【文章內(nèi)容簡介】 位長度上的剪切力 在圓盤剪上剪切金屬時壓力 由相對切入深度知： (35) 微分后得： (36)式中: —弦AB與CD之間夾角的一半。所以純剪切力為: (37) 在圓盤剪上冷剪時，值可按下面公式計(jì)算： (38)式中： ，為金屬材料的延展率，可查取手冊。查閱文獻(xiàn)[2，表31]可知： 表32 相對延伸率和相對切入率關(guān)系剪切強(qiáng)度/(公斤/)相對延伸率相對切入率40506065 由設(shè)計(jì)參數(shù)知剪切強(qiáng)度≤600MPa=60kg/，故根據(jù)表32，可知相對延伸率=，相對切入率=帶入數(shù)值計(jì)算得：=156查文獻(xiàn)[2，298]知： (39)式中： s—刀盤的重合度，s=0~，取預(yù)訂值s=帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得：故 純剪切力： 查文獻(xiàn)[1，180]總剪切力的計(jì)算公式為： (310)式中：Z—決定于被剪切掉的鋼材寬度和厚度的比值，查文獻(xiàn)[1，圖930]知： 被剪切帶鋼的相對寬度與系數(shù)的關(guān)系 當(dāng)≥15時，系數(shù)Z趨近于漸近線Z= ，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算總剪力： 考慮到刀刃磨鈍的影響，增大15%~20%，這里取增大20%。 圓盤剪上的剪切力可根據(jù)作用在刀片上的力矩來確定。在上下刀片直徑，速度相等而且都驅(qū)動時，則與簡單軋制情況相似，合力P垂直作用在刀片上，這時轉(zhuǎn)動一對刀盤所需之力矩為： (311) =驅(qū)動圓盤剪的總力矩為： (312)式中： n—刀片對數(shù) M2—1對刀片軸上的摩擦力矩，其中為刀片軸的軸頸取=165mm，為刀片軸承處的摩擦系數(shù)，刀片材質(zhì)一般為9CrWSi。查軸承摩擦系數(shù)表，可知=~，取=。所以總的力矩為： = Nm查文獻(xiàn)[1，181]圓盤剪電動機(jī)功率可按下式確定 (313)式中： —考慮刀片與鋼板間摩擦系數(shù)，=~； —鋼板運(yùn)動速度，m/s； —傳動系統(tǒng)效率，=~。帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得： = KW 根據(jù)以上計(jì)算所得數(shù)據(jù)，查找專業(yè)手冊，選取合適電機(jī)。容量相同的同類型電機(jī)，有不同的轉(zhuǎn)速。分析比較電機(jī)及傳動裝置的性能尺寸、重量和價格等因素再考慮其可靠性，初步考慮Y系列三相籠型異步電機(jī)。經(jīng)過綜合比較分析，最終確定采用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的Y180L4電機(jī)。其性能參數(shù)如下所示：表33 Y180L4電機(jī)性能參數(shù)型號額定功率/KW額定電流/A額定轉(zhuǎn)速/rpm效率/%Y180L4224314703．4齒輪的設(shè)計(jì)查閱文獻(xiàn)[3，128]，符合這里要求的材料有45號鋼和40Cr。分析兩種材料的特性可知：兩者的含碳量不同，40Cr高頻淬火后更加耐用。45號鋼屬優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，大量的模具生產(chǎn)公司會用其生產(chǎn)模具，而40Cr經(jīng)調(diào)質(zhì)后用于制造承受中等負(fù)荷及中等速度工作的機(jī)械零件，如汽車的轉(zhuǎn)向節(jié)、花鍵軸等。經(jīng)過綜合考慮，齒輪材料采用40Cr。齒輪常用的熱處理方法有以下幾種情況：（1）表面淬火：一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，例如45鋼、40Cr等。表面淬火后輪齒變形不大，齒面硬度可達(dá)52~56HRC。（2）滲碳淬火：~%的低碳合金鋼。滲碳淬火后齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，而齒芯仍保持有較高的韌性，常用于受沖擊載荷的重要齒輪傳動。 （3）調(diào)質(zhì)：一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，例如45鋼，40Cr，42SiMn等。調(diào)質(zhì)后齒面硬度一般為220~260HBS。因硬度不高，故可在熱處理后精切齒形，且在使用中易于跑合。（4）正火：能消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、改善力學(xué)性能和切削性能。強(qiáng)度要求不高的齒輪，可用于碳鋼正火處理。大直徑的齒輪可用鑄鋼正火處理。（5）滲碳：滲碳后不再進(jìn)行其他熱處理，齒面硬度可達(dá)60~62HRC，因氮化處理溫度低，齒的變形小，故適用于難以磨齒的場合。綜合考慮，熱處理方法選擇調(diào)制。查閱文獻(xiàn)[3，]，可知其機(jī)械性能：表34 齒輪常用材料的機(jī)械性能材料牌號熱處理方法強(qiáng)度極限/ 屈服極限/硬度40Cr調(diào)質(zhì)700500241~286HBW以下是齒輪的設(shè)計(jì)過程： ： 模數(shù)預(yù)估m(xù)≤5，暫取m=5；齒數(shù)z1暫取47； 查文獻(xiàn)[3，]，可知齒寬系數(shù)如下：表35 齒輪系數(shù)齒輪相對于軸承位置軟齒面硬齒面對稱布置~~非對稱布置~~懸臂布置~~結(jié)合材料及齒輪的布置選取齒寬系數(shù)=3. 分度圓壓力角此圓盤剪切機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)直動齒輪，故分度圓壓力角4. 螺旋角此圓盤剪切機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)直動齒輪，故螺旋角5. 齒數(shù)比u： 考慮帶鋼剪切的實(shí)際情況，預(yù)設(shè)u=，則，取整，則齒數(shù)比。 ：按齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，由文獻(xiàn)[3，142]知： (314)式中： 查文獻(xiàn)[3，]，得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH= 查文獻(xiàn)[3，]，得彈性系數(shù) 系數(shù)K= 傳遞轉(zhuǎn)矩 齒數(shù)比u=z2/z1=查文獻(xiàn)[3，133]，端面重合度 ： (315)帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得=，查文獻(xiàn)[3，]，得重合度系數(shù)=許用接觸應(yīng)力可由公示確定， (316) (317)N=60na (318)式中： n—齒輪轉(zhuǎn)動速度； a—齒輪轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面嚙合的次數(shù)； Lh—齒輪的工作壽命； Sh—接觸強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)。暫定10年，二班倒。經(jīng)過計(jì)算N1=108,考慮傳動比，則N2=N1/u=108，查文獻(xiàn)[3，146]，知齒面接觸疲勞極限應(yīng)力為；查文獻(xiàn)[3，147]知接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)ZN1=,ZN2=。帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得：經(jīng)過比較，取許用接觸應(yīng)力=系數(shù)K暫定使用系數(shù)，K==,帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得分度圓直徑d： = mm齒輪線速度： (319)查文獻(xiàn)[3，146]、： 使用系數(shù) 動載系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) 動載系數(shù)K==，K與系數(shù)相差過大，需要進(jìn)行修正。分度圓直徑=，取整分度圓直徑模數(shù)m： m=d1/z1=5mm (320)中心距： (321)齒寬B： B= (322) 取整B=80mm3．5軸的設(shè)計(jì)軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼價格低廉，并對應(yīng)力集中的敏感性較小。為保證軸的機(jī)械性能，應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。合金鋼具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，淬透性也較好，但價格過高，多用于有特殊要求和重要的軸。合金鋼對應(yīng)力金鐘的敏感性較高，因而在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時應(yīng)注意減小應(yīng)力集中。綜合考慮軸的材料采用45鋼，熱處理方式為調(diào)質(zhì)。查閱文獻(xiàn)[3，192]，知其機(jī)械性能如下：表36 軸的主要機(jī)械性能材料牌號熱處理毛胚直徑/mm硬度/HBW抗拉強(qiáng)度極限屈服極限彎曲疲勞極限扭轉(zhuǎn)疲勞極限45調(diào)質(zhì)≤200217~255650360300155 查閱文獻(xiàn)[3，193]，軸承的最小直徑計(jì)算公式如下： (323)式中： —軸的最小直徑（mm） P—軸傳遞的功率（KW） n—軸的轉(zhuǎn)速（r/min） —許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，見文獻(xiàn)[3，193] C—由許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定的系數(shù)，見文獻(xiàn)[3，193]軸的轉(zhuǎn)速： (324)帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得： 查閱文獻(xiàn)[3，193]，知： C=118~106 =30~40MPa帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得：計(jì)算出的軸頸為最小軸頸dmin，若軸上有鍵槽時，應(yīng)將計(jì)算出的軸頸dmin適當(dāng)增大。當(dāng)有一個鍵槽時，軸頸增大5%；當(dāng)有兩個鍵槽時，軸頸增大10%。然后圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑。圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑 ： 軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器的，為了使所選的軸頸同時與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需要同時確定聯(lián)軸器的型號，以下是最小軸頸處的聯(lián)軸器選型過程：計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩計(jì)算轉(zhuǎn)矩