軋機(jī)上輥彈簧平衡裝置設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)題目：軋機(jī)上輻彈簧平衡裝置設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-5"\h\z緒論 （2）1、 設(shè)計(jì)選題背景 （2）2、 軋機(jī)在國內(nèi)外的發(fā)展趨勢和成果 （2）3、 設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)要求 3）彈簧的設(shè)計(jì)與計(jì)算 （3）（一） 彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算 （3）1、 選擇彈簧材料和許用應(yīng)力 （3）2、 選定彈簧指數(shù)。確定補(bǔ)償系數(shù) （3）3、 求彈簧中徑 （4）4、 求彈簧有效工作圈數(shù)n和總?cè)?shù) （4）5、 幾何尺寸計(jì)算 （4）（二） 彈簧的特性曲線 （6）拉桿的設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 （7）1、 計(jì)算載荷 （8）2、 材料的選取 （9）3、 計(jì)算雙頭螺栓螺栓的直徑 （9）4、 雙頭螺栓強(qiáng)度的校核計(jì)算 （10）心得體會(huì) （10）參考文獻(xiàn) （11）、緒論設(shè)計(jì)的選題背景軋鋼生產(chǎn)時(shí)將鋼錠或鋼坯軋制成鋼材的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。用軋制方法生產(chǎn)鋼材，具有生產(chǎn)率高、品種多、上產(chǎn)過程連續(xù)性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。因此，它比鍛造、擠壓、拉拔等工藝得到更廣泛地應(yīng)用。目前，約有90%的鋼都是經(jīng)過軋制成材的。有色金屬成材，主要也用軋制方法。⑴目前我國處在新老交替的鋼鐵生產(chǎn)體系中，初軋機(jī)在軋鋼生產(chǎn)中的作用仍無法替代，初軋機(jī)仍具有著十分重要的作用。軋機(jī)國內(nèi)外發(fā)展的研究現(xiàn)狀、成果、發(fā)展趨勢從16世紀(jì)人類開始軋鋼發(fā)展到今天，經(jīng)過了漫長的過程。在1530年或1532年，依尼雪在拿伯格(Nnrmberg)發(fā)明了第一個(gè)用于軋鋼或軋鐵的軋機(jī)，緊接著，1782年，英國的約翰彼尼(John,payne)在有倆個(gè)刻成不同形狀的孔型的軋輥的軋機(jī)中加工鍛造棒材。1759年，英國的托馬斯伯勒克里(Thomas-Blockley)取得了孔型軋制的另外一個(gè)專利，在歷史上標(biāo)志著型鋼生產(chǎn)正式開始。軋鋼機(jī)械的分類。軋鋼機(jī)械可按所軋輥的材料分為軋輥鋼材的和軋輥鋁、銅等有色金屬的兩類。各類軋機(jī)的工作原理和主要結(jié)構(gòu)基本相同，只是軋輥的溫度、壓力和速度有所差異。軋機(jī)中使用最多的是軋鋼機(jī)。軋機(jī)又可分為半成品軋機(jī)和成品軋機(jī)。半成品軋機(jī)主要是開坯機(jī)，包括初軋機(jī)、板坯軋機(jī)和鋼坯軋機(jī)。隨著連鑄機(jī)的逐步推廣，某些裝有連鑄機(jī)的鋼廠已不再使用開坯機(jī)開坯。成品軋機(jī)有型材軋機(jī)、軌梁軋機(jī)、線材軋機(jī)、厚板軋機(jī)、薄板軋機(jī)、帶材軋機(jī)、箔帶軋機(jī)、無縫管軋機(jī)、銅板軋機(jī)、鋁板軋機(jī)和某些特殊軋機(jī)。它們的主要區(qū)別是軋輥的布置和輥的形狀不同，并且在精度、剛度、強(qiáng)度和外形尺寸上也有很大的差別。由已知條件被平衡件的總質(zhì)量：為0.3~0.5t而彈簧式平衡裝置中的彈簧的最大行程約為70mm。根據(jù)我們分析軋鋼機(jī)械在軋制扎件的時(shí)候所受的軋制力的不平衡引起的不穩(wěn)定因素，由于軋制力過大，軋輥和軋機(jī)除機(jī)架以外的其他零件都是在高溫惡劣的條件下長時(shí)間工作的，這些零件的壽命跟軋鋼機(jī)械的工作環(huán)境有很大的關(guān)系。對(duì)于軋鋼機(jī)械的平衡裝置，我們?yōu)槭裁催x擇彈簧式的平衡裝置呢？因?yàn)樯陷伿綇椈墒狡胶庋b置的體積較小容易修復(fù)，而且比較經(jīng)濟(jì)最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以隨時(shí)隨地的對(duì)不平衡力進(jìn)行平衡，是軋鋼機(jī)首選的一種便捷式平衡裝置由此我們來做一下彈簧式平衡裝置的設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)要對(duì)其機(jī)構(gòu)、構(gòu)件等非標(biāo)準(zhǔn)件的分析和設(shè)計(jì)計(jì)算分析其機(jī)構(gòu)的組成、工作特點(diǎn)和工作要求。對(duì)于軸承等標(biāo)準(zhǔn)間的設(shè)計(jì)和計(jì)算再來最終確定所選軸承。3?設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)要求：完成該裝置等相關(guān)資料的調(diào)研、收集、分析、計(jì)算、設(shè)計(jì)；完成設(shè)計(jì)圖紙一套（折合0號(hào)圖紙1—2張）、圖紙采用計(jì)算機(jī)繪制；完成設(shè)計(jì)說明書一套（字?jǐn)?shù)不少于5000字，電子文檔與紙質(zhì)各一份）；具體進(jìn)程安排：二、彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算及特性曲線（一）彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算取被平衡件總重量：0.4098t；最大行程：70mm。過平衡力為0.4。G=mg/4=1000N每個(gè)彈簧則有f=0.2p=280NMINMAX根據(jù)題目設(shè)計(jì)要求選擇I類彈簧進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇彈簧材料和許用應(yīng)力。選用C級(jí)碳素彈簧鋼絲。因彈簧承受要求抗疲勞性能高滲透性好，回火穩(wěn)定性好用B級(jí)較高強(qiáng)度，能承受變載荷和沖擊載荷的彈簧。故選擇50CrVA.由表20—20查得I類彈簧的許用應(yīng)力[t]=450MP剪切應(yīng)力模量G=800002?選定彈簧指數(shù)。確定補(bǔ)償系數(shù)初選 C=6；K二K二4c_1*0.615_234c_.令15c=+-206=1.2525確定彈簧絲直徑d,16：d,16：KFm￡=1.6.'[t]■1.2525x6x1400=7.736mm450取d=8mm求彈簧中徑D=dxC=8x6=48mm2求彈簧有效工作圈數(shù)n和總?cè)?shù)n8000X8X70=18.58FC3 8x1400x63MAX

10.疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算:8X1.2525X280X48=83.72MP最小剪應(yīng)力:3.14x83+0.75tn=nTmuntmax11.0.8x190.8Gd80000x8810.疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算:8X1.2525X280X48=83.72MP最小剪應(yīng)力:3.14x83+0.75tn=nTmuntmax11.0.8x190.8Gd80000x88KFDtmin5a幾何63.14x48=89.78mm三48+8=56mmd=48—87=040=8+ min兀d3ScaSt寸max.合徑￡距S極限變形418mmd=4.8。O0.3x132生+0Plimx83.721.1九lim最大變形量:彈簧在變載荷作用下的應(yīng)力變化狀態(tài)max九=0.8九=0.8x89.78=71.8maxlim最小變形量:max九=X—h=71.8—70=1.8minmax（二）彈簧的特性曲線彈簧應(yīng)具有經(jīng)久不變的彈性，且不允許產(chǎn)生永久變形。因此在設(shè)計(jì)彈簧時(shí),

務(wù)必使其工作應(yīng)力在彈性極限范圍內(nèi)。在這個(gè)范圍內(nèi)工作的壓縮彈簧，當(dāng)承受軸向載荷P時(shí)，彈簧將產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形，如右圖a所示。為了表示彈簧的載荷與變形的關(guān)系，取縱坐標(biāo)表示彈簧承受的載荷，橫坐標(biāo)表示彈簧的變形，通常載荷和變形成直線關(guān)系（右圖b）。這種表示載荷與變形的關(guān)系的曲線稱為彈簧的特性曲線。對(duì)拉伸彈簧，如圖＜圓柱螺旋拉伸彈簧的特性曲線〉所示，圖b為無預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧的特性曲線；圖c為有預(yù)應(yīng)力的拉伸彈簧的特性曲線。右圖a中的H0是壓縮彈簧在沒有承受外力時(shí)的自由長度。彈簧在安裝時(shí)，通常預(yù)加一個(gè)壓力F.，使它可靠地穩(wěn)定在安裝位置上。F.稱為彈簧的最小載荷min min（安裝載荷）。在它的作用下，彈簧的長度被壓縮到斗其壓縮變形量為九.。F1 minmax為彈簧承受的最大工作載荷。在F 作用下，彈簧長度減到H2，其壓縮變形量max增到九。九與九min的差即為彈簧的工作行程h,h=X -九.。耳.為彈簧的maxmax maxmin lim極限載荷。在該力的作用下，彈簧絲內(nèi)的應(yīng)力達(dá)到了材料的彈性極限。與Flim對(duì)應(yīng)的彈簧長度為h3,壓縮變形量為xlimO三.彈簧套的設(shè)計(jì)上彈簧套設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如上：基本數(shù)據(jù)如下：最大壓力為1400N,最小壓力為280N有關(guān)尺寸如上圖，1:選材料：選45號(hào)鋼，查表知抗拉強(qiáng)度為600MP用調(diào)質(zhì)+表面火提高零件表面強(qiáng)度。驗(yàn)算其應(yīng)力：1400=23.2MP<600MP因小應(yīng)強(qiáng)度是足夠的寧先SI學(xué)1P=4.65mp1400"m A3.14(26.75—18)2疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算安全系數(shù):cat+0.75tmm =0cat+0.75tmm =0骯+0?75t 0?3x600+0?75X4?65=7.9-b*mmmaxtmax23.2S>[S],合格圖如山基本數(shù)據(jù)如下：最大壓力為1400N,最小壓力為280N有關(guān)尺寸如上圖,1:選材料：選45號(hào)鋼，查表知抗拉強(qiáng)度為600MP用調(diào)質(zhì)+表面火提高零件表面強(qiáng)度。驗(yàn)算其應(yīng)力：1400Fa= = =23.2MP<600MP因此強(qiáng)度是足夠的了3叮:弩管：8：1400Fa= = =23.2MP<600MP因此強(qiáng)度是足夠的了3叮:弩管：8：=4-65mp“m A3.14(26.75—18)2疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算安全系數(shù)：“t+0.75tS= minca0.3a+0.75t 0.3x600+0.75x4.65b 加 =7?9 槨tmax計(jì)與參數(shù)計(jì)算23.2根據(jù)題桿的設(shè)計(jì)考慮告訴的已知條件G=0.4O98t，由于是設(shè)計(jì)軋到軋鋼機(jī)械在軋制過程中受到很大的軋制力,導(dǎo)致整個(gè)軋機(jī)系統(tǒng)的機(jī)的彈簧平衡裝置的拉不平衡。我們引入了彈簧式平衡裝置來平衡這些力。而且這個(gè)裝置的優(yōu)點(diǎn)是易何平衡力P,而P=KG還有根據(jù)以設(shè)計(jì)出彈簧的內(nèi)徑可知拉桿的直徑小于40里巴。設(shè)計(jì)跟雙頭螺栓設(shè)計(jì)是相同的，所以依照雙頭螺栓設(shè)計(jì)計(jì)算來設(shè)計(jì)計(jì)出來的雙頭螺栓就是我們所需要設(shè)計(jì)的拉桿隨時(shí)的調(diào)節(jié)在K=（1.2?1.4）又因?yàn)槔瓧U的拉桿，即所設(shè)...._..裝一軋制過程中產(chǎn)生的平衡狀況，由此我巾們引入1.計(jì)算載荷雙頭螺栓所受的重力G=mg=0.4098x103x9.8=4016.04N作用于上輥組件上的平衡力P=（1.2?1.4）G取系數(shù)為1.4=1.4G=1.4x4016.04=5622.456N上輥工作的平衡力等于雙頭螺栓的工作壓力P=F=5622.456N拉桿的工作壓力FF=5622.456N單個(gè)雙頭螺栓的工作載荷FiF=F=5622.456iZ 4=1400N剩余預(yù)緊力由于雙頭螺栓的工作載荷在為5622.456N，取剩余預(yù)緊力F。、F0、=（1.5?1.8）Fi 取系數(shù)為1.8=1.8F,=1.8x1400i=2520N⑦最大拉力F0F=F+F、0i0=1400+2520=3920N⑧每個(gè)栓頭螺栓受到的總載荷JF^=F、+F+F乙0 i=2520+1400+3920=6840N選取材料選用Q215鋼精度3.6級(jí)6=190MPa 估計(jì)直徑d=16~30mm之間S查表可知安全系數(shù)S得S=2.5~4 取S=4[6]=6/SS=190MPa/4=47.5MPa3?計(jì)算雙頭螺栓的直徑dd 5.2Fd三 =”5乎如6840^3.14x47.5=15.44mm根據(jù)國腳標(biāo)準(zhǔn)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得GB/T5782-2000d=16mm b=57nm \57mm M16取小徑1d=12mm 估算l=504mms并查表選取螺帽按國家標(biāo)準(zhǔn)取

S=23.67mme=26.75mmmin4?雙頭螺栓強(qiáng)度的校核計(jì)算對(duì)于度 因選用的銅皮石棉墊片可查表得到：ci =0.8雙頭螺栓的應(yīng)力幅值計(jì)算拉桿危險(xiǎn)截面面積A==3.I4%I22=113.04mm2雙頭螺栓的應(yīng)力幅值=6.2MPaF 700alim取G￡KKGu-10.87K=135GMPa=6.2MPaF 700alim取G￡KKGu-10.87K=135GMPa-1查表可知:KmKKu=1G =u Galim KKG=-8=14.68MPa0.87x1x18x135由表按控制預(yù)緊力選取安全系數(shù)S=2則:GcT^~i~mSG14.682可見[o]>O故動(dòng)強(qiáng)度足夠MPaa a.因?yàn)殡p頭螺栓的直徑是根據(jù)靜強(qiáng)度決定的，所以靜強(qiáng)度是安全的,不需在驗(yàn)算。五、心得體會(huì)心得體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)耗時(shí)三周，也是最忙碌的三周。特別是計(jì)算的繁瑣過程，以及隨之而來的翻閱資料的過程，反反復(fù)復(fù)，一遍又一遍的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)問題又得回過頭重新再算一遍。不過，總算還是設(shè)計(jì)出來了，看著自己努力的成果，還是打心眼里開心。也許正是最近一直忙緊張而又充實(shí)著的生活，加之看到成果后的輕松愉悅的心情。我們這小組設(shè)計(jì)的內(nèi)容是軋鋼機(jī)的上輥彈簧式平衡裝置，比起其他小組的設(shè)計(jì)內(nèi)容來要簡單些。主要是設(shè)計(jì)彈簧從被平衡件的質(zhì)量來計(jì)算出該裝置所受的不平衡力，首先去查資料有關(guān)彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算與彈簧特性曲線方面的資料從資料中我們不難找出我們所設(shè)計(jì)的思路，再設(shè)計(jì)會(huì)出現(xiàn)很多系數(shù)再去查資料按照對(duì)號(hào)入座的查處系數(shù)取值。拉桿的設(shè)計(jì)也是根據(jù)查資料來找出所受力從而根據(jù)這些來計(jì)算拉桿的直徑，而且螺栓的直徑必須小于拉桿的直徑。最終加以確定。至于繪圖，首先得把主要的輪廓以及主要的零件按照計(jì)算出來的數(shù)據(jù)用CAD給繪出來，還有那些重要的配合參數(shù)、技術(shù)要求以及標(biāo)題欄等。然后才是那些細(xì)節(jié)的地方，比如聯(lián)軸器什么的，根據(jù)老師的說法可以不用去繪制它，只需要把它的大致輪廓給繪制出來就可以了。那么這三周給我最大的收獲是什么呢？首先，不管是查閱資料、計(jì)算、電腦編輯、繪圖都是自己一點(diǎn)點(diǎn)積累而來的，心里面踏實(shí)，設(shè)計(jì)的過程感覺也很充實(shí)，因?yàn)樗幌癯u過來的東西，就不必去擔(dān)心這里參數(shù)不妥那里計(jì)算有出入什么的。其次，就是對(duì)積累知識(shí)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，畢竟大學(xué)里的知識(shí)面是很局限的。你設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)構(gòu)或