【正文】 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??? ? ?
。 已知小齒輪的分度 圓直徑為 108d mm? 。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?? 。 綜上所述，開式齒輪的設(shè)計符合要求。 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 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? 。 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。 按齒面接觸強(qiáng)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(xiàn) [5] 選取區(qū)域系數(shù) ? ， 1 ?? ? ，2 ?? ? ，則 0. 80 0. 86 1. 66?? ? ? ?。 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(jī)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。 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）計算得帶根數(shù)： 6Z? 。 表 41 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 軸名 轉(zhuǎn)矩 (MN 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 34 總傳動比 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。由于剪斷機(jī)曲軸在有負(fù)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。三角皮帶傳動是按電動機(jī)的額定功率或額定力矩來計算確定的。 傳動裝置總傳動比和分配 在電動機(jī)與減速機(jī)的高速軸之間配有三角皮帶傳動。從經(jīng)濟(jì)、適用和裝備快的觀點(diǎn)出發(fā)，采用這種傳動方案是合理的。 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 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(jī)承受周期性交化的沖擊負(fù)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(yùn)轉(zhuǎn)。并且對該剪切機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和力能參數(shù)進(jìn)行了計算和選擇。 表 33 電機(jī)參數(shù)表 參數(shù)項目 參數(shù)詳情 電機(jī)銘牌 Y2315M10 額定轉(zhuǎn)速 n 590 r/min 功率因數(shù) a 電機(jī) 效率 ? % 額定電流 I 100A 最大轉(zhuǎn)矩 maxT ? 最小轉(zhuǎn)矩 minT ? 電機(jī)功率 P 45kW 齒輪減速器傳動比： 590 29 .520ni n? ? ?電 ， 將數(shù)值代入（ 334）并作如下計算： 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 31 1 7 .7 0 .62 9 .5mjpMMiKN m?? ? ? （ 334） m in1 0 .0 3 42 9 .5KMMiM N m?? ? ? （ 335） 2 2. 0 HM M N m 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(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)計論文 32 綜上所述，所選電機(jī)合適。 180 180 mAMaKN m????????? （ 332） 則電機(jī)功率為： emMMKW????? 查閱文獻(xiàn) [4] 選擇電機(jī)為 Y2— 315M— 10，表 33 為其 詳細(xì)性能參數(shù) 因?yàn)榧羟袡C(jī)頻繁啟動，因此應(yīng)進(jìn)行電機(jī)的發(fā)熱校核，即均方根力矩小于哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 30 額定力矩： 2 2 2 2jp k q thji k q thHji k q tht t t tM M M M Mt t t t? ? ? ? ? ? ???? ? （ 333） 式中， jp k q thM M M M、 、 、分別為電機(jī)軸上的平均靜力矩，空載力矩、啟動力矩、制動力矩，單位 MNm? 。 圖 36 剪切機(jī)構(gòu)受力簡圖 計算剪切力矩： 剪切力矩當(dāng)量力臂和剪切力矩公式如下： (sin sin 2 )2pmr ????? (328) maxpfM P m? (328) 即： 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 28 0 .1 11 1 0 [ sin 9 9 .2 sin ( 2 9 9 .2 ) ]21 0 6 .6 8pm mm? ? ? ? ? ? ?? 所以，計算剪切力矩得： 1 .5 5 1 0 6 .6 81 6 5 .3 5pM M N m m???? 計算摩擦力矩： 摩擦力矩當(dāng)量力臂 0( 1)f A Bm ? ? ?? ?? ? ? ? （ 329） 式中， 002 2 2ABAB ddd? ? ? ? ? ?? ? ? 則， 0( 1 )2 2 8 1 0 0 1 7 5( 0 . 1 1 1 ) 0 . 1 0 . 1 1 0 . 1 0 . 12 2 22 1 . 9 5f A Bmmm? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? 所以，摩擦力矩得： m ax1 .5 5 2 1 .9 53 4 .0 2ffM P mM N m m????? 此時，作用在曲軸上的力矩為： 16 5. 35 34 .0 219 9. 37q p fM M MM N m m?????? （ 330） 若空載力矩： 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 29 m a x0 . 0 50 . 0 5 1 9 9 . 3 7 9 . 9 7kqMM M N m m?? ? ? ? 綜上所述，最大靜力矩為： 9 .9 7 1 9 9 .3 7 2 0 9 .3 4k p fkqM M M MMMM N m m? ? ???? ? ? ? 電機(jī)的選擇和校核 本設(shè)計中，由于只用到平均靜力矩 mM ，故只需要計算平均靜力矩。 由圖 36 中幾何關(guān)系可得： (327) 式中 L—— 連桿長度； 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 27 r —— 曲柄偏心值； ? —— 刀臺滑板與滑槽之間的摩擦系數(shù)，約取為 。 當(dāng)曲柄半徑 R、 A 點(diǎn)和 O 點(diǎn)的摩擦圓半徑 A? 及 o? 已知后， ABP 對曲軸中心的力臂 C，即可得出，如圖 36a 所示。 根據(jù)上刀臺的平衡條件繪制力三角圖，如圖 36b 所示。 ? 與 ? 的關(guān)系： 即 將 將 ? =176。 ② 當(dāng)剪切開始時的曲軸轉(zhuǎn)角 此時上刀片剛與鋼坯接觸， =0? ，剪切力 P=0。 ? 與 ? 的關(guān)系： rsin = sinL?? （ 323） （ 324） 將 ? =176。 ① 當(dāng) =? 時，有最大剪切力 H h S h?? ? ? （ 320） 代入得： H=115+ 115=。 Lr??? （ 319） 利用式（ 319）可計算得連桿長度 L=990mm。 （ 2） 刀片位移與曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系 根據(jù)圖 35 所示，刀片位移與曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系圖 ,曲軸偏心距 r， AB 表示連桿長度，當(dāng) A 點(diǎn)轉(zhuǎn)到上極限位置 1A 點(diǎn)時，上 刀架處于 1B 處；當(dāng) A 點(diǎn)轉(zhuǎn)到下哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 24 極限位置 2A 點(diǎn)時，上刀架移到 2B 。 哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 23 圖 35 刀片位移與曲軸轉(zhuǎn)角關(guān)系圖 曲軸連桿機(jī)構(gòu)的計算，主要是確定曲軸的偏心距、曲軸在任意轉(zhuǎn)角時的連桿端、上刀架（上刀片）的位置和作用在曲軸上的力矩，以便計算剪切機(jī)的電機(jī)功率和零件強(qiáng)度。它等于單位剪切阻力曲線 ()f??? 所 包圍的面積，也就是剪切高度為 1mm,斷面為 1 2mm 試件所需的剪切功。剪切功與剪切力和刀片行程有關(guān)，當(dāng)不考慮刀片磨鈍等因素時，按以下公式計算： W = F τ d z = F τ h d = F h τ d = F h a??? ? ? （ 311） 簡化之： A=Fha （ 312） 式中 A—— 被剪軋件最大的原始斷面面積， 2mm ； h—— 被剪軋件的斷面最大高度（厚度）， mm 。 表 32 各種金屬在不同溫度下的強(qiáng)度 極限 2(Nmm )b? ? 2???? 溫度 /℃ 1000 950 900 850 800 750 700 20 合金鋼 85 100 120 135 160 200 230 700 高碳鋼 80 90 110 120 150 170 220 600 低碳鋼 70 80 90 100 105 120 150 400 被剪軋件在相應(yīng)剪切溫度下最大的單位剪切阻力公式如下： max bt? ??? （ 39） max maxP= F? （ 310） 當(dāng) ? = 時，帶入式（ 39）和式（ 310）中計算得：最大單位剪切力max=90MPa? ，瞬時剪切力 P=。 通過公式（ 38）計算得到最大剪切力 。對小型剪切機(jī)（ P）來 說，1 ? ； 2k—— 系數(shù)，被剪材料的最 大單位剪切力與強(qiáng)度極限之比 值b?? /max 。 45 鋼在哈爾濱 商 業(yè)大學(xué) 碩士畢業(yè)設(shè)計論文 21 800 176。 剪切曲線與剪切力 在設(shè)計剪切機(jī)時，首先要根據(jù)所剪軋件最大斷面尺寸