【導(dǎo)讀】近年隨著鋼鐵，汽車，家電行業(yè)的發(fā)展，對(duì)鋼板要求越來(lái)越高。瓢曲等缺陷以達(dá)到國(guó)家規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。所以矯正機(jī)在軋鋼機(jī)械中有著舉。由于施加鋼材反向彎曲或拉伸的方式不同及結(jié)構(gòu)上的不同。因此，需根據(jù)矯直機(jī)的。要求設(shè)計(jì)專門(mén)的傳動(dòng)分配箱。由于圓柱齒輪減速機(jī)的制造和安裝。較為簡(jiǎn)單，因此在矯直機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。速分配箱，制造成聯(lián)合減速機(jī)。因?yàn)閷p速機(jī)和齒輪座組成一個(gè)整體，可。減少傳動(dòng)件，且結(jié)構(gòu)緊湊，能減少機(jī)列總長(zhǎng)度，節(jié)省精整車間的空間。計(jì)除了滿足要求的矯直機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)。分配箱經(jīng)一級(jí)分配。分配齒輪齒數(shù)為Z=21

　　

【正文】 lII????1214RlMM?? 1122118 1RlIlIl???武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 圖 51 機(jī)架由兩個(gè)牌坊，四根立柱支承，故作用在每片機(jī)架上的力等于軋制力的一半，即 R=1/4∑ P=1/4*= 機(jī)架上下橫梁采用矩形鋼，立柱同樣采用矩形鋼，初選 GB/T 672820xx 型號(hào)的矩形鋼，基本參數(shù)如下表： 邊長(zhǎng) /mm 允許偏差 壁厚 理論重量 截面積 慣性矩 /cm4 H B /mm t/mm M(kg/m) A/cm2 Ix Iy 120 80 177。 5 08 7 截面模數(shù) /cm3 慣性半徑 /cm Wx Wy Rx Ry 表 51 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 圖 52 圖中： B—— 窄邊 H—— 寬邊 r—— 壁厚 R—— 圓角半徑 故可以得到 l1=B+b=300+120=420mm l2=H+h=550+120=670mm 將橫梁和立柱取相同的材料則有： I1=I2=I3=Ix= 4cm 412 5 8 .8 5 0xw w w c m? ? ? 所以機(jī)架扭矩 121 1 211212420 670R2 3 7 . 2 4 2 0 2= 3 1 5 3 . 4 74 4 3 6 0 6 7 0lll I I K N m mM N mllII? ??? ? ? ? ??? 1221121 3 7 . 2 4 2 0 1 7 5 2 . 5 367088 11 420Rl K N m mM N mlIlI?? ? ? ? ? ??? 求得力矩 M1 和 M2 后，可以用一下公式進(jìn)一步求解機(jī)架應(yīng)力： 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 圖 53 機(jī)架橫梁內(nèi)側(cè)應(yīng)力為 1n1 631M 3 1 5 3 . 4 7= 5 3 . 5 8 7 05 8 . 8 5 0 1 0Nm M P a M P awm? ??? ? ? ? ?? （ ） 機(jī)架橫梁外側(cè)應(yīng)力為 1a11M= = 5 3 .5 8 7 0 M P aw? ? （ ） 機(jī)架立柱內(nèi)側(cè)應(yīng)力為 2n2 4 2 62M 3 7 . 2 7 5 2 . 5 3= 2 2 . 9 2 5 02 2 1 8 . 3 5 6 1 0 5 8 . 8 5 0 1 0R K N N m M P a M P aF w m m? ?? ?? ? ? ? ?? ? ? （ ） 機(jī)架立柱外側(cè)應(yīng)力為 22 4 2 62M 3 7 . 2 7 5 2 . 5 3= = 2 . 6 5 5 02 2 1 8 . 3 5 6 1 0 5 8 . 8 5 0 1 0a R K N N m M P a M P aF w m m? ?? ???? ? ? （ ） 由以上計(jì)算可知，所選立柱強(qiáng)度合格。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 39 機(jī)架的變形計(jì)算 機(jī)架的變形是由橫梁的彎曲變形和立柱的拉伸變形組成的，由于橫梁的斷面尺寸較橫梁 的長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)都是較大的，在計(jì)算橫梁的彎曲變形時(shí)，應(yīng)考慮橫向切力的影響，即 39。 39。39。 39。39。39。3 3 3 3f f f f? ? ? （ ） 式中： 3f —— 機(jī)架的彈性變形； 39。3f —— 由彎矩產(chǎn)生的橫梁彎曲變形； 39。39。3f —— 由切力產(chǎn)生的橫梁彎曲變形； 39。39。39。3f —— 由拉力產(chǎn)生的立柱拉伸變形。 如圖為閉式機(jī)架的橫梁受力圖： 圖 54 可得 1 239。3 012()2l xxMf M dxREI???? 整 理 積 分 得 239。 1 1 23 1l= ( )2 4 4R l Mf EI ? （ ） 式中： E —— 機(jī)架材料的彈性模數(shù)； I1—— 橫梁的慣性矩； l1—— 橫梁中性軸的長(zhǎng)度； R —— 橫梁上的作用力； M2— — 機(jī)架立柱中的力矩。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 40 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得鑄鋼的彈性模量為 *105Mpa 所以 2 2239。 1 1 23 5 4 21 4 2 0 m m 3 7 . 2 4 2 0 7 5 2 . 5 3= ( ) = ( )2 4 4 1 . 7 5 1 0 3 5 3 . 1 0 8 1 0 2 4 4l R l M K N m mf N mE I M P a m m ?? ? ? ?? ? ? = 同理，由切力產(chǎn)生的兩個(gè)橫梁的彎曲變形 39。39。3f 為 1 239。39。3 012()2l xxQKf Q dxRGF???? 剪力 Qx 及其倒數(shù)()2xQR??可以用一下公式表示 2x RQ? 1()2xQR? ?? 積分整理得 39。39。 131RlfKGF? () 式中： G —— 機(jī)架材料的剪切彈性模數(shù)； F1—— 橫梁的斷面積； K —— 橫梁斷面形狀系數(shù)，對(duì)于矩形斷面系數(shù) K 為 。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得 G=75GP=75*103Mpa，可得 3 339。39。 13 5 4 21 4 2 0 1 0 3 7 . 2 1 0= 1 . 2 0 . 0 5 82 7 5 1 0 1 8 . 3 6 5 1 0Rl Nmf K m mG F M P a m?? ? ? ?? ? ?? ? ? ? 機(jī)架立柱的拉伸變形： 39。39。39。 23 5 2 226 7 0 3 7 . 2 0 . 3 8 72 2 1 . 7 5 1 0 1 8 3 . 6 5 1 0Rl m m K Nf m mE F M P a m m?? ? ?? ? ? ? （ ） 綜上可得 39。 39。39。 39。39。39。3 3 3 3f f f f? ? ? =++= mm 滿足機(jī)架的剛度要求。 機(jī)架傾翻力矩計(jì)算 矯直機(jī)工作時(shí)，機(jī)架的傾翻力矩由兩部分組成 Q d hM M M?? （ ） 式中： MQ—— 機(jī)架總傾翻力矩； Md—— 傳動(dòng)系統(tǒng)加于機(jī)架的傾翻力矩； Mh—— 水平力引起的傾翻力矩。 傳 動(dòng)系統(tǒng)加于機(jī)架上的傾翻力矩 圖示為矯直機(jī)正常工作時(shí)的扭矩情況： 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 圖 55 按力矩平衡條件可得 1 2 3 4 5dM M M M M M? ? ? ? ? 正常情況下 dM 的值為 0 。最危險(xiǎn)的情況是，下三輥同時(shí)折斷或傳動(dòng)下三輥的傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生了瞬時(shí)傳動(dòng)間隙以及下三輥從動(dòng)時(shí)，即 345= = =0M M M 時(shí)。有 12= + =dZM M M M 此時(shí)傾翻力矩最大為 5= = 2 .2 1 0dZM M N m m?? 由水平力引起的傾翻力矩 五輥矯直機(jī)的矯直輥分別傳動(dòng)，其前后張力差非常小，其水平力課忽略不計(jì)，因此有水平力引起的傾翻力矩可以忽略不計(jì)。 支座反力及地腳螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 支座反力的計(jì)算 工作機(jī)座的兩個(gè)機(jī)架力圖從其兩邊支座中的一個(gè)離開(kāi)。這是固定機(jī)架與軌座以及軌座與地基的螺栓顯然受拉緊力 R1，其值可按下式計(jì)算： 1 2QM GR b?? （ ） 式中： b—— 支座間的距離； G— — 工作機(jī)座的重量，取 G=50KN。 此時(shí) 51 10 50 2N m m K NR K Nmm??? ? ? 應(yīng)該注意，為保證機(jī)架地腳與軌座得配合表面始終不被分開(kāi)，故對(duì)地腳螺栓的預(yù)緊力必須大于 1R ，一般為保險(xiǎn)起見(jiàn)，應(yīng)取地腳螺武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 42 栓總預(yù)緊力 yR 為 1(1 . 2 1 . 4 ) 3 0 . 1 7 _ 3 5 . 2 0yR R K N? ? ? 取 yR =32KN. 每個(gè)地腳螺栓的預(yù)緊力為 39。 32 KNR K Nn? ? ? 式中： n—— 地腳螺栓個(gè)數(shù)。 地腳螺栓的強(qiáng)度計(jì)算 首先按經(jīng)驗(yàn)公式，預(yù)緊螺栓直徑 d,當(dāng)軋輥直徑 500mm 時(shí) 0 .1 (5 1 0 ) = 1 2d D m m?? 對(duì)地腳螺栓進(jìn)行校核 39。1214= Rnd? ? 式中： 39。1R —— 地腳螺栓的最大拉力，取 39。1R =（ ） 1R =60KN； 1d —— 地腳螺栓的螺紋內(nèi)徑，查得 1d =。 許用應(yīng)力 [σ ]=7080Mpa 224 6 0= 3 6 . 7 2 [ ]2 0 3 . 1 4 1 0 . 2KN M P amm??? ???? 故地腳螺栓強(qiáng)度合格。 機(jī)架有限元分析 （ 1）三維實(shí)體模型建立和導(dǎo)入 （ 2）前期實(shí)體模型簡(jiǎn)化 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 43 （ 3）材料特性定義 (4) 網(wǎng)格劃分 由于形狀不規(guī)則使用四面體和六面體網(wǎng)格劃分 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 44 （ 5）約束定義 底端選擇固定 （ 6）加載 先加載重力再加載力 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 45 （ 7）進(jìn)行分析 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 46 VON MISES 應(yīng)力云圖 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 47 由機(jī)架有限元分析可得最大節(jié)點(diǎn)位移為 機(jī)架滿足要求。 8 結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)最后一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，到目前為止，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題 （矯直機(jī)主傳動(dòng)裝置）的設(shè)計(jì)計(jì)算基本宣告結(jié)束。 通過(guò)前面的設(shè)計(jì)與計(jì)算工作，我懂得了矯正機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的基本構(gòu)造，工作原理，以及減速分配箱內(nèi)部零件設(shè)計(jì)的一般過(guò)程及方法和步驟，經(jīng)過(guò)認(rèn)真仔細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，再通過(guò)繪圖，我們一步步達(dá)到了要求，完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。 前面綜述了矯直機(jī)傳功的受力分析，傳動(dòng)形式和特點(diǎn)等。從中不難看出，輥式矯直機(jī)傳動(dòng)形式多種多樣，無(wú)論是減速和分配部分分開(kāi)的形式，還是將兩部分合二為一的形式，都各有各的優(yōu)點(diǎn)，要根據(jù)實(shí)際矯直機(jī)的工作情況而定。有一點(diǎn)是肯定的，就是隨著滲碳淬火這種熱處理方式的日漸成熟和完善，磨齒 機(jī)精度的不斷提高，硬齒面齒輪應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，輥式矯直機(jī)的傳動(dòng)也不例外，從而使其傳動(dòng)的扭矩更大，體積更小重量更輕。加上焊接箱體的運(yùn)用，稀油循環(huán)潤(rùn)滑的設(shè)置，這種形式就是此傳動(dòng)今后發(fā)展的方向。 該矯直機(jī)主傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)合理，維護(hù)方便的特點(diǎn)，該技術(shù)產(chǎn)品性能在國(guó)內(nèi)外具有價(jià)格便宜，易損件，配套件更換方便，維護(hù)維修成本低等優(yōu)勢(shì)和較大的市場(chǎng)潛力整體式減速分配箱應(yīng)用較為廣泛，通過(guò)此次的設(shè)計(jì)的母的是要簡(jiǎn)化以往的機(jī)器，使整個(gè)箱體機(jī)從重量，性能，經(jīng)濟(jì)等各個(gè)方面都達(dá)到最優(yōu)。 雖然完成了規(guī)定的設(shè)計(jì)任務(wù)，但矯直機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的 內(nèi)容不是我們花幾個(gè)月就能設(shè)計(jì)完善的。此次設(shè)計(jì)是對(duì)我們的一次鍛煉和檢驗(yàn)，是大學(xué)所學(xué)各種知識(shí)的匯總和復(fù)習(xí)，也是對(duì)我們各方面能力的一次檢驗(yàn)。在以后的工作和學(xué)習(xí)生活中，我相信我們能用到更多的大學(xué)知識(shí)來(lái)服務(wù)于我們的工作，讓我們工作的更好。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 48 9 參考文獻(xiàn) [ 1] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì) .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]．北京：機(jī)械工業(yè) 出版社， 20xx [ 2] 濮良貴，紀(jì)名剛主編 .機(jī)械設(shè)計(jì)（第 7 版） [M] .北京：高 等教育出版社， [ 3] 紀(jì)明綱主編 .機(jī)械設(shè)計(jì) [M] .北京： 高等教育出版社， 20xx [ 4] 劉鴻文主編 .材料力學(xué) [M] . 北京：高等教育出版社， 1991 [5] 黃華清主編 .軋鋼機(jī)械 [M] .北京：冶金工業(yè)出版社， [ 6] 鄒家祥主編 .軋鋼機(jī)械 [M] .北京：冶金工業(yè)出版社， ～ 389 [7] 冶金工業(yè)部武漢鋼鐵設(shè)計(jì)院主編 . 板帶車