【正文】 c diagram3 軋輥的設(shè)計(jì)與計(jì)算 此處省略軋輥主軸和套筒的聯(lián)結(jié)是一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題。 從動(dòng)軋輥只是被動(dòng)的與主動(dòng)軋輥相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以它的套筒僅受到從動(dòng)主軸的重力和相對(duì)小得多的扭矩。圖4 軋輥主軸與套筒焊接部示意圖Fig. 4 Roll axis and sleeve welding department 套筒疲勞極限計(jì)算軋輥套筒屬于穩(wěn)定變應(yīng)力零件，參考相關(guān)資料中對(duì)該類零件的疲勞應(yīng)力極限計(jì)算公式: tan== （1） (1)式中、分別為循環(huán)特征的極限平均應(yīng)力和極限應(yīng)力幅軋輥的屈服強(qiáng)度，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》的相關(guān)數(shù)據(jù)說(shuō)明=420N/mm 是軋輥的彎曲疲勞強(qiáng)度，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得= (2)= N/mm將有關(guān)數(shù)據(jù)帶入公式1計(jì)算出極限應(yīng)力圖上的角≦ 角，此時(shí)極限應(yīng)力為屈服極限，不易發(fā)生疲勞斷裂。碳素鋼比合金鋼廉價(jià)，對(duì)應(yīng)力敏感性小，又可通過(guò)熱處理提高其耐摩性及疲勞強(qiáng)度，故應(yīng)用最為廣泛，其中最常用的是45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，為保證力學(xué)性能，一般應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或者正火處理。 （3）進(jìn)行軸的強(qiáng)度校對(duì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)的具體步驟、內(nèi)容如下： (1)從動(dòng)軋輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明:選擇軸的材料確定許用應(yīng)力?？紤]到軸需要承受較大的徑向載荷，故選用調(diào)心滾子軸承，選用軸用彈性擋圈對(duì)軸承內(nèi)圈進(jìn)行軸向定位。 圖6 從動(dòng)軋輥軸草圖Fig. 6 Driven rolling roll shaft sketch （2）各軸段徑向尺寸的確定。為軸肩部分，直徑要求大于22318C/W33的最小安裝尺寸要求，并要與密封圈的內(nèi)圈相配合，故取=105mm。與軸承22318C/W33（軸承的選擇見(jiàn)下文所示），軸徑等于90mm的A型軸用彈性擋圈相配合，考慮到軸的工作可靠性和經(jīng)濟(jì)性及安裝的方便性，查機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，考慮軸的最小尺寸要求以及軸與軸承配合的問(wèn)題，可得軸承安裝尺寸寬度=64mm,A型軸用彈性擋圈的安裝尺寸寬度S= ，軸端取=。為軸和工作件相配合部分，由工作要求W=1100mm，故取=W+20=1120mm。再根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定軸上倒角，退刀槽等尺寸。求出水平面和垂直面上的支點(diǎn)反力。⑥核軸的強(qiáng)度，危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)該滿足下列條件 (7) 式中：W——軸的抗彎截面系數(shù)，計(jì)算公式可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。對(duì)于有鍵槽的危險(xiǎn)截面，單鍵時(shí)應(yīng)將計(jì)算出的軸徑加大5%；雙鍵時(shí)軸徑加大10%。根據(jù)已經(jīng)條件可知上軋輥對(duì)下軸的的作用力在水平方向的作用力為=3000N，所以可得：支點(diǎn)反力： 圖11 從動(dòng)軋輥軸水平彎矩圖 Fig. 11 Driven rolling roller horizontal bending moment diagram （即的方向和相同） ( 9 )C點(diǎn)彎矩： 1500N=1200000 (10) 圖12 從動(dòng)軋輥軸垂直彎矩圖Fig. 12 Driven rolling roll shaft vertical bending moment diagram ④求合成轉(zhuǎn)矩，畫(huà)出合成彎矩圖：（圖12）C點(diǎn)合成彎矩 =1380000 (11) ⑤畫(huà)出轉(zhuǎn)矩T圖，如圖14⑥計(jì)算C處當(dāng)量彎矩，畫(huà)出當(dāng)量彎矩圖,如圖15.⑦校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)彎矩大小及軸的直徑選定C截面進(jìn)行強(qiáng)度校核查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，當(dāng)鋼45鋼=640MPa ，查表用插值法得=59Mpa。4 機(jī)架的設(shè)計(jì)與計(jì)算 機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軋車(chē)的機(jī)架的作用是支承和容納零件、部件，如擴(kuò)幅輥，導(dǎo)布輪，軋槽等。該型號(hào)碳鋼適合鑄造平坦的零件，如機(jī)座、機(jī)蓋、箱體、鐵臺(tái)，工作溫度在450℃以下的管路附件等。 機(jī)架立柱的選擇 機(jī)架立柱是承受軋車(chē)的主要重力，并且大部分傳動(dòng)部件都安裝在立柱上，同時(shí)還起到對(duì)軋車(chē)內(nèi)部的保護(hù)作用。 軋車(chē)機(jī)架其他部分的設(shè)計(jì)考慮到機(jī)器的穩(wěn)定性，我選擇機(jī)架的底板是30mm厚的Q235A。通過(guò)與槽鋼的焊接，機(jī)架就擁有了更好的穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)該軋車(chē)的形狀特點(diǎn)，軋輥裝配在立柱上，此時(shí)將機(jī)架簡(jiǎn)化為封閉框架。上橫梁中間截面：I=立柱的中間截面：I= m下橫梁中間截面：I= m上橫梁左右端： 下橫梁左右端：集中應(yīng)力410N的等效臂力：= (16)= m尺寸及b：=== mb = m 機(jī)架的靜強(qiáng)度計(jì)算: ⑴作用在立柱上的彎矩 ： （17） 因?yàn)闄C(jī)架為矩形結(jié)構(gòu)，所以R和R均為0,將各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入計(jì)算得M= ⑵作用在橫梁中部的彎矩M：M= = ⑶上橫梁中間截面最大彎曲應(yīng)力：== ⑷下橫梁中間截面最大彎曲應(yīng)力：== ⑸立柱橫截面最大拉應(yīng)力：== 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，該型機(jī)架的許用應(yīng)力在橫梁上為500~70010,在立柱上為300~40010。 圖19 從動(dòng)軋輥支架機(jī)構(gòu)圖Fig. 19 The driven roller bracket body figure 圖上軸承為軋輥軸承，軸1對(duì)整個(gè)支架起固定和支承作用，軸2與液壓桿連接，在液壓桿的拉動(dòng)下，支架下部隨拉桿移動(dòng)，支架上部由于有軸1的固定，因此支架上部會(huì)向后上方抬起，由于軋輥上的軸承與支架焊接在一起，因此，支架抬升時(shí)，將把軋輥抬升，此時(shí)可對(duì)布料進(jìn)行更換等操作。而軸2由于只需要受液壓裝置拉力作用，因此其軸的要求也就相應(yīng)不高，我們選擇20鋼做材料。 軋輥支架的厚度選擇要根據(jù)整個(gè)機(jī)架的尺寸大小和周邊零部件的位置，因此我們選擇較為合適的70mm。由于軸裝配在軸承中（軸承的選配見(jiàn)5 .2節(jié)）其危險(xiǎn)截面在軸的中心部分。而軋車(chē)工作時(shí)，要求軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性要足夠好，不然會(huì)造成軋壓不均勻的現(xiàn)象，因此我們選擇調(diào)心滾子軸承。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)，我選擇1312和1308型深溝球軸承分別為支架上軸1和軸2的軸承。查資料后，我們選擇FB9012012GB138711992型唇形密封圈作為主動(dòng)軋輥軸與電動(dòng)機(jī)聯(lián)結(jié)端的密封件。 軋槽的設(shè)計(jì)安裝在軋車(chē)的下部，軋槽的設(shè)計(jì)中需解決幾個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題是： ⑴軋槽的大小：軋槽的大小關(guān)系到染料的盛裝量。時(shí)間過(guò)多則影響生產(chǎn)效率。這樣不僅使布料有充足的時(shí)間吸收染料，同時(shí)也大量節(jié)省了空間和材料。 圖22 軋槽外形設(shè)計(jì)圖Fig. 22 Groove shape design由于軋槽安裝在機(jī)器的底部，當(dāng)需要更換染液時(shí)，工人把軋槽從機(jī)器底部取出是十分不方便的，因此我們需要一個(gè)更加簡(jiǎn)便的方法來(lái)完成染液的更換。當(dāng)氣壓桿伸長(zhǎng)時(shí)，推動(dòng)軋槽向外翻，這樣就能完成染液的更換了?？? 結(jié) 本次畢業(yè)論文的課題是基于軋車(chē)功能的傳動(dòng)設(shè)計(jì)，它是軋車(chē)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一個(gè)重要問(wèn)題，是機(jī)械設(shè)計(jì)中的一個(gè)典型課題。在寫(xiě)好開(kāi)題報(bào)告后，復(fù)習(xí)了與論文有關(guān)的專業(yè)知識(shí)，接著進(jìn)行了為期一周的信息搜集，獲得了一批可靠的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。在這里還要感謝所有的曾經(jīng)執(zhí)教過(guò)我的老師，是他們讓我在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)過(guò)程系統(tǒng)扎實(shí)的學(xué)習(xí)了機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)方面的所有課程，為我以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)