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翻钢机设计【全套7张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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总装图-A0.dwg

曲柄-A2.dwg

曲柄齿轮-A1.dwg

曲柄齿轮轴-A3.dwg

机构简图.dwg

连杆-A2.dwg

部装图-A0.dwg

图纸-CAXA

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摘要III

AbstractIV

第一章绪论1

1.1翻钢机简介1

1.2研究现状分析1

第二章总体设计2

2.1翻钢机功能要求2

2.2方案选定2

2.2.1翻钢机构方案选定2

2.2.2传动机构方案选定3

第三章动力及传动机构设计7

3.1电动机选择7

3.2总体参数计算7

3.2.1传动比分配7

3.2.2运动和动力参数计算7

3.3涡轮蜗杆传动设计8

3.3.1选择蜗轮蜗杆的传动类型8

3.3.2选择材料9

3.3.3按计齿面接触疲劳强度计算进行设9

3.3.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸10

3.3.5校核齿根弯曲疲劳强度11

3.3.6验算12

3.4齿轮传动设计12

3.4.1选精度等级、材料和齿数12

3.4.2按齿面接触疲劳强度设计12

3.4.3按齿根弯曲强度设计14

3.4.4几何尺寸计算15

3.5轴的设计与校核16

3.5.1蜗杆轴16

3.5.2涡轮轴19

3.5.3曲柄轴21

3.6轴承的校核24

3.6.1蜗杆轴上的轴承寿命校核24

3.6.2涡轮轴上的轴承校核24

3.6.3曲柄轴上的轴承校核25

3.7键的校核26

3.7.1蜗杆轴上键的强度校核26

3.7.2蜗轮轴上键的强度校核26

3.7.3曲柄轴上键的强度校核26

3.8联轴器的选用27

第四章翻钢机构设计28

4.1机构的尺寸计算28

4.1.1计算曲柄摇杆机构尺寸28

4.1.2摇杆速度分析28

4.2曲柄设计29

4.3连杆设计30

4.4摇杆设计30

第五章翻钢机的安装与维护32

5.1翻钢机的安装32

5.1.1安装方法32

5.1.2就位和找正调平32

5.1.3安装实施32

5.2翻钢机维护34

总结35

参考文献36

致谢37

摘要

本课题的任务是翻钢机设计，钢坯在输送过程中具有一定的专用性，需解决由输送辊道到冷床的问题，这就需要用到翻钢机，其作用就是按照一定角度和频率把钢坯翻转并送至专门位置。本次设计的翻钢机主要由电机、传动机构、曲柄、连杆、摇杆（翻钢爪）、支架等构成。

本次设计的设计主要包括：电动机的选取，传动机构的设计，曲柄摇杆式翻钢机构的设计，机架的设计。本次设计首先，通过对搓翻钢机结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了翻钢机的翻钢机构和传动机构的设计方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了搓丝机总装图、传动装置装配图及主要零部件图。

通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。

关键词：翻钢机，曲柄摇杆机构，传动机构，设计

Abstract

The task of this project is to turn steel machine design, billet has some specificity in the delivery process, the need to solve the problem of roller conveyor to the cooling bed, which will need to turn steel machine, and its role is to follow a certain angle and frequency Flip the billet and sent to specialized positions. The design of the steel turning machine is mainly consists of motor, transmission, crank, connecting rods, rocker (turn Steel Talons), brackets and other accessories.

The design of the design include: the design of the motor selection, design of the transmission mechanism, designed to turn steel crank rocker mechanism, the rack. The design is first, by turning to rub steel machine structure and principles for analysis, the analysis presented in this design turned steel machine turned steel bodies and on the basis of the transmission mechanism; Next, the main technical parameters were calculated choice; then of the main components were designed and checked; Finally, AutoCAD drawing software to draw the thread rolling machine assembly diagrams, gear assembly drawings and main parts diagram.

Through this design, the consolidation of the university is expertise, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing, etc; mastered the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work of great significance in life.

Keywords:Durning steel machine, Rocker mechanism, Drive mechanism, Design

第一章绪论

1.1翻钢机简介

本课题的任务是翻钢机设计，钢坯在输送过程中具有一定的专用性，需解决有输送辊道到冷床的问题，要考虑在翻转过程中钢坯的支撑均匀、位置控制准确以及钢坯尺寸。翻钢机要完成几个动作，即方坯的输送和放置、方坯的翻转和拨爪的复位。

总装图-A0.PNG

部装图-A0.PNG

零件图-1.PNG

零件图-2.PNG

零件图-3.PNG

零件图-4.PNG

目录-1.PNG

目录-2.PNG

论文.PNG

内容简介：: 开题报告题目：翻钢机设计学院：专业：班级：学号：学生姓名：起讫日期：指导教师：职称：学院院长：审核日期： nts 一、翻钢机简介本课题的任务是翻钢机设计，钢坯在输送过程中具有一定的专用性，需解决有输送辊道到冷床的问题，要考虑在翻转过程中钢坯的支撑均匀、位置控制准确以及钢坯尺寸。翻钢机要完成几个动作，即方坯的输送和放置、方坯的翻转和拨爪的复位。二、研究现状分析目前，国内大中型型钢生产使用的翻钢移钢设备有水压式和机械夹钳式翻钢机两种。长城特殊钢公司四钢厂初轧车间 825 轧机机前机后原使用的是机械夹钳式翻钢机，它是该车间的重要设备之一。但该翻钢机长期不能满足工艺既定的要求，主要是夹不紧、翻不转轧件，翻钢靠人工进行，工人劳动条件恶劣，影响产品产量的提高及产品规格的扩大 (不能进行大断面型钢的生产 )。 1976 年曾委托有关单位设计过水压式翻钢机，设备费用按当时价格就需 250 万余元，而且还要停产半年进行基建和设备安装，由于种种原因未付诸实施。鉴于机械夹钳式翻钢移钢机实际使用中暴露出诸多缺陷，例如维修特别困难，难于调试，易损零部件多等等，该厂又不拟重新制造。该厂急需设计一种工作可靠，投资少、上马快、制造安装维修方便且节能的翻钢移钢机，以结束人工翻钢局面，提高产品产量和质量，扩大产品品种 1 。三、本课题的研究内容 1、任务及要求翻钢机设计， 150x150 ， 6 米，翻转 90 度。 2.主要内容（ 1）调查研究课题研究现况； nts （ 2）分析要求，提出总体设计方案与选定翻转机构方案；（ 3）翻钢机构设计与校核；（ 4）动力传动系统设计；四、本课题的实施方案 1. 翻钢机功能简介翻钢机的作用就是将经过火焰切割机定尺切断的连铸方坯输送并将其从输送轨道翻上。功能简图如下： 2.翻转机构方案拟定根据本次设计对翻钢机功能，环境要求和现有生产技术，考虑起工作环境，我组设计了以下方案。方案一：曲柄摇杆式如图 2.1 所示图 2.1 曲柄摇杆原理图方案二：液压翻钢机本方案的工作原理主要是将液压缸的往复直线运动通过杆件将其转化为工作长轴nts 的转动 . 方案三：齿轮传动翻钢机工作原理为：电动机通过减速器减速后通过一对啮合齿比大的啮合齿轮，控制电动机的转动来实现长轴的定角转动。通过对各种方案的综合分析：本次设计选定方案一曲柄摇杆式机构作为翻钢机的翻转机构。五、本课题的实施进度计划本课题的实施计划如下： 1.2015 年 3 月 110 日：调查研究课题研究现况，撰写开题报告； 2.2015 年 3 月 10 日 3 月 15 日：分析翻钢机要求实现的功能，设计总体方案； 3.2015 年 3 月 16 日 3 月 20 日：根据总体方案及参数要求，确定翻转机构方案； 4.2015 年 3 月 21 日 3 月 25 日：设计翻转机构结构尺寸并校核； 5.2015 年 :3 月 26 日 3 月 31 日：设计计算传动系统结构及尺寸； 6.2015 年 4 月 1 日 4 月 5 日：校核各主要零部件的强度； 7.2015 年 4 月 6 日 4 月 20 日：绘制翻钢机的装配图及零件图； 8.2015 年 4 月 21 日 4 月 31 日：书写毕业设计说明书。参考资料： 1郑功福，黄建勋，朱新才 .液压翻钢移钢机的研制与应用 .重庆钢铁专科学校学报， 7（ 3）： 32-34 2杨莉华 .平整机组翻钢机液压系统的故障诊断与处理 .通用机械， 2006，（ 2）：35-36 3郑志祥 .机械零件 .高等教育出版社社 4成大先 .机械设计手册 .化学工业出版 5王守城段俊勇 .液压元件及选用 .化学工业出版社 6刘鸿文 .材料力学 .高等教育出版社 7孟庆森王文先 .金属材料焊接基础 .化学工业出版社 8张晨辉 .设备润滑与润滑油应用 .机械工业出版社 9带拨抓自动翻钢装置的设计 .湖南冶金， 1997，（ 2）： 34-38 nts 文献综述题目：翻钢机设计学院：专业：班级：学号：学生姓名：起讫日期：指导教师：职称：学院院长：审核日期： nts 一、翻钢机简介本课题的任务是翻钢机设计，钢坯在输送过程中具有一定的专用性，需解决有输送辊道到冷床的问题，要考虑在翻转过程中钢坯的支撑均匀、位置控制准确以及钢坯尺寸。翻钢机要完成几个动作，即方坯的输送和放置、方坯的翻转和拨爪的复位。二、研究现状分析目前，国内大中型型钢生产使用的翻钢移钢设备有水压式和机械夹钳式翻钢机两种。长城特殊钢公司四钢厂初轧车间 825 轧机机前机后原使用的是机械夹钳式翻钢机，它是该车间的重要设备之一。但该翻钢机长期不能满足工艺既定的要求，主要是夹不紧、翻不转轧件，翻钢靠人工进行，工人劳动条件恶劣，影响产品产量的提高及产品规格的扩大 (不能进行大断面型钢的生产 )。 1976 年曾委托有关单位设计过水压式翻钢机，设备费用按当时价格就需 250 万余元，而且还要停产半年进行基建和设备安装，由于种种原因未付诸实施。鉴于机械夹钳式翻钢移钢机实际使用中暴露出诸多缺陷，例如维修特别困难，难于调试，易损零部件多等等，该厂又不拟重新制造。该厂急需设计一种工作可靠，投资少、上马快、制造安装维修方便且节能的翻钢移钢机，以结束人工翻钢局面，提高产品产量和质量，扩大产品品种 1 。三、翻钢机功能要求翻钢机的作用就是将经过火焰切割机定尺切断的连铸方坯输送并将其从输送轨道翻上。功能简图如下： nts 四、翻转机构类型根据本次设计对翻钢机功能，环境要求和现有生产技术，考虑起工作环境，我组设计了以下方案。方案一：曲柄摇杆式如图 2.1 所示图 2.1 曲柄摇杆原理图方案二：液压翻钢机本方案的工作原理主要是将液压缸的往复直线运动通过杆件将其转化为工作长轴的转动 . 方案三：齿轮传动翻钢机工作原理为：电动机通过减速器减速后通过一对啮合齿比大的啮合齿轮，控制电动机的转动来实现长轴的定角转动。参考资料： 1郑功福，黄建勋，朱新才 .液压翻钢移钢机的研制与应用 .重庆钢铁专科学校学报， 7（ 3）： 32-34 nts 2杨莉华 .平整机组翻钢机液压系统的故障诊断与处理 .通用机械， 2006，（ 2）：35-36 3郑志祥 .机械零件 .高等教育出版社社 4成大先 .机械设计手册 .化学工业出版 5王守城段俊勇 .液压元件及选用 .化学工业出版社 6刘鸿文 .材料力学 .高等教育出版社 7孟庆森王文先 .金属材料焊接基础 .化学工业出版社 8张晨辉 .设备润滑与润滑油应用 .机械工业出版社 9带拨抓自动翻钢装置的设计 .湖南冶金， 1997，（ 2）： 34-38 nts XXXXX 毕业设计 (论文 ) 翻钢机设计系名：专业班级：学生姓名：学号：指导教师姓名：指导教师职称：年月 nts I 目录摘要 . III Abstract . IV 第一章绪论 . 1 1.1 翻钢机简介 . 1 1.2 研究现状分析 . 1 第二章总体设计 . 2 2.1 翻钢机功能要求 . 2 2.2 方案选定 . 2 2.2.1 翻钢机构方案选定 . 2 2.2.2 传动机构方案选定 . 3 第三章动力及传动机构设计 . 7 3.1 电动机选择 . 7 3.2 总体参数计算 . 7 3.2.1 传动比分配 . 7 3.2.2 运动和动力参数计算 . 7 3.3 涡轮蜗杆传动设计 . 8 3.3.1 选择蜗轮蜗杆的传动类型 . 8 3.3.2 选择材料 . 9 3.3.3 按计齿面接触疲劳强度计算进行设 . 9 3.3.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 . 10 3.3.5 校核齿根弯曲疲劳强度 . 11 3.3.6 验算 . 12 3.4 齿轮传动设计 . 12 3.4.1 选精度等级、材料和齿数 . 12 3.4.2 按齿面接触疲劳强度设计 . 12 3.4.3 按齿根弯曲强度设计 . 14 3.4.4 几何尺寸计算 . 15 3.5 轴的设计与校核 . 16 3.5.1 蜗杆轴 . 16 3.5.2 涡轮轴 . 19 3.5.3 曲柄轴 . 21 3.6 轴承的校核 . 24 nts II 3.6.1 蜗杆轴上的轴承寿命校核 . 24 3.6.2 涡轮轴上的轴承校核 . 24 3.6.3 曲柄轴上的轴承校核 . 25 3.7 键的校核 . 26 3.7.1 蜗杆轴上键的强度校核 . 26 3.7.2 蜗轮轴上键的强度校核 . 26 3.7.3 曲柄轴上键的强度校核 . 26 3.8 联轴器的选用 . 27 第四章翻钢机构设计 . 28 4.1 机构的尺寸计算 . 28 4.1.1 计算曲柄摇杆机构尺寸 . 28 4.1.2 摇杆速度分析 . 28 4.2 曲柄设计 . 29 4.3 连杆设计 . 30 4.4 摇杆设计 . 30 第五章翻钢机的安装与维护 . 32 5.1 翻钢机的安装 . 32 5.1.1 安装方法 . 32 5.1.2 就位和找正调平 . 32 5.1.3 安装实施 . 32 5.2 翻钢机维护 . 34 总结 . 35 参考文献 . 36 致谢 . 37 nts III 摘要本课题的任务是翻钢机设计，钢坯在输送过程中具有一定的专用性，需解决由输送辊道到冷床的问题，这就需要用到翻钢机，其作用就是按照一定角度和频率把钢坯翻转并送至专门位置。本次设计的翻钢机主要由电机、传动机构、曲柄、连杆、摇杆（翻钢爪）、支架等构成。本次设计的设计主要包括：电动机的选取，传动机构的设计，曲柄摇杆式翻钢机构的设计，机架的设计。本次设计首先，通过对搓翻钢机结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了翻钢机的翻钢机构和传动机构的设计方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过 AutoCAD 制图软件绘制了搓丝机总装图、传动装置装配图及主要零部件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD 制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：翻钢机，曲柄摇杆机构，传动机构，设计 nts IV Abstract The task of this project is to turn steel machine design, billet has some specificity in the delivery process, the need to solve the problem of roller conveyor to the cooling bed, which will need to turn steel machine, and its role is to follow a certain angle and frequency Flip the billet and sent to specialized positions. The design of the steel turning machine is mainly consists of motor, transmission, crank, connecting rods, rocker (turn Steel Talons), brackets and other accessories. The design of the design include: the design of the motor selection, design of the transmission mechanism, designed to turn steel crank rocker mechanism, the rack. The design is first, by turning to rub steel machine structure and principles for analysis, the analysis presented in this design turned steel machine turned steel bodies and on the basis of the transmission mechanism; Next, the main technical parameters were calculated choice; then of the main components were designed and checked; Finally, AutoCAD drawing software to draw the thread rolling machine assembly diagrams, gear assembly drawings and main parts diagram. Through this design, the consolidation of the university is expertise, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing, etc; mastered the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work of great significance in life. Keywords:Durning steel machine, Rocker mechanism, Drive mechanism, Design nts翻钢机设计 1 第一章绪论 1.1 翻钢机简介本课题的任务是翻钢机设计，钢坯在输送过程中具有一定的专用性，需解决有输送辊道到冷床的问题，要考虑在翻转过程中钢坯的支撑均匀、位置控制准确以及钢坯尺寸。翻钢机要完成几个动作，即方坯的输送和放置、方坯的翻转和拨爪的复位。 1.2 研究现状分析目前，国内大中型型钢生产使用的翻钢移钢设备有水压式和机械夹钳式翻钢机两种。长城特殊钢公司四钢厂初轧车间 825 轧机机前机后原使用的是机械夹钳式翻钢机，它是该车间的重要设备之一。但该翻钢机长期不能满足工艺既定的要求，主要是夹不紧、翻不转轧件，翻钢靠人工进行，工人劳动条件恶劣，影响产品产量的提高及产品规格的扩大 (不能进行大断面型钢的生产 )。 1976 年曾委托有关单位设计过水压式翻钢机，设备费用按当时价格就需 250 万余元，而且还要停产半年进行基建和设备安装，由于种种原因未付诸实施。鉴于机械夹钳式翻钢移钢机实际使用中暴露出诸多缺陷，例如维修特别困难，难于调试，易损零部件多等等，该厂又不拟重新制造。该厂急需设计一种工作可靠，投资少、上马快、制造安装维修方便且节能的翻钢移钢机，以结束人工翻钢局面，提高产品产量和质量，扩大产品品种 1 。 nts翻钢机设计 2 第二章总体设计 2.1 翻钢机功能要求翻钢机的作用就是将经过火焰切割机定尺切断的连铸方坯输送并将其从输送轨道翻上。翻钢坯料尺寸 150x150mm， 6m，翻转 90 度。功能简图如下：图 2-1 翻钢机功能简图 2.2 方案选定 2.2.1 翻钢机构方案选定根据本次设计对翻钢机功能，环境要求和现有生产技术，考虑起工作环境，我们设计了以下方案。（ 1）方案一：曲柄摇杆式如图 2-2 所示曲柄摇杆机构的原动件（曲柄） a 作圆周运动时，要干 c 只在一定角度内摆动，因此，曲柄 a 连杆 b，摇杆 c 和连架杆 d 的尺寸满足下列条件： a b c d 或 a c c b a d b c 即 a 为最短连架图 2-2 曲柄摇杆原理图 nts翻钢机设计 3 （ 2）方案二：液压翻钢机本方案的工作原理主要是将液压缸的往复直线运动通过杆件将其转化为工作长轴的转动。工作原理：油从油源进入液压系统时，在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力。当三位四通换向阀 1 切换到左位时，液压源的压力油经阀1，单向节流阀 2 中的单向阀，分流集流阀 3，（此时分流阀作用），液控单向阀 4 和 5，分别进入液压缸 6 和 7 的无杆腔，实现双缸伸出同步运动，当三位四通换向阀 1 切换至右位时，液压源的压力油经阀 1 进入液压缸德有杆腔。同时反向导通液控单向阀 4 和 5，双缸无杆腔经阀 4 和 5，分流集流阀 3（此时分流阀作用），换向阀 1 回油，实现双缸缩回同步运动，当三位四通换向阀处于中位时液压油通过 1 直接流回邮箱。图 2-3 液压系统图（ 3）方案三：齿轮传动翻钢机工作原理为：电动机通过减速器减速后通过一对啮合齿比大的啮合齿轮，控制电动机的转动来实现长轴的定角转动。以上各种方案：方案一和方案三中都有电动机的频繁启动和高要求的准确制动。而且方案三还要电动机的正反转，对点都能挂机的损耗很大且不经济。通过对各种方案的综合分析：本次设计选定方案一曲柄摇杆式机构作为翻钢机的翻转机构。 2.2.2 传动机构方案选定（ 1）机械传动系统拟定的一般原则 a采用尽可能简短的运动链；采用简短的运动链，有利于降低机械的重量和制造成本，也有利于提高机械传动效率和减小积累误差。为了使运动链见你短，在机械的几个运动链之间没有严格的速比要求的情况下，可以考虑每一个运动一个原动机来驱动，并注意原动机类型和运动参数的选择，以简化传动链。 nts翻钢机设计 4 b优先选用基本结构；鱿鱼基本结构结构简单，设计方便，技术成熟，故在满足功能要求的条件下，应优先选用基本机构。若基本机构不能满足或者不能很好的满足机械的运动或动力要求时，可以适当地对其进行变异或组合。 c应使机械油较高的机械效率；机械的效率取决于组成机械的各个机构的效率。一次，当机械中包含有机械效率较低的机构时，就会使机械的总效率降低。但要注意，机械中各运动链所传递的功率往往相差很大，在设计时应着重考虑使传递效率最大的主运动链具有较高的机械效率，而对于传动效率很小的辅助运动链，其机械效率的高低则可以妨碍次要地位，而着眼于其他方面的要求（如简化机构，减小外廓尺寸等）。 d合理安排不同类型传动机构的顺序；一般来说，在机构的排列顺序上有如下的一些规律：首先，在可能的情况下，转变运动形式的机构（如凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等）通常总是安排在运动链的末端，与执行机构靠近。其次，带传动等摩擦传动，一般都安排在转速较高的运动链的始端，以减小其传递的转矩，从而减小其外形尺寸。这样安排，也有利于启动平稳和过载保护，而且原动机的布置也方便。 e合理分配传动比；运动链的总传动比应合理分配给各级传动机构，具体分配方法应注意以下几点： 1）每一级的传动应在常用的范围之内选取。如一级传动比过大，对机构的性能和尺寸都是不利的。例如当齿轮传动的传动比大于 8 至 10 时，一般应设计成两级传动；当传动比在 30 以上时，常设计成两级以上的齿轮传动。但是，对于带传动来说，一般不采用多级传动。 2）当传动链为减速传动时，必须十分注意机械的安全运转问题，防止发生损坏机械或伤害人身的可能性。例如起重机械的起吊部分，必须防止荷重的作用下自动倒转，为此在传动链中应设置具有自锁能力的机构或者装设制动器。又如，为防止机械因过载而损坏，可采用具有过载打滑现象的摩擦传动或装置安全联轴器等。 f保证机械的安全运转对于以上要求，在设计过程中应尽量满足。（ 2）拟定传动方案通常翻钢机每分钟翻钢 10 次即原动件曲柄的转速为 =10 ，一般选用同步转速为 1000 或 1500 的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为 100或 150，为使传动装置结构尺寸尽量小，应选择较小的传动比，所以选用转速为1000 的电动机 .由于传动比较大，可采用蜗轮蜗杆传动或者复合轮系传动。方案一：蜗轮蜗杆传动，简图如下图所示： nts翻钢机设计 5 图 2-4 方案一传动机构简图方案二：周转轮系传动，简图如下图所示：图 2-5 方案二传动机构简图（ 3）方案选定两种方案的比较：优点缺点方案一（蜗轮蜗杆传动）传动零件数目少，结构紧凑，啮合冲击载荷小，传动平稳，噪声小传动效率低，蜗轮蜗杆啮合轮齿间的相对速度大，摩擦磨损大，易发热，环境适应性差，工作寿命短，制造成本高，且传动nts翻钢机设计 6 具有间歇性方案二（周转轮系传动）传动效率高，环境适应性好，工作寿命长，制造成本低，连续工作性能好结构尺寸大，啮合冲击大，噪声大综合考虑两种方案的优缺点，应选用方案二，已达到制造简便，成本低廉的目的。 nts翻钢机设计 7 第三章动力及传动机构设计 3.1 电动机选择（ 1）根据电源及工作机工作条件，选用卧式封闭型 Y（ IP44）系列三相交流异步电动机。（ 2）工作所需功率根据工作要求，取翻钢机主动轴的输出转矩约为 T=2000（ Nm）和转速 =10 ，则翻钢机主动轴所需功率为 = = =2.09kW （ 3）传动效率计算蜗轮蜗杆传动效率取 =0.75，齿轮 3、 4 之间的传动效率 =0.96，总传动效率为 =0.75. =0.72 （ 4）电动机输出功率 Pd 传动装置的总效率为 =0.72，则电动机输出功率 = =.=2.903kW （ 5）电动机额定功率根据 =2.903kW，查教材机械设计课程设计表 20-1,选取电动机额定功率 =3 kW。 3.2 总体参数计算 3.2.1 传动比分配机构原动件曲柄转速 =10 ，电动机的满载转速 =960 ,则传动装置总传动比为： i= = =96 则取其中各齿轮的齿数分别为 =1， =31， =20， =62，故有：蜗轮蜗杆 =1 =31 齿轮传动 3-4 =3.1 故 = =31 . = . 3.2.2 运动和动力参数计算（ 1）各轴的转速 1 轴 m i n/9 6 01 rnn m nts翻钢机设计 8 2 轴 m i n/97.30319 6 0112 rinn 3 轴 m in/101.397.30223 rinn （ 2）各轴的输入功率 1 轴 kwPP 97.299.03101 2 轴 kwPP 183.275.098.097.23212 3 轴 kwPP 0 9 7.298.098.01 8 3.23223 （ 3）各轴的输入转矩电机轴 mNnPT 84.2996039 5 5 09 5 5 0000 1 轴 mNnPT 55.299 6 097.29 5 5 09 5 5 0111 2 轴 mNnPT 16.6 7 397.301 8 3.29 5 5 09 5 5 0222 3 轴 mNnPT 64.2 0 0 2100 9 7.29 5 5 09 5 5 0333整理列表轴名功率kwP/ 转矩 mNT / 转速 min)/( rn 传动比电机轴 3 29.84 960 1 轴 2.97 29.55 960 1 2 轴 2.183 673.16 30.97 31 3 轴 2.097 2002.64 10 3.1 3.3 涡轮蜗杆传动设计 3.3.1 选择蜗轮蜗杆的传动类型传动参数： kwP 97.2 31i min/960rn 根据设计要求选用阿基米德蜗杆即 ZA 式。 nts翻钢机设计 9 3.3.2 选择材料设 12.5 滑动速度： smdndvs /100 2 6.0co s1 0 0 060 111 蜗杆选 45 钢，齿面要求淬火，硬度为 45-55HRC. 蜗轮用 ZCuSn10P1,金属模制造。为了节约材料齿圈选青铜，而轮芯用灰铸铁 HT100 制造（ 1）确定许用接触应力 H根据选用的蜗轮材料为 ZCuSn10P1，金属模制造，蜗杆的螺旋齿面硬度 45HRC，可从文献 1P254 表 11-7 中查蜗轮的基本许用应力 2 6 8H M P a 应力循环次数 72 9606 0 6 0 1 8 3 0 0 8 3 . 5 7 1 031hN j n L 寿命系数 8 7710 0 . 8 5 33 . 5 7 1 0HNK 则 0 . 8 5 3 2 6 8 2 2 8 . 5 9H H N HK M P a M P a （ 2）确定许用弯曲应力 F从文献 1P256 表 11-8 中查得有 ZCuSn10P1 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 F =56MPa 寿命系数 9 6710 0 . 6 7 23 . 5 7 1 0FNK 5 6 0 . 6 7 2 3 7 . 6 4F M P a 3.3.3 按计齿面接触疲劳强度计算进行设（ 1）根据闭式蜗杆传动的设计进行计算，先按齿面接触疲劳强度计进行设计，再校对齿根弯曲疲劳强度。 22212 z10 HEZkTdm 式中：蜗杆头数： 1z1 ，涡轮齿数： 31z2 nts翻钢机设计 10 涡轮转矩： mN 16.673T 2 载荷系数： AvK K K K因工作比较稳定，取载荷分布不均系数 15.1K；由文献 1P253 表 11-5 选取使用系数 1.1AK ；由于转速不大，工作冲击不大，可取动载系 05.1vK；则 1 . 1 5 1 . 1 1 . 0 5 1 . 3 2 8AvK K K K 选用的是 45 钢的蜗杆和蜗轮用 ZCuSn10P1 匹配的缘故，有 21160 MPaZ E 故有： 32312 74.45559.22831 1601016.673328.110 mmdm 查机械设计表 7.3 得应取蜗杆模数： 8m mm 蜗杆分度圆直径： 1 80d mm 蜗杆导程角： 5 4 2 3 8 涡轮分度圆直径： mmmzd 2 4 831822 中心距： mma 160 变位系数： 1 0.5x mm 涡轮圆周速度： smndv /58.0100060 72.4424814.3100060 222 3.3.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸（ 1）蜗杆轴向尺距 2 5 . 1 3aP m m m直径系数 801 mdq齿顶圆直径 mmmhddaa 962 *11 齿根圆直径 mmmchddaf 8.60)(2 *11 蜗杆螺线部分长度： mmmzb 9.78)06.08( 21 取 90mm （ 2）蜗轮 nts翻钢机设计 11 蜗轮齿数 312 z 验算传动比213 311zi z 蜗轮分度圆直径 mmmzd 2 4 831822 齿顶直径 mmmxhddaa 2 5 6)5.01(822 4 8)(2 2*22 齿根圆直径 mmmcxhddaf 8.220)2.05.01(82248)(2 *2*22 咽喉母圆半径 mmdarag 322565.016021 22 涡轮外圆直径 mmmmmdda 27027282256222e 取涡轮宽度 mmmmdBa 70729675.075.0 1 取3.3.5 校核齿根弯曲疲劳强度 FFaF YYdd KT 221253.1当量齿数 22 33 43 4 5 . 6c o s c o s 1 1 . 3 1v zz o根据 220 . 5 , 4 5 . 6vxz 从图 11-9 中可查得齿形系数 Y2Fa=2.37 螺旋角系数： 1 1 . 3 11 1 0 . 8 8 9 11 4 0 1 4 0Y ooo许用弯曲应力：从文献 1P256 表 11-8 中查得有 ZCuSn10P1 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 F =56MPa 寿命系数 9 6710 0 . 6 8 43 . 6 8 1 0FNK 5 6 0 . 6 8 4 3 8 . 3F M P a 1 . 5 3 1 . 2 1 3 1 1 1 9 4 0 2 . 3 7 0 . 8 8 9 1 1 9 . 59 0 5 3 7 . 5 1 2 . 5F M P a nts翻钢机设计 12 可以得到：F F因此弯曲强度是满足的。 3.3.6 验算（ 1）效率验算 )t an ( t an)96.095.0( v 已知 :31.11 ； vv farctan ； vf 与相对滑动速度 s 有关。 smndv s /3.1c o s1 0 0 060 11 从文献 1P264 表 11-18 中用差值法查得： ;0239.0vf 326.1v 代入式中，得77.0 大于原估计值，因此不用重算。（ 2）热平衡验算由于传动效率较低，对于长期运转的蜗杆传动，会产生较大的热量。如果产生的热量不能及时散去，则系统的热平衡温度将过高，就会破坏润滑状态，从而导致系统进一步恶化。初步估计散热面积： 1 . 7 5 1 . 7 51800 . 3 3 0 . 3 3 0 . 9 21 0 0 1 0 0aS 取at(周围空气的温度 )为 20 c 。 22( 8 . 1 5 1 7 . 4 5 ) / ( ) , 1 7 / ( )1 0 0 0 ( 1 ) 1 0 0 0 4 . 3 3 6 6 ( 1 0 . 8 2 4 )( 2 0S 1 7 0 . 9 26 8 . 8 8 5S 0 . 9 2dadw m c w m cpttcc oo取油的工作温度）合格。3.4 齿轮传动设计 3.4.1 选精度等级、材料和齿数采用 7 级精度由表 6.1 选择小齿轮材料为 45（调质），硬度为 280HBS，大齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240HBS。前述已选取小齿轮齿数 203 Z，大齿轮齿数 624 Z 3.4.2 按齿面接触疲劳强度设计 nts翻钢机设计 13 由设计计算公式进行试算，即 3 211 )(132.2HEdtt ZuuTkd 1）确定公式各计算数值（ 1）试选载荷系数 3.1tK（ 2）计算小齿轮传递的转矩 mNT 16.6732 （ 3）小齿轮相对两支承非对称分布，选取齿宽系数 8.0d（ 4）由表 6.3 查得材料的弹性影响系数 2/18.189 MPaZ E （ 5）由图 6.14 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH 6001lim 大齿轮的接触疲劳强度极限 MPaH 5502lim （ 6）由式 6.11 计算应力循环次数 711 1057.3)83 0 08(197.306060 hjLnN 572 1015.11.3 1057.3 N （ 7）由图 6.16 查得接触疲劳强度寿命系数 1.11 NZ 16.12 NZ （ 8）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为 1，安全系数为 S=1，由式 10-12 得 M P aM P aSZ HNH 6606001.11l i m11 M P aM P aSZ HNH 63855016.12l i m22 （ 9）计算试算小齿轮分度圆直径 td1 ，代入 H 中的较小值 mmd t 93.116)638 8.189(1.3 1.48.0 1016.6733.132.2 3 231 nts翻钢机设计 14 计算圆周速度： smndv t /19.06 0 0 0 0 0 97.3093.11614.3100060 11 计算齿宽： mmdbtd 54.9393.1168.01 模数 mmZdm tnt 85.52093.1 1 611 3.4.3 按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为 3 2112FSFdn YYZKTm （ 1）确定公式内的计算数值由图 6.15 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE 5001 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 MPaFE 3802 由图 6.16 查得弯曲疲劳寿命系数 0.11NZ06.12 NZ计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为 1，安全系数为 S=1.25，得 M P aSZ FENF 40025.1 5000.1111 M P aSZ FENF 24.32225.1 38006.1222 （ 2）查取齿形系数由表 6.4 查得 8.21 FaY27.22 FaY（ 3）查取应力

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