冷床升降链毕业设计

1、摘 要摘要 本次毕业设计是关于冷床升降链机械结构的设计，主要任务是设计链式传动机构，升降机构，各种支架。课题主要包括以下内容：第一步首先对冷床作了简单的概述，介绍了冷床的现状和发展状况。冷床作为现代工业生产中的重要环节对钢材产品的质量起着至关重要的作用。接着介绍冷床的分类，包括往复多爪式冷床，链式冷床，步进式冷床，翻转式冷床，摇摆式冷床，辊式冷床，以及各种冷床的特点1。第二步首先介绍冷床的组成，着重介绍升降链部分。第三步利用已知参数初步设计机械结构，进行力学分析，运动分析。对关键部件进行校核计算。第四步利用Auto Cad2010进行工程图的绘制，并检查图纸错误，分析错误原因，予以改正。本课题

2、的目的在于通过此次毕业设计，了解钢材生产线的各个环节，熟悉从钢铁冶炼到轧钢的生产过程。了解这些机械设备。加深对工厂生产的认识。关键词：冷床升降链；链式传动；Auto Cad2010IAbstractAbstractThe graduation project is the design, the main task is the design of the chain drive mechanism on the mechanical structure of the cooling bed, lifting chain, lifting bodies, all kinds of suppor

3、t. The topics include the following:In a first step, a simple statement of the cooling bed status and development. Cooling bed, the quality of steel products as an important part of modern industrial production plays a vital role. Then introduced the cooling bed classification, including reciprocati

4、ng multi-claw type cooling bed, chain cooling bed, walking beam cooling bed, flip the cooling bed, swing-type cooling bed, roller-type cooling bed, as well as a variety of cooling bed features. The second step first introduced to the composition of the cooling bed, focuses on lifting chain part. The

5、 third step is based on the known parameters, the design of mechanical structures, mechanical analysis, motion analysis. Check calculation of the key components. The fourth step of the use of the Auto Cad2010 Engineering Drawing, and check drawings error, analyze the cause of the error to be rectifi

6、ed.The purpose of this subject is graduated through this design, all aspects of steel production line, familiar from the iron and steel smelting to rolling production process.Understanding of these mechanical devices. Deepen their understanding of the factory. Key Words：cooling bed, lifting chain, c

7、hain drive, the Auto Cad2010II目 录目 录摘要IAbstractII引言11 冷床的概述21.1冷床生产线设备明细21.2 冷床的应用21.3冷床的分类31.4冷床的特点51.5冷床的发展趋势62 系统总体方案确定73 冷床升降链的设计计算83.1 已知原始数据及工作条件83.2底架的设计103.3台架的设计113.3.1 链传动的优缺点113.3.2滚子链及链轮的设计123.4升降轴的设计153.4.1气动技术的应用153.4.2气缸的分类163.4.3气压传动的特点163.4.4气缸的设计173.5传动装置的设计183.5.1技术要求183.5.2电机的介绍1

8、94 冷床升降链的运动分析224.1机构的组成224.2 机构的简化224.3 机构的运动学分析255 冷床升降链关键部件的校核275.1 关节轴承的校核275.1.1关节轴承的分类275.1.2关节轴承的计算275.1.3关节轴承的寿命计算295.1.4关节轴承的工作能力计算305.2 链传动的校核315.2.1滚子链传动的主要失效形式315.2.2滚子链的静强度校核325.3 台架与底架连接处受剪螺栓的校核325.4 电机减速机处键的校核335.5传动轴的校核346最终效果图41结 论44参考文献46致 谢47引言引言冷床，是冶金轧钢行业对轧制产品（螺纹钢、圆钢、钢管等）有效进行冷却的工作

9、台面。通过冷床入口带裙板辊道将型材运输到冷却环节，之后经过冷床矫直板矫正送入冷床本体进行缓慢冷却。在型材生产线上，冷床对型材还具有预弯曲功能，防止型材在自然冷却过程中因各处质量不等导致出现不规则弯曲。本课题就是实现型材由冷床本体向输出滚到传送的过程，因为一般输送机都是直线传动，要实现型材的传送首先需要将型材从冷床本体传送的输出辊道，又为了适应现代工业连续化生产和自动化的要求。需要设计可自动工作的升降部分将型材传送到输出辊道。选择冷床升降链这种非通用机械的设计作为毕业设计的选题，能培养我们独立解决工程实际问题的能力，通过这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，也使我们的设计、计算和

10、绘图能力都得到了全面的训练。1冷床的概述1 冷床的概述1.1冷床生产线设备明细设备组成: 冷床入口带裙板辊道（带防护罩）、冷床矫直板及本体、冷床运输链、冷床下料小车、冷床输出辊道。1. 冷床入口带裙板辊道辊道型式：交流变频辊道电机单独传动、电机驱动单排裙板制动,裙板侧面耐磨板防止划伤棒材。2. 冷床矫直板及本体冷床本体型式：齿条步进式,入口有保温罩,齿条末端设有齐头辊道。3. 冷床运输链型式:电机带动辊子链在滑道内移动,步距与冷床齿距一致,一定数量的棒料后,运输链前进一步,使棒材分组。4.冷床下料小车下料小车装置：交流电机驱动,液压升降5.冷床输出辊道输出辊道：电机单独传动、交流变频1.2 冷

11、床的应用冷床，是冶金轧钢行业对轧制产品（螺纹钢、圆钢、钢管等）有效进行冷却的工作台面。 主要用途：冷床设备主要用于轧后钢板在线缓慢自然冷却。在型材生产线上，冷床对型材还具有预弯曲功能，防止型材在自然冷却过程中因各处质量不等导致出现不规则弯曲。 步进式冷床是现今棒材连轧生产线中重要设备之一,主要功能为接收、传递以及冷却轧件。1.3冷床的分类 冷床是轧钢车间的只要设备，其作用在于将800以上的轧件冷却到150到100以下，同时使扎件按既定方向和既定速度运行，在运输过程中应保证扎件不弯曲或向制定的方向弯曲。由于型钢产品形状相差悬殊，因此型钢车间的冷床形式是多种多样的。按照型钢车间冷床结构形式，冷床大

12、致有以下几大分类。1.往复多爪式冷床床面由若干固定的导轨（钢轨、滑轨）组成，移钢设备为一个带多组划爪的整体式或单体式滑车，用钢丝绳来回拖动。这种冷床结构简单，牢固可靠，易于维修，但其利用系数低，滑车车轮和托辊的消耗量大，轧间在横移过程中容易发生弯曲现象，而且噪声也大，这种冷床主要用于开坯和大中型型钢轧钢车间。2.链式冷床链式冷床的本体一般由固定的冷却台架以及链式拉钢机两部分组成。链式拉钢机由板式滚子链组成，因受链条张紧条件的限制，通常是不可逆的，其主动轮应安装在轧件横移方向的前端。有的是链条设在冷床里面，链带上安有划爪来带动型材前进；有的是链条在冷床上，链条托着型材前进。这种冷床结构紧凑，维修

13、方便，没有噪声；缺点是链条处于高温条件下工作，链条容易变形，需要为其配备专门的冷却设备。这种冷床适于所有断面的型钢；对于矫直机后检查台架链式冷床是一种很好的结果形式。3.步进冷床步进冷床又称齿条式冷床，本体由两组齿条组成，一组齿条是固定的（静齿条），另一组齿条可以做平面升降往复运动（动齿条）。两组齿条的齿形交替排列，冷床不工作时，静齿条高于动齿条的齿面。当启动电动机后，偏心轮转动，使安装在前后两组动梁上的动齿条做升降往复移动。随着动齿条的移动就能把静齿条上的型材一次横移一个齿距，型材在冷床本体的运动中不断横移，并逐渐冷却下来。这种冷床适宜于冷却过程中容易产生弯曲和扭转的小型钢材生产。为了保证轧

14、件均匀的冷却，在某些锯齿形冷床上，其静齿条和动齿条并不与冷床长度方向平行，一般都便宜一个不大的角度（2°）。这样轧件没前进一步，与齿面接触的部位沿轧件长度方向变化一次，即沿轧件全长的接触点能够周期性的变化。这对于高合金钢和某些特殊型材是必要的。4.翻转式冷床目前比较先进的翻转式冷床，主要由两齿梁和偏心轴组成。两齿梁的齿形不同，齿梁1为V形，齿梁2为U形。当偏心轴A转动时，偏心AB使梁上下运动，偏心AK及AZ使两齿梁左右运动。在此运动中，型钢得意翻转。翻转式冷床具有节能，冷却时间短，冷却型钢直和无损伤等特点，主要应用与方刚（坯）和圆钢（坯）的冷却。5.摇摆式冷床摇摆式冷床主要部件是摇摆

15、杆，每当摇摆杆摆动一次，钢材在冷床上移动一个齿距。随之摆动杆的反复摆动。钢材就在冷床上不断前进。摆动式冷床的优点是刚才在冷床上移动时能白痴直线，与齿条冷床相比，其结构简单，造价低，制造方便。缺点是有时会损伤钢材表面。6.辊式冷床辊式冷床由多组细长辊子组成。辊子轴线与轧件运行方向成一定角度，使轧件在其上一面作横移运动，一面相应的转动，这样轧件不仅冷却均匀而且不发生弯曲和扭转。此类冷床的造价较高，用于要求较高的小型型钢生产。链式和步进式冷床的设备造价比多爪式冷床高，但轧件在横移过程中不会产生与床面滑道摩擦，而产生表面擦伤等缺陷，并且散热性好，冷却能力高，因此获得广泛应用，绳轮滑爪式冷床已被逐渐淘汰

16、。目前应用广泛的步进冷床图1 冷床工作台面实物图1.4冷床的特点1. 输送能力大：在高效的传动系统作用下，可以在较短时间运送大量物料。2. 输送能耗低：借助物料内摩擦力，变推动物料为拉动。3. 使用寿命长：采用优质钢材加工成的各部分机械设备，在保证正常高效率的生产前提下，有大于5年以上的使用寿命。1.5冷床的发展趋势冷床作为轧钢生产线上的重要设备，是连接高温加工与冷加工的关键环节，调节了连个区域的加工效率不均，起到了缓冲作用。但从另一方面说，与轧机，飞剪等加工设备相比，由于冷床设备吨位大，占地面积广，所以制造安装难度较高。在整条生产线的设计，制造，安装，等等各个环节我国还与国外优秀企业有较大差

17、距。图纸方面多为吸收消化国外图纸，然后自主生产。在自主知识产权方面较为薄弱。由于图纸设计多为参考国外技术，加之时间短促。所以在具体生产制造，安装使用过程的具体环节中容易出现各种意料之外的问题。在这方面国外已有足够的多技术积累和实践经验。日本三菱，日本新日铁，西门子·奥钢联，美国铁本等等都是这方面的技术领先者。由于国外一直对中国实行高端技术封锁，我国在技术尖端领域发展较缓慢。不过近些年，为加快现代化建设，国家大力发展制造业，鼓励各种资本投入到重工业。加强知识产权保护，增大教育投入，重视高端人才培养。使我国在现代制造业领域得到迅猛发展。钢材生产线的设备，绝大部分可以实现自主生产，虽然在加

18、工水平，制造精度，产品质量还与国外有一点差距，但这种差距正在逐步缩小。6系统总体方案确定2 系统总体方案确定过分析，本课题主要完成两个方面的设计，一是链式传动系统设计，而是升降系统设计。在本次设计中需要完成的是:1. 完成各传动件、气动件选型，设计箱体转向机构结构；2. 绘制机械系统整体装配图；3. 绘制完成主要零、部件工作图；4. 编写完成毕业设计说明书一份；5. 总图量不少于 3 张零号图。7冷床升降链的设计计算3 冷床升降链的设计计算3.1 已知原始数据及工作条件表1 表题型式：电动升降、液压平移步进梁式设备组成：固定梁支承，固定梁、活动梁、电动升降装置、液压平移装置等组成；钢板进料温度

19、：950冷床长度：24500mm布料方式：长度3000-12000mm，双排布料 长度12000-25000mm，单排布料床面负荷：Max.32t冷床宽度：28500mm步进速度：Max.300mm/s步进长度：max2500mm抬升高度：-25+50mm（以+800mm辊道面为基准）抬升速度：20mm/s当双排上料时，冷床沿步进方向分成2个部分，分区一和分区三在冷床步进方向上构成一个整体，分区二和分区四构成一个整体，每两个分区间铰接在一起，共用一个平移机构。每个整体有四套独立的升降机构，由一台电动机驱动。图2 冷床工作台面示意图 冷床升降结构 图3 升降机构向视图冷床升降机构载荷的计算本冷床

20、可以单双排布料，根据工艺要求，每根角钢之间的距离控制在30-50mm之间，长度为24000mm时，床面符合最大，此时的床面可以放置50根，床面负荷为： （3-1） 其中： M：床面负荷（Kg）； L：角钢的长度（m）； W：单位角钢的重量（kg/m）； 将数据代入上式得：24*21.488*50=25785 Kg考虑工艺提出床面符合为32 t；所以在计算本升降机构时，以升降台每5根重量计算，以1/8的升降台总负荷进行计算约 0.322t冷床升降链装配的重量为：25000 kg，每个升降装置所承受的活动梁的重量为268 Kg，约为0.268t考虑到升降机构本身部分部件在升降过程中的载荷，额外增加

21、 0.01t因此，每个套升降装置对应的重量为0.322+0.268×+0.010.6t每个升降装置的重力 （3-2）3.2底架的设计底架作为支撑部件主要有槽钢和钢板组成，材料为Q235-A，设备重量为602kg。技术要求：1. 符合重型机械通用技术条件焊接件JB/T5000.3-1988；2. 选用连续焊接，焊缝高度8-10mm；3. 焊后消除内应力，再机加工；4. 序号9的钢板下料时注意留加工余量；5. 周边下料 用去除材料的方法获得的表面粗糙度，粗糙度数值Ra=25m。图4支架二实物图3.3台架的设计台架主要由挡板，链轮，张紧板，支座，支架，销轴等组成。作为升降部分的支撑平台。3

22、.3.1 链传动的优缺点由于此升降链主要用来将冷床上的型材传递冷床输出辊道。综合考虑，决定使用链传动。图5链轮实物图链传动的优点：没有弹性滑动和打滑，能保证准确的平均传动比，传动效率高；链的张紧初拉力不大，因而作用在轴及轴承上的载荷较小；在相同使用条件下，链传动结构较为紧凑；可在高温、油污等恶劣环境中正常工作。链传动与同属啮合传动的齿轮传动相比，其优点是：结构简单，尤其在大中心距传动时，链传动结构比齿轮传动轻便的多；对制造及安装精度要求较低，成本低廉。链传动的缺点：只能用于平行轴间的开口传动；不能保证稳定的瞬时传动比和瞬时链速，传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声；在载荷变化大以及需急速或

23、频繁换向的传动中不宜采用。按用途不同，链条可分为：传动链、输送链和起重链。在链条的生产和应用中，传动用短节距精密滚子链（简称滚子链）占有最主要的地位。通常滚子链的传动功率在100kW一下，链速在15m/s一下。先进的链传动技术已经能使优质滚子链的传动功率达5000kW，速度可达35m/s；高速齿形链的速度则可达40m/s。链传动的效率，对于一般传动，其值约为0.94-0.96；对于用循环压力供油润滑的高精度传动，其值约为0.98。一般链传动允许的传动比i<7，比较常用的传动比范围i=。台架支撑面上设置了张紧板，用来调整初拉力和防松。3.3.2滚子链及链轮的设计表1 电机减速机参数电机减速

24、机参数减速机电机传动比功率转数71.077.5kW1460链轮的转速 （3-3）链轮传动比1：1工作载荷平稳，链轮悬臂装于轴上，轴直径120mm，链传动中心距可调，两轮中心连线与水平面夹角0°。1. 链轮齿数， （3-4）2. 实际传动比i （3-5）3. 链轮转速4. 修正功率实际功率 （3-6）查机械设计手册第2卷，第六篇，第2章，6-102和6-103式中 由表6.2-8，工况洗系数， 由图6.2-5，链轮齿数系数5. 链条节距p 由修正功率和链轮转速在图6.2-2上选得节距p为32B即50.80mm6. 初定中心距，暂取7. 链长节数 （3-7）式中8. 链条长度L （3-8

25、）9. 理论中心距a （3-9）10. 中心距可调量 （3-10）11. 实际中心距 （3-11）12. 链速v （3-12）13. 有效圆周力F （3-13）14. 作用在轴上的拉力 （3-14）15. 链条标记 根据设计结果，采用双排32B滚子链，节距为50.8mm，节数46。3.4升降轴的设计升降轴是此次设计的关键部件，是该机构完成机械运动重要环节。轴的设计质量，加工质量将直接影响升降链的工作效果。由于是重型设备，升降环节采用了液压缸作为执行装置。3.4.1气动技术的应用近年来，气动技术结合了电子技术、液压、机械、电气传动的众多优点，因而发展异常迅速。1. 在机械工业中，如组合机床的程序

26、控制。轴承的加工、零件的检测、汽车制造、农业机械的生产线上、木工机械设备和工业机器人中已得到广泛应用。2. 在冶金工业中，金属的冶炼、烧结、冷轧、热轧、线材、板材的打捆。包装以及连珠连轧生产线已有大量应用。3. 在轻工、纺织、食品工业中，缝纫机、彩色电视机、洗衣机、电冰箱、纺织机械、皮革制革、卷烟、食品加工的生产线上已得到广泛应用。4. 在化工、军工企业中，对于化工原料的输送、有害气体的罐装、炸药的包装、石油的钻采等设备上已有大量应用。5. 交通运输中，列车的制动闸、车辆门窗的开闭、气垫船、鱼雷的自动控制装置等气动技术应用很广泛。6. 在航天工业，因气动装置除能承受辐射、高温外还能承受大额加速

27、度，所以在近代的飞机、火箭、导弹的控制装置中逐渐广泛应用。3.4.2气缸的分类1. 按活塞两侧端面的受压状态，气缸可分为单作用式气缸和双作用式气缸。2. 按结构特征分类，气缸可分为活塞式气缸、柱塞式气缸、膜片式气缸、叶片式摆动气缸、齿轮齿条摆动气缸等。3. 按安装方式分类，气缸可分为固定式气缸。轴销式气缸、回转式气缸。3.4.3气压传动的特点1. 气压传动的优点以空气为工作介质，工作介质活动比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，不必设置回收空气的容器和管道。因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其流动阻力损失也小，所以便于集中供气和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样污染环境。

28、与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快维修简单、工作介质清洁，不存在介质编制等问题。工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，比液压。电子、电气控制优越。成本低，过载能自动保护。2. 气压传动的缺点由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性差。但采用气液联动装置会得到较满意的效果。因工作压力低（一般为0.3-1.0Mpa），又因气动装置结构尺寸不宜过大，总输出力不宜大于10-40kN。噪声较大，高速排气时要加消声器。气动装置中的气信号传递速度在声速以内，比电子及光速慢，因此气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。3.4.4气缸的设计1.缸内径计算双作用气

29、缸。单活塞杆双作用气缸是使用最为广泛的一种普通气缸，因其只在活塞一侧有活塞杆，所以压缩空气作用在活塞两侧的有效面积不等。活塞杆产生推力，拉力。式中 活塞杆推力（N）； D活塞直径（m）； P气缸工作压力（Mpa），取1Mpa； 载荷率，取0.85 （3-15）查机械设计手册第4卷，第23篇23-100，表23.4-4，取D=100mm2. 活塞杆计算按强度条件计算。当活塞杆长度L较小时（L10d），可以只按强度条件计算活塞杆直径d式中 气缸的推力； 活塞杆材料的许用应力（Pa），； 材料的抗拉强度（Pa），选取Q235取； S安全系数，取5。 （3-16） （3-17）查表取20mm3. 缸筒

30、壁厚的计算缸筒直接承受压力，需要有一定的厚度。由于一般气缸缸筒壁厚与内径之比，所以通常可按薄壁筒公式计算式中气缸筒壁厚（m）； D气缸筒内径（缸径）（m）； 通常计算出的缸筒壁厚都相当薄，但考虑到机械加工，缸筒两端要安装缸盖等需要，往往将气缸筒壁厚作适当加厚，且尽量选用标准内径和壁厚的钢管和铝合金管。查表取3.5传动装置的设计3.5.1技术要求1. 电机选用YGP200L2-4（样本：天津市起重电机）2. 减速电机能满足该工况的要求，能承受此工况下的冲击。3.5.2电机的介绍1.1 YGP系列辊道用变频调速三相异步电动机是新一代高可靠性的变频用辊道电机，具有体积小、重量轻、性能好、使用可靠和维

31、护方便等优点，其综合技术指标达到国际同类产品先进水平。1.2 YGP系列电机适用于频繁起制动、正反转、反接制动等恶劣条件下连续或断续工作，具有较大的调速范围和过载能力，以及有较高的机械强度，是冶金工业辊道传送的变频专用电机，也可用于其它类似机械设备上。1.3 YGP系列辊道理电机的额定电压为380V，可按照实际所需的转速范围确定YGP电机的额定频率的最佳值，调速范围宽、振动小、噪声低，能与国内外各种变频装置相配套。变频范围从0120Hz；额定频率以下为恒转矩调速；额定频率以上为恒功率调速。适用于V/F控制，转差角频率控制及矢量控制等控制方式。当用于矢量控制时，如用户需要如图6所示等效电路中的参

32、数时，根据电机和变频器不同选择及实际需要，可按图2所示Q1、Q2、Q3、Q4曲线进行不同的电压补偿，以满足在低频时输出恒转矩的要求。 图6 等效电路 图7电压补偿图1.4 YGP系列电机绝缘等级为F级或H级；防护等级IP54；安装结构型式为B3（机座号112400）、B5（机座号112250）、B35（机座号112250）；冷却方式为IC410；机座号200及以上电机带有不停机注油结构，可以不停机进行注油，加长了维护周期，提高工作效率。1.5 YGP系列辊道电机可适用于各种工作制，表1、表2所列数数据工作制为S560% 300次/小时，在工况的繁重程度不高于S5-60%，起动次数不超过300次

33、/小时工件制时均可按表1、表2数据选取。1.6 电动机型号说明图8 电机说明升降机构传动部件的性能参数如下：技术性能表厂家浙江通力减速机有限公司厂家天津市起重电机厂型号TR 168型号YGP200L2-4传动比71.0700 功率7.5KW单重约200KG额定转速1465电流43A额定转矩49NM单重337KG表2 传动部件性能参数表该电机减速机输出的额定转矩为3482 Nmm 电机>>减速机>>链传动>>联轴器对应机械效率取：0.90>>0.95>>0.99整个传动链的机械效率为： （3-18）实际转递到轴上的转矩为： （3-19）

34、21冷床升降链的运动分析4 冷床升降链的运动分析4.1机构的组成该冷床升降链的运动主要是台架右半部分的升降运动，故主要考量该部分。该部分由支架一，连接杆，连接板，升降轴，液压缸，底座，滚子链，链轮组成。4.2 机构的简化在对现有机械进行分析或设计机械时，都需要绘出其机构运动简图。由于机构各部分的运动是由其原动件的运动规律、该机构中各运动副的类型和机构的运动尺寸（确定各运动副相对位置的尺寸）来决定的，而与构件的外形（高副机构的运动服元素除外）、断面尺寸、组成构件的零件数目及固连方式等无关，所以只要根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，就可以将运动传递情况表示出来。 由图纸分析可知

35、，该机构由A,B,C,D,E,G转动副，F移动副组成。首先由液压缸的伸缩运动传递给AE杆，变为绕A点的旋转运动，因为AE,AD杆在A点固连，所以AD杆也同样为绕A点的旋转运动，通过DG杆传递运动到CG，最终变为CG的上下升降运动。下图为机构两个极限位置的状态。图9 极限位置一 图10 极限位置二由于作用在机械上的力不仅是影响机械的运动和动力性能的重要参数，而且也是决定机械的强度设计和结构形状的重要依据，所以不论是设计新机械，还是威力合理的使用现有机械，都必须对机械的受力情况进行分析。 通过受力分析，找出载荷最大的位置。进行校核零部件。图11 极限位置一受力分析图12极限位置二受力分析图11，图

36、12为两极限位置的受力分析图。根据构件的结构，G点的位置，为简化计算，设重心在G点。 极限位置一则：对A点取矩， （4-1）极限位置二对C点取矩 （4-2） 对A点取矩， （4-3）由计算得知极限位置二时，液压缸所需推力最大。4.3 机构的运动学分析在机构的抬升或下降过程中，连接活动梁的连接板旋转了15°，同理焊接在传动轴上连接液压缸的连接板也旋转了15°，则在整个升降运动中。图13 运动分析图机构在最高位置处，利用三角函数计算。液压缸此时总长度设为c，则： （4-4）机构在最低位置处 （4-5）若需要活动梁由最高端落到最低端的时间为2s，则油缸平均收缩速度v26冷床升降链

37、关键部件的校核5 冷床升降链关键部件的校核5.1 关节轴承的校核5.1.1关节轴承的分类关节轴承由内、外套圈组成，套圈间的滑动接触表面为球面，适合于摆动运动、倾斜运动和旋转运动。按结构型式可分为外圈和内圈组合式的普通关节轴承和外圈做在杆件上的组装式杆端关节轴承。杆端关节轴承中杆的另一端需要设置螺纹连接，因此又分为杆端外螺纹和杆端内螺纹两种。杆端关节轴承工作灵活、耐磨、装拆方便，并且结构变型多种多样，广泛应用于各种机械和车辆操纵及传动机构中，是重要的机械基础配件。自润滑球头杆端关节轴承的5中球头杆在同一轴颈可以通用。本连接杆上所使用的为GB/T 9161-2001 关节轴承SA50ES-2RS。

38、SAES表示油润滑油槽，整体杆端关节轴承。-2RS表示两面带密封圈。5.1.2关节轴承的计算关节轴承的失效形式主要是摩擦、磨损失效，而不像通用轴承主要是疲劳失效。在选择这类轴承时，一般是根据轴承所受载荷情况和抗摩擦磨损的能力，确定所需轴承的额定载荷，并据此来选择轴承的类型及型号。或是根据支撑结构的要求和工况条件选定轴承型号后，再验算轴承寿命是否满足条件。当杆端关节轴承为向心型时，额定载荷计算公式额定动载荷：关节轴承径向额定动载荷 ：径向轴承额定动载荷系数：关节轴承滑动球面公称直径查机械设计手册第三卷第三章14-77表14.3-17 ，第六章14-281表14.6-66 ， （5-1）.额定静载

39、荷：径向额定静载荷 ：额定静载荷系数查机械设计手册第三卷第三章14-77表14.3-17 ，第六章14-281表14.6-66 ， （5-2）当量动载荷：P;关节轴承当量动载荷:径向轴承当量载荷系数:径向载荷当量静载荷：径向当量静载荷注：当关节轴承在一个摆动周期内承受变动载荷时，其当量动载荷为：由于升降架速度很慢，为简化计算，以重力表示载荷。忽略轴向载荷，查机械设计手册第三卷第三章14-77表14.3-20 取，则当量动载荷 （5-3）5.1.3关节轴承的寿命计算要求摆动次数为每小时15次，一天工作24小时，使用年限4.5年一般情况下关节轴承的寿命式中 v轴承的球面滑动速度（） P当量动载荷（

40、N）其他洗漱分别从表14.3-21表14.3-23中选取，G=2，b=0。 为摆动角，f为摆动频率 G,b值见表14.3-22 关节轴承的球面滑动速度（）为 （5-4）式中，折算系数的值见表14.3-24，取关节轴承中的名义接触应力（）为 （5-5）式中 耐压系数k值见表14.3-25，去k=100轴承寿命为（次） （5-6）按一小时15次，一天20小时计算 （5.-7）5.1.4关节轴承的工作能力计算关节轴承属于非液体摩擦滑动轴承，其工作能力受制于磨损失效和胶合失效，为此，必须对轴承滑动表面的相对速度v，名义接触应力p和pv值加以限制，即使式中分别是滑动速度、名义接触应力和pv的许用值，见表

41、14.3-26。，结合数据，结果满足。5.2 链传动的校核5.2.1滚子链传动的主要失效形式正常使用条件下，滚子链传动的失效主要发生在强度、刚度相对较弱的滚子链上。所以，我们这里仅讨论滚子链的失效形式。1. 链板疲劳破坏 链传动工作时，组成滚子链的各元件均承受着循环变应力的作用，当应力循环至一定次数时，将产生疲劳破坏，主要表现为链板的疲劳拉断。正常润滑条件下，链板的疲劳强度是决定链传动承载能力的主要因素。2. 铰链磨损 首先，链的结构特点不具备液体润滑的条；同时进入和退出啮合饿过程中，铰链中的销轴与套筒间在较大的压力下相对转动。由于磨损导致实际链节距p逐渐增大，从而导致链节在链轮上的啮合位置逐

42、渐移向齿顶，最终引发跳齿或脱链，使链传动失效。3. 滚子和套筒的冲击疲劳破坏 由于链节在链轮上的啮入特点，尤其是在经常启动、反转、制动的链传动中，链节承受着较大的冲击载荷。滚子与套筒的配合间隙较大，又是冲击载荷的直接承受者，因此在上述工作条件下，常会发生滚子和套筒的冲击疲劳破坏。4. 销轴与套筒的胶合 高速链传动工作时，链节在啮入链轮时，由于碰撞而产生较大的能量冲击，致使销轴与套筒间的油膜破裂，特别是在润滑不良时，销轴与套筒的工作表面容易因剧烈摩擦、冲击导致温度过高而发生胶合。5. 链的过载拉断 在低速、重载或有较大瞬时过载的链传动中，链可能会因静力抗拉强度不足而被拉断。5.2.2滚子链的静强

43、度校核在滚子链的静强度校核中，链条的静强度占有主要地位。通常v<0.6m/s视为低速运动。若果低速链也按疲劳强度考虑，用额定功率曲线选择和计算，结果常不经济。因为额定功率曲线上各点其相应的条件性安全系数n大于8-20，比静强度安全系数大。链条的静强度计算式为 （5-8）符合要求5.3 台架与底架连接处受剪螺栓的校核此处螺栓选择的是GB/T 5782-2000 M20×120 材料8.8受剪螺栓联接的主要失效形式有螺栓杆被剪断与螺栓杆或孔壁被压溃两种。因此需进行抗剪强度和抗挤压强度计算。此种联接的预紧力和结合面间的摩擦力均较小，强度计算时可略而不计。1. 螺栓杆的抗剪强度条件 式

44、中 螺栓所受的工作剪力（N）； m螺栓受剪切面数； 螺栓受剪切面直径，即受剪螺栓的配合直径（mm）； 螺栓材料的许用切应力（Mpa）2. 螺栓杆与孔壁间的抗挤压强度条件 式中 h计算对象的受挤压高度（mm）； 计算对象材料的许用挤压应力（Mpa） 考虑到各零件的材料和受挤压高度可能不同，应取乘积小者为计算对象。 为简化计算，设四个螺栓平均受力，则其所承受剪力为台架支架二部分的重力与其上面角钢的重力之和的四分之一。经计算该部分重力为9754N，则所受剪力为2438N。受剪切面数m=1，受剪切面直径=20mm，螺栓许用切应力，查的，则，h=25mm，。 （5-9） （5-10）5.4 电机减速机处

45、键的校核 许用挤压应力 转矩T=3482NM 键的工作长度 键与键槽的工作高度挤压应力 （5-11）满足要求5.5传动轴的校核轴的机构决定于受载情况、轴上零件的布置和固定方式、轴承的类型和尺寸、轴的毛坯、制造和装配工艺及安装、运输等条件、轴的结构应是尽量减小应力集中，受力合理，良好工艺性，并使轴上的零件定位可靠，装拆方便。对于要求刚度较大的轴，还应在结构上考虑减小轴的变形。选择轴的材料为45钢，经调质处理，由表查的材料力学性能数据为1.按转矩初步估算轴颈根据表12.3-1公式初步计算轴颈，由于材料为45钢，由表12.3-2选取A=115，则的 （5-12）考虑到装联轴器加键，需将其轴颈增加4%

46、-5%，故取最小直径125mm考虑动载荷及过载，取联轴器工况系数K=1.25，则联轴器计算转矩 （5-13）加上机械效率计算后 （5-14）2.结构参数轴颈 125mm链轮分度圆直径228.29mm3.轴上受力分析轴传递的转矩链轮有效圆周力 （5-15）作用在轴上的拉力 （5-16） 联轴器因制造和安装误差所产生的附加圆周力（方向不定） （5-17）该轴的受力简图见图14b在垂直平面支反力（图14c，e）两链轮分算，链轮一由得 （5-18）由得 （5-19）链轮二由得 （5-20）由得 （5-21）由于的作用，在支点A,B处的支反力为由得则 （5-22） （5-23）4.弯矩图由于链轮一作用力

47、在垂直平面的弯矩图（图14d） （5-24）由于链轮二作用力在垂直平面的弯矩图（图14f） （5-25）由于链轮作用力在B截面的合成弯矩最大由于的作用做出的弯矩图（图14h） （5-26）该弯矩图的作用平面不定，但当其与合成弯矩图共面时是最危险情况，这时其弯矩为两者之和，如截面B的最大弯矩 （5-27）5.转矩图6. 确定危险截面并计算其安全系数根据轴的结构尺寸及弯矩图、转矩图，截面D处弯矩较大，且连有链轮引起应力集中；截面B处弯矩最大，且有轴承配合引起应力集中，故属危险截面。下面以截面B为例进行其安全系数校核。由于轴转动，弯矩引起对称循环的弯曲应力，其应力幅为 （5-28）式中W抗弯截面系数

48、，由表12.3-20差的 （5-29）式中材料在对称循环应力时时间的弯曲疲劳极限，由表12.1-1查的正应力的有效应力集中系数，由表12.3-8按键查的=1.82表面质量系数，轴经车削加工，由表12.3-11查的尺寸系数由表12.3-15查得转矩T=2945Nm，考虑到轴上作用的转矩总是有些变动，故单向传递转矩的轴的切应力一般视为脉动循环应力。 （5-30）式中抗扭截面系数，由表12.3-20查的根据式12.3-3 （5-31）式中材料在对称循环应力时时间的扭转疲劳极限，由表12.1-1查得由表12.3-16查得切应力的有效应力集中系数，由表12.3-8，按键查得的取值同正应力情况尺寸系数，由表12.3-15查得按式12.3-1 （5-32）由表12.3-7可知，故，该轴D截面是安全的。39最终效果图6最终效果图图15 效果图1图16效果图245 结论结 论本次毕业设计历时一个学期，先后进行了课题的确定，资料的搜集，文献的查阅，图纸的绘制，说明书的编写等等。首先是课题的选择，经过和李老师的讨论决定做一个关于