小型板帶軋制機(jī)床設(shè)計(jì)

小型板帶軋制機(jī)床設(shè)計(jì),小型板帶軋制機(jī)床設(shè)計(jì),小型,軋制,機(jī)床,設(shè)計(jì) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 緒 論 1.1研究的意義及目的 本文是以小型板帶軋制機(jī)床為研究對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前國(guó)內(nèi)外大型軋機(jī)的生產(chǎn)和設(shè)計(jì)技術(shù)水平已達(dá)到國(guó)際水平，但是小型板帶軋機(jī)的發(fā)展仍然停滯不前，數(shù)目屈指可數(shù)。但是用大型軋機(jī)來(lái)加工像電阻絲帶之類的小型制件，成本太高，而且會(huì)帶來(lái)很多不便。因此設(shè)計(jì)小型板帶軋機(jī)具有很重要的意義。 1.2 動(dòng)態(tài)軋制理論的建立及發(fā)展 德國(guó)有關(guān)人士認(rèn)為，德國(guó)要與美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)，只能優(yōu)先發(fā)展理論。我國(guó)軋鋼技術(shù)要趕超國(guó)外先進(jìn)水平，必須在軋制理論上有所突破。北京鋼鐵研究總院張進(jìn)之教授經(jīng)過(guò)40年多年的研究，創(chuàng)建了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軋制動(dòng)態(tài)理論體系，并在實(shí)踐中得到應(yīng)用、驗(yàn)證和發(fā)展。 包括動(dòng)態(tài)設(shè)定AGC和新型板形測(cè)控方法等技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)容的寬厚板軋機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已在美國(guó)4064mn寬厚板軋機(jī)上成功應(yīng)用，并得到美方好評(píng)。這項(xiàng)高新技術(shù)裝備出口有十分重要的意義，證明了我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)的先進(jìn)性，已沒(méi)有必要從國(guó)外引進(jìn)同類技術(shù)。 1.3 板帶生產(chǎn)技術(shù)和理論發(fā)展過(guò)程 平輥軋制扁平材可追溯到14世紀(jì)。繼而在1480年，達(dá)·芬奇設(shè)計(jì)了四輥軋機(jī)圖，1953年法國(guó)人用它軋制金、銀板制幣。1891年美國(guó)建成現(xiàn)代型2800mm四輥中厚板軋機(jī)，又于1961年建成5250mm寬厚板軋機(jī)?，F(xiàn)代型四輥板軋機(jī)主要是用于熱軋，這類軋機(jī)的局限性在于軋件溫降快，難于軋成更薄的板帶材。雖然19世紀(jì)末，歐洲實(shí)驗(yàn)了板帶熱連軋技術(shù)，受當(dāng)時(shí)技術(shù)限制，直到1926年在美國(guó)才實(shí)驗(yàn)成功熱連軋機(jī)。熱連軋機(jī)的發(fā)明使冷連軋成為可能，因?yàn)槔溥B軋與單機(jī)冷軋?jiān)诩夹g(shù)上相比無(wú)太大難度，能否實(shí)現(xiàn)冷連軋機(jī)生產(chǎn)方式，關(guān)鍵是需要熱連軋供應(yīng)原料。 生產(chǎn)實(shí)踐促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，板帶軋機(jī)的生產(chǎn)應(yīng)用，使變形流動(dòng)的最小阻力定律、體積不變條件和軋制過(guò)程中秒流量相等條件等規(guī)律逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。1925年卡爾門提出軋制力微分方程，標(biāo)志著數(shù)學(xué)化的軋制理論開(kāi)始建立，之后，以軋制壓力計(jì)算為中心的軋制理論得到了飛速發(fā)展。1950年英國(guó)人發(fā)明了軋機(jī)彈跳方程，引入軋機(jī)剛度概念，使軋制理論和技術(shù) 在軋鋼史上產(chǎn)生了一次大的飛躍。 1957年P(guān)hillips用兩架張力微分方程代替秒流量相等條件，引進(jìn)厚度延時(shí)方程、力矩計(jì)算公式及傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程等，實(shí)現(xiàn)了連軋過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬。 板形理論研究遠(yuǎn)早于厚控理論，它以軋輥撓度計(jì)算為基礎(chǔ)。60年代起斯通的彈性基礎(chǔ)梁理論、Sholet為代表的影響函數(shù)法及有限元計(jì)算等現(xiàn)代板形理論，使板形理論研究出現(xiàn)了新高潮。 軋制理論的發(fā)展緩慢甚至停滯，使板帶材技術(shù)創(chuàng)新的重心從理論研究轉(zhuǎn)移到裝備技術(shù)方而，提高裝備技術(shù)水平成為軋制技術(shù)創(chuàng)新的主流，出現(xiàn)各種新型技術(shù)裝備，如解決板形問(wèn)題的彎輥裝置，HC，PC軋機(jī)，CVC，VC，DSR軋輥等。 20世紀(jì)后期，以四輥連軋機(jī)為基礎(chǔ)，裝備向大型化、高速化、連續(xù)化、自動(dòng)化迅速發(fā)展。由于依靠裝備水平提高亦可提高板帶材質(zhì)量，不僅形成高剛度代表軋機(jī)水平的論斷，同時(shí)也導(dǎo)致裝備的復(fù)雜化。 60年代，熱連軋技術(shù)進(jìn)步是在軋制理論滯后的條件下實(shí)現(xiàn)的，主要靠裝備創(chuàng)新和復(fù)雜的控制系統(tǒng)。我國(guó)的實(shí)際工業(yè)基礎(chǔ)水平，沿國(guó)外的方式發(fā)展無(wú)法實(shí)現(xiàn)大型連軋機(jī)國(guó)產(chǎn)化，所以也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)鋼鐵強(qiáng)國(guó)的愿望。張進(jìn)之教授從50年代起在我國(guó)獨(dú)立開(kāi)展的以動(dòng)態(tài)、多變量、非線性為出發(fā)點(diǎn)的軋制動(dòng)態(tài)理論研究，己在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用并得到實(shí)踐驗(yàn)證和發(fā)展。應(yīng)當(dāng)應(yīng)用這些創(chuàng)新知識(shí)和技術(shù)改造己引進(jìn)的先進(jìn)冷、熱連軋機(jī)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)50年代老連軋機(jī)進(jìn)行全而技術(shù)改造，使產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平;新建板帶軋機(jī)不要再引進(jìn)了，完全可以自主設(shè)計(jì)和制造。實(shí)現(xiàn)不了連軋機(jī)及控制系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化，就圓不了鋼鐵強(qiáng)國(guó)的夢(mèng)。在制定“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃和2015年遠(yuǎn)景規(guī)劃時(shí)，應(yīng)把連軋機(jī)的國(guó)產(chǎn)化放在重要地位，優(yōu)先解決。 1.4 小型軋制機(jī)床發(fā)展?fàn)顩r 小型軋機(jī)也經(jīng)歷過(guò)從橫列式改造成連續(xù)式軋機(jī)的道路。目前采用直接吃130-200mm方坯一火成材的工藝，軋機(jī)的型式也多種多樣，基本上取消了舊式的開(kāi)口機(jī)架或閉口機(jī)架，代之以新型的FSC(節(jié)能緊湊式)軋機(jī)，懸臂軋機(jī)，卡盤式軋機(jī)，“紅圈”軋機(jī)等。現(xiàn)將印象最深的幾種新技術(shù)簡(jiǎn)單介紹如下： 1、Danieli的ESC軋機(jī)(節(jié)能緊湊式軋機(jī)) 這種軋機(jī)是1984年開(kāi)發(fā)的，目的是減少軋鋼廠投資，降低消耗成本。現(xiàn)已有六家工廠應(yīng)用，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是排列較緊湊的懸臂軋機(jī)，軋輥輥環(huán)裝在兩根懸臂軸上?？梢愿鶕?jù)不同生產(chǎn)品種選用不同材質(zhì)的輥環(huán)(碳化鎢、鑄鐵、特殊鋼等)，我們參觀的廠中有兩家有這種軋機(jī)，據(jù)介紹每個(gè)軋槽使用壽命，粗軋為20000t/每次車削，精軋為300t/每次車削。軋機(jī)備有專門的快速換輥裝置，軋輥輥環(huán)與進(jìn)出口導(dǎo)衛(wèi)甚至冷卻水管都裝在一個(gè)裝置(稱為Sandwich)中，固定在軋機(jī)的兩根懸臂軸頸上，軸頸為錐狀，端面有橫鍵。換輥時(shí)只用6-9分鐘即可把預(yù)先在裝輥間準(zhǔn)備好的另一套Sandwich裝置換上。在裝輥間預(yù)裝的時(shí)間為15-18分鐘。這種軋機(jī)采用液休摩擦軸承作為靠近軋輥的支承，使軸頸增加強(qiáng)度及剛度，使軋機(jī)能承受較大軋制力。它的剛性雖不及雙支承的高剛度，短應(yīng)力線軋機(jī)，但與用滾動(dòng)軸承的傳統(tǒng)軋機(jī)相差不多，甚至高些。ESC軋機(jī)輥徑在功430-501711T1之間多用作粗軋機(jī)，功220-430mm之間的用作中軋或精軋并可做成平一立可換的型式，可在2-3分鐘內(nèi)從水平機(jī)架變成立式機(jī)架，以適應(yīng)多品種軋制的要求。這種軋機(jī)把電機(jī)及整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)和齒輪座都裝置在一起，因而重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備投資可減少10%以上;操作方便(處理事故，換輥、換品種都方便);它可以實(shí)現(xiàn)緊湊排列，減少占地面積;還可以減少軋件溫降，從而使開(kāi)軋溫度由11500C降到10800C。采用這種軋機(jī)備件少，比用其他形式軋機(jī)減少50%備件”這種軋機(jī)用作立輥也沒(méi)有很高的機(jī)架，立輥軋機(jī)與平輥軋機(jī)重量相當(dāng)。因此用ESC軋機(jī)便于實(shí)現(xiàn)無(wú)扭軋制，平立相間布置軋機(jī)。 2、Pomini的緊湊軋機(jī) Ponmini用雙支承的“紅卷”軋機(jī)緊湊布置而成的粗軋機(jī)組正式投產(chǎn)的有兩臺(tái);第一臺(tái)在VICENZA，是四機(jī)架連軋，功560軋機(jī)，機(jī)架中心距2000mm, 1985年投產(chǎn)，是平一平一立一平布置，來(lái)坯為140-150mm方坯，出口斷面為115-11860-70Tnn1。出口速1.2m/s。在開(kāi)軋溫度10000C時(shí)最大的軋制力為185.61N，軋制力矩20.4851 T·m。軋機(jī)單架延伸率在1.3以下。軋機(jī)都是直流電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)，前兩架主電機(jī)功率380kW，后兩架為450kW，轉(zhuǎn)速都是700/1400r/min，整個(gè)機(jī)組占地面積88m，設(shè)備高6m，在線設(shè)備重183.4t(不包括主電機(jī))，產(chǎn)量為120t/h第二臺(tái)在Bozlano是六機(jī)架連軋，頭兩架為誘750750mm，后四架為功650650，全都是直流電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)(前兩臺(tái)是500kW, 500/1000r/min，后四架是800kW，500/1200r/nlin)，軋機(jī)是平立交替布置。來(lái)料是200mm, 160mm或127mm方形合金鍛坯，軋制160mm方坯時(shí)前兩架作送料輥，軋制127mm方坯時(shí)前四架作送料輥，只軋兩道。出口斷面為 105mm方坯。這臺(tái)軋機(jī)比第一臺(tái)緊湊，機(jī)架中心距為1500mm，相當(dāng)于軋輥直徑的2倍。軋機(jī)并沒(méi)有采用推力咬入，大壓下量軋制，而是一般常規(guī)的壓下量。軋機(jī)自1986年夏季投產(chǎn)以來(lái)，生產(chǎn)很正常，僅在試車時(shí)因過(guò)量冷卻水澆到軋件上引起扁菱形的軋件上翹發(fā)生堵鋼事故，經(jīng)火焰切割，將軋機(jī)拉出線外處理，前后用了一個(gè)半小時(shí)。自采用防水擋板，避免冷卻水直噴軋件后，沒(méi)有發(fā)生類似事故。機(jī)架備有自己?jiǎn)为?dú)拉出用的小車，軋機(jī)工作時(shí)在導(dǎo)軌上用四個(gè)鎖緊器鎖住，鎖緊力為79 t，由蝶簧鎖禁，依壓打開(kāi)。軋輥上開(kāi)有2-4個(gè)孔型，磨損或換規(guī)格時(shí)，打開(kāi)鎖緊器，橫移機(jī)架，就可以對(duì)正。Pomini六機(jī)架緊湊軋機(jī)總重230 t(不包括電動(dòng)機(jī))地面積和第一臺(tái)四機(jī)架軋相似。 3、Danieli的“卡盤”軋機(jī)和Pamini的“紅圈”軋機(jī) 這兩種都是無(wú)牌坊短應(yīng)力線軋機(jī)，在意大利各軋鋼廠普遍使用。它們有平輥、立輥、平一立可換和萬(wàn)能等各種型式;一般后兩種都是設(shè)在精軋機(jī)組，而在前面則是平立輥交替置。軋機(jī)的調(diào)整毛作墓本卜都在予裝間完成，在線上幾乎不進(jìn)行調(diào)整。軋機(jī)的軸向調(diào)整都是采取軸承座不動(dòng)，軋輥本身移動(dòng)的方式。“紅圈”軋機(jī)是液壓平衡的，“一片盤”軋機(jī)有液壓平衡的，也有彈簧元衡的、壓下均是通過(guò)正反扣螺檢對(duì)稱調(diào)整.軋機(jī)規(guī)格從小到大都有，最小270，最大750。 4、連續(xù)定尺剪切系統(tǒng)(CCL系統(tǒng)) 在我國(guó)有兩家公司都在推廣它們新近研制的冷剪型材連續(xù)作業(yè)線。過(guò)去在冷床冷卻后的型鋼，經(jīng)矯直后都是成排地用冷剪切成定尺，由于是停剪，生產(chǎn)率低，加上后部工序沒(méi)有完全機(jī)械化和自動(dòng)化，型鋼的計(jì)數(shù)、堆垛、打捆包裝都是不適應(yīng)連軋機(jī)的高效率高產(chǎn)量的。這種連續(xù)定尺剪切系統(tǒng)由多線矯直機(jī)，冷切飛剪機(jī)和后面的型鋼自動(dòng)計(jì)數(shù)、堆垛、稱量，打捆包裝作業(yè)線連在一起，實(shí)現(xiàn)了小型軋機(jī)精整工序的全部機(jī)械化和自動(dòng)化。Daniela的CCL系統(tǒng)可同時(shí)剪切3~15根軋件(排開(kāi)寬度1200mm)，剪切定尺長(zhǎng)6~24m，剪切速度1.25 m/s，產(chǎn)量達(dá)165 1/h，剪切長(zhǎng)度公差士15mm,整個(gè)作業(yè)線全長(zhǎng)僅33-40m。在這條作業(yè)線中，多線矯直機(jī)及曲柄式冷切飛剪是關(guān)鍵設(shè)備，兩者共重50t,售價(jià)80萬(wàn)美元。Pomini的同樣性質(zhì)的作業(yè)線的剪切速度為2-2.3m/s，但定尺長(zhǎng)度公差是士20mm，冷切飛剪的剪切力為200-230t。這種作業(yè)線都是用PLC控制的。 5、冷床前的分段飛剪 我國(guó)安陽(yáng)鋼廠已經(jīng)引進(jìn)了DanicIi公司的小型高速高精度飛剪機(jī)，它基本上代表了該公司現(xiàn)有分段飛剪的水平。Pomini公司的分段飛剪，工作原理及結(jié)構(gòu)型式與Danieli的相似，但最高速度可達(dá)30m/s。在參觀Pomini裝配車間時(shí)見(jiàn)到一種啟動(dòng)工作制的飛剪。它由一臺(tái)低慣量的直流電動(dòng)機(jī)(N=260kW，n= 600r/min)帶動(dòng)，在傳功系統(tǒng)中有一對(duì)m=10, Z/Z=19/29的齒輪，并有一個(gè)可以離合的飛輪。剪機(jī)本身結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，重量才4820 kg。最短剪切周期為0.9s，在速度13 m/s時(shí)，可剪切最短12 m長(zhǎng)的軋件。這種飛剪在剪大斷面時(shí)用飛輪，并且是以曲柄式飛剪形式工作，剪小斷面時(shí)，速度高，不用飛輪，而且把刀架曲柄鎖住，成回轉(zhuǎn)式飛剪工作。這種飛剪工作靈活，適應(yīng)品種范圍廣，是一種很好的新結(jié)構(gòu)。 1.5主要研究?jī)?nèi)容 本文主要研究的是小型板帶軋制機(jī)床，是用來(lái)制作轎車內(nèi)點(diǎn)煙用的電阻絲帶。需要完成以下工作：第一步粗軋，把原材料直徑1.5mm的線狀料軋制成厚度為0.40mm，寬度為1.61mm的板帶；第二步精軋，將第一道工序的產(chǎn)品再次加工為厚度為0.25mm，寬度為1.61mm的板帶，并要求有一定的表面質(zhì)量；第三步為，將第二步的產(chǎn)品彎成V形帶槽，使成品。 文中主要論述了小型板帶軋制機(jī)床總體方案的確定過(guò)程，電機(jī)功率和軋輥的計(jì)算過(guò)程以及軸的校核過(guò)程。 38 第2章 總體方案的確定 本設(shè)計(jì)為小型板帶軋制機(jī)床的設(shè)計(jì)。 機(jī)械一般是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)組成。 2.1 原動(dòng)機(jī)的選擇 第一個(gè)方案：選擇電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，功率大，動(dòng)力強(qiáng)，體積小，不污染環(huán)境，不排除廢氣，噪音也小，但工作需要電能，便于用在固定場(chǎng)合。 第二個(gè)方案：選擇內(nèi)燃機(jī)。 內(nèi)燃機(jī)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，需要燃燒燃料，體積比較大，排除廢氣會(huì)污染環(huán)境，噪音也很大，便于用在交通工具上。 比較兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇電動(dòng)機(jī)。 2.2 傳動(dòng)類型的選擇 選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的工作情況（功率，速度，使用條件）、傳動(dòng)裝置的效率、傳動(dòng)比、質(zhì)量尺寸、制造與成本等因素綜合考慮，還要考慮與工作機(jī)，原動(dòng)機(jī)的匹配，與操縱和控制裝置的匹配量。 第一方案：選擇帶傳動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)兩軸中心距較大的傳動(dòng)；帶富有彈性，能緩沖吸振，因而傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造，安裝，維護(hù)方便，成本低；摩擦型帶傳動(dòng)過(guò)載時(shí)，帶會(huì)在帶輪上打滑，可防止其他機(jī)件損壞，起過(guò)載保護(hù)作用。 缺點(diǎn)：外輪廓尺寸大，不緊湊；傳動(dòng)效率低，平帶傳動(dòng)一般為0.95，V帶傳動(dòng)一般為0.92；帶的壽命較短，一般僅2000~3000H；摩擦型帶傳動(dòng)因帶與帶輪間存在相對(duì)滑動(dòng)，而不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。 第二方案：選擇鏈傳動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn)：無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，效率較高；傳遞功率大，過(guò)載能力強(qiáng)，相同工況下的傳動(dòng)尺寸??；所需張緊力小，作用于軸上的壓力?。荒茉诟邷?，多塵，潮濕，有污染等惡劣環(huán)境中工作。 缺點(diǎn)：瞬時(shí)的鏈速和傳動(dòng)比不恒定，傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，有噪聲，不宜用于載荷變化很大和急速反向的傳動(dòng)中。 第三方案：選擇齒輪傳動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn)：效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，使用壽命長(zhǎng)。齒輪傳動(dòng)的功率可達(dá)幾萬(wàn)千瓦，速度高達(dá)200m/s,應(yīng)用范圍廣泛。 缺點(diǎn)：制造和安裝的精度要求較高，不適合大中心距傳動(dòng)。 第四個(gè)方案：選擇蝸桿傳動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn):可以獲得較大的單級(jí)傳動(dòng)比。在動(dòng)力傳動(dòng)中，傳動(dòng)比的一般范圍在5-80，對(duì)非動(dòng)力傳動(dòng)，傳動(dòng)比可達(dá)1000或更大，由于傳動(dòng)不大，零件數(shù)目少，因而結(jié)構(gòu)僅湊，有由于蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪輪齒的嚙合是逐漸進(jìn)入或退出嚙合，因而傳動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)和噪聲小，另外不需其他輔助機(jī)構(gòu)既可獲得傳動(dòng)的自鎖性。 缺點(diǎn)：效率低，不宜再大功率連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下工作。為減輕齒面磨損及避免膠合，蝸輪一般需要同較貴重的減摩材料制造。 由于小型機(jī)床需要的空間小，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低。綜合比較各種傳動(dòng)類型的優(yōu)缺點(diǎn)，選取第三個(gè)方案—齒輪傳動(dòng)。 由于工作部分速度小，不能承受電動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，需要減速器裝置，且小型軋制機(jī)床要求空間小，結(jié)構(gòu)緊湊，故采用帶電動(dòng)機(jī)的減速器。 2.3 工作機(jī)構(gòu)的確定 加工工序的確定： 第一個(gè)方案：兩對(duì)軋輥—分兩步完成：第一步，將原材料為Φ1.5mm的線狀材料軋制成厚度為0.25mm，寬度為1.61mm的板帶；第二步，將板帶完成V形帶槽，使成品。 優(yōu)缺點(diǎn)：效率高，但容易使板料產(chǎn)生塑性變形，甚至出現(xiàn)裂紋，精度不高。 第二個(gè)方案：三對(duì)軋輥—分三步完成：第一步粗軋，把原材料為Φ1.5 mm 的線狀材料軋制成厚度為0.40mm，寬度為1.61mm 的板帶；第二步精軋，將第一道工序的產(chǎn)品再次加工為厚度為0.25mm，寬度為1.61mm的板帶，并要求一定的表面質(zhì)量；第三步為，將第二步的產(chǎn)品彎成V形帶槽，使成品。 缺點(diǎn)：成品達(dá)到的精度高，質(zhì)量好。 本次設(shè)計(jì)要求成品精度高，比較兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)選取第二個(gè)方案。 原動(dòng)力的傳遞路徑： 第一個(gè)方案：由傳動(dòng)系統(tǒng)傳給中間一組軋輥，再由中間軋輥傳遞給兩邊的軋輥。 優(yōu)缺點(diǎn)：路徑短，功率損耗少。 第二個(gè)方案：由傳動(dòng)系統(tǒng)傳給第一組軋輥，再由第一組軋輥傳給第二組軋輥，再由第二組軋輥轉(zhuǎn)給第三組軋輥。 優(yōu)缺點(diǎn)：路徑長(zhǎng)，功率損耗多。 比較兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)選取第一個(gè)方案。 工作機(jī)構(gòu)的原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 原材料由進(jìn)料口進(jìn)入，通過(guò)導(dǎo)料裝置進(jìn)入第一組軋輥，被軋制后變成寬度為1.61mm，厚度為0.40mm；進(jìn)入第二組軋輥后，被軋制成寬度為1.61mm，厚度為0.25mm；進(jìn)入第三組軋輥后，變成V形板帶，即成品。最后由出料口出來(lái)。上軸如圖2.1所示： 圖2.1 上軋輥軸 下軸如圖2.2所示： 圖2.2 下軋輥軸 2.4 本章小結(jié) 主要對(duì)小型板帶軋制機(jī)床的總體設(shè)計(jì)方案以及原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和工作機(jī)構(gòu)的進(jìn)行設(shè)計(jì)。小型軋制機(jī)床要求空間小，結(jié)構(gòu)緊湊，成本低?？傮w方案確定了原動(dòng)力為帶電動(dòng)機(jī)的減速器；傳動(dòng)系統(tǒng)為齒輪傳動(dòng)；工作部分通過(guò)軋輥來(lái)執(zhí)行，由三組軋輥軸分別對(duì)制件進(jìn)行壓制，使制件完成粗軋、精軋、成品三部分的軋制。軋輥軸通過(guò)齒輪嚙合將動(dòng)力傳遞給每一個(gè)軋輥軸。 第3章 軋制機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 制件出口速度 該機(jī)床的生產(chǎn)能力為每10S內(nèi)纏成一個(gè)，每個(gè)為16.5圈，最里圈半徑為3mm，每圈之間的間距為0.80mm。 根據(jù)圖3.1計(jì)算每個(gè)螺旋線總長(zhǎng)： L =∫033π[r0+1.05φ/2π]dφ = r033π+[1.05(33π)2]033π/4π =1209 mm 圖3.1 螺旋線 由于要求每10秒纏成一個(gè)，而每個(gè)長(zhǎng)1209mm,故每秒120.9mm，即第三輥的軋件速度為120.9mm/s 3.2 軋輥直徑及齒輪齒數(shù)的確定 由于是小板帶生產(chǎn)，而且材料為鐵鉻鋁合金，所以此設(shè)計(jì)為小型軋制機(jī)器的設(shè)計(jì)，先粗略估計(jì)其功率小于1kW。由于一般的電機(jī)都是高速的（幾百轉(zhuǎn)每分），而生成成品要求是120.9mm/s，所以軋輥轉(zhuǎn)速很低。為了機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用空間小，先擬訂選擇擺線針輪減速器，輸出轉(zhuǎn)速為35r/min，功率待定。 由于總體方案分為三道軋制：粗軋、精軋、成品，這三道工序連續(xù)進(jìn)行，由此知，第一組軋輥的坯料出口速度Vh1是第二組軋輥的入口速度VH2，同理，第二組軋輥的出口速度Vh2為第三組軋輥的入口速度V3。也即，Vh2=V3=120.9mm/s。 3.2.1 第三組軋輥直徑計(jì)算 由于第三組軋輥的作用不是使板材變薄，而是使其彎曲，故板材厚度不變，由vh=定值可知，整個(gè)過(guò)程中軋件的速度不變，而在中性點(diǎn)軋件的速度等于軋輥的速度，故第三組軋輥的速度為120.9mm/s，根據(jù)公式（3.1） V3=2πRr (3.1) 式中：V3—軋輥的線速度； R —軋輥半徑； R —軋輥轉(zhuǎn)速。 所以R＝33mm，這里轉(zhuǎn)速為減速機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速35r/min。 故可求得第三組軋輥直徑為66mm。 3.2.2 第二組軋輥直徑計(jì)算 此輥?zhàn)又饕蝿?wù)是將第一次粗軋的0.40mm的板帶再次軋為厚度為0.25mm的板帶，考慮到在軋制時(shí)有前滑和后滑，故其出口處線速度比軋輥的線速度大，先取D2=58mm。 軋輥?zhàn)冃螀^(qū)如圖3.2： 由圖3.2得 cosф=(R-0.075)/R=(28-0.075)/28=0.9973 所以cos(ф/2)=0.99935 由公式(3.2) Sh2=[hcos(ф/2)+D(1-cos(ф/2))cos(ф/2)]/h-1 (3.2) 圖3.2 軋制變形區(qū) 得 Sh2=[Dcos(ф/2)-h](1-cos(ф/2))/h =(580.99935-0.25)(1-0.99935)/0.25 =0.149 由于Vh2=120.9mm/s，Sh2=(Vh2-V3)/V3 所以第二組軋輥的線速度V3為： V3=120.9/1.149=105.222mm/s 而V2=πd2n2=π583560=106.29mm/s 其誤差為 A=（106.29-105.22）/105.22100℅=1% 合乎要求。 3.2.3 第一組軋輥直徑計(jì)算 由Vh=C(C為定值)得 VH2=76.35mm/s 此線速度為第二輥的入口速度，也是第一輥的出口速度?，F(xiàn)選擇第一組軋輥直徑為50mm。由于毛坯是圓柱材料，所以其等效矩形高度為1.20mm，所以，進(jìn)第一軋輥軋后h減少0.80mm。 根據(jù)與第二組軋輥相同的方法計(jì)算cosф，得 cosф/2=0.99599 計(jì)算得，Sh1=0.495， 所以可得V1=VH1/1.495=51.07mm/s。 由于πd1n1/60=V1， 所以n1=60V1/πd1=6051.07/50π=19.507r/min， 所以I=n2/n1=35/19.51=1.7942。 3.2.4 齒輪齒數(shù)的確定 根據(jù)以上的計(jì)算，且考慮齒輪的正確嚙合，分別選第1、2、3軸上的傳動(dòng)齒輪齒數(shù)為36、20、18，惰輪齒數(shù)為33。 3.3 減速器功率的計(jì)算 減速器的功率等于三組軋輥功率之和。即P=P1+P2+P3。 3.3.1第一組軋輥軸功率的計(jì)算 欲確定功率，必須首先確定軋輥的力矩。在軋制過(guò)程中，軋輥所需的力矩Mm由下面四部分組成： Mm=M/I+Mf+Mk+Md （3.3） 式中：M—軋制力矩，用于使軋件塑性變形所需的力矩； Mf—克服軋制時(shí)發(fā)生在軋輥軸承、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等的附加摩擦力矩； Mk—空轉(zhuǎn)力矩，即克服空轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力矩； Md—?jiǎng)恿?，為克服軋輥不勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力所必須的力矩； I—傳動(dòng)比。 1、軋制力矩的計(jì)算 確定軋制力矩有三種方法： （1）按金屬作用在軋輥上的總壓力p計(jì)算軋制力矩。 （2）按金屬作用在軋輥上的切向摩擦力計(jì)算軋制力矩。 （3）按軋制時(shí)的能量消耗確定軋制力矩。 這里采用第一種方法。 軋制壓力計(jì)算公式的一般形式為： P=∫0l(pxdx/cosφ)cosφ+∫rltx/cossinφ-∫0lrtxdx/cosφsinφ （3.4） 由于上式第二三項(xiàng)分別為后滑和前滑區(qū)摩擦力在垂直方向上的分力，他們與第一項(xiàng)相比很小，甚至可以忽略不計(jì)，則軋制力可以寫成： P=∫0lpxdx （3.5） 本計(jì)算采用卡爾蔓微分方程的A.H.采里可夫解。即： P=e±∫δ/ydy(c+∫k/y(e±∫C/ydy)dy 其中δ=2lf/Δh， 積分后得： 在前滑區(qū)：px=c0y-δ+k/δ （3.6） 在后滑區(qū)：px=c1yδ-k/δ （3.7） 根據(jù)條件知：c0=k(ξ-1/δ)(H/2)δ c1=k(ξ+1/δ)(h/2)-δ 綜上各式得： 在后滑區(qū)：Px= k/δ［（ξ0δ-1）（H/hx）δ+1］ 在前滑區(qū)：Px= k/δ［（ξ1δ+1）（hx/h）-δ-1］ 最后，化簡(jiǎn)得： 在后滑區(qū)Px=＝k/δ［（δ-1）（H/hx）δ+1］ 在前滑區(qū)Px=＝k/δ［（δ+1）（hx/h）δ-1］ 現(xiàn)做一下積分變換，并進(jìn)行近似化簡(jiǎn)，由圖3-3得： hx=h/2+Δh/2x/l=0.2+0.4x/4.454=0.2+0.09 圖3.3變形區(qū)示意圖 由于材料為鐵鉻鋁，取其屈服強(qiáng)度為150MPa。 則K=1.15σф=1.15150=172.5MPa 則P =∫0l/2k/δ[(δ+1)(hx/h)δ-1]dx+∫l/2lk/δ[(δ-1)(H/hx)δ+1]dx =∫02.227172.5/3.34[(3.34+1)((0.2+0.09x)/0.4)3..34-1]dx +∫2.2274.454172.5/3.34[(3.34-1)(1.2/(0.2+0.09x))3.34+1]dx =224.2∫02.227(0.5+0.225x)3.34dx+∫2.2274.454224.24(0.2+0.09x)-3.34dx =224.2/0.225∫02.227[(0.5+0.225x)3..34d(0.5+0.225x) +224.24/0.09∫2.2274.454 (0.2+0.09x)-3.34d(0.2+0.09x) =224.2/(0.2254.34)[(0.5+0.225x)3.34d(0.5+0.025x) =573.865N/mm 這是單位寬度內(nèi)的壓力，所以輥?zhàn)邮芰椋? P1=PB=573.8651.61=923.979N=0.9239kN 軋制力矩M為：M=P1Фl=0.92390.0152.18=0.0302N·m。 式中： Ф為軋制力臂系數(shù)，取Ф=0.015； l為接觸弧長(zhǎng)，經(jīng)計(jì)算得l=2.18mm。 2、附加摩擦力矩的計(jì)算 （1）軋輥軸承中的附加摩擦力矩Mf1 由 Mf1=p1d1f1 （3.8） 得Mf1=0.9239500.0002=0.009239N.m， 其中： d1為第一組輥?zhàn)又睆剑? f1為軋輥軸承摩擦系數(shù)； 冷軋取為f1=0.0002。 （2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的摩擦力矩Mf2 由 Mf2=(1/η1-1)(M+Mf1)/I （3.9） 得Mf2=(1/0.9-1)0.0302+0.009239)/1.795=0.00016N·m， 其中： η1為效率，取η1=0.9； I為傳動(dòng)比。 所以摩擦力矩Mf=Mf1/I+Mf2=0.009239/1.795+0.00016=0.0051N·m。 3、空轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算 由公式K=0.0004，MH=0.000419/3 得MK=0.000419/3=0.0025N·m 4、第一組軋輥功率的計(jì)算 根據(jù)M=MZ+Mm+Mk 得M=0.0302/1.795+0.0051+0.0025=0.0244N·m。 由于軋輥連續(xù)平穩(wěn)工作，所以取近似值，Mjum=M=0.0244N·m， 其中Mjum為等效力矩。 所以由公式 N1=0.105Mjumn/η 得第一組輥?zhàn)拥纳陷佀韫β蕿椋? N1=0.1050.024435/0.9=99.82W 由此知，第一組軋輥所需總功率為： N=2N1=199.630W 3.3.2 第二組軋輥功率計(jì)算 計(jì)算接觸計(jì)弧長(zhǎng)L： 由前面的計(jì)算知，R=29mm。 又已知，BC=Δh/2=(0.4-0.25)/2=0.075mm， 參見(jiàn)圖2.2，cosФ=OC/OA=(29-0.075)/29=0.9974， 所以Ф=4.122°。 由此知，AC弧長(zhǎng)為 L=4.122πd2/360=4.122π60/360=2.08mm hx=0.125+0.075X/2.08=0.125+0.036x δ=2fl/Δh=22.080.30/0.15=8.32 其中，f為摩擦系數(shù)取0.30。 1、軋制力矩的計(jì)算 計(jì)算單位壓力： P2=∫01.04K/δ[（δ+1）（hx/h）δ-1]dx+∫1.042.08k/δ[(δ-1)(H/hx)δ+1]dx =∫01.04K/（δ+1）（hx/h）δdx+∫1.042.08k/(δ-1)(H/hx)δdx =∫01.04172.5(8.32+1)(0.125+0.036x)8.32dx+∫1.042.08172.5(98.32-1)(0.4/(0.125 +0.036x))8.32/8.32dx =193.23[(0.125+0.036)9.332]01.04 +(0.074/(-7.32))[(0.125+0.036x)-7.32]1.042.08 =474.4 =0.4744KN/mm 所以第二組輥的下輥受壓力為： P2=PB=0.47441.61=0.7638kN 計(jì)算一個(gè)軋輥所需軋制力矩為： M=P2Φl=0.76380.0152.08=0.00238N·m 2、附加摩擦力矩的計(jì)算 Mf1=P2d2f1=0.7638580.0002=0.0088N·m Mf2=(1/η2-1)(M+Mf1)/I=(1/0.9-1)(0.00238+0.0088)/1 =0.011N.m Mm=Mm1/I+Mm2=0.0088+0.011=0.0198N·m 3、空轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算 Mk=0.000219/3=0.0012N·m 4、第二組軋輥功率的計(jì)算 M=MZ/I+Mm+Mk =0.00238+0.0134+0.0012=0.02338N·m 所以，第二而組軋輥所需總功率為： N2=2N2=269.42=138.84W 3.3.3第三組軋輥功率的計(jì)算 第三組輥?zhàn)拥墓ぷ魇前亚皟傻拦ば虼蟮漠a(chǎn)品折成V型帶，所以所需功率很小，這里粗略估計(jì)為100W。 3.3.4減速器功率的計(jì)算 N=N1++N2+N3 =190+138.8+100=428.8W 由參考文獻(xiàn)[10]得，與此功率對(duì)應(yīng)的擺線針輪減速器的最小功率為735W，所以選擇0.735kW的減速器，其型號(hào)為8105型XWD型減速器。其外形如圖3.4所示： 圖3.4減速器 各部分尺寸由文獻(xiàn)[1]查得減（變）速器。電機(jī)與電器，擺線針輪減速器8105系列XWD型減速器。 3.4 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.4.1 齒輪材料的選擇 因是一般用途的齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)功率不大，且對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)嚴(yán)格要求，可選擇軟齒面齒輪傳動(dòng)。由文獻(xiàn)[5]表6.2，第三組軋輥軸上左右傳動(dòng)齒輪可選40Cr ，齒面硬度270~280HBS，第二組軋輥軸上左右傳動(dòng)齒輪可選40Cr鋼，齒面硬度270~280HBS，第一組軋輥軸上左右傳動(dòng)齒輪可選45鋼，齒面硬度為190-200HBS。每組軋輥上上下傳動(dòng)齒輪選45鋼，齒面硬度為190-200HBS。惰輪軸選45鋼，齒面硬度為230-240HBS。 3.4.2 齒輪基本尺寸的確定 1、上下傳動(dòng)齒輪尺寸的確定 為了保證軋輥正常軋制，兩軋輥中心間的距離等于上下嚙合的兩齒輪的中心距。 第一組軋輥軸上的齒輪： a=(d1+d2)/2=50+0.40=50.40mm 其中：d1,d2分別為上下兩齒輪的分度圓直徑。 分度圓直徑： d1=d2=50.40mm 齒寬： b=Φdd1=0.4×50.40=20.16mm，圓整為20mm。 為了避免齒輪齒數(shù)和尺寸過(guò)大，選取z=28，m=1.8，則 齒頂圓直徑： da=d+2ha=(z+2ha*)m=(28+2×1.0)×1.8=54mm 齒根圓直徑： df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(28-2×1.0-2×0.25)×1.8=45.9mm 圓整為45mm。 da≤160mm,故齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)，如圖3.4所示。 第二組軋輥軸上的齒輪： a=(d1+d2)/2=58+0.25=58.25mm 其中：d1,d2分別為上下兩齒輪的分度圓直徑。 分度圓直徑： d1=d2=58.25mm 齒寬： b=Φdd1=0.4×58.25=23.30mm，圓整為23mm。 為了避免齒輪齒數(shù)和尺寸過(guò)大，選取z=33，m=1.765，則 齒頂圓直徑： da=d+2ha=(z+2ha*)m=(33+2×1.0)×1.765=61.775mm 齒根圓直徑： df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(33-2×1.0-2×0.25)×1.765=53.833mm,圓整為53mm。 da≤160mm,故齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。 外形圖如圖3.4所示。 第三組軋輥軸上的齒輪： a=(d1+d2)/2=59.84mm 其中：d1,d2分別為上下兩齒輪的分度圓直徑。 分度圓直徑： d1=d2=59.84mm 齒寬： b=Φdd1=0.442×59.84=26.5mm，圓整為26mm。 為了避免齒輪齒數(shù)和尺寸過(guò)大，選取z=35，m=1.681，則 齒頂圓直徑： da=d+2ha=(z+2ha*)m=(35+2×1.0)×1.681=62.197mm 齒根圓直徑： df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(35-2×1.0-2×0.25)×1.681=54.633mm，圓整為54mm。 da≤160mm,故齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)，外形圖如圖3.5所示。 圖3.5 第一組軋輥軸上下傳動(dòng)齒輪 2、左右傳動(dòng)齒輪 左右傳動(dòng)齒輪齒數(shù)已由軋輥計(jì)算中給出。 第一組軋輥軸上的齒輪：z=36，m=2，則 分度圓直徑： d=zm=36×2=72mm 齒寬： b=Φdd1=0.4×72=28.8mm,圓整為30mm 齒頂圓直徑： da=d+2ha=(z+2ha*)m=(36+2×1.0)×2=76mm 齒根圓直徑： df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(36-2×1.0-2×0.25)×2=67mm da≤160mm,故齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)，外形圖如圖3.4所示。 第二組軋輥軸上的齒輪：z=20，m=2，則 分度圓直徑： d=zm=20×2=40mm 小齒輪齒寬要比大齒輪齒寬大5-10mm：b=33.8+5=38.8mm,圓整為40mm。 齒頂圓直徑： da=d+2ha=(z+2ha*)m=(20+2×1.0)×2=44mm 齒根圓直徑： df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(20-2×1.0-2×0.25)×2=35mm da≤160mm,故齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)，外形圖如圖3.4所示。 第三組軋輥軸上的齒輪：z=18，m=2，則 分度圓直徑： d=zm=18×2=36mm 小齒輪齒寬要比大齒輪齒寬大5-10mm：b=33.8+5=38.8mm,圓整為40mm， 齒頂圓直徑： da=d+2ha=(z+2ha*)m=(18+2×1.0)×2=40mm 齒根圓直徑： df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m=(18-2×1.0-2×0.25)×2=31mm da≤160mm,故齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)，外形圖如圖3.4所示。 3.5各軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.5.1第一組軋輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 第一組軋輥對(duì)應(yīng)的軸： p=199.63W，n=19.507r/min 軸的材料選用40鋼，根據(jù)實(shí)心軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式可得出軸的直徑計(jì)算公式： （3.10） 式中 ：P-軸傳遞的功率（kW）； n-軸的轉(zhuǎn)速。 A= （3.11） 查參考文獻(xiàn)[7]P301 表18-2得出40Cr的A值為112，則=24.316mm 軸上開(kāi)有鍵槽，會(huì)使軸的強(qiáng)度消弱，應(yīng)該增大軸徑，一般一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大3%左右，有兩個(gè)鍵槽時(shí)應(yīng)增大7%左右，且還要圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。即： do≥(1+7%)d=26mm 取最小段軸徑為28mm，則： 軸段 1.與上下傳動(dòng)齒輪相配合d=28mm，l=19mm 2.與軸承相配合d=30mm，l=9mm 3.軸肩，對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位 d=33mm，l=10mm 4.軋輥 d=50mm，l=20mm 5.軸肩對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位d=33mm，l=10mm 6.與軸承相配合d=30mm，l=9mm 7.與左右傳動(dòng)齒輪相配合d=28mm，l=28mm 上軸的各部分尺寸： 軸段 1.與上下傳動(dòng)齒輪相配合d=28mm，l=19mm 2.與軸承相配合d=30mm，l=9mm 3.軸肩，對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位d=33mm，l=10mm 4.軋輥d=50mm，l=20mm 5.軸肩對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位d=33mm，l=10mm 6.與軸承相配合d=30mm，l=9mm 滑動(dòng)軸承在一般情況下摩擦損失較大，使用潤(rùn)滑，維護(hù)也比較復(fù)雜；滾動(dòng)軸承因其摩擦因數(shù)低，啟動(dòng)力矩小，軸向尺寸小，特別是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，使得設(shè)計(jì)，使用，潤(rùn)滑，維護(hù)都很方便，在一般機(jī)器中獲得了較廣泛的應(yīng)用。通常，在滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承都能滿足使用要求時(shí)，優(yōu)先選用滾動(dòng)軸承。 球軸承制作方便，價(jià)格低，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，而且本次設(shè)計(jì)要求的軸承受較平穩(wěn)的載荷，軸向載荷較小，甚至沒(méi)有，故選深溝球軸承。 為了保證軋輥的正確壓制，軸上軸承的外徑必須小于50mm，查文獻(xiàn)[1]第四卷，軸承內(nèi)徑30mm，外徑為42mm，寬度為7mm。如圖3.6所示： 同一根軸上的兩軸承尺寸相同。 齒輪通過(guò)鍵進(jìn)行軸向定位,通常選用平鍵。 圖形3.6 軸承 根據(jù)軸的尺寸選擇鍵，上下傳動(dòng)齒輪需要的鍵b×h×l=8×7×14m。如圖3.7所示。 圖3.7 鍵 左右傳動(dòng)齒輪需要的鍵b×h×l=8×7×22mm。如圖3.8所示。 圖3.8 鍵 軸的兩端用軸端擋圈進(jìn)行周向定位，軸端擋圈根據(jù)軸的直徑選擇，由文獻(xiàn)[8]表18-9兩端都選外徑為D=35mm的軸端擋圈如圖3.9所示。 圖3.9 軸端擋圈 擋圈用內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定，按擋圈配合要求選用M6×16型號(hào)。螺釘外形如圖3.10所示： 圖3.10 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 3.5.2第二組軋輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 第二組軋輥對(duì)應(yīng)的軸，p=138.84W, n=35r/min。 軸的材料選用40Cr根據(jù)實(shí)心軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式可得出軸的直徑計(jì)算 由公式（3.10） 式中： P-軸傳遞的功率（kW）； n-軸的轉(zhuǎn)速。 其中， A= 查參考文獻(xiàn)[7]P301 表18-2得出40Cr的A值為112，則=17.73mm 軸上開(kāi)有鍵槽，會(huì)使軸的強(qiáng)度削弱，應(yīng)該增大軸徑，一般一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大3%左右，有兩個(gè)鍵槽時(shí)應(yīng)增大7%左右，有三個(gè)鍵槽時(shí)應(yīng)增大10%，且還要圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。即 d(1+10%)d=20mm 取最小軸段為20mm,則下軸的其它各部分尺寸如下： 軸段 1.d=34mm，l=22mm 2.d=40mm，l=9mm 3.d=43mm，l=10mm 4.d=58mm，l=20mm 5.d=43mm，l=10mm 6.d=40mm，l=9mm 7.d=22mm，l=40mm 上軸各部分的尺寸： 軸段1.d=34mm，l=22mm 2.d=40mm，l=9mm 3.d=43mm，l=10mm 4.d=58mm，l=20mm 5.d=42mm，l=10mm 6.d=40mm，l=9mm 外形如圖3.11和3.12所示： 上軸： 圖3.11 第二組軋輥軸上軸 下軸： 圖3.12 第二組軋輥軸下軸 軸承的外徑必須小于58mm，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]第四卷選取型號(hào)為1000807的軸承，軸承外徑為52mm，寬度為7mm。圖形如圖3.6所示。 齒輪最右端通過(guò)聯(lián)軸器與減速器連接： 根據(jù)軸的直徑查取，查參考文獻(xiàn)[1]第四卷P29-27選取YL4型。聯(lián)軸器用M8的螺栓固定如圖3.13所示： 圖3.13 聯(lián)軸器 3.5.3 第三組軋輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 第三組軋輥軸對(duì)應(yīng)的軸p=100w，n=35r/min。 軸的材料一般選用40Cr根據(jù)實(shí)心軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度公式可得出軸的直徑計(jì)算公式 式中： P-軸傳遞的功率（kW）； n-軸的轉(zhuǎn)速。 A= 查參考文獻(xiàn)[7]P301 表18.2得出40Cr的A值為112，則 =17.88 取軸上直徑最小段為d=20mm； 軸段 1.d=34mm，l=25mm 2.d=40mm，l=9mm 3.d=43mm，l=10mm 4.d=43mm，l=10mm 5.d=40mm，l=9mm 6.d=20mm，l=37.8mm 上軸各部分的尺寸： 軸段 1.d=34mm，l=25 mm 2.d=40mm，l=9mm 3.d=43mm，l=10mm 4.d=43mm，l=10mm 5.d=40mm，l=9mm 外形如圖3.14和3.15所示： 圖3.14 第三組軋輥軸上軸 圖3.15 第二組軋輥軸下軸 由于第4軸段是將制件軋制成V字形的軋輥，軋輥的形狀必然也為V字形，根據(jù)V形制件的尺寸和三角形相似原則計(jì)算出軋輥的形狀和尺寸如圖3.15： 軸承的外徑必須小于59.84mm，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]第四卷選取型號(hào)為1000807的軸承，軸承外徑為52mm，寬度為7mm。圖形如圖 3.6所示。 軸的兩端用軸端擋圈進(jìn)行周向定位，軸端擋圈根據(jù)軸的直徑選擇，由參考文獻(xiàn)表18.9左端選外徑為D=45mm的軸端擋圈，右端選用外徑D=25mm。軸端擋圈用螺釘固定。圖形如圖3.6所示。 圖3.16 軋輥外形尺寸 齒輪通過(guò)鍵進(jìn)行周向定位，上下傳動(dòng)齒輪選用鍵的尺寸為b×h×l=12×8×20mm,左右傳動(dòng)齒輪選用鍵的尺寸為b×h×l=6×6×28mm。圖形如圖3.8所示。 3.5.4 惰輪軸的設(shè)計(jì) 為了方便，將惰輪與軸做成一體，通過(guò)定位板定位。 3.5.5 軸的位置確定 第二組軋輥的下軸的垂直位置根據(jù)減速器的輸出軸確定，第一組軋輥和第三組軋輥的軋輥下軸位置要保證左右傳動(dòng)齒輪和惰輪的正確嚙合，用作圖法確定，第一組軋輥距第二組軋輥的水平距離為90mm，垂直距離為4mm。第三組軋輥距第二組的水平距離為95mm，垂直距離為1.92mm。 每組軋輥軸之間的距離即為每組軋輥的中心之間的距離。且每組軋輥軸在同一垂 置方向上。各軸的位置如圖3.17所示： 圖3.17軸的位置示意圖 3.6軋制機(jī)床其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.6.1 軸承座的設(shè)計(jì) 軸承座用來(lái)固定軸承，確定軸承的位置，與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相連，尺寸如圖3.18所示： 圖3.19 軸承座 3.6.2 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 為了防止軋輥在工作中相互摩擦而造成誤差，不能完成軋制，設(shè)計(jì)了調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu).調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用來(lái)調(diào)整每組軋輥軸上軸的垂直高度，以保證每組軋輥之間的距離保持不變,在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的固定板表面與活動(dòng)桿鄰近的地方有分度盤,用來(lái)控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的精確移動(dòng)。形狀如圖3.20所示： 圖3.20 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 3.6.3 軸定位板的設(shè)計(jì) 用來(lái)固定每組軋輥的下軸和惰輪軸的位置，保證每組軋輥的正確壓制工作。如圖3.21所示： 3.6.4 箱體面板的設(shè)計(jì) 箱體由六塊板組成，上下兩塊厚度為5mm，豎直面板厚度為8mm。 圖3.21 軸定位板 3.6.5導(dǎo)料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)料板對(duì)制件進(jìn)行導(dǎo)向，防止制件發(fā)生偏移，而不能正確嚙合。如圖3.22和3.23所示： 圖3.22 導(dǎo)料柱 圖3.23 導(dǎo)料柱 工作機(jī)構(gòu)如圖3.24所示： 圖3.24工作機(jī)構(gòu) 3.7本章小結(jié) 本章主要對(duì)軋輥工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算，對(duì)機(jī)床的各部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。包括軋輥直徑、功率的計(jì)算，齒輪的尺寸計(jì)算，軸的尺寸計(jì)算，還有軸承座，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，定位板，導(dǎo)料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和尺寸的確定。 第4章 齒輪及軸的強(qiáng)度校核 4.1齒輪的強(qiáng)度校核 因?yàn)殚]式軟齒面，按齒根抗彎疲勞強(qiáng)度，由公式（4.1） （4.1） 由參考文獻(xiàn)[1]表6.3查得=1 由參考文獻(xiàn)[1]表6.7查得=1.0 由參考文獻(xiàn)[1]表6.7查得=1.2 由參考文獻(xiàn)[1]表6.7查得=1.4 由公式（4.2） （4.2） 第一組軋輥軸下軸左右傳動(dòng)N·mm 第一組軋輥軸下軸上下傳動(dòng)N·mm 第二組軋輥軸下軸左右傳動(dòng)N·mm 第二組軋輥軸下軸左右傳動(dòng)N·mm 第三組軋輥軸下軸上下傳動(dòng)N·mm 第三組軋輥軸下軸上下傳動(dòng)N·mm 查取齒形系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[7]表9.11可查得 第一組軋輥?zhàn)笥覀鲃?dòng)齒輪：； 第一組軋輥上下傳動(dòng)齒輪：； 第二組軋輥?zhàn)笥覀鲃?dòng)齒輪：； 第二組軋輥上下傳動(dòng)齒輪：； 第三組軋輥?zhàn)笥覀鲃?dòng)齒輪：； 第三組軋輥上下傳動(dòng)齒輪：； 根據(jù)校核公式計(jì)算得，左右傳動(dòng)軸：；； 上下傳動(dòng)軸：；； 取 由參考文獻(xiàn)[1]圖6.21查，由圖6.22查得 MPa；MPa 計(jì)算得 MPa；MPa 齒根彎曲校核合格。 4.2 軸的強(qiáng)度校核 1、第二組軋輥的下軸 第二組軋輥的下軸最長(zhǎng)且細(xì)，進(jìn)行校核。 軸的受力分析見(jiàn)圖4.1。 軸的p=138.84W，n=35r/min。 由公式（4.2）得 N；N；N N；N；N 圖4.1 軸的受力圖 根據(jù)軸上受力分析計(jì)算軸上的支反力，最大應(yīng)力出各數(shù)據(jù)見(jiàn)表4.2。 表4.2軸支承點(diǎn)反作用力 載荷 水平面H 垂直面V 支反力R（N） 彎矩M（N?m） 扭矩T（N?m） 40 總彎矩（N?m） 計(jì)算彎矩M（N?m） （ 式中） 由公式（4.3） （4.3） 查表18.1可知45Cr調(diào)質(zhì)時(shí)MPa 根據(jù)值查表18.3查得的許用彎曲應(yīng)力[]=70MPa 式中： W—軸計(jì)算截面的抗彎截面模量mm3 W=0.1 故校核安全。 2、第二組軋輥軸的上軸 軸的受力分析見(jiàn)圖4.2： 軸的p=199.63W，n=19.507r/min. N；N N；N 圖4.3 軸的受力圖 根據(jù)軸上受力分析計(jì)算軸上的支反力，最大應(yīng)力出各數(shù)據(jù)見(jiàn)表4.2。 由公式（4.3） （4.3） 表4.4軸支承點(diǎn)反作用力 載荷 水平面H 垂直面V 支反力R（N） 彎矩M（N?m） 扭矩T（N?m） 0 總彎矩（N?m） 計(jì)算彎矩M（N?m） （ 式中） 查表18.1可知45Cr調(diào)質(zhì)時(shí)MPa 根據(jù)值查表18.3查得的許用彎曲應(yīng)力[]=70MPa 式中： W—軸計(jì)算截面的抗彎截面模量mm3 W=0.1