小型軋鋼機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 本次設(shè)計(jì)的小型軋鋼機(jī)是借助旋轉(zhuǎn)軋輥與其接觸摩擦的作用，將被軋制的金屬體（軋件）拽入軋輥的縫隙間，在軋輥壓力作用下，使軋件主要在厚度方向上完成塑性成型。 本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)主要包括：電動機(jī)的選取，傳動部分的設(shè)計(jì)，減速器的設(shè)計(jì)，軸系部件的設(shè)計(jì)，箱體的設(shè)計(jì)，小型軋鋼機(jī)主體，機(jī)架的設(shè)計(jì)，其中包括對減速器的潤滑和密封等。設(shè)計(jì)過程按照國家標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)的。 軸的設(shè)計(jì)和齒輪的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)中參照了機(jī)械設(shè)計(jì)手冊進(jìn)行了精確的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了強(qiáng)度校核。 本次設(shè)計(jì)的小型軋鋼機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、使用價(jià)格低，并且符寫設(shè)計(jì)合設(shè)計(jì)要求，主要針對用來加工鏈條板

2、的卷帶料而設(shè)計(jì)的?？杀ＷC加工后的產(chǎn)品性能良好，表面光潔度高，板型好，能夠達(dá)到所需的要求。 關(guān)鍵詞：小型軋鋼機(jī)；減速器；軸系部件；傳動部件  Abstract The design of the chain plate rolling machines by drawing on its revolving roller contacts the role of friction will be rolling the metal body (work piece) dragged into the roll gap between the roll under pre

3、ssure, mainly in the work piece thickness. Completion of the direction of plastic molding. The Design on of motor, transmission part of the design, the design of speed reducer, shaft components, design, cabinet design, the main chain plate rolling machine, rack design, including reducer such as lub

4、rication and sealing. The design process in accordance with the National Institute of Standards and mechanical design criteria for design. Shaft design and the design is the focus of this design, the design of the mechanical design reference manual for the precise design, and check the strength.

5、 The design of the chain plate rolling machine structure is simple and inexpensive to use and in line with the design requirements, mainly for the processing chain for the volume of the material plate designed. Can be processed to ensure good product performance, high surface finish, plate type,

6、and to meet the requirements. Key words: chain plate rolling machine; reducer; shaft components; transmission parts III 目 錄 摘要…………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract……………………………………………………………………………………Ⅱ 第 1 章 緒論………………………………………………………………………………1 1.1選題

7、的依據(jù)，意義和理論及在應(yīng)用方面的價(jià)值……………………………………1 1.2本課題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀…………………………………………………………2 1.2.1國外相應(yīng)機(jī)器的研究狀況………………………………………………………2 1.2.2國內(nèi)相應(yīng)機(jī)器的研究狀況………………………………………………………2 1.3課題研究的內(nèi)容及擬采取的方法……………………………………………………3 1.4 課題研究中的主要難點(diǎn)以及解決的方法…………………………………………3 第 2章 設(shè)計(jì)方案的確定……………………………………………………………………4 2

8、.1 傳動方案的確定……………………………………………………………………4 2.1.1機(jī)械傳動系統(tǒng)擬定的一般原則………………………………………………4 2.1.2 確定最終傳動方案……………………………………………………………5 2.2確定各傳動結(jié)構(gòu)的傳動效率…………………………………………………………6 第 3章 電動機(jī)的選擇………………………………………………………………………7 3.1 選擇電動機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)形式……………………………………………………7 3.2 電動機(jī)功率的選擇…………………………………………………………………8

9、 3.2.1 電動機(jī)功率的計(jì)算推演………………………………………………………8 3.2.2 確定電動機(jī)具體型號…………………………………………………………8 3.3確定各軸的功率………………………………………………………………………8 3.4確定各軸的轉(zhuǎn)速………………………………………………………………………8 3.5確定傳遞的轉(zhuǎn)矩………………………………………………………………………9 第 4章 帶傳動的選擇及設(shè)計(jì)……………………………………………………………10 4.1帶傳動的選擇………………………………………………………………………1

10、0 4.2 帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………11 4.2.1 設(shè)計(jì)計(jì)算功率………………………………………………………………11 4.2.2 確定帶型………………………………………………………………………11 4.2.3 選擇傳動比……………………………………………………………………11 4.2.4 小帶輪基準(zhǔn)直徑的確定………………………………………………………11 4.2.5 大帶論的實(shí)際轉(zhuǎn)速為:………………………………………………………11 4.2.6 帶速的計(jì)算……………………

11、………………………………………………11 4.2.7 初選軸間距……………………………………………………………………12 4.2.8計(jì)算基準(zhǔn)長度………………………………………………………………12 4.2.9 計(jì)算實(shí)際軸間距………………………………………………………………12 4.2.10 計(jì)算小帶輪包角……………………………………………………………12 4.2.11 確定單根V帶的基本額定功率………………………………………………12 4.2.12 確定額定功率的增量…………………………………………………12

12、4.2.13 計(jì)算V帶的根數(shù)……………………………………………………………12 4.2.14 計(jì)算單根V帶的預(yù)緊力………………………………………………………13 4.2.15 確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸………………………………………………………13 第 5章 減速器的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………15 5.1 選擇減速器的類型…………………………………………………………………15 5.2 減速器中齒輪傳動的設(shè)計(jì)…………………………………………………………15 5.2.1 確定齒輪精度等級、齒輪類型、齒數(shù)和材料……………

13、……………………15 5.2.2確定結(jié)構(gòu)尺寸…………………………………………………………………19 5.3 齒輪軸的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………20 5.3.1 材料選擇…………………………………………………………………20 5.3.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核…………………………………………………………21 5.4 減速器的箱體………………………………………………………………………29 5.4.1 箱體材料………………………………………………………………………29 5.4.2 確定結(jié)構(gòu)尺寸……………

14、……………………………………………………30 5.4.3 減速器的潤滑和密封………………………………………………………31 第6章 分軸器的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………32 6.1 齒輪傳動……………………………………………………………………………32 6.2 齒輪軸的校核……………………………………………………………………32 6.3 機(jī)座和箱體………………………………………………………………………38 第7章 軋制機(jī)主體………………………………………………………………………39 7.1 確定工作軋輥的材料………

15、………………………………………………………39 7.2 機(jī)架………………………………………………………………………………40 結(jié)論…………………………………………………………………………………………41 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………42 致謝…………………………………………………………………………………………43 第1章 緒 論 1.1 選題的依據(jù)，意義和理論及在應(yīng)用方面的價(jià)值 軋鋼就是用軋機(jī)對鋼坯進(jìn)行壓力加工，獲得需要的形狀規(guī)格和性能的過程。軋機(jī)主要由幾組軋輥構(gòu)成，軋輥是一對轉(zhuǎn)動方向相反的輥?zhàn)?，兩個(gè)輥?zhàn)又g形

16、成一定形狀的縫或孔，鋼坯通過軋輥就成為一定形狀的鋼材。 　　在再結(jié)晶溫度以上的軋制稱為熱軋；在再結(jié)晶溫度以下的軋制稱為冷軋。 　　我們常見的汽車板、橋梁鋼、鍋爐鋼、管線鋼、螺紋鋼、鋼筋、電工硅鋼、鍍鋅板、鍍錫板包括火車輪都是通過軋鋼工藝加工出來的。 　　我國大鋼廠從70年代已用先進(jìn)的連軋軋機(jī) ，連軋機(jī)采用了一整套先進(jìn)的自動化控制系統(tǒng)，全線生產(chǎn)過程和操作監(jiān)控均由計(jì)算機(jī)控制實(shí)施，軋件在幾架軋機(jī)上同時(shí)軋制，大大提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。 　　我國粗鋼產(chǎn)量位居世界第一。國內(nèi)十大鋼鐵企業(yè)年產(chǎn)粗鋼均在1000萬噸以上。今年來，鋼鐵重組進(jìn)入快車道，比如寶鋼控股的廣東鋼鐵集團(tuán)，山東濟(jì)鋼、萊鋼為主組建的

17、山東鋼鐵集團(tuán)，還有河北鋼鐵集團(tuán)等。但是，我國鋼鐵量輕質(zhì)量的瓶頸。軋鋼行業(yè)必須走高端路線，造船業(yè)和汽車制造業(yè)、建筑業(yè)的興旺，給軋鋼行業(yè)帶來機(jī)遇，但是礦石的漲價(jià)給我國軋鋼行業(yè)帶來新的困境。 　　國內(nèi)軋鋼行業(yè)要真正做大做強(qiáng)，必須不斷對鋼坯質(zhì)量、加熱、輥型控制、卷取能力、酸洗等系列環(huán)節(jié)加強(qiáng)。另外，做重型機(jī)械的一重、二重、上重、太重等必須奮起，探索高精軋鋼設(shè)備。國內(nèi)寶鋼、鞍鋼、武鋼、首鋼設(shè)計(jì)院，東大、北科大等院校軋鋼研究機(jī)構(gòu)亦要多加強(qiáng)與鋼鐵集團(tuán)的聯(lián)合開發(fā)。 隨著我國軋制加工業(yè)的迅猛發(fā)展，我國軋制加工設(shè)備也經(jīng)歷了一個(gè)自主開發(fā)－引進(jìn)－學(xué)習(xí)借鑒－國產(chǎn)化的往復(fù)循環(huán)過程。經(jīng)過近20年的探索和創(chuàng)新，截至目前，我

18、國自行設(shè)計(jì)和制造的軋機(jī)在低速、窄規(guī)格方面已經(jīng)接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平，高速軋制設(shè)備、寬幅軋機(jī)、單機(jī)架雙卷取鋁帶熱軋機(jī)、熱連軋機(jī)方面的開發(fā)研制也呈現(xiàn)良好的態(tài)勢。伴隨著市場需求的不斷增長和變化，近年來，我國軋制加工設(shè)備市場出現(xiàn)了多樣化的要求，正在逐步向高精化、寬幅化、高速化以及高技術(shù)和連續(xù)軋制的方向 .隨著我國軋制工業(yè)近年來的加速發(fā)展,軋制機(jī)的需求已越來越多,軋制領(lǐng)域發(fā)展前景廣闊..改革開放三十年來軋制工業(yè)在我國工業(yè)建設(shè)方面做出了突出的貢獻(xiàn),,這同時(shí)也加速了軋制機(jī)的快速發(fā)展.冷連軋技術(shù)是國際鋼鐵行業(yè)公認(rèn)的技術(shù)密集、難度極大的生產(chǎn)工藝，是中國鋼鐵企業(yè)在引進(jìn)全套生產(chǎn)線時(shí)花費(fèi)最多的環(huán)節(jié)形。 1.2

19、本課題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 1.2.1 國外相應(yīng)機(jī)器的研究狀況 據(jù)說在 14 世紀(jì)歐洲就有軋機(jī)，但有記載的是 1480 年意大利人 達(dá) 芬奇 (Leonardo da Vinci) 設(shè)計(jì)出軋機(jī)的草圖。 1553 年法國人布律列爾 (Brulier) 軋制出金和銀板材，用以制造錢幣。此后在西班牙﹑比利時(shí)和英國相繼出現(xiàn)軋機(jī)。1728 年英國設(shè)計(jì)出生產(chǎn)圓棒材用的軋機(jī)。英國于 1766 年又設(shè)計(jì)出了串行式小型軋機(jī)，19 世紀(jì)中葉，第一臺可逆式板材軋機(jī)在英國投產(chǎn)，并軋出了船用鐵板。1848 年德國發(fā)明了萬能式軋機(jī)，1853 年美國開始使用三輥式的型材軋機(jī)，并采用蒸汽機(jī)傳動的升降臺從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化

20、生產(chǎn)。接著美國出現(xiàn)了勞特式軋機(jī)。并于1859 年建造了第一臺連軋機(jī)。萬能式型材軋機(jī)是在 1872 年出現(xiàn)的，20 世紀(jì)初制成半連續(xù)式帶鋼軋機(jī)，它由兩架三輥粗軋機(jī)和五架四輥精軋機(jī)組成形[1]。 軋機(jī)發(fā)展到21世紀(jì)的今天，已采用了一整套先進(jìn)的自動化生產(chǎn)控制系統(tǒng)，全線生產(chǎn)過程和操作監(jiān)控均由計(jì)算機(jī)控制個(gè)主要特點(diǎn): (1)網(wǎng)絡(luò)化快速通訊； (2)系統(tǒng)響應(yīng)速度快； (3)傳動設(shè)備動態(tài)、靜態(tài)精度高； (4)軋件跟蹤、定位準(zhǔn)確； (5)軟件編制可靠性高等。 1.2.2 國內(nèi)相應(yīng)機(jī)器的研究狀況 目前，我國自主設(shè)計(jì)和研制的加工設(shè)備，從整體上看與國際先進(jìn)水平相比還有很大的差距，但某些技術(shù)正在追趕世界

21、先進(jìn)水平。洛陽有色金屬加工設(shè)計(jì)研究院正在開發(fā)的2400mm（1+1）式鋁帶熱軋機(jī)、2500mm六輥冷軋機(jī)、2000mm鋁箔軋機(jī)、高速鋁箔軋機(jī)以及銅帶精軋機(jī)等一批具有世界先進(jìn)水平的軋機(jī)正在設(shè)計(jì)和制造之中。這批軋機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和當(dāng)今世界軋機(jī)的發(fā)展趨勢相一致，已經(jīng)成為我國銅鋁加工設(shè)備研制的一個(gè)亮點(diǎn)現(xiàn)化工業(yè)的發(fā)展對材料的精度要求日益提高，產(chǎn)品的高精度就需要設(shè)備朝高精度方向發(fā)展；　出于對產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的考慮，以及軋制技術(shù)的日漸成熟，軋機(jī)的幅面迅速擴(kuò)大，比如用于包裝袋的鋁箔的寬度需求已達(dá)到1800mm以上，對寬幅鋁箔的需求量正呈高速增長態(tài)勢。生產(chǎn)的機(jī)器都已達(dá)到甚至超過國外一些國家的相應(yīng)產(chǎn)品[2]。 1

22、.3 課題研究的內(nèi)容及擬采取的方法 軋制機(jī)軋制過程中軋輥?zhàn)赞D(zhuǎn)起主要作用是平衡軋件在出口出的旋轉(zhuǎn)，以便于收料節(jié)約空間。軋機(jī)的傳動軸和軋輥軸通過錐齒輪嚙合裝與軋輥支架內(nèi)。動系統(tǒng)采用鏈板式傳動，電機(jī)選用變頻調(diào)速電機(jī)，便于調(diào)整軋制速度，電通過減速器減速驅(qū)動電機(jī)齒輪，電機(jī)齒輪帶動大齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)，連接鏈板，進(jìn)而通過軋輥支架內(nèi)的傳動機(jī)構(gòu)帶動軋輥運(yùn)轉(zhuǎn)。軋制力與軋制功率可以通過公式計(jì)算電機(jī)的選擇根據(jù)軋輥軋輥轉(zhuǎn)速和軋制速度進(jìn)行選擇。 1.4 課題研究中的主要難點(diǎn)以及解決的方法 本課題研究的是外鏈板的軋制機(jī)，在研究中主要有以下幾個(gè)難點(diǎn)：傳動方案的確定，電動機(jī)的選擇。 電動機(jī)的選擇：電動機(jī)的功率選擇

23、是否合適， 通常，我們均采用三相據(jù)我所設(shè)計(jì)的機(jī)器的諸多要求，經(jīng)過反復(fù)的思考與計(jì)算推演，我最終選用Y系列三相異步交流電動機(jī)。該系列電動機(jī)為全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機(jī),它是按照國際電工委員會（IEC）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，具有國際互換性的特點(diǎn)。它防灰塵、鐵屑或其它異物進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部的能力較強(qiáng)，效率高，性能好，振動小，體積小，噪音低，重量輕，運(yùn)行可靠，維修方便。可較好的為我所設(shè)計(jì)的外小型軋鋼機(jī)提供可靠的動力。

24、 第2章 設(shè)計(jì)方案的確定 2.1 傳動方案的確定 2.1.1 機(jī)械傳動系統(tǒng)擬定的一般原則 1．采用盡可能簡短的運(yùn)動鏈； 采用簡短的運(yùn)動鏈，有利于降低機(jī)械的重量和制造成本，也有利于提高機(jī)械傳動效率和減小積累誤差。為了使運(yùn)動鏈見你短，在機(jī)械的幾個(gè)運(yùn)動鏈之間沒有嚴(yán)格的速比要求的情況下，可以考慮每一個(gè)運(yùn)動一個(gè)原動機(jī)來驅(qū)動，并注意原動機(jī)類型和運(yùn)動參數(shù)的選擇，以簡化傳動鏈。 2．優(yōu)先選用基本結(jié)構(gòu)； 魷魚基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)方

25、便，技術(shù)成熟，故在滿足功能要求的條件下，應(yīng)優(yōu)先選用基本機(jī)構(gòu)。若基本機(jī)構(gòu)不能滿足或者不能很好的滿足機(jī)械的運(yùn)動或動力要求時(shí)，可以適當(dāng)?shù)貙ζ溥M(jìn)行變異或組合。 3．應(yīng)使機(jī)械油較高的機(jī)械效率；機(jī)械的效率取決于組成機(jī)械的各個(gè)機(jī)構(gòu)的效率。一次，當(dāng)機(jī)械中包含有機(jī)械效率較低的機(jī)構(gòu)時(shí)，就會使機(jī)械的總效率降低。但要注意，機(jī)械中各運(yùn)動鏈所傳遞的功率往往相差很大，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重考慮使傳遞效率最大的主運(yùn)動鏈具有較高的機(jī)械效率，而對于傳動效率很小的輔助運(yùn)動鏈，其機(jī)械效率的高低則可以妨礙次要地位，而著眼于其他方面的要求（如簡化機(jī)構(gòu)，減小外廓尺寸等）。 4．合理安排不同類型傳動機(jī)構(gòu)的順序； 一般來說，在機(jī)構(gòu)的排列順序上有

26、如下的一些規(guī)律：首先，在可能的情況下，轉(zhuǎn)變運(yùn)動形式的機(jī)構(gòu)（如凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等）通?？偸前才旁谶\(yùn)動鏈的末端，與執(zhí)行機(jī)構(gòu)靠近。其次，帶傳動等摩擦傳動，一般都安排在轉(zhuǎn)速較高的運(yùn)動鏈的始端，以減小其傳遞的轉(zhuǎn)矩，從而減小其外形尺寸。這樣安排，也有利于啟動平穩(wěn)和過載保護(hù)，而且原動機(jī)的布置也方便。 5．合理分配傳動比； 運(yùn)動鏈的總傳動比應(yīng)合理分配給各級傳動機(jī)構(gòu)，具體分配方法應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）每一級的傳動應(yīng)在常用的范圍之內(nèi)選取。如一級傳動比過大，對機(jī)構(gòu)的性能和尺寸都是不利的。例如當(dāng)齒輪傳動的傳動比大于8至10時(shí)，一般應(yīng)設(shè)計(jì)成兩級傳動；當(dāng)傳動比在30以上時(shí)，常設(shè)計(jì)成兩級以上的齒輪傳動。但

27、是，對于帶傳動來說，一般不采用多級傳動。 2）當(dāng)傳動鏈為減速傳動時(shí)，必須十分注意機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn)問題，防止發(fā)生損壞機(jī)械或傷害人身的可能性。例如起重機(jī)械的起吊部分，必須防止荷重的作用下自動倒轉(zhuǎn)，為此在傳動鏈中應(yīng)設(shè)置具有自鎖能力的機(jī)構(gòu)或者裝設(shè)制動器。又如，為防止機(jī)械因過載而損壞，可采用具有過載打滑現(xiàn)象的摩擦傳動或裝置安全聯(lián)軸器等。 6．保證機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn) 對于以上要求，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡量滿足。 2.1.2 確定最終傳動方案 通過對以上內(nèi)容的了解和分析結(jié)合我在實(shí)習(xí)工廠所觀察的外小型軋鋼機(jī)，經(jīng)過和老師的多次探討和修改最終我確定了外小型軋鋼機(jī)的整體傳動方案。 方案如下： 電動機(jī)帶動皮帶輪旋轉(zhuǎn)

28、，經(jīng)皮帶帶動單級圓柱齒輪減速器運(yùn)轉(zhuǎn)，再通過分軸器將單根輸入的軸的運(yùn)轉(zhuǎn)以兩根軸同時(shí)輸出，并與外小型軋鋼機(jī)主體的兩個(gè)軋輥用聯(lián)軸器連接，使其完成要求的加工過程。整個(gè)傳動過程如圖所示 1—電動機(jī) 2—皮帶輪 3—皮帶 4—減速器 5—分軸器 6—軋機(jī)主體 外小型軋鋼機(jī)傳動簡圖 2.2 確定各傳動機(jī)構(gòu)的傳動效率 參閱參考文獻(xiàn)[3]并結(jié)合本人所設(shè)計(jì)的外小型軋鋼機(jī)的整體傳動方案和各傳動機(jī)構(gòu)自身的特點(diǎn)確定各機(jī)構(gòu)的傳動效率如下： V帶的傳動效率是： 滾動軸承的傳動效率是： 齒輪傳動的傳動效率是：η齒=0.97 分軸器的傳動效率是： η軸=0

29、.995 彈性柱銷聯(lián)軸器的傳動效率是：η聯(lián)1 =0.99 十字軸萬向聯(lián)軸器的傳動效率是η聯(lián)2 =0.97 第3章 電動機(jī)的選擇 3.1 選擇電動機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)形式 電動機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式機(jī)器,它將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,它主要包括一個(gè)用以產(chǎn)生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子,其導(dǎo)線中有電流通過并受磁場的作用而使轉(zhuǎn)動,這些機(jī)器中有些類型可作電動機(jī)用,也可作發(fā)電機(jī)用。 電動機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備，它是利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象制成，分布于各個(gè)用戶處，電動機(jī)按使用電源不同分為直流電動機(jī)和交流電

30、動機(jī)，電力系統(tǒng)中的電動機(jī)大部分是交流電機(jī)，可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī)（電機(jī)定子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速）。電動機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成。通電導(dǎo)線在磁場中受力運(yùn)動的方向跟電流方向和磁感線（磁場方向）方向有關(guān)。電動機(jī)工作原理是磁場對電流受力的作用，使電動機(jī)轉(zhuǎn)動。 它是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器。通常電動機(jī)的作功部分作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，這種電動機(jī)稱為轉(zhuǎn)子電動機(jī)；也有作直線運(yùn)動的，稱為直線電動機(jī)。電動機(jī)能提供的功率范圍很大，從毫瓦級到萬千瓦級。電動機(jī)的使用和控制非常方便，具有自起動 、加速、制動、反轉(zhuǎn)、掣住等能力，能滿足各種運(yùn)行要求；電動機(jī)的工作效率較高，又沒有煙塵、氣味，不污染環(huán)境，噪聲也較小

31、。由于它的一系列優(yōu)點(diǎn)，所以在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國防、商業(yè)及家用電器、醫(yī)療電器設(shè)備等各方面廣泛應(yīng)用。 各種電動機(jī)中應(yīng)用最廣的是交流異步電動機(jī)（又稱感應(yīng)電動機(jī) ）。它使用方便 、運(yùn)行可靠 、價(jià)格低廉 、結(jié)構(gòu)牢固，但功率因數(shù)較低，調(diào)速也較困難。大容量低轉(zhuǎn)速的動力機(jī)常用同步電動機(jī)（見同步電機(jī)）。同步電動機(jī)不但功率因數(shù)高，而且其轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無關(guān)，只決定于電網(wǎng)頻率。工作較穩(wěn)定。在要求寬范圍調(diào)速的場合多用直流電動機(jī)。但它有換向器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，維護(hù)困難，不適于惡劣環(huán)境。20世紀(jì)70年代以后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電動機(jī)的調(diào)速技術(shù)漸趨成熟，設(shè)備價(jià)格日益降低，已開始得到應(yīng)用 。電動機(jī)在規(guī)定工

32、作制式（連續(xù)式、短時(shí)運(yùn)行制、斷續(xù)周期運(yùn)行制）下所能承擔(dān)而不至引起電機(jī)過熱的最大輸出機(jī)械功率稱為它的額定功率，使用時(shí)需注意銘牌上的規(guī)定。電動機(jī)運(yùn)行時(shí)需注意使其負(fù)載的特性與電機(jī)的特性相匹配，避免出現(xiàn)飛車或停轉(zhuǎn)。電動機(jī)的調(diào)速方法很多，能適應(yīng)不同生產(chǎn)機(jī)械速度變化的要求。一般電動機(jī)調(diào)速時(shí)其輸出功率會隨轉(zhuǎn)速而變化。從能量消耗的角度看，調(diào)速大致可分兩種 ：① 保持輸入功率不變 。通過改變調(diào)速裝置的能量消耗，調(diào)節(jié)輸出功率以調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。②控制電動機(jī)輸入功率以調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 3.2 電動機(jī)功率的選擇 電動機(jī)的功率選擇的是否合適,對電動機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率選的過小,不能保證工作機(jī)

33、的正常工作或使電動機(jī)因過載而過早的損壞;而功率選的過大,則電動機(jī)的價(jià)格較高,能力又不能充分利用,而且由于電動機(jī)經(jīng)常不能滿載運(yùn)行,其使用效率和功率因數(shù)都較低,增加了電能的消耗造成了能源的浪費(fèi)。所以在選擇電動機(jī)時(shí)應(yīng)考慮設(shè)計(jì)機(jī)器的使用要求和加工參數(shù)，并經(jīng)過細(xì)致周密的計(jì)算推演，建立起可靠而又縝密的理論模型，再根據(jù)經(jīng)濟(jì)性原則最終確定具體的電動機(jī)參數(shù)。 3.2.1 電動機(jī)功率的計(jì)算推演 根據(jù)本人設(shè)計(jì)的外小型軋鋼機(jī)的使用要求，最大軋制力是30噸，軋制速度是0.18米每秒，可求出軋機(jī)主體部分的=30KW 因?yàn)橐勒照w傳動方案可計(jì)算出KW，所以，KW7KW 3.2.2 確定電動機(jī)具體型號 所以根據(jù)計(jì)

34、算出的結(jié)果和本機(jī)的軋制在查閱了設(shè)計(jì)手冊后最終確定出了電動機(jī)的具體型號： 本機(jī)選用Y系列小型三相異步電動機(jī)[1]Y160L-8，其主要技術(shù)參數(shù)如下所示： 功率KW：7.5 電流A：17.7 轉(zhuǎn)速r/min：720 效率（%）：86 3.3 確定各軸的功率 3.4 確定各軸的轉(zhuǎn)速 3.5 確定傳遞的轉(zhuǎn)矩 第4章 帶傳動的選擇及設(shè)計(jì) 4.1帶傳動的選擇 帶傳動是一種撓性傳動。帶傳動的基本組成零件為帶輪（主動輪和從動輪）和傳動帶。當(dāng)主

35、動帶轉(zhuǎn)動時(shí)，利用帶輪和傳動帶間的摩擦嚙合作用，將運(yùn)動和動力通過傳動帶傳遞給從動輪。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，價(jià)格低廉和緩沖吸振等特點(diǎn)，在近代機(jī)械種應(yīng)用廣泛。 帶傳動的類型：按照工作原理的不同，帶傳動可分為摩擦型帶傳動和嚙合型帶傳動。在摩擦型傳動中，根據(jù)傳動帶的橫截面形狀不同又可以分為平帶傳動，圓帶傳動，V帶傳動和多楔帶傳動。 平帶傳動結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高，帶輪也容易制造，在傳動中心巨大的情況下應(yīng)用較多。其中以帆布芯平帶應(yīng)用最廣。 圓帶結(jié)構(gòu)簡單，其材料腸胃皮革，棉，麻，錦綸，聚氨酯等，多用于小功率傳遞。 V帶的橫截面呈等腰梯形，帶輪上也做出相應(yīng)的輪槽。傳動時(shí)V帶的兩個(gè)側(cè)面和輪槽接觸，

36、槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V帶傳動允許的傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，大多數(shù)V帶已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，這決了多跟V帶長短不以而使各帶受力不均的問題。多楔帶主要用于傳遞功率較大同時(shí)要求結(jié)構(gòu)緊湊的場合。 為了延長帶的使用壽命，確保帶傳動的正常運(yùn)行，必須正確使用和維修。 　　1．安裝時(shí)兩帶輪軸線必須平行，輪槽應(yīng)對正，否則將加劇帶的磨損，甚至使帶脫落。安裝時(shí)先縮小中心距，然后套上V形帶，再作調(diào)整，不得硬撬。 　　2．嚴(yán)防帶與礦物油、酸、堿等介質(zhì)接觸，以免變質(zhì)。也不宜在陽光下曝曬。 　　3．多根帶的傳動，壞了少數(shù)幾根，不要用新帶補(bǔ)上，以免新舊帶并用，長短不一，受載不均勻而加速新帶損壞。這時(shí)可用

37、未損壞的舊帶補(bǔ)全或全部換新。 　　4．為確保安全，傳動裝置須設(shè)防護(hù)罩。 　　5．帶工作一段時(shí)間后，會因變形伸長，導(dǎo)致張緊力逐漸減小，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)打滑。因此，要重新張緊帶，調(diào)整帶的初拉力。 在帶傳動中，常用的有平帶傳動、V帶傳動、多楔帶傳動和同步帶傳動。但在機(jī)械傳動中，應(yīng)用最廣的是V帶傳動。結(jié)合本次設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)要求，傳動特點(diǎn)和設(shè)計(jì)參數(shù)，最終我選擇普通V帶傳動。 4.2 帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 （以下設(shè)計(jì)中，所提及到的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表均來自參考文獻(xiàn)[3]。） 4.2.1 設(shè)計(jì)計(jì)算功率Pd 參考表14.1-12[3]得工況系數(shù)KA=1.3 Pd= KAPo=1.37.5=9.75k

38、W 4.2.2 確定帶型 由于Pd=9.75kW和no=720r/min,參考表14.1-2選擇B型普通V帶 4.2.3 選擇傳動比 因?yàn)閹У脑?～4范圍之中[2]，所以選取帶的傳動比是：i=3 4.2.4 小帶輪基準(zhǔn)直徑的確定 參考表14.1-18和圖14.1-2，選取dd1=138mm 大帶輪的基準(zhǔn)直徑是:d=id =3140 =414mm 參考表14.1-18選取dd2=400mm 4.2.5 大帶論的實(shí)際轉(zhuǎn)速為: n==233.79r/min 4.2.6 帶速的計(jì)算 m/s 因?yàn)? m/s<5

39、.20m/s<35m/s，所以，帶速符合設(shè)計(jì)要求 4.2.7 初選軸間距 0.7(+)<<2(+) 即：（400+380）0.7<<（400+380）2 選取=300mm 4.2.8 計(jì)算基準(zhǔn)長度 =1682mm 參考表8-2選取基準(zhǔn)長度為 Ld=1600mm 4.2.9 計(jì)算實(shí)際軸間距 mm 實(shí)際安裝時(shí)，所需最小軸間距為： mm 當(dāng)張緊或補(bǔ)償伸長時(shí)，所需最大軸間距為： mm 4.2.10 計(jì)算小帶輪包角 4.2.11 確定單根V帶的基本額定功率 根據(jù)dd1=140mm和n1=720r/min參考表1

40、4.1-17d有B型V帶P1=1.69kW。 4.2.12 確定額定功率的增量ΔP 由于受到響，額定功率的增量ΔP經(jīng)查閱表14.1-17d可得：ΔP1=0.22kW 4.2.13 計(jì)算V帶的根數(shù) （4-1） 查閱表8-5可得K=0.86；查閱表8-2可得KL=0.92 z=根 所以，應(yīng)該取7根 4.2.14 計(jì)算單根V帶的預(yù)緊力 （4-2） 查閱表8-3可得q=0.18kg/m =274.34N 4.2.15

41、 確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 4.2.15.1 確定小帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 因?yàn)槲疫x用的電動機(jī)是Y160L-8型電動機(jī)，參閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可知其軸伸直徑d=42mm,長度L=110mm。所以小帶輪軸孔直徑是d0=42mm,轂長小于110mm。 參閱表14.1-24[3]可知，小帶輪的結(jié)構(gòu)是實(shí)心輪。材料為HT200。 輪槽尺寸和輪寬應(yīng)依據(jù)表8-10計(jì)算 基準(zhǔn)寬度：dd=140mm 基準(zhǔn)線上.8mm 槽間距：e=19mm 第一槽對稱面至端面的最小距離：f=11.5mm 槽間距積累偏差：Δ=0.4 帶輪寬：B=（z-1）e+2f=(5-1)19+211.5=100mm 外徑：d= d+2h=1

42、40+23.5=147mm 輪槽角：φ=34 小帶輪結(jié)構(gòu)圖如圖4-1 圖4-1 小帶輪結(jié)構(gòu)圖 4.2.15.2. 確定大帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 大帶輪軸徑取d0=45mm，參閱表14.1-24可得，大帶輪是輻輪式結(jié)構(gòu) d=(1.8～2)d=(1.8～2)45=81～90mm h=290mm h=0.8 h=0.850=40mm mm；mm f=0.2 h=0.250=10mm；f=0.2 h=0.240=8mm 其他參數(shù)和小帶輪一致 圖4-2 大帶輪結(jié)構(gòu)圖 第5章 減速器的設(shè)計(jì) 5.1 選擇減速器的

43、類型 減速器是原動機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以滿足各種工作機(jī)械的需要。在原動機(jī)和工作機(jī)之間用來提高轉(zhuǎn)速的獨(dú)立閉式傳動裝置成為增速器。減速器的種類很多，按照傳動形式不同可分為齒輪減速器，蝸桿減速器和星星減速器；按照傳動級減速器；按照傳動的不知形式又可分為展開式，分流式和同軸式減速器。若按換東和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來劃分，這類減速器又下述6種： 1. 齒輪減速器 主要又圓柱齒輪減速器，圓錐齒輪減速器和圓錐-圓柱齒輪減速器 2. 蝸桿減速器 主要有圓柱蝸桿減速器，環(huán)面蝸桿減速器和錐蝸桿減速器 3. 蝸桿齒輪減速器及齒輪-蝸桿減速器 4. 行星齒輪減速器

44、 5. 擺線針輪減速器 6. 諧波齒輪減速器 常見減速器的特點(diǎn)： 1） 齒輪減速器的特點(diǎn)是效率及可靠性高，工作壽命長，維護(hù)簡便，因而應(yīng)用廣泛。 2） 蝸桿減速器的特點(diǎn)是在外廓尺寸不大的情況下，可以獲得大的傳動比，工作平穩(wěn)，噪聲較小，但效率較低。其中應(yīng)用最廣的式單級蝸桿減速器，兩級蝸桿減速器應(yīng)用較少。 3） 行星減速器其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大，但制造精度要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且價(jià)格略貴。 綜合外小型軋鋼機(jī)的設(shè)計(jì)使用要求，在確保設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的前提下我最終選擇單級圓柱齒輪減速器。經(jīng)過計(jì)算可確定減速器的傳動比是：u=6，該減速器的基本結(jié)

45、構(gòu)由齒輪、軸及軸承組合，箱體，減大部分組成。 5.2 減速器中齒輪傳動的設(shè)計(jì) 5.2.1 確定齒輪精度等級、齒輪類型、齒數(shù)和材料 5.2.1.1 精度等級的選擇 綜合設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)參數(shù)我選用直齒圓柱齒輪減速器，此種減速器為普通減速器，速度不快，所以選用7級精度就可以在保證經(jīng)濟(jì)性的前提下滿足使用要求。 5.2.1.2 材料的選擇和齒數(shù)的確定 查閱表10-1[4]確定： 小齒輪的材料是20Cr2Ni4（調(diào)質(zhì)[7]），硬度是350HBS， 大齒輪的材料是12Cr2Ni4鋼（調(diào)質(zhì)），硬度是320HBS。 確定：小齒輪齒數(shù)是z1=19， 大齒輪齒是z2=uz1=619=114

46、。 依據(jù)齒面接觸的強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)： 按照設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）［4］試算： d （5-1） 5.2.1.3 明確公式內(nèi)的各字母所表示的數(shù)值 （1）載荷系數(shù) Kt=1.3 （2）確定小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=95.510Nmm （3）查閱表10-7確定齒寬系數(shù)為Фd=1.1 （4）查閱表10-6確定材料的彈性影響系數(shù)為ZE=189.8MP （5）查閱圖10-21d根據(jù)齒面硬度確定： 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為бHlim1=1200MP； 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)

47、度極限為бHlim2=1100MP （6）根據(jù)10-13計(jì)算出 N=60njLh=60240172000=1.03710 N=1.03710/6=1.72810 （7）查閱圖10-19確定接觸疲勞壽命系數(shù)為： KHN1=0.90；KHN2=0.94 （8）確定接觸疲勞許用應(yīng)力 根據(jù)失效概率是1%，安全系數(shù)是S=1，依據(jù)式（10-12）有： MP MP 5.2.1.4 確定具體數(shù)值 （1）確定小齒輪分度圓直徑 d =2.32mm （2）確定圓周速度v v=m/s （3）確定齒寬b b=Фdd1t=1.1122.

48、27=134.497mm （4）確定齒寬與齒高之比b/h 模數(shù)是： mmm 齒高是： h=2.25m=2.256.44=14.48mm b/h= （5）確定載荷系數(shù) 因?yàn)関=1.54m/s,且減速器是7級精度， 查閱圖10-8選擇動載系數(shù)為：KV=1.06 直齒輪，如果KAFt/b<100N/mm。查閱表10-3可得KHα=KFα=1.2， 查閱表10-2可得使用系數(shù)為KA=1.5，查閱表10-4當(dāng)7級精度、小齒輪相對軸承是非對稱安裝時(shí)有 （5-2） 把數(shù)據(jù)代入有：

49、 因?yàn)閎/h=9，KHβ=1.52查閱圖10-13可得KFβ=1.42， 所以載荷系數(shù)為： ==1.51.061.21.52=2.9 （6）根據(jù)實(shí)際的載荷系數(shù)校核計(jì)算出的分度圓直徑，依據(jù)式（10-10）有： dmm （7）確定模數(shù)m m=dmm 5.2.1.5 根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 查閱公式（10-5）可得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算公式是： （5-3） （1）明d可得： 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為бFE1=920MP， 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為бFE2=620MP。 ② 查閱圖10-1

50、8可得： 彎曲疲勞壽命系數(shù)為KFN1=0.88，KFN1=0.91。 ③ 確定彎曲疲勞許用應(yīng)力 選擇彎曲疲勞安全系數(shù)為S=1.4，依據(jù)（10-12）可得： MP MP ④ 確定載荷系數(shù)K ⑤ 確定齒形系數(shù) 查閱表10-5可得 YFα1=2.85，YFα2=2.17 ⑥ 確定應(yīng)力校核系數(shù) 查閱表10-5可得 YSα1=1.54，YSα2=1.80 ⑦ 確定大、小齒輪的然后進(jìn)行比較 經(jīng)過計(jì)算可知大齒輪的數(shù)值比小齒輪的大 ⑧ 設(shè)計(jì)計(jì)算 mm 比較計(jì)算結(jié)果，由齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)

51、度所決定的承載能力大小，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，所以可選擇由彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算得到的模數(shù)4.25并就近選擇標(biāo)準(zhǔn)值m=4mm,根據(jù)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得到的分度圓直徑為： d1=158.95mm， 確定小齒輪齒數(shù) 確定大齒輪齒數(shù) 通過上述的設(shè)計(jì)計(jì)算得出的齒輪傳動方案，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度的要求，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的要求，而且結(jié)構(gòu)相當(dāng)緊湊，保證了經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)，避免了不必要的浪費(fèi)。 5.2.1.6 確定幾何尺寸 （1）確定分度圓直徑 mm mm （2）確定中心距 mm （3）確定齒輪寬度 mm （4）校核計(jì)算

52、N N/mm<128N/mm 所以本次設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求 5.2.2確定結(jié)構(gòu)尺寸 5.2.2.1 確定小齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸 模數(shù)： m=5mm 壓力角： α=20 分度圓直徑： d1=128mm 齒頂高： ha=m=5mm 齒根高： mm 全齒高： mm 齒頂圓直徑： mm 齒根圓直徑： mm 中心距： mm 齒數(shù)比： u=6 5.2.2.2 確定大齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸 分度圓直徑： d =640mm 齒頂圓直徑：

53、 mm 齒根圓直徑： mm 其它尺寸同小齒輪的尺寸相同。 5.3 齒輪軸的設(shè)計(jì) 5.3.1 材料選擇 軸是組成及其的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳動零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動及動力傳遞。因此軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動和動力。 按照承受載荷的不同軸可分為轉(zhuǎn)軸，心軸和傳動軸三類。工作中只承受彎矩而不承受扭矩的軸成為心軸，既承受彎矩又承受扭矩的是轉(zhuǎn)軸，只承受扭矩而不承受彎矩的是傳動軸。 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，又的直接用圓鋼。 由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦

54、法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛。 合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和較好的淬火性能。因此，在傳遞大動力，并且要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫和低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。只是成本相對較高。 綜合考慮軋制機(jī)的設(shè)計(jì)使用要求，在確保經(jīng)濟(jì)性的前提下，我在設(shè)計(jì)中選擇最常用的45號鋼做為傳動軸的材料，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 因?yàn)樘妓劁摫群辖痄搩r(jià)格低廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，所以采用碳素鋼制造傳動軸比較切合本次設(shè)計(jì)的實(shí)際。 5.3.2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核 5.3.2.1 小齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算[5]

55、 安裝在小齒輪軸上的零部件從左到右依次是：大帶輪、軸承蓋、軸承、小齒輪、軸承、軸承蓋， 軸徑依次是35mm、40mm、45mm、50mm、45mm 另外，軸承蓋軸徑等于軸承處軸徑 。 小齒輪軸如圖5-1.a所示。 （1）確定小齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩 Nm （2）確定作用在齒輪上的力（圖5-1.b） 小齒輪的分度圓直徑為： mm 周向力： N 徑向力： N （3）對大帶輪軸處進(jìn)行受力分析（圖5-1.b） 轉(zhuǎn)矩： Nm 徑向力： N F0 —單根V帶所承受的預(yù)緊力（N） α—帶輪包角 1），確定支反力 （1）位于水平面的支反力（如圖5-

56、1.c） 由∑MA=0有： N 由∑z=0有： N （2）位于垂直平面的支反力（如圖5-1.e）參考后可得： RAy=RAz=217.4N RBy=RBz=1563.5N 2），繪制彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖 （1）齒輪和帶輪的作用力在水平面上時(shí)的彎矩圖（如圖5-1.d）所示： OA段：Nm AD段：Nm DB段：Nm （2）齒輪和帶輪的作用力在垂直面上時(shí)的彎矩圖（如圖5-1.f）所示： OA段：Nm AD段：Nm DB段：Nm （3）繪制轉(zhuǎn)矩圖（如圖5-1.i） T=286.5Nm 3），對軸進(jìn)行校核 參考軸的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩

57、圖，可以發(fā)現(xiàn)最危險(xiǎn)截面是B處，所以應(yīng)對截面B處進(jìn)行校核計(jì)算。 （1）依據(jù)靜強(qiáng)度條件對軸進(jìn)行校核計(jì)算 靜強(qiáng)度校核的條件為： （5-4） 其中： SS—危險(xiǎn)截面靜強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù) SS —屈服強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù) SS=1.2～1.4，適用于高塑性材料（бS/бB≤0.6）制造的鋼軸 SS=1.4～1.8，適用于中等塑性材料（бS/бB≤0.6～0.8）制造的鋼軸 SS=1.8～2，適用于低塑性材料制造的鋼軸 SS=2～3，適用于應(yīng)用鑄造方式制造的鋼軸 SS—僅考慮

58、彎矩力和軸向力時(shí)的安全系數(shù) SS —僅考慮扭轉(zhuǎn)時(shí)的安全系數(shù) 所以： （5-5） （5-6） 其中： бS，S —材料的抗彎屈服極限和抗扭屈服極限 (MPa) Mmax，Tmax—軸的危險(xiǎn)截面上所承受的最大彎矩和最大扭矩（Nm） Famax — 軸的危險(xiǎn)截面上所承受的最大軸向力（N） W，WT —危險(xiǎn)截面抗彎系數(shù)，危險(xiǎn)截面抗扭

59、系數(shù) （mm3）， 其具體數(shù)值參閱表15-4[4] 可知 A — 軸危險(xiǎn)截面的面積 (mm2） 參閱表15-1[4]可得бS=355MPa， 所以： MPa Mmax=162000Nmm Famax=0 W=0.1 所以： 參閱表15-1可得бB=640MPa 所以： 所以： SS=1.2～1.4，選取 SS =1.4 因?yàn)椋篠S>SS 所以：本次設(shè)計(jì)的傳動軸的靜強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)使用要求。 （2）依照彎扭合成應(yīng)力進(jìn)行傳動軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 （5-7） 其中

60、： б —軸的計(jì)算應(yīng)力 (MPa) M — 軸受到的彎矩（Nm） T — 軸受到的扭矩（Nm） W — 軸的抗彎截面系數(shù)（㎜3）， 查閱15-4[4]可得具體計(jì)算公式 [б-1]—對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用應(yīng)力， 參閱表15-1[4]可知 α —折合系數(shù)， 在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，選取α=0.3， 在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，選取α=0.2， 在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，選取α=1 在本式中選取α=1，，因?yàn)椴牧鲜?5號鋼，經(jīng)過了調(diào)質(zhì)處理，所以[б-1]=60MP 因此軸的計(jì)算應(yīng)力是： MP〈 經(jīng)過上述認(rèn)真地計(jì)算推演，可知其滿足設(shè)計(jì)使用條件，所

61、以合格。 圖5-1 軸的載荷分析圖 5.3.2.2 大齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 安裝在大齒輪軸上的零部件從左到右依次是：軸承蓋、軸承、大齒輪、軸承、軸承蓋、聯(lián)軸器， 軸徑依次是45mm、50mm、60mm、50mm、45mm 其中，軸承蓋軸徑等于軸承處軸徑。 大齒輪軸如圖5-2.a所示 1）確定軸上的轉(zhuǎn)矩 Nm 2）確定作用在齒輪上的力（如圖5-2.b）所示 周向力： N 徑向力： N 3）確定各段軸徑 確定聯(lián)軸器處的軸徑： 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca=KAT3，參閱表14-1，再考慮到轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷幅度是中等水平，所以選取KA=1.9，所以有

62、：Tca=1.91667=3167Nm 由于計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩，所以參閱國標(biāo)GB/T5014-1985，選用LH6型彈性柱銷聯(lián)軸器，它的公稱轉(zhuǎn)矩是3150N/m,D=280mm,半聯(lián)軸器孔徑是d1=60mm， 半聯(lián)軸器長度是L=142mm。 確定軸徑依次是70mm、75mm、84mm、80mm、70mm、60mm 所以軸承安裝處的軸徑是d2=70mm，齒輪安裝處的軸徑是d3=75mm。 考慮到聯(lián)軸器在制造和安裝過程中的誤差所產(chǎn)生的附加圓周力是 N 4）確定支反力 ① 水平面上的支反力（如圖5-2.c） 由∑MA=0有： N 由∑z=0有： N ② 垂

63、直平面上的支反力（如圖5-2.e）查閱可知： N ③ 在的作用下，支點(diǎn)A、C處的支反力（如圖5-2.g） 由∑Mc=有： N N 5）繪制彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖 ① 齒輪上的作用力在水平面上的彎矩圖（如圖5-2.d） Nm ② 齒輪上的作用力在垂直面上的彎矩圖（如圖5-2.f） Nm 齒輪作用力在截面D處作出的最大合成彎矩是： Nm 在F0作用下繪制出的彎矩圖（如圖5-2.h） Nm ③ 繪制轉(zhuǎn)矩圖（如圖5-2.i） T=1667Nm 6），對軸進(jìn)行校核計(jì)算 依照軸的結(jié)構(gòu)尺寸及其彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖，可知截面B處彎矩最大，并且存在齒輪配合和鍵槽引起的應(yīng)力

64、集中現(xiàn)象，所以截面B處屬于危險(xiǎn)截面。 對截面B處進(jìn)行校核計(jì)算： ① 依照靜強(qiáng)度條件對軸進(jìn)行校核計(jì)算 靜強(qiáng)度校核的條件是 （5-8） 其中： SS=1.2～1.4，適用于高塑性材料（бS/бB≤0.6）制造的鋼軸 SS=1.4～1.8，適用于中塑性材料（бS/бB≤0.6～0.8）制造的鋼軸 SS=1.8～2， 適用于低塑性材料制造的鋼軸 SS=2～3，適用于應(yīng)用鑄造方式制造的鋼軸 SS—僅考慮彎矩和軸向力時(shí)的安全系數(shù) SS —僅考慮扭矩時(shí)的安全系數(shù) 所以有：

65、 （5-9） （5-10） 其中： бS，S —材料的抗彎屈服極限和抗扭屈服極限 (MPa) Mmax，Tmax—軸的危險(xiǎn)截面上所承受的最大彎矩和最大扭矩（Nm） Famax — 軸的危險(xiǎn)截面上所承受的最大軸向力（N） W，WT — 危險(xiǎn)截面抗彎截面系數(shù)和危險(xiǎn)截面抗扭截面系數(shù)（mm3），參閱表15-4[4]可得其具體數(shù)值 A — 軸的危險(xiǎn)截面面積 (mm2） 參閱表15-1[4]可得бS=355MPa， 所以：

66、 MPa Mmax=167200N.mm Famax=0mm3 mm3 所以： ， 參閱表15-1可得бB=640MPa 所以： 所以： SS=1.2～1.4選取 SS =1.4 所以： SS>SS 所以，經(jīng)過上述認(rèn)真的校核計(jì)算，傳動軸的靜強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)使用要求。 ② 依照彎扭合成應(yīng)力校核計(jì)算傳動軸的強(qiáng)度 （5-11） 其中: б— 軸的計(jì)算應(yīng)力 (MPa) M — 軸受到的彎矩（Nm） T — 軸受到的扭矩（Nm） W — 軸的抗彎截面系數(shù)（㎜3）， 參閱表15-4[4]可知其計(jì)算公式 [б-1]—對稱循環(huán)變應(yīng)力下軸的許用應(yīng)力， 參閱表15-1[4]選擇具體數(shù)值 α— 折合系數(shù)， 在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，選取α=0.3， 在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，選取α=0.2， 在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，選取α=1 在本式中選取α=1，，因?yàn)椴牧线x