龙骨生产线成型部件设计毕业论文.doc

天津理工大学2001届毕业设计（论文）龙骨生产线成型部件设计毕业论文目 录前言第一章 本题目研究的目的及意义. 1第二章 对现代辊式冷弯成型生产技术的论述.22.1冷弯成型工艺的简介22.2现代辊式冷弯成型工艺技术发展的主要特征为22.3新型辊式成型机的几种结构形式：2第三章 设计任务的要求及参数 43.1设计要求43.2设计参数4第四章 总体设计方案的论述54.1原理设计思路的阐述54.2结构设计思路的阐述7第五章 具体的设计过程85.1七组辊的设计85.1.1七组轴与压辊的设计简图85.1.2轴与压辊尺寸的设计85.2键的选择115.2.1键的分类与选择115.2.2键的相关计算135.3七组轴之间传动方式的选择135.3.1啮合传动145.3.2摩擦传动165.4链传动中链条和链轮的选择175.4.1链传动的优点175.4.2链条的选择175.4.3滚子链链轮的基本参数和主要尺寸185.4.4链轮的轴向齿廓及尺寸205.5轴承的选择205.5.1轴承的功用及分类205.5.2滚动轴承205.5.3滑动轴承215.5.4轴承的选择225.6滑动轴承225.6.1滑动轴承的结构型式的选择225.6.2摩擦形式的选择235.6.3轴瓦及轴承衬材料的选择245.6.4润滑剂和润滑装置的选择265.7联轴器的选择295.7.1联轴器的选择295.7.2刚性联轴器的选择305.8 电机的选择YCT系列电磁调速异步电机315.8.1它的特性为325.8.2电机型号的选择325.9减速器的选择JZQ圆柱齿轮减速器355.9.1减速器的主要类型及其特性355.9.2减速器的选择365.9.3JZQ型圆柱齿轮减速器应用范围375.9.4JZQ型圆柱齿轮减速器结构形式及特点375.9.5JZQ型圆柱齿轮减速器型号的选择375.9.6JZQ型圆柱齿轮减速器的安装使用375.9.7JZQ型圆柱齿轮减速器的润滑38第六章 冷弯成型中力的研究396.1拉伸弯曲力的确定396.1.1拉伸弯曲变形所消耗的塑性功396.1.2拉伸弯曲力所做的功406.1.3拉伸弯曲力表达式建立416.2根据力的计算来选择电机42结论43参考文献44附录45致谢57前 言辊式冷弯成型工艺主要适用于汽车、建筑、交通、农业等领域。在汽车领域，利用此工艺最新研发生产出汽车底盘车架纵梁；在建筑领域，颗利用此工艺生产各种类型的装饰材料；在交通领域，此技术可用于高速公路护栏板的生产。此外，此工艺还可用于生产需保温的家电的箱体等等。本设计题目为“龙骨生产线成型部件的设计”，此部件用于轻刚龙骨的生产，也采用辊式冷弯成型工艺。设计此成型部件的功能将完成从钢板到90度角的龙骨的全部成型过程。设计出此成型部件，要符合各项指标要求，使之能够生产出合格产品，以便日后投入生产。通过对此成型部件的设计，对龙骨成型的整个流程有了更深入的认识，对冷弯成型工艺也有了更深入的了解。同时能对公司的现有成型部件进行一定程度的改善，使操作更加的方便、简洁，更加便于产品的生产，为公司创造可观的利润。第一章 本题目研究的目的及意义冷弯型钢是一种用途极广的经济断面钢材，在汽车、建筑、交通、家电等各行业得到广泛应用。在汽车领域1：攀钢集团北海钢管有限公司采用辊式冷弯成型工艺批量试制的汽车底盘车架纵梁，最近已作为合格的商品零件批量推向市场，直接供给了国内几家汽车公司制造重型汽车。汽车车架是最重要的承载部件，而车架纵梁又是其中最关键的零件之一。国内加工车架纵梁的传统设备和生产工艺是用冲床冲压成型，存在工艺性能不够好、产量低、尺寸精度较差、长度调整不灵活以及容易冲裂板材和产品转型慢等缺点，同时还满足不了冲压以上超长大吨位汽车纵梁的需要。为此，近几年部分汽车厂改进和引进了一些其它的生产设备和工艺，但至今尚存不尽人意之处且有的设备投资巨大。为促进我国汽车制造工艺技术的进步和本行业的发展，攀钢北海钢管公司借鉴国外汽车制造先进技术，利用从美国、中国台湾省引进的焊管机组，开始立项开发辊式冷弯成型汽车纵梁新技术新产品。目前，攀钢北海钢管公司开发的辊式冷弯成型汽车纵梁，克服了传统制造方法带来的种种缺陷，从工艺技术和市场开发两方面为规模化生产创造了成熟的条件。在建筑领域1：改革开放以来，我国住宅建设发展很快，随着人口增长和城市化进程的加快人们生活水平的提高以及国民经济的发展引发并刺激了对住宅的巨大需求，而我国传统的砖石住宅结构体系采用的是高投、 高消耗、高污染的落后增长方式与低工效、低功能、低质量的生产局面已不能满足市场。消费者的要求和建筑“可持续发展”的时代主题冷弯薄壁住宅钢结构以冷弯 C 型钢龙骨结构体系为代表，采用经济型材冷弯型钢为承重骨架，以轻型墙体材料为围护结构所构成。由于冷弯型钢有较高的强度重量比和能根据需要生产出材料，分布最优的合理截面形式，使其具有明显的综合经济效益。又由于钢材本身所具有的特点，使得该体系易于实现产业化生产和满足“可持续发展”的要求。在交通领域1：冷弯成型技术可用于高速公路护栏板以及集装箱的生产等等。在家电领域1：我们日常用的电冰箱的箱体就是利用冰箱侧板辊轧线生产出来的。也可以推广到应用于冷柜，消毒柜等需保温的家电箱体。本设计题目为“龙骨生产线成型部件的设计”，此部件用于轻刚龙骨的生产，也采用辊式冷弯成型工艺。设计此成型部件的功能将完成从钢板到90度角的龙骨的全部成型过程。设计出此成型部件，要符合各项指标要求，使之能够生产出合格产品，以便日后投入生产。通过对此成型部件的设计，对龙骨成型的整个流程有了更深入的认识，对冷弯成型工艺也有了更深入的了解。同时能对公司的现有成型部件进行一定程度的改善，使操作更加的方便、简洁，更加便于产品的生产，为公司创造可观的利润。第二章 对现代辊式冷弯成型生产技术的论述2.1冷弯成型工艺的简介冷弯型钢是一种轻型、薄壁、断面惯性矩大、用途广泛的高效型材,在汽车、建筑、交通、农业等行业应用极为广泛。目前冷弯型钢的品种已超过1万种,并有进一步增加的趋势。全世界冷弯型钢的总产量超过1000万,占全世界钢材总产量的3%4%。由于冷弯成型影响因素多,产品品种繁多,因此理论解析十分困难,孔型和工具设计任务繁重,长期依靠设计者的经验和反复的试制。70年代国外开始使用计算机进行冷弯工具设计,从此冷弯成型工具设计进入了一个新的发展阶段。国内也于80年代初做了大量、卓有成效的工作。自80年代末以来,国餐又相继在冷弯成型力学、冷弯成型实验分析技术、有限元分析技术等方面取得较大进展,从而有力地推动了冷弯成型研究的发展2。 采用辊式冷弯成型工艺方法可以获取多种规格开口与空心断面（简单或异形复杂）的冷弯型钢产品。其广泛适应于各行各业部门的多种需要。由于冷弯型钢产品具有表面光洁、尺寸精度高、单位重量的断面性能优于热轧型钢产品，因此用前者取代后者，可取得节材与节能的双重效果，于是引起人们越来越广泛的重视与青睐。随着用户对冷弯型钢产品在品种、规格、质量和数量诸方面要求的不断渴求，更促进了辊式冷弯成型工艺技术正在迅猛的向前发展。2.2现代辊式冷弯成型工艺技术发展的主要特征21、冷弯型钢产品已逐步向特殊异型薄壁、轻型方向发展，尤其对大型断面、厚壁型钢及薄壁小型的复杂断面产品亦有不断扩大的趋势。国外冷弯型钢的产品已发展到上万种规格与品种。2、建筑行业，使用大型厚壁方、矩形及圆形钢管，用量日益增多。3、辊式冷弯成型工艺方法可生产用热轧工艺无法生产的许多异形断面型材，而且断面结构合理、尺寸精度较高，又有良好的产品表面光洁度，因而在建筑结构、汽车制造、机车车辆制造、输电及通讯铁塔、电子工业、家用电器、家具装饰行业均大量采用各种异形断面的冷弯型钢产品，甚至有不少产品用不锈钢带、有机涂层、金属涂层或双金属复合钢带作为原料加工成型，这就大大增强了该类产品的生命力，其发展前景十分可佳。4、成型工艺技术与装备结构水平正在不断提高，层出不穷，突飞猛进。2.3新型辊式成型机的几种结构形式61、四辊式成型机：该成型机在成型垂直断面上有一对立辊组成，从而改善了坯料的变形条件，尤其是在对深断面产品的成型时，可减少变形的附加摩擦，降低能耗，而且有利于消除划痕，保证产品具有良好的表面质量。2、成型辊集中调节的成型机组，简称CTA机组：采用一个通用的预成型机架和一个弯边机架，一个专门的CTA装置取代4-5架传统的二辊平辊机架及其立辊装置。CTA装置以生产圆管为主，改变规格尺寸时，只需调整辊片的位置即可实现改变，轧辊调整时，其移动是呈直线性，调整时压辊的角度是恒定不变的，辊子的直线移动时与其产品成型半径成比例的。用于生产方矩形管时，整型机架是个万能式辊组，改变产品规格时，只需调整4个交错布置的平、立滚位置，即可实现生产要求。该机组结构简单、调整方便，可节约50%辊片费用，减少40%换辊时间；可提高15%的生产能力；产品的直径与壁厚比值D/t可高达160：1，工艺先进，实用性强。3、柔性冷弯成型机组（简称FCF机组）：是为了适应多种开口冷弯型钢及空心型预成型要求而由奥钢联公司研制的新型机组，与1992年投入使用。该机组的特点为通过机架牌坊，带辊片的辊轴单独或同步移动，使型材断面的两翼在各机架中交替或同时弯曲变形，达到改变产品品种规格，且毋需更换轧辊，因而生产操作调整的灵活性更为优良。4、FF机组：是柔性成型机另一种代表形式。该机组在生产不同规格的钢管时，不需换辊，仅对粗成型段四架平辊机架和六架立辊群机架的轧辊位移量进行调整即可。只须按动按动操作按钮，通过电液控制与机械传动装置来调整轧辊上升、下降、横移、转角，可从数字显示屏上直接读出所调整的工艺技术参数来精确调整辊型，这样不但减少换辊时间、简化调整工序，同时亦可节约备辊数量30-60%；由于管坯在成型过程中边缘拉力极小，成型稳定而不偏移，焊缝平直，圆度高。因而产品质量稳定，轧辊磨损小，轧机能耗低，且为生产一些超薄壁焊管提供可能性。5、CR机组：该机组促成型段采用共用辊与更换辊组合方式，更换产品规格时，部分机架的轧辊不必更换，可节省部分轧辊的储备量；平辊用组合辊片，粗成型段为六机架，立辊群轧辊倾斜布置，轧辊体积小，比传统辊式成型机轧辊重量减轻三分之一以上，设备结构更趋紧凑；辊型曲线简单，制造与修复方便，轧辊重复利用率高；粗成型段采用“W”双半径孔型系统，成型稳定，轧机对薄壁管和厚壁管成型实用性强，产品规格广。6、直缘成型机组：该成型机组包括二辊式预弯机架（下辊可调）、直缘成型排辊组由两排角度逐渐变化的排辊（共17对）及上部两个可调节压下的圆盘辊组成，1”精弯机架（一对翅片辊）、2” 精弯机架（一对翅片辊）和焊接台四辊式挤压辊装置。设计新颖、结构紧凑、造型独特。而且采用快速换辊方式，换辊时间只需1.5小时。第三章 设计任务的要求及参数3.1设计要求根据材料的塑性变形原理，通过辊式冷弯成型工艺设计龙骨生产线的成型部分，使其能够生产出所要求的合格产品。成型部件将完成从刚带到90度角轻钢龙骨的全部成型过程。3.2设计参数1、龙骨断面尺寸为100（宽）50（高）mm2、带钢厚度为1mm3、龙骨成型的运行速度为17-18m/min4、机床高度为1.3-1.5m1、 控制方式为启动、停车和无级变速控制第四章 总体设计方案的论述4.1原理设计思路的阐述1、本设计要求为将200mm长1mm厚的钢带，经过变形成为100mm长50mm高1mm厚的程90度角的龙骨。2、设计思路：此成型过程可以通过七道工序来完成。分别为：定位15度角变形30度角变形45度角变形60度角变形75度角变形90度角成行。（如下图所示）（第一道工序）(The first)（第二道工序）(The second)（第三道工序）(The third) （第四道工序） (The forth)（第五道工序）(The fifth)（第六道工序）(The sixth)（第七道工序）(The seventh)（最终成型图）4.2结构设计思路的阐述1、七道工序由七组轧辊来完成。2、通过七组支撑轴的运转来带动七组辊的运转。3、通过传动方式来带动七组轴同时运转。4、选择适当的电机与减速机，使之相连。5、电机带动减速机，减速机通过传动方式再带动轴的运转，使整个成型部件的运转得以实现。第五章 具体的设计过程5.1七组辊的设计5.1.1七组轴与压辊的设计简图（从右至左依次为七道工序中七组轴的简图）（轧辊简图）5.1.2轴与压辊尺寸的设计1、 半径为30mm，又因为成型的龙骨高为50mm，所以压辊的半径要80mm。故设压辊的半径为84mm2、 以每组轧辊的直径均为168mm，又钢板厚为1mm，所以每组轴的中心距离为：84+1+84=169mm3、 七组轧辊简图4、 从上图可以看出第六、第七组压辊下压辊的最大直径分别为265mm和268mm，所以每组辊的水平轴间距定为282mm5.2键的选择35.2.1键的分类与选择1、键联接是一种通过键实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩的轮毂联接。有些键还能实现轴向固定或轴向动联接。2、键是标推零件，分为两大类：（1）平键和半圆键，构成松联接；（2）斜键，构成紧联接。（1）平键和半圆键平键联接。键的侧面是工作面。工作时，靠键与键槽的互压传递转矩。按用途，平键分为普通平键(GBl09679)、导向平键(GBl09779)和滑键三种，导向平键简称导键。有一种键高较小的普通平键称为薄型平键(GBl56679)，可用于薄壁零件。普通平键用于静联接，按结构分为圆头的（A型）、方头（B形）的和一端圆头一端方头的（C形）。圆头键牢固地卧于指状铣刀铣出的键槽中，方头键卧于用盘状铣刀铣出的键槽中，常用螺钉紧固。一端圆头一端方头的键用于轴伸处。 导键联接和滑键联接都是动联接。导键固定在轴上而毂可以沿着键移动，滑键固定在毂上而随毂一同沿着轴上键槽移动。键与其相对滑动的键槽之间的配合为间隙配合。键与键槽的滑动面应具有较低的粗糙度值，以减少移动时的摩擦阻力。当轴向移动距离较大时，宜采用滑键，因为如用导键，健将很长，增加制造的困难。导键按结构分为圆头的和方头的，一般用螺钉紧固在轴上。滑键结构依固定方式而定，所示为典型的两种。半圆键联接。半圆键(GBl099-79)用圆钢切制或冲压后磨制。轴上键槽用半径与键相同的盘状铣刀铣出，因而键在槽中能绕其几何中心摆动以适应毂上键槽的斜度。半圆键用于静联接，键的侧面是工作面。半圆键联接的优点是工艺性较好，缺点是轴上键槽较深。它主要用于载荷较轻的联接；也常用作锥形轴联接的辅助装置。平键和半圆键联接制造简易，装拆方便，在一般情况下不影响被联接件的定心，因而应用相当广泛。平键和半圆键联接不能实现轴上零件的轴向固定，所以也不能传递轴向力。（2）斜健联接只能用于静联接。根据联接的构造和工作原理不同；斜键有很多种。下面介绍常用的两种：楔键和切向键。楔健联接。键的上下两面是工作面，分别与教和轴上键槽的底面贴合。健的上表面具有1：100的斜度。装配后，键楔紧在轴毂之间。工作时，靠键、轴、毂之间的摩擦力和由于轴与轮毂有相对转动的趋势而使键受到的挤压传递转矩，也能传递单向的轴向力。当过载而轴与毂发生相对转动时，键的两个侧面能象平键侧面那样地参加工作，不过这一特点只有在单向且无冲击的载荷条件下才能利用。切向键联接。由两个斜度为、1：100的单边倾斜楔组成。装配后，两楔以其斜面相互贴合，共同楔紧在轴毂之间。切向键的上下两面是工作面，键在联接中必须有个工作面处于包含轴心线的平面之内；斜健联接的主要缺点是引起轴上零件与轴的配合偏心，在冲击，振动政变载下也容易松动，因此，不宜用于要求准确定心、高速和承受冲击、振动或空载的联接。近年来它的应用范围已经缩小。在各种轴毅联接中，健联接具有简单，紧凑、可靠，装拆方便和成本低廉等优点，因此是最通用的联接型式。但键槽削减了被联接件的承载面积，特别是会引起高度的应力集中：此外，被联接件也难以获得精确的定心。由于有这些缺点，在载荷很大和变化复杂或对被联接件定心要求较高的场合。键联接巳逐渐为花键联接、弹性环联接和过盈联接所代替。3、本设计中压辊与轴之间为静联接，并且考在虑到它的高精度问题的同时，尽量使其简单、紧凑、可靠、装拆方便和节约成本，所以选择圆头的普通平键联接方式。5.2.2键的相关计算因为轴径d=60mm所以键的公称尺寸为b=18mm，h=11mm，c或r=0.4-0.6，L=50-200键槽尺寸为轴槽深t=7mm偏差+0.20，毂槽深t1=4.4mm偏差+0.20,圆角半径0.25-0.45.3七组轴之间传动方式的选择按工作原理，机械传动可分为啮合传动和摩擦传动两大类。摩擦传动有带传动、摩擦轮传动等，其结构简单，工作平稳，过载可以打滑，有安全保护作用，容易实现无级变速，但传动比不准确，体积较大，适用于中小功率。啮合传动有齿轮传动、蜗杆传动和链传动等，传动比准确，可传动较大的功率，过载能力较大，可达到较高的精度，但制造要求较高。5.3.1啮合传动1、齿轮传动齿轮传动应用普遍，类型较多，适应性广。大多数为传动比固定的传动，少数为有级变速传动。（1）圆柱齿轮传动用于两平行轴布置，其功率与速度范围最大，效率最高，可靠性高，容易设计制造，但当制造和安装精度不高时噪声较大。斜齿圆柱齿轮可以达到较高的速度，但有轴向力。人字齿轮或双斜齿轮，可以抵消轴向力，落选角一般较大。渐开线圆柱齿轮与整套的加工、测量设备和工艺，能达到较高的精度和生产率，因此使用较广。圆弧齿轮接触强度高，但抗弯强度相对较低，不能磨齿，难达到高精度，速度受到限制。摆线齿轮能达到的最小齿数少，齿面接触应力小，耐磨性好，但无可分离性，制造费用高，使用少。（2）圆锥齿轮传动主要用于相交两轴，有直齿、斜齿和曲线齿。直齿圆锥齿轮的噪声较大，一般用于低速传动，如经过磨齿，可以达到20m/s。经过磨齿的斜齿锥齿轮的噪声较低。曲线齿锥齿轮的齿线多为圆弧，称为弧齿锥齿轮，由于其螺旋角沿齿宽的变动量大于斜齿锥齿轮，因而噪声较低。此外，它的工艺性好、成本低、强度高，在重载高速传动中广泛应用。曲线锥齿轮一般由专用机床配对制造。（3）准双曲面齿轮传动用于交错的两轴之间传动。小齿轮可以不必悬臂安装，因而刚度较大。传动比比一般锥齿轮大，噪声小。但齿面滑动大、效率低、发热严重、胶合危险大，需要专门的润滑油。多用于车辆的驱动，以降低车辆的重心。一般由专业厂在专门机床上配对加工。（4）交错轴斜齿轮传动用于交错两轴的斜齿圆柱齿轮传动，由于是点接触，齿面有较大的滑动，效率和承载能力均较低，一般用于传递运动或小功率传动。（5）齿轮齿条传动用于把回转运动变为直线运动或反之，结构简单，效率较高，不能自锁。与螺旋传动相比较，齿轮齿条传动更适用于要求较高速度的场合。2、蜗杆传动蜗杆传动用于交错两轴间的传动。可以用单级蜗杆传动实现较大的传动比，传动平稳，噪声低，能自锁但效率低，容易胶合。为了避免胶合蜗轮轮缘常用铜合金制造。在传动比大和速度低时蜗杆传动效率很低，多用于中小功率或间歇工作条件。蜗杆传动的形式很多，目前圆柱蜗杆传动应用最广。单包围与双包围环面蜗杆传动性能好，但要专门的设备和刀具加工，一般由专业厂生产。锥蜗杆传动目前应用有限，主要因为精加工困难，需要用专门的机床和刀具。3、摆线针轮传动输入轴和输出轴共线。单级传动可以实现较大的传动比，传递较大的功率，效率较高，目前已标准化，有专业厂制造。4、谐波传动输入轴和输出轴共线。单级传动可以实现较大的传动比，效率较高，但不宜用于传递功率较大的场合。目前已标准化，有专业厂制造。5、链传动用于距离较远的平行两轴之间的传动。结构简单，加工方便，容易实现多轴传动。他的瞬时速度有波动，不适用于精密传动，速度高是噪声较大，链条是标准件，有专业厂生产，链轮要自己设计制造。有一些无级变速传动，采用链传动，它的链条式专用的。链传动不适用于转向经常反复变化的场合。6、同步带传动它是啮合传动中唯一不需要润滑的传动方式。早啮合传动中他的结构最简单，制造最容易，最经济，弹性缓冲的能力最强，重量轻，两轴可以任意布置，噪声低。它的带有专业厂生产，带轮自行设计制造，它在远距离、多轴传动时比较经济。其承载能力和寿命都不如链传动，抗冲击能力不如其他带传动。7、螺旋传动 用于把回转运动化为直线运动，能得到很大的轴向力，滑动螺旋结构简单，容易制造，噪声低，多数螺旋能自锁，但效率较低。滚动螺旋效率高，多用于要求精度高、转动灵活的场合，但噪声较大，价格较贵，滚动螺旋、螺母目前多有专业厂配套生产。5.3.2摩擦传动31、带传动结构最简单，最容易制造、安装，在中心矩大时最经济，噪声低，有弹性能缓和冲击，有过载保护作用，可以多轴传动，不需润滑。但传动比不准确，不能用于精密传动，尺寸较大，容易由摩擦产生静电，带的寿命短，不宜用于高温和有酸、碱、油的场合。（1）平带传动在各种机械传动中，结构最简单，最经济，中心矩最大的传动。两轴可以任意布置，转向可以向同或相反，适用于高速，但尺寸较大，轴受力大。可以作成塔轮有级变速（一般不超过4级），也可装在锥形论上，作无级变速。（2）v带传动尺寸与轴承载荷均小于平带传动，但效率较低，使用功率范围较小，使目前广泛使用的带传动形式。为了满足各种工作要求，v带有多种形式的断面，如窄v带，宽v带，多楔带等。用v带可做成无级变速器。此外，还有圆形带传动，带的断面为圆形，结构简单，但传递功率很小。2、摩擦轮传动结构简单，经济，尺寸比带传动紧凑，传动不准确，摩擦表面采用非金属材料，噪声低，不需要润滑，但传动功率小，摩擦表面采用金属材料，需要较大的压紧力，轴承的载荷大，但承载能力大，尺寸紧凑，效率高。摩擦轮传动缓和冲击的能力小，两轴的轴线可任意布置。利用摩擦轮传动可以构成多种无级变速器，应用广泛。5.3.3传动方式的选择本设计为七组轴之间的多轴传动，综合考虑到链传动结构简单，平均传动比准确，能在较大的轴间距间传动，经济耐用，维护容易，尚有一定的缓冲减振的作用等特点，所以选择链传动为七组轴之间的传动方式。5.4链传动中链条和链轮的选择5.4.1链传动的优点1、 在人艺的中等轴间距离进行定俗弊的传动（轴间距离一般最大可达5-6m）2、 度无滑动损失，传动效率可达98%-99%3、 传动比允许较大4、 适宜做多轴传动（一般带动数轴）和双向传动，方法比较简单方便5、 能在较高温度或其他恶劣的条件下工作（受气候条件变化影响小）6、 能在低速下传递较大的动力7、 传动前无初张力，轴及轴承上受力较小8、 结构紧凑，传递同样的功率，轮廓尺寸叫带传动小9、 应用的链条品种规格少（可随意增减链节数目已调整长度），储备更换方便10、 链条中可任意配置各种特殊链节组成各种链式输送器5.4.2链条的选择按用途不同，链条可分为传动链、输送链、曳引链和特种链四大类。以下列举传动链条的主要类型和应用特点：1、传动用短节距精密滚子链（1）结构和特点：由外链节和内链接较接而成。销轴和外链板、套筒和内链板为静配合；销轴和套筒为动配合；滚子空套在套筒上可以自由转动，以减少啮合时的摩擦和磨损，并可以缓和冲击。（2）应用：动力传动。2、双节距滚子链（1）结构和特点：除链板节距为滚子链的两倍外，其他尺寸与滚子链相同，链条重量减轻。（2）应用：中小载荷、中低速和中心矩较大的传动装置，亦可用于输送装置。3、传动用短节距精密套筒链（1）结构和特点：除无滚子外，结构和尺寸同滚子链。重量轻、成本低，并可提高节距精度。为提高承载能力，可利用原滚子的空间加大销轴和套筒尺寸，增大承压面积。（2）应用：不经常传动，中低速传动或起重装置（如配重、铲车起升装置）等。4、弯板滚子传动链（1）结构和特点：无内外链节之分，磨损后链节节距仍较均匀。弯板使链条的弹性增加，抗冲击性能好。销轴、套筒和链板间的间隙较大，对链轮共面性要求较低。销轴拆装容易，便于维修和调整松边下垂量。（2）应用：低速或及低速、载荷大、有尘土的开式传动和两轮不易共面处，如挖掘机等工程机械的行走机构、石油机械等。5、齿形传动链（1）结构和特点：由多个齿形链片并列铰接而成。链片的齿形部分和链轮啮合，有共轭啮合和非共轭啮合两种。传动平稳准确，振动、噪声小，强度高，工作可靠；但重量较重，装拆较困难。（2）应用:高速或运动精度要求较高的传动，如机床主传动、发动机正时传动、石油机械以及重要的操纵机构等。6、型链（1）结构和特点：链节由可锻铸铁或刚制造，装拆方便。（2）应用:用于农业机械和链速在3m/s以下的传动。通过以上6种链条的结构、特点、应用的比较，本设计采用传动用短节距精密滚子链。选择节距p为一寸（25.4mm），链号为16A的链条。5.4.3滚子链链轮的基本参数和主要尺寸1、 练轮的齿数Z=162、 选择配用的链条：节距P=25.4mm 滚子半径dr=15.88mm 排距pt=29.29mm3、分度圆直径 d=p/sin(180/z) =25.4/sin(180/16) =25.4/sin11.25 =25.4/0.195 =130.26mm4、齿顶圆直径：damax=d+1.25p-dr =130.26+1.25*25.4-15.88 =146.13mm damin=d+(1-1.6/z)p-dr =130.26+(1-1.6/16)*25.4-15.88 =137.24mm若为三圆弧一直线齿形：da=p(0.54+cot180/z) =25.4*(0.54+cot11.25) =141.48mm5、齿根圆直径：df=d-dr =130.26-15.88 =114.38mm6、分度圆弦齿高：ha=0.27p =0.27*25.4 =6.86mm7、最大齿根距离：偶数齿Lx=df=d-dr =114.38mm5.4.4链轮的轴向齿廓及尺寸1、齿宽：bf1=0.95b1=0.95*15.75=14.96mm2、齿侧倒角：ba公称=0.06p=0.06*25.4=1.52mm3、齿侧半径：rx公称=p=25.4mm4、齿全宽：bfm=(m-1)pt+bf1 bf1=14.96mm bf2=pt+bf1=29.29+14.96=44.25mm5.5轴承的选择5.5.1轴承的功用及分类1、轴承是机器中的重要零件之一。2、功用支承轴及轴上零件，并保持轴的旋转精度； 减少轴与支承之间的摩擦与磨损。3、轴承种类滚动轴承、滚动轴承5.5.2滚动轴承1、滚动轴承在承受载荷并有相对回转运动的零部件间工作，是机械中重要的基础件。滚动轴承一般由带滚道的套圈、成组的滚动体和隔离引导滚动体的保持架组成，具有承载、定位、减磨等功能。2、滚动轴承是标准件，在机械设计中主要是选用。3、滚动轴承的滚动体有球和滚子（圆柱滚子、滚针、圆锥滚子等）两类，按所承受载荷方向和公称接触角的不同又可分为向心轴承和推力轴承两类（公称接触角指轴承中套圈与滚动体接触处的法线和垂直于轴承轴线平面间的夹角）。向心轴承公称接触角从0到45度，主要承受径向载荷；推力轴承公称接触角从45到90度，主要承受轴向载荷。5.5.3滑动轴承1、滑动轴承种类多，特性各异，可适用于各种不同工况，但其商品化程度远低于适合通常工况的滚动轴承，维护使用亦不如滚动轴承便利。滑动轴承主要用于滚动轴承不能满足使用要求的场合：高速、重载、冲击在河、高旋转精度、要求轴承结构剖分、径向尺寸受到限制，以及高温、低温、真空、洁净、腐蚀等特殊工作环境。此外，当使用要求可满足时，从经济简便出发，亦可采用结构极简单的滑动轴承。2、滑动轴承的特点与应用（1）与滚动轴承相比A.结构简单，可制作成剖分式，装拆方便 如内燃机曲柄上的滑动轴承B.工作平稳、可靠，噪声低C.承载能力大，耐冲击D.支承旋转精度高E.使用寿命长F.起动摩擦阻力较滚动轴承大（2）适用场合A.高转速 如高速磨床B.高速重载、低速重载、冲击载荷 如轧钢机、天文望远镜、码头升船台、水泥搅拌机、破碎机等 C.径向尺寸较小D.特殊工作条件5.5.4轴承的选择本设计从拆装方便、机构简单、工作平稳、承载能力大、支撑旋转精度高等方面考虑，采用滑动轴承较为合适。5.6滑动轴承5.6.1滑动轴承的结构型式的选择1、滑动轴承的类型按照承受载荷的方向分：径向轴承，又称向心滑动轴承，主要承受径向载荷；推力轴承，承受轴向载荷。按摩擦状态分：液体润滑滑动轴承：液体动压润滑滑动轴承 液体静压润滑滑动轴承非液体润滑滑动轴承2、向心滑动轴承的结构型式常用的向心滑动轴承有整体式和剖分式两大类。（1）整体式轴承如图所示是一种常见的整体式径向滑动轴承。轴承座 用螺栓与机座联接，顶部设有装油杯的螺纹孔。轴承孔内压入用减摩材料制成的轴套，轴套上开有油孔，在内表面上开油沟以输送润滑油。整体式轴承构造简单，常用于低速、载荷不大的间歇工作的机器上。缺点：当滑动表面磨损而间隙过大时，无法调整轴承间隙；轴颈只能从端部装入，对于粗重的轴或具有中轴颈的轴安装不便。（2）剖分式如图所示的剖分式轴承，其结构组成为轴承座轴承盖 顶部有油孔剖分轴瓦 瓦上有油孔、油沟轴承盖与轴承座用螺柱联接。油沟型式轴瓦宽度与轴颈直径之比B/d称为宽径比，它是向心滑动轴承的重要参数之一。对于液体摩擦滑动轴承，常取B/d=0.51对于非液体摩擦滑动轴承，常取B/d=0.81.53、 推力轴承 常见的推力轴承止推面的形状如图所示。4、由于轧辊对轴所产生的是径向力，进而传递到轴承上，所以径向轴承比较合适。在径向轴承中又分为整体式和剖分式，因为剖分是比较容易拆装与修整，所以最后选择剖分是径向轴承。5.6.2摩擦形式的选择1、摩擦是指在外力作用下，一物体相对另一物体运动或有运动趋势时，在其接触表面间所产生切向阻力（摩擦力）的现象。2、根据两表面之间有油、无油，油多、油少的不同情况，可能产生以下几种摩擦状态：干摩擦当两摩擦表面间无任何润滑剂时，其接触表面直接接触发生的摩擦，称为干摩擦。在此状态下，不仅会造成严重的磨损，使得大量的摩擦功损耗，还会发生强烈的温升。所以，对滑动轴承是不允许出现干摩擦的。边界摩擦两摩擦表面间有润滑油存在，由于润滑油与金属表面具有吸附作用（这是因为在润滑油中，有一种称之为脂肪酸的元素，是一种极性化合物，它的极性分子的吸附能力很强，能够牢固的吸附在金属的表面上）使金属表面上吸附有一层很薄的油膜边界油膜由于边界油膜很薄，一般1mm，不足以把粗糙的金属表面完全隔开，但在一定程度上可以减轻磨损。液体摩擦有充足的润滑油，摩擦表面被一层流体（液体）完全隔开时的状态。此时金属表面不直接接触，消除了磨损、减小了摩擦损耗，其摩擦性质仅取决于流体内分子的粘性阻力，是一种比较理想的工作状态混合摩擦状态在一般机器中，摩擦的表面多处于干摩擦、边界摩擦和液体摩擦的混合状态，称为混合摩擦状态。又称非液体摩擦状态3、为了使金属表面不直接接触，并且消除磨损，减小摩擦消耗，所以选用液体摩擦的摩擦方式。5.6.3轴瓦及轴承衬材料的选择11轴瓦是滑动轴承中的重要零件。轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。1、对轴承材料的要求根据滑动轴承的工作情况，其主要失效形式为：磨损疲劳损坏轴承衬脱落高温时，发生胶合或“抱轴”鉴于以上原因，轴瓦材料应考虑具有以下几方面性能：A.摩擦系数小B.导热性好，热膨胀性系数小C.耐磨性、耐腐蚀性、抗胶合能力强D.具有良好的塑性、嵌藏性E.具有足够的机械强度等由于一种材料很难同时满足上述各项要求，因此为了满足轴承的工作要求，改善轴瓦表面的摩擦性质，在结构上，常在轴瓦内表面上浇铸或压合一层或两层减摩材料通常称为轴承衬。如图所示。2、常用轴承材料（1）轴承合金 又称白合金、巴氏合金A.锡锑轴承合金特点：摩擦系数小，抗胶合性能好，对油的吸附性强，耐腐蚀性好，易跑合。 价格较贵，机械强度较差。只能做轴承衬。常用于高速、重载的轴承。B.铅锑轴承合金特点：各方面性能与锡锑轴承合金相同，但材料较脆，不宜承受较大的冲击载荷。一般用于的中速、中载的轴承。（2）青铜A.锡青铜B.无锡青铜：铝青铜铅青铜特点：强度高，承载能力大，耐磨性、导热性优于轴承合金，可在较高的温度（250C）下工作。但可塑性性差，不宜跑合。可以单独做成轴瓦，也可将青铜浇注在钢或铸铁轴瓦的内壁上，做轴承衬。 在一般情况下可分别用于中速重载、中速中载和低速重载的轴承。C.粉末冶金材料特点：用粉末冶金材料（经制粉、成型、烧结等工艺）制成的轴承，具有多孔性组织，孔隙内可以贮存润滑油，常称含油轴承。常用于加油不方便的场合。D.铸铁主要用于不重要的或低速轻载的轴承E.非金属材料橡胶轴承具有较大的弹性，能减轻振动使运转平稳。 常用于如潜水泵、沙石清洗机、钻机等有泥沙的场合。塑料轴承具有摩擦系数低，可塑性、跑合性良好，耐磨、耐蚀。有自润滑性能，可用水、油及化学溶液润滑。但导热性较差，膨胀系数较大，容易变形。3、根据各方面的比较，最后选择青铜中的锡青铜作为轴承的材料。因为它的强度高，承载能力大，抗摩性好。5.6.4润滑剂和润滑装置的选择1、润滑剂滑动轴承润滑的目的：主要是减小摩擦功耗，降低磨损率，同时还可起冷却、防尘、防锈以及吸振等作用。滑动轴承能否正常工作，和选择润滑剂正确与否有很大关系。润滑剂的种类：液体润滑剂润滑油半固体润滑剂润滑脂固体润滑剂如石墨、二硫化钼等（1）润滑油目前使用的润滑油主要是矿物油。润滑油最重要的物理性能是粘度，也是选择润滑油的主要依据。粘度表征液体流动的内摩擦性能。 如图所示为被润滑油分开的两平行平板，当力F拖动上平板且润滑油作层流流动时，油层间的切应力与其速度梯度 成正比关系即 （牛顿液体流动定律）式中A移动板的面积比例常数，即液体的（动力）粘度。负号意即速度u随距离y的增加而减小。动力粘度的单位如图所示为长、宽、高各为l m的液体，当上、下平面发生1 ms相对速度需要的切向力为1 N时，该液体的粘度为 1 Pas（即 1 Ns / m2）。工业上常用动力粘度与与同温度下该液体密度的比值表示粘度，称之为运动粘度 即矿物油密度= 850 kgm3900 kgm3。 Pas和 rn2 S都是我国法定计量单位。粘度单位换算 过去常以cm2 s作为运动粘度单位，称为St（斯）；百分之一St称为 cSt（厘斯），单位为mm2s。m2s、St和cSt的换算关系是 1 m2s 104 St 106 cSt 动力粘度的物理单位是 P（泊）1 P l dynscm2 ，百分之一P称为 cP（厘泊） ，即 1 P 100 cP。Pas和P、cP的换算关系是 1 Pas 10 P1000 cP温度和压力对润滑油粘度的影响 润滑油的粘度并不是不变的：粘度随着温度的升高而降低。对运行中的轴承来说，应引起注意。如果温度对粘度的影响越小，油的品质越高。粘度随着压力的增大而升高。实验表明：当压力小于 5 N / mm2 （50 at 工业大气压）时，压力对粘度的影响很小，可忽略不计。 5 N / mm2100 N / mm2 压力对粘度具有一定影响 大于100 N / mm2 压力对粘度影响很大润滑油的选择：在选用润滑油时，要考虑速度、载荷和工作情况。载荷大、温度高的轴承，宜选用粘度大的润滑油。载荷小、速度高的轴承，宜选用粘度小的润滑油。（2）润滑脂润滑脂是用矿物油与各种稠化剂（钙、钠、铝等金属皂）混合稠化制成。脂的稠度大，不易流失；对载荷和速度的变化有较大的适应范围；摩擦功耗大，机械效率低，不宜在高速下使用；物理和化学性质不如润滑油稳定，容易变质。 对一般参数的机器，特别是低速或带有冲击的机器，都可以使用润滑脂。润滑脂的种类： 钙基润滑脂具有耐水性，在100附近开始稠度急剧降低，因此只能在60以下使用。是工业上应用最广的润滑脂钠基润滑脂不耐水，一般用在115145 以下范围；锂基润滑脂有一定的耐水性和较好的稳定性，适用于20150的范围。 可代替钙基或钠基润滑脂。（3）固体润滑剂固体润滑剂有：石墨性能稳定，在350以上才开始氧化，可在水中工作二硫化钼（MoS2）与金属表面的吸附性强，摩擦系数低，使用温度在60300，遇水则性能下降；聚氟乙烯树脂摩擦系数低。固体润滑