毕业论文终稿-380碎断剪设计（送全套CAD图纸 答辩通过）

下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763题目380碎断剪设计学生姓名学号专业班级指导教师I摘要线材生产中的飞剪机是用来切头、切尾、以及当出现事故时切取定尺的。飞剪机有许多类型，论文中的380双滚筒式碎断剪，是应用在高速线材生产中的一中。它采用单机驱动，通过齿轮和联轴器，带动传动轴，然后由输出轴上的剪刃切断轧件。本文做了以下工作1选择和确定了传动方案。2选择并校核了电动机。3设计了传动轴和齿轮，并校核了它们的强度。4选择了与之配套的润滑系统和维修制度。关键字圆盘飞剪、单电动机传动、开式机架、最大剪切力、弯扭合成应力。买文档送全套图纸扣扣414951605IIABSTRACTFLYINGSHEARISUSEDTOCUTHEADANDENDANDDESIGNLENGTHASWELLASACCIDENTONWIRERODPRODUCINGFLYINGSHEARHASMANYKINDSTYPESTHE380BREAKINGSHEARDESIGNEDINTHISPAPERISONEOFTHEMITADAPTSONEELECTRICALMACHINETODRIVETHEELECTRICALMACHINEPASSESTHOUGHGEARANDCLUTCH,TODRIVETHESHAFTSANDCUTDOWNTHEWIRERODTHEFOLLOWINGWORKHASBEENCOMPLETEDINTHISPAPERONESELECTINGANDDEFININGDESIGNSCHEMETWOSELECTINGANDCHECKINGELECTRICALMACHINETHREEDESIGNINGANDCHECKINGPRINCIPALSHAFTSANDGEARSFOURSELECTINGSUITABLELUBRICATESYSTEMANDMAINTAINSCHEMEKEYWORDSDISKFLYSHEAR,SINGLEELECTROMOTORTRANSMISSION,OPENINGTYPEMACHINERACK,MOSTCUTPOWER,CRANKLECOMPOUNDSTRESS1买文档送全套图纸扣扣414951605目录摘要IABSTRACTII第一章引言311线材的概论1111线材中碎断剪的工作原理1112线材的概念及用途1113线材轧机的工艺特点4114线材轧机的发展前景512飞剪机的概况6121线材生产中飞剪机的作用特点6122飞剪机的类型7123飞剪机发展状况9第二章主要零部件设计921结构设计922剪切力、剪切力矩的计算1223主电机的计算以及类型选择1524主要零件的设计、选择及校核16241转速与扭距的计算16242齿轮的设计172243轴的设计23244轴承及键的选择与校核40245连轴器的选用与校核43246刀架的设计及校核43247电动机的校核4725碎断剪的润滑与维修49251碎断剪的润滑49252碎断剪的维修50结束语51参考文献523第一章引言11线材的概论111线材中碎断剪的工作原理线材生产中的碎断剪工作于回转剪之后，与转辙器协调工作，具体工作原理如下其中转辙器的作用是将轧件转送给精轧机或拨至碎断剪。起位于回转剪之后。转辙器结构转辙器支架和机座为焊接结构，铰接的转辙器本体为球墨铸铁。转辙器由汽缸驱动，其原理图如下动作过程当轧件被切头时，转辙器汽缸活塞位于一位，通道A对向精轧机，切头落入C，同时把轧件抬高35MM，通过了转辙器A位导入精轧机。当轧件被咬入精轧机之后，转辙器汽缸活塞运动到2位，通道B对向碎断剪。如果精轧机以后某段出事故，就可以立即启动碎断剪（转辙器不动），分隔轧件，后续轧件经通道B导向碎断剪。同时，当轧件进入碎断剪后，转辙器活塞又返回1位对向精轧机。如果事故在很短时间内完成，启动剪机分隔轧件后，剩余的轧件可继续经A通道导入精轧机。4112线材的概念及用途线材按其断面形状属型钢，实际上已成独立钢类。直6径54MM的热轧圆钢和10MM以下的螺纹钢，通称线材。线材大多用卷材机卷成盘卷供应，故又称为盘条或盘圆。线材是用量很大的钢材品种之一。轧制后可直接用于钢筋凝土的配筋和焊接结构件，也可经再加工使用。例如，经拉拔成各种规格钢丝，再捻制成钢丝绳、编织成钢丝网和缠绕成型及热处理成弹簧；经热、冷锻打成铆钉和冷锻及滚压成螺栓、螺钉等；经切削成热处理制成机械零件或工具等。线材一般用普通碳素钢和优质碳素钢制成。按照钢材分配目录和用途不同，线材包括普通低碳钢热轧圆盘条、优质碳素钢盘条、碳素焊条盘条、调质螺纹盘条、制钢丝绳用盘条、琴钢丝用盘条以及不锈钢盘条等。线材的用途很广，在国民经济的各个部门中线材占有重要的地位。有的线材轧机以后可以直接使用，主要用做钢筋混凝土的配筋和焊接结构作用；有的则作为再加工原料，经过再加工后使用。例如，经过拉拔成为各种钢丝，再经捻制而成为钢绳，或编制成钢丝网；经过热锻或冷锻成铆钉；经过冷锻及滚压成螺栓；以及经过各种切削加工及热处理制成机器零件或工具；经过缠绕成型及热处理成弹簧；等等。线材的应用范围不仅相当广泛，而且用量也很大。根据有关资料统计，各国线材产量占全部热轧材总量的53153。线材虽然是型钢中尺寸最小的圆钢，但是由于线材的尺寸精度和机械性能要求高，轧件速度又非常快，它的生产工艺和设备相对于普通圆钢要复杂的多。从生产工艺来讲，合乎尺寸精度要求的线材，不是轻易就能轧出来的。其原因是线材比圆钢细而长，表面积大，温降非常快，在轧制到最后几道次的的时候，能保持轧件在热加工温度范围的时间非常短，这就容易造成由于温度急剧下降而超出了允许5的轧制温度下限，使整根线材成为废品。此外，虽然钢坯在加热时个部分温度基本是均匀一致的，但由于个部分从出炉到轧制所经历的时间不同，在轧制过程中温度的大小也就不同，从而造成个部分的温度差异。据测定在普通横列式轧机上，最后道次线材头尾温差可达200以上，线材各部分温度的差异，导致了线材各部分在轧制时的0C变形情况不同和却到常温时的收缩量不同，而形成的各部分断面不同，这不断会造成线材沿长度方向上的端面尺寸的不均匀性，而且往往导致线材前半部分尺寸合乎精度要求而后半部分超出允许公差范围，或中部合乎尺寸要求而头尾超出允许的尺寸公差。所有这些都给调整和操作造成困难，并对调整和操作提出了较高的要求。这种工艺特点在其他热轧型钢生产中不这样明显。另外，要保证线材达到所要求的金相组织和性能以及沿全尺组织性能均匀一致也是不容易的。线材轧制工程中各部分的温度差异，以及卷曲成盘卷后冷却过程中个部分的差异，都会使线材沿全尺的金相组织和性能不均匀，这就造成了线材生产工艺的复杂性。113线材轧机的工艺特点为了研究线材生产过程和各类线材轧机的特点，有必要从线材轧机的工艺特点讲起。横列式线材轧机是最古老的一种线材轧机。开始时是单列，数架轧机横向单列由一个电动机传动。后来又发展成多列，每列又一个电动机传动，同一机列各架转数相同，各机架间用人工或围盘送钢进行活套轧制。因此，限制了速度的提高，活套不能调节，造成了活套周期长，温降严重，盘重小，成品精度和性能差，成产率低。目前，这种轧制成品速度一般为8米每秒，盘重不超过100公斤。6下图是线材生产的工艺流程图连续式线材轧机是指轧件同时在几架（机组）或在全部轧机上轧制，金属秒流量相等，即常数，实现了连轧关系的线材轧机。12NFVFV它与横列式线材轧机相比较有俩个特点，其一是避免了不能调节的活套，实现了连轧关系，从根本上解决了长活套轧制时大量散热的问题在有些精轧机上，不但温度降低，反而由于变化功转化的热量，使轧件温度升高。中轧机组轧件温度升高，是由于轧件变形热大于轧件散失的热量。精轧机由于轧件端面较小，散热较大，故俩者基本平衡。在高速线材的精轧机组上，由于轧件变形热较大，故轧制温度略有升高，随着轧制速度的不同，升高幅度也不同。第二个特点是设置布置十分紧凑，在使用长钢坯（一般在92米左右）时将出现轧件前端已进入卷线机而轧件尾部炉内的情况。这就保证了轧件在轧制过程中各道次的轧制温度保持近于相等。在连续式线材轧机上线材终轧温度均在AC以上，而线材头，尾温度差很小可忽略不计。由此可见，轧件在连轧过程中，轧制温度基本不变并保持秒流量相等，这就是连续式线材轧机的工艺特点。114线材轧机的发展前景7我国已经是世界线材生产大国,拥有数量最多的高技术线材轧机,但产品品种和质量仍然落后。21世纪的发展之路,是跟踪世界先进技术的发展,发挥现有轧机的技术优势,满足金属制品的需要。调整轧机布局,向西部倾斜。提高国产高线轧机的技术水平,使之在改造大量落后轧机的结构调整中,发挥主力军的作用。毫无疑问，提高轧制速度，增大盘重和加大钢坯断面的趋势必将继续下去。但有些问题也必须得到解决，首先是解决精轧机组后的导向装置，飞剪，分线装置，成圈器以及冷却输送，线卷收集和成品输送等装置的研制和开发问题。线材生产过程中实现了计算机全盘控制和管理也是线材生产的发展方向。现代化的线材生产应逐步实现全在线电子计算机控制和管理，从原料堆放，入炉至成品钢入库，发货为止，实现生产过程自动化，以进一步提高劳动效率，降低劳动强度。要实现线材轧机的尺寸自动控制和最小张力控制，以提高线材质量。为此，必须有可靠的自动检测仪表和严格的生产技术管理基础。由此，我们可以勾画出线材生产线的前景首先，连铸坯源源不断地由炼钢车间连铸机送出来，经过在线连续探伤仪检验钢坯缺陷，用在线火焰清理机进行表面火焰清理，并自动分选钢坯，进入中间保温炉；钢坯在大压下轧机上一次轧成线材轧机所需要的小钢坯；此后，在送入带自动控制尺寸和最小张力控制的单线无扭高速线材轧机，线材尺寸公差可达到毫米；线材以100米每秒以上的速度离开精轧机组，经01过自动控制水量的间歇水冷套管预冷后在高速飞剪上切头；然后进入圈器，经过有效的散拳控制冷却处理后集成3吨以上重的盘卷；再经高效率的运输机转至自动检验站和自动打捆机，进行打捆，包装和挂标签，过磅，最后再运往自动仓库，整个生产过程都由电子计算机控制和管理，并通过彩色电视并在各个中心控制站显示。12飞剪机的概况121线材生产中飞剪机的作用特点8线材车间的剪切设备用于轧件的切头，切尾和事故处理。依剪切设备的设置部位和用途计有切头剪、事故剪和精轧后的切头切尾剪。线材生产中所用的剪切机依其结构和原理可分为飞剪和其它形式的剪切机。由于线材断面很小，对断面切斜要求不严，不定尺剪切，故所用的飞剪结构简单。飞剪的特点主要有以下几个方面（1）同步性即当飞剪剪切轧件的瞬时必须使轧件的运行速度与飞剪剪刃的水平速度相同。（2）切定尺根据用户的要求，飞剪应能把轧件切成各种长度的定尺。实现各种定尺尺度的机构称为调长机构。飞剪的调长机构根据调长的基本方程进行轧件的调长。对于连续工作制的飞剪，调长的基本方程如下06LVTKN式中要求剪切的定尺长度（M）轧件的运行速度（M/S）0V刀片的转速（R/M）N空切系数，即在相邻俩次剪切时间内刀片的所转圈数，对滚筒K式飞剪，其运动轨迹为圆时，则轧件长度可表示为LDK式中小直径滚筒的直径，（MM）由此可见，为了满足对飞剪的工艺要求，须装设匀速机构和空切机构。不同的飞剪有不同的匀速机构，如径向匀速机构，椭圆齿轮匀速机构，双曲柄匀速机构等。空切机构亦有不同的形式。以上两种机构组成了各种形式的飞剪。122飞剪机的类型（1）滚筒式飞剪机9滚筒式飞剪机是一种应用很广的飞剪机。它装设在连轧机组或横切机组上，用来剪切厚度小于12MM的钢板或小型型钢。这种飞剪机作为切头飞剪机时，其剪切厚度可达45MM。滚筒式飞剪机的刀片作简单的圆周运动，故可剪切运动速度高达15M/S以上的轧件。（2）曲柄回转杠杆式飞剪机用飞剪机剪切厚度较大的板带或钢坯时，为了保证剪后轧件断面的平整，往往采用刀片作平移运动的飞剪机。曲柄回转式（也称曲柄连杆式）飞剪机就是此类飞剪机的一种。此飞剪机在剪切轧件时刀片垂直于轧件，剪切断面较为平整。在剪切板带时，可以采用斜刀刃，以便减少剪切力。（3）曲柄偏心式飞剪机这类飞剪机的刀片作平移运动，通过改变偏心轴与双臂曲柄轴（也可以说是导架）的角度比值，可改变刀片轨迹半径，以调整轧件的定尺长度。这类飞剪机装设在连续钢坯轧机之后，用来剪切方钢坯。（4）摆式飞剪机摆式飞剪机是用来剪切厚度小于64MM的板带，刀片在剪切区作近似与平移的运动，剪切质量好。上下刀架与住曲柄连接处的偏心距为E1,偏心位置相差。当住曲180柄轴转动时，上下刀架做相对运动，完成剪切运动。由于上下刀架除能上下运动外还可进行摆动，故能剪切运动中的轧件。（5）曲柄摇杆式飞剪机（施罗曼飞剪机）这种飞剪机也称为施罗曼（SCHLOEMANN）飞剪机，用来剪切冷轧板带。由于飞剪机工作时总能量波动较小，故可在大于5M/S的速度下工作。123飞剪机发展状况飞剪机的发展主要以下几个趋势10飞剪机的剪切断面质量提高这要求剪刃在剪切区域内其水平方向的速度与轧件最大限度的保持一致，为达到这一目的，在飞剪机中往往设置了匀速机构。另外，有些剪切机还装有定尺调长机构。这些变化导致了剪切机构的复杂，所以飞剪的最大一个发展趋势是机构越来越复杂、庞大，飞剪机功能也越来越多。飞剪的自动化随着机、电、液一体化进程的提高，轧制速度也越来越高，自动化趋势已经成为必然的发展方向。首先，轧制流水线越来越先进，轧制速度越来越高，是人工操作成为另外轧制水平提高的大障碍。这要求自动化的实现，而自动控制与机电一体为其实现提供了条件。第二章主要零部件设计21结构设计211设计方案的选择和确定由于精轧机的380碎断剪有俩根轴带动一对飞剪进行切断动作，因此这就有俩种传动方案。一种由单电机驱动一个滚筒而另一个滚筒由齿轮啮合传递力矩来驱动。另一种是由俩台电机分别带动上下剪轴输入力矩，直接带动上下滚筒旋转剪切。为了确定一最佳传动方案，将俩种传动方案各自的优缺点加以比较。（1）单电机传动方案由于它带动滚筒上的齿轮传动来驱动另一滚筒，所以主动轮上的齿轮轴所受到的载荷远远欠于从动滚筒齿轮周的载荷。这样主动滚筒轴将更大可能的被破坏。所以这就很容易引申出一个特点或者说是缺点主动轴易受到破坏而发生事故，同时，单一11电机也承受过大的功率。同时这种方案也有以下优点上下剪的同步性高；结构简单，成本低；通过斜齿传动。可以装一套简易的间隙调整机构。（2）双电机传动方案这种方案克服了单电机传动的传动的俩个缺点。首先，它的俩套传递系统平行传动。每套系统的各个零件受力状况基本相同，不存在某个零件因受到载荷过大而先遭到破坏的问题；其次，它由双电机驱动，每个电机的受载相对较小。此次所设计的碎断剪是在轧线上出现问题时进行碎断的。俩剪刀的同步性要求很高。因此单机驱动更为适合，至于主动轴的易破坏可以通过加大尺寸更换材料来解决。而大功率电机也比比皆是，因此通过以上考虑单电机驱动。212传动装置的布置形式采用电机驱动的飞剪机，电机的布置方位可分为上传动和侧传动俩种形式。上传动是指电机及减速器都布置在飞剪机的机架上，具有结构紧凑，占地面积小坯料等运输条件好的优点，单独使用的中小型飞剪机各为上传动形式。电机布置在飞剪机的侧面称为侧传动，对于大型钢坯飞剪机因其电机的重量和大，不宜装在机架的上部，故多采用侧传动形式。在生产作业线上的飞剪机，轧件有辊道运输。工人在作业线一侧操作，另一侧装电机，在这种情况下采用侧传动极具合理性。综上所述，设计采用的是单电机传动，侧传动的布局形式。213主要零部件的初步设计由于确定了采用单电机传动，则需要一根输入轴一根从动轴，一副相啮合的大小齿轮。具体方案如下由电动机采用联轴器带动输入轴，通过齿轮啮合将运动和力矩传到从动轴，主动12轴与从动轴一同带动剪刀旋转，达到同步剪切的目的。考虑到见效轴向力的因素，俩齿均设计为直齿圆柱齿轮。其传动原理图如下所示45673211电动机2联轴器3传动齿轮4上剪轴5上剪刃6下剪刃7下剪轴214机架的设计飞剪机的机架形式有闭合式和开式俩种。闭式机架通常作成门型的，位于剪刃的俩侧，具有刚性好，剪刃断面大的优点。但便于检护安全，却不利于操作员工观察剪切情况，不便于设备的维护和事故的处理。一般大型钢坯飞剪机均采用闭式机架。开式机架是位于剪刃的一侧，与闭式机架相比，其刚性较差，剪切断面小，但便于检修，维护和事故的处理。在保证必要的刚性条件下，采用开式机架是很合理的。飞剪机的机架有铸件和焊件俩种，由于焊接水平的提高，采用焊接机架越来越多。采用焊接机架，既可以省去铸造有关工序，缩短了制造周期，又因采用箱形，薄壁和筋板的结构，能在保证足够的刚性的前提下，设备重量减轻了，节约了钢材，降低了13成本，因此这里采用焊接结构的开式机架。设计的滚筒式碎断剪为单电动机驱动，采用齿轮机座，其作用是将电动机的扭距给相应的轴，其分为上，中，下三箱。上箱与中箱的凹孔内安放上剪轴及其轴承。中箱与下箱之间的凹孔内安装下剪轴及其轴承。上，中，下三箱安装起来，将俩齿轮装入其中，箱体的两侧均有吊耳，以便安装和拆卸是操作。下箱底版通过螺栓螺母与地相联接。22剪切力，剪切力距的计算221计算剪切力首先根据剪切力最大钢坯断面尺寸来确定飞剪机的公称能力，即确定最大剪切力。最大剪切力可按以下公式计算MAXPAMAXKFN式中被剪切轧件最大的原始断面面积MXF2M被剪切轧件在相应的剪切温度下最大单位剪切阻力AMPA考虑由于刀刃磨钝，刀片间隙增大使剪切力提高的系数MXK当所剪切材料无单位剪切阻力实验数据时，由上式可得MAXMAX06BTPF依据本次设计内容中的技术参数，则选用此公式式中被剪切材料在相应温度下的强度极限，因为剪切温度为BTMPA由表84查得11080CTMPAK如上所述，由参，选K13如上所述，由已知得471MAXFMAXF2将各个数据带入公式中可得MAXP60613047158KN14飞剪在剪切过程中，除了克服剪切变形所需的剪切力外，在水平方向上有侧压力，拉力和动载荷，根据实测数据，最大侧压力为的1734，水平拉力为MAXPTFLE式中F轧件的横截面积剪切终了时，飞剪与送料装置见的轧件长度现场材料4300MMLL剪切终了时轧件伸长量该剪切温度下轧件的弹性模量；近似等于4500055000，根据EMPA参式（932）选取45000MPA以下为的计算LL10L式中剪切时间内刀片在水平方向的移动量剪切时间内轧件的移动量0L而121200RVTVR为剪切时初始角度，由式（933）得11COS2AHSR式中A曲柄中心距H剪切轧件厚度S轧件的重选量，由实测得S20MM而4712253FM所以算08331COS08215为终了角度20927021COSHSR将计算值代入式18MM112SINILR380SIN2I06LV取167M/S16700MM/S208M/S20800MM/SV则023149028167163LM18162MM10L将上述得数代入公式得LTEF2450713985NK而与的合力正是剪切材料时刀架所受的力TMAXP2MAXTP29855962222计算剪切力矩（1）计算咬入角由参知咬入角091142COSHRZS所以2316其中，式中06875ZH（1）计算最大剪切力矩由参可知4MAXSINCOS2DMGPT25796182244402NM223剪切功的计算由式（818）得AFDZHFA式中单位剪切功A被剪切件原始断面面积单位剪切功的数值可通过所剪材料的强度极限和延伸率求出B由参得07296BA式中所剪切材料的延伸率所剪切材料强度极限B由参表89查得34512/ANM则有剪切功74512AFH52071994N0723主电机的计算及类型的选择飞剪的电动机剪工作制度的不同，需要采用不同的计算方法。按起动工作制工作的飞溅电动机功率几乎完全由飞剪运动质量的加速条件来决定。因为每次剪切要求的17加速时间非常短，在个别情况下只有01S，在这种情况下，剪切力对电动机功率实际上没有影响。带飞轮连续工作的飞剪的电动机功率是按相邻俩次剪切时间T秒内的平均剪切功率来计算的。根据参式（937）有N（）ATKW式中剪切功AKNM考虑飞剪机构内及与空气的摩擦损失系数此处5因此电动机功率为1360845520719ANTW136K其中348DVS通过参考工具书查得ZZJ800系列轧机辅助传动支流电动机允许逆转，适合各种类型的轧制辅助机械，该系列电动机具有优良的过载特性，特别适用于频繁启动，制动要切的机械传动。如轧钢机械辅助传动设备，起重机，挖掘机等。其字母意义为Z支流Z起重J冶金选ZZJ816型其参数为额定功率150KW额定转速1200R/MIN以上的数据来自参表291797915P24主要零部件的设计与校核241转速与扭距的计算由于下剪轴与电动机通过联轴器相连，而从动轴齿轮与主动轴齿轮是传动因此，俩剪轴的转速相等，有6012081045/MIN3VNRD下上由于飞剪由上，下俩剪轴传动，则每一轴入的静力矩为计算最值的一半，18即4021NM但下剪轴还需要驱动齿轮使传动轴运转故有201M上402NM下242齿轮的设计齿轮的传动的主要优点是传动效率高，工作可靠，寿命长，传动比准确，结构紧凑；适用的速度和传递的功率广；可实现平行轴相交轴和交错轴之间的传动。主要缺点是制造精度要求高，故成本也高；精度低时噪声大；不宜用于轴间距离大的传动。对齿轮的要求一般是强度和平稳度的要求。所以齿轮的主要失效形式是轮齿折断，齿面点蚀，齿面磨损，齿面胶合，齿面塑性变形。针对上述各种失效形式，为了保证齿轮传动满足工作要求，必须建立相应的计算准则。但是对于磨料磨损，塑性变形，目前尚无成熟的计算方法。因此在工程实际中通常只进行齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度计算。对于闭式出论传动，当一队齿轮中有一个或同时为软齿面时，齿轮的主要损伤形式是齿面疲劳点蚀，也可发生轮齿折断及其他失效形式，故应按接触疲劳强度的设计公式确定主要参数，然后校核弯曲疲劳强度。若一对齿面均为硬齿面。齿轮的主要失效形式可能是轮齿折断，也可能发生点蚀，胶合等失效。则应按弯曲疲劳强度的设计公式确定模数，然后校核接触强度。对于开式齿轮传动，其主要失效形式是齿面磨损，但往往因轮齿磨薄后发生折断，故按轮齿齿根弯曲强度设计，但适当的降低许用应力以考虑磨损的影响。由于硬齿面齿轮与软齿面齿轮比较，无论是从节约材料，减小体积及综合经济效益考虑，均有优点，故软齿面齿轮在许多行业逐渐被硬齿面或中硬齿面齿轮所取代。因此，由前面已计算结果，高速齿轮选用硬齿面，先按轮齿弯曲疲劳强度设计，19再校核齿面接触疲劳强度。其设计步骤如下2421选择齿轮材料，确定许用应力根据前述情况，俩齿轮为传动，为使俩飞剪等速剪切，将俩齿轮设计成完全一样。由于无其它特殊要求，由参3表（56）选用45钢表面淬火表，硬度4050HRC。由参3图532C查得弯曲疲劳极限，由参3图533C查得接触疲FLIM劳极限应力，其值为HLIM350MPA1150MPAFLIHLIM2422按轮齿弯曲疲劳强度设计由参3式（5）知31A1FS20KDPTYZ式中载荷系数，AV齿轮传递的名义转距1T复合齿形系数FSY齿宽系数D/DB齿轮齿数1Z许用弯曲应力FP（1）确定许用弯曲应力由参3式（526）得LIMFSTPNY式中试验齿轮齿根的弯曲疲劳极限LIMF试验齿轮的修正系数，取2STYSTY弯曲疲劳强度计算的寿命系数，取1NN20弯曲强度的最小安全系数，取16LIMFSLIMFS将上述各参数代入得350216FP（2）计算齿轮的名义转距由剪切力矩可知22011TNM（3）选取载荷系数因为是直齿传动，加工精度为6级（由参2查得）607P但负载有较大波动，取15K（4）初步选定齿轮参数当分度圆直径一定时，增大齿轮齿数能增大齿面重合度以改善传动的平稳性并降低噪声。而齿数增大相应模数减小，有利于节约材料和降低切齿成本，还减小磨料磨损和提高抗胶合能力。因此，在满足轮齿弯曲强度条件下，一般倾向于选较大的齿数。但对于传递动力的齿轮，为防止以外断齿应使MM，在硬齿面的152M闭式传动中，由于齿根弯曲强度弱，需适当减小保证有较大的模数。齿宽系数选大值时，可减小直径，从而可以减小传动的中心距，并在一定程D度上减轻包括箱体在内的整个传动装置的重量。但同时也增加了齿宽和轴向尺寸，增加了载荷分布的不均匀性。由参3可初步确定各齿轮参数如2ZUD（5）确定复合齿形系数FSY查参3图538得395将上述个参数代入得179MM320153947M21按参3表51取标准模数M25MM，则中心距380MM2MZA512（6）计算几何尺寸25152380MM12DZ045380171MMDB取172MM则04526312D2423校核齿面的接触强度由参3式（536）可知12HEKTUZBD式中材料的弹性系数，EZ2211Z，俩齿轮材料的弹性模量12载荷系数K齿轮传递的名义转距T传动比齿轮的齿宽B齿轮的分度圆直径1D将各参数值代入式得查参3表57得1898EZ则346。6MPA2150129873H齿面接触应力按式（527）参3计算P22LIMNHPNWZS式中试验齿轮的接触疲劳极限LIMH接触疲劳强度计算的是寿命系数，取1NZN接触强度的最小安全系数，取13MINHSMINHS工作硬化系数，取1WWZ将各参数代入公式得8846MPA1503HP因为，故接触疲劳强度足够2424齿轮的各项尺寸参数的计算1613526HDDM；72LB0，取05NM2N，取3165C02013478DM；5DRC齿轮简图如下23均布242425查取各种公差值由参2查得各种公差如下617P周节累计公差齿形公差3M9M周节极限偏差基节极限偏差10径向综合偏差齿向公差56中心极限偏差282426齿轮的结构设计齿轮的设计成腹板式结构，腹板上开有四个小孔，其各项尺寸可见上页简图和齿轮零件图。243轴的设计轴是机器中的主要支撑零件之一。一切回转运动零件（如齿轮、蜗轮、带轮、链轮、联轴器等），都必须安装在轴上才能传递运动和动力。按照轴的承载情况，直轴可分为转轴，心轴，传动轴三类。选择轴的材料，应考虑下列因素（1）轴的强度，刚度及耐磨性要求；（2）热处理方法；（3）材料来源；（4）材料加工工艺性；（5）材料价格等，一般常用的有以下几种优质中碳钢，如35，45，50钢，其中45钢用得最多。对于受力不大或不重要的轴，可用Q235，Q275等普通碳素钢。碳素钢比合金钢价格低廉，对应力集中敏感性小，可进行热处理改变其综合性能，且加工工艺性好，故应用最广。合金钢的力学性能和淬火性能比碳素钢要好，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性要求较高的场合；20，等合金钢，2CRMOV38ROAL有良好的高温力学性能，常用于高温，高速及重灾的场合；经调质处理后，综4025合力学性能很好，是轴最常用的合金钢。合金钢在常温下的弹性模量和碳素钢差不多，故当其他条件相同时，用合金钢代替碳素钢不能提高轴的刚度。球墨铸铁及高强度铸铁具有优良的工艺性，不需要锻压设备，洗振性好，对应力集敏感性低，适宜于制造复杂形状的轴，但难于控制铸件质量。对于机器的一般转轴，主要应满足强度和结构的要求；对于刚度要求高的轴（如机床主轴），主要应满足刚度要求；对于一些高速机械的轴（如机床主轴），主要应满足刚度的要求；对于一些高速机械的轴（如高速磨床主轴、气轮机主轴等），要考虑满足稳定性的要求。在转轴设计中，其特点是不能通过精确计算确定轴截面尺寸。因为转轴工作时，受弯距和转距联合作用，而弯距又与轴上的载荷大小及轴上零件相互位置有关，所以当轴的结构尺寸未确定前，无法求出轴所受的弯距。因此，转轴设计时，开始只能按扭转强度或经验公式估算轴的直径，然后进行轴的结构设计，最后进行周的强度验算。2431下剪轴的设计1选择轴的材料该轴无特殊要求，因而选用调质处理的45钢，由参3表122，知640BMPA2初步估算轴径按扭转强度估算输出段联轴器处的最小轴径。由参3表124，按45钢取，输出功率取由前述计算可得，又知参3公式10C160PKW105/MINNR（122）3DCN式中由轴的材料和承载情况确定的常数轴传递的功率，PK26轴的转速，N/MINR轴的直径D将各参数值代入上式得3160584DM由于安装联轴器处有一个键槽，轴径应增加5即MIN16而生产实际中，剪子端轴径为154MM，联轴器处的轴径处有110MM，那么生产中为什么比理论的大这么多呢原因如下从工艺方面考虑，如果轴径太小，则轴的加工成本相反增加，并且轴的尺寸精度和形位精度将难以保证，因此轴径不能太小。从机器的使用范围来看，设计的轴径对设计所切材料的剪切能够满足，而实际生产中，应尽可能满足剪切各种材质和断面的钢坯，故其尺寸应大一些，以便其强度可以满足多方面的要求。由参5选择B8型联轴器，轴与联轴器连接的轴径为100MM29P3轴的结构设计轴上主要零件的布置如下图所示271剪2滚动轴承3齿轮4联轴器（1）轴上零件的轴向定位齿轮的一端靠轴肩定位，另一端靠套筒定位，装拆，传力均较方便；但但端轴采用轴肩和螺母定位，右端轴承采用套筒和螺母定位；剪毂用轴肩和轴端挡板来定位。（2）轴上零件的周向定位齿轮与轴，半联轴器与轴，剪毂与轴的周向定位均采用平键联接。（3）确定个段轴径和长度根据经济公式和类似结构的参考，特确定尺寸如下（从剪子到联轴器）轴向1287530917435246径向4165410150（单位毫米）（4）考虑轴的结构工艺性考虑轴的结构工艺性，在轴的左端与右端均制成倒角；俩端装轴承处为磨245削加工留有砂轮越程槽；为便于加工齿轮，半联轴器，剪毂处的键槽布置在同一母线上。（5）轴的简图284轴的强度验算先作出轴的受力简图A所示（即力学模型）；取集中载荷作用于齿轮及轴承的中点。30FTRFTRACBRARB1802020FRFRAB18020207NM164NM529NM23638NM201NM402NM526423NM85130NM2641NMDBCDEFGHA31（1）齿轮上作用力的大小转距201TNM圆周力201584163TFNKD径向力58432RTGTG剪架上的作用力圆周力9422TTFKN径向力58RP（2）求轴承上的支反力水平面上的受力图如图B所示分别是轴承A,B处的水平面的反力BAR,列方程式有TBAF401820TTR将各参数代入求解得，297AKNBR3582KN垂直面上的受力图如图C所示分别是轴承A,B在垂直面内的反力,ABR列方程式有ABRRF401820RR将个参数代入求解得32,473ARKN13BRKN（3）画弯距图设飞剪，轴承，齿轮的中心截面分别为D,A,B,C面。截面C处的弯距为水平面内31021764CBMRNM垂直面内2截面A处的弯距为水平面TFN垂直面内259RMM因此水平面内的弯距图如图D所示；垂直面内的弯距图如图E所示截面C处的合成弯距为222176438CNM截面A处的合成弯距为2221875936AAM因此合成弯距如图F所示（4）画转距图，120TNM240TNM转距图如图G所示（5）画计算转距图因单向回转，视转距为脉动循环，则106B截面C处的当量弯距为2222113861685VCMTNM3322222380643VCMTNM截面A处的当量弯距为222215360156VA截面D处的当量弯距为1062VMTNM截面B处的当量弯距为24061V所以计算弯距图如图G所示（6）按弯扭合成应力校核轴的强度截面A处的当量弯距最大，故A面为危险截面，已知,由参VAM526NM3表122得160BMPA3352105606VAPAWD截面C处的当量弯距较大，且轴径较小，所以也应该校核，已知，则243VCMNM3223410726006VCMMPAD在联轴器处，轴径最小，也应校核323410986006VCCAWD（7）按疲劳强度校核安全系数截面A处的当量弯距最大且有键槽的应力集中，所以应该校核。取许用安全系数S15，其校核计算如下抗弯截面系数333010496WDM34抗扭截面系数333102160892WDM合成弯距5AMN扭距T弯曲应力幅360149AAMPA弯曲平均应力MP扭剪应力幅2013489AATA扭剪平均应力M134A查参3表122得弯曲剪切疲劳极限分别为，175MPA15MP弯曲扭转的等效系数分别为，0282查参3表128得，绝对尺寸系数606查参3表129得，表面质量系数05查参3表125得，有效应力集中系数，2K182K则受弯距作用时的安全系数1535182134096AMS安全系数222475314715CSS35在联轴器处，由于其轴径最小，又有键槽和配合的应力集中，所以也应该校核抗弯截面系数3330101DM抗扭截面系数226T合成弯距MNM扭距040N弯曲应力幅A弯曲平均应力M扭剪应力幅402836ATMPA扭剪平均应力83MA查参3表122得，1501查参3表128得07查参3表129得9查参3表125得；154K146K取大值受扭转作用时的安全系数为1157315483097AMSSK在轴承B处的越程槽，轴径小，受力大，还有圆角，螺纹配合边缘等各种应力集中，因此也应该校核抗扭截面系数333021280956TDM扭距4N36扭剪应力幅402783956ATMPA扭剪平均应力783MPA查参3表122得；101查参3表128得0查参3表129得95查参3表125得；（螺纹）（圆角）2K1594K取0则受扭距作用时的安全系数1156215207839AMSSK因此，各个危险截面的疲劳安全系数也满足要求至此，下剪轴的结构，尺寸，各工艺参数的计算，设计已经进行完，在最后又对轴的强度和安全系数进行了校核，证明符合要求。2432上剪轴的设计因为上下传动需要保持严格的11比例，上下转轴相同部分结构，尺寸应尽量一致。1选择轴的材料选调质处理的45钢，由参3表122知，。640BMPA2初步估算轴径取最小轴径为120MM。3轴的结构设计轴上主要零件的布置图如下所示371、飞剪；2、滚动轴承；3、齿轮。轴上零件的轴向和径向定位与下剪轴完全一致，其各段的尺寸分别为轴向2875309174径单位毫米）轴的结构工艺性也与下剪轴一致4轴的强度验算先作出轴的受力简图，取集中载荷于齿轮，轴及剪的中点，如图A所示38FTRFTRDACBFTRARB1802020BRBRRAB1802020C72NM164NMD53682743NME01F13206NM3045NMG275A39（1）齿轮上作用力的大小；16TFKN42RFKN剪架上的作用力；492T9R（2）求轴承的支反力水平面内受力图如图B所示分别是轴承A,B在水平面的反力,ABR列方程式TABTFR180240TT代入各已知参数可求得；35ARKN82BRKN在垂直面内受力简图如图C所示受力分析、主动力数值与下剪轴均一致，所以可以知道；473ARKN13BRKN（3）画弯距图截面C处的弯距为水平面内12080164CBMRNM垂直面内32则水平面内的弯距图如图D所示垂直面内的弯距图与下剪轴的弯距图相同则合成弯距为4022218759368AAMNM222160474CC则合成弯距图如图E所示（4）画转距图如图F所示120TNM（5）画计算弯距图因单向回转，视转距为脉动循环，则截面A处的当量弯距为106B222253685KNVAMT2222C7401304则计算弯距图如图G所示（6）校核轴的强度因为上剪轴的计算弯距在各主要截面均比下剪轴小，而各结构尺寸又相同，因此上剪轴的强度和安全系数肯定满足要求。至此，上剪轴的设计和校核也完成。244轴承及键的选择与校核（1）根据轴的结构尺寸从参2表2316选择双列向心球面滚子轴承3524型和3532型。对其进行寿命的计算由参3式（154）得610LHCNP式中轴承的寿命（小时）41轴承的转数（）N/MINR轴承的基本额定动载荷C当量动载荷（N）P寿命指数，滚子轴承10/3对3532型轴承有584CK对其当量动载荷有俩组值22194734657PKN2225选大值则P4657KN则10631084L7265HH对于3524型轴承，有2CKN对其当量动载荷也有俩组值221358169P21037KN选大值，取P1372KN，则有10632L574045HH根据参2表236可知上述俩种型号的轴承均满足使用要求。（2）键的选择与校核键的类型可根据连接的结构特点，使用要求和工作条件来选定。键的尺寸（键宽B,键高H）按轴的直径D由标准中选定；键的长度L可根据轮毂长度来确定，轮毂长度一般取（152）D，键长等于或略小于轮毂长度，导键按轮毂长度及其华东42距离而定。键的尺度还需符合标准规定的长度系列。普通平键用语静连接，靠侧面传递运动和转距，俩侧面是工作面，键的是行表面和轮毂底面留有间隙。平键连接结构简单，装拆方便，加工容易，对中性好，应用广泛。从参2表2125选择飞剪，齿轮，联轴器的键分别为飞剪处36,B20,H1L齿轮处联轴器处（各键材料为45钢）8,4L根据参3式（101）有2/PPTDLKL式中键工作表面的挤压应力（MPA）键与轮毂的接触高度，MM,2HK许用挤压应力（MPA）由参3表101得100MPAPP轴的直径（MM）DT转距（NM）键的接触尺度（MM）此处LBLL对于飞剪处有2/20147105436PPTDMAALK对于齿轮处有20138103562PPMAA对于联轴器有43240893101612PPMAA245联轴器的选用与校核弹性柱销联轴器利用非金属材料制成的柱销置于俩半联轴器凸缘上的孔中，以实现俩半联轴器的联接，由于柱销与柱销孔为间隙配合，且柱销富有弹性，因而获得了俩轴相对位移的补偿和缓冲性能。弹性柱销联轴器的结构简单，制造容易，装拆更换方便，不需润滑，并有较好的耐磨性。因此我选用参5的B8型联轴器，29P由于我们是根据较大转距和较高转速选用的，所以无须校核，它一定满足要求。246刀架的设计及校核刀架的剪刃处于挤压，弯曲和严重的磨损状态下工作，因而要求其强度大，韧性好，而且强度高，因此飞剪使用合金钢，整体淬火，硬度达到HS7375，再考虑到刀架的受力情况，传动方案，运行状况等诸多因素，将刀架设计成刀架零件图所示。AA44P垂MAXT刀架的受力图如上所示，其中T为水平拉力，为剪切力MAXP则其合力为222MAX58956PKN由上图有CTGT则95则垂直于刀架的力PSIN垂式中总力与剪切力的夹角MAXP剪切咬入角代入各具体数值得59621352315PSINKN垂则作用在单剪刃的垂直力71校核刀架的强度由于轴与刀架的传动采用单键联接，因此当三个剪刃剪切时，其刀架受力各不相同，刀架的受力来源于三个方面，即键、轧件、轴。下面分别对三个位置进行危45险截面的强度校核。位置1P键轴上图中，分别为键与轴对刀架的力，对其进行弯曲强度校核。P键轴、对于截面1有弯距1571905962MLNM受弯截面1如下图EY抗弯面系数为221YDABY33841865165046319067M则其1125090BMMPAPA对于截面2有弯距25719025PLNM受弯截面2如下图所示EY其抗弯截面系数为332215277152YYDABB3647905M则其211390647905BMMPAPA因此这位置截面均安全位置2键P轴47经分析位置2偏于安全，所以无须校核，位置2也安全。位