飞剪机传动装置的设计【全套CAD图纸+毕业答辩论文】

买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 毕业论文 (设计 ) 题目： 飞剪机传动装置的设计 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 目 录 内容摘要 1 关键词 1 1 1 2 2 3 3 4 5 6 7 7 12 13 23 24 26 26 26 26 27 结论 28 参考文献 30 致谢 31 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 1 飞剪机传动装置的设计 内容摘要 ： 飞剪机是冶金工业的重要装备，它为冶金行业的发展注入了新的生机。随着现代化钢材生产的产量和品种的不断增加，要求轧钢生产向高速，连续化生产方式发展的今天，飞剪机的需求量不断增加。因此 ，作为其核心部位的传动装置，就显得尤为重要。传动装置是为机械提供动力的装置，它处于能量流系统的中间位置，主要用于将原动机的运动和动力传给执行机构。它具有基础性和独立性，其性能的优劣直接影响着飞剪机的性能。本文根据设计要求，通过对相关齿轮、轴以及相关传动部件的设计计算，完成了对传动装置的设计，使其符合设计要求，达到使用目的。 关键词 ： 传动装置 齿轮 轴 设计 of is of of of of is is as of is It in of is to of of to of of 流 14951605 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 2 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 3 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 4 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 5 剪机的认识及分类 飞剪机是在轧件运动中对轧件实施剪切工艺的一种设备，是连续式轧钢生产线上不可缺少的，非常关键的设备之一。特别是随着现代化钢材生产的产量和品种的不断增加，要求轧钢生产向高速，连续化生产方式发展的今天，飞剪机的需求量不断增加，自然而然的对飞剪机的设计和制造质量提出了更高的要求。由于是运动中对轧件实施剪切，因此，对飞剪的运动特性，反应灵敏性，以及工作稳定可靠等各方面都必须有很高的要求。 飞剪 机的剪切工艺主要包括：对连轧生产线上的轧件实施切头、切尾，切定（倍）尺，以及事故处理和轧件的样品剪切等。 飞剪机的分类方法有很多种，主要有：按照轧制线上生产钢材的品种不同分为，买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 6 钢坯飞剪机、板带飞剪机、型钢飞剪机和高速线材飞剪机等；按其机体结构和剪切形式不同分为，曲柄连杆式飞剪机、摆式飞剪机、滚筒式飞剪机、圆盘式飞剪机；按工作方式又可分为连续式飞剪机、起停式飞剪机和连续 起停复合式飞剪机。 剪机的设计要求 (1)速度要求 飞剪机的剪切速度应与轧件同步，最理想的状态是在剪切时，飞剪机的剪刃在轧件运 动方向上的速度应等于或略大于轧件运动速度（俗称抛钢）。但此时必须要考虑飞剪机剪切时的动态速降。 (2)剪切质量要求 为保证轧件剪切断面（平直）质量，要求飞剪机的一对剪切刀片在剪切过程中作平移（平行移动）运动，剪刃间的刀片侧隙应尽可能保持不变，同时，两刀片始终与轧制中心线相垂直。 (3)剪刃要求 剪刃的运动轨迹应是一条封闭曲线，在剪切段应尽量平直，在剪切过程中要求剪切速度均匀，并且不能出现相碰卡死现象。剪切完后，剪刃仍恢复到固定的初始位置，不影响轧件自由通过。 (4)刃侧隙要求 应能根据不同的轧件厚度， 甚至轧件形状，合理方便地调整剪刃侧隙及重合量，以保证剪切工艺的正常实施。 (5)精度要求 尽量减少参与剪切运动的机构零部件的数量和重量，以降低剪切机构运动的惯量值（即飞轮矩），减少速度变化量，提高飞剪机剪切机构的灵敏性稳定性和定位精度，从而提高飞剪机的剪切定尺精度。 (6)辅助设备要求 合理配置适合于飞剪机的同步机构及前后设备，如夹送测速辊，或末架轧机，拨钢管（槽）等。此项因飞剪机结构选型及工作方式不同而不同，以保证飞剪机剪切速度与轧件速度始终保持线性系从而保证剪切定尺精度和剪切质量。 述 动装置的认识 古语常说“路遥知马力”，这句话其实就是从正面肯定了传动装置的地位，一台好的机器只有具备了良好的传动装置，才能构成良性的动力结构，使其发挥出应有的作用和效力，因此，说传动装置具有“心脏”的价值一点也不为过。 在各种机械系统中都大量存在各种运动构件，他们分别具有传动、操作和执行功用。根据其功能的不同，我们把它们分别称为传动系统（其中包括变速装置、起停与买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 7 换向装置、制动及安全保护装置等部分），执行系统、操纵系统，总称机械运动系统。传动系统处于能量流系统的中间位置，它主要用于将原动机的 运动和动力传给执行机构。 动装置的任务 第一，将动力机输出的速度降低或提高，以适合工作（执行）机构的需要。 第二，直接用动力机进行调速不经济或不可能时，采用变速传动来满足工作（执行）机构经常要变速的要求。 第三，将动力机输出的转矩，变换为工作（执行）机构所需要的力矩或力。 第四，将动力机输出的等速旋转运动，转变为工作（执行）机构所要求的按某种规律变化的旋转运动。 第五，实现由一个或多个动力机驱动若干个相同或不相同速度的工作（执行）机构。 第六，由于受到动力机或工作（执行）机构机体外形、尺寸等的限 制，或为了安全和操作方便，执行机构不宜与动力机直接联系，也需要用传动装置来连接。 动机选择应考虑的问题 第一，根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的起动、制动、反转、调速等要求，选择电动机类型。 第二，根据负载转矩、速度变化范围和起动频繁程度等要求，考虑电动机的温升限制、过载能力和起动转矩，选择电动机的容量，并确定冷却通风方式，所选电动机容量应留有余量，负荷率一般取 大的备用容量会使电动机的效率降低，对于感应电动机，其功率因数将变坏，并使 按电动机最大转矩校验强度的机械造价提高。 第三，根据使用场所的环境条件，如温度、湿度、灰尘、雨水、腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护方式，选择电动机的结构形式。 第四，根据企业的电网电压标准和对功率因数的要求，确定电动机的电压等级和类型。 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 8 第五，根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程性能的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机的额定转速。 此外，选择电动机还必须符合节能要求，考虑运行可靠性、设备的供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易，以及产品价格、建设费用及考虑生产过程中前后期电动机容量变化等各因素。 动机功率的选择 由已经条件知，需要剪裁的材料是 50 的棒料，剪切速度 m/s，剪切长度为L=切机构主轴的转速为 n=270r/切力矩 M=m. 所需电动机功率计算： 9550式中 P 电动机功率， 电动机的过载系数， 取 3； 传动效率，经计算得 ； K 力矩分配系数， . 代入相关数据得， P=231根据电动机功率，参照相应的直流电动机标准进行预选，选择的电动机必须具有转动惯量小且启动力矩大的特点，查机械设计手册，选择 电动机，其额定功率 84定转速为 680r/通过分析，初步确定以下两种传动方案： 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 9 图 4 中间联轴器 5 飞剪机本体 图 两种方案的对比 : (1)方案 2 减速机内部齿轮和轴承受到的冲击载荷小，因而整机寿命长，而且根据需要还可以更换不同速比的减速机，对飞剪机的改造升级有利，方案 1传动比一旦确定就不易更改。 (2)方案 2 传动方案中采用中间减速器和中间联轴器，在同样电动机 功率和传动比的情况下比方案 1 中多出了中间减速机箱体和中间联轴器的重量，并且由于联轴器转动惯量的存在而消耗电动机的能量。 (3)方案 2 比方案 1 多出了两个中间传动环节，由于齿轮副侧隙以及联轴器误差的存在，影响飞剪机本体剪切的速度。 综上所述，由于方案 2传动的环节较多而导致产品整体质量较重，而且剪切精度较低，因此方案 1更适合本次飞剪机的要求，故选取方案 1作为本次设计的传动方案。 传动比的计算与分配 传动装置应有的总传动比为：中 i 总传动比； 电动机满载转速； 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 10 主轴转速。 代入相关数据得 i=由于减速的范围较小，所以可用一级减速通过传动齿轮传递到工作轴的方案。即i=轴转速 电动机轴： 80 高速轴： 80I m 低速轴： 70轴输入功率 电动机轴功率： 84高速轴： 低速轴 I： 低速轴 032 I 其中 1 联轴器的传动效率； 2 滚动轴承的传动效率； 3 圆柱齿轮的传动效率。 轴转矩 转矩计算公式为： 9550 代入数据求得： 高速轴： m 低速轴 I： 550N m 低速轴 m 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 11 择齿轮类型、精度等级、材料、齿数及螺旋角 (1)按图 2用斜齿圆柱齿轮传动 。 (2)传动装置为一般工作机构，故选用 7 级精度。 (3)查表选择小齿轮材料为 40调制处理，硬度为 280齿轮材料为45钢，作调制处理，硬度为 240 (4)闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，以齿数相对较多为好。小齿轮的齿数可取为 0 40。 故取 0，则大齿轮齿数 40=101 (5)为了不使轴承承受过大的轴向力，斜齿圆柱齿轮传动的螺旋角不宜选的过大，常在 8 20之间选择，故初选螺旋角 =10。 齿面接触强度设计 设计计算公式为： 3 211 )(12 H (1)确定公式内的各个计 算数值 1 试选 查图 10取区域系数 查图 10， . 则 . 小齿轮的转矩 由表 10d=1. 由图 10 由图 10齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限： 1=600按齿面硬度查得大齿轮的接触疲劳强度极限： 2=550 计算应力循环次数： 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 12 900882(16806060 8912 由图 10 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1. 则： M p 401 1l i M p 171 i M p 82 5 1 75 4 02 21 (2)计算 试计算小齿轮分度圆直径 计算公式为： 3 211 )(12 H 代入 数据 t 1 ）（ 计算圆周速度 t / 0060 0060 计算齿宽 91 0c o 910c o 9/ 计算纵向重合度 a a 计算载荷系数 K1 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 13 查表 10用系数 . 根据 v=s， 7级精度。 由图 10载系数 查表 10图 10查表 10故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 311 计算模数 0c o 7c o n 齿根弯曲强度计算 设 计计算公式： 3 2121c o (1)确定计算参数 1 计算载荷系数 根据纵向重合度 =图 10得螺旋角影响系数 计算当量齿数： 公式为 31代入数据得 查取齿形系数 查表 10= 查取应力校正系数 查表 10买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 14 查图 10： 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 00 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 80 查图 10弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳强度许用应力，取弯曲疲劳安全系数 S= M p M p 计算大小齿轮的 并加以比较。 小： 0 1 3 1 11 F Y 大： 2 22 F Y 比较知大齿轮的数值大。 (2)设计计算 3 c o 代入数据得： 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按照接触疲劳强度算得的分度圆直径 27计算应有的齿数。于是有： 0c o o 取 5，则 Z2=13. 何尺寸的计算 (1)计算中心距 n o 11345c o ( 21 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 15 将中心距圆整为 401(2)按圆整后的中 心距修正螺旋角 11345a r c c o (a r c c o s 21 a n 因 值改变较小，故参数、K、 不必修正。 (3)计算大、小齿轮的分度圆直径 n o s 545c o n o s 5113c o (4)计算齿轮宽度 d 圆整后取 3035(5)结构设计 齿轮结构如图 3 图 (6)具体尺寸计算如下表（单位： 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 16 表 齿宽 35， 30 分度圆直径 顶高 齿根高 齿高 h=顶圆直径 根圆直径 心距 a=401 齿数比 u=数 5， 13 螺旋角 = 传动级齿轮的设计与校核方法同上述减速机齿轮的设计与校核，具体设计过程省略，计算结果如下表： 表 3轮参数表 齿宽 40， 35 分度圆直径 d1=35 齿顶高 齿根高 齿高 h=顶圆直径 47 齿根圆直径 20 中心距 a=335 齿数比 u=1 齿数 z1=5 螺旋角 = 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 17 (1)初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45钢，调制处理。查表取 10，于是得 2680 3i n 高速轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 了使所选的轴径 联轴器的孔径相适应，故需同时选联轴器的型号。 联轴器的计算转矩 虑到转矩变化很小，故取 ： 按照计算转矩手册选用 弹性柱销联轴器，其公称转矩为 6300000N 5取 5联轴器的长度 L=172联轴器与轴配合的毂孔长度 32(2)轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方案 经分析比较，选用下图所示的装配方案： 图 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 第一，为了满足半联轴器的轴向定位要求， I 轴段左端需制出一轴肩，故取 2端采用轴端挡圈定位，按轴 端直径取挡圈直径 D=纸 Q 号交流 414951605 18 轴器与轴配合的毂孔长度 32了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故 1略短一些，取 30 第二，初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 2轴承产品目录中初步选取型号为 32219单列圆锥滚子轴承，其基本尺寸 d D T=95170 5 第三，取齿轮距箱体内壁的距离 a=12动轴承距箱体内壁的距离 s=10 2+10+4=手册得 32219型轴承的定位轴肩高度 h=5此 05 第四，已知 段上的齿轮轮毂宽度是 235了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 肩高度h 取 h=8 21环宽度 b 5 第五，轴承端盖的总宽度为 30据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端与半联轴器的端面的距离 l=40 0 第六，根据轴承的尺寸得 5 05据安装要求67 轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。根据 05得平键截面 b h=2816槽用键槽铣刀加工，长为 180时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 H7/样半联轴器与轴的连接选用平键为 b h l=2212110联轴器与轴 的配合为 H7/动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 确定轴上圆角和倒角的尺寸 查表得，轴段倒角为 45，各轴肩处的圆角半径见图 3 的设计 (1)初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45钢，调制处理。查表取 10，于是得 10270270110 33i n 中间轴的最小直径显然是安装离合器处轴的直径 了使所选的轴径 离买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 19 合器的孔径相适应， 故需同时选离合器的型号。 离合器的计算转矩 虑到转矩变化很小，故取 ： 1 2 4 1 5 0 0 09 5 5 0 0 0 按照计算转矩 手册选用双锥摩擦离合器，其公称转矩 14320000N 合器的孔径 d=110 140取 20合器与轴配合的毂孔长度 89 (2)轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方案 经分析比较，选用下图所示的装配方案： 图 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 第一，为了满足离合器的轴向定位要求， I 轴段左端需制出一轴肩，故取 段的直径 26合器与轴配合的毂孔长度 89 89 第二，初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 26轴承产品目录中初步选取型号为 32026单列圆锥滚子轴承，其基本尺寸 d D T=1302004530 第三，取齿轮距箱体内壁的距离 a=15动轴承距箱体内壁的距离 s=10 5+15+10+4=手册得 32026型轴承的定位轴肩高度 h=7此 44 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 20 第四，已知 段上的齿轮轮毂宽度是 230了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 26 轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度 h 取 h=12 68环宽度 b 0 第五，轴承端盖的总宽度为 30据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端与离合器的端面的距离 l=40 0 第六，根据轴承的尺寸得 304 4440取 36 26 轴上零件的周向定位 齿轮与轴 的周向定位采用平键连接。根据 44得平键截面b h=3620槽用键槽铣刀加工，长为 180理， 段上平键截面为b h=3620度为 280时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 H7/动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公 差为 确定轴上圆角和倒角的尺寸 查表得，轴段倒角为 45，各轴肩处的圆角半径见图 3 的设计 (1)初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为 45钢，调制处理。查表取 15，于是得 3I I i n 输出轴的最小直径显然是安装制动器处轴的直径 了使所选的轴径 制动器的孔径相适应，故需同时选制动器的型号。 根据制动器型号取 2000(2)轴的结构设计 拟定轴上零件的装配方案 经分析比较，选用下图所示的装配方案： 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 21 图 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 第一，为了满足制动器的轴向定位要求， I 轴段左端需制出一轴肩，故取 段的直径 26承端盖的总宽度为 30据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端与制动器的端面的距离 l=40 0 第二，初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承。参照 工作要求并根据 26轴承产品目录中初步选取型号为 32026单列圆锥滚子轴承，其基本尺寸 d D T=13020045 305 第三，取齿轮距箱体内壁的距离 a=动轴承距箱体内壁的距离 s=10 5+0+4=30 第四，已知 段上轴承右端采用轴肩进行轴肩定位，查手册得 32026型轴承的定位轴肩高度 h=7此 段上齿轮轮毂宽度是 335了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 肩高度 h 取 h=12 68环宽度 b 0 第五， 4426据安装要求，确定 轴上零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位采用平键连接。根据 44得平键截面b h=3620槽用键槽铣刀加工，长为 280时为了保证齿轮与轴配合有买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 22 良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 H7/动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 确定轴上圆角和倒角的尺寸 查表得，轴段倒角为 45，各轴肩处的圆角半径见图 3 核 (1)高速轴的校核 求作用在齿轮上的力 圆周力 457 402 径向力 2 7 7 59 2 o s 20t a 5 7 4c o st a nr 轴向力 5 74ta n 求轴上的载荷 经过计算得出下列数据： 表 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 6716N 858N 34276N 597552N 矩 M 953968N 34276N 597552N 弯矩 041025 N 345675 N 矩 T 948640 N 文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 23 图 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 =的计 算应力： M p 3 222 ）（ 轴的材料为 45 钢调制，由表查得 1 =60此， 1 ，故安全。 (2)中间轴的校核 求作用在齿轮上的力 圆周力 02买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 24 t 5701533595500002径向力 2 30 o s 20t a 30 0c o st a n11 1 0 6 o s 20t a 0 1 5c o st a n22 轴向力 8 2 a 3 0 0t a n 111 a 0 1 5t a n 222 求轴上的载荷： 表 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 236N 230N 16993N 矩 M 185984N 358249N = =1185120N 弯矩 =1281593 N =1676624 N 2 左 =7201569 N =6584560 N 矩 T 550000 N 文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 25 图 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 =的计算应力： M p M 5 5 0 0 0 8 5 1 2 0)( 3 222 ）（右 M p M 3 222 ）（）（右 轴的材料为 45 钢调制，由表 1 =60此， 1 ，故安全。 (3)输出轴的校核 买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 26 求作用在齿轮上的力 圆周力 475133591708302 I I 径向力 o s 20t a o st a nr 轴向力 a a n 求轴上的载荷 经过计算得出下列数据： 表 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 4996N 9755N 489N 1741N 矩 M 923420N 353155N 749409N 弯矩 806655N 176353 N 矩 T 170830