圆盘剪设计(燕大).doc

本科毕业设计（论文）圆盘剪设计燕 山 大 学2013年6月 本科毕业设计（论文）（圆盘剪设计）学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计 学生 姓名： 学 号： 指导 教师： 答辩 日期： 2013.6.24 燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：机械工程学院 系级教学单位：机设 学号学生姓名专 业班 级题目题目名称圆盘剪设计题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）2.文管理类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容圆盘剪总体设计操作侧箱体设计零件图设计基本要求设计图纸不少于3.5A0说明书2万字英文翻译5000字参考资料机械设计手册轧钢机械设计周 次第 1-4周第5 8周第 912周第1316周第1718周应完成的内容方案设计及计算开题报告文献综述ppt演示总装图设计部件图设计部件图设计PPT演示部件图设计零件图设计设计说明书准备答辩指导教师： 职称： 2013年6月13 日系级教学单位审批： 年 月 日摘要摘要为满足对带钢切边质量的技术要求，借鉴以往的工作及设计经验，我设计了这台圆盘式切边机，并使它能够和碎边机、卷曲机一起来完成切边、碎边和卷曲等一系列的工作。在满足生产技术要求的同时，使其制造、安装成本及经济效益达到设计要求。本说明书从剪切机理、板带的剪切变形过程，分析和计算了圆盘剪剪切力和传动功率，介绍了圆盘剪开口度调整装置，剪刃侧间隙调整机构和重叠量调整机构以及侧间隙和重叠量对剪边质量的影响。关键词 圆盘剪；剪切变形；切边质量；侧隙I 燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractTo satisfy technical requirements for the quality of strip trimming, draw lessons from previous work experience and design, I designed this disc type cutting machine, and make it together with crushing machine, crimping machine to complete the trimming, broken edges and curly and so on a series of work. While meet the requirements of production technology, the manufacture, installation costs and economic benefits to meet the design requirements.This manual from the shear mechanism of shear deformation, plate with the process, the camber of analysis and calculation of the shear force and transmission power, and introduces the disc shear is adjusting device, cutting edge side clearance adjustment mechanism and volume quantity adjusting mechanism and side clearance and overlap on the quality of the cut edge.KeywordsDisc shear；Shear deformation；Edge quality；Side clearanceI 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 圆盘式剪切机国内外的发展现状11.3 设计目的和需要解决的问题3第2章 设计方案52.1 设计任务52.2 方案设计52.2.1 传动方案设计52.2.2 驱动方案设计52.2.3 执行机构的设计62.2.4 刀盘驱动传动系统62.2.5 圆盘剪本体设计9第3章 主要零部件的设计与选择113.1 主传动电动机功率的计算和选取113.1.1 选择电动机应综合考虑的问题113.1.2 主传动电机的计算113.1.3 电动机型号的确定153.2 开口度调节电机的选择153.3液压螺母的设计163.3.1 液压螺母的机械结构和工作原理163.3.2 液压螺母的性能特点173.4 齿轮的计算183.4.1低速级齿轮计算183.4.2 齿轮材料的热处理213.5 轴径的初步计算223.5.1 提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施23第4章 安全校核254.1 平键的安全校核254.2 滑键的强度校核264.3 齿轮轴的强度校核26第5章 三维展示31结论34参考文献36附录139附录247附录353III第1章 绪论 第1章 绪论1.1 课题背景剪切机有各种类型，平刃剪、斜刃剪、圆盘剪和飞剪。平刃剪用于剪切方坯，斜刃剪用于剪切板材，而圆盘剪广泛用于纵向剪切厚度小于2030毫米的钢板及薄带钢。而飞剪用于剪切运动着的轧件，其剪刃有平刃、斜刃和圆盘式飞剪。圆盘式剪切机由于刀片是旋转的圆盘，因而可连续纵向剪切运动钢板和带钢。圆盘式剪切机通常设置在精整作业线上用于将运动着的钢板纵向边缘切齐和剪切或者切成窄带钢，根据其用途可分为剪切板边的圆盘剪和剪切带钢的圆盘剪。剪切板边的圆盘剪，每个圆盘刀片均以悬臂的形式固定在单独传动的轴上，刀片的数目为两对。这种圆盘剪用于厚板精整加工线。板卷的横切机组和连续酸洗机组等作业线。剪切带钢的圆盘剪用于板卷的纵切机组，连续退火和渡锌机组等作业线上。将板卷切成窄带钢，作为焊管坯料和车圈的坯料等。这种圆盘剪的刀片数目是多对的，一般刀片都固定在两根公用的运动轴上，也有少数的圆盘刀片是固定在独立的传动轴上的。1.2 圆盘式剪切机国内外的发展现状圆盘剪切机有下列几个机构组成：刀盘旋转传动系统，刀盘径向调整和刀片的侧向调整，剪切宽度的调整等。剪切宽度的调整实际上就是对机架的距离调整。早期圆盘式剪切机速度较低，圆盘式剪切机刀片旋转是用电机通过齿轮传动，以及和万向连接轴来实现的。刀盘径向间隙调整用电机通过蜗杆蜗轮传动是偏心套转动来实现的。而刀片侧向间隙是 用手动通过蜗轮传动使刀片轴轴向移动来完成的。随着生产的发展，圆盘式剪切机剪切速度在逐渐提高，由于受到碎边机的限制，现在大型圆盘剪切机的剪切速度通常为0.4米/秒。目前圆盘式剪切机装在横切机组上，剪切厚度为0.53毫米，宽度为7001500毫米。带钢剪切速度达到13m/s。刀片传动通过减速机和4个相同尺寸的齿轮同时传动两对刀片。为保证刀片同步，4个齿轮组成相当于连杆机构，使齿轮传动的中心距不变，提高了齿轮传动精度，为调整上刀片径向间隙，上刀片轴承座可沿机架滑道上下移动。滑座移动用针齿摆线减速机，它体积小速比大调整精度高。刀片轴向距离调整也采用针齿摆线减速机驱动丝杆和螺母来实现的，为了提高传动精度，传动系统增加了测速装置，进行主传动速度调整。圆盘剪后设置碎边剪，将剪切下来的板边剪成碎段送到下面的滑槽中，也可对剪下来的薄板边用卷取机卷起来，然后停车卸卷。为了使切下来的板边的钢板平直，在出圆盘剪时切边应向下弯曲，现在采用上刀片轴相对下刀片轴移动一个不大的距离或者上刀片直径比下刀片直径小一些来实现见图1-1。 图1-1 使钢板保持水平位置的方法目前，各国都在研究扩大圆盘剪的剪切范围，有的国家已经采用两台连续圆盘剪，剪切厚度为10毫米的钢板，第一台圆盘剪切入板厚的5%10%，紧接着由第二台圆盘剪将钢板全部切断，见图1-2。在冷轧横切机组上采用不带驱动装置的圆盘剪，其圆盘剪刀片的传动是由带有一定张力的被剪切的带钢来带动实现拉剪方式。分条圆盘剪为了提高工作效率，从而采用了两套机架，轮流使用，整体更换使设备的维修性提高，但投资费用大。图1-2圆盘剪基本结构1刀盘驱动电机 2超越离合器3减速机 4齿式联轴器5传动侧本体 6滚珠丝杠7机座 8蛇形弹簧联轴器9操作侧本体 10滚珠丝杠11开口度调节电机1.3 设计目的和需要解决的问题设计这台圆盘式切边机的目的是为了对带钢边缘不符合质量要求的板边进行切除，而且能完成切边、碎边和卷取等一系列工作。在满足生产技术要求的同时尽量降低制造成本，使经济效益达到设计的要求。主要解决以下问题：（1）如何设计总体结构，使其外形美观，坚固耐用，成本符合设计要求。（2）如何设计驱动机构（3）如何设计圆盘剪本体，使其能够调节剪切宽度，减少震动，且使剪切速度与卷筒卷取机速度一致，保证切边质量，并可以防尘。（4）各组件与机体安装拆卸方便，满足使用要求。（5）尽量提高自动化水平，减少工人劳动强度。61第2章 设计方案 第2章 设计方案2.1 设计任务 （1）圆盘式切边机总体结构设计（2）圆盘剪本体设计（3）传动系统设计（4）主要零件设计2.2 方案设计2.2.1 传动方案设计在现代剪切工业中，从切边、碎边到卷筒是一条龙式自动化工作。因此，在设计切边时，应充分考虑板边的状态，并据此设计。在切边过程中，带钢是由上、下两片以相同的速度共同运作切下板边的，它的切边速度不高，要根据生产率、被切铝板速度和机械性能而定，因此我将切边速度选择在150300m/min之间，因为速度过大会影响切边质量，太小又会影响生产率。由于上、下刀片要求同步，因此在这里我选择齿轮传动。与其它传动方式相比，齿轮传动的优点是：（1）与带传动相比：齿轮传动的传动比准确，传动效率高，使用寿命长，工作可靠。（2）与链传动相比：齿轮传动能保证传动比恒定不变，瞬时速度均匀，传动稳定性好，噪声小，且结构紧凑。2.2.2 驱动方案设计由上节可知传动方式要靠齿轮传动，而齿轮主要是与齿轮配合做回转运动。因此需要设计的驱动装置应能把其它形式的能转化为转矩做功。根据以往的设计经验，优选电动机，其它液动、气动等均不合适。又因为设计中要求的齿轮传动速度不高，只有150300m/min，而且速度过大会影响切边质量，故还需设计一个减速装置和一个测速装置以使其达到要求的转速。上述的驱动方案中，关于电动机的选择及具体驱动机构设计在第三章中有详细叙述。2.2.3 执行机构的设计在传动方案与驱动方案设计完成后，接下来设计执行机构，这些执行机构分别只负责完成某一项任务，经过仔细思考并借鉴以往经验，这些机构为：切边组件、碎边组件、卷筒组件等，这次设计我只设计切边部分。下面具体分析与设计这一执行机构：切边组件的设计切边组件完成的功能是在铝板进行中，经过切边组件时将板边切齐，并将切边后的铝板送至卷筒组件实现卷边。切边组件是由不同零件组成的，下面对其分别进行设计。2.2.4 刀盘驱动传动系统2.2.4.1 板带的剪切变形过程剪切时, 圆盘刀相等于板带的运动速度做圆周运动, 形成一对无端点的剪刃。 板带剪切过程是上下刀的刃口距离随着刀盘不断转动逐渐减小,中间的板带被刀不断地切入(图2-1), 使板带材料发生变形(图2-2), 最终被完全切断的过程。图2-1剪切变形过程及刀盘受力简图 （a）弹性变形 （b）塑性变形 （c）断裂图2-2剪切变形三个阶段a. 弹性变形阶段(图2-2(a)。 上下刀与板带接触并挤压, 板带产生弹性压缩且有穹弯。 略有材料挤靠上下刀侧隙的侧面趋势, 随着刀的相互靠近穹弯愈加严重。 侧隙越大穹弯越大, 此时应力未超过弹性极限, 一旦上下刀分离, 则板带可恢复原形。b. 塑性变形阶段(图2-2(b). 随着上下刀的靠近, 板带变形达到它的屈服极限, 部分材料被刀侧面挤压, 产生塑性变形, 得到光亮的剪切断面。 由于侧隙的存在, 塑性变形的同时还伴有材料的弯曲与拉伸。剪切继续进行, 材料内应力不断增大,在刀刃口处由于应力集中, 此处的内最大应力状态超过材料的断裂极限, 开始出现微小裂纹。c. 断裂阶段(图2-2 (c)。 随着上下刀切入材料的深入, 刃口处的裂纹不断向材料内部扩展, 在侧隙合理时, 上下裂纹相互重合, 材料随即断开。1. 联轴器设计联轴器是连接两轴或轴和回转件，在传递运动和动力过程中一同回转而不脱开的一种装置。在设计联轴器时，考虑到联轴器对切边质量的影响，我选择了SWC180WD型万向联轴器。因为，万向联轴器是一类容许两轴间具有角位移的一种联轴器，适用于有大角位移的两轴之间的连接。而且在运转过程中可以随时改变两轴的轴间角，同时还可以祈祷补偿两轴间的相对位移、缓冲和减震的作用。从而在切边的过程中减震以保证板边的质量，是非常重要的。综合上述优点，在此处选择万向联轴器是很理想的，又可节约空间，减少设计的复杂性，所以选择了WD型，即无限伸缩式的万向联轴器。2. 驱动轴的设计因为电动机必须带动一根长轴，由这根轴带动驱动侧齿轮和操作侧齿轮同步转动，以完成切边工作。但是，细长轴在载荷作用下很容易发生弯曲现象，这样就影响了切边的质量。根据材料力学中学到的知识，在相同的载荷作用下，相同直径的情况下，空心轴抵抗变形的能力要比实心轴强。因此，在此处我选择设计了空心轴。3. 轴向调节结构的设计在实际工厂生产中，我们不可能只生产同一宽度的带板。因此，在设计时对机器本身就有切边宽度的可调要求。所以，必须设计一个机构，在驱动侧和操作侧能够产生相对位移，以达到调节切边宽度的目的。所以，我将圆盘剪本体通过键与丝杠连接在一起。该丝杠另一端由一台电动机驱动，通过键把丝杠的转动转化为圆盘剪本体的平动，从而改变了切边宽度。（1） 键的设计在此处，我选择了花键连接，因为与平键连接相比较，花键连接有以下优点：齿轮对称布置，使轴毂受力均匀；齿轴一体，而且齿槽较浅，齿根的应力集中较小，被连接件的强度削弱较少；齿数多，总接触面积大，压力分布较均匀。（2） 丝杠的设计在丝杠的设计中，可以有两个方案。第一个方案是使驱动侧不动，操作侧同丝杠连接，使操作侧相对于驱动侧产生相对位移。第二个方案是使驱动侧和操作侧下方采用相反旋向的丝杠，在电动机的驱动下，通过电动机正反转的不同，使驱动侧和操作侧同时相靠近或远离。显而易见，第二个方案在满足工作要求的同时，提高了工作效率。因此，第二个方案为最佳方案，所以，我选择第二个方案。2.2.5 圆盘剪本体设计图2-3 圆盘剪本体结构1传动侧箱体 2小齿轮 3空心轴 4轴承座5齿轮轴 6大齿轮1 7大齿轮2 8副箱体9万向联轴器 10上刀轴 11下刀轴 12偏心套13圆锥滚子轴承 14涡轮 15隔套 16刀刃17胶套 18液压螺母 19下刀轴剪刃侧间隙、重合度及刃口状态等对切边质量都有影响, 但剪刃侧间隙是起决定性作用的。剪刃侧向间隙调整的方法是通过箱体上的螺旋机构调整下刀轴相对于上刀轴的轴向位置来获得上下剪刃间的侧向间隙。具体操作是手动旋转手轮， 带动蜗杆旋转，涡轮与偏心套固定在一起，涡轮旋转时偏心套转动，从而上刀轴上下移动，改变上下剪刃间的间隙。同时，为使轴可以轴向移动，在左端的齿轮轴用双列滚针轴承，可以使轴轴向移动。因为偏心套的存在，使两轴之间存在偏心，因此联轴器选用万向联轴器。由于箱体是密封的，箱体里面的空气会随着箱体温度的升高或降低而膨胀或收缩，所以在箱体上必须安装呼吸阀，来调节箱体内大气压与外界相同。.第3章 主要零部件的设计与选择 第3章 主要零部件的设计与选择3.1 主传动电动机功率的计算和选取 3.1.1 选择电动机应综合考虑的问题（1）根据机械的负载特性和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速等要求，选择电动机类型。（2）根据负载转矩、速度变化范围和启动频繁程度等要求，考虑考虑电动机的温升限制、过载能力和启动转矩。选择电机功率，并确定通风冷却方式。所选电动机功率应留有余量，负荷率一般取0.8-0.9。过大的备用会使电机效率降低，对于感应电动机，其功率因数将变坏，并使按电动机最大转矩校验强度的生产机械造价提高。（3）根据使用场所的环境条件，测温度、湿度、雨水、灰尘以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护方式，来选择电动机的结构形式。（4）根据企业电网电压标准和对功率因数的要求，确定电动机的电压等级和类型。（5）根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程性能的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机额定转速。除此之外，选择电动机还必须符合节能要求，考虑运行可靠性、设备的备件通用性、安装检修的难易以及产品价格、建设、运行和维修费用、生产过程中前后期电动机功率变化关系等各种因素。3.1.2 主传动电机的计算所设计圆盘剪切机已知原始数据： 剪切速度 V=120180 m/min， 取3 m/s; 剪切带钢强度 =250580 MPa 取580 MPa； 剪切带钢厚度 h=0.52 mm； 剪切带轮宽度 B=10002000 mm。 1、圆盘刀片尺寸 圆盘刀片尺寸包括圆盘刀片直径D及其厚度。圆盘刀片直径D主要决定于钢板厚度h，其计算公式为： （31）上式中的最大咬入角，一般取为。值也可以根据剪切速度V来选取，同时当咬入角=时，我们可以引用一个经验公式，圆盘刀盘的直径通常在下列范围内选取 D=(40125)h (32)带入数值计算为：D=1252=250 mm圆盘刀片的厚度一般取为 (33)带入数值计算得：mm同时一般圆盘刀片的直径、厚度与被剪切带材厚度的关系，可取的各数值是：D=250 mm、=25 mm 2、上下刀盘的侧间隙 我们取预定值0.05 mm。3、剪切速度V 我们取预定值为3 m/s。4、剪切力与剪切功率 作用在一个刀片上的总剪切力是由两个分力所组成的，即 式中 纯剪切力； 钢板被剪掉部分的弯曲力； 式中 作用在接触弧AB水平投影单位长度上的剪切力。由相对切入深度知 微分后可得所以纯剪切力是 式中的值可利用平行剪单位功数据。在圆盘剪上冷剪时，值可按下面公式计算 =174式中取系数，为优质碳素钢延伸率，查手册取20%。因此 N所以总剪切力为 (34) N考虑到刀刃磨钝所受到的影响，增大15%20%，这里取增大20%。N 圆盘剪上的剪切力可根据作用在刀片上的力矩来确定。在上下刀片直径和速度都相等而且都驱动时，则与简单轧制情况相似，合力P垂直作用在刀片上，这时转动的一对刀盘所需之力矩为 (35)Nm而驱动圆盘剪的总力矩为式中 n刀片对数M2一对刀片轴上的摩擦力矩，其中为刀片轴轴颈的直径，这里应取=165mm，为刀片轴承处的摩擦系数，查手册取0.004。则总的力矩为 =467.20 Nm圆盘剪的电动机功率可按下式来确定 (36)式中 考虑刀片与钢板间摩擦系数，=1.11.2； 钢板运动速度，3m/s； 传动系统效率，=0.930.95。代入数据后 =14.47 KW 因此所选的电机应大于14.47kW，由于我设计的圆盘式剪切机要求在工作过程中运行平稳，经过对比我选择了Z4系列直流电机，相对其它电动机具有以下特点和使用范围：Z4系列直流电动机可用直流电源供电，更适用于静止整流电源供电，转动惯量小，有较好的动态性能，能承受高负载变化，适用于需平滑调速、效率高、自动稳速、反应灵敏的控制系统。外壳防护等级为IP2IS，冷却方式为IC06，绝缘等级为F。广泛用于机械、纺织、造纸和冶金等调速要求较高的自动化传动系统。3.1.3 电动机型号的确定由于电动机一般为标准件，若自己进行设计并投入生产势必会增加成本，这在实际生产过程中是绝对不允许的，因此我将电动机的功率与Z4系列电机标准对照选择了Z4-132-2型号的电机，它的功率为15千瓦，转速为1360r/min。3.2 开口度调节电机的选择 由于在开口度调节过程中没有太多的技术要求，只要保证驱动侧和非驱动侧箱体能够快速准确定位，而且能够适应快速繁琐启动、制动就可。因此，我选择了FAF 37 DT 90S4型号的电机，它属于自身带减速器的电机就省去了设计减速器装置的麻烦，并且在重量上和价格上都要划算。它的功率为1.1千瓦，转速为68r/min，不是很高，容易控制制动位置进而控制开口度调节精度，以便达到设计要求。3.3液压螺母的设计螺母主要用于有螺纹联接的场合，起联接、紧固 的作用。常见的普通螺母是用扳手或电动工具锁紧的。然而对于大型机械，如采煤机其工作强度大、振动剧烈，若使用普通螺母锁紧，会由于最初的预紧力不足，而逐渐松动，直至预紧力几乎全部消失，失去了紧固作用。为了获得更大的预紧力，目前，一种新型螺母即液压螺母已开始在采煤机等大型机械上应用，其联接强度很高，防松效果很好。由于应用的时间短，人们对液压螺母了解不是很多，下面着重分析一下液压螺母的工作原理、制造工艺难点及其应用情况。3.3.1 液压螺母的机械结构和工作原理液压螺母的结构如图3-1所示，它油螺母本体2、高压进油嘴1、压力环3、密封圈4和卸荷装置5等组成。图3-1 液压螺母结构图将液压螺母组件拧到待预紧的螺栓上，并使其靠紧垫片。卸下其中一个进油口的油堵，将其与超高压液压手动泵出油口连接，手动进打压。当压力足够大时，螺母缸体、环形活塞体在液压力的作用下产生相对移动，螺杆由于受螺母缸体的带动而被拉伸，内部产生了很大的轴向预紧力，从而使液压螺母紧固在被连接件上。同时，螺母缸体与圆螺母的结合端面之间产生了一定的间隙，此时，用加力杆拧紧圆螺母，使圆螺母与螺母缸体紧靠在一起，消除其活动间隙，然后卸掉油压。由于活动间隙被消除，螺母缸体和环形活塞都不能退回，螺杆的回弹力使液压螺母仍然紧紧地被锁在螺栓上，使被连接件得到牢固地联接。通过液压螺母的锁紧过程可以看出，液压螺母工作原理的实质是：利用高压液压油的作用使螺杆产生轴向拉伸，从而获得了人工利用扳手紧固所达 不到的预紧力，实现了高联接强度。液压螺母的拆卸：液压螺母一旦安装，一般情况下很少拆卸。当需要拆卸时，将超高压手动泵的出油管接头接到液压螺母的进油口，手动进行打压。在高压油的作用下，螺母缸体与圆螺母之间因相对移动而产生间隙， 此时，可用加力杆拧松圆螺母，使其退回锁紧前的状态。卸掉油压后，环形活塞也退回锁紧前的状态，螺栓的预紧力完全消失，液压螺母即可被拆卸下来。3.3.2 液压螺母的性能特点从上节液压螺母的工作原理中已经可以明显地看到它比普通螺母所具有的特点：1.紧固可靠省力。只要进入液压螺母环形油腔的油量足够大，它就可以产生所需的压紧力，而无需拧紧螺母施以越来越大的力矩，而该力矩所作用的功大部分消耗于克服螺母与被紧固件间的摩擦力和零件的变形，因此应用液压螺母即可得到所需的压紧力使紧固可靠，而且是省力的。2.拆卸快捷方便。在用液压螺母压紧被紧固件之前，螺母只需拧到初步贴紧被紧固件即可，所用力矩很小。在卸荷后，螺母支撑面被紧固件之间不再存在较大的压力，所以在拆卸该螺母时也是很快捷方便的。3.可防松。由于液压螺母与被紧固件之间的压力（也就是螺杆所受的预紧力）在螺纹副中产生的摩擦力，不随连接的外载荷的波动而变化，所以保持了较大的防松摩擦阻力矩，起到了螺纹连接防松的作用，而无需设置防松装置。4.要有合适的密封件和液压控制元件，液压螺母才能有效的工作。综上所述可见液压螺母是一种比普通螺母更为有效的新型紧固件，它在各种机械设备和装置中起着普通螺母不易起到的作用，因此，推广应用这种紧固件则是具有特殊意义的，在先进的工业化国家中，液压螺母的应用已经比较广泛，而在我国应用则还较少。我们应该研究开发这种紧固组件的类型，并使其标准化、系列化。宣传推广应用。当然，应用液压螺母必须要有相应有效的密封件和液压控制系统，否则是不可能的。液压控制系统可以分为两种：一种是专用性的，它附属于巢台设备之中，为这台设备的液压螺母所专用；另一种则是通用性的，可为若干台设备、装置的液压螺母所共用，为方便起见，这种系统可制成为流动小型的液压站。3.4 齿轮的计算3.4.1低速级齿轮计算a.选择材料，精度及参数（1）选择齿轮的材料，热处理方法及齿面硬度：小齿轮选用40Cr合金结构钢，调质处理，；两个大齿轮选用40Cr合金结构钢，调制处理，很合适。（2）选取精度等级 按GB/T10095，初选8级精度。（3）选取齿数 选小齿轮齿数，大齿轮齿数 ，取。b.按齿面接触强度设计,按式 （1） 确定载荷系数K 由表得使用系数,估计圆周速度，；动载系数，齿间载荷分配系数；齿向载荷分配系数。（2）计算转矩（3）查得区域系数（4）重合度系数 （5）弹性影响系数 （6）查得接触疲劳极限应力； 查得接触疲劳极限应力。（7）计算应力循环次数 （8）查得寿命系数；（允许有点蚀）（9）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为，安全系数 取（10） 计算齿轮分度圆直径 （11）计算圆周速度不用修正载荷系数。 (14) 计算模数圆整成标准值（15）计算中心距（16）计算分度圆直径（17）计算齿轮宽度圆整取，C校核齿根弯曲疲劳强度 重合度系数（1）齿形系数，（2）应力修正系数，（3）查取弯曲疲劳极限应力及寿命系数查得，按 ，分别查得。（4）计算弯曲疲劳许用极限应力取失效概率为1，安全系数，（5）计算弯曲应力 ，合适。3.4.2 齿轮材料的热处理齿轮常用的热处理方法有以下几种：（1）表面淬火：一般用于中碳钢和中碳合金钢，例如45钢、40Cr等。表面淬火后轮齿变形不大，齿面硬度可达52-56HRC。由于接肋强度高，耐磨性好，而齿芯未淬硬仍有较高的韧性，故能承受一定的冲击或荷载。（2）渗碳淬火：渗碳钢为碳的质量分数0.150.25%的低碳合金钢，例如20CrMnTi,Cr等。齿面接触强度高，耐磨性好，而齿芯仍保持有较高的韧性，常用于受冲击载荷的重要齿轮传动。通常渗碳淬火后要磨齿。 （3）调质：一般用于中碳钢和中碳合金钢，例如45钢，40Cr，42SiMn等。调质后齿面硬度一般为220-260HBS。因硬度不高，故可在热处理后精切齿形，且在使用中易于跑合。（4）正火：能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切削性能。强度要求不高的齿轮，可用于碳钢正火处理。大直径的齿轮可用铸钢正火处理。（5）渗碳：是一种化学处理。渗碳后不再进行其他热处理，齿面硬度可达60-62HRC，因氮化处理温度低，齿的变形小，故适用于难以磨齿的场合，例如内齿轮。常用的渗碳钢为38CrMoAlA。 综上所述，我选择40Cr为我的齿轮材料。图3-2 齿轮三维图3.5 轴径的初步计算主传动电机转速n1=1360 r/min，查手册知减速机的减速比i1=2.05，因此传动轴的转速因为传动轴以传递转矩为主，故按许用切应力计算：受转矩T（Nmm）的实心轴，其切应力T（MPa） 所以轴的最小直径d(mm) 轴的材料40Cr，查表知C=98，得 轴的外形决定于下列因素：轴的毛坯种类，轴上的作用力大小和分布情况，轴上零件的布置及固定方式，轴承类型及位置，轴的加工和装配工艺性以及其他一些要求。因为有关的因素很多，所以轴的结构设计具有较大的灵活性和多样性。 在这里我选择40Cr作为轴的材料，并且已经完成了该轴的设计。如图3-3所示图3-3 传动轴结构图3.5.1 提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施可以从结构和工艺性两方面来提高轴的承载能力。轴的尺寸如能减小，整个机器的尺寸也常会随之减小。（1）合理布置轴上零件，减小轴承受的转矩；（2）改进轴上零件结构，减小轴承受的弯矩；（3）改进轴的结构，减小应力集中。主要措施有：尽量避免形状的突然变化，宜采用较大的过渡圆角；过盈配合的轴，可在轴毂上开减载槽；在轴上打孔、紧定螺钉端坑、键槽圆角过小等，都会引起应力集中，而降低轴的疲劳强度。（4）改善表面品质，提高轴的疲劳强度。第4章 安全校核 第4章 安全校核4.1 平键的安全校核圆盘剪中联轴器与轴的连接为平键连接，并且是静连接，平键联接主要传递的是转矩，其主要失效形式是工作面被压溃，一般不会出现键的剪断。因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键联接的强度条件为： (41)式中：转矩，Nmm；D轴的直径，mm；l键的工作长度，l=L-bk键与轮毂的接触高度，mm，k=0.4h；b键的宽度，mm键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa轴的转矩接触高度=0.4h=0.48=3.2 mm键的工作长度=50-10=40 mm轴径的最小值D=32 mm由（41）得：查机械设计手册知当键为静连接时=125150MPa取 MPa显然，故安全。4.2 滑键的强度校核滑键连接为动连接，其强度计算公式是： （42）式中：轴的转矩，Nmm；D轴的直径，mm；l键的工作长度，l=Lk键与轮毂的接触高度，mm；键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用压强，MPa轴的转矩接触高度=8.5 mm键的工作长度=130 mm轴径的最小值D=60 mm由于采用的是双键，所以键的强度按1.5个键计算，由（42）得：查机械设计手册知当键为动连接时=50MPa显然，故安全。4.3 齿轮轴的强度校核 如图41所示是齿轮轴的三维图图41用许用弯曲应力对大齿轮轴进行疲劳强度校核：齿轮轴的转矩大齿轮分度圆直径a、大齿轮所受到的力：圆周力 ，径向力 法向力b、计算轴在轴承处所受的支反力垂直面内的支反力： = = c、计算弯矩垂直面内： =621.60.144 =89.5 Nm由于采用的是滚针轴承，因此，M=M1=89.5 Nmd、选择轴的材料，确定许用应力 轴的材料为调质处理，查得 。用插值法查得：，。d、校核轴径 轴的受力分析图图42 轴的弯矩图图43 转矩图图44第5章 三维展示 第5章 三维展示图51 圆盘剪总装图 图52 偏心套图53 圆盘剪本体图54 副箱体图55 操作侧上刀轴结论 结论经过一个学期的学习、分析、设计，在老师的耐心指导和同学们的热情帮助下，我最终设计完成了圆盘式切边机。圆盘式切边机主要功能是对已经轧制过的铝板进行切边。我设计的这台圆盘式切边机主要由驱动机构、侧向间隙调节机构、轴向间隙调节机构、碎边机构、卷曲机构等一系列机构组成组成。在完成总体机构设计的同时，我主要对驱动机构、侧向间隙调节机构进行了详细的设计分析与计算。在驱动机构设计中，我选择了Z4系列电机带测速机，节省了安装空间，降低了成本；并且设计了由两个同步齿轮相啮合带动一对驱动齿轮传动的结构，此结构简单紧凑，便于安装调试。由于我的水平有限，设计中不可避免存在一些不足。如：这台圆盘式切边机每次工作时必须由人工调整铝板一次，使其进入卷筒。还有就是由于时间有限，我没有将控制部分设计出来，如果可以通过控制台控制整台机器的运作，实现机电一体化，将更有助于减轻工人劳动量。我觉得这是整个工作过程自动化的一个小缺陷，希望它能在以后的设计中得到弥补。以上是我对这次毕业设计成果的总结，请老师指点。参考文献 参考文献1 周国盈.带钢精整设备M.北京:机械工业出版社,1982.2 昊志生.冷轧板带切边变形过程及其影响因素J.轻合金加工技术, 2001, 29(12): 23-24 3 濮良贵,纪名刚.机械设计（第七版）M.北京:高等教育出版社,20014 徐灏. 机械设计手册（第一版）M.北京:机械工业出版社,19915 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(in Chinese)致谢 致谢首先由衷的感谢指导我做本次毕业设计的贲洪艳老师。贲老师是我们的任课老师,也是我的指导老师。她既要上课，还要为我们查资料，检查图，为我的毕业设计的修改和创新提出了宝贵经验。在贲老师的精心指导下，我们一次次地从迷茫中走出来，并圆满的完成了我们的毕业设计。贲老师对我们无微不至的关爱，不辞辛苦来教室指导我们做设计，那种忘我的工作精神永远值得我去学习。感谢在这次毕业设计中给予我很大帮助的同学和朋友。 感谢燕山大学图书馆提供宝贵资料。最后，感谢燕山大学特别是机械工程学院的领导和老师四年来对我们的辛苦栽培。在此我致以深切的谢意！毕业后，我将再接再厉，秉承燕大人厚德、博学、求实的顽强拼搏的精神，在今后的工作学习中不断努力进取，为母校争光！附录1 附录1燕 山 大 学本科毕业设计（论文）开题报告课题名称： 圆盘剪设计 学院（系）： 机械工程学院 年级专业： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 2013.3.26 一、综述本课题国内外研究动向，说明选题的依据和意义：随着人类文明的推进和世界经济的发展，以及人们消费水平的提高，剪切已经成为人们生活和世界贸易往来不可缺少的重要部分，在国民经济总产量中具有举足轻重的地位。它不仅仅推动者其它相关工业的发展，而且越来越受到世人的关注和青睐。我设计的圆盘式切边机是剪切薄铝板，它在现代家用电器中的应用尤其广泛。现代金属剪切是随着社会经济的变化，为适应商品质量要求发展的需要而逐渐从传统的手工剪切或加热剪切发展和演变过来成现在的热剪和冷剪的。它的显著特征是以社会整体发展综合需要为动力，以科学技术和科学理论管理为先导，以世界潮流的冲击为契机，以力学、材料学等多学科相互渗透融汇发展之无愧的永不衰败的朝阳行业。圆盘剪有下列几个机构组成：刀盘旋转传动系统，刀盘径向调整和刀片的侧向调整，剪切宽度的调整等。剪切宽度的调整实际上就是对机架的距离调整。早期圆盘式切边机速度较低，圆盘式切边机刀片旋转是