关 键 词：

翻钢机 设计 全套 CAD 图纸

资源描述：

内容简介：

压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985 XXXXX毕毕 业业 设设 计计 (论论 文文)翻钢机设计系 名： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985指导教师姓名： 指导教师职称： 年 月压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985I目 录摘 要.IIIAbstract .IV第一章 绪论.11.1 翻钢机简介.11.2 研究现状分析.1第二章 总体设计.22.1 翻钢机功能要求.22.2 方案选定.22.2.1 翻钢机构方案选定.22.2.2 传动机构方案选定.3第三章 动力及传动机构设计.73.1 电动机选择.73.2 总体参数计算.73.2.1 传动比分配.73.2.2 运动和动力参数计算.73.3 涡轮蜗杆传动设计.83.3.1 选择蜗轮蜗杆的传动类型.83.3.2 选择材料.93.3.3 按计齿面接触疲劳强度计算进行设.93.3.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸.103.3.5 校核齿根弯曲疲劳强度.113.3.6 验算.12压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985II3.4 齿轮传动设计.123.4.1 选精度等级、材料和齿数.123.4.2 按齿面接触疲劳强度设计.123.4.3 按齿根弯曲强度设计.143.4.4 几何尺寸计算.153.5 轴的设计与校核.163.5.1 蜗杆轴.163.5.2 涡轮轴.193.5.3 曲柄轴.213.6 轴承的校核.243.6.1 蜗杆轴上的轴承寿命校核.243.6.2 涡轮轴上的轴承校核.243.6.3 曲柄轴上的轴承校核.253.7 键的校核.263.7.1 蜗杆轴上键的强度校核.263.7.2 蜗轮轴上键的强度校核.263.7.3 曲柄轴上键的强度校核.263.8 联轴器的选用.27第四章 翻钢机构设计.284.1 机构的尺寸计算.284.1.1 计算曲柄摇杆机构尺寸.284.1.2 摇杆速度分析.284.2 曲柄设计.29压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985III4.3 连杆设计.304.4 摇杆设计.30第五章 翻钢机的安装与维护.325.1 翻钢机的安装.325.1.1 安装方法.325.1.2 就位和找正调平.325.1.3 安装实施.325.2 翻钢机维护.34总 结.35参考文献.36致 谢.37压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985IV压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985V压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985VI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：关键词：翻钢机，曲柄摇杆机构，传动机构，设计压缩包内含有 CAD 图纸和说明书,咨询 Q 197216396 或 11970985VIIAbstractThe 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：或abcdaccb即 a 为最短连架adbc翻 钢 机 设 计3图 2-2 曲柄摇杆原理图（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 液压系统图翻 钢 机 设 计4（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。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；翻 钢 机 设 计5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：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：翻 钢 机 设 计6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。翻 钢 机 设 计7翻 钢 机 设 计8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 =2.09kW95502000 109550（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12 =0.750.7212 0.96 =（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=2.903kW2.090.72（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 传动比分配翻 钢 机 设 计9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 96010则取其中各齿轮的齿数分别为=1，=31，=20，=62，故有：1234蜗轮蜗杆 = = =31121311齿轮传动 3-4 = = =3.12436220故 =31 = 12 3.1 = 96.13.2.2 运动和动力参数计算（1）各轴的转速1 轴 min/9601rnnm2 轴 min/97.3031960112rinn3 轴 min/101 . 397.30223rinn（2）各轴的输入功率1 轴 kwPP97. 299. 031012 轴 kwPP183. 275. 098. 097. 232123 轴 kwPP097. 298. 098. 0183. 23223（3）各轴的输入转矩电机轴 mNnPT84.29960395509550000翻 钢 机 设 计101 轴 mNnPT55.2996097.2955095501112 轴 mNnPT16.67397.30183.2955095502223 轴 mNnPT64.200210097.295509550333整理列表轴名功率kwP/转矩mNT/转速min)/( rn传动比电机轴329.849601 轴2.9729.5596012 轴2.183673.1630.97313 轴2.0972002.64103.13.3 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： kwP97. 231imin/960rn 根据设计要求选用阿基米德蜗杆即 ZA 式。3.3.2 选择材料设12.5滑动速度：smdndvs/10026. 0cos100060111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 制造翻 钢 机 设 计11（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268HMPa应力循环次数729606060 18 300 83.57 1031hNjn L 寿命系数877100.8533.57 10HNK则 0.853 268228.59HHNHKMPaMPa（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 967100.6723.57 10FNK56 0.67237.64FMPa3.3.3 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。22212z10HEZkTdm式中：蜗杆头数：，涡轮齿数：1z131z2涡轮转矩：mN 16.673T2翻 钢 机 设 计12载荷系数： AvKK K K因工作比较稳定，取载荷分布不均系数；由文献1P253 表 11-5 选取使15. 1K用系数；由于转速不大，工作冲击不大，可取动载系；则1.1AK 05. 1vK1.15 1.1 1.051.328AvKK K K选用的是 45 钢的蜗杆和蜗轮用 ZCuSn10P1 匹配的缘故，有故有：21160MPaZE3231274.45559.228311601016.673328. 110mmdm查机械设计表 7.3得应取蜗杆模数：8mmm蜗杆分度圆直径：180dmm蜗杆导程角：5 4238涡轮分度圆直径：mmmzd24831822中心距：mma160变位系数：10.5xmm 涡轮圆周速度：smndv/58. 010006072.4424814. 31000602223.3.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸（1）蜗杆轴向尺距 25.13aPmmm直径系数 801mdq翻 钢 机 设 计13齿顶圆直径 mmmhddaa962*11齿根圆直径mmmchddaf8 .60)(2*11蜗杆螺线部分长度：取 90mmmmmzb9 .78)06. 08(21（2）蜗轮 蜗轮齿数312z验算传动比213311ziz蜗轮分度圆直径mmmzd24831822齿顶直径mmmxhddaa256)5 . 01 (82248)(22*22齿根圆直径mmmcxhddaf8 .220)2 . 05 . 01 (82248)(2*2*22咽喉母圆半径mmdarag322565 . 01602122涡轮外圆直径mmmmmdda27027282256222e取涡轮宽度mmmmdBa70729675. 075. 01取3.3.5 校核齿根弯曲疲劳强度 FFaFYYddKT221253. 1当量齿数 22334345.6coscos 11.31vzz根据 220.5,45.6vxz 翻 钢 机 设 计14从图 11-9 中可查得齿形系数 Y=2.372Fa螺旋角系数：11.31110.8891140140Y 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 967100.6843.68 10FNK56 0.68438.3FMPa1.53 1.21 3111940 2.37 0.889119.590 537.5 12.5FMPa可以得到：FF因此弯曲强度是满足的。3.3.6 验算（1）效率验算)tan(tan)96. 095. 0(v已知；与相对滑动速度有关。:31.11vvfarctanvfssmndvs/3 . 1cos10006011从文献1P264 表 11-18 中用差值法查得： 代入式中，得;0239. 0vf326. 1v大于原估计值，因此不用重算。77. 0（2）热平衡验算翻 钢 机 设 计15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：1.751.751800.330.330.92100100aS取(周围空气的温度)为。at20c22(8.15 17.45)/(),17/()1000 (1)1000 4.3366 (1 0.824)(20S17 0.9268.885S0.92dadwmcwmcpttcc 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，大齿轮齿数203Z624Z3.4.2 按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算，即3211)(132. 2HEdttZuuTkd1） 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mNT16.6732（3）小齿轮相对两支承非对称分布，选取齿宽系数8 . 0d翻 钢 机 设 计16（4）由表 6.3 查得材料的弹性影响系数2/18 .189 MPaZE（5）由图 6.14 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPaH6001lim大齿轮的接触疲劳强度极限MPaH5502lim（6）由式 6.11 计算应力循环次数7111057. 3)83008(197.306060hjLnN5721015. 11 . 31057. 3N（7）由图 6.16 查得接触疲劳强度寿命系数 1 . 11NZ16. 12NZ（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MPaMPaSZHNH6606001 . 11lim11MPaMPaSZHNH63855016. 12lim22（9）计算试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值td1Hmmdt93.116)6388 .189(1 . 31 . 48 . 01016.6733 . 132. 23231计算圆周速度：smndvt/19. 060000097.3093.11614. 310006011翻 钢 机 设 计17计算齿宽：mmdbtd54.9393.1168 . 01模数mmZdmtnt85. 52093.116113.4.3 按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为32112FSFdnYYZKTm（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MPaFE5001大齿轮的弯曲疲劳强度极限MPaFE3802由图 6.16 查得弯曲疲劳寿命系数 0 . 11NZ06. 12NZ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MPaSZFENF40025. 15000 . 1111MPaSZFENF24.32225. 138006. 1222（2）查取齿形系数由表 6.4 查得8 . 21FaY27. 22FaY（3）查取应力校正系数 由表 6.4 查得翻 钢 机 设 计1855. 11SaY734. 12SaY（4）计算大小齿轮的，并比较FSaFaYY01222. 024.322734. 127. 201085. 040055. 18 . 2222111FSaFaFSaFaYYYY 大齿轮的数据大（5）设计计算mmm77. 301222. 02011016.6733 . 12323对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数 3.77，圆整取标准值 m4mm按接触强度算得的分度圆直径mmd93.1161算出小齿轮齿数取23.294/93.116/11mdZ301Z大齿轮齿数取93301 . 3122ZiZ932Z3.4.4 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径mmmZdmmmZd3724931204302211（2）计算中心距 mmdda2462/ )372120(2/ )(21（3）计算齿宽宽度取 100mmmmdbd961208 . 01翻 钢 机 设 计19序号名称符号计算公式及参数选择1齿数Z30，932模数m4mm3分度圆直径21ddmmmm 372,1204齿顶高ahmm45齿根高fhmm56全齿高hmm97顶隙cmm18齿顶圆直径21ddmmmm 380,1289齿根圆直径43ffddmmmm 362,11010中心距amm2463.5 轴的设计与校核3.5.1 蜗杆轴(1)材料的选择 由表 16.1 查得 用 45 号钢，进行调质处理，MPaB637 由表 16.3 得 MPab601(2)估算轴的最小直径 根据表 11.6，取=112 为取值范围C 估算轴的直径：翻 钢 机 设 计20mmnpcd32.1696097. 211233因为轴上开有两个键槽，考虑到键槽对轴强度的削落，应增大轴径，此时轴径应增大 5%10%mmd18%10132.161）（考虑到与联轴器配合，结合电机轴尺寸查设计手册 mmLmmd60,2611，轴段上有联轴器需要定位，因此轴段应有轴肩 mmd292轴段安装轴承，必须满足内径标准，故 mmBmmd16303轴段 mmd364mmL734轴段mmLmmLmmdmmd167330366565按弯扭合成强度校核轴颈圆周力 NdTFt08.1542352019202211径向力NFFtr27.561tan水平 NFFFtBA04.7712垂直 NFFFtBA64.2802mmNMI48.285283704.7711mmNMII92.123751)5 . 95 .265 .124(04.7711翻 钢 机 设 计21mmNMmmNMIII72.450425 .16028068.103833764.28022合成2221MMMmmNMMMmmNMMMIIIIIIIII28.13169443.3035922212221当量弯矩 6 . 0mmNTMMIeI62.9853922mmNTMMIIeII32.13355322校核 beIeIIbeIeIeIMPadMMPadMWM13613596. 31 . 092. 81 . 0绘制轴的受力简图 绘制垂直面弯矩图 轴承支反力：FAY=FBY=Fr1/2=540.2NFAZ=FBZ=/2=406.6N1 tF由两边对称，知截面 C 的弯矩也对称。截面 C 在垂直面弯矩为：MC1=FAyL/2=16.9Nm绘制水平面弯矩图翻 钢 机 设 计22 图 7-1截面 C 在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=406.662.5=12.7Nm310绘制合弯矩图MC=(MC12+MC22)1/2=(16.92+12.72)1/2=21.1Nm绘制扭矩图转矩：T= TI=20.33Nm校核危险截面 C 的强度翻 钢 机 设 计23由教材 P373 式（15-5）经判断轴所受扭转切应力为122Wcca脉动循环应力,取 =0.6, 2222321.10.6 20.3319.50.1 50ccaaW前已选定轴的材料为 45 钢,调质处理,由教材 P362 表 15-1 查得,因此a601,故安全。ca1该轴强度足够。3.5.2 涡轮轴（1）材料的选择 由表 16.1 查得 用 45 号钢，进行调质处理，MPaB637 由表 16.3 得 MPab601（2）估算轴的最小直径 根据表 11.6，取=110 为取值范围C 估算轴的直径：mmnpcd44.4597.30183. 211033因为轴上开有一个键槽，考虑到键槽对轴强度的削落，应增大轴径，此时轴径应增大 3%，取mmd8 .46%3144.45）（mmd462（3）轴上的零件定位，固定和装配 单级减速器中,可以将蜗轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，蜗轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶梯状，左轴承从左面装入，翻 钢 机 设 计24蜗轮套筒，右轴承和链轮依次从右面装入。（4）确定轴的各段直径和长度I 段：直径 d1=46mm 长度取 L1=100mmII 段：由教材 P364 得：h=0.08 d1=0.0746=3mm直径 d2=d1+h=46+3=49mm,长度取 L2=46 mmIII 段：直径 d3=50mm 由 GB/T297-1994 初选用 30210 型圆锥滚子轴承，其内径为 50mm，宽度为20mm。故 III 段长：L3=44mm段：直径 d4=54mm，涡轮轮毂宽为 70mm，取 L4=68mm段：由教材 P364 得：h=0.08 d5=0.0854=4.32mmD5=d4+2h=54+24.3262mm 长度取 L5=22mm段：直径 d6=d3=50mm L6=20mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距 L=134mm（5）按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知 d2=205mm求转矩：已知 T2= TII=304.27Nm求圆周力 Ft：根据教材 P198（10-3）式得=2T2/d2=590 N2tF求径向力 Fr：根据教材 P198（10-3）式得Fr=tan=3586.4tan200=1370N2tF两轴承对称LA=LB=75mm求支反力 FAY、FBY、FAZ、FBZ翻 钢 机 设 计25FAY=FBY=Fr/2=107.35NFAX=FBX=/2=295N2tF由两边对称，截面 C 的弯矩也对称，截面 C 在垂直面弯矩为MC1=FAYL/2=107.3575=8Nm310截面 C 在水平面弯矩为MC2=FAXL/2=29575=22.125Nm310计算合成弯矩MC=（MC12+MC22）1/2=（82+22.1252）1/2=23.54Nm图 7-2翻 钢 机 设 计26校核危险截面 C 的强度由式（15-5）由教材 P373 式（15-5）经判断轴所受扭转切应力为122Wcca对称循环变应力,取 =1, 2222323.540.6 917001.070.1 80ccaaW前已选定轴的材料为 45 钢,调质处理,由教材 P362 表 15-1 查得,因此a601,故安全。ca1此轴强度足够3.5.3 曲柄轴（1）材料的选择 由表 16.1 查得 用 45 号钢，进行调质处理，MPaB637 由表 16.3 得 MPab601（2）估算轴的最小直径 根据表 11.6，取=110 为取值范围C 估算轴的直径：mmnpcd35.6510097. 211033因为轴上开有一个键槽，考虑到键槽对轴强度的削落，应增大轴径，此时轴径应增大 3%，取mmd3 .67%3135.65）（mmd702（3）轴上的零件定位，固定和装配 单级减速器中,可以将蜗轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，蜗轮左面用翻 钢 机 设 计27轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶梯状，左轴承从左面装入，蜗轮套筒，右轴承和链轮依次从右面装入。（4）确定轴的各段直径和长度I 段：直径 d1=70mm 长度取 L1=85mmII 段：直径 d2=75mm,长度取 L2=35 mm由 GB/T297-1994 初选用 6215 型深沟球轴承，其内径为 75mm。III 段：直径 d3=85mm ，L3=12 mm段：直径 d4=70mm，齿轮宽为 95mm，取 L4=95mm由 GB/T297-1994 初选用 6212 型深沟球轴承，其内径为 60mm。段：d5= 60mm 长度取 L5=30mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距 L=136mm（5）按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知 d2=205mm求转矩：已知 T2= TII=304.27Nm求圆周力 Ft：根据教材 P198（10-3）式得=2T2/d2=590 N2tF求径向力 Fr：根据教材 P198（10-3）式得Fr=tan=3586.4tan200=1370N2tF两轴承对称LA=LB=75mm求支反力 FAY、FBY、FAZ、FBZFAY=FBY=Fr/2=107.35N翻 钢 机 设 计28FAX=FBX=/2=295N2tF由两边对称，截面 C 的弯矩也对称，截面 C 在垂直面弯矩为MC1=FAYL/2=107.3575=8Nm310截面 C 在水平面弯矩为MC2=FAXL/2=29575=22.125Nm310计算合成弯矩MC=（MC12+MC22）1/2=（82+22.1252）1/2=23.54Nm图 7-2翻 钢 机 设 计29校核危险截面 C 的强度由式（15-5）由教材 P373 式（15-5）经判断轴所受扭转切应力为122Wcca对称循环变应力,取 =1, 2222323.540.6 917001.070.1 80ccaaW前已选定轴的材料为 45 钢,调质处理,由教材 P362 表 15-1 查得,因此a601,故安全。ca1此轴强度足够3.6 轴承的校核3.6.1 蜗杆轴上的轴承寿命校核在设计蜗杆选用的轴承为 30206 型圆锥滚子轴承,由手册查得068.20,48CkN CkN(1)由滚动轴承样本可查得,轴承背对背或面对 面成对安装在轴上时,当量载荷可以按下式计算:1)当 /0.68arFF 0.92raPFF2)当 /0.68arFF 0.671.41raPFF,且工作平稳,取,按上面式(2)计算当量动载荷,即25997/2.750.689462arFF 1pf1(0.671.41)42995praPfFFN(2)计算预期寿命hL28000hLh(3)求该轴承应具有的基本额定动载荷翻 钢 机 设 计3063366060221740280004299537.5461010hnLCPkNC故选择此对轴承在轴上合适.3.6.2 涡轮轴上的轴承校核（1）求作用在轴承上的载荷22221123418209723511.70ANHNVNRFF0aAF222222231091004925199.37BNHNVRFFN32779129484843aBaaFFFN（2）计算动量载荷在设计时选用的 30210 型圆锥滚子轴承,查手册知079.20,65.88CkN CkN根据,查得1 48430.0736065800iA0.27e 48430.192225199.37BAeR查得 所以 1,0XY1 25199.37025199.37BPXRYAN （3）校核轴承的当量动载荷已知,所以28000hLh3366606023.74280002072.227.591010hnLCPkNC翻 钢 机 设 计31故选用该轴承合适.3.6.3 曲柄轴上的轴承校核（1）求作用在轴承上的载荷22221123418209723511.70ANHNVNRFF0aAF222222231091004925199.37BNHNVRFFN32779129484843aBaaFFFN（2）计算动量载荷在设计时选用的 6215 型深沟球轴承,查手册知079.20,65.88CkN CkN根据,查得1 48430.0736065800iA0.27e 48430.192225199.37BAeR查得 所以 1,0XY1 25199.37025199.37BPXRYAN （3）校核轴承的当量动载荷已知,所以28000hLh3366606023.74280002072.227.591010hnLCPkNC故选用该轴承合适.3.7 键的校核翻 钢 机 设 计323.7.1 蜗杆轴上键的强度校核在前面设计轴此处选用平键联接,尺寸为,键长为 56mm.8 7bhmm 键的工作长度56848lLbmm键的工作高度73.52kmm可得键联接许用比压2 125 150/PN mm2222174032.7 20 3.5 35TPPdkl故该平键合适.3.7.2 蜗轮轴上键的强度校核在设计时选用平键联接,尺寸为,键长度为 70mm16 10mmb h键的工作长度70 1654lLbmm键的工作高度52hkmm得键联接许用比压2 70 80/PN mm22 333888065 54 5 54TPPdkl 故选用此键合适.3.7.3 曲柄轴上键的强度校核在设计时选用平键联接,尺寸为,键长度为 70mm20 12mmb h键的工作长度702050lLbmm键的工作高度62hkmm得键联接许用比压2 70 80/PN mm22 333888065 706 50TPPdkl 故选用此键合适.翻 钢 机 设 计333.8 联轴器的选用电机与蜗杆轴联轴器的选用根据前面计算，蜗杆轴最小直径：取mmd26minmmd26查机械手册，根据轴径和计算转矩选用弹性柱销联轴器： 联轴器转矩计算 KTTc查表课本 14-1， K=1.3，则mmNTKTAca5311057. 2108 .1973 . 1启动载荷为名义载荷的 1.25 倍，则mNTC32125725. 1按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册选择联轴器型号为选用HL3（J1 型）弹性柱销联轴器，其允许最大扭矩T=630,许用最高转速 n=5000mN ，半联轴器的孔径 d=35，孔长度 l=60mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度min/rL1=82。翻 钢 机 设 计34第四章 翻钢机构设计4.1 机构的尺寸计算4.1.1 计算曲柄摇杆机构尺寸如图 4-1 所示翻 钢 机 设 计35图 4-1 曲柄摇杆机构示意图设曲柄长度 a、连杆长度 b、摇杆长度 b。O 为摇杆中心，P 为曲柄中心，OA、OB 为摇杆的两极限位置，根据翻钢机结构选定 O 相对 P 水平方向距离为200mm，竖直方向距离为 400mm，摇杆长度 300mm 即 OA=OB=c=300mm则有 - =-=412.31mm + =+=728.01mm =联立可得： =157.85mm =570.16mm4.1.2 摇杆速度分析如图 8，设曲柄角速度，长度 ,与机架夹角，连杆与机架夹角，摇杆角速1112度长度 、与机架夹角， 3、33翻 钢 机 设 计36图 4-2 曲柄摇杆机构速度分析简图则 =90-1 2=90-3+ 2因为 11cos = 33cos 即 =11sin （1+ 2) 33sin (3 2)得 = 311sin （1+ 2)3sin (3 2)当曲柄和连杆共线时，摇杆速度为 0，即摇杆在两个极限位置时的1= 2= 0，速度为 0，这样有助于顺利盛放和交接钢板，避免冲撞，而在中间过程时速度较快，能够节省时间，以满足每分钟翻钢板六次的要求。4.2 曲柄设计曲柄尺寸计算如 4.1.1，曲柄选用 Q235，由火焰切割加两端焊接圆环后机加工而成，结构根据总体尺寸匹配如下图示： 翻 钢 机 设 计37图 4-3 曲柄结构尺寸图4.3 连杆设计连杆尺寸计算如 4.1.1，连杆选用 Q235，由火焰切割加两端焊接圆环后机加工而成，结构根据总体尺寸匹配如下图示： 图 4-4 连杆结构尺寸图4.4 摇杆设计摇杆尺寸计算如 4.1.1，摇杆选用 Q235，由火焰切割加焊接耳板后机加工而成，结构根据总体尺寸匹配如下图示： 翻 钢 机 设 计38图 4-5 摇杆结构尺寸图翻 钢 机 设 计39第五章 翻钢机的安装与维护5.1 翻钢机的安装5.1.1 安装方法翻钢机的行程开关底座，在调整好位置后安装在支承架端部；拨爪与长轴的连接，以及连杆与长轴采用焊接；拨爪采用 Q235A 正火处理。由于低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。但在少数情况下，焊接时也会出现困难：1)采用旧冶炼方法生产的转炉钢含氮量高，杂质含量多，从而冷脆性大，时效敏感性增加，焊接接头质量降低，焊接性变差。2)沸腾钢脱氧不完全，含氧量较高，P 等杂质分布不均，局部地区含量会超标，时效敏感性及冷脆敏感性大，热裂纹倾向也增大。翻 钢 机 设 计403)采用质量不符合要求的焊条，使焊缝金属中的碳、硫含量过高，会导致产生裂纹。如某厂采用酸性焊条焊接 Q235-A 钢时，因焊条药皮中锰铁的含碳量过高，会引起焊缝产生热裂纹。4)某些焊接方法会降低低碳钢焊接接头的质量。如电渣焊，由于线能量大，会使焊接热影响区的粗晶区晶粒长得十分粗大，引起冲击韧度的严重下降，焊后必需进行细化晶粒的正火处理，以提高冲击韧度。 总之，低碳钢是属于焊接性最好、最容易焊接的钢种，所有焊接方法都能适用于低碳钢的焊接 。5.1.2 就位和找正调平（1）设备就位在安装设备前，一般已先安装好车间的桥式吊车，再利用桥式吊车来安装其他设备。在吊运设备时，绳索应拴在设备适合受力的位置上，在绳索与设备表面接触部位应垫上保护垫板，以防损坏其油漆表面或已经过加工的表面。如果施工现场受到限制，可以采用滑移就位或采用其它的吊装方法。（2）设备找正和调平5.1.3 安装实施（1）垫铁的设置（a）每个地脚螺栓旁至少应有一组垫铁，且应放置整齐，其块数不宜超过 5 块；（b）垫铁组在能放稳和不影响灌浆的情况下，应放在靠近地脚螺栓和底座主要受力部位下方，相邻两垫铁组间的距离宜为 500-1000mm；（c）每一组垫铁的面积应根据设备重量加在该垫铁组上的负荷和地脚螺栓紧固力决定；（d）设备调平后，每组垫铁均应压紧，对于高速运转、承受冲击负荷和振动较大的设备，应采用 0.05mm 塞尺检查垫铁之间及垫铁与底座之间的间隙，在垫铁同一断面处以两侧塞入的长度总和不得超过垫铁长度或宽度的 1/3。（e）设备调平后，垫铁端面应露出设备底面外缘，平垫铁宜露出 10-30mm，斜垫铁宜露出 10-50mm，垫铁组伸入设备底座面的长度应超过设备地脚螺栓的中心，设备调平后应将垫铁组相互用定位焊焊牢。（2）设备的灌浆翻 钢 机 设 计41（a）预留孔灌浆前，灌浆处应清洗洁净；灌浆宜采用细石混凝土，其强度应比基础的混凝土强度高一级。灌浆时应捣实，并不应使地脚螺栓倾斜和影响设备的安装精度。（b）采用无收缩混凝土或水泥沙浆时，无收缩混凝土的配比亦可采用 GB5031-98 规范附录七的规定。（c）灌浆层厚度应按设计规定，如无设计规定宜为 50-100mm。（d）灌浆前应敷设外模板，外模板至设备底座面外缘的距离不宜小于 60mm。模板拆除后，表面应进行抹面处理。（e）当设备底座下不需全部灌浆，且灌浆层需承受设备负荷时，应敷设内模板。（3）零、部件的清洗与装配施工人员必须熟悉施工图和有关技术资料，弄清设备的性能、结构和清洗技术要求，清洗设备各零部件加工表面上的油脂、污垢及其他杂物，并使其表面具有防锈能力。设备表面如果有干油可用煤油清洗，若有防锈漆则可用香蕉水或丙酮清洗。设备清洗后，用棉纱擦净并涂以润滑油。设备无油漆的部分均应涂上机油防锈。 （2）设备装配时，应先检查零、部件与装配有关的尺寸偏差，形状和位置偏差，符合设备技术文件的要求后，按照装配顺序和标记进行装配。（4）试运转试运转的目的是进一步检查设备存在的缺陷并进行使用前最后的修理和调整，使设备的运行特性符合生产的需要。试运转的步骤是：先空载，后负荷；先单机，后联动。必须在上一步骤检查合格后，才能进行下一步骤的运转。（5）竣工验收（a）竣工验收的主要依据有：施工单位与建设单位签订的合同或协议书；设计文件；机械设备安装工程施工及验收规范；进口设备应按合同的规定及国外厂家提供的文件进行验收。（b）施工单位应提供的资料主要包括：竣工图或注明修改部分的施工图；主要材料的出厂合格证及检验报告；设备资料(说明书、合格证等)；隐蔽工程记录和各工序的检验记录；重要部位的焊接记录；设备试运转记录等，并办理竣工验收证明书。5.2 翻钢机维护翻 钢 机 设 计42轴的两端采用向心关节轴承关节轴承广泛应用于工程液压油缸,锻压机床,工程机械,自动化设备，汽车减震器