120T推钢机毕业设计说明书

1、本科生毕业设计说明书（毕业论文） 题 目：包钢棒材厂 120t 推钢机 包钢棒材厂包钢棒材厂 120t120t 推钢机推钢机 摘要摘要 推钢机是轧钢车间上料区主要设备之一，其作用是将加热炉前辊道上的钢坯或炉前 上料台架上的钢坯推入加热炉进行二次加热过程。本设计选用了机械式推钢机，在推 钢机结构设计上主要采用了齿轮齿条的结构形式。该机构具有结构简单，整体尺寸适 中，传动效率高，维修方便，造价较低的优点。在本设计中主要对推钢机进行了结构 设计和理论计算，并着重对传动机构做了详细的分析设计。 关键词：关键词： 推钢机；结构设计；理论计算 design of 120 t pusher-machine

2、for baotou steel bars factory abstract pushing steel-rolling workshop is based on one of the main equipmentspusher-machine, and its role is to push the billet material which lies on the roller or the bench before the furnace into the furnace for reheating process. the design chooses a mechanical pus

3、her- machine,while the structure designed primarily for the use of the gear and rack structure. the advantages of the structure exists that the body is simple in structure, the overall size of moderate, high transmission efficiency, easy maintenance, the lower cost.the main content of the pusheer-de

4、sign includes the structure design and theoretical calculations and focus on the transmission mechanism to do a detailed analysis and design. keywords: pusher-machine; structural design; theoretical calculations 目录目录 摘要摘要i abstractabstractii 前言前言- 1 - 第一章第一章 概述概述- 3 - 1.11.1 轧制工艺过程简介轧制工艺过程简介- 3 - 1.

5、1.1 轧制工艺过程- 3 - 1.1.2 轧制工艺过程的设计与实施- 4 - 1.1.3 轧制工艺过程的自动控制- 4 - 1.21.2 推钢机的简介推钢机的简介- 6 - 1.2.1 推钢机的种类- 6 - 1.2.2 齿式推钢机的结构- 6 - 1.2.3 设计中应注意的事项- 6 - 第二章第二章 传动方案的分析与拟定传动方案的分析与拟定- 8 - 2.12.1 传动方案的分析传动方案的分析- 8 - 2.1.1 常用的传动类型及其特点- 8 - 2.1.2 机械传动系统设计时应注意的事项- 8 - 2.22.2 传动方案的拟订传动方案的拟订- 9 - 第三章第三章 电动机的选择计算电

6、动机的选择计算- 10 - 3.13.1 概述概述- 10 - 3.1.1 常用电动机的种类- 10 - 3.1.2 电动机选择时的注意事项- 11 - 3.23.2 电动机的选择计算电动机的选择计算- 11 - 3.2.1 选择电动机的类型和机构型式- 11 - 3.2.2 选择电动机的容量- 11 - 3.2.3 确定电动机转速- 12 - 3.2.4 选定电动机的型号和参数- 12 - 第四章第四章 传动装置的运动及动力参数的选择和计算传动装置的运动及动力参数的选择和计算- 13 - 4.14.1 传动比的计算与分配传动比的计算与分配- 13 - 4.1.1 传动装置的总传动比- 13

7、- 4.1.2 分配各级传动比- 13 - 4.2.3 各轴参数的计算- 14 - 第五章第五章 减速器的选择计算减速器的选择计算- 15 - 5.15.1 减速器概述减速器概述- 15 - 5.1.1 减速器的作用- 15 - 5.1.2 减速器的分类- 15 - 5.25.2 减速器的选用减速器的选用- 16 - 第六章传动机构的设计计算第六章传动机构的设计计算- 17 - 6.16.1 齿轮齿条传动设计计算齿轮齿条传动设计计算- 17 - 6.1.1 齿条传动的特点- 17 - 6.1.2 齿轮齿条传动的设计计算- 18 - 6.26.2 齿轮传动的设计计算齿轮传动的设计计算- 23 -

8、 6.2.1 齿轮传动的特点- 23 - 6.2.2 齿轮传动的设计计算- 23 - 第七章第七章 轴系零部件轴系零部件- 28 - 7.17.1 轴的设计轴的设计- 28 - 7.1.1 概述- 28 - 7.1.2 轴的结构设计- 29 - 7.1.3 轴的强度计算- 31 - 7.27.2 轴承的选择与计算轴承的选择与计算- 34 - 7.2.1 概述- 34 - 7.2.2 滚动轴承的类型和选择- 35 - 7.2.3 滚动轴承的受载情况和失效形式- 36 - 7.2.4 滚动轴承的寿命计算- 37 - 7.37.3 键的设计与校核键的设计与校核- 39 - 7.3.1 键联接的类型、

9、特点和应用- 39 - 7.3.2 平键的选择和强度校核- 41 - 7.47.4 联轴器的设计计算联轴器的设计计算- 42 - 7.4.1 联轴器的种类和和特性- 42 - 7.4.2 选择联轴器类型- 43 - 7.4.3 进行必要的校核- 43 - 结结 束束 语语- 45 - 参考文献参考文献- 46 - 致致 谢谢- 47 - 前言前言 钢铁工业作为国民经济的基础工业，一直是衡量一个国家经济发展水平的重要指标。 我国钢铁工业近年来发展很快，钢产量己连续多年突破亿吨大关，钢铁产品质量也得 到了很大的提高，特别是在轧钢生产方面。各种高精度轧钢机械设备的引进和投产， 先进的自动化控制设备和

10、计算机技术的应用，冷轧不锈钢带、硅钢带、精密合金钢带、 稀有合金带、高精度极薄冷轧碳素钢带等各种高精度高品质产品的出产，大大地促进 了轧钢生产企业的经济效益和竞争能力，有力地提升了我国轧钢生产企业的形象。但 是由于科学技术的飞速发展，新的设备和新的技术以惊人的速度不停地改进和更新， 产品的技术含量越来越高，对产品生产机械设备和操作技术的要求也越来越高。因而 及时掌握新型轧钢机械设备的性能，熟练掌握新的操作技术，全面应用先进的自动化 控制技术和计算机轧制技术，是当前轧钢生产企业进一步提高产品质量、降低轧钢生 产成本、增强轧钢生产企业的市场竞争能力的关键所在。 本设计包括了轧制工艺过程和自动化控制

11、系统及推钢机的设计，并重点针对齿式推 钢机进行了设计计算。具体包括轧制工艺过程和自动化控制简介，推钢机的分类、结 构和工作原理，电动机的选用，减速器的选用，传动方式和传动装置（包括齿轮齿条 传动和齿轮传动）设计，轴系零件（包括轴，轴承，联轴器，键）设计，并对传动机 构和关键轴进行了强度和刚度校核。 其中传动方案的设计与拟定是设计的首要任务，决定了传动机构的设计，在综合比 较了各种传动方案的优缺点以及推钢机本身的技术要求后，最后选定齿轮齿条传动作 为主要传动机构。该传动机构具有结构简单，整体尺寸较小，传动效率高，维修方便， 造价较低的优点。 电动机的选定标准是满足推钢机总的功率要求，转速适中，并

12、且应具有频繁快速启 动和反转能力以带动推钢机推杆做往复运动。最后选定为 yzr400型冶金用电动机， 1 l 额定功率=160，转速，额定电压。 ed p w k587 min w r n 395vv 减速器的选择标准是满足传动比要求，高速轴许用功率要求和承载能力要求，经查 表选定减速器型号为型，公称传动比 40.实际传动比130 16zl(113070)jb 40.85，中心距高速轴许用功率 168kw，承载能力 n=750r/min。1300,amm 传动机构的设计计算包括齿轮齿条传动的设计和齿轮传动的设计两部分。文中分别 从齿轮类型，材料，精度选择，齿面接触疲劳强度和齿根弯曲强度等方面做

13、了详细设 计计算。 轴系零部件的设计计算包括齿轮轴的结构设计和校核，轴承的选择，键的设计和校 核，联轴器的选择和最大转速的校核等。 由于编者水平所限，书中错误之处在所难，敬望读者批评指正。 第一章第一章 概述概述 1.11.1 轧制工艺过程简介轧制工艺过程简介 轧钢工艺过程是确定轧钢厂生产系统和机械设备的技术基础，设备是实现轧钢工艺 要求的工具。 轧钢生产是钢铁工业生产的最终环节，是钢铁材料的一种重要加工方法。轧钢车间 担负着生产钢材的任务，因此钢铁轧制在国家工业体系中占有举足轻重的地位。20 世 纪 90 年代以前，我国轧钢生产的平均水平与世界主要生产国相比，仍存在一定的差距。 轧钢生产以型

14、钢为主，生产线大、中、小型并存。不同企业的技术装备水平参差不齐， 能耗、成本较高。很多企业还使用 20 世纪五六十年代较为陈旧的设备和工艺，这是限 制我国钢材质量，品种和效益进一步提升的主要瓶颈。 20 世纪 90 年代后期，随着我国经济的高速发展，尤其是我国加入 wto 后，参与国 际钢材市场竞争的需要，各大企业纷纷采用当今世界先进的技术和装备，进行了大规 模的技术改造，广泛引进新技术，新设备，新工艺，使我国轧钢生产的水平有了长足 进步，开发了一批高技术，高附加值的新品种。目前我国轧钢技术创新发展的方向主 要为：通用工艺技术，综合节能与环保技术，新品种开发与钢材性能优化技术，信息 技术和装备

15、机电控制一体化技术等。 我国现在通用的轧钢工艺排列为： 钢坯验收 吊装 计量 编组 入炉加热粗轧 热剪机切头 中轧 飞剪切头 平立交替精轧机 倍尺飞剪 夹送辊 冷床 冷剪 定尺 检验称重打包收集 入库 1.1.1 轧制工艺过程轧制工艺过程 1.轧制工艺过程的内容 轧制工艺过程是一系列工序的组合，经过这些工序，把钢锭或钢坯轧成形状和性 能符合要求的钢材。轧钢工艺过程的好坏直接影响产品的质量和产量。一般情况下， 一个轧钢工艺过程是由下列各基本工序组成： 1）.坯料准备 包括坯料的表面清理，除去表面氧化铁皮和表面缺陷的清理，也包 括预先热处理和坯料加热。坯料加热是重要工序。 2）.钢材轧制 坯料通过

16、轧制变形来实现对产品在形状和尺寸上的要求，内部组织 和性能上的要求以及表面光洁度的要求。轧制过程是轧钢生产工艺过程的核心工序。 3）.精整 这是轧钢工艺过程的最后一道工序，起保证产品质量的作用。精整工序 的内容比较复杂，由产品的技术要求来确定。技术要求不同，其内容也大不相同。一 般情况精整工序包括钢材的切断或卷取，轧后冷却，矫直，成品热处理成品表面清理、 镀锌、镀锡、涂色等。 1.1.2 轧制工艺过程的设计与实施轧制工艺过程的设计与实施 设计轧制工艺过程的主要依据是产品的技术条件、钢种的加工工艺性、生产规模 大小、产品成本和工人的劳动条件。其中最主要的依据是产品的技术要求，即钢材的 断面形状和

17、尺寸、化学成分、内部组织和机械性能，设计时必须保证工艺过程使产品 质量达到相应的技术要求。 1.1.3 轧制工艺过程的自动控制轧制工艺过程的自动控制 轧钢机工艺过程的自动控制是用电子计算机来实现的。控制技术包括轧机特性和变 形阻力等轧制理论、还包括仪表、电气设备的应用技术以及操作决窍等方面的技术。 只有这些技术有机地组合，才能实现轧钢过程的自动控制。 1.轧制过程数学模型 轧制过程计算机控制的基础是轧制过程的数学模型。对轧制有影响的因素有板厚、 变形阻力、张力、辊径及摩擦系数等多种，尤其对连轧过程，前面机架的轧制结果不 但直接影响后面机架的轧制条件，而已作用在轧件上的张力还影响所有机架的轧制。

18、 因此就必须把连轧机组所有机架当作一个统一的系统进行综合分析。具体数学模型有 轧件的塑性变形模型、轧机弹性变形模型、连续轧制模型和表示轧件温度变化的热传 导模型等。 例如，在板材轧制中，对于提高板厚精度，必须预测作用在轧辊上的轧制力，这是 非常重要的，所以实测出变形阻力就成为各方面研究的前提。为了提高数学模型预测 的精度，必须用实测的轧制过程中的各参数的实际数据来标定和修改数学模型，通过 所谓自学习控制来吸收掉作业条件的变化和其他外部干扰。为此需要在轧机上安装在 线监测系统，通过各种传感器实时监测各工艺参数，首先是变形阻力也就是与它直接 相关的轧辊上的轧制压力。 数学模型所用的数据必需准确可靠

19、，能准确反映操作条件和对过程进行分析，还必 须满足在线控制的实时性要求。 2.计算机控制所需的传感器和仪表 如前所述，计算机控制轧制工艺过程之所以能迅速发展，是建立在各种检测工艺 参数的传感器和仪表的出现和发展，一些主要的传感器和仪表如下： 1）位置检测传感器 用于跟踪轧件位置的传感器有热金属检测器，冷金属检测器， 微波检测器，电磁检测器和激光检测器。后三种适合在环境气氛很差的条件下工作。 2）压力传感器 准确测定轧制压力的传感器。 3）温度传感器 测定开轧和终轧温度及轧制线上各点轨件温度的传感器。 4）测厚仪 常用的是射线测厚仪和射线测厚仪，最新发展是板形断面测量和微机 自动校正。 5）测宽

20、仪 多采用光学测量法和热辐射测量法。 6）速度计。 3.板厚自动控制（agc） 为提高板材质量，70年代研制出了计算机控制的板厚自动控制装置（agc），而 后不断有新的发展，以适应愈来愈严格的板厚精度要求。近来数字直接控制方式 （ddc）已取代了以往的硬件方式(agc),可以很经济地控制数量较多的活套,还具有维 护简便和控制性能高等优点。 4.热带钢连轧机计算机控制实例 目前国际上计算机控制水平最高的是热带钢连轧工艺过程,这是由于在各种轧机中, 热带钢连轧产量大、质量要求高、操作虽复杂但比其他轧制过程易于实现计算机控制。 其计算机功能分为在线监测和自动控制两大部分，监测包括信息传送，轧件跟踪，

21、数 据记录等。 综上所述，实现轧钢工艺过程的在线监测，无论是提高产量还是保证质量都具有 重大意义，而且为提高工艺的技术水平和生产管理的现代化奠定了技术基础。轧钢工 艺过程是由轧钢设备来实现的，轧钢设备能否正常运行会直接影响到工艺过程的正常 与否。可见轧钢设备的状态监测和故障诊断对钢铁工业就具有十分重要的意义。 1.21.2 推钢机的简介推钢机的简介 1.2.1 推钢机的种类推钢机的种类 推钢机的种类很多，常见的有齿轮齿条式、丝杠螺母式、曲柄连杆式、液压式等， 还有的推钢机把齿轮齿条传动和液压传动相结合，形成了液压齿条式。它们各自有自 身的特点，在不同的加热炉上发挥着各自的作用。 齿轮齿条式推钢

22、机通过齿轮齿条的啮合传动把电机的旋转运动转变为齿条的直线运 动，带动推杆进行推钢工作。其工作可靠，传动效率高，推力和行程大，但设备自身 重量大。目前齿轮齿条式推钢机应用比较广泛。 丝杠螺母式和曲柄连杆式工作效率低，行程和推力较小，一般用于小型加热炉，新 上加热炉一般很少采用。 液压式推钢机由液压缸直接推动推杆工作，结构简单，推力大， 自重轻，速度、行 程易控制，但行程不宜太大，且液压系统制作、维护较困难。 根据钢车间使用的经验，推力在0.2mn以上时，一般采用齿条式推钢机较适宜。因 为齿条式推钢机传动效率高，使用可靠，这是螺旋式推钢机无法比拟的。 1.2.2 齿式推钢机的结构齿式推钢机的结构

23、齿轮齿条式推钢机主要包括电机、减速机、联轴器、齿轮轴、齿条、推杆、机架等。 机架一般为一个多层箱体，箱体间用螺栓联接。齿轮轴位于箱体底层的称为下置式， 齿轮轴位于箱体上层的称为上置式。无论采用下置式还是上置式，都存在更换零部件 困难的现象，尤其是更换下部零件时，需要把箱体层层拆分开。 1.2.3 设计中应注意的几点事项设计中应注意的几点事项 1.推力的计算 推力、推速、行程是推钢机的主要技术参数，尤其是最大推力。推力计算的正确 与否关系着推钢机的经济性和使用寿命。 推力计算公式为： （1-1） 1; fggfk 式中：g为钢坯质量，单位是kg； g为重力加速度，一般来说； 2 9.81/gm

24、s 为考虑到加热炉轨道不平，受热变形等因素的影响系数，=1.11.3。 1 k 1 k f为滑动摩擦系数，f=0.21；摩擦系数的大小对推力产生直接的影响，而摩擦系 数的大小主要取决于钢坯温度，钢坯温度对摩擦系数的影响为： 常温时，f=0.2；300c时，f=0.3； 400c一500c时， f=0.40.5； 600c 一800c时，f=0.60.8；大于800c时，f=0.8-1.0。可见，钢坯温度越高，摩擦系 数愈大。一般来说，加热炉分为预热段、加热段和均热段，各段温度不尽相同，应根 据每段温度、钢坯质量计算出各段所需推力，最后相加。 对于有些加热炉来说，炉底是倾斜的，这时还应考虑到钢坯

25、重力的分力对推力的 影响。 2.齿轮选择 推钢机属于低速重载，繁忙使用，齿轮齿条属于重点零件。要通过计算，选择合 理的模数和材质，进行合理的热处理，结构设计要优化，避免出现胶合、点蚀，甚至 断齿等现象。 3.推杆结构 推杆工作中会受到齿条推力、钢板阻力、压轮压力等复杂力系的作用，强度、刚 度要高，结构要可靠，一般采用箱型梁钢板焊接结构。 4.推钢速度 一般来说，影响推钢机生产率的主要因素是推杆返回时的空载时间。为了提高生 产率，推钢机的返回速度可以取得比推速大，一般返回速度比推速大 50%至数倍。实际 使用表明，返回速度比推速大一倍左右比较合适。有的推钢机设有慢速推钢电动机和 快速返回电动机，

26、用以调节速度。采用液压推钢机，可以方便地调节推钢速度。 5.推钢机行程 推钢机行程一般为 1.5-5.5m,这取决与所推炉料的尺寸及炉台宽度。用吊车上料时， 行程应大于每次填料总宽度，并大于辊道的宽度；用辊道上料时，除了考虑大于辊道 宽度外，还应根据检修要求（要求推头能退到辊道外侧）所需长度来确定。 6.机架刚度 理论和实践表明，双机架推钢机机架刚度要给予高度重视，其刚度一定要满足推 力、推速要求，避免出现颤抖现象。压板部位受力非常大，压板结构要满足高强度要 求。 第二章第二章 传动方案的分析与拟定传动方案的分析与拟定 2.12.1 传动方案的分析传动方案的分析 2.1.1 常用的传动类型及其

27、特点常用的传动类型及其特点 1.带传动：带传动传递的功率不大（可用于中小功率） ，机构尺寸比其他传动类型大， 但传动平稳，能缓冲吸收冲击振动。由于摩擦产生静电，不适用于有瓦斯及煤尘等爆 炸危险的场合，常用于高速级传动中。 2.链传动：链传动的瞬时传动比是变化的，且具有冲击振动，故不适用于高速传动 和传动比要求准确的场合，一般多用于低速级传动及传动比要求不太严格的场合。 3.齿轮传动：齿轮传动瞬时传动比不变，且效率高，体积小，是在传动中使用最多 的一种传动件。直齿圆柱齿轮的设计加工容易，但速度高时有噪音，故多用于减速器 低速级中，亦可用于高速级但噪音大。斜齿圆柱齿轮传递运动平稳，噪音小，承载能

28、力高，故多用在减速器中高速级上，低速级上也可以使用。人字齿轮基本上与斜齿轮 相同，它对轴承不产生轴向力，多用于大型减速器。锥齿轮将较困难，特别是模数， 直径大时受到机床的限制，故一般在改变轴的方向等情况下才使用，使用时应尽量使 模数直径小些，以利于加工。锥齿轮常用于高速级上，如用弧齿锥齿轮时噪音小，工 作平稳，故速度可高些。开式齿轮较闭式齿轮磨损大，多用于低速级。 4.蜗杆传动：蜗杆传动传动速比大，传递运动平稳，但效率低，消耗有色金属。因 此普通圆柱面蜗杆传动适用于中小功率，由于其效率低，不适用于连续工作，故多用 于间歇工作的场合。 2.1.2 机械传动系统设计时应注意的事项机械传动系统设计时

29、应注意的事项 1.在满足传动要求的情况下，应尽量使机构的数目减少，使传动链短，这样可以提 高机械效率，减低生产成本。 2.当机械传动系统的总传动比较大而采用多级传动时，应合理分配各传动机构的传 动比。传动比的分配原则时使总的体积小和发挥各类传动机构本身的优势。 3.合理安排传动机构的次序。当总传动比时，要考虑多级传动。如有带传动时，8 一般将带传动放置在高速级；如采用不同类型的齿轮机构组合，圆锥齿轮传动和蜗杆 传动一般放置在高速级；链传动一般不宜放在高速级。 4.在满足传递要求的前提下，应尽量采用平面传动机构，使制造，组装，维修更加 方便。 5.在对传动系统的尺寸的要求较小时，可采用行星轮系机

30、构。 2.22.2 传动方案的拟订传动方案的拟订 根据设计要求，推钢机的最大推力为 f=120t,推钢速度为 0.1m/s，返回速度为 0.16 m/s，工作行程为 1000m，检修行程为 1800m，可见推钢机整体尺寸不大，且在低速状 态下工作。 综合考虑以上传动类型的特点和推钢机的设计要求，现选用齿轮齿条传动和开式齿 轮传动，并采用减速器与电动机相连接。 综合以上方案的优点，具体传动方案如下图所示： 电动机经减速器和齿轮机构减速后，由齿轮齿条机构将轴的转动转化为推杆的往复运 动，将钢坯以额定速度=0.1m/s 推入加热炉 。 1 v 第三章第三章 电动机的选择计算电动机的选择计算 3.13

31、.1 概述概述 电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。它的主要作用 是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。 3.1.1 常用常用电动机的种类电动机的种类 1按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。 其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。 2按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动 机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同布 电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相 异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为

32、单相串 励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 直流电动机按结构及工作原理可分为无 刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流 电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机 和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电 动机和铝镍钴永磁直流电动机。 3按起动与运行方式分类 电动机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电 动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异 步电动机。 4按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。 驱动用电动机 又分为电动工具（包

33、括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家 电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照 相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机 床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。 控制用电动机又分为步进电动机 和伺服电动机等。 5按转子的结构分类 电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠 笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 6按运转速度分类 电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动 机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机

34、和爪极同步电动机等。 调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级 变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、pwm 变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。 3.1.2 电动机选择时的注意事项电动机选择时的注意事项 1.如果电动机功率选的过小，就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长期过载， 使其绝缘因发热而损坏，甚至电动机被烧坏。 2.如果电动机功率选的过大，就会出现“大马拉小车”现象，其输出机械功率不能得 到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利，而且还会造成电能浪 费。 3.23.2 电动机的选择计算电动机的选择计算 3.2.1 选择电动

35、机的类型和机构型式选择电动机的类型和机构型式 在交流电动机中，三相异步电动机在工业中广泛应用。常用的 y 系列三相异步电动 机属于一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，其结构简单，工作可靠，启 动性能好，价格低廉，维护方便，适用于非易燃易爆，无腐蚀性和无特殊要求的机械 上，也适用于某些对启动转矩有较高要求的机械，如压缩机等。 经常启动，制动和反转的机械设备要求电动机具有较小的转动惯量和较大的过载 能力，应选用起重的冶金用的三相异步电动机电动机，常用 yx 型（笼型）和 yzr 型 (绕线型)。 由于推钢机推杆做往复运动，需要频繁快速启动和反转，故选用 yzr 型电动机。 3.2.2 选择

36、电动机的容量选择电动机的容量 已知推钢机的最大推力 f=120t,推钢速度=0.1m/s，返回速度=0.16m/s: 1 v 2 v 推杆的最大作用力: f=; （3-1） 36 120 109.81.176 10nn 则推钢机电动机的输出功率: ； （3-2） 1/1000 .d pf v 式中-总效率； =； （3-3） 123n 式中为传动系统中每一个传动副，轴承，联轴器等的效率。 123 , n 查表知： （齿轮齿条传动（油润滑） ）=0.930.95； 1 （开式齿轮传动（脂润滑） ）=0.95； 2 （一对滚子轴承）=0.98； 3 （二级圆柱齿轮减速器）=0.950.96； 4

37、（齿式联轴器）=0.99； 5 则 2222 12345 = 2222 0.950.950.980.96 0.99 =0.74； 代入公式（3-2）得： = 1/1000 w d p pf v 3 1.176 100.1 1000 0.74 =158.92 w k 选择电动机容量时，应保证电动机的额定功率等于或稍大于工作机所需的电动机 ed p 功率，故取=160。 d p ed p w k 3.2.3 确定电动机转速确定电动机转速 容量相同的电动机，有几种不同的转速可供设计者选择。电动机的同步转速越高， 磁极对数越少，其重量越轻。但是电动机转速与工作机转速相差过大势必使总传动比 加大，致使传

38、动装置的外廓尺寸与重量增加，价格提高。因此在确定电动机转速时应 进行分析比较，选择最优方案。 3.2.43.2.4 选定电动机的型号和参数选定电动机的型号和参数 综上，查表选择 yzr400型冶金用电动机，额定功率=160，转速 1 l ed p w k ，转动惯量，额定电压。587 min w r n 2 24.52ikg m395vv 第四章第四章 传动装置的运动及动力参数的选择和计算传动装置的运动及动力参数的选择和计算 4.14.1 传动比的计算与分配传动比的计算与分配 4.1.1 传动装置的总传动比传动装置的总传动比 由选定电动机的满载转速和工作机轴的转速可得传动装置的总传动比： m

39、n w n ； （4-1） m a w n i n 总传动比等于各级传动比的乘积，即： ； （4-2） 0123an iii iii 已知推杆推钢速度=0.1m/s，选定齿轮直径 d=544mm。 1 v 则： （4-3） 60100060 0.1 1000 544 w v n d =3.51 ； min r 所以总传动比： =167.23； m a w n i n 4.1.2 分配各级传动比分配各级传动比 分配传动比主要考虑以下几点： 1.各级传动比应在推荐范围内选取，不得超过最大值。 2.各级传动零件应做到尺寸协调，结构匀称，避免相互间发生碰撞或安装不便。 3.应尽量使传动装置的外廓尺寸紧

40、凑或重量较小。 4.在卧式二级齿轮减速器中，各级齿轮都应该得到充分润滑。为了避免因各级大 齿轮都能浸到油而使某级大齿轮浸油过深而增加搅油损失，通常使各级大齿轮直径相 近，应使高速级传动比大于低速级，此时高速级大齿轮能浸到油，低速级大齿轮直径 稍大于高速级大齿轮，浸油稍深而已。 根据以上原则，初步选定齿轮传动的传动比，则减速器传动比 0 4i r/min； 1 0 167.23 41.81 4 a i i i 4.2.3 各轴参数的计算各轴参数的计算 将传动装置中各轴从高速轴到低速轴依次编号，定为 0 轴（电机轴） ，1 轴（减速器 低速轴） ，2 轴（齿轮轴） ；相邻两轴传动比表示为，；相邻两

41、轴的传动效率为， 01 i 12 i 01 ；各轴的输入功率为，；各轴输入转矩为,。 12 0 p 1 p 2 p 1 t 2 t 3 y .各轴转速计算； 电机轴转速 0 587 / min;nr 第一轴转速 0 1 01 587 14.04 / min; 41.81 n nr i 第二轴转速 1 2 12 14.04 3.51 / min; 4 n nr i 2.各轴功率计算； 电机轴功率 0 160;pkw 第一轴功率 22 1001045 160 0.96 0.99151.272;pppkw 第二轴功率 22 2112123 11 22 ppp 22 1 151.272 0.950.9

42、8 2 65.56;kw 3.各轴扭矩计算； 电机轴扭矩 3 0 0 0 95499549 160 2.60 10; 587 p tn m n 第一轴扭矩 5 1 1 1 95499549 151.272 1.03 10; 14.04 p tn m n 第二轴扭矩 5 2 2 2 95499549 65.56 1.78 10; 3.51 p tn m n 第五章第五章 减速器的选择计算减速器的选择计算 5.15.1 减速器概述减速器概述 减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩以 满足各种工作机械的需要。在原动机和工作机之间用来提高转速的独立的闭式传动装 置成为增

43、速器。 5.1.1 减速器的作用减速器的作用 减速器的作用主要为： 1.降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出 减速机额定扭矩。 2.降速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。 5.1.2 减速器的分类减速器的分类 减速器的种类很多，按照传动形式不同可分为齿轮减速器，蜗杆减速器和行星减 速器；按照传动的级数可分为单级和多级减速器；按照传动的布置形式又可以分为展 开式，分流式和同轴式减速器，常用减速器主要有； 1.齿轮减速器 主要有圆柱齿轮减速器，圆锥齿轮减速器，和圆锥-圆柱齿轮减速器。 齿轮减速器特点 1).齿轮采用高强度低碳合金钢经渗碳淬火而成，齿面

44、硬度达 hrc58-62，齿轮均 采用数控磨齿工艺，精度高，接触性好。 2).传动率高：单级大于 96.5%，双级大于 93%，三级大于 90%。 3).运转平稳，噪音低。 4).体积小，重量轻，使用寿命长，承载能力高。 5).易于拆检，易于安装。 2.蜗杆减速器 主要有圆柱蜗杆减速器，环面蜗杆减速器和锥蜗杆减速器。 蜗杆减速器的特点是在外廓尺寸不大的情况下，可以获得大的传动比，工作平稳， 噪声较小，但效率较低。其中应用最广的是单级蜗杆减速器，两级蜗杆减速器则应用 较少。蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入 轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体

45、积较大，传动效率不高， 精度不高。 3.蜗杆齿轮减速器及涡轮-蜗杆减速器 4.行星齿轮减速器 行星齿轮减速器由于减速比大，体积小，重量轻，效率高等优点，在许多情况下 可代替二级，三级的普通齿轮减速器和蜗杆减速器。行星减速机其优点是结构比较紧 凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略 贵。 5.摆线针轮减速器 6.谐波齿轮减速器 其中圆柱齿轮减速器的特点是效率高及可靠性高，工作寿命长，维护简便，因而 应用范围很广。 上述 6 种减速器已有标准系列产品，使用时只需要结合所需传动功率，转速，传 动比，工作条件和机器的总体布置等具体要求。 5.25.2 减速器的选用减

46、速器的选用 根据已知的设计要求，即减速器计算传动比 r/min；高速轴输 1 0 167.23 41.81 4 a i i i 入功率 高速轴转速 22 5 160 0.99156.82; ed ppkw587 / min;nr 查表选择减速器型号为型，公称传动比 40.实际传动比130 16zl(113070)jb 40.85，中心距高速轴许用功率 168kw，承载能力 n=750r/min;1300,amm 第六章传动机构的设计计算第六章传动机构的设计计算 6.16.1 齿轮齿条传动设计计算齿轮齿条传动设计计算 6.1.1 齿条传动的特点齿条传动的特点 1.齿条同侧齿廓为平行线,它在与齿定

47、线平行的任一直线上具有相同齿距。 2.齿条直线齿廓上各点具有相同的压力角,等于直线齿廓的齿形角,一般为标准值 。 3.当齿轮齿条标准安装时,齿轮分度圆与齿条分度线重合,啮合角等于齿形角;齿轮以 角速度转动, 带动齿条以线速度直线移动。 4.中心距增大后，齿条远离齿轮轴心 01移动 x 距离(下图虚线所示),根据齿条直线齿 廓的特点,啮合线不会随齿条位置改变而改变,故节点位置 p 也不变化,此时,齿轮的分 度圆仍然与节圆重合，啮合角仍然等于齿条的齿形角,即等于齿轮分度圆上的压力角; 而齿条位置的改变使齿条的中线与节线不再重合，齿侧间隙 j 加大，顶隙增加。即： 齿轮齿条正变位传动时, 。 6.1

48、.2 齿轮齿条传动的设计计算齿轮齿条传动的设计计算 1.选定齿轮类型，精度等级，材料和齿数： 已知输入功率齿轮轴转速65.56;pkw3.51 / min;nr 1）.压力角的选择：一般选取=20。 2）.齿数的选择： 为使轮齿免于根切，对于=20的标注直齿轮，应取故直齿轮取 1 17;z 齿条取所以齿数比 1 17,z 2 15,z 2 1 15 0.88; 17 z u z 3）.齿宽系数的选择： d 查表，对两支撑相对于小齿轮做对称布置并靠近齿轮取0.74; d b d 4） 精度选择：对一般机械，速度不高，选 8 级精度(1009588);gb 5） 材料选择：综合考虑齿轮，齿条的工作

49、条件（载荷大小，有无冲击） ， 加工工艺，经济性以及材料来源等，查表选择齿轮选 40（调质） ，硬度为cr 241286hbs；齿条选 zg35simn（调质） ，硬度为 217269 hbs； 2.按齿面接触疲劳强度计算： 由设计公式进行试算，即： （6-1） 2 1 3 11 1 2.32; te t dh k tzu dd u 1）.确定公式内各计算数值： .试选载荷系数1.3; t k .计算齿轮转矩 5 2 1 2 95499549 65.56 1.70 10; 3.51 p tn m n .选取齿宽系数0.74; d b d .查表的材料的弹性影响系数 1 2 189.8; ea

50、zmp .按齿面硬度查表得齿轮轴接触疲劳强度极限齿条接触疲劳强 lim1; 600 ha mp 度极限 lim2; 650 ha mp .计算应力循环次数： （6-2） 7 1 6060 3.51 12 8 300 151.52 10 ; ih nn jl 假设工作寿命 15 年，每年工作 300 天； （6-3） 7 7 1 2 1.52 10 1.72 10 ; 0.88 n n u .查表取接触疲劳寿命系数 1 0.99; hn k 2 0.95; hn k .计算接触疲劳许用应力： 取失效概率为 1%，安全系数为 s=1； （6-4） 1lim1 1 0.99 600594; hnh

51、ha k mp s （6-5） 2lim2 2 0.95 650617.5; hnh ha k mp s 2）.计算： .试算齿轮分度园直径，代入中较小的值： 1t d h 2 1 3 1 1 2.32 te t dh k tzu d u 2 5 3 1.3 1.70 100.88 1189.8 2.32 0.740.88594 =542.52mm； （6-6） .验算圆周速度 v： （6-7） 11 542.52 3.51 0.0997/ ; 60 100060 1000 t d n vm s .计算齿宽 ：b （6-8） 1 0.74 542.52401.46; dt bdmm .计算齿宽

52、与齿高之比; b h 模数 （6-9） 1 1 542.52 31.91; 17 t t d m z 齿高 2.2571.80; t hm 401.46 5.59; 71.8 b h .计算载荷系数： 根据8 级精度，查表的动载荷系数0.0997/ ,vm s1.01; v k 直齿轮1; hf kk 查表的使用系数1; a k 用插值法查表的 8 级精度，齿轮相对支撑对称布置时， （6-10） 2 3 1.150.180.31 10 h b kb d 2 3 401.46 1.150.180.31 10401.46 542.52 1.37; 查表得 1.52; f k 故载荷系数 （6-11

53、） avhh kkk kk 1 1.01 1 1.37 1.38; .按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径： （6-12） 3 3 11 1.38 542.52 1.3 t t k dd k 553.42;mm .计算模数：m 1 1 553.42 32.55; 17 d m z 3.按齿根弯曲强度设计； 由设计公式： （6-13） 3 2 1 2 ; fasa df yykt m z 1）.确定公式内的各计算数值； .查表得齿轮轴的弯曲疲劳强度极限 1 500; fe mpa 齿条的弯曲疲劳强度极限 2 520; fe mpa .取弯曲疲劳寿命系数 1 0.98; fn k 2 0.96;

54、 fn k .计算弯曲疲劳许用应力 取安全系数，由式得：1.4,s （6-14） 11 1 0.98 500 350; 1.4 fnfe f k mpa s 22 2 0.96 520 356.57; 1.4 fnfe f k mpa s .计算载荷系数 k （6-15）1 1.01 1 1.521.535; avff kkkkk .查取齿形系数 查表得 1 2.97; fa y 2 2.83; fa y .查取应力校正系数 查表得 1 1.52; sa y 2 1.56; sa y .计算大小齿轮的并加以比较 fasa f yy 11 1 2.97 1.52 0.0129; 350 fasa

55、 f yy 22 2 2.83 1.56 0.01238; 356.57 fasa f yy 可见齿轮的数值大。 2）.设计计算 3 2 1 8 3 2 2 2 1.535 1.7 10 31.44; 0.74 17 fasa df yykt m z 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，由于齿轮模数的大小 m 主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，仅与齿轮直 径有关，可取弯曲强度算得的模数 31.44 并就近圆整为标准值按接触疲劳强度32;m 算得的分度圆直径算出直齿轮的齿数 1 553.42,dmm 1 1 553.42 17.2917; 32

56、d z m 则齿条齿数 21 17 0.8815;zz u 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度， 并做到了结构紧凑，避免浪费。 4.几何尺寸计算 1).分度圆直径计算 11 32 17544;dm zmm 22 32 15480;dm zmm 2）.计算中心距 （6-16） 12 544480 512; 22 dd amm 3）.计算齿轮宽度 11 0.74 544400; d bdmm 取齿轮宽度和齿条宽度同为 400mm。 5.结构设计和零件图见附图 5 及附图 8。 6.26.2 齿轮传动的设计计算齿轮传动的设计计算 6.2.1 齿轮传动的特点齿轮传

57、动的特点 齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递的功 率可达数十万千瓦，圆周速度可达 200m/s。 齿轮传动的特点有： 1.效率高。 2.结构紧凑。 3.工作可靠，寿命长。 4.传动比稳定。 但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离要 求过大的场合。齿轮传动可做成开式，半开式及闭式。 6.2.2 齿轮传动的设计计算齿轮传动的设计计算 1.选定齿轮类型，精度等级，材料和齿数： 已知输入功率小齿轮 转速 2 1045 151.272;ppkw 1 14.04 / min;nr 1）.压力角的选择：一般选取=20。 2）.齿数的选择： 为使轮齿免于根

58、切，对于=20的标注直齿轮，应取故小齿轮取 1 17;z 则大齿轮齿数。 1 19,z 21 4 1976zu z 3）. 精度选择：对一般机械，速度不高，选 8 级精度(1009588);gb 4）. 材料选择：综合考虑齿轮的工作条件（载荷大小，有无冲击） ，加工工艺， 经济性以及材料来源等，查表选择小齿轮选 40（调质） ，硬度为 241286hbs；大cr 齿轮选 zg50simn（调质） ，硬度为 217269 hbs； 2.按齿面接触疲劳强度计算： 由设计公式进行试算，即： 2 1 3 11 1 2.32; te t dh k tzu dd u 1）.确定公式内各计算数值： .试选载

59、荷系数 1.3; t k .计算齿轮转矩 8 1 1.03 10;tn mm .选取齿宽系数 0.6; d b d .查表的材料的弹性影响系数 1 2 189.8; ea zmp .按齿面硬度查表得齿轮轴接触疲劳强度极限 齿条接触疲劳 lim1; 600 ha mp 强度极限 lim2; 650 ha mp .计算应力循环次数 7 1 6060 14.04 12 8 300 156.07 10 ; ih nn jl 假设工作寿命 15 年，每年工作 300 天； 7 7 1 2 6.07 10 1.52 10 ; 4 n n u .查表取接触疲劳寿命系数 1 0.99; hn k 2 0.95

60、; hn k .计算接触疲劳许用应力： 取失效概率为 1%，安全系数为 s=1； 1lim1 1 0.99 600594; hnh ha k mp s 2lim2 2 0.95 650617.5; hnh ha k mp s 2）.计算： .试算齿轮分度园直径，代入中较小的值： 1t d h 2 1 3 1 1 2.32 te t dh k tzu d u 2 8 3 1.3 1.03 104 1189.8 2.32 0.64594 360.50;mm .验算圆周速度 v： 11 360.5 14.04 0.26/ ; 60 100060 1000 t d n vm s .计算齿宽 ：b 1