1.5兆牛摆动剪切机构设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 目 录 1 绪论 1 1.1 课题的选择的背景和目的 . 1 1.2 热轧型钢的国内外的发展趋势 .2 1.2.1 轧机布置向半连续化或全连续化发展 . .2 1.2.2 轧制工艺改革出现了切分轧制、热轧冷拔 .2 1.2.3 轧机结构改造 提高轧制速度 . .2 1.2.4 加热炉控制 .2 1.2.5 冷却工艺改造 .2 1.3 剪切机的种类和用途 . . . . . . . . . . . .2 1.3.1 摆动式剪切机 .3 1.3.2 滚动式飞剪 .3 1.3.3 曲柄偏心式飞剪 . 3 1.4 摆动剪研究的内容和方法 . .3 1.4.1 摆动剪在型钢连续 机组布置和作用 . 3 1.4.2 型钢热连轧机的生产工艺 .3 1.4.3 摆动剪的结构特点和研究的内容与方法 .4 2 摆动剪设计方案的选择和评述 4 2.1 摆动式飞剪机设计方案的选择 .4 2.1.1 摆动式飞剪传动简图 .4 2.1.2 摆动剪的剪切过程 .5 2.2 摆动剪方案评述 . .5 2.2.1 减小摆角 .6 2.2.2 增加许用摆角 .6 3 剪切力的计算 . .7 3.1 剪切速度和剪切力 . .7 3.1.1 摆动剪设计参数 . .7 3.1.2 剪切机构主要参数的确定 . . .7 3.1.3 剪切速度的确定 . .8 3.2 剪切力矩的计算 . .11 4电机型号及容量的选择 . . .13 5 主要零件的强度计算 .14 5.1 齿轮的强度计算 .14 5.1.1 按齿面接触强度设计 .14 5.1.2 计算 . . .14 5.1.3 按齿根弯曲强度设计 .15 5.1.4 几何尺寸计算 17 5.2 曲轴的强度计算 .17 5.2.1 曲轴的尺寸和材料性能 .17 5.2.2 曲轴的强度校核 .17 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 5.3 切向键的计算 .20 5.4 滑块损坏的改进设计 . .21 6 润滑方法的选择 .22 6.1 润滑和摩擦 的概念 . .22 6.2 剪切机设备润滑方法 .23 7 试车方法和对控制系统的要求 .24 7.1 试车要求 . 24 7.2 维护规程 . 24 8 设备的可靠性及经济分析 . 25 结论 . 26 致谢 . 27 参考文献 . 28 附录 1.5 兆牛摆动剪切机构设计 摘要 1.5 兆牛摆动剪切机是安装在 500 型钢热连机前，用于切头切尾和卡钢事故的处理剪。随着国民经济的发展，对型钢产品数量的要求更高。本设计为型钢设计切头的摆动剪，设计中对摆动剪的局部做了改进 。 首先，本文讨论了型钢轧机在国民经济中的地位，并对 300/500 机组平面布置示意图 的概况进行了整体的介绍。 并介绍了摆动剪的结构特点和研究的内容与方法。根据现有设备状况，对 设备生产中存在的问题进行分析，对主要部件结构做了合理的选用。然后，根据机组原始参数初选主电机容量，对其进行发热校核和过载校核，对主要零件进行强度校核。对齿轮做了强度计算，对曲轴计算了弯曲应力，弯扭合成应力；校核了危险断面；以及滑块损坏的改进设计及润滑方法，简单计算摆动剪的可靠性和经济评价。 通过以上工作， 1.5 兆牛摆动剪切机 在 使用寿命 、产品质量理论上应该有一定的提高 。设计内容有实际价值。该剪作为加热炉前方坯切头飞剪 。 关键词 ：剪切机，摆动，主传动 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 A Design of 1.5MN Swing Scissors 1.5MN swing scissors is installed before the 500 sharp steel of hot continuous rolling mills, which is used to cut the head and end of the steel and deal with the jamming of the steels.With the development of the national economy, the request of the sharp steelss quality is higher than before. In the thesis, the cutting of the head of the 1.5MN swing scissors is researched, and makes some improvments of partial strcture. First, the thesis has discussed the position of the rolling mill of sharp steel in the national economy, and makes the general instruction for 300/500 unit plane arrangement. Next, introducing the structural characteristic of the swing cutting and the method and content of the research .According to exising equipment condition, analysing the exist problem in equipment production, the strcture of the major parts are reasonable to choosed. Then,according to the primitive parameter of the unit, I primarily choose the capacity of the main motor, and make the heat examination and overload examination, choose if satisfying the requirement, otherwise choose again until the examination is satisfyed. I make the strength examination for major element. As to gears, I make the strength calulation； as to crank, I caculated the curving stress and the crooked synthesis stress, examinationing the dangerous cross section, as well as the improment of the damages of the slide and the method of lubrication. Finally I caculated the economy appraisal and the reliablity of swing scissors. Through the work of this thesis, 1.5 MN swing scissors should certain raise in service life and product quality theoretically, but need the unceasing improvement in practice. Key-word: scissors, swing, main drive 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1.5 兆牛摆动剪切机的设计 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1 绪论 1.1 课题选择的背景和目的 摆动剪切机是安装在 500 型钢热连机前后，用于切头切尾和卡钢事故的处理充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 剪。随着国民经济的发展，需要更多数量的 ,更多品种 ,更高质量的型钢。为满足这一需求而型钢的发展不外乎两个，一是挖潜改造旧轧机，二是上新设备，采用新技术新工艺使型钢设备现代化。对我过来讲两条腿走路更为重要。用新技术更新改造的旧轧机可以少花钱多半事见效快。 500/700 热连轧机组是原鞍钢第二初轧厂的设 备现以安装在第一炼刚厂小钢连车间，采用第一炼钢厂的连铸坯，断面300*300mm 长 20 米。生产 90*90 平方毫米和 60*60 平方毫米的坯料。型钢热连轧机组的生产率高，成品率好采用直列式布置采用普通热轧法。 700 型钢热连轧采用箱 -主箱孔型系统，而 500 型钢热连轧组采用菱 -方孔型系统轧机生产正常。但是摆动剪切机随着生产速度的提高 ,经常出现滑道断裂。本设计对摆动剪进行分析改进方案，解决生产中存在问题。通过单体机械设计，掌握单体设备在700/500 连轧机组的位置为总体方案的选择创造条件。通过分析局部观看总体方案的全 局达到提高综合设计能力和独立分析能力，通过单体机械摆动剪破坏原因分析把理论知识和生产实际结合起来，这就是选择这个题目的目的。 1.2 热轧型钢轧机的国内外发展趋势 大，中型型钢生产，大型轧机轧辊名义直径在 500-750 毫米 ,中型轧机名义直径在 350-650 毫米 .轨梁轧机在 750-900mm。实际，各类轧机，轧辊直径很难细分。 700/500 型钢热连轧机最大轧辊直径是 850mm，最小轧辊直径是 500mm。大、中型钢轧机型钢生产的特点是产品断面比较复杂，除小量的方、园扁以外大多数是异型断面产品，由于断面复杂，轧后冷 却收缩不均造成轧件内部残余应力和成品形状尺寸的变化。产品品种多，除少量专业化型钢轧机外，大多数轧机都进行多品种生产，轧辊储备量大，换辊较频繁不便于连轧生产、轧制特别多，除少量用专业化轧机采用连续式外大部分小批量生产。世界各国型钢的生产占钢材比重各自不同，工业发达的国家型钢占钢材比重小，发展中国家型钢占钢材比重大，型钢生产的总趋势是比重越来越小，但其产量和品种则逐年增加。随着国民经济的需要和轧钢技术提高。很多原有的型钢品种不断改进，新的型钢品种不断增加，以前，很多必须用锻压，冲压或机械制造加工方法生产的产品， 现在能以轧制方法取而代之，因此，轧制产品的种类和生产技术，也同样在一定程度上反映一个国家冶金工业的发展水平。 型钢轧机的发展趋势是： 1.2.1 轧机布置向半连续化或全连续化发展 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 半连续式可分为机组粗轧为连续而精轧为横切式，或者粗轧为横列式而精轧为连续式。复二重式也属于半连续式轧制需正反围盘，轧制速度提高受到限制。连续式每机架只轧一道轧件，可在数架轧机内同时轧制，轧制速度快温降小，可采用微张力轧制，生产率与品种单一比较合适，但投资大。 1.2.2 轧制工艺改革出现了切分轧制、热轧冷拔 切分轧制也叫热轧一纵剖轧法 ，比较难轧的非对称断面产品先设计成对称断石，或将小断面产品设计成并联型式大断面产品，以提高轧机生产能力，然后在轧机上或冷却后用圆盘剪进行纵剖。可得到二个不同尺寸的型材。热轧冷拔，这种方法可生产高精度型材，其产品机械性能和表石质量高于一般热轧型钢，可直接应用于各种机械零件，此法可提高工效，减少金属消耗，进行小批量生产，其方法：先热轧成型，并留有冷加工余量，然后经酸洗，碱洗，水洗，涂润滑剂冷拔成材。 1.2.3 轧机结构改造 提高轧制速度 1四辊万能轧机生产 H,T 断面型钢 2中小型普遍采用预应力及短应力线轧机，结 构紧凑，减少调整，减少工艺过程，提高轧制精度 1.2.4 加热炉控制 加热炉采用电视遥控及计算机自动调节炉温及炉压满足节约燃料，加热均匀控制方便。 1.2.5 冷却工艺改造 冷却工艺改造采取斯太尔摩法，施罗曼法等应用小型和线材在轧件检测上增添测厚仪，激光测径仪，光学测径仪，元素测量法等，型钢轧机逐渐向专业化，长件化，多品种以及向半连轧和全连续化方向发展。 1.3 剪切机的种类和用途 型钢剪切机主要有三种类型 1.3.1 摆动式剪切机 装在连轧机的前面，用于剪切头尾和事故剪。 1.3.2 滚动式飞剪 剪切小型钢，作为切 头飞剪，其剪切厚度可达 45mm，速度可达 15m/s 的轧件。 1.3.3 曲柄偏心式飞剪 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 这类飞剪装设在连续型钢轧机后面剪定 R 长度的钢坯。 1.4 摆动剪研究的内容和方法 1.4.1 摆动剪在型钢连续机组布置和作用 1机组平面布置图如图 1.1 所示 图 1.1 300/500 机组平面布置示意图 2摆动剪的作用 将 700 连轧机轧出的坯料，切头，以便 500 连轧机咬入，防止卡钢，切尾防止运行中划伤辊道和轧制困难，当轧机出现事故时，将 700 连轧机轧出的轧坯剪断以便 用吊车运走防止轧件在轧机中停留，即事故处理剪。 1.4.2 型钢热连轧机的生产工艺 原料从第一炼钢厂连铸车间运来进 F1 轧机水平轧制经过 90 度翻钢机翻转90度进入 F2 水平轧机在经过水平连续轧制。从轧制过程中可以看出 700 连轧机采用的箱 -主箱孔型系统，而 F1 采用水平轧机是因为若采用立辊选用上传动方案，使得厂房费用变太高，投资费用更多。采用下传动方案，维修不方便。采用水平轧机用 90 度翻钢机也达到了箱 -箱孔型要求。 700 连轧机出来后 通过摆动剪切头由 45 度翻钢机变成菱形，在进入水平轧机轧制后用飞剪机剪切成一定的定 R 长 度。 500 连轧机采用菱 -方孔型系统。剪切后的轧件用收集辊道收集后打印用吊车运往冷床冷却后入库。 1.4.3 摆动剪的结构特点和研究的内容与方法 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1摆动剪采用双曲柄机构，通过轧件运动带动它摆动到一定摆角后剪断后复位，剪切过程中，在复位弹簧的弹力作用下使摆角复位。 2首先到现场对摆式剪进行调研，了解剪切机生产中存在问题，收集有关技术参数，了解结构特点。 3制定设计改进方案并进行方案的评述。 4进行设计计算。 5对传动控制系统提出要求以保证摆式剪的启动和自动控制方法。 6对传动付提出润滑方法和润滑油品种。 7制定出 安装规程和检修要求。 8进行设备的经济分析与评价。 2 摆动剪设计方案的选择和评述 2.1 摆动式飞剪机设计方案的选择 2.1.1 摆动式飞剪传动简图 如图 2.1 所示： 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1 驱动齿轮； 2 偏心曲轴； 3 连杆； 4 上刀台； 5 拉杆； 6 滑槽； 7 下刀台； 8 滑块； 9 弹簧； 10 联轴器； 11 驱动电机 . 图 2.1 摆动式飞剪传动简图 2.1.2 摆动剪的剪切过程 在轧制过程中轧件到摆动剪前启动剪切机轧件运行剪切机内进行剪切。因此轧件运行带动剪切机构摆 动，此时滑快沿滑槽滑动，剪断后达到允许摆角。剪切机构逐渐达到最大开口度，同时在复位弹簧作用下摆动杆摆回剪切机复位，完成一次剪切。剪切机采用剪切工作制，剪切机构采用双曲柄机构 。 2.2 摆动剪方案评述 由摆动式飞剪传动简图可知，采用单电机驱动，采用飞轮力矩少的电机，以便起制动，采用联轴节制动器以便电机快速停止。传动采用二级齿轮带动曲柄转动。采用曲柄连杆剪切机构，结构简单。为保证摆杆复位采用复位弹簧，防止复位冲击。曲柄采用滚动轴承。 为解决滑道破坏其办法：第一是减小摆角，因轧件剪切时间一定即轧件移动距离一定，摆角 减小只能增加摆杆长度。第二增加许用摆角采用加长复位弹簧的改变。 2.2.1 减小摆角 (1)方案 1 利用原机架将地基上面安上地脚板，为使轧线不变加长曲柄连杆机构和拉杆充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 的长度，这个方案基本上保持原设计的模式总体无大的改变。 通过计算机架应抬高 300mm。并选择转速较大的电机减小摆角，使摆角在许用值之内。选择低转速惯量，高转速电机降低启动时间，在额定转速时进行剪切，可减少剪切时间，减少摆动剪的摆角。 (2)方案 2 利用原机架，把曲柄在机架上的轴承座垫高，即制造一对与原轴承座相同的瓦座，放时机架内其他部分同方案 1。 (3)方案 3 利用原机架，将电机启动工作改成连续工作制，大齿轮空套在曲柄上，采用离合装置进行剪切。这样剪切时间减少摆角也减少。不改变复位机构达到剪切的目的。电机可完全在额定转速下剪切，剪切时间自然减少轧辊走的长度变小，摆角自然较小。 2.2.2 增加许用摆角 增加复位弹簧的长度，适当增加拉杆长度，再加一个螺钉套筒，从而使许用压缩量增长了许用摆角达到改进的目的。 由上面的评述在结合工厂的实际情况，可采用增加许用摆角方案，同选择惯性低的电机其优点： 1改造的环节少； 2制造费用低； 3装拆容易； 4经过现场改造 ，使用效果良好； 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 决定采用该方案，机构简图如图 2.2 所示 图 2.2 机构简图 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 3 剪切力的计算 3.1 剪切速度和剪切力 3.1.1 摆动剪设计参数 轧件运行速度 1.5ms 轧件尺寸 136 136 2mm 材质 #20 剪切温度 950oc 3.1.2 剪切机构主要参数的确定 1剪切行程 H=1H+j+ q +s，1H=h+（ 50-70） =181+29=210mm 700 连轧出来的断面取 29 j=0， q=0， s=10 H=210+10=220mm 2剪切机构 剪切机构采用双曲柄机构 保证运动剪切增加一个摆杆 曲柄尺寸1E 60mm 2E 50mm 为2H 110mm 2L 600mm 3L 550mm 4L 108mm 其它尺寸图 3.1 所示 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 CB tA3122 1 0图 3.1 机构尺寸简图 3剪切机构活动度 由图 3.1 可知，机构 活动度 3n 2lPHP 3 6 2 8 0 2 曲柄的转动和轧件运动推动机构摆动，因此机构有确定的运动。 3.1.3 剪切速度的确定 1不摆动剪切时的剪切速度 u X BCL 2 s i n ( ) c o s ( ) ( ) s i nL ttt t g t sin 122EEL sin( )t 122EEL co s( ) co st 开始剪切时：1， t1t， X BCL 490，BCL2 sin ( )sintL t2轧件运动时的剪切速度 u X BCL 2 s i n ( ) c o s ( ) ( ) ( )s i n ( ) ( )L ttt t g t 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 BCL2L s in ( )s in ( )t t tg2 2 1 1 2 12( s i n s i n ) ( ) / ( s i n s i n )1 1 9 5 c o s 1 1 9 5V t E t t V t t E t tEt 22c o s 11 1 9 5 1V E t tg 122s i n s i n ( )EE tL 122c o s ( )() c o sEE tL 式中 轧件运行速度 mm s 2t 剪切时间 2t t1tX BCL 490 剪刃接触轧件开始剪切，轧件高度0h 180mm 开始剪切剪切行程 220 181 39mm 切入深度 Z X 39 剪刃行程大于 39 毫米以后，开始剪切轧件，相对切入深度0n 计算结 果列表 3.1 中 表 3.1 计算数据统计表 曲柄转角 t（ 0 ） 剪刃行程坐标长度BCL（ mm） 剪刃行程 X（ mm） 剪切速度 V （ mm/s） 切入深度 Z （ mm） 相对切入深度 （ %0 20 495 5 58.7 0 0 40 511 21 114.4 0 0 54 529 39 148.2 0 0 65 545 55 173.2 16 8.8 75 565 72 190.6 33 18 85 580 90 203.2 51 28 95 599 109 209.9 70 39 105 619 129 209.9 90 50 115 656 166 187.9 127 70 135 672 182 165.8 143 80 150 693 203 120.1 164 91 160 702 212 83.0 173 96 3 计 算曲柄转速，剪切时间 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 n 30VRV 209.9mm s R1E2E 110mm n 3 0 2 0 9 .9 1 8 .2110 取Hn 18r min 开始剪切时间 1t 54180 0 . 53 6 6 1 830H Ht tsn n 01 54 剪切完成时间 t = 180 1.76 18 s0180 剪切时间 2t=1tt=1.7-0.5=1.2s 3.1.4 剪切力的计算 1.最大剪切力的计算 m a x m a x 0 00 . 6t b tP K F K F0F 剪切原始面积 0F=136 136 2mm maxt 剪切深度最大单位剪切抗力，由文献 6， 259查表 45，maxt=48Mpa bt 剪切温度强变限，由文献 6， 265查表 8.3， t=950，950b=80Mpa K 剪刃磨钝系数由文献 6， 262,中型剪 K=1.2 maxP m a x 0 00 . 6t b tK F K F maxP=1.2 48 136 136 2.不同剪切位置的剪切力 P = 10tKF t 剪切位置单位剪切抗力 1K 宽变变化系数 00bn 确定 取 1K =1 t = 065 8.8% t =28Mpa P =1 28 136 136=518KN 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 其他计算见表 3.2 表 3.2 数据统计表 曲柄转角 t （ 0 ） 相对切入深度 （ %） 单位剪切阻力 t（ Mpa） 剪切力 P（ KN） 65 8.8 28 517.89 75 18 35 647.36 85 28 43 795.33 95 39 48 887.81 105 50 46 850.82 115 70 41 758.34 135 80 38 702.85 150 91 28 517.89 160 96 18 332.93 3.2 剪切力矩的 计算 偏心轴上静力矩 j p f k o nM M M M 式中pM 剪切力矩 p p pM M M 下上pM上 上剪刃剪切力矩 pM上=2c o s s i nP E t （ ）pM下 下剪刃剪切力矩 pM下=1 sinPE tfM 摩擦力矩 fM=12P E E （ ） 摩擦系数 启动工作制 0konM 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 计算结果列表 3.3 表 3.3 数据统计表 曲柄转角t （ 0 ） 剪切力 P（ KN） jM上Nm（ ） jM下Nm（ ） fMNm（ ） jMNm（ ） 65 517.89 2.1410 2.8 410 2.8 410 7.7 410 75 647.36 2.9410 3.8 410 3.6 410 10.3 410 85 795.33 3.8410 4.8 410 4.4 410 13 410 95 887.81 4.4410 5.3 410 4.9 410 14.6 410 105 850.82 4.2410 4.9 410 4.7 410 13.8 410 115 758.34 3.6410 4.1 410 4.2 410 11.9 410 135 702.85 2.8410 3.0 410 3.9 410 9.7 410 150 517.89 1.5410 1.6 410 2.9 410 6.0 410 160 332.93 0.7410 0.7 410 1.8 410 3.2 410 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 4 电机型号及容量的选择 根据实际需要选择电机 ZD131-1B N=100 千瓦， n=500-1000 minr ， K=2.5-2.75 电机的功率 m a x30jHMnN K WK maxjM 曲柄最大静力矩 KN m Hn 曲柄转速 Hn=18 minr K 电机过载系数 查电机手册 erNN , ern=584 minr 速比 erHni n =58418 32 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 5 主要零件的强度计算 5.1 齿轮的强度计算 设备为一般工作机器，速度不高，故选用 8 级精度等级 ,直齿圆柱齿轮传动。 材料选择。由文献 7， 189表 10-1 选择小齿轮为 40 rC（调质），硬度为 260HBS，大齿轮材料为 40nZG M（调质）硬度为 200HBS，二者材料硬度差为 60HBS 选小齿轮齿数1Z=18，大齿轮齿数2Z=u =5 18=90 5.1.1 按齿面接触强度设计 由文献 7， 200设计计算公式（ 10-9a）进行试算，即 213112 . 3 2 t EtdHKT Zudu （ 5.1） 确定公式内的各计算数值 1.试选载荷系数tK=2.7； 2.计算小齿轮传递的转矩 1T=95.5 5101P/1n=95.5 510 100/90=1.06 710 ； 3.由 文献 7， 201表 10-7 选取齿宽系数 d=1； 4.由 文献 7， 198表 10-6 查得材料的弹性影响系数 EZ=189.8Mpa； 5.由文献 7， 207图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 lim1H=600Mpa；大齿轮的接触疲劳强度极限 lim2H=540Mpa； 6.计算应力循环次数 1N=601njhL=60 90 1 2 8 300 15=3.89 810 2N=1N/5=7.78 710 ； 7.由 文献 7， 203图 10-19 查得接触疲劳寿命系数 1HNK=0.95；2HNK=0.91； 8.计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由文献 7， 202 式（ 10-12）得 1H= 1 lim1HN HKS=0.95 600Mpa=570MPa 2H= 2 lim 2HN HKS=0.91 540Mpa=506Mpa 5.1.2 计算 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1.试算小齿轮分度圆直径1td,带入 H中较小的值 213112 . 3 2 t EtdHKT Zudu 273 2 . 7 1 . 0 6 1 0 6 1 8 9 . 82 . 3 2 1 5 5 0 6 =400mm 2.计算圆周速度 V V=1160 1000tdn=1 1860 1000td m/s=0.4m/s 3.计算齿厚 b b=1dtd=400mm 4.计算齿厚与齿高之比 b/h 模数 tm=11/tdZ=17 齿高 h=2.25tm=37.5mm b/h=10.67 5.计算载荷系数 根据 V=0.4m/s， 8 级精度 ， 由 文献 7， 192图 10-8 查得动载系数VK=1.10； 直齿轮 ， 假设VtKF/b 100N/mm。 由文献 7， 193表 10-3 查得HFKK=1.2； 由文献 7， 190表 10-2 查得使用系数AK=1； 由文献 7， 194表 10-4 查得 8 级精度，小齿轮相对支承非对称布置时。 2 3 31 . 1 5 0 . 1 8 0 . 3 1 1 0 1 . 1 5 0 . 1 8 1 0 . 3 1 1 0 4 0 0HdKb =1.53 由 b/h=10.67，HK=1.53 由文献 7， 195查图 10-13 得FK=1.35； 故载荷系数 1 1 . 1 2 1 . 2 1 . 5 3 2 . 0 6A V H HK K K K K 6.按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径 ， 得 311t tKdd K=6503 2.06 2.7mm=395.87mm 7.计算模数 m m=1tdZ = 359.7818 =19.98 5.1.3 按齿根弯曲强度设计 由文献 7， 198式（ 10-5）得弯曲强度的计算公式为 13 212 F a S adFYYKTmZ （ 5.2） 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1.确定公式内的各计算数值 （ 1 ） 由文献 7， 204图 10-20c 查得 小齿轮的弯曲疲劳强度极限1FE=500Mpa； 大齿轮的弯曲疲劳强度极限2FE=380Mpa； （ 2 ） 由文献 7， 202图 10-18 查得弯曲疲劳系数1FNK=0.90，2FNK=0.97； （ 3 ） 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，得 1F = 11 0 . 9 0 5 0 0 3 2 1 . 4 21 . 4F N F EK M P a M P aS 2F = 22 0 . 9 7 3 8 0 2 6 3 . 2 81 . 4F N F EK M P a M P aS （ 4 ） 计算载荷系数 K 1 1 . 1 2 1 . 2 1 . 3 5A V F FK K K K K =1.68 （ 5 ） 查取齿形系数 由文献 7， 197表 10-5 查得1FaY=2.91；2FaY=2.20。 （ 6 ）查取应力校正系数 由文献 7， 197表 10-5 可查得1SaY=1.53；2SaY=1.78。 （ 7 ）计算大、小齿轮的 Fa SaFYY并加以比较 222 2 . 1 6 1 . 8 1 0 . 0 1 4 8 72 3 8 . 8 6F a S aFYY 111 2 . 6 5 1 . 5 8 0 . 0 1 3 8 53 0 3 . 5 7F a S aFYY 大齿轮的数 值大。 2.设计计算 73 22 1 . 6 8 1 . 0 6 1 0 0 . 0 1 4 8 7 1 6 . 4 61 2 4m 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取弯曲强度算得的模数 16.46 并就近圆整为标准值为 20mm，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数 小齿轮齿数1Z=1dm= 40020=20 大齿轮齿数21 5 2 0 1 0 0Z u Z 这样设计出的齿轮传动，既能满足齿面接触疲劳强度，又能满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 5.1.4 几何尺寸计算 1 计算分度圆直径 11 2 0 2 0 4 0 0d Z m m m 22 1 0 0 2 0 2 0 0 0d Z m m m 2 计算中心距 12 4 0 0 2 0 0 0 1 2 0 02dda m m 3 计算齿轮宽度1 1 4 0 0 4 0 0db d m m 取1 400B mm2 405B mm。 5.2 曲轴的强度计算 5.2.1 曲轴的尺寸和材料性能 曲轴尺寸见图 5.1 图 5.1 曲轴尺寸图 选择材料 40rC热处理调质 2180 N m m 2140 N m m 5.2.2 曲轴的强度校核 由见图计算公式： 2c o s s i nnM P e t 上充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 1 s i nnM P e t下第三位置，危险截面 ， P=887.81KN，nM上=44000Nm ，nM下=53000Nm 其内力图由图 5.2 所示 P/2P/2P/2 P/2210P/2M n上2M n上2M n下2M n下2M n下2M n下2+M n上M n上M n下-2M n下 +M n上M W = 345P/2M图T图图 5.2 内力图 截面 WM=12 345P= 345 887.812 =153147Nm 2NN N MMM 下上=44000-530002=17500Nm W= 330 . 4 0 0 . 0 0 6 332 m 221 0 . 7 5WNMMW = 2261 1 5 3 1 4 7 0 . 7 5 1 7 5 0 00 . 0 0 6 3 1 0 222 4 . 4 3 1 8 0N m m N m m 截面 WM=12 210P=210 887.81=93220Nm NM=17500Nm 330 . 2 7 0 . 0 0 1 932Wm 2261 9 3 2 2 0 0 . 7 5 1 7 5 0 00 . 0 0 1 9 1 0 = 224 9 . 7 0 1 8 0N m m N m m 安全 截面 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 334 4 0 0 0 5 3 0 0 0 1400 . 2 0 . 2 0 . 2 5 5NM d 2N mm 安全 最大剪切力 1500KN WM= 210 1 5 0 0 1 5 7 5 0 02 Nm 2261 1 5 7 5 0 0 0 . 7 5 1 7 5 0 00 . 0 0 1 9 1 0 = 224 9 . 7 0 1 8 0N m m N m m 偏安全 5.3 切向键的计算 切向键受力如图 5.3 所示 Xhdf NN图 5.3 切向键受力图 切向键工作面上的抗挤压的强度条件计算，不计入表面的摩擦力，两个键 按一个计算，2dhX ，传递的扭矩为： m a x 22KNd d hM f N 因为 h =0.1d ， m a x ()KN h a l 挤 压则 m a x 0 . 4 5 0 . 5KM f d h a l 挤 压=27.6 410 （ Mpa） 式中 h 键的宽度（ mm） l 切向键的长度 （ mm） a 在键的工作面上的倒棱的宽度（ mm） 挤 压 挤压许用应力（ Mpa） 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 f =0.2， a =4mm， h =0.1d ， 挤 压 =180 2Nmm ， l =45mm， KM =14.6 410 Mpa maxKMKM满足强度条件 5.4 滑块损坏的改进设计 从计算结果可知，剪切 136 136 2mm 的轧件，剪切力没有达到摆式剪最大剪切力 1.5MN，构件强度按原设计是满足要求的。但拉杆摆角增加 07.01 ，弹簧实际位移大于允许位移，弹簧压死。从剪切机构的结构尺寸可以算出，剪切机构的摆角 027.2 时，滑道外沿受力。由于连接处相当于焊死，机构又强迫摆动，势必使滑块与滑道之间产生很大的相互力偶作用，致使连杆变形，滑道损坏。 解决滑道 损坏的方法 1.增加一节弹簧，使它的允许位移增加到 386mm，满足 条件，防止复位弹簧压死。 2.增加摆体长度，使拉杆摆角减小 5o ，虽然弹簧变形略有增加，仍满足 条件。 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 充值下载文档就送全套 CAD 图纸 扣扣加 414951605 6 润滑方法的选择 6.1 润滑和摩擦的概念 在现代冶金工厂中，为减少机器运转部分的摩擦，延长机件使用寿命及减少能量消耗，故对于润滑问题，越来越显得重要。而轧钢车间又是整个冶