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開題報(bào)告
題 目： 翻鋼機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué) 院：
專 業(yè)：
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
學(xué)生姓名：
起訖日期：
指導(dǎo)教師： 職稱：
學(xué)院院長(zhǎng)：
審核日期：
一、翻鋼機(jī)簡(jiǎn)介
本課題的任務(wù)是翻鋼機(jī)設(shè)計(jì)，鋼坯在輸送過程中具有一定的專用性，需解決有輸送輥道到冷床的問題，要考慮在翻轉(zhuǎn)過程中鋼坯的支撐均勻、位置控制準(zhǔn)確以及鋼坯尺寸。翻鋼機(jī)要完成幾個(gè)動(dòng)作，即方坯的輸送和放置、方坯的翻轉(zhuǎn)和撥爪的復(fù)位。
二、研究現(xiàn)狀分析
目前，國內(nèi)大中型型鋼生產(chǎn)使用的翻鋼移鋼設(shè)備有水壓式和機(jī)械夾鉗式翻鋼機(jī)兩種。長(zhǎng)城特殊鋼公司四鋼廠初軋車間825軋機(jī)機(jī)前機(jī)后原使用的是機(jī)械夾鉗式翻鋼機(jī)，它是該車間的重要設(shè)備之一。但該翻鋼機(jī)長(zhǎng)期不能滿足工藝既定的要求，主要是夾不緊、翻不轉(zhuǎn)軋件，翻鋼靠人工進(jìn)行，工人勞動(dòng)條件惡劣，影響產(chǎn)品產(chǎn)量的提高及產(chǎn)品規(guī)格的擴(kuò)大 (不能進(jìn)行大斷面型鋼的生產(chǎn))。1976年曾委托有關(guān)單位設(shè)計(jì)過水壓式翻鋼機(jī)，設(shè)備費(fèi) 用按當(dāng)時(shí)價(jià)格就需250萬余元，而且還要停產(chǎn)半年進(jìn)行基建和設(shè)備安裝，由于種種原因未付諸實(shí)施。鑒于機(jī)械夾鉗式翻鋼移鋼機(jī)實(shí)際使用中暴露出諸多缺陷，例如維修特別 困難，難于調(diào)試，易損零部件多等等，該廠又不擬重新制造。該廠急需設(shè)計(jì)一種工作可靠，投資少、上馬快、制造安裝維修方便且節(jié)能的翻鋼移鋼機(jī)，以結(jié)束人工翻鋼局面，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，擴(kuò)大產(chǎn)品品種。
三、本課題的研究?jī)?nèi)容
1、任務(wù)及要求
翻鋼機(jī)設(shè)計(jì)，150x150 ，6米， 翻轉(zhuǎn)90度。
2.主要內(nèi)容
（1）調(diào)查研究課題研究現(xiàn)況；
（2）分析要求，提出總體設(shè)計(jì)方案與選定翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方案；
（3）翻鋼機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核；
（4）動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
四、本課題的實(shí)施方案
1. 翻鋼機(jī)功能簡(jiǎn)介
翻鋼機(jī)的作用就是將經(jīng)過火焰切割機(jī)定尺切斷的連鑄方坯輸送并將其從輸送軌道翻上。功能簡(jiǎn)圖如下：
2.翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方案擬定
根據(jù)本次設(shè)計(jì)對(duì)翻鋼機(jī)功能，環(huán)境要求和現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)，考慮起工作環(huán)境，我組設(shè)計(jì)了以下方案。
方案一：曲柄搖桿式 如圖2.1所示
圖2.1 曲柄搖桿原理圖
方案二：液壓翻鋼機(jī)
本方案的工作原理主要是將液壓缸的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)通過桿件將其轉(zhuǎn)化為工作長(zhǎng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng).
方案三：齒輪傳動(dòng)翻鋼機(jī)
工作原理為：電動(dòng)機(jī)通過減速器減速后通過一對(duì)嚙合齒比大的嚙合齒輪，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)軸的定角轉(zhuǎn)動(dòng)。
通過對(duì)各種方案的綜合分析：本次設(shè)計(jì)選定方案一曲柄搖桿式機(jī)構(gòu)作為翻鋼機(jī)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
五、本課題的實(shí)施進(jìn)度計(jì)劃
本課題的實(shí)施計(jì)劃如下：
1.2015年3月1~10日：調(diào)查研究課題研究現(xiàn)況，撰寫開題報(bào)告；
2.2015年3月10日—3月15日：分析翻鋼機(jī)要求實(shí)現(xiàn)的功能，設(shè)計(jì)總體方案；
3.2015年3月16日—3月20日：根據(jù)總體方案及參數(shù)要求，確定翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方案；
4.2015年3月21日—3月25日：設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸并校核；
5.2015年:3月26日—3月31日：設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及尺寸；
6.2015年4月1日—4月5日：校核各主要零部件的強(qiáng)度；
7.2015年4月6日—4月20日：繪制翻鋼機(jī)的裝配圖及零件圖；
8.2015年4月21日—4月31日：書寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。
參考資料：
[1]鄭功福，黃建勛，朱新才.液壓翻鋼移鋼機(jī)的研制與應(yīng)用.重慶鋼鐵?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，7（3）：32-34
[2]楊莉華.平整機(jī)組翻鋼機(jī)液壓系統(tǒng)的故障診斷與處理.通用機(jī)械，2006，（2）：35-36
[3]鄭志祥.機(jī)械零件.高等教育出版社社
[4]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版
[5]王守城 段俊勇.液壓元件及選用.化學(xué)工業(yè)出版社
[6]劉鴻文.材料力學(xué).高等教育出版社
[7]孟慶森 王文先.金屬材料焊接基礎(chǔ).化學(xué)工業(yè)出版社
[8]張晨輝.設(shè)備潤滑與潤滑油應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社
[9]帶撥抓自動(dòng)翻鋼裝置的設(shè)計(jì).湖南冶金，1997，（2）：34-38
文獻(xiàn)綜述
題 目： 翻鋼機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué) 院：
專 業(yè)：
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
學(xué)生姓名：
起訖日期：
指導(dǎo)教師： 職稱：
學(xué)院院長(zhǎng)：
審核日期：
一、翻鋼機(jī)簡(jiǎn)介
本課題的任務(wù)是翻鋼機(jī)設(shè)計(jì)，鋼坯在輸送過程中具有一定的專用性，需解決有輸送輥道到冷床的問題，要考慮在翻轉(zhuǎn)過程中鋼坯的支撐均勻、位置控制準(zhǔn)確以及鋼坯尺寸。翻鋼機(jī)要完成幾個(gè)動(dòng)作，即方坯的輸送和放置、方坯的翻轉(zhuǎn)和撥爪的復(fù)位。
二、研究現(xiàn)狀分析
目前，國內(nèi)大中型型鋼生產(chǎn)使用的翻鋼移鋼設(shè)備有水壓式和機(jī)械夾鉗式翻鋼機(jī)兩種。長(zhǎng)城特殊鋼公司四鋼廠初軋車間825軋機(jī)機(jī)前機(jī)后原使用的是機(jī)械夾鉗式翻鋼機(jī)，它是該車間的重要設(shè)備之一。但該翻鋼機(jī)長(zhǎng)期不能滿足工藝既定的要求，主要是夾不緊、翻不轉(zhuǎn)軋件，翻鋼靠人工進(jìn)行，工人勞動(dòng)條件惡劣，影響產(chǎn)品產(chǎn)量的提高及產(chǎn)品規(guī)格的擴(kuò)大 (不能進(jìn)行大斷面型鋼的生產(chǎn))。1976年曾委托有關(guān)單位設(shè)計(jì)過水壓式翻鋼機(jī)，設(shè)備費(fèi) 用按當(dāng)時(shí)價(jià)格就需250萬余元，而且還要停產(chǎn)半年進(jìn)行基建和設(shè)備安裝，由于種種原因未付諸實(shí)施。鑒于機(jī)械夾鉗式翻鋼移鋼機(jī)實(shí)際使用中暴露出諸多缺陷，例如維修特別 困難，難于調(diào)試，易損零部件多等等，該廠又不擬重新制造。該廠急需設(shè)計(jì)一種工作可靠，投資少、上馬快、制造安裝維修方便且節(jié)能的翻鋼移鋼機(jī)，以結(jié)束人工翻鋼局面，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，擴(kuò)大產(chǎn)品品種。
三、翻鋼機(jī)功能要求
翻鋼機(jī)的作用就是將經(jīng)過火焰切割機(jī)定尺切斷的連鑄方坯輸送并將其從輸送軌道翻上。功能簡(jiǎn)圖如下：
四、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)類型
根據(jù)本次設(shè)計(jì)對(duì)翻鋼機(jī)功能，環(huán)境要求和現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)，考慮起工作環(huán)境，我組設(shè)計(jì)了以下方案。
方案一：曲柄搖桿式 如圖2.1所示
圖2.1 曲柄搖桿原理圖
方案二：液壓翻鋼機(jī)
本方案的工作原理主要是將液壓缸的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)通過桿件將其轉(zhuǎn)化為工作長(zhǎng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng).
方案三：齒輪傳動(dòng)翻鋼機(jī)
工作原理為：電動(dòng)機(jī)通過減速器減速后通過一對(duì)嚙合齒比大的嚙合齒輪，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)軸的定角轉(zhuǎn)動(dòng)。
參考資料：
[1]鄭功福，黃建勛，朱新才.液壓翻鋼移鋼機(jī)的研制與應(yīng)用.重慶鋼鐵?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，7（3）：32-34
[2]楊莉華.平整機(jī)組翻鋼機(jī)液壓系統(tǒng)的故障診斷與處理.通用機(jī)械，2006，（2）：35-36
[3]鄭志祥.機(jī)械零件.高等教育出版社社
[4]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版
[5]王守城 段俊勇.液壓元件及選用.化學(xué)工業(yè)出版社
[6]劉鴻文.材料力學(xué).高等教育出版社
[7]孟慶森 王文先.金屬材料焊接基礎(chǔ).化學(xué)工業(yè)出版社
[8]張晨輝.設(shè)備潤滑與潤滑油應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社
[9]帶撥抓自動(dòng)翻鋼裝置的設(shè)計(jì).湖南冶金，1997，（2）：34-38
XXXXX
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文)
翻鋼機(jī)設(shè)計(jì)
系 名：
專業(yè)班級(jí)：
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師姓名：
指導(dǎo)教師職稱：
年 月
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
第一章 緒論 1
1.1翻鋼機(jī)簡(jiǎn)介 1
1.2研究現(xiàn)狀分析 1
第二章 總體設(shè)計(jì) 2
2.1翻鋼機(jī)功能要求 2
2.2方案選定 2
2.2.1翻鋼機(jī)構(gòu)方案選定 2
2.2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案選定 3
第三章 動(dòng)力及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.1電動(dòng)機(jī)選擇 7
3.2總體參數(shù)計(jì)算 7
3.2.1傳動(dòng)比分配 7
3.2.2運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 7
3.3渦輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) 8
3.3.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類型 8
3.3.2選擇材料 9
3.3.3按計(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè) 9
3.3.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 10
3.3.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 11
3.3.6驗(yàn)算 12
3.4齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 12
3.4.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 12
3.4.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 12
3.4.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 14
3.4.4幾何尺寸計(jì)算 15
3.5軸的設(shè)計(jì)與校核 16
3.5.1蝸桿軸 16
3.5.2渦輪軸 19
3.5.3曲柄軸 21
3.6軸承的校核 24
3.6.1蝸桿軸上的軸承壽命校核 24
3.6.2渦輪軸上的軸承校核 24
3.6.3曲柄軸上的軸承校核 25
3.7鍵的校核 26
3.7.1蝸桿軸上鍵的強(qiáng)度校核 26
3.7.2蝸輪軸上鍵的強(qiáng)度校核 26
3.7.3曲柄軸上鍵的強(qiáng)度校核 26
3.8聯(lián)軸器的選用 27
第四章 翻鋼機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
4.1機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算 28
4.1.1計(jì)算曲柄搖桿機(jī)構(gòu)尺寸 28
4.1.2搖桿速度分析 28
4.2曲柄設(shè)計(jì) 29
4.3連桿設(shè)計(jì) 30
4.4搖桿設(shè)計(jì) 30
第五章 翻鋼機(jī)的安裝與維護(hù) 32
5.1翻鋼機(jī)的安裝 32
5.1.1安裝方法 32
5.1.2就位和找正調(diào)平 32
5.1.3安裝實(shí)施 32
5.2翻鋼機(jī)維護(hù) 34
總 結(jié) 35
參考文獻(xiàn) 36
致 謝 37
摘 要
本課題的任務(wù)是翻鋼機(jī)設(shè)計(jì)，鋼坯在輸送過程中具有一定的專用性，需解決由輸送輥道到冷床的問題，這就需要用到翻鋼機(jī)，其作用就是按照一定角度和頻率把鋼坯翻轉(zhuǎn)并送至專門位置。本次設(shè)計(jì)的翻鋼機(jī)主要由電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、曲柄、連桿、搖桿（翻鋼爪）、支架等構(gòu)成。
本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)主要包括：電動(dòng)機(jī)的選取，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，曲柄搖桿式翻鋼機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，機(jī)架的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)首先，通過對(duì)搓翻鋼機(jī)結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了翻鋼機(jī)的翻鋼機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案；接著，對(duì)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算選擇；然后，對(duì)各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核；最后，通過AutoCAD制圖軟件繪制了搓絲機(jī)總裝圖、傳動(dòng)裝置裝配圖及主要零部件圖。
通過本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對(duì)今后的工作于生活具有極大意義。
關(guān)鍵詞：翻鋼機(jī)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)
Abstract
The task of this project is to turn steel machine design, billet has some specificity in the delivery process, the need to solve the problem of roller conveyor to the cooling bed, which will need to turn steel machine, and its role is to follow a certain angle and frequency Flip the billet and sent to specialized positions. The design of the steel turning machine is mainly consists of motor, transmission, crank, connecting rods, rocker (turn Steel Talons), brackets and other accessories.
The design of the design include: the design of the motor selection, design of the transmission mechanism, designed to turn steel crank rocker mechanism, the rack. The design is first, by turning to rub steel machine structure and principles for analysis, the analysis presented in this design turned steel machine turned steel bodies and on the basis of the transmission mechanism; Next, the main technical parameters were calculated choice; then of the main components were designed and checked; Finally, AutoCAD drawing software to draw the thread rolling machine assembly diagrams, gear assembly drawings and main parts diagram.
Through this design, the consolidation of the university is expertise, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing, etc; mastered the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work of great significance in life.
Keywords:Durning steel machine, Rocker mechanism, Drive mechanism, Design
IV
翻 鋼 機(jī) 設(shè) 計(jì)
第一章 緒論
1.1翻鋼機(jī)簡(jiǎn)介
本課題的任務(wù)是翻鋼機(jī)設(shè)計(jì)，鋼坯在輸送過程中具有一定的專用性，需解決有輸送輥道到冷床的問題，要考慮在翻轉(zhuǎn)過程中鋼坯的支撐均勻、位置控制準(zhǔn)確以及鋼坯尺寸。翻鋼機(jī)要完成幾個(gè)動(dòng)作，即方坯的輸送和放置、方坯的翻轉(zhuǎn)和撥爪的復(fù)位。
1.2研究現(xiàn)狀分析
目前，國內(nèi)大中型型鋼生產(chǎn)使用的翻鋼移鋼設(shè)備有水壓式和機(jī)械夾鉗式翻鋼機(jī)兩種。長(zhǎng)城特殊鋼公司四鋼廠初軋車間825軋機(jī)機(jī)前機(jī)后原使用的是機(jī)械夾鉗式翻鋼機(jī)，它是該車間的重要設(shè)備之一。但該翻鋼機(jī)長(zhǎng)期不能滿足工藝既定的要求，主要是夾不緊、翻不轉(zhuǎn)軋件，翻鋼靠人工進(jìn)行，工人勞動(dòng)條件惡劣，影響產(chǎn)品產(chǎn)量的提高及產(chǎn)品規(guī)格的擴(kuò)大 (不能進(jìn)行大斷面型鋼的生產(chǎn))。1976年曾委托有關(guān)單位設(shè)計(jì)過水壓式翻鋼機(jī)，設(shè)備費(fèi) 用按當(dāng)時(shí)價(jià)格就需250萬余元，而且還要停產(chǎn)半年進(jìn)行基建和設(shè)備安裝，由于種種原因未付諸實(shí)施。鑒于機(jī)械夾鉗式翻鋼移鋼機(jī)實(shí)際使用中暴露出諸多缺陷，例如維修特別 困難，難于調(diào)試，易損零部件多等等，該廠又不擬重新制造。該廠急需設(shè)計(jì)一種工作可靠，投資少、上馬快、制造安裝維修方便且節(jié)能的翻鋼移鋼機(jī)，以結(jié)束人工翻鋼局面，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，擴(kuò)大產(chǎn)品品種。
第二章 總體設(shè)計(jì)
2.1翻鋼機(jī)功能要求
翻鋼機(jī)的作用就是將經(jīng)過火焰切割機(jī)定尺切斷的連鑄方坯輸送并將其從輸送軌道翻上。翻鋼坯料尺寸150x150mm，6m，翻轉(zhuǎn)90度。功能簡(jiǎn)圖如下：
圖2-1 翻鋼機(jī)功能簡(jiǎn)圖
2.2方案選定
2.2.1翻鋼機(jī)構(gòu)方案選定
根據(jù)本次設(shè)計(jì)對(duì)翻鋼機(jī)功能，環(huán)境要求和現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)，考慮起工作環(huán)境，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下方案。
（1）方案一：曲柄搖桿式 如圖2-2所示
曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件（曲柄）a作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，要干c只在一定角度內(nèi)擺動(dòng)，因此，曲柄a連桿b，搖桿c和連架桿d的尺寸滿足下列條件：
或
即a為最短連架
圖2-2 曲柄搖桿原理圖
（2）方案二：液壓翻鋼機(jī)
本方案的工作原理主要是將液壓缸的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)通過桿件將其轉(zhuǎn)化為工作長(zhǎng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。
工作原理：油從油源進(jìn)入液壓系統(tǒng)時(shí)，在定量泵節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，定量泵提供的是恒定流量。當(dāng)系統(tǒng)壓力增大時(shí)，會(huì)使流量需求減小。此時(shí)溢流閥開啟，使多余流量溢回油箱，保證溢流閥進(jìn)口壓力。當(dāng)三位四通換向閥1切換到左位時(shí)，液壓源的壓力油經(jīng)閥1，單向節(jié)流閥2中的單向閥，分流集流閥3，（此時(shí)分流閥作用），液控單向閥4和5，分別進(jìn)入液壓缸6和7的無桿腔，實(shí)現(xiàn)雙缸伸出同步運(yùn)動(dòng)，當(dāng)三位四通換向閥1切換至右位時(shí)，液壓源的壓力油經(jīng)閥1進(jìn)入液壓缸德有桿腔。同時(shí)反向?qū)ㄒ嚎貑蜗蜷y4和5，雙缸無桿腔經(jīng)閥4和5，分流集流閥3（此時(shí)分流閥作用），換向閥1回油，實(shí)現(xiàn)雙缸縮回同步運(yùn)動(dòng)，當(dāng)三位四通換向閥處于中位時(shí)液壓油通過1直接流回郵箱。
圖2-3 液壓系統(tǒng)圖
（3）方案三：齒輪傳動(dòng)翻鋼機(jī)
工作原理為：電動(dòng)機(jī)通過減速器減速后通過一對(duì)嚙合齒比大的嚙合齒輪，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)軸的定角轉(zhuǎn)動(dòng)。
以上各種方案：方案一和方案三中都有電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)和高要求的準(zhǔn)確制動(dòng)。而且方案三還要電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，對(duì)點(diǎn)都能掛機(jī)的損耗很大且不經(jīng)濟(jì)。通過對(duì)各種方案的綜合分析：本次設(shè)計(jì)選定方案一曲柄搖桿式機(jī)構(gòu)作為翻鋼機(jī)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
2.2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案選定
（1）機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)擬定的一般原則
a．采用盡可能簡(jiǎn)短的運(yùn)動(dòng)鏈；
采用簡(jiǎn)短的運(yùn)動(dòng)鏈，有利于降低機(jī)械的重量和制造成本，也有利于提高機(jī)械傳動(dòng)效率和減小積累誤差。為了使運(yùn)動(dòng)鏈見你短，在機(jī)械的幾個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈之間沒有嚴(yán)格的速比要求的情況下，可以考慮每一個(gè)運(yùn)動(dòng)一個(gè)原動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，并注意原動(dòng)機(jī)類型和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的選擇，以簡(jiǎn)化傳動(dòng)鏈。
b．優(yōu)先選用基本結(jié)構(gòu)；
魷魚基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方便，技術(shù)成熟，故在滿足功能要求的條件下，應(yīng)優(yōu)先選用基本機(jī)構(gòu)。若基本機(jī)構(gòu)不能滿足或者不能很好的滿足機(jī)械的運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力要求時(shí)，可以適當(dāng)?shù)貙?duì)其進(jìn)行變異或組合。
c．應(yīng)使機(jī)械油較高的機(jī)械效率；機(jī)械的效率取決于組成機(jī)械的各個(gè)機(jī)構(gòu)的效率。一次，當(dāng)機(jī)械中包含有機(jī)械效率較低的機(jī)構(gòu)時(shí)，就會(huì)使機(jī)械的總效率降低。但要注意，機(jī)械中各運(yùn)動(dòng)鏈所傳遞的功率往往相差很大，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重考慮使傳遞效率最大的主運(yùn)動(dòng)鏈具有較高的機(jī)械效率，而對(duì)于傳動(dòng)效率很小的輔助運(yùn)動(dòng)鏈，其機(jī)械效率的高低則可以妨礙次要地位，而著眼于其他方面的要求（如簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，減小外廓尺寸等）。
d．合理安排不同類型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的順序；
一般來說，在機(jī)構(gòu)的排列順序上有如下的一些規(guī)律：首先，在可能的情況下，轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)構(gòu)（如凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等）通常總是安排在運(yùn)動(dòng)鏈的末端，與執(zhí)行機(jī)構(gòu)靠近。其次，帶傳動(dòng)等摩擦傳動(dòng)，一般都安排在轉(zhuǎn)速較高的運(yùn)動(dòng)鏈的始端，以減小其傳遞的轉(zhuǎn)矩，從而減小其外形尺寸。這樣安排，也有利于啟動(dòng)平穩(wěn)和過載保護(hù)，而且原動(dòng)機(jī)的布置也方便。
e．合理分配傳動(dòng)比；
運(yùn)動(dòng)鏈的總傳動(dòng)比應(yīng)合理分配給各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具體分配方法應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1）每一級(jí)的傳動(dòng)應(yīng)在常用的范圍之內(nèi)選取。如一級(jí)傳動(dòng)比過大，對(duì)機(jī)構(gòu)的性能和尺寸都是不利的。例如當(dāng)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比大于8至10時(shí)，一般應(yīng)設(shè)計(jì)成兩級(jí)傳動(dòng)；當(dāng)傳動(dòng)比在30以上時(shí)，常設(shè)計(jì)成兩級(jí)以上的齒輪傳動(dòng)。但是，對(duì)于帶傳動(dòng)來說，一般不采用多級(jí)傳動(dòng)。
2）當(dāng)傳動(dòng)鏈為減速傳動(dòng)時(shí)，必須十分注意機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn)問題，防止發(fā)生損壞機(jī)械或傷害人身的可能性。例如起重機(jī)械的起吊部分，必須防止荷重的作用下自動(dòng)倒轉(zhuǎn)，為此在傳動(dòng)鏈中應(yīng)設(shè)置具有自鎖能力的機(jī)構(gòu)或者裝設(shè)制動(dòng)器。又如，為防止機(jī)械因過載而損壞，可采用具有過載打滑現(xiàn)象的摩擦傳動(dòng)或裝置安全聯(lián)軸器等。
f．保證機(jī)械的安全運(yùn)轉(zhuǎn)
對(duì)于以上要求，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡量滿足。
（2）擬定傳動(dòng)方案
通常翻鋼機(jī)每分鐘翻鋼10次即原動(dòng)件曲柄的轉(zhuǎn)速為nc=10rmin，一般選用同步轉(zhuǎn)速為1000rmin或1500rmin的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，因此傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比約為100或150，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸盡量小，應(yīng)選擇較小的傳動(dòng)比，所以選用轉(zhuǎn)速為1000rmin的電動(dòng)機(jī).由于傳動(dòng)比較大，可采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)或者復(fù)合輪系傳動(dòng)。
方案一：蝸輪蝸桿傳動(dòng)，簡(jiǎn)圖如下圖所示：
圖2-4 方案一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
方案二：周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)，簡(jiǎn)圖如下圖所示：
圖2-5 方案二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
（3）方案選定
兩種方案的比較：
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
方案一（蝸輪蝸桿傳動(dòng)）
傳動(dòng)零件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)緊湊，嚙合沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小
傳動(dòng)效率低，蝸輪蝸桿嚙合輪齒間的相對(duì)速度大，摩擦磨損大，易發(fā)熱，，環(huán)境適應(yīng)性差，工作壽命短，制造成本高，且傳動(dòng)具有間歇性
方案二（周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)）
傳動(dòng)效率高，環(huán)境適應(yīng)性好，工作壽命長(zhǎng)，制造成本低，連續(xù)工作性能好
結(jié)構(gòu)尺寸大，嚙合沖擊大，噪聲大
綜合考慮兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)選用方案二，已達(dá)到制造簡(jiǎn)便，成本低廉的目的。
第三章 動(dòng)力及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1電動(dòng)機(jī)選擇
（1）根據(jù)電源及工作機(jī)工作條件，選用臥式封閉型Y（IP44）系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。
（2）工作所需功率Pw
根據(jù)工作要求，取翻鋼機(jī)主動(dòng)軸的輸出轉(zhuǎn)矩約為T=2000（N·m）和轉(zhuǎn)速nc=10rmin，則翻鋼機(jī)主動(dòng)軸所需功率為
Pw=Tnc9550=2000×109550=2.09kW
（3）傳動(dòng)效率計(jì)算
蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率取η1=0.75，齒輪3、4之間的傳動(dòng)效率η2=0.96，總傳動(dòng)效率為
η=η1·η2=0.75×0.96=0.72
（4）電動(dòng)機(jī)輸出功率Pd
傳動(dòng)裝置的總效率為η‘=0.72，則電動(dòng)機(jī)輸出功率
Pd=Pwη‘=2.090.72=2.903kW
（5）電動(dòng)機(jī)額定功率Ped
根據(jù)Pd=2.903kW，查教材機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表20-1,選取電動(dòng)機(jī)額定功率Ped=3 kW。
3.2總體參數(shù)計(jì)算
3.2.1傳動(dòng)比分配
機(jī)構(gòu)原動(dòng)件曲柄轉(zhuǎn)速nc=10rmin，電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm=960rmin,則傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為：
i= nmnc=96010=96
則取其中各齒輪的齒數(shù)分別為z1=1，z2=31，z3=20，z4=62，故有：
蝸輪蝸桿 i1=z2z1=311=31
齒輪傳動(dòng)3-4 i2=z4z3=6220=3.1
故 i=i1·i2=31×3.1=96.1
3.2.2運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
（1）各軸的轉(zhuǎn)速
1軸
2軸
3軸
（2）各軸的輸入功率
1軸
2軸
3軸
（3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
電機(jī)軸
1軸
2軸
3軸
整理列表
軸名
功率
轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)比
電機(jī)軸
3
29.84
960
1軸
2.97
29.55
960
1
2軸
2.183
673.16
30.97
31
3軸
2.097
2002.64
10
3.1
3.3渦輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3.3.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類型
傳動(dòng)參數(shù)：
根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用阿基米德蝸桿即ZA式。
3.3.2選擇材料
設(shè)
滑動(dòng)速度：
蝸桿選45鋼，齒面要求淬火，硬度為45-55HRC.
蝸輪用ZCuSn10P1,金屬模制造。
為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造
（1）確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)選用的蝸輪材料為ZCuSn10P1，金屬模制造，蝸桿的螺旋齒面硬度＞45HRC，可從文獻(xiàn)[1]P254表11-7中查蝸輪的基本許用應(yīng)力
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
壽命系數(shù)
則
（2）確定許用彎曲應(yīng)力
從文獻(xiàn)[1]P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa
壽命系數(shù)
3.3.3按計(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè)
（1）根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校對(duì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。
式中：
蝸桿頭數(shù)：，渦輪齒數(shù)：
渦輪轉(zhuǎn)矩：
載荷系數(shù)：
因工作比較穩(wěn)定，取載荷分布不均系數(shù)；由文獻(xiàn)[1]P253表11-5選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不大，工作沖擊不大，可取動(dòng)載系；則
選用的是45鋼的蝸桿和蝸輪用ZCuSn10P1匹配的緣故，有故有：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表7.3
得應(yīng)取蝸桿模數(shù)：
蝸桿分度圓直徑：
蝸桿導(dǎo)程角：
渦輪分度圓直徑：
中心距：
變位系數(shù)：
渦輪圓周速度：
3.3.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
（1）蝸桿
軸向尺距
直徑系數(shù)
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
蝸桿螺線部分長(zhǎng)度：取90mm
（2）蝸輪
蝸輪齒數(shù)
驗(yàn)算傳動(dòng)比
蝸輪分度圓直徑
齒頂直徑
齒根圓直徑
咽喉母圓半徑
渦輪外圓直徑
渦輪寬度
3.3.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
當(dāng)量齒數(shù)
根據(jù)
從圖11-9中可查得齒形系數(shù)Y=2.37
螺旋角系數(shù)：
許用彎曲應(yīng)力：
從文獻(xiàn)[1]P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa
壽命系數(shù)
可以得到：<
因此彎曲強(qiáng)度是滿足的。
3.3.6驗(yàn)算
（1）效率驗(yàn)算
已知；；與相對(duì)滑動(dòng)速度有關(guān)。
從文獻(xiàn)[1]P264表11-18中用差值法查得： 代入式中，得大于原估計(jì)值，因此不用重算。
（2）熱平衡驗(yàn)算
由于傳動(dòng)效率較低，對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的蝸桿傳動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生較大的熱量。如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散去，則系統(tǒng)的熱平衡溫度將過高，就會(huì)破壞潤滑狀態(tài)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)一步惡化。
初步估計(jì)散熱面積：
取(周圍空氣的溫度)為。
3.4齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3.4.1選精度等級(jí)、材料和齒數(shù)
采用7級(jí)精度由表6.1選擇小齒輪材料為45（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。
前述已選取小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)
3.4.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即
1） 確定公式各計(jì)算數(shù)值
（1）試選載荷系數(shù)
（2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
（3）小齒輪相對(duì)兩支承非對(duì)稱分布，選取齒寬系數(shù)
（4）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù)
（5）由圖6.14按齒面硬度查得
小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
（6）由式6.11計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
（7）由圖6.16查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)
（8）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力
取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得
（9）計(jì)算
試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值
計(jì)算圓周速度：
計(jì)算齒寬：
模數(shù)
3.4.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
（1）確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值
由圖6.15查得
小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù)
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.25，得
（2）查取齒形系數(shù)
由表6.4查得
（3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得
（4）計(jì)算大小齒輪的，并比較
大齒輪的數(shù)據(jù)大
（5）設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，可取有彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)3.77，圓整取標(biāo)準(zhǔn)值m＝4mm
按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑
算出小齒輪齒數(shù) 取
大齒輪齒數(shù) 取
3.4.4幾何尺寸計(jì)算
（1）計(jì)算分度圓直徑
（2）計(jì)算中心距
（3）計(jì)算齒寬寬度取100mm
序號(hào)
名稱
符號(hào)
計(jì)算公式及參數(shù)選擇
1
齒數(shù)
Z
30，93
2
模數(shù)
m
4mm
3
分度圓直徑
4
齒頂高
5
齒根高
6
全齒高
7
頂隙
8
齒頂圓直徑
9
齒根圓直徑
10
中心距
3.5軸的設(shè)計(jì)與校核
3.5.1蝸桿軸
(1)材料的選擇
由表16.1 查得 用45號(hào)鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，
由表16.3得
(2)估算軸的最小直徑
根據(jù)表11.6，取=112為取值范圍
估算軸的直徑：
因?yàn)檩S上開有兩個(gè)鍵槽，考慮到鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時(shí)軸徑應(yīng)增大5%~10%
考慮到與聯(lián)軸器配合，結(jié)合電機(jī)軸尺寸查設(shè)計(jì)手冊(cè)
軸段①上有聯(lián)軸器需要定位，因此軸段②應(yīng)有軸肩
軸段③安裝軸承，必須滿足內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，故
軸段④
軸段⑤
按彎扭合成強(qiáng)度校核軸頸
圓周力
徑向力
水平
垂直
合成
當(dāng)量彎矩
校核
繪制軸的受力簡(jiǎn)圖
繪制垂直面彎矩圖
軸承支反力：
FAY=FBY=Fr1/2=540.2N
FAZ=FBZ=/2=406.6N
由兩邊對(duì)稱，知截面C的彎矩也對(duì)稱。截面C在垂直面彎矩為：
MC1=FAyL/2=16.9N·m
繪制水平面彎矩圖
圖7-1
截面C在水平面上彎矩為：
MC2=FAZL/2=406.6×62.5×=12.7N·m
繪制合彎矩圖
MC=(MC12+MC22)1/2=(16.92+12.72)1/2=21.1N·m
繪制扭矩圖
轉(zhuǎn)矩：T= TI=20.33N·m
校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度
∵由教材P373式（15-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力,取α=0.6,
前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材P362表15-1查得,因此<,故安全。
∴該軸強(qiáng)度足夠。
3.5.2渦輪軸
（1）材料的選擇
由表16.1 查得 用45號(hào)鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，
由表16.3得
（2）估算軸的最小直徑
根據(jù)表11.6，取=110為取值范圍
估算軸的直徑：
因?yàn)檩S上開有一個(gè)鍵槽，考慮到鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時(shí)軸徑應(yīng)增大3%
，取
（3）軸上的零件定位，固定和裝配
單級(jí)減速器中,可以將蝸輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，蝸輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，蝸輪套筒，右軸承和鏈輪依次從右面裝入。
（4）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
I段：直徑d1=46mm 長(zhǎng)度取L1=100mm
II段：由教材P364得：h=0.08 d1=0.07×46=3mm
直徑d2=d1+h=46+3=49mm,長(zhǎng)度取L2=46 mm
III段：直徑d3=50mm
由GB/T297-1994初選用30210型圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為50mm，寬度為20mm。故III段長(zhǎng)：L3=44mm
Ⅳ段：直徑d4=54mm，渦輪輪轂寬為70mm，取L4=68mm
Ⅴ段：由教材P364得：h=0.08 d5=0.08×54=4.32mm
D5=d4+2h=54+2×4.32≈62mm長(zhǎng)度取L5=22mm
Ⅵ段：直徑d6=d3=50mm L6=20mm
由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=134mm
（5）按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算
①求分度圓直徑：已知d2=205mm
②求轉(zhuǎn)矩：已知T2= TII=304.27N·m
③求圓周力Ft：根據(jù)教材P198（10-3）式得
=2T2/d2=590 N
④求徑向力Fr：根據(jù)教材P198（10-3）式得
Fr=·tanα=3586.4×tan200=1370N
⑤∵兩軸承對(duì)稱
∴LA=LB=75mm
求支反力FAY、FBY、FAZ、FBZ
FAY=FBY=Fr/2=107.35N
FAX=FBX=/2=295N
由兩邊對(duì)稱，截面C的彎矩也對(duì)稱，截面C在垂直面彎矩為
MC1=FAYL/2=107.35×75×=8N·m
截面C在水平面彎矩為
MC2=FAXL/2=295×75×=22.125N·m
計(jì)算合成彎矩
MC=（MC12+MC22）1/2=（82+22.1252）1/2=23.54N·m
圖7-2
校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（15-5）
∵由教材P373式（15-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力,取α=1,
前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材P362表15-1查得,因此<,故安全。
∴此軸強(qiáng)度足夠
3.5.3曲柄軸
（1）材料的選擇
由表16.1 查得 用45號(hào)鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，
由表16.3得
（2）估算軸的最小直徑
根據(jù)表11.6，取=110為取值范圍
估算軸的直徑：
因?yàn)檩S上開有一個(gè)鍵槽，考慮到鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時(shí)軸徑應(yīng)增大3%
，取
（3）軸上的零件定位，固定和裝配
單級(jí)減速器中,可以將蝸輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，蝸輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，蝸輪套筒，右軸承和鏈輪依次從右面裝入。
（4）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
I段：直徑d1=70mm 長(zhǎng)度取L1=85mm
II段：直徑d2=75mm,長(zhǎng)度取L2=35 mm
由GB/T297-1994初選用6215型深溝球軸承，其內(nèi)徑為75mm。
III段：直徑d3=85mm ，L3=12 mm
Ⅳ段：直徑d4=70mm，齒輪寬為95mm，取L4=95mm
由GB/T297-1994初選用6212型深溝球軸承，其內(nèi)徑為60mm。
Ⅴ段：d5= 60mm長(zhǎng)度取L5=30mm
由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=136mm
（5）按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算
①求分度圓直徑：已知d2=205mm
②求轉(zhuǎn)矩：已知T2= TII=304.27N·m
③求圓周力Ft：根據(jù)教材P198（10-3）式得
=2T2/d2=590 N
④求徑向力Fr：根據(jù)教材P198（10-3）式得
Fr=·tanα=3586.4×tan200=1370N
⑤∵兩軸承對(duì)稱
∴LA=LB=75mm
求支反力FAY、FBY、FAZ、FBZ
FAY=FBY=Fr/2=107.35N
FAX=FBX=/2=295N
由兩邊對(duì)稱，截面C的彎矩也對(duì)稱，截面C在垂直面彎矩為
MC1=FAYL/2=107.35×75×=8N·m
截面C在水平面彎矩為
MC2=FAXL/2=295×75×=22.125N·m
計(jì)算合成彎矩
MC=（MC12+MC22）1/2=（82+22.1252）1/2=23.54N·m
圖7-2
校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（15-5）
∵由教材P373式（15-5）經(jīng)判斷軸所受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力,取α=1,
前已選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由教材P362表15-1查得,因此<,故安全。
∴此軸強(qiáng)度足夠
3.6軸承的校核
3.6.1蝸桿軸上的軸承壽命校核
在設(shè)計(jì)蝸桿選用的軸承為30206型圓錐滾子軸承,由手冊(cè)查得
(1)由滾動(dòng)軸承樣本可查得,軸承背對(duì)背或面對(duì) 面成對(duì)安裝在軸上時(shí),當(dāng)量載荷可以按下式計(jì)算:
1)當(dāng)
2)當(dāng)
,且工作平穩(wěn),取,按上面式(2)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷,即
(2)計(jì)算預(yù)期壽命
(3)求該軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷
故選擇此對(duì)軸承在軸上合適.
3.6.2渦輪軸上的軸承校核
（1）求作用在軸承上的載荷
（2）計(jì)算動(dòng)量載荷
在設(shè)計(jì)時(shí)選用的30210型圓錐滾子軸承,查手冊(cè)知
根據(jù),查得
查得 所以
（3）校核軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷
已知,所以
故選用該軸承合適.
3.6.3曲柄軸上的軸承校核
（1）求作用在軸承上的載荷
（2）計(jì)算動(dòng)量載荷
在設(shè)計(jì)時(shí)選用的6215型深溝球軸承,查手冊(cè)知
根據(jù),查得
查得 所以
（3）校核軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷
已知,所以
故選用該軸承合適.
3.7鍵的校核
3.7.1蝸桿軸上鍵的強(qiáng)度校核
在前面設(shè)計(jì)軸此處選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長(zhǎng)為56mm.
鍵的工作長(zhǎng)度
鍵的工作高度
可得鍵聯(lián)接許用比壓
故該平鍵合適.
3.7.2蝸輪軸上鍵的強(qiáng)度校核
在設(shè)計(jì)時(shí)選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長(zhǎng)度為70mm
鍵的工作長(zhǎng)度
鍵的工作高度
得鍵聯(lián)接許用比壓
故選用此鍵合適.
3.7.3曲柄軸上鍵的強(qiáng)度校核
在設(shè)計(jì)時(shí)選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長(zhǎng)度為70mm
鍵的工作長(zhǎng)度
鍵的工作高度
得鍵聯(lián)接許用比壓
故選用此鍵合適.
3.8聯(lián)軸器的選用
電機(jī)與蝸桿軸聯(lián)軸器的選用
根據(jù)前面計(jì)算，蝸桿軸最小直徑：
取
查機(jī)械手冊(cè)，根據(jù)軸徑和計(jì)算轉(zhuǎn)矩選用彈性柱銷聯(lián)軸器：
聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩計(jì)算
查表課本14-1， K=1.3，則
啟動(dòng)載荷為名義載荷的1.25倍，則
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊(cè)選擇聯(lián)軸器型號(hào)為選用HL3（J1型）彈性柱銷聯(lián)軸器，其允許最大扭矩[T]=630,許用最高轉(zhuǎn)速 n=5000，半聯(lián)軸器的孔徑d=35，孔長(zhǎng)度l=60mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=82。
第四章 翻鋼機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算
4.1.1計(jì)算曲柄搖桿機(jī)構(gòu)尺寸
如圖4-1所示
圖4-1 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)示意圖
設(shè)曲柄長(zhǎng)度a、連桿長(zhǎng)度b、搖桿長(zhǎng)度b。O為搖桿中心，P為曲柄中心，OA、OB為搖桿的兩極限位置，根據(jù)翻鋼機(jī)結(jié)構(gòu)選定O相對(duì)P水平方向距離為200mm，豎直方向距離為400mm，搖桿長(zhǎng)度300mm即OA=OB=c=300mm
則有 b-a=AC-PC=PA=412.31mm
b+a=PC'+BC'=PB=728.01mm
聯(lián)立可得： a=157.85mm
b=570.16mm
4.1.2搖桿速度分析
如圖8，設(shè)曲柄角速度ω1，長(zhǎng)度l1,與機(jī)架夾角θ1，連桿與機(jī)架夾角θ2，搖桿角速度ω3、長(zhǎng)度l3、與機(jī)架夾角θ3，
圖4-2 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)速度分析簡(jiǎn)圖
則 α=90°-θ1-θ2
β=90°-θ3+θ2
因?yàn)? ω1l1cosα=ω3l3cosβ
即 ω1l1sin（θ1+θ2)= ω3l3sin(θ3-θ2)
得 ω3=ω1l1sin（θ1+θ2)l3sin(θ3-θ2)
當(dāng)曲柄和連桿共線時(shí)，θ1=θ2=0°，搖桿速度為0，即搖桿在兩個(gè)極限位置時(shí)的速度為0，這樣有助于順利盛放和交接鋼板，避免沖撞，而在中間過程時(shí)速度較快，能夠節(jié)省時(shí)間，以滿足每分鐘翻鋼板六次的要求。
4.2曲柄設(shè)計(jì)
曲柄尺寸計(jì)算如4.1.1，曲柄選用Q235，由火焰切割加兩端焊接圓環(huán)后機(jī)加工而成，結(jié)構(gòu)根據(jù)總體尺寸匹配如下圖示：
圖4-3 曲柄結(jié)構(gòu)尺寸圖
4.3連桿設(shè)計(jì)
連桿尺寸計(jì)算如4.1.1，連桿選用Q235，由火焰切割加兩端焊接圓環(huán)后機(jī)加工而成，結(jié)構(gòu)根據(jù)總體尺寸匹配如下圖示：
圖4-4 連桿結(jié)構(gòu)尺寸圖
4.4搖桿設(shè)計(jì)
搖桿尺寸計(jì)算如4.1.1，搖桿選用Q235，由火焰切割加焊接耳板后機(jī)加工而成，結(jié)構(gòu)根據(jù)總體尺寸匹配如下圖示：
圖4-5 搖桿結(jié)構(gòu)尺寸圖
第五章 翻鋼機(jī)的安裝與維護(hù)
5.1翻鋼機(jī)的安裝
5.1.1安裝方法
翻鋼機(jī)的行程開關(guān)底座，在調(diào)整好位置后安裝在支承架端部；
撥爪與長(zhǎng)軸的連接，以及連桿與長(zhǎng)軸采用焊接；
撥爪采用Q235A正火處理。
由于低碳鋼含碳量低，錳、硅含量也少，所以，通常情況下不會(huì)因焊接而產(chǎn)生嚴(yán)重硬化組織或淬火組織。低碳鋼焊后的接頭塑性和沖擊韌度良好，焊接時(shí)，一般不需預(yù)熱、控制層間溫度和后熱，焊后也不必采用熱處理改善組織，整個(gè)焊接過程不必采取特殊的工藝措施，焊接性優(yōu)良。
但在少數(shù)情況下，焊接時(shí)也會(huì)出現(xiàn)困難：
1)采用舊冶煉方法生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐鋼含氮量高，雜質(zhì)含量多，從而冷脆性大，時(shí)效敏感性增加，焊接接頭質(zhì)量降低，焊接性變差。
2)沸騰鋼脫氧不完全，含氧量較高，P等雜質(zhì)分布不均，局部地區(qū)含量會(huì)超標(biāo)，時(shí)效敏感性及冷脆敏感性大，熱裂紋傾向也增大。
3)采用質(zhì)量不符合要求的焊條，使焊縫金屬中的碳、硫含量過高，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。如某廠采用酸性焊條焊接Q235-A鋼時(shí)，因焊條藥皮中錳鐵的含碳量過高，會(huì)引起焊縫產(chǎn)生熱裂紋。
4)某些焊接方法會(huì)降低低碳鋼焊接接頭的質(zhì)量。如電渣焊，由于線能量大，會(huì)使焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)晶粒長(zhǎng)得十分粗大，引起沖擊韌度的嚴(yán)重下降，焊后必需進(jìn)行細(xì)化晶粒的正火處理，以提高沖擊韌度。
總之，低碳鋼是屬于焊接性最好、最容易焊接的鋼種，所有焊接方法都能適用于低碳鋼的焊接 。
5.1.2就位和找正調(diào)平
（1）設(shè)備就位
在安裝設(shè)備前，一般已先安裝好車間的橋式吊車，再利用橋式吊車來安裝其他設(shè)備。在吊運(yùn)設(shè)備時(shí)，繩索應(yīng)拴在設(shè)備適合受力的位置上，在繩索與設(shè)備表面接觸部位應(yīng)墊上保護(hù)墊板，以防損壞其油漆表面或已經(jīng)過加工的表面。如果施工現(xiàn)場(chǎng)受到限制，可以采用滑移就位或采用其它的吊裝方法。
（2）設(shè)備找正和調(diào)平
5.1.3安裝實(shí)施
（1）墊鐵的設(shè)置
（a）每個(gè)地腳螺栓旁至少應(yīng)有一組墊鐵，且應(yīng)放置整齊，其塊數(shù)不宜超過5塊；
（b）墊鐵組在能放穩(wěn)和不影響灌漿的情況下，應(yīng)放在靠近地腳螺栓和底座主要受力部位下方，相鄰兩墊鐵組間的距離宜為500---1000mm；
（c）每一組墊鐵的面積應(yīng)根據(jù)設(shè)備重量加在該墊鐵組上的負(fù)荷和地腳螺栓緊固力決定；
（d）設(shè)備調(diào)平后，每組墊鐵均應(yīng)壓緊，對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)、承受沖擊負(fù)荷和振動(dòng)較大的設(shè)備，應(yīng)采用0.05mm塞尺檢查墊鐵之間及墊鐵與底座之間的間隙，在墊鐵同一斷面處以兩側(cè)塞入的長(zhǎng)度總和不得超過墊鐵長(zhǎng)度或?qū)挾鹊?/3。
（e）設(shè)備調(diào)平后，墊鐵端面應(yīng)露出設(shè)備底面外緣，平墊鐵宜露出10---30mm，斜墊鐵宜露出10---50mm，墊鐵組伸入設(shè)備底座面的長(zhǎng)度應(yīng)超過設(shè)備地腳螺栓的中心，設(shè)備調(diào)平后應(yīng)將墊鐵組相互用定位焊焊牢。
（2）設(shè)備的灌漿
（a）預(yù)留孔灌漿前，灌漿處應(yīng)清洗潔凈；灌漿宜采用細(xì)石混凝土，其強(qiáng)度應(yīng)比基礎(chǔ)的混凝土強(qiáng)度高一級(jí)。灌漿時(shí)應(yīng)搗實(shí)，并不應(yīng)使地腳螺栓傾斜和影響設(shè)備的安裝精度。
（b）采用無收縮混凝土或水泥沙漿時(shí)，無收縮混凝土的配比亦可采用GB5031---98規(guī)范附錄七的規(guī)定。
（c）灌漿層厚度應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定，如無設(shè)計(jì)規(guī)定宜為50---100mm。
（d）灌漿前應(yīng)敷設(shè)外模板，外模板至設(shè)備底座面外緣的距離不宜小于60mm。模板拆除后，表面應(yīng)進(jìn)行抹面處理。
（e）當(dāng)設(shè)備底座下不需全部灌漿，且灌漿層需承受設(shè)備負(fù)荷時(shí)，應(yīng)敷設(shè)內(nèi)模板。
（3）零、部件的清洗與裝配
施工人員必須熟悉施工圖和有關(guān)技術(shù)資料，弄清設(shè)備的性能、結(jié)構(gòu)和清洗技術(shù)要求，清洗設(shè)備各零部件加工表面上的油脂、污垢及其他雜物，并使其表面具有防銹能力。設(shè)備表面如果有干油可用煤油清洗，若有防銹漆則可用香蕉水或丙酮清洗。設(shè)備清洗后，用棉紗擦凈并涂以潤滑油。設(shè)備無油漆的部分均應(yīng)涂上機(jī)油防銹。（2）設(shè)備裝配時(shí)，應(yīng)先檢查零、部件與裝配有關(guān)的尺寸偏差，形狀和位置偏差，符合設(shè)備技術(shù)文件的要求后，按照裝配順序和標(biāo)記進(jìn)行裝配。
（4）試運(yùn)轉(zhuǎn)
試運(yùn)轉(zhuǎn)的目的是進(jìn)一步檢查設(shè)備存在的缺陷并進(jìn)行使用前最后的修理和調(diào)整，使設(shè)備的運(yùn)行特性符合生產(chǎn)的需要。試運(yùn)轉(zhuǎn)的步驟是：先空載，后負(fù)荷；先單機(jī)，后聯(lián)動(dòng)。必須在上一步驟檢查合格后，才能進(jìn)行下一步驟的運(yùn)轉(zhuǎn)。
（5）竣工驗(yàn)收
（a）竣工驗(yàn)收的主要依據(jù)有：施工單位與建設(shè)單位簽訂的合同或協(xié)議書；設(shè)計(jì)文件；機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范；進(jìn)口設(shè)備應(yīng)按合同的規(guī)定及國外廠家提供的文件進(jìn)行驗(yàn)收。
（b）施工單位應(yīng)提供的資料主要包括：竣工圖或注明修改部分的施工圖；主要材料的出廠合格證及檢驗(yàn)報(bào)告；設(shè)備資料(說明書、合格證等)；隱蔽工程記錄和各工序的檢驗(yàn)記錄；重要部位的焊接記錄；設(shè)備試運(yùn)轉(zhuǎn)記錄等，并辦理竣工驗(yàn)收證明書。
5.2翻鋼機(jī)維護(hù)
軸的兩端采用向心關(guān)節(jié)軸承關(guān)節(jié)軸承廣泛應(yīng)用于工程液壓油缸,鍛壓機(jī)床,工程機(jī)械,自動(dòng)化設(shè)備，汽車減震器，水利機(jī)械等行業(yè). 關(guān)節(jié)軸承簡(jiǎn)介及分類關(guān)節(jié)軸承是球面滑動(dòng)軸承，基本型是由具有球形滑動(dòng)球面接觸表面的內(nèi)、外圈組成。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和類型的不同，可承受徑向載荷、軸向載荷，或者是徑向、軸向同時(shí)作用的聯(lián)合載荷。有較大的載荷能力和抗沖擊能力，并具有抗腐蝕、耐磨損、自調(diào)心、潤滑好或自潤滑無潤滑污物污染的特點(diǎn)，即使安裝錯(cuò)位也能正常工作。關(guān)節(jié)軸承廣泛用于速度較低的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)、傾斜運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。向心關(guān)節(jié)軸承 GE…ES型 單縫外圈，有潤滑油槽。能承受徑向載荷和任一方向較小的軸向載荷。
設(shè)備潤滑管理是設(shè)備管理的一個(gè)重要分支，做好潤滑工作有利于延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率，減少故障的發(fā)生，有利于生產(chǎn)的順利進(jìn)行。反之，將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的故障率大大提高，停機(jī)次數(shù)和停機(jī)時(shí)間都會(huì)增加，以致于給生產(chǎn)帶來不便，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)任務(wù)無法完成，給廠里帶來重大損失。
設(shè)備潤滑工作是機(jī)器設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)使用與維護(hù)的重要環(huán)節(jié)。正確、合理地潤滑設(shè)備能減少摩擦和設(shè)備零部件的磨損，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，充分發(fā)揮設(shè)備的效能，降低功能損耗，防止設(shè)備銹蝕和受熱變形等。相反，忽視設(shè)備潤滑工作，設(shè)備潤滑不當(dāng)，必將加速設(shè)備磨損，造成設(shè)備故障和事故頻繁，加速設(shè)備技術(shù)狀態(tài)劣化，使產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量受到影響。因此，設(shè)備管理、使用入員和維修人員都應(yīng)重視設(shè)備的潤滑工作。
設(shè)備維護(hù)是操作工人為保持設(shè)備正常技術(shù)狀態(tài)、延長(zhǎng)使用壽命必須進(jìn)行的日常工作。
設(shè)備維護(hù)的"四項(xiàng)要求"
（1）整齊。工具、工件、附件放置整齊；安全防護(hù)裝置齊全；線路管道完整。
（2）清沽。設(shè)備內(nèi)外清潔；各滑動(dòng)面及絲杠、齒輪、齒條等無油污、無碰傷；各部位不漏油、不漏水、不漏氣、不漏電；切屑垃圾清掃干凈。
（3）潤滑。按時(shí)加油換油，油質(zhì)符合要求；油壺、油槍、油杯、油氈、油線清潔齊全，油標(biāo)明亮，油路暢通。
（4）安全：實(shí)行定人定機(jī)和交接班制度；熟悉設(shè)備結(jié)構(gòu)和遵守操作規(guī)程，合理使用設(shè)備、精心維護(hù)設(shè)備、防止發(fā)生事故。
總 結(jié)
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)幾乎用到了我們大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課程,可以說是我們大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次綜合考察和評(píng)定.通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),使我們對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了一個(gè)總體的認(rèn)識(shí)與融會(huì)貫通.例如我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程當(dāng)中需要用到所學(xué)的工程制圖、材料力學(xué)、機(jī)械工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)、極限配合與公差以及CAD計(jì)算機(jī)輔助制圖等基礎(chǔ)的專業(yè)知識(shí).在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中,不僅使我們熟悉了舊的的知識(shí)點(diǎn),還使我們發(fā)現(xiàn)了許多以前沒有注意的細(xì)節(jié)問題,而這些細(xì)節(jié)問題恰恰是決定我們是否能夠成為一名合格的機(jī)械技術(shù)人才的關(guān)鍵所在.
此外,我感覺兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)極大的豐富了我們的知識(shí)面,使我學(xué)到了許多知識(shí),不僅僅局限于多學(xué)的專業(yè)知識(shí).在做設(shè)計(jì)的過程中,由于需要用到課本外的知識(shí),這要求我們上網(wǎng)或者到圖書館等查閱資料.例如在設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案時(shí)就需要我們對(duì)提升裝置的工作環(huán)境和工作能力等由一定的了解才能選擇合適的傳動(dòng)方式.由于以前沒有注意此方面的問題,所以必須通過實(shí)踐認(rèn)識(shí)和查閱資料才能做到更好.
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[8]張晨輝.設(shè)備潤滑與潤滑油應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社
[9]帶撥抓自動(dòng)翻鋼裝置的設(shè)計(jì).湖南冶金，1997，（2）：34-38
[10]王昆等主編 機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 北京：高等教育出版社1996年（2009重版）
[11]孫桓等主編；西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編 機(jī)械原理 北京：高等教育出版社 2006年
[12]紀(jì)名剛等主編；西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編 機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）北京：高等教育出版社 2006年
致 謝
從基礎(chǔ)課到專業(yè)課四五十門，但這都是零散的，成塊吸收，而最終的畢業(yè)設(shè)計(jì)就是把這些零散、成塊的知識(shí)有條理、系統(tǒng)化，綜合運(yùn)用。達(dá)到檢驗(yàn)所學(xué)程度的目的，既是對(duì)綜合運(yùn)用知識(shí)的能力的培養(yǎng)，又是為將來走上工作崗位的做的一次實(shí)戰(zhàn)模擬。
課題對(duì)我來說是陌生的，因?yàn)槠綍r(shí)接觸這方面的知識(shí)很少。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我學(xué)會(huì)了如何把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中去，不是單一的設(shè)計(jì)一件東西，而是要靈活運(yùn)用，舉一反三，能運(yùn)用到別的設(shè)計(jì)中去，不過，在設(shè)計(jì)上還有很多缺陷，需要進(jìn)一步完善，希望各位領(lǐng)導(dǎo)和老師提出意見，批評(píng)指正，使以后不在犯同樣的錯(cuò)誤，不斷成熟、進(jìn)步，在此我感謝各位領(lǐng)導(dǎo)和老師的孜孜不倦的教悔和熱心幫助。
經(jīng)過了近3個(gè)月的時(shí)間，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于作完了，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中我尊敬的老師們和我的同學(xué)給予了我很大的幫助，在此我深表感謝，沒有他們的幫助我很難將這次畢業(yè)設(shè)計(jì)做好。我更加感謝的我的指導(dǎo)，在我的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中都給予了我很大的支持和幫助，在此，我對(duì)老師衷心的說一聲謝謝。我還要感謝院里的領(lǐng)導(dǎo)，因?yàn)槭撬麄優(yōu)槲姨峁┝诉@次機(jī)會(huì)。謝謝!
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