1500四连杆热锯机设计【6张图/18000字】【优秀机械毕业设计论文】

文档包括:
说明书一份,52页,18000字左右.
开题报告一份.
文献综述一份.
英文翻译一份.

二维图纸共6张:
A0-四连杆热锯机.dwg
A0-止动装置.dwg
A0-锯片轴1.dwg
A0-锯片轴2.dwg
A1-锯片轴部分.dwg
A1-曲柄部分.dwg

摘要
热锯机是轧钢机械中一个不可缺少的部分。从分析不同锯切机的优缺点入手，参考借鉴了国内外的先进经验，并结合中国国情和实际的工作情况，我设计了1500四连杆热锯机。
本说明书对热锯机的作用、分类、结构、原理以及在大型冶金企业中的应用作了较为详细的阐述，对热锯机的工艺特性、结构特点作了比较全面的阐述，对热锯机的动作也有比较合理的设计安排，对热锯机的尺寸及强度作了比较精确的计算和校核，确保了热锯机的合理性及准确性。
最后翻译了轧钢专业机关的外文资料，完成了本次设计。

关键词　热锯机，移动式，四连杆

Abstract
The hot sawing machine takes an important part in the rolling trade.Beginning of the advantages on the four-pole-hot-sheer sawing machine,using the experience of mainland and abroad for reference, thinking ofour Chinese real status and real work conditions, a 1200 shift-modefour-pole-hot-sheer sawing machine is designed.
In this design course, there are more thorough expound to the hotsawing machine function, classify, structure, principle, employing in theheavy rolling mill. And there have had more comprehensive expound tothe hot sawing machine's technology property and structure characteristic,and more rational design and arrangement to the hot sawing machine'smotion. And also, more accurate calculate and chek to the hot sawing machinedimension and strength have been made. All these ensure the design reasonable andaccuracy.
In the end, I translated the foreign language material related to the task and finished thedesign.

Keywords　 the hot sawing machine, shift-mode, four bar 
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 锯切机的分类 1
1.2 热锯机的分类及用途 1
1.3 四连杆式热锯机的结构特征 4
1.4 四连杆机构的国内外研究现状 4
1.5 选题的目的及意义 7
第2章 φ1500四连杆式热锯机的技术参数 8
第3章 φ1500四连杆式热锯机结构组成及各部分工作原理 10
3.1四连杆热锯机的结构组成 10
3.2 热锯机各部分的特点、位置及作用 10
3.2.1锯座部分 10
3.2.2 锯架部分 10
3.2.3 摇杆部分 11
3.2.4 锯片轴部分 11
3.2.5 进锯部分 11
3.2.6 安全联轴器部分 11
3.2.7 轨道部分 12
3.2.8 锯片轴承稀油润滑系统 12
3.2.9干油润滑部分 12
3.3 热锯机的安装、调整和试运行 12
3.4 热锯机的操作规程 13
3.5四连杆热锯机的结构组成 14
第4章 热锯机结构、力能参数选择与确定 15
4.1 锯切机结构参数 15
4.1.1 锯片直径D的选择 15
4.1.2 锯片距中心轨道高H 15
4.1.3 锯片厚度δ的选择 16
4.1.4 距片最大行程L 16
4.2 锯齿形状和锯片材料 16
4.2.1 锯齿齿形 16
4.2.2 锯齿热处理 18
4.2.3 锯齿冷却 18
4.3 锯切机的力能参数 18
4.3.1 锯片的圆周速度 18
4.3.2 锯片的进锯速度 19
4.3.3 锯切力的计算 19
第5章 热锯机的结构设计和运动分析 23
5.1 结构分析 23
5.2 送进机构运动分析 23
5.2.1 初步判定曲柄摇杆机构 23
5.2.2 该连杆机构运动的解析法 24
第6章 电机的选择 28
6.1 选择电机应综合考虑的问题 28
6.2 进锯电机的选择 28
6.3 锯片电机的选择 29
6.4 进锯电机容量的计算 29
6.4.1 总传动比的确定 30
6.4.2 转动惯量的计算 30
6.4.3 高速时电机功率的计算 32
6.4.4 低速时电机功率的计算 32
M等效的计算 32
Md的计算 32
M的计算 32
转换的电机功率 33
第7章 锯片轴部分的设计 34
7.1 锯片轴的结构设计 34
7.2 受力分析 35
7.2.1 XZ平面受力 35
7.2.2 YZ平面受力 36
7.2.3 弯矩 36
7.2.4 合成弯矩计算 37
7.2.5 扭矩的计算 37
7.3 轴的强度校核 38
7.3.1 轴的疲劳强度校核 38
7.3.2 锯片轴的静强度计算校核 39
7.3.3 锯片轴的弯曲刚度校核 40
第8章 轴承、键、联轴器的选择与校核 41
8.1 轴承类型的选择 41
8.2 轴承的校核 41
8.2.1 轴承寿命的计算 41
8.2.2 轴承静负荷的计算 43
8.3 键的选择及强度校核 43
8.4 联轴器的选择 44
结论 47
参考文献 48
致谢 50
附录1 开题报告 51
附录2 文献综述 62
附录3 外文翻译 73

附录1

本科毕业设计（论文）开题报告

课题名称： 1500热锯机主结构设计

一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义：
锯切机主要用于钢铁生产部门，主要用来锯切各种复杂断面形状。根据工作方式和结构形式，锯切机械可以分为两类：1）锯机。用于（停放着的）单根或整根束轧件的切头、切尾或定尺寸长度。锯切常温轧件的锯机称为冷锯机，锯切高温轧件的锯机称为热锯机。2）飞锯机。用于将运行中的轧件切头、切尾或切成定尺寸长度。飞锯机也可分为冷飞锯机和热飞锯机。
早期的热锯机是固定式的，既无横移机构也无送进机构。例如我国某中型轧钢厂的固定式热锯机，其锯片直径为1500毫米，产量达40万吨／年以上，而设备总重最只有5吨。所以，固定式热锯机逐渐被移动式执锯机所取代。
有关热锯机的研究，已经有了较长久的发展。从基本锯切理论入手，针对不同的锯切对象和使用环境，利用现代设计理论和技术成果，通过对锯片设计、制造和热处理等方面的全面研究，在锯片设计和质量控制等方面取得多项突破，并且锯片的 高强度、高刚度、长寿化、不同型钢锯切断面的无（小）毛刺、小变形等等方面形成系列专有技术。锯机的主要机构有三部分：(1)锯片传动机构(锯切机构)：常用的方法对两种，电动机直接传动或用—确皮带间接传动(2)锯片送进机构：一般采用被切轧件不动，锯片向轧件进给。(3)调整定尺的锯机横移机构：一船采用电动机或液压缸短行程)驱动，使锯机在轨道上沿轧件轴向移动，改变锯机与轧机之间的距离。
1.根据锯片的送进方式，热锯机主要有以下几种类型：
(1)摆式热锯机(图—1)。这种锯占地面积小，但因为是摆动进锯，故锯行程有限，但刚度差、振动大，现在已不再制造。
(2)气功送料固定锯。这种早期的固定锯目前仍有使用，它只有锯切机构，锯片不能送进，借助气功拨爪将轧件拨向锯片实现锯切。
(3)杠杆式热锯机(图—2)。具有间接传动的锯切机构和杠杆摆动的送进机构(可手动，也可电动或液动)。用于锯切小型钢材和取样。
(4)滑座式热锯机(图—3)。它具有完善的三部分传动系统，即直接传动的锯切机构、齿轮6、齿条5传动的装有锯片7的上滑台4，可沿装于下滑座3上的滑动导轨或滚轮向轨道方向移动送进机构和横移机构(图中未示出)。该锯与摆式锯、杠杆式锯比较，滑座式锯锯片横向振动小、高效率、行程大而工艺性能好，并且结构比较完善，得到广泛使用。
(5) 四连杆式热锯机（图—4）是一种比较新式的锯切机，主要由四杆机构、锯片回转机构、驱动机构等组成。它的锯片送进方式是采用四这杆式送进机构进行的，由于送进机构的特点，保证据片基本水平送进，因而有行程大、摩擦小、平稳可靠的优点。
2．四连杆式热锯机的结构特征：
四连杆式热锯机得名于其锯片送进方式是采用了四连杆机构(见图—4)。锯片是由电动机8直接传动的，它们固定在锯架5的端部。电动机外面装有水帘降温。锯片轴的轴承采用稀油循环润滑，正轴承座通水冷却。送进机构的电动机12装在锯座10上，经减速机2、安全联地器1带动曲柄4摆动，从面带动锯架5前后移动，实现送进运动。合理地选择曲柄和摇杆尺寸，可以保证锯片基水上是水平移功。锯机沿轨道的横移是由横移电动机13．经二级蜗轮蜗杆横移减速机3带动行走轮9在轨道上滚动实现的。
它具有行程大、摩擦小、工作平稳可靠等优点，而且它的设备重量也比滑座式热锯机轻，是一个值得推荐的锯切机类型。
3．四连杆机构的国内外研究现状。 
（1）国内现状：
在热锯机四连杆机构的设计和分析中，基本上可以归纳为两种方法:图解计算法和解析计算法。图解计算法具有简单、明了的特点，当求解的位置较少时，往往可以满足要求，当欲求解的位置比较多时，对机构的每一个位置都要进行图解计算，势必需要很大的工作量，降低了设计工作的效率。六十年代末期以来，随着计算机的运用和普及，使用计算机进行四连杆机构的辅助设计得到了很大的发展。和图解计算法相比，解析法具有求解精确、可靠的特点。 
近几年图解法也有了一定的发展，1997年映峰、屠焕林提出了一种新型简单的平面四连杆机构的运动综合图解方法， 并用实例说明如何用这种方法对水平变幅起重机臂架四连杆机构和自动开门机构进行合理化设计。 随着计算机技术的迅猛发展，图解法也和计算机相结合发展，1999年，广东工业大学的李丽娟等编制了热锯机逆向设计的动画程序，通过AutoCAD环境下的逆向设计方法，实现了热锯机构的动画辅助设计，该方法比类比法的精度高，能避免图解法和实验修正法带来的人为误差，不需要制做模型，费用低，是较理想的四杆机构设计方法。对四连杆机构的解析法的研究是近年来较为活跃的课题。 1997年，韩晓娟等建立了热锯机锯轴中心的运动方程， 将实际设备的机构尺寸输入计算机进行分析，为改进热锯机连杆机构的设计， 提高切削效率提供了理论依据。2001年韩雨、刘源等通过实例，介绍了四连杆式热锯机四杆机构的解析计算法以及机构运行特点，利用解析法建立了机构的运动方程，从而确定机构上预定点轨迹与理想直线轨迹的实际偏差。同年王殿忠、白金兰等提出了四连杆式热锯机平衡重的计算方法。 
解析法的不断完善为优化设计奠定了坚实的基础。 优化设计是近年来发展起来的一门新的学科，也是一项新的技术，它在工程设计的各个领域得到了广泛的应用。实际应用表明，优化设计不仅为工程设计提供了一种新的科学设计方法，使得在解决复杂设计问题时，能从众多的设计方案中找到尽可能完善的或最合适的设计方案， 而且采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量，具有较明显的经济效益和社会效益。随着电子计算机功能的不断扩大，计算机不仅可以用来进行高速运算、逻辑判断，而且可进行人机对话、光笔修改、自动绘图。结合优化方法的不断完善，就一定能实现工程设计的自动化和最优化。热锯机四连杆机构的设计也以解析法为基础，利用计算机强大的功能，向优化设计的方向发展。1995年，高满旭以热锯机锯轴中心运动轨迹逼近直线程度最佳为目标， 运用解析法对热锯机四连杆机构进行运动学分析，建立了单目标函数的数学模型，采用惩罚函数优化方法，编制程序对实际的进锯机构进行了优化，取得了较理想的效果。1998年，罗中华利用在高满旭的运动学分析基础上，根据锯切机的工作特点，要求在工作行程阶段锯轴中心运动轨迹在垂直方向波动量尽量小、运动速度尽量均匀，利用加权组合法，建立多目标函数的数学模型，经过实际优化尺寸，效果更为理想。2005年，李俊峰对热锯机对进锯机构进行了优化，用Visual Basic语言开发出了热锯机进锯机构通用优化分析软件， 应用该软件对大型厂热锯机进锯机构行了优化，得到了优化后的理想尺寸，为今后热锯机的改进提供了依据。
（2）国外研究现状：
连杆机构在蒸汽机技术中的应用，推动了对连杆机构特性做全面和科学的分析。布尔梅斯特没有仅局限于分析，而是研究了机构综合的基础理论，布尔梅斯特理论概括了阿尔特的理论，利希腾黑尔特、海因、基佩尔和切尔库奇诺夫等均以此为基础建立并创造了特别适合于实际设计工作的简单的设计方法。P.洛泽和W.洛泽发展了布尔梅斯特理论，他们引入了位置族，得到了由此产生的极曲线， 在此基础上建立了一种新的近似综合连杆机构的图解法。 
由西克尔和阿尔托包列夫开创的用解析法研究布尔梅斯特理论的工作，为后来计算机的应用创造了前提条件，并且可以得到较高的精度。当然，只有借助于图解数据处理，特别是运用迭代程序和图形显示技术，才能较快地得到有关解域的概况。 拜尔和盖罗尼姆斯总结了连杆机构综合的几何理论。 建立在契比雪夫多边形基础上并已为勃洛赫、 列维斯基和许多其他苏联学者所采用的综合方法虽然对某些特殊的设计要求可得到最优解，但这不是通用的方法。美国奥本大学的Simionescu P.A和Beale D.对汽车上的四连杆信号发生器进行了机构综合分析，借助计算机得到要检查的设计尺寸的三维图表，所提供的数值结果为新车导向铰链的设计提供了依据 。现在 ,优化方法在机构综合中得到广泛的应用， 用计算机进行机构的优化设计是比较通用的方法，也是将来的发展方向。西班牙的Sin,Francisco和 Antonio为了减小设计尺寸，同时达到全局最优的目标，将两种优化方法组合在一起，经过实际检验取得了很好的效果。法国的Vasiliu,Adrian和Yannou采用神经网络的办法， 将机构随机尺寸运动分析产生的大量数据作为训练样本输入计算机，以获得近似的综合结果，克服了优化方法速度慢和依赖初始搜索点的不足。但优化方法也有它的缺点，即对问题不便做定性分析。因此，传统的综合方法仍然继续得到研究发展。 
四连杆式热锯机， 它的设备重量比滑座式热锯机轻。 它主要由锯切机构、进锯机构和横移机构三部分组成。它的进锯机构是四连杆机构，通过合理的选择每个杆的尺寸，可以保证锯片基本上是水平移动。曲柄的下端有与它做成一体的扇型平衡重，以平衡可动系统的重量，降低送进电动机的能耗。四连杆式热锯机具有行程大、摩擦小、平稳可靠等优点，使用效果较好，多用于大型或轨梁轧钢车间。从四连杆热锯机的结构上看，最重要的两大机构就是锯切机构和进锯机构，因为这两大机构最复杂，使用最频繁，对锯切棒材的质量影响也最大。在锯切机构中，圆锯片直接与轧件接触，它是最容易磨损的零件，更换也最为频繁，它的好坏直接影响锯切的质量，对锯片的深入研究就显得至关重要。在四连杆进锯机构中，在规定的锯切行程内，保证锯切精度的关键问题是保证锯轴中心的轨迹为一近似直线， 同时要求锯轴中心水平方向的速度尽量均匀，垂直方向的速度波动量尽量小，这就要求四连杆机构的尺寸要尽量合理。因此，如何选择最佳的四连杆机构尺寸来达到更好的锯切精度就成为一个必须研究的课题。
本课题研究的主要目的在于，通过对四连杆式热锯机的结构、工艺等进行设计，并结合国内外各种研究成果、专业资料，以期达到加深专业知识的理解、熟悉整体机械设计工序，锻炼自身，从而为走上工作岗位打下基础。
二、 研究的基本内容，拟解决的主要问题：
本设计主要通过深入了解热锯机的工作原理，掌握四连杆式热锯机的机构和功能，从而解决四连杆式热锯机的规格、各项参数的分析与确定等问题，并依此进行运动分析和机构设计，计算锯切功率。使用CAD完成总装图的绘制，并绘制出相关零件图，完成φ1500四连杆式热锯机设计。
三、研究步骤、方法及措施：
研究步骤主要分为以下几个部分：查阅相关资料，了解四连杆式热锯机技术性能；根据选择原则确定热锯机结构参数和力学参数，进行结构设计和运动分析；对机身各部分零件，如锯片、轴承进行具体设计；强度校核。
研究方法：参考相关资料，完成φ1500热锯机各项参数的计算与确定，利用所得数据进行结构、运动分析，确定结构组成件尺寸。再根据相关经验公式等校核机构强度是否满足设计要求。最终利用所得尺寸通过CAD绘制总装图和零件图。
四、研究工作进度：

第1周 根据设计内容搜集资料，完成开题报告和文献综述。
第2周 消化图纸资料，了解四连杆式热锯机的机构特点及其工作原理。
第3周 进行力能参数、工艺参数、结构参数计算。
第4周 完成各项参数的计算，准备第一节点考核ppt内容。
第5周 确定具体设计方案，开始绘制机构草图。
第6周 草图绘制完成，审核通过后使用CAD进行电子图绘制。
第7周 完成整体结构设计同时开始编写设计说明书。
第8周 进行系统设计和部件设计，绘制零件图。
第9周 进行系统设计和部件设计。绘制零件图
第10周 完成设计的2/3,准备第二次节点考核ppt内容。
第11周 完成各零件图的绘制。
第12周 检查图纸中的错误并更正，校核各项参数。
第13周 编写和完成设计说明书和翻译外文资料。
第14周 编写设计说明书和翻译外文资料。
第15周 完成设计说明书和外文资料翻译。
第16周 毕业设计工作审查，完成全部设计内容，准备答辩。
第17周 毕业答辩。

五、主要参考文献： 
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5．周建男．　轧钢机械知识问答．北京：冶金工业出版社，2007，271~284．
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7．文庆明，程志彦．　轧钢机械设备．北京：人民邮电出版社，2006，203~207．
8．韩晓娟．　机械设计课程设计．北京：机械工业出版社，2000，107~235．
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