【正文】 彎扭合成強(qiáng)度條件的計(jì)算：a)根據(jù)各段的尺寸，繪制出軸的結(jié)構(gòu)簡圖；b)根據(jù)軸的受力情況，計(jì)算出水平面的支反力和垂直面的支反力，以及彎矩；c)繪制水平及垂直的支反力圖，以及彎矩圖；d)計(jì)算合成彎矩圖，繪制合成彎矩圖；e)計(jì)算扭矩T，繪制扭矩圖；f)對危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核。表39軸的許用應(yīng)力軸的材料抗拉強(qiáng)度靜應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力對稱循環(huán)應(yīng)力碳鋼400130704050017075456002009555700230110658002701307590030014083合金鋼8002701307590030014083100033015090鑄鋼40010050305001207040(2) 按疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核計(jì)算按照彎扭合成強(qiáng)度條件的計(jì)算方法，對于一般用途的軸，已足夠精確。因此，對在變應(yīng)力下工作的軸應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核計(jì)算。重要的軸，破壞后會(huì)引起重大事故時(shí)，可以適當(dāng)增大值。對于實(shí)際采用的材料組合和標(biāo)準(zhǔn)尺寸來說，壓潰和磨損是主要失效形式，所以通常只進(jìn)行鍵聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度或耐磨性計(jì)算。② 花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核花鍵的主要失效形式是齒面的壓潰（靜聯(lián)接）或磨損（動(dòng)聯(lián)接），通常只進(jìn)行聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度或耐磨性計(jì)算。對于矩形花鍵， 此處D和d分別為矩形花鍵軸外徑和內(nèi)徑，C為倒角；對于漸開 線花鍵，h=m，m為模數(shù)；——花鍵平均半徑（mm），對于矩形花鍵， ； 對于漸開線花鍵，D為漸開線花鍵分度圓直徑（mm）；L——齒的工作長度（mm）； ——許用擠壓應(yīng)力(MPa)； ——許用壓強(qiáng)(MPa)。 卷筒主要參數(shù)的選擇和計(jì)算 卷筒直徑的選擇卷筒直徑一般應(yīng)以卷取過程中不致產(chǎn)生塑性彎曲為原則，卷筒直徑與帶材的機(jī)械性能和厚度的關(guān)系，可以用下式表示： ()式中：——卷筒的直徑，mm； ——帶材的屈服極限，MPa；——帶材的彈性模量，MPa；——帶材的最大厚度，mm；經(jīng)驗(yàn)取值法：對于帶鋼；對于有色金屬帶材：。楔形塊的斜度的取值：據(jù)有關(guān)資料介紹，可以得出其最小傾斜值為7度，如果該傾斜角小于該值，會(huì)出現(xiàn)自鎖狀態(tài)。 卷取張力的取法帶鋼張力在冷連軋過程中起著重要作用，張力軋制可降低軋制壓力、提高表面質(zhì)量，帶鋼版型平直、沒有劃傷，鋼卷密實(shí)、整齊?；蛘邆渥ⅲ簽檐堉茣r(shí)帶材的屈服極限 《軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)》中，張力的計(jì)算可以通過下式來求取： ()式中：——單位張力系數(shù)，可以按照下式求?。簩τ趲т摚?，軋制時(shí)，縱剪時(shí)，重卷時(shí)，電解清洗時(shí)。按照斜楔角大小不同，卷筒可以分為固定卷筒和縮徑卷筒兩大類。這種卷筒在受力分析時(shí)，極為不利，很容易產(chǎn)生塑性變形。 卷取機(jī)工作時(shí)卷筒的收縮 ：由靜力學(xué)平衡方程(向上、向右為正)有：由此可得： ()其中：為卷筒外壁對帶鋼內(nèi)層的摩擦系數(shù)；為楔形塊的傾角；為接觸面的正壓力；為作用在扇形板上的徑向壓力沿豎直方向的分力。若考慮油缸的效率，則有：(最大油缸推力) () 式中：；為楔形塊斜面與卷筒斜面的摩擦系數(shù)，(該數(shù)值跟潤滑條件相關(guān))；為楔形塊與心軸平面的摩擦系數(shù)；為卷筒的外徑；為帶鋼的張力；為卷筒的當(dāng)量半徑，為油缸的傳遞效率，由于油缸的輸出力應(yīng)該大于卷取過程中脹徑、縮徑以及卸卷過程中所需要的力，~； 鋼卷卸卷時(shí)卷筒縮徑卷取機(jī)卷取工作完成后，為了卸卷，卷筒需要縮徑，此時(shí)脹縮液壓缸需要提供反向力，使斜楔作與脹徑時(shí)相反方向運(yùn)動(dòng)，稱作為拔出力，受力分析如下圖所示： 卷筒扇形板受力分析示意圖：由靜力學(xué)平衡方程(向上、向右為正)有： （）由此可得： ()式中，為卷筒外壁對帶鋼內(nèi)層的摩擦系數(shù)；為楔形塊的傾角；為接觸面的正壓力；為作用在扇形板上的徑向壓力沿豎直方向的分力。 楔形塊受力分析示意圖分析前提：，則有： ()聯(lián)立A、B式有：()由于值比較小，所以C式可以變?yōu)椋焊砣∵^程自動(dòng)縮徑工況相同，由此可得：(極限值)。重慶大學(xué)本科學(xué)位論文 4 卷筒軸的有限元分析4 卷筒軸的有限元分析 有限元理論概述有限元法(finite element method)是20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的一種數(shù)值計(jì)算方法。 有限元法離散方程的獲得方法主要有直接剛度法、虛功原理推導(dǎo)、泛函變分原理推導(dǎo)或加權(quán)余量法推導(dǎo)。 有限元法的優(yōu)點(diǎn)是解題能力強(qiáng)，可以比較精確地模擬各種復(fù)雜的曲線或曲面邊界，網(wǎng)格的劃分比較隨意，可以統(tǒng)一處理多種邊界條件，離散方程的形式規(guī)范，便于編制通用的計(jì)算機(jī)程序，在固體力學(xué)方程的數(shù)值計(jì)算方面取得巨大的成功。 有限元軟件MSC PATRAN的簡介，最早由美國宇航局(NASA)倡導(dǎo)開發(fā)的,。, 卷筒軸的有限元分析 建立模型 卷筒是帶鋼卷取的直接部件，負(fù)荷大，溫度高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜。進(jìn)而影響著整個(gè)卷筒的使用壽命，所以在此選取卷筒軸作為研究對象。 有限元步驟導(dǎo)入模型后，開始對卷筒軸進(jìn)行網(wǎng)格劃分，： 整體網(wǎng)格劃分效果圖其中，某些細(xì)節(jié)需要注意，特殊結(jié)構(gòu)需要布種子，畫硬線硬點(diǎn)手動(dòng)劃分網(wǎng)格，如下圖所示： 網(wǎng)格中的細(xì)節(jié) 網(wǎng)格劃分完畢后，需要對材料屬性進(jìn)行設(shè)定，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，設(shè)定如下：彈性模量E設(shè)為210000Mpa。其中徑向壓力視為均布力。 應(yīng)力云圖 局部應(yīng)力云圖由圖可見，應(yīng)力集中發(fā)生在界面有突變的地方，該處產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)力的陡增。由于時(shí)間和數(shù)據(jù)有限，本文在此部分僅僅作一個(gè)簡單的定性分析，找出應(yīng)變和應(yīng)力的最大位置的大致所在，在今后的學(xué)習(xí)和研究中可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定量的分析和計(jì)算。本文在對冷軋帶鋼卷取機(jī)的工作原理、機(jī)構(gòu)形式和功能特點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，有限元法等多個(gè)學(xué)科的理論知識(shí)，針對卡羅塞爾卷取機(jī)，進(jìn)行了機(jī)構(gòu)分析和參數(shù)分析計(jì)算以及對部分具體零部件進(jìn)行了有限元仿真。在第二章，本文著重介紹了卡羅塞爾卷取機(jī)的工作原理及主要構(gòu)件的組成，并分別簡單的介紹了下各個(gè)構(gòu)件。對卡羅塞爾卷取機(jī)的主電機(jī)、傳動(dòng)軸、齒輪、軸承、聯(lián)軸器、鍵等進(jìn)行參數(shù)計(jì)算、選型以及校核，通過對卷筒扇形板和楔形塊的工作原理進(jìn)行剖析以及受力分析，對卷筒裝置個(gè)組件進(jìn)行了選型。重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn)參 考 文 獻(xiàn)[1]鄒家祥，軋鋼機(jī)械，冶金工業(yè)出版社，2006[2]劉寶衍，軋鋼機(jī)械設(shè)備，冶金工業(yè)出版社，1984[3]鄒家祥，軋鋼機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論，冶金工業(yè)出版社，[4]黃慶學(xué)，軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)，冶金工業(yè)出版社，[5]龍振宇，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，[6]陳天富等，材料力學(xué)，重慶大學(xué)出版社，[7]祖業(yè)發(fā)，現(xiàn)代機(jī)械制圖，機(jī)械工業(yè)出版社，[8]成大先，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，第四版1~5卷，化學(xué)工業(yè)出版社，2002[9]許睦旬，Inventor 2009三維機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用基礎(chǔ)，高等教育出版社，2009[10]劉兵山，Patran從入門到精通，中國水利水電出版社，[11] 重型機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，[12] 電動(dòng)機(jī)[13]覃廷堯、盧進(jìn)莉，新型卷取機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，西安重型機(jī)械研究所，重型機(jī)械，2009 [14]潘仲，高速冷連軋卷取機(jī)電機(jī)功率和減速比的確定，寶鋼技術(shù)，[15]馮鎖莉等，關(guān)于精整卷取機(jī)卷筒的分析，科技咨訊，2007[16]姜世平等，Carrousel卷取機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)分析，機(jī)械設(shè)計(jì)，[17]王愛民等，冷軋卷取機(jī)懸臂卷軸支撐的設(shè)計(jì)改造，新疆鋼鐵，[18]布昭元等，降低地下卷取機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)載荷的研究，冶金設(shè)備，[19]戴文軍，卡羅塞爾卷取機(jī)動(dòng)態(tài)特性分析及仿真研究，[20]焦時(shí)光，卡羅塞爾卷取機(jī)結(jié)構(gòu)和參數(shù)分析及仿真,[21]曹憲勇，張力卷取機(jī)在工程中的應(yīng)用，中冶京誠工程技術(shù)有限公司軋鋼所　北京100176，[22]覃廷堯,盧進(jìn)莉,新型卷取機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用,西安重型機(jī)械研究所,1999[23]Patrick Smolinski, Craig S. 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