【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 力矩小的電機(jī)，以便起制動(dòng)，選用聯(lián)軸節(jié)制動(dòng)器以便電機(jī)快速停止，傳動(dòng)系統(tǒng)則選用二級(jí)齒輪帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄連桿剪切機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。為保證擺桿復(fù)位采用復(fù)位彈簧，防止復(fù)位沖擊。遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁曲柄采用滾動(dòng)軸承。為解決滑道磨損問題，提出兩種辦法進(jìn)行討論：第一是減小擺角。因軋件剪切時(shí)間一定即軋件移動(dòng)距離一定，擺角減小只能增加擺桿長(zhǎng)度。第二，增加許用擺角，采用加長(zhǎng)復(fù)位彈簧的方法。 減小擺角方案 1利用原機(jī)架將地基上面安上地腳板，為使軋線不變，加長(zhǎng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)和拉桿的長(zhǎng)度，這個(gè)方案基本上保持原設(shè)計(jì)的模式總體無大的改變。通過計(jì)算，機(jī)架應(yīng)抬高 300mm。并選擇轉(zhuǎn)速較大的電機(jī)減小擺角，使擺角在許用值之內(nèi)。選擇低轉(zhuǎn)速慣量，高轉(zhuǎn)速電機(jī)降低啟動(dòng)時(shí)間，在額定轉(zhuǎn)速時(shí)進(jìn)行剪切，可減少剪切時(shí)間，減少擺動(dòng)剪的擺角。方案 2利用原機(jī)架，把曲柄在機(jī)架上的軸承座墊高，即制造一對(duì)與原軸承座相同的瓦座，放時(shí)機(jī)架內(nèi)其他部分同方案 1。方案 3利用原機(jī)架，將電機(jī)啟動(dòng)工作改成連續(xù)工作制，大齒輪空套在曲柄上，采用離合裝置進(jìn)行剪切。這樣剪切時(shí)間減少擺角也減少。不改變復(fù)位機(jī)構(gòu)達(dá)到剪切的目的。電機(jī)可完全在額定轉(zhuǎn)速下剪切，剪切時(shí)間自然減少軋輥?zhàn)叩拈L(zhǎng)度變小，擺角自然較小。 增加許用擺角增加復(fù)位彈簧的長(zhǎng)度，適當(dāng)增加拉桿長(zhǎng)度，再加一個(gè)螺釘套筒，從而使許用壓縮量增長(zhǎng)了許用擺角，達(dá)到改進(jìn)的目的。由上面的評(píng)述在結(jié)合工廠的實(shí)際情況，可采用增加許用擺角的方案，同選擇慣性低的電機(jī)其優(yōu)點(diǎn)：改造的環(huán)節(jié)少；制造費(fèi)用低；裝拆容易；經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)改造，使用效果良好。通過以上討論，決定采用該方案。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 所示。遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 L2L166。200。CB166。216。tA166。213。L3E1E2210圖 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁3 剪切力的計(jì)算 剪切速度和剪切力 擺動(dòng)剪設(shè)計(jì)參數(shù)軋件運(yùn)行速度 軋件尺寸 136 136mm178。?材質(zhì) 20剪切溫度 95oc 剪切機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定1 剪切行程 ()1H?????式中： ??1=h+507 h——被剪切鋼坯斷面高度，mmδ——上、下刀片重合量，mmε——為避免鋼坯劃傷下剪刃的預(yù)留量，mmγ——為避免個(gè)別有翹頭的鋼坯劃傷上剪刃的預(yù)留量，mmh=140mm；δ=10mm；ε=10mm；γ=0mmH=200+10+10=220mm2 剪切機(jī)構(gòu)剪切機(jī)構(gòu)采用雙曲柄機(jī)構(gòu)保證運(yùn)動(dòng)剪切增加一個(gè)擺桿曲柄尺寸：； ＝50mm；H/2＝110mm； ＝600mm； ＝550mm； ＝108mm1E60?m2 2L34L其它尺寸見圖 所示3 剪切機(jī)構(gòu)自由度參照?qǐng)D ，計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度＝3 6－2 8－0＝232LHWnP???遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)和軋件運(yùn)動(dòng)推動(dòng)機(jī)構(gòu)擺動(dòng)，因此機(jī)構(gòu)有確定的運(yùn)動(dòng)。 剪切速度的確定1 不擺動(dòng)剪切時(shí)的剪切速度u＝ ＝ ＝ ()X?BCL2 sin()[cos()]inttt g???????＝ ()si12EL?si()t＝ ()??12cot??開始剪切時(shí)：；1?t490BCXL?2sin()t??2 軋件運(yùn)動(dòng)時(shí)的剪切速度 ()2 sin()[cos()()()]sinBC tt guXLt??????? ???????2()iBCLt???211212(sini)()/(sini)tan195co95VtEttVEtt????????22s95tg???????12sinsin()EtL???12co()st???????式中Ｖ——軋件運(yùn)行速度；mm/s遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁——剪切時(shí)間； ＝t－2t21X＝ －490BCL剪刃接觸軋件開始剪切，軋件高度 ＝180mm0h開始剪切剪切行程＝220－181＝39mm切入深度 Z＝X－39剪刃行程大于 39 毫米以后，開始剪切軋件，相對(duì)切入深度 0n???計(jì)算結(jié)果見下頁表 中。3 計(jì)算曲柄轉(zhuǎn)速，剪切時(shí)間；V＝30nR??R＝ ＋ ＝110mm1E2表 計(jì)算數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表曲柄轉(zhuǎn)角（ ）t?0剪刃行程坐標(biāo)長(zhǎng)度（mmBCL）剪刃行程X（mm）剪切速度 V（mm/s）切入深度 Z（ mm）相對(duì)切入深度（%）?20 495 5 0 040 511 21 0 054 529 39 0 065 545 55 16 75 565 72 33 1885 580 90 51 2895 599 109 70 39105 619 129 90 50115 656 166 127 70135 672 182 143 80遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁150 693 203 164 91160 702 212 173 96n＝.???＝18r／minH開始剪切時(shí)間 ??????01?剪切完成時(shí)間= ；t??018剪切時(shí)間= ==? 剪切力的計(jì)算 () btPKF???—— 剪切原始面積 =1361360F02——剪切深度最大單位剪切抗力，由文獻(xiàn)[6，259]查表maxt?45， =48Mpat——剪切溫度強(qiáng)變限，由文獻(xiàn)[6，265]查表 ，t=950， =80Mpabt? 950b?K——剪刃磨鈍系數(shù)由文獻(xiàn)[6，262],中型剪 K= 48 136 136maxPax0tF???= ()P?10tKF??遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁——剪切位置單位剪切抗力t??——寬變變化系數(shù)， 確定 取 =11K0bn1K= ； ； =28Mpat?0658.%??t??=128136136=518KNP? 剪切力矩的計(jì)算偏心軸上靜力矩 ()jpfkonM??式中:——剪切力矩pMp??下上——上剪刃剪切力矩p上=上 2cosinPEt???（ ）其他計(jì)算見下頁表 。表 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表曲柄轉(zhuǎn)角 （ ）t?0相對(duì)切入深度（%）?單位剪切阻力（Mpa）t??剪切力 （KN）P?65 28 75 18 35 85 28 43 95 39 48 105 50 46 115 70 41 135 80 38 150 91 28 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁160 96 18 ——下剪刃剪切力矩pM下= ()pM下 1sinPEt?——摩擦力矩f= ()f12??（ ）——摩擦系數(shù)?啟動(dòng)工作制 0konM?計(jì)算結(jié)果見表 表 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表曲柄轉(zhuǎn)角（ ）t?0剪切力（KN）P?p上Nm?（ ） pM下?（ ） fNm?（ ） jM?（ ）65 410? 410? 410? 410?75 85 413 495 10? 10? 10? 10?105 4115 135 410? 410? 410? 410?150 160 4遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁4 電機(jī)型號(hào)及容量的選擇選擇電動(dòng)機(jī)需要綜合考慮以下問題:1. 根據(jù)機(jī)械的負(fù)載和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，制動(dòng)，反轉(zhuǎn)，調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)類型。2. 根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，速度變化范圍和啟動(dòng)頻繁程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的升溫限制，過載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)容量，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選電動(dòng)機(jī)容量應(yīng)留有余量，負(fù)載率一般 ～。過大的備用容量會(huì)使電動(dòng)機(jī)效率降低，對(duì)于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動(dòng)機(jī)最大扭矩校驗(yàn)強(qiáng)度的機(jī)械造價(jià)提高。3. 根據(jù)使用場(chǎng)合的條件，如溫度，濕度，灰塵，雨水，瓦斯以及腐蝕和易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。4. 根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)功率因數(shù)的要求，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)類型。5. 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過度過程性能的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜情況程度，選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。結(jié)合工廠需要，考慮到車間環(huán)境，工作特點(diǎn)，并參考其它剪切機(jī)的電機(jī)選擇，查電機(jī)手冊(cè)，確定初選他勵(lì)式 ZD21311B 型電機(jī)。其主要參數(shù)如下：表 ZD21311B 型電機(jī)主要參數(shù)過載倍數(shù)工作 切斷型號(hào) 功率(KW)電壓(V)電流(A)轉(zhuǎn)速(r/min)基速／高速基速／高速效率勵(lì)磁功率(KW)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg/m2)ZD21311B 125 440 326 320/1200 N=100 KWrn501min??電機(jī)的功率 （）max30jHMnNW??——曲柄最大靜力矩 KN mmaxjM?遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁——曲柄轉(zhuǎn)速 Hn18minHr?K——電機(jī)過載系數(shù)查電機(jī)手冊(cè) erN?584inern?速比 584321erHni?遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁5 主要零件的強(qiáng)度計(jì)算 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算設(shè)備為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 8 級(jí)精度等級(jí),直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。材料選擇。由文獻(xiàn)[7，189]表 101 選擇小齒輪為 40 （調(diào)質(zhì)） ，硬度為rC260HBS，大齒輪材料為 （調(diào)質(zhì)）硬度為 200HBS，二者材料硬度差為 60HBS 40nZGM選小齒輪齒數(shù) =18，大齒輪齒數(shù) =u =5 18=9012Z? 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由文獻(xiàn)[7，200]設(shè)計(jì)計(jì)算公式（109a）進(jìn)行試算，即： ()?? EtdHKTZud???????????確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 =；t= / = 100/90= ；1T?501Pn?510?710[7，201]表 107 選取齒寬系數(shù) =1；d?[7，198]表 106 查得材料的彈性影響系數(shù) =；EZ[7，207]圖 1021d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600Mpalim1H?大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 =540Mpa；li2=60 j =60 90 1 2 8 300 15=???810= /5= ；2N70[7，203]圖 1019 查得接觸疲勞壽命系數(shù) =； =；1HNK2HN 取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由文獻(xiàn)[7，202]遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁式（1012）得：= = 600Mpa=570MPa??1H?1limNHKS?= = 540Mpa=506Mpa22li 計(jì)算 ,帶入 中較小的值1td??H?= =400mm?? EtdHKTZud?????????? .. 506???????? VV= = m/s=160tdn??180t bb= =400mm1dt? b/h模數(shù)= =17tm1/tdZ齒高h(yuǎn)= = b/h=根據(jù) V=，8 級(jí)精度，由文獻(xiàn)[7，192]圖 108 查得動(dòng)載系數(shù) =；VK直齒輪，假設(shè) /b〈100N/mm。由文獻(xiàn)[7，193]表 103 查得 =；VtKF HF??由文獻(xiàn)[7，190]表 102 查得使用系數(shù) =1；AK由文獻(xiàn)[7，194]表 104 查得 8 級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)。=23 ??? ????????遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁由 b/h=， = 由文獻(xiàn)[7，195]查圖 1013 得 =；HK? FK?故載荷系數(shù) ??????，得：=650 mm= mm= = = 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由文獻(xiàn)[7，198]式（105）得彎曲強(qiáng)度的計(jì)算公式為 ()??132FaSdYKTmZ?????????（ 1 ）由文獻(xiàn)[7，204]圖 1020c 查得：小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =500Mpa；1FE?大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =380Mpa；2（ 2 ）由文獻(xiàn)[7，202]圖 1018 查得彎曲疲勞系數(shù) =， =；1FNK2FN（ 3 ）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S=，得：=??1F????=2F（ 4 ）計(jì)算