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畢業(yè)論文(設(shè)計)
題目：飛剪機夾送裝置的設(shè)計
目錄
內(nèi)容摘要……………………………………………………………………….…..….1
關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………...…….1
Abstract…………………………………………………………………………..….…2
Key word…………………………………………………………………………..…..2
1. 飛剪機概述…………………………………………………………………….....3
1.1飛剪機簡介…………………………………………………………..............3
1.2飛剪機的工藝作用和分類…………………………………………..............3
1.3飛剪機應(yīng)滿足的設(shè)計要求…………………………………………..............3
2. 飛剪機夾送輥的概況及設(shè)計……………………….……….……………….…..5
2.1夾送輥的簡介……………………………………….………………..…..….5
2.2夾送輥的類型………………………………….……….…………….…..….5
2.3夾送輥工藝設(shè)計………………………………………..…………….…..….6
2.4本次設(shè)計給定條件………………..……………………..…………...….......6
2.5夾送裝置的工作原理及結(jié)構(gòu)…………………………..…………..……......7
2.6夾送輥參數(shù)的確定…………………………………………….…..……..….8
3. 電動機的選擇………………………………………………….……………..……10
3.1 電動機選擇應(yīng)該綜合考慮的問題……………………….………….….......10
3.2 選擇電動機的類型………………………………………….………………10
3.3 選擇電動機的功率…………………………………………………….........10
3.4選擇電動機的轉(zhuǎn)速………………………………………….………..….......11
3.5計算傳動比………………………………………………….…….…............11
4. V帶傳動設(shè)計計算………………………………………….…………......….…...12
4.1確定計算功率…………………………………….…………….....................12
4.2選擇V帶的類型………………………………….…….……………….......12
4.3輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗算帶速V………………….…….………….……….12
4.4確定中心距a，并選擇V帶的基準(zhǔn)長度Ld…………….……………........12
4.5驗算小帶輪上的包角α1…………………………….…….…………..........13
4.6確定帶的根數(shù)Z……………………………………………………….…......13
4.7確定帶的初拉力F0…………………………………………………………....14
4.8帶傳動的壓軸力Fp……………………………………………………….…...14
4.9 V帶輪的設(shè)計…………………………………………………………….…...14
5. 傳動齒輪和軸結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………………………………………......15
5.1選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù)…………………………....…....15
5.2按齒面接觸強度設(shè)計…………………………………………………............15
5.3齒根彎曲強度設(shè)計…………………………………………………………....17
5.4幾何尺寸計算…………………………………………………………............18
5.5上軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………………………………………............18
5.6下軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………............................19
參考文獻(xiàn)........................................................................................................................20
致謝................................................................................................................................21
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飛剪機夾送裝置設(shè)計
內(nèi)容摘要:本設(shè)計介紹了鋼材扎線上棒材飛剪機及其夾送裝置的發(fā)展情況、種類等。著重設(shè)計了飛剪機的夾送裝置。設(shè)計主要根據(jù)加工原材要求主要設(shè)計夾送機的輥子、減速機構(gòu)、傳動機構(gòu)、和機架及電機、聯(lián)軸器等的選擇。由于剪切前后夾送機結(jié)構(gòu)類似，設(shè)計過程基本相同，因此只設(shè)計計算剪切前的夾送機。
棒材飛剪機是現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)線上的咽喉設(shè)備，它負(fù)責(zé)鋼材的切頭切尾及定尺剪切。所以對飛剪機的設(shè)計研究具有十分重大的意義。本次設(shè)計由我們小組五個人共同完成一臺飛剪機的設(shè)計。飛剪機的種類眾多，根據(jù)加工要求選擇合適的飛剪機類型十分重要，我們經(jīng)過收集、學(xué)習(xí)有關(guān)飛剪機的資料進(jìn)行分工合作，每人選擇一個機構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。我在本次設(shè)計中設(shè)計飛剪機的夾送裝置。其主要功能是按照剪切的速度輸送原料，功能的實現(xiàn)靠上下兩夾送輥摩擦著棒材進(jìn)行。
關(guān)鍵詞：棒材、飛剪機、夾送裝置、設(shè)計
Abstract:This design introduces steel bar line bar flying shear machine and the development of the pinch device types. Focused on the design of the flying shear, pinch device. The design is mainly based on the raw material requirements of the main design folder to send the machine rollers, reducer, transmission agencies, and the rack and the motor, coupling, etc. choose. Since the shear before and after the folder is similar to the structure of the sending machine, the design process is basically the same, and therefore only designed to calculate the shear before pinch machine.
The bar flying shear machine is the throat of the modern steel rolling production line equipment, steel cutting head which is responsible for cutting the end and cut to length. Therefore, the design of the flying shear is of great significance. The design consists of five people in our group together to complete the design of a flying shear. Many types of flying shear, according to the processing requirements to choose the right type of flying shear is very important, after collection, to learn about flying shear information division of labor, and each person to choose a body design. In the design design flying shears pinch device. Its main function is to cut the speed of transportation of raw materials, function by the upper and lower clip rolls friction with the bar.
Key words: bar, flying shearing machine, pinch devices, design
1. 飛剪機概述
1.1 飛剪機簡介
飛剪機是在軋件運動中對軋件實施剪切工藝的一種設(shè)備，是連續(xù)式軋鋼生產(chǎn)線上不可缺少的、非常關(guān)鍵的設(shè)備之一。特別是，隨著現(xiàn)代化鋼材生產(chǎn)的產(chǎn)量和品種不斷增加，要求軋鋼生產(chǎn)向高速、連續(xù)化生產(chǎn)方式發(fā)展的今天，飛剪機的需求量不斷增加，自然而然地對飛剪機的設(shè)計和制造質(zhì)量提出了更高的要求。由于是在運動中對軋件實施剪切，因此，對飛剪機的運動特性、反應(yīng)靈敏性、動作準(zhǔn)確性，以及工作穩(wěn)定可靠性等各方面，都必須具有很高的要求。
1.2 飛剪機的工藝作用與分類
飛剪機的剪切工藝主要包括：對連軋生產(chǎn)線上的軋件實施切頭、切尾，切定（倍）尺，以及事故處理和軋件的樣品剪切等。
飛剪機的分類方法有很多種，主要有：按照軋制線上生產(chǎn)鋼材的品種不同分為，鋼坯飛剪機、板帶飛剪機、型鋼飛剪機和高速線材飛剪機等；按其機體結(jié)構(gòu)和剪切形式不同分為，曲柄連桿式飛剪機、擺式飛剪機、滾筒式飛剪機、圓盤式飛剪機；按工作方式又可分為連續(xù)式飛剪機、起停式飛剪機和連續(xù)—起停復(fù)合式飛剪機。
80年代初期，隨著我國對外開放政策的實施，引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化吸收是當(dāng)時國家制定的切實可行的既定國策，北京冶金設(shè)備研究院研制開發(fā)的，利用快速氣動離合器制動器實現(xiàn)飛剪機連續(xù)— 起停復(fù)合工作制的飛剪機技術(shù)（用于小型材飛剪機的剪切速度最高達(dá)18m/s），顯示出它獨特的優(yōu)越性和先進(jìn)性。近十幾年來在國內(nèi)和東南亞市場上占有一定優(yōu)勢。飛剪機是軋線上機電一體化控制操縱比較復(fù)雜的設(shè)備，它工況條件惡劣，載荷變化劇烈，在生產(chǎn)和維護上都需要具備較高的技術(shù)水平。采用快速氣動離合器制動器控制飛剪機的剪切，簡化了電器控制系統(tǒng)，降低了整機操縱控制的難度，從而實現(xiàn)了整機在小慣量下起動、制動，在大慣量下剪切，能量分配合理，控制運轉(zhuǎn)穩(wěn)定的較為理想的飛剪機設(shè)計方案。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是近年來數(shù)字控制技術(shù)，低慣量電機制造技術(shù)的發(fā)展，飛剪機逐步朝著結(jié)構(gòu)簡單，操作維護方便，利用電動機直接實現(xiàn)起停工作制的方向發(fā)展。
1.3飛剪機應(yīng)滿足的設(shè)計要求
1.3.1 速度要求
飛剪機的剪切速度應(yīng)與軋件同步，最理想的狀態(tài)是在剪切時，飛剪機的剪刃在軋件運動方向上的速度應(yīng)等于或略大于軋件運動速度（俗稱拋鋼）。但此時必須要考慮飛剪機剪切時的動態(tài)速降。
1.3.2 剪切質(zhì)量要求
為保證軋件剪切斷面（平直）質(zhì)量，要求飛剪機的一對剪切刀片在剪切過程中作平移（平行移動）運動，剪刃間的刀片側(cè)隙應(yīng)盡可能保持不變，同時，兩刀片始終與軋制中心線相垂直。
1.3.3 剪刃要求
剪刃的運動軌跡應(yīng)是一條封閉曲線，在剪切段應(yīng)盡量平直，在剪切過程中要求剪切速度均勻，并且不能出現(xiàn)相碰卡死現(xiàn)象。剪切完后，剪刃仍恢復(fù)到固定的初始位置，不影響軋件自由通過。
1.3.4 剪刃側(cè)隙要求
應(yīng)能根據(jù)不同的軋件厚度，甚至軋件形狀，合理方便地調(diào)整剪刃側(cè)隙及重合量，以保證剪切工藝的正常實施。
1.3.5 精度要求
盡量減少參與剪切運動的機構(gòu)零部件的數(shù)量和重量，以降低剪切機構(gòu)運動的慣量值（即飛輪矩），減少速度變化量，提高飛剪機剪切機構(gòu)的靈敏性穩(wěn)定性和定位精度，從而提高飛剪機的剪切定尺精度。
1.3.6 輔助設(shè)備要求
合理配置適合于飛剪機的同步機構(gòu)及前后設(shè)備，如夾送測速輥，或末架軋機，撥鋼管（槽）等。此項因飛剪機結(jié)構(gòu)選型及工作方式不同而不同，以保證飛剪機剪切速度與軋件速度始終保持線性系從而保證剪切定尺精度和剪切質(zhì)量。
2. 飛剪機夾送輥的概況及設(shè)計
2.1 夾送輥簡介
線材軋機的關(guān)鍵設(shè)備是飛剪機、精軋機組、吐絲機和夾送輥。目前，國際上高線材的軋制速度已經(jīng)達(dá)到100m/s以上，有的達(dá)到了130m/s。其關(guān)鍵的設(shè)備是飛剪機組、精軋機組、吐絲機和夾送輥。我國經(jīng)過十幾年的努力，目前已能設(shè)計和制造軋制速度在80m/s以下的精軋組、飛剪機組、吐絲機及夾送輥，與國際水平還有很大的差距。對更高速度的精軋機組、吐絲機及夾送輥，國內(nèi)還沒有設(shè)計和制造過，仍然靠進(jìn)口；世界幾家著名的高線設(shè)備制造公司歷來只向中國出售設(shè)備，而拒絕出讓設(shè)計技術(shù)；即使我國引進(jìn)的幾條軋制速度150m/s的世界先進(jìn)水平的高線軋鋼線，其它設(shè)備外方都可以提供設(shè)計資料由中國制造，但對精軋機組、吐絲機和夾送輥還是要國外制造；外方均拒絕提供圖紙由中國制造。國內(nèi)希望得到國外設(shè)計技術(shù)由國內(nèi)制造的愿望長期未能實現(xiàn)。
2.2 夾送輥的類型
安裝位置可分為兩種：剪切前后夾送輥和卷曲機前夾送輥。剪切機包括滾切剪、切邊剪等，此類夾送輥又可分為上輥驅(qū)動、下輥驅(qū)動、雙輥驅(qū)動和雙排雙驅(qū)四種類型，且每一組夾送輥的輥身一般均為相同的直徑。它們的主要功能是協(xié)調(diào)剪切機進(jìn)行或間歇或連續(xù)的進(jìn)給。
剪切前后夾送裝置均由夾送輥 、支架、標(biāo)高調(diào)整機構(gòu)組成。夾送輥分為兩種,
分別安裝在各自的支架上。一種夾送輥采用懸臂形式支撐, 配合棒材飛剪機對直徑Φ130mm以下的軋件進(jìn)行剪頭、剪尾及定長剪切。這種夾送輥可在液壓缸的推動下繞固定鉸點旋轉(zhuǎn), 以便飛剪機在進(jìn)行軋件切斷時, 對剪切的廢料進(jìn)行收集。另一種夾送輥采用兩端支撐, 用于對直徑Φ130 mm 以上軋件進(jìn)行空過導(dǎo)向。所有形式的導(dǎo)向輥均采用三合一減速電機單獨傳動形式。兩套夾送輥可聯(lián)同導(dǎo)衛(wèi)支架實現(xiàn)整體在線快速更換, 以配合剪切不同規(guī)格軋件。此外, 入、出口導(dǎo)衛(wèi)還分別設(shè)有一套夾送輥標(biāo)高調(diào)整機構(gòu),用于滿足剪切不同規(guī)格軋件對導(dǎo)向輥標(biāo)高的要求。該機構(gòu)通過一套液壓缸驅(qū)動由導(dǎo)衛(wèi)支架組成的平行四連桿機構(gòu), 使其繞固定的鉸點上下擺動, 最終實現(xiàn)導(dǎo)向輥標(biāo)高的調(diào)整。平行四連桿機構(gòu)可使導(dǎo)向輥在整個標(biāo)高調(diào)整過程中始終保持平行移動。
2.3 夾送輥工藝設(shè)計
送輥工藝設(shè)計內(nèi)容包括孔型設(shè)計、輥型設(shè)計和導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計以及速度、夾持力等工藝參數(shù)設(shè)計。其中主要內(nèi)容是夾送輥孔型、輥型和導(dǎo)衛(wèi)設(shè)計, 考慮夾送輥對成品線材起到引導(dǎo)、夾持、輸送作用, 不能使線材發(fā)生變形。設(shè)計原則上應(yīng)保證:
1)選擇合的孔型, 保證正確夾持、輸送, 同時減少對產(chǎn)品的擠壓和摩擦;
2)選擇通用設(shè)計, 合理配置輥型, 減少備件儲備;
3)選擇合理的導(dǎo)衛(wèi)結(jié)構(gòu), 保證操作簡單, 更換維護方便;
4)選擇合適的材質(zhì), 適應(yīng)生產(chǎn)節(jié)奏和成本最小化。
圖2-1 裝置的運動簡圖
2.4 本次設(shè)計給定條件
棒材材質(zhì)：合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、彈簧鋼等
工作速度：2m/s-16m/s
棒材直徑：16mm-50mm
剪切長度：<2500mm
剪切溫度：<850℃
8小時工作制，一天兩班，一年工作300天
2.5 夾送裝置的工作原理及結(jié)構(gòu)
夾送裝置的傳動及工作原理如圖3-1所示，電動機4通過5根三角皮帶帶動與上夾雙送輥l同軸的皮帶輪3，再通過與其同軸的齒輪2帶動與下夾送輥8同軸的齒輪6。上軸I在輥縫調(diào)整時是固定的。夾送輥工作時，由下軸II的擺動實現(xiàn)夾送鋼材。當(dāng)鋼材進(jìn)入夾送輥時，由控制系統(tǒng)給以指令，底部氣缸7頂起下輥8夾送鋼材。氣缸缸體與下軸承座聯(lián)接在一起，工作時缸體運動，活塞不動。下軸承座又通過拉桿與上部碟形彈簧相連。為了使氣缸行程最小(即夾送輥反應(yīng)靈敏)減小沖擊工作平穩(wěn)，對應(yīng)夾送鋼材規(guī)格，預(yù)先調(diào)整碟形彈簧變形量，使上、下夾送輥有一合適輥縫。當(dāng)夾送完鋼材，氣缸泄氣后，下夾送輥由于本身自重而下落，落至一定位置又被碟形彈簧吊位。
由于下夾送輥工作中上下擺動，故在下夾送輥傳動側(cè)的齒輪6采用了弧形齒面，保證了齒輪的良好嚙合。由于軋制產(chǎn)品規(guī)格變化以及夾送輥磨損等原因，夾送輥需經(jīng)常更換，在軸向調(diào)動其位置。所以上、下夾送輥均采用了漲套聯(lián)接。此種聯(lián)接方式拆卸迅速，操作簡單，聯(lián)接可靠。夾送輥設(shè)備的各零部件均安裝于箱體中，用螺栓把箱體固定在支架上。箱體與支架均為焊接結(jié)構(gòu)。箱體在支架上可上、下調(diào)整，以使夾送輥在垂直方向調(diào)整。如下圖2-2所示為夾送輥外形圖
圖2-2 夾送輥傳動及工作原理圖
1.上夾送輥 2.主動齒輪 3.皮帶輪 4.主傳動電機
5.電動機皮帶輪 6.被動齒輪 7.壓上汽缸 8.下夾送輥
2-3 單夾送輥外形圖
1.前導(dǎo)衛(wèi)支架 2.箱體 3.支架 4.夾送輥 5.皮帶輪罩
2.6 夾送輥參數(shù)的確定
在夾送輥的設(shè)計中，必須合理地確定夾送輥的速度、夾送力、電機功率.這樣才能使夾送輥結(jié)構(gòu)合理、性能優(yōu)良。初步選擇輥子的直徑D為200mm,寬度B為100mm，材質(zhì)為鑄鋼，其密度為7.85g/cm3。
2.6.1 夾送輥速度的確定
位于精軋機座之后，飛剪之前的夾送輥的線速度Vt理論上應(yīng)與軋制速度Vz一致，但由于夾送輥輸送的是成品軋件，應(yīng)避免軋件尺寸發(fā)生變化或彎曲，所以應(yīng)使夾送輥與末架軋機間的鋼材形成張力。故實際上Vt要比軋制速度高。
即 Vt= λVt λ>1
但λ不能取得太大，否則將使夾送輥電機所需功率增大，而且有可能使軋件產(chǎn)生塑性變形。
位于飛剪之后的夾送輥的速度應(yīng)高于飛剪前的夾送輥的速度。目的是在剪切時使鋼材不產(chǎn)生自由活套，防止鋼材在飛剪處振動，甚至造成纏剪事故，同時也為了防止鋼材在剪切后產(chǎn)生追尾。考慮到以上因素，本設(shè)計取飛剪前夾送輥速度Vt=1.02Vz.。
所以夾送輥速度
Vt=1.02 X 2=2.04 m/s
工作速度Vt與輥子直徑D（mm）、輥子軸轉(zhuǎn)速nw的關(guān)系為
Vt=3.14Dnw/60x1000 m/s
2.04=3.14x200xnw/60x1000
得 nw=195r/min
2.2.6 夾送力及功率的計算
圖2-4為夾送輥工作時力的平衡圖。夾送力F應(yīng)使夾送輥產(chǎn)生的摩擦力與張緊力及軋件前進(jìn)的摩擦阻力相平衡.即
F=(P-G)f=F0+Qf
式中 P是汽缸的壓力
G是下輥重量
f是摩擦系數(shù)
Q軋件重量
Q=ALρ
A是軋件橫截面積
L是軋件剪切長度
ρ是軋件密度
由下文計算F0=19607N
軋件的重量Q=ALρ=πx252x2000x7.85=19 kg. 圖2-4 夾送輥工作時力的平衡圖
下輥重量G=πR2Bρg=3.14x0.22x0.1x7850x9.8=98kg.
F=T+Qf
則張力T=19607-1.9=19605 N
由(P-G)f=F 得 P=196176N
T≈F=19600N A=πR2
則壓強為F/A=2.5MPa.
由GB/T 2346-1988 選擇氣缸參數(shù)：內(nèi)徑50mm,公稱壓力為2.5MPa.
3. 電動機的選擇
3.1 電動機選擇應(yīng)該綜合考慮的問題
（1）分析工作機械的負(fù)載特性和要求。包括工作機械的載荷特性、工作制度、結(jié)構(gòu)布置和工作環(huán)境。
（2）分析電動機本身的機械特性。包括電動機的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等特性，以及電動機所能適應(yīng)的工作環(huán)境。應(yīng)使電動機的負(fù)載特性和工作機械的負(fù)載特性相匹配。
（3）進(jìn)行經(jīng)濟性的比較。當(dāng)同時可用多種類型的電動機進(jìn)行驅(qū)動時，經(jīng)濟性的分析是必不可少的，包括能源的供應(yīng)與消耗、電動機的制造、運行和維護成本的對比等。
除上述三方面外，有些電動機的選擇還要考慮對環(huán)境的污染，其中包括空氣污染和噪聲、震動污染等。
3.2 選擇電動機的類型
選擇電動機的類型主要根據(jù)工作機械的工作載荷特性，有無沖擊過載情況，調(diào)速范圍，啟動、制度的頻繁程度以及電網(wǎng)供電情況等。
對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性的機械應(yīng)選用機械特性為硬特性的電動機；對恒功率負(fù)載特性的機械，應(yīng)選用變速直流電動機或帶機械的交流異步電動機。
當(dāng)電動機需要經(jīng)常啟動、制度和正、反轉(zhuǎn)時，要求電動機有較小的轉(zhuǎn)動慣量和較大的過載能力，因此應(yīng)選用起重及冶金用三相異步電動機，常用的為YZ和YRZ系列。
此外，根據(jù)電動機的工作環(huán)境條件，如環(huán)境溫度、濕度、通風(fēng)及有無防護、防爆等特殊要求，選擇不同防護性能的外殼結(jié)構(gòu)型式。根據(jù)電動機與被驅(qū)動機械的連接形式，決定其安裝方式，一般采用臥式。
YRZ系列為繞線轉(zhuǎn)子電動機，YZ系列為籠型轉(zhuǎn)子電動機。冶金及起重電動機大多采用YRZ系列電動機。所以，本設(shè)計選用YRZ系列電動機。
3.3 選擇電動機的功率
標(biāo)準(zhǔn)電動機的容量由額定功率表示。所選用的電動機的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作機要求時，不能保證工作機正常工作，或使電動機長期過載，發(fā)熱大而過早損壞；容量過大則增加成本，并且由于功率和功率因數(shù)低而造成浪費。
電動機的容量主要由運行時的發(fā)熱條件限定，在不變或變化很小的載荷下長期連續(xù)運行的機械，只要電動機的負(fù)載不超過額定值，電動機便不會發(fā)過熱，通常不必校核發(fā)熱和啟動力矩。所需電動機的功率為
上兩式中Pd為為工作機實際需要的電動機輸出功率，KW；Pw為工作機需要的輸入功率，KW；η為電動機至工作機之間傳動裝置的總效率；ηw為工作機的效率。
總效率η為
η=η0η1η2…ηn
在本設(shè)計中經(jīng)初步計算夾送力F=19600N,輥子轉(zhuǎn)速Vt=2.04m/s，ηw取0.96，則
工作機所需要輸入的功率為
Pw=26.8 KW
因此選用功率為30KW的電動機。
3.4 電動機轉(zhuǎn)速的選擇
同一功率的電動機通常有幾種轉(zhuǎn)速可供選擇，電動機的轉(zhuǎn)速越高，磁極越少，尺寸重量越小，價格也越低；但傳動裝置的總傳動比要增大，尺寸及重量增大，從而使成本增加。低轉(zhuǎn)速電動機則相反。因此，應(yīng)全面分析比較其利弊來選用電動機。本設(shè)計根據(jù)初步計算傳動輥子的大小初選電動機轉(zhuǎn)速為579r/min。此電動機的型號為YZR280S-10，額定功率30KW，滿載轉(zhuǎn)速579r/min。
3.5 計算傳動比
由電動機的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機主軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動裝置應(yīng)有的總傳動為
=nm/nw
=579/195=2.97
由于減速的范圍較小，所以選用一級減速V帶傳動。
4.V帶傳動設(shè)計計算
4.1 確定計算功率
計算功率Pca是根據(jù)傳遞的功率P和帶的工作條件而確定的
Pca=KAP
式中：KA為工作條件系數(shù)，根據(jù)機械設(shè)計（第八版）查表8-7取KA=1.1；
P為所需傳遞的額定功率，此處即電動機額定功率為30KW。所以
Pca=1.1x30=33KW
4.2 選擇V帶的類型
根據(jù)計算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速，從圖8-11選取普通V帶帶型C型。
4.3 輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗算帶速V
4.3.1 小帶輪基準(zhǔn)直徑的確定和速度驗算
根據(jù)帶型C，參考表8-6和表8-8確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑，
取dd1=200mm.
根據(jù)式（8-13）
V1=3.14xdd1xn1/60x1000
V1=6.06m/s
4.3.2 計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑
由dd2=ixdd1計算
dd2=3.14x200x579/60x1000=594mm
根據(jù)表8-8圓整為600mm.
4.4 確定中心距a，并選擇V帶的基準(zhǔn)長度Ld
4.4.1初定中心距a0
根據(jù)式（8-20）
0.7（dd1+ dd2）< a0 < 2(dd1+ dd2)
555.8mm< a0 <1588mm
初選中心距a0=560mm
4.4.2 計算相應(yīng)的帶長Ld0
Ld0=2a0+3.14/2（dd1+ dd2）+（dd1-dd2）2/4 a0
Ld0=2435.88mm
帶的基準(zhǔn)長度Ld根據(jù)Ld0由表8-2取Ld=2500mm
4.4.3 計算中心距a及其變動范圍
傳動的實際中心距近似為
a≈a0+(Ld - Ld0)/2
a≈592mm
考慮到帶輪的制造誤差、帶長誤差、帶的彈性以及因帶的松弛而產(chǎn)生的補充張緊的需要，常給出中心距的范圍
amin=a-0.015 Ld=55405mm
amax=a+0.03 Ld=667mm
4.5驗算小帶輪上的包角α1
由于打滑只會在小帶輪上發(fā)生，為了提高帶傳動的工作能力，應(yīng)使
α1≈180。- （dd2- dd1）x 57.3。/a >90。
α1≈141.86。>90。
4.6確定帶的根數(shù)Z
Z= KAP/(P0+ΔP0 )KαKL
由表(8-4a)查得P0=4.07，由表（8-4b）查得ΔP0 =0.71，由表（8-2）查得KL=0.91，由表（8-5）查得Kα=0.91 則
Z=4.25
取帶的根數(shù)為Z=4
4.7確定帶的初拉力F0
由式（8-6），并計入離心力和包角的影響，可得單根V帶所需的最小初拉力為
（F0）min=500x(2.5-Kα) Pca/KαZV +q V2
（F0）min= 605.7N
由式（8-4）
有效拉力Fe與帶傳動所傳遞的功率P的關(guān)系為
P=FeV/1000
則 Fe=4950.5N
對于新安裝的V帶，初拉力F0應(yīng)為1.5（F0）min=908.55N
安裝時，應(yīng)保證初拉力大于上述值，但也不應(yīng)過大。
采用圖4-1所示方法，可測得初拉力F0
Sin1.8。F0=G
由表8-9查的G可取40 N
則F0=1273.89N
4.8帶傳動的壓軸力Fp 圖4-1 測定出拉力
為了設(shè)計帶輪軸的軸承，需要計算帶傳動作用在軸上的壓軸力Fp
Fp=2ZF0sin(α/2)=19265.03N
4.9 V帶輪的設(shè)計
4.9.1 大帶輪的設(shè)計
帶輪的材料選用HT150，帶輪的結(jié)構(gòu)形式選用橢圓輪輻式，軸的直徑d根據(jù)軸的設(shè)計可定為65mm。
如圖所示
圖4-2 輪輻式V帶輪結(jié)構(gòu)圖
dh=(1.8-2)d=1.9x65=123.5mm
h1=95mm
a1=0.4 h1=38mm f1=0.2xh1=19
h2=0.8 h1=76mm
a2=0.8 a1=30.4mm
B=200mm
4.9.2 小帶輪的設(shè)計
小帶輪的材料同樣選用HT150，由于小帶輪所安裝的軸與電動機軸用聯(lián)軸器聯(lián)接，根據(jù)要求選用聯(lián)軸器為YL8，其從動端軸孔直徑為32mm,從而選擇帶輪上軸孔直徑為40mm.則
dh=1.9x40=76mm h1=64mm a1=0.4 h1= 25.6mm f1=0.2xh1= 5.12mm
h2=0.8 h1=51.2mm a2=0.8 a1=20.48mm B=200mm
5. 傳動齒輪和軸結(jié)構(gòu)設(shè)計
本章對飛剪機傳動系統(tǒng)的齒輪和軸進(jìn)行設(shè)計。
5.1 選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù)
按照齒輪的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動；運輸機為一般工作機器，運輸速度不高，故選用7級精度（GB 10095 —88）；由表（10-1）選擇齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為80HBS；選齒輪齒數(shù)為30。
5.2 按齒面接觸強度設(shè)計
由設(shè)計計算公式(10-9a)進(jìn)行試算，即
5.2.1 試選
試選載荷系數(shù)Kt=1.3。
計算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=95.5x105P/n=1.35x106N·mm
由表（10-7）選取遲寬系數(shù)為Φd=08。
由表（10-6）查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8Mpa0.5
由圖(10-21b)按齒面硬度得齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim=600Mpa。
由式（10-13）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。
N=60njLh=60x260x1x(2x8x300x8)=5.99x108
由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN=0.9
計算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,由式10-12得
[σH]= KHNσlim/S=540MPa
5.2.2 計算
試算齒輪分度圓直徑dt
dt >221.46mm
計算圓周速度v
v =3.14dtn/60x1000=2.26m/s
計算齒寬b
b =Φd dt =0.8x221.46=177.17mm
計算齒寬與齒高比b/h
模數(shù) mt=dt/z
m=232/30=7.382mm
齒高 h=2.25 mt =16.61mm
b/h=177.17/16.61=10.67
計算載荷系數(shù)
根據(jù)v=2.26m/s,7級精度，由圖10-8查得動載系數(shù) Kv=1.05
直齒輪KHσ=KFσ=1
由表10-2查得使用系數(shù)KA=1
由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，KHβ=1.423
由b/h=10.67，KHβ=1.423查圖10-13得KFβ=1.35；故載荷系數(shù)
K= Kv KHσKA KHβ=1x1.423x1x1.05=1.494
按實際得載荷系數(shù)校正所算的得分度圓直徑，由式10-10a得
d = 232mm
模數(shù) m=d/z=232/30=7.73mm
5.3 按齒根彎曲強度設(shè)計
由式10-5得彎曲強度得設(shè)計公式為
m3>2KT YFaYSa/ΦdZ2[σF]
5.3.1 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
由圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強度極限σFE=500Mpa；
由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN=0.85
計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式10-12得
[σF]= KFNσFE/S=0.85x500/1.4=303.57
計算載荷系數(shù)
K= KvKAKFσKFβ1.494
由表10-5查得齒形系數(shù) YFσ=2.65
由表10-5查得應(yīng)力校正系數(shù) YSa=1.58
計算YFaYSa/[σF]
YFaYSa/[σF]=2.65x1.58/303.57=0.0138
將各數(shù)值帶如上式計算m值
m>3.96mm
取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)4mm
對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算得模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于彎曲強度決定齒輪模數(shù)，齒面接觸疲勞強度決定著齒輪直徑得大小，所以，模數(shù)取3.96，并圓整成就近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值4mm，分度圓直徑取d=232mm，算出小齒輪齒數(shù)
z=d/m=232/4=58
5.4 幾何尺寸計算
分度圓直徑
d = zm=58x4=232mm
中心距 a = 232mm
齒輪寬度 b = b =Φd dt=116mm
5.5 上軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
初步確定軸的最小直徑
由式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
通常A取110-160，則取A=112，
P=p?=30x0.97x0.99x0.95=27.37 kw
n= 195 r/min
算得 d >58.2 mm
取 d=64 mm.
根據(jù)軸的作用及相關(guān)要求軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如下圖所示。關(guān)于軸的校核，由于工作量原因不再進(jìn)行。
圖5-1 上傳動軸的結(jié)構(gòu)圖
圖5-2 上傳動軸的尺寸結(jié)構(gòu)圖
5.5 下軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
下軸的設(shè)計同上軸相同，根據(jù)下軸的作用設(shè)計結(jié)構(gòu)如下：
圖5-3 下軸的尺寸結(jié)構(gòu)圖
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