0摘 要本次設(shè)計(jì)是對(duì)小型軋制機(jī)床的設(shè)計(jì)，是轎車內(nèi)點(diǎn)煙用的電阻絲帶的制作機(jī)床。需要完成以下工作：一次粗軋，把原材料直徑 1.5mm 的線狀料軋制成厚度為 0.40mm，寬度為 1.61mm 的板帶；一次精軋，將第一道工序的產(chǎn)品再次加工為厚度為0.25mm，寬度為 1.61mm 的板帶，并要求有一定的表面質(zhì)量；第三步為，將第二步的產(chǎn)品彎成 V 形帶槽，使成品。設(shè)計(jì)中為了滿足小型軋制機(jī)床空間小，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低的特點(diǎn)選用了帶電動(dòng)機(jī)的減速器作為原動(dòng)力，傳動(dòng)系統(tǒng)為齒輪傳動(dòng)，工作部分由三組軋輥軸來(lái)執(zhí)行。工作部分中減速器先將動(dòng)力傳動(dòng)給一根軋輥軸，軋輥軸再通過(guò)齒輪嚙合將功率和轉(zhuǎn)矩傳給其它的軋輥軸。設(shè)計(jì)過(guò)程中還對(duì)齒輪、軸的尺寸進(jìn)行了計(jì)算，齒輪、軸的強(qiáng)度也進(jìn)行了校核，保證了機(jī)床的安全工作。關(guān)鍵詞: 機(jī)床 工序 齒輪 功率 輥軸1目 錄摘 要 .1目 錄 .2第 1 章 緒 論 .61.1 研究的意義及目的 61.2 動(dòng)態(tài)軋制理論的建立及發(fā)展61.3 板帶生產(chǎn)技術(shù)和理論發(fā)展過(guò)程61.4 小型軋制機(jī)床發(fā)展?fàn)顩r.71.5 主要研究?jī)?nèi)容 .10第 2 章 總體方案的確定 .62.1 原動(dòng)機(jī)的選擇.62.2 傳動(dòng)類型的選擇.62.3 工作機(jī)構(gòu)的確定.72.4 本章小結(jié).9第 3 章 軋制機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .103.1 制件出口速度.103.2 軋輥直徑及齒輪齒數(shù)的確定.103.2.1 第三組軋輥直徑計(jì)算 .113.2.2 第二組軋輥直徑計(jì)算 .113.2.3 第一組軋輥直徑計(jì)算 .123.2.4 齒輪齒數(shù)的確定 .133.3 減速器功率的計(jì)算.133.3.1 第一組軋輥軸功率的計(jì)算 133.3.2 第二組軋輥功率計(jì)算 .163.3.3 第三組軋輥功率的計(jì)算 173.3.4 減速器功率的計(jì)算 173.4 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算.183.4.1 齒輪材料的選擇 .183.4.2 齒輪基本尺寸的確定 .183.5 各軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .203.5.1 第一組軋輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 203.5.2 第二組軋輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 233.5.3 第三組軋輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .253.5.4 惰輪軸的設(shè)計(jì) .273.5.5 軸的位置確定 .273.6 軋制機(jī)床其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .283.6.1 軸承座的設(shè)計(jì) .283.6.2 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .2823.6.3 軸定位板的設(shè)計(jì) .293.6.4 箱體面板的設(shè)計(jì) .293.7 本章小結(jié) .31第 4 章 齒輪及軸的強(qiáng)度校核 .324.1 齒輪的強(qiáng)度校核 .324.2 軸的強(qiáng)度校核.334.3 本章小結(jié).36結(jié) 論 .37參考文獻(xiàn) .38致 謝 .393第 1 章 緒 論1.1 研究的意義及目的本文是以小型板帶軋制機(jī)床為研究對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前國(guó)內(nèi)外大型軋機(jī)的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)技術(shù)水平已達(dá)到國(guó)際水平，但是小型板帶軋機(jī)的發(fā)展仍然停滯不前，數(shù)目屈指可數(shù)。但是用大型軋機(jī)來(lái)加工像電阻絲帶之類的小型制件，成本太高，而且會(huì)帶來(lái)很多不便。因此設(shè)計(jì)小型板帶軋機(jī)具有很重要的意義。1.2 動(dòng)態(tài)軋制理論的建立及發(fā)展德國(guó)有關(guān)人士認(rèn)為，德國(guó)要與美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)，只能優(yōu)先發(fā)展理論。我國(guó)軋鋼技術(shù)要趕超國(guó)外先進(jìn)水平，必須在軋制理論上有所突破。北京鋼鐵研究總院張進(jìn)之教授經(jīng)過(guò)40 年多年的研究，創(chuàng)建了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軋制動(dòng)態(tài)理論體系，并在實(shí)踐中得到應(yīng)用、驗(yàn)證和發(fā)展。包括動(dòng)態(tài)設(shè)定 AGC 和新型板形測(cè)控方法等技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)容的寬厚板軋機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已在美國(guó) 4064mn 寬厚板軋機(jī)上成功應(yīng)用，并得到美方好評(píng)。這項(xiàng)高新技術(shù)裝備出口有十分重要的意義，證明了我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)的先進(jìn)性，已沒(méi)有必要從國(guó)外引進(jìn)同類技術(shù)。1.3 板帶生產(chǎn)技術(shù)和理論發(fā)展過(guò)程平輥軋制扁平材可追溯到 14 世紀(jì)。繼而在 1480 年，達(dá)·芬奇設(shè)計(jì)了四輥軋機(jī)圖，1953 年法國(guó)人用它軋制金、銀板制幣。1891 年美國(guó)建成現(xiàn)代型 2800mm 四輥中厚板軋機(jī)，又于 1961 年建成 5250mm 寬厚板軋機(jī)?，F(xiàn)代型四輥板軋機(jī)主要是用于熱軋，這類軋機(jī)的局限性在于軋件溫降快，難于軋成更薄的板帶材。雖然 19 世紀(jì)末，歐洲實(shí)驗(yàn)了板帶熱連軋技術(shù)，受當(dāng)時(shí)技術(shù)限制，直到 1926 年在美國(guó)才實(shí)驗(yàn)成功熱連軋機(jī)。熱連軋機(jī)的發(fā)明使冷連軋成為可能，因?yàn)槔溥B軋與單機(jī)冷軋?jiān)诩夹g(shù)上相比無(wú)太大難度，能否實(shí)現(xiàn)冷連軋機(jī)生產(chǎn)方式，關(guān)鍵是需要熱連軋供應(yīng)原料。生產(chǎn)實(shí)踐促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，板帶軋機(jī)的生產(chǎn)應(yīng)用，使變形流動(dòng)的最小阻力定律、體積不變條件和軋制過(guò)程中秒流量相等條件等規(guī)律逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。1925年卡爾門提出軋制力微分方程，標(biāo)志著數(shù)學(xué)化的軋制理論開(kāi)始建立，之后，以軋制壓4力計(jì)算為中心的軋制理論得到了飛速發(fā)展。1950 年英國(guó)人發(fā)明了軋機(jī)彈跳方程，引入軋機(jī)剛度概念，使軋制理論和技術(shù) 在軋鋼史上產(chǎn)生了一次大的飛躍。1957 年 Phillips 用兩架張力微分方程代替秒流量相等條件，引進(jìn)厚度延時(shí)方程、力矩計(jì)算公式及傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程等，實(shí)現(xiàn)了連軋過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬。板形理論研究遠(yuǎn)早于厚控理論，它以軋輥撓度計(jì)算為基礎(chǔ)。60 年代起斯通的彈性基礎(chǔ)梁理論、Sholet 為代表的影響函數(shù)法及有限元計(jì)算等現(xiàn)代板形理論，使板形理論研究出現(xiàn)了新高潮。軋制理論的發(fā)展緩慢甚至停滯，使板帶材技術(shù)創(chuàng)新的重心從理論研究轉(zhuǎn)移到裝備技術(shù)方而，提高裝備技術(shù)水平成為軋制技術(shù)創(chuàng)新的主流，出現(xiàn)各種新型技術(shù)裝備，如解決板形問(wèn)題的彎輥裝置，HC，PC 軋機(jī)，CVC，VC ，DSR 軋輥等。20 世紀(jì)后期，以四輥連軋機(jī)為基礎(chǔ)，裝備向大型化、高速化、連續(xù)化、自動(dòng)化迅速發(fā)展。由于依靠裝備水平提高亦可提高板帶材質(zhì)量，不僅形成高剛度代表軋機(jī)水平的論斷，同時(shí)也導(dǎo)致裝備的復(fù)雜化。60 年代，熱連軋技術(shù)進(jìn)步是在軋制理論滯后的條件下實(shí)現(xiàn)的，主要靠裝備創(chuàng)新和復(fù)雜的控制系統(tǒng)。我國(guó)的實(shí)際工業(yè)基礎(chǔ)水平，沿國(guó)外的方式發(fā)展無(wú)法實(shí)現(xiàn)大型連軋機(jī)國(guó)產(chǎn)化，所以也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)鋼鐵強(qiáng)國(guó)的愿望。張進(jìn)之教授從 50 年代起在我國(guó)獨(dú)立開(kāi)展的以動(dòng)態(tài)、多變量、非線性為出發(fā)點(diǎn)的軋制動(dòng)態(tài)理論研究，己在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用并得到實(shí)踐驗(yàn)證和發(fā)展。應(yīng)當(dāng)應(yīng)用這些創(chuàng)新知識(shí)和技術(shù)改造己引進(jìn)的先進(jìn)冷、熱連軋機(jī)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì) 50 年代老連軋機(jī)進(jìn)行全而技術(shù)改造，使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平;新建板帶軋機(jī)不要再引進(jìn)了，完全可以自主設(shè)計(jì)和制造。實(shí)現(xiàn)不了連軋機(jī)及控制系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化，就圓不了鋼鐵強(qiáng)國(guó)的夢(mèng)。在制定“十五” 科技攻關(guān)計(jì)劃和2015 年遠(yuǎn)景規(guī)劃時(shí)，應(yīng)把連軋機(jī)的國(guó)產(chǎn)化放在重要地位，優(yōu)先解決。1.4 小型軋制機(jī)床發(fā)展?fàn)顩r小型軋機(jī)也經(jīng)歷過(guò)從橫列式改造成連續(xù)式軋機(jī)的道路。目前采用直接吃 130-200mm 方坯一火成材的工藝，軋機(jī)的型式也多種多樣，基本上取消了舊式的開(kāi)口機(jī)架或閉口機(jī)架，代之以新型的 FSC(節(jié)能緊湊式) 軋機(jī)，懸臂軋機(jī)，卡盤(pán)式軋機(jī)， “紅圈”軋機(jī)等?，F(xiàn)將印象最深的幾種新技術(shù)簡(jiǎn)單介紹如下：1、Danieli 的 ESC 軋機(jī)(節(jié)能緊湊式軋機(jī))這種軋機(jī)是 1984 年開(kāi)發(fā)的，目的是減少軋鋼廠投資，降低消耗成本?，F(xiàn)已有六家工廠應(yīng)用，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是排列較緊湊的懸臂軋機(jī)，軋輥輥環(huán)裝在兩根懸臂軸上。5可以根據(jù)不同生產(chǎn)品種選用不同材質(zhì)的輥環(huán)(碳化鎢、鑄鐵、特殊鋼等)，我們參觀的廠中有兩家有這種軋機(jī)，據(jù)介紹每個(gè)軋槽使用壽命，粗軋為 20000t/每次車削，精軋為 300t/每次車削。軋機(jī)備有專門的快速換輥裝置，軋輥輥環(huán)與進(jìn)出口導(dǎo)衛(wèi)甚至冷卻水管都裝在一個(gè)裝置(稱為 Sandwich)中，固定在軋機(jī)的兩根懸臂軸頸上，軸頸為錐狀，端面有橫鍵。換輥時(shí)只用 6-9 分鐘即可把預(yù)先在裝輥間準(zhǔn)備好的另一套 Sandwich 裝置換上。在裝輥間預(yù)裝的時(shí)間為 15-18 分鐘。這種軋機(jī)采用液休摩擦軸承作為靠近軋輥的支承，使軸頸增加強(qiáng)度及剛度，使軋機(jī)能承受較大軋制力。它的剛性雖不及雙支承的高剛度，短應(yīng)力線軋機(jī)，但與用滾動(dòng)軸承的傳統(tǒng)軋機(jī)相差不多，甚至高些。ESC軋機(jī)輥徑在功 430-501711T1 之間多用作粗軋機(jī)，功 220-430mm 之間的用作中軋或精軋并可做成平一立可換的型式，可在 2-3 分鐘內(nèi)從水平機(jī)架變成立式機(jī)架，以適應(yīng)多品種軋制的要求。這種軋機(jī)把電機(jī)及整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)和齒輪座都裝置在一起，因而重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備投資可減少 10%以上;操作方便 (處理事故，換輥、換品種都方便); 它可以實(shí)現(xiàn)緊湊排列，減少占地面積;還可以減少軋件溫降，從而使開(kāi)軋溫度由 11500C降到 10800C。采用這種軋機(jī)備件少，比用其他形式軋機(jī)減少 50%備件”這種軋機(jī)用作立輥也沒(méi)有很高的機(jī)架，立輥軋機(jī)與平輥軋機(jī)重量相當(dāng)。因此用 ESC 軋機(jī)便于實(shí)現(xiàn)無(wú)扭軋制，平立相間布置軋機(jī)。2、Pomini 的緊湊軋機(jī)Ponmini 用雙支承的 “紅卷”軋機(jī)緊湊布置而成的粗軋機(jī)組正式投產(chǎn)的有兩臺(tái); 第一臺(tái)在 VICENZA，是四機(jī)架連軋，功 560 軋機(jī)，機(jī)架中心距 2000mm, 1985 年投產(chǎn)，是平一平一立一平布置，來(lái)坯為 140-150mm 方坯，出口斷面為 115-118 60-?70Tnn1。出口速 1.2m/s。在開(kāi)軋溫度 10000C 時(shí)最大的軋制力為 185.61N，軋制力矩20.4851 T·m。軋機(jī)單架延伸率在 1.3 以下。軋機(jī)都是直流電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)，前兩架主電機(jī)功率 380kW，后兩架為 450kW，轉(zhuǎn)速都是 700/1400r/min，整個(gè)機(jī)組占地面積8 8m，設(shè)備高 6m，在線設(shè)備重 183.4t(不包括主電機(jī) )，產(chǎn)量為 120t/h 第二臺(tái)在?Bozlano 是六機(jī)架連軋，頭兩架為誘 750 750mm，后四架為功 650 650，全都是直??流電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)( 前兩臺(tái)是 500kW, 500/1000r/min，后四架是 800kW，500/1200r/nlin)，軋機(jī)是平立交替布置。來(lái)料是 200mm, 160mm 或 127mm 方形合金鍛坯，軋制160mm 方坯時(shí)前兩架作送料輥，軋制 127mm 方坯時(shí)前四架作送料輥，只軋兩道。出口斷面為 105mm 方坯。這臺(tái)軋機(jī)比第一臺(tái)緊湊，機(jī)架中心距為 1500mm，相當(dāng)于軋輥直徑的 2 倍。軋機(jī)并沒(méi)有采用推力咬入，大壓下量軋制，而是一般常規(guī)的壓下量。軋機(jī)自 1986 年夏季投產(chǎn)以來(lái)，生產(chǎn)很正常，僅在試車時(shí)因過(guò)量冷卻水澆到軋件上引起扁菱形的軋件上翹發(fā)生堵鋼事故，經(jīng)火焰切割，將軋機(jī)拉出線外處理，前后用了一6個(gè)半小時(shí)。自采用防水擋板，避免冷卻水直噴軋件后，沒(méi)有發(fā)生類似事故。機(jī)架備有自己?jiǎn)为?dú)拉出用的小車，軋機(jī)工作時(shí)在導(dǎo)軌上用四個(gè)鎖緊器鎖住，鎖緊力為 79 t，由蝶簧鎖禁，依壓打開(kāi)。軋輥上開(kāi)有 2-4 個(gè)孔型，磨損或換規(guī)格時(shí)，打開(kāi)鎖緊器，橫移機(jī)架，就可以對(duì)正。Pomini 六機(jī)架緊湊軋機(jī)總重 230 t(不包括電動(dòng)機(jī))地面積和第一臺(tái)四機(jī)架軋相似。3、Danieli 的“卡盤(pán)”軋機(jī)和 Pamini 的“紅圈”軋機(jī)這兩種都是無(wú)牌坊短應(yīng)力線軋機(jī)，在意大利各軋鋼廠普遍使用。它們有平輥、立輥、平一立可換和萬(wàn)能等各種型式;一般后兩種都是設(shè)在精軋機(jī)組，而在前面則是平立輥交替置。軋機(jī)的調(diào)整毛作墓本卜都在予裝間完成，在線上幾乎不進(jìn)行調(diào)整。軋機(jī)的軸向調(diào)整都是采取軸承座不動(dòng)，軋輥本身移動(dòng)的方式。 “紅圈” 軋機(jī)是液壓平衡的，“一片盤(pán)”軋機(jī)有液壓平衡的，也有彈簧元衡的、壓下均是通過(guò)正反扣螺檢對(duì)稱調(diào)整.軋機(jī)規(guī)格從小到大都有，最小 270，最大 750。4、連續(xù)定尺剪切系統(tǒng)(CCL 系統(tǒng))在我國(guó)有兩家公司都在推廣它們新近研制的冷剪型材連續(xù)作業(yè)線。過(guò)去在冷床冷卻后的型鋼，經(jīng)矯直后都是成排地用冷剪切成定尺，由于是停剪，生產(chǎn)率低，加上后部工序沒(méi)有完全機(jī)械化和自動(dòng)化，型鋼的計(jì)數(shù)、堆垛、打捆包裝都是不適應(yīng)連軋機(jī)的高效率高產(chǎn)量的。這種連續(xù)定尺剪切系統(tǒng)由多線矯直機(jī)，冷切飛剪機(jī)和后面的型鋼自動(dòng)計(jì)數(shù)、堆垛、稱量，打捆包裝作業(yè)線連在一起，實(shí)現(xiàn)了小型軋機(jī)精整工序的全部機(jī)械化和自動(dòng)化。Daniela 的 CCL 系統(tǒng)可同時(shí)剪切 3~15 根軋件(排開(kāi)寬度 1200mm)，剪切定尺長(zhǎng) 6~24m，剪切速度 1.25 m/s，產(chǎn)量達(dá) 165 1/h，剪切長(zhǎng)度公差士 15mm,整個(gè)作業(yè)線全長(zhǎng)僅 33-40m。在這條作業(yè)線中，多線矯直機(jī)及曲柄式冷切飛剪是關(guān)鍵設(shè)備，兩者共重 50t,售價(jià) 80 萬(wàn)美元。Pomini 的同樣性質(zhì)的作業(yè)線的剪切速度為 2-2.3m/s，但定尺長(zhǎng)度公差是士 20mm，冷切飛剪的剪切力為 200-230t。這種作業(yè)線都是用 PLC控制的。5、冷床前的分段飛剪我國(guó)安陽(yáng)鋼廠已經(jīng)引進(jìn)了 DanicIi 公司的小型高速高精度飛剪機(jī)，它基本上代表了該公司現(xiàn)有分段飛剪的水平。Pomini 公司的分段飛剪，工作原理及結(jié)構(gòu)型式與Danieli 的相似，但最高速度可達(dá) 30m/s。在參觀 Pomini 裝配車間時(shí)見(jiàn)到一種啟動(dòng)工作制的飛剪。它由一臺(tái)低慣量的直流電動(dòng)機(jī)(N=260kW，n= 600r/min)帶動(dòng)，在傳功系統(tǒng)中有一對(duì) m=10, Z/Z=19/29 的齒輪，并有一個(gè)可以離合的飛輪。剪機(jī)本身結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，重量才 4820 kg。最短剪切周期為 0.9s，在速度 13 m/s 時(shí)，可剪切最短 12 m長(zhǎng)的軋件。這種飛剪在剪大斷面時(shí)用飛輪，并且是以曲柄式飛剪形式工作，剪小斷面7時(shí)，速度高，不用飛輪，而且把刀架曲柄鎖住，成回轉(zhuǎn)式飛剪工作。這種飛剪工作靈活，適應(yīng)品種范圍廣，是一種很好的新結(jié)構(gòu)。1.5 主要研究?jī)?nèi)容本文主要研究的是小型板帶軋制機(jī)床，是用來(lái)制作轎車內(nèi)點(diǎn)煙用的電阻絲帶。需要完成以下工作：第一步粗軋，把原材料直徑 1.5mm 的線狀料軋制成厚度為0.40mm，寬度為 1.61mm 的板帶；第二步精軋，將第一道工序的產(chǎn)品再次加工為厚度為 0.25mm，寬度為 1.61mm 的板帶，并要求有一定的表面質(zhì)量；第三步為，將第二步的產(chǎn)品彎成 V 形帶槽，使成品。文中主要論述了小型板帶軋制機(jī)床總體方案的確定過(guò)程，電機(jī)功率和軋輥的計(jì)算過(guò)程以及軸的校核過(guò)程。0第 2 章 總體方案的確定本設(shè)計(jì)為小型板帶軋制機(jī)床的設(shè)計(jì)。機(jī)械一般是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)組成。2.1 原動(dòng)機(jī)的選擇第一個(gè)方案：選擇電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，功率大，動(dòng)力強(qiáng)，體積小，不污染環(huán)境，不排除廢氣，噪音也小，但工作需要電能，便于用在固定場(chǎng)合。第二個(gè)方案：選擇內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，需要燃燒燃料，體積比較大，排除廢氣會(huì)污染環(huán)境，噪音也很大，便于用在交通工具上。比較兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇電動(dòng)機(jī)。2.2 傳動(dòng)類型的選擇選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的工作情況（功率，速度，使用條件） 、傳動(dòng)裝置的效率、傳動(dòng)比、質(zhì)量尺寸、制造與成本等因素綜合考慮，還要考慮與工作機(jī)，原動(dòng)機(jī)的匹配，與操縱和控制裝置的匹配量。第一方案：選擇帶傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)兩軸中心距較大的傳動(dòng)；帶富有彈性，能緩沖吸振，因而傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造，安裝，維護(hù)方便，成本低；摩擦型帶傳動(dòng)過(guò)載時(shí)，帶會(huì)在帶輪上打滑，可防止其他機(jī)件損壞，起過(guò)載保護(hù)作用。缺點(diǎn)：外輪廓尺寸大，不緊湊；傳動(dòng)效率低，平帶傳動(dòng)一般為 0.95，V 帶傳動(dòng)一般為 0.92；帶的壽命較短，一般僅 2000~3000H；摩擦型帶傳動(dòng)因帶與帶輪間存在相對(duì)滑動(dòng)，而不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。第二方案：選擇鏈傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，效率較高；傳遞功率大，過(guò)載能力強(qiáng)，相同工況下的傳動(dòng)尺寸?。凰鑿埦o力小，作用于軸上的壓力?。荒茉诟邷?，多塵，潮濕，有污染等惡劣環(huán)境中工作。1缺點(diǎn)：瞬時(shí)的鏈速和傳動(dòng)比不恒定，傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，有噪聲，不宜用于載荷變化很大和急速反向的傳動(dòng)中。第三方案：選擇齒輪傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，使用壽命長(zhǎng)。齒輪傳動(dòng)的功率可達(dá)幾萬(wàn)千瓦，速度高達(dá) 200m/s,應(yīng)用范圍廣泛。缺點(diǎn)：制造和安裝的精度要求較高，不適合大中心距傳動(dòng)。第四個(gè)方案：選擇蝸桿傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn):可以獲得較大的單級(jí)傳動(dòng)比。在動(dòng)力傳動(dòng)中，傳動(dòng)比的一般范圍在 5-80，對(duì)非動(dòng)力傳動(dòng)，傳動(dòng)比可達(dá) 1000 或更大，由于傳動(dòng)不大，零件數(shù)目少，因而結(jié)構(gòu)僅湊，有由于蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪輪齒的嚙合是逐漸進(jìn)入或退出嚙合，因而傳動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)和噪聲小，另外不需其他輔助機(jī)構(gòu)既可獲得傳動(dòng)的自鎖性。缺點(diǎn)：效率低，不宜再大功率連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下工作。為減輕齒面磨損及避免膠合，蝸輪一般需要同較貴重的減摩材料制造。由于小型機(jī)床需要的空間小，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低。綜合比較各種傳動(dòng)類型的優(yōu)缺點(diǎn)，選取第三個(gè)方案—齒輪傳動(dòng)。由于工作部分速度小，不能承受電動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，需要減速器裝置，且小型軋制機(jī)床要求空間小，結(jié)構(gòu)緊湊，故采用帶電動(dòng)機(jī)的減速器。2.3 工作機(jī)構(gòu)的確定加工工序的確定：第一個(gè)方案：兩對(duì)軋輥—分兩步完成：第一步，將原材料為 Φ1.5mm的線狀材料軋制成厚度為 0.25mm，寬度為 1.61mm 的板帶；第二步，將板帶完成 V 形帶槽，使成品。優(yōu)缺點(diǎn)：效率高，但容易使板料產(chǎn)生塑性變形，甚至出現(xiàn)裂紋，精度不高。第二個(gè)方案：三對(duì)軋輥—分三步完成：第一步粗軋，把原材料為 Φ1.5 mm 的線狀材料軋制成厚度為 0.40mm，寬度為 1.61mm 的板帶；第二步精軋，將第一道工序的產(chǎn)品再次加工為厚度為 0.25mm，寬度為 1.61mm 的板帶，并要求一定的表面質(zhì)量；第三步為，將第二步的產(chǎn)品彎成 V 形帶槽，使成品。缺點(diǎn)：成品達(dá)到的精度高，質(zhì)量好。本次設(shè)計(jì)要求成品精度高，比較兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)選取第二個(gè)方案。原動(dòng)力的傳遞路徑：2第一個(gè)方案：由傳動(dòng)系統(tǒng)傳給中間一組軋輥，再由中間軋輥傳遞給兩邊的軋輥。優(yōu)缺點(diǎn)：路徑短，功率損耗少。第二個(gè)方案：由傳動(dòng)系統(tǒng)傳給第一組軋輥，再由第一組軋輥傳給第二組軋輥，再由第二組軋輥轉(zhuǎn)給第三組軋輥。優(yōu)缺點(diǎn)：路徑長(zhǎng)，功率損耗多。比較兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)選取第一個(gè)方案。工作機(jī)構(gòu)的原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：原材料由進(jìn)料口進(jìn)入，通過(guò)導(dǎo)料裝置進(jìn)入第一組軋輥，被軋制后變成寬度為1.61mm，厚度為 0.40mm；進(jìn)入第二組軋輥后，被軋制成寬度為 1.61mm，厚度為0.25mm；進(jìn)入第三組軋輥后，變成 V 形板帶，即成品。最后由出料口出來(lái)。上軸如圖 2.1 所示：圖 2.1 上軋輥軸下軸如圖 2.2 所示：圖 2.2 下軋輥軸 32.4 本章小結(jié)主要對(duì)小型板帶軋制機(jī)床的總體設(shè)計(jì)方案以及原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和工作機(jī)構(gòu)的進(jìn)行設(shè)計(jì)。小型軋制機(jī)床要求空間小，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低。總體方案確定了原動(dòng)力為帶電動(dòng)機(jī)的減速器；傳動(dòng)系統(tǒng)為齒輪傳動(dòng)；工作部分通過(guò)軋輥來(lái)執(zhí)行，由三組軋輥軸分別對(duì)制件進(jìn)行壓制，使制件完成粗軋、精軋、成品三部分的軋制。軋輥軸通過(guò)齒輪嚙合將動(dòng)力傳遞給每一個(gè)軋輥軸。4第 3 章 軋制機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 制件出口速度該機(jī)床的生產(chǎn)能力為每 10S 內(nèi)纏成一個(gè)，每個(gè)為 16.5 圈，最里圈半徑為 3mm，每圈之間的間距為 0.80mm。根據(jù)圖 3.1 計(jì)算每個(gè)螺旋線總長(zhǎng)：L =∫033π[r0+1.05φ/2π]dφ= r0 33π+[1.05(33π)2]033π/4π?=1209 mm 圖 3.1 螺旋線 由于要求每 10 秒纏成一個(gè)，而每個(gè)長(zhǎng) 1209mm,故每秒 120.9mm，即第三輥的軋件速度為 120.9mm/s3.2 軋輥直徑及齒輪齒數(shù)的確定由于是小板帶生產(chǎn)，而且材料為鐵鉻鋁合金，所以此設(shè)計(jì)為小型軋制機(jī)器的設(shè)計(jì)，先粗略估計(jì)其功率小于 1kW。由于一般的電機(jī)都是高速的（幾百轉(zhuǎn)每分） ，而生成成品要求是 120.9mm/s，所以軋輥轉(zhuǎn)速很低。為了機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用空間小，先擬訂選擇擺線針輪減速器，輸出轉(zhuǎn)速為 35r/min，功率待定。由于總體方案分為三道軋制：粗軋、精軋、成品，這三道工序連續(xù)進(jìn)行，由此知，第一組軋輥的坯料出口速度 Vh1 是第二組軋輥的入口速度 VH2，同理，第二組軋輥的出5口速度 Vh2 為第三組軋輥的入口速度 V3。也即，V h2=V3=120.9mm/s。3.2.1 第三組軋輥直徑計(jì)算由于第三組軋輥的作用不是使板材變薄，而是使其彎曲，故板材厚度不變，由vh=定值可知，整個(gè)過(guò)程中軋件的速度不變，而在中性點(diǎn)軋件的速度等于軋輥的速度，故第三組軋輥的速度為 120.9mm/s，根據(jù)公式（3.1）V3=2πRr (3.1)式中：V 3—軋輥的線速度；R —軋輥半徑；R —軋輥轉(zhuǎn)速。所以 R＝33mm，這里轉(zhuǎn)速為減速機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速 35r/min。故可求得第三組軋輥直徑為 66mm。3.2.2 第二組軋輥直徑計(jì)算此輥?zhàn)又饕蝿?wù)是將第一次粗軋的 0.40mm 的板帶再次軋為厚度為 0.25mm 的板帶，考慮到在軋制時(shí)有前滑和后滑，故其出口處線速度比軋輥的線速度大，先取D2=58mm。軋輥?zhàn)冃螀^(qū)如圖 3.2：由圖 3.2 得cosф=(R-0.075)/R=(28-0.075)/28=0.9973 所以 cos(ф/2)=0.99935由公式(3.2)Sh2=[hcos(ф/2)+D(1-cos(ф/2))cos(ф/2)]/h-1 (3.2)6圖 3.2 軋制變形區(qū)得Sh2=[Dcos(ф/2)-h](1-cos(ф/2))/h=(58 0.99935-0.25) (1-0.99935)/0.25??=0.149由于 Vh2=120.9mm/s，S h2=(Vh2-V3)/V3所以第二組軋輥的線速度 V3 為：V3=120.9/1.149=105.222mm/s而 V2=πd2n2=π 58 35 60=106.29mm/s??其誤差為A=（106.29-105.22）/105.22 100℅=1%?合乎要求。3.2.3 第一組軋輥直徑計(jì)算由 Vh=C(C 為定值)得VH2=76.35mm/s此線速度為第二輥的入口速度，也是第一輥的出口速度。現(xiàn)選擇第一組軋輥直徑為 50mm。由于毛坯是圓柱材料，所以其等效矩形高度為 1.20mm，所以，進(jìn)第一軋輥軋后 h 減少 0.80mm。根據(jù)與第二組軋輥相同的方法計(jì)算 cosф，得cosф/2=0.995997計(jì)算得，S h1=0.495，所以可得 V1=VH1/1.495=51.07mm/s。由于 πd1n1/60=V1，所以 n1=60V1/πd1=60 51.07/50π=19.507r/min，?所以 I=n2/n1=35/19.51=1.7942。3.2.4 齒輪齒數(shù)的確定根據(jù)以上的計(jì)算，且考慮齒輪的正確嚙合，分別選第 1、2、3 軸上的傳動(dòng)齒輪齒數(shù)為 36、20、18，惰輪齒數(shù)為 33。3.3 減速器功率的計(jì)算減速器的功率等于三組軋輥功率之和。即 P=P1+P2+P3。3.3.1 第一組軋輥軸功率的計(jì)算欲確定功率，必須首先確定軋輥的力矩。在軋制過(guò)程中，軋輥所需的力矩 Mm 由下面四部分組成：Mm=M/I+Mf+Mk+Md （3.3） 式中：M —軋制力矩，用于使軋件塑性變形所需的力矩；Mf—克服軋制時(shí)發(fā)生在軋輥軸承、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等的附加摩擦力矩；Mk—空轉(zhuǎn)力矩，即克服空轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力矩；Md—?jiǎng)恿兀瑸榭朔堓伈粍蛩龠\(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力所必須的力矩；I—傳動(dòng)比。1、軋制力矩的計(jì)算確定軋制力矩有三種方法：（1）按金屬作用在軋輥上的總壓力 p 計(jì)算軋制力矩。（2）按金屬作用在軋輥上的切向摩擦力計(jì)算軋制力矩。（3）按軋制時(shí)的能量消耗確定軋制力矩。這里采用第一種方法。軋制壓力計(jì)算公式的一般形式為：P=∫0l(pxdx/cosφ)cosφ+∫rltx/cos sinφ-∫0lrtxdx/cosφ sinφ ??8（3.4） 由于上式第二三項(xiàng)分別為后滑和前滑區(qū)摩擦力在垂直方向上的分力，他們與第一項(xiàng)相比很小，甚至可以忽略不計(jì)，則軋制力可以寫(xiě)成：P=∫0lpxdx （3.5） 本計(jì)算采用卡爾蔓微分方程的 A.H.采里可夫解。即：P=e±∫δ/ydy(c+∫k/y(e±∫C/ydy)dy其中 δ=2lf/Δh，積分后得：在前滑區(qū)：p x=c0y-δ+k/δ （3.6） 在后滑區(qū)：p x=c1yδ-k/δ （3.7） 根據(jù)條件知：c 0=k(ξ-1/δ)(H/2)δc1=k(ξ+1/δ)(h/2)-δ綜上各式得：在后滑區(qū)：P x= k/δ［ （ ξ0δ-1） （H/h x） δ+1］在前滑區(qū)：P x= k/δ［（ξ 1δ+1） （h x/h） -δ-1］最后，化簡(jiǎn)得：在后滑區(qū) Px=＝ k/δ［（δ-1） （H/h x） δ+1］在前滑區(qū) Px=＝ k/δ［（δ+1） （h x/h） δ-1］現(xiàn)做一下積分變換，并進(jìn)行近似化簡(jiǎn)，由圖 3-3 得：hx=h/2+Δh/2 x/l=0.2+0.4x/4.454=0.2+0.09?圖 3.3 變形區(qū)示意圖9由于材料為鐵鉻鋁，取其屈服強(qiáng)度為 150MPa。則 K=1.15σф=1.15 150=172.5MPa?則 P =∫0l/2k/δ[(δ+1)(hx/h)δ-1]dx+∫l/2lk/δ[(δ-1)(H/hx)δ+1]dx=∫02.227172.5/3.34[(3.34+1)((0.2+0.09x)/0.4)334-1]dx+∫2.2274.454172.5/3.34[(3.34-1)(1.2/(0.2+0.09x))3.34+1]dx=224.2∫02.227(0.5+0.225x)3.34dx+∫2.2274.454224.24(0.2+0.09x)-3.34dx=224.2/0.225∫02.227[(0.5+0.225x)334d(0.5+0.225x)+224.24/0.09∫2.2274.454 (0.2+0.09x)-3.34d(0.2+0.09x)=224.2/(0.225 4.34)[(0.5+0.225x)3.34d(0.5+0.025x)?=573.865N/mm這是單位寬度內(nèi)的壓力，所以輥?zhàn)邮芰椋篜1=P B=573.865 1.61=923.979N=0.9239kN?軋制力矩 M 為：M =P1Фl=0.9239 0.015 2.18=0.0302N·m。式中：Ф為軋制力臂系數(shù)，取 Ф=0.015；l 為接觸弧長(zhǎng)，經(jīng)計(jì)算得 l=2.18mm。2、附加摩擦力矩的計(jì)算（1）軋輥軸承中的附加摩擦力矩 Mf1由 Mf1=p1d1f1 （3.8） 得 Mf1=0.9239 50 0.0002=0.009239N.m，?其中：d1 為第一組輥?zhàn)又睆?；f1 為軋輥軸承摩擦系數(shù)；冷軋取為 f1=0.0002。（2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的摩擦力矩 Mf2由 Mf2=(1/η1-1)(M+Mf1)/I （3.9） 得 Mf2=(1/0.9-1)0.0302+0.009239)/1.795=0.00016N·m，其中：η1 為效率，取 η1=0.9；I 為傳動(dòng)比。所以摩擦力矩 Mf=Mf1/I+Mf2=0.009239/1.795+0.00016=0.0051N·m。103、空轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算由公式 K=0.0004，M H=0.0004 19/3?得 MK=0.0004 19/3=0.0025N·m?4、第一組軋輥功率的計(jì)算根據(jù) M=MZ+Mm+Mk得 M=0.0302/1.795+0.0051+0.0025=0.0244N·m。由于軋輥連續(xù)平穩(wěn)工作，所以取近似值，M jum=M=0.0244N·m，其中 Mjum 為等效力矩。所以由公式N1=0.105Mjumn/η得第一組輥?zhàn)拥纳陷佀韫β蕿椋篘1=0.105 0.0244 35/0.9=99.82W?由此知，第一組軋輥所需總功率為：N=2 N1=199.630W3.3.2 第二組軋輥功率計(jì)算計(jì)算接觸計(jì)弧長(zhǎng) L：由前面的計(jì)算知，R=29mm。又已知，B C=Δh/2=(0.4-0.25)/2=0.075mm，參見(jiàn)圖 2.2，cosФ =OC/OA=(29-0.075)/29=0.9974，所以 Ф=4.122°。由此知，AC 弧長(zhǎng)為L(zhǎng)=4.122 πd2/360=4.122 π 60/360=2.08mm??hx=0.125+0.075X/2.08=0.125+0.036xδ=2fl/Δh=2 2.08 0.30/0.15=8.32其中，f 為摩擦系數(shù)取 0.30。1、軋制力矩的計(jì)算計(jì)算單位壓力：P2=∫01.04K/δ[（δ+1 ） （h x/h） δ-1]dx+∫1.042.08k/δ[(δ-1)(H/hx)δ+1]dx=∫01.04K/（δ+1 ） （h x/h） δdx+∫1.042.08k/(δ-1)(H/hx)δdx=∫01.04172.5 (8.32+1)(0.125+0.036x)8.32dx+∫1.042.08172.5(98.32-1) (0.4/(0.125? ?11+0.036x))8.32/8.32dx=193.23[(0.125+0.036)9.332]01.04 +(0.074/(-7.32))[(0.125+0.036x)-7.32]1.042.08=474.4=0.4744KN/mm所以第二組輥的下輥受壓力為：P2=PB=0.4744 1.61=0.7638kN?計(jì)算一個(gè)軋輥所需軋制力矩為：M=P2Φl=0.7638 0.015 2.08=0.00238N·m2、附加摩擦力矩的計(jì)算Mf1=P2d2f1=0.7638 58 0.0002=0.0088N·m?Mf2=(1/η2-1)(M+Mf1)/I=(1/0.9-1)(0.00238+0.0088)/1=0.011N.mMm=Mm1/I+Mm2=0.0088+0.011=0.0198N·m3、空轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算Mk=0.0002 19/3=0.0012N·m?4、第二組軋輥功率的計(jì)算M=MZ/I+Mm+Mk=0.00238+0.0134+0.0012=0.02338N·m所以，第二而組軋輥所需總功率為：N2=2 N2=2 69.42=138.84W?3.3.3 第三組軋輥功率的計(jì)算第三組輥?zhàn)拥墓ぷ魇前亚皟傻拦ば虼蟮漠a(chǎn)品折成 V 型帶，所以所需功率很小，這里粗略估計(jì)為 100W。3.3.4 減速器功率的計(jì)算N=N1++N2+N3 =190+138.8+100=428.8W由參考文獻(xiàn)[10] 得，與此功率對(duì)應(yīng)的擺線針輪減速器的最小功率為 735W，所以選擇0.735kW 的減速器，其型號(hào)為 8105 型 XWD 型減速器。其外形如圖 3.4 所示：12圖 3.4 減速器各部分尺寸由文獻(xiàn)[1]查得減（變）速器。電機(jī)與電器，擺線針輪減速器 8105 系列 XWD 型減速器。3.4 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1 齒輪材料的選擇因是一般用途的齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)功率不大，且對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)嚴(yán)格要求，可選擇軟齒面齒輪傳動(dòng)。由文獻(xiàn)[5] 表 6.2，第三組軋輥軸上左右傳動(dòng)齒輪可選 40Cr ，齒面硬度 270~280HBS，第二組軋輥軸上左右傳動(dòng)齒輪可選 40Cr 鋼，齒面硬度270~280HBS，第一組軋輥軸上左右傳動(dòng)齒輪可選 45 鋼，齒面硬度為 190-200HBS。每組軋輥上上下傳動(dòng)齒輪選 45 鋼，齒面硬度為 190-200HBS。惰輪軸選 45 鋼，齒面硬度為 230-240HBS。3.4.2 齒輪基本尺寸的確定1、上下傳動(dòng)齒輪尺寸的確定為了保證軋輥正常軋制，兩軋輥中心間的距離等于上下嚙合的兩齒輪的中心距。第一組軋輥軸上的齒輪：a=(d1+d2)/2=50+0.40=50.40mm其中：d 1,d2 分別為上下兩齒輪的分度圓直徑。分度圓直徑： d1=d2=50.40mm齒寬： b=Φdd1=0.4×50.40=20.16mm，圓整為 20mm。13為了避免齒輪齒數(shù)和尺寸過(guò)大，選取 z=28，m=1.8 ，則齒頂圓直徑： da=d+2ha=(z+2ha*)m=(28+2×1.0)×1.8=54mm齒根圓直徑： df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(28-2×1.0-2×0.25)×1.8=45.9mm圓整為 45mm。da≤160mm,故齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)，如圖 3.4 所示。第二組軋輥軸上的齒輪：a=(d1+d2)/2=58+0.25=58.25mm其中：d 1,d2 分別為上下兩齒輪的分度圓直徑。分度圓直徑： d1=d2=58.25mm齒寬： b=Φdd1=0.4×58.25=23.30mm，圓整為 23mm。為了避免齒輪齒數(shù)和尺寸過(guò)大，選取 z=33，m=1.765 ，則齒頂圓直徑： da=d+2ha=(z+2ha*)m=(33+2×1.0)×1.765=61.775mm齒根圓直徑： df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(33-2×1.0-2×0.25)×1.765=53.833mm,圓整為 53mm。da≤160mm,故齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。外形圖如圖 3.4 所示。第三組軋輥軸上的齒輪：a=(d1+d2)/2=59.84mm其中：d 1,d2 分別為上下兩齒輪的分度圓直徑。分度圓直徑： d1=d2=59.84mm齒寬： b=Φdd1=0.442×59.84=26.5mm，圓整為 26mm。為了避免齒輪齒數(shù)和尺寸過(guò)大，選取 z=35，m=1.681 ，則齒頂圓直徑： da=d+2ha=(z+2ha*)m=(35+2×1.0)×1.681=62.197mm齒根圓直徑： df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(35-2×1.0-2×0.25)×1.681=54.633mm，圓整為 54mm。da≤160mm,故齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)，外形圖如圖 3.5 所示。Φ54.9280.14圖 3.5 第一組軋輥軸上下傳動(dòng)齒輪2、左右傳動(dòng)齒輪左右傳動(dòng)齒輪齒數(shù)已由軋輥計(jì)算中給出。第一組軋輥軸上的齒輪：z=36，m=2，則分度圓直徑： d=zm=36×2=72mm 齒寬： b=Φdd1=0.4×72=28.8mm,圓整為 30mm齒頂圓直徑： da=d+2ha=(z+2ha*)m=(36+2×1.0)×2=76mm齒根圓直徑： df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(36-2×1.0-2×0.25)×2=67mmda≤160mm,故齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)，外形圖如圖 3.4 所示。第二組軋輥軸上的齒輪：z=20，m=2，則分度圓直徑： d=zm=20×2=40mm小齒輪齒寬要比大齒輪齒寬大 5-10mm：b=33.8+5=38.8mm,圓整為 40mm。齒頂圓直徑： da=d+2ha=(z+2ha*)m=(20+2×1.0)×2=44mm齒根圓直徑： df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(20-2×1.0-2×0.25)×2=35mmda≤160mm,故齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)，外形圖如圖 3.4 所示。第三組軋輥軸上的齒輪：z=18，m=2，則分度圓直徑： d=zm=18×2=36mm小齒輪齒寬要比大齒輪齒寬大 5-10mm：b=33.8+5=38.8mm,圓整為 40mm，齒頂圓直徑： da=d+2ha=(z+2ha*)m=(18+2×1.0)×2=40mm齒根圓直徑： df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(18-2×1.0-2×0.25)×2=31mmda≤160mm,故齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)，外形圖如圖 3.4 所示。3.5 各軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.5.1 第一組軋輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算第一組軋輥對(duì)應(yīng)的軸：p=199.63W，n=19.507r/min軸的材料選用 40 鋼，根據(jù)實(shí)心軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式可得出軸的直徑計(jì)算公式：3/dApn?（3.10）式中 ：P-軸傳遞的功率（kW ） ；15n-軸的轉(zhuǎn)速。A= 39501/[]??（3.11）查參考文獻(xiàn)[7]P 301 表 18-2 得出 40Cr 的 A 值為 112，則=24.316mm33129.610/9.57d???軸上開(kāi)有鍵槽，會(huì)使軸的強(qiáng)度消弱，應(yīng)該增大軸徑，一般一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大 3%左右，有兩個(gè)鍵槽時(shí)應(yīng)增大 7%左右，且還要圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。即：do≥(1+7%)d=26mm取最小段軸徑為 28mm，則：軸段 1.與上下傳動(dòng)齒輪相配合 d=28mm，l=19mm2.與軸承相配合 d=30mm，l=9mm3.軸肩，對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位 d=33mm，l =10mm4.軋輥 d=50mm，l=20mm5.軸肩對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位 d=33mm，l =10mm6.與軸承相配合 d=30mm， l=9mm7.與左右傳動(dòng)齒輪相配合 d=28mm，l=28mm上軸的各部分尺寸：軸段 1.與上下傳動(dòng)齒輪相配合 d=28mm，l=19mm2.與軸承相配合 d=30mm，l=9mm3.軸肩，對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位 d=33mm，l =10mm4.軋輥 d=50mm，l=20mm5.軸肩對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位 d=33mm，l=10mm6.與軸承相配合 d=30mm，l=9mm滑動(dòng)軸承在一般情況下摩擦損失較大，使用潤(rùn)滑，維護(hù)也比較復(fù)雜；滾動(dòng)軸承因其摩擦因數(shù)低，啟動(dòng)力矩小，軸向尺寸小，特別是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，使得設(shè)計(jì)，使用，潤(rùn)滑，維護(hù)都很方便，在一般機(jī)器中獲得了較廣泛的應(yīng)用。通常，在滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承都能滿足使用要求時(shí)，優(yōu)先選用滾動(dòng)軸承。球軸承制作方便，價(jià)格低，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，而且本次設(shè)計(jì)要求的軸承受較平穩(wěn)的載荷，軸向載荷較小，甚至沒(méi)有，故選深溝球軸承。為了保證軋輥的正確壓制，軸上軸承的外徑必須小于 50mm，查文獻(xiàn)[1]第四卷，軸承內(nèi)徑 30mm，外徑為 42mm，寬度為 7mm。如圖 3.6 所示：16同一根軸上的兩軸承尺寸相同。齒輪通過(guò)鍵進(jìn)行軸向定位,通常選用平鍵。 Φ42307圖形 3.6 軸承根據(jù)軸的尺寸選擇鍵，上下傳動(dòng)齒輪需要的鍵 b×h×l=8×7×14m。如圖 3.7 所示。圖 3.7 鍵左右傳動(dòng)齒輪需要的鍵 b×h×l=8×7×22mm。如圖 3.8 所示。圖 3.8 鍵軸的兩端用軸端擋圈進(jìn)行周向定位，軸端擋圈根據(jù)軸的直徑選擇，由文獻(xiàn)[8]表18-9 兩端都選外徑為 D=35mm 的軸端擋圈如圖 3.9 所示。17Φ356.圖 3.9 軸端擋圈擋圈用內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定，按擋圈配合要求選用 M6×16 型號(hào)。螺釘外形如圖 3.10 所示： 210圖 3.10 內(nèi)六角圓柱頭螺釘3.5.2 第二組軋輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算第二組軋輥對(duì)應(yīng)的軸，p=138.84W, n=35r/min 。軸的材料選用 40Cr 根據(jù)實(shí)心軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式可得出軸的直徑計(jì)算由公式（3.10） 3/dApn?式中： P-軸傳遞的功率（kW） ；n-軸的轉(zhuǎn)速。其中， A= 39501/[]??查參考文獻(xiàn)[7]P 301 表 18-2 得出 40Cr 的 A 值為 112，則=17.73mm3328.4/5d??軸上開(kāi)有鍵槽，會(huì)使軸的強(qiáng)度削弱，應(yīng)該增大軸徑，一般一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大 3%左右，有兩個(gè)鍵槽時(shí)應(yīng)增大 7%左右，有三個(gè)鍵槽時(shí)應(yīng)增大 10%，且還要圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。即d (1+10%)d=20mm?取最小軸段為 20mm,則下軸的其它各部分尺寸如下：18軸段 1.d=34mm，l=22mm2.d=40mm，l=9mm3.d=43mm，l=10mm4.d=58mm，l=20mm5.d=43mm，l=10mm6.d=40mm，l=9mm7.d=22mm，l=40mm上軸各部分的尺寸：軸段 1.d=34mm，l=22mm2.d=40mm，l=9mm3.d=43mm，l=10mm4.d=58mm，l=20mm5.d=42mm，l=10mm6.d=40mm，l=9mm外形如圖 3.11 和 3.12 所示：上軸：圖 3.11 第二組軋輥軸上軸下軸：19圖 3.12 第二組軋輥軸下軸軸承的外徑必須小于 58mm，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]第四卷選取型號(hào)為 1000807 的軸承，軸承外徑為 52mm，寬度為 7mm。圖形如圖 3.6 所示。齒輪最右端通過(guò)聯(lián)軸器與減速器連接：根據(jù)軸的直徑查取，查參考文獻(xiàn)[1]第四卷 P29-27 選取 YL4 型。聯(lián)軸器用 M8 的螺栓固定如圖 3.13 所示：圖 3.13 聯(lián)軸器3.5.3 第三組軋輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算第三組軋輥軸對(duì)應(yīng)的軸 p=100w，n=35r/min 。軸的材料一般選用 40Cr 根據(jù)實(shí)心軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式可得出軸的直徑計(jì)算公式3/dApn?式中： P-軸傳遞的功率（kW ） ；n-軸的轉(zhuǎn)速。A= 39501/[]??20查參考文獻(xiàn)[7]P 301 表 18.2 得出 40Cr 的 A 值為 112，則=17.88331260/5d???取軸上直徑最小段為 d=20mm；軸段 1.d=34mm，l=25mm2.d=40mm，l=9mm3.d=43mm，l=10mm4.d=43mm，l=10mm5.d=40mm，l=9mm6.d=20mm，l=37.8mm上軸各部分的尺寸：軸段 1.d=34mm，l=25 mm2.d=40mm，l=9mm3.d=43mm，l=10mm4.d=43mm，l=10mm5.d=40mm，l=9mm外形如圖 3.14 和 3.15 所示：圖 3.14 第三組軋輥軸上軸21圖 3.15 第二組軋輥軸下軸由于第 4 軸段是將制件軋制成 V 字形的軋輥，軋輥的形狀必然也為 V 字形，根據(jù) V 形制件的尺寸和三角形相似原則計(jì)算出軋輥的形狀和尺寸如圖 3.15：軸承的外徑必須小于 59.84mm，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]第四卷選取型號(hào)為 1000807 的軸承，軸承外徑為 52mm，寬度為 7mm。圖形如圖 3.6 所示。軸的兩端用軸端擋圈進(jìn)行周向定位，軸端擋圈根據(jù)軸的直徑選擇，由參考文獻(xiàn)表 18.9 左端選外徑為 D=45mm 的軸端擋圈，右端選用外徑 D=25mm。軸端擋圈用螺釘固定。圖形如圖 3.6 所示。 Φ653.18圖 3.16 軋輥外形尺寸齒輪通過(guò)鍵進(jìn)行周向定位，上下傳動(dòng)齒輪選用鍵的尺寸為 b×h×l=12×8×20mm,左右傳動(dòng)齒輪選用鍵的尺寸為 b×h×l=6×6×28mm。圖形如圖 3.8 所示。3.5.4 惰輪軸的設(shè)計(jì)為了方便，將惰輪與軸做成一體，通過(guò)定位板定位。