步進(jìn)式推鋼機(jī)設(shè)計(jì)

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減速器裝配圖.dwg

減速器輸入軸.dwg

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小齒輪.dwg

總裝配圖.dwg

推桿.dwg

步進(jìn)式推鋼機(jī)設(shè)計(jì)說明書.doc

齒條.dwg

齒輪軸.dwg

步進(jìn)式推鋼機(jī)設(shè)計(jì)

目錄

摘要 I

ABSTRACT II

前言 - 1 -

第一章 概述 - 3 -

1.1軋制工藝過程簡介 - 3 -

1.1.1軋制工藝過程 - 3 -

1.1.2軋制工藝過程的設(shè)計(jì)與實(shí)施 - 4 -

1.1.3軋制工藝過程的自動(dòng)控制 - 4 -

1.2推鋼機(jī)的簡介 - 6 -

1.2.1推鋼機(jī)的種類 - 6 -

1.2.2推鋼機(jī)的結(jié)構(gòu) - 6 -

1.2.3設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的事項(xiàng) - 6 -

第二章 傳動(dòng)方案的分析與擬定 - 8 -

2.1傳動(dòng)方案的分析 - 8 -

2.1.1常用的傳動(dòng)類型及其特點(diǎn) - 8 -

2.1.2機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) - 8 -

2.2傳動(dòng)方案的擬訂 - 9 -

第三章 減速器電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 - 10 -

3.1概述 - 10 -

3.1.1常用電動(dòng)機(jī)的種類 - 10 -

3.1.2電動(dòng)機(jī)選擇時(shí)的注意事項(xiàng) - 11 -

3.2電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 - 11 -

3.2.1選擇電動(dòng)機(jī)的類型和機(jī)構(gòu)型式 - 11 -

3.2.2選擇電動(dòng)機(jī)的容量 - 11 -

3.2.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 - 12 -

3.2.4選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和參數(shù) - 12 -

第四章 減速器傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 13 -

第五章 減速器軸的設(shè)計(jì)及校核 - 15 -

第六章．傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 17 -

6.1傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 - 17 -

6.1.1傳動(dòng)的特點(diǎn) - 17 -

6.1.2傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 18 -

6.2傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 23 -

6.2.1傳動(dòng)的特點(diǎn) - 23 -

6.2.2傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 23 -

第七章   軸系零部件 - 28 -

7.1軸的設(shè)計(jì) - 28 -

7.1.1概述 - 28 -

7.1.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 29 -

7.1.3軸的強(qiáng)度計(jì)算 - 31 -

7.2軸承的選擇與計(jì)算 - 34 -

7.2.1概述 - 34 -

7.2.2滾動(dòng)軸承的類型和選擇 - 35 -

7.2.3滾動(dòng)軸承的受載情況和失效形式 - 36 -

7.2.4滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算 - 37 -

7.3鍵的設(shè)計(jì)與校核 - 39 -

7.4聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 42 -

結(jié) 束 語 - 45 -

參考文獻(xiàn) - 46 -

摘要

推鋼機(jī)是軋鋼車間上料區(qū)主要設(shè)備之一，其作用是將加熱爐前輥道上的鋼坯或爐前上料臺(tái)架上的鋼坯推入加熱爐進(jìn)行二次加熱過程。本設(shè)計(jì)選用了機(jī)械式推鋼機(jī)，在推鋼機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上主要采用的結(jié)構(gòu)形式。該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，整體尺寸適中，傳動(dòng)效率高，維修方便，造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)。在本設(shè)計(jì)中主要對(duì)推鋼機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和理論計(jì)算，并著重對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)做了詳細(xì)的分析設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞： 推鋼機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；理論計(jì)算                    

Design of 120 T pusher-machine for Baotou Steel Bars factory

Abstract

Pushing steel-rolling workshop is based on one of the main equipments─Pusher-machine, and its role is to push the billet material which lies on the Roller or the bench before the furnace into the furnace for reheating process. The design chooses  a mechanical pusher- machine,while the structure designed primarily for the use of the gear and rack structure. The advantages of the structure exists that the body is simple in structure, the overall size of moderate, high transmission efficiency, easy maintenance, the lower cost.The main content of the pusheer-design includes the structure design and theoretical calculations and focus on the transmission mechanism to do a detailed analysis and design.

Keywords: Pusher-machine; Structural Design; Theoretical calculations

前言

鋼鐵工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，一直是衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要指標(biāo)。我國鋼鐵工業(yè)近年來發(fā)展很快，鋼產(chǎn)量己連續(xù)多年突破億噸大關(guān)，鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量也得到了很大的提高，特別是在軋鋼生產(chǎn)方面。各種高精度軋鋼機(jī)械設(shè)備的引進(jìn)和投產(chǎn)，先進(jìn)的自動(dòng)化控制設(shè)備和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，冷軋不銹鋼帶、硅鋼帶、精密合金鋼帶、稀有合金帶、高精度極薄冷軋?zhí)妓劁搸У雀鞣N高精度高品質(zhì)產(chǎn)品的出產(chǎn)，大大地促進(jìn)了軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和競爭能力，有力地提升了我國軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的形象。但是由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新的設(shè)備和新的技術(shù)以驚人的速度不停地改進(jìn)和更新，產(chǎn)品的技術(shù)含量越來越高，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備和操作技術(shù)的要求也越來越高。因而及時(shí)掌握新型軋鋼機(jī)械設(shè)備的性能，熟練掌握新的操作技術(shù)，全面應(yīng)用先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)軋制技術(shù)，是當(dāng)前軋鋼生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低軋鋼生產(chǎn)成本、增強(qiáng)軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的市場競爭能力的關(guān)鍵所在。

本設(shè)計(jì)包括了軋制工藝過程和自動(dòng)化控制系統(tǒng)及推鋼機(jī)的設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)針對(duì)推鋼機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。具體包括軋制工藝過程和自動(dòng)化控制簡介，推鋼機(jī)的分類、結(jié)構(gòu)和工作原理，電動(dòng)機(jī)的選用，減速器的選用，傳動(dòng)方式和傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)，軸系零件（包括軸，軸承，聯(lián)軸器，鍵）設(shè)計(jì)，并對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵軸進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度校核。

其中傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與擬定是設(shè)計(jì)的首要任務(wù)，決定了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在綜合比較了各種傳動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)以及推鋼機(jī)本身的技術(shù)要求后，最后選定齒輪齒條傳動(dòng)作為主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，整體尺寸較小，傳動(dòng)效率高，維修方便，造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算包括傳動(dòng)的設(shè)計(jì)。文中分別從齒輪類型，材料，精度選擇，齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度等方面做了詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算。

軸系零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算包括齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核，軸承的選擇，鍵的設(shè)計(jì)和校核，聯(lián)軸器的選擇和最大轉(zhuǎn)速的校核等。

第一章 概述

1.1軋制工藝過程簡介

  軋鋼工藝過程是確定軋鋼廠生產(chǎn)系統(tǒng)和機(jī)械設(shè)備的技術(shù)基礎(chǔ)，設(shè)備是實(shí)現(xiàn)軋鋼工藝要求的工具。

軋鋼生產(chǎn)是鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的最終環(huán)節(jié)，是鋼鐵材料的一種重要加工方法。軋鋼車間擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)鋼材的任務(wù)，因此鋼鐵軋制在國家工業(yè)體系中占有舉足輕重的地位。20世紀(jì)90年代以前，我國軋鋼生產(chǎn)的平均水平與世界主要生產(chǎn)國相比，仍存在一定的差距。軋鋼生產(chǎn)以型鋼為主，生產(chǎn)線大、中、小型并存。不同企業(yè)的技術(shù)裝備水平參差不齊，能耗、成本較高。很多企業(yè)還使用20世紀(jì)五六十年代較為陳舊的設(shè)備和工藝，這是限制我國鋼材質(zhì)量，品種和效益進(jìn)一步提升的主要瓶頸。

20世紀(jì)90年代后期，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，尤其是我國加入WTO后，參與國際鋼材市場競爭的需要，各大企業(yè)紛紛采用當(dāng)今世界先進(jìn)的技術(shù)和裝備，進(jìn)行了大規(guī)模的技術(shù)改造，廣泛引進(jìn)新技術(shù)，新設(shè)備，新工藝，使我國軋鋼生產(chǎn)的水平有了長足進(jìn)步，開發(fā)了一批高技術(shù)，高附加值的新品種。目前我國軋鋼技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的方向主要為：通用工藝技術(shù)，綜合節(jié)能與環(huán)保技術(shù)，新品種開發(fā)與鋼材性能優(yōu)化技術(shù)，信息技術(shù)和裝備機(jī)電控制一體化技術(shù)等。

7.4.2選擇聯(lián)軸器類型

  選擇一種合用的聯(lián)軸器類型可以考慮以下幾點(diǎn)：

  1.所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對(duì)緩沖減震功能的要求。

  2.聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起的離心力的大小。

  3.兩軸相對(duì)位移的大小和方向。

4.聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。

5.聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本。

初步選定，GⅡCL9型鼓形齒式聯(lián)軸器（JB/T8854.2-1999），公稱轉(zhuǎn)矩16000 ，許用轉(zhuǎn)速為3000r/min。

7.4.3進(jìn)行必要的校核

由于機(jī)器起動(dòng)時(shí)的動(dòng)載荷和運(yùn)行中可能出現(xiàn)的過載現(xiàn)象，所以應(yīng)該按軸上的最大轉(zhuǎn)矩作為計(jì)算轉(zhuǎn)矩 。

  可見GⅡCL9型鼓形齒式聯(lián)軸器（JB/T8854.2-1999），公稱轉(zhuǎn)矩16000 ，完全符合要求。根據(jù)軸徑選擇聯(lián)軸器軸孔直徑 。

結(jié) 束 語

在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，首先要對(duì)推鋼機(jī)的傳動(dòng)方案進(jìn)行分析和擬訂，這是進(jìn)一步分配傳動(dòng)比，選擇電動(dòng)機(jī)和減速器的基礎(chǔ)。然后根據(jù)分配的傳動(dòng)比和功率對(duì)齒輪齒條傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。其中最重要的是對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)的齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度的校核。接著是對(duì)軸系零部件，如齒輪軸，軸承，鍵，聯(lián)軸器等進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇，并對(duì)關(guān)鍵軸（齒輪軸）進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。在設(shè)計(jì)過程中由于知識(shí)遺忘和缺少經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生了許多問題，最后在不斷的摸索和學(xué)習(xí)的過程中逐步得到了解決。

本設(shè)計(jì)中近百個(gè)的零部件，從大的箱體到小的螺釘、彈簧等，無一不凝聚著我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)以及對(duì)CAD軟件的掌握。幾個(gè)月的CAD學(xué)習(xí)時(shí)間是短暫的，但在有限的時(shí)間里，向更為深入的學(xué)習(xí)這一功能強(qiáng)大的軟件，就必須付出多倍的努力。當(dāng)然，設(shè)計(jì)不僅僅只是學(xué)習(xí)軟件，只是將它作為更好的表達(dá)設(shè)計(jì)意圖的一種工具。還要學(xué)習(xí)軋鋼和推鋼機(jī)這一全新的內(nèi)容，還涉及到諸如機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、CAD設(shè)計(jì)和制圖等多方面內(nèi)容的查取與校核。因此，任務(wù)是繁重的，但重要的是我從中學(xué)到了更多的知識(shí)，真正能夠做到融會(huì)貫通，學(xué)以致用，讓我受益匪淺。

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- 1 - 步進(jìn)式推鋼機(jī)設(shè)計(jì) 目錄 摘要 ··································································································· - 1 - ··························································································· - 3 - 前言 ··································································································· - 4 - 第一章 概述 ······················································································· - 5 - 制工藝過程簡介 ·········································································· - 5 - ·········································································· - 5 - ························································ - 6 - 藝過程的自動(dòng)控制 ··························································· - 6 - 鋼機(jī)的簡介 ················································································ - 8 - ·········································································· - 8 - ·········································································· - 8 - ································································· - 8 - 第二章 傳動(dòng)方案的分析與擬 定 ························································ - 10 - 動(dòng)方案的分析 ············································································ - 10 - ························································· - 10 - ············································· - 10 - 動(dòng)方案的擬訂 ············································································ - 11 - 第三章 減速器 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 ····················································· - 12 - 述 ··························································································· - 12 - ·································································· - 12 - ························································· - 13 - - 2 - 動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 ········································································· - 13 - ··················································· - 13 - ·································································· - 13 - ·····················································錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ·········································錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第四章 減速器 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ················································· - 16 - 第五章 減速器 軸的設(shè)計(jì) 及校核 ························································ - 23 - 第六章．傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ·························································· - 27 - 動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 ··············································································· - 27 - ··········································································· - 27 - ····································································· - 28 - 動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ············································································ - 33 - ··········································································· - 33 - ····································································· - 33 - 第七章 軸系零部件 ······································································ - 38 - 的設(shè)計(jì) ····················································································· - 38 - ···················································································· - 38 - ········································································ - 39 - ········································································ - 41 - 承的選擇與計(jì)算 ········································································· - 44 - ···················································································· - 44 - ···························································· - 45 - ················································ - 46 - ······························································· - 47 - 的設(shè)計(jì)與校核 ············································································ - 49 - 軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算 ········································································· - 52 - 結(jié) 束 語 ·························································································· - 55 - - 3 - 參考文獻(xiàn) ·························································································· - 56 - 摘要 推鋼機(jī)是軋鋼車間上料區(qū)主要設(shè)備之一，其作用是將加熱爐前輥道上的鋼坯或爐前上料臺(tái)架上的鋼坯推入加熱爐進(jìn)行二次加熱過程。本設(shè)計(jì)選用了機(jī)械式推鋼機(jī)，在推鋼機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上主要采用的結(jié)構(gòu)形 式。該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，整體尺寸適中，傳動(dòng)效率高，維修方便，造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)。在本設(shè)計(jì)中主要對(duì)推鋼機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和理論計(jì)算，并著重對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)做了詳細(xì)的分析設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 推鋼機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；理論計(jì)算 20 T is on of is to on or a of of is in of of on to do a - 4 - 前言 鋼鐵工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè) ， 一直是衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要指標(biāo)。我國鋼鐵工業(yè)近年來發(fā)展很快 ， 鋼產(chǎn)量己連續(xù)多年突破億噸大關(guān) ， 鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量也得到了很大的提高 ， 特別是在軋鋼生產(chǎn)方面 。 各種高精度軋鋼機(jī)械設(shè)備的引進(jìn)和投產(chǎn) ， 先進(jìn)的自動(dòng)化控制設(shè)備和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 ， 冷軋不銹鋼帶 、 硅鋼帶 、 精密合金鋼帶 、 稀有合金帶 、 高精度極薄冷軋?zhí)妓劁搸У雀鞣N高精度高品質(zhì)產(chǎn)品的出產(chǎn) ， 大大地促進(jìn)了軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和競爭能力 ， 有力地提升了我國軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的形象 。 但是由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展 ， 新的設(shè)備和新的技術(shù)以驚人的速度不停 地改進(jìn)和更新 ， 產(chǎn)品的技術(shù)含量越來越高 ， 對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備和操作技術(shù)的要求也越來越高 。 因而及時(shí)掌握新型軋鋼機(jī)械設(shè)備的性能 ， 熟練掌握新的操作技術(shù) ， 全面應(yīng)用先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)軋制技術(shù) ， 是當(dāng)前軋鋼生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量 、 降低軋鋼生產(chǎn)成本 、 增強(qiáng)軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的市場競爭能力的關(guān)鍵所在 。 本設(shè)計(jì)包括了軋制工藝過程和自動(dòng)化控制系統(tǒng)及推鋼機(jī)的設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)針對(duì)推鋼機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。具體包括軋制工藝過程和自動(dòng)化控制簡介，推鋼機(jī)的分類 、 結(jié)構(gòu)和工作原理，電動(dòng)機(jī)的選用，減速器的選用，傳動(dòng)方式和傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)，軸系零件（包括軸 ，軸承，聯(lián)軸器，鍵）設(shè)計(jì)，并對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵軸進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度校核。 其中傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與擬定是設(shè)計(jì)的首要任務(wù)，決定了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在綜合比較了各種傳動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)以及推鋼機(jī)本身的技術(shù)要求后，最后選定齒輪齒條傳動(dòng)作為主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，整體尺寸較小，傳動(dòng)效率高，維修方便，造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn) 。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算包括傳動(dòng)的設(shè)計(jì)。文中分別從齒輪類型，材料，精度選擇，齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度等方面做了詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算。 軸系零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算包括齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核，軸承的選擇，鍵的設(shè)計(jì)和校核，聯(lián)軸器的選擇和最大轉(zhuǎn)速的校核等。 - 5 - 第一章 概述 軋鋼工藝過程是確定軋鋼廠生產(chǎn)系統(tǒng)和機(jī)械設(shè)備的技術(shù)基礎(chǔ) ， 設(shè)備是實(shí)現(xiàn)軋鋼工藝要求的工具 。 軋鋼生產(chǎn)是鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)的最終環(huán)節(jié)，是鋼鐵材料的一種重要加工方法。軋鋼車間擔(dān)負(fù)著生產(chǎn)鋼材的任務(wù)，因此鋼鐵軋制在國家工業(yè)體系中占有舉足輕重的地位。 20 世紀(jì)90 年代以前，我國軋鋼生產(chǎn)的平均水平與世界主要生產(chǎn)國相比，仍存在一定的差距。軋鋼生產(chǎn)以型鋼為主，生產(chǎn)線大 、 中 、 小型并存。不同企業(yè)的技術(shù)裝備水平參差不齊，能耗 、 成本較高。很多企業(yè)還使用 20 世紀(jì)五六十年代較為陳舊的設(shè)備和工藝，這是限制我國鋼材質(zhì)量，品種和效益進(jìn)一步提升的主要瓶頸。 20 世紀(jì) 90 年代后期，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，尤其是我國加入 ，參與國際鋼材市場競爭的需要，各大企業(yè)紛紛采用當(dāng)今世界先進(jìn)的技術(shù)和裝備，進(jìn)行了大規(guī)模的技術(shù)改造，廣泛引進(jìn)新技術(shù)，新設(shè)備，新工藝，使我國軋鋼生產(chǎn)的水平有了長足進(jìn)步，開發(fā)了一批高技術(shù)，高附加值的新品種。目前我國軋鋼技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的方向主要為：通用工藝技術(shù)，綜合節(jié)能與環(huán)保技術(shù)，新品種開發(fā)與鋼材性能優(yōu)化技術(shù)，信息技術(shù)和裝備機(jī)電控 制一體化技術(shù)等。 制工藝過程 軋制工藝過程是一系列工序的組合 ， 經(jīng)過這些工序 ， 把鋼錠或鋼坯軋成形狀和性能符合要求的鋼材 。 軋鋼工藝過程的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量 。 一般情況下 ， 一個(gè)軋鋼工藝過程是由下列各基本工序組成 ： 1） 包括坯料的表面清理 ， 除去表面氧化鐵皮和表面缺陷的清理 ， 也包括預(yù)先熱處理和坯料加熱 。 坯料加熱是重要工序 。 2） 坯料通過軋制變形來實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品在形狀和尺寸上的要求 ， 內(nèi)部組織和性能上的要求以及表面光潔度的要求 。 軋制過程是軋鋼生產(chǎn)工藝過程的核 心工序 。 - 6 - 3） 這是軋鋼工藝過程的最后一道工序 ， 起保證產(chǎn)品質(zhì)量的作用 。 精整工序的內(nèi)容比較復(fù)雜 ， 由產(chǎn)品的技術(shù)要求來確定 。 技術(shù)要求不同 ， 其內(nèi)容也大不相同 。 一般情況精整工序包括鋼材的切斷或卷取 ， 軋后冷卻 ， 矯直 ， 成品熱處理成品表面清理 、 鍍鋅 、鍍錫 、 涂色等 。 制工藝過程的設(shè)計(jì)與實(shí)施 設(shè)計(jì)軋制工藝過程的主要依據(jù)是產(chǎn)品的技術(shù)條件 、 鋼種的加工工藝性 、 生產(chǎn)規(guī)模大小 、 產(chǎn)品成本和工人的勞動(dòng)條件 。 其中最主要的依據(jù)是產(chǎn)品的技術(shù)要求 ， 即鋼材的斷面形狀和尺寸 、 化學(xué)成分 、 內(nèi)部組織和機(jī)械性能 ， 設(shè)計(jì)時(shí)必須保證工藝過程使產(chǎn)品質(zhì) 量達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求 。 制 工藝過程的自動(dòng)控制 軋鋼機(jī)工藝過程的自動(dòng)控制是用電子計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的 。 控制技術(shù)包括軋機(jī)特性和變形阻力等軋制理論 、 還包括儀表 、 電氣設(shè)備的應(yīng)用技術(shù)以及操作決竅等方面的技術(shù) 。 只有這些技術(shù)有機(jī)地組合 ， 才能實(shí)現(xiàn)軋鋼過程的自動(dòng)控制 。 軋制過程計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)是軋制過程的數(shù)學(xué)模型 。 對(duì)軋制有影響的因素有板厚 、變形阻力 、 張力 、 輥徑及摩擦系數(shù)等多種 ， 尤其對(duì)連軋過程 ， 前面機(jī)架的軋制結(jié)果不但直接影響后面機(jī)架的軋制條件 ， 而已作用在軋件上的張力還影響所有機(jī)架的軋制 。 因此就必須把 連軋機(jī)組所有機(jī)架當(dāng)作一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析 。 具體數(shù)學(xué)模型有軋件的塑性變形模型 、 軋機(jī)彈性變形模型 、 連續(xù)軋制模型和表示軋件溫度變化的熱傳導(dǎo)模型等 。 例如 ， 在板材軋制中 ， 對(duì)于提高板厚精度 ， 必須預(yù)測作用在軋輥上的軋制力 ， 這是非常重要的 ， 所以實(shí)測出變形阻力就成為各方面研究的前提 。 為了提高數(shù)學(xué)模型預(yù)測的精度 ， 必須用實(shí)測的軋制過程中的各參數(shù)的實(shí)際數(shù)據(jù)來標(biāo)定和修改數(shù)學(xué)模型 ， 通過所謂自學(xué)習(xí)控制來吸收掉作業(yè)條件的變化和其他外部干擾 。 為此需要在軋機(jī)上安裝在線監(jiān)測系統(tǒng) ， 通過各種傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測各工藝參數(shù) ， 首先是變形阻力也就是與它 直接相關(guān)的軋輥上的軋制壓力 。 數(shù)學(xué)模型所用的數(shù)據(jù)必需準(zhǔn)確可靠 ， 能準(zhǔn)確反映操作條件和對(duì)過程進(jìn)行分析 ， 還必須滿足在線控制的實(shí)時(shí)性要求 。 - 7 - 如前所述 ， 計(jì)算機(jī)控制軋制工藝過程之所以能迅速發(fā)展 ， 是建立在各種檢測工藝參數(shù)的傳感器和儀表的出現(xiàn)和發(fā)展 ， 一些主要的傳感器和儀表如下 ： 1） 位置檢測傳感器 用于跟蹤軋件位置的傳感器有熱金屬檢測器 ， 冷金屬檢測器 ，微波檢測器 ， 電磁檢測器和激光檢測器 。 后三種適合在環(huán)境氣氛很差的條件下工作 。 2） 壓力傳感器 準(zhǔn)確測定軋制壓力的傳感器 。 3） 溫度傳感器 測定 開軋和終軋溫度及軋制線上各點(diǎn)軌件溫度的傳感器 。 4） 測厚儀 常用的是射線測厚儀和射線測厚儀 ， 最新發(fā)展是板形斷面測量和微機(jī)自動(dòng)校正 。 5） 測寬儀 多采用光學(xué)測量法和熱輻射測量法 。 6） 速度計(jì) 。 為提高板材質(zhì)量 ， 70年代研制出了計(jì)算機(jī)控制的板厚自動(dòng)控制裝置 （ 而后不斷有新的發(fā)展 ， 以適應(yīng)愈來愈嚴(yán)格的板厚精度要求 。 近來數(shù)字直接控制方式 （ 取代了以往的硬件方式 (可以很經(jīng)濟(jì)地控制數(shù)量較多的活套 ,還具有維護(hù)簡便和控制性能高等優(yōu)點(diǎn) 。 目前 國際上計(jì)算機(jī)控制水平最高的是熱帶鋼連軋工藝過程 ,這是由于在各種軋機(jī)中 ,熱帶鋼連軋產(chǎn)量大 、 質(zhì)量要求高 、 操作雖復(fù)雜但比其他軋制過程易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。其計(jì)算機(jī)功能分為在線監(jiān)測和自動(dòng)控制兩大部分 ， 監(jiān)測包括信息傳送 ， 軋件跟蹤 ， 數(shù)據(jù)記錄等 。 綜上所述 ， 實(shí)現(xiàn)軋鋼工藝過程的在線監(jiān)測 ， 無論是提高產(chǎn)量還是保證質(zhì)量都具有重大意義 ， 而且為提高工藝的技術(shù)水平和生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化奠定了技術(shù)基礎(chǔ) 。 軋鋼工藝過程是由軋鋼設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的 ， 軋鋼設(shè)備能否正常運(yùn)行會(huì)直接影響到工藝過程的正常與否 ?？梢娷堜撛O(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷對(duì)鋼鐵工業(yè)就具有十分重要 的意義 。 - 8 - 鋼機(jī)的種類 推鋼機(jī)的種類很多，常見的有齒輪齒條式、絲杠螺母式、曲柄連桿式、液壓式等，還有的推鋼機(jī)把齒輪齒條傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)相結(jié)合，形成了液壓齒條式。它們各自有自身的特點(diǎn)，在不同的加熱爐上發(fā)揮著各自的作用。 鋼機(jī)的結(jié)構(gòu) 推鋼機(jī)主要包括電機(jī)、減速機(jī)、聯(lián)軸器、齒輪軸、推桿、機(jī)架等。機(jī)架一般為一個(gè)多層箱體，箱體間用螺栓聯(lián)接。齒輪軸位于箱體底層的稱為下置式，齒輪軸位于箱體上層的稱為上置式。無論采用下置式還是上置式，都存在更換零部件困難的現(xiàn)象，尤其是更換 下部零件時(shí)，需要把箱體層層拆分開。 計(jì)中應(yīng)注意的幾點(diǎn)事項(xiàng) 推力、推速、行程是推鋼機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，尤其是最大推力。推力計(jì)算的正確與否關(guān)系著推鋼機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和使用壽命。 推力計(jì)算公式為：1;F 1 式中： 位是 般來說 29 /g m s? ； 1加熱爐軌道不平，受熱變形等因素的影響系數(shù)，1K= f=1；摩擦系數(shù)的大小對(duì)推力產(chǎn)生直接的影響，而摩擦系數(shù)的大小主要取決于鋼坯溫度，鋼坯溫度對(duì)摩擦系數(shù)的影響為： 常溫時(shí)， f=300° f= 400° 00° f= 600° 00° f=于 800° f=見，鋼坯溫度越高，摩擦系數(shù)愈大。一般來說，加熱爐分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段 ，各段溫度不盡相同，應(yīng)根據(jù) - 9 - 每段溫度、鋼坯質(zhì)量計(jì)算出各段所需推力，最后相加。 對(duì)于有些加熱爐來說，爐底是傾斜的，這時(shí)還應(yīng)考慮到鋼坯重力的分力對(duì)推力的影響。 推鋼機(jī)屬于低速重載，繁忙使用，齒輪齒條屬于重點(diǎn)零件。要通過計(jì)算，選擇合理的模數(shù)和材質(zhì)，進(jìn)行合理的熱處理，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要優(yōu)化，避免出現(xiàn)膠合、點(diǎn)蝕，甚至斷齒等現(xiàn)象。 推桿工作中會(huì)受到齒條推力、鋼板阻力、壓輪壓力等復(fù)雜力系的作用，強(qiáng)度、剛度要高，結(jié)構(gòu)要可靠，一般采用箱型梁鋼板焊接結(jié)構(gòu)。 一般來說，影響推鋼機(jī)生產(chǎn)率的主要因 素是推桿返回時(shí)的空載時(shí)間。為了提高生產(chǎn)率，推鋼機(jī)的返回速度可以取得比推速大，一般返回速度比推速大 50%至數(shù)倍。實(shí)際使用表明，返回速度比推速大一倍左右比較合適。有的推鋼機(jī)設(shè)有慢速推鋼電動(dòng)機(jī)和快速返回電動(dòng)機(jī)，用以調(diào)節(jié)速度。采用液壓推鋼機(jī)，可以方便地調(diào)節(jié)推鋼速度。 推鋼機(jī)行程一般為 取決與所推爐料的尺寸及爐臺(tái)寬度。用吊車上料時(shí)，行程應(yīng)大于每次填料總寬度，并大于輥道的寬度；用輥道上料時(shí)，除了考慮大于輥道寬度外，還應(yīng)根據(jù)檢修要求（要求推頭能退到輥道外側(cè)）所需長度來確定。 剛度 理論和實(shí)踐表明，雙機(jī)架推鋼機(jī)機(jī)架剛度要給予高度重視，其剛度一定要滿足推力、推速要求，避免出現(xiàn)顫抖現(xiàn)象。壓板部位受力非常大，壓板結(jié)構(gòu)要滿足高強(qiáng)度要求。 - 10 - 第二章 傳動(dòng)方案的分析與擬定 用的傳動(dòng)類型及其特點(diǎn) 傳動(dòng)傳遞的功率不大（可用于中小功率），機(jī)構(gòu)尺寸比其他傳動(dòng)類型大，但傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸收沖擊振動(dòng)。由于摩擦產(chǎn)生靜電，不適用于有瓦斯及煤塵等爆炸危險(xiǎn)的場合，常用于高速級(jí)傳動(dòng)中。 傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比是變化的，且具有沖擊振動(dòng)，故不適 用于高速傳動(dòng)和傳動(dòng)比要求準(zhǔn)確的場合，一般多用于低速級(jí)傳動(dòng)及傳動(dòng)比要求不太嚴(yán)格的場合。 輪傳動(dòng)瞬時(shí)傳動(dòng)比不變，且效率高，體積小，是在傳動(dòng)中使用最多的一種傳動(dòng)件。直齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)加工容易，但速度高時(shí)有噪音，故多用于減速器低速級(jí)中，亦可用于高速級(jí)但噪音大。斜齒圓柱齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，承載能力高，故多用在減速器中高速級(jí)上，低速級(jí)上也可以使用。人字齒輪基本上與斜齒輪相同，它對(duì)軸承不產(chǎn)生軸向力，多用于大型減速器。錐齒輪將較困難，特別是模數(shù)，直徑大時(shí)受到機(jī)床的限制，故一般在改變軸的方向等情況下才使 用，使用時(shí)應(yīng)盡量使模數(shù)直徑小些，以利于加工。錐齒輪常用于高速級(jí)上，如用弧齒錐齒輪時(shí)噪音小，工作平穩(wěn)，故速度可高些。開式齒輪較閉式齒輪磨損大，多用于低速級(jí)。 桿傳動(dòng)傳動(dòng)速比大，傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，但效率低，消耗有色金屬。因此普通圓柱面蝸桿傳動(dòng)適用于中小功率，由于其效率低，不適用于連續(xù)工作，故多用于間歇工作的場合。 械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) 盡量使機(jī)構(gòu)的數(shù)目減少，使傳動(dòng)鏈短，這樣可以提高機(jī)械效率，減低生產(chǎn)成本。 時(shí)，應(yīng)合理分配各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。傳動(dòng)比的分配原則時(shí)使總的體積小和發(fā)揮各類傳動(dòng)機(jī)構(gòu)本身的優(yōu)勢。 總傳動(dòng)比 8? 時(shí)，要考慮多級(jí)傳動(dòng)。如有帶傳動(dòng)時(shí)，一般將帶傳動(dòng)放置在高速級(jí)；如采用不同類型的齒輪機(jī)構(gòu)組合，圓錐齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳 - 11 - 動(dòng)一般放置在高速級(jí)；鏈傳動(dòng)一般不宜放在高速級(jí)。 盡量采用平面?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)，使制造，組裝，維修更加方便。 采用行星輪系機(jī)構(gòu)。 根 據(jù)設(shè)計(jì)要求，推頭阻力 F=3800N,推頭行程 S=370n=0.8 作行程為 1000m，可見推鋼機(jī)整體尺寸不大，且在低速狀態(tài)下工作。 綜合考慮以上傳動(dòng)類型的特點(diǎn)和推鋼機(jī)的設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)選用齒輪齒條傳動(dòng)和開式齒輪傳動(dòng)，并采用減速器與電動(dòng)機(jī)相連接。 綜合以上方案的優(yōu)點(diǎn)，具體傳動(dòng)方案如下圖所示： 電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器和機(jī)構(gòu)減速后，由機(jī)構(gòu)將軸的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為推桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將鋼坯以額定速度推入加熱爐 。 - 12 - 第三章 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 電機(jī) 是指依據(jù) 電磁感應(yīng)定律 實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電 磁裝置。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源。 用 電動(dòng)機(jī)的種類 1．按工作電源分類 根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。其中交流電動(dòng)機(jī)還分為 單相 電動(dòng)機(jī)和 三相 電動(dòng)機(jī)。 2．按結(jié)構(gòu)及工作原理分類 電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為直流電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)還可分為永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同布電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)可分為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又分為三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)等。交流換向器電動(dòng)機(jī)又分為單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。 直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直 流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。有刷直流電動(dòng)機(jī)可分為永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī)。電磁直流電動(dòng)機(jī)又分為串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。永磁直流電動(dòng)機(jī)又分為 稀土 永磁直流電動(dòng)機(jī)、 鐵氧體 永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。 3．按起動(dòng)與運(yùn)行方式分類 電動(dòng)機(jī)按起動(dòng)與運(yùn)行方式可分為 電容 起動(dòng)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式單相異步電動(dòng)機(jī)和分相式單相異步電動(dòng)機(jī)。 4．按用途分類 電動(dòng)機(jī)按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。 驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)又分為電動(dòng)工具（包括鉆孔、 拋光 、磨光、開槽、切割、 擴(kuò)孔 等工具）用電動(dòng)機(jī)、家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃須刀等）用電動(dòng)機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備（包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、 醫(yī)療器械 、 電子儀器等）用電動(dòng)機(jī)。 控制用電動(dòng)機(jī)又分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。 - 13 - 5．按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類 電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動(dòng)機(jī)）。 6．按運(yùn)轉(zhuǎn)速度分類 電動(dòng)機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可分為高速電動(dòng)機(jī)、低速電動(dòng)機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī)、調(diào)速電動(dòng)機(jī)。低速電動(dòng)機(jī)又分為齒輪減速電動(dòng)機(jī)、電磁減速電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)和爪極同步電動(dòng)機(jī)等。 調(diào)速電動(dòng)機(jī)除可分為有級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、無級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、有級(jí)變速電動(dòng)機(jī)和無級(jí)變速電動(dòng)機(jī)外，還可分為電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)、直流調(diào)速 電動(dòng)機(jī)、 頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。 動(dòng)機(jī)選擇時(shí)的注意事項(xiàng) 會(huì)出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電動(dòng)機(jī)長期過載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞，甚至電動(dòng)機(jī)被燒壞。 會(huì)出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對(duì)用戶和電網(wǎng)不利，而且還會(huì)造成電能浪 費(fèi)。 擇電動(dòng)機(jī)的類型和機(jī)構(gòu)型式 在交流電動(dòng)機(jī)中，三相異步電動(dòng)機(jī)在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。常用的 封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，啟動(dòng)性能好，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于非易燃易爆，無腐蝕性和無特殊要求的機(jī)械上，也適用于某些對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩有較高要求的機(jī)械，如壓縮機(jī)等。 經(jīng)常啟動(dòng)，制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的機(jī)械設(shè)備要求電動(dòng)機(jī)具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和較大的過載能力，應(yīng)選用起重的冶金用的三相異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，常用 型）和 繞線型 )。 由于推鋼機(jī)推桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，需要頻繁快速啟動(dòng)和反轉(zhuǎn)，故選用 擇電動(dòng)機(jī)的容量 動(dòng)機(jī)的選擇 1、 電動(dòng)機(jī)類型選擇：選擇電動(dòng)機(jī)的類型 為三相異步電動(dòng)機(jī)，額定電壓交流380V。由于輸出功率很小，所以選擇小功率型異步電動(dòng)機(jī)， - 14 - 2、 電動(dòng)機(jī)容量選擇： （ 1） 推頭運(yùn)動(dòng)的速度： V=70/s; （ 2） 工作機(jī)所需功率 ?V ???3 8 0 0 9 . 0 4 3 4 . 3 61000 w F—工作阻力 ｖ —工作機(jī)線速度 3、 電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)主動(dòng)軸之間的總效率 η ? ? ? ? ? ?? 421 2 3 4 5=1 —兩級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器傳動(dòng)效率取 2 —行星圓柱齒輪減速效率取 3 —滾動(dòng)軸承效率取 4 —聯(lián)軸器效率取 5 —電動(dòng)機(jī)效率取 ? P ???3 4 . 3 6 6 6 . 4 41 0 0 0 0 . 5 1 7 2 w 4、 確定電機(jī)的額定功率0P?? P ???3 4 . 3 6 6 6 . 4 41 0 0 0 0 . 5 1 7 2 w 由于在運(yùn)行過程中速度會(huì)發(fā)生變化，所以選擇 功率為 120W,效率為 速為 1400r/ 動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的計(jì)算和各級(jí)傳動(dòng)比的分配 1、 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 ? ? ?/ 1 4 0 0 / 0 . 8 1 7 5 0n n 2、 分配各級(jí)傳動(dòng)比 由于高速級(jí)為圓錐齒輪其傳動(dòng)比應(yīng)該小一些，低速級(jí)為圓柱齒輪傳動(dòng)比可以選擇的大一些。所以取 ?1 ?2 這樣行星輪的傳動(dòng)比為 - 15 - ?3 146i 3、 行星輪齒數(shù)分別是： 45 0 46 20 算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1、 各軸的轉(zhuǎn)速（從高速級(jí)到低速級(jí)一次為 1、 2/??） 1 3/ 1 4 0 0 / 1 4 6 9 . 5 9 / m i n i r? ? ?2 1 1/ 9 . 5 9 / 2 . 5 3 . 8 4 / m i nn n i r? ? ?3 2 2/ 0 . 7 9 9 / m i nn n i r??2、 各軸的輸入功率 4433P = / 3 4 . 3 6 / 0 . 9 9 3 5 . 7 8 ?? 2 3 3P / 3 5 . 7 8 / 0 . 9 9 3 6 . 1 4 w?? ? ?P 1 2 3/ 3 6 . 1 4 / 0 . 9 9 3 6 . 5 1 w?? ? ? 各軸轉(zhuǎn)矩 1209 5 5 0 9 5 5 0 0 . 8 1 81400000dd ? ? ? ? ?1113 6 . 5 19 5 5 0 9 5 5 0 3 6 . 3 79 . 5 9 1 0 0 0 ? ? ? ? ?? 2223 6 . 1 49 5 5 0 9 5 5 0 8 9 . 8 81 0 0 0 3 . 8 4 ? ? ? ? ?? 3333 5 . 7 89 5 5 0 9 5 5 0 4 2 7 . 6 61 0 0 0 0 . 7 9 9 ? ? ? ? ?? 將計(jì)算結(jié)果匯總列表如下 項(xiàng)目 高速級(jí)軸（軸 1） 中間軸（軸 2） 低速級(jí)軸（軸3） 轉(zhuǎn)速（ r/ 率（ w） 矩（ ） 動(dòng)比 - 16 - 第四章 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) （主要參照教材 《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》） 已知輸入功率為3P=齒輪轉(zhuǎn)速為2n=數(shù)比為 工作壽命 10年（設(shè)每年工作 300天），二班制，帶式輸送，工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。 1、 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （ 1） 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7級(jí)精度。（ （ 2） 材料選擇 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表 10齒輪材料為 40質(zhì)），硬度為 280齒輪材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240者材料硬度相差 40 （ 3） 選小齒輪齒數(shù) 1z 23? ,則大齒輪齒數(shù) 21z 4 . 8 z 4 . 8 2 3 1 1 0? ? ? ? ? 初選螺旋角??14? 。 2、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算按下式設(shè)計(jì)計(jì)算 3221 2 1 ()[]t ? ??? ? ?（ 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 已知輕微沖擊，使用系數(shù)） 由速度 v=s 得 3） 由 由教材表 10） 查教材圖表（圖 10取區(qū)域系 數(shù)） 查教材表 1026） 查教材圖表（圖 10 1a?=a?=2a a a? ? ???=） 由教材 公式 10算應(yīng)力值環(huán)數(shù) 60n1 0× 1×（ 2× 8× 300× 10） =106 h h 8） 查教材 10： = 2??=） 由教材表 101 - 17 - 3β由教材表 10 由 101） 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 2T=2） 齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1, 應(yīng)用公式（ 10 : [ H? ]1 = 1 l i m 1 1 . 2 3 5 5 0 6 7 6 . 51H N ? ???[ H? ]2 = 2 l i m 2 1 . 0 8 6 0 0 6481H N ? ??? 許用接觸應(yīng)力為 12[ ] [ ] 6 7 6 . 5 6 4 8[ ] 6 6 2 . 2 522 P a??? ? ?? ? ? 13） 故載荷系數(shù) A V H K K K???=1× 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 1） 按式計(jì)算小齒輪分度圓直徑1 1 ()[]t ? ??? ? ? = 3 22 1 . 7 9 1 8 9 8 8 0 4 . 8 2 . 4 3 1 8 8 . 9( ) 4 7 . 91 1 . 6 3 5 . 8 6 6 2 . 2 5 ? ?? ? ??3、 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè) 計(jì) 由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式)][(c ??? ??設(shè)計(jì) （ 1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 1) 計(jì)算載荷系數(shù) A V F K K K???=1× ) 根據(jù)縱向重合度??=教材圖表（圖 10得螺旋影響系數(shù) Y?=) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 1Z ? = 3234 =- 18 - 3322 / c o s 1 1 0 / c o s 1 4???=) 查取齒形系數(shù) 查教材圖表（表 102) 查取應(yīng)力校正系數(shù) 查教材圖表（表 102) 查教 材圖表（圖 10得 小、大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限分別為1380 2500) 查教材圖表（圖 10彎曲疲勞壽命系數(shù) ) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=式 ? ? F N F S?? ?得 [ F? ]1 = 11 1 3 8 0 2 7 1 . 41 . 4F N F ? ??? F? ]2 = 22 0 . 9 5 5 0 0 3 3 9 . 31 . 4F N F ? ???) 計(jì)算大、小齒輪的? ??，并加以比較 1 112 . 1 6 1 . 8 1 0 . 0 1 4 4[ ] 2 7 1 . 4???? 2 222 . 5 3 1 . 6 2 0 . 0 1 2 0 8[ ] 3 3 9 . 3???? 大齒輪的數(shù)值大 （ 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 1） 計(jì)算模數(shù) 3 222 1 . 7 2 5 8 9 8 8 0 0 . 8 8 c o s 1 4 0 . 0 1 4 4 1 . 5 91 2 3 1 . 6 3nm m m m m? ? ? ? ????? 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所承載的能力。而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅取決于齒輪直徑。按 1357整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) ,取為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù) . 4、幾何尺寸計(jì)算 - 19 - （ 1） 計(jì)算中心距 a=?( 21 = ( 2 3 1 1 0 ) 2 c o s 1 4 ????=，圓整為 a=171。 （ 2） 按圓整后的中心距修正螺旋角 ? = 3 1 1 0 2 . 5a r c c o 1 7 1n( Ζ Ζ )m ()α? ????? 因 ? 值改變不多 ,故參數(shù)??,?k, （ 3） 計(jì)算大 1 2 3 2 . 5c o s c o s 1 3 . 5 4??=2 1 1 0 3c o s c o s 1 3 . 5 4?? ?=（ 4） 計(jì)算齒輪寬度 B=1 1 5 9 . 1 4 5 9 . 1 4d m m m m? ? ? ?2 64B?1 59B?（主要參照教材 《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》） 已知輸入功率為1P=齒輪轉(zhuǎn)速為2n=數(shù)比為 工作壽命10年（設(shè)每年工作 300天），二班制，帶式輸送， 工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。 1、 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1） 圓錐圓錐齒輪減速器為通用減速器，其速度不高，故選用 7 級(jí)精度（ . 2） 材料選擇 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表 10齒輪材料可選為 40質(zhì)），硬度為 280齒輪材料取 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240者材料硬度相差 40 3） 選小齒輪齒數(shù) 1z 41? ,則大齒輪齒數(shù) 21z 2 . 5 z 2 . 5 4 1 1 0 3? ? ? ? 2、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)計(jì)算公式： - 20 - 1 ?3 2122 . 9 2 ( 1 0 . 5 ) ? ???????? （ 1） 、確定公式內(nèi)的各計(jì)算值 1） 試選載荷系數(shù)1） 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=） 取齒寬系數(shù) R 1/3?? 4） 查圖 10面硬度得 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ?600大齒輪的接觸疲勞極限 ?5505） 查表 1026） 由教材 公式 10算應(yīng)力值環(huán)數(shù) 60n1 0× 1×（ 2× 8× 300× 10） =107 h 107 h 7)查教材 10： = =)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,應(yīng)用公式（ 10 : [ H? ]1 = 1 l i m 1 1 . 0 2 6 0 0 6121H N ? ???[ H? ]2 = 2 l i m 2 1 . 1 4 5 5 0 6271H N ? ??? （ 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 1） 試算小齒輪的分度圓直徑，帶入 ? ?H?中的較小值得 1 ?23 21 8 9 . 8 1 . 9 3 6 5 7 02 . 9 2 7 3 . 6 m / 3 1 0 . 5 1 / 3 2 . 5????????? ? ? ? ? 2） 計(jì)算圓周速度 V 11 7 3 . 6 9 . 5 9V 0 . 0 0 3 76 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0? ??? ? ???m/s 3） 計(jì)算載荷系數(shù) 系數(shù)，根據(jù) V=s， 7級(jí)精度查圖表（圖 10 動(dòng)載系數(shù)圖表（表 10齒間載荷分布系數(shù)?=1 - 21 - 根據(jù)大齒輪兩端支撐，小齒輪懸臂布置查表 10ββ K ? =載荷系數(shù) A V H K K K???=1× 1× ） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得 3 3 1 . 9 47 3 . 6 7 3 . 6 m 9??5）計(jì)算模數(shù) M 11d 7 3 . 6 1 . 7 9 m 1m ? ? ? 3、 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)公式： m≥? ?312 2 214(1 0 . 5 ) 1F a S ?? ???（ 1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 1） 計(jì)算載荷系數(shù) A V F K K K???=1× 1× ） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 1 4 . 2c o s c o s 2 1 . 8? ? ? 222103 2 7 7 . 4c o s c o s 6 8 . 2v ? ? ?? 3） 由教材表 10得齒形系數(shù) 1 ?2 ?應(yīng)力校正系數(shù) 1 ?2 ? 4) 由教材圖 20得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限1 500 P a? ?，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限2 380 P a? ?5) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10彎曲疲勞壽命系數(shù) K 2) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) ，得 [ F? ]1 = 11 0 . 8 4 5 0 0 3001 . 4F N F P ??? - 22 - [ F? ]2 = 22 0 . 8 7 3 8 0 2 3 6 . 11 . 4F N F P ???7) 計(jì)算大小齒輪的][ 并加以比較 1112 . 3 5 1 . 6 8 0 . 0 1 3 2[ ] 3 0 0F a S ?? 2222 . 0 6 1 . 9 7 0 . 0 1 7 2[ ] 2 3 6 . 1F a S ?? 大齒輪的數(shù)值大 ,選用大齒輪的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 . （ 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 ? ?32 224 1 . 9 4 3 6 5 7 0 0 . 0 1