本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）題 目：1145型曲柄連桿飛剪機(jī)學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：專 業(yè)：班 級(jí)：指導(dǎo)教師：491145型曲柄連桿飛剪機(jī)摘 要線材生產(chǎn)中飛剪機(jī)是用來切頭、切尾和進(jìn)行事故的處理，它在整個(gè)線材生產(chǎn)流水線上是必不可少的。飛剪機(jī)有很多類型，我設(shè)計(jì)的題目是“1145型曲柄連桿飛剪機(jī)”，采用單電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)方式，機(jī)身自帶一級(jí)減速器，兩個(gè)刀架沿相反的方向運(yùn)動(dòng)從而切斷軋件。在這次設(shè)計(jì)中，我完成了以下工作：選擇和確定了設(shè)計(jì)方案：選擇和校核了合適的電動(dòng)機(jī)：設(shè)計(jì)和校核了主要的零部件；確定了合適的潤滑系統(tǒng)和維修維護(hù)方案。關(guān)鍵詞：飛剪機(jī)；單電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)；一級(jí)減速器；切斷軋件。1145-crank rod flying shear Abstract In the process of producing wire rod, flying shears is used to cut head and end as well as deal with accidents , and it is necessary , Flying shears have many types .Our subject is the design of 1145 carving shears. We adopt a mean that one motor which have a decelerating machine on itself drives the power and two shears moving from two reverse directions in order to joint the objects.In this design: we have accomplished the following works: selecting and defining design scheme; choosing and checking and checking suitable motor; designing and checking the main parts; defining a proper lubricating system and a maintain scheme.Key words: Crank flying shear; Single-motor drive; A reducer; Cut workpiece. 目 錄摘 要.1Abstract.1第一章 緒論.51.1線材的生產(chǎn)方式和特點(diǎn).。.5 12線材軋機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r.513線材生產(chǎn)車間的工藝流程及主要生產(chǎn)設(shè)備.814線材生產(chǎn)中飛剪的作用、類型及特點(diǎn).1015本文設(shè)計(jì)內(nèi)容.13第二章 分析計(jì)算.1421 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).142.1.1設(shè)計(jì)方案的選擇和確定.142.1.2 主要領(lǐng)部件的初步設(shè)計(jì).152.1.3剪切結(jié)構(gòu)的步計(jì)算.162.1.4機(jī)架的設(shè)計(jì).162.2剪切力、剪切力矩的計(jì)算.162.2.1計(jì)算剪切力.162.2.2剪切力矩的計(jì)算.192.2.3剪切功的計(jì)算.202.3功率的計(jì)算及類型的選擇.202.3.1電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算.202.3.2電機(jī)功率及型號(hào)的選擇.212.4主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及扭矩計(jì)算.222.4.1 主要零部件的轉(zhuǎn)速及扭矩計(jì)算.222.4.2 輪剪的設(shè)計(jì)及計(jì)算.232.4.3刀架的設(shè)計(jì)及校核.292.4.4軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核.302.4.5 軸承和鍵的校核.372.4.6 聯(lián)軸器的選擇與校核.392.4.7 電動(dòng)機(jī)的校核.402.4.8 機(jī)架的強(qiáng)度校核.42第三章 飛剪機(jī)的潤滑、維修、安裝等使用情況.44第四章 設(shè)計(jì)的結(jié)論.45 結(jié)束語.46參考文獻(xiàn).47 第一章 緒論11線材的生產(chǎn)方式及特點(diǎn)直徑較小的，雖盤卷狀的熱軌圓鋼稱為線材。線材應(yīng)用范圍及用量大，是鋼材主要產(chǎn)品之一。由于線材的尺寸精度和機(jī)械性能要求高，軋制速度又十分快，所以其生產(chǎn)工藝和設(shè)備相當(dāng)復(fù)雜，其有多種生產(chǎn)方式。下面介紹幾種線材的生產(chǎn)方式及其特點(diǎn)。111橫列式線材軋機(jī) 橫列式線材軋機(jī)是最古老、最落后的一種線材軋機(jī)，起初是單列式，后來又經(jīng)過改造發(fā)展成多列。每一列由一個(gè)電機(jī)作動(dòng)力源進(jìn)行傳動(dòng)，同時(shí)各架轉(zhuǎn)速相同，各機(jī)架用人工或盤送鋼進(jìn)行活套軋制。 由于線材細(xì)而長，老式橫列式線材軋機(jī)的速度低，且活套不能控制，所以越接近成品，軋機(jī)體積越大，長度越長，因而造成熱量散失快，溫度嚴(yán)重降低，以至于超過允許溫度下限而造成廢品。另外，由于溫度過高而又不能提高生產(chǎn)率，致使此種生產(chǎn)方式必須被改進(jìn)。 橫列式線材軋機(jī)產(chǎn)生過長的活套，越接近精軋成品越長，這是造成溫降的主要因素。為了減少此因素造成的溫降，只能減少活套，減少活套的辦法就是實(shí)現(xiàn)多階化，即使減少每列軋機(jī)支架數(shù)，增大一次軋機(jī)輥直徑及次列軋機(jī)的軋制速度。 綜合上述論述，橫列式線材軋制的根本特點(diǎn)是：溫降過大和頭尾溫差嚴(yán)重。所以，盡量減少溫降和頭瘟溫差是橫列式線材改進(jìn)和發(fā)展的中心環(huán)節(jié)，其發(fā)展方向就是連續(xù)式軋制。（附：橫列式軋制的軋鋼機(jī)工作機(jī)座布置形式圖1-1）112 連續(xù)式線材軋制連續(xù)式線材軋制是同時(shí)幾架（機(jī)組）或在全部軋機(jī)上軋制，金屬秒流量相等，實(shí)現(xiàn)了連軋式關(guān)系。這種軋制方式與橫列式有兩點(diǎn)不同：一是，避免了不能調(diào)節(jié)的活套，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)軋制關(guān)系，從根本上解決了長活套軋制時(shí)大量散熱問題。二是，設(shè)備十分緊湊，保證了軋制在軋制過程中各道次的軋制溫度近似相等，且減少了設(shè)備的占地空間。軋件在連軋過程中，軋制溫度基本上保持不變并保持秒流量相等，這就是連續(xù)式線材軋機(jī)的工藝特點(diǎn)。軋制工藝的三個(gè)基本要素溫度、速度、時(shí)間，這三個(gè)要素在連續(xù)軋制上得到了教大的統(tǒng)一，使產(chǎn)品進(jìn)度和生產(chǎn)效率得到大大的提高。隨著連續(xù)式軋機(jī)的不斷發(fā)展，軋制速度也越來越快，七十年代后期投產(chǎn)的懸臂式無扭軋機(jī)組出口速度越為65-80m/s，有的達(dá)到了120m/s，是以前軋制速度的幾倍到幾十倍，大大提高了生產(chǎn)效率。（附：單驅(qū)動(dòng)連續(xù)式軋機(jī)工作機(jī)座布置形式圖1-2）113半連續(xù)式線材軋制 最初的半連續(xù)式線材軋機(jī)是橫列式和連續(xù)式混合組成的線材軋機(jī)。后來又出現(xiàn)了多二重式軋機(jī)。它既有連續(xù)關(guān)系，又有活套的效果，但活套不長，因此溫度降低不大，所以復(fù)二重式軋機(jī)也屬于半連續(xù)式軋機(jī)。 半連續(xù)式軋機(jī)比橫列式軋機(jī)改進(jìn)的地方在于粗軋機(jī)是連續(xù)式的，因而效率大大提高，縮短了軋制周期，減少了溫降。但由于中軋機(jī)和精軋機(jī)仍然是橫列式的，所以橫列式軋機(jī)存在的缺點(diǎn)此軋機(jī)都存在。如：溫降大，軋制速度不高，尺寸精度低，生產(chǎn)能力低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，占地面積大，功耗大等。（附：半連續(xù)式軋機(jī)機(jī)座的布置形式圖1-3）12線材軋機(jī)的發(fā)展概況 四十年代線材軋機(jī)大部分為橫列式線材軋機(jī)，需要人工喂鋼，最高軋制速度限制在10m/s以下，由于速度低、軋件降溫大，影響線材尺寸精度，因此盤卷重量一般在80-90Kg左右，軋機(jī)生產(chǎn)能力為10-15t/h。 五十年代初期發(fā)展了半連續(xù)式線材軋機(jī)。粗軋機(jī)組為連續(xù)式布置，精軋機(jī)為橫列式布置，中軋機(jī)組織布置成連續(xù)式或橫列式。在機(jī)械化程度高的半連續(xù)式線材生產(chǎn)車間中，可以不要人工喂鋼，最高軋制速度給15m/s左右，線材盤卷重量可達(dá)125Kg。 五十年代中期出現(xiàn)了連續(xù)式線材軋機(jī)，精軋機(jī)組一般配置6-8架水平輥軋機(jī)。六十年代初期，精軋機(jī)組配置了立輥，形成了水平輥立輥水平輥的連續(xù)式軋機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)無扭轉(zhuǎn)軋制，由于軋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制，這兩種連續(xù)式軋機(jī)的最高軋速都在35m/s以下，線材盤卷重300-500Kg。六十年代中期，出現(xiàn)和Y 型高速無扭軋機(jī)，最高軋制速度可達(dá)50-70m/s，線材盤卷重量達(dá)到2500Kg. 七十年代，摩根無扭高速線材軋機(jī)為了很大的發(fā)展，投產(chǎn)的設(shè)備已達(dá)1600多套。七十年代后期投產(chǎn)的懸臂式無扭精軋機(jī)組出口速度多為65-80m/s，有的達(dá)到120m/s。 隨著工業(yè)的發(fā)展，要求線材盤卷重量大，直徑公差小，有良好的機(jī)械性能。因此，三十年來，線材軋機(jī)向著高速度、高產(chǎn)量、大盤重、高精度的方向發(fā)展。13 線材生產(chǎn)車間的工藝流程及主要生產(chǎn)設(shè)備131有關(guān)高速線材的情況 線材是我們廣泛使用的一種鋼材成品，其發(fā)展到今天經(jīng)歷了多種生產(chǎn)方式的變革，現(xiàn)已發(fā)展到連續(xù)式線材軋制甚至是高速軋制階段，高速線材是連續(xù)式線材生產(chǎn)的一個(gè)重要發(fā)展。當(dāng)最大軋制速度高于40m/s時(shí)的連續(xù)式生產(chǎn)方式，我們稱之為高速線材生產(chǎn)，其所用的軋機(jī)乘之為高速軋機(jī)。 高速線材軋制的產(chǎn)品特點(diǎn)是：重度大，精度高，質(zhì)量好。對(duì)于我們機(jī)械專業(yè)人員來說，所關(guān)注的餓機(jī)械設(shè)備高速軋機(jī)的生產(chǎn)特點(diǎn)是：高速、單線、無扭、微張力、組合結(jié)構(gòu)、碳化鎢輥和自動(dòng)線。當(dāng)前，高速軋機(jī)分為；三輥式、，平立輥交替式，二輥式四種；按軋輥大小劃分，可以分為大輥徑和小輥徑兩種；按軋輥的支撐狀況分，可以分為雙支點(diǎn)和懸臂式兩種。 下面將以包鋼高速線材廠為例介紹的餓生產(chǎn)、車間的工藝流程及其車間的主要生產(chǎn)設(shè)備。13. 2 高速線材生產(chǎn)的工藝流程 包鋼線材廠的工藝流程見圖1-4。主要特點(diǎn)是：軋制速度特別是精軋速度特別高，最大操作軋制速度達(dá)到120m/s，且為單線軋制；軋制過程中無扭轉(zhuǎn)，微張力；整個(gè)軋制過程實(shí)現(xiàn)了全部自動(dòng)化；設(shè)備緊湊，占地面積小，布局合理。包鋼線材廠的工藝流程見圖1-4133高速線材車間的主要生產(chǎn)設(shè)備 線材車間的主要設(shè)備有初軋機(jī)、精軋機(jī)，其次還有生產(chǎn)輔助設(shè)備，如：加熱爐、飛剪機(jī)、活套和一些精整設(shè)備等?，F(xiàn)僅介紹其中幾種有代表的生產(chǎn)設(shè)備（以包鋼線材廠為例）（1）加熱爐 加熱爐的目的是對(duì)坯料進(jìn)行預(yù)加熱，使其達(dá)到軋制所需的合適溫度。一般爐型多采用步進(jìn)式，由計(jì)算機(jī)控制燃燒溫度更是加熱爐以后發(fā)展的新趨勢(shì)，此加熱爐安放于軋機(jī)前對(duì)坯料加熱。（2） 出爐拉料輥 出爐拉料輥設(shè)在出鋼爐外，用來將推出的鋼坯拖出，也可將已出爐的鋼坯推出回爐內(nèi)。當(dāng)?shù)谝患苘垯C(jī)咬入軋件困難時(shí)，它可對(duì)軋件施加推力幫助咬入，拉料輥是加熱爐機(jī)側(cè)的主要設(shè)備，根據(jù)需要出鋼、送鋼、配合分鋼機(jī)、事故剪。完成所需要的鋼坯送出和返回動(dòng)作，有時(shí)還配合出鋼機(jī)處理較輕的粘鋼事故。（3）軋機(jī) 軋機(jī)一般分為幾種：1.粗軋機(jī)；2.中軋機(jī)組；3.機(jī)組；4.軋機(jī)組。高速線材生產(chǎn)不同于一般線材的生產(chǎn)，其主要區(qū)別在于預(yù)精軋機(jī)和精軋機(jī)，此兩種線材軋機(jī)的軋制速度大大高于其他普通軋機(jī)?，F(xiàn)在較先進(jìn)的精軋機(jī)組為懸臂式高速無扭精軋機(jī)組，而包鋼采用的則是平立交替式的。也有一些其他工廠采用的是軋輥與地面成45布置的方式的軋機(jī)，這種精軋機(jī)由于取消了接軸式連軸器，而采用螺旋傘齒輪與螺旋齒輪軋輥直接嚙合連接，從而消除了經(jīng)常性振動(dòng)，大大降低噪音，提高了軋制速度。 （4）飛剪機(jī) 飛剪機(jī)是我們這次設(shè)計(jì)的主要的課題，有關(guān)其詳細(xì)的介紹在以后涉及。飛剪機(jī)的主要任務(wù)是切除軋件的頭尾處質(zhì)量不高的部分和在發(fā)生事故時(shí)進(jìn)行碎斷，碎斷剪是把軋件剪碎以保證其以后的設(shè)備不受損傷，以保證其他設(shè)備的安全。（5） 打捆機(jī) 包鋼線材廠所采用的是進(jìn)口的兩臺(tái)臥式打捆機(jī)，其具有國際領(lǐng)先水平，效率很高。此打捆機(jī)的特點(diǎn)是：全自動(dòng)微壓雙向壓梁機(jī)打捆機(jī)，可捆扎四道，盤卷包裝先內(nèi)后外圓；一般打捆卷重為2噸，最大打捆能力達(dá)到32噸，并且打捆速度相當(dāng)快，最小循環(huán)周期為42秒。14材生產(chǎn)中飛剪機(jī)的作用、類型及特點(diǎn)和發(fā)展?fàn)顩r141線材生產(chǎn)中飛剪機(jī)的作用 在線材生產(chǎn)中，由于加熱不均勻和進(jìn)出軋輥時(shí)受的沖擊，使得被軋件在頭尾處的表面質(zhì)量和機(jī)械性能以及許多性能指標(biāo)都達(dá)不到要求，故需要飛剪機(jī)進(jìn)行碎斷，使得不合格軋件不進(jìn)入飛剪機(jī)后的設(shè)備。目的是起到保護(hù)后續(xù)設(shè)備的作用，另一個(gè)作用就是可以保護(hù)成品的質(zhì)量要求。如果有事故發(fā)生時(shí)，事故剪就將軋件進(jìn)行碎斷，在后續(xù)設(shè)備不停機(jī)的情況下對(duì)后續(xù)設(shè)備進(jìn)行維修，起到對(duì)事故的合理處理。有以上論述可以看出，飛剪機(jī)主要用于軋制的切頭、切尾以及事故處理。142線材生產(chǎn)中飛剪機(jī)的主要特點(diǎn) （1）由于線材的斷面很小，對(duì)斷面質(zhì)量要求不嚴(yán)，且剪切力不太大，故所用的飛剪機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡單。 （2） 剪刃在剪切軋件時(shí)要隨著運(yùn)動(dòng)著軋件一起運(yùn)動(dòng)，既剪刃應(yīng)該同時(shí)完成剪切和移動(dòng)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，且剪刃在軋件運(yùn)動(dòng)方向的分速度v與軋件運(yùn)動(dòng)速度v當(dāng)?shù)然虿淮笥谄渌俣鹊?-3%，否則飛剪將無法正常工作。 （3） 飛剪機(jī)即用進(jìn)行短暫工作（切頭尾），也要進(jìn)行連續(xù)行工作（碎斷剪）。 （4）飛剪機(jī)的運(yùn)行要穩(wěn)定、可靠，其結(jié)構(gòu)要充分滿足安全性和可靠性的要求。因?yàn)橐坏w剪機(jī)出現(xiàn)故障則無法進(jìn)行正常的切頭、切尾，大大影響了線材的質(zhì)量及對(duì)后續(xù)設(shè)備造成損傷，有可能造成巨大的損失。二則，其失去了“事故處理”的能力 ，會(huì)出現(xiàn)堆料等現(xiàn)象，也有可能對(duì)后續(xù)設(shè)備及工作人員造成損傷，否則將使整個(gè)設(shè)備挺機(jī)進(jìn)行事故處理，可想而知損失有多大。143飛剪機(jī)的類型及其特點(diǎn) 應(yīng)用于線材生產(chǎn)中的飛剪機(jī)主要有以下幾種類型：（1） 圓盤式飛剪 這種飛剪有兩個(gè)圓盤失刀片組成，剪切時(shí)兩個(gè)刀片按相反的方向做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圓盤式飛剪所以能做橫向剪切運(yùn)動(dòng)著的軋件，主要是由于剪切刀軸線與軋件運(yùn)動(dòng)方向傾斜一定角度，并使圓盤刀片圓周速度在軋件運(yùn)動(dòng)方向的分速度相等，這樣才可以完成整個(gè)剪切任務(wù)。此飛剪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠。缺點(diǎn)是：剪切斷面呈傾斜狀。（2） 滾筒式飛剪 其工作原理是：把刀片分別裝在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反的滾筒上，當(dāng)滾筒運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)刀片相對(duì)移動(dòng)，在水平方向上的運(yùn)動(dòng)可近似為平行刀片的運(yùn)動(dòng)，以保證刀片和被剪切的水平位移大致相等，而在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)來保證剪切的完成。這種飛剪由于剪切區(qū)內(nèi)刀片不是平行移動(dòng)，所以剪切軋件時(shí)，其端面不平整，呈傾斜狀。（3） 曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式飛剪 這是一種刀片做平行移動(dòng)的飛剪。其工作原理是：刀架做成桿形狀其一端固定在偏心套筒上，另一端與擺桿相連；當(dāng)偏心套筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刀架做平行移動(dòng)，固定在刀架上的刀片能垂直或近似垂直于軋件運(yùn)動(dòng)。這種飛剪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：剪切斷面較為平整；缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量大，動(dòng)力特性不好，刀片的運(yùn)動(dòng)速度不能太快。（4） 曲柄搖桿式飛剪機(jī) 這種飛剪用來切冷軋板材，由于飛剪工作時(shí)總能量波動(dòng)較小，故可在大于5m/s的速度下工作。上刀架通過偏心曲軸與下刀架想鉸接，下刀架在曲柄與上刀架的帶動(dòng)下，以偏心套與偏心軸為中心往復(fù)擺動(dòng)，當(dāng)改變偏心套與偏心軸的偏心位置時(shí)，可得到不同的空切次數(shù)。（5） 曲柄偏心式飛剪 這類飛剪的刀片作平移運(yùn)動(dòng)，雙臂曲柄軸鉸接在偏心軸的鏜孔中，并有一定的偏心距，雙臂曲柄軸還通過連桿與導(dǎo)架相鉸接，主導(dǎo)架旋轉(zhuǎn)時(shí)，雙曲柄軸以相同的角速度隨著一起旋轉(zhuǎn)。刀片固定在刀架上，刀架的一端與擺桿相鉸接，擺桿則鉸接在機(jī)架上，通過雙臂曲柄軸、刀架和擺桿可使刀片在剪切區(qū)做近似平移的運(yùn)動(dòng)，以獲得平整的剪切斷面。通過改定偏心軸與雙臂曲柄的角速度比值，可改變刀片軌跡半徑，以調(diào)整軋件的定尺長度，通常用來剪切方鋼坯。除了上述的幾種飛剪外，還有擺式飛剪等，這些飛剪大部分都有勻速機(jī)構(gòu)及定尺結(jié)構(gòu)等一些復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，因此其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。144 飛剪機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 機(jī)用于剪切橫向運(yùn)動(dòng)著的軋件，其開始于十九世紀(jì)末期，經(jīng)過百年的發(fā)展，在生產(chǎn)過程中使用的飛剪類型教多。目前，較廣泛應(yīng)用的飛剪形狀為：圓盤式飛剪、滾筒式飛剪、曲柄連桿式飛剪。 曲柄偏心式飛剪、擺式飛剪、曲柄連桿式飛剪等，以目前飛剪的使用情況和線材生產(chǎn)的發(fā)展要求可以看出，飛剪存在以下一個(gè)方面的發(fā)展趨勢(shì)。（1） 剪機(jī)的剪切斷面質(zhì)量要求提高，這要求剪切機(jī)刀刃在剪切區(qū)域內(nèi)沿水平方向的速度應(yīng)與軋件最大速度保持一致。為達(dá)到這個(gè)目的，在飛剪機(jī)中往往設(shè)置了勻速機(jī)構(gòu)，另外有些剪切機(jī)還裝有間隙調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，這些設(shè)備的改進(jìn)導(dǎo)致了剪切機(jī)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。所以可以看出，飛剪的最大一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)就是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，但剪切質(zhì)量相應(yīng)的提高，剪切機(jī)的性能也越來越好，功能越來越多。（2） 剪的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是自動(dòng)化程度越來越高。隨著機(jī)電一體化進(jìn)程的發(fā)展和提高，隨著軋制速度越來越快，自動(dòng)化趨勢(shì)已經(jīng)成為必然的發(fā)展方向。首先，軋制流水線生產(chǎn)越來越先進(jìn)，軋制速度也越來越快，僅僅靠人工操作已不能適應(yīng)軋制工藝的發(fā)展，為了使手工操作不阻礙軋制工藝的改進(jìn)，必然要求軋制工藝中自動(dòng)化程度越來越高，這才能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求。而控制工業(yè)發(fā)展和機(jī)電一體化進(jìn)程的提高為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的發(fā)展提供了必要的條件。以上是淺析線材生產(chǎn)中飛剪機(jī)的類型、作用及特點(diǎn)極其發(fā)展?fàn)顩r。通過此次設(shè)計(jì)使我對(duì)飛剪機(jī)以及整個(gè)線材生產(chǎn)有了更深入的了解，使我對(duì)曲柄連桿飛剪的工作原理及應(yīng)用幼兒了更詳細(xì)的了解，以今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1.5 本文設(shè)計(jì)的內(nèi)容 本文要設(shè)計(jì)的內(nèi)容為：1145mm曲柄連桿剪切機(jī)，其軋件材質(zhì)是剛；剪切斷面面積為4395平方毫米；剪切溫度；剪切速度0.94-1.36m/s；軋件速度0.57-0.85m/s；最大剪切力為530Kn;飛剪曲柄中心距為1145mm。 我們?cè)诖舜卧O(shè)計(jì)中要作以下工作：（1）選定電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)方案，通過力能參數(shù)計(jì)算出所需電機(jī)的功率，選擇合適的電動(dòng)機(jī)和合理的傳動(dòng)方案。（2）在電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)方案確定后，對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各個(gè)零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算（如：齒輪、主軸等）（3）對(duì)剪切速度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算（4）對(duì)主要受力零部件進(jìn)行強(qiáng)度校和壽命計(jì)算（5）對(duì)設(shè)備潤滑方式、安裝使用、維修等問題做詳細(xì)介紹。 以上部分是設(shè)計(jì)說明書的緒論部分，對(duì)我這次設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行了簡明扼要的總體概括，是我設(shè)計(jì)的總綱。第二章 分析計(jì)算2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)211 設(shè)計(jì)方案的選擇確定 我設(shè)計(jì)的是曲柄連桿飛剪機(jī)，而曲柄連桿式飛剪總體上有兩鐘方案：一是由單電機(jī)驅(qū)動(dòng)一根主軸，而另一對(duì)剪切軸由齒輪嚙合來傳遞力矩進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；另一個(gè)方案是，由兩臺(tái)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩根主軸。下面將此兩種方案的特點(diǎn)進(jìn)行比較，以便選出更加合適的設(shè)計(jì)方案，來滿足此次的設(shè)計(jì)要求。1 單電機(jī)傳動(dòng)方案：由于其由一個(gè)電動(dòng)機(jī)做動(dòng)力源，其中輸入軸是由電機(jī)直接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而另一對(duì)剪切軸是通過安裝在輸入軸與剪切軸之間的齒輪嚙合來進(jìn)行傳動(dòng)的。這樣明顯可以看出輸入軸上的齒輪所受的載荷將遠(yuǎn)大于從動(dòng)軸上的載荷，輸入軸上的載荷也遠(yuǎn)大于從動(dòng)軸上的；這樣輸入軸及其上的齒輪勢(shì)必有更大的損壞可能性，所以輸入軸及傳動(dòng)齒輪的強(qiáng)度要求高些，尺寸更大些，所以其主要缺點(diǎn)是：輸入軸上的零部件易損壞而發(fā)生事故；單電機(jī)工作，其承受了較大的載荷，只能采用啟動(dòng)工作制，而不能采用連續(xù)工作制。但是這種方案的優(yōu)點(diǎn)也很明顯：第一，上下兩軸的轉(zhuǎn)速近乎相同，也就是說上下剪刃的同步性高；第二，結(jié)構(gòu)簡單。成本低且功率也低；第三，通過齒輪傳動(dòng)可以設(shè)計(jì)一套簡易的剪刃間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。2 雙電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)方案它克服了單電機(jī)傳動(dòng)的兩個(gè)缺點(diǎn)，首先它的兩套傳動(dòng)系統(tǒng)平行傳動(dòng)，分別驅(qū)動(dòng)各自的主軸，每套系統(tǒng)上零部件的受力狀況基本相同，不存在個(gè)別零件因受載荷過大而首先受到破壞的問題，安全性較高；其次它分別由兩個(gè)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，因而每個(gè)電機(jī)所受載荷相對(duì)上一個(gè)方案減少了不少，所以其更適合連續(xù)工作制，但此方案的缺點(diǎn)是：一則，其設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且其成本教高，功效較大；二則，其維護(hù)與維修較第一方案復(fù)雜，其設(shè)備體積大；三則，其同步性不好，需特別設(shè)備對(duì)其轉(zhuǎn)速進(jìn)行同步。 由于我此次設(shè)計(jì)的要求只是用飛剪機(jī)來進(jìn)行對(duì)軋制件的切頭、切尾、碎斷，所以不要求連續(xù)工作。由于起動(dòng)工作制已能滿足要求，且剪切力較小，所以由此可以看出，第一個(gè)由單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方案更適合些；二者，這種剪切機(jī)同步性好，滿足剪切要求，且成本較低，結(jié)構(gòu)簡單。出于以上的考慮及分析，最后確定采用單電機(jī)一級(jí)減速傳動(dòng)方案。212 主要零部件的初步設(shè)計(jì) 由于確定為一級(jí)減速，則這套傳動(dòng)系統(tǒng)只需要一對(duì)剪切軸和一根輸入軸，一對(duì)嚙合大小，齒數(shù)相同的齒輪和一定安裝輸入軸上的傳動(dòng)小齒輪。 具體方案：由電動(dòng)機(jī)通過連軸器，通過飛輪，減速器帶動(dòng)輸入軸，通過輸入軸上小齒輪與一根剪切軸上的餓大齒輪進(jìn)行嚙合傳遞力矩，而另一個(gè)剪切軸則通過大小，齒數(shù)與第一根剪切軸上相同的齒輪進(jìn)行嚙合傳遞力矩。而嚙合的大齒輪同步旋轉(zhuǎn)將力矩傳遞于剪切軸上，在通過剪切軸上的剪刀來完成剪切工作。213 剪切結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 現(xiàn)設(shè)計(jì)的剪切機(jī)是在每一個(gè)刀架上安裝一把剪刀，兩把刀的夾角為 ，不剪切時(shí)，刀片停在水平位置上，當(dāng)有軋件通過時(shí)，兩刀片在豎直位置時(shí)刀刃平行并對(duì)軋件進(jìn)行剪切，完成剪切，此后刀架繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，使刀片又停在水平位置（起動(dòng)工作，切頭切尾）。當(dāng)需要對(duì)軋件進(jìn)行碎斷時(shí)，則刀架不挺地旋轉(zhuǎn)，完成碎斷任務(wù)。 在剪切時(shí)，刀片的位置靠曲柄和連桿定位，其工作原理相似于滾筒式飛剪機(jī)，在此需設(shè)計(jì)的零部件有剪軸，輸入軸等。214 機(jī)架的設(shè)計(jì) 由于是一級(jí)減速平行傳動(dòng)，所以在此可設(shè)計(jì)為齒輪箱式機(jī)架。此箱體分為上、中、下三箱，上箱與中箱間凹孔內(nèi)安裝一根剪切軸，軸上裝有一大齒輪，軸兩邊裝有軸承與軸承座，外端有軸承蓋覆蓋。中箱與下箱間兩凹孔內(nèi)，分別裝有一根剪切軸，軸上裝有與上根剪切軸上齒數(shù)、大小相同的齒輪；而另一孔內(nèi)裝有輸入軸，軸上裝有一小齒輪與下剪軸上的大齒輪相嚙合。兩軸兩端分別裝有軸承，軸承座及端蓋啊。在下箱體底部裝有與地基固定的底版。三個(gè)箱體的側(cè)面均裝有另鉤，以方便拆裝。上箱上部設(shè)有注油孔及壓力油輸入孔，下箱底部設(shè)有油底殼及泄油孔，用來沉集雜質(zhì)以便從瀉油孔排出；底部還設(shè)計(jì)有回油管出口，以便使噴油潤滑進(jìn)行循環(huán)運(yùn)做。22 剪切力、剪切力矩的計(jì)算221 計(jì)算剪切力 本次設(shè)計(jì)所剪切材質(zhì)為鋼，其剪切斷面尺寸為4395平方毫米。剪切力是剪切機(jī)的主要參數(shù)，驅(qū)動(dòng)飛剪機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率及飛剪機(jī)的主要使用或充分發(fā)揮飛剪機(jī)的能力都與剪切力有關(guān)，對(duì)于正確的計(jì)算在各種具體條件的剪切力，對(duì)于合理地設(shè)計(jì)飛剪機(jī)非常重要。 首先根據(jù)所剪切最大鋼坯斷面尺寸來確定飛剪機(jī)的共稱能力，即確定最大剪切力，最大剪切力按下式計(jì)算：由2P362頁查得被剪切軋件材料在相應(yīng)溫度下的強(qiáng)度極限根據(jù)所剪切材料由2中P263表8-3查得=110Mpa K=1.1=0.61.1110104395=319.1Kn飛剪機(jī)在剪切過程中，除了克服剪切變形所需的剪切力外，在水平方向還有側(cè)壓力，拉力和動(dòng)載荷。由于剪刀的線速度高于軋件的運(yùn)行速度，因而剪刃上受一側(cè)向的附加力。其值由2中T=F E 求出式中：F軋件斷面積 E軋件的彈性模數(shù)（約為4500） L剪切段長度L剪切終了時(shí)軋件伸長量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資料得知，L初定為3米（2）下面計(jì)算，：由2中式（933）得：D cos= 式中： h剪切厚度 S刀片重疊量 R旋轉(zhuǎn)半徑在此處取h=74.8mm, R=572.5mm實(shí)測(cè)得S=7mm=5=0.929=arccos0.929=21.78cos=式中：。剪切終了時(shí)的相對(duì)切入深度，由2得。=0。80。cos=arcos 0.981=11.24(3) 下面計(jì)算LL=L1-L2式中：L1剪切時(shí)間內(nèi)刀片在水平方向移動(dòng)量 Lo剪切時(shí)間內(nèi)軋件移動(dòng)量Lo=式中：軋件運(yùn)動(dòng)速度 U剪切速度根據(jù)設(shè)計(jì)所給得 =0.85m/s， U=0.94m/s =95.36mm=572.5(0.3710-0.2)=97.9mm=97.9-95.36=2.54mm<4> 計(jì)算附加力T =45004395=16.75KnT與的合力是刀架所受的剪切力5計(jì)算總的剪切力P=319.5Kn 2.2.2 計(jì)算 剪切力矩(1)計(jì)算咬入角 當(dāng)P最大時(shí)，由2中得到=0.8由4中得到公式cos= 式中Z切入深度 Z=hZ=h=0.874.8=59.84mmcos = =cos=0.986=arccos0.968 =14.54咬入角為剪切時(shí)最大的剪切角，此時(shí)剪切力矩最大。（2）計(jì)算最大剪切力矩 對(duì)軋制過程及剪切刃作受力分析，可得知如下計(jì)算公式：M剪= =- =45.92+9.28=55.2KNm以下將M剪稱為Mg2.2.3 剪切功的計(jì)算由2中可查得：剪切功 式中；單位剪切功 F被剪軋件原始斷面面積 單位剪切功的數(shù)值可通過所剪切材料的強(qiáng)度極限和延伸率近似求得，又2可得：=（0.72-0.96）式中：所剪材料強(qiáng)度極限，由2表8-3得bt=110Mpa所剪材料延伸率，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（1）中查得=16% =0.9611016% =16.9剪切功A=Fh=439511016.9=5554.5KNm 以上對(duì)剪切力及剪切功和剪切力矩的計(jì)算，為以后的設(shè)計(jì)做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。23主電機(jī)的功率計(jì)算及類型選擇231電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算由5查得主電機(jī)的計(jì)算功率N算公式N算= 式中：剪軸上最大靜力矩 n剪軸轉(zhuǎn)速 電機(jī)過載率，一般取=1.3 1.7，由于飛剪只有在事故處理時(shí)才采用連續(xù)工作制，而這種狀態(tài)很少出現(xiàn)，且時(shí)間間距大，故過載率稍大些，特取=1.7從電機(jī)到剪子的總傳動(dòng)效率取=0.94（1）計(jì)算總的靜力矩由1中3-61得： = 式中：Mg剪切力矩，以上計(jì)算得到Mg=55.2knm空載力矩，由6中查得=3-5%電機(jī)額定力矩，這里近似取= MgMm摩擦力矩Mm=p p為剪切力，為剪軸軸承處的摩擦系數(shù)，由3得到=0.11d為剪軸軸承處直徑，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資料知d=260mm.Mm=p p=319.50.110.13=4.57knm =(1+3%)+=1.0355.2+4.57=61.2knm(2) 電機(jī)功率計(jì)算1）剪軸的轉(zhuǎn)速n=式中：v剪切速度，由設(shè)計(jì)給定v=1.36m/s D曲柄中心距，由設(shè)計(jì)給定D=1145mmn= =21.7r/min2)電機(jī)功率N算= = =87.02Kw232電機(jī)功率及型號(hào)選擇考慮到對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制方面的因素，本次設(shè)計(jì)采用直電動(dòng)機(jī)。由于采用一級(jí)減速方案。而剪軸的轉(zhuǎn)速n=21.7r/min比較小，所以電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速也應(yīng)比較小，所以在此采用進(jìn)口電機(jī)，借鑒高速線材廠的實(shí)際運(yùn)用及經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)采用進(jìn)口的DM6250L電動(dòng)機(jī)，額定功率為89Kw，額定轉(zhuǎn)速為561r/min.電機(jī)額定功率大于計(jì)算電機(jī)功率，所以此電機(jī)符合功率要求。當(dāng)剪切機(jī)進(jìn)行切頭，切尾時(shí)為起動(dòng)工作制，當(dāng)剪切機(jī)進(jìn)行碎斷時(shí)為連續(xù)工作制。從安全方面考慮，前面所造的電機(jī)功率也符合起動(dòng)工作制的特點(diǎn)。以上是對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算及類型選擇，電動(dòng)機(jī)的校核將在各主要零件的尺寸和各種力學(xué)參數(shù)確定中進(jìn)行。24 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度、剛度的檢驗(yàn)與計(jì)算241 主要零部件的轉(zhuǎn)速及扭矩計(jì)算（1）傳動(dòng)比的確定 由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速=561r/min,而剪切機(jī)剪軸所需轉(zhuǎn)速為n=21.7r/min.傳動(dòng)比i= = =25.85(2) 輸入軸的轉(zhuǎn)速及扭矩 由大小齒輪的傳動(dòng)比，以及主電機(jī)剪軸的總傳動(dòng)比可以看出，剪切機(jī)內(nèi)部的一級(jí)減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比不能太大。因?yàn)閭鲃?dòng)比太大使得機(jī)身尺寸過大，在這里按照實(shí)際使用的設(shè)備選取=2.9，即剪切機(jī)內(nèi)部一級(jí)減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。而電機(jī)與剪切機(jī)之間的減速器可選用兩級(jí)漸開線直齒輪圓柱減速器，其傳動(dòng)比為 = =8.9161）輸入軸的轉(zhuǎn)速 = =62.92r/min2）輸入軸的扭矩 = 式中 最大靜力矩 I傳動(dòng)比 電機(jī)到高速軸的傳動(dòng)效率，在這里取=0.96= =6.45Knm討論：此處為何不用=，為電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，因電機(jī)有一定的過載率，剪子在剪切過程中所受的力矩有可能大于平時(shí)的啟動(dòng)力矩。此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩也并不是，因此對(duì)軸、齒輪進(jìn)行計(jì)算其所受的最大轉(zhuǎn)矩。從此作為設(shè)計(jì)參數(shù)才能保證設(shè)計(jì)的合理性和安全性。3）剪切軸的轉(zhuǎn)速及扭矩1>剪切軸的轉(zhuǎn)速=21.7r/min2>剪切軸的扭矩=30.6Knm2.4.2輪剪的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核（1）齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）選用齒輪類型，精度等級(jí)及齒數(shù)a.為了避免產(chǎn)生軸向力，所以在此選用的直齒圓柱齒輪。b.由于轉(zhuǎn)速不高，大齒輪表面經(jīng)淬火后研磨，小齒輪經(jīng)滲碳硬化處理并磨光；齒輪的變形不大，對(duì)精度要求不高，選一般的8級(jí)精度即可。c.為了保證安全性，且使結(jié)構(gòu)緊湊，抗疲勞強(qiáng)度高，特選用優(yōu)質(zhì)合金鋼，也可以減少工作零件的質(zhì)量和體積，并可提高其靈活性和使用壽命。所以在此大齒輪選用42CrMo經(jīng)淬火并研磨；小齒輪選用40CrNiMo經(jīng)表面滲碳硬化并磨光。此種設(shè)計(jì)思想改變了我國以前一直采用前蘇聯(lián)的高安全性、大重量、大尺寸，結(jié)構(gòu)笨重的設(shè)計(jì)思想。雖然其材質(zhì)選用價(jià)格昂貴的優(yōu)質(zhì)合金鋼，但其尺寸小，便于安裝維護(hù)，其實(shí)這樣的經(jīng)濟(jì)性比選用價(jià)格便宜的普通鋼要好。d.小齒輪齒數(shù)選擇 =23 大齒輪齒數(shù)選擇=N=672)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：d1 確定公式中的各計(jì)算參數(shù)a. 小齒輪所傳遞的最大扭矩=6.45Knmb. 試選載荷系數(shù)由的范圍根據(jù)5中P117預(yù)選=2.0c. 選取齒寬系數(shù)。根據(jù)5中P134，當(dāng)齒輪對(duì)稱分布時(shí)，且為硬齒面，選取=0.5d. 選取材料的彈性影響系數(shù)由5中表10-4查得=189.8Mpae. 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限由5中圖10-23c查得小齒輪=780mpa大齒輪=750mpaf. 確定壽命系數(shù)因?yàn)閼?yīng)力循環(huán)次數(shù)N對(duì)大齒輪來說都非常大，所以由5中表10-21查得小齒輪=1;大齒輪=1g. 計(jì)算接觸疲勞作用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,由5中10-12式得：H1=780 H2= = =750h. 計(jì)算小齒輪 由于Kt為試選，所以式中計(jì)算時(shí)間表示= =294.9mmh. 計(jì)算圓周速度V=0.97m/si. 計(jì)算載荷系數(shù)由5中表10-2選 =1.5由5中表10-5a選 =1.1由5中確定，因其為直齒圓柱齒輪，所以取=1.2 由5中圖10-14選 =1.1由5中得公式：K=1.51.11.21.1式中 使用系數(shù) 動(dòng)載荷系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù)K按實(shí)際載荷校正所計(jì)算的分度圓直徑，由5得： = =2194.9=307.9mm3).按兩齒輪嚙合計(jì)算模數(shù)，并確定大小齒輪的尺寸。因?yàn)闉榱吮ＷC剪切同步性和調(diào)整剪刃的側(cè)向間隙，所以大齒的分度圓直徑暫定為1145mm模數(shù)mm=17.1 取整后m=17 大齒輪的分度圓直徑d2=m=6717=1139mm小齒輪的分度圓直徑=m=2317=391mm ,所以滿足按齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求。4）按齒根彎曲強(qiáng)度進(jìn)行校核。a).計(jì)算圓周力=33KNb) 取應(yīng)力校正系數(shù) 由5中表10-3查得=2.68; =1.59=2.25 =1.74c) 計(jì)算載荷系數(shù)K=1.51.11.21.1=2.18d) 查彎曲疲勞強(qiáng)度極限及壽命系數(shù)由5中圖10-22c得=540Mpa ; =500 Mpa由圖10-20查得=1e計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)，由5得S=1.5 由5中公式得：= = =360Mpa= = =330Mpaf) 校核計(jì)算由5中得公式：F1=式中 b齒寬，現(xiàn)取b=130mm= =138.7Mpa< 此齒輪符合安全要求F2=F1= =127.4Mpa127.4<330 F2<F2此齒輪符合安全要求。5） 齒輪各項(xiàng)齒數(shù)參數(shù)的計(jì)算a). 齒寬的選擇計(jì)算 b= 小齒輪=0.5391， 現(xiàn)取=230mm =230mm 大齒輪 =240mmb) 其它各項(xiàng)尺寸計(jì)算以下個(gè)項(xiàng)公式均出自壓力角= ； 齒頂高系數(shù)=1；徑向間隙系數(shù)=0.25齒頂角 ha=m=117=17mm齒根高 hf=(+)m=(1+0.25)17=21.25mm齒高 h= + =17+21.25=38.25mm 小齒輪齒頂圓直徑 d1=d1+2ha=319+217=425mm大齒輪齒頂圓直徑=+=1139+217=1139+217=1173mm小齒輪齒根圓直徑 =-=319-221.25=348.5mm大齒輪齒根圓直徑= -=1139-221.25=1096.5mm齒輪間的中心距 a=765mm6) 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為板式結(jié)構(gòu)，在齒輪轂上開四個(gè)孔，目的是為了減輕齒輪重量。齒輪與軸相連接處采用鏈連接，左右用套筒定位。其各項(xiàng)尺寸如圖所示：（2）選擇減速器 由以上設(shè)計(jì)就算可知，此減速器要求傳動(dòng)比i=8.916,傳遞功率為89Kw，電機(jī)轉(zhuǎn)速為561r/min，根據(jù)計(jì)算知，此處需選用二級(jí)電機(jī)漸開線齒輪減速器。 按3中，表23.2-24.查得KA=1.0,則計(jì)算功率=P，=89Kw 要求<P。 由機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)中P766中查得，選取ZL850-3型減速器。 實(shí)際傳動(dòng)比i=8.916 公稱傳動(dòng)比i=9 高速級(jí)傳動(dòng)比=2.24 低速級(jí)傳動(dòng)比=4.0 中心距 a=850mm 高速軸許用功率P1=97.5Kw(=750r/min) =89<97.5Kw 此減速器符合要求243刀架的設(shè)計(jì)及校核 考慮的刀架的受力情況及傳動(dòng)方案和運(yùn)行狀況等諸多因素的影響，現(xiàn)將刀架設(shè)計(jì)成如圖所示的形狀。 下面對(duì)刀架進(jìn)行校核計(jì)算 由前面計(jì)算得： = =319.5KNctg= =arcctg 垂直于刀架的力 = sina(+)=319.5sina=96.29KN刀架上的危險(xiǎn)截面如圖所示 刀架危險(xiǎn)截面分析圖M=96.29190=18.3KNmW=468750=39.03Mpa由3中查得=90Mpa39.03<90< 刀架符合要求 同理對(duì)于下刀架也進(jìn)行相同的校核，由于上下刀架外型尺寸相同，受力情況也相同，所以下刀架也滿足強(qiáng)度要求。 1145飛剪機(jī)中比較關(guān)鍵的零件，刀架上的剪刀處于擠壓、彎曲和嚴(yán)重磨損狀態(tài)下工作，必須采用強(qiáng)度、韌性都高的材料；因此，飛剪使用合金鋼，整體淬火，硬度達(dá)到HRS7375，采用35CrMo合金鋼。244 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 （1）軸的軸承處直徑的確定以及軸承的選擇 a) 最大軸徑處直徑的確定 1） 輸入軸的功率 P2=P額=890.96=85.44Kw輸入軸的最小直徑（計(jì)算徑）由得= 式中 系數(shù) 取=1.05 P輸入軸的功率 p=85.44kw n輸入軸轉(zhuǎn)速 n=62.92r/min =116.3mm 輸入軸的最小軸徑處是為了3與聯(lián)軸器相連，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的各類數(shù)據(jù)，借鑒包鋼高線廠的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，選軸承處直徑為d=220mm,輸入軸遠(yuǎn)離電機(jī)端的軸徑為d=220mm。2)剪軸的功率 =85.44 =83.66kw注：0.94為機(jī)構(gòu)的效率。0.96為輸入軸的效率剪軸的最小直徑 =105=164.64mm 借鑒現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，剪軸云離剪子端軸承處直徑為220mm，安裝剪子端軸承處直徑為320mm討論：為什么選用的軸徑最小直徑比算出的dmin1大許多，有以下幾個(gè)作用：從工藝方面考慮：軸徑太細(xì)，軸的加工成本將增加，并且軸的尺寸精度和形位精度很難得以保證，所以軸徑不易太小。從機(jī)器的適用范圍看：我們所計(jì)算的這個(gè)軸徑僅是對(duì)我們所設(shè)計(jì)剪切的材料滿足要求，而現(xiàn)場(chǎng)工作情況經(jīng)常變化，應(yīng)盡量滿足可以剪切的多種材質(zhì)和斷面的鋼坯，所以其軸徑各尺寸應(yīng)盡量大些，以便其強(qiáng)度可以滿足的方面的要求。2）軸承的選擇高速軸電機(jī)端的軸承選擇單列圓柱滾子軸承，選92340型軸承，軸承外徑D=460mm，寬度B=88mm，內(nèi)徑d=220mm，其軸承受軸向載荷小。高速軸遠(yuǎn)離電機(jī)端的軸承選用調(diào)心滾子軸承，型號(hào)為53544，軸承外徑D=400mm,內(nèi)徑d=220mm,寬度B=108mm。剪切軸不安刀架端軸承選用內(nèi)圈無控圈的單列圓柱滾子軸承，型號(hào)為92340型，軸承外徑D=460mm，內(nèi)徑d=220mm,寬度B=88mm.剪軸安裝剪子端的軸承選用調(diào)心，滾子軸承，型號(hào)為53564，軸承外徑D=580mm,內(nèi)徑d=320mm，寬度B=150mm以上各軸承的選擇源自機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)電動(dòng)機(jī)篇。討論：為什么選用調(diào)心滾子軸承。 因?yàn)楫?dāng)剪子剪切時(shí)，會(huì)突然產(chǎn)生一個(gè)很大的沖擊載荷，這個(gè)載荷會(huì)使軸產(chǎn)生擾曲變形。這樣軸承的內(nèi)外圓軸件在工作時(shí)不可能保持重合，會(huì)產(chǎn)生一定偏斜，軸線的偏斜會(huì)引起軸承內(nèi)部接觸應(yīng)力的不均勻分布，造成軸承的早期失效。而采用調(diào)心滾子軸承，能自動(dòng)補(bǔ)償和外殼孔中心線的相對(duì)偏斜，從而保證軸承及整個(gè)設(shè)備的正常工作。調(diào)心滾子軸承所允許的軸線偏斜量為0.2。（3）軸的形狀尺寸設(shè)計(jì)。 考慮到軸承大小和齒輪在軸上的位置等誅多因素，設(shè)計(jì)的輸入軸如圖2-3所示，設(shè)計(jì)的剪軸如圖2-4所示，下剪軸的設(shè)計(jì)與上剪軸相同。 圖2-3 輸入軸簡圖 圖2-4剪切軸簡圖（4）軸的校核 兩個(gè)齒輪受力如圖所示：Ft=2=33KnFr=tg=33tg=12.01Kn軸的受力分析圖如下：由輸入軸設(shè)計(jì)得：=400mm =420mm1) 計(jì)算b中各力+ = (400+420)=420得：RH1=16.9kn ; RH2=16.1knMH= RH1L2=6.76knm2）計(jì)算C中各力 + = (400+420)=420 得：=6.15kn ; =5.86kn=0.4=2.46knm3) 計(jì)算總彎曲M=7。19Knm4) 計(jì)算e中彎矩 =式中 Z考慮扭矩和彎曲的加載情況及產(chǎn)生應(yīng)力的循環(huán)特性的差異的參數(shù)由5中取Z=0.6ZT=0.66.45=3.87knm =8.17knm按挽扭合成校核軸的強(qiáng)度=式中 軸的抗彎截面系數(shù)由5表154選取得：W=965226.7 = =8.46mpa由5中表151查得軸的許用應(yīng)力-1=70mpa8.46<70 c2<-1 此輸入軸符合強(qiáng)度要求（2）下剪軸的校核 由于下剪軸的大齒輪所受的力和小齒輪上所受的力為作用和反作用力，則 =33Kn = =12.01Kn 剪軸受力如圖所示： 由剪軸設(shè)計(jì)得： =425mm L2=439mm1) 計(jì)算圖b各力得： =16.77KN =16.23KN =16.770.425=7.13KN2) 計(jì)算圖c各力得： =6.1kn =5.91kn =6.10.425=2.6knm3) 計(jì)算圖d彎矩=7.59knm4) 計(jì)算總彎矩Mc=取=0.6Mc=12.59knm按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度c= 由5表15-4得：W=302921.92c= =4.2mpa由5中表15-1查得-1=70mpa4.2<70 c2<-1下剪軸強(qiáng)度符合要求，因上剪軸與下剪軸尺寸、形狀基本相同，受力相同，故上剪軸校核與此相同，所以上剪軸也符合要求。245軸承和鍵的校核 （1）軸承的壽命計(jì)算由5中13-5式得軸承壽命計(jì)算公式= 式中：指數(shù)，對(duì)于滾子軸承取= c基本額定載荷 p軸承處所受載荷 n軸的轉(zhuǎn)速 a. 校核軸承 1 由5查得c=1050 KN P=18KN h若以一天24小時(shí)每天360天計(jì)算 年 此軸承符合要求b.校核軸承2 由5中查得c=736.47kn P=18kn h若以一天24小時(shí)每年360天計(jì)算此軸承符合要求 其它軸承校核同上，所有軸承都符合要求。（2）鍵的選擇和校核 選擇鍵連接的類型和尺寸，在8級(jí)以上精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵聯(lián)接，由于齒輪又有軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）。a. 選擇大齒輪上的鍵根據(jù)安裝大齒輪處的軸徑d=280mm,從3中查得：b=; 鍵槽； 由輪轂寬并參考鍵的長度系列，取鍵長L=245mm.b. 選擇小齒輪上的鍵 根據(jù)安裝小齒輪處的軸徑d=230mm,從3中查得：b= ； 鍵槽 ； 由輪轂寬并參考鍵的長度系列，取鍵長L=220mm.c. 校核鍵的聯(lián)接強(qiáng)度 對(duì)大齒輪上鍵的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度 由于鍵、軸、輪轂的材料都是鍵，從3中查得許用擠壓應(yīng)力=30mpa，鍵的工作長度=L-b=245-79=145mm,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度長K= =18mm。由3中得公式：=8.37mpa此鍵符合強(qiáng)度要求對(duì)小齒輪上的