【正文】 2 （ 4）繪水平面的彎矩圖（圖 c） mmNlRM 。 33 2) 根據(jù)軸向和周向定位要求，確定各段直徑和長(zhǎng)度，軸徑最小 d =35mm，查文獻(xiàn) 1 表 114，蝸桿齒寬 B計(jì)算選為 90mm。聯(lián)軸器的尺寸為 d=35～42mm,L=82～ 112mm。 1) 蝸桿上的轉(zhuǎn)矩 T1= mN? 32 2) 求作用在蝸桿及蝸輪上的力 圓周力 NdTFF at 303464 31121 ?????? 軸向力 NdTFF ta 2 221 ????? 徑向力 NFFF trr 8 0 420t a n221 ???? ? 圓周力徑向力以及軸向力的作用方向如圖 63 所示 3)初步確定軸的最小直徑 先按《機(jī)械設(shè)計(jì)》中的式 152初步估算蝸桿的最小直徑，選取的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》中的表 153，取 0A =126， 則 mmnpAd 33 110m in ???? 蝸桿軸的最小直徑顯然是要安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑d與聯(lián)軸器的孔相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián) 軸器型號(hào)。 蝸輪齒數(shù) Z2=28,變位系數(shù) ?x 。 由參考文獻(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)課 程設(shè)計(jì)》，以及蝸桿上軸承、擋油盤，軸承蓋，密封圈等組合設(shè)計(jì)。 由參考文獻(xiàn)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 101 可查得 普通平鍵 GB1096— 90C型鍵 10 50，蝸桿軸上的鍵槽寬 0 ? mm，槽深為 ? mm，聯(lián)軸器上槽深mmt ? ，鍵槽長(zhǎng) L=50mm。 確定蝸桿軸外伸端直徑為 35mm。 減速器軸的設(shè)計(jì) 計(jì)算 蝸桿基本尺寸設(shè)計(jì) 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率 P=15kw，滿載轉(zhuǎn) 速為 1460r/min，電動(dòng)機(jī)軸徑mmd 32?電機(jī) ，軸伸長(zhǎng) E=80mm，軸上鍵槽為 10x5。 螺旋系數(shù) 140 ???????? ??Y 許用彎曲應(yīng)力 FNFF K??? ][][ ?? 從《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 118中查得由鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 MPaF 56][ ??? 壽命系數(shù) 78810 0 .6 1 4 24 .9 3 7 1 0FNK ??? [ ] 56 2 52F M Pa?? ? ? ? 1 . 5 3 1 . 0 5 2 5 9 4 3 8 3 . 8 0 . 9 1 9 2 1 2 . 6 96 4 2 2 4 8F M P a? ??? ? ? ???，所以彎曲強(qiáng)度是滿足 精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定 考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從 GB/T100891988圓柱蝸桿、蝸桿精度等級(jí)中選 7級(jí)精度、側(cè)隙種類為 f,標(biāo)住為 8f( GB/T100891988)。 驗(yàn)算傳動(dòng)比 2128 74Zi Z? ? ? ,是允許的。453326 ?????? 蝸桿法向齒厚 mms ? 。 28 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸計(jì)算 蝸桿 軸向齒距 Pa= mmm 1 3 ????? ,直徑系數(shù) q= 10。 因?yàn)檩d荷變化不大，雙向運(yùn)轉(zhuǎn)使用期限 8 年，工作環(huán)境清潔，每天工作 16小時(shí)，每年工作 300 天 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 82 15006 0 6 0 1 3 8 4 0 0 4 .9 3 7 1 07hN jn L? ? ? ? ? ? ? 壽命系數(shù) 78810 0 .6 1 4 24 .9 3 7 1 0HNK ??? 所以， ?? HNH K][? ?][ H? 268 165MPa MPa? ? ?。 4）確定接觸系數(shù) ?Z 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 1d 和傳動(dòng)中心距 a 比值 ,?ad 從《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖1118 中可得 ??Z 。 min/14601 rn ? min/2021 rn ? 計(jì)算軸的輸入功率 dp 為電動(dòng)機(jī)的功率 dp =15kw 1p 為蝸桿軸的功率 11 ??? dpp =15 ? = 2p 為蝸輪軸的功率 kwpp ??????? ?? 3p 為偏心 軸 的功率 kwp ? 計(jì)算軸的轉(zhuǎn)矩 dT 為電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩 26 mNnpT dd ???? 1 1T 為蝸桿 軸上的轉(zhuǎn)矩 mNnpT ???? 111 3T 為偏心 軸上的轉(zhuǎn)矩 mNnpT ???? 33 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 25 計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 計(jì)算軸的轉(zhuǎn)速 1n 為蝸桿的轉(zhuǎn)速，因?yàn)楹碗妱?dòng)機(jī)用聯(lián)軸器連在一起，其轉(zhuǎn)速等于電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 選擇材料 根據(jù)庫(kù)存材料的情況，并考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大，速度是中等，因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求表面滲碳淬火，硬度為 56—— 62HRC。 基于上述優(yōu)點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用單級(jí)蝸輪蝸桿減速器。同時(shí)由于摩擦與磨損嚴(yán)重，常需耗用有色金屬制造蝸輪（或輪圈），以便與鋼制蝸桿配對(duì)組成減摩性良好的滑動(dòng)摩擦副。當(dāng)滑動(dòng)速度很大，工作條件不夠良好時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而引起過(guò)分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。 3） 當(dāng)蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動(dòng)便具有自鎖性。由于傳動(dòng)比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。 1）當(dāng)使用單頭蝸桿（相當(dāng)于單線螺紋）時(shí)，蝸桿每旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)國(guó)一個(gè)齒距，因而能實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比。 確定電機(jī)型號(hào) 由于電機(jī)功率至少為 ,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，現(xiàn)選擇 Y160L4型電動(dòng)機(jī)，技術(shù)參數(shù)如表 52。 由前面的計(jì)算知道： Pt = Q+F+Pv =148000+1704+16280N= P= 0 33 ? ??? ?= 設(shè)減速器及聯(lián)軸器的總效率為 ，則：所需電動(dòng)機(jī)功率為： =，即電動(dòng)機(jī)的額定功率不低于 。 ? —— 傳動(dòng)總效率， ? 取 ,現(xiàn)取 。由此，結(jié)晶器摩擦阻力為： F=1420?=1704N 傳動(dòng)功率計(jì)算 P=?1000PtVp 式中 P—— 傳動(dòng)功率 。取長(zhǎng)度為 1200mm，是偏于安全的。 結(jié)晶器摩擦 阻 力確定 結(jié)晶器實(shí)測(cè)摩擦阻力值見表 51。 為使電動(dòng)機(jī)在正常負(fù)荷下啟動(dòng) ,上式中 a以最大加速度 。 M—— 被振動(dòng)負(fù)荷質(zhì)量 ,14800Kg。 Pv —— 動(dòng)負(fù)荷 ,N。 Q—— 振動(dòng)臺(tái)上承受總靜負(fù)荷 ,148000N。 2t??? ， t= 時(shí)， a= ，開始下一個(gè)周期。 2t ???3 ， t= 時(shí)， a=0。 t??? ， t= 時(shí)， a=。 2t ??? ， t= 時(shí) a=0。 t??? ， t= 時(shí)， 0mv? ，結(jié)晶器振動(dòng)到最低點(diǎn)，準(zhǔn)備向上振動(dòng)； 4t ???5 ， t=， Vm =，方向向上； 2t ???3 ， t= 時(shí)， Vm =，振動(dòng)速度達(dá)到最大； 4t ???7 ， t= 時(shí)， Vm =,方向向上 ； 2t??? ， t= 時(shí)， 0mv? ，開始下一個(gè)周期。由公式可得出： ? = ? %100? =85% 結(jié)晶器振動(dòng)的速度與加速度 結(jié)晶器振動(dòng)裝置的速度的大小和方向是隨時(shí)間的變化而變化的，由于結(jié)晶器按正弦曲線規(guī)律振動(dòng)的，若結(jié)晶器運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 t(s)，則振動(dòng)結(jié)晶器任一瞬時(shí)的 19 運(yùn)動(dòng)速度 Vm 可由下式求得： Vm =Vmax sin t? 可知，結(jié)晶器的運(yùn)動(dòng)速度是按正弦規(guī)律變化的， 當(dāng)， t? =0,t=0 時(shí) ,Vm =0。 VL —— 拉坯速度， m/min。負(fù)滑脫量 ? 的定義為： ? =LLV VV ?max ?100% 式中， ? —— 負(fù)滑脫量， %。 βα 圖 41 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 振動(dòng)臺(tái)上某點(diǎn) A的位移方程如下， A 點(diǎn)的位移為 x, 則 x=L+a(Lcos? +rcos? ) 運(yùn)算并省略高 次項(xiàng)，一般 Lr, 得 x=a[(1cos? )+ La41 (1cos2? )] 取一階導(dǎo)數(shù)，得 A點(diǎn)的速度方程： V=a? (sin? + ?2sin21La ) 式中， ? 偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，弧度 /秒。兩偏心軸以相同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，通過(guò)偏心套及連桿使結(jié)晶器產(chǎn)生弧線擺動(dòng)。 結(jié)晶器振動(dòng)裝置各部件設(shè)計(jì)方案確定 驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)與雙向輸出減速器通過(guò)聯(lián)軸器連接 ,減速器的雙向輸出端分別與振動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)聯(lián)軸器連接 ,兩邊振動(dòng)裝置采用對(duì)稱布置型式。結(jié)晶器弧線運(yùn)行的定中（導(dǎo)向）是利用板式彈簧 7，一頭連接在快速更換臺(tái)的框架上，另一頭連接在振動(dòng)臺(tái)恰當(dāng)位置上來(lái)實(shí)現(xiàn)的。每根偏心軸的兩個(gè)不同偏心距（ C點(diǎn)為外弧偏心距， D 點(diǎn)為內(nèi)弧偏心距）具有同向偏心點(diǎn)，由于每根偏心軸的兩個(gè)偏心距不同（外弧側(cè)偏心距大于內(nèi)弧側(cè)偏心距 ），使振動(dòng)臺(tái)作仿弧振動(dòng)。 7板簧 。 5內(nèi)弧 側(cè)兩連桿 。 3錐齒輪箱 。 結(jié)晶器振動(dòng)裝置的基本設(shè)計(jì)參數(shù) 表 21 序 號(hào) 項(xiàng) 目 代 號(hào) 單 位 1 振動(dòng)速度 PV 米 /分 2 振動(dòng)頻率 f 次 /分 3 振幅 a 毫米 4 主軸偏心距 a 毫米 5 振動(dòng)臺(tái)的靜負(fù)荷 Q 牛 6 結(jié)晶器摩擦阻力 F 牛 14 第三章 方案的分析、論證及確定 己知參數(shù) 參數(shù)： ： 280?380（毫米 ?毫米 ） : 毫米 :12 米 :30300rpm(次 /分 ) 5．快速更換裝置重量 裝置名稱 快速更換裝置（隔開） 結(jié)晶器 扇形 1段 結(jié)晶器冷卻水 方坯長(zhǎng)度 提升梁 總重 重量（ t） 10． 2 3． 0 4． 8 0． 2 3． 5 3． 3 25． 0 方案的總體布置 結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)的總體布置圖見圖 31: 1電機(jī) 。其缺點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)零件較多，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。其設(shè)計(jì)原理與我國(guó)的差動(dòng)齒輪相似。既然有瞬時(shí)性，因此雙搖桿所實(shí)現(xiàn)的圓弧振動(dòng)也是一個(gè)近似的圓弧軌跡。它是通過(guò)選擇適當(dāng)尺寸的兩個(gè)搖桿，使其在某一瞬時(shí)的運(yùn)動(dòng)是繞曲率半徑中心的圓弧線運(yùn)動(dòng)。 13 現(xiàn)就振動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型簡(jiǎn)單介紹如下： （ 1） 差動(dòng)式振動(dòng)機(jī)構(gòu) 這種機(jī)構(gòu)時(shí)利用齒輪或凸輪機(jī)構(gòu)的差動(dòng)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器的弧線運(yùn)動(dòng)的。使結(jié)晶器實(shí)現(xiàn)振動(dòng)規(guī)律的方式有：偏心輪式、凸輪式以及液壓缸式等。第二，使結(jié)晶器按著一定的規(guī)律振動(dòng)。 結(jié)晶器的振動(dòng)機(jī)構(gòu) 振動(dòng)機(jī)構(gòu)是使結(jié)晶器產(chǎn)生所需要的振動(dòng)。近年來(lái)正弦振動(dòng)成了國(guó)內(nèi)外各種斷面連鑄機(jī)上普遍采用的一種振動(dòng)規(guī)律。 (3)正弦振動(dòng)可以用曲柄連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易于加工和維修。 12 圖 22 結(jié)晶器振動(dòng)速度曲線 1同步式； 2負(fù)滑脫式； 3正弦振動(dòng) 正弦式振動(dòng)得到廣泛的應(yīng)用，因?yàn)樗腥缦碌膬?yōu)點(diǎn)： (1)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒有穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)階段，因而有利于脫模，但也有一段負(fù)滑脫階段，使被拉裂的坯殼起到焊合作用。負(fù)滑脫式振動(dòng)的頻率應(yīng)隨拉速的變化而變化，拉速大時(shí)振動(dòng)頻率也要高，反之亦然。此時(shí)坯殼處于受壓狀態(tài)，這即有利于強(qiáng)制脫模又有利于斷裂坯殼的壓合，然后再以較高的速度上升。 (2)負(fù)滑脫式如圖 22中曲線 2，在結(jié)晶器下振時(shí)其速度大于拉坯速度，在這種情形下出現(xiàn)負(fù)滑脫，故稱負(fù)滑脫式。 (1)同步式所謂同步式振動(dòng)，即結(jié)晶器下振速度與拉坯速度相同，上振時(shí)速度為下振速度的 3 倍，如圖 22 中曲線 1。 結(jié)晶器振動(dòng)的方式 結(jié)晶器振動(dòng)按速度特征可分為 3 種，如圖 2— 2 所示。 另外由于結(jié)晶器上下振動(dòng)。 圖 21 坯殼被拉斷的過(guò)程 11 為了克服上述缺點(diǎn)，發(fā)展了結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)。圖 21a 表示在結(jié)晶器中坯殼的正常生長(zhǎng)狀態(tài)，如不發(fā)生意外，鑄坯就會(huì)被連續(xù)地拉出結(jié)晶器外。 10 第二章 結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 結(jié)晶器振動(dòng)的目的和振動(dòng)方式 結(jié)晶器振動(dòng)的目的 結(jié)晶器振動(dòng)的目的，是為了防止鑄坯在凝固過(guò)程中與銅板粘結(jié)而發(fā)生粘掛拉裂或拉漏事故，以保證拉坯順利進(jìn)行。完全凝固的 直鑄坯有切割設(shè)備切成定尺，經(jīng)運(yùn)輸輥道進(jìn)入后步工序。這樣，鑄坯不斷地被拉出，鋼水連續(xù)地從上面注入結(jié)晶器，便形成連續(xù)鑄坯的過(guò)程。為防止鑄坯殼被拉斷漏鋼和減少結(jié)晶器中的拉坯阻力，在澆鑄過(guò)程