出鋼機的設(shè)計 料桿式出鋼機【含CAD圖紙】
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出鋼機的設(shè)計
摘 要
出鋼機是加熱爐區(qū)重要的機械設(shè)備之一，它的運轉(zhuǎn)直接影響整套軋機的生產(chǎn)率。目前廣泛應(yīng)用的出鋼機有兩種，分別是側(cè)出料出鋼機和料桿式出鋼機。本文對料桿式出鋼機進行了研究，并根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境設(shè)計了料桿式出鋼機。
首先本文討論了出鋼機的發(fā)展及主要形式，并闡述了料桿式出鋼機的工作原理及工作過程。在設(shè)計過程中，對主要的部件做了合理的選用，例如：傳動系統(tǒng)設(shè)計中電動機及減速器的計算和選用、聯(lián)軸器的選擇、出料桿升降機構(gòu)和移送機構(gòu)的方案進行的論證等等，以便達到最佳的經(jīng)濟效益和工作效率。
然后根據(jù)原始數(shù)據(jù)中的出料桿前進和后退的速度，計算傳動軸的轉(zhuǎn)速和電動機至出料桿的總的機械傳動效率等結(jié)果，并依據(jù)這些結(jié)果初選電動機，并對所選電動機做過載校核，若滿足要求則選用，否則重新選用再校核。再選擇聯(lián)軸器、設(shè)計減速器并選用。
最后對主要零件進行強度校核，包括出料桿、壓輥和傳動軸進行強度校核，聯(lián)軸器的強度校核，減速器中齒輪、軸和軸承的強度校核，傳動軸上鍵的強度校核。
關(guān)鍵詞：出料桿 ，移送機構(gòu)，壓輥
A steel aircraft design
Abstract
Heating furnace steel machine is a mechanical one important area, which directly affects the functioning of the entire rolling mill productivity. The current widespread application of the two steel, a material difference is adjacent to a steel machines and materials from foreign steel machines. All of the expected foreign steel machines studied, and in accordance with the environmental design of the expected foreign steel machines.
The first discussed a steel aircraft development and main form of foreign steel materials and expounded principles and the work process. In the design process, the main components of a reasonable choice, for example : drivetrain system design, calculation and electric motors and reducer selection, shaft coupling option, the expected pole-transfer agencies and institutions of verification programme, in order to achieve the best value for money and efficiency.
Based on raw data from the expected pole speed of the advance and retreat, on the transmission shaft rotational speed and electric motors to a total expected pole mechanical transmission efficiency results, and based on these findings primary electric motors and electric motors done is chosen degree, if it is to meet the requirements of the selection, otherwise choose to re-verification. Then shaft coupling, reducer design and selection.
Finally intensity of the main components for verification, including the expected pole, pressure roller intensity and transmission shaft for accuracy, shaft coupling degree of intensity, reducer, gear, axle and bearings intensity accuracy, transmission shaft, Kin intensity degree.
Keyword：the expected pole transfer agencies pressure roller
目 錄
1概 述 1
1.1設(shè)計的目的、意義及相關(guān)設(shè)備的發(fā)展情況 1
1.1.1畢業(yè)設(shè)計的目的和意義 1
1.1.2國內(nèi)外相關(guān)設(shè)備發(fā)展情況 1
1.3設(shè)計方案的評述 2
1.3.1出鋼機的形式 2
1.3.2出鋼機的結(jié)構(gòu)及工作原理 4
1.3.3出鋼機主要裝置形式的選擇及原因 5
2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 7
2.1主傳動裝置設(shè)計方案的確定 7
2.2電動機的選擇 7
2.2.1出鋼機主動電機的功率及轉(zhuǎn)速計算 7
2.2.2確定電動機的型號 9
2.2.3電機過載能力的驗算 9
2.3減速器的計算 9
2.3.1確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 9
2.3.2確定第一級傳動的中心距 11
2.3.3確定第二級傳動的中心距 12
2.3.4減速器的潤滑及密封 13
2.4聯(lián)軸器的選擇 14
2.4.1聯(lián)接電機與減速器的聯(lián)軸器選擇 14
2.4.2聯(lián)接減速器與傳感器的聯(lián)軸器選擇 15
2.4.3聯(lián)接減速器與主令控制器的聯(lián)軸器選擇 16
3 主要零件強度計算 17
3.1減速器中齒輪強度計算 17
3.1.1齒根彎曲疲勞強度計算 17
3.1.2齒面接觸疲勞強度計算 19
3.2減速器低速軸的設(shè)計計算 19
3.3滾動軸承的選擇和壽命驗算 25
3.4鍵聯(lián)接強度計算 27
3.5聯(lián)軸器的強度計算 27
3.5.1聯(lián)接電機與減速器的聯(lián)軸器強度計算 27
3.5.2聯(lián)接減速器與傳感器的聯(lián)軸器強度計算 28
3.5.3聯(lián)接減速器與主令控制器的聯(lián)軸器強度計算 29
3.6齒輪齒條強度校核計算 29
3.6.1按接觸疲勞強度計算 29
3.6.2按彎曲疲勞強度計算 32
3.7傳動軸的鍵聯(lián)接強度計算 33
3.8出料桿的強度校核 34
結(jié)語 34
致謝 35
參考文獻 36
1概 述
1.1設(shè)計的目的、意義及相關(guān)設(shè)備的發(fā)展情況
1.1.1畢業(yè)設(shè)計的目的和意義
畢業(yè)設(shè)計是一個綜合的專業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是通過一定工程實踐工作，將前面所學(xué)的理論知識與工程實踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力、獨立思考能力和解決工程問題能力。在畢業(yè)設(shè)計中，通過查閱資料、方案設(shè)計、參數(shù)確定、理論分析、設(shè)計計算，從而提高分析及解決問題的能力，達到高級工程技術(shù)人員的基本要求。
1.1.2國內(nèi)外相關(guān)設(shè)備發(fā)展情況
世界上主要工業(yè)國家的鋼產(chǎn)量中，有四分之三要經(jīng)過軋制，其中板、帶鋼產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的一半以上。加熱是軋制作業(yè)線的初始工序，鋼料軋制前的加熱廣泛應(yīng)用各種不同爐型結(jié)構(gòu)的連續(xù)加熱爐。出鋼機是加熱爐區(qū)重要的機械設(shè)備之一，它的運轉(zhuǎn)直接影響整套軋機的生產(chǎn)率[5]。
在以前廣泛的應(yīng)用有一種簡單的出鋼方式，它的工作原理是，加熱爐端出料時，推鋼機將鋼料推到出料端的斜坡上，靠鋼料的自重滑出爐外。這種方式不需出料機械，結(jié)構(gòu)簡單，但缺點是尺寸較大、重量較重的板坯對出料輥道的沖擊力很大；有時板坯偏斜后又滑不到輥道上；板坯表面還容易劃傷，產(chǎn)生翹皮、結(jié)疤等現(xiàn)象。加之板坯在下滑過程中對輥道的撞擊，影響了輥道的使用壽命。
所以為了適應(yīng)大坯料生產(chǎn)的要求,加快了生產(chǎn)的節(jié)奏,保證了高附加值鋼板的軋制，目前廣泛應(yīng)用的出鋼機有兩種，分別是側(cè)出料出鋼機和料桿式出鋼機。這兩種出鋼機都有生產(chǎn)效率高的特點，所以大量的應(yīng)用在連接加熱爐區(qū)和連軋作業(yè)區(qū)之間，具有提高鋼板表面質(zhì)量和經(jīng)濟效益重要意義。
1.3設(shè)計方案的評述
1.3.1出鋼機的形式
(1)側(cè)出料出鋼機
推鋼機將加熱好的鋼料推到出料位置后，爐頭側(cè)面的出鋼機推桿伸入爐內(nèi)，將鋼料推到爐外輥道或料臺上。為了使機構(gòu)簡單并能保證機械安全運轉(zhuǎn)，一般出鋼機推桿采用
原料驗收
加 熱
開 坯
連 軋
火焰切割
火焰切割
定尺鋸切
標(biāo) 志
冷 卻
清 理
檢 驗
檢 查
入 庫
發(fā) 出
探 傷
噴 標(biāo)
包 裝
圖1.1 工藝流程
摩擦輥傳動的方式。推力較大時上下摩擦輥同時傳動，推力小時只用下輥傳動。
有的小型鋼坯加熱爐，鋼坯軋制周期短，為了配合推鋼機滿足軋制周期的要求，將出鋼機整個放在一個小車上，并能在軌道上移動。當(dāng)推鋼機將一批鋼坯（例如3~8根）推到出鋼位置后，靠整個出鋼機移動，可依次將鋼坯逐根推出爐外。也有的使出鋼機支座繞尾部回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動一個很小的角度而能同樣起到上述作用[5]。如圖1.2
1-推桿 2-夾持輥 3-機架軌道 4-小車
圖1.2 小車結(jié)構(gòu)
(2) 料桿式出鋼機
料桿式出鋼機出料是靠出料桿伸入爐內(nèi)后升起，將加熱好的板坯托起移出爐外，然后出料桿下降，將板坯放在送料輥道上，它的優(yōu)點是機械傳動效率高、出鋼速度比較快、工作可靠。因此目前大型板坯的出爐，一般都采用料桿式出鋼機出料。
為了適應(yīng)大坯料生產(chǎn)的要求，提高連軋作業(yè)區(qū)的生產(chǎn)效率，所以，選用料桿式出鋼機。
1.3.2出鋼機的結(jié)構(gòu)及工作原理
(1)出鋼機的結(jié)構(gòu)：
出鋼機設(shè)備由兩大部分組成，一是傳動裝置，二是升降移送機構(gòu)。主要包括主電機、減速器、出料桿、活動架、升降機構(gòu)、壓輥裝置、支承裝置、液壓缸、橫移傳動裝置等機構(gòu)組成。
(2)出鋼機的工作原理：
出鋼機的初始位置和狀態(tài)是，升降機構(gòu)處于下位，移送機構(gòu)處于后位（即爐后輥道）的軋制中心線上。
出鋼工藝過程是周期性的，出鋼機由初始位置向加熱爐方向（正向）運行取鋼時升降機構(gòu)處于下位。此時移送機構(gòu)以高速運行，接近爐門時減至中速，接近板坯時減至低速。當(dāng)出鋼機出料桿端頭插入到板坯下底面3/4寬度的深度時停車，以確保板坯重心落在出料桿內(nèi)，同時又不誤碰相鄰的板坯。出鋼時，首先升降機構(gòu)升起到上位，出料桿托起板坯，使板坯底面高于爐內(nèi)滑軌面和爐后輥道面。然后移送機構(gòu)反向運行，從爐出口側(cè)向爐后輥道軋制中心線移送。因為帶有負(fù)載，不用高速級，先低速運行。當(dāng)板坯露出爐門時升至中速，到達軋制中心線時停車。然后升降機構(gòu)降至下位，使板坯落在爐后輥道面上，由后者運輸，經(jīng)高壓水除鱗后送往主軋機或粗軋機軋制。
1.3.3出鋼機主要裝置形式的選擇及原因
(1)出鋼機頭重腳輕，出料桿滾輪始終處于受壓狀態(tài)，出鋼時，如果滾輪上承受了遠(yuǎn)大于設(shè)計極限的正壓力，造成滾輪軸承損壞嚴(yán)重。此外,如果采用鏈傳動，滾輪與傳動鏈輪之間有一受力臂，又長時間承受較大的正壓力，造成出鋼機受力臂后部產(chǎn)生塑性變形，最終導(dǎo)致鏈條打滑。所以，針對出鋼機鏈條打滑現(xiàn)象，采用了齒輪齒條式結(jié)構(gòu)，保證了傳動精度的可靠。
(2)出料桿通過行走輪壓在工作臺上，出料桿重心偏高,承受負(fù)荷時，出料桿與所托重物為一體，則重心繼續(xù)上移，造成出料桿行走過程中失穩(wěn)，嚴(yán)重影響定位精度。針對出料桿變形失穩(wěn)的情況，將出料桿設(shè)計為整體鑄鋼結(jié)構(gòu)。
(3)出料桿頭部為焊接式箱型結(jié)構(gòu)，在使用中出料桿與鋼坯直接接觸，在高溫作用下，箱型出料桿焊縫受熱產(chǎn)生應(yīng)力，最終導(dǎo)致焊縫開裂而引發(fā)出料桿變形，嚴(yán)重時造成出料桿托鋼位置不正，出現(xiàn)鋼坯掉道現(xiàn)象。所以，為了保證齒輪齒條的充分嚙合，將出料桿頭部滾輪置于齒輪上方，同時，將滾輪位置確定在出料桿自由狀態(tài)時的中部，有效地減小了滾輪使用過程中承受的正壓力，同時改善了出料桿的局部受力情況。
(4)出料桿在承受負(fù)荷時，產(chǎn)生較大的彈性變形，出料桿彈性變形為“⌒”形，進而引起機體晃動，不能完成出鋼動作。出料桿升降裝置采用偏心輪裝置，當(dāng)出料桿升起時,偏心輪的鎖定完全依靠電機的抱閘,而抱閘的抱緊力矩隨著出料桿的負(fù)載變化而變化,升降可靠性較低。
針對出鋼機升降機構(gòu)可靠性低的情況，采用四連桿曲柄擺桿機構(gòu)，由液壓缸帶動曲柄四連桿裝置，再由連桿帶動擺桿托輪，托輪直接支承在出料桿下部，從而增加了出料桿受力時的穩(wěn)定性。同時，將托輪設(shè)計為滾動軸承形式，以減少出料桿行走時的摩擦阻力。此升降機構(gòu)可以通過擺桿角度的變化得到不同的起升速度。同時,適當(dāng)?shù)卦黾訑[桿的回轉(zhuǎn)半徑，可以減小對電機啟動力矩的要求。此機構(gòu)依靠四連桿本身的自鎖性，加上電機抱閘的抱緊力矩，有效地提高了升降的可靠性。
(5)出料桿的行程：
出鋼機的出鋼節(jié)奏要滿足軋制節(jié)奏，出鋼機的出料桿行程主要取決于被加熱的鋼坯長度和爐子寬度，由這些因素來確定兩種坯料的前進、后退最大行程3190mm（280×380）；前進、后退最大行程3140mm（280×280）
2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算
原始數(shù)據(jù)：
最大負(fù)荷： 7.9 t
前進、后退最大行程： 3190（280×380）mm
前進、后退最大行程， 3140（280×280）mm
前進速度： 36 m/min
后退速度： 72 m/min
上升速度： 2 m/min
下降速度： 4 m/min
出料桿前進上升量： 100 mm
出料桿前進下降量： 100 mm
出料桿后退上升量： 100 mm
出料桿后退下降量： 100 mm
液壓缸直徑： 200mm
液壓缸行程： 420 mm
液壓缸最大工作壓： 14 MPa
齒條出料桿： 3個
齒條出料桿間距： 2000 mm
齒條出料桿寬度： 500 mm
2.1主傳動裝置設(shè)計方案的確定
由于現(xiàn)場的環(huán)境、要求出料桿快速和平穩(wěn)的工作，所以選用二級圓柱斜齒輪減速器。這種減速器的特點是承載能力和速度范圍大、傳動比恒定、外廓尺寸小、工作可靠、效率高、壽命長。工作過程是電機通過減速器使出鋼機工作。如圖2.1
2.2電動機的選擇
2.2.1出鋼機主動電機的功率及轉(zhuǎn)速計算
由文獻[5]中公式30-1得出鋼機電動機的功率計算：
(2.1)
1-電動機 2-聯(lián)軸器 3-主令控制器 4-光電轉(zhuǎn)速傳感器
圖2.1 主傳動設(shè)計方案
式中：
——最大載荷，
——出鋼速度，
——由電動機至出料桿的總的機械傳動效率。影響值的因素很多，在一般情況下，齒條式出鋼機
由原始數(shù)據(jù)知前進速度為，后退速度為,二級圓柱斜齒輪減速器傳動比，則總傳動比合理范圍為，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為
(2.2)
2.2.2確定電動機的型號
根據(jù)以上的參數(shù)由文獻[4]選出電機，其型號為。
此電機的主要性能如表(2-1)：
型 號
額定功率 kW
滿 載 時
轉(zhuǎn)速r/min
電流
A
效率
%
功率因數(shù)
YP280M-6
55
980
104
92
0.87
6.5
1.8
2.0
2.2.3電機過載能力的驗算
根據(jù)電動機轉(zhuǎn)矩過載系數(shù)，則電動機最大轉(zhuǎn)矩：
(2.3)
(2.4)
式中：——電動機額定轉(zhuǎn)矩；
——電動機轉(zhuǎn)矩過載系數(shù)；
則 ，故所選電動機過載能力足夠。
2.3減速器的計算
2.3.1確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比
出料桿后退速度 72，齒輪齒條傳動中齒輪軸直徑D=400
(2.5)
傳動裝置總傳動比
式中：——電動機滿載轉(zhuǎn)速;
——工作機主動軸轉(zhuǎn)速
分配減速器的各級傳動比：
按展開式布置，考慮潤滑條件，為使兩極大齒輪直徑相近，可由圖12展開式曲線查得，則
各軸的運動和動力參數(shù)
（1） 各軸轉(zhuǎn)速：
——電動機滿載轉(zhuǎn)速
（2） 各軸輸入功率：
各連接的效率：
（3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩：
由公式(2.3)得：
2.3.2確定第一級傳動的中心距
由接觸疲勞強度公式計算得到的斜齒圓柱齒輪傳動的小齒輪分度圓直徑為，所以取
（1） 初定
（2）選定模數(shù)，齒數(shù)、和螺旋角
(2.6)
一般，初選，
則，取97，代入公式(2.6)得：
由標(biāo)準(zhǔn)取，則根據(jù)公式(2.6)得：
取
取，則，根據(jù)公式(2.6)得：
（3） 計算齒輪分度圓直徑：
小齒輪
大齒輪
（4） 齒輪寬度：
按強度計算要求，由文獻[1]表(10-7)取齒寬系數(shù)為，則齒輪工作寬度：
(2.7)
圓整為大齒輪寬度 ，取小齒輪寬度
2.3.3確定第二級傳動的中心距
由接觸疲勞強度公式計算得到的斜齒圓柱齒輪傳動的小齒輪分度圓直徑，所以取
（1） 初定
（2）選定模數(shù)，齒數(shù)、和螺旋角，由公式(2.6)得：
一般，初選，
則，取111，代入公式(2.6)得：
由標(biāo)準(zhǔn)取，則由公式(2.6)得：
取
取，則，由公式(2.6)得：
（3） 計算齒輪
小齒輪：
分度圓直徑：
齒頂高
齒根高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
大齒輪：
分度圓直徑
齒頂高
齒根高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
（4） 齒輪寬度：
按強度計算要求，由文獻[1]表(10-7)取齒寬系數(shù)為，由公式(2.7)得，則齒輪工作寬度圓整為大齒輪寬度 ，取小齒輪寬度
2.3.4減速器的潤滑及密封
齒輪在工作時,齒面產(chǎn)生摩擦和磨損，造成動力損耗。因此潤滑式齒輪傳動設(shè)計是制造中的一個重要方面。潤滑的功用是，減磨提高傳動效率，減緩和防止齒面失效以及散熱和防銹等。其潤滑方式可采用兩種方案，噴油潤滑和浸油潤滑。對于浸油潤滑方式，在速度低時為了減少功率損耗，浸油深度為1/3齒頂圓半徑。本次設(shè)計大小齒輪的潤滑方式為浸油潤滑，要求在冬季HL-20℃，夏季HL-30℃。
對于小齒輪軸上的一對滾動軸承，其潤滑方式為甩油環(huán)，潤滑油為潤滑脂ZG-4（GB491-86）。其密封裝置選用氈圈油封形式。
2.4聯(lián)軸器的選擇
2.4.1聯(lián)接電機與減速器的聯(lián)軸器選擇
（1）類型選擇：
由于電機聯(lián)接的是減速器的高速軸，故常用彈性聯(lián)軸器，這里選擇帶制動輪彈性柱銷聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器的特點是傳遞轉(zhuǎn)矩的能力很大，結(jié)構(gòu)更為簡單，安裝、制造方便，耐久性好，也有一定的緩沖和吸振能力，允許被聯(lián)接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移，適用于軸向竄動較大、正反轉(zhuǎn)變化較多和起動頻繁的場合。 如圖2.2
1-半聯(lián)軸器 2-制動輪 3-柱銷 4-擋板
圖2.2 GB5014-85HLL型帶制動輪彈性柱銷聯(lián)軸器
（2）載荷計算：
由公式(2.3)得公稱轉(zhuǎn)矩：
由文獻[1]中表14-1查得，故由文獻[1]中公式(14-3)得計算轉(zhuǎn)矩為：
(2.8)
(3)型號選擇：
從文獻[3]中查得GB5014-85HLL型帶制動輪彈性柱銷聯(lián)軸器，選擇的型號是：HLL6，其中許用轉(zhuǎn)矩為，許用最大轉(zhuǎn)速為，所以適用。
2.4.2聯(lián)接減速器與傳感器的聯(lián)軸器選擇
（1）類型選擇
由于是減數(shù)器的高速軸聯(lián)接光電轉(zhuǎn)速傳感器，所以選擇滑塊聯(lián)軸器，這是因為它的特點是它的中間滑塊的質(zhì)量很小，又具有彈性，故具有較高的極限轉(zhuǎn)速。這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，適用于小功率、高轉(zhuǎn)速而無劇烈沖擊處。如圖2.3
1-螺釘 2-半聯(lián)軸器 3-滑塊 4-半聯(lián)軸器
圖2.3 JB/ZQ4384-86 KL3 滑塊聯(lián)軸器
（2）載荷計算：
公稱轉(zhuǎn)矩
由文獻[1]中表14-1查得，故由文獻[1]中公式(14-3)得計算轉(zhuǎn)矩為：
(3)型號選擇：
從文獻[3]中查得JB/ZQ4384-86 KL型滑塊聯(lián)軸器，選擇的型號是：KL3 ，其中許用轉(zhuǎn)矩為，許用最大轉(zhuǎn)速為，所以適用。
2.4.3聯(lián)接減速器與主令控制器的聯(lián)軸器選擇
（1）類型選擇：
選擇滑塊聯(lián)軸器，這是因為它的特點是它的中間滑塊的質(zhì)量很小，又具有彈性，故具有較高的極限轉(zhuǎn)速。這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，適用于小功率、高轉(zhuǎn)速而無劇烈沖擊處。如圖2.4
（2）載荷計算：
公稱轉(zhuǎn)矩
1-螺釘 2-半聯(lián)軸器 3-滑塊 4-半聯(lián)軸器
圖2.4 JB/ZQ4384-86 KL5 滑塊聯(lián)軸器
由文獻[1]中表14-1查得，故由文獻[1]中公式(14-3)得計算轉(zhuǎn)矩為
(3)型號選擇：
從文獻[3]中查得JB/ZQ4384-86 KL型滑塊聯(lián)軸器，選擇的型號是：KL5 ，其中許用轉(zhuǎn)矩為，許用最大轉(zhuǎn)速為，所以適用。
3 主要零件強度計算
3.1減速器中齒輪強度計算
3.1.1齒根彎曲疲勞強度計算
（1） 端面重合度：
已知：，由文獻[1]中圖(10-26)查得
，
則 (3.1)
（2） 載荷系數(shù)：
使用系數(shù) 由文獻[1]中查表(10-2)得
動載系數(shù) 已知：7級精度，
由文獻[1]中查圖(10-8)得
齒間載荷分配系數(shù) 由文獻[1]中查表(10-3)得
齒向載荷分布系數(shù) 根據(jù)文獻[1]中表(10-4)要求先求得：
由由文獻[1]中表(10-4)查得的公式：
(3.2)
再由文獻[1]中查圖(10-13)得：
(3.3)
（3） 斜齒輪的齒形系數(shù)
可近似地按當(dāng)量齒數(shù)，由文獻[1]中表(10-5)查取
查得
（4） 斜齒輪的應(yīng)力校正系數(shù)
（5） 螺旋角影響系數(shù)
斜齒輪的縱向重合度
(3.4)
由的值，根據(jù)文獻[1]中圖(10-28)查數(shù)值為0.92
（6）
由文獻[1]中公式(10-16)得：
(3.5)
計算許用齒根彎曲疲勞強度：
（1） 由文獻[1]中圖(10-20C)查得大齒輪的彎曲疲勞強度極限
（2） 由文獻[1]中圖(10-18)查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
（3）
（4） 取彎曲疲勞安全系數(shù) ,由文獻[1]中公式(10-12)得：
(3.6)
所以符合要求。
3.1.2齒面接觸疲勞強度計算
——彈性影響系數(shù)，單位為，數(shù)值列于(1)中表（10-6）
，
(3.7)
由文獻[1]中圖（10-21）查得：
齒輪的接觸疲勞強度極限
接觸疲勞壽命系數(shù)
由，得出
由文獻[1]中公式(10-12)得：
(3.8)
3.2減速器低速軸的設(shè)計計算
(1) 初步確定軸的直徑
選取軸的材料為45，調(diào)制處理。取=112，于是得：
由于有鍵槽的影響d = 1.3×108.26 = 140.74mm，取d = 140mm。
（2）齒輪的受力分析：
（3）繪制齒輪軸的受力簡圖，如圖3.1所示，由圖得，，求支座反力：
①水平面支反力：
由，得：
(3.9)
圖3.1 軸的載荷分布圖（M，T的單位為N·m）
由，得：
(3.10)
②垂直面支反力：
由，得：
(3.11)
由，得：
(3.12)
（4）作彎矩圖：
① 水平面彎矩圖：
(3.13)
② 垂直面彎矩圖：
(3.14)
③ 合成總彎矩M圖：
(3.15)
(3.16)
（5）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度：
進行校核時，通常是校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面B的強度）。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力時，取，由文獻[1]中公式15-5得，計算應(yīng)力為：
(3.17)
式中：——軸的計算應(yīng)力，單位為；
——軸所受的彎矩，單位為；
——軸所受的扭矩，單位為；
——軸的抗彎截面系數(shù)，單位為；
——對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力；
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻[1]中表15-1查得
因此，故安全。
（6）精確校核軸的疲勞強度
① 判斷危險截面：
在2-2截面上，既有較大的彎矩，又有扭矩，所以校核2-2截面。雖然1-1截面承受的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，而且軸徑最大，故1-1截面不必校核。只校核2-2截面：
② 在2-2截面左側(cè)
抗彎截面系數(shù)為：
(3.18)
抗扭截面系數(shù)為：
(3.19)
彎矩M及彎曲應(yīng)力為：
(3.20)
扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：
(3.21)
軸的材料為45，調(diào)制處理。由文獻[1]中表(15-1)查得 ，，，，HBS = 287～241。
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按文獻[1]中附表(3-2)查取。因為，，經(jīng)插值后可查得：
又由文獻[1]中附圖(3-1)可得軸的材料的敏性系數(shù)為：
故有效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻[1]中式(附3-4)為：
由文獻[1]中附圖(3-2)得尺寸系數(shù) ；
由文獻[1]中附圖(3-3)得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ；
軸按磨削加工，由文獻[1]中附圖(3-4)得表面質(zhì)量系數(shù)為：
軸未經(jīng)表面強化處理，即，則按文獻[1]中式(3-12)及(3-12a)得綜合系數(shù)值為：
又由文獻[1]中3-1及3-2得碳鋼的特性系數(shù)：
，取
，取
于是，計算安全系數(shù)值，按式(15-6)~(15-8)則得：
(3.22)
(3.23) (3.24)
故可知其安全。
③ 在3-3截面右側(cè)
由公式(3.18)得抗扭截面系數(shù)為：
扭矩T及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為：
由公式(3.21)得：
軸的材料為45，調(diào)制處理。由文獻[1]中表(15-1)查得 ，，，，HBS = 287～241。
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按文獻[1]中附表(3-2)查取。因為，，經(jīng)插值后可查得：
又由文獻[1]中附圖(3-1)可得軸的材料的敏性系數(shù)為：
故有效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻[1]中式(附3-4)為：
由文獻[1]中附圖(3-3)得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) ；
軸按磨削加工，由文獻[1]中附圖(3-4)得表面質(zhì)量系數(shù)為：
軸未經(jīng)表面強化處理，即，則按文獻[1]中式(3-12)及(3-12a)得綜合系數(shù)值為：
又由文獻[1]中3-1及3-2得碳鋼的特性系數(shù)：
，取
于是，計算安全系數(shù)值，按公式( 3.23)則得：
故可知其安全。
3.3滾動軸承的選擇和壽命驗算
(1) 滾動軸承的選擇
軸承為圓錐滾子軸承，型號為32230號。
由文獻[1]查得基本額定動載荷,基本額定徑向靜載荷，，，
額定工作壽命。
（2）壽命驗算
設(shè)軸承所受的支反力合力為，
由軸的校核可知：
水平方向支反力為：
垂直方向支反力為：
支反力合力為：
( 3.25)
( 3.26)
派生軸向力：
( 3.27)
則 軸右移
2軸承成為“緊軸承”，1軸承成為“松軸承”
緊軸承
松軸承
由文獻[1]中表(13-6)查得 在中等沖擊情況下取 載荷系數(shù)
1軸承：
則 ( 3.28)
( 3.29)
2軸承：
由公式( 3.28) 和( 3.29)得
則
因為 ，所以按軸承2的受力大小驗算。
由文獻[1]中表(13-4)查得 溫度系數(shù) ，對于滾子軸承，。
( 3.30)
由于 ，故選用的型號為32230軸承安全可靠，是適用的。
3.4鍵聯(lián)接強度計算
減速器中低速軸與齒輪聯(lián)接是用圓頭普通平鍵聯(lián)接，其主要失效形式是工作面被壓潰，因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進行強度校核計算
由文獻[1]中公式(6-1)得：
( 3.31)
式中：——傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為；
——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，單位為；
——鍵的工作長度，單位為，圓頭平鍵 ，這里為鍵的公稱長度，單位為；為鍵的寬度，單位為；
——軸的直徑，單位為；
——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為，從文獻[1]中表(6-2)查得 ；
故，符合要求。
3.5聯(lián)軸器的強度計算
3.5.1聯(lián)接電機與減速器的聯(lián)軸器強度計算
根據(jù)所選電機YP280M-6 E=140 D=75
聯(lián)軸器的型號是HLL6，主要的參數(shù)為
主動端：Z型軸孔 A型鍵槽 =75 =142
從動端：Y型軸孔 A型鍵槽 =70 =142
由電機的最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2.0得：
聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 =2×=2×535.97N=1071.94×N
柱銷中心分布圓直徑 =（10~15）=12×=1228.11
柱銷直徑
柱銷長度
柱銷數(shù) 其中取8
柱銷的剪切強度：
( 3.32)
柱銷的擠壓強度：
( 3.33)
——尼龍柱銷材料的許用切應(yīng)力 ，可取=11
——尼龍柱銷材料的許用壓強 ，可取=8~11
則和，驗算符合強度要求。
3.5.2聯(lián)接減速器與傳感器的聯(lián)軸器強度計算
聯(lián)接減速器與傳感器的聯(lián)軸器選擇的型號是： KL3 ，主要參數(shù)為：
主動端：Y型軸孔 A型鍵槽
從動端：Y型軸孔 A型鍵槽
已知軸的直徑
聯(lián)軸器的外徑
聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 =×N
滑塊凸榫的工作高度
( 3.34)
——半聯(lián)軸器端面與滑塊接觸的許用壓力，對于未淬火鋼與鑄鐵表面 =10~15
則，故適用。
3.5.3聯(lián)接減速器與主令控制器的聯(lián)軸器強度計算
聯(lián)接減速器與主令控制器的聯(lián)軸器選擇的型號是： KL5 ，主要參數(shù)為：
主動端：Y型軸孔 A型鍵槽
從動端：Y型軸孔 A型鍵槽
已知軸的直徑
聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 ×N
聯(lián)軸器的外徑
滑塊凸榫的工作高度 ，由公式( 3.34)得：
——半聯(lián)軸器端面與滑塊接觸的許用壓力，對于未淬火鋼與鑄鐵表面 =10~15
則，故適用。
3.6齒輪齒條強度校核計算
（1）齒輪材料為ZG35CrMo，查文獻[3]可知其機械性能如下：
MPa ；
MPa ；
硬度小于229HBS。
（2）齒輪參數(shù)：
模數(shù) ，齒數(shù) ，分度圓直徑mm
壓力角 ，齒頂高系數(shù) ，
頂隙系數(shù)，變位系數(shù)
3.6.1按接觸疲勞強度計算
齒面接觸疲勞強度計算公式：
( 3.35)
式中 –計算載荷；
–泊松比，塑料的泊松比為0.5，其余的材料為0.3；
–接觸線長度；
–彈性模量；
–嚙合齒面上嚙合點的曲率半徑；
為計算方便，取接觸線單位長度上的計算載荷：
( 3.36)
( 3.37)
( 3.38)
則上式為：
( 3.39)
式中 –嚙合齒面上嚙合點的綜合曲率半徑，單位 mm；
–彈性影響系數(shù)，單位MPa1/2；
N
mm；
由公式( 3.36)得： N/mm；
76.95 mm；
由公式( 3.37)得： mm；
由公式( 3.38)得：
MPa；
由公式( 3.39)得：
MPa；
又可知：
( 3.40)
公式摘于文獻[1]中(10-12)；其中–接觸疲勞壽命系數(shù)；
齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
公式取于文獻[1]中(10-13)，并查文獻[1]中圖10–19得：
；
–接觸疲勞強度極限值；并查文獻[1]中圖(10-21)得：
MPa；
–接觸疲勞強度安全系數(shù)；
由于點蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故可?。?
；
( 3.41)
MPa；
；
故安全。
3.6.2按彎曲疲勞強度計算
( 3.42)
其中 –齒輪齒跟彎曲應(yīng)力，單位MPa；
–齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力，單位MPa；
–載荷作用于齒頂時的應(yīng)力校正系數(shù)，
–齒形系數(shù)；
齒輪齒數(shù)； 查文獻[3]中
；
；
載荷系數(shù)：
( 3.43)
–按齒面接觸疲勞強度計算時用的齒間載荷分配系數(shù)；
–按齒面接觸疲勞強度計算時用的齒面載荷分配系數(shù)；
由公式( 3.42)得齒根彎曲應(yīng)力：
MPa；
齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力：
( 3.44)
公式摘于文獻[1]中(10-12),其中–彎曲疲勞壽命系數(shù)；
查文獻[1]中圖(10-18)得
；
–彎曲疲勞強度極限值；
查文獻[1]中圖(10-20)得
MPa；
齒根彎曲應(yīng)力：
MPa；
故安全。
3.7傳動軸的鍵聯(lián)接強度計算
傳動軸的鍵聯(lián)接是用圓頭普通平鍵聯(lián)接，其主要失效形式是工作面被壓潰，因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進行強度校核計算
由文獻[1]中公式(6-1)得：
式中：——傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為；
——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，單位為；
——鍵的工作長度，單位為，圓頭平鍵 ，這里為鍵的公稱長度，單位為；為鍵的寬度，單位為；
——軸的直徑，單位為；
——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為，從文獻[1]中表(6-2)查得 ；故，符合要求。
3.8出料桿的強度校核
當(dāng)出料桿取料時，出料桿受彎矩最大，故驗算此時的狀態(tài), 如圖3.3
圖3.3 出料桿受力分析
根據(jù)摩擦力原理可知，在A點產(chǎn)生齒輪拉力為：
( 3.45)
針對出鋼桿變形失穩(wěn)的情況，將出鋼桿設(shè)計為整體鑄鋼結(jié)構(gòu)，由圖可知A、B點所受彎矩最大,且A點較單薄,所以對A點進行校核。對于A點矩形梁,寬度，高度。
根據(jù)彎曲虎克定律得：
( 3.46)
其中：為截面上的剪力
結(jié) 論
本文對出鋼機的工作原理及工作過程進行了闡述，并依靠所學(xué)知識對出鋼機的各結(jié)構(gòu)進行了選擇和論證，以便達到最佳的經(jīng)濟效益和工作效率。還對設(shè)計的出鋼機的主要零件進行了強度校核。
在畢業(yè)設(shè)計期間，使我以前學(xué)過的《機械制圖》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《機械原理》、《機械設(shè)計》等專業(yè)基礎(chǔ)課得到復(fù)習(xí)和鞏固，并且使這些理論知識在實際中得到應(yīng)用。畢業(yè)設(shè)計期間，通過查閱資料、進入工廠實際了解設(shè)備，這樣不僅使我拓寬了知識面，而且還提高了設(shè)計能力和獨立思考的能力。同時，設(shè)計期間遇到問題與同組同學(xué)共同查閱資料、共同研究探討，使我認(rèn)識到團隊精神的重要性，為我以后走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。還有指導(dǎo)老師的敬業(yè)精神和對科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度使我身受感染。
在查閱國內(nèi)外資料時，我深知我國鋼鐵企業(yè)技術(shù)水平與國外的差距是很大的，作為一名即將畢業(yè)的大學(xué)生，我感到我肩上的重任，同時，我也會把這種壓力變?yōu)閯恿?，不斷的充實自己，提高自己的?chuàng)新能力，為國家的富強、東北的振興出一份力！
總之，這次畢業(yè)設(shè)計在我的知識上和人生上都具有重要意義，更是對我以后走向社會的一次難得的歷練。
致 謝
在本次畢業(yè)設(shè)計的過程中，我得到劉老師的大力支持和幫助，為我順利的完成畢業(yè)實習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)，而且也對我日后的學(xué)習(xí)和工作帶來了很大的幫助。同時，我也要感謝機械工程系的各位老師在設(shè)計期間對我的指導(dǎo)和幫助。通過此次設(shè)計所得到的鍛煉將給我將來走向社會帶來極大的幫助。
畢業(yè)設(shè)計以后，大學(xué)生活也將要結(jié)束，但是我不會停止學(xué)習(xí)，我會將在學(xué)校所學(xué)的知識融入實踐中去，不辜負(fù)遼寧科技學(xué)院機械工程系各位老師的培養(yǎng)和希望。
參考文獻
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附 錄
Row tandem cold rolling mill models and the flatness control
In the second half of 1994, Sidmar on the 1st column of cold rolling mill was transformed into a row of five full mill, and equipped with a pickling line. The composition of its mill equipment, including: Screwdown hydraulic rack on the body; with the first-axial movement to the middle of the six roll roller mill; rack all the support roll; final Axial on the rack Mobile work roll. The new cold-rolling technology and this new pickling line to allow the pickling process, the export size and strip mill flatness of the closed-control.
It contains two straight measurement system: First, the exit of the mill, and the other is on a rack between the cracks. Flatness through the traditional first-and last a feedback loop between the methods used straight-line model in support of the roll and axial movement set up to control the point. On-line model used to describe 6,4 roller mill axial movement of flatness of linear elements, parabolic and quartic equation.
Apart from the straight-degree feedback control and set up online model, a unique feedback system through the strip to confirm the new shape of the type of rack with the flatness measurement to improve the mill exports straightness. The new system all have reached the objective of improving the range of products offered by the flatness quality requirements.
Flatness requirements
Sidmar rolling mill-650 ~ 1880 mm, thick 0.3 ~ 3.5 mm and material strength from low-carbon steel to HSLA and in the scope of the carbon steel materials. From the cold-rolled flat-out good for the workpiece can increase production and productivity, it is easy to meet the requirements of the final customer.
Typically, the flatness of raw materials from the change to ± 15 units to go through the entrance to the export line, but according to the residual error and patterns of different wavelengths, the rolling of the roughness is st
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