畢業(yè)設計（論文）-1.5兆牛擺動剪切機構設計（含全套CAD圖紙）

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1、 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 1 頁 1.5 兆牛擺動剪切機的設計 全套完整版全套完整版 CADCAD 圖紙等，聯(lián)系圖紙等，聯(lián)系 153893706153893706 1 緒論 1.1 課題選擇的背景和目的 擺動剪切機是安裝在 500 型鋼熱連機前后，用于切頭切尾和卡鋼事故的處 理剪。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，需要更多數(shù)量的,更多品種,更高質量的型鋼。為 滿足這一需求而型鋼的發(fā)展不外乎兩個，一是挖潛改造舊軋機，二是上新設備， 采用新技術新工藝使型鋼設備現(xiàn)代化。對我過來講兩條腿走路更為重要。用新 技術更新改造的舊軋機可以少花錢多半事見效快。500/700 熱連軋機組是原鞍 鋼第二初軋廠的設備現(xiàn)以安

2、裝在第一煉剛廠小鋼連車間，采用第一煉鋼廠的連 鑄坯，斷面 300*300mm 長 20 米。生產(chǎn) 90*90 平方毫米和 60*60 平方毫米的坯料。 型鋼熱連軋機組的生產(chǎn)率高，成品率好采用直列式布置采用普通熱軋法。700 型鋼熱連軋采用箱-主箱孔型系統(tǒng)，而 500 型鋼熱連軋組采用菱-方孔型系統(tǒng)軋 機生產(chǎn)正常。但是擺動剪切機隨著生產(chǎn)速度的提高,經(jīng)常出現(xiàn)滑道斷裂。本設計 對擺動剪進行分析改進方案，解決生產(chǎn)中存在問題。通過單體機械設計，掌握 單體設備在 700/500 連軋機組的位置為總體方案的選擇創(chuàng)造條件。通過分析局 部觀看總體方案的全局達到提高綜合設計能力和獨立分析能力，通過單體機械 擺動剪

3、破壞原因分析把理論知識和生產(chǎn)實際結合起來，這就是選擇這個題目的 目的。 1.2 熱軋型鋼軋機的國內外發(fā)展趨勢 大，中型型鋼生產(chǎn)，大型軋機軋輥名義直徑在 500-750 毫米,中型軋機名義 直徑在 350-650 毫米.軌梁軋機在 750-900mm。實際，各類軋機，軋輥直徑很難 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 2 頁 細分。700/500 型鋼熱連軋機最大軋輥直徑是 850mm，最小軋輥直徑是 500mm。 大、中型鋼軋機型鋼生產(chǎn)的特點是產(chǎn)品斷面比較復雜，除小量的方、園扁以外 大多數(shù)是異型斷面產(chǎn)品，由于斷面復雜，軋后冷卻收縮不均造成軋件內部殘余 應力和成品形狀尺寸的變化。產(chǎn)品品種多，除少量專業(yè)

4、化型鋼軋機外，大多數(shù) 軋機都進行多品種生產(chǎn)，軋輥儲備量大，換輥較頻繁不便于連軋生產(chǎn)、軋制特 別多，除少量用專業(yè)化軋機采用連續(xù)式外大部分小批量生產(chǎn)。世界各國型鋼的 生產(chǎn)占鋼材比重各自不同，工業(yè)發(fā)達的國家型鋼占鋼材比重小，發(fā)展中國家型 鋼占鋼材比重大，型鋼生產(chǎn)的總趨勢是比重越來越小，但其產(chǎn)量和品種則逐年 增加。隨著國民經(jīng)濟的需要和軋鋼技術提高。很多原有的型鋼品種不斷改進， 新的型鋼品種不斷增加，以前，很多必須用鍛壓，沖壓或機械制造加工方法生 產(chǎn)的產(chǎn)品，現(xiàn)在能以軋制方法取而代之，因此，軋制產(chǎn)品的種類和生產(chǎn)技術， 也同樣在一定程度上反映一個國家冶金工業(yè)的發(fā)展水平。 型鋼軋機的發(fā)展趨勢是： 1.2.1

5、軋機布置向半連續(xù)化或全連續(xù)化發(fā)展 半連續(xù)式可分為機組粗軋為連續(xù)而精軋為橫切式，或者粗軋為橫列式而精 軋為連續(xù)式。復二重式也屬于半連續(xù)式軋制需正反圍盤，軋制速度提高受到限 制。連續(xù)式每機架只軋一道軋件，可在數(shù)架軋機內同時軋制，軋制速度快溫降 小，可采用微張力軋制，生產(chǎn)率與品種單一比較合適，但投資大。 1.2.2 軋制工藝改革出現(xiàn)了切分軋制、熱軋冷拔 切分軋制也叫熱軋一縱剖軋法，比較難軋的非對稱斷面產(chǎn)品先設計成對稱 斷石，或將小斷面產(chǎn)品設計成并聯(lián)型式大斷面產(chǎn)品，以提高軋機生產(chǎn)能力，然 后在軋機上或冷卻后用圓盤剪進行縱剖?？傻玫蕉€不同尺寸的型材。熱軋冷 拔，這種方法可生產(chǎn)高精度型材，其產(chǎn)品機械性能

6、和表石質量高于一般熱軋型 鋼，可直接應用于各種機械零件，此法可提高工效，減少金屬消耗，進行小批 量生產(chǎn)，其方法：先熱軋成型，并留有冷加工余量，然后經(jīng)酸洗，堿洗，水洗， 涂潤滑劑冷拔成材。 1.2.3 軋機結構改造 提高軋制速度 1 四輥萬能軋機生產(chǎn) H,T 斷面型鋼 2 中小型普遍采用預應力及短應力線軋機，結構緊湊，減少調整，減少工藝過 程，提高軋制精度 1.2.4 加熱爐控制 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 3 頁 加熱爐采用電視遙控及計算機自動調節(jié)爐溫及爐壓滿足節(jié)約燃料，加熱均 勻控制方便。 1.2.5 冷卻工藝改造 冷卻工藝改造采取斯太爾摩法，施羅曼法等應用小型和線材在軋件檢測上 增添測

7、厚儀，激光測徑儀，光學測徑儀，元素測量法等，型鋼軋機逐漸向專業(yè) 化，長件化，多品種以及向半連軋和全連續(xù)化方向發(fā)展。 1.3 剪切機的種類和用途 型鋼剪切機主要有三種類型 1.3.1 擺動式剪切機 裝在連軋機的前面，用于剪切頭尾和事故剪。 1.3.2 滾動式飛剪 剪切小型鋼，作為切頭飛剪，其剪切厚度可達 45mm，速度可達 15m/s 的軋 件。 1.3.3 曲柄偏心式飛剪 這類飛剪裝設在連續(xù)型鋼軋機后面剪定 R 長度的鋼坯。 1.4 擺動剪研究的內容和方法 1.4.1 擺動剪在型鋼連續(xù)機組布置和作用 1 機組平面布置圖如圖 1.1 所示 圖 1.1 300/500 機組平面布置示意圖 鞍山科技

8、大學本科生畢業(yè)設計 第 4 頁 2 擺動剪的作用 將 700 連軋機軋出的坯料，切頭，以便 500 連軋機咬入，防止卡鋼，切尾 防止運行中劃傷輥道和軋制困難，當軋機出現(xiàn)事故時，將 700 連軋機軋出的軋 坯剪斷以便用吊車運走防止軋件在軋機中停留，即事故處理剪。 1.4.2 型鋼熱連軋機的生產(chǎn)工藝 原料從第一煉鋼廠連鑄車間運來進 F1 軋機水平軋制經(jīng)過 90 度翻鋼機翻轉 90 度進入 F2 水平軋機在經(jīng)過水平連續(xù)軋制。從軋制過程中可以看出 700 連軋 機采用的箱-主箱孔型系統(tǒng)，而 F1 采用水平軋機是因為若采用立輥選用上傳動 方案，使得廠房費用變太高，投資費用更多。采用下傳動方案，維修不方便

9、。 采用水平軋機用 90 度翻鋼機也達到了箱-箱孔型要求。700 連軋機出來后 通過 擺動剪切頭由 45 度翻鋼機變成菱形，在進入水平軋機軋制后用飛剪機剪切成一 定的定 R 長度。500 連軋機采用菱-方孔型系統(tǒng)。剪切后的軋件用收集輥道收集 后打印用吊車運往冷床冷卻后入庫。 1.4.3 擺動剪的結構特點和研究的內容與方法 1 擺動剪采用雙曲柄機構，通過軋件運動帶動它擺動到一定擺角后剪斷后復位， 剪切過程中，在復位彈簧的彈力作用下使擺角復位。 2 首先到現(xiàn)場對擺式剪進行調研，了解剪切機生產(chǎn)中存在問題，收集有關技術 參數(shù)，了解結構特點。 3 制定設計改進方案并進行方案的評述。 4 進行設計計算。

10、5 對傳動控制系統(tǒng)提出要求以保證擺式剪的啟動和自動控制方法。 6 對傳動付提出潤滑方法和潤滑油品種。 7 制定出安裝規(guī)程和檢修要求。 8 進行設備的經(jīng)濟分析與評價。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 5 頁 2 擺動剪設計方案的選擇和評述 2.1 擺動式飛剪機設計方案的選擇 2.1.1 擺動式飛剪傳動簡圖 如圖 2.1 所示： 1 驅動齒輪；2 偏心曲軸；3 連桿；4 上刀臺；5 拉桿；6 滑槽；7 下刀臺；8 滑塊；9 彈簧；10 聯(lián)軸器； 11 驅動電機. 圖 2.1 擺動式飛剪傳動簡圖 2.1.2 擺動剪的剪切過程 在軋制過程中軋件到擺動剪前啟動剪切機軋件運行剪切機內進行剪切。因 此軋件運

11、行帶動剪切機構擺動，此時滑快沿滑槽滑動，剪斷后達到允許擺角。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 6 頁 剪切機構逐漸達到最大開口度，同時在復位彈簧作用下擺動桿擺回剪切機復位， 完成一次剪切。剪切機采用剪切工作制，剪切機構采用雙曲柄機構。 2.2 擺動剪方案評述 由擺動式飛剪傳動簡圖可知，采用單電機驅動，采用飛輪力矩少的電機， 以便起制動，采用聯(lián)軸節(jié)制動器以便電機快速停止。傳動采用二級齒輪帶動曲 柄轉動。采用曲柄連桿剪切機構，結構簡單。為保證擺桿復位采用復位彈簧， 防止復位沖擊。曲柄采用滾動軸承。 為解決滑道破壞其辦法：第一是減小擺角，因軋件剪切時間一定即軋件移 動距離一定，擺角減小只能增加擺桿長

12、度。第二增加許用擺角采用加長復位彈 簧的改變。 2.2.1 減小擺角 (1)方案 1 利用原機架將地基上面安上地腳板，為使軋線不變加長曲柄連桿機構和拉 桿的長度，這個方案基本上保持原設計的模式總體無大的改變。 通過計算機架應抬高 300mm。并選擇轉速較大的電機減小擺角，使擺角在 許用值之內。選擇低轉速慣量，高轉速電機降低啟動時間，在額定轉速時進行 剪切，可減少剪切時間，減少擺動剪的擺角。 (2)方案 2 利用原機架，把曲柄在機架上的軸承座墊高，即制造一對與原軸承座相同 的瓦座，放時機架內其他部分同方案 1。 (3)方案 3 利用原機架，將電機啟動工作改成連續(xù)工作制，大齒輪空套在曲柄上，采 用

13、離合裝置進行剪切。這樣剪切時間減少擺角也減少。不改變復位機構達到剪 切的目的。電機可完全在額定轉速下剪切，剪切時間自然減少軋輥走的長度變 小，擺角自然較小。 2.2.2 增加許用擺角 增加復位彈簧的長度，適當增加拉桿長度，再加一個螺釘套筒，從而使許 用壓縮量增長了許用擺角達到改進的目的。 由上面的評述在結合工廠的實際情況，可采用增加許用擺角方案，同選擇 慣性低的電機其優(yōu)點： 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 7 頁 1 改造的環(huán)節(jié)少； 2 制造費用低； 3 裝拆容易； 4 經(jīng)過現(xiàn)場改造，使用效果良好； 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 8 頁 決定采用該方案，機構簡圖如圖 2.2 所示 圖 2.2

14、 機構簡圖 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 9 頁 3 剪切力的計算 3.1 剪切速度和剪切力 3.1.1 擺動剪設計參數(shù) 軋件運行速度 1.5m s 軋件尺寸 136 136 2 mm 材質 # 20 剪切溫度950 oc 3.1.2 剪切機構主要參數(shù)的確定 1 剪切行程 H=+j+ q +s，=h+（50-70）=181+29=210mm 1 H 1 H 700 連軋出來的斷面取 29 j=0，q=0，s=10 H=210+10=220mm 2 剪切機構 剪切機構采用雙曲柄機構 保證運動剪切增加一個擺桿 曲柄尺寸60mm 50mm 1 E 2 E 為110mm 2 H 600mm 2 L

15、550mm 3 L 108mm 4 L 其它尺寸圖 3.1 所示 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 10 頁 C B t A 3 1 2 210 圖 3.1 機構尺寸簡圖 3 剪切機構活動度 由圖 3.1 可知，機構活動度 3n2 l P H P 3 62 80 2 曲柄的轉動和軋件運動推動機構擺動，因此機構有確定的運動。 3.1.3 剪切速度的確定 1 不擺動剪切時的剪切速度 uX BCL 2 sin() cos()() sin Lt t ttg t sin 12 2 EE L sin() t 12 2 EE L cos() cos t 開始剪切時：，t ，490， 1 1 tX BC L B

16、C L 2 sin() sin t L t 2 軋件運動時的剪切速度 uX BCL 2 sin() cos()()() sin()() Lt t ttgt 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 11 頁 BC L 2 L sin() sin() t t tg 221121 2 (sinsin)()/(sinsin) 1195cos1195 VtEttVttEtt Et 2 2 cos1 11951 VEt tg 12 2 sinsin() EE t L 12 2 cos() () cos EEt L 式中軋件運行速度 mms 剪切時間 t 2 t 2 t 1 t 490X BC L 剪刃接觸軋件開始

17、剪切，軋件高度180mm 0 h 開始剪切剪切行程22018139mm 切入深度 Z39X 剪刃行程大于 39 毫米以后，開始剪切軋件，相對切入深度 0 n 計算結果列表 3.1 中 表 3.1 計算數(shù)據(jù)統(tǒng)計表 曲柄轉角 （ ）t 0 剪刃行程坐 標長度 （mm） BC L 剪刃行程 X（mm） 剪切速度 V （mm/s） 切入深度 Z （mm） 相對切入深 度（%0 20495558.700 4051121114.400 5452939148.200 6554555173.2168.8 7556572190.63318 8558090203.25128 95599109209.97039 1

18、05619129209.99050 115656166187.912770 135672182165.814380 150693203120.116491 16070221283.017396 3 計算曲柄轉速，剪切時間 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 12 頁 n 30V R V209.9mms R110mm 1 E 2 E n 取18rmin 30 209.9 18.2 110 H n 開始剪切時間 1 t 54 180 0.5 3 66 18 30 H H t t s n n 0 1 54 剪切完成時間 =t 180 1.7 6 18 s 0 180 剪切時間 =1.7-0.5=1.2s

19、 2 t 1 tt 3.1.4 剪切力的計算 1.最大剪切力的計算 maxmax00 0.6 tbt PKFKF 剪切原始面積 =136 136 0 F 0 F 2 mm 剪切深度最大單位剪切抗力，由文獻6，259查表 45，=48Mpa maxt maxt 剪切溫度強變限，由文獻6，265查表 8.3，t=950，=80Mpa bt 950b K剪刃磨鈍系數(shù)由文獻6，262,中型剪 K=1.2 =1.2 48 136 136 max P max00 0.6 tbt KFKF max P 2.不同剪切位置的剪切力 =P 10t KF 剪切位置單位剪切抗力 t 寬變變化系數(shù) 確定 取=1 1 K

20、 0 0 b n 1 K = =28Mpat 0 658.8% t =1 28 136 136=518KNP 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 13 頁 其他計算見表 3.2 表 3.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計表 曲柄轉角 （ ）t 0 相對切入深度 （%） 單位剪切阻力 （Mpa） t 剪切力（KN）P 658.828517.89 751835647.36 852843795.33 953948887.81 1055046850.82 1157041758.34 1358038702.85 1509128517.89 1609618332.93 3.2 剪切力矩的計算 偏心軸上靜力矩 jpfkon MMMM

21、 式中剪切力矩 p M ppp MMM 下上 上剪刃剪切力矩 p M 上 = p M 上2 cossinPEt（） 下剪刃剪切力矩 p M 下 = p M 下1sin PEt 摩擦力矩 f M = f M 12 P EE（） 摩擦系數(shù) 啟動工作制0 kon M 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 14 頁 計算結果列表 3.3 表 3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計表 曲柄轉角 （ ）t 0 剪切力 （KN）P j M 上 Nm（） j M 下 Nm（） f M Nm（） j M Nm（） 65517.89 2.1 4 102.8 4 102.8 4 107.7 4 10 75647.36 2.9 4 103.8

22、4 103.6 4 1010.3 4 10 85795.33 3.8 4 104.8 4 104.4 4 1013 4 10 95887.81 4.4 4 105.3 4 104.9 4 1014.6 4 10 105850.82 4.2 4 104.9 4 104.7 4 1013.8 4 10 115758.34 3.6 4 104.1 4 104.2 4 1011.9 4 10 135702.85 2.8 4 103.0 4 103.9 4 109.7 4 10 150517.89 1.5 4 101.6 4 102.9 4 106.0 4 10 160332.93 0.7 4 100.

23、7 4 101.8 4 103.2 4 10 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 15 頁 4 電機型號及容量的選擇 根據(jù)實際需要選擇電機 ZD131-1B N=100 千瓦，n=500-1000，K=2.5-2.75 min r 電機的功率 max 30 jH Mn NKW K 曲柄最大靜力矩 KN m maxj M 曲柄轉速 =18 H n H n min r K電機過載系數(shù) 查電機手冊 N , =584 er N er n min r 速比 =32 er H n i n 584 18 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 16 頁 5 主要零件的強度計算 5.1 齒輪的強度計算 設備為一般工作機器

24、，速度不高，故選用 8 級精度等級,直齒圓柱齒輪傳動。 材料選擇。由文獻7，189表 10-1 選擇小齒輪為 40 （調質） ，硬度為 r C 260HBS，大齒輪材料為（調質）硬度為 200HBS，二者材料硬度差為40 n ZGM 60HBS 選小齒輪齒數(shù)=18，大齒輪齒數(shù)=u =5 18=90 1 Z 2 Z 5.1.1 按齒面接觸強度設計 由文獻7，200設計計算公式（10-9a）進行試算，即 2 1 3 1 1 2.32 tE t dH K TZu d u （5.1） 確定公式內的各計算數(shù)值 1.試選載荷系數(shù)=2.7； t K 2.計算小齒輪傳遞的轉矩 =95.5/=95.5100/9

25、0=1.06； 1 T 5 10 1 P 1 n 5 10 7 10 3.由文獻7，201表 10-7 選取齒寬系數(shù) =1； d 4.由文獻7，198表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) =189.8Mpa； E Z 5.由文獻7，207圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 =600Mpa；大齒輪的接觸疲勞強度極限 lim1H =540Mpa； lim2H 6.計算應力循環(huán)次數(shù) =60j=609012830015=3.89 1 N 1 n h L 8 10 =/5=7.78； 2 N 1 N 7 10 7.由文獻7，203圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù) =0.95；=

26、0.91； 1HN K 2HN K 8.計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由文獻7，202 式（10-12）得 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 17 頁 = =0.95 600Mpa=570MPa 1 H 1lim1HNH K S = =0.91 540Mpa=506Mpa 2 H 2lim2HNH K S 5.1.2 計算 1.試算小齒輪分度圓直徑,帶入中較小的值 1t d H =400mm 2 1 3 1 1 2.32 tE t dH K TZu d u 2 7 3 2.7 1.06 106189.8 2.32 15506 2.計算圓周速度 V V=m/s=0.4

27、m/s 11 60 1000 t d n 1 18 60 1000 t d 3.計算齒厚 b b=400mm 1dt d 4.計算齒厚與齒高之比 b/h 模數(shù) =17 t m 11 / t dZ 齒高 h=2.25=37.5mm b/h=10.67 t m 5.計算載荷系數(shù) 根據(jù) V=0.4m/s，8 級精度，由文獻7，192圖 10-8 查得動載系數(shù)=1.10； V K 直齒輪，假設/b100N/mm。由文獻7，193表10-3查得 Vt K F =1.2； HF KK 由文獻7，190表 10-2 查得使用系數(shù)=1； A K 由文獻7，194表 10-4 查得 8 級精度，小齒輪相對支承非

28、對稱布置時。 =1.53 233 1.150.180.31 101.15 0.18 1 0.31 10400 Hd Kb 由 b/h=10.67，=1.53 由文獻7，195查圖 10-13 得=1.35；故載荷系數(shù) H K F K 1 1.12 1.2 1.532.06 AVHH KK K KK 6.按實際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，得 =650mm=395.87mm3 11t t K dd K 32.06 2.7 7.計算模數(shù) m 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 18 頁 m=19.98 1 t d Z 359.7818 5.1.3 按齒根彎曲強度設計 由文獻7，198式（10-5）得

29、彎曲強度的計算公式為 1 3 2 1 2 FaSa dF Y YKT m Z （5.2） 1.確定公式內的各計算數(shù)值 （ 1 ）由文獻7，204圖 10-20c 查得 小齒輪的彎曲疲勞強度極限=500Mpa； 1FE 大齒輪的彎曲疲勞強度極限=380Mpa； 2FE （ 2 ）由文獻7，202圖10-18查得彎曲疲勞系數(shù)=0.90，=0.97； 1FN K 2FN K （ 3 ）計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，得 = 1 F 11 0.90 500 321.42 1.4 FNFE K MPaMPa S = 2 F 22 0.97 380 263.28 1.4 FNFE K

30、 MPaMPa S （ 4 ）計算載荷系數(shù) K =1.681 1.12 1.2 1.35 AVFF KKKKK （ 5 ）查取齒形系數(shù) 由文獻7，197表 10-5 查得=2.91；=2.20。 1Fa Y 2Fa Y （ 6 ）查取應力校正系數(shù) 由文獻7，197表 10-5 可查得=1.53；=1.78。 1Sa Y 2Sa Y （ 7 ）計算大、小齒輪的并加以比較 FaSa F Y Y 22 2 2.16 1.81 0.01487 238.86 FaSa F YY 11 1 2.65 1.58 0.01385 303.57 FaSa F YY 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 19 頁 大齒

31、輪的數(shù)值大。 2.設計計算 7 3 2 2 1.68 1.06 10 0.0148716.46 1 24 m 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度 計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 的大小取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒 面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有 關，可取彎曲強度算得的模數(shù) 16.46 并就近圓整為標準值為 20mm，按接觸強度 算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù) 小齒輪齒數(shù)=20 1 Z 1 d m 400 20 大齒輪齒數(shù) 21 5 20100ZuZ 這樣設計出的齒輪傳動，既能滿足齒面接觸疲勞強度，又能滿足了齒根彎

32、曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。 5.1.4 幾何尺寸計算 1 計算分度圓直徑 11 20 20400dZ mmm 22 100 202000dZ mmm 2 計算中心距 12 40020001200 2 dd amm 3 計算齒輪寬度 取 。 1 1 400400 d bdmm 1 400Bmm 2 405Bmm 5.2 曲軸的強度計算 5.2.1 曲軸的尺寸和材料性能 曲軸尺寸見圖 5.1 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 20 頁 圖 5.1 曲軸尺寸圖 選擇材料熱處理調質40 r C 2 180N mm 2 140N mm 5.2.2 曲軸的強度校核 由見圖計算公式： 2 coss

33、in n MPet 上 1sinn MPet 下 第三位置，危險截面， P=887.81KN，=44000，=53000 n M 上 Nm n M 下 Nm 其內力圖由圖 5.2 所示 P/2 P/2 P/2P/2 210P/2 Mn上 2 Mn上 2 Mn下 2 Mn下 2 Mn下 2 Mn下 2 +Mn上 Mn上 Mn下 - 2 Mn下+Mn上 MW=345P/2 M圖 T圖 圖 5.2 內力圖 截面 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 21 頁 =345P=153147 W M 1 2 345 887.81 2 Nm =44000-=17500 2 N NN M MM 下 上 53000 2

34、 Nm W= 33 0.400.0063 32 m = 22 1 0.75 WN MM W 22 6 1 1531470.75 17500 0.0063 10 22 24.43180N mmN mm 截面 =210P=210 887.81=93220 W M 1 2 Nm =17500 N MNm 33 0.270.0019 32 Wm = 安全 22 6 1 932200.75 17500 0.0019 10 22 49.70180N mmN mm 截面 安全 33 4400053000 140 0.20.2 0.255 N M d 2 N mm 最大剪切力 1500KN = W M 210

35、 1500157500 2 Nm =偏安全 22 6 1 1575000.75 17500 0.0019 10 22 49.70180N mmN mm 5.3 切向鍵的計算 切向鍵受力如圖 5.3 所示 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 22 頁 X h d fN N 圖 5.3 切向鍵受力圖 切向鍵工作面上的抗擠壓的強度條件計算，不計入表面的摩擦力，兩個鍵按一 個計算，傳遞的扭矩為： 2 dh X max 22 KN ddh MfN 因為=0.1，則hd max () K Nha l 擠壓 =27.6 （Mpa） max 0.450.5 K Mf d ha l 擠壓 4 10 式中鍵的寬度（m

36、m）h 切向鍵的長度 （mm）l 在鍵的工作面上的倒棱的寬度（mm）a 擠壓許用應力（Mpa） 擠壓 =0.2，=4mm，=0.1，=180， =45mm，=14.6Mpfahd 擠壓 2 N mm l K M 4 10 a 滿足強度條件 maxK M K M 5.4 滑塊損壞的改進設計 從計算結果可知，剪切 136 136的軋件，剪切力沒有達到擺式剪最大 2 mm 剪切力 1.5MN，構件強度按原設計是滿足要求的。但拉桿擺角增加，彈簧 0 7.01 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 23 頁 實際位移大于允許位移，彈簧壓死。從剪切機構的結構尺寸可以算出，剪切機 構的擺角時，滑道外沿受力。由于連

37、接處相當于焊死，機構又強迫擺 0 27.2 動，勢必使滑塊與滑道之間產(chǎn)生很大的相互力偶作用，致使連桿變形，滑道損 壞。 解決滑道損壞的方法 1.增加一節(jié)彈簧，使它的允許位移增加到 386mm，滿足 條件，防止復位 彈簧壓死。 2.增加擺體長度，使拉桿擺角減小，雖然彈簧變形略有增加，仍滿足 5 條件。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 24 頁 6 6 潤滑方法的選擇潤滑方法的選擇 6.16.1 潤滑和摩擦的概念潤滑和摩擦的概念 在現(xiàn)代冶金工廠中，為減少機器運轉部分的摩擦，延長機件使用壽命及減 少能量消耗，故對于潤滑問題，越來越顯得重要。而軋鋼車間又是整個冶金工 廠中機械設備最集中的地方，并要求機

38、件能長時間工作，以保證連續(xù)生產(chǎn)，因 而對軋鋼機械設備的潤滑界顯得更為重要。根據(jù)以往統(tǒng)計，軋鋼車間有很大一 部分動力是消耗在無用的摩擦上，大部分機件的損壞與定期更換也是摩擦作用 的結果，因此設法降低摩擦將是提高生產(chǎn)率的一個途徑。 摩擦通常分為三種：干摩擦，液體摩擦，半液體摩擦。 干摩擦就是運動部分直接接觸，其間沒有第三者參與運動，因此，二接觸 面的凹凸點（顯微組織）在運動中互起阻礙作用，產(chǎn)生摩擦，這種情況叫干摩 擦。相反，如果在運動件之間有第三者參見運動，使二相對運動部件的表面不 直接接觸，由第三者給隔離起來，后者的摩擦要比前者小得多。半液體摩擦則 是介于二者之間的一種摩擦。 干摩擦的大小取決于

39、二相對物體的材料性質、運動速度、工作溫度、表面 狀況等因素。一般情況下，這類摩擦系數(shù)在 0.180.45 之間，而液體摩擦系數(shù) 卻遠較干摩擦為小，通常在 0.0010.005 之間。 潤滑的基本原理，就是隔開二接觸面凹凸不平的表面接觸，變?yōu)榈谌?（油膜）的內摩擦運動。液體的內摩擦要比相對運動的固體為摩擦小得多。油 膜保持得越好，則摩擦系數(shù)就越小。封閉式液體摩擦軸承就是根據(jù)此原則把潤 滑油加壓后送進去的，目的是為更好的將軸托起增加油墨厚度以減少摩擦。 軋鋼車間的機械設備是在高溫和惡劣條件下工作的。一般機件都在承受 100 C 的溫度，有的摩擦機件在 250400kg/cm 或更高壓力下運轉，有

40、時還有 2 沖擊負荷，潤膜極易被破壞轉數(shù)不高也使油膜難以形成。此外，如水分多、灰 塵多、有腐蝕性氣體都是潤滑的不利條件。 為此要求潤滑油應具備下列幾點： 1 所用的潤滑油能適應高溫、高壓負荷各種轉數(shù)的要求，能夠保證處于液 體摩擦狀態(tài)，即要求具有潤滑作用。 2 潤滑油在機械運轉過程中應具有冷卻作用，能保持摩擦表面具有一定的工作 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 25 頁 溫度。要求潤滑油具有清潔作用，能夠在規(guī)定時間內經(jīng)受外界溫度、壓力、濕 氣與氧化等作用，不應有腐蝕作用。 3 要求潤滑油具有清潔作用，能吸收帶走運轉過程中產(chǎn)生的一些有害物質，如 金屬屑、灰塵等雜物。 4 要求潤滑油具有清潔作用，能夠

41、在規(guī)定時間內經(jīng)受外界溫度、壓力、濕氣與 氧化等作用，不應有腐蝕作用。 機組和機件中摩擦不見得潤滑要依靠專門的潤滑系統(tǒng)來實現(xiàn)。根據(jù)把潤滑 材料送至摩擦表面方法的不同，潤滑系統(tǒng)分為流出式和循環(huán)式兩種。按照用油 點間的關系來分，又有集中潤滑與單獨潤滑兩種。 6.2 剪切機設備潤滑方法 減速機采用稀油油池潤滑，高處軸承采用干油潤滑，曲軸各軸承采用干油 潤滑，滑槽采用干油潤滑，機構連桿轉動處采用干油潤滑。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 26 頁 7 7 試車方法和對控制系統(tǒng)的要求 7.1 試車要求 1.組裝完畢，須進行人工盤車，確無不良現(xiàn)象時方可試車 2.空載試車至少兩個小時，正反轉各一小時以上 3.

42、試車應保證 1潤滑系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)正常 2傳動平穩(wěn)，無周期性噪音 3壓下系統(tǒng)輕便靈活 4各緊固零件聯(lián)結可靠 5各軸承溫度不超過C60 4.滿足以上要求，方可試車 7.2 維護規(guī)程 1.一切正常方可開車 2.停車后要檢查系統(tǒng)有無缺陷和各運動部件溫度。 3.清理擺動剪周圍的臟物，經(jīng)常保持清潔 4.設備運轉后按巡回檢查制，按時定期檢查設備的潤滑聲音、溫度和振動以及 運轉狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 27 頁 8 設備的可靠性及經(jīng)濟分析 機械設備的有效度 對于可修復的設備，由于發(fā)生故障之后，可以修理恢復到正常的狀態(tài)。因 此，從開始工作到發(fā)生故障經(jīng)歷的時間（即可靠度） ?？煽慷?/p>

43、時間越長越好。另 外，從發(fā)生故障到經(jīng)過維修后恢復到正常的工作狀態(tài)階段的時間（即維修度） 。 把可靠度和維修度兩者結合起來舊叫有效度（也叫有效利用率） 。 A MTTRMTBF MTBF MTBF-平均故障間隔期（h） MTTR-平均維修時間（h） 表 7.1 資金相關資料表 （單位：千 萬） 時 間 123456789101112 投 資 3.02.5 年 收 1.01.52.02.52.52.52.53.03.03.0 累 收 -3.0-5.5-4.5-3.0-1.01.54.06.59.012.015.018.0 投資回收期： 當年凈現(xiàn)金流量 絕對值上年累計凈現(xiàn)金流量的 始出現(xiàn)正值年份數(shù)

44、累計凈現(xiàn)金流量開 1 t P 5 . 2 0 . 1 16 年4 . 5 行業(yè)投資回收期，重型機械年 c P17 c P 因為 ct PP 所以可以投資。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 28 頁 結論結論 本文對 1.5 兆牛擺動剪切機進行了理論設計。進行了擺動剪切機的運動分 析和機構的理論分析。分別進行了機構的尺寸設計，齒輪、曲軸的設計以及齒 輪、曲軸的校核。最后進行了機構的改進。在整個畢業(yè)設計過程中幾乎涉及大 學期間所學的全部課程，是大學期間所學課程的一次總結和檢驗。 經(jīng)過反復的計算和校核，我所設計的 1.5 兆牛擺動剪切機在理論上基本符 合要求。在材料的選擇上不僅考慮到滿足設備自身的性

45、能要求同時還考慮到了 其經(jīng)濟性，減少了生產(chǎn)成本。由于本人水平有限，如有錯誤敬請原諒。 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 29 頁 致謝致謝 將近四個月畢業(yè)設計已經(jīng)進入了收尾階段。在這段時間里我受益匪淺，這 不但是大學四年的一個最終檢驗，同時也給了我把大學所學知識更加完善的機 會。這也是我步入工作的第一次親身實習。這段時間里一直有一位老教師在默 默的指導、幫助我。他就是王德春老師。在此，我謹以一名鞍山科技大學畢業(yè) 生的身份，向我的指導老師王德春老師，表達我最真摯的謝意，感謝您用您那 的嚴謹學風以及循循善誘的耐心作風不辭辛苦的悉心教導我，使我在學習的過 程中收益匪淺，銘記終身！同時也對幫助我的其他老

46、師致以感謝，當然還有很 多老師在此設計期間指導過我在此都給與誠摯感謝。 ，還要感謝同組的同學，感 謝他們在實習以及設計期間中給予我莫大的幫助。最后，對更多這里沒有提到 名的老師和同學處處的關心和幫助，表示我萬分感激 鞍山科技大學本科生畢業(yè)設計 第 30 頁 參考文獻參考文獻 1何德譽.曲柄壓力機M.北京：機械工業(yè)出版社，1982.6 2n.N 波盧欣等.金屬與合金的塑性變形抗力M北京：機械工業(yè)出版社， 1964.2 3北京鋼鐵學院.飛剪專輯C.北京.北京鋼鐵學院出版社，1982.6 4劉玉孚等.試論 1.5 兆牛擺式飛剪的改造C，1988 5王德春等.鞍鋼二初軋擺式剪滑槽損壞原因的理論討論H.

47、鞍山鋼鐵學院， 1990.3 6鄒家祥， 軋鋼機械 ，冶金工業(yè)出版社，2004 年。 7濮良貴，紀名剛， 機械設計 ，高等教育出版社，2003 年。 8王海文， 軋鋼機械設計 ，機械工業(yè)出版社，1983 年。 9劉鴻文， 材料力學 ，高等教育出版社，1996 年。 10劉寶珩， 軋鋼機械設備 ，冶金工業(yè)出版社，1984 年。 11傅作寶， 冷軋薄鋼板生產(chǎn) ，冶金工業(yè)出版社，1996 年。 12大連理工大學， 機械制圖 ，高等教育出版社，2001 年。 13成大先，機械設計手冊， 北京：化學工業(yè)出版社，2002 年。 14 Heat Transfer During the Rolling Process