斜刀片冷剪機說明書

1、文檔可自由編輯打印斜刀片冷剪機設(shè)計摘要摘要本次設(shè)計的目的是能夠綜合的運用所學(xué)的知識，理論，對斜刀片冷剪機進(jìn)行設(shè)計。首先介紹了了我國當(dāng)前的剪切機的種類，今后的發(fā)展方向，提出剪切機在生產(chǎn)中存在的問題；然后對斜刀片冷剪機的傳動系統(tǒng)進(jìn)行分析，提出設(shè)計方案，最后對剪切機構(gòu)的主要零件進(jìn)行受力分析和強度校核。分別對齒輪的選擇，軸的選擇，還有軸承和皮帶輪的選擇進(jìn)行了設(shè)計計算，以此同時也進(jìn)行了校核。對齒輪進(jìn)行設(shè)計的時，我采用的是對齒輪齒面接觸疲勞強度進(jìn)行了計算，并且運用齒根彎曲疲勞強度進(jìn)行了校核。在校核過程中，對齒輪的設(shè)計校核有了更深的認(rèn)識，以及如何在剪切機中選用合適的齒輪。并對剪切機中的主要零部件的潤滑方式進(jìn)

2、行了論述，運用 ATUOCAD 軟件，對該設(shè)計的可靠性與經(jīng)濟性進(jìn)行分析評價。關(guān)鍵詞：斜刀片剪切機；ATUOCAD 軟件；設(shè)計；校核文檔可自由編輯打印Design of cold shear blades obliqueAbstractThis is designed to comprehensive use of knowledge, theory, the blade cut machine design cold. It introduces the present situation of our countrys shear machine type, the future direc

3、tion of development, put forward the shear machine in production problems; And then the blade of the transmission system of cold cut machine, the article analyzes the design scheme, then to the main parts of shearing mechanism analysis of stress and intensity. On the choice of gear respectively, the

4、 choice of the shaft bearing and pulley, and the selection of design calculation, and, in doing so, also checks. The design of gear, I use is on gear tooth surface contact fatigue strength calculation, and use the tooth root bending fatigue strength checks. In checking process, the design of gear ch

5、eck had a deeper understanding, and how to choose the right in shear machine of the gear. And the shear machine of main components of lubrication method were discussed, use ATUOCAD software, to the design reliability and economical analysis and evaluation. Keywords:Keywords: Inclined blade cutting m

6、achine ; ATUOCAD software ；design; checked.文檔可自由編輯打印目錄摘要.Abstract.1緒論.11.1 剪切機的種類.11.1.1平行刃剪切機.11.1.2斜刃剪切機.11.1.3圓盤式剪切機.21.1.4沖型剪切機.31.1.5聯(lián)合剪切機.31.1.6型材棒料剪切機.31.2剪切生產(chǎn)中存在的問題.42傳動方案的選擇.62.1 皮帶傳動的選擇.62.2 減速器傳動選擇.62.3 齒輪轉(zhuǎn)動選擇.73.剪切機電動容量的選擇.83.1 設(shè)計的基本要求.83.2 剪切機構(gòu).83.3 主要參數(shù)的確定.93.3.1 刀片的行程.93.3.2 刀片尺寸.103.

7、3.3 理論空行程次數(shù).103.4 剪切力的計算.103.4.1 單位剪切阻力曲線.103.4.2 最大剪切力.11文檔可自由編輯打印3.5 電機容量的選擇.133.5.1H = f()曲線繪制.133.5.2P=f()曲線的繪制.133.5.3 偏心軸上的靜力矩計算.134 主要零件的強度計算.194.1 曲軸的設(shè)計.194.2 曲軸的計算.204.3 齒輪的計算與校核.214.3.1 選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù).214.3.2 設(shè)計計算齒面接觸接觸強度.221.確定公式內(nèi)各數(shù)值.222.各參數(shù)的計算.224.3.2 按彎曲疲勞強度進(jìn)行較核設(shè)計.234.4 皮帶輪的計算.254.4.

8、1 確定計算功率.254.4.2 選擇帶型.254.4.3 參數(shù)的計算.254.4.4 確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 Ld.254.4.5 驗算主動輪上的包角 .264.4.6 確定帶的根數(shù).264.5 軸承的計算.264.5.1 初選軸承.264.5.2 驗算軸承的平均壓力 P.274.5.3 驗算軸承的 PV.274.5.4 驗算滑動速度.274.6 大帶輪上鍵的計算.274.6.1 初選鍵及參數(shù).274.6.2 校核鍵的強度.27文檔可自由編輯打印5.潤滑方法的選擇.295.1 潤滑.295.1.1 軸承.295.1.2 開式齒輪.295.1.3 離合機構(gòu)滑塊.295.1.4 減速機.

9、295.1.5 牙嵌式離合機構(gòu).295.2 添加劑.305.3 添加劑的作用.305.4 潤滑方法.305.5 潤滑脂優(yōu)點和選擇注意事項.306.設(shè)備的可靠性和經(jīng)濟評價.316.1 設(shè)備的可靠性.316.2 機械設(shè)備的有效度.316.3 設(shè)備的經(jīng)濟壽命的計算.316.4 投資回收期計算.33結(jié)束語.34致謝.35參考文獻(xiàn).36文檔可自由編輯打印1緒論1.1 剪切機的種類剪切機的種類很多。對剪切機的分類，從不同的角度出發(fā)，有不同的分法。按剪切方式可分為橫剪和縱剪；按被剪切鋼板的溫度分為熱剪和冷剪；按剪切機得驅(qū)動方式分為鋼坯剪切機、鋼板剪切機、型鋼剪切機和切管剪切機等。通常，按剪切機的剪刃形狀與配

10、置等特點可分為平行刃剪切機、斜刃剪切機和圓盤剪切機。1.1.1平行刃剪切機如圖 1.1 平行刃剪切機的兩個剪刃彼此是平行的，通常用來在熱狀態(tài)下橫向剪切方形及矩形斷面的鋼坯。也可用來冷剪型材，將刀片作成成型剪刃來剪切非矩形斷面的鋼材，有時也用來剪切板材。圖 1.1 平行刃剪切機簡圖1.1.2斜刃剪切機如圖 1.2 斜刃剪切機的一個剪刃相對另一個剪刃成某一角度配置。斜刃剪切機按剪切機構(gòu)的運動特點也可分為上切式、下切式及復(fù)合式等。文檔可自由編輯打印圖 1.1 斜刃剪切機簡圖1.1.3圓盤式剪切機 圓盤剪切機有下列幾個機構(gòu)組成：刀盤旋轉(zhuǎn)傳動系統(tǒng)，刀盤徑向調(diào)整和刀片的側(cè)向調(diào)整，剪切寬度的調(diào)整等。剪切寬度

11、的調(diào)整實際上就是對機架的距離調(diào)整。早期圓盤式剪切機速度較低，圓盤式剪切機刀片旋轉(zhuǎn)是用電機通過齒輪傳動，以及和萬向連接軸來實現(xiàn)的。刀盤徑向間隙調(diào)整用電機通過蝸桿蝸輪傳動是偏心套轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的。而刀片側(cè)向間隙是 用手動通過蝸輪傳動使刀片軸軸向移動來完成的。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，圓盤式剪切機剪切速度在逐漸提高，由于受到碎邊機的限制，現(xiàn)在大型圓盤剪切機的剪切速度通常為 0.4 米/秒。目前圓盤式剪切機裝在橫切機組上，剪切厚度為 0.62.5 毫米，寬度為 7001500 毫米。帶鋼剪切速度達(dá)到 13m/s。刀片傳動通過減速機和 4 個相同尺寸的齒輪同時傳動兩對刀片。為保證刀片同步，4 個齒輪組成相當(dāng)于連桿機構(gòu)

12、，使齒輪傳動的中心距不變，提高了齒輪傳動精度，為調(diào)整上刀片徑向間隙，上刀片軸承座可沿機架滑道上下移動?；苿佑冕橗X擺線減速機，它體積小速比大調(diào)整精度高。刀片軸向距離調(diào)整也采用針齒擺線減速機驅(qū)動絲桿和螺母來實現(xiàn)的，為了提高傳動精度，傳動系統(tǒng)增加了測速裝置，進(jìn)行主傳動速度調(diào)整。圓盤剪后設(shè)置碎邊剪，將剪切下來的板邊剪成碎段送到下面的滑槽中，也可對剪下來的薄板邊用卷取機卷起來，然后停車卸卷。為了使切下來的板邊的鋼板平直，在出圓盤剪時切邊應(yīng)向下彎曲，現(xiàn)在采用上刀片軸相對下刀片軸移動一個不大的距離或者上刀片直徑比下刀片直徑小一些來實現(xiàn)(見圖 1.1)。文檔可自由編輯打印圖 1.1 使鋼板保持水平位置的方

13、法目前，各國都在研究擴大圓盤剪的剪切范圍，有的國家已經(jīng)采用兩臺連續(xù)圓盤剪，剪切厚度為 10 毫米的鋼板，第一臺圓盤剪切入板厚的 5%10%，緊接著由第二臺圓盤剪將鋼板全部切斷，見圖 1.2。在冷軋橫切機組上采用不帶驅(qū)動裝置的圓盤剪，其圓盤剪刀片的傳動是由帶有一定張力的被剪切的帶鋼來帶動實現(xiàn)拉剪方式。分條圓盤剪為了提高工作效率，從而采用了兩套機架，輪流使用，整體更換使設(shè)備的維修性提高，但投資費用大。1.1.4沖型剪切機沖型剪切機廣泛用于鍛壓機械。沖型剪切機的剪切次數(shù)很高，通過連續(xù)的很多切點或切線，將板料沿著預(yù)定的輪廓切下。裝上專用工具后，還能完成其他許多工作，如步?jīng)_輪廓，折邊，彎型等，因此是一種

14、萬能的板料剪切成型機，適用于單件和小批生產(chǎn)。1.1.5聯(lián)合剪切機聯(lián)合剪切機主要用來切割條料、板料、型材，并可切口和沖孔，用途廣泛，特別使用于鋼結(jié)構(gòu)車間和建筑工地。1.1.6型材棒料剪切機這種剪切機的剪刃為成形刃。在冶金機械的型鋼軋鋼車間，使用型材棒料剪切機對各種斷面的型材棒料軋件進(jìn)行切頭、切尾、切尺寸等。此外，型材棒料剪切機還使用成批、大量生產(chǎn)的軸承、齒輪、汽車和拖拉機等行業(yè)的冷切或熱切下料之用。文檔可自由編輯打印1.2剪切生產(chǎn)中存在的問題目前剪切機品種規(guī)格發(fā)展很快，結(jié)構(gòu)性能和使用性能有明顯的改善和提高。剪切生產(chǎn)中存在的問題主要包括以下幾方面：剪切機機械傳動裝置；剪切機機械傳動裝置的防護；剪切

15、機機械傳動裝置的過載保護裝置等。剪切過程中作用力及其變化規(guī)律：剪切力隨著 z 的增加而變化，當(dāng)剪切力 P 為最大值后，鋼板開始產(chǎn)生滑移。剪切力 P 的值是同單位剪切抗力丁有關(guān)。單位剪切抗力丁并非常數(shù)，其數(shù)值大小和鋼板材質(zhì)、剪切溫度、剪切速度、剪刃形狀、剪刃間隙及相對切入深度等因素有關(guān)。單位剪切抗力 T 的確定有實驗曲線法和理論計算法兩種。以下對影響單位剪切抗力公的因素進(jìn)行定性的描述：1) 金屬性質(zhì)：金屬材料的強度極限越高，則單位剪切力越大；塑性越低，對應(yīng)于。剪切時的相對切入深度越小，即金屬斷的越早。因此單位剪切抗力與金屬的強度和塑性有關(guān)。2) 剪切溫度：鋼板剪切時的溫度越高，單位剪切抗力越小，

16、對應(yīng)于剪斷時相對切入深度則越大。3) 變形速度：熱剪時，理論上變形速度與剪切速度成正比關(guān)系，單位剪切抗力隨變形速度增加而增加；冷剪時，剪切速度對單位剪切抗力的影響很小，一般可不加以考慮。4) 剪刃側(cè)向間隙：剪刃側(cè)向間隙的大小，可以使剪切時的受力狀況發(fā)生變化。當(dāng)側(cè)向間隙由零逐漸增大時，鋼板的受力狀況分別為壓縮-剪切-彎曲狀態(tài)，側(cè)向間隙過小或過大都會使單位剪切抗力增加。因此，合理選擇和保持剪刃側(cè)向間隙的大小，對于正確使用剪切機是十分重要的。5) 刀鈍半徑：刀鈍半徑的大小，直接影響單位剪切抗力的大小。刀鈍半徑越大，刀就越不“快” ，剪切抗力就越大。但在壓入階段剪切力的計算中，不考慮刀鈍半徑的影響是允

17、許的。6) 剪切斷面的寬高比 b/h:當(dāng) b/h 小于 1 時，與 b/h 幾乎無關(guān)；當(dāng) b/h 大于 1 時，值隨 b/h 的增大而迅速增大。除上述因素影響外，壓板、剪刃與鋼板的摩擦系數(shù)及剪刃的幾何形狀等因素，對單位剪切抗力也都有一定的影響，但這些因素相對來說影響很小，可以忽略不計?，F(xiàn)有文檔可自由編輯打印剪切機一般存在占地面積廣、噪音大、節(jié)拍固定、靈活性差等問題，尚需解決。文檔可自由編輯打印2傳動方案的選擇圖 2.1 剪切機傳動方案簡圖2.1 皮帶傳動的選擇由于帶和帶輪間的摩擦或嚙合，皮帶托動從動輪一起轉(zhuǎn)動并傳遞一定動力。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，造價低廉以及緩沖吸振等特點，在近代機械中

18、被廣泛應(yīng)用，在帶傳動中，常用的有平帶傳動，V 帶傳動，多楔帶傳動，同步帶傳動等，其中 V帶傳動應(yīng)用最廣。V 帶有普通 V 帶、窄 V 帶 、聯(lián)組 V 帶、齒形 V 帶，大楔角 V 帶、寬V 帶等多種類型，其中普通 V 帶，應(yīng)用最廣，近年來窄 V 帶也得到廣泛應(yīng)用。本剪切機選用普通 V 帶 A 型。普通 V 帶的主要優(yōu)點：柔性好，傳遞較大的摩擦力，傳動比大，結(jié)構(gòu)較緊湊并以具備標(biāo)準(zhǔn)化大批量生產(chǎn)。2.2 減速器傳動選擇減速器是原動機與工作機之間獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)矩。此處采用的是同軸式兩級圓柱齒輪減速器，減速器的輸入軸端與輸出軸端位于用一軸線的兩端，徑向尺寸緊湊，效率及可靠

19、性高，工作壽命長，且已標(biāo)準(zhǔn)化，維護簡便。文檔可自由編輯打印2.3 齒輪轉(zhuǎn)動選擇齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一，型式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞功率可達(dá)近十萬千瓦，圓周速度可達(dá) 200m/s，最常用為漸開線齒輪傳動。齒輪傳動可做開式、半開式、閉式。齒輪傳動主要特點：(1)效率高，在常用機械傳動中，以齒輪傳動效率為最高。如一級圓柱齒輪傳動的效率可達(dá) 99%。這對大功率傳動十分重要，因為即使效率只提高 1%，也有很大的經(jīng)濟意義。(2)結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需的空間尺寸一般較小。(3)工作可靠 壽命長，設(shè)計制造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可長達(dá)一、二十年，這也是

20、其它機械傳動所不能比擬的。這對車輛及在礦井內(nèi)工作的機器尤為重要。(4)傳動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用。(5)適用范圍廣可用于平行軸傳動，交錯軸傳動，定軸輪系傳動和動軸輪系傳動，在特大和特小傳動中，優(yōu)點更明顯。(6)易于保證制造質(zhì)量 加工技術(shù)成熟，設(shè)備完善，易于得到高質(zhì)量產(chǎn)品。由于設(shè)計需要故本剪切機采用開式齒輪傳動文檔可自由編輯打印3.剪切機電動容量的選擇3.1 設(shè)計的基本要求剪切厚度 : ；max40hmmmin4hmmmax1200bmm剪切溫度:t；20oC理論剪切次數(shù):6 次/分；實際剪切次數(shù): 4 次/分；剪切材質(zhì): 鋼 101510 1200m

21、m3.2 剪切機構(gòu)剪切機構(gòu)按平面機構(gòu)分析是屬于活動度為 2 的曲柄連桿機構(gòu)。曲軸開始旋轉(zhuǎn)時，存在著一種可能運動（圖 2.1） ，以 O 點為旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動，上刀臺 B 下降，下刀臺 C 不動，完成剪切運動。 圖 3.1 剪切機構(gòu)文檔可自由編輯打印3.3 主要參數(shù)的確定3.3.1 刀片的行程刀片行程是剪切機最主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，它決定了剪切機的高度。在剪切能力允許 的范圍內(nèi)，它也決定了所能剪切的軋件最大斷面高度。 刀片行程根據(jù)軋件最大斷面高度，剪切終了時刀片的重疊量以及下刀片與輥道表面的距離等參數(shù)（圖） ，可按下試計算 圖 3.2 平行刀片剪切機（上切式）刀片行程圖1上片；2下片；3軋件；4壓板由文獻(xiàn)

22、1,258知： (3.1)SqqfhH21式中: H刀片行程（指刀片最大行程） ，mm； h被剪軋件最大斷面高度，mm；f軋件上表面與壓板之間得距離，此值得選取要保證軋件有一定翹頭時，仍然能通過剪切機，一般取 f=5075mm；q1為了避免上刀受軋件沖撞，而使壓板低于上刀的距離，一般取q1=550mm；q2為了使軋件能順利通過剪切機，下刀不被軋件磨損，使下刀低于滾道表面得距離，一般取 q2=520mm；文檔可自由編輯打印S上下刀片重疊量，一般取 S=525mm。根據(jù)本剪切機參數(shù)選取 f=50 mm q1=5 mm q2=5 mm S=6 mm bmax = 1200mm 取 3 故 =h+f+

23、q1+q2+S=40+50+5+5+6=106mm1H mmbH9 .623tan1200tanmax2 H=+=106+62.9=168.9mm (3.2)1H2H3.3.2 刀片尺寸板坯： l = +（100300）=1200+200=1400mm maxb（3.3）式中 l 刀刃長度，mm 被切鋼坯橫斷面的最大寬度,mm;maxb 刀片： =(2660)mm hh5 . 165. 0（3.4） ( 3.5 )35 . 2hb 式中 刀片斷面高度，mm；h 被切鋼坯斷面高度，mm；h 刀片斷面寬度，mm；b3.3.3 理論空行程次數(shù)剪切機的每分鐘理論空行程次數(shù)代表了剪切機的生產(chǎn)率。理論空行

24、程次數(shù)（剪切次數(shù)）的提高受到電動機功率和剪切機結(jié)構(gòu)型式的限制。理論剪切次數(shù)是指剪切機每分鐘內(nèi)連續(xù)不斷地上下運動的周期次數(shù)；實際剪切次數(shù)是指剪切機每分鐘內(nèi)實際完成的剪切次數(shù)。本次理論剪切次數(shù)、實際剪切次數(shù)如下所示： 理論剪切次數(shù) ： 6r/min 實際剪切次數(shù) ： 4r/min文檔可自由編輯打印3.4 剪切力的計算3.4.1 單位剪切阻力曲線 將整個剪切過程中各瞬時德的剪切阻力 ，都分別與一個相對切入深度對應(yīng)，它們的關(guān)系式 f3.4.2 最大剪切力斜刀片剪切機的剪切力由三部分組成 (3.6)321pppp式中 純剪切力；1p 軋件被剪掉部分的彎曲力，即被剪掉部分在剪切時被上刀片沿著2p線（圖 3

25、.4）作用產(chǎn)生的彎曲力；AED 鋼板在剪切區(qū)域（近似地以弧線為界）內(nèi)的彎曲力，在此區(qū)域3pEF內(nèi)由于上刀片的壓力使金屬形成局部的碗行彎曲。1求 p1文檔可自由編輯打印 查手冊 鋼 1015 （延伸率）375bMPa0.27 bhptan6 . 021（3.7） 20.6 10375 0.27115.917tan3KN2.求 pmax因為 ： tanbh （3.8） mmb9 .623tan1200tan 可用斜剪刃公式mmh9 .62故 （3.9）XYtgZkppb21max100116 . 01式中 系數(shù)，實驗研究表明，此系數(shù)與被剪掉部分的鋼板寬度軋件材料zd 延伸率以及刀片傾斜角等因素有關(guān)

26、，即，其 fhdfztan變化規(guī)律(查文獻(xiàn) 2，圖 8.34)，系數(shù)的最大值為 0.95。z 刀片相對側(cè)間隙，即為刀片側(cè)間隙與鋼板厚度的比值：Yh h Y 在時，??；當(dāng)時，取mmh5mm07. 0mmh2010mm5 . 0a.求 Ztan60.75 tan31.1790.27 10ah文檔可自由編輯打印查文獻(xiàn)2,圖 8-34 曲線 fZ 得 Z = 0.4b.求 X,Y=0.05(h = 8mm 取 = 0.5mm)h YX=10c.求 pmaxXYtgZkppb21max100116 . 012tan311.3 115.917 1 0.4100 0.270.6 0.271375 0.051

27、0604.2753.5 電機容量的選擇3.5.1H = f()曲線繪制3.5.2P=f()曲線的繪制由文獻(xiàn)1,259知：曲柄半徑168.984.45mm22HR 初取連桿與曲柄半徑比 K=10 L=KR=10 x84.48=844.5mm 取L=840mm 軋件被切斷時切入深度00.32 103.2zhmm文檔可自由編輯打印圖 3.4 刀片行程曲線表 3.1 剪切行程與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系）（20406080100120140160180mmH138.15111.4288.0867.6549.8134.2920.919.5203.5.3 偏心軸上的靜力矩計算為了精確地計算剪切機傳動系統(tǒng)零件強度和電動

28、機功率，必須計算剪切機偏心軸上的靜力矩。剪切機偏心軸上的靜力矩由剪切力 konfpjMMMM（3.10）式中 偏心軸上的靜力矩；jM 剪切力矩；pM 摩擦力矩；fM 空載力矩；konM PcPjMsincos文檔可自由編輯打?。?.11） sincosc（3.12）圖 3.6 剪切機構(gòu)受力簡圖內(nèi)公切線 LBAsin（3.13）外公切線 LBAsin（3.14），2AAAd2BBBd2000d軸徑（安裝軸承處直徑）0,dddBA式中： 的摩擦圓半徑軸連桿與曲柄軸之間的銷AA文檔可自由編輯打印 的摩擦圓半徑軸連桿與上刀臺之間的銷BB 刀臺滑板與滑槽之間的摩擦系數(shù)故： dA =150mm 、dB =

29、120mm 、dC=140mm查文獻(xiàn)2,482得 05. 0A05. 0B1 . 0mmdAAA75. 3215005. 02mmdBBB3212005. 02mmd5 . 3214005. 02000當(dāng) 時23.141 故 84.45sinsin141.230.0629840 3.608 故 LBAsin13.753sin0.051840 故 c=64.21090cosARc 故 sincosc63.210 63.201000jMP當(dāng) 時141.86 故sinsinLR84.45sin141.860.0621840 3.559 故 c=63.48090cosARc 故sincosc64.01

30、PMj1604.275 64.0138.681000KN m文檔可自由編輯打印同理可算出當(dāng)時的值142.51 ,143.17 ,143.83jM, max%5jkonMM（3.15） =5% 27.12 =1.934考慮共享，取 Mkon=1.934KN m表 3.2 靜力矩各相關(guān)參數(shù)表141.23141.86142.51143.17143.833.6083.5593.5083.4553.401 (mm)63.264.0163.2261.6861.59mKNMj038.6838.237.2737.22mKNMkon1.9341.9341.9341.9341.934mKNMj1.93440.61

31、440.13439.20439.154圖 3.7 曲線 f文檔可自由編輯打印圖 3.8 曲線 fMj由于是小型剪切機，初選動機 J02-6-26 型轉(zhuǎn)速：= 970r/min，功率：13KWern電動機額定轉(zhuǎn)力矩：Mer=9550N/n=955013/970=128KN.m由 Mj 圖求剪切機平均靜力矩 (3.1640.61440.13439.20439.1540.53.5j ijimM tMMt = KN.m22.731285.63222.73ermMM所選電機的過載系數(shù)則所選電機滿足要求。1.對所選電機進(jìn)行過載校核：文檔可自由編輯打印 （3.17）3max40.614 1019.67.1.

32、5 162 0.85ererMMKN mMki 所選電機滿足過載要求。2. 選出的電機還需經(jīng)過發(fā)熱校核： 電機滿足發(fā)熱要求是需滿足的要求，即 ， ( 3.18)junDNN , 30nMNererD30nM=Nerjunjun（3.19）式中 電機的功率，KW；電機的額定轉(zhuǎn)速，；DN3=NDernmin/ r 電機按發(fā)熱計算出來的等值功率和等值力矩.junjunMN、由于電機一直工作其等值力矩就是電機的額定力矩，即mN573=M=Merjun綜上所述可知： junDNN故所選電機滿足發(fā)熱的要求。文檔可自由編輯打印4 主要零件的強度計算主要零件的強度計算4.1 曲軸的設(shè)計圖 4.1 曲軸尺寸簡圖

33、 max01414604.275344.15dPmm初取 d0=345mm （4.1） 20(1.7 2.5)(1.7 2.5) 345586.5 862.5Ldmm取 L2=600mm （4.2） 0(0.6 0.85)(0.6 0.85) 345207 293.25bdmm取 b=240mm （4.3）0(1.3 2.1)(1.3 2.1) 345448.5 724.5ALdmm取 LA=600mm （4.4）0(1.2 1.5)(1.2 1.5) 345414 517.5Addmm取 dA=450mm 文檔可自由編輯打?。?.5） 0(0.06 0.1)(0.06 0.1) 34520.

34、7 34.5rdmm取 r=15mm （4.6）4.2 曲軸的計算圖 4.14.1 曲軸的受力簡圖，彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖 由于所受的剪切力遠(yuǎn)大于齒輪給曲軸的力，所以忽略齒輪給曲軸的彎矩 maxcos 180604.275cos 180141.863.559497.5xPPKN （4.7） maxsin 180604.275sin 180141.863.559342.96yPPKN （4.8） 497.5248.7522xxAxBPRRKN文檔可自由編輯打?。?.9） 342.96171.4822yyAyBPRRKN（4.10） 248.75 30074.625xx xMR lMN mm（4.11）

35、171.48 30051.44yx yMR lMN mm（4.12） 222274.62551.4490.64xyMMMMN mm合（4.13） 222290.640.6 40.61493.78MMTMN mmn（4.14）脈動循環(huán)變應(yīng)力取 =0.6max40.614mjTMMN mmM總見圖40.614IMTMN mm總截面 I 的應(yīng)力 62393.78 1058.613/0.2 200IbIIMN mmW（4.15） 6 . 0390235bs 3 . 14 . 12 . 1ssSS之間，取在 235458.613sIsbISS（4.16） 截面的應(yīng)力文檔可自由編輯打印 62393.78

36、1030/0.2 250bMN mmWnnn（4.17） 2357.8330ssbSSn故曲軸強度合格4.3 齒輪的計算與校核4.3.1 選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)1 選用直齒圓柱齒輪傳動2 開式齒輪，速度不高，選用 8 級3 材料選擇：大齒輪 HT300， 250HBS 小齒輪 HT350，260HBS4 選小齒輪 Z1=23，大齒輪 Z2 = 2.723 =63傳動比 i=2.7 模數(shù) m=124.3.2 設(shè)計計算齒面接觸接觸強度1.確定公式內(nèi)各數(shù)值由文獻(xiàn)4,211-213知： 2131132. 2HEdttZTKd（4.18）1) 試選載荷系數(shù) Kt=1.32) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩

37、：55511195.5 1095.5 101317.24 10 N mm72PTn文檔可自由編輯打印3) 由文獻(xiàn)4,205-210選取齒寬系數(shù)d=1.1, 材料的彈性影響系數(shù)12143.7MPaEZ 4) 由文獻(xiàn)4,209查得：小齒輪的接觸疲勞強度極限，lim1520MPaH大齒輪的接觸疲勞強度極限lim2490MPaH5) 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)， （每日 8 小時制，每年 300 天工作，工作 15 年） 7117726060 15 18 300 153.24 103.24 101.296 102.5hNn jLN （4.19）6) 由文獻(xiàn)4,206取接觸疲勞壽命系數(shù)；10.95HNK20.98

38、HNK7) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，得 1lim112lim220.95 520494MPa10.98 490480.2MPaHNHHNHKSKS（4.20）2.各參數(shù)的計算1) 試算小齒輪分度圓直徑由文獻(xiàn)4,212知：321132612.321.3 17.24 102.5 1143.72.3263.45mm1.12.5480.2tEtdHK TZd2) 計算圓周速度 v0 (4.21)s/m269. 01000602 .198 .26710006011ndvt文檔可自由編輯打印4.3.2 按彎曲疲勞強度進(jìn)行較核設(shè)計3212()FaSadFY YKTmz1.

39、由文獻(xiàn)1，圖 10-20a查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限;1230FEMPa大齒輪的彎曲疲勞強度極限 ;MPaFE20022.由文獻(xiàn)1，圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù),10.95FNK20.9FNK3.計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞許用應(yīng)力 S=1.2 （4.22）1110.95 230373.751.2FNFEFKMPaS （4.23）2220.9 2001501.2FNFEFKMPaS4.計算載荷系數(shù) K 49. 11 . 11 . 12 . 11 . 1FFVAKKKKK（4.24）5.查取齒形系數(shù)由文獻(xiàn)1,表 10-5 可查得 69. 21FaY22.268FaY6.查取應(yīng)力矯正系

40、數(shù)由文獻(xiàn)1,表 10-5 可查得 575. 11SaY21.724SaY7.計算大小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩66140.617 1015.614 10.2.6mMTN mmi6240.614 10.mTMN mm8.較核大小齒輪的彎曲疲勞強由表 10-7 查得齒寬系數(shù) 6 . 0d 6113232122 1.49 15.614 102.69 1.5750.6 1223FaSaFdKTY Ym Z（4.25）文檔可自由編輯打印= 359.42 1F 6223232222 1.49 40.614 102.268 1.7240.6 1263FaSaFdKT Y Ym Z（4.26） = 114.99 2F即齒

41、輪滿足彎曲疲勞強度要求9.幾何尺寸計算a.計算分度圓直徑mmmzd2762312112212 63756dmzmmb.計算中心距 125062ddamm（4.27）c.計算齒輪寬度mmdbd6 .1652766 . 01 取 B2=165.6mm,B1=180mmd.驗算 61122 15.614 10113144.9276tTFNd（4.24） ,合適1.1 113144.9751.57/100/165.6AtK FN mmN mmb4.4 皮帶輪的計算皮帶輪的計算4.4.1 確定計算功率 3 .143 . 11 . 1PKPAca文檔可自由編輯打印4.4.2 選擇帶型根據(jù) Pca和小帶輪轉(zhuǎn)

42、速 n1=970r/min 由文獻(xiàn)1，圖 8-8 取 B 型帶。4.4.3 參數(shù)的計算1.確定帶輪和基準(zhǔn)直徑 dd1和 dd2,由文獻(xiàn)1，表 8-3 及 8-7取1min150dddmm2.驗算帶的速度 1 11 117.61/60 100060 1000pdd nd nVm s（4.25）因為 故帶速合適 0530v3.計算從動輪的基準(zhǔn)直徑 dd2 212.8 150420dddidmm（4.26） 圓整 dd2=425mm4.4.4 確定中心距 a 和帶的基準(zhǔn)長度 Ld初定中心距2102127 . 0ddddddadd 11305 .3950 a取 mma8000 0212210422ad

43、dddaLddddd（4.27） 2150425425 1502 80024 800 1600902.7523.632526.38mm由文獻(xiàn)1,表 8-2選取 Ld=2500mm文檔可自由編輯打印 20ddLLaa（4.28） 25002526.388002 = 786.81 mm變動范圍：min0.015786.81 0.015 2500749.31daaLmmmax0.03786.81 0.03 2500861.8daaLmm4.4.5 驗算主動輪上的包角 5 .5718012adddd（4.29）425 15018057.5159.957.5786.81 4.4.6 確定帶的根數(shù)1）由

44、dd1=150mm 和 n1=970r/min，查文獻(xiàn)4,152得 P0=2.25KW2）根據(jù) n1=960r/min，i=4.2 和 A 型帶，查文獻(xiàn)4,150-153得P0=0.3064KW3）查文獻(xiàn)4,155得 K=0.95， KL=1.03 0014.35.71652.250.30640.95 1.03caaLPZPP k k4.5 軸承的計算4.5.1 初選軸承對開式四螺栓正滑動軸承 ZHC4-140軸承所受徑向載荷2222248.75171.48302.12xyFRRKN軸徑轉(zhuǎn)速 n=6r/min文檔可自由編輯打印軸徑直徑 d=180mm軸承寬度 B=270mm4.5.2 驗算軸承

45、的平均壓力 P軸承材料取 ZcuZn16Si4（16-4 硅黃銅）P=12Mpa .V=2m/sPV=10Mpa.m/s （4.30） 3302.14 106.22180 270FPMPPdB4.5.3 驗算軸承的 PV3302.14 1060.351/60 10001910019100 270FdnFnPVMPa m sPVBdB4.5.4 驗算滑動速度/057. 0100060618014. 3100060VsmdnV4.6 大帶輪上鍵的計算4.6.1 初選鍵及參數(shù)大帶輪的軸徑 d=42mm取平鍵鍵寬 b=12mm取鍵長1.5 263 8470Ldmm h=8mm L=63mm4.6.2

46、校核鍵的強度由于鍵的材料為鋼,而帶輪的材料為鑄鐵,取最弱的材料的強度極限來較核鑄鐵的強度極限MPaMPap758070 鍵的工作長度 l=L-b=70-12=58mm 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h=0.58=4mm文檔可自由編輯打印 TTkldTp216. 04058410210233（4.31） mNnNT.5 .283397096. 01395509550（4.32）2 .615 .283216. 0216. 0ppMPaT即所選鍵滿足要求文檔可自由編輯打印5.潤滑方法的選擇5.1 潤滑在摩擦面間加潤滑劑不僅可以降低摩擦，減輕磨損，保護零件不遭銹蝕，而且在采用循環(huán)潤滑時還能起到散熱

47、降溫的作用。由于液體的不可壓縮性，潤滑油膜還具有緩沖振的能力。使用膏狀的潤滑脂，既可防止內(nèi)部的潤滑劑外泄，又可阻止外部雜質(zhì)侵入，避免加劇零件的磨損，起到密封作用。半固體潤滑劑主要是指各種潤滑脂。它是潤滑油和稠化劑的穩(wěn)定混合物。固體潤滑劑是任何可以形成固體膜以減少摩擦阻力的物質(zhì)，如石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯等。5.1.1 軸承選用固體潤滑劑，參考滑動軸承的工作性質(zhì)，故選用鋰基潤滑脂，這種潤滑脂既能抗水耐高溫（工作溫度不宜高于 145） ，而且有較好的機械安全性，它是一種多用途的潤滑脂。5.1.2 開式齒輪因工作環(huán)境和機械性能選用固體潤滑劑，鈉基潤滑脂，這種潤滑脂有較高的耐熱性，工作溫度可達(dá) 12

48、0，但抗水性差，由于它能與少量水乳化，從而保護金屬免遭腐蝕，比鈣基潤滑脂有更好的防銹能力。5.1.3 離合機構(gòu)滑塊考慮其工作環(huán)境和機械性能選用固體潤滑劑，鋁基潤滑脂，這種潤滑脂具有良好的抗水性，對金屬表面有高的吸附能，故可起到很好的防銹作用。文檔可自由編輯打印5.1.4 減速機選用液體潤滑劑，工業(yè)齒輪油（SY1172-88）5.1.5 牙嵌式離合機構(gòu)石墨鈣基潤滑脂，這種潤滑脂適用于耐潮濕，高負(fù)荷，高壓力，低速度機械，多用于人字齒輪，起重機，礦山機械，挖掘機的底盤齒輪及一般開式齒輪潤滑。5.2 添加劑為了有效地提高邊界膜過濾的強度，簡單而行之有效的方法是在潤滑油中添加一定量的油性添加劑或極壓添加

49、劑。5.3 添加劑的作用1）提高潤滑劑的油性、極壓性和在極端工作條件下更有效工作的能力。2）推遲潤滑劑的老化變質(zhì)，延長其正常使用壽命。3）改善潤滑劑的物理性能，如降低凝點、消除泡沫、提高粘度、改進(jìn)其粘溫特性等。5.4 潤滑方法軸承為脂潤滑，開式齒輪為脂潤滑，離合機構(gòu)滑塊為脂潤滑，減速器為液體潤滑（飛濺潤滑） ，牙嵌式離合機構(gòu)為脂潤滑。5.5 潤滑脂優(yōu)點和選擇注意事項使用潤滑脂，密封簡單，不易臟污，減少損失，不必經(jīng)常加換潤滑油。潤滑脂受溫度的影響不大，對載荷性質(zhì)運動速度的變化等有較大的適應(yīng)范圍。在垂直上不易流失。加入石墨粉的潤滑脂，能形成更堅韌的油膜。當(dāng)潤滑脂中含有鱗片狀石墨粉時，可以填平粗糙平

50、面，減少磨損，并能在往復(fù)運動機構(gòu)中起緩沖作用，避免爬行，消除震動。但潤滑脂流動性差，導(dǎo)熱系數(shù)小，不能作循環(huán)潤滑劑，另外，摩擦阻力大，機械效率低。為提高機械效率，減少管道壓力損失，干油集中潤滑脂的針入度，一般在 0.1mm以上。管道短時，針入度可降低一些。文檔可自由編輯打印6.設(shè)備的可靠性和經(jīng)濟評價6.1 設(shè)備的可靠性由文獻(xiàn)8,10-14知平均壽命 （可修復(fù)系統(tǒng)） （6.1）dttRt0式中： R(t) 可靠度系數(shù)若則：tetR)( (6.2)10dtett式中：失效率 6.2 機械設(shè)備的有效度已知設(shè)備運轉(zhuǎn)十年（29200h） ，發(fā)生故率為 14 次每次處理故障花費時間為 320h 計劃檢修時間

51、為 1200h 則： (10.3)7 .20851429200ntiMTBF (6.4)hnitMTTR7 .40514143201200 (6.5)%7 .837 .4057 .20857 .2085%MTTRMTBFMTBFA式中: ti 工作時間 t0i 停機修理時間文檔可自由編輯打印6.3 設(shè)備的經(jīng)濟壽命的計算由文獻(xiàn)9,124-129知年平均總費用： (6.6)21100TCTKKAc若 Kc 為常數(shù),則： 0dtAdc表 6.1 各年殘值表使 用年 限12345678910殘 值（萬元）75.13.3210.80.60.40.20.1表 6.2 經(jīng)濟壽命計算表使用年限運行費用總值CT

52、=C1(T-1)年末殘值年運行費用平均值 C1+(T-1)2年設(shè)備費用平均值（K0-KL）/T年平均總費用=/=(10000-)/ 1107134 21+1.4=2.405.101.202.453.65 32.4+1.8=4.203.301.402.233.63 44.2+2.2=6.4021.6023.60 56.4+2.6=911.801.803.60 69+3=120.8021.533.53 712+3.4=15.400.602.201.343.54 815.4+3.8=19.020.402.401.203.60 919.2+4.2=23.400.202.601.093.69文檔可自由編輯打印 10 23.4+4.6=280.102.800.993.79 (6.7)年7400010222500KKKTc式中： K0 設(shè)備購置費（K0 = 100000 元） ；T 使用年限（T = 10 年） ；CT 第 T 年運行費用；C1 第 1 年運行費用（C1 =10000 元） ； 1 年后每年遞增的費用（= 4000 元） 。計劃每年遞增 = 4000 元，使用年限 T = 10 年，設(shè)備購置費 K0 = 1000000 元，第一年運作費 10000 元。若設(shè)備殘值如表 10.1，則經(jīng)濟壽命的計算如表 10.2：通過計算使用設(shè)備的年平均總費用