机械毕业设计（论文）-推钢机设计【全套图纸】.doc

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：推钢机设计学生姓名：学 号：200540401325专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机2005-3班指导教师： i内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）推钢机设计摘 要针对包钢高速线材厂加热炉推钢机运行可靠性差，工作部件磨损严重，维修与调整工作量大等问题，对原机械式传动推钢机进行了改造。重点介绍了液压推钢机的传动原理及在设计过程中需要注意控制的关键问题，对各主要零部件进行计算较核，最后提出了一套完整的操作规程和安装维修的方案。改造后的推钢机不仅满足了生产新产品的要求，且同步精度高、噪音低、振动小，同时还降低了能耗，提高了系统工作的可靠性，取得了很好的效果。关键词：加热炉；推钢机；液压系统；可靠性；安全性 全套图纸，加153893706vi内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）the design of pusherabstractaiming at the poor running reliability, working parts heavy wear and large maintenance as well as so many adjustment etc. problems of ram of heating furnace in no.1 rolling plant of shiheng special steel plant.the mechanival driving ram has been revamped. driving mechanism of hydraulic ram and the crucial questions to be control in design are emphatically introduced, it can be used for reference in same industry beating furnace. carry out the directive rules calculating the operation being more entire than having examined, having brought forward the same stuff finally on every main component and part and assemble the scheme being maintained. the transtormed pusher can satisty the needs of products with its high synchro precision, low-noise and vibration, reduce energy consumption and increase reliability of the hydraulic system, and good result has been gotten.keywords: heating furnace ram; pusher; hydraulic system; reliability; secunity 目 录摘 要iabstractii目 录iii第一章 绪论11.1线材生产的基本知识11.2高速线材轧制工艺流程11.3本次设计推钢机的类型特点3第二章 方案选择52.1推钢机的形式和特点52.2推钢机的主要技术参数6第三章 液压系统的设计93.1现有推钢机的工艺参数93.2液压系统的初步设计93.3确定液压系统参数93.4 液压缸选型113.5 拟定液压系统图113.6选择液压元件113.6.1选择液压泵和电机113.6.2元、辅件的选择123.6.3确定管道尺寸123.6.4 油箱容积的确定13第四章 推杆的计算144.1 推杆的稳定性计算144.2推动梁的选择174.3推头材质的选用及焊接184.3.1推头材料选择184.3.2推头的焊接184.3.3推头焊缝强度计算194.3.4推头的连接部分194.3.5推头安装调整20第五章 齿条齿轮传动设计计算215.1齿轮齿条传动的概述215.2原始数据的确定215.3主要几何参数的计算225.4齿轮齿条传动的强度计算245.5接触疲劳强度校核255.6齿条齿轮传动的弯曲疲劳强度校核29第六章 轮轴的设计336.1导向轮轴的计算336.1.1基本参数的确定336.1.2选择轴的材料336.1.3初步估算轴径336.1.4轴的结构设计346.1.5轴受力分析346.1.6 轴的疲劳强度校核386.1.7 轴的静强度校核396.1.8 轴的刚度校核406.1.9绘制工作图406.2齿轮轴的校核406.2.1齿轮轴的外力分析406.2.2 内力分析及危险断面的确定426.2.3 齿轮轴的强度校核43第七章 推钢机的规程与维修447.1 推钢机的规程447.1.1推钢机工作注意事项447.1.2 退刚机常见事故与处理447.1.3 推钢机的点检维护447.2 推钢机的维修467.2.1 维修准备467.2.2 推钢机拆卸467.2.3 零部件清洗检查477.2.4 安装调试47结 论48参考文献49致 谢51内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）第一章 绪论1.1线材生产的基本知识我国现行有关标准规定，直径为59毫米是盘圆卷状态的热轧圆钢称为线材，它是热轧型钢中断面尺寸最小的一种，线材因以盘卷状交货，故又称为盘条。线材用途很广，在国民经济各部门中线材占有重要的地位。有的线材轧制后可直接使用，主要做钢筋混凝土的配筋和焊接结构件用，例如经过拉拔成各种钢丝，再经过冷锻及捻制成为弹簧等等。线材应用范围不仅相当广泛，而且用量也大。据有关资料统计，各国线材产品产量占全部热轧材总量的5.3%15.3%。例如美国约占5%，日本约占8%，英国和饿国约占9%，西德约占11%，法国约占14%，我国约占10%左右。高速线材轧机与其他先进技术一样也是时代的产物，是冶金技术、电控技术、机械制造技术的综合产物。高速轧机的特点是：高速、单线、无扭、微张力、组合结构、碳化钨环和自动化。产品特点是盘重大、精度高、质量好。通常高速线材轧机的工艺特点可以概括为连续、高速、无扭和控冷，其中高速轧制是最重要工艺特点。实现高速首先是设备，如推钢机、加热炉、精轧机、夹送辊、吐丝机要能适应高速运转。推钢机的可靠性和工作能力直接影响了线材轧制速度。1.2高速线材轧制工艺流程钢坯运入成批称重入库存放炉前上料钢坯质量检查单根称重加热粗轧切头尾中轧预精轧切头尾精轧穿水冷却吐丝成圈散卷控冷集卷切头尾压紧打捆卸卷入库从工艺流程可以看出推钢机主要是在线材生产的加热环节起重要作用，高速线材轧机的主要特点为：高速、单线、无扭轧制、组合结构小、辊径宽度小、延伸大、轧件尺寸波动小。碳化钨有很高的耐磨性，轧出的线材表面光滑。线材是热轧生产中断面最小，长度最大，而且是盘成卷状的产品，其断面主要是圆形，也有六角、方形和异形断面的。圆形断面线材的规格是，经常生产的是，盘卷内径为700mm以上，外径为盘重为100-300kg不等。线材按用途分热轧状态和经二次加工制订，导金属制品两种。后者要求断面形状和尺寸准确。目前的技术已能将线材断面尺寸公差和圆度控制在，长度公差在以内。1）一般工艺流程如下：称重装料加热轧制冷却卷取运输道冷却检查打捆称量入库控制冷却图1.1 线材生产的工艺流程2）摩根高速线材轧机的工艺流程如图1.2所示：图1.2 摩根高速线材轧机的工艺流程1.3本次设计推钢机的类型特点推钢机位于钢坯和加热炉之间，是步进式加热炉的重要辅助设备，所以推钢机推头必须承受高的温度和压力。由于科学的进步和生产力的提高，加热炉以及其它设备的不断改进和完善大大提高了生产的效率，同时过去老式的推钢机工作能力慢慢的不能满足当前的生产要求。液压推钢机是冶金轧钢生产线上将钢坯推进加热炉内进行加热的专用设备，它充分使用了液压油缸和液压系统的出力大，体积小操作方便的优点。使推料工序得到减化，同时也降低了设备成本，与老式机械推钢机相比，占地面积缩小到原来的1/21/3、设备投资节约一半、备件费用是机械推钢机的1/61/10。液压推钢机使用操作方便、使用性能长期稳定。液压推钢机能很好解决在高温、高粉尘下工作油缸的密封、主机导向部位的密封及磨损的问题，它结构简单,操作方便,刚性好,效率高,性能长期稳定,可单机使用,亦可双机并用,多机并用,是新型钢铁企业解决占地面积小、厂家投资少的理想设备。所以现急需设计一种推力大，而且运行可靠，体积小现代推钢机。第二章 方案选择2.1推钢机的形式和特点用来向连续加热炉中装出原料的机械设备称为推钢机。对于端出料的加热炉，推钢机的作用是将原料由炉尾推进炉内，经加热后由炉前顶出；对于侧出料的加热炉，推钢机将原料推至出料位置，再由出钢机将原料从侧出口处推出炉外。推钢机的种类很多，有螺旋式的，齿条式的，液压式等。不同形式的推钢机有着不同的优缺点，例如齿条式推钢机的特点是：传动效率高，使用可靠，维护量小。根据现场多年使用推钢机的经验，当推力大于200kn时不用齿条式为宜。各种推钢机的类型及结构特征如表2.1所示。表2.1 推钢机的类型及结构特征序号型式结构及操作特征适用对象1螺旋式由螺杆螺母机构推动钢料，结构简单、重量轻、易于制造。但传动效率低，零件易磨损，推力、推速和行程均较小，应用受到限制。适用于小型、线材车间，推力在20吨以下。2齿条式由齿条齿轮系统推动钢材，传动效率高，工作稳妥可靠，不需经常维修，推力、推速及行程较大，但结构复杂，自重大。 适用于推力在20吨以上大中型型钢车间及钢板车间。应用较广。3杠杆式采用曲柄连杆结构推动钢料，结构复杂。重量较大，行程较小，但推速高、操作灵活。适用于线材及小型车间推动长坯料。4液压式由液压缸推动钢料，结构简单，重量轻，工作平稳，调速方便。需设置液压站，液压元件供应困难。适用于各轧钢车间，各种吨位均推荐采用。由于要求推力比较大，所以推钢机设计首先选择齿条式的推钢机；但是齿条式推钢机存在着一些问题：1）由于齿条行程较长在运行过程中容易出现“前倾”或“后仰”现象；同一钢坯推头的四个托轮在安装调整时较为困然，很难保证四个托轮上轮面在同一个标高上。以上因素直接影响到开式齿轮与齿条的正常啮合，致使齿面磨损加快并偶有断齿现象的发生。2）钢坯受冷热变形等各方面影响，平直度存在一定的误差，而齿条之间与钢坯推头之间均为“硬”性联接，彼此间传动不能很好地互相补偿及自动调节，造成齿条施压力不均。同时推钢机的工作环境较差，氧化铁皮、煤粉等固体颗粒较多致使齿面磨损严重。3）该设备的部件连接环节繁杂、结构不紧凑、安装及传动误差较大，设备的运行稳定性差，剧烈的振动使轴承座经常联接松动、轴瓦磨损严重，大大增加了维修、调整工作量4）在实际生产过程中，一般要求推钢机的回程速度快，推进速度慢，而此传动形式的推钢机不易实现调速，因此对生产节奏影响很大。由于对推钢机的各项性能提出了更高的要求，同时安装空间也受到了限制。如果继续使用机械式传动推钢机，不但无法克服以上其所固有的种种缺陷外，还将使设备投资费用增加，设备的运行可靠性无法保证。最后针对齿条式推钢机的缺点及液压传动的特点，决定设计一套液压式传动的推钢机来代替齿条式的推钢机。近几年来推广采用液压式的推钢机，这是因为推钢机的往复直线运动很容易由油缸来实现，且油缸是一种简单，可靠，轻便的机构。液压式推钢机的优点：设备质量小，机构灵巧，尺寸紧凑，占地面积小；易于实现无级调速；易于控制过载；能自行润滑，调压方便。2.2推钢机的主要技术参数推钢机的主要技术参数有三个：推力、推速和行程。（1）推力推力可由下式计算： （2.1）式中， p推钢机推力，n； 摩擦系数，一般取0.60.7；r附加阻力系数，如新炉滑道表面较粗糙时，可取1.3； q坯料质量，t。（2）推速推钢机推杆的运动速度称为推速，推钢机的速度取决于以下三个方面的因素：1) 原料的断面形状和断面尺寸；2) 加热炉生产率；3) 轧制周期及出料方式。在电动机正常负载的情况下推进通常采用0.10.12m/s。对于小吨位推力的推钢机，螺旋式推钢机的推速比齿条式推钢机的推速低些。一般来说，影响推钢机生产率的主要因素是推钢机返回的空载时间。为了提高产量，中小型轧钢车间加热炉用的推钢机的返回速度可取得比推速大一倍以上的速度，以缩短空载时间。采用液压式推钢机其速度的改变较为简单、方便。推钢速度可参考下列范围选取：断面高为3090mm的钢坯（锭），v=4060mm/s；断面高为100160mm的钢坯（锭），v=60100mm/s；端面高为200300mm的钢坯（锭），v=100120mm/s。（3）推程推程是指推杆运行的距离，推钢机的推程通常采用1.55m，其大小取决于上料方式：1) 如采用吊车直接上料，其工作行程根据每次吊钢的数量及规格来确定，一般都大于每次装料的总宽度；2) 如采用辊道上料，最大行程比工作行程大3001200mm（根据检修要求推头退到外侧所需的长度来决定），行程应大于辊道的宽度，并加上钢料翻钢，排钢所需要的操作距离及推钢机退回时原料的弹回量等距离之和来确定。参考表格如表2.2：表2.2 推钢机基本参数系列（v=m/s）推力吨50102202302402502752100215020022502推速0.10.060.10.10.10.10.10.10.10.10.1推进0.070.040.060.070.070.070.10.10.10.10.1回退0.140.080.120.140.140.140.220.220.220.220.22推程（m）：1、1.5、2、2.5、3、4、5第三章 液压系统的设计3.1现有推钢机的工艺参数1) 总推力：2100kn；2) 工作行程：1750mm;3) 液压缸行程：2250mm;4) 推进速度：65mm/s;5) 回退速度：200mm/s;3.2液压系统的初步设计根据总推力f=2100kn，初步设计推钢机由六个液压缸组成，要求六个液压缸做到同步，选用机械联结的同步回路。该系统负载不稳定，速度需要调节，选用节流阀控制系统的速度。一个油缸的工作负载 =350kn （3.1）3.3确定液压系统参数1）初选液压系统的工作压力，设=16m 2）确定液压缸尺寸根据油缸受力平衡方程，得出 = （3.2）式中，液压系统的工作压力，； 回油背压（即液压缸有杆腔的油压），设=2.5；油缸的机械效率，取=0.8。则 =324 （3.3） （3.4）根据机械零件设计手册，活塞直径取根据机械零件设计手册，活塞杆直径d取标准直径，取，则有杆腔的活塞面积3）确定液压缸流量一个液压缸的功率为 （3.5） = =35kw六个液压缸所需功率 。 （3.6）3.4 液压缸选型根据以上计算可知工作液压缸是重型液压缸，选差动缸，为了确保工作的可靠性，最大工作压力为25mpa，装配型式选用jg即脚架固定式，行程 s=2250mm.所以选择液压缸型号为：c25jg220/1602250mih上，其结构图如3-1所示。 图3-1 液压缸结构图3.5 拟定液压系统图1）调节方式由上述计算得知，该液压系统流量较大，压力也较大故选择节流阀调速，又因为出油口节流有液流阻尼，它的动刚度比进油口节流调速回路好，因此选择回油口节流的节流阀调速回路。2）油路的循环形式由于选用了节流回路，此系统必为开式循环。3) 液压泵型式的选择该系统一个工作循环过程中流量变化比较大，因此选用变量泵。4）速度换接方式因为该系统流量大故考虑用电液换向阀，电液换向阀换向灵敏度高，液压冲击小。 3.6选择液压元件3.6.1选择液压泵和电机1）确定液压泵的工作压力已知油缸最大工作压力为16mpa，进油管路压力损失为2mpa，故液压泵的工作压力 mpa （3.7）2) 液压泵的流量 （3.8） 取k=1.1（油泵漏油损失的系数）3）选择液压泵电机由公式： （3.9）3.6.2元、辅件的选择1）电液换向阀2）溢流阀3）单向节流阀4）单向阀5）二位二通换向阀6）油缸7）压力继电器3.6.3确定管道尺寸根据 总压油路，设v=3m/s 则 （3.10）选油泵出口的压油管路为的无缝钢管。分支压油管路，设v=3m/s则选的无缝钢管。总回油选 则83mm选=1004的无缝钢管，分回油管选的无缝钢管。3.6.4 油箱容积的确定按经验公式：=15000l。第四章 推杆的计算首先选择推杆必须保证其的强度和刚度。另外因为推钢机的工作行程长，推杆长将近7米，这为加热处理带来了极大的困难（现在条件没有这么深的炉子），制作时可以将推杆分成两段（推动梁和推杆）在热处理，粗车后将两段接头用螺栓联接。推钢机的受力简化如图4.1所示。图4.1推钢机的受力简图4.1 推杆的稳定性计算（1） 选择材料初选材料zg270500为制作推杆，材料的机械性能：=270mpa，=500mpa，%=18，%=25，并且以圆钢来计算。（2）推杆推动钢坯运动时主要是受到轴向的压力，当压力逐渐增加到某一极限值时，推杆的直线平衡变为不稳定，由已知推钢机的总推力，即一根推杆所承受的推力为：（3）推杆的许用强度为=，则=7=700 （4.1）式中，d推杆的最小许用直径。很显然，此时的计算只考虑推杆的强度，并没有考虑推杆受静压力时稳定性问题。（4）考虑推杆静压稳定时，按下式计算： （4.2） 式中，稳定安全系数，钢取1.5 3； 稳定系数，=20.19； 推杆承受的实际推力，n； l推杆的全长，mm；i推杆最小截面处的抗弯截面惯性矩，。因为压杆的中点，增加一个中间支座（齿轮，导向轮），相当于推杆长度变为，推杆的临界压力变为 （4.3） 所以 ，取=2，即：i=723.6由公式： i= （4.4）所以 d=11.0cm=110mm与上述按强度计算的推杆直径相比较，取大值，即取d=110cm作为推杆的最小计算直径。（5）选择合理的截面形状 从欧拉公司，看出截面的惯性矩i越大，临界压力越大。从经验公司又可以看到柔度越小，临界压力越高。由于，所以提高惯性半径的数值就能减小的数值。可见，如不增加截面面积，尽可能地把材料放在离截面型心较远处，以取得较大的i和i，就等于提高了临界压力，则空心环行截面就比实心圆截面合理。如图4.2所示。d=110mm d=150mm, d=100mm图4.2推杆截面即 ，取d=150mm；则由以上公式 mm,圆整得100mm。4.2推动梁的选择（1）考虑到安装导向轨和齿条的固定，分别在梁的上下表面加工槽沟，下表面安装齿条所以槽沟长度应与齿条长度相同，大小为2750mm；上表面安装导向轮的导轨所以加工导轨槽为2260mm；为了减小推钢时梁的摩擦在梁的安装上导向滚轮，根据梁的尺寸直接选用成品直径为90mm的滚轮，在梁的两侧加工长度为2906mm，宽为90mm的滚动槽。梁的总长度直接取3335mm，两端分别与液压缸活塞杆和推杆联接。所以梁的截面图如图4.3所示。210mm220mm91mm图4.3推动梁的截面图（2）滚轮轴承的选择滚轮轴承直接根据滚轮直径选择成品型号为kr90p。（3）推动梁与液压缸活塞杆联接首先将液压活塞杆与推动梁两段的接头处分别加工成内、外螺纹，将螺纹旋入后，进行调整联接的平直度并在接头处打坡口，焊牢，焊缝要求按yb/t036.10标准的级规定探伤，焊后再进行精加工。注意接头位置应避开最大的弯矩和最大剪力点。4.3推头材质的选用及焊接4.3.1推头材料选择 推头及推头连接板采用2cr25ni20si2，属于奥氏体耐热钢。4.3.2推头的焊接为了保证焊缝熔透，将推头连接板坡口加工成如图4.4所示尺寸。焊前用氧-乙炔火焰将工件预热到150c，用点温度计检测预热温度；推头及推头连接板相焊，属于同类组织的钢焊接，考虑该焊缝处处于高温区，要求焊缝具有较高的抗疲劳性能，同时图4.4 焊缝坡口形式及尺寸也考虑到焊缝与母体材料成分相近，选用a507焊条较为合适，这种焊材含mo量最高，具有较高的热强性，若无a507可用a407或a402代用。焊前焊条烘干到250350c，保温两小时，放入保温筒内，随用随取；为防止焊接变形，两边要交替焊接；打底焊电流要大些，尽量压低电弧，不做摆动，保证根部焊透；清理层间渣皮、缺陷等，并注意保持层间温度；为防止焊缝产生热裂纹，打底焊以后各层的焊接应采用小电流，宽焊道，薄焊层的操作方法。4.3.3推头焊缝强度计算计算焊缝强度时，假定焊缝处的应力分布是均匀的，且不计残余应力的影响。这是因为焊缝附近的应力分布非常复杂，应力集中及应力很难确定，上述假定可使计算大为简化，如图4.5推头的受力简图。f如图4.5 推头的受力简图（1）许用应力的确定根据机械设计表91查得该类型焊缝静载荷的许用应力=200，许用剪切力为=140。（2）参数的确定静载荷f=350kn，根据焊缝的长度l=70，查新编机械设计手册图46得k=20。（3）强度计算由公式 = （4.5） =89.3所以焊缝的强度足够。4.3.4推头的连接部分为了便于推头的更换，推头与连接头采用螺栓连接，结合面采用台阶式，在推钢机向外推送钢坯时，水平方向的剪力较大，此时剪力由推头与联接头接触的台阶面承受；当推钢机向回运行时，水平方向的剪力较小，此时剪力才由螺栓承受。另外，加设扣紧螺母以防螺栓松动。4.3.5推头安装调整将推杆装入支承座后，用千分尺来测量调整六根推钢杆在六个支承座之间的平行度，调整好后用挡块焊住定位。图3-2是推杆、推头以及活塞杆的安装示意图。1 活塞杆 2 推杆 3 齿轮的两个相对极限位置 4 推头 图3-2是推杆、推头以及活塞杆的安装示意图第五章 齿条齿轮传动设计计算5.1齿轮齿条传动的概述齿条可以看成是直径为无穷大的齿轮，当齿轮的分度圆直径无穷大时，分度圆弧就边成直线，称作齿条的分度线，齿顶圆变齿顶线，标准齿条的齿廓线夹角为，相邻两齿轮在分度线上对应点间的距离为周节： （5.1）齿条和齿轮啮合条件同两个齿轮啮合一样，也必须是模数m和压力角 相等，当齿轮转动n转时齿条移动的距离为：（mm） （5.2）式中， s齿条移动距离； n齿轮转速； z齿数； t周节。5.2原始数据的确定（1）齿条长度的确定推钢机液压缸的行程s=2250mm.，齿条的总长度必须大于该行程，选齿条长度l=2750mm。（2）齿条基面到齿高的距离j=90mm。（3）模数选择根据机械设计手册表101，初选齿条模数=20mm；齿轮模数=20mm。（4）基本轮廓 齿形角；齿顶高系数=1；顶隙系数=0.25；齿根圆角半径系数=0.38；齿轮变位系数=0.43（按机械设计手册第三卷，表3233选取）。5.3主要几何参数的计算（1）分度圆的直径与齿条运动速度的关系由公式 （5.3）式中，v线速度，m/s；转速，r/min。取齿轮的转速11r/min，即；，即。所以 =347mm。（2）齿条齿数、齿轮齿数齿条齿数：；齿距 =62.8mm ，即：=44.2，取整=44。 齿轮齿数：齿轮分度圆直径 ，=； （5.4）所以 =18。 （5.5）（3） 齿顶高齿条： =120=20mm （5.6）齿轮： （5.7） =（1+0.43）20=28.6mm（4) 齿根高 齿条： （5.8） =（1+0.25）20=25mm齿轮： （5.9） =（1+0.25-0.43）20=16.4mm（5) 齿高 齿条： =45mm齿轮： 45mm（6) 齿轮中心到齿条中心线的距离j=188.6mm （5.10）（7）齿条切齿部分精确长度=（44-0.5）62.8=2731.8mm（8）齿条中线弦齿厚=0.5=31.4mm（9）齿条中线弦齿高mm（10）量柱直径=1.720=34mm（11）齿宽查机械设计手册第三卷.得齿轮齿宽系数0.375，则=0.375360=135mm齿条的齿宽为：=135-5=130mm齿轮结构如图5-1所示。图5-1 齿轮结构5.4齿轮齿条传动的强度计算选齿轮齿条材料为45号钢，调质，查机械设计手册第三卷得其机械性能：，；硬度hbs=220250。根据推钢机的输出推力和最大速度（回退速度），而齿轮齿条机构主要起支承作用，所以齿轮齿条所传动的功率不大，以齿轮齿条传动功率p=2kw来计算。直齿圆柱齿轮齿条传动的设计计算，一般是根据齿面接触强度和弯曲疲劳强度来计算，按接触强度和弯曲疲劳强度计算来初步确定主要参数。（1）试验齿轮的接触疲劳极限根据齿轮材料为碳钢和齿面硬度，由机械设计手册图1011（c），取中间值，=570mpa,=470mpa。（2）齿轮传递的扭矩tt=1736nm （5.11）（3）综合系数k根据工作载荷平稳，由机械设计手册第三卷，表1010按hb350，取k=3。（4）重合度、。根据 查机械设计手册第三卷，由图101得端面重合度=0.87， =0.78。因为，=0。所以总重合度=0.87+0=0.87=0.78+0=0.785.5接触疲劳强度校核（1）分度圆上的圆周力=9644n（2）使用系数，由表1013取=1.0。（3） 动载荷系数因为，而且分度圆周速度 =0.2m/s。又 =0.04m/s，小于3m/s，据此由零件设计手册查得=1.08。（4）接触强度计算的齿向载荷分布系数假定承载计算齿宽等于齿轮齿宽=135则/b=1。因为，由零件设计手册图106（c）查得。（5）接触强度计算的齿间载荷分配系数根据总重合度，按7级精度由零件设计手册图107取。（6）节点区域系数因 且，由零件设计手册图108查得。（7）弹性系数由机械设计手册第三卷.表1014，按齿轮齿条材料为钢，查得。（8）重合度系数根据机械设计手册第三卷.表1012中公式的代号说明，对于直齿轮。 （5.12） （9）螺旋角系数直齿圆柱齿轮 （10）计算齿条齿轮接触应力的基本值 （5.13） = =263mpa（11）计算接触应力 （5.14） = =300mpa（12）接触疲劳强度的寿命系数由参考资料3表1015，取。（13）润滑油系数选用粘度的矿物质润滑油，由零件设计手册图1013查得。（14）速度系数按=0.2m/s 和 ，由零件设计手册图1013查得。（15）粗糙度系数 （16）工作硬化系数齿轮齿条的平均粗糙度大于6，故选。（17）尺寸系数假定选材恰当，且热处理和硬化层深度选择合理，则取 （18）接触疲劳极限应力 （5.15） = =393mpa（19）接触疲劳强度最小安全系数，按失效率为1/100，由机械设计手册第三卷.表106查得（20）接触强度计算安全系数 （5.16） = =1.31由于大于，故接触强度校核通过。5.6齿条齿轮传动的弯曲疲劳强度校核（1）试验齿轮的弯曲疲劳极限根据齿轮材料为碳钢和齿面硬度，由零件设计手册，图1020（c）查取，（2）弯曲强度计算的齿向载荷分布系数。（3）弯曲强度计算的齿间载荷分配系数根据总重合度，=0.78，并按7级精度由零件设计手册图107取。（4）载荷作用于齿顶时的齿形系数根据，由零件设计手册图1016查得，。（5）载荷作用于齿顶时的应力修正系数，由零件设计手册图1017查得，。（6）螺旋角系数直齿圆柱齿轮 ，。（7）重合度系数根据零件设计手册表1017的公式中代号说明得= （5.17）=（8）试验齿轮的应力修正系数（9）弯曲强度计算的寿命系数（10）相对齿根圆角敏感系数根据应力修正系数，和材料，由零件设计手册图1021查得，。（11）相对齿根表面系数。（12）弯曲强度计算的尺寸系数根据模数，由图1023，。（13）弯曲强度计算的最小安全系数按失效率低于1/100，由零件设计手册表1016查得。（14）齿根弯曲应力的基本值 （5.18） = =17.56mpa = =19mpa（15）计算齿根弯曲应力 （5.19） = =22.75mpa =24.62mpa（16）弯曲疲劳极限应力 （5.20）= =325mpa = =410.5mpa（17）计算弯曲疲劳强度的安全系数根据机械设计手册第三卷.表1017中式（1023）= （5.21）=14.3=16.7由此可知， 和皆大于，弯曲强度足够，且比较富余。 齿轮齿条如下图所示。 齿轮 齿条 图5-2 齿轮齿条安装示意图第六章 轮轴的设计轴的设计包括如下内容：轴的材料选择，轴径的初步计算，轴的结构设计，轴的强度校核，轴的刚度校核还有轴的公差与配合的确定和轴工作图绘制。6.1导向轮轴的计算6.1.1基本参数的确定（1）根据推杆的直径取导向轮的最小直径mm。导向轮周长为（2）由于推钢杆的推进速度为，回退速度=200导向轮转速为： （6.1） =23.885r/min（3） 因为导向轮主要起支承作用，所以传递的功率比较小，初选传递功率为10。6.1.2选择轴的材料由零件设计计算实例表151选用45号钢，正火处理。估计轴径小于100mm查得，=200,=95,=55，=。6.1.3初步估算轴径根据轴的工作条件，轴工作时主要承受弯矩和扭矩，按扭转强度计算轴的最小直径，根据零件设计计算实例表153中式（151）,=。由零件设计计算实例表155取a=120代入上式求得 =89.5mm 取标准值90mm。考虑有一个键槽，将轴径增大5%，即 即标准值为95mm。6.1.4轴的结构设计导向轮安装在轴承箱正中央，与箱体壁保持21mm的间隙。选用轻型滚动轴承，初定30218型轴承的宽度为32.5mm。d=160mm。轴肩圆角半径。考虑轴上零件的轴向固定、润滑空间、装配方便等，初步决定有关尺寸，并绘制结构草图如图6.1。图6.1 轴的结构简图6.1.5轴受力分析（1）求作用在轴上的力如图(a)yxzd(a)zab(b)abd（c）xaydb(d)abd(e)abd(f)abdt(g)abd(h)图62 轴的受力分析图从动导向轮传递的扭矩 （6.2）=则 圆周力 （6.3）径向力等于预紧力=100kn（2）水平平面内的力如图(b)支点反力=156184.6n=78092.3nd点的弯矩=12494.8绘制弯矩图如图(c)。（3） 求铅垂平面内的力如图(d)支点反力=5n（4） d点的合成弯矩m=14836.4nm （6.4）绘制合成弯矩图,如图(f)。（5） 作轴的扭矩图(g)扭矩 t=2000n（6） 计算d点的当量弯矩=14885 （6.5）绘制当量弯矩图,如图(h)6.1.6 轴的疲劳强度校核（1）应力集中系数,d处直径95mm,按材料的=600mpa,由机械设计手册第三卷，查a型键槽得=1.76，=1.64。轴径由95mm变到90mm所引起的尺寸变化系数由机械设计手册第三卷，表2-5查取。因=1.05，故静强度足够。6.1.8 轴的刚度校核轴的安全裕度较大，刚度较好，校核计算从略。6.1.9绘制工作图根据工作要求确定各段轴径公差、表面粗糙度、过度圆角、中心孔型号、键槽尺寸及公差，提出技术要求。6.2齿轮轴的校核根据齿轮的尺寸，初选轴径，带键槽，材料为45号钢，许用应力=120mpa6.2.1齿轮轴的外力分析齿轮上的圆周力和径向力分别向c截面的形心简化可知，轴在水平和铅垂两个平面发生弯曲变形，同时轴还有扭转变形，如图6.3所示。abc200mm200mmmyzxabca)b) abcabca c bc)d)e)abcta c bf)g)图6.3 齿轮轴弯扭图分析由计算得传递扭矩t=1736 由公式 t得圆周力=9644n径向力=3510n6.2.2 内力分析及危险断面的确定（1）轴在水平面内弯曲的最大弯矩为=964.4 （6.14） （2）轴在水平面内弯曲的最大弯矩为 =351（3）合成弯矩=1052.9。 （6.15）（4）扭矩tt=17366.2.3 齿轮轴的强度校核由以上计算得知，轴的危险截面为c截面，该截面的应力： （6.16） =19.2mpa由于，故该轴强度足够。根据轴径mm,查机械设计手册第三卷，得选择轴承型号为61936轴承。第七章 推钢机的规程与维修7.1 推钢机的规程7.1.1推钢机工作注意事项（1）推钢过程中，发现钢坯顶斜等异常现象时，必须立即处理。（2）在长时间停车时推杆必须退回到原位，将控制器放回零位，断开电源。（3