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1、 摘要 本飛剪機為曲柄搖桿式飛剪，其特點是將刀架作成杠桿形狀，將其一端固定在曲柄軸的端部，另一端固定在擺桿上，使得曲柄軸轉(zhuǎn)動時，刀架能夠作平移運動，則令固定在刀架上的刀片能夠作垂直或近似的垂直于軋件的運動，從而使得剪切斷面能夠比較平整。 本次設(shè)計主要考慮到近現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，帶鋼的軋制速度逐漸提高，產(chǎn)品的尺寸精度要求日趨嚴格，對材料的剪切斷面的平整度的要求越來越高等因素，在本次設(shè)計中對剪切力、剪切力矩、電動機的工作功率進行了計算，并根據(jù)此選取了符合工作要求的電動機。還對飛剪機內(nèi)的齒輪的模數(shù)以及尺寸進行了計算，對曲軸進行了尺寸的確定以及進行了強度的校核。通過選材以及計算，使得設(shè)計的各零件

2、的確定符合國家標準，使該次設(shè)計的飛剪機完全符合這次的設(shè)計要求，工作安全可靠。 關(guān)鍵詞：曲柄搖桿式、剪切力、曲軸、校核 全套圖紙，加Q174320523 各專業(yè)都有 Abstract The flying shear is crank rocker- type, which is characterized by forming the knife rest into lever type, and fixing one end on jackshaft while the another on os

3、cillating bar.So the knife rest can make translationmotion following the rolling of jackshaft which orders the blades fixed on the knife rest make vertical- rolling or approx vertical- rolling to get a smooth cut section. Allow for the development of modern industry, the improment of plate ban

4、d rolling,the rising requirment of dimensional accuracy and the planeness of shearingarea，the shearing force and the shearing moment is calculated accurately as well as the operating power of electromotor,on the basis of which, appropriate electromotor was selected.Besides t ttthe modulus and siz

5、e of gear in flying shear is calculated ,the size of the bent axle is confirmed and the strength is checked. All parts live up to national standard by means of selecting material and calculation,so The flying shear fit the design requirements totally,safety and reliable. Keywords: crank rocker, s

6、hear force, crankshaft, respectively 目錄 摘要 I Abstract II 目錄 III 第一章 緒論 1 1.1 冷軋帶鋼生產(chǎn)概況和發(fā)展方向 1 1.1.1冷軋帶鋼生產(chǎn)在國民經(jīng)濟中的地位 1 1.1.2飛剪機的基本介紹及發(fā)展情況 1 1.2飛剪機的工藝要求 3 1.3剪切長度的調(diào)整方式 4 1.3.1起動工作制飛剪的調(diào)長方式 5 1.3.2連續(xù)工作制飛剪的調(diào)長方式 8 1.4飛剪的類型、特點及工作原理 10 1.4.1飛剪的類型 10 1.4.2.各類飛剪的特點及工作原理 10

7、第二章 設(shè)計方案的比較 16 2.1飛剪機的基本要求 16 2.2各種飛剪機設(shè)計方案的比較 16 2.3 方案的確定 25 第3章 剪切力和電動機功率計算 26 3.1剪切力的計算 26 3.2飛剪的電動機功率計算及選取 28 3.3飛剪內(nèi)的齒輪設(shè)計 29 3.4剪切軸的設(shè)計及校核 34 3.5輸入軸的設(shè)計及校核 42 參考文獻 51 致謝 52 附件1 53 附件2 60 IV 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第一章 緒論 1.1 冷軋帶鋼生產(chǎn)概況和發(fā)展方向 1.1.1冷軋帶鋼生產(chǎn)在國民經(jīng)濟中的地位 冷軋帶鋼生產(chǎn)在國民經(jīng)濟中占有十分重要的

8、地位。隨著汽車的制造、食品罐頭、容器包裝、精密儀器、房屋建設(shè)、機械制造和船舶工業(yè)的迅速發(fā)展以及家用電器和各種日常生活的需求量成倍增長，對冷軋帶鋼的需求量也迅速增加。 當(dāng)前，大力發(fā)展冷軋帶鋼的生產(chǎn)，逐漸提高冷軋帶鋼在軋鋼產(chǎn)品中的比重，迅速提高冷軋帶鋼的質(zhì)量，不斷增加冷軋帶鋼的產(chǎn)品，滿足各個工業(yè)部門的，特別是與人民生活密切相關(guān)的，輕紡織工業(yè)和日用電器，生活用具等。以及外貿(mào)出口對冷軋帶鋼急劇增加的需要，是重型機械制造和鋼鐵生產(chǎn)部門面臨的一項重要而又十分緊迫的任務(wù)。 1.1.2飛剪機的基本介紹及發(fā)展情況 飛剪是在軋件運動過程中將軋件切斷的一種剪斷機。它通常裝設(shè)在連續(xù)式軋機的作業(yè)線上，亦可裝設(shè)在獨

9、立的橫切機組、連續(xù)鍍鋅和電鍍錫等作業(yè)線上。隨著中小型軋機產(chǎn)量的增加，剪切品種，規(guī)格和定尺長度范圍的擴大，飛剪的形式和結(jié)構(gòu)得到了相應(yīng)的發(fā)展，在中小型軋鋼車間的應(yīng)用的也更廣泛。在生產(chǎn)中使用的飛剪，其類型是很多的。飛剪按用途可分為切頭飛剪和定尺飛剪兩大類。切頭飛剪又有曲柄式和滾筒式兩種；定尺飛剪又有滾筒式、滑座式、擺式和曲柄式等幾種。應(yīng)用較廣泛的飛剪形式有圓盤式飛剪、滾筒式飛剪、雙臂桿飛剪、曲柄回轉(zhuǎn)式飛剪和擺式飛剪等。 隨著現(xiàn)代連續(xù)式帶鋼軋機軋制速度的提高（熱軋速度達到30米/秒以上；冷軋速度超過40米/秒），飛剪的剪切速度也在提高。剪切帶鋼的品種、規(guī)格和定尺范圍也在不斷擴大；為了滿足不同的要求，

10、出現(xiàn)了各種型式的飛剪。國內(nèi)幾臺比較先進的飛剪的結(jié)構(gòu)特點和主要性能見表 滾筒式飛剪應(yīng)用比較廣泛，剪刃作簡單的圓周運動，可以剪切運行速度較高的帶鋼。但由于剪切斷口質(zhì)量不好，用作定尺飛剪時，剪切帶剛厚度一般不大于12毫米。 為了剪切厚度較大的帶材，保證剪切斷口的平整，往往采用剪刃作平面平移運動的曲柄式飛剪。但這種飛剪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運動機構(gòu)質(zhì)量較大，對剪切速度有一定的限制。 帶鋼連軋車間近來多采用擺式飛剪，剪刃作平面平移運動，剪切斷口質(zhì)量好。擺式飛剪可分為滑塊式和曲柄式兩種。 滑塊擺式飛剪通過改變曲柄轉(zhuǎn)速及刀架擺副調(diào)整尺寸，由于定尺調(diào)節(jié)方便，曾廣泛地用于定尺剪切?；瑝K擺式飛剪有上擺式和

11、下擺式（即刀架擺動連桿處于剪切主軸上方或下方）兩種結(jié)構(gòu)型式。下擺式飛剪的慣性力很大，大型飛剪不宜采用下擺式。 不論上擺式或下擺式飛剪，都有較大的慣性力，而慣性力的大小與速度平方成正比，從而限制了剪切速度的提高。迄今其剪切速度仍未超過1.8米/秒。當(dāng)增設(shè)慣性力平衡裝置后，改善了飛剪的動力特性，提高了工作平穩(wěn)性，剪切速度可以接近4米/秒。 近年來擺式飛剪在結(jié)構(gòu)上有了重大改進。上刀架與主動曲軸相鉸接，并增設(shè)平衡配重，即得到曲柄擺式飛剪，剪切速度可達5米/秒。 1.2飛剪機的工藝要求 飛剪的工藝要求： 1） 能把運動著的軋件竊取形狀不規(guī)則的頭、尾和剪成規(guī)定的長度，并且長度尺寸公差與剪切斷面質(zhì)

12、量符合國家有關(guān)規(guī)定。 2） 根據(jù)產(chǎn)品品種規(guī)格的不同和用戶的要求，在同一飛剪上能剪切多種定尺長度。 3） 能滿足軋機和機組生產(chǎn)率的要求。 4） 剪切定尺長度時，剪刃在軋件運動方向的瞬時分速度應(yīng)與軋件運動速度相等或大2~3％，即=（1~1.03）；切頭時，應(yīng)略大于軋件速度，即=1.1；切尾時，應(yīng)略小于軋件速度，即=0.90，以促使被切掉部分離開軋件本體。 當(dāng)在剪切定尺寸長度的軋件時，刀刃的瞬時速度如果小于軋件的運動速度，則刀刃將阻礙軋件的運動，就會使軋件產(chǎn)生彎曲，甚至軋件頂在刀刃上而產(chǎn)生軋件纏刀事故。反之，如果在剪切時刀刃瞬間速度比軋件運動速度大很多，則在軋件中產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。這樣，一方

13、面會影響軋件的剪切質(zhì)量，另一方面會增加飛剪的沖擊負荷，或者使軋件在送料輥道上打滑而損傷軋件的表面。 根據(jù)飛剪的基本工藝要求與工作特點，飛剪通常是由剪切機構(gòu)、調(diào)節(jié)剪切長度機構(gòu)、剪刃間隙調(diào)整機構(gòu)與傳動裝置組成。設(shè)計飛剪時，設(shè)備機構(gòu)和電機型式，應(yīng)力求減少轉(zhuǎn)動慣量，以便于快速起動飛剪和把剪刃準確制動到規(guī)定的位置。 由于電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在帶鋼連軋車間的剪切機組設(shè)置了電子計算機或微型計算機自動控制系統(tǒng)?？梢院喕w剪的機械結(jié)構(gòu)、提高剪切機組的產(chǎn)量、改善剪切質(zhì)量。 現(xiàn)代化板帶車間的生產(chǎn)率很高，生產(chǎn)工藝對帶鋼飛剪的要求也不斷提高，主要有以下幾點： 1） 飛剪應(yīng)能在一定溫度條件下剪切規(guī)定的各種材質(zhì)、各種

14、寬度和厚度的帶材，其生產(chǎn)率必須與生產(chǎn)作業(yè)線的生產(chǎn)率相適應(yīng)； 2） 剪切時，剪刃在帶鋼運動方向的速度水平分量必須與帶鋼運行速度保持一定關(guān)系，保證剪切時帶鋼不被阻擋亦不被拉斷（冷剪時不超過材料的彈性極限）。因此，在切頭和定尺剪切時應(yīng)等于或略大于，而在切尾時要求略小于； 3） 剪切時，飛剪上下剪刃宜作平面平移運動，上下剪刃垂直或近似垂直與帶材表面，并保持適當(dāng)?shù)膫?cè)隙和重合度； 4） 飛剪應(yīng)能按規(guī)定剪得定尺長度的板材，或定長的切頭； 5） 定尺飛剪剪得帶鋼的斷口應(yīng)當(dāng)平直且垂直于帶材的軸線，長度公差應(yīng)符合要求；切頭飛剪剪切后帶鋼的頭部或尾部的形狀應(yīng)有利于下一工序餓咬入； 6） 從飛剪的結(jié)構(gòu)上應(yīng)減

15、少往復(fù)運動構(gòu)件，降低運動構(gòu)件的質(zhì)量和加速度，從而減少慣性力和動載荷。 為了實現(xiàn)上述各項工藝要求，飛剪本體設(shè)置有剪切機構(gòu)、空切機構(gòu)、勻速機構(gòu)、刀片側(cè)隙調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、主副齒側(cè)隙消除機構(gòu)、傳動機構(gòu)；輔助裝置有夾送、矯正及切頭收集裝置。為了在連續(xù)軋制不停機的情況下能夠進行分卷還設(shè)有快速導(dǎo)向裝置。 飛剪的具體結(jié)構(gòu)形式，取決與飛剪的工作制度、剪切尺寸范圍、剪切精度以及調(diào)節(jié)定尺長度的方法等，也與配置的電氣、電子控制系統(tǒng)有關(guān)。 為了滿足剪切多種定尺的要求，必須設(shè)置空切機構(gòu)。它有機械的、液壓的等形式。 為了保證剪切瞬時剪切速度的水平分量與帶鋼運行速度的同步，應(yīng)設(shè)置勻速機構(gòu)，或稱同步機構(gòu)。常見的勻速機構(gòu)有雙曲

16、柄勻速機構(gòu)、徑向勻速機構(gòu)、非圓齒輪勻速機構(gòu)、曲柄長度可調(diào)勻速機構(gòu)以及電動勻速裝置等。 夾送矯正機構(gòu)設(shè)置在軋機與飛剪之間與飛剪組成一體，可以保證帶鋼順利地進入飛剪、測定帶鋼運行速度，在冷軋機組中還兼有維持張力恒定的作用。該機構(gòu)對帶鋼進行的粗矯正，僅能保證帶鋼順利地進入上下剪刃間。 1.3剪切長度的調(diào)整方式 根據(jù)工藝要求，飛剪要將軋件剪切成規(guī)定長度；對于定尺飛剪，還要能剪切多種定尺長度。因此，要求飛剪的剪切長度能夠調(diào)整。 將軋件送往飛剪2進行剪切（見圖10—51），通常是用專門的送料輥1，或利用軋機最后一架的軋輥進行的。如果軋件運動速度為常數(shù)，而飛剪每隔t秒剪切一次軋件，則被剪下的軋件長度

17、L為 即被剪下的軋件長度等于在相鄰的兩次剪切間隔時間t內(nèi)軋件所走過的距離。當(dāng)為常數(shù)時，剪切長度L與相鄰的兩次剪切間隔時間t成函數(shù)關(guān)系。上述公式就是飛剪調(diào)長的基本公式。由公式可知，只要改變相鄰兩次剪切間隔時間t便可得到不同的剪切長度。對于不同的工作制度的飛剪，改變時間t的方法亦不相同。 1.3.1起動工作制飛剪的調(diào)長方式 起動工作制飛剪用于剪切軋件的頭、尾和剪切長度較長而速度較小的軋件。飛剪的起動和制動是自動進行的，當(dāng)軋件頭部作用于裝設(shè)在飛剪后的光電管或機械開關(guān)（見下圖a） 時，飛剪便自動起動。這時軋件的定尺長度按下式確定： 式中 ——光電管與飛剪之間的距離；

18、 ——飛剪由起動到剪切的時間。 在調(diào)節(jié)定尺長度的時候，通常是不采用移動光電管位置的方法，即改變值，而采用特殊的時間繼電器來改變時間。為了使軋件被剪下部分的末端不妨礙光電管或機械開關(guān)在下次剪切時再次發(fā)生作用，必須使軋件切下的部分與剩余部分之間保證有一定的間隙，一般用增加剪后輥道的速度來保證次間隙逐漸增大而達到的。 當(dāng)軋件定尺長度較短時，可能出現(xiàn)小于+，此時，光電管或機械開關(guān)就需要放在飛剪的前面，則 當(dāng)兩次剪切的間隔時間能保證完成飛剪的起動和制動時，才能實現(xiàn)在上述工作制下進行切頭和切定尺。而速度高和轉(zhuǎn)動慣量大的飛剪通常在一轉(zhuǎn)內(nèi)來不及完成上述工作制的要求，即在剪切位置時，刀片

19、速度能加速到軋件速度而在剪切后停止到原始位置上。在這種情況下，就需要能保證較長的起動和制動持續(xù)時間的運動線路圖來代替普通飛剪的運動線路圖。 圖10—53a表示飛剪開動后，刀片由原始位置1開始起動，達到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速以后，刀片在位置2進行剪切，剪切完了進行制動，刀片停在位置3，然后反向起動，刀片進入位置4，轉(zhuǎn)入爬行速度，在制動器的配合下，刀片準確地制動于位置1，以準備下一次剪切。為減少高溫軋件對剪切軸承的熱輻射，β角（刀片原始位置1）一般在左右；開始剪切角Φ在同一臺飛剪中，是隨軋件厚度而改變的，最大可得到；位置3在刀片不碰軋件的條件下，按制動條件選擇。 軋件速度較低和轉(zhuǎn)動慣量較小的飛剪

20、，可采用圖10—53b所示的簡單工作制線路運動。刀片在位置1起動，到位置2開始剪切，剪切完了進行制動，刀片在位置3轉(zhuǎn)入爬行速度，使刀片準確的停于位置1，從而完成一個剪切周期。簡單起動工作制中的原始位置1很重要，它既要滿足起動條件，又要滿足制動要求。 1.3.2連續(xù)工作制飛剪的調(diào)長方式 在軋件運動速度較高的情況下，用于剪切定尺長度的飛剪一般都采用連續(xù)工作制。 若以K表示每剪切一次刀片的轉(zhuǎn)數(shù)，則此時剪切軋件定尺長度可表示為 式中 n——刀片每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（或飛剪轉(zhuǎn)速）； K——在相鄰兩次剪切時間內(nèi)刀片的轉(zhuǎn)數(shù)，即所謂空切系數(shù)。 由上述公式可知，連續(xù)工作制飛剪剪切定尺長度L取

21、決與刀片的轉(zhuǎn)速n，相鄰兩次剪切時間內(nèi)刀片的轉(zhuǎn)數(shù)K（通常是常數(shù)）。換言之，此時的剪切長度可采用兩種方法來調(diào)節(jié)，即改變刀片的轉(zhuǎn)速n與改變每剪切一次刀片的轉(zhuǎn)數(shù)。 當(dāng)?shù)镀膱A周速度與軋件運動速度相等，且空切系數(shù)K=1時，此時飛剪剪下的軋件長度稱為基本長度，對應(yīng)的刀片轉(zhuǎn)速稱為基本轉(zhuǎn)速，則公式可改寫為 式中 ——送料輥直徑； ——送料輥轉(zhuǎn)速。 改變刀片轉(zhuǎn)速n來調(diào)節(jié)剪切長度改變刀片轉(zhuǎn)速n的方法有兩種： 其一是直接改變刀片的轉(zhuǎn)速，使刀片轉(zhuǎn)速在n=（1~2）范圍內(nèi)變化，則相應(yīng)的定尺長度的可能調(diào)節(jié)范圍為： 或 上述公式的范圍可用上圖的OA與OC線表示。通常采用直流電動機或通過

22、裝設(shè)飛剪傳動裝置中的變速箱來達到改變刀片轉(zhuǎn)速n的目的。 其二是采用勻速機構(gòu)（亦稱同步機構(gòu)）。 1.4飛剪的類型、特點及工作原理 1.4.1飛剪的類型 板帶車間的飛剪按用途可分為切頭飛剪和定尺飛剪兩大類。 切頭飛剪： 高速熱連軋帶鋼粗扎和精軋機組之間大多設(shè)置一臺切頭飛剪，剪切精軋帶坯頭部和尾部的低溫及不規(guī)則部分，有利于帶鋼精軋咬入，減少帶坯對軋輥的沖擊，防止軋制過程中的卡剛事故 切頭飛剪按結(jié)構(gòu)分為曲柄式切頭飛剪、滾筒式切頭飛剪及擺式切頭飛剪。 應(yīng)用最廣的是滾筒式切頭飛剪，其滾筒上有兩對剪刃，能夠按工藝要求分別將帶坯頭尾剪切成對稱弧形。其次，曲柄式切頭飛剪的使用也較多。

23、 定尺飛剪 定尺飛剪又有滾筒式、滑座式、擺式和曲柄式等幾種 1.4.2.各類飛剪的特點及工作原理 1）切頭飛剪的形式及特點 2）定尺飛剪 滾筒式飛剪 滾筒式定尺飛剪的兩個滾筒旋轉(zhuǎn)方向相反，具有良好的平衡特性，因而可以在剪切速度很高的剪切線上工作。迄今剪切帶鋼的滾筒式定尺飛剪的最高剪切速度已達305米/秒。 剪切帶鋼時，剪刃的位置不能始終保持平行；即開始剪切時剪刃相對于帶鋼的位置是傾斜的，僅僅在剪切終結(jié)是才能垂直與帶鋼。這樣，剪切過程不是純剪切，還附加有擠壓作用，從而導(dǎo)致了水平力，使剪刃的磨損加快。剪切時剪刃的不平行性還影響剪切成品的端面質(zhì)量，所以這種飛剪不適合剪切厚

24、度較大的帶材，大多用于剪切薄帶材。 滑座式飛剪 滑座式飛剪又稱模式飛剪，是滑座往復(fù)移動的下切式飛剪。 滑座式費勁愛你通過滑座的橫向移動使上下剪刃與被切鋼帶保持同步，只用搖床使下剪刃上升和下降也可以實現(xiàn)間斷式剪切。但它經(jīng)常是作為飛剪進行連續(xù)式剪切的。其機械結(jié)構(gòu)較為簡單，電氣控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，適合剪切厚規(guī)格的熱軋帶鋼卷。 滑座式飛剪的滑座（上、下忍車）與帶鋼保持同步，下剪刃隨滑座平移、同時上移完成對鋼的剪切。上下剪刃每剪一次，滑座將經(jīng)過前進、返回、加速及停車等階段。在每循環(huán)內(nèi)，帶鋼與剪刃和滑座之間必須保證嚴格的相互協(xié)調(diào)的運動關(guān)系。 剪切過程 若剪刃從最大開口度啟動工作后再恢復(fù)到最大開口

25、度位置為一個剪切循環(huán)，則飛剪在這一周內(nèi)的剪切過程為： 1） 滑座在上下剪刃剪切終了后處于最大開口度狀態(tài)下自P點開始減速停車； 2） 滑座反向（指與帶鋼運行方向相反）加速運行； 3） 滑座反向等速運行； 4） 滑座減速停車； 5） 滑座正向加速運行； 6） 滑座正向運行速度達到與帶鋼運行速度同步后，等速運行。同時，搖床上升運行剪切后下降復(fù)位； 7） 上下剪刃恢復(fù)最大開口狀態(tài)，滑座減速停車。 每一剪切循環(huán)完成一次剪切，顯然，定尺長度L取決與剪切循環(huán)的周期T（兩次剪切的間隔時間）即： 式中 ——帶鋼運行速度，米/秒 ——剪切循環(huán)周期。 滑塊

26、式擺式飛剪 滑塊式擺式定尺飛剪是一種定尺飛剪，用于剪切厚度在6.4毫米以下的熱連軋帶鋼。它的上刀刃坐近似橢圓形的往復(fù)擺動；下刃口作封閉曲線形往復(fù)擺動，同時在上刀架的滑槽內(nèi)上下滑動，實現(xiàn)與帶鋼的同步剪切。飛剪的剪機本體與送料矯正兩部分自檢采用機械傳動聯(lián)系，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。 滑塊式擺式飛剪自五十年代問世以來，不斷改進，日趨完善?，F(xiàn)代滑塊式擺式飛剪，從結(jié)構(gòu)上分為上擺式和下擺式兩種。上擺式的上刀架的擺動連桿處于主軸的上方；下擺式的上刀架擺動連桿處于主軸的下方。兩者的主要區(qū)別在于勻速機構(gòu)不同。 不論是上擺式還是下擺式，上、下刀架均作往復(fù)擺動，所產(chǎn)生的慣性力按正弦函數(shù)變化，大小與剪切速度的平方成正比，

27、從而使得這類飛剪的動力學(xué)特性變壞。不僅有較大的振動和沖擊，影響零部件的壽命和發(fā)生較大的噪音，而且限制了剪切速度的提高；降低了 精度。剪切速度一般在1.8米/秒左右，近來由于增加了慣性力平衡裝置，剪切速度可以提高到4米/秒，并使連桿的受力降低90%、主軸的扭矩降低75%。 增設(shè)慣性力平衡裝置，本來是為了提高剪切速度，但是近來國內(nèi)外即使在剪切速度不高的情況下也逐漸增設(shè)慣性力平衡裝置，以期提高飛剪工作的平穩(wěn)性、改善其動力學(xué)特性和剪切精度。 曲柄擺式飛剪 慣性力大的固有特性，限制了擺式飛剪剪切速度的提高。為了克服這一缺點改進了擺式飛剪，這種改進后的飛剪成為曲柄擺式飛剪或施羅曼飛剪。 這種飛剪具

28、有生產(chǎn)率高、定尺范圍廣、剪切精度高、使用操作方便等優(yōu)點。是一種結(jié)構(gòu)緊湊的新型帶鋼定尺飛剪。 曲柄擺式飛剪機構(gòu)合理，電氣控制系統(tǒng)較為完善，具有以下特點： 1） 在剪切過程中，上下剪刃保持平行；當(dāng)帶鋼厚度變化時，剪刃側(cè)向間隙也能方便地調(diào)節(jié)。最小剪刃側(cè)向間隙值為0.01毫米，最小剪切厚度為0.1毫米。 2） 動平衡性能好。剪切厚度為0.15~0.55毫米的帶鋼時，剪切速度為120米/分。剪切速度可達300米/秒；剪切最大厚度為3毫米、寬度為1530毫米帶鋼時，剪切速度為120米/分。剪切定尺長度的調(diào)節(jié)是無級的；定尺范圍較寬，為0.5~16米。定尺精度較好，其公差為長度的0.025~0.03%。

29、飛剪的回轉(zhuǎn)零部件皆作等角速度運轉(zhuǎn)，幾乎沒有慣性能量波動；勻速機構(gòu)把最高剪切速度安排在曲柄長度最短時；上刀架的重心在曲柄和上刀架的絞銷點上，曲柄回轉(zhuǎn)時重心作等速圓周運動。對于有角速度變化的桿件，采用最大慣性能量的相位彼此錯開等方法，降低慣性能量波動，使得飛剪具有良好的動平衡。 3） 采用數(shù)字控制的剪切長度誤差自動校正系統(tǒng)和順序控制的定尺長度自動調(diào)整系統(tǒng)等，具有較高的自動化水平，操作方便、簡單。 這種曲柄擺式飛剪，目前已引進的有D型和K型。 D型飛剪本體和夾送矯正裝置共用一臺直流可調(diào)速電動機驅(qū)動。K型飛剪可以將帶鋼剪成500~16000毫米內(nèi)的任意定尺長度。 曲柄擺式飛剪的工作原理 圖1

30、6—50表示飛剪的工作原理，夾送矯正裝置由直流電動機10驅(qū)動，將帶鋼1按照給定的速度經(jīng)導(dǎo)板臺傳送帶6傳給剪切機構(gòu)12。 帶鋼運行速度即為夾送矯正裝置送進帶鋼的速度，剪切速度則取決與曲柄轉(zhuǎn)速。為了使剪切速度與帶鋼運行速度同步就必須對曲柄轉(zhuǎn)速與夾送輥轉(zhuǎn)速進行聯(lián)鎖控制。曲柄轉(zhuǎn)速由飛剪主電機軸上的脈沖發(fā)生器22測定，夾送輥轉(zhuǎn)速由測量輥3上的脈沖5測定。當(dāng)夾送矯正裝置送進帶鋼的速度與剪切速度出現(xiàn)微量不同步、剪切長度的實際值與給定值之間出現(xiàn)偏差時，剪切長度誤差自動校正系統(tǒng)的數(shù)字控制裝置；立即啟動電液步進馬達8，進行功率放大，通過差動齒輪組9的調(diào)節(jié)改變夾送矯正裝置送進帶鋼的速度。直到剪切定尺長度誤差被消除

31、，使送進速度與剪切速度同步為止，從而實現(xiàn)長度誤差的自動校正。由于設(shè)置了電液馬達和差動齒輪組這種電氣—機械—液壓閉環(huán)轉(zhuǎn)速伺服調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在加，減速過程中在每次調(diào)整剪切長度給定值后，都能迅速的獲得準確的剪切長度。 曲柄擺式飛剪字啊機組速度給定值（即夾送矯正裝置送進帶鋼速度給定值）不變的情況下，基本定尺長度的調(diào)節(jié)是通過改變曲柄轉(zhuǎn)速和曲柄長度的方式來實現(xiàn)的。 飛剪的基本定尺長度為500~1000毫米。相應(yīng)的曲柄長度變化范圍為102~175毫米。 為了擴大剪切長度范圍，曲柄擺式飛剪的下刀架（搖臂）上設(shè)有機械偏心裝置和液壓偏心裝置組成的空切機構(gòu)。通過機械偏心和空切變速箱

32、可以獲得的定尺長度為基本定尺長度的2倍和4倍；機械偏心和液壓偏心同時參與剪切，可以獲得的定尺長度為基本定尺的8倍和16倍。在剪切長度給定后，可以在停機而且剪刃處于剪切位置是，手動或自動地進行定尺的調(diào)整。調(diào)整操作有三個方面，即調(diào)整曲柄長度；切換空切變速箱；投入或斷開液壓偏心裝置。整個調(diào)整過程由電子計算機進行控制，當(dāng)旋轉(zhuǎn)凸輪開關(guān)（圖16—50中件號17和15）分別給出上剪刃處于剪切位置和機械偏心在上死點位置的信號后，電子計算機根據(jù)給定的剪切長度給出各種動作指令和調(diào)節(jié)參數(shù)，使曲柄擺式飛剪的機械系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)地動作，自動調(diào)整曲柄長度。 第二章 設(shè)計方案的比較 2.1飛剪機的基

33、本要求 飛剪機的特點是能橫向剪切運動著的軋件，對它有三個基本要求：1）剪刃在剪切軋件時要隨著運動的軋件一起運動，即剪刃應(yīng)該同時完成剪切與移動兩個動作，且剪刃在軋件運動方向的瞬時分速度應(yīng)與軋件運行速度相等或2%~3%，即。在剪切軋件時，剪刃在軋件運動方向的瞬時速度如果小于軋件的運動速度，則剪刃將阻礙軋件的運動，會使軋件彎曲，甚至產(chǎn)生軋件纏刀事故。反之，如在剪切時剪刃在軋件運動方向的瞬時速度比軋件運動速度大很多，則在軋件中將產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，這會影響軋件的剪切質(zhì)量和增加飛剪機的沖擊負荷；2）根據(jù)產(chǎn)品品種規(guī)格的不同和用戶的要求，在同一臺飛剪機上應(yīng)能剪切多種規(guī)格的定尺長度，并使長度公差與剪切斷面

34、質(zhì)量符合國家有關(guān)規(guī)定；3）能滿足軋機或機組生產(chǎn)率的要求。 2.2各種飛剪機設(shè)計方案的比較 目前應(yīng)用較廣泛的飛剪機有，滾筒式飛剪機、曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式飛剪機、曲柄偏心式飛剪機、擺式飛剪機和曲柄搖桿式飛剪機等。近十幾年來，采用計算機可編程序控制等新技術(shù)的飛剪機得到了一定地發(fā)展。 1）滾筒式飛剪機 滾筒式飛剪機是一種應(yīng)用很廣的飛剪機。它裝設(shè)在連軋機組或橫切機組上，用來剪切厚度小于12mm的鋼板或小型型鋼。這種飛剪機作為切頭飛剪機時，其剪切厚度可達45mm。滾筒式飛剪機的刀片作簡單的圓周運動，顧可剪切運動速度可達15m/s以上的軋件。 圖9-1是滾筒式飛剪機機構(gòu)示意圖。刀片1裝在滾筒2上（圖

35、9-1）。滾筒2旋轉(zhuǎn)時，刀片1作圓周運動。用于切頭切尾的滾筒式飛剪機，在滾筒上往往裝有兩把刀片，分別用來切頭和切尾。飛剪采用啟動工作制。用于切定尺的滾筒式飛剪。一般采用連續(xù)工作制。 滾筒式飛剪機的刀片作圓周運動，上下刀片切入軋件時，在垂直方向不平行，剪后軋件頭部不平整，故以剪切直徑小于的圓鋼或相應(yīng)的方坯，以及薄板帶為宜。 2）曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式飛剪機 用飛剪機剪切厚度較大的板帶或鋼坯時，為了保證剪后軋件剪切斷面的平整，往往采用刀片作平移運動的飛剪機。曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式（也稱曲柄連桿式）飛剪機就是此類飛剪的一種。 圖9-3是曲柄連桿式飛剪機結(jié)構(gòu)圖。刀架1作成杠

36、桿形狀，其一端固定在曲柄軸2端部，另一端與擺桿3相連。當(dāng)曲柄軸2（即曲軸）轉(zhuǎn)動時，刀架1作平移運動，固定在刀架上的刀片能垂直或近似地垂直軋件。 由于這類飛剪機在剪切軋件時刀片垂直于軋件，剪切斷面較為平整。在剪切板帶時，可以采用斜刀刃，以便減少剪切力。這種飛剪機的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剪切機構(gòu)動力特性不好，軋件的運動速度不能太快。用于小型型鋼廠的曲柄連桿式飛剪機，軋件速度小于5m/s，剪切的軋件厚度為30~70mm。 應(yīng)該指出，在現(xiàn)代化的連續(xù)式小型型鋼廠中，由于產(chǎn)品的范圍為，軋件速度變化范圍也達2~3m/s。因此，單獨使用上述的回轉(zhuǎn)式或曲柄連桿式飛剪機都不能滿足生產(chǎn)要求，而

37、同時設(shè)置兩臺飛剪機的投資也較大。為此，出現(xiàn)了一種曲柄-回轉(zhuǎn)聯(lián)合式飛剪機如下圖，。當(dāng)剪切斷面較大而速度較低時，飛剪機為曲柄連桿式。當(dāng)剪切斷面較小而速度較高時，將連桿5從刀架上卸下后，與擺桿4一起固定在飛剪機箱體3上，此時，就是一臺回轉(zhuǎn)式飛剪機。這種飛架機轉(zhuǎn)換形式迅速方便，能適應(yīng)軋件速度范圍和剪切范圍有較大變化的場合。 3） 曲柄偏心式飛剪機 這類飛剪機的刀片作平移運動，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖9-5所昂比曲 柄軸9（BCD）鉸接在偏心軸12的鏜孔中，并有一定的偏心距e。雙臂曲柄軸還通過連桿6（AB）與導(dǎo)架10相鉸接。當(dāng)導(dǎo)架旋轉(zhuǎn)時，雙臂曲柄軸以相同的角速度隨之一起旋轉(zhuǎn)。刀片15固定在刀架8上，

38、刀架的另一端與擺桿7鉸接，擺桿則鉸接在機架上。通過雙臂曲柄軸、刀架和擺桿可使刀片在剪切區(qū)作近似于平移的運動，以獲得平整的剪切斷面。 通過改變偏心軸與雙臂曲軸（也可以說是導(dǎo)架）的角速度比值，可改變刀片軌跡半徑調(diào)整軋件的定尺長度。這類飛剪機裝設(shè)在連續(xù)鋼坯軋機后面，用來剪切方鋼坯。 4）擺式飛剪機圖 9-6是IHI（日本石川島播磨重工業(yè)公司）擺式飛剪機結(jié)構(gòu)簡圖，用來剪切厚度小于6.4mm的板帶。刀片在剪切區(qū)作近似于平移的運動，剪切質(zhì)量較好。上刀架1在“點2”與主曲柄軸8相鉸接。下刀架2通過套式連桿4、外偏心套6、內(nèi)偏心套5與主曲柄軸8相連。下刀架2 可在上刀架1的滑

39、槽中滑動。上下刀架與主曲柄軸連接處的偏心距為，偏心位置相差。當(dāng)主曲柄軸8轉(zhuǎn)動時，上下刀架作相對運動，完成剪切動作。 在主曲柄軸8上，還有一個偏心。此偏心通過連桿12與搖桿10的軸頭11相連，而搖桿9則通過連桿3在“點1”與上刀架相連。因此，當(dāng)主曲柄軸8轉(zhuǎn)動時，通過連桿12、搖桿10、9和連桿3使上下刀架作往復(fù)擺動。由于上刀架能上下運動外還可以進行擺動，故能剪切運動中的軋件。 5）曲柄搖桿式飛剪機 這種飛剪機也成為施羅曼飛剪機，用來剪切冷軋板帶。由于飛剪機工作時總能量波動較小，故可在大于5m/s的速度下工作。圖9-7為曲柄搖桿式飛剪機結(jié)構(gòu)簡圖。上刀架1（連桿）通過偏

40、心軸6與下刀架2（搖桿）相鉸接。下刀架2在曲柄3與上刀架1的帶動下，以偏心軸4（機械偏心）偏心套5（液壓偏心）為中心作往復(fù)擺動。當(dāng)改變偏心軸4與偏心套5的偏心位置時，可得到不同的空切次數(shù)。 2.3 方案的確定 本設(shè)計采用：由于剪切棒材直徑較大，速度較快，采用連續(xù)工作制，選取曲柄連桿飛剪機。 具體機構(gòu)如下： 第3章 剪切力和電動機功率計算 3.1剪切力的計算 根據(jù)飛剪刀片形狀不同，其剪切力可按平行刀片剪斷機或斜刀片剪斷機的計算公式來計算。但是當(dāng)飛剪直接裝在軋機后工作而又沒有勻速機構(gòu)時，在剪切時，刀片水平速度可能超過板柸送進速度，則在板柸中將產(chǎn)生拉應(yīng)力，此拉應(yīng)力亦作

41、用在飛剪的刀片上。這個拉應(yīng)力不允許超過軋件在剪切溫度下的彈性極限。根據(jù)胡克定律，軋件中的拉應(yīng)力應(yīng)為 σ=E≤ 剪切時的刀片咬入角： cosα= 式中 R——刀片回轉(zhuǎn)半徑，R=235mm h——棒材的直徑，h=98mm ∴ cosα=0.3 α= 刀片的圓周速度： 式中E——彈性模量，軋件在終軋溫度為950℃時， E≈4500∽5500公斤/。 圖： 飛剪的剪切過程 綜上計

42、算，由于100%<1%，故可不考慮拉應(yīng)力對刀片的附加負載。 根據(jù)圖 所示飛剪的刀片的形狀，可按平行刀片剪斷機的最大剪切力公式計算剪切力： P= 式中 K1——考慮到刀刃變鈍和刀刃間隙增大后，剪切力增大的系數(shù)，按剪切機的能力選取： 小型剪斷機（P） K1=1.3 中型剪斷機 K1=1.2 大型剪斷機 （P） K1=1.1 K2——被切軋件強度換算成抗剪切強度之換算系數(shù)，一般取K2=0.6； ——被切軋件在相應(yīng)剪切溫度下的抗拉強度，對熱剪機可按下

43、表選?。ü?）； F——被切軋件的剪切斷面面積（） 不同溫度時的軋件抗拉強度（公斤/） 鋼種 剪切溫度 1000℃ 950℃ 900℃ 850℃ 800℃ 750℃ 700℃ 20℃ 合金鋼 8.5 10 12 13.5 16 20 23 70 高碳鋼 8 9 11 12 15 17 22 60 低碳鋼 7 8 9 10 10.5 12 15 40 由表可知：=10 故 P= =1.20.610 由已知條件d=98mm P=54.28噸

44、 3.2飛剪的電動機功率計算及選取 按啟動工作制工作的飛剪剪切功率幾乎完全由飛剪運動質(zhì)量的加速條件來決定。因為每次 剪切要求的加速時間非常短，在這種條件下剪切力對電動機功率實際上沒有影響。 連續(xù)工作的飛剪的剪切功率 N1，是相鄰兩次剪切時間t秒內(nèi)的平均剪切功率計算的： N1=（千瓦） 式中 A——剪切功，計算時按照平均剪切力來考慮： A= 其中 P為最大剪切力，P=54280公斤； h為板柸斷面高度，h=98mm； k為考慮其他因素的影響系數(shù)，k=2； A==5319.44（公斤?米） t——相鄰兩次剪切的時間，t=1

45、秒； ——考慮飛剪機構(gòu)的摩擦損失系數(shù)，結(jié)構(gòu)簡單的飛剪，取=5；對于具有復(fù)雜減速機的飛機按和飛剪電動機帶動送料輥時特別是具有勻速機構(gòu)時，可取=15∽20。 代入上面的公式得剪切功率： N1==260.76（KW） 飛剪電動機的功率 =N1 N=260.76（KW） 由于已經(jīng)按照最大值考慮，故上式中忽略不計傳動效率。 根據(jù)上面的計算，選擇飛剪的主電動機ZFQZ-315-42,280KW，700轉(zhuǎn)/分。 交流電機的優(yōu)點：價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、維修容易、速率變動小。它的轉(zhuǎn)速與頻率成正比，頻率越高轉(zhuǎn)速越快，無接觸零件不用保養(yǎng)使用期限長。 其缺點是：轉(zhuǎn)速受電源頻率固定，使用一般交流頻率無

46、法使電機高速運轉(zhuǎn)，最高僅達3600r/min，高速電動機必須要用變頻器來產(chǎn)生需要的工作頻率，速度控制須改變頻率或者加裝其它回收器，比較麻煩。 直流電動機的優(yōu)點： （1） 優(yōu)良的調(diào)速性能。調(diào)速平滑、方便。調(diào)速范圍廣，轉(zhuǎn)速比可達1:200。 （2） 過載能力大。軋鋼用直流電動機短時過轉(zhuǎn)矩可達到額定轉(zhuǎn)矩的2.5倍以上，特殊要求的可以達到10倍，并能在低速下連續(xù)輸出較大轉(zhuǎn)矩。 （3） 能承受頻繁的沖擊負載。 （4） 可實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)。 （5） 能夠滿足生產(chǎn)過程自動系統(tǒng)的特殊運行要求。 缺點是：直流電動機較交流電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，維護工作量大。 3.3飛剪內(nèi)的

47、齒輪設(shè)計： 1. 選定齒輪類型、精度等級、材料、齒數(shù)。 1） 根據(jù)工作條件需要選擇斜齒圓柱齒輪。 2） 飛剪機對精度要求較高選用7級精度等級（GB 10095-88） 3） 材料選擇。選擇小齒輪的材料20Cr硬度300HBS，大齒輪材料為40Cr，硬度為270HBS，二者材料硬度相差30HBS。 4） 初選小齒輪齒數(shù)=20，大齒輪齒數(shù)=i=58 5） 選擇螺旋角，初選角度16度。 2. 按照齒面接觸強度設(shè)計 按式≥ （1） 確定公式中的各計算數(shù)值 1） 試選=1.6。 2） 選取區(qū)域系數(shù)=2.433。 3） 查表得=0.76，=0.83，則+=1.57。 4） 計算齒

48、輪的轉(zhuǎn)矩 =i T= ——大齒輪的轉(zhuǎn)矩，——小齒輪的轉(zhuǎn)矩。 ==13800000mm, 5） 選擇齒寬系數(shù)=0.75。 6） 材料的彈性影響系數(shù)=189.8 。 7） 查得小齒輪的接觸疲勞強度極限=570MPa；大齒輪的接觸疲勞極限=530MPa。 8） 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。=60nj=3.888 =1.34 9） 選擇接觸疲勞壽命系數(shù)=0.92，=0.95。 10)計算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得： ==0.92570=524.4MPa ==0.95530=503.4MPa ==513.95MPa （2）計算 1） 試算小齒輪的分

49、度圓直徑 ，由計算公式 ≥=337.8mm 2） 計算圓周速度 =3.18 3）計算齒寬b及模數(shù) b==253.35mm =15.46mm h=2.25=34.79mm =7.28 4） 計算縱向重合度。 =0.318=1.37 5）計算載荷使用系數(shù)K。 已知使用系數(shù)=1.5，根據(jù)速度=3.18 ，六級精度，可以查得動載系數(shù)=1.09； 由接觸疲勞強度計算用的齒向載荷分布系數(shù)表可查得=1.37,； 由彎曲強度計算的齒向載荷分布系數(shù)表查得

50、=1.29； 由齒間載荷分配系數(shù)表可得 ==1.1。 =2.4999。 6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由 。 7）計算模數(shù) =17.953mm 3.按齒根彎曲強度設(shè)計 由式 （1） 確定計算參數(shù) 1） 計算載荷參數(shù)。 =2.32 2） 根據(jù)縱向重合度=1.37，可以查得螺旋角影響系數(shù)=0.91 3） 確定當(dāng)量齒數(shù)。 =23.64 =68.676 4） 查取齒形系數(shù)。 由齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)表可查得： =2.70，=2.26 5） 查取應(yīng)力校正系數(shù)。 =1.572 ，=1.74 6） 查得小齒輪的彎曲

51、疲勞強度極限=510MPa，大齒輪的彎曲疲勞強度極限=460MPa； 7） 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.88，=0.89； 8） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4則： =320.57MPa =292.43MPa 9） 計算大、小齒輪的并加以比較。 =0.01324 =0.01345 小齒輪的數(shù)值較大 （2） 設(shè)計計算 =10.499 對于計算結(jié)果，由齒面接觸強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲強度計算的法面模數(shù)，取=18mm，已經(jīng)可以滿足彎曲強度。但是為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由

52、 取=21，=61。 4.幾何尺寸計算 （1） 計算中心距 =767.74mm 取為994.8mm （2） 改變后的中心距修正螺旋角 = 因改變不多故參數(shù)、、等不必修正。 （3） 計算大小齒輪的分度圓直徑 =394.1mm =1145mm （4） 計算齒輪的寬度 ==295.575mm 圓整后取=275mm，=295mm。 3.4剪切軸的設(shè)計及校核 1. 輸出軸——曲軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩T =260.7689.91KW =60r/min T=14310675 Nmm, 2.求作用在齒輪上的

53、力 因已知大齒輪的分度圓直徑=1145mm = 24996.81N =9464.74N =7205.979N 3.初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為40CrNiMo，取=105，于是得 =195mm， 軸的最小軸頸處是安裝軸承選擇=200mm。 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）擬定軸上的裝配方案 軸上裝有大齒輪，兩端裝有軸承，在一段安裝飛剪，在另一端安裝

54、測速裝置。 （2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸上各段直徑和長度。 1）初步選擇滾動軸承。因為軸承同時承受有徑向力合軸向力的作用選擇 調(diào)心滾子軸承。參照工作要求選擇22244C型的軸承其尺寸為 ，根據(jù)整體的要求取該段軸的長度為 =265mm 2）取安裝齒輪處的軸段直徑為280mm，齒輪的右端與右軸承之間采用軸套定位。已知齒輪輪轂的長度為340mm，取齒輪處的軸段長度為338mm，齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩的高度>0.07d，故取=15mm，則齒輪左端軸頸的直徑為310mm，取其長度為147mm。 3）下一段裝軸承，由于該軸受到軸向力和徑向力，參照工作類型初步選擇軸承類型為調(diào)心滾子

55、軸承其型號為2316CC，其尺寸為 軸承右端選用鎖緊螺母固定，螺母固定段的長度為36mm，軸承段的長度為176mm 4）軸承端蓋段的軸直徑為380mm，其長度為97mm 5）曲軸的連接段長度為140mm，根據(jù)飛剪的要求曲柄的長度為235mm，即軸的中心線距離為235mm。 6）刀架與曲軸連接段的軸段直徑為250mm，長度為40mm 7）刀架段的軸直徑為200mm，長度為212mm。 8）軸最右端連接測速裝置的軸段直徑為80mm，長度為95mm。 （3）軸上零件的周向定位

56、 齒輪與軸的配合處采用平鍵連接。查表可得平鍵截面，鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長度為320mm，同時為了保證輪轂與軸的配合有良好的對中性此處配合選用。 （4）軸上各處軸段的倒角及圓角見零件圖。 （5）求軸上的載荷 計算軸上的受力，及做出彎扭圖，看出危險截面，計算出它的彎矩列于下表中。 載荷 水平面H 水平面V 支反力F = = 彎矩M = 總彎矩 扭矩T T=14310675Nmm,

57、 圖中V面中的軸向力未標出。 上圖中的F1，F(xiàn)2為剪切力在水平方向和豎直方向上的分力。剪切力 F=54280千克，即F=531944N，則 =507435.5N =159250N 式中的為剪刃的剪切角。 1） H面： ， 由上式可解得 =-837387.7N =304954.69N = 2） V面： 由上式可解得 = = （6）校核軸的強度

58、 已知軸上的彎矩和扭矩之后，可針對某些危險截面（即彎矩和扭矩較大而軸頸有可能不足的截面）做彎扭合成強度校核計算。按第三強度理論，計算應(yīng)力 通常由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對稱循環(huán)應(yīng)力， 而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力則通常不是對稱循環(huán)應(yīng)力。為了考慮兩者循環(huán)應(yīng)力的不同，引入折合系數(shù) 則計算應(yīng)力為 式中的彎曲應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時，取；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力時??；若是扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力亦為對稱循環(huán)變應(yīng)力時則取。 對于直徑為d的圓軸，彎曲應(yīng)力為，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為，將式中的和代入上式，則軸的彎扭合成強度為 式中：——軸的計算應(yīng)力，MPa； M——軸所

59、受的彎矩，N?mm； T——軸所受的扭矩，N?mm； W——軸的抗彎截面系數(shù)， ——對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力。 進行校核時，通常只校核承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，根據(jù)上述公式及表中的數(shù)據(jù)，以及軸為單向旋轉(zhuǎn)，即扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取 =0.6， 得 =101MPa< 故軸安全。 （7）精確校核軸的疲勞強度 1）判斷危險截面 從應(yīng)力集中對軸的影響和軸肩，鍵槽和過渡配合對軸強度的削弱綜合考慮可以得到該軸只需要校核左軸承右端軸肩的截面兩側(cè)。 2）截面右側(cè) 抗彎截面系數(shù) W= =297

60、9100 抗扭截面系數(shù) ==5958200 截面右側(cè)的彎矩M為 M=416865886.6N?mm 截面右側(cè)的扭矩T為 T=14310675Nmm, 截面上的彎曲應(yīng)力 =139.93 MPa =2.4MPa 查表可知=980MPa， =463MPa，=283MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及可根據(jù)軸肩圓角處的理論集中應(yīng)力系數(shù)表查取， 因=0.02， =1.04。經(jīng)過插

61、值可查得 =1.95， =1.20； 查表可得軸的材料敏性系數(shù)為 =0.92 ，=0.91 故有效集中系數(shù)按式為 =1.87 =1.18 查表可得其尺寸系數(shù)=0.55，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.75。 軸按磨削加工，則可查得其表面質(zhì)量系數(shù)為 軸的表面未經(jīng)過強化處理，即=1，則可得到綜合系數(shù)為 =3.62 =1.66 又由合金鋼的特性系數(shù)為 ，=0.1 于是計算安全系數(shù)值按 下列公式可得

62、 =2.88 =14.88 =2.75>1.5 故可知其安全。 3）截面左側(cè) 截面系數(shù)W可按下列公式計算。 抗彎截面系數(shù) W= =5487200 抗扭截面系數(shù) ==10974400 截面右側(cè)的彎矩M為 M=416865886.6N?mm 截面右側(cè)的扭矩T為 T=14310675Nmm, 截面上的彎曲應(yīng)力 =75.97MPa

63、 =1.3 MPa 軸與軸承處的配合處可查表并插值可得，并取=0.8，于是得 =4.84，=3.87, 軸按磨削加工，則可查得其表面質(zhì)量系數(shù)為 故得綜合系數(shù)為 =4.93 =3.96 又由合金鋼的特性系數(shù)為 ，=0.1 于是計算安全系數(shù)值按 下列公式可得 =2.38 =7.50 =2.27>1.5 故截面左側(cè)的強度也是足夠的。 3.5輸

64、入軸的設(shè)計及校核 1.求軸上的功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩 P=260.76KW =i=174r/min T=14311827.59Nmm 2.求作用在齒輪上的力 因已知大齒輪的分度圓直徑為 =1145mm = 24998.825N =94655N

65、 =7168.29N 3.初步確定軸的最小軸頸 選取軸的材料為40CrNiMo，取=97，于是得 =165mm， 初步確定軸最小軸頸為=170mm。 4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）擬定軸上零件的裝配方案 該軸上裝有一個小齒輪，在小齒輪兩側(cè)裝有兩個滑動軸承。軸的右端還有聯(lián)軸器與減速器聯(lián)接。本設(shè)計中主要設(shè)計飛剪機的主題部分，減速器部分不做具體設(shè)計。 （2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 綜合考慮取軸承處的直徑為220mm，因為軸承同時承受有徑向力合軸向力的作用選擇調(diào)心滾子軸承。參照工作要求選

66、擇22344CC型的軸承其尺寸為 ，根據(jù)整體的要求取該段軸的長度為 =598mm，并且在該段軸上裝有小齒輪，齒輪右側(cè)采用軸環(huán)定位。軸環(huán)處軸的直徑為280mm，考慮到對右端軸承的左面的定位要求，應(yīng)該有軸肩定位，取該軸肩處軸的直徑為255mm，在軸肩和軸環(huán)間有一個錐面過渡。 （3）軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。查手冊截面為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長度為280mm，同時為了有較好的對中性采用配合。 （4）軸上零件的倒角和圓角 軸左端倒角為，右端軸肩處圓角為。 5.求軸上的載荷 確定軸上支點的位置， 左軸承支點和齒輪支點間的距離為380mm， 右軸承支點和齒輪支點間的距離為408mm， 分析軸上的受力，計算軸承上的受力，計算出軸上受力的彎矩和扭矩，做出軸上的受力圖，彎矩圖和扭矩圖。 從軸的結(jié)構(gòu)圖及彎矩和扭矩圖中可以看出截面的最危險截面，計算出該截面的彎矩，列于下表中 載荷 水平面H 水平面V 支反力F =12943N =12055N = = 彎矩M =