机械毕业设计（论文）-圆盘式剪切机的设计与三维实体造型【全套图纸三维】 .pdf

内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 1 第一章第一章 绪绪 论论 11 我国窄带钢生产现状及产品结构的调整我国窄带钢生产现状及产品结构的调整 1.1.1 我国窄带钢行业的发展现状我国窄带钢行业的发展现状 钢材按外形可分为型材、板材、管材、金属制品四大类。其中，板材是一种 宽厚比和表面积都很大的扁平钢材。按厚度不同分薄板（厚度25mm）三种。钢带就包括在钢板类内，是宽度一定而 长度极长的带状钢材，大多卷成卷。宽度不小于 600 毫米的是宽带钢，宽度小于 600 毫米的为窄带钢。按照成型的方法不同，窄带钢有冷轧窄带钢和热轧窄带钢 之分。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 2005 年 1 月开始钢铁行业在全国范围内推行新的统计指标体系，钢材品种 从 18 个大品种细化为 22 个大品种， 调整了型材分类、 细化了板带材分类。 其中， 板带材中的特厚板、中厚板、薄板、钢带 4 个品种调整为特厚板、厚板、中板、 热轧薄板、冷轧薄板、中厚宽钢带、热轧薄宽钢带、冷轧薄宽钢带、镀层板带、 涂层板带、热轧窄钢带、冷轧窄钢带 12 个品种。而在钢铁工业协会和国研网的 统计中，2004 年开始，对热轧窄带钢和冷轧窄带钢有了专门的统计，见表 1。 表 1 20042006 年窄带钢行业生产变化情况 单位：万吨 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 2 年份 窄带钢 热轧窄带钢 冷轧窄带钢 钢协数据 国研数据 钢协数 据 国研数据 钢协数 据 国研数据 2004 2397.97 2009.09 2092.93 1736.41 287.04 272.68 2005 3407.19 3108.11 3013.25 2690.05 393.94 418.06 2006 4102.06 - 3640.81 - 461.25 根据国研网的统计，2004 年我国共生产窄带钢 2009.09 万吨，其中，热轧 窄带钢 1736.41 万吨，占 86.43，冷轧窄带钢 272.68 万吨，占 13.57；2005 年窄带钢产量 超 过 3000 万吨并达到 3108.11 万吨，其中，热轧窄带钢产量 2690.05 万吨，占 85.66，冷轧窄带钢产量 418.06 万吨，占 13.45；2006 年窄带钢产量继续攀升，并突破 4000 万吨，其中热轧窄带钢产量突破 3000 万吨 并达到 3640.81 万吨，占 88.76，冷轧窄带钢产量 461.25 万吨，占 11.24。 可以看到，虽然热轧窄带钢的生产被列入国家限制发展行业范围内，但我国窄带 钢产品中的冷热轧比仍在下降，产品结构矛盾进一步突出。很显然，我国窄带钢 产量逐年增长的动力完全来自其不断增长的社会需求。以表观消费量表示。2004 年我国窄带钢的需求量为 2056.54 万吨，其中热轧窄带钢消费量 1741.98 万吨、 冷轧窄带钢消费量314.56万吨， 分别占窄带钢总需求量的84.7和15.3； 2005 年窄带钢的需求量同样突破 3000 万吨，热轧窄带钢和冷轧窄带钢分别消费 2658.13 和 419.22 万吨；2006 年，窄带钢的功效双双突破 4000 万吨。 表 2 单位：万吨 年份 窄带钢 热轧窄带钢 冷轧窄带钢 表观消费量 供需缺表观消费量 供需缺表观消费量 供需缺 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 3 口 口 口 2004 2056.53 -47.45 1741.98 -5.57 314.56 -41.88 2005 3077.35 30.76 2658.13 31.92 419.22 -1.16 2006 4005.86 96.20 3575.58 65.23 430.28 30.97 资料来源：国研网、中恒远策收集 我国的窄带钢行业一直存在着一定规模的供给缺口， 2004年为47.45万吨。 随着我国窄带钢产量和出口量的大幅上涨，2005 年窄带钢行业开始出现需求缺 口 30.76 万吨，2006 年这一缺口继续扩大到 96.20 万吨。也就是说，随着我国 窄带钢产能的扩大，窄带钢行业已经进入供大于求的发展阶段，随之而来 的将是更加激烈的市场竞争。那么，如上表 2 20042006 年窄带钢的需求及 其缺口变化情况整理过技术进步和产品结构的调整， 实现在巩固原有消费市场基 础上新兴市场的开拓将成为各大窄带钢尤其是热轧窄带钢生产企业需要认真思 考的问题。 1.1.2 产品结构的调整产品结构的调整 目前国外现有的热扎窄带钢生产线以扎制优质合金钢为主， 面向深加工企业 的窄带钢产品供不应求。而我国大量的窄带钢产品为普通碳钢，主要用于焊管及 冷弯型钢行业，近年市场供大于求的现象愈趋严重。所以，窄带钢生产企业必须 根据市场需求调整优化产品结构，不断开发焊管，冷弯型钢行业以外的用于深加 工的新品种，填补窄带产品的市场空白。就目前市场状况，窄带钢产品结构的调 整可以两方面进行：一是大力开发优质碳素钢、低合金钢、深冲钢、不锈钢等新 品种； 二是大力开发薄、 宽规格的新品种， 在使用产品厚度达到 12-15mm 的同时， 改善带钢的表面质量，从而代替冷扎产品。热扎宽带钢扎机虽装备水平高，生产 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 4 规模大，但与窄带相比生产成本相对较高。所以，小家电、小五金、刀具量具等 “微细型”深加工企业，只要质量能满足要求，采用窄带钢作为原料比宽带钢更 合适， 窄带钢的成材率及产品质量均不如宽带钢，但目前相当多的窄带钢生产线 技术改造后成材率已达 95%以上，有的甚至达到 97%。可见窄带产品结构的调整 能否达到预期目标关键在质量，若能使窄带钢在尺寸精度、表面质量及组织性能 等方面均得到明显改善，则其市场必将拓宽，企业效益也将明显提高。深加工企 业所需带钢对其组织性能、尺寸精度、表面质量等要求较高，且钢种多为超低碳 钢，低合金优质钢、高碳钢、高锰钢和低合金高强度钢，市场需求量每年达 300 万吨。我国窄带钢生产厂家若能据此调整产品结构，不断开发新品种，则不反可 使我国在钢材资源利用上趋于合理化，而且可降低深加工企业的生产成本，同时 也能将明显提高窄带钢行业的经常效益。但在窄带钢生产线扎制上述产品时，需 采取相关的技术措施，并需要对现有工艺设备进行必要的改造。 1.2 我国窄带钢生产状况与市场演变趋势分析我国窄带钢生产状况与市场演变趋势分析 业内人士最近指出， 在国外窄带钢生产逐渐减少的情况下， 我国到目前为止， 窄带生产不但没有减少，反而增加，说明其仍有生存空间。其原因是多方面的， 主要有如下几方面： 1市场需求层次多样 我国宽带轧机虽已具有一定规模，但总体讲我国轧材生产还是长材多， 板带少。国内众多的中小型焊管机组，冷弯机组，窄带冷轧机选择热轧窄带钢为 原料， 可以满足市场要求。 只有对带钢精度要求特别高的才选择热轧纵剪带钢。 2纵剪热带售价高 无论国内外，热轧纵剪带钢的价格要高于宽带卷价格的 3%-4%，这主要 是为了补偿纵剪 环节的消耗(电耗、设备折旧及维修费、人工费等，约 100 元/吨)，目前国内市 场纵剪带钢售价比热轧窄带钢高 200-300 元/吨，甚至更高。 3窄带钢吨材投资低 与热连轧宽带轧机相比，热轧窄带轧机设备简单，能全部国内制造，投 资费用低，吨材投资不到 1000 元/吨，是热轧宽带及纵剪投资的一半左右，因此 易于建设投产。 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 5 4窄带生产成本低 热轧窄带生产尽管成材率低(个别的接近热轧穿带轧机)，但窄带轧机使 用价格较低的方坯或矩形坯， 其国内市场价比板坯约低 100 元/吨(国外方坯比板 坯低 10-15 美元/吨)， 坯料的差价补偿热轧窄带钢成材率低造成的金属损失的费 用(约 30 元/吨)尚有余。 热轧窄带的燃料、劳动力、轧辊等消耗相对高，是窄带成本增加因素。 但是我国目前，特别是他方企业工资水平低，窄带轧辊便宜，有些企业甚至使用 低价燃料等，因此这些影响成本上升的因素，使成本上升并不明显。 由于窄带 钢吨材投资低，其成本中的折旧费低，维修费及财务费等均低，上述因素造成窄 带钢生产成本比一般宽带纵剪至少低 200-250 元/吨。 有的窄带钢生产企业还自身配有冶炼、连铸系统，可使用自产的更为便 宜的原料钢坯。因此热轧窄带钢售价比热轧纵剪带钢便宜 200-400 元/吨以上也 有利可图。因此热轧窄带钢在目前颇有竞争力，很有生存空间。 宽带冷轧机轧速高、产量大，适于生产低碳软钢及高强度钢等，而冷轧 窄带钢轧机适于生产弹簧、碳工、低合金钢带、捆扎带、自行车用带、也具有一 定优势，能满足批量小，品种多等要求。 分析认为，目前窄带钢生产的经济效益是现实的，但并不能说窄带轧机 是生产带钢最先进的工艺装备， 其不足的地方是劳动生产率较低， 产品精度较差， 环保状况不好。今后随着我国钢铁企业装备水平不断提高及工艺优化，产品结构 优化，工资水平提高，环保要求严格等，这些因素皆不利于窄带钢生产发展。有 可能再过一段时间后，我国窄带钢生存空间将会相对变小，将同国外状况类似逐 渐减少，那些竞争力差的窄带轧机有可能遭到淘汰。但也应当指出，这种减少将 是逐步的，可能不会很快。 1.3 我国带钢市场未来发展特点分析我国带钢市场未来发展特点分析 1 热扎带钢产量增长快速,存在供大于求的可能.到今年我国带钢产量在 2500 万吨左右,随着新项目的增多,到 2006 年生产能将达到 3900 万吨,产量将在 2800 万吨左右.虽然今 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 6 后几年我国带钢市场需求仍会有较大增长,但估计到今年市场需求也紧在 2500 万吨,且由于热扎带钢的下游项目如冷扎带钢的产能不足,将会引起热扎带 钢市场形成供大于求的局面。 2 中宽带钢生产规模将不断扩大。我国市场对带钢的需求呈多层次，以前 我国 500mm 以下窄带钢和 100mm 以上的宽带钢均有较大供应量，但在 520-900mm 宽度间的带钢供应不多。目前我国在建带钢项目中以中宽带为主，今后几年我国 将新增中宽带产能近千万吨，所以这个宽度范围的带钢供应很快就会被弥补。而 随着中宽带钢扎制技术的提高及宽度的延伸， 未来中宽带将占据一部分宽带钢的 市场份额。同时由于中宽生产规模的扩大，企业间的竞争也将会越发激烈。 3带钢市场将受到薄板市场和建材市场的双重影响。 窄带钢作为宽带钢的过 度产品，其需求在一定程度上受薄板市场影响。如果薄板市场价格上涨，则部分 需求会转向带钢，反之有些企业则会选择宽带钢。同时由于生产带钢的坯料一般 可以用于生产建筑钢材，而且许多带钢企业也拥有棒材生产线，所以当国内建筑 钢材市场价格出现波动时，这些钢厂可以用钢坯流向来调整带钢和棒材的生产， 进而影响带钢产量。另外带钢很大一部分被用来制造焊管和型材，所以带钢价格 受线材、型材等建筑钢材市场走势的影响会较大。 4热扎带钢的延伸产品未来会有一定市场空间。 目前我国冷扎宽带钢和镀层 类薄板的市场需求很大，但国内产能严重不足。而带钢作为我国薄板产能不足的 补充产品，如果能利用热扎带钢增加冷扎带钢和镀层类带钢的产量，不仅可以提 升带钢的附加值，而且也可以很好地弥补我国此类宽带产品产能不足，毕竟市场 需求较大。特别是用热扎带钢生产冷扎带钢和镀层带钢成本相对于宽带钢较低， 这对生产低端产品的用户是具有较大吸引的。而要想生产热扎带钢的延伸产品， 拓展市场空间，就必须注重热扎带钢的开发来为冷扎带钢提供原料。目前，我国 热扎带钢以普通碳素钢为主，优质碳素钢（t8、t10a、45#等）和部分合金钢如 65mn、40mn 等少量较少，这将是热扎带钢企业在品种方面一个努力的方向。 5生产带钢的经济效益仍会存在较长时间。在我国目前的国情条件下，板材 类的需求仍会保持多层次，同时带钢的生产技术和品种质量水平也会有所提高， 到 2010 年前我国小五金、自行车等行业选用带钢的比例仍会保持相当规模，但 今后随着我国钢铁企业薄板的生产规模不断扩大， 装备水平和工艺技术水平的不 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 7 断提高和产品结构的优化，带钢生产的发展空间将会缩小。那些竞争力差的窄带 扎机有可能遭到淘汰，2010 年后，中宽带生产线也会逐步减小，带钢所占我国 薄板带的消费比例将降低。 1.3.1 提高轧机的装备水平提高轧机的装备水平 在提高轧机装备水平方面有以下特点： 1 将现有的二辊和四辊不可逆式轧机逐步改造成四辊可逆式轧机，实行带张力 轧制和卷曲，以简化操作和使轧制过程稳定，从而提高轧制精度和产品质量的控 制水平。 2 将条件好的厂或车间的单机逐步改造成连轧机， 以提高生产率和改善产品的 质量。 3 加紧改造和建设一批具有大压下和极强板形控制能力的新型轧机，如 hc 轧 机和异步轧机等。 4 逐步实现单机自动化和计算机控制，对轧机进行精确的调整和对轧制过程进 行实时调节，以大幅度地提高产品质量的控制水平。 1.3.2 提高厂（车间）的总体装备水平提高厂（车间）的总体装备水平 在这方面，可采用连续（半连续）卧式酸洗机组进行酸洗，采用装备水平比 较高的轧机进行轧制和平整，采用连续式（光亮）退火炉进行退火等等，只有提 高整个厂（车间）的总体装备水平，并使各个工序的装备水平相互匹配，都有可 能生产技术水平。 1.3.3 加强和应用现代化的检测手段加强和应用现代化的检测手段 应积极采用先进的现代检测手段，对设备、生产过程和产品质量等进行精 确的检测和监督。只有这样，才能不断地改进和完善工艺制度，提高生产技术 这一点，对高、中碳钢和合金钢带生产来说，尤为重要，改善和建设高精度轧 机应根据具体情况，对我国的冷轧机窄带钢轧机进行合理的分工，迅速改造和 建设一批高精度轧机，专门用来生产小批量、多品种的高精度、高强度带钢， 以满足特殊行业的用材的需要。在这方面，冷轧宽带轧钢机是无能为力的，应 是冷轧窄带钢轧机技术改造和发展的重要方向之一。 1.3.4 精整机组精整机组 按其用途， 连续精整机组大体可分为准备机组、 作业机组和成品机组三大类。 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 8 准备机组：用来处理加工作业线作准备的机组。主要是进行重卷、修边等工 序。重卷是为了满足作业机组的卷径要求，小卷焊成大卷，松卷卷成紧卷。修边 是为了防止带钢在以后轧制中出现裂纹；同时还可对带钢两边的缺陷进行修边。 有时为了满足出厂规格，对成品要进行卷。这样的重卷机组不应属于准备机 组。 成品机组：用来完成将作业机组已处理加工的成品带卷进行剪切、脚直、涂 油及成品包装等工序。对热轧厂来说，热轧卷就是成品。因此，成品机组还应包 括热轧带卷的平整分卷、纵切、横切等工序的作业机组。 1 纵切机组（分条机组）：用来把成卷宽带钢，分切成几条窄带钢。 2 横切机组：用来把成卷带钢，剪成一定定尺长度的钢板。 3 矫直机组：用来矫平带钢，使带钢的表面获得所要求的平整度。目前在连续 矫直机组中， 常采用辊式矫直机、 张力辊组联合矫直机、 张力辊组联合矫直设备、 连续拉伸矫直设备及连续拉伸弯曲矫直设备等。 4 涂油机组：用来对带钢表面涂油，以防止带钢表面生锈。 5 磨光机组：用来对带钢表面或两侧边进行磨光，以获得良好的带钢表面，满 足用户的要求。 6 包装（捆扎）机组：用来包装钢板的包装机组；用来捆扎成成卷带钢的捆扎 机组。目前包装（捆扎）工作大部分实现自动化和半自动化。 1.4 圆盘剪的类型和作用圆盘剪的类型和作用 1.4.1 圆盘剪的类型圆盘剪的类型 圆盘剪按其用途和构造可分为两大类：两对刀盘的和多对刀盘的。两对刀盘 的只用来剪切带材的边部，故称切边圆盘剪或切边剪；多对刀盘的圆盘剪在剪切 带材边部的同时并将带材纵切成多条较窄的带材，故称为分条圆盘剪或分条剪。 按圆盘剪的传动方式又有拉剪和动力剪之分；所谓拉剪，即刀盘没有传动装 置， 直接由机后的拉力辊及卷曲机等设备将带钢拉过的圆盘剪进行剪切；横剪或 纵剪机组里的圆盘剪均在传动系统中将装有离合器， 使用时可根据情况由离合器 脱开传动装置，使其按拉剪工作。 1.4.2 圆盘剪的作用圆盘剪的作用 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 9 圆盘剪通常设置在精整作业线上， 用来将运动着的钢板的纵向边缘切齐或切 成窄带钢。 根据其用途可分成两种形式： 剪切板边的圆盘剪和剪切带钢的圆盘剪。 剪切板边的圆盘剪每个圆盘刀均悬臂地固定在单独的传动轴上， 刀片的数目 为两片，这种圆盘剪用于中厚板的精整加工线、板卷的横切机组和连续酸洗等作 业线上。 剪切带钢的圆盘剪用于板卷的纵切机组、连续退火和镀锌等作业线上。这种 圆盘剪的刀片数目是多对的，一般刀片都固定在两根公用的传动轴上，也有少数 的圆盘剪刀片固定在单独的传动轴上。 圆盘剪在连续剪切钢板的同时对其切下的板边要进行处理， 通常在圆盘剪后 面设置碎边机，将板边剪成碎段送到专门的滑槽中去。此外，对于薄板边也有用 卷取机来处理的，其缺 点是需要一定的手工操作，卸卷时要停止剪切等。 为了使已切掉板边的钢板在出圆盘剪时能够保持水平位置， 而且边则向下弯 曲， 往往将上刀片轴相对下刀轴移动一个不大的距离，或者将上刀片直径做得比 下刀片小些，此时，被切掉的板边将剧烈的向下弯曲。 为了防止钢板进入圆盘剪时向上翘曲， 通常在圆盘前面靠近刀片的地方装有 压辊。 1.5 圆盘剪的结构圆盘剪的结构 不同机组中的圆盘剪因操作要求不同，结构上也略有区别。切边剪主要在酸 洗、镀锌和横剪等机组上，用以剪切带钢的两个侧边。圆盘剪上只安装两对悬臂 的刀盘。两对刀盘分别装在左右机架的上下刀轴上，传动装置通过一根长轴传动 左右机架内的齿轮，带动上刀盘旋转而进行剪切。 分条剪主要用于纵剪机组，剪机上装有刀盘多对。传动装置通过万向联轴器 转动上下两根刀轴进行剪切。 上述两种圆盘剪形式虽不同，但结构大致相同，它们都由左右机架，上下刀 轴，底座，移动机构，传动装置和调整机构等组成。 1.6 中小型带钢纵剪机组设备组成中小型带钢纵剪机组设备组成 1.6.1 纵剪机组的设备组成纵剪机组的设备组成 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 10 纵剪机组主要用于带钢的切边和分条，以满足用户对带钢不同宽度的要求。 纵剪机组的设备组成与其工艺水平有关，机械化与自动化程度较高，全液压操作 的机组应包括以下主要设备：开卷机、对中机构、圆盘剪、卷取机及电气、液压 系统等。对中机构与圆盘剪之间的距离一般应在设备允许的前提下尽量短，以加 强对带钢的导向作用，圆盘剪与卷取机之间的距离一般作为活套区，用于储存卷 取机前下垂的带钢，主动剪时也用于缓冲带钢。为解决圆盘剪与卷取机的同 步问题，其间还没有带钢长短的反馈装置。由此，活套区的确定主要应考虑所需 储存带钢的长度，保证带钢不产生弯曲塑性变形。为减少被动剪切精度的影响， 还要考虑卷取机在卷取带钢时受压臂分盘的影响， 不能使带钢边部产生太大的散 射角。故活套区长度应不小于 58mm。 不同规格的剪切机组，工作方式有所不同。当剪切带钢的厚度 s67mm 时，宜采用综合剪切方式，以避免卷取机及拖 动电机过于庞大；1.5mm理论基础 m=n(m1+m2)+m3, 公斤.毫米 式中： m作用在刀轴上的扭矩， 公斤.厘米; m1 一对刀盘剪切所需的扭矩， 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 23 m1=pdsin, 公斤.厘米; m2刀盘轴支承中的摩擦扭矩， m2=pdf, 公斤.厘米 其中 d轴承内径，厘米； f轴承摩擦系数； m3消耗于从活套中曳引带材的扭矩， m3=0.5pld， 公斤.厘米； 其中 pl活套给于带材的拉力，公斤； n工作刀盘的对数 mnpdm.,06.445sin240 8 . 252sin 0 1 =； 由手册查得 f=0.003; m;.,68 . 0 003 . 0 9006.44 2 mnpdf= m=4（44.06+0.68）+0=178.96n.m (在无活套的机组中 m3=0)。 关系曲线如图 3.2 重合量，毫米 间隙，毫米 板厚，毫米 图 3.2 圆盘剪刀盘重合量、侧向间隙与冷轧带钢厚度的关系曲线 3.2 电动电动机的机的选择选择 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 24 电动机的选择范围应包括：电动机的种类、形式、容量、额定电压、额定转 速及其各项经济指标等。而且对这些参数就综合进行考虑。 选择电动机的容量是电力传动系统能否经济和可靠进行的重要问题。 如果电 动机容量大小， 长期处于超载运行， 造成电动机绝缘过早地损坏； 如果容量过大， 不仅造成设备上的浪费，而且运行效率低，对电能的利用也很不经济。因此，选 择电动机时，首先就是在各种工作方式下选择电动机的容量。 电动机功率的计算： 滚动轴承效率;99 . 0 1 =联轴器;97 . 0 2 =带传动;96 . 0 3 =减速器95 . 0 4 =； 摩擦传动90 . 0 5 =。 78 . 0 9 . 095 . 0 96 . 0 97 . 0 99 . 0 2 5432 2 1 =； n=;5 . 4 78 . 0 10240102 60/11296.1782 102 2 3 maxmax kw d vm = 查机械设计师手册取 n=5.5 kw。 考虑到实际工作环境经济性情况，选择一般异步电动机 y（ip44）封闭式三 相异步电动机。 y 系列电动机具有高效，节能，启动转矩大，性能好，噪音、振动小，可靠 性高、功率等级和安装尺寸符合 iec 校准以及便用维护方便等优点。 工作防方式：额定电压为 380v；额定频率为 50hz；使用海拔高度不超过 1000mm；3kw 及以下 y 接法，4kw 以上为接法。 y132s-4 封闭式三相异步电动机技术参数：额定功率为 5.5kw；满载时转速 为 1440r/min；电流为 11.6a；效率为 85.5%；功率因数;84 . 0 cos=堵转电流为 7.0a；堵转转矩为 2.2；最大转矩为 2.2；转动惯量为 0.0214；质量为 68kg。 3.3 带带传动传动的设的设计计算计计算 已知参数： p = 11，kw； n970 1= .r/min; 750 2 =n,r/min 设计计算项目 设计计算依据 结论 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 25 工况系数 k a 工作平稳，查表 1.1 计算功率 c p /kw c p = k ap 6.05 选 v 带型号 根据 v 带选型图 spa 型 小轮直径 1 d /mm 推荐标准值 100 验算带速v（m/s） v= 1 d n 1/60000,一般为 5 25m/s 7.54 大轮直径 2 d /mm 2 d = 1 d n1/n2,一般取标准值 200 从 动 轮 转 速 2 n/ （r/min） 2 n = n1 1 d / 2 d n1 1 d ， 720 从动轮转速误差 （ 2 n - n2）/ n2应不超过 0.05 -0.04 初定中心距 a0/mm 推荐： a0 =（0.750.8） （ 1 d + 2 d ） 240 初算带长 lc/mm ()() 0 2 12210 42 2 a dddda lc + + = 721.4 选定基准长度 ld/mm 查 表 800 定中心距 a ()2/ 0cd llaa+ 280 min a/mm min a= d la015 . 0 268 max a/mm max a d la03 . 0 += 304 验算包角 1 1 () 0 1 0 3 . 57180ddd 160 0 单根带基本额定功率 p0/kw 查表 2.61 传动比 i 1 2 d d i 2 功率增量kwp / 0 查表 0.16 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 26 长度系数 k l 查表 0.81 包角系数 k 查表 0.95 单根带许用功率 p0/（kw） kkppp l )( 000 += 2.13 v 带的根数 z 0 / ppz c 4 v 带单位长度质量 q/ （kg/m） 查表 0.12 单根 v 带的出拉力 f0/n 2 0 5 . 2 500qv zvk k pf c + = 286 轴上的压力 fq/n )2/sin(2 10 zffq= 1690 第第四四章章 圆盘剪圆盘剪传动系统传动系统的设的设计计 4.1 传动方案传动方案的确定的确定 电动机 减速器 齿轮箱 联轴器 圆盘剪刀轴 方案说明： 1 高生产率的带钢剪切生产，要求设备尽可能地少维修或免维修，提高设 备的利用率，为适应这一要求，剪切机的传动齿轮采用硬齿面齿轮。 2 上下一对刀片的间距可通过上面的丝杆来调节。 3 减速箱与齿轮箱内要有充分的润滑冷却。 4.2 传动齿轮传动齿轮的设的设计计 4.2.1 选择齿轮材料选择齿轮材料，确定，确定许许用应用应力力 根据综合力学性能选用 45 钢 表 4.1 齿轮常用材料及力学性能 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 27 材料牌号 热处理方法 强度极限 mpb/ 屈服极限 mps / 硬度 hrc（齿面） 45 调质，表面淬 火 647 373 4050 注：机械设计124 页 根据图表选取齿根的弯曲疲劳极限应力mp f 240 min =； 根据图表选取齿面的接触疲劳极限应力为mp h 950 lim =。 （参考机械设计 p125-p126） 。 4.2.2 确定许用弯曲应力确定许用弯曲应力 fp 理论公式： n f stf fp y s y lim lim = 其中： st y试验齿轮的应力修正系数，取 st y=2； n y 弯曲疲劳强度计算的寿命系数，取 n y =1； minf s弯曲强度的最小安全系数。取 minf s=1.6。 n f stf fp y s y lim lim =mp3001 6 . 1 2240 = 。 4.2.3 齿轮名义转矩齿轮名义转矩 t1的的计算计算 理论公式： n n t9550 1 = min/19 20014 . 3 12000 r d v n = 2764 19 5 . 5 95509550 1 = n n tn.m 4.2.4 载荷系载荷系数的数的选择选择 考虑齿轮的制造精度，取 k=1.3。 4.2.5 齿轮齿轮参数的确定参数的确定 初步选定齿轮参数：齿树40 21 = zz；齿宽系数5 . 0=d。由机械设计教 材图 5-38 取 外齿轮的复合齿形系数 yfs=4， 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 28 9 . 4 300405 . 0 427643 . 1 6 . 12 6 . 12 3 22 1 3 = = fpd fs z ykt m ；按表 5-1，又考虑到硬 齿面齿根弯曲强度取 m=6。 中心距: a=mz=640=240 mm; 计算几何尺寸：d=mz=640=240; b= d d=0.5240=120 mm. 4.2.6 校核齿面校核齿面的的接触接触强强度度 转矩 t1=2764 n.m;齿面接触疲劳极限应力mp h 950 lim =； 齿面接触疲劳强度的校核公式为： () hpeh ubd ukt z = 2 1 1 1 112； 一对齿轮均为钢制，所以取弹性系数mpze 8 . 189=； 则 () ubd ukt ze h 2 1 1 1 112 =112 () mp685 1240120 1127643 . 1 8 . 189 2 = + 。 齿面许用接触应力 wn h h hp zz s min lim = 其中 s minh 接触强度的最小安全系数，因为是重要传动，所以取 s minh =1.4； n z 接触的疲劳强度计算的寿命系数，一般取 n z =1； w z 工作硬化系数，两齿轮均为硬齿面，故取 w z =1； 则 wn h h hp zz s min lim =mp73011 3 . 1 950 =， 满足 hph ，故符合要求。 4.2.7 几几 何何 尺尺 寸寸 的的 计计 算算 名称 代号 计算公式 备注 模数 m 根据强度计算或结构需要而定 6 压力角 0 20= 0 20 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 29 分度圆直径 d d 11 mz= , 22 mzd = 240 2 = dd 齿顶高 ha mha= 6 齿根高 hf mh f 25. 1= 7.5 全齿高 h mhhh fa 25 . 2 =+= 13.5 顶隙 c c=0.25m 1.5 齿顶圆直径 da ()2+=zmda 252 齿根圆直径 df ()5 . 2=zmd f 225 基圆直径 db cos,cos 2211 dddd bb = 225.5 齿距 p p= m 18.84 齿厚 s s=2/m 9.42 齿槽宽 e 2/me= 9.42 中心距 a a()2/ 21 mzz += 240 基圆齿距 pb b p =pcos 17.7 4.3 减速器的确定减速器的确定 减速器传动比的分配原则： 1.使各级传动的承载能力大致相等（齿面接触强度大致相等） ； 2.使减速器能获得最小的外形尺寸和能量； 3.使各级传动中大齿轮的侵油深度大致相等，润滑最为简单。 减速器传动比的确定： 刀轴的最大转速为min/19 max max r d v n= ； 总传动比38 19 720 max = n n i。 减速器的选用： 根据传动比和减速器承载能力表选择型号为 zq-400-40-z 的减速器，其中心 距为 400 mm,公称传动比 i=40，高速轴许用功率 p=5.7kw， （机械设计师手册 表 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 30 3-8-42） 。 第五章第五章 刀轴的设计刀轴的设计 5.1 选择轴选择轴的的材料材料 选用调质处理的 45 钢。 表 5.1 轴的材料，主要力学性能，许用弯曲应力 材料 牌号 热处 理 力学性能 许用弯曲应力 抗 拉 强 度 极 限 b 抗 拉 屈 服 极 限 s 弯 曲 疲 劳 极 限 1 剪 切 疲 劳 极 限 1 b1+ b0 b1 优质 碳素 调质 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 31 钢 5.2 初步估算轴径初步估算轴径 理论公式： 3 min n p cd z = 式中 材料常数 由机械设计书表取； z p 轴所传递的功率， z p .； 67 19 3 . 4 110 3 min = dd。 由于安装轴上有键槽所以轴径应增加， 则()mmd 3 . 70%5167 min =+=，取mmd75 min =。 5.3 轴上零件轴上零件的的轴向轴向定定位位 刀盘的一端靠套筒定位，另一端靠螺母定位，刀与刀之间由定位套筒定位， 装拆比较方便，两端轴承常用同一尺寸，以便加工、安装和维修，为了便于装拆 轴承，轴承处轴肩不宜太高，同时为避免轴上有应力集中，故刀轴两端有轴肩。 刀盘与轴的周向定位 刀盘与轴的周向定位采用平键连接，滚动轴承的内圈与轴的配合采用基孔 制，轴的尺寸 公差为。 5.4 确定确定各各段段轴径轴径和和长度长度 定位轴肩的高度一般取 h=(0.070.1)d,轴环宽度 b1.4h,套筒内径与轴一 般为动配合，套筒结构、尺寸可视需要灵活设计，但一般套筒壁厚大于mm。 ， 非定位轴肩高度一般取.mm，同时考虑到一些标准件的结构尺寸定位要 求，确定各段轴长从右依次为：32 轴径大小从右到左依次为： mmmmmm mmmmmmmmmmmmmmmm 90111140 120116120104908575 刀轴如图 5.1 所示： 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 32 图 5.1 刀轴结构示意图 5.5 轴轴的强的强度验算度验算 5.5.1 刀盘刀盘上上作用作用力大力大小的确定小的确定 转矩mn n p t.29.2156 19 78 . 0 5 . 5 95509550 2 2 2 =； 圆周力n d t ft08.17969 240 1029.215622 3 2 2 2 = =； 总径向力npfr12640252855= 总 ； 5.5.2 轴承轴承的的支反力支反力 垂直面上的支反力：n f ff r ba 6320 2 12640 2 = 总 ， ； 5.5.3 弯矩大弯矩大小的确定小的确定 5.5.3.1 垂直面上垂直面上的的弯矩弯矩 = , 2 , 1cc mm 9 . 161710256632010 33 = a f.m 由于水平方向上受到的力很小，所以水平方向上受到的弯矩可视为零。 合成弯矩为mnmm cc . 9 . 1617 21 =； 转矩为mnt.29.2156 2 =； 5.5.3.2 计算弯矩计算弯矩 因 为 刀 轴 单 向 回 转 ， 所 以 视 转 矩 为 脉 动 循 环 ， 应 力 矫 正 系 数 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 33 , 6 . 0 0 1 = b b a 则截 处的当量弯矩为： ()mntmmm cvcvc .58.2071 2 2 2 1 , 2 , 1 =+=； 受力图如图 5.2 所示 1293.77 2071.58 2156.29 1617.9 1617.9 计算弯矩图 转矩图 合成弯矩 垂直面上的弯矩 垂直面上的支反力 图 5.2 轴的强度计算 按弯扭合成应力校核轴的强度 截面处当量弯矩最大，故为可能危险截面。查得mpa b 60 1 = mp d m w m cc c 98.11 1201 . 0 1058.2071 1 . 0 3 3 3 = =mpa b 60 1 = 轴端处仅受转矩，但其直径最小，则该截面亦为可能危险截面 ()mnttmc.77.129329.21566 . 0 2 = aba cc c mpmp d m w m 6066.30 751 . 0 1077.1293 1 . 0 1 3 3 3 = = 所以强度足够。 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 34 第六章第六章 其它零部件的选择与校核其它零部件的选择与校核 6.1 剪刀剪刀轴上轴上的的键键的强的强度校核度校核 6.1.1 轴端键轴端键的的校核校核 其尺寸为 b=22mm,l=125mm.理论公式为 pp dlk t = 2 2 其中： p 键连接工作表面的挤压应力 t转矩，n.m d轴的直径 l键的接触强度，mm k键与轮毂接触高度，7 2 14 2 = h k 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 35 p 许用挤压应力，mp，取mpa p 200= mpa dlk t p 72.65 775125 1029.215622 3 2 = = p ， 故满足要求。 6.1.2 键键 28x32 的的校核校核 b=28,h=16,l=320。 pp dlk t = =08.14 8320120 1029.215622 3 2 故满足设计要求。 6.1.3 齿轮轴上键齿轮轴上键的的校核校核 其尺寸为 b=25,h=14,l=90,7 2 14 2 = h k pp mpa dlk t = =41.74 79092 1029.215622 3 2 故满足设计要求。 6.2 联轴器联轴器的的选择选择 联轴器的类型主要是根据机器的工作特点，性能要求，结合联轴器的性能 选择合适的类型。 万向联轴器是一类容许两轴间具有较大角位移的两轴之间的联 系， 一般两轴间角最大可达 00 4535 ， 考虑到剪刀架的特点等多方面综合考虑选 用 swp a 型（有伸缩长型）十字轴式万向联轴器，其主要尺寸和特性参数为回 转直径 d 为 160mm，许用转矩t为 8kn.m 轴间夹角小于 0 12 。 内 蒙 古 科 技 大 学 毕 业 设 计 说 明 书 36 第七章第七章 关于关于 pro/e 的概述的概述 pro/engineer 是由美国 ptc 公司推出的一套博大精深的三维 cad/cam 参数 化软件系统，它的