機械畢業(yè)設計（論文）軋管機軋輥側壓機構設計（全套圖紙）

1、遼寧科技大學畢業(yè)設計(論文) 題 目： 軋管機軋輥側壓機構設計 院 系： 機械工程與自動化學院 專業(yè)班級： 機設12-4班 學生姓名： 指導教師： 2016年06月 軋管機軋輥側壓機構設計摘要鋼管在鋼鐵產品中屬于經濟斷面、不可替代的重要品種。軋管機作為生產無縫鋼管的主要設備之一，其主要作用是對鋼管進行軋制，而在軋制前，軋輥側壓裝置必不可少，因為其對軋輥輥縫的調節(jié)將直接影響無縫鋼管的質量。本課題利用減速器傳動、蝸輪蝸桿傳動等基本原理，擬定出合理的側壓傳動裝置的零件圖以及裝配圖，經過合理的計算,確定側壓裝置的力能參數(shù)，然后按這些參數(shù)來選用各個零部件的規(guī)格并進行系統(tǒng)的結構設計來達到設計一套完整的軋輥

2、側壓裝置的目的。該側壓裝置包括減速器傳動、蝸輪蝸桿傳動兩個傳動部分，還包括液壓缸平衡裝置，電動機等，各個部分的設計，結構合理，強度以及壽命等都滿足要求，符合實際應用的需求。關鍵詞：軋制壓力；側壓機構；側壓電機；減速器；蝸輪蝸桿全套圖紙，加153893706the design of mill roll side pressure mechanismabstract steel pipe in steel products belong to economic section and irreplaceable important species.as one of the main equip

3、ment for production of steel tube mill,the main function is to rolling of steel tube ,and before rolling,roll side pressure device is necessary ,because the adjustment of roll gap will directly affect the quality of seamless steeltube.this topic using reducer drive,worm gear and worm drive,such as b

4、asic principles,work out a reasonable lateral pressure can force transmission device parameter,then according to these parameters to choose the specifications of the various parts and the structure of the system design to design a set of complete roll the purpose of the lateral pressure device.the l

5、ateral pressure device including gear reducer,worm gear and worm drive two transmission parts,including hydraulic cylinder balancing device,motor and so on,each part of the design,rational structure,strength and life all meet the requirements such as meeting the needs of practical application. keywo

6、rd:rolling pressure；lateral pressure institutions；lateral pressure motor； lateral pressure motor；reducer；worm gear and worm目 錄1 緒論1 1.1 選題背景及目的1 1.2 鋼管生產工藝及其國民經濟中的主要地位與作用1 1.2.1 鋼管生產方法及工藝1 1.2.2 鋼管在國民經濟中的地位與作用2 1.3 國內外軋管機械的發(fā)展狀況3 1.3.1 無縫鋼管生產工藝技術發(fā)展的三個階段3 1.3.2 穿孔機的發(fā)展3 1.3.3 軋管機的發(fā)展概況3 1.3.4 定減徑機（包括張力減

7、徑）的發(fā)展4 1.4 課題設計的內容和方法4 1.4.1 課題設計的內容4 1.4.2 課題設計的方法42 總體方案選擇5 2.1設計的原始參數(shù)5 2.2 方案的選擇5 2.2.1 系統(tǒng)動力源的選擇5 2.2.2 傳動裝置的選擇5 2.2.3 執(zhí)行裝置的選擇6 2.3 總體方案簡圖63 二輥斜軋穿孔的力參數(shù)8 3.1 軋制壓力8 3.1.1 變形區(qū)長度的確定8 3.1.2 接觸面寬度的確定9 3.1.3 軋制壓力的計算114 側壓電機的選擇12 4.1 側壓螺絲主要尺寸的確定12 4.2 側壓螺絲的傳動力矩13 4.3 側壓電機的選擇15 4.4 電動機的校核165 側壓平衡系統(tǒng)的確定17 5

8、.1 平衡方法的選擇17 5.2 側壓裝置平衡力的計算17 5.3 平衡液壓缸的計算17 5.3.1 液壓缸柱塞直徑的計算17 5.3.2 液壓缸柱塞直徑的校核18 5.3.3 液壓缸壁厚的校核186 主要零部件強度計算20 6.1 傳動比分配及標準減速器的選取20 6.1.1 傳動比分配20 6.1.2 標準減速器的選取20 6.1.3 標準減速器的校核20 6.2 蝸輪蝸桿的設計與校核21 6.3 減速器各軸及蝸桿動力參數(shù)計算26 6.4 蝸桿軸的設計27 6.5 蝸桿傳動校核 28 6.6 軸承的壽命計算31 6.7 側壓螺絲的強度計算32 6.8 側壓螺母的設計校核337 系統(tǒng)的潤滑3

9、5 7.1 潤滑劑的分類35 7.2 蝸輪蝸桿的潤滑35 7.3 滾動軸承的潤滑36 7.4 側壓螺母的潤滑368 經濟分析及環(huán)境保護37 8.1經濟分析37 8.2環(huán)境保護37 8.2.1 廢水治理38 8.2.2固體廢物處理和綜合利用38 8.2.3噪聲處理38結束語39致謝40參考文獻411 緒論1.1 選題背景及目的 短暫的大學生活即將結束，而我們迎來了每個本科生都將經歷的畢業(yè)設計，與以往的課程設計相同，它將直接考驗我們能否將所學的理論知識與實踐相結合，也與以往的課程設計有所不同，我們必須獨立完成一個課題，且其包含的內容將更加繁瑣。經學院領導及老師的悉心安排下，我們到達鞍鋼的無縫鋼廠進

10、行實習，才有機會見到鞍鋼的四條鋼管生產線：219改進型自動軋管機組；133圓盤延伸機組；159mpm限動芯棒五機架連軋管機組；177pqf限動芯棒五機架連軋管機組，因此對整個軋管工藝流程及相關設備有了一定的認識。鋼鐵工業(yè)是國民經濟的重要基礎產業(yè)，是國家經濟水平和綜合國力的重要標志，鋼鐵發(fā)展直接影響著與其相關的國防工業(yè)及建筑、機械、造船、汽車、家電等行業(yè)。隨著國際產業(yè)的轉移和中國國民經濟的快速發(fā)展，中國鋼鐵工業(yè)取得了巨大成就，而鋼管則作為軋鋼生產產品中的重要組成部分。軋管機側壓機構是由機械、液壓、電氣、控制等多個部分組成，系統(tǒng)龐大，它的設計的優(yōu)良將直接影響產品質量的好壞。本次畢業(yè)設計的任務是通過

11、所學知識及查閱相關文獻，獨立完成軋管機軋輥側壓機構的設計，要求對設計方案認真思考，勇于創(chuàng)新和改進，使方案更加合理。1.2 鋼管生產工藝及其國民經濟中的主要地位與作用1.2.1 鋼管生產方法及工藝 無縫鋼管是一種經濟斷面的鋼材，在原油開采和加工、管道輸送、機械制造、鍋爐制造以及大型場館建設等方面應用十分廣泛。鋼管的品種繁多，產品性能也各不相同，主要的生產方式有：熱軋（擠壓）、焊接和冷加工三類。熱軋無縫管是將實心的管坯或鋼錠穿孔并軋制成空心斷面的鋼管。高合金難變形的鋼種用擠壓方式生產，有色金屬無縫鋼管以擠壓方法生產為主。本次設計采用熱軋無縫鋼管的生產方法。熱軋無縫鋼管因機組不同，產品技術要求不同，

12、其工藝流程也不同。但一般都包括軋前準備、加熱、軋制、精整、機械加工和檢查包裝等幾個環(huán)節(jié)。以下是限動芯棒連軋管機組的工藝流程： 切頭尾矯直無損探傷出產管加工廠加工人工檢查圓管坯鋸切環(huán)形爐加熱高壓水除磷連軋除磷毛管噴硼砂穿孔軋制熱定心脫管機脫管高壓水除磷定徑冷卻再加熱中間倉庫 圖1.1 限動芯棒連軋機組的工藝流程1.2.2 鋼管在國民經濟中的地位與作用 鋼管生產技術的發(fā)展始于自行車制造業(yè)的興起。19世紀初期石油的開發(fā)，兩次世界大戰(zhàn)期間船艦、鍋爐、飛機的愛制造，第二次世界大戰(zhàn)后火電鍋爐的制造，化學工業(yè)的發(fā)展以及石油天然氣的鉆采和運輸?shù)龋加欣耐苿恿虽摴芄I(yè)在品種、產量和質量上的發(fā)展。鋼管不僅用于輸

13、送流體和粉狀固體、交換熱能、制造機械零件和容器，它還是中經濟鋼材。用鋼管制造的建筑結構網架、支柱和機械支架，既可以減輕重量，節(jié)省金屬20%40%,又可以實現(xiàn)工業(yè)化機械化施工。用鋼管制造的公路橋梁，不但可以節(jié)省鋼材、簡化施工，而且可以大大減少涂保護層的面積，節(jié)省投資和維護費用。所以，任何其他類型的鋼材都不能完全代替鋼管，但是鋼管卻可以代替部分型材和棒材。鋼管與國民經濟的發(fā)展和人類生活品質的提高關系甚大。從人們日常生活中的用具、家具、供排水、供氣、通風和采暖設施到各種農機用具的制造，地下資源的開發(fā)，國防和航天所用的槍炮、子彈、火箭等都離不開鋼管。正由于鋼管與人類生活、生產活動密不可分，鋼管生產不僅

14、發(fā)展迅速而且推陳出新，鋼管生產在鋼鐵行業(yè)中占有不可替代的作用。1.3 國內外軋管機械的發(fā)展狀況1.3.1 無縫鋼管生產工藝技術發(fā)展的三個階段（1）自19世紀80年代至20世紀30年代，先后出現(xiàn)了周期軋管機（1892年）、頂管機（1899）、連續(xù)軋管機（1901）、自動軋管機（1903）、狄賽爾軋管機（1932）、三輥軋管機（1937）、和擠壓機等7種鋼管生產工藝，當時得到廣泛應用的是自動軋管機和周期軋管機。（2）自20世紀4080年代初，全浮動芯棒連軋管工藝得到很大發(fā)展。達爾明貝爾加莫鋼管廠mpm軋管機（1978）和八幡廠半浮動芯棒連軋管機的投產（1983）標志著連軋管工藝發(fā)展的到了3種連軋工

15、藝并存的新階段。（3）自80年代至今，三輥軋管機和狄賽爾軋管機都有了改進，出現(xiàn)了新型的三輥軋管機和accu-roll軋機。此外，還出現(xiàn)了三輥行星軋管機（1982）、cps工藝（1989）和pqf工藝（1993）。應該指出，錐輥式穿孔機的復出是這一階段的一大突破，它將對未來無縫管生產技術的發(fā)展產生巨大影響。1.3.2 穿孔機的發(fā)展 穿孔是無縫鋼管生產額重要工序之一，對無縫鋼管的管坯成本、品種規(guī)格及呈批質量有很大影響。根據穿孔機的結構和穿孔過程變形特點的不同，穿孔機可分為兩大類，一類是壓力穿孔機和推軋穿孔機（ppm穿孔機）；另一類為斜軋穿孔機。斜軋穿孔機根據軋輥形狀及導衛(wèi)裝置的不同而演變成了多種類

16、型，如曼乃斯曼穿孔機、狄賽爾穿孔機、錐形穿孔機（菌式穿孔機）、三輥穿孔機等，目前應用最廣的是斜軋穿孔機。1.3.3 軋管機的發(fā)展概況工業(yè)發(fā)達國家，如美國、日本、德國等，都擁有大量的現(xiàn)代化熱軋鋼管設備，其中主要是自動軋管機，其生產的鋼管站世界熱軋管產量的92%，鋼管增長率達7.5%。他們生產的熱軋管產量占世界鋼材產量的15%左右。近年來，管坯連鑄有很大發(fā)展，逐步取代了軋制管坯。使金屬收得率提高10%15%，能源費用節(jié)省40%以上，成本大大降低。80年代以來，普遍采用了錐形輥穿孔機，限動（半限動）芯棒連軋管機組等高效先進軋管設備。限動（半限動）芯棒連軋管機可生產直徑達426mm，長度達50m的鋼管

17、；生產效率高，單機最大產量科大80100萬t/a；產品質量好，外徑公差可達0.2%0.4%，壁厚偏差在3%6.5%范圍內。在二輥式限動芯棒連軋管機的基礎上，國外又研制出三輥可調的限動芯棒連軋管機。1.3.4 定減徑機（包括張力減徑）的發(fā)展 熱定、減徑機依其結構形式分為二輥三輥式，均采用多機架組成。定徑（帶微張力）機組通常由314個機架組成。當需要大減徑量時，即為減徑機和張力減徑機，簡稱減徑機，大多2428架。定、減徑機一般采用二輥式，微張力定徑機和張力減徑機多采用三輥式。1.4 課題設計的內容和方法1.4.1 課題設計的內容 此次設計的內容是根據鞍山鋼鐵集團公司，無縫鋼管廠的219改進型自動軋

18、管機組所選的課題，設計的主要內容為軋管機軋輥側壓機構。側壓機構包括減速器、連接軸、聯(lián)軸器、離合器、平衡液壓缸、側壓螺母、側壓螺桿、蝸桿、側壓裝置等部件組成。這次所設計的側壓機構由電機通過減速器傳動軋輥的。設計的內容有： 1.計算219改進型自動軋管機的力能參數(shù)。根據計算的參數(shù)選取合適的電機，并校核。 2.根據所得的數(shù)據選取合適的聯(lián)軸器，對減速器主要零件的計算與校核。 3.繪制總圖，部分零件圖和部件圖。要求圖量達到六張a1圖紙以上，圖形正確清晰，圖要符合國家標準。1.4.2 課題設計的方法 首先，在得到自己所要設計的課題后，借閱相關圖書并查找相關的資料，了解所要設計的內容；其次，在老師的安排下進

19、入鞍鋼參觀實習，在感官上認識自己所要設計的設備。在廠里通過視覺的觀察及工程師的講解，對所設計的機構有了初步的了解，熟悉了219改進型自動軋管機的側壓機構的傳動方式；最后，通過查閱資料，確定總體傳動方案，計算相關力能參數(shù)，選擇并校核相關零部件，完成說明書的編輯及圖紙的繪制。 2 總體方案選擇2.1 設計的原始參數(shù)毛管直徑178-240mm，壁厚8-35mm，最長為8500mm?；墓苤睆?78-242mm，壁厚5-25mm，最長為13500mm。單根重1049kg,軋輥速度5-8m/s，軋制溫度1000，輾角8-12。喂角6-8，鋼種：普通低合金鋼。側壓機構設計參數(shù)：側壓速度.5-7mm/s，側壓

20、螺絲行程520mm。2.2 方案的選擇2.2.1 系統(tǒng)動力源的選擇 傳統(tǒng)機電設備的功能實現(xiàn)部分一般可以分為原動部分、傳動部分和工作部分。原動部分是設備的動力來源，如機電設備中的電動機。 我們知道任何機電設備的工作都離不開動力。電能、風能、熱能、化學能等都可以作為機電設備的動力。機電設備中最常見的動力源是電動機。電動機是根據電磁感應原理和電磁力原理工作的，它將輸入的電能轉換為機械能并輸出，驅動機械部分運轉。使用、維護、維修機電設備都必須了解電動機的類型和性能。電動機的品種很多，可按不同的方法分類： (1) 按電動機輸入電流類型：可分為直流電動機和交流電動機。交流電動機又可分為同步電動機和異步電動

21、機 。 (2) 按電動機相數(shù)：可分為單相電動機和多相（常用三相）電動機。 根據設計要求，在此選擇三相交流電動機。2.2.2 傳動裝置的選擇 傳動裝置是將原動機的運動和動力傳給工作機構的中間裝置，一般通過機械傳動和液壓、氣壓傳動來實現(xiàn)。常用的傳動裝置有齒輪傳動：旋轉運動，精度高；齒條傳動：直線運動，精度高；皮帶傳動：旋轉運動，精度低，沖擊?。煌馆唫鲃樱和鶑瓦\動，順序動作；蝸桿傳動：變比大，精度高；螺桿傳動：往復運動，精度高；鏈條傳動：精度低，結構簡單。 此次設計在減速器中用到了圓柱齒輪傳動，蝸桿傳動，螺桿傳動和液壓傳動。2.2.3 執(zhí)行裝置的選擇 執(zhí)行裝置即設備的工作部分，是完成預定功能的終端部

22、分，就是把從電源、液壓、氣壓等動力源獲得的能量變換成旋轉運動或者直線運動的機械能，同時產生機械工作的力的一種裝置。如普通車床的主軸、拖析，升降機的平臺，洗衣機的波輪等等。 在設計中選用的執(zhí)行元件有液壓缸，它結構簡單、工作可靠。用它來實現(xiàn)往復運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)，因此在各種機械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應用。2.3 總體方案簡圖 (1) 電動側壓傳動示意圖 1- 圓柱齒輪減速箱 2 - 聯(lián)軸器 3 - 側壓電機 4 - 電磁聯(lián)軸節(jié)5 - 傳動軸 6 - 蝸桿 7 - 側壓螺桿蝸輪圖 2.1 電動側壓傳動示意圖 工作原理：如圖2.1，電動機3經傳動軸連接聯(lián)軸器2傳至圓柱齒輪

23、減速器1，途經蝸桿傳動帶動側壓螺絲的行進與后退，進而完成軋輥輥縫的調節(jié)，此中用到的平衡液壓缸可精確平穩(wěn)地完成固定行程，從而完成壓入工作。(2) 電動雙壓下裝置傳動示意圖/ 1 - 精調電動機 2 - 粗調電動機圖2.2 電動雙壓下裝置簡圖由于電動雙壓下裝置的反應靈敏度差,所以僅用于精度低的熱軋板帶成品軋管機上。在這種壓下裝置中精調與粗調系統(tǒng)都是由電動機通過機械的減速機構來傳動壓下螺絲的,因此傳動系統(tǒng)的慣性力很大,從而使調整輥縫的校正訊號傳遞滯后現(xiàn)象很嚴重,所以無法滿足高精度的板厚公差要求。由于以上原因,目前很少采用這種板厚自動調節(jié)系統(tǒng)。其簡圖如圖2.1所示。3 二輥斜軋穿孔的力參數(shù)3.1 軋制

24、壓力金屬對軋輥的軋制壓力由參考文獻6,44有 （3.1） 式中：p - 軋制壓力； - 平均單位壓力； f - 金屬和軋輥的接觸面積。 金屬同軋輥接觸面積：接觸長度由圖2.1定，接觸寬度由圖2.2定。3.1.1 變形區(qū)長度的確定圖 2.1 確定變形區(qū)長度和接觸寬度 進口錐變形區(qū)長度： （3.2）出口錐變形區(qū)長度： （3.3） 整個變形區(qū)長度： + （3.4） 式中：-管坯直徑，計算式應取該機組最大管坯直徑； b-壓軋帶毛管直徑(軋管之間最小距離），mm； ； -毛管直徑； -入口錐角（取67,這可使變形區(qū)長度縮短，減少了反復壓縮次數(shù)，提高了 毛管質量）； -出口錐角（角一般情況下不應大于角，現(xiàn)

25、場多采用角為 2.5430）； -壓軋帶坯直徑壓縮量。 其中，由已知條件及設計參數(shù)，有=240mm, =16mm，=224mm, =224-16=208mm，取=7，=430，則=65.0mm=203mm65+203=268mm 實際的變形區(qū)長度由于軋輥軸線和軋制軸線相交812前進角，因此要小一些，但計算誤差不超過8%10%。3.1.2 接觸面寬度的確定金屬同軋輥接觸寬度按圖2.2確定。由圖中可看出，接觸面寬的的大小主要決定于直徑壓縮量（軋制實心坯）和壁厚壓縮量（軋制空心坯）以及坯料半徑軋輥半徑。圖 2.2 確定接觸面寬度 如果假設ab=ac，由幾何關系得到ab= 解上式，如果忽略和，因為其值

26、很小，則2, 將bc代入上式得 為了在工程計算中實際應用，加入第二項加以修正，式中：-橢圓度系數(shù)，軋制實心坯取1.0051.01綜上，接觸面寬度 + （3.5）式中：-軋輥半徑，mm； -坯料半徑，mm； -壁厚壓縮量，mm； 由已知條件=120mm，=8mm ，取=1.01。 軋輥直徑d=，取d=820mm則接觸面寬度為 + = + =39.47mm3.1.3 軋制壓力的計算 根據理論及實驗研究，我們知道（b-接觸寬度，r-實心坯料半徑）可表示斜軋實心圓坯的變形條件，從而其大小也按揭反應出應力狀態(tài)，應變硬化程度等的影響。 由經驗公式，得軋制圓坯的單位壓力 (3.6)式中：-金屬流動極限，由參

27、考文獻4,q235鋼，軋制溫度為1000c時=120mpa； -坯料半徑； b-接觸面寬度。 由，滿足18.5 ，所以單位軋制壓力為：= =531mpa 軋制壓力： n4 側壓電機的選擇4.1 側壓螺絲主要尺寸的確定側壓螺絲的基本參數(shù)是螺紋部分的外徑d和螺距t,可按照國家專業(yè)標準選取。側壓螺絲直徑由最大軋制壓力決定。由于側壓螺絲的細長比很小，其縱向彎曲可忽略不計。由參考文獻4,側壓螺絲最小斷面直徑為 （4.1） 式中：-作用在側壓螺絲上的最大軋制力，,n； -側壓螺絲許用應力。側壓螺絲材料為42crmo，其強度為=1080mpa， ，當安全系數(shù)n=9時，許用應力 =120mpa。 故側壓螺絲最

28、小斷面直徑為由參考文獻5，表3.1-43，選取mm，即外螺紋小徑mm。由于側壓螺絲的傳動性能，故選用鋸齒形螺紋，鋸齒形螺紋具有傳動效率高，螺紋牙根強度高的特點。 d-內螺紋大徑 d-外螺紋大徑 -內螺紋中經 -外螺紋中徑-基本牙型高度 -內螺紋小徑 p-螺距圖 4.1 鋸齒形螺紋的基本尺寸 由參考文獻5，可得螺距p=18mm，螺紋中徑=186.5mm，螺紋大徑d=d=200mm。 側壓螺絲多數(shù)是單線螺紋，故n=1 導程 =np=118=18mm 螺紋升角 4.2 側壓螺絲的傳動力矩 轉動側壓螺絲所需的靜力矩也就是側壓螺絲的阻力矩，它包括止推軸承的摩擦力矩和螺紋之間的摩擦力矩。圖 4.2 側壓螺

29、絲受力平衡圖 由參考文獻4，其計算公式是 （4.2）式中： m-側壓螺絲的阻力矩； -止推軸承的阻力矩； -螺紋摩擦阻力矩； -螺紋中徑； -螺紋上的摩擦角，即，為螺紋接觸面的摩擦系數(shù)，一般取 0.1，故=540； -螺紋升角，壓入時用正號，退出時用負號 -作用在一個側壓螺絲上的力。 （1） 止推滾動軸承的阻力矩： （4.3）式中： -側壓螺絲止推軸頸直徑； -對滾動止推軸承可取=0.005。 由參考文獻10，表7-5-29，選取止推軸承型號為51340，=360mmnm（2）螺紋之間的摩擦力矩： （4.4） 作用在一個側壓螺絲上的力 （4.5）式中：f-鋼與鋼之間的滑動摩擦系數(shù)，有潤時為0.

30、050.1，取0.05； g-作用在側壓螺絲上的總重量。 總質量m： =102369.8=100312.8nnnm4.3 側壓電機的選擇 由參考文獻4，每個側壓螺絲的傳送電動功率為 （4.6）式中：m-按（4-2式）計算出的轉矩側壓螺絲的靜力矩； n-電動機額定轉速，r/min； i-傳動系數(shù)總速比； -傳動系統(tǒng)總的機械效率； 傳動裝置的效率有參考文獻8查得聯(lián)軸器效率 一對滾子軸承效率 蝸桿傳動效率 螺紋傳動效率 圓柱齒輪傳動效率 則傳動總效率為： 計算傳動系統(tǒng)總速比i 側壓螺絲旋轉一周，螺紋軸向距離前進一個螺紋導程，由于側壓螺絲螺紋線數(shù)為1，故即一個螺距的距離。 計算側壓螺絲轉速公式可推導得

31、： （4.7）式中：v-側壓速度，由已知3.57mm，取5mm/s； p-螺距。 初選電動機額定轉速 故總速比 每個側壓螺絲傳動電動機功率為kw 由于電動機帶動兩個側壓螺絲，故電動機總功率，且kw 由參考文獻10，選取電機y180m-4，額定功率18.5kw，同步轉速1500r/min。4.4 電動機的校核為了防止電動機過載進行過載校核，由文獻11，可知異步電動機過載校核公式為 （4.8）式中： -由文獻11，表17-1-12，可知，取； -電動機的最大負載轉矩； -余量系數(shù)，直流電動機取0.90.95，交流電動機取0.9； -電壓波動系數(shù)，取0.85； -電動機額定轉矩，。 代入以上數(shù)據：所

32、以電動機符合過載條件。5 側壓平衡系統(tǒng)的確定5.1 平衡方法的選擇 被平衡總的質量 5.2 側壓裝置平衡力的計算 鑒于裝置為水平側壓機構，所以平衡力的大小 每個液壓缸所受到平衡力大小5.3 平衡液壓缸的計算5.3.1 液壓缸柱塞直徑的計算 由參考文獻4，液壓缸柱塞直徑 （5.1）式中：d-液壓缸柱塞直徑，cm； g-被平衡零件的總重量（重力），n； n-平衡液壓缸的數(shù)量； k-過平衡系數(shù)，k=1.21.4。 由參考文獻5，取d=50mm，液壓缸的工作壓力45hrc，可從文獻7，表11-7中查得蝸輪的基本許用應力mpa 應力循環(huán)次數(shù) 壽命系數(shù) 則 （6）計算值 因，故從文獻7，表11-2中選取模

33、數(shù)m=12.5mm,蝸桿分度圓直徑 4. 蝸輪與蝸桿主要參數(shù)與幾何尺寸 (1) 中心距圓整中心距，取a=280mm (2) 蝸桿 軸向齒距 直徑系數(shù) 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 分度圓導程角 蝸桿齒寬 ，取齒寬=200mm (3) 蝸輪 蝸輪分度圓直徑 蝸輪變位系數(shù) 蝸輪齒頂高 蝸輪齒根高 蝸輪喉圓直徑 蝸輪齒根圓直徑 蝸輪咽喉母圓半徑 5. 校核齒根彎曲疲勞強度 （6.5） 當量齒數(shù) 根據，由圖11-17中可查得齒形系數(shù) 螺旋角系數(shù) 許用彎曲應力 從表11-8中查得由zcusn10p1制造的蝸輪的基本許用彎曲應力=56mpa。 壽命系數(shù) 所以齒根彎曲疲勞強度是滿足的。 6. 驗算效率 （6.6）

34、 已知，與相對速度有關。=3.540m/s 從文獻7，表11-18中用差值法查得=0.0258，=1.4802，代入上式中得=0.77，大于原估計值，因此不用重算。 7. 精度等級公差和表面粗糙度的確定考慮所設計的蝸桿傳動是動力傳動，從gb/t 10089-1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇8級精度，側隙種類為c，標注為8c gb/t 10089-1988。 8. 蝸桿傳動熱平衡計算蝸桿傳動由于效率低，所以工作時發(fā)熱量大。在閉式傳動中，如果產生的熱量不能及時散逸，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂?，從而增大摩擦損失，甚至發(fā)生膠合。所以，必須根據單位時間內的發(fā)熱量等于同時間內的散熱量的條件進行熱平衡計

35、算，以保證油溫穩(wěn)定的處于規(guī)定的范圍內。 由于摩擦損耗的功率，則產生的熱流量（單位為1w=1j/s）為 （6.7）式中：p-蝸桿傳遞的功率，kw。 以自然冷卻方式，從箱體外壁散發(fā)到周圍空氣中的熱流量（單位為w)為 (6.8)式中：-箱體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，可取=（18.1517.45）w/()，當周圍空氣流 通良好時，取偏大值； s-內表面能被潤滑油所飛濺到，而外表面又可為周圍空氣所冷卻的箱體表面面 積，； -油的工作溫度，一般限制在6070，最高不應超過80； -周圍空氣的溫度，常溫情況可取為20；取潤滑油的最高工作溫度=80，周圍空氣溫度取=20，箱體表面?zhèn)鲃酉禂?shù)取。6.3 減速器各軸及蝸桿動力

36、參數(shù)計算 圖 6.1 減速器及蝸輪蝸桿 （1）0軸（電動機軸） kw nmm （2）i軸（減速器高速軸) kw nmm （3） ii軸（減速器低速軸) kw nmm （4）蝸桿 kw nmm （5）蝸輪 kw nmm6.4 蝸桿軸的設計 1. 初步確定蝸桿軸最小直徑，其軸頸可按下式求得 (6.9)式中：-與軸的材料有關的許用扭剪應力系數(shù)，通常取=110160mpa，材料好， 估 計軸伸處彎矩較小時，取小值； p-軸傳遞的功率，kw； n-軸的轉速，r/min； 蝸桿最小軸頸顯然是安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉矩 ，由參考文獻7

37、，考慮轉矩變化小，故取=1.5,則nmm按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，由參考文獻8，選用hl5型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為2000nm。半聯(lián)軸器的孔徑=70mm，故取=70mm，半聯(lián)軸器長度=142mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度l=107mm。 2. 軸的結構設計 （1）=80mm，半聯(lián)軸器為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故i-ii的長度應比略短些取=105mm。 （2）初步選擇滾動軸承。由參考文獻5，軸承目錄中初步選取0基本游隙，標準精度等級的雙列圓錐滾子軸承351316e，其尺寸為。右端滾動軸承采用軸肩進行定位。由文獻7，查得351316e軸肩高度h=5m

38、m,因此取 =90mm。 圖 6.2 蝸桿 6.5 蝸桿傳動校核 1.蝸桿受力分析 當不計摩擦力的影響時，各力的大小可按下列各式計算，各力的單位均為n。 切向力 n 軸向力 n 徑向力 n。 其中：t3、t4-分別為蝸桿及蝸輪上的公稱轉矩； 、-分別為蝸桿及蝸輪的分度圓直徑。 2.軸支點受力分析 （1）計算水平面內的支反力及彎矩nmm （2）計算垂直面內的支反力及彎矩nmmnnnmmnmm （3）計算合成彎矩nmmnmmt=268832.5nmm蝸桿的載荷分析圖及彎矩扭矩圖，如圖6.3。 圖 6.3 蝸桿的載荷分析圖 3. 按彎扭合成應力校核蝸桿軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩

39、和扭矩的截面的強度，由文獻7，式（15-5），以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取=0.6，軸的計算應力.為mpa前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，由文獻7，表15-1，查得 =60mpa，因此，故安全。 6.6 軸承的壽命計算如前所述，選取軸承代號351316e，雙列圓錐滾子軸承，軸向力互相抵消，由參考文獻5，基本額定動載荷cr=370kn，基本額定靜載荷cor=590kn，判斷系數(shù)e=0.83。 圖 6.4 雙列圓錐滾子軸承載荷分析1.求兩軸承受到的徑向載荷nn2. 求當量動載荷 由6.5節(jié)的計算有軸向力=33111.1n。軸承所受軸向力n，。1） ，由參考文獻5， 查得軸向動載荷系 數(shù)y2=1.2，i軸承當量動載荷為： （6.10）2） ，由參考文獻5， 查得軸向動載荷系數(shù)y1=0.8，ii軸承當量動載荷為：3. 計算軸承壽命 因,故取p=41670.13n (6.11)式中：-溫度系數(shù)，由參考文獻7，取=1，6.7 側壓螺絲的強度計算側壓螺絲的強度計算可由（6.12）式計算 (6.12)式中：-壓下螺絲中實際計算應力，單位為nm； -側壓落地所承受的軋制力，n； -側壓螺絲外螺紋內徑，=173mm； -側壓螺絲許用應力，n/mm2； -側壓螺絲材料強度極限，單位為n/mm2，本設計采用側壓螺絲材料為42crmo，查參考文獻5，表2.8-23，查得=10