斜刀片冷剪機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)-說明書

....42/48斜刀片冷剪機(jī)設(shè)計(jì)摘要本次設(shè)計(jì)的目的是能夠綜合的運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，理論，對(duì)斜刀片冷剪機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先介紹了了我國(guó)當(dāng)前的剪切機(jī)的種類，今后的發(fā)展方向，提出剪切機(jī)在生產(chǎn)中存在的問題；然后對(duì)斜刀片冷剪機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析，提出設(shè)計(jì)方案，最后對(duì)剪切機(jī)構(gòu)的主要零件進(jìn)行受力分析和強(qiáng)度校核。分別對(duì)齒輪的選擇，軸的選擇，還有軸承和皮帶輪的選擇進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，以此同時(shí)也進(jìn)行了校核。對(duì)齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)，我采用的是對(duì)齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算，并且運(yùn)用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行了校核。在校核過程中，對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)校核有了更深的認(rèn)識(shí)，以與如何在剪切機(jī)中選用合適的齒輪。并對(duì)剪切機(jī)中的主要零部件的潤(rùn)滑方式進(jìn)行了論述，運(yùn)用ATUOCAD軟件，對(duì)該設(shè)計(jì)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞：斜刀片剪切機(jī)；ATUOCAD軟件；設(shè)計(jì)；校核DesignofcoldshearbladesobliqueAbstractThisisdesignedtocomprehensiveuseofknowledge,theory,thebladecutmachinedesigncold.Itintroducesthepresentsituationofourcountry'sshearmachinetype,thefuturedirectionofdevelopment,putforwardtheshearmachineinproductionproblems;Andthenthebladeofthetransmissionsystemofcoldcutmachine,thearticleanalyzesthedesignscheme,thentothemainpartsofshearingmechanismanalysisofstressandintensity.Onthechoiceofgearrespectively,thechoiceoftheshaftbearingandpulley,andtheselectionofdesigncalculation,and,indoingso,alsochecks.Thedesignofgear,Iuseisongeartoothsurfacecontactfatiguestrengthcalculation,andusethetoothrootbendingfatiguestrengthchecks.Incheckingprocess,thedesignofgearcheckhadadeeperunderstanding,andhowtochoosetherightinshearmachineofthegear.Andtheshearmachineofmaincomponentsoflubricationmethodwerediscussed,useATUOCADsoftware,tothedesignreliabilityandeconomicalanalysisandevaluation.Keywords:Inclinedbladecuttingmachine;ATUOCADsoftware；design;checked.目錄摘要…………….ⅠAbstract………………………..Ⅱ1緒論11.1剪切機(jī)的種類11.1.1平行刃剪切機(jī)11.1.2斜刃剪切機(jī)11.1.3圓盤式剪切機(jī)21.1.4沖型剪切機(jī)31.1.5聯(lián)合剪切機(jī)31.1.6型材棒料剪切機(jī)31.2剪切生產(chǎn)中存在的問題42傳動(dòng)方案的選擇62.1皮帶傳動(dòng)的選擇62.2減速器傳動(dòng)選擇62.3齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)選擇73.剪切機(jī)電動(dòng)容量的選擇83.1設(shè)計(jì)的基本要求83.2剪切機(jī)構(gòu)83.3主要參數(shù)的確定93.3.1刀片的行程93.3.2刀片尺寸103.3.3理論空行程次數(shù)103.4剪切力的計(jì)算103.4.1單位剪切阻力曲線103.4.2最大剪切力113.5電機(jī)容量的選擇133.5.1H=f(α)曲線繪制133.5.2P=f(α)曲線的繪制133.5.3偏心軸上的靜力矩計(jì)算134主要零件的強(qiáng)度計(jì)算194.1曲軸的設(shè)計(jì)194.2曲軸的計(jì)算204.3齒輪的計(jì)算與校核214.3.1選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料與齒數(shù)214.3.2設(shè)計(jì)計(jì)算齒面接觸接觸強(qiáng)度221.確定公式各數(shù)值222.各參數(shù)的計(jì)算224.3.2按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行較核設(shè)計(jì)234.4皮帶輪的計(jì)算254.4.1確定計(jì)算功率254.4.2選擇帶型254.4.3參數(shù)的計(jì)算254.4.4確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld254.4.5驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角α264.4.6確定帶的根數(shù)264.5軸承的計(jì)算264.5.1初選軸承264.5.2驗(yàn)算軸承的平均壓力P274.5.3驗(yàn)算軸承的PV274.5.4驗(yàn)算滑動(dòng)速度274.6大帶輪上鍵的計(jì)算274.6.1初選鍵與參數(shù)274.6.2校核鍵的強(qiáng)度275.潤(rùn)滑方法的選擇295.1潤(rùn)滑295.1.1軸承295.1.2開式齒輪295.1.3離合機(jī)構(gòu)—滑塊295.1.4減速機(jī)295.1.5牙嵌式離合機(jī)構(gòu)295.2添加劑305.3添加劑的作用305.4潤(rùn)滑方法305.5潤(rùn)滑脂優(yōu)點(diǎn)和選擇注意事項(xiàng)306.設(shè)備的可靠性和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)316.1設(shè)備的可靠性316.2機(jī)械設(shè)備的有效度316.3設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命的計(jì)算316.4投資回收期計(jì)算33結(jié)束語34致35參考文獻(xiàn)36緒論1.1剪切機(jī)的種類剪切機(jī)的種類很多。對(duì)剪切機(jī)的分類，從不同的角度出發(fā)，有不同的分法。按剪切方式可分為橫剪和縱剪；按被剪切鋼板的溫度分為熱剪和冷剪；按剪切機(jī)得驅(qū)動(dòng)方式分為鋼坯剪切機(jī)、鋼板剪切機(jī)、型鋼剪切機(jī)和切管剪切機(jī)等。通常，按剪切機(jī)的剪刃形狀與配置等特點(diǎn)可分為平行刃剪切機(jī)、斜刃剪切機(jī)和圓盤剪切機(jī)。平行刃剪切機(jī)如圖1.1平行刃剪切機(jī)的兩個(gè)剪刃彼此是平行的，通常用來在熱狀態(tài)下橫向剪切方形與矩形斷面的鋼坯。也可用來冷剪型材，將刀片作成成型剪刃來剪切非矩形斷面的鋼材，有時(shí)也用來剪切板材。圖1.1平行刃剪切機(jī)簡(jiǎn)圖斜刃剪切機(jī)如圖1.2斜刃剪切機(jī)的一個(gè)剪刃相對(duì)另一個(gè)剪刃成某一角度配置。斜刃剪切機(jī)按剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)也可分為上切式、下切式與復(fù)合式等。圖1.1斜刃剪切機(jī)簡(jiǎn)圖圓盤式剪切機(jī)圓盤剪切機(jī)有下列幾個(gè)機(jī)構(gòu)組成：刀盤旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)，刀盤徑向調(diào)整和刀片的側(cè)向調(diào)整，剪切寬度的調(diào)整等。剪切寬度的調(diào)整實(shí)際上就是對(duì)機(jī)架的距離調(diào)整。早期圓盤式剪切機(jī)速度較低，圓盤式剪切機(jī)刀片旋轉(zhuǎn)是用電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)，以與和萬向連接軸來實(shí)現(xiàn)的。刀盤徑向間隙調(diào)整用電機(jī)通過蝸桿蝸輪傳動(dòng)是偏心套轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。而刀片側(cè)向間隙是用手動(dòng)通過蝸輪傳動(dòng)使刀片軸軸向移動(dòng)來完成的。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，圓盤式剪切機(jī)剪切速度在逐漸提高，由于受到碎邊機(jī)的限制，現(xiàn)在大型圓盤剪切機(jī)的剪切速度通常為0.4米/秒。目前圓盤式剪切機(jī)裝在橫切機(jī)組上，剪切厚度為0.6~2.5毫米，寬度為700~1500毫米。帶鋼剪切速度達(dá)到1~3m/s。刀片傳動(dòng)通過減速機(jī)和4個(gè)一樣尺寸的齒輪同時(shí)傳動(dòng)兩對(duì)刀片。為保證刀片同步，4個(gè)齒輪組成相當(dāng)于連桿機(jī)構(gòu)，使齒輪傳動(dòng)的中心距不變，提高了齒輪傳動(dòng)精度，為調(diào)整上刀片徑向間隙，上刀片軸承座可沿機(jī)架滑道上下移動(dòng)?；苿?dòng)用針齒擺線減速機(jī)，它體積小速比大調(diào)整精度高。刀片軸向距離調(diào)整也采用針齒擺線減速機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿和螺母來實(shí)現(xiàn)的，為了提高傳動(dòng)精度，傳動(dòng)系統(tǒng)增加了測(cè)速裝置，進(jìn)行主傳動(dòng)速度調(diào)整。圓盤剪后設(shè)置碎邊剪，將剪切下來的板邊剪成碎段送到下面的滑槽中，也可對(duì)剪下來的薄板邊用卷取機(jī)卷起來，然后停車卸卷。為了使切下來的板邊的鋼板平直，在出圓盤剪時(shí)切邊應(yīng)向下彎曲，現(xiàn)在采用上刀片軸相對(duì)下刀片軸移動(dòng)一個(gè)不大的距離或者上刀片直徑比下刀片直徑小一些來實(shí)現(xiàn)(見圖1.1)。圖1.1使鋼板保持水平位置的方法目前，各國(guó)都在研究擴(kuò)大圓盤剪的剪切圍，有的國(guó)家已經(jīng)采用兩臺(tái)連續(xù)圓盤剪，剪切厚度為10毫米的鋼板，第一臺(tái)圓盤剪切入板厚的5%~10%，緊接著由第二臺(tái)圓盤剪將鋼板全部切斷，見圖1.2。在冷軋橫切機(jī)組上采用不帶驅(qū)動(dòng)裝置的圓盤剪，其圓盤剪刀片的傳動(dòng)是由帶有一定力的被剪切的帶鋼來帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)拉剪方式。分條圓盤剪為了提高工作效率，從而采用了兩套機(jī)架，輪流使用，整體更換使設(shè)備的維修性提高，但投資費(fèi)用大。沖型剪切機(jī)沖型剪切機(jī)廣泛用于鍛壓機(jī)械。沖型剪切機(jī)的剪切次數(shù)很高，通過連續(xù)的很多切點(diǎn)或切線，將板料沿著預(yù)定的輪廓切下。裝上專用工具后，還能完成其他許多工作，如步?jīng)_輪廓，折邊，彎型等，因此是一種萬能的板料剪切成型機(jī)，適用于單件和小批生產(chǎn)。聯(lián)合剪切機(jī)聯(lián)合剪切機(jī)主要用來切割條料、板料、型材，并可切口和沖孔，用途廣泛，特別使用于鋼結(jié)構(gòu)車間和建筑工地。型材棒料剪切機(jī)這種剪切機(jī)的剪刃為成形刃。在冶金機(jī)械的型鋼軋鋼車間，使用型材棒料剪切機(jī)對(duì)各種斷面的型材棒料軋件進(jìn)行切頭、切尾、切尺寸等。此外，型材棒料剪切機(jī)還使用成批、大量生產(chǎn)的軸承、齒輪、汽車和拖拉機(jī)等行業(yè)的冷切或熱切下料之用。剪切生產(chǎn)中存在的問題目前剪切機(jī)品種規(guī)格發(fā)展很快，結(jié)構(gòu)性能和使用性能有明顯的改善和提高。剪切生產(chǎn)中存在的問題主要包括以下幾方面：剪切機(jī)機(jī)械傳動(dòng)裝置；剪切機(jī)機(jī)械傳動(dòng)裝置的防護(hù)；剪切機(jī)機(jī)械傳動(dòng)裝置的過載保護(hù)裝置等。剪切過程中作用力與其變化規(guī)律：剪切力隨著z的增加而變化，當(dāng)剪切力P為最大值后，鋼板開始產(chǎn)生滑移。剪切力P的值是同單位剪切抗力丁有關(guān)。單位剪切抗力丁并非常數(shù)，其數(shù)值大小和鋼板材質(zhì)、剪切溫度、剪切速度、剪刃形狀、剪刃間隙與相對(duì)切入深度等因素有關(guān)。單位剪切抗力T的確定有實(shí)驗(yàn)曲線法和理論計(jì)算法兩種。以下對(duì)影響單位剪切抗力公的因素進(jìn)行定性的描述：金屬性質(zhì)：金屬材料的強(qiáng)度極限越高，則單位剪切力越大；塑性越低，對(duì)應(yīng)于。剪切時(shí)的相對(duì)切入深度越小，即金屬斷的越早。因此單位剪切抗力與金屬的強(qiáng)度和塑性有關(guān)。剪切溫度：鋼板剪切時(shí)的溫度越高，單位剪切抗力越小，對(duì)應(yīng)于剪斷時(shí)相對(duì)切入深度則越大。變形速度：熱剪時(shí)，理論上變形速度與剪切速度成正比關(guān)系，單位剪切抗力隨變形速度增加而增加；冷剪時(shí)，剪切速度對(duì)單位剪切抗力的影響很小，一般可不加以考慮。剪刃側(cè)向間隙：剪刃側(cè)向間隙的大小，可以使剪切時(shí)的受力狀況發(fā)生變化。當(dāng)側(cè)向間隙由零逐漸增大時(shí)，鋼板的受力狀況分別為壓縮-剪切-彎曲狀態(tài)，側(cè)向間隙過小或過大都會(huì)使單位剪切抗力增加。因此，合理選擇和保持剪刃側(cè)向間隙的大小，對(duì)于正確使用剪切機(jī)是十分重要的。刀鈍半徑：刀鈍半徑的大小，直接影響單位剪切抗力的大小。刀鈍半徑越大，刀就越不“快”，剪切抗力就越大。但在壓入階段剪切力的計(jì)算中，不考慮刀鈍半徑的影響是允許的。剪切斷面的寬高比b/h:當(dāng)b/h小于1時(shí)，與b/h幾乎無關(guān)；當(dāng)b/h大于1時(shí)，值隨b/h的增大而迅速增大。除上述因素影響外，壓板、剪刃與鋼板的摩擦系數(shù)與剪刃的幾何形狀等因素，對(duì)單位剪切抗力也都有一定的影響，但這些因素相對(duì)來說影響很小，可以忽略不計(jì)?，F(xiàn)有剪切機(jī)一般存在占地面積廣、噪音大、節(jié)拍固定、靈活性差等問題，尚需解決。傳動(dòng)方案的選擇圖2.1剪切機(jī)傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖2.1皮帶傳動(dòng)的選擇由于帶和帶輪間的摩擦或嚙合，皮帶托動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)并傳遞一定動(dòng)力。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，造價(jià)低廉以與緩沖吸振等特點(diǎn)，在近代機(jī)械中被廣泛應(yīng)用，在帶傳動(dòng)中，常用的有平帶傳動(dòng)，V帶傳動(dòng)，多楔帶傳動(dòng)，同步帶傳動(dòng)等，其中V帶傳動(dòng)應(yīng)用最廣。V帶有普通V帶、窄V帶、聯(lián)組V帶、齒形V帶，大楔角V帶、寬V帶等多種類型，其中普通V帶，應(yīng)用最廣，近年來窄V帶也得到廣泛應(yīng)用。本剪切機(jī)選用普通V帶A型。普通V帶的主要優(yōu)點(diǎn)：柔性好，傳遞較大的摩擦力，傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)較緊湊并以具備標(biāo)準(zhǔn)化大批量生產(chǎn)。2.2減速器傳動(dòng)選擇減速器是原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來降低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)矩。此處采用的是同軸式兩級(jí)圓柱齒輪減速器，減速器的輸入軸端與輸出軸端位于用一軸線的兩端，徑向尺寸緊湊，效率與可靠性高，工作壽命長(zhǎng)，且已標(biāo)準(zhǔn)化，維護(hù)簡(jiǎn)便。2.3齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)選擇齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，型式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞功率可達(dá)近十萬千瓦，圓周速度可達(dá)200m/s，最常用為漸開線齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)可做開式、半開式、閉式。齒輪傳動(dòng)主要特點(diǎn)：(1)效率高，在常用機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)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(zhǎng)，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(zhǎng)達(dá)一、二十年，這也是其它機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。這對(duì)車輛與在礦井工作的機(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。(5)適用圍廣可用于平行軸傳動(dòng)，交錯(cuò)軸傳動(dòng)，定軸輪系傳動(dòng)和動(dòng)軸輪系傳動(dòng)，在特大和特小傳動(dòng)中，優(yōu)點(diǎn)更明顯。(6)易于保證制造質(zhì)量加工技術(shù)成熟，設(shè)備完善，易于得到高質(zhì)量產(chǎn)品。由于設(shè)計(jì)需要故本剪切機(jī)采用開式齒輪傳動(dòng)3.剪切機(jī)電動(dòng)容量的選擇3.1設(shè)計(jì)的基本要求剪切厚度:；剪切溫度:t；理論剪切次數(shù):6次/分；實(shí)際剪切次數(shù):4次/分；剪切材質(zhì):鋼10153.2剪切機(jī)構(gòu)剪切機(jī)構(gòu)按平面機(jī)構(gòu)分析是屬于活動(dòng)度為2的曲柄連桿機(jī)構(gòu)。曲軸開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，存在著一種可能運(yùn)動(dòng)（圖2.1），以O(shè)點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)，上刀臺(tái)B下降，下刀臺(tái)C不動(dòng)，完成剪切運(yùn)動(dòng)。圖3.1剪切機(jī)構(gòu)3.3主要參數(shù)的確定3.3.1刀片的行程刀片行程是剪切機(jī)最主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，它決定了剪切機(jī)的高度。在剪切能力允許的圍，它也決定了所能剪切的軋件最大斷面高度。刀片行程根據(jù)軋件最大斷面高度，剪切終了時(shí)刀片的重疊量以與下刀片與輥道表面的距離等參數(shù)（圖），可按下試計(jì)算圖3.2平行刀片剪切機(jī)（上切式）刀片行程圖1—上片；2—下片；3—軋件；4—壓板由文獻(xiàn)[1,258]知：(3.1)式中:H—刀片行程（指刀片最大行程），mm；h—被剪軋件最大斷面高度，mm；f—軋件上表面與壓板之間得距離，此值得選取要保證軋件有一定翹頭時(shí)，仍然能通過剪切機(jī)，一般取f=50~75mm；q1—為了避免上刀受軋件沖撞，而使壓板低于上刀的距離，一般取q1=5~50mm；q2—為了使軋件能順利通過剪切機(jī)，下刀不被軋件磨損，使下刀低于滾道表面得距離，一般取q2=5~20mm；S—上下刀片重疊量，一般取S=5~25mm。根據(jù)本剪切機(jī)參數(shù)選取f=50mmq1=5mmq2=5mmS=6mmbmax=取3°故=h+f+q1+q2+S=40+50+5+5+6=106mmH=+=106+62.9=168.9mm(3.2)3.3.2刀片尺寸板坯：l=+（100~300）=1200+200=1400mm（3.3）式中l(wèi)——刀刃長(zhǎng)度，mm——被切鋼坯橫斷面的最大寬度,mm;刀片：=(26~60)mm（3.4）(3.5)式中——刀片斷面高度，mm；——被切鋼坯斷面高度，mm；——刀片斷面寬度，mm；3.3.3理論空行程次數(shù)剪切機(jī)的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)（剪切次數(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。理論剪切次數(shù)是指剪切機(jī)每分鐘連續(xù)不斷地上下運(yùn)動(dòng)的周期次數(shù)；實(shí)際剪切次數(shù)是指剪切機(jī)每分鐘實(shí)際完成的剪切次數(shù)。本次理論剪切次數(shù)、實(shí)際剪切次數(shù)如下所示：理論剪切次數(shù)：6r/min實(shí)際剪切次數(shù)：4r/min3.4剪切力的計(jì)算3.4.1單位剪切阻力曲線將整個(gè)剪切過程中各瞬時(shí)德的剪切阻力，都分別與一個(gè)相對(duì)切入深度對(duì)應(yīng)，它們的關(guān)系式3.4.2最大剪切力斜刀片剪切機(jī)的剪切力由三部分組成(3.6)式中——純剪切力；——軋件被剪掉部分的彎曲力，即被剪掉部分在剪切時(shí)被上刀片沿著線（圖3.4）作用產(chǎn)生的彎曲力；——鋼板在剪切區(qū)域（近似地以弧線為界）的彎曲力，在此區(qū)域由于上刀片的壓力使金屬形成局部的碗行彎曲。1．求p1查手冊(cè)鋼1015（延伸率）（3.7）2.求pmax因?yàn)椋海?.8）可用斜剪刃公式故（3.9）式中——系數(shù)，實(shí)驗(yàn)研究表明，此系數(shù)與被剪掉部分的鋼板寬度軋件材料延伸率以與刀片傾斜角等因素有關(guān)，即，其變化規(guī)律(查文獻(xiàn)2，圖8.34)，系數(shù)的最大值為0.95?！镀鄬?duì)側(cè)間隙，即為刀片側(cè)間隙△與鋼板厚度的比值：在時(shí)，?。划?dāng)時(shí)，取a.求Z查文獻(xiàn)[2,圖8-34]曲線得Z=0.4b.求X,Y=0.05(h=8mm取△=0.5mm)X=10c.求pmax3.5電機(jī)容量的選擇3.5.1H=f(α)曲線繪制3.5.2P=f(α)曲線的繪制由文獻(xiàn)[1,259]知：曲柄半徑初取連桿與曲柄半徑比K=10L=KR=10x84.48=844.5mm取L=軋件被切斷時(shí)切入深度圖3.4刀片行程曲線表3.1剪切行程與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系20406080100120140160180138.15111.4288.0867.6549.8134.2920.919.5203.5.3偏心軸上的靜力矩計(jì)算為了精確地計(jì)算剪切機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)零件強(qiáng)度和電動(dòng)機(jī)功率，必須計(jì)算剪切機(jī)偏心軸上的靜力矩。剪切機(jī)偏心軸上的靜力矩由剪切力（3.10）式中——偏心軸上的靜力矩；——剪切力矩；——摩擦力矩；——空載力矩；（3.11）（3.12）圖3.6剪切機(jī)構(gòu)受力簡(jiǎn)圖公切線（3.13）外公切線（3.14），，軸徑（安裝軸承處直徑）式中：μ——刀臺(tái)滑板與滑槽之間的摩擦系數(shù)故：dA=150mm、dB=120mm、dC=140mm查文獻(xiàn)[2,482]得當(dāng)時(shí)故故故c=64.21故當(dāng)時(shí)故故c=63.48故同理可算出當(dāng)時(shí)的值（3.15）==1.934考慮共享，取Mkon=表3.2靜力矩各相關(guān)參數(shù)表141.23°141.86°142.51°143.17°143.83°3.608°3.559°3.508°3.455°3.401°ρ(mm)63.264.0163.2261.6861.59038.6838.237.2737.221.9341.9341.9341.9341.9341.93440.61440.13439.20439.154圖3.7曲線圖3.8曲線由于是小型剪切機(jī)，初選動(dòng)機(jī)J02-6-26型轉(zhuǎn)速：=970r/min，功率：13KW電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)力矩：Mer=9550N/n=9550×13/970=128KN.m由Mj—α圖求剪切機(jī)平均靜力矩(3.16=KN.m則所選電機(jī)滿足要求。1.對(duì)所選電機(jī)進(jìn)行過載校核：（3.17）所選電機(jī)滿足過載要求。選出的電機(jī)還需經(jīng)過發(fā)熱校核：電機(jī)滿足發(fā)熱要需滿足的要求，即，(3.18),（3.19）式中—電機(jī)的功率，KW；—電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，；—電機(jī)按發(fā)熱計(jì)算出來的等值功率和等值力矩.由于電機(jī)一直工作其等值力矩就是電機(jī)的額定力矩，即綜上所述可知：故所選電機(jī)滿足發(fā)熱的要求。4主要零件的強(qiáng)度計(jì)算4.1曲軸的設(shè)計(jì)圖4.1曲軸尺寸簡(jiǎn)圖初取d0=345mm（4.1）取L2=600mm（4.2）取b=240mm（4.3）取LA=600mm（4.4）取dA=450mm（4.5）取r=15mm（4.6）4.2曲軸的計(jì)算圖4.1曲軸的受力簡(jiǎn)圖，彎矩圖與轉(zhuǎn)矩圖由于所受的剪切力遠(yuǎn)大于齒輪給曲軸的力，所以忽略齒輪給曲軸的彎矩（4.7）（4.8）（4.9）（4.10）（4.11）（4.12）（4.13）（4.14）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取α=0.6截面I的應(yīng)力（4.15）（4.16）截面Ⅱ的應(yīng)力（4.17）故曲軸強(qiáng)度合格4.3齒輪的計(jì)算與校核4.3.1選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料與齒數(shù)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)開式齒輪，速度不高，選用8級(jí)材料選擇：大齒輪HT300，250HBS小齒輪HT350，260HBS選小齒輪Z1=23，大齒輪Z2=2.7×23=63傳動(dòng)比i=2.7模數(shù)m=124.3.2設(shè)計(jì)計(jì)算齒面接觸接觸強(qiáng)度1.確定公式各數(shù)值由文獻(xiàn)[4,211-213]知：（4.18）1)試選載荷系數(shù)Kt=1.32)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：3)由文獻(xiàn)[4,205-210]選取齒寬系數(shù)φd=1.1,材料的彈性影響系數(shù)4)由文獻(xiàn)[4,209]查得：小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限5)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，（每日8小時(shí)制，每年300天工作，工作15年）（4.19）6)由文獻(xiàn)[4,206]取接觸疲勞壽命系數(shù)；7)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得（4.20）2.各參數(shù)的計(jì)算1)試算小齒輪分度圓直徑由文獻(xiàn)[4,212]知：2)計(jì)算圓周速度v0(4.21)4.3.2按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行較核設(shè)計(jì)1.由文獻(xiàn)[1，圖10-20a]查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限;2.由文獻(xiàn)[1，圖10-18]查得彎曲疲勞壽命系數(shù),3.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞許用應(yīng)力S=1.2（4.22）（4.23）4.計(jì)算載荷系數(shù)K（4.24）5.查取齒形系數(shù)由文獻(xiàn)[1,表10-5]可查得6.查取應(yīng)力矯正系數(shù)由文獻(xiàn)[1,表10-5]可查得7.計(jì)算大小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩8.較核大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)由表10-7查得齒寬系數(shù)（4.25）=359.42<（4.26）=114.99<即齒輪滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求9.幾何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑計(jì)算中心距（4.27）計(jì)算齒輪寬度取B2=165.6mm,B1=180mm驗(yàn)算（4.24）,合適4.4皮帶輪的計(jì)算4.4.1確定計(jì)算功率4.4.2選擇帶型根據(jù)Pca和小帶輪轉(zhuǎn)速n1=970r/min由文獻(xiàn)[1，圖8-8]取B型帶。4.4.3參數(shù)的計(jì)算1.確定帶輪和基準(zhǔn)直徑dd1和dd2,由文獻(xiàn)[1，表8-3與8-7]取2.驗(yàn)算帶的速度（4.25）因?yàn)楣蕩俸线m03.計(jì)算從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑dd2（4.26）圓整dd2=425mm4.4.4確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld初定中心距?。?.27）由文獻(xiàn)[1,表8-2]選取Ld=2500mm（4.28）=786.81mm變動(dòng)圍：4.4.5驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角α（4.29）4.4.6確定帶的根數(shù)1）由dd1=150mm和n1=970r/min，查文獻(xiàn)[4,152]得P0=2.25KW2）根據(jù)n1=960r/min，i=4.2和A型帶，查文獻(xiàn)[4,150-153]得ΔP0=0.3064KW3）查文獻(xiàn)[4,155]得Kα=0.95，KL=1.034.5軸承的計(jì)算4.5.1初選軸承對(duì)開式四螺栓正滑動(dòng)軸承ZHC4-140軸承所受徑向載荷軸徑轉(zhuǎn)速n=6r/min軸徑直徑d=180mm軸承寬度B=270mm4.5.2驗(yàn)算軸承的平均壓力P軸承材料取ZcuZn16Si4（16-4硅黃銅）[P]=12Mpa.[V]=2m/s[PV]=10Mpa.m/s（4.30）4.5.3驗(yàn)算軸承的PV4.5.4驗(yàn)算滑動(dòng)速度4.6大帶輪上鍵的計(jì)算4.6.1初選鍵與參數(shù)大帶輪的軸徑d=42mm取平鍵鍵寬b=12mm取鍵長(zhǎng)h=8mmL=63mm4.6.2校核鍵的強(qiáng)度由于鍵的材料為鋼,而帶輪的材料為鑄鐵,取最弱的材料的強(qiáng)度極限來較核鑄鐵的強(qiáng)度極限鍵的工作長(zhǎng)度l=L-b=70-12=58mm鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.5×8=4mm（4.31）（4.32）即所選鍵滿足要求5.潤(rùn)滑方法的選擇5.1潤(rùn)滑在摩擦面間加潤(rùn)滑劑不僅可以降低摩擦，減輕磨損，保護(hù)零件不遭銹蝕，而且在采用循環(huán)潤(rùn)滑時(shí)還能起到散熱降溫的作用。由于液體的不可壓縮性，潤(rùn)滑油膜還具有緩沖振的能力。使用膏狀的潤(rùn)滑脂，既可防止部的潤(rùn)滑劑外泄，又可阻止外部雜質(zhì)侵入，避免加劇零件的磨損，起到密封作用。半固體潤(rùn)滑劑主要是指各種潤(rùn)滑脂。它是潤(rùn)滑油和稠化劑的穩(wěn)定混合物。固體潤(rùn)滑劑是任何可以形成固體膜以減少摩擦阻力的物質(zhì)，如石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯等。5.1.1軸承選用固體潤(rùn)滑劑，參考滑動(dòng)軸承的工作性質(zhì)，故選用鋰基潤(rùn)滑脂，這種潤(rùn)滑脂既能抗水耐高溫（工作溫度不宜高于145℃5.1.2開式齒輪因工作環(huán)境和機(jī)械性能選用固體潤(rùn)滑劑，鈉基潤(rùn)滑脂，這種潤(rùn)滑脂有較高的耐熱性，工作溫度可達(dá)120℃5.1.3離合機(jī)構(gòu)—滑塊考慮其工作環(huán)境和機(jī)械性能選用固體潤(rùn)滑劑，鋁基潤(rùn)滑脂，這種潤(rùn)滑脂具有良好的抗水性，對(duì)金屬表面有高的吸附能，故可起到很好的防銹作用。5.1.4減速機(jī)選用液體潤(rùn)滑劑，工業(yè)齒輪油（SY1172-88）5.1.5牙嵌式離合機(jī)構(gòu)石墨鈣基潤(rùn)滑脂，這種潤(rùn)滑脂適用于耐潮濕，高負(fù)荷，高壓力，低速度機(jī)械，多用于人字齒輪，起重機(jī)，礦山機(jī)械，挖掘機(jī)的底盤齒輪與一般開式齒輪潤(rùn)滑。5.2添加劑為了有效地提高邊界膜過濾的強(qiáng)度，簡(jiǎn)單而行之有效的方法是在潤(rùn)滑油中添加一定量的油性添加劑或極壓添加劑。5.3添加劑的作用1）提高潤(rùn)滑劑的油性、極壓性和在極端工作條件下更有效工作的能力。2）推遲潤(rùn)滑劑的老化變質(zhì)，延長(zhǎng)其正常使用壽命。3）改善潤(rùn)滑劑的物理性能，如降低凝點(diǎn)、消除泡沫、提高粘度、改進(jìn)其粘—溫特性等。5.4潤(rùn)滑方法軸承為脂潤(rùn)滑，開式齒輪為脂潤(rùn)滑，離合機(jī)構(gòu)—滑塊為脂潤(rùn)滑，減速器為液體潤(rùn)滑（飛濺潤(rùn)滑），牙嵌式離合機(jī)構(gòu)為脂潤(rùn)滑。5.5潤(rùn)滑脂優(yōu)點(diǎn)和選擇注意事項(xiàng)使用潤(rùn)滑脂，密封簡(jiǎn)單，不易臟污，減少損失，不必經(jīng)常加換潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑脂受溫度的影響不大，對(duì)載荷性質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的變化等有較大的適應(yīng)圍。在垂直上不易流失。加入石墨粉的潤(rùn)滑脂，能形成更堅(jiān)韌的油膜。當(dāng)潤(rùn)滑脂中含有鱗片狀石墨粉時(shí)，可以填平粗糙平面，減少磨損，并能在往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中起緩沖作用，避免爬行，消除震動(dòng)。但潤(rùn)滑脂流動(dòng)性差，導(dǎo)熱系數(shù)小，不能作循環(huán)潤(rùn)滑劑，另外，摩擦阻力大，機(jī)械效率低。為提高機(jī)械效率，減少管道壓力損失，干油集中潤(rùn)滑脂的針入度，一般在0.1mm以上。管道短時(shí)，針入度可降低一些。6.設(shè)備的可靠性和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)6.1設(shè)備的可靠性由文獻(xiàn)[8,10-14]知平均壽命（可修復(fù)系統(tǒng)）（6.1）式中：R(t)—可靠度系數(shù)若則：(6.2)式中：λ—失效率6.2機(jī)械設(shè)備的有效度已知設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)十年（29200h），發(fā)生故率為14次每次處理故障花費(fèi)時(shí)間為320h計(jì)劃?rùn)z修時(shí)間為1200h則：(10.3)(6.4)(6.5)式中:ti—工作時(shí)間t0i—停機(jī)修理時(shí)間6.3設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命的計(jì)算由文獻(xiàn)[9,124-129]知年平均總費(fèi)用：(6.6)若Kc為常數(shù),則：表6.1各年殘值表使用年限12345678910殘值（萬元）75.13.3210.80.60.40.20.1表6.2經(jīng)濟(jì)壽命計(jì)算表使用年限運(yùn)行費(fèi)用總值CT=C1(T-1)λ年末殘值年運(yùn)行費(fèi)用平均值C1+(T-1)年設(shè)備費(fèi)用平均值（K0-KL）/T年平均總費(fèi)用①②③④=②/①⑤=(10000-③)/①⑥110713421+1.4=2.405.101.202.453.6532.4+1.8=4.203.301.402.233.6344.2+2.2=6.4021.6023.6056.4+2.6=911.801.803.6069+3=120.8021.533.53712+3.4=15.400.602.201.343.54815.4+3.8=19.020.402.401.203.60919.2+4.2=23.400.202.601.093.691023.4+4.6=280.102.800.993.79(6.7)式中：K0—設(shè)備購置費(fèi)（K0=100000元）；T—使用年限（T=10年）；CT—第T年運(yùn)行費(fèi)用；C1—第1年運(yùn)行費(fèi)用（C1=10000元）；λ—1年后每年遞增的費(fèi)用（λ=4000元）。計(jì)劃每年遞增λ=4000元，使用年限T=10年，設(shè)備購置費(fèi)K0=1000000元，第一年運(yùn)作費(fèi)10000元。若設(shè)備殘值如表10.1，則經(jīng)濟(jì)壽命的計(jì)算如表10.2：通過計(jì)算使用設(shè)備的年平均總費(fèi)用在使用年限為6年時(shí)最低3.53萬元，即經(jīng)濟(jì)壽命為6年。6.4投資回收期計(jì)算表10.3各年的費(fèi)用（萬元）時(shí)期建設(shè)期生產(chǎn)期年份12345678910投資6400000000年凈收益0011．5234455累計(jì)凈收益-6-8-6-5-3-12468投資回收期：；取舍條件：P(t)<Pc式中：Pc—基準(zhǔn)投資回收期(6.8)已知冶金機(jī)械的投資回收期為17年，且P(t)<Pc=17，所以此設(shè)計(jì)方案在經(jīng)濟(jì)上合理，可以采納。結(jié)束語將近四個(gè)月畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入了收尾階段。在這段時(shí)間里我受益匪淺，這不但是大學(xué)四年的一個(gè)最終檢驗(yàn)，同時(shí)也給了我把大學(xué)所學(xué)知識(shí)更加完善的機(jī)會(huì)。這也是我作為學(xué)生期間的第一次親身實(shí)習(xí)，和工廠的師傅們一同交流剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)與其工作的原理，對(duì)我能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過對(duì)平行刀片剪切機(jī)的開發(fā)設(shè)計(jì)，對(duì)其有了全方位的了解，掌握了剪切機(jī)械設(shè)備整個(gè)開發(fā)設(shè)計(jì)過程，充分應(yīng)用了在大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，從說明書的編寫到圖紙的完成期間也培養(yǎng)了我認(rèn)真仔細(xì)與獨(dú)立完成工作的能力，并取得了一些寶貴經(jīng)驗(yàn)和成果：1.通過剪切機(jī)的設(shè)計(jì)，我了解并掌握冶金機(jī)械設(shè)計(jì)的基本思想和設(shè)計(jì)步驟。2.學(xué)會(huì)了對(duì)常規(guī)傳動(dòng)零部件如帶輪、齒輪、曲軸等的設(shè)計(jì)與校核方法?？偠灾?，畢業(yè)設(shè)計(jì)這短時(shí)間是我受益了很多，學(xué)習(xí)的理論知識(shí)都運(yùn)用到了實(shí)際當(dāng)中，但是由于自己的水平有限，設(shè)計(jì)的過程中難免有不足之處，敬請(qǐng)諒解。致在冰導(dǎo)師的親力指導(dǎo)之下終于完成了此次設(shè)計(jì)任務(wù)。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富的專業(yè)知識(shí)和熱情的教學(xué)精神在該次設(shè)計(jì)給我留下了深刻的記憶無論在設(shè)計(jì)中遇到什么困難他都能給我耐心的解答，在設(shè)計(jì)中他所教授的知識(shí)使我受益匪淺，他的指導(dǎo)給了我完成此次設(shè)計(jì)的信心力量，是我完成該項(xiàng)設(shè)計(jì)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在此，謹(jǐn)向冰老師表示我最衷心的敬意和深深的感！同時(shí)，我還要感在鞍鋼實(shí)習(xí)期間給予我?guī)椭膸煾祩?，在設(shè)計(jì)中不遺余力的給予我?guī)椭闹笇?dǎo)老師