00355 0 310 380 ln 62 200 5 3 ln 1 0 h h l v u r m 3 5 6 计算相对压下量 3 6 4 18 100 380 70 100 0 h h 3 7 7 计算平均变形程度 131 0 3 121 1 ln 1 1 ln m m r 3 8 其中 3 12 4 18 3 2 3 2 m 8 计算 20 的变形阻力 rut KKK 60 3 9 查 轧钢机械 表 2 1 得 20 变形阻力公式系数值 321 3 A609 2 B133 0 C210 0 D454 1 E390 0 N MPa8 155 0 323 1 1000 2731050 1000 273 t T 1 变形温度影响系数 BTAKt exp 3 10 323 1609 2321 3 exp 877 0 2 变形速度影响系数 DTC u u K 10 3 11 323 1 210 0 133 0 10 00355 0 316 0 3 变形程度影响系数 4 0 1 4 0 m N m r r E r EK 3 12 4 0 131 0 1454 1 4 0 131 0 454 1 390 0 792 0 792 0 316 0877 0 8 155 MPa196 34 9 根据采用采利柯夫计算接触弧上的平均压力 3 13 npm15 1 196 3424 1 15 1 MPa764 48 10 计算轧制力 3 14 FpP m 62 200 2 380383 764 48 kN227 3732 2 计算第二道次轧制力 1 计算压下量mmh40 2 计算接触弧水平投影长度mmhRl66 15140 2 1150 3 计算轧制后轧件的平均高度mm hh hm290 2 270310 2 10 4 计算外区应力状态的影响系数 4 0 m h l n 4 0 290 66 151 296 1 5 计算变形速度 因为 所以采用粘着理论计算252 0 290 66 151 m h l 1 0 ln h h l v u r m 270 310 ln 66 151 5 3 00319 0 6 计算相对压下量 100 0 h h 100 310 40 9 12 7 计算平均变形程度 m m r 1 1 ln 6 81 1 ln 090 0 其中 6 8 9 12 3 2 3 2 m 8 计算 20 的变形阻力 rut KKK 60 查 轧钢机械 表 2 1 得 20 变形阻力公式系数值 321 3 A609 2 B133 0 C210 0 D454 1 E390 0 N MPa8 155 0 318 1 1000 2731045 1000 273 t T 1 变形温度影响系数 BTAKt exp 318 1609 2321 3 exp 889 0 2 变形速度影响系数 DTC u u K 10 318 1 210 0 133 0 10 00355 0 312 0 3 变形程度影响系数 4 0 1 4 0 m N m r r E r EK 4 0 090 0 1454 1 4 0 090 0 454 1 390 0 711 0 MPa725 30711 0 312 0 889 0 8 155 9 根据采用采利柯夫计算接触弧上的平均压力 npm15 1 725 30296 1 15 1 MPa793 45 10 计算轧制力 FpP m 66 151 2 388386 793 45 kN701 2687 3 计算第三道次轧制力 1 计算压下量mmh30 2 计算接触弧水平投影长度mmhRl34 13130 2 1150 3 计算轧制后轧件的平均高度mm hh hm255 2 240270 2 10 4 计算外区应力状态的影响系数 4 0 m h l n 4 0 255 34 131 304 1 5 计算变形速度 因为 所以采用粘着理论计算2515 0 255 34 131 m h l 00314 0 240 270 ln 34 131 5 3 ln 1 0 h h l v u r m 6 计算相对压下量 100 0 h h 100 270 30 1 11 7 计算平均变形程度 m m r 1 1 ln 4 71 1 ln 077 0 其中 4 7 1 11 3 2 3 2 m 8 计算 20 的变形阻力 rut KKK 60 查 轧钢机械 表 2 1 得 20 变形阻力公式系数值 321 3 A609 2 B133 0 C210 0 D454 1 E390 0 N MPa8 155 0 313 1 1000 2731040 1000 273 t T 1 变形温度影响系数 BTAKt exp 313 1609 2321 3 exp 901 0 2 变形速度影响系数 DTC u u K 10 313 1 210 0 133 0 10 00314 0 316 0 3 变形程度影响系数 4 0 1 4 0 m N m r r E r EK 4 0 077 0 1454 1 4 0 070 0 454 1 390 0 677 0 MPa044 30677 0 316 0 901 0 8 155 9 根据采用采利柯夫计算接触弧上的平均压力 npm15 1 044 30304 1 15 1 MPa055 45 10 计算轧制力 FpP m 34 131 2 390388 793 45 kN622 2339 4 计算第四道次轧制力 1 计算压下量mmh78 2 计算接触弧水平投影长度mmhRl78 21178 2 1150 3 计算轧制后轧件的平均高度mm hh hm349 2 310388 2 10 4 计算外区应力状态的影响系数 4 0 m h l n 4 0 349 78 211 22 1 5 计算变形速度 因为 所以采用粘着理论计算261 0 349 78 211 m h l 1 0 ln h h l v u r m 310 388 ln 78 211 5 3 00371 0 6 计算相对压下量 100 0 h h 100 388 78 1 20 7 计算平均变形程度 m m r 1 1 ln 4 131 1 ln 144 0 其中 4 13 1 20 3 2 3 2 m 8 计算 20 的变形阻力 rut KKK 60 查 轧钢机械 表 2 1 得 20 变形阻力公式系数值 321 3 A609 2 B133 0 C210 0 D454 1 E390 0 N MPa8 155 0 308 1 1000 2731035 1000 273 t T 1 变形温度影响系数 BTAKt exp 3088 1 609 2 321 3exp 912 0 2 变形速度影响系数 DTC u u K 10 308 1 210 0 133 0 10 00317 0 327 0 3 变形程度影响系数 4 0 1 4 0 m N m r r E r EK 4 0 144 0 1454 1 4 0 144 0 454 1 390 0 813 0 MPa762 37813 0 327 0 912 0 8 155 9 根据采用采利柯夫计算接触弧上的平均压力 npm15 1 762 3722 1 15 1 MPa980 52 10 计算轧制力 FpP m 78 211 2 246240 980 52 kN485 2726 5 计算第五道次轧制力 1 计算压下量mmh60 2 计算接触弧水平投影长度mmhRl74 18560 3 计算轧制后轧件的平均高度mm hh hm280 2 250310 2 10 4 计算外区应力状态的影响系数 4 0 m h l n 4 0 280 74 185 178 1 5 计算变形速度 因为 所以采用粘着理论计算266 0 280 74 185 m h l 1 0 ln h h l v u r m 250 310 ln 74 185 5 3 00405 0 6 计算相对压下量 4 19 100 310 60 100 0 h h 7 计算平均变形程度 138 0 9 121 1 ln 1 1 ln m m r 其中 9 12 4 19 3 2 3 2 m 8 计算 20 的变形阻力 rut KKK 60 查 轧钢机械 表 2 1 得 20 变形阻力公式系数值 321 3 A609 2 B133 0 C210 0 D454 1 E390 0 N MPa8 155 0 303 1 1000 2731030 1000 273 t T 1 变形温度影响系数 BTAKt exp 303 1609 2321 3 exp 924 0 2 变形速度影响系数 DTC u u K 10 303 1 210 0 133 0 10 00405 0 333 0 3 变形程度影响系数 4 0 1 4 0 m N m r r E r EK 4 0 138 0 1454 1 4 0 138 0 454 1 390 0 803 0 MPa517 38803 0333 0 924 0 8 155 9 根据采用采利柯夫计算接触弧上的平均压力 npm15 1 517 38178 1 15 1 MPa179 52 10 计算轧制力 FpP m 74 185 2 250246 179 52 kN548 2403 4 4 电机容量的选择电机容量的选择 1 计算压下螺丝的转速 48 90 n sr 875 1 min 5 112 r 2 计算被平衡部件总重量 35700091000 G N448000 3 对压下螺丝进行受力分析 如图 4 1 所示 d3 d2 M1 M2 M 1 3 2 P1 1 压下螺丝 2 压下螺母 3 球面垫 4 1 压下螺丝受力平衡图 4 计算作用在一个压下螺丝上的力 GP2 0 1 4480002 0 N89600 5 计算止推轴承阻力矩 4 1 33 1 3 111 d PM 3 490 896000 2 2926933 333N m 6 计算螺纹摩擦阻力矩 tan 2 d PM 2 12 4 2 405036 0 tan 2 26 387 89600 m374N 7948903 式中 螺纹上的摩擦角 螺纹升角 7 计算转动压下螺丝所需的静力矩 21 MMM 374 794890332926933 33 m1N10875836 7 95501000 nM N 0 9895501000 112 5110875836 7 57KN 251 8 试选电机的型号为 ZD141 2B 功率为 200KW 基速为 500r min 高速为 1200r min 9 计算所选电机的额定转矩 n 109550N M 3 er 500 109550200 3 3800000N 10 对所选电机进行过载校核 3800000 71 10875836 max mer M M 386 2 满足要求 5 5 压下螺丝与螺母的设计计算压下螺丝与螺母的设计计算 5 1 压下螺丝的设计计算压下螺丝的设计计算 5 1 15 1 1 压下螺丝螺纹外径确定压下螺丝螺纹外径确定 1 预选螺纹外径及其它参数d 由经验公式得 dgd621 0 55 0 mmd4146906 0 查机械设计手册 预选 mmd420 式中 压下螺丝外径 d mm 轧辊辊颈 dg mm 螺纹螺距 dt14 0 12 0 mm 4 5042012 0 取螺距为 mm48 根据和 可确定压下螺丝的中径和内径 dtmmd268 387 2 mmd694 336 1 5 1 25 1 2 压下螺丝的强度校核压下螺丝的强度校核 5 1 2 1 1 4 d p 式中 压下螺丝中实际计算应力 单位为 2 mmN 压下螺丝所承受的轧制力 单位为 1 pkN 压下螺丝螺纹内径 单位为 1 dmm 压下螺丝许用应力 单位为 2 mmN n b 压下螺丝材料强度极限 单位为 b 2 mmN 压下螺丝的安全系数 n6 n 2 1 p p 2 227 3732 kN1135 1866 2 3 694 336 101135 18664 MPa97 20 其中 MPa n b 59 10 590 5 1 35 1 3 压下螺丝的尾部形状设计压下螺丝的尾部形状设计 1 本次设计压下螺丝的尾部选取镶有青铜滑块的方形尾部 2 压下螺丝端部形状选择 压下螺丝的端部选用凸形球面 因为球面垫采用青铜材料 青铜球面垫的主 要特点是具有较好的抗压性能 采用压下螺丝的端部为凸形球面大大提高了青铜垫块 使用寿命 减少有色金属的消耗 5 25 2 压下螺母的结构尺寸设计压下螺母的结构尺寸设计 压下螺母的材料选为铸造无锡青铜 其许用挤压应 49 ZQAL MPap80 60 1 压下螺母高度的确定H p ddZ p p 2 1 2 1 2 4 5 2 从而解得 2 1 2 1 2 4 ddp p Z 2 2 3 653 5 2694 3642070 101135 18664 06 3 mmZtH98 1464806 3 5 3 取 mmH150 式中 螺纹受力面上的单位挤压应力 单位为 pMPa 轴颈上的最大压力 单位为 1 pMPa 压下螺母中的螺纹圈数 Z 压下螺丝的螺纹外径 单位为 dmm 压下螺丝的螺纹内径 单位为 1 dmm 压下螺母与螺丝的内径之差 单位为 mm 压下螺丝材料许用应力 单位为 pMPa 2 压下螺母外径的确定D p DD p p 2 1 2 1 4 5 4 从而有 P DPP D 2 11 4 70 450701135 1866410 23 取 mm27 486 mmD490 6 6 齿轮设计计算齿轮设计计算 6 16 1 选精度等级 材料及齿数选精度等级 材料及齿数 1 按所设计的传动方案 选用斜齿圆柱齿轮传动 2 选用 7 级精度 GB10095 88 3 材料选择 由表选择小齿轮材料选用 硬度为 大齿轮材料为110 r C40HBS280 45 钢 硬度为 硬度差为 HBS240HBS40 4 选小齿轮齿数 大齿轮齿数 取为 80 20 1 z 8 88 2 z 5 选取螺旋角 初选螺旋角 8 6 26 2 按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计 6 1 3 2 1 1 12 H EH ad t t ZZ u uTK d 1 确定公式内的各计算数值 试选 Kt 1 6 由图选取区域系数 2 44 ZH 由图查得 则 78 0 1 a 87 0 2 a 65 1 21 aaa 由表选取齿宽系数 1 d 由表查得材料的弹性影响系数 2 1 E MPa 189 8 Z 由图按齿面硬面查得小齿轮接触疲劳强度极限 小齿轮接触疲d2110 MPa H 600 1lim 劳强度极限 MPa H 550 1lim 计算小齿轮传递的转矩 6 2 1 1 5 0 1055 9 n P T 9 55 500 200 6 1082 3 mmN 计算应力循环次数 jLhnN 11 60 6 3 530082150060 9 1008 1 uNN 12 44 4 1008 1 9 8 1043 2 查取弯曲疲劳寿命系数 由图查得 90 0 1 FN K95 0 2 FN K 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S 1 得 6 4 S K FEFN H 11 1 1 6009 0 MPa540 S K FEFN H 22 2 1 55095 0 MPa 5 522 许用接触应力 6 5 2 21HHH 2 5 522540 MPa25 531 2 计算 计算小齿轮分度圆直径 d1t 由计算公式得 3 2 6 1 25 531 8 18944 2 44 4 144 5 65 1 1 1082 3 6 12 t d mm75 162 计算圆周速度 6 6 100060 11 nd v t 100060 50075 162 sm 26 4 计算齿宽 b 及模数 nt m 6 7 tdd b 1 75 1621 mm75 162 6 8 1 1 cos z d m t nt 20 8cos75 162 mm06 8 6 9 nt mh25 2 06 8 25 2 mm13 18 13 18 75 162 hb mm98 8 计算纵向重合度 6 10 tgz d1 318 0 8201318 0 tg 894 0 计算载荷系数 K 已知使用系数 1 75 A K 根据 v 4 26m s 7 级精度 查得动载系数 由表查得的计算公式 14 1 V K H K 故 bK dH 3 2 1023 0 18 0 12 1 6 11 75 1621023 0 118 0 12 1 32 34 1 查得 故载荷系数 30 1 F K4 1 FH KK 6 12 HHVA KKKKK 4 130 1 34 1 75 1 27 4 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 即 6 13 3 1 1 t t KKdd 3 6 1 66 3 75 162 mm71 225 计算模数 n m 6 14 1 1cos z d mn 20 8cos71 225 mm18 11 6 36 3 按齿根弯曲强度设计按齿根弯曲强度设计 即 6 15 F SF ad n YY z YKT m 2 1 2 1 cos2 1 确定计算参数 1 计算载荷系数 6 16 FFVA KKKKK 4 13 114 1 75 1 63 3 2 根据纵向重合度 由图查得螺旋角影响系数 894 0 95 0 B Y 3 计算当量齿数 6 17 3 1 1 cos z zV 8cos 20 3 20 20 6 18 3 2 0 cos z zV 8cos 88 3 86 88 4 查取齿形系数 由表查得 8 2 1 F Y202 2 2 F Y 5 查取应力校正系数 由表查得 55 1 1 S Y778 1 2 S Y 查取弯曲疲劳强度极限 由图查得 小齿轮MPa 大齿轮MPa 500 1 FE 380 2 FE 由图 10 18 查得 弯曲疲劳极限寿命系数 88 0 58 0 21 FNFN KK 6 计算弯曲疲劳许用应力 取安全系数 由式 10 12 得 4 1 S 6 19 S K FEFN F 11 1 4 1 50058 0 MPa57 303 S K FEFN F 22 2 4 1 38088 0 MPa86 238 计算大 小齿轮的并加以比较 F SF YY 57 303 55 18 2 1 11 F SF YY 43001 0 86 238 202 2778 1 2 22 F SF YY 16390 0 大齿轮的数值大 2 设计计算 01639 0 65 1 201 8cos59 01082 3 63 3 2 2 2 6 n m mm77 8 已可满足弯曲强度 但为了同时满足接触疲劳强度 需按接触疲劳mmmn01 强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数 于是由 mmd71 225 1 n m d z cos 1 1 2 8cos71 225 35 22 取 则 取 42 1 zmmuzz56 1064244 4 12 108Z2 6 46 4 几何尺寸的计算几何尺寸的计算 1 计算中心距 cos2 21n mzz a 8cos2 1010842 mm486 666 将中心距圆整为 667mm 2 按圆整后的中心距修正螺旋角 a mzz n 2 arccos 21 6672 1010824 arccos 30 07 8 因 值改变不多 故参数 等不必修正 a K H Z 3 计算大 小齿轮分度圆直径 cos 1 1 n mz d 30 07 8 cos 0142 mm66 242 cos 2 2 n mz d 30 07 8cos 01108 mm61 1090 4 计算齿轮宽度 66 24266 2421db 1d mm 圆整后取 243B2 mm265B1 mm 7 7 主要零件的强度校核主要零件的强度校核 7 17 1 圆锥齿轮轴的强度校核圆锥齿轮轴的强度校核 1 求圆锥齿轮轴上转矩和转速 min 360 25 80 5 112 rn n P T9550000 360 10 9550000 mmN 78 265277 2 求作用在圆锥齿轮上的作用力 7 1 mZd 255 mm125 7 2 Rddm 1 01 3 05 01125 mm25 106 7 3 1 1 2 dm T Ft 25 106 78 2652772 N46 4993 7 4 1 costan tr FF 6219cos20tan46 4993 N45 1718 7 5 1 sintan ta FF 6219sin20tan46 4993 N71 591 3 计算轴上的载荷并画出弯矩图和扭矩图 430 500 1 t NH F F 430 50046 4993 N35 5806 12NHtNH FFF 35 580646 4993 N89 812 70 tH Fm 7046 4993 mmN 2 349542 430 500 1 1 mat NV dFF F 430 25 10671 59150045 1718 N99 1851 11NVtNV FFF 99 185145 1718 N54 133 70 111 NVmaV FdFm 7099 185125 10671 591 mmN 11 66770 2 1 2 1VH MMM 22 11 6670 2 349542 mmN 33 355862 430 FNH1 FNV1 Fr Fa Ft FNH2 FNV2 Ft FNH1 FNH2 MH Fa Fr FNV1 FNV2 MV2 MV1 M2 M2 T 70 M 图 7 1 弯矩图和扭矩图 4 判断危险截面 在截面 处 虽然轴径略微小些 但在该截面所承受的弯矩很小 几乎为零 所 以可以不对该截面进行强度校核 再截面 处的直径与截面 处的直径相同 但截面 处承受的弯矩较小 所以可以不对此截面进行强度校核 经上述分析 只对截面 处进行强度校核 5 接弯扭合成应力校核轴的强度 7 6 W TM ca 2 31 3 22 501 0 8 2652776 033 355862 MPa19 31 该轴的材料为 45 钢调质处理 查 机械设计 表 15 1 得 因此 MPa60 1 故安全 1 ca 7 27 2 轴承使用寿命的校核轴承使用寿命的校核 计划