【正文】 鞍鋼 1 780軋機(jī)和武鋼 2 250 軋機(jī)分別引進(jìn)日本和德國定寬壓力機(jī)。本鋼 1 700 軋機(jī)和寶鋼 2 050 軋機(jī)均配有 AWC 功能的重型立輥軋機(jī)。立輥軋機(jī)有 2 大類：普通立輥軋機(jī)和帶有自動(dòng)寬度控制（ AWC）功能的重型立輥軋機(jī)。 我國在熱軋生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、安裝、調(diào)試等方面也取得了巨大的技術(shù)進(jìn)步 ［ 11］ 。 2020年后，在熱軋寬帶鋼軋機(jī)領(lǐng)域更多 的是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品的升級(jí)。 2020年上半年，我國的粗鋼產(chǎn)量達(dá)到了 26319． 48萬 t，預(yù)計(jì)今年總產(chǎn)量將達(dá)到 5億 t，人均產(chǎn)鋼量接近 400kg。國內(nèi)主要負(fù)責(zé)配套設(shè)計(jì)、工廠設(shè)計(jì)以及機(jī)械電氣設(shè)備的合作制造。近 30 年以來，帶鋼熱連軋機(jī)技術(shù)的發(fā)展，從大盤重、高速度向高質(zhì)量、高成材率和低成本方向轉(zhuǎn)換，如在線調(diào)寬技術(shù)、寬度自動(dòng)控制（ AWC）技術(shù)、厚 度液壓自動(dòng)控制（ AGC）技術(shù)、板形控制技術(shù)、中間輥道保溫罩技術(shù)、帶坯邊部加熱技術(shù)、控制軋制、控 制冷卻技術(shù)、卷取機(jī)的改進(jìn)技術(shù)（如助卷輥液壓踏步控制、卷筒多級(jí)漲縮等）、半無頭（長鑄坯）、無頭（粗軋后飛焊）軋制技術(shù)、連鑄坯的直接熱裝（ DHCR）技術(shù)、連鑄坯的直接軋制（ HDR）技術(shù)和?。ㄖ泻瘢┌迮鬟B鑄連軋技術(shù)等 ［ 8,9］ 。 我國寬帶鋼熱連軋技術(shù)和裝備，經(jīng)過引進(jìn)傳統(tǒng)熱帶鋼軋機(jī)，引進(jìn)薄板坯附錄 2 45 連鑄連軋機(jī)組，國外二手設(shè)備或國產(chǎn)機(jī)組，經(jīng)國外承包商用現(xiàn)代化技術(shù)改造成傳統(tǒng)熱帶鋼軋機(jī)；總體采用國內(nèi)先進(jìn)成熟技術(shù)的中薄板坯和常規(guī)板坯熱連軋機(jī)組等方式取得了巨大發(fā)展 ［ 7］ 。于 2020 年 2 月移地改建成 1 700 mm中厚板坯帶鋼連軋機(jī)。 1972 年之前也是唯一的一套。截止 2020年上半年，國內(nèi)已經(jīng)建成和正在建設(shè)的連鑄連軋共計(jì) II套，設(shè)計(jì)產(chǎn)能 2620萬 t，常規(guī)熱軋帶鋼軋機(jī)共計(jì) 59套，設(shè)計(jì)產(chǎn)能 1． 93億，中厚板坯連鑄連軋計(jì)算在常規(guī)熱軋帶鋼軋機(jī)之中 ［ 5］ 。而 80年代又出現(xiàn)很多新技術(shù) , 通過實(shí)踐均已成熟 。有人將 20 世紀(jì) 90 年代的薄板坯連鑄連軋稱為第 4 階段（代），以超薄帶鋼無頭、半無頭連鑄連軋為特征 ［ 3］ 。第 3 階段（代）： 1969年以后建造的軋機(jī)。第 2 階段（代）： 1960～ 1969 年建造的軋機(jī)。第 1 階段（代）： 1960 年以前建造的軋機(jī)。熱連軋帶鋼軋制，經(jīng)美國阿母科公司 8 a（ 1913～ 1921）研究實(shí)驗(yàn)，于 1923 年在阿什蘭工廠首先實(shí)現(xiàn)。通過增加軋輥直徑來增加軋輥強(qiáng)度，會(huì)導(dǎo)致金屬變形抗力增加，軋輥彈性壓扁嚴(yán)重，影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚者更薄的產(chǎn)品不能生產(chǎn) ［ 1］ 。 四． 研究工作進(jìn)度 第一階段（ 1— 4 周）：收集資料、消化圖紙、確定方案、開題報(bào)告、燕山大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 文 獻(xiàn)資料綜述、計(jì)算力能參數(shù)； 第二階段（ 5— 8 周）：確定主要零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù) ,完成主要部件結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)； 第三階段（ 9— 12 周）：譯外文資料，完成主要零部件圖紙； 第四階段（ 13— 14 周）：完成總體設(shè)計(jì)圖紙、完成零件圖、 對(duì)主要零部件進(jìn)行校核； 第五階段（ 1516周 ）：完成 說明書、審圖、改圖； 第 六 階段（ 17 周）：準(zhǔn)備答辯。 了解并掌握四輥熱帶鋼軋機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理，對(duì) 850 熱帶鋼軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)三維設(shè)計(jì)，并對(duì)典型零件受力情況進(jìn)行有限元分析。軋鋼機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)由若干慣性元件（包括電機(jī)、聯(lián)軸器、軋輥等）和彈性元件（聯(lián)接 軸等）組成的 “ 質(zhì)量彈簧系統(tǒng) ” ，在穩(wěn)定加載時(shí)，外加力矩和軸上內(nèi)力矩及電動(dòng)機(jī)力矩保持平衡關(guān)系，該系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生振動(dòng)，聯(lián)接軸中的扭矩變化是靜態(tài)平穩(wěn)的。一種是軋鋼機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)；另一種是軋機(jī)的機(jī)座系統(tǒng)，系統(tǒng)的外載荷主要有軋制力、彎輥力、平衡力等。 對(duì)它 的 研 究 與 一般的振 動(dòng)問題 一 樣 ，首先要 對(duì) 整 個(gè)傳動(dòng) 系 統(tǒng)進(jìn) 行 簡(jiǎn)附錄 1 39 化，建立合理的力 學(xué) 模型和 數(shù)學(xué) 模型，然后 對(duì)數(shù)學(xué) 模型 進(jìn) 行 動(dòng) 力 學(xué) 求解，再進(jìn) 一步分析其固有特性和 動(dòng)態(tài)響應(yīng) 。由扭振造成連接軸上的最大扭矩值比正常軋制時(shí)的靜態(tài)扭矩要大得多，嚴(yán)重時(shí)會(huì)超過聯(lián)接軸材料的強(qiáng)度，造成軋機(jī)設(shè)備的破壞，影響正常生產(chǎn) ［ 9］ 。但在突加載荷（如咬鋼、拋鋼、制動(dòng)、變速等操作以及傳動(dòng)間隙等原因）作用下，外加力矩和軸上內(nèi)力矩及電動(dòng)機(jī)力矩的平衡關(guān)系不再存在。主傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)形式主要是扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，機(jī)座是垂直振動(dòng)。 二、 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 根據(jù)軋鋼機(jī)的受力特點(diǎn)，可將軋鋼部件按兩種不同的載荷傳遞系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)分析。 現(xiàn)在制約我國熱軋寬帶鋼軋機(jī)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的主要體現(xiàn)在軋線的檢測(cè)儀表如厚度儀、凸度儀、平直度儀、高溫儀、冷熱金屬檢測(cè)器；機(jī)電一體品如打捆機(jī)、 噴印機(jī)；大型裝備如交一直．交變頻。 2020年后，中國的熱軋寬帶鋼軋機(jī)生產(chǎn)線保有量超過 80條，2020年以來國內(nèi)熱軋寬帶鋼軋機(jī)的高速發(fā) 展時(shí)期。大規(guī)模的產(chǎn)能擴(kuò)張已經(jīng)不具備市場(chǎng)的吸納能力。 2020年后，這種狀況得到巨大的改觀，特別是 2020年以后，以國內(nèi)設(shè)計(jì)、制造建設(shè)的熱軋寬帶鋼軋機(jī)取得了很大的進(jìn)步 ［ 7］ 。 2020年以前，建設(shè)熱軋寬帶鋼軋機(jī)的模式是國外工程公司技術(shù)總負(fù)責(zé)、全線工藝、設(shè)備設(shè)計(jì)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，全生產(chǎn)線的調(diào)試，甚至還包括土建基本設(shè)計(jì)。截止 2020年上半年，國內(nèi)已經(jīng)建成和正在建設(shè)的連鑄連軋共計(jì) II套，設(shè)計(jì)產(chǎn)能 2620萬 t，常規(guī)熱軋帶鋼軋機(jī)共計(jì) 59套，設(shè)計(jì)產(chǎn)能 1． 93億 t，中厚板坯連鑄連軋計(jì)算在常規(guī)熱軋寬帶鋼軋機(jī)之中。而 80年代又出現(xiàn)很多新技術(shù) , 通過實(shí)踐均已成熟 。有人將 20 世紀(jì) 90 年代的薄板坯連鑄連軋稱為第 4 階段 ， 以超薄帶鋼無頭、半無頭連鑄連軋為特征 ［ 3,4］ 。第 3 階段（代）： 1969年以后建造的軋機(jī)。第 2 階段（代） 1960～ 1969 年建造的軋機(jī)。第 1 階段（代）： 1960 年以前建造的軋機(jī)。熱連軋帶鋼軋制，經(jīng)美國阿母科公司 8 a（ 1913～ 1921）研究實(shí)驗(yàn)，于 1923 年在阿什蘭工廠首先實(shí)現(xiàn)。通過增加軋輥直徑來增加軋輥強(qiáng)度，會(huì)導(dǎo)致金屬變形抗力增加，軋輥彈性壓扁嚴(yán)重，影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚者更薄的產(chǎn)品不能生產(chǎn)。 在 論文即將完成之際，我的心情 非常激動(dòng) ，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成， 有很多同學(xué)、老師無私的指點(diǎn)和教導(dǎo)，有了他們的幫助我才順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，在此向所有幫助過我的老師和同學(xué)表示真誠的感謝，祝各位同學(xué)和老師在以后的工作和學(xué)習(xí)中一切順利。 由于水平限制 ，此次設(shè)計(jì)有諸多設(shè)計(jì)不足之處。 各位 老師不僅在學(xué)業(yè)上給我 以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩 各位 老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神 也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成， 各位 老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。 在論文寫作過程中， 我 得到了 各位 老師 的親切關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)。使我抽絲剝繭，一步一步的完成每一部分的設(shè)計(jì)。 (8)： 625 [17]． Edbergt Jonas． Efficient Three— Dimensional Model of Rolling UsingatlExplicitFiniteElementFormulation[J]． Communications in Numerical Methods in Engineering． 1993， (7)： 22— 26 [18]． John D． Reid， Dean L． Sicking． Design and Simulation of a Sequential KinkingGuardrail Terminal[J]． Int． J． Impact Engng． 1998， (9)： 43— 47 [19] Y Mor,Toshio Ishibashi． Modernization of Gauge Control System 燕山大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 at Sumitomo Wakayama 5stand Cold Mill． Iron and Steel Engineer’ 1999， (8)： 46— 50致謝 35 致謝 經(jīng)過半年 的忙碌和工作，本次 畢業(yè) 設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏， 本論文 難免有許多考慮不周全的地方， 希望各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。 完成 850 熱帶鋼軋機(jī)主傳動(dòng)、電機(jī)、換輥、壓下等系統(tǒng)后，本組設(shè)計(jì)人員對(duì) 850 熱帶鋼軋機(jī)進(jìn)行了裝配。前處理時(shí)建立有限元模型，完成單元網(wǎng)絡(luò)劃分，后處理則是采集處理分析結(jié)果， 使用戶能簡(jiǎn)便提取信息，了解計(jì)算結(jié)果。對(duì)于計(jì)算結(jié)果的質(zhì)量，將通過與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則提供的允許值 比較來評(píng)價(jià)并確定是否需要重新計(jì)算。聯(lián)立方程組的求解可用直接法，選代法和隨機(jī)法?？傃b是在相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行， 狀態(tài)變量及其導(dǎo)數(shù)連續(xù)性建立在節(jié)點(diǎn)處。對(duì)工程應(yīng)用而第 6 章 有限元分析 29 言，最重要的是應(yīng)注意每一單元的解題性能與約束。 4．單元 推導(dǎo)：對(duì)單元構(gòu)造一個(gè)適合的近似解，即推導(dǎo)有限單元的列式，其中包括選擇合理的坐標(biāo)系，建立單元試函數(shù)，以某種方法給出單元各狀態(tài)變量的離散關(guān)系，從而形成單元矩陣。顯然單元越小，則離散域的近似程度越好，計(jì)算結(jié)果也越精確 ，但計(jì)算量及誤差都將增大，因此求解域離散化是有限元核心技術(shù)之一。 不同于物理性質(zhì)與數(shù)學(xué)模型的問題，有限元的求解方法基本步驟是相似的，只是具體公式推導(dǎo)和運(yùn)算求解不同，有限元求解問題的基本步驟通常為： ：根據(jù)實(shí)際問題近似確定求解域的物理性質(zhì)和幾何區(qū)域。有限元最初被稱為矩陣近似方法，經(jīng)過短短數(shù)十年的努 力，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與普及，有限元方法迅速從工程分析計(jì)算擴(kuò)展到科學(xué)幾乎所有的領(lǐng)域。 有限元是那些集合在一起能夠表示時(shí)間連續(xù)域的離散單元。這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問題被簡(jiǎn)單問題所代替。 聯(lián)軸器外部 聯(lián)軸器內(nèi)部 第 5 章 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 27 操作側(cè)鼓型套 燕山大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第 6 章 有限元分析 概述 有限元分析的基本 概念是用簡(jiǎn)單的問題代替復(fù)雜的問題后求解。適用于高速、重載傳動(dòng)場(chǎng)合。齒輪數(shù)目一般為30～ 80 由于較多的齒輪同時(shí)工作，可以傳遞較大轉(zhuǎn)矩。齒式聯(lián)軸器制造困難，工作中需要良好的潤滑。 齒式聯(lián)軸器工作可靠，適用于重載下工作或高速運(yùn)動(dòng)的水平傳動(dòng)軸的聯(lián)接。 齒式聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸的許用相對(duì)位移量與聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)、齒形以及各相對(duì)位移的組成有關(guān)，此外還與齒輪材質(zhì)的疲勞強(qiáng)度和聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速有關(guān)。由于嚙合齒間留有較大的尺側(cè)間隙并將齒頂做成球面 ，因此有良好的補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移的能力。 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 齒式聯(lián)軸器是可移式剛性聯(lián)軸器中用途最廣泛的一種 ，它是利用內(nèi)外齒嚙合以實(shí)現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接。聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩、 應(yīng)大于計(jì)算轉(zhuǎn)矩及實(shí)際轉(zhuǎn)速，軸孔長度，尺寸結(jié)構(gòu)應(yīng)分別與兩被聯(lián)接軸相配。一般的 非金屬彈性元件聯(lián)軸器由于具有良好的綜合性能，適宜用于一般的中小功率傳動(dòng)。 （ 5）聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本 在滿足使用性能的前提下，應(yīng)選用拆裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單、成本低的聯(lián)軸器。 （ 4）聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境 通常由金屬元件制成不需潤滑的聯(lián)軸器比較可靠，需要潤滑的聯(lián)軸器，其性能易受潤滑完善程度的影響。 （ 2）聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起離心力的大小 對(duì)于高速傳動(dòng)軸應(yīng)第 5 章 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 25 選用平衡精度高的膜片聯(lián)軸器、齒式聯(lián)軸器等。 由于制造、安裝 、 受載后 變形和溫度變化等原因，被聯(lián)接的兩軸往往不能嚴(yán)格對(duì)中，存在一定程度的 x， y 方向位移和斜偏角等偏差，以及由它們組成的綜合偏差，因此，聯(lián)軸器需要有適應(yīng)這些偏差的能力，但適應(yīng)這種偏差的能力是有限的。 齒輪軸的設(shè)計(jì) 燕山大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 軸的工程圖 齒輪的設(shè)計(jì)（具體參數(shù)見第三章） 第 4 章 減速機(jī)的設(shè)計(jì) 23 燕山大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 第 5章 聯(lián)軸器 的設(shè)計(jì) 概述 聯(lián)軸器是機(jī)械傳 動(dòng) 中常用的部件，主要用于聯(lián)接兩軸使之一同回轉(zhuǎn)，以傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。 它是由若干薄軟鋼片組成。軸承蓋有嵌入式和凸緣式兩種，凸緣式調(diào)整軸承間隙方便，密封性能好，用的較