棒材飛剪機(jī)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：32棒材飛剪機(jī)設(shè)計(jì)（一）32棒材飛剪機(jī)的設(shè)計(jì)（一）摘要飛剪機(jī)的夾送裝置是剪切前的輸送裝置，由電動(dòng)機(jī)、減速裝置、傳動(dòng)裝置和夾送機(jī) 構(gòu)組成。其主要功能是按照剪切的速度進(jìn)行輸送原料。功能的實(shí)現(xiàn)靠上下兩夾送輥摩擦 著棒材進(jìn)行。夾送機(jī)的設(shè)計(jì)大體分為三部分：一是電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)；二是夾送整體； 三是夾送機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)是以結(jié)構(gòu)、制造和裝配精度為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。由于棒材的夾送機(jī)構(gòu)用以完成飛剪過程前的輸送給予，這種機(jī)構(gòu)簡單，尺寸精度不 高，操作容易，維修方便。依據(jù)飛剪機(jī)的剪切過程前棒料傳送的水平速度、軌跡的要求,確定設(shè)計(jì)變量，對(duì)飛剪機(jī)夾送機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使夾送機(jī)的機(jī)械參數(shù)滿足了剪切過程速度 的要求，同

2、時(shí)提高了飛剪機(jī)剪切性能和軋件的剪切質(zhì)量。其設(shè)計(jì)過程為：首先根據(jù)工廠的實(shí)際要求，即剪切棒材直徑的大小，來選擇電動(dòng)機(jī)的功率。然后根 據(jù)設(shè)計(jì)過程和機(jī)械加工過程的合理性，及其經(jīng)濟(jì)方面綜合來考慮，選擇45號(hào)鋼再經(jīng)過淬火和中溫回火等熱處理來設(shè)計(jì)它的具體零件。具體零件的設(shè)計(jì)主要為：軸、齒輪和夾送輥。其中軸和齒輪為最主要設(shè)計(jì)對(duì)象。根 據(jù)電機(jī)的功率和扭矩，由軸的設(shè)計(jì)公式確定軸的最小截面尺寸。然后在各個(gè)臺(tái)階處尺寸 增大。最后較合軸的危險(xiǎn)截面。由于沒有橫向力齒輪選用直齒輪，最后較合齒根彎曲疲 勞強(qiáng)度和齒面接觸疲勞強(qiáng)度。此過程中選擇軸承。關(guān)鍵詞：飛剪機(jī)夾送機(jī)設(shè)備選擇傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)Design of 32 bar fly

3、ing shear (one)AbstractThe pinch device of Flying shear is a delivery device including motor, deceleration devices, transmission and pinch institutions before cutting. Its main function is to shear in accordanee with the speed transmission. Implementation of features from top to bottom on two Pinch

4、Roll fricti on in a bar. Pinch the desig n can be divided into three parts: First, motor and tran smissi on system and the other is the pin ch; third, pinch in stituti ons. This desig n is structure, precisi on manu facturi ng and assembly for the desig n of the focus.As the bar Pinch age ncies to c

5、omplete the process before flying shear to the delivery of such institutions bodies simple, size, accuracy is not high, easy to use, easy maintenance. Based on the shear flying shear process before the bar of the level of transmission speed, trajectory requirements, the design variables, flying shea

6、r pinch institutions designed to pin ch-mecha ni cal parameters of the sheari ng process to meet the requireme nts of speed, At the same time improve the flying shear shear performance and quality of rolling pieces of the shear. The desig n process:Accordi ng to the first pla nt with the actual dema

7、 nd that the shear bar diameter the size of the electrical power to choose. Based on the desig n process and the machi ning process is reas on able, comprehe nsive and econo mic aspects to con sider, select ano ther 45 steel-quenching and tempering, and so in the heat treatment to the specific desig

8、n of its parts.The specific design of the main components: shaft, gear and pinch rollers. One of the main shaft and gear design object. According to the electrical power and torque from the shaft axis desig n formula to determ ine the minimum sect ion size. The n the stage in various sizes in crease

9、. Fin ally a dan gerous secti on of the shaft. In the abse nce of horiz on tal gear selecti on of gear, the last of a tooth root bending fatigue and tooth con tact fatigue. Beari ng this in the course of choice.key word： flying shear PinchEquipment SelectionTransmission System Design1引言 12資料摘要 22.1我

10、國鋼鐵行業(yè)要加快結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐 22.2國外小型飛剪機(jī)的發(fā)展情況 32.3國內(nèi)小型飛剪機(jī)發(fā)展情況 42.4新型飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)探討 53設(shè)計(jì)計(jì)算 73.1電動(dòng)機(jī)的選擇 73.1.1電動(dòng)機(jī)選擇應(yīng)綜合考慮的問題 73.1.2電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇 73.1.3 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 73.1.4 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定 83.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 83.2.1計(jì)算總傳動(dòng)比 83.2.2 合理分配各級(jí)傳動(dòng)比 83.3 傳動(dòng)箱體內(nèi)直齒輪設(shè)計(jì) 93.3.1選擇材料、熱處理、精度等級(jí)及齒數(shù) 103.3.2按齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 113.3.3校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 123.3.4校核根彎曲疲勞強(qiáng)度 133

11、.3.5幾何尺寸計(jì)算 143.4軸的設(shè)計(jì) 163.4.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 173.4.2求作用在軸上的力 183.5軸承的校核 213.6連軸器的選擇 233.7鍵的校核 244結(jié)論 255謝辭 266參考文獻(xiàn) 277外文資料 291引言本次設(shè)計(jì)是根據(jù)要求對(duì)棒材廠直徑 32厘米棒材進(jìn)行飛剪機(jī)的夾送裝置設(shè)計(jì), 通過改變大小直齒輪的傳動(dòng)比來進(jìn)行減速。對(duì)齒輪、傳動(dòng)軸、進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核，并 對(duì)軸承、鍵等進(jìn)行計(jì)算和校核。本次設(shè)計(jì)的對(duì)象是夾送機(jī)。夾送機(jī)是飛剪前的夾送 裝置，由兩對(duì)齒輪將電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速傳出，執(zhí)行件夾送輥來完成動(dòng)作，夾送輥 由上下兩組組成。飛剪機(jī)是冶金工業(yè)的重要設(shè)備之一。所謂飛剪機(jī)，是指橫向剪切

12、運(yùn)動(dòng)扎件，并 滿足用戶定尺要求的設(shè)備。因而飛剪機(jī)必須具備三個(gè)必要的條件：（1）剪切運(yùn)動(dòng)扎件時(shí)刀刃的水平分速度與扎件同步；（2）飛剪機(jī)應(yīng)能滿足不同用戶的定尺要求；（3）剪切速度必須與生產(chǎn)線上其他設(shè)備匹配， 以提高生產(chǎn)效率。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容概括為:第一章，資料摘要;第二章，設(shè)計(jì)計(jì)算；第三章，校核計(jì)算；第四章，設(shè)計(jì)總結(jié)，并附參考資料 由于設(shè)計(jì)水平有限，時(shí)間緊湊，難免存在錯(cuò)誤，希望各位老師給予指導(dǎo)，并對(duì)在設(shè)計(jì)過程中指導(dǎo)老師給予我們的幫助表示感謝2資料摘要2.1我國鋼鐵行業(yè)要加快結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐當(dāng)前，用科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)鋼鐵行業(yè)、搞好結(jié)構(gòu)調(diào)整具有特別重要的意義，特別 是對(duì)促進(jìn)鋼鐵工業(yè)可持續(xù)穩(wěn)定增長、正確評(píng)價(jià)鋼鐵行

13、業(yè)近年來的發(fā)展、解決鋼鐵工 業(yè)出現(xiàn)的投資過度和低水平重復(fù)建設(shè)問題， 有著積極的現(xiàn)實(shí)意義。一、當(dāng)前鋼鐵行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀當(dāng)今世界鋼鐵工業(yè)的發(fā)展趨勢，可用5方面來概括：裝備大型化、產(chǎn)品專業(yè)化、 質(zhì)量潔凈化、生產(chǎn)連續(xù)化、經(jīng)營集團(tuán)化。世界鋼鐵市場的競爭是圍繞高附加值、高性能產(chǎn)品展開的。一是板材，如汽車 板、家電板（鍍鋅、彩涂）、鍋爐板、橋梁板、不銹鋼板和管線板等。二是線棒材， 如汽車用的齒輪鋼、軸承鋼、彈簧鋼、閥門鋼等合金鋼棒材；高清潔度的線材，包 括鋼簾線用線材、斜拉橋、懸索橋用高強(qiáng)鍍鋅鋼絲、高強(qiáng)螺栓等。三是型材，主要 是H型鋼和高速鐵路用鋼軌。當(dāng)前，鋼鐵行業(yè)的現(xiàn)狀是板帶產(chǎn)能不足、一部分落后產(chǎn)能急需淘汰、

14、缺少自己 的核心技術(shù)。這些已成為制約鋼鐵行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品升級(jí)的主要障礙。就我國而言，中國鋼鐵工業(yè)發(fā)展已取得很大進(jìn)步，但與世界發(fā)達(dá)國家相比還有 不小的差距，比如企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)不合理，缺乏具有國際競爭力的企業(yè)集團(tuán)；產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)不合理，實(shí)物質(zhì)量不高，缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和有競爭力的產(chǎn)品，及 總體技術(shù)裝備水平低于發(fā)達(dá)國家和不容樂觀的資源情況。二、用科學(xué)發(fā)展觀，促進(jìn)鋼鐵工業(yè)健康快速發(fā)展，是保證我國國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā) 晨的客觀要求目前，我國鋼材市場資源緊、價(jià)位高、進(jìn)口量大，其根源在于鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)能 增加和結(jié)構(gòu)調(diào)整滯后。我國的汽車、家電、造船、機(jī)電、建筑等主要用鋼行業(yè)對(duì)鋼 材的品種質(zhì)量和性能要求已經(jīng)與世界

15、接軌。而我國鋼鐵行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整還沒有完 成，大多數(shù)企業(yè)產(chǎn)品與下游行業(yè)產(chǎn)品需求存在很大錯(cuò)位。根據(jù)我國對(duì)建筑、汽車、造船、家電等8個(gè)主要用鋼行業(yè)調(diào)查顯示，需求量最 大的是小型材、中厚板、冷熱軋薄板、鍍鋅板、硅鋼板、線材等品種，且高性能、 高附加值的鋼材需求比重增大。如汽車行業(yè)所需的高質(zhì)量的轎車板，輕工行業(yè)所需 的家電鍍鋅板，硅鋼片、彩涂板和鍍錫板，建筑行業(yè)所需的H型鋼，方矩形管、高 強(qiáng)鋼絲、耐火耐候鋼，集裝箱行業(yè)所需的熱軋耐海水腐蝕薄板及鍍鋅、鍍錫和彩涂用的薄規(guī)格冷軋板，機(jī)械行業(yè)、汽車行業(yè)所需的高質(zhì)量、高精度的合金鋼棒材等。 因此，保持鋼鐵行業(yè)較快的技術(shù)改造和技術(shù)進(jìn)步的速度十分重要。三、鋼鐵行業(yè)在

16、21世紀(jì)的歷史任務(wù)根據(jù)我國在2 1世紀(jì)的總體發(fā)展戰(zhàn)略，鋼鐵行業(yè)在新世紀(jì)要完成的歷史任務(wù) 是：保證國家在2020年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和2050年到達(dá)中等發(fā)達(dá)國家的戰(zhàn)略目 標(biāo)，提供所需的鋼鐵材料，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)各部門可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展；實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)的 自我完善，完成鋼鐵工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，完成從鋼鐵大國向鋼鐵強(qiáng)國的歷史轉(zhuǎn)變。要實(shí)現(xiàn)這一歷史任務(wù)，我國鋼鐵工業(yè)大約需要經(jīng)歷3個(gè)階段。第一階段：從目 前到2 0 10年前后，鋼鐵行業(yè)處于快速發(fā)展時(shí)期；第二階段：從2 0 10年到2 020年或2030年左右，鋼鐵需求將要進(jìn)入飽和期，此時(shí)鋼鐵產(chǎn)量將達(dá)到峰值； 第三階段，在2 0 3 0年以后，隨著我國工業(yè)化和小城鎮(zhèn)化的實(shí)現(xiàn)，鋼

17、材的消費(fèi)強(qiáng) 度和總量將會(huì)有所降低，但仍然會(huì)保持在較高水平上。2.2國外小型飛剪機(jī)的發(fā)展情況目前，國外多采用兩種比較先進(jìn)的飛剪機(jī)型，一是采用離合器制動(dòng)器，我們稱 作“連續(xù)一一起停”制飛剪，另一種是電機(jī)直接起停制飛剪，兩種飛剪各有其優(yōu)點(diǎn) 亦有其不足之處。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電控元器件水平的提高。起停制飛剪 將逐步代表著飛剪機(jī)的發(fā)展趨勢?！斑B續(xù)一一起?！敝骑w剪機(jī)，整機(jī)分為傳動(dòng)裝置和剪切裝置兩大部分。傳動(dòng)裝 置部分是由直流電機(jī)帶動(dòng)，配置有飛輪連續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)；而剪切裝置一般清況下是靜 止不轉(zhuǎn)的。兩部分之間由一對(duì)快速響應(yīng)得離合器制動(dòng)器相連接和控制。當(dāng)需要剪切 時(shí)，則制動(dòng)器打開，離合器合上，傳動(dòng)裝置通過離

18、合器帶動(dòng)剪切裝置運(yùn)動(dòng)并剪切； 剪切完后離合器脫開制動(dòng)器合上，將剪切裝置制動(dòng)停止到某一確定的待切位置上。 傳動(dòng)裝置仍連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。這種機(jī)型傳動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，剪切部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很 小。因此，可以通過離合器制動(dòng)器控制實(shí)現(xiàn)在小慣量下起動(dòng)、制動(dòng)，而在大慣量下 進(jìn)行剪切。可以充分利用動(dòng)力矩，提高速度，降低能耗。起停制飛剪機(jī)，采用低慣量大扭矩直流電機(jī)，整機(jī)直接起動(dòng)、剪切、制動(dòng)，完 成剪機(jī)的三個(gè)基本動(dòng)作過程。飛剪的傳動(dòng)部分和剪切部分做成一體，整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng) 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都很低，以便于實(shí)現(xiàn)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)頻繁的起動(dòng)制動(dòng)，這種飛剪一般處于 靜止?fàn)顟B(tài)，剪切時(shí)，電機(jī)直接拖動(dòng)傳動(dòng)裝置和剪切裝置迅速起動(dòng)剪切，而后立即制 動(dòng)，而

19、且有些要求電機(jī)殼反向爬行轉(zhuǎn)動(dòng)， 將箭頭準(zhǔn)確地復(fù)位于某一待切位置。 因此, 這種飛剪結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)保養(yǎng)方便，控制環(huán)節(jié)少，剪切精度較高。“連續(xù)一一起?！敝骑w剪機(jī)與起停制飛剪相比較，前者適合高速頻繁起動(dòng)，后 者結(jié)構(gòu)簡單，剪切精度高，并且在電控技術(shù)及元件過關(guān)的情況下，速度亦可達(dá)到或 超過前者，因而更有發(fā)展前途。2.3國內(nèi)小型飛剪機(jī)發(fā)展情況從建國初期50年代至70年代，國內(nèi)小型飛剪大都受東歐、蘇聯(lián)等社會(huì)主義國 家影響，飛剪機(jī)大致可分為連續(xù)制和起停制兩大類，例如：鞍鋼一初軋100X 100方連續(xù)制飛剪機(jī)，首鋼300小型50X 50方起停制飛剪；25X 25連續(xù)制飛剪機(jī)，濟(jì) 鋼小型廠捷克產(chǎn)11噸連續(xù)制飛剪機(jī)

20、等等。連續(xù)制飛剪機(jī)，大多采用空切機(jī)構(gòu)和勻速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)定尺剪切工作時(shí)電機(jī)拖動(dòng) 傳動(dòng)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，剪切機(jī)構(gòu)做連續(xù)地空切動(dòng)作，因此這種飛剪設(shè)置了空切機(jī)構(gòu)、 倍切機(jī)構(gòu)等裝置。不可避免地帶來設(shè)備龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，而且定尺長度是確 定的，不可fe任意調(diào)整，限制了定尺規(guī)格的變化范圍。由于剪切機(jī)構(gòu)復(fù)雜龐大， 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也大，影響了剪切速度的提高。許多鋼廠在后來的設(shè)備改造中都將簡化改 成擺槽式的飛剪。如首鋼 25X 25連續(xù)制飛剪既是如此，但這樣改動(dòng)后，剪切誤差 很大，常常定尺誤差達(dá)1-2 m，這是非常難不利的。近年來，飛剪機(jī)在世界各國得到了較快發(fā)展，對(duì)促進(jìn)汽車工業(yè)的發(fā)展起到了重 要作用。歐洲生產(chǎn)的開卷線中大

21、多采用回轉(zhuǎn)式飛剪機(jī)，這種開卷的運(yùn)動(dòng)速度較高， 但是它的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜一些，加工裝配的精度也比較高。飛剪機(jī)是現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)中的重要設(shè)備，它的剪切精度是使用的關(guān)鍵，而影響精 度的因素中，除機(jī)械精度外，在冬至方面也需諸多環(huán)節(jié)來保障。要使飛剪準(zhǔn)確的進(jìn) 行剪切，測定帶鋼的速度、剪切點(diǎn)的位置是飛剪控制系統(tǒng)的重要的計(jì)算依據(jù)。由于 機(jī)構(gòu)中存在運(yùn)動(dòng)副間隙、機(jī)構(gòu)尺寸誤差和彈性變形，從而使得機(jī)構(gòu)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)總是 偏離其期望值。尤其是當(dāng)機(jī)構(gòu)尺寸存在誤差時(shí)，機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)發(fā)生較大的 變形，在飛剪機(jī)中這種影響顯得尤為重要。在優(yōu)化的研究上，國內(nèi)研究集中在系統(tǒng)和機(jī)械參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以預(yù)期軌跡的 誤差最小、速度均勻的誤差最小、

22、連桿位置的誤差最小為目標(biāo)函數(shù)，使得位移誤差 在剪切角度范圍內(nèi)的誤差不大于 2mm比原來結(jié)構(gòu)參數(shù)大為改善。對(duì)于擺動(dòng)式飛剪 機(jī)的機(jī)構(gòu)優(yōu)化，選取在剪切區(qū)域內(nèi)使剪刃各位置的水平速度與帶鋼運(yùn)動(dòng)速度之差累 計(jì)最小作為一個(gè)分目標(biāo)函數(shù)，提高帶鋼的剪切質(zhì)量、表面光度，使剪刃與帶鋼成垂 直角度、剪切的帶鋼斷面平整。起停制飛剪其原理同前面第一節(jié)中所述是一樣的，但是當(dāng)時(shí)的設(shè)備結(jié)構(gòu)和電氣 元器件、控制水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及今日，故這種飛剪的速度是很低的。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對(duì)板材的需求越來越大。目前，板材的毛坯形式已從單 張板逐漸過渡到卷料，帶鋼定尺剪切生產(chǎn)線（即橫剪線）的應(yīng)用越來越普遍，對(duì)其 運(yùn)行線速度和剪切速度要求也越來越高

23、。傳統(tǒng)的停剪機(jī)已不能滿足現(xiàn)代沖壓的生產(chǎn) 要求，取而代之的應(yīng)是飛剪機(jī)。飛剪機(jī)用于鋼材生產(chǎn)領(lǐng)域已有數(shù)十年歷史，是冶金行業(yè)的重要設(shè)備，可以使生 產(chǎn)更加高速化、連續(xù)化，因此，其性能的優(yōu)劣直接影響生產(chǎn)的質(zhì)量、成材率和定尺 率。飛剪機(jī)的功能是能夠橫向剪切運(yùn)行中的帶鋼，將其安裝在鋼坯連軋機(jī)、鋼板連 軋機(jī)、型鋼和連續(xù)扎直線上，用于剪切帶鋼的頭、尾或?qū)т撉谐梢?guī)定的尺寸。在 開卷線領(lǐng)域，對(duì)飛剪機(jī)有高生產(chǎn)率、滿負(fù)荷、高可靠性、卷料多樣性，特殊剪切方 法等的要求。傳統(tǒng)的飛剪機(jī)存在強(qiáng)度、剛度要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，不易 改變產(chǎn)品規(guī)格等缺點(diǎn)，軋鋼機(jī)飛剪機(jī)不能直接用于開卷線。為此，設(shè)計(jì)開發(fā)了用于 帶鋼定尺剪切的飛剪

24、機(jī)。2.4新型飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)探討飛剪機(jī)是可以在帶材運(yùn)動(dòng)過程中橫向進(jìn)行定尺，剪切的剪板機(jī)，其最大特點(diǎn)是 不停剪。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的飛剪機(jī)在冶金行業(yè)的連續(xù)式軋機(jī)的作業(yè)線上和連續(xù)作業(yè)的精整 線上有著廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著冶金行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，卷料的、產(chǎn)量增長 很快，開卷校平定尺剪切線（以下簡稱開卷線）在國內(nèi)眾多的制造業(yè)中應(yīng)用日益廣 泛。以前，這些開卷線都是帶材在完成定尺送進(jìn)后處于停止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行剪切，即所 謂的“停剪”，從而限制了開卷線生產(chǎn)率的提高，而且在定尺送進(jìn)輥加速啟動(dòng)和減速停止過程中帶材表面 -q-能產(chǎn)生壓痕， x. -J-于一些對(duì)表面質(zhì)量要求較高 的帶材，如不銹鋼、鋁、鍍鋅板等是不允許的。而冶金行業(yè)中

25、使用的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的飛 剪機(jī)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，不適合在上述開卷線中使用。直到上世紀(jì)末，新型 飛剪機(jī)的出現(xiàn)較好地解決了這些問題。新型飛剪機(jī)在國外得到了迅速發(fā)展，國內(nèi)一 些開卷線生產(chǎn)企業(yè)也在開發(fā)研制。本文就對(duì)新型飛剪機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行 初步探討。新型飛剪機(jī)的工作原理帶鋼以恒速送進(jìn)，同時(shí)剪切剪刃的水平速度與帶鋼的喂料速度一致，以達(dá)到定 尺剪切的目的。因此，飛剪的剪切狀態(tài)可以稱作為一種動(dòng)態(tài)剪切。飛剪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 可概括為：加速啟動(dòng)同步剪切減速制動(dòng)等待。其特點(diǎn)是啟動(dòng)、制動(dòng)、等待的間隙運(yùn)動(dòng)。飛剪機(jī)的剪刃在剪切帶鋼時(shí)，要隨著帶鋼一起運(yùn)動(dòng)，剪刃應(yīng)同時(shí)完成剪切與移動(dòng)兩個(gè)動(dòng)作，且剪刃在在帶鋼運(yùn)行方向的瞬時(shí)

26、分速度應(yīng)與帶鋼yunx速度相等。如果剪刃在帶鋼運(yùn)動(dòng)方向上的分速度小于帶鋼移動(dòng)速度，將會(huì)造成剪刃阻礙帶鋼運(yùn) 動(dòng)，使帶鋼產(chǎn)生彎曲變形，嚴(yán)重時(shí)還可能出現(xiàn)緾刀事故，從而影響生產(chǎn)；反之，如 果剪刃在帶鋼運(yùn)動(dòng)方向上的分速度大于帶鋼的速度，則將會(huì)出現(xiàn)拉鋼現(xiàn)象，使帶鋼 產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，這樣一方面會(huì)影響剪切質(zhì)量，另一方面還會(huì)增加飛剪的沖擊負(fù) 荷，或使帶鋼在加送輥中打滑，從而造成剪切定尺長度上的誤差，并可能損失帶鋼 的表明。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)飛剪機(jī)之所以必須具有空切機(jī)構(gòu)和勻速機(jī)構(gòu)，原因就是直流電機(jī)雖然能夠調(diào)速，卻不能在飛剪機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)一圈的過程中實(shí)現(xiàn)精確的變速。上世紀(jì)70年代以來，電力電子、電機(jī)、變頻控制、計(jì)算機(jī)控制以及其

27、他相關(guān)技術(shù)得到了飛躍發(fā) 展，特別是交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展。隨著第三代稀土材料釹、鐵、 硼的出現(xiàn)，20世紀(jì)90年代推出了大功率永磁交流伺服電機(jī)，它和數(shù)字化的重載機(jī) 械驅(qū)動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，突破了傳統(tǒng)飛剪機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，形成了新型飛剪機(jī)。新型飛剪機(jī)是高新技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)的結(jié)合， 把大功率伺服電機(jī)作為飛剪機(jī) 的主傳動(dòng)，不但大幅度提高了飛剪機(jī)的智能化水平、可靠性和使用水平，而且大大 簡化了機(jī)械空切機(jī)構(gòu)和勻速機(jī)構(gòu)。另外，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的飛剪機(jī)為了實(shí)現(xiàn)與帶材運(yùn)動(dòng)速 度的匹配，往往把板料校平機(jī)和飛剪機(jī)用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并通過一個(gè)復(fù)雜的變速箱對(duì)飛剪機(jī)進(jìn)行變速。而新型飛剪機(jī)由伺服電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)， 省去了變速箱。3設(shè)

28、計(jì)計(jì)算3.1電動(dòng)機(jī)的選擇3.1.1電動(dòng)機(jī)選擇應(yīng)綜合考慮的問題1）根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn) 調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)類型。2根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和起動(dòng)頻繁程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制、 過載能力和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)的容量，并確定冷卻通風(fēng)方式，所選電動(dòng)機(jī)容量 應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取 0.8-0.9。過大的備用容量會(huì)使電動(dòng)機(jī)的效率降低，對(duì) 于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩校驗(yàn)強(qiáng)度的機(jī)械造價(jià)提 高。3）根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、腐蝕和易燃易爆氣體 等考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。4）根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)

29、和對(duì)功率因數(shù)的要求，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類型。5）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及 機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。此外，選擇電動(dòng)機(jī)還必須符合節(jié)能要求，考慮運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貨情況、 備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品價(jià)格、建設(shè)費(fèi)用及考慮生產(chǎn)過程中 前后期電動(dòng)機(jī)容量變化等各因素。3.1.2電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇因?yàn)楸緜鲃?dòng)的工作狀況是：電機(jī)頻繁啟動(dòng)、單向旋轉(zhuǎn)。要求夾送傳動(dòng)系統(tǒng)一一齒輪、聯(lián)軸器、制動(dòng)器以及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的總飛輪矩越小越好，從而希望電動(dòng)機(jī)本身的飛輪矩小。這是因?yàn)椋妱?dòng)機(jī)執(zhí)行啟動(dòng)-制動(dòng)工作中的簡單工作制，剪刃從“零 位-啟動(dòng)-加

30、速-均速-剪切-制動(dòng)-零位”這一個(gè)周期的時(shí)間很短,所以要求電 動(dòng)機(jī)在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩恒定下起動(dòng)（加速）時(shí)間和制動(dòng)（減速）時(shí)間要短，而關(guān)鍵問題是 飛輪矩要小。在制動(dòng)問題上，由于要靠電機(jī)本身電氣制動(dòng)剎車停位，而制動(dòng)器只是 防止零點(diǎn)漂移，不需有很大的制動(dòng)力。這樣制動(dòng)器選擇可以偏小，制動(dòng)輪減小，飛輪矩值也減小。3.1.3電動(dòng)機(jī)功率的選擇計(jì)算并選擇電動(dòng)機(jī)的功率要考慮兩個(gè)因素：一是電機(jī)的發(fā)熱和溫升，電機(jī)運(yùn)行 時(shí)的發(fā)熱情況不僅取決于負(fù)載的大小，也和負(fù)載持續(xù)時(shí)間的長短，即電機(jī)的工作方 式密切相關(guān)，所以一般要根據(jù)電機(jī)不同的工作方式及生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載圖先預(yù)選電 機(jī)，在繪制電機(jī)負(fù)載圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)熱校核；二是對(duì)交流電機(jī)要考慮

31、啟動(dòng)工作機(jī) 械的最大轉(zhuǎn)矩，對(duì)直流電機(jī)要考慮換向條件（換向器上的火花）允許的短時(shí)間過載 能力。p = TdNd9550二 30 KWP電動(dòng)機(jī)的輸出功率pD 電動(dòng)機(jī)的額定功率nd 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速3.1.4電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定由上所述，通過文獻(xiàn)13查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)為丫225M-6,其額定功率為30kW滿載轉(zhuǎn) 速980r/min?；痉项}目所需的要求。3.2計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配3.2.1計(jì)算總傳動(dòng)比由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng) 比為：i - n m / nwnw = 480r / mini =2.0423.2.2合理分配各級(jí)傳動(dòng)

32、比由于減速的范圍較小，所以采用一級(jí)減速直接傳遞到工作軸的方案。各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩如表 3-1所示:表3-1項(xiàng)目電動(dòng)機(jī)軸高速軸低速工作軸轉(zhuǎn)速（r/min ）980980480功率（kW）303028轉(zhuǎn)矩（N m）200020001959傳動(dòng)比112.042效率10.990.973.3 傳動(dòng)箱體內(nèi)直齒輪設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率 可達(dá)近十萬千瓦，圓周速度可達(dá)200m/s。齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有：1）效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率為最高。如一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的效率可達(dá)99%這對(duì)大功率傳動(dòng)十分重要，因?yàn)榧词剐手惶岣?%也有很大的經(jīng)濟(jì)意

33、義。2）結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較小。3） 工作可靠、壽命長 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作 十分可靠，壽命可長達(dá)一、二十年，這也是其他機(jī)械傳動(dòng)不可比擬的。這對(duì)車輛及 在礦井內(nèi)工作的機(jī)器尤為重要。4）傳動(dòng)比穩(wěn)定 傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。齒輪傳動(dòng)獲得廣 泛應(yīng)用，也就是由于具有這一特點(diǎn)。但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過大 的場合。齒輪傳動(dòng)可做成開式、半開式及閉式。如在農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械以及簡易的機(jī) 械設(shè)備中有一些齒輪傳動(dòng)沒有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露在外面，這叫開式齒輪 傳動(dòng)。這種傳動(dòng)不僅外界雜物極易侵

34、入，而且潤滑不良，因此工作條件不好，輪齒 也容易磨損，故只用于低速傳動(dòng)。當(dāng)齒輪傳動(dòng)裝有簡單的防護(hù)罩，有時(shí)還把大齒輪 部分地侵入油池中，則稱為半開式齒輪傳動(dòng)。他的工作條件雖有所改善，但仍不能 做到嚴(yán)密防止外界雜物侵入，潤滑條件也不算最好。而汽車、機(jī)床、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等 所用的齒輪傳動(dòng)，都是裝在經(jīng)過精確加工，而且密圭寸嚴(yán)密的箱體內(nèi)，這稱為閉式齒輪傳動(dòng)。它與開式或半開式的相比，潤滑及防護(hù)等條件最好，多用于重要的場合本次設(shè)計(jì)中夾送機(jī)需要兩對(duì)齒輪，其中一對(duì)是主動(dòng)軸與固定中的夾送輥軸嚙 合，第二對(duì)是夾送輥軸之間相同的一對(duì)齒輪的捏合，因?yàn)閮善X輪一樣，因此在本 設(shè)計(jì)中只計(jì)算校核一片。變位齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)步驟：從機(jī)

35、械原理角度來看，遇到的變位齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)問題，可以分為如下兩類：(1) 已知中心距的設(shè)計(jì)這時(shí)的已知條件是乙、z、m a、a，其設(shè)計(jì)步驟如 下：1) 由式a COSa =aCOSa確定嚙合角a = a COSa / COSa2) 由式inv a =2tan a(xi X2)/(乙 Z2) inva確定變位系數(shù)和x1 +x2 =(inv a，-inv a )( zi +z2)/(2tan a )3) 由式a =a ym確定中心距變動(dòng)系數(shù)y = (a，_ a )/ m4) 由式.：y =(Xi X2)-y確定齒頂高降低系數(shù)y=(xi X2) -y(2) 已知變位系數(shù)的設(shè)計(jì)這時(shí)的已知條件是zi、Z2、m

36、 a、x,、X2，其設(shè)計(jì) 步驟如下：1) 由式 inv a，= 2tana(x,+x2) / (z,+z2)+invainv a，= 2tan a(xi+x2) / (乙+z2)+inva2) 由式a COSa，-a cosa確定中心距a = a COS a/COS a3) 由式a -a ym及-y=(x1 x2) y確定中心距變動(dòng)系數(shù)y及齒頂咼降低系數(shù) y。3.3.1選擇材料、熱處理、精度等級(jí)及齒數(shù)1 選精度等級(jí)、材料1) 材料及熱處理；選擇小齒輪材料為40Cr (調(diào)質(zhì))，硬度為257HBS大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))， 硬度為217HBS二者材料硬度差為40HBS選小齒輪齒數(shù)為N =22，大

37、齒輪齒數(shù)z2 = uz = 2.024 22 =44.5,取 z2 =45。2、 , 、 ,由文獻(xiàn) 圖10-20C及圖10-21d按MQ等級(jí)查得：二 Hiimi =610MPa；Fm2 =550MPaCTF = 290MPaCFli 2 =210MPa olimllim 22）精度等級(jí)選用7級(jí)精度；3）由于剪切時(shí)無軸向力的產(chǎn)生，所以采用直齒圓柱齒輪3.3.2按齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算簡化設(shè)計(jì)公式(10-9a):d1t _ 2.323KtT|u 二 1u齒寬系數(shù)載荷系數(shù)接觸疲勞許用應(yīng)力取a =1取 Kt =1.2._ KHN1；- H limH _ S取 S =1,Khn1 =0.90,Kh

38、n2 =0.95 代入式中得0.90 610549( MPa)10.95 550因卜h h故此應(yīng)以1= 522.5( MPa)h為計(jì)算依據(jù)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T =95.5“05R / n15= 2.923 10 N.mm將上述各值代入公式計(jì)算所需中心距d1t - 2.323uKt u 士1d2.323 匸2 2923 105 工042 -12.042z189.8 YI1522.5 丿=176mm按經(jīng)驗(yàn)公式選取模數(shù)mn =d1t/Z1 =176/22 =8由于工作壓力大，查表取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) mn =8，所以取mn =8333校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度由文獻(xiàn)2 式二(10-20).KHN；HlimH 一S

39、齒面接觸疲勞許用應(yīng)力應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：NL| =60a n1t=60 1 312.7 29216 =0.55 109NL2 =60an2t312 7=60 129216 = 0.13 1094.19由表10-19查的接觸疲勞壽命系數(shù)Khn1二0.90, Khn2二0.95由表10-9查得對(duì)于失效率低于1%，則取 1代入公式得:H =0.90610 二549( mpjH110.95 550 522.5( MPa) 1齒面接觸疲勞應(yīng)力由文獻(xiàn)2式(10-10)；-H = ZEZH Zbd1u2000T；i 4二型摯弋32176K =KaKvK：K;.由表 10-5 取 kA =1.25由圖 10-7 取

40、 Kv =1.03按對(duì)稱布置查圖10-9，并減小5%，則取K，1 查圖10-10，取K：.=1.06由表 10-7 取 ZE =189.8 由圖 10-14 取 ZH =2.5 由圖 10-15 取 Z； = 0.9 將上述各值代入公式中可得:176 176 2.024ch =189.8 2.5 0.9 依倔佃 3326(近4“= 253.42(MPa)因匚H ：；H ： H故此滿足接觸疲勞強(qiáng)度3.3.4校核根彎曲疲勞強(qiáng)度齒根彎曲疲勞許用應(yīng)力由文獻(xiàn)2式（10-23）由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfn1 =0.85, Kfn2 =0.88由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 二fe

41、1 = 500MPa ；大齒輪的彎曲疲 勞強(qiáng)度極限匚fe2 =380MPa由于對(duì)失效率低于1 000 取S二S2 = 1.40.85 500303.6( MPa)1.40.88 380238.9( MPa)1.4齒根彎曲疲勞應(yīng)力由文獻(xiàn)2式（10-16）根據(jù)乙、Z由圖（10-31 ）得Yf Ys =4.2Yf Ys =3.951 a1a2 a2根據(jù)圖（10-20）Y = 0.66代入式中則得二1 倔行何 2823 4.2 0.6688 2= 90.1(MPa)CFiYFa2YS3290.1 3.954.2= 84.7(MPa)因匚F1 ：F ，匚f2 ：F，故此滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件。3.3.

42、5幾何尺寸計(jì)算計(jì)算齒數(shù)mr、a(Z1Z2)212丿乙=22i =生Z2 二45乙計(jì)算分度圓直徑和齒頂圓直徑及齒根圓直徑 分度原直徑：di = mZ| = 8 22 = 176(mm)d2 二 mz2 =8 45=360(mm)齒頂圓直徑:da =(乙 2ha*)m =(222 1) 8= 192(mm)da2 =億 2h)m = (45 2 1) 8=376(mm)齒根圓直徑:df =(乙一2ha* 2c*)m = (22 2 1 -2 0.25) 8f2df2 =(z2-20*-2c*)m = (45-2 1-2 0.25) 8二 340(mm)計(jì)算重合度:ridi 1767 _2= 88(

43、mm)d2360T _2= 180(mm)da21922da23762=96(mm)=188(mm)iai = arccos(r cos ： / ra)=arccos(88 cos 20 /96) =1.18、:-a2 = arccos(r2 cos ： / ra2)-arccos(180 cos20/188) -1.17；nd1 nj兀江176匯980v =60 1000 60 1000-9.02(m/s)v = z)(tan： a1 _tan： ) z2(tan： a2 _tan ) /(2二)=22 (tan1.18：-tan20 45 (tan 1.17 -tan20) /2二= 1.

44、34對(duì)于大齒輪由于該產(chǎn)品微小批量生產(chǎn)，并且此零件尺寸較大，為了加工方便減 少加工周期采用焊接結(jié)構(gòu)。其有關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖。對(duì)于小齒輪由于尺寸較小不宜采用焊接的結(jié)構(gòu)形式，故采用鑄件的方法。具體 輪轂的尺寸在軸的設(shè)計(jì)過程中再行確定。大小齒輪的嚙合如圖1所示vX. v X. x.A.- .!iILsssssss/*/, /L/ / / / / / /JLTLjrfIf-1 ,* = w rP亠/ /41,/圖1齒輪圖2齒輪另外的齒輪應(yīng)用同樣的理論計(jì)算，都通過了選擇材料、熱處理、精度等級(jí)及齒 數(shù)；齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算；校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度；校核根彎曲疲勞強(qiáng) 度；幾何尺寸計(jì)算等各方面的校核計(jì)

45、算，都已經(jīng)合格，在此不加以 敘述。如圖 2所示。3.4軸的設(shè)計(jì)軸設(shè)計(jì)的主要問題和一般步驟在一般情況下，軸的工作能力取決于它的強(qiáng)度、剛度，對(duì)于高速軸，有時(shí)還取 決于它的振動(dòng)性。因此，在軸的設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂；對(duì)于有 剛度要求的軸還要進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生不允許的變形。此外，對(duì)高速 軸還要進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。但對(duì)一般機(jī)械中的軸，因轉(zhuǎn) 速不高，只要保證強(qiáng)度或剛度要求就行了。高速軸的設(shè)計(jì)：初定高速軸的外伸段直徑由文獻(xiàn)可得d - A3 ；通常取A=110160先選材料為45鋼 由表12-2查得A=106-117 則取A = 110得 d 蘭110 T28

46、=42.7mmV480在外伸段上有螺紋，所以圓整得軸上的最小軸徑為76mm3.4.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）軸的結(jié)構(gòu)簡圖如圖3-3所示IXInm wvw winmwvwwwx圖3軸2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度：直徑：1-11段軸用于安裝夾送輥，故取直徑為 76mmII- 111段軸肩用于軸承定位，直徑為 80mmIII- IV 段為軸承32020,外徑150mmIV- V段定位齒輪，直徑為120mmV- VI段安裝軸承32020,外徑150mmVI- w段安裝套筒和齒輪，直徑為85mmw -區(qū)段為固定軸端，取直徑為76mm長度：1-11段安裝夾送輥長度96mm11-111段為了安裝軸承

47、方便，根據(jù)箱體要求為179mmIII-IV 段用于安裝軸承和擋油環(huán)，長度為 73.5mmIV- V段用于安裝齒輪，長度為156mmV- VI段用于安裝軸承，長度為28mmVI- w段用于安裝套筒，長度為109mm vn -忸段用于安裝齒輪，長度為87mm 忸-區(qū)段為固定軸端，長度為49mm3.4.2求作用在軸上的力軸的轉(zhuǎn)矩:28T =9.55 106557083.33N mm480軸上的圓周力:_ 2T 2 557083.33F=120-9284.7NFr = Ft 也二 9284.7cos 卩cos8 20= 3377.9NFa 二 Fttan 一： =9284.7 tan8 20-1355

48、.57軸上的彎矩:MH1=Fr L =3377.9 318= 1074172.2Mh2 二 Ft L =9284.7 257.4= 930233.1f 22所以MH1 M H2 =142097.84我扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算這種方法是只按軸所受的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度；如果還受有不大的彎矩時(shí)，則 用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：P9550000=n I .T IW 0.2d3其中28T =9.55 106557083.33N mm4803所以Wt =0.2 120 =4800t116.06 MpaWT表3-2 軸常用幾種材料的t t及A值軸的材料Q235- A、20Q275 35(

49、1Cr18Ni9Ti )4540Cr、35SiMn38SiMnMo 3Cr13t 寸/MPa15-2520-3525-4535-55Ac149-126135-112126-103112-1975我彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算通過軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，軸上零件的位置，以及外載荷和支反 力的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按彎扭合 成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。一般的軸用這種方法計(jì)算即可。其計(jì)算步驟如 下：1）作出軸的計(jì)算簡圖（及力學(xué)模型）軸所受的載荷是從軸上零件傳來的。計(jì)算時(shí)，常將軸上的分布載荷簡化為集中 力，其作用點(diǎn)取為載荷分別段的中心。作用在軸上的扭矩，一般從

50、傳動(dòng)件輪轂寬度 的中點(diǎn)算起。通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點(diǎn)與軸承的類型和布置方式有關(guān)。JjAioI0圖4 軸的結(jié)構(gòu)在做計(jì)算簡圖時(shí)，應(yīng)先求出軸上受力零件的載荷（若為空間力系，應(yīng)把空間 力分解為圓周力、徑向力和軸向力，然后把他們?nèi)哭D(zhuǎn)化到軸上），并將其分解 為水平分力和垂直分力，如圖3-5a所示。然后求出各支承處的水平反力 Fnh和垂直反力Fnv(軸向反力可表示在適當(dāng)?shù)拿嫔?，圖 3-5c是表示在垂直面上，故標(biāo)以F NV1 )02) 作出彎矩圖根據(jù)上述簡圖，分別按水平面和垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果分 別作出水平面上的彎矩MHo確定危險(xiǎn)截面，并計(jì)算其應(yīng)力ww截面所受的彎矩和

51、轉(zhuǎn)矩最大，且有與軸承過盈配合而產(chǎn)生的應(yīng)力集中及圓 角所產(chǎn)生的應(yīng)力集中，因此，此截面是危險(xiǎn)截面。ww截面雖然彎矩小，但截面面積也較小，又有鍵槽產(chǎn)生的應(yīng)力集中，因此， 此截面是危險(xiǎn)截面。校核ww截面 由文獻(xiàn)2公式（1213） = &b +4（t $ 蘭 kr JM 142097.8b W二3W 100332= 1.45MPaT =116.06 MPaWt750.58 （由表 12 1 及 12 1）130=（1.452 +4 漢（116.06X0.58 $ =i34.6MPa由于： II - 150MPa ,校核III III截面因此vnw截面安全。M 142097.8c.:b W二 3W_ 80

52、332= 2.83MPa:=0.58=2.832 +4 沃（116.06 漢 0.58 ）2 =134.6MPa由于C : lc I -150MPa，故此III III截面安全。由于工作比較穩(wěn)定，不必作靜強(qiáng)度校核 軸的工作圖如圖3-6所示圖5軸的工作圖3.5軸承的校核滾動(dòng)軸承是該設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的機(jī)械零件，也是最易損壞的元件之一。許多故障都與滾動(dòng)軸承有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計(jì),有關(guān)機(jī)械的故障中,有30 %是由滾動(dòng)軸承引起的。 滾動(dòng)軸承的主要故障有：磨損 由于滾道和滾動(dòng)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及塵埃異物的侵入引起表面磨損。磨損的結(jié) 果,配合間隙變大，表面出現(xiàn)刮痕或凹坑，使振動(dòng)和噪聲加大。疲勞剝落 由于載荷和相對(duì)滾動(dòng)作用

53、產(chǎn)生疲勞剝落 ，在表面上出現(xiàn)不規(guī)則的凹坑， 造成運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的沖擊載荷，使振動(dòng)和噪聲加大。塑性變形 受到過大的沖擊載荷、靜載荷，或因熱變形增加載荷，或硬度很高的異物 侵入，產(chǎn)生凹陷和劃痕。銹蝕有水分或腐蝕性化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入,以致在軸承元件表面上產(chǎn)生斑痕或點(diǎn)蝕。斷裂 殘余應(yīng)力及過大的載荷引起軸承零件的破裂。膠和由于潤滑不良，高速重載，造成高溫使表面燒傷及膠和。軸承工作的好壞對(duì) 運(yùn)輸機(jī)的工作狀況有很大影響，輕則導(dǎo)致功率增大，重則造成電機(jī)及相關(guān)設(shè)備損壞,影響正常生產(chǎn)進(jìn)行，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。（一）低速軸承的選擇 初定型號(hào)由以上可得軸承內(nèi)孔直徑為100mm轉(zhuǎn)速不高，由于是直齒輪，故此理論上沒 有軸向力，初選深溝

54、球軸承6020r cos ：cos8 20=3377.9 N1）求比值32374.5h計(jì)算壽命與減速器的的檢修期（23年）大致相等，故此合格Fa 二 Ft tan 1 =9284.7 tan8 20 =1355.57由于R0.4，根據(jù)表13-5，深溝球軸承的最大e值為0.44，故此時(shí)十0.442）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P,根據(jù)以下公式P = fp(XFr YFa)按照表 13-6， f p =1.2 1.8 ,取 fp =1.5。按照表13-5，取X=1, Y=0b所以P= fp（XFr YFa）= 1.51 3377.9 0 1355.57 =5066.853） 按照軸承樣本或設(shè)計(jì)手冊選擇C=49500N的6020軸承。此軸承的基本額定靜載荷G=43800N4）計(jì)算6020軸承的壽命60n P106了 49500 j60 480 5066.85（二）高速軸承的選擇 初定型號(hào)根據(jù)以上分析知道軸承內(nèi)孔徑 78，轉(zhuǎn)速不高，沒有軸向力，但壓力大故初選深溝球軸承60151）求比值Fr 二 Fttan_“cos :=9284.7tan 20cos8 20= 3377.9NFa = Ft ta