【導讀】目前鋼坯剪切機中剪切次數(shù)較高的一種型式。它與老式曲軸連桿剪切機不同。推動上刀架下降。時上刀架的升降、曲軸的旋轉(zhuǎn)與連桿的推進步調(diào)一致。其工作原理為電動機。同作用下實現(xiàn)刀架的上下移動。行了必要說明，并進行了三維建模。

　　

【正文】 M? ? ? （ 336） 1 .61 .6 2 .0 3 .2qHMM M N m?? ? ? ? （ 337） 各種工作狀態(tài)下用時計算： ? 3 .3 3 9 9 .2 0 .9 2360qts? ? ? 3 .3 3 8 0 .9 1 .6 6360jits? ? ? 將以上計算得到各值代入式（ 333）中驗證如下： 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 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 32 綜上所述，所選電機合適。 本章小結(jié) 本章根據(jù)設(shè)計的具體技術(shù)要求，以及自 己的學習研究，參考文獻確定該課題的實現(xiàn)方案。并且對該剪切機的結(jié)構(gòu)參數(shù)和力能參數(shù)進行了計算和選擇。分析了該剪切機的功能原理，進行了受力方面的分析。 哈爾濱 商 業(yè)大學 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 33 第 4 章 傳動裝置設(shè)計與校核 引言 由于中小型開坯車間采用的曲軸式剪切機承受周期性交化的沖擊負荷，且空載時間長、剪切時間很短，其工作制度屬長期不可逆運轉(zhuǎn)。因此，這種剪切機的傳動裝置通常采用帶飛輪的交流異步電動機。從經(jīng)濟、適用和裝備快的觀點出發(fā)，采用這種傳動方案是合理的。由于剪切時，減速機受沖擊負荷，故減速機的機蓋和機體必須采用鑄鋼 (如 ZG25)件或鋼板焊接構(gòu) 件。 傳動裝置總傳動比和分配 在電動機與減速機的高速軸之間配有三角皮帶傳動。因為在高速級采用三角皮帶傳動，除了能降低噪音外，對電動機起著一定的保護作用。三角皮帶傳動是按電動機的額定功率或額定力矩來計算確定的。 在減速機低速軸與曲軸之間通常采用開式直齒圓柱齒輪傳動，為降低噪音使工作平穩(wěn)，采用斜齒傳動。由于剪斷機曲軸在有負荷時的轉(zhuǎn)角區(qū)域不大，剪切時傳動齒輪副只有幾個齒受力，所以速比不取成整數(shù)，避免總是這幾個齒受力。 在剪切過程中，齒輪傳動要承受高峰工作負荷 (即沖擊負荷 )，因此對于齒輪、傳動軸等零件均應(yīng)按曲 軸所需的最大扭轉(zhuǎn) (剪切 )力矩來計算。 哈爾濱 商 業(yè)大學 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 34 總傳動比 由選定的電機滿載轉(zhuǎn)速 n電 和剪切機曲軸轉(zhuǎn)速 n，得傳動裝置總傳動比? 分配傳動裝置傳動比 12i i i?? （ 41） 式中 1i —— V 帶輪的傳動比； 2i —— 為 開式齒輪傳 動比。 圖 41 傳動裝置示意圖 取 1 4i? ， 2 ? 即 12 4 7. 4 29 .5i i i? ? ? ? ? 傳動裝置的運動和動力參數(shù) 各傳動裝置效率： =?聯(lián) ， =?帶 ， =?軸 承 ， =?齒 輪 各軸轉(zhuǎn)速 哈爾濱 商 業(yè)大學 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 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? ? ? ? 傳動裝置的運動和動力參數(shù)如表 41 所示。 表 41 傳動裝置的運動和動力參數(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 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 36 V 帶傳動設(shè)計 圖 42 V帶輪傳動示意圖 計算功率 cP 1 .1 3 8 .9 4 4 2 .8c A dP K P kW??? ? ? （ 43） 選用 C 型 V 帶，帶輪基準直徑： 1 210dd mm?，2 840dd mm? 公式（ 44）求得帶速： v=160 1000ddnv ?? ? （ 44） （ 4） 傳動中心距： 0 800a mm? ， V帶基準直徑： 3150dL mm? ； 公式 （ 45）計算實際中心距： mm? 。 00 2dLLaa ??? （ 45） 小輪包角： 1 13 1. 76? ? ? ?????，查閱文獻 [5] 系數(shù) 10bK ???， ? ， ? ? ， ? ，根據(jù)公式（ 46）和（ 47）計算得帶根數(shù)： 6Z? 。 哈爾濱 商 業(yè)大學 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 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)計數(shù)據(jù)大帶輪和小帶輪的示意圖如圖 43 和圖 44，傳動形式如哈爾濱 商 業(yè)大學 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 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 實心型 孔板型 開式齒輪的設(shè)計 齒輪類型、材料及主要尺寸 、精度等級、材料及齒數(shù) 根據(jù)圖示傳動方案，選用開式斜齒圓柱齒輪傳動； 剪切機轉(zhuǎn)速不高，選用 8 級精度（ 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 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 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 ? 。 按齒面接觸強度設(shè)計： 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 [5] 選取區(qū)域系數(shù) ? ， 1 ?? ? ，2 ?? ? ，則 0. 80 0. 86 1. 66?? ? ? ?。 計算應(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 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 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 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 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 41 最終確定： 1 108d mm? ， 2 mm? ， 2 108b mm? ， 1 115b mm? 。 當量齒數(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）計算校核 ： 1117 2. 5 [ ]FFMPa????， [ ]FFM Pa????。 綜上所述，開式齒輪的設(shè)計符合要求。 中間軸的設(shè)計與校核 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性能，得抗拉強度 ab MP640?? ，屈服點 as MP355?? 。 參數(shù)計算 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 如結(jié)構(gòu)草圖 45，按軸的結(jié)構(gòu)和強度要求，選取安裝軸承處①和⑥的軸徑為 85mm，長度為 40mm，初選軸承型號為 32917 型圓錐滾子軸哈爾濱 商 業(yè)大學 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 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，取軸長度為 210mm，軸肩③直徑為 96mm，長度取 55mm，齒輪分度圓直徑較小，為保證強度，④處為齒輪軸，長度為 115mm,直徑為 108mm，⑤處為齒輪軸肩，長度為 15mm，直徑為 96mm。 圖 45 軸結(jié)構(gòu)簡圖 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??? ?