非标角钢冷轧矫直机(矫直部分)毕业设计论文

河南科技大学毕业设计（论文）PAGEPAGEIII非标角钢冷轧矫直机(矫直部分)摘要矫直机是轧制车间必不可少的重要设备，而且广泛用于轧材作坯料的各种车间，如汽车、船舶制造厂等。矫直机矫直钢板时,由于长度方向发生塑性变形,导致钢板与矫直辊速度差可达到3%,因而产生附加扭矩。以往的整体传动易导致接轴和齿轮损坏,同时当矫直辊与钢板产生速差时,钢板打滑现象会损伤表面,为了避免这些现象的发生,矫直辊尽量采用单独传动或分组传动,同时还可用于控制张力。本文首先通过对矫直原理的学习了解，通过大量计算确定矫直辊数目。然后根据工件的形状确定辊形进而来对整个矫直辊结构进行设计。其次就是动力传动和引导装置的设计。考虑到传统与现代的设计思想，本课题采用矫直辊在矫直机平台上，均匀而且独立分布。通过这种设计，它不仅使矫直辊能够单独传动，而且能够通过改变各个矫直辊间的距离随时变身成现代主流的异辊距矫直机。关键词：矫直机，异辊距，矫直辊，扭矩NON-STANDARDANGLEIRONCOLDSTRAIGHTENINGMACHINEABSTRACTStraighteningmachineisimportantandindispensableequipmentinrollingworkshop,anditisalsousedinavarietyofworkshopsrolledtobillets,Suchasautomotive,shipmanufacturing,etc..WhenstraightenerisusedtoStraightenplates,duetolengthoftheplastic,itsdeformationisoccurred,resultinginthevelocitydifferencebetweensteelplateandstraighteningrolls,justlikethe3%rate,therebycreatingadditionaltorque.Theoveralldrivepasteasilyleadstodamagebetweenaxisandgear.Atthesametimewhenthespeedofstraighteningrollersandsteelproductionisdifferent,thesteelskiddingmaydamagethesurface,inordertoavoidtheoccurrenceofthesephenomena,straighteningrollasfaraspossibleuseseparatedriveorgroupdrive,atthesametimeitcanalsobeusedtocontrolthetension.Firstly,throughtheunderstandingandlearningoftheprincipleofstraightening,thenumberofthestraighteningrollersaredeterminedbyalargenumberofcalculations.Thenaccordingtotheshapeoftheworkpiece,thecontourofthestraighteningrollerandtheentiredesignofthestructureofstraighteningrollerisdetermined.Thesecondisthedesignofthepowertransmissionandguidedevices.Takingintoaccountthetraditionalandmoderndesign,thisissueputsthestraighteningrollerintostraighteningmachineplatformwithuniformandindependentdistribution.Inthisdesign,itnotonlymaketheseparatedriveofstraighteningrollerspossible,butalsototransformintomodernmainstreamstraightenerbychangingthedistancebetweeneachstraighteningrolleratanytime.KEYWORDS:Straighteningmachine,differentfromtheroll,straighteningrolle目录前言 1第1章绪论 2§1.1矫直的定义 2§1.2矫直技术的发展及现状 3§1.3矫直机的发展及现状 4§1.4平行辊矫直法的简介 5第2章矫直部分的设计 6§2.1矫直辊数的确立 6§2.1.1矫直辊数与钢板厚度的关系 6§2.1.2矫直的理论计算 7§2.2矫直辊的结构设计 10§2.2.1矫直辊径与辊距的确定 10§2.2.2矫直辊上下两辊中心距地确定 11§2.2.3矫直辊的整体设计 12§2.3矫直辊的整体强度校核 12§2.3.1矫直辊主要参数 12§2.3.2矫直辊主动轴的强度校核 13§2.4本章小结 15第3章主传动部分的设计 16§3.1传动的结构设计 16§3.2传动部分的强度校核 18§3.3本章小结 21第4章轧制部件的设计 22§4.1轧制部件的设计 22§4.2轧辊轴的强度校核 23§5.3本章小结 25第5章进料部件、皮带轮的设计 26§5.1进料部件的设计 26§5.2皮带轮的设计 26§5.3本章小结 25第6章总结 29参考文献 30致谢 31河南科技大学毕业设计（论文）PAGEPAGE32前言矫直技术多用于金属条材加工的后部工序，在很大程度上决定着产、成品的质量水平。矫直技术同其他金属加工技术一样在20世纪取得了长足的进展，相应的矫直理论也取得了很大的进步。不过理论滞后于实践的现象比较明显。例如矫直辊负转矩的破坏作用在20世纪下半叶才得以解决（改集体驱动为单辊驱动，改刚性连接为超越离合连接等），但其破坏作用的机理直到20世纪80年代末材被阐明。另外，就矫直理论的总体来看，仍然处于粗糙阶段，首先就是其基本参数的确定还要依靠许多经验算法和经验数据，如辊数、辊距、辊径、压弯量及矫直速度；其次是许多技术现象如螺旋弯废品、矫直缩尺、矫直噪声、斜辊矫直特性、斜辊辊形特性、拉弯变形匹配特性等都缺乏理论阐述；再次是理论的概括性不够，一套公式不仅不能包括各种断面型材，甚至不能包括同类断面而尺寸和材质不同的工件，如弯矩与矫直曲率等都缺少通用表达式。20世纪70年代以来，矫直技术与矫直理论的发展明显加快，如拉弯矫直技术很快走向成熟；开发成功平动（万能）矫直技术、行星矫直技术、全长矫直技术、程序控制矫直技术、变凸度及变辊距矫直技术，以及双向旋转矫直技术等；完善了等距双曲线辊形设计法；创立了等曲率递减反弯辊形设计法、矫直耗能计算法、主要工艺参数计算法、两种拉弯制度的定性与定量分析以及负转矩和超前接触分析法；尤其在利用相对值概念对各种矫直过程进行定量分析工作中取得了系统化的成果，为矫直技术数字化处理打下了基础。在这种情况下，本文采用平行辊等距矫直法对非标角钢进行矫直。本课题主要工作分为三部分:矫直部分传动方案的设计轧制部分的设计、进料部件的设计矫直力的校核，皮带轮的设计限于本人的水平，本文虽经多次修改，但难免会有疏漏甚至错误之处，恳请各位评审老师及同学批评指正。第1章绪论矫直技术属于金属加工学科的一个分支，已经广泛应用于日用金属加工业，仪器仪表制造业，汽车、船舶和飞机制造业，石油化工业，冶金工业，建筑材料学业，机械装备制造业，以及精密加工制造业。矫直技术在广度和深度方面的巨大发展迫切要求矫直理论能进一步解决一些疑难问题，推动开发新技术和研制新设备。本章主要介绍矫直机的定义，矫直技术的发展，矫直机的发展现状和平行辊矫直法的介绍。§1.1矫直的定义金属条材像型、管、线、板、带等长条状的金属型材，在轧制、锻造、挤压、运输、冷却及各种加工过程中常因外力作用，温度变化及内力消长而发生弯曲或你扭曲变形。在长度远大于宽度或厚度的条材上，纵向纤维的变形十分明显；在宽度不太小的条材上如带材横向纤维的变形有时显而易见。为了获得平直的成品条材必须使其纵向纤维或纵向截面由曲变直，横向纤维或横向截面也由曲变直，实现这一要求的工艺过程称为矫直。矫直与弯曲是两个相反的工艺过程,但它们的变形机理是相同的。通常，不同金属都有大小不等的弹性极限，即使在塑性变形条件下仍然伴随着弹性变形。弹性变形意味着势能的贮存，表现为一种弹性返回的能力，完全能返回原状的变形称为纯弹性变形，否则都是弹塑性变形。而纯塑性变形是指在相当大变形程度或在相当高的变形温度时，忽略不计其很小的弹复能力而假定的一种理想状态。古人从生产和生活实践中早已认识到弹性的存在，，并得出“矫正必须过正”的理性结论。今人对金属矫直理论的研究不仅从理论上验证了“矫正必须过正”的基本规律，而且找到了计算“过正量”的科学方法，指出在“过正量”与金属弹复量相等时可以达到矫直目的。由于条材种类不同，弯曲形态不同，各自所要求的矫直方法也不尽相同。工业上人们已经研制成功的矫直方法主要有压力矫直法、平行辊矫直法、斜辊矫直法、转毂矫直法、平动矫直法、拉伸矫直法、拉弯矫直法及其他一些特殊的矫直法。本设计采用平行辊矫直法。平行辊矫直法是把间断的压力矫直法变成辊式连续矫直法，从入口到出口交错交错布置若干个互相平行的矫直辊，按递减压弯规律进行多次反复压弯以达到矫直目的。不仅显著提高工作效率，而且能获得很高的矫直质量。这种矫直法在板材及型材矫直中得到广泛应用，不仅能矫直型材的主弯曲，在增加轴向调节条件下也能矫直其侧弯曲；不仅能矫直板材的纵向波浪，在增加弯辊措施后，也能矫直其横向波浪，即矫直其飘曲。利用两组平行辊将其辊系进行直角组合或称平立辊组合，即将一组水平辊与一组垂直辊组合起来形成复合辊系可以对二维弯曲严重的线材及小型材进行有效的矫直。§1.2矫直技术的发展及现状矫直技术同其他金属加工技术一样在20世纪取得了长足的进展，相应的矫直理论也取得了很大的进步。不过理论滞后于实践的现象比较明显。例如矫直辊负转矩的破坏作用在20世纪下半叶才得以解决（改集体驱动为单辊驱动，改刚性连接为超越离合连接等），但其破坏作用的机理直到20世纪80年代末材被阐明。另外，就矫直理论的总体来看，仍然处于粗糙阶段，首先就是其基本参数的确定还要依靠许多经验算法和经验数据，如辊数、辊距、辊径、压弯量及矫直速度；其次是许多技术现象如螺旋弯废品、矫直缩尺、矫直噪声、斜辊矫直特性、斜辊辊形特性、拉弯变形匹配特性等都缺乏理论阐述；再次是理论的概括性不够，一套公式不仅不能包括各种断面型材，甚至不能包括同类断面而尺寸和材质不同的工件，如弯矩与矫直曲率等都缺少通用表达式。20世纪70年代以来，矫直技术与矫直理论的发展明显加快，如拉弯矫直技术很快走向成熟；开发成功平动（万能）矫直技术、行星矫直技术、全长矫直技术、程序控制矫直技术、变凸度及变辊距矫直技术，以及双向旋转矫直技术等；完善了等距双曲线辊形设计法；创立了等曲率递减反弯辊形设计法、矫直耗能计算法、主要工艺参数计算法、两种拉弯制度的定性与定量分析以及负转矩和超前接触分析法；尤其在利用相对值概念对各种矫直过程进行定量分析工作中取得了系统化的成果，为矫直技术数字化处理打下了基础。§1.3矫直机的发展及现状我国已有中厚板轧机31套，正在建设或计划建设中厚板轧机约24套，中厚板轧机合计约55套(未含台湾)，中厚板年生产能力约4900多万吨。中厚板轧钢厂热矫直机有近一半已进行了技术改造,安装了新型四重式11辊、上辊或下辊可整体倾动、可快速换辊的恒辊距矫直机。还有一半热矫直机和多数冷矫直机是50~60年代的台式矫直机。目前国内外钢板矫直机均是恒辊距矫直机,或少数双恒辊距矫直机。发展状况国际知名的的冶金设备供应商（德国的MDS、SMS-Demag和日本的MHI等）不断提高矫直机性能，使高刚度、全液压和自动化功能更强，对钢板的矫直效果更好。应用技术一般有预应力机架、液压平衡系统、换辊装置、压下系统（AGC）、弯辊系统（APC系统）、辊系分组传动或单独传动等。对于矫直机传动系统而言，普遍采用电机、减速齿轮分配箱、安全联轴器、万向联轴器到矫直辊的传动方式。矫直机矫直钢板时,由于长度方向发生塑性变形,导致钢板与矫直辊速度差可达到3%,因而产生附加扭矩,以往的整体传动易导致接轴和齿轮损坏,同时当矫直辊与钢板产生速差时,钢板打滑现象会损伤表面,为了避免这些现象的发生,矫直辊尽量采用单独传动或分组传动,同时还可用于控制张力。国际上比较著名的轧钢设备生产商主要在德国、日本等西方发达资本主义国家。例如德国的德马克、西马克，日本的三菱重工等大集团。我国20世纪五、六十年代的大部分矫直机的辊系都采用大节距大工作辊，矫直厚度范围仅在4~5倍，支承辊承载能力低，使矫直能力低下，且工作辊轴承座是整体、固定不可调节的，造成矫直钢板质量低，产品成材率低。厚板矫直技术在我国起步较晚，且理论研究较生产落后的现象突出，经过近些年来工业的发展和自身技术的进步，矫直机的性能和各项参数都有了很大的改善。钢板的宽度、厚度及长度规格也在不断扩大。2005年3月1日投产的宝钢5m热矫直机由SMSD设计，是全液压9辊调节矫直机。最大矫直力可达44000KN，钢板的矫直温度范围也较宽：400~1100℃，钢板的厚度范围在10~80mm，宽度可达4800mm，矫直速度也达到0.5~2.5m/s。其矫直机电动机功率为220KW。舞阳轧钢厂生产的最厚钢板能达到700mm（900mm厚钢锭生产，不保探伤）。目前，厚板矫直机已由二重式发展到四重式，辊子为倾斜布置、成组换辊，并设过载保护装置，机架采用预应力框架结构，增大刚度。四重式矫直机，在结构和辊系布置上做了很大改进，改变了原有二重式热矫直机矫直质量不理想、辊距大、矫直能力低、维修不便等缺点，使矫直厚度范围扩大到10倍左右。使矫直机向自动化、全液压、高负荷、高刚度、多功能、强力矫直技术发展，即采用第三代矫直机，进一步提高钢板表面质量。§1.4平行辊矫直法的简介平行辊矫直法是把间断的压力矫直法变成辊式连续矫直法。压力矫直法是将条材的弯曲部位放置在两个支点之间用压头对弯曲部位进行反向压弯。当压弯量选定合适时，压头抬起后条材弹复变直，完成一维弯曲的矫直任务。当条材有侧弯时再将其弯曲部位移至压头处进行反弯完成第二次的一维矫直任务。当一根跳财具有多处的不同程度和不同方位的弯曲时，则需要进行多部位、多方向和多次的一维反弯矫直工作，即用一维反弯完成多部位二维弯曲矫直任务。平行辊矫直是从入口到出口交错布置若干个互相平行的矫直辊，按递减压弯规律进行多次反复压弯以达到矫直目的。不仅显著提高工作效率，而且能获得很高的矫直质量。这种矫直法在板材及型材矫直中得到广泛应用，不仅能矫直型材的主弯曲，在增加轴向调节调节条件下也能矫直其侧弯曲；不仅能矫直板材的纵向波浪，在增加弯辊将其辊系进行直角组合或称平立辊组合，即将一组水平辊与一组垂直辊组合起来形成复合辊系可以对二维弯曲严重的线材及小型材进行有效的矫直。第2章矫直部分的设计矫直部分的设计是本设计中至关重要的设计部分，一个产品的设计最重要的技术核心。只有把矫直部分很好的设计，满足一定的要求，才能使其生产出来的产品达到一定的技术指标。本设计采用平行辊矫直法。平行辊矫直机必须具备两个基本特征，第一是具有相当数量交错配置的矫直辊以实现多次的反复弯曲；第二是压弯量可以调整，能实现矫直所需要的压弯方案。本章主要介绍根据矫直原理对矫直辊数的确立，以及矫直辊所承受的力和整体的结构设计。§2.1矫直辊数的确立我设计的矫直机所矫直的角钢横截面形状如图2-1。图2-1需要矫直的角钢横截面本设计的技术要求：1.挠曲度全长不大于3mm；2.扭曲不大于0.5；原料全长2000mm，钢板厚度为3mm§2.1.1矫直辊数与钢板厚度的关系很多资料书上给出了矫直辊与钢板厚度的经验关系如表2-1:表2-1钢板厚度和矫直辊数的关系钢板厚度h/mm0.20-1.51.5-5.0>5.0辊数29-1717-119-7以上表格为经验数据，下面进行定量分析，进一步准确确定辊数。§2.1.2矫直的理论计算首先对第一个技术要求进行对辊数的确定图2-2需要计算的截面保证挠曲度全长不大于3mm，可以对图2-2的菱形截面进行进行矫直计算，如果能把该菱形截面矫直，那么整体也能满足条件。菱形断面的弯矩比与曲率比的关系如下：=2-2+（2-1）=2-+（2-2）运用公式进行本设计计算：C==2-+（2-3）C=C-=C-2+-（2-4）根据以上公式可以计算9辊后对应的残留挠度值可以设原始曲率C值为5，辊系矫直过程解析表2-2。表2-2矫直过程解析表辊数CCC=C1/2345678950.340.140.060.010.0090.00770.00661.971.1560.340.140.060.010.0090.00770.00660.005由以上数据可知：A=AC=(较高强度=1000MPa，E=206000Mpa,H=3mm)A=0.005=0.000011441mm与此A相应的曲率半径为：=1/A=87398mm每米长工件的相应挠度为：-所以87398-=1mm全长=2=2mm<3mm故满足技术要求。根据经验，矫直机的矫直辊的第一辊与最后一棍不起矫直作用，所以辊数为11个。2.根据技术要求确定对辊数要保证扭曲不大于0.5，可以取下图中的长方形截面进行计算校核。只要长方形截面能满足技术要求，那么该角钢的扭曲度就能满足技术要求。长方形断面的弯矩比与曲率比的关系如下：=1.5-0.5（2-5）=1.5-（2-6）图2-3需要计算的截面运用公式进行本设计计算：C==1.5-（2-7）C=C-=C-1.5+（2-8）根据以上公式可以计算11辊后对应的残留扭曲值可以设原始曲率C值为5，辊系矫直过程解析如表2-3：表2-3矫直过程解析表辊数CCC=C1/23456750.2140.0820.0440.0270.0191.4881.2731.1931.1481.121.1010.2140.0820.0440.0270.0190.013由以上数据可知：A=AC0.013(较高强度=1000MPa，E=206000Mpa,H=3mm)A=0.013=0.000042071mm与此A相应的曲率半径为：=1/A=23769mm每米长工件的相应挠度为：-（2-9）所以23769-=5.26mm所以全长=25.26=10.52mm；==0.302<0.5故符合技术要求。根据经验，矫直机的矫直辊的第一辊与最后一辊不起矫直作用，所以辊数为9个。根据以上计算可以得知，在满足技术要求的条件下，矫直辊数为11个，与经验数据相吻合。§2.2矫直辊的结构设计矫直辊的结构设计很重要，它能反映一个产品功能的强大，好的结构设计不但能提高生产效率，而且还能保证较高的质量。§2.2.1矫直辊径与辊距的确定矫直辊的主要任务是使工件得到矫直所需曲率的压弯，其次还需考虑咬入条件和强度上的需要。查询《矫直原理与矫直机械》得：矫直所需压弯曲率要明显大于弹性极限曲率（），其增大倍数与工件材质和断面有关。D=（2-10）角铁材料选用Q235，则E=200GP，，解得：D=900mm，则mm按接触强度计算：d(2-11)解得：mm，则mm按咬入条件计算：（2-12）解得：mm，则mm由①②③知：可取D=150mm。矫直辊距与辊径直接相关，辊距大小与咬入条件又互有影响。辊距过大，压弯量必然增大，时辊缝变小，对咬入不利。辊距与辊径的结构关系，通常用下式表示：P=aD（2-13）(a=1.1-1.2)本设计取辊距p=180mm§2.2.2矫直辊上下两辊中心距地确定考虑到角钢的形状，上下两辊之间的间距为4mm，辊径为150mm，取中心距为128mm,矫直辊轴径d=55mm，轴承采用7010C型角接触球轴承。设计如图2-4：图2-4矫直辊§2.2.3矫直辊的整体设计经过上面的计算可以作出设计如图2-5：由于矫直辊需要传动，而矫直上下辊之一必须是可以上下调节，只有这样才可以给工件一个垂直方向的力，进而来给工件一个反弯距，这样不间断的进行压弯，弹复，压弯，最终达到矫直目的。图2-5矫直辊结构图§2.3矫直辊的整体强度校核 强度校核是机械设计中必不可少的一部分，没有强度的校核，就不是一个完整的设计。一个没有校核的产品是很危险的，不但影响工作，而且会影响到操作工人的人身安全。§2.3.1矫直辊主要参数（1）矫直辊所受的弯矩前面介绍过，矫直方案就是矫直弯矩的根据。（=235Mpa）M=M=M（2-+）（2-14）M=1.96=1466N. mm（2-15）（2）矫直辊所受的压力在辊式矫直机上，作用在各辊子上的压力可按照轧件各断面的力矩平衡条件求出。P=M；=M；P=M...（2-16）根据分析，矫直辊系中，第三辊的受力是最大的，因此，矫直辊的设计及强度计算应以第三辊上载荷为基准进行。P=M=47N作用在辊上的压力总和=M（n-2）=423N（3）矫直辊上的矫直扭矩矫直扭矩是指使轧件产生弯曲变形所需的力矩。根据矫直扭矩在棍子上产生的矫直功应等于使轧件产生弯曲变形功的功能相等原则，其公式如下T=f=0.0846KN.m(4)矫直辊所需总功率P=2nT矫直速度与钢板厚度的关系如表2-4。表格2-4矫直速度与钢板厚度的关系钢板厚度h/mm矫直速度v/m.s冷轧热轧0.5-44-306.0-0.50.5-0.11.0-0.3由于本角钢在直角处的厚度为3>4矫直速度的设为0.32m/s，故n=56.6r/min所以P=0.50kw每辊上的功率为0.05kw。§2.3.2矫直辊主动轴的强度校核根据所设计的矫直辊的结构，设计的轴如图2-6：图2-6矫直辊主动轴材料为45钢，调质处理。所受的力如图2-7。图2-7主动轴的受力图轴上的功率为P=0.05kw；所以：T=9550000=8437N.mm已知左端齿轮的分度圆直径d=84mm；所以：F==201N；F=tanF=73N(=20)BC=375mm；AB=276mmf=4N()由受力图2-7可知水平面内的受力分析如下-FBC-FAB+AB=0得=108N；=14N得=271N=65N水平和垂直面上受的弯矩图如图2-8：图2-8主动轴弯矩图由图得出=41669N.mm=20662N.mm按弯扭合成应力校核的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的界面即危险界面的强度，轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力：=52.6Mpa材料为45钢，[]=60Mpa,<[]故安全。被动轮轴和主动轮轴直径相同，所受之力远远小于主动轮，故从动轮也是安全的。§2.4本章小结本章通过矫直原理确定了矫直辊的数目，以及矫直辊所需的矫直力。并且在矫直辊的设计中，采用独立分布的特点，避免了因整体传动导致接轴和齿轮损坏,和同时因矫直辊与钢板产生速差时,钢板打滑现象损伤表面,同时还可用于控制张力。

第3章主传动部分的设计机械中的传动方式主要有三种：带传动、链传动、齿轮传动。本设计采用的传动方式为最常见的齿轮传动。齿轮传动的特点如下主要优点：工作可靠，寿命长，传动比准确，传动效率高，结构紧凑，功率及速度适应范围广。主要缺点：制造精度要求高，制造费用大，精度低时震动和噪声大，不宜用于轴间距离较大的传动。考虑各种情况，本课题选择齿轮传动比较合适。本章主要介绍矫直机的传动部分的结构设计和主要零件的校核。§3.1传动的结构设计由于矫直辊需要11个，需要传动的距离比较大，所以要采用多级齿轮来带动矫直辊的转动。传动结构大致如图3-1：图3-1齿轮传动图由于矫直辊分为上下两辊，而相邻的两个矫直辊的主动轴不在一个水平线上，所以把传动齿轮的齿轮轴线放置在矫直辊中心距的中点，使传动齿轮轴带动的悬臂齿轮能够同时带动相邻的两个齿轮轴转动。另外转向问题，由于相邻的两个矫直辊的主动轴式一上一下，而工件加工方向是一个方向—（向右）所以相邻的两个齿轮轴的转向相反。要达到相反的功效，相邻的两个矫直辊的驱动齿轮轴不能是一个，所以采用上图所示的结构，一个传动齿轮轴带动一个矫直辊，相邻的矫直辊由相邻的传动齿轮轴带动，故方向能够得到保证。传动结构参数如下：（1）悬臂齿轮分度圆直径d首先要保证矫直速度v=0.32m/s,矫直辊的转速n=56.6r/min，矫直辊主动轴上的悬臂齿轮分度圆直径d=84mm。要保证传动轴线在一个水平线上，同时要带动矫直辊，所以设计的传动轴上的悬臂齿轮的分度圆直d=127-84=43mm。传动比i=2:1。如图3-2所示。图3-2悬臂齿轮(2)传动齿轮分度圆直径d由于矫直部分所决定的辊距t=180mm，所以传动齿轮的分度圆直径为180mm。传动齿轮采用等速传动，传动i=1，如图3-3。图3-3传动齿轮齿轮轴断面直径d=45mm,轴承型号为7208，外形尺寸d=40mm.（3）齿轮轴所受最大功率P前面矫直部分已经得知矫直辊的功率p=0.05kw.由传动结构决定传动齿轮为13个，其中一个是用来和轧制部分相连接，一是解决中心过大问题，二是调节转向问题。且直径d=120mm。另外一个在轧制辊轴上直径d=125，整个传动系统的传动比基本保持一致。图3-4调向齿轮取齿轮传动的效率为0.98，轴承的传动效率为0.98。因此可以得出从轧制部分输入的功率P=0.89kw。调向齿轮的功率P=0.89=0.87kw。扭矩T=9550000=9550000=281644N.mm§3.2传动部分的强度校核（1）传动齿轮的强度校核校核的该齿轮是传动系统中承受载荷最大的，该齿轮的强度影响整个机器是否能够长时间工作，所以该齿轮在设计中必须要重点考虑。齿轮位置如图3-5。图3-5校核齿轮材料：20一天八小时，单班制，工作寿命15年试选载荷系数K=1.3。Z=48计算小齿轮传递的转矩：T=9550000=9550000=281644N.mm选齿宽系数=0.4。查《机械设计》10—6查得材料的弹性影响系数Z=189.8MPa.由《机械设计》图10—21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=780Mpa；大齿轮的接触疲劳强度极限=700Mpa。由式《机械设计》10—13计算应力循环次数：N=60nJL=6029.51（830015）=6.37210N=6.11310由《机械设计》图10—19取接触疲劳寿命系数K=0.90；K=0.95。计算接触疲劳许用应力：取失效概率为1%，安全系数S=1,由《机械设计》式（10-12）得[]==0.9780=702Mpa[]==665Mpa计算小齿轮分度圆直径d,代入[]中较小的值。d=2.32=122.2mm圆周速度v==0.19m/s。计算载荷系数：根据v=0.18m/s,7级精度，由《机械设计》图10-8查得动载荷系数K=1;直齿轮，=1；由《机械设计》表10-2查得使用系数K=1；由《机械设计》表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮响度支撑非对称布置时，K=1.16。K=1.15。K=KKKK=1=1.16按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径，由式得=117.6mm。按齿根弯曲强度设计：由《机械设计》式（10-5）得弯曲强度的设计公式为：m（3-1）确定公式内的各计算数值：由图《机械设计》10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=600Mpa，大齿轮弯曲强度极限=550Mpa。由图《机械设计》10-18取弯曲疲劳寿命系数K=0.85,K=0.88；计算弯曲疲劳许应力

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式得[]==364.29Mpa[]=345.71Mpa计算载荷系数KK=查齿形系数：由《机械设计》表10-5查得=2.332=2.32查应力校正系数：由《机械设计》表10-5查得=1.692=1.70计算大、小齿轮的并加以比较。==0.01083==0.01141大齿轮的数值大。设计计算：

m=2.001mm因此，取m=2.5，d=180mm§3.3本章小结本章主要介绍了传动系统的结构设计和零件的设计校核，传动系统是一个机器能量传递的桥梁，是机械设计中一个重要的环节。该传动结构的设计能够实现上一章的矫直辊的单独传动。第4章进料部件的设计及强度校核工件从进料部件中进入到矫直辊中进行矫直处理。进料部件的设计关系到工件能否顺利进行矫直的关键。§4.1轧制部件的设计本课题所设计的轧制不部件不是用来把工件轧制成型的，而是把轧制成型的部件拉入矫直辊区进行矫正作业。一、定中心距：考虑到工件的咬入，轧辊的直径不宜过小。根据结构选定中心距为200mm。二、轧辊大小及结构的设计：本课题设计的轧辊的大小取轧制成型轧辊大小的近1/2。轧辊的作用是夹紧角钢往矫直辊区传送。上下辊的最大半径是108mm，设计如图4-1：图4-1轧拉结构上轧辊采用弹簧浮动结构来实现对工件的压紧，在工作时，先对上轧辊施加一个预紧力（本设计预紧力F=1000N），以便压紧角钢。下轧辊不动，由带轮带动获得一个对工件的牵引力。四、轧辊的功率轧辊的作用是拉动角钢前行，速度比前轧辊大（v=0.26m/s）,故，该轧辊要大于它，取V=0.32m/s，转速n=28.3r/min,要想拉动角钢，不仅速度要大，牵引力也要大，根据前面同学设计，在满足该轧辊能够克服前轧辊摩擦力和本辊的摩擦力总和不大于500N。所以设计该轧辊的功率为0.3kw，提供的牵引力远远大于摩擦，所以能够带动前进。§4.2轧辊轴的强度校核如果V带是连接前后的传动方式，起到了重要作用，那么轧辊轴正是实现传动很好的结构桥梁。它同样起到至关重要的作用。如图4-2所示：图4-2轧辊轴示意图该轴的轧辊处的直径d=60mm,两端轴承支承处的直径d=55mm。该轴的受力分析图如图4-3：图4-3轴的受力分析图材料为45钢，调质处理。所受的力如下轴上的功率为P=1.2kw；所以：T=9550000=404947N.mm已知左端齿轮的分度圆直径d=125mm；所以：F==4694N；F=tanF=1708N(=20)AC=161mm；AB=268mm；BD=102mm；预紧力F=1000Nf=212N()由受力图可知水平面内的受力分析如下FBC+fAB-AB-BD=0得=2149N；=10089N得=6145N=5279N水平和垂直面上受的弯矩图如图4-4：图4-4轴的弯矩图由图得出=804053N.mm=748638N.mm=905660N.mm按弯扭合成应力校核的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的界面即危险界面的强度，轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力：=56.4Mpa材料为45钢，[]=60Mpa,<[]故安全。§4.3本章小结本章主要介绍了进料部件的设计，和重要零件的校核。其中轧制部分的结构设计极其重要，它是把轧制成型的角钢推向后面的矫直区的一大动力。它本身又是整个矫直结构部分传动系统的一部分，所以必须能够保证其刚度和强度。因此对其重要的轴进行强度的校核是很有必要的。第5章进料部件、皮带轮的设计皮带轮带动轧辊拉动工件从进料部件中进入到矫直辊中进行矫直处理，进料部件、皮带轮的设计关系到后面的矫正、矫直能否顺利。§5.1进料部件的设计进料部件是角钢轧制成型后在轧辊的拉动下送往矫正辊区的桥梁。所以它的形状也必须和角钢断面外形相似，设计如图5-1所示：图5-1进料口考虑到钢板在炸成角钢后，不仅在形状上有变化，而且会伴随着弯曲的存在，所以进料口的厚度设计为5mm方便角钢顺利通过。§5.2皮带轮的设计带传动时一种挠性传动。带传动的基本组成零件为带轮和传动带。带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点，在近代机械中应用广泛。图5-2带传动示意图带的传动类型一般有两种：摩擦型带传动和啮合型带传动。在摩擦带传动中，根据传动带的横截面形状的不同，又可以分为平带传动、圆带传动、V带传动和多楔带传动。平带传动结构简单，传动效率高，带轮叶容易制造，在传动中心距较大的情况下应用较多。常用的平带有帆布芯平带、编制平带（棉织、毛织和缝合棉布带）、棉纶片复合平带等数种。圆带结构简单，其材料常为皮革、棉、麻、锦纶、聚氨脂等，多用于小功率传动。V带的横截面呈等腰梯形，带轮上也做出相应的轮槽。传动时，V带的两个侧面和轮槽接触。槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V带传动允许的传动比大，结构紧凑，大多数V带已经标准化。V带传动的上述特点已经广泛的应用。本课题采用V带传动，V带的具体设计如下：1.确定计算功率P由《机械设计》表8-7查得工作情况系数K=1(该机器每天工作8小时，载荷变动微小。所以：P=KP=1=1.2kw(P是矫直辊的功率和轧辊的功率总和)2.选择V带的带型：根据P、n由《机械设计》图8-11选用B型带。3.确定带轮的基准直径d和带速v由《机械设计》表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径d=150mm；V===0.22m/s计算大带轮的基准直径：传动比i=2.32，故d=348mm。4.确定V带的中心距a和基准长度L根据《机械设计》式（8-20），初定中心距a=500mm。由《机械设计》式（8-22）计算带所需的基准长度L2a=1801.46mm由《机械设计》表8-2选带的基准长度L=1800mm。按《机械设计》式（8-23）计算实际中心距a。500mm5.验算小带轮上的包角157.36.计算带的根数z计算单根V带的额定功率P。由d=150mm和n=28.3r/min,查《机械设计》表8-4a得P=0.34kw。根据n=28.3r/min,i=2.32和B型带，查《机械设计》表8-4b得=0.02kw。查《机械设计》表8-5得K=0.94,由表8-2得K=0.95，于是P=（P+）KK=(0.34+0.02)=0.32kw计算V带的根数z.Z=P/P=3.75取4根7.计算单根V带的初拉力的最小值（）由《机械设计》表8-3得B型带的单位长度质量q=0.18kg/m,所以（）=硬使带的实际初拉力F>（）8.计算压轴力F压轴力的最小值为（F）==8879N§5.3本章小结本章主要介绍了进料、皮带轮的设计，皮带轮带动轧制部件运转，是很重要的部分。结论本课题题目是“非标角钢冷轧矫直机的设计”。矫直技术多用于金属条材加工的后部工序，在很大程度上决定着产、成品的质量水平。矫直技术同其他金属加工技术一样在20世纪取得了长足的进展，相应的矫直理论也取得了很大的进步。不过理论滞后于实践的现象比较明显。对于矫直机传动系统而言，普遍采用电机、减速齿轮分配箱、安全联轴器、万向联轴器到矫直辊的传动方式。矫直机矫直钢板时,由于长度方向发生塑性变形,导致钢板与矫直辊速度差可达到3%,因而产生附加扭矩,以往的整体传动易导致接轴和齿轮损坏,同时当矫直辊与钢板产生速差时,钢板打滑现象会损伤表面,为了避免这些现象的发生,矫直辊尽量采用单独传动或分组传动,同时还可用于控制张力。本文首先通过对矫直原理的学习了解，通过大量计算确定矫直辊数目。然后根据工件的形状确定辊形进而来对整个矫直辊结构进行设计。其次就是动力传动和引导装置的设计。综合了传统与现代的设计思想，本课题采用矫直辊在矫直机平台上，均匀而且独立分布。通过这种设计，实现了矫直辊能够单独传动，而不会像以往的整体传动那样因为矫直辊与工件的速度差导致一些表面损伤现象，同时它能够保证在矫直辊失效时，能够及时快速的替换从而保证较高的工作效率。参考文献[1]吴宗泽．机械设计实用手册[M]．化学工业出版社，1999[2]机械零件设计手册（上、下）[M]．冶金工业出版社，1995[3]朱冬梅．画法几何及机械制图（第五版）[M]．高等教育出版社，2000[4]机床设计手册[M]．机械工业出版社，1999[5]吴志军．机械CAD技术基础（第二版）[M]．清华大学出版社,1995[6]濮良贵．机械设计（第八版）[M]．高等教育出版社，2006[7]孙桓．机械原理（第七版）[M]．高等教育出版社,2006[8]崔甫．矫直原理与矫直机械（第二版）[M]．冶金工业出版社,2005[9]文庆明．轧钢机械[M]．化学工业出版社，2004[10]黄庆学．轧钢机械设计[M]．冶金工业出版社，2007[11]刘鸿文．材料力学（第四版）[M]．高等教育出版社，2004[12]王坤．课程设计．高等教育出版社[M]，1995[13]康永林．轧制工程学．冶金工业出版社[M]，2004[14][日]中岛浩卫．型钢轧制技术[M]．冶金工业出版社，2004[15]王宝玺．汽车制造工艺学[M]．机械工业出版社，2007致谢本论文是在导师曹雪梅老师的悉心指导下完成的。从课题的研究到论文的撰写整个过程，得到了曹老师的多次指导帮助，她那敏锐的思维，渊博的知识和对科学事业的严谨的治学态度和无私奉献精神，都是学生所敬佩和应该学习的。在论文完成之际，谨向尊敬的曹老师致以崇高的敬意和由衷的感谢!在课题研究的开始阶段，也得到了好多同学的热心帮助，在此也表示感谢！最后，感谢河南科技大学全体老师对本人的教育和培养。衷心感谢辛勤评阅我论文的各位专家。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究HYPERLINK"/det