【導(dǎo)讀】目前鋼坯剪切機(jī)中剪切次數(shù)較高的一種型式。它與老式曲軸連桿剪切機(jī)不同。推動(dòng)上刀架下降。時(shí)上刀架的升降、曲軸的旋轉(zhuǎn)與連桿的推進(jìn)步調(diào)一致。其工作原理為電動(dòng)機(jī)。同作用下實(shí)現(xiàn)刀架的上下移動(dòng)。行了必要說(shuō)明，并進(jìn)行了三維建模。

　　

【正文】 M? ? ? （ 336） 1 .61 .6 2 .0 3 .2qHMM M N m?? ? ? ? （ 337） 各種工作狀態(tài)下用時(shí)計(jì)算： ? 3 .3 3 9 9 .2 0 .9 2360qts? ? ? 3 .3 3 8 0 .9 1 .6 6360jits? ? ? 將以上計(jì)算得到各值代入式（ 333）中驗(yàn)證如下： 2 2 2 22 2 2 20 . 0 0 0 6 0 . 7 5 0 . 0 3 4 3 . 3 3 3 . 2 0 . 9 2 2 1 . 6 60 . 7 5 3 . 3 3 0 . 9 2 1 . 6 61 . 8 1 2 . 0jp ji k k q q th thji k q thM t M t M t M tt t t tM N m M N m? ? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ? ??? ? ?? ? ? ? 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 綜上所述，所選電機(jī)合適。 本章小結(jié) 本章根據(jù)設(shè)計(jì)的具體技術(shù)要求，以及自 己的學(xué)習(xí)研究，參考文獻(xiàn)確定該課題的實(shí)現(xiàn)方案。并且對(duì)該剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和力能參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算和選擇。分析了該剪切機(jī)的功能原理，進(jìn)行了受力方面的分析。 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 33 第 4 章 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與校核 引言 由于中小型開(kāi)坯車(chē)間采用的曲軸式剪切機(jī)承受周期性交化的沖擊負(fù)荷，且空載時(shí)間長(zhǎng)、剪切時(shí)間很短，其工作制度屬長(zhǎng)期不可逆運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，這種剪切機(jī)的傳動(dòng)裝置通常采用帶飛輪的交流異步電動(dòng)機(jī)。從經(jīng)濟(jì)、適用和裝備快的觀點(diǎn)出發(fā)，采用這種傳動(dòng)方案是合理的。由于剪切時(shí)，減速機(jī)受沖擊負(fù)荷，故減速機(jī)的機(jī)蓋和機(jī)體必須采用鑄鋼 (如 ZG25)件或鋼板焊接構(gòu) 件。 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配 在電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)的高速軸之間配有三角皮帶傳動(dòng)。因?yàn)樵诟咚偌?jí)采用三角皮帶傳動(dòng)，除了能降低噪音外，對(duì)電動(dòng)機(jī)起著一定的保護(hù)作用。三角皮帶傳動(dòng)是按電動(dòng)機(jī)的額定功率或額定力矩來(lái)計(jì)算確定的。 在減速機(jī)低速軸與曲軸之間通常采用開(kāi)式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，為降低噪音使工作平穩(wěn)，采用斜齒傳動(dòng)。由于剪斷機(jī)曲軸在有負(fù)荷時(shí)的轉(zhuǎn)角區(qū)域不大，剪切時(shí)傳動(dòng)齒輪副只有幾個(gè)齒受力，所以速比不取成整數(shù)，避免總是這幾個(gè)齒受力。 在剪切過(guò)程中，齒輪傳動(dòng)要承受高峰工作負(fù)荷 (即沖擊負(fù)荷 )，因此對(duì)于齒輪、傳動(dòng)軸等零件均應(yīng)按曲 軸所需的最大扭轉(zhuǎn) (剪切 )力矩來(lái)計(jì)算。 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 34 總傳動(dòng)比 由選定的電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 n電 和剪切機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速 n，得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比? 分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比 12i i i?? （ 41） 式中 1i —— V 帶輪的傳動(dòng)比； 2i —— 為 開(kāi)式齒輪傳 動(dòng)比。 圖 41 傳動(dòng)裝置示意圖 取 1 4i? ， 2 ? 即 12 4 7. 4 29 .5i i i? ? ? ? ? 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 各傳動(dòng)裝置效率： =?聯(lián) ， =?帶 ， =?軸 承 ， =?齒 輪 各軸轉(zhuǎn)速 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 =590nr? min 1= / = 590 / 4 = 147. 5 / m i nn n i rⅡ Ⅰ = / = 14 7. 5/7. 4 = 20 / m i nn n i rⅢ Ⅱ Ⅱ 各軸功率 = = 3 8 .9 4 0 .9 8 = 3 8 .1 6dP P k W???Ⅰ 聯(lián) = = 3 8 .1 6 0 .9 6 0 .9 8 = 3 5 .9 0P P k W??? ? ? ?Ⅱ Ⅰ 帶 軸 承 = = 3 5 .9 0 0 .9 7 0 .9 8 = 3 4 .1 3P P k W??? ? ? ?Ⅲ Ⅱ 齒 輪 軸 承 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 69. 55 10 PT n? ? ? （ 42） 代入式（ 42）計(jì)算得 : 6 1119 . 5 5 1 0 = 0 .6 2PT M N m mn? ? ? ? 6 2229 . 5 5 1 0 = 2 . 3 2PT M N m mn? ? ? ? 6 3339 . 5 5 1 0 = 1 6 . 2 9PT M N m mn? ? ? ? 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如表 41 所示。 表 41 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 軸名 轉(zhuǎn)矩 (MNmm) 功率 (KW) 轉(zhuǎn)速 (r/min) Ⅰ軸 590 Ⅱ軸 Ⅲ軸 20 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 36 V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 圖 42 V帶輪傳動(dòng)示意圖 計(jì)算功率 cP 1 .1 3 8 .9 4 4 2 .8c A dP K P kW??? ? ? （ 43） 選用 C 型 V 帶，帶輪基準(zhǔn)直徑： 1 210dd mm?，2 840dd mm? 公式（ 44）求得帶速： v=160 1000ddnv ?? ? （ 44） （ 4） 傳動(dòng)中心距： 0 800a mm? ， V帶基準(zhǔn)直徑： 3150dL mm? ； 公式 （ 45）計(jì)算實(shí)際中心距： mm? 。 00 2dLLaa ??? （ 45） 小輪包角： 1 13 1. 76? ? ? ?????，查閱文獻(xiàn) [5] 系數(shù) 10bK ???， ? ， ? ? ， ? ，根據(jù)公式（ 46）和（ 47）計(jì)算得帶根數(shù)： 6Z? 。 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 37 01 1(1 )b iP K n K?? （ 46） 00()dLPZ P P K K?? ? （ 47） 初拉力： 20 2 . 55 0 0 ( ) 7 8 4 . 3dPKF m v NZ v K ???? ? ? （ 48） 軸上壓力： 02 s in 9 0 0 9 .52Q z F N??? （ 49） 圖 43 小帶輪結(jié)構(gòu)示意圖 圖 44 大帶輪結(jié)構(gòu)示意圖 根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)大帶輪和小帶輪的示意圖如圖 43 和圖 44，傳動(dòng)形式如哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 38 圖 42 所示。 大帶輪和小帶輪參數(shù)數(shù)據(jù)如表 42 所示： 表 42 大帶輪和小帶輪參數(shù)數(shù)據(jù) 參數(shù) 小輪 大輪 槽型 C C 基準(zhǔn)寬度 19 19 上槽深 下槽深 20 20 槽間距 ? ? 槽邊距 17 17 輪緣厚 10 10 外徑 210+ 840+ 帶輪寬度 214 214 結(jié)構(gòu)形式 實(shí)心型 孔板型 開(kāi)式齒輪的設(shè)計(jì) 齒輪類(lèi)型、材料及主要尺寸 、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 根據(jù)圖示傳動(dòng)方案，選用開(kāi)式斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)； 剪切機(jī)轉(zhuǎn)速不高，選用 8 級(jí)精度（ GB100951998）； 材料選擇，選擇 小齒輪材料為 40Cr，硬度為 280HBS， 大齒輪材料為 45鋼硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS，都采用調(diào)質(zhì)處理。 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 39 選小齒輪齒數(shù) 1 21Z? ，大齒輪齒數(shù) 21 7 .4 2 1 1 5 5 .4Z i Z? ? ? ? ?齒 輪 ，取2 155Z ? 。 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 3211 2 1 ()[]t HEtdHKT ZZud u?? ? ??? ? ? （ 410） 確定各參數(shù)的值： 選用系數(shù) = ，查閱文獻(xiàn) [5] 選取區(qū)域系數(shù) ? ， 1 ?? ? ，2 ?? ? ，則 0. 80 0. 86 1. 66?? ? ? ?。 計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù) 9116 0 0 .2 1 1 0hN n L h?? ? ? （ 411） 721 2 .9 1 0N N i h? ? ? （ 412） 系數(shù)： 1K = ， 2 ? ，取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1,應(yīng)用公式 413 計(jì) 算得 : lim[] HN HH K S?? ? （ 413） 1 l i m 11[ 0 . 9 3 6 0 0 5 5] 8H N HH K M P aS?? ? ? ?? [ H? ]2 = 2 l i m 22[ ] = = 0 . 9 8 5 5 0 = 5 3 9 M P aH N HH K S?? ? 許用接觸應(yīng)力： 12[ ] ( [ ] [ ] ) / 2 54 8. 5H H H M P a? ? ?? ? ? 小齒輪的分度圓直徑 1 mm? 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 40 3211 2 1 ()[]t HEtdHKT ZZud u?? ? ??? ? ? （ 414） 由公式（ 415）、（ 416）及（ 417）求得圓周速度 ? 、尺寬 b、模數(shù) ntm ， 初初選螺旋角 =12? ? 。 116 0 1 0 0 03 . 1 4 1 0 0 . 5 6 7 4 0 3 . 8 9 /6 0 1 0 0 0tdnms?? ??????? （ 415） 1 10 4. 38dtb d mm?? ? ? （ 416） 11c o s 1 0 4 . 3 8 c o s 1 2= 4 .8 621tnt dm m mZ ? ???? （ 417） 圖 44 齒輪副示意圖 選用模數(shù) =5nm ，中心距圓整為 450mm。 12( Z Z ) c osnma mm???? （ 418） 12( Z Z )= a r c c o s = 1 2 .1 02nm a? ? ? （ 419） ? 值與初選值相差不大，參數(shù)不變。 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 41 最終確定： 1 108d mm? ， 2 mm? ， 2 108b mm? ， 1 115b mm? 。 當(dāng)量齒數(shù)： 11 3 2 2 .4 4co sv ZZ ??? （ 421） 22 3Z 16 2c osv Z ??? （ 422） 而 lim 1 500F MPa? ? ， lim 2 380F MPa? ? ，將所有系數(shù)代入公式（ 420）計(jì)算校核 ： 1117 2. 5 [ ]FFMPa????， [ ]FFM Pa????。 綜上所述，開(kāi)式齒輪的設(shè)計(jì)符合要求。 中間軸的設(shè)計(jì)與校核 選擇軸的材料 軸零件選用 45 鋼，加工方法為調(diào)質(zhì)處理。查軸的常用材料及其力學(xué)性能，得抗拉強(qiáng)度 ab MP640?? ，屈服點(diǎn) as MP355?? 。 參數(shù)計(jì)算 軸上功率 .： P=，轉(zhuǎn)速： minnr? ，轉(zhuǎn)矩： T=。 已知小齒輪的分度 圓直徑為 108d mm? 。而 3 2 4 1 1 2 1 .5t TFNd?? （ 423） 33 ta n os nrtF F N???? （ 424） ta n tF F N? ??? （ 425） 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑，取 112cA? ，代入公式（ 426）得： 2326 9 .9 3c Pd A m mn? ? ? （ 426） 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 如結(jié)構(gòu)草圖 45，按軸的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求，選取安裝軸承處①和⑥的軸徑為 85mm，長(zhǎng)度為 40mm，初選軸承型號(hào)為 32917 型圓錐滾子軸哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 42 承（ GB/T297— 1994），裝齒輪②處的軸徑為 91mm，大袋輪寬度為214mm，考慮到此處帶輪的軸向定位，取軸長(zhǎng)度為 210mm，軸肩③直徑為 96mm，長(zhǎng)度取 55mm，齒輪分度圓直徑較小，為保證強(qiáng)度，④處為齒輪軸，長(zhǎng)度為 115mm,直徑為 108mm，⑤處為齒輪軸肩，長(zhǎng)度為 15mm，直徑為 96mm。 圖 45 軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 軸的校核 帶輪受 力分析： 圓周力： 2 2 5 3 0 9 .5t TFNd?? 徑向力： 22 ta n os nrtF F N??? ?