鋼坯沖剪機(jī)的設(shè)計(jì)與研究畢業(yè)論文

1、碩士畢業(yè)論文題 目：鋼坯剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究專(zhuān) 業(yè)學(xué) 生 指 導(dǎo) 教 師答辯日期61 / 66摘 要曲柄活連桿式剪切機(jī)，是一種新型的上切式剪切機(jī)，使用日漸廣泛，是目前鋼坯剪切機(jī)中剪切次數(shù)較高的一種型式。它與老式曲軸連桿剪切機(jī)不同的主要特點(diǎn)在于連桿下端不與上刀架固定鉸接，只在剪切時(shí)連桿才擺正位置推動(dòng)上刀架下降。該剪切機(jī)主要是用小氣缸操縱機(jī)構(gòu)代替原始的牙嵌式離合器，保證工作時(shí)上刀架的升降、曲軸的旋轉(zhuǎn)與連桿的推進(jìn)步調(diào)一致。其工作原理為電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪和齒輪兩級(jí)傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳遞到曲軸，在連桿和氣缸的杠桿的共同作用下實(shí)現(xiàn)刀架的上下移動(dòng)。本文對(duì)曲軸活連桿上切式剪切機(jī)的用途、工作原理進(jìn)行了分析，確定其總體設(shè)計(jì)

2、方案，并對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、剪切力、刀片、曲軸、滑動(dòng)軸承、氣缸和聯(lián)軸器進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核，最后對(duì)其進(jìn)行了必要說(shuō)明，并進(jìn)行了三維建模。關(guān)鍵詞：曲柄活連桿剪切機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；上切式；傳動(dòng)方案；AbstractThe crankshaft connecting rod shears is a kind of new type up-cut shears, which is increasingly widely used. The crankshaft connecting rod shears is a type of billet shear machine with high cutting n

3、umber of times .It is different from the old crankshaft-connecting rod shearing machine by main characteristic which isthe lower connecting rod is not on fixed hinge with upper tool post, only when shearing the connecting rod was positioned to push down the upper tool post. The key of the shear is t

4、o use small cylinder control mechanisms replace the jaw clutch, ensuring that the lift of upper tool post and the rotation of the crankshaft are in step with the propulsion of connecting rod. Its working principle is that the motor delivers movementby double stage drive of pulley and gear,the tool p

5、ost moves up and down under the common role of connecting rod and lever link to the cylinder. In addition, by analyzing the use and working principle of the crank-connecting rod shear machine, determine the transmission scheme. Besides carry the detailed design and calculation on the transmission me

6、chanism, shear force, blades, crankshaft, bearing, cylinder and coupling and give the necessary instructions. Finally, made a 3d modeling.Key Words:the crankshaft connecting rod shears,structure design, up-cut shears, the transmission scheme.目 錄摘要IAbstractII目錄III第1章緒論11.1課題背景11.2課題來(lái)源、目的與意義11.3國(guó)外研究現(xiàn)狀

7、21.4主要研究容5第2章總體方案設(shè)計(jì)與分析72.1引言72.2剪切機(jī)類(lèi)型和用途72.3技術(shù)要求與方案選擇82.3.1技術(shù)要求82.3.2方案的分析和確定82.4剪切原理分析10第3章剪切機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算與力的分析133.1引言133.2機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)133.2.1刀片行程133.2.2刀片尺寸143.2.3理論空行程次數(shù)（剪切次數(shù)）163.3軋件剪切過(guò)程分析163.4單位剪切阻力曲線(xiàn)與剪切力和剪切功203.4.1剪切曲線(xiàn)與剪切力203.4.2剪切功223.4.3曲軸連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算223.5靜力矩的計(jì)算與電機(jī)的選擇263.5.1靜力矩的計(jì)算263.5.2電機(jī)的選擇和校核293.6本章小結(jié)32第4章

8、傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與校核334.1引言334.2傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配334.2.1總傳動(dòng)比344.2.2傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)344.3 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)364.4開(kāi)式齒輪的設(shè)計(jì)384.4.1齒輪類(lèi)型、材料與主要尺寸384.5中間軸的設(shè)計(jì)與校核414.6本章小結(jié)44第5章剪切機(jī)構(gòu)與其他組件設(shè)計(jì)與選用455.1引言455.2曲軸設(shè)計(jì)455.2.1曲軸的主要尺寸455.2.2曲軸的校核485.3連桿設(shè)計(jì)505.4滑動(dòng)軸承的選擇515.5氣閥操縱系統(tǒng)535.6潤(rùn)滑方式選擇555.7聯(lián)軸器的選擇555.8總體方案三維圖與二維圖56結(jié)論59致60參考文獻(xiàn)61第1章 緒論1.1課題背景中國(guó)正處于快速發(fā)展的時(shí)代，

9、尤其是中國(guó)的制造工業(yè)，制造行業(yè)蓬勃發(fā)展，同時(shí)相互之間競(jìng)爭(zhēng)激烈。在這個(gè)快速發(fā)展的時(shí)代，一個(gè)制造企業(yè)的效率的高低決定了這個(gè)公司的效益，甚至公司未來(lái)的命運(yùn)。可喜的是公司的高層管理們都深刻明白這一點(diǎn)，在公司資金允許的條件下，都會(huì)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備大大投資。沖剪機(jī)是用于剪切金屬材料的一種機(jī)械設(shè)備，在軋鋼生產(chǎn)車(chē)間中，沖剪機(jī)是屬于關(guān)鍵性設(shè)備，沖剪機(jī)的生產(chǎn)率在很大程度上影響著車(chē)間產(chǎn)量。在軋制生產(chǎn)過(guò)程中，大斷面鋼錠和鋼坯經(jīng)過(guò)軋制后，其斷面變小，長(zhǎng)度增加。為了滿(mǎn)足后續(xù)工序和產(chǎn)品尺寸規(guī)格的要求，各種鋼材生產(chǎn)工藝過(guò)程中必須有剪切工序，剪切機(jī)的用途就是用來(lái)剪切定尺切頭、切尾、切邊、切試樣與切除軋件的局部缺陷等。根據(jù)剪切機(jī)刀片形

10、狀、配置以與剪切方式等特點(diǎn)，剪切機(jī)可分為平行刀片剪切機(jī)、斜刀片剪切機(jī)、圓盤(pán)式剪切機(jī)和飛剪機(jī)。1.2課題來(lái)源、目的與意義隨著我國(guó)進(jìn)入WTO，國(guó)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，產(chǎn)品質(zhì)量和開(kāi)發(fā)能力方面的問(wèn)題嚴(yán)重阻礙了相關(guān)行業(yè)企業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步緩慢，表現(xiàn)之一就是開(kāi)發(fā)投入不足，企業(yè)開(kāi)發(fā)能力薄弱，科研開(kāi)發(fā)費(fèi)用占銷(xiāo)售額比重太低。一般企業(yè)實(shí)際投入僅有1%左右，而工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大型企業(yè)都在5%以上，有的高達(dá)10%；二是從事研究開(kāi)發(fā)工作的技術(shù)人員力量不足，我們的企業(yè)開(kāi)發(fā)人員占職工人數(shù)比例僅為1%左右，而發(fā)達(dá)國(guó)家都在10%以上；三是企業(yè)開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)不健全，具備一定水平和實(shí)力的開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)不多，與國(guó)外相比差距甚遠(yuǎn)。目前國(guó)的剪切機(jī)械知啊

11、棗椰已經(jīng)從仿制階段走過(guò)自行研發(fā)階段到今天的引進(jìn)提高階段，但引進(jìn)后基本處于消化吸收的層次，很少有自己特色創(chuàng)新，所以在國(guó)際國(guó)兩個(gè)市場(chǎng)極度缺乏自主品牌。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，一方面培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題，鍛煉創(chuàng)造能力的目的，使學(xué)生在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、三維建模、結(jié)構(gòu)分析等方面得到進(jìn)一步提高；另一方面，提高學(xué)生的就業(yè)提前適應(yīng)能力，了解剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與其工作原理，為將來(lái)的在工作崗位上更好地發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。1.3國(guó)外研究現(xiàn)狀隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于剪切機(jī)的研究也迅速發(fā)展。目前國(guó)外有許多質(zhì)量上乘，性能優(yōu)良的剪切機(jī)。美國(guó)、聯(lián)、英國(guó)很早就已經(jīng)開(kāi)始研制出各種沖剪機(jī)以與多功能聯(lián)合沖剪機(jī)，并且應(yīng)用到

12、生產(chǎn)實(shí)際中，推動(dòng)了制造業(yè)的大步發(fā)展，我國(guó)早期生產(chǎn)的聯(lián)合沖剪機(jī)多為仿制原聯(lián)產(chǎn)品，采用機(jī)械傳動(dòng)，體積龐大，操作不便，且有較大振動(dòng)和噪聲，刀具壽命低。由于沖剪機(jī)的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，且產(chǎn)品利潤(rùn)高，所以目前國(guó)有很多沖剪機(jī)的生產(chǎn)廠(chǎng)家。改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)部分廠(chǎng)家引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，生產(chǎn)了一些更新?lián)Q代產(chǎn)品，這類(lèi)產(chǎn)品多采用氣傳動(dòng)以適用于各種不同的場(chǎng)地，性能上比老式機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)品有較大提高。至今已經(jīng)生產(chǎn)出了許多種類(lèi)型的沖剪機(jī)，性能上優(yōu)于以前。在目前國(guó)生產(chǎn)沖剪機(jī)的生產(chǎn)廠(chǎng)家主要有沖剪機(jī)床、鍛壓機(jī)床廠(chǎng)、中德機(jī)床股份、市晁隆機(jī)械五金、哈姆渡機(jī)械、潤(rùn)元鍛壓機(jī)床等等。美國(guó)拉邦迪公司生產(chǎn)有多種尺寸型號(hào)的移動(dòng)式剪切機(jī)，剪切力為9.8-118百

13、萬(wàn)噸。氣缸設(shè)計(jì)非常合理，易于聯(lián)通挖掘機(jī)上的氣系統(tǒng)，上述剪切機(jī)所具有的剪切力可以切割車(chē)廂里的框架以與各類(lèi)金屬梁，管和各種截面的電源線(xiàn)。美國(guó)Allied Gotr公司有AG,P,S三種型號(hào)的移動(dòng)式剪切機(jī)。AG型剪切機(jī)由一個(gè)帶有突出部分的三角形機(jī)架和一個(gè)餃裝在機(jī)架上的雙臂杠桿組成，雙臂杠桿上除剪切刀桿之外。還裝有一個(gè)帶動(dòng)氣缸的雙節(jié)機(jī)械裝置。機(jī)架前裝有剪刀吊桿，而機(jī)架本身則固定在挖掘機(jī)懸臂上。由于是雙節(jié)餃合懸臂上。由于是雙節(jié)餃合機(jī)構(gòu)，當(dāng)剪切機(jī)處于較大剪切力時(shí)，可使剪口大。P型剪切機(jī)再構(gòu)造型式于AG型一樣，但被剪切材料可應(yīng)自動(dòng)固定在刀區(qū)，以使氣缸產(chǎn)生的作用力得到有效的利用。S型剪切機(jī)安裝在帶有2-3節(jié)懸

14、臂的普通裝載機(jī)上。這種剪切機(jī)的剪切力的利用率與P型剪切機(jī)一樣。國(guó)2007年，經(jīng)過(guò)馬公司近一年的攻關(guān)研究，年產(chǎn)60萬(wàn)噸棒材生產(chǎn)線(xiàn)850噸冷剪切機(jī)與定尺機(jī)成套設(shè)備，順利通過(guò)了中國(guó)冶金設(shè)備總公司的試車(chē)和驗(yàn)收，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)完全符合設(shè)計(jì)要求。成為繼礦山機(jī)械廠(chǎng)之后，國(guó)第二家制造最大冶金剪切設(shè)備的廠(chǎng)家。850噸冷剪切機(jī)與定尺機(jī)成套設(shè)備是年產(chǎn)60萬(wàn)噸棒材生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備。用于冷態(tài)圓鋼，螺紋鋼，棒材軋件定尺剪切，它的最大剪切力大于850t，剪刃有效剪切寬度大于1200mm，被剪切棒材規(guī)格12-50mm圓鋼，螺紋鋼，定尺長(zhǎng)度6-12m。制作這臺(tái)工藝復(fù)雜，技術(shù)難度空前的單體設(shè)備在該公司尚屬首次，就是國(guó)也只有礦山機(jī)械

15、廠(chǎng)一家。為此，該公司把它作為新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。圖1-1 國(guó)某企業(yè)生產(chǎn)的聯(lián)合沖剪機(jī)該公司工程技術(shù)人員大膽創(chuàng)新，按照意大利達(dá)涅利司圖紙的技術(shù)要求，設(shè)計(jì)出一套行之有效加工和裝配的工藝方案。為保證冷剪結(jié)構(gòu)件箱體各相對(duì)面和腔體的軸孔尺寸公差和形位公差在同軸度和位置度上，便于穿過(guò)和擺放偏心軸，該公司利用捷克250數(shù)控鏜銑機(jī)進(jìn)行數(shù)控編程，加工，確保萬(wàn)無(wú)一失。要在不足10平方米的箱體里裝配偏心軸，多級(jí)硬齒面齒輪，潤(rùn)滑系統(tǒng)，氣系統(tǒng)，氣動(dòng)系統(tǒng)與上述系統(tǒng)到設(shè)備的管路，困難可想而知。尤其是偏心軸與大齒輪采用大錐度無(wú)鍵聯(lián)結(jié)，只能通過(guò)刮研的方法實(shí)施傳動(dòng)，研磨率要求85%以上，從而使剪刃的平行度在0.2到0.3mm圍之，達(dá)垂

16、直剪切。裝配鉗工自行設(shè)計(jì)定位塊，偏正吊具等工裝，反復(fù)試驗(yàn)，終于解決裝配中這一技術(shù)難題。這套850噸冷剪機(jī)設(shè)備的成功制造，標(biāo)志著該公司的軋剛設(shè)備制造能力達(dá)到國(guó)一流水平。通過(guò)在沖剪機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家實(shí)際調(diào)研得知國(guó)產(chǎn)沖剪機(jī)主要機(jī)械故障主要集中集中表現(xiàn)在:床身強(qiáng)度不足、機(jī)床的使用壽命較短、沖壓模具壽命短、機(jī)床的返修率較大等問(wèn)題。由于國(guó)產(chǎn)聯(lián)合沖剪機(jī)床存在上述問(wèn)題，使得我國(guó)生產(chǎn)的沖剪機(jī)與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比在綜合性能上有一定的差距。今后我國(guó)的研究重點(diǎn)可能會(huì)向以下幾個(gè)方面發(fā)展： 沖剪機(jī)用于許多金屬加工，所以要求沖剪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多樣靈敏度高。由于所需產(chǎn)品多樣性要求提高沖剪機(jī)剪切能力。為了滿(mǎn)足廣大用戶(hù)的要求，提高沖剪機(jī)的產(chǎn)能

17、勢(shì)在必行。在提高沖剪機(jī)產(chǎn)能和產(chǎn)品多樣性以與同時(shí)提高沖剪機(jī)剪切能力的前提下必須還要提高沖剪機(jī)的安全性。1.4主要研究容平行刀片剪切機(jī)的兩個(gè)刀片是彼此平行的，它通常用于橫向熱剪切初軋和其他方形與矩形斷面的鋼坯，故又稱(chēng)為鋼坯剪切機(jī)。上切式剪切機(jī)是鋼坯剪切機(jī)中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種。這種剪切機(jī)的特點(diǎn)是下刀固定不動(dòng)上刀則上下運(yùn)動(dòng)的。剪切軋件的動(dòng)作由上刀來(lái)完成，其剪切機(jī)構(gòu)是由最簡(jiǎn)單的曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成。除了剪切機(jī)本體外，一般還配有定尺機(jī)構(gòu)，切頭機(jī)構(gòu)與輸送裝置等。剪切時(shí)上刀壓著鋼坯一起下降，迫使擺動(dòng)臺(tái)也下降，當(dāng)剪切完畢，上刀臺(tái)上升至原始位置，以消除上刀臺(tái)與偏心兩桿之間的間隙，減少剪切時(shí)的沖擊負(fù)荷。此類(lèi)剪切機(jī)由于結(jié)構(gòu)

18、簡(jiǎn)單，廣泛用來(lái)剪切中小型鋼坯。該課題主要研究容是為了改善上切式剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)，設(shè)備重量輕，并且使剪切平穩(wěn)，需要對(duì)曲軸活連桿剪切機(jī)的總體進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，其中包括主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還包括傳動(dòng)元件的設(shè)計(jì)等。圖 12 上切式平行刀片剪切機(jī)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)的容主要包括：課題背景，研究目的、意義，研究容以與設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)選擇與論證；剪切機(jī)參數(shù)的計(jì)算，工作原理分析、電機(jī)的選擇校核；主要零部件設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算：刀片、曲軸、機(jī)架、齒輪以與V帶傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算校核；剪切機(jī)其他承載系統(tǒng)、平衡穩(wěn)定機(jī)構(gòu)與潤(rùn)滑系統(tǒng)以與剪切機(jī)保養(yǎng)等問(wèn)題的研究；用CAD以與SolidWorks做出二維圖、三維

19、圖。第2章 總體方案設(shè)計(jì)與分析2.1引言本章根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)具體要求著手，查閱書(shū)籍、資料，研究設(shè)計(jì)出相對(duì)比較合理的解決方案，確定整機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式以與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)，最后逐步確定剪切機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案。2.2剪切機(jī)類(lèi)型和用途用于將軋件剪切成規(guī)定尺寸的機(jī)械稱(chēng)為剪切機(jī)。按刀片形狀配置以與軋件情況的不同，剪切機(jī)可分為以下幾類(lèi)：平行刀片剪切機(jī):這種剪切機(jī)的兩個(gè)刀片是彼此平行的，通常用于熱剪切機(jī)初軋和其他方形與矩形斷面的鋼坯，故又稱(chēng)為鋼坯剪切機(jī)。斜刀片剪切機(jī)：這種剪切機(jī)的刀片中又一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)刀片成一定角度，一般上刀片是傾斜的，其傾斜角為，此類(lèi)剪切機(jī)用于冷剪和熱剪鋼板、帶鋼、薄板與含管坯等，有時(shí)用于剪切成束

20、的小型鋼材。圓盤(pán)式剪切機(jī)：這種剪切機(jī)的兩個(gè)刀片做成圓盤(pán)狀，此類(lèi)剪切機(jī)用于縱向剪切鋼板和帶鋼的邊緣，一般均布在連續(xù)式鋼板軋機(jī)的縱切機(jī)組作業(yè)線(xiàn)上。飛剪機(jī)：這種剪切機(jī)用于橫向剪切運(yùn)動(dòng)著的軋件，一般都是裝在連續(xù)式軋機(jī)軋制線(xiàn)上，用來(lái)剪切軋件頭、尾部與將軋件剪切成定尺長(zhǎng)度。多桿機(jī)構(gòu)沖剪機(jī)：一般為平行刀片沖剪機(jī)，分為啟動(dòng)和連續(xù)工作制。有擺動(dòng)循環(huán)和圓周循環(huán)工作方式，擺動(dòng)式的可以減少剪切過(guò)程中到頭的空行程從而提高了生產(chǎn)率在連續(xù)工作制的沖剪機(jī)上，在傳動(dòng)系統(tǒng)中裝有離合器，電機(jī)啟動(dòng)后就連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)有離合器直接控制剪切過(guò)程。離合器的性能直接影響沖剪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)與生產(chǎn)效率。2.3技術(shù)要求與方案選擇2.3.1技術(shù)要求該課題設(shè)計(jì)要求

21、如下：表2-1 被剪切鋼坯參數(shù)要求參數(shù)參數(shù)規(guī)格鋼坯強(qiáng)度剪切鋼坯規(guī)格方鋼剪切溫度800鋼坯材料45號(hào)鋼傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)沖剪機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，為了簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率，可靠性和使用水平，需要對(duì)沖剪機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。改善上切式剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)，設(shè)備重量輕，并且使剪切平穩(wěn)，需要對(duì)曲軸活連桿剪切機(jī)的總體進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，其中包括主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還包括傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)。圖 21 方坯軋件2.3.2方案的分析和確定根據(jù)設(shè)計(jì)要求初步擬定三種方案，如圖（2-2）、（2-3）和（2-4）所示。圖 2-2 方案一V帶齒輪單曲軸圖 2-3 方案二減速器齒輪單曲軸圖 2-4 方案三V帶齒

22、輪雙曲軸此設(shè)計(jì)剪切鋼材為115×115的方坯，剪切力相對(duì)較小，為1.6MN。從實(shí)際工作和經(jīng)濟(jì)情況等多方面考慮，單曲軸剪切機(jī)即能滿(mǎn)足條件要求。方案三所用的雙臂曲軸增加了加工的難度，方案二所使用的閉式齒輪減速器雖然有利于對(duì)齒輪的保護(hù)和潤(rùn)滑，但是造成減速箱體積太大，占地面積太大，所以不合適。因此，從各方面因素考慮選擇方案一，單曲柄連桿上切式剪切機(jī)構(gòu)。2.4剪切原理分析如圖2-5所示為活動(dòng)連桿上切式?jīng)_剪機(jī)示意圖，該剪切機(jī)與老式剪切機(jī)不同的主要特點(diǎn)在于連桿下端不與上刀架固定鉸接，只在剪切時(shí)連桿才擺正位置推動(dòng)上刀架下降。其傳動(dòng)系統(tǒng)采用兩級(jí)減速，第一級(jí)為皮帶傳動(dòng)，大皮帶輪起到飛輪的作用，第二級(jí)為開(kāi)

23、式齒輪傳動(dòng)，大齒輪和曲軸用鍵連接。曲軸裝在兩個(gè)滑動(dòng)軸承中，上刀架裝在機(jī)架導(dǎo)軌上。可做上下垂直移動(dòng)，上刀架中部留有凹槽，下邊固定上刀片。曲軸的偏心上裝有連桿，連桿的下端空懸在上刀架的凹槽部，不剪切時(shí)，曲軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿處在傾斜位置，連桿頭只在凹槽中上下擺動(dòng)，上刀架并不移動(dòng)。這樣設(shè)計(jì)的連桿剪切機(jī)的兩個(gè)最大特點(diǎn)：操作速度快，實(shí)際的剪切次數(shù)高。提高操作速度和實(shí)際剪切次數(shù)的關(guān)鍵是改革離合機(jī)構(gòu)。用氣缸操作偏心連桿來(lái)代替一般的牙嵌離合器或者摩擦離合器。連桿與上刀臺(tái)沒(méi)有鉸鏈聯(lián)接，它與刀臺(tái)的接合與脫開(kāi)是利用快速動(dòng)作氣缸來(lái)操作的。增大了刀片之間的最大開(kāi)口度。剪切機(jī)開(kāi)口度大小取決于偏心軸的大小，此剪切機(jī)是在不增大偏

24、心軸的情況下，增大了刀片之間最大開(kāi)口度。為達(dá)到此目的，在剪切機(jī)上裝有一套上刀臺(tái)快速升降與平衡機(jī)構(gòu)，如圖2-6所示。圖 2-5 1.6MN活動(dòng)連桿上切式剪機(jī)示意圖圖2-6表示該剪切機(jī)的剪切過(guò)程與上刀臺(tái)的形狀。不剪切時(shí)，上刀臺(tái)5由氣缸1提升到最高位置，氣缸3將活動(dòng)連桿拉到上刀臺(tái)的凹槽使連桿與上刀臺(tái)脫開(kāi)（圖2-6-a），此時(shí)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)使活動(dòng)連桿在刀臺(tái)凹槽擺動(dòng)，而上刀臺(tái)仍舊停留在最高位置不動(dòng)。剪切時(shí)，氣缸1使上刀臺(tái)5快速下降并壓住鋼坯，與此同時(shí)氣缸3將連桿2推入刀臺(tái)的凸臺(tái)上，使活動(dòng)連桿與刀臺(tái)接觸，在偏心軸帶動(dòng)下進(jìn)行剪切（圖2-6-b、c）。剪切完畢后，上刀臺(tái)在氣缸1的作用下又升高到了最高的位置處，等待

25、下一次剪切。圖 26 剪切機(jī)工作過(guò)程示意圖-不剪切時(shí)；-上刀臺(tái)下降準(zhǔn)備剪切；-活動(dòng)連桿推入進(jìn)行剪切,-氣缸;-連桿;-軋件;-上刀臺(tái);,-緩沖彈簧;-平衡吊架;-鏈輪從圖2-6可見(jiàn)，上刀臺(tái)（刀臺(tái)滑塊）5掛在平衡吊架7上，而平衡吊架7的兩端通過(guò)鏈條和鏈輪8各掛一個(gè)重錘，以平衡上刀臺(tái)的重量，上刀臺(tái)的快速升降是由位于中間的氣缸1操作的，平衡吊架與鏈輪與氣缸支架之間裝有緩沖彈簧9，平衡吊架與剪切機(jī)機(jī)架之間有緩沖彈簧6。第3章 剪切機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算與力的分析3.1引言本章根據(jù)第一章章確定的總體方案，我把這次畢設(shè)的機(jī)構(gòu)分為五部分，分別為：驅(qū)動(dòng)裝置，傳動(dòng)裝置，剪切機(jī)構(gòu)，平衡等輔助機(jī)構(gòu)，機(jī)架的設(shè)計(jì)分析。3.2機(jī)

26、構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)該剪切機(jī)的主要參數(shù)包括兩大類(lèi)：一為結(jié)構(gòu)參數(shù)，即刀片行程、刀片尺寸（長(zhǎng)度、高度與厚度）和理論空行程次數(shù)；二為力能參數(shù)，即剪切力、剪切功、剪切力矩與電動(dòng)機(jī)功率。3.2.1刀片行程剪切機(jī)的刀片行程是其最主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，也是剪切機(jī)的特征參數(shù)，刀片行程除確保軋件被切斷外，還要考慮到軋制線(xiàn)上最大的軋件能在上下刀片之間順利通過(guò)，但又不宜取得太大，否則將會(huì)引起剪切機(jī)曲軸偏心距的增大。參考圖3-1得計(jì)算公式： （3-1）式中 H刀片行程（指刀片的最大行程），mm；h被剪軋件的斷面最大高度，mm；f軋件上表面與軋板之間的距離，此值的選取要保證軋件有一定翹頭時(shí)，仍能通過(guò)剪切機(jī)，一般取 f=5075mm；S

27、上下刀的重疊量，S=525mm；為避免上刀受軋件沖撞，而使壓板低于上刀的距離，一般=550mm；為了使軋件順利通過(guò)剪切機(jī)，下刀不被軋件磨損，使下刀低于輥道表面的距離，一般取 =520mm；按公式（3-1）計(jì)算得：H=220mm。圖 31 平行刀片剪切機(jī)刀片行程圖1-上刀；2下刀；3-軋件；4-壓板此時(shí)，刀片的最大開(kāi)口度，對(duì)于采用曲柄連桿（或偏心連桿）機(jī)構(gòu)的剪切機(jī)，曲柄軸半徑（或偏心軸的偏心）R，等于刀片行程的一半。3.2.2刀片尺寸刀片尺寸包括刀片長(zhǎng)度L、刀片橫斷面高度與寬度。這些尺寸根據(jù)被切鋼坯最大斷面尺寸選擇。（1） 刀片長(zhǎng)度考慮到是小型剪切機(jī)，可能同時(shí)剪切并排的幾個(gè)小斷面方形鋼坯，取 （

28、3-2）式中 L刀刃長(zhǎng)度，mm；被切鋼坯橫斷面的最大寬度，mm。計(jì)算選取L=460mm。（2） 刀片斷面高度和寬度經(jīng)驗(yàn)公式如下： (3-3) (3-4)式中 刀片斷面高度，mm；刀片斷面寬度，mm；被切鋼坯斷面高度，mm。利用經(jīng)驗(yàn)公式（3-3）、（3-4）計(jì)算得：刀片斷面高度115mm，刀片斷面寬度38mm。圖 3-2 剪切機(jī)刀片3.2.3理論空行程次數(shù)（剪切次數(shù)）剪切機(jī)每分鐘理論空行程次數(shù)代表了剪切機(jī)的生產(chǎn)率。理論空行程次數(shù)的提高受到電動(dòng)機(jī)功率和剪切機(jī)結(jié)構(gòu)型式的限制。確定剪切次數(shù)可根據(jù)軋鋼機(jī)生產(chǎn)率和有關(guān)參考數(shù)據(jù)選定。參照文獻(xiàn)表8-2熱鋼坯剪切機(jī)基本參數(shù)（2093-77）選擇該設(shè)計(jì)剪切機(jī)基本參

29、數(shù)如表3-1表3-1 熱軋剪切機(jī)基本參數(shù)最大剪切力MN刀片行程mm刀刃長(zhǎng)度mm扁坯最大寬度mm斷面尺寸mm空行程次數(shù)次/min1.6220460-50×1502030表中的理論空行程次數(shù)為剪切機(jī)連續(xù)空行程次數(shù)。最大剪切力為2.5MN與其以下的熱鋼坯剪切機(jī)大多采用交流電機(jī)形式。剪切機(jī)在剪切軋件時(shí)的實(shí)際剪切次數(shù)總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論空行程次數(shù)。因?yàn)樵谲埣膬纱渭羟兄g，需要完成軋件運(yùn)輸，定尺等輔助工序，所以選擇剪切次數(shù)20次/分。3.3軋件剪切過(guò)程分析金屬的剪切過(guò)程可以分為以下兩個(gè)階段：刀片壓入金屬階段。當(dāng)?shù)镀c軋件接觸后，在刀片壓力的作用下，是金屬產(chǎn)生塑性變形，此時(shí)軋件的一部分被壓縮，金屬杯

30、刀片壓入一定深度。金屬滑移階段。當(dāng)?shù)镀瑝喝脒_(dá)到一定深度時(shí)，金屬被切斷面開(kāi)始產(chǎn)生滑移，直到被切斷面完全斷開(kāi)為止，即剪切階段。在此，為了使側(cè)推力減小，減少刀架滑板的磨損和傾斜角度，故選擇有壓板剪切。最大剪切力產(chǎn)生于刀片塑性壓入階段終了、金屬塑性滑移階段開(kāi)始之時(shí)。因此，一般可將剪切過(guò)程分為兩個(gè)階段來(lái)建立剪切過(guò)程的受力模型。壓入階段作用在被剪切金屬上的力，如圖3-3所示。當(dāng)?shù)镀瑝喝虢饘贂r(shí)，上下刀片對(duì)被剪金屬的作用力P組成力矩Pa，此力矩使被剪金屬沿圖示方向轉(zhuǎn)動(dòng)。而上下刀片側(cè)面對(duì)軋件的作用力T組成的力矩Tc，將阻止軋件的轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著刀片的逐漸壓入，被剪金屬轉(zhuǎn)動(dòng)的角度不斷增大，直到轉(zhuǎn)過(guò)角度后，兩力矩平衡，便

31、停止轉(zhuǎn)動(dòng)。即：Pa=Tc 被剪金屬停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，刀片壓入達(dá)到一定深度時(shí)，力P克服了剪切面上金屬的剪切阻力，此時(shí)，剪切過(guò)程由壓入階段過(guò)渡到滑移階段，金屬沿剪切面開(kāi)始滑移，直到剪斷為止。無(wú)壓板剪切時(shí): 有壓板剪切時(shí) : 增加壓板后不僅提高了剪切質(zhì)量，使剪切斷面平直，而且大大減小了側(cè)向推力T ，從而減小了滑板的磨損，減輕了設(shè)備的維修工作量，提高了設(shè)備的作業(yè)率。增加壓板后，取，代入式（3-6）和（3-7）中計(jì)算得，刀片切入深度Z為4.54mm，刀片滑移階段剪切力P為0.98MN。刀片切入深度為： （3-5）滑移階段剪切力P為 （3-6）式中 軋件被切斷面上的單位剪切阻力。圖 33 剪切機(jī)剪切時(shí)作用在軋件

32、上的力剪切力P按照曲線(xiàn)A、C變化，切入達(dá)到一定深度時(shí)，軋件斷裂。剪切力隨著z的增加而變化，當(dāng)剪切力P為最大值時(shí)，軋件開(kāi)始產(chǎn)生滑移。假設(shè)刀片與金屬在xb與0.5zb的接觸面上單位壓力是均勻分布而且相等。得公式： （3-7）又有T=Ptany，可得：式中 表示單位切入深度，%； P單位壓力，； b軋件的寬度，；h軋件的厚度，。圖 34 剪切力與相對(duì)切入深度的關(guān)系根據(jù)上述公式可求得剪切力P與相對(duì)深度之間的關(guān)系。相對(duì)切入深度為10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、73%時(shí)，單位壓力P為240、322、338、350、346、334、313、273、252（）。由上式可知，P力隨著z的

33、增加將沿拋物線(xiàn)增加。一直增加到金屬開(kāi)始沿整個(gè)斷面產(chǎn)生滑移的數(shù)值為止。剪切力與相對(duì)深度的關(guān)系如下：現(xiàn)在以F表示被剪切軋件的面積，本設(shè)計(jì)考慮剪切兩根的情況的時(shí)候，則有：?？紤]刀刃變鈍和刀刃間隙增大后剪切力會(huì)增大，引入系數(shù)K=1.2，利用公式P=K··F，將和得的關(guān)系代入可以得到剪切力P與曲軸偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系：當(dāng)剪切力P為0、240、322、338、350、346、334、313、252（）時(shí)，所對(duì)應(yīng)的曲軸偏轉(zhuǎn)角分別為、。3.4單位剪切阻力曲線(xiàn)與剪切力和剪切功剪切機(jī)的力能參數(shù)包括剪切力和剪切功率。剪切力是剪切機(jī)的主要參數(shù)，驅(qū)動(dòng)剪切機(jī)的電機(jī)功率與剪切機(jī)主要零件尺寸的確定，完全使用或

34、充分發(fā)揮剪切機(jī)的能力都與剪切力有關(guān)。在進(jìn)行力能參數(shù)計(jì)算時(shí)，首先要確定單位剪切阻力。它主要取決于剪切金屬材料本身的性能、剪切時(shí)的溫度、相對(duì)切入深度、剪切速度、被剪切金屬斷面形狀與刀片形狀、刀片之間側(cè)間隙，以與被剪切金屬斷面尺寸的大小等因素。3.4.1剪切曲線(xiàn)與剪切力在設(shè)計(jì)剪切機(jī)時(shí)，首先要根據(jù)所剪軋件最大斷面尺寸來(lái)確定剪切機(jī)公稱(chēng)能力，即確定最大剪切力。最大剪切力的公式如下： （3-8）式中 被剪軋件最大的原始斷面面積， ；被剪軋件材料在相應(yīng)剪切溫度下的強(qiáng)度極限，MPa。45鋼在800 °時(shí)取150MPa ；考慮刀刃磨鈍和刀片側(cè)向間隙增大，而使剪切力增大的系數(shù)可按剪切機(jī)能力選取。對(duì)小型剪切

35、機(jī)（P<1.6MN）來(lái)說(shuō)， ；系數(shù)，被剪材料的最大單位剪切力與強(qiáng)度極限之比值。高溫下可取 。通過(guò)公式（3-8）計(jì)算得到最大剪切力1.55MN。所選的鋼坯材料為45號(hào)鋼，剪切溫度是800，查看表格3-2中對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度極限為150，根據(jù)曲線(xiàn)，求得對(duì)應(yīng)值的剪切力。表 32 各種金屬在不同溫度下的強(qiáng)度極限溫度/100095090085080075070020合金鋼85100120135160200230700高碳鋼8090110120150170220600低碳鋼708090100105120150400被剪軋件在相應(yīng)剪切溫度下最大的單位剪切阻力公式如下：（3-9）（3-10）當(dāng)=0.6時(shí)，帶入式

36、（3-9）和式（3-10）中計(jì)算得：最大單位剪切力，瞬時(shí)剪切力P=1.19kN。3.4.2剪切功根據(jù)剪切功可以近似而方便的計(jì)算出鍵切機(jī)功率。剪切功與剪切力和刀片行程有關(guān)，當(dāng)不考慮刀片磨鈍等因素時(shí)，按以下公式計(jì)算： （3-11）簡(jiǎn)化之：A=Fha （3-12）式中 A被剪軋件最大的原始斷面面積，；h被剪軋件的斷面最大高度（厚度），。,a稱(chēng)為單位剪切功。它等于單位剪切阻力曲線(xiàn)所包圍的面積，也就是剪切高度為1mm,斷面為1試件所需的剪切功。若所剪的軋件材料沒(méi)有單位剪切功的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可近似用下式確定a值 （3-13）式中 為材料延伸率，取0.16，計(jì)算得，代入公式（3-12）中計(jì)算得剪切功為30.66

37、3.4.3曲軸連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算圖3-5中 L連桿長(zhǎng)度，mm； r 曲軸偏心距，mm；A曲軸和連桿的鉸接點(diǎn)；B連桿和刀架的鉸接點(diǎn)。圖 35 刀片位移與曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系圖曲軸連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算，主要是確定曲軸的偏心距、曲軸在任意轉(zhuǎn)角時(shí)的連桿端、上刀架（上刀片）的位置和作用在曲軸上的力矩，以便計(jì)算剪切機(jī)的電機(jī)功率和零件強(qiáng)度。（1） 曲軸偏心距的確定對(duì)于曲軸連桿式剪切機(jī)，刀片開(kāi)口度公式： （3-14） （3-15）根據(jù)式（3-14）和（3-15）得： （3-16）計(jì)算得曲軸偏心距r=110mm。（2） 刀片位移與曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系根據(jù)圖3-5所示，刀片位移與曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系圖,曲軸偏心距r，AB表示連桿長(zhǎng)度，當(dāng)A點(diǎn)轉(zhuǎn)到上

38、極限位置點(diǎn)時(shí)，上刀架處于處；當(dāng)A點(diǎn)轉(zhuǎn)到下極限位置點(diǎn)時(shí)，上刀架移到。因此，點(diǎn)的距離對(duì)于曲軸連桿式剪切機(jī)就是上刀片行程H；取上刀架最高位置點(diǎn)為計(jì)算原點(diǎn)，此時(shí)曲軸轉(zhuǎn)角=0，據(jù)圖中的幾何關(guān)系，刀片的行程H與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系為： （3-17）經(jīng)一系列關(guān)系轉(zhuǎn)換，可得式： （3-18）式中 上刀片行程，由上刀片下死點(diǎn)計(jì)算；曲柄轉(zhuǎn)角，由曲柄上死點(diǎn)位置起計(jì)算；連桿系數(shù)，取=1/9。 （3-19）利用式（3-19）可計(jì)算得連桿長(zhǎng)度L=990mm。（3） 剪切力與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系根據(jù)所計(jì)算的鋼種（45號(hào)鋼）的單位剪切阻力曲線(xiàn)圖，查出單位剪切阻力最大時(shí)的相對(duì)切入深度。 當(dāng)時(shí)，有最大剪切力 （3-20）代入得：H=115+

39、10-0.3×115=90.5mm。（3-21）計(jì)算得K=90.5/110=0.82，而 （3-22）得=99.2°，與 的關(guān)系： （3-23） （3-24）將=99.2°帶入到式（3-24）中解得：。 當(dāng)剪切開(kāi)始時(shí)的曲軸轉(zhuǎn)角此時(shí)上刀片剛與鋼坯接觸，剪切力P=0。代入式（3-20）、（3-21）和式（3-22）中得：得=80.9°，與 的關(guān)系：即將將=80.9°帶入到式（3-24）中解得：3.5靜力矩的計(jì)算與電機(jī)的選擇3.5.1靜力矩的計(jì)算剪切機(jī)偏心軸上的靜力矩隨著偏心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)變，主要由剪切力矩、摩擦力矩和空載力矩組成，即 （3-25）式中

40、 偏心軸上的靜力矩；剪切力矩；附加摩擦力矩；空載力矩。根據(jù)上刀臺(tái)的平衡條件繪制力三角圖，如圖3-6b所示。當(dāng)剪切力P已知后,以線(xiàn)段代表，做，與夾角為交于a點(diǎn)，則線(xiàn)段即代表連桿作用力。當(dāng)曲柄半徑R、A點(diǎn)和O點(diǎn)的摩擦圓半徑與已知后，對(duì)曲軸中心的力臂C，即可得出，如圖3-6a所示。如圖3-6中力三角形所示，根據(jù)正弦定理可得出下式 (3-26)式中 曲軸偏心轉(zhuǎn)動(dòng)為時(shí)，連桿擺動(dòng)的角度。由圖3-6中幾何關(guān)系可得： (3-27)式中 L連桿長(zhǎng)度；r 曲柄偏心值；刀臺(tái)滑板與滑槽之間的摩擦系數(shù)，約取為0.1。當(dāng)，時(shí)有最大靜力矩，在此設(shè)計(jì)中，取連桿與刀臺(tái)銷(xiāo)軸直徑。圖3-6 剪切機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖計(jì)算剪切力矩：剪切力矩當(dāng)

41、量力臂和剪切力矩公式如下： (3-28) (3-28) 即：所以，計(jì)算剪切力矩得：計(jì)算摩擦力矩：摩擦力矩當(dāng)量力臂 （3-29）式中， 則，所以，摩擦力矩得：此時(shí)，作用在曲軸上的力矩為： （3-30）若空載力矩：綜上所述，最大靜力矩為：3.5.2電機(jī)的選擇和校核本設(shè)計(jì)中，由于只用到平均靜力矩，故只需要計(jì)算平均靜力矩。由剪切功確定平均靜力矩： （3-31） 式中 A 剪切功，此處用最大剪切功即可滿(mǎn)足，A=30.66KNm；完成一次剪切偏心軸的實(shí)際工作角度，當(dāng)剪切115mm×115mm鋼坯時(shí)， 。 （3-32）則電機(jī)功率為：查閱文獻(xiàn)選擇電機(jī)為Y2315M10，表3-3為其詳細(xì)性能參數(shù)因?yàn)榧?/p>

42、切機(jī)頻繁啟動(dòng)，因此應(yīng)進(jìn)行電機(jī)的發(fā)熱校核，即均方根力矩小于額定力矩： （3-33）式中， 分別為電機(jī)軸上的平均靜力矩，空載力矩、啟動(dòng)力矩、制動(dòng)力矩，單位。、分別為剪切、空載、啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間，單位s。表 3-3 電機(jī)參數(shù)表參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)詳情電機(jī)銘牌Y2-315M-10額定轉(zhuǎn)速n590 r/min功率因數(shù)a0.75電機(jī)效率91.5%額定電流I100A最大轉(zhuǎn)矩2.0最小轉(zhuǎn)矩1.0電機(jī)功率P45kW 齒輪減速器傳動(dòng)比：， 將數(shù)值代入（3-34）并作如下計(jì)算： （3-34） （3-35） （3-36） （3-37）各種工作狀態(tài)下用時(shí)計(jì)算：將以上計(jì)算得到各值代入式（3-33）中驗(yàn)證如下：綜上所述，所選電機(jī)合適

43、。3.6本章小結(jié)本章根據(jù)設(shè)計(jì)的具體技術(shù)要求，以與自己的學(xué)習(xí)研究，參考文獻(xiàn)確定該課題的實(shí)現(xiàn)方案。并且對(duì)該剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和力能參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算和選擇。分析了該剪切機(jī)的功能原理，進(jìn)行了受力方面的分析。第4章 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與校核4.1引言由于中小型開(kāi)坯車(chē)間采用的曲軸式剪切機(jī)承受周期性交化的沖擊負(fù)荷，且空載時(shí)間長(zhǎng)、剪切時(shí)間很短，其工作制度屬長(zhǎng)期不可逆運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，這種剪切機(jī)的傳動(dòng)裝置通常采用帶飛輪的交流異步電動(dòng)機(jī)。從經(jīng)濟(jì)、適用和裝備快的觀點(diǎn)出發(fā)，采用這種傳動(dòng)方案是合理的。由于剪切時(shí)，減速機(jī)受沖擊負(fù)荷，故減速機(jī)的機(jī)蓋和機(jī)體必須采用鑄鋼(如ZG25)件或鋼板焊接構(gòu)件。4.2傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配在電動(dòng)機(jī)與減速

44、機(jī)的高速軸之間配有三角皮帶傳動(dòng)。因?yàn)樵诟咚偌?jí)采用三角皮帶傳動(dòng)，除了能降低噪音外，對(duì)電動(dòng)機(jī)起著一定的保護(hù)作用。三角皮帶傳動(dòng)是按電動(dòng)機(jī)的額定功率或額定力矩來(lái)計(jì)算確定的。在減速機(jī)低速軸與曲軸之間通常采用開(kāi)式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，為降低噪音使工作平穩(wěn)，采用斜齒傳動(dòng)。由于剪斷機(jī)曲軸在有負(fù)荷時(shí)的轉(zhuǎn)角區(qū)域不大，剪切時(shí)傳動(dòng)齒輪副只有幾個(gè)齒受力，所以速比不取成整數(shù)，避免總是這幾個(gè)齒受力。在剪切過(guò)程中，齒輪傳動(dòng)要承受高峰工作負(fù)荷(即沖擊負(fù)荷)，因此對(duì)于齒輪、傳動(dòng)軸等零件均應(yīng)按曲軸所需的最大扭轉(zhuǎn)(剪切)力矩來(lái)計(jì)算。4.2.1總傳動(dòng)比由選定的電機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速n和剪切機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速n，得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 （4-1

45、）式中 V帶輪的傳動(dòng)比；為開(kāi)式齒輪傳動(dòng)比。圖 4-1 傳動(dòng)裝置示意圖取，即4.2.2傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)各傳動(dòng)裝置效率：，各軸轉(zhuǎn)速 各軸功率各軸輸入轉(zhuǎn)矩 （4-2）代入式（4-2）計(jì)算得: 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如表4-1所示。表4-1 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸名轉(zhuǎn)矩(MN·mm)功率(KW)轉(zhuǎn)速(r/min)軸0.6238.16590軸2.3235.90147.5軸18.1134.13204.3 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)圖 4-2 V帶輪傳動(dòng)示意圖計(jì)算功率 （4-3）選用C型V帶，帶輪基準(zhǔn)直徑：，公式（4-4）求得帶速：v=8.34m/s （4-4）（4） 傳動(dòng)中心距：，V帶

46、基準(zhǔn)直徑：；公式（4-5）計(jì)算實(shí)際中心距：。 （4-5）小輪包角：，查閱文獻(xiàn)系數(shù)，根據(jù)公式（4-6）和（4-7）計(jì)算得帶根數(shù)：。 （4-6） （4-7）初拉力： （4-8）軸上壓力： （4-9）圖 4-3 小帶輪結(jié)構(gòu)示意圖圖 4-4 大帶輪結(jié)構(gòu)示意圖根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)大帶輪和小帶輪的示意圖如圖4-3和圖4-4，傳動(dòng)形式如圖4-2所示。大帶輪和小帶輪參數(shù)數(shù)據(jù)如表4-2所示：表 4-2 大帶輪和小帶輪參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)小輪大輪槽型CC基準(zhǔn)寬度1919上槽深4.84.8下槽深2020槽間距槽邊距1717輪緣厚1010外徑210+9.6840+9.6帶輪寬度214214結(jié)構(gòu)形式實(shí)心型孔板型4.4開(kāi)式齒輪的設(shè)計(jì)4.

47、4.1齒輪類(lèi)型、材料與主要尺寸1.選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料與齒數(shù)根據(jù)圖示傳動(dòng)方案，選用開(kāi)式斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)；剪切機(jī)轉(zhuǎn)速不高，選用8級(jí)精度（GB10095-1998）；材料選擇，選擇小齒輪材料為40Cr，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS，都采用調(diào)質(zhì)處理。選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，取。2.初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)： （4-10）確定各參數(shù)的值：選用系數(shù)，查閱文獻(xiàn)選取區(qū)域系數(shù) ，則。計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù) （4-11） （4-12）系數(shù)：，取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,應(yīng)用公式4-13計(jì)算得: （4-13）=許用接觸應(yīng)力：小齒輪

48、的分度圓直徑 （4-14）由公式（4-15）、（4-16）與（4-17）求得圓周速度、尺寬b、模數(shù)， 初初選螺旋角。 （4-15） （4-16） （4-17）圖 4-4 齒輪副示意圖選用模數(shù)，中心距圓整為450mm。 （4-18） （4-19）值與初選值相差不大，參數(shù)不變。最終確定：，。 當(dāng)量齒數(shù)： （4-21） （4-22）而，將所有系數(shù)代入公式（4-20）計(jì)算校核：，。綜上所述，開(kāi)式齒輪的設(shè)計(jì)符合要求。4.5中間軸的設(shè)計(jì)與校核選擇軸的材料軸零件選用45鋼，加工方法為調(diào)質(zhì)處理。查軸的常用材料與其力學(xué)性能，得抗拉強(qiáng)度，屈服點(diǎn)。參數(shù)計(jì)算軸上功率.：P=35.9kW，轉(zhuǎn)速：，轉(zhuǎn)矩：T=2.32MN

49、。已知小齒輪的分度圓直徑為。而 （4-23） （4-24） （4-25）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑，取，代入公式（4-26）得： （4-26）軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 如結(jié)構(gòu)草圖4-5，按軸的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求，選取安裝軸承處和的軸徑為85mm，長(zhǎng)度為40mm，初選軸承型號(hào)為32917型圓錐滾子軸承（GB/T2971994），裝齒輪處的軸徑為91mm，大袋輪寬度為214mm，考慮到此處帶輪的軸向定位，取軸長(zhǎng)度為210mm，軸肩直徑為96mm，長(zhǎng)度取55mm，齒輪分度圓直徑較小，為保證強(qiáng)度，處為齒輪軸，長(zhǎng)度為115mm,直徑為108mm，處為齒輪軸肩，長(zhǎng)度為15mm，直徑為96mm。圖 4-5 軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖軸的校核

50、帶輪受力分析：圓周力：徑向力：軸向力：齒輪受力分析：圓周力：徑向力：軸向力：計(jì)算支反力：水平面： （4-27）再由，得： （4-28）垂直面：由，得： （4-29）再由，得： （4-30）水平面彎矩：垂直面彎矩 ：合成彎矩 ：按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度，根據(jù)（4-31） （4-31）選用軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得，而，此軸設(shè)計(jì)合理安全。4.6本章小結(jié)本章主要述剪切機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)與校核，過(guò)程復(fù)雜但是作用很大。首先從機(jī)構(gòu)總體的傳動(dòng)比入手，選擇好電機(jī)并校核，對(duì)V帶輪、齒輪傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)，然后對(duì)軸進(jìn)行設(shè)計(jì)并校核。第5章 剪切機(jī)構(gòu)與其他組件設(shè)計(jì)與選用5.1引言剪切機(jī)構(gòu)是剪切機(jī)中最重要的組成部分，主要包括：曲軸、連桿和滑塊(上刀架)等。5.2曲軸設(shè)計(jì)曲軸是曲軸活連扦式剪切機(jī)上傳遞運(yùn)動(dòng)的主要零件，工作時(shí)既受彎矩又受扭矩作用，而且所受的力不斷變化，工作情況比較復(fù)雜。中小型的曲軸材料通常用45號(hào)鋼或40Cr鋼，也可用35SiMn鋼代替。在這里選擇40Cr，其；為了保證其