机械毕业设计论文轧管机轧辊侧压机构设计单独论文不含图

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1、辽宁科技大学毕业设计(论文) 题 目： 轧管机轧辊侧压机构设计 院 系： 机械工程与自动化学院 专业班级： 机设12-4班 学生姓名： 指导教师： 2016年06月 轧管机轧辊侧压机构设计摘要钢管在钢铁产品中属于经济断面、不可替代的重要品种。轧管机作为生产无缝钢管的主要设备之一，其主要作用是对钢管进行轧制，而在轧制前，轧辊侧压装置必不可少，因为其对轧辊辊缝的调节将直接影响无缝钢管的质量。本课题利用减速器传动、蜗轮蜗杆传动等基本原理，拟定出合理的侧压传动装置的零件图以及装配图，经过合理的计算,确定侧压装置的力能参数，然后按这些参数来选用各个零部件的规格并进行系统的结构设计来达到设计一套完整的轧辊

2、侧压装置的目的。该侧压装置包括减速器传动、蜗轮蜗杆传动两个传动部分，还包括液压缸平衡装置，电动机等，各个部分的设计，结构合理，强度以及寿命等都满足要求，符合实际应用的需求。关键词：轧制压力；侧压机构；侧压电机；减速器；蜗轮蜗杆单独论文不含图，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 eq

3、uipment 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 a

4、s basic 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.Th

5、e lateral 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. Ke

6、yword:Rolling pressure；Lateral pressure institutions；Lateral pressure motor； Lateral pressure motor；Reducer；Worm gear and worm目 录1 绪论1 1.1 选题背景及目的1 1.2 钢管生产工艺及其国民经济中的主要地位与作用1 1.2.1 钢管生产方法及工艺1 1.2.2 钢管在国民经济中的地位与作用2 1.3 国内外轧管机械的发展状况3 1.3.1 无缝钢管生产工艺技术发展的三个阶段3 1.3.2 穿孔机的发展3 1.3.3 轧管机的发展概况3 1.3.4 定减径机（包括

7、张力减径）的发展4 1.4 课题设计的内容和方法4 1.4.1 课题设计的内容4 1.4.2 课题设计的方法42 总体方案选择5 2.1设计的原始参数5 2.2 方案的选择5 2.2.1 系统动力源的选择5 2.2.2 传动装置的选择5 2.2.3 执行装置的选择6 2.3 总体方案简图63 二辊斜轧穿孔的力参数8 3.1 轧制压力8 3.1.1 变形区长度的确定8 3.1.2 接触面宽度的确定9 3.1.3 轧制压力的计算114 侧压电机的选择12 4.1 侧压螺丝主要尺寸的确定12 4.2 侧压螺丝的传动力矩13 4.3 侧压电机的选择15 4.4 电动机的校核165 侧压平衡系统的确定1

8、7 5.1 平衡方法的选择17 5.2 侧压装置平衡力的计算17 5.3 平衡液压缸的计算17 5.3.1 液压缸柱塞直径的计算17 5.3.2 液压缸柱塞直径的校核18 5.3.3 液压缸壁厚的校核186 主要零部件强度计算20 6.1 传动比分配及标准减速器的选取20 6.1.1 传动比分配20 6.1.2 标准减速器的选取20 6.1.3 标准减速器的校核20 6.2 蜗轮蜗杆的设计与校核21 6.3 减速器各轴及蜗杆动力参数计算26 6.4 蜗杆轴的设计27 6.5 蜗杆传动校核 28 6.6 轴承的寿命计算31 6.7 侧压螺丝的强度计算32 6.8 侧压螺母的设计校核337 系统的

9、润滑35 7.1 润滑剂的分类35 7.2 蜗轮蜗杆的润滑35 7.3 滚动轴承的润滑36 7.4 侧压螺母的润滑368 经济分析及环境保护37 8.1经济分析37 8.2环境保护37 8.2.1 废水治理38 8.2.2固体废物处理和综合利用38 8.2.3噪声处理38结束语39致谢40参考文献411 绪论1.1 选题背景及目的 短暂的大学生活即将结束，而我们迎来了每个本科生都将经历的毕业设计，与以往的课程设计相同，它将直接考验我们能否将所学的理论知识与实践相结合，也与以往的课程设计有所不同，我们必须独立完成一个课题，且其包含的内容将更加繁琐。经学院领导及老师的悉心安排下，我们到达鞍钢的无缝

10、钢厂进行实习，才有机会见到鞍钢的四条钢管生产线：219改进型自动轧管机组；133圆盘延伸机组；159MPM限动芯棒五机架连轧管机组；177PQF限动芯棒五机架连轧管机组，因此对整个轧管工艺流程及相关设备有了一定的认识。钢铁工业是国民经济的重要基础产业，是国家经济水平和综合国力的重要标志，钢铁发展直接影响着与其相关的国防工业及建筑、机械、造船、汽车、家电等行业。随着国际产业的转移和中国国民经济的快速发展，中国钢铁工业取得了巨大成就，而钢管则作为轧钢生产产品中的重要组成部分。轧管机侧压机构是由机械、液压、电气、控制等多个部分组成，系统庞大，它的设计的优良将直接影响产品质量的好坏。本次毕业设计的任务

11、是通过所学知识及查阅相关文献，独立完成轧管机轧辊侧压机构的设计，要求对设计方案认真思考，勇于创新和改进，使方案更加合理。1.2 钢管生产工艺及其国民经济中的主要地位与作用1.2.1 钢管生产方法及工艺 无缝钢管是一种经济断面的钢材，在原油开采和加工、管道输送、机械制造、锅炉制造以及大型场馆建设等方面应用十分广泛。钢管的品种繁多，产品性能也各不相同，主要的生产方式有：热轧（挤压）、焊接和冷加工三类。热轧无缝管是将实心的管坯或钢锭穿孔并轧制成空心断面的钢管。高合金难变形的钢种用挤压方式生产，有色金属无缝钢管以挤压方法生产为主。本次设计采用热轧无缝钢管的生产方法。热轧无缝钢管因机组不同，产品技术要求

12、不同，其工艺流程也不同。但一般都包括轧前准备、加热、轧制、精整、机械加工和检查包装等几个环节。以下是限动芯棒连轧管机组的工艺流程： 切头尾矫直无损探伤出产管加工厂加工人工检查圆管坯锯切环形炉加热高压水除磷连轧除磷毛管喷硼砂穿孔轧制热定心脱管机脱管高压水除磷定径冷却再加热中间仓库 图1.1 限动芯棒连轧机组的工艺流程1.2.2 钢管在国民经济中的地位与作用 钢管生产技术的发展始于自行车制造业的兴起。19世纪初期石油的开发，两次世界大战期间船舰、锅炉、飞机的爱制造，第二次世界大战后火电锅炉的制造，化学工业的发展以及石油天然气的钻采和运输等，都有利的推动了钢管工业在品种、产量和质量上的发展。钢管不仅

13、用于输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器，它还是中经济钢材。用钢管制造的建筑结构网架、支柱和机械支架，既可以减轻重量，节省金属20%40%,又可以实现工业化机械化施工。用钢管制造的公路桥梁，不但可以节省钢材、简化施工，而且可以大大减少涂保护层的面积，节省投资和维护费用。所以，任何其他类型的钢材都不能完全代替钢管，但是钢管却可以代替部分型材和棒材。钢管与国民经济的发展和人类生活品质的提高关系甚大。从人们日常生活中的用具、家具、供排水、供气、通风和采暖设施到各种农机用具的制造，地下资源的开发，国防和航天所用的枪炮、子弹、火箭等都离不开钢管。正由于钢管与人类生活、生产活动密不可分，钢管生

14、产不仅发展迅速而且推陈出新，钢管生产在钢铁行业中占有不可替代的作用。1.3 国内外轧管机械的发展状况1.3.1 无缝钢管生产工艺技术发展的三个阶段（1）自19世纪80年代至20世纪30年代，先后出现了周期轧管机（1892年）、顶管机（1899）、连续轧管机（1901）、自动轧管机（1903）、狄赛尔轧管机（1932）、三辊轧管机（1937）、和挤压机等7种钢管生产工艺，当时得到广泛应用的是自动轧管机和周期轧管机。（2）自20世纪4080年代初，全浮动芯棒连轧管工艺得到很大发展。达尔明贝尔加莫钢管厂MPM轧管机（1978）和八幡厂半浮动芯棒连轧管机的投产（1983）标志着连轧管工艺发展的到了3种

15、连轧工艺并存的新阶段。（3）自80年代至今，三辊轧管机和狄赛尔轧管机都有了改进，出现了新型的三辊轧管机和Accu-roll轧机。此外，还出现了三辊行星轧管机（1982）、CPS工艺（1989）和PQF工艺（1993）。应该指出，锥辊式穿孔机的复出是这一阶段的一大突破，它将对未来无缝管生产技术的发展产生巨大影响。1.3.2 穿孔机的发展 穿孔是无缝钢管生产额重要工序之一，对无缝钢管的管坯成本、品种规格及呈批质量有很大影响。根据穿孔机的结构和穿孔过程变形特点的不同，穿孔机可分为两大类，一类是压力穿孔机和推轧穿孔机（PPM穿孔机）；另一类为斜轧穿孔机。斜轧穿孔机根据轧辊形状及导卫装置的不同而演变成了

16、多种类型，如曼乃斯曼穿孔机、狄赛尔穿孔机、锥形穿孔机（菌式穿孔机）、三辊穿孔机等，目前应用最广的是斜轧穿孔机。1.3.3 轧管机的发展概况工业发达国家，如美国、日本、德国等，都拥有大量的现代化热轧钢管设备，其中主要是自动轧管机，其生产的钢管站世界热轧管产量的92%，钢管增长率达7.5%。他们生产的热轧管产量占世界钢材产量的15%左右。近年来，管坯连铸有很大发展，逐步取代了轧制管坯。使金属收得率提高10%15%，能源费用节省40%以上，成本大大降低。80年代以来，普遍采用了锥形辊穿孔机，限动（半限动）芯棒连轧管机组等高效先进轧管设备。限动（半限动）芯棒连轧管机可生产直径达426mm，长度达50m

17、的钢管；生产效率高，单机最大产量科大80100万t/a；产品质量好，外径公差可达0.2%0.4%，壁厚偏差在3%6.5%范围内。在二辊式限动芯棒连轧管机的基础上，国外又研制出三辊可调的限动芯棒连轧管机。1.3.4 定减径机（包括张力减径）的发展 热定、减径机依其结构形式分为二辊三辊式，均采用多机架组成。定径（带微张力）机组通常由314个机架组成。当需要大减径量时，即为减径机和张力减径机，简称减径机，大多2428架。定、减径机一般采用二辊式，微张力定径机和张力减径机多采用三辊式。1.4 课题设计的内容和方法1.4.1 课题设计的内容 此次设计的内容是根据鞍山钢铁集团公司，无缝钢管厂的219改进型

18、自动轧管机组所选的课题，设计的主要内容为轧管机轧辊侧压机构。侧压机构包括减速器、连接轴、联轴器、离合器、平衡液压缸、侧压螺母、侧压螺杆、蜗杆、侧压装置等部件组成。这次所设计的侧压机构由电机通过减速器传动轧辊的。设计的内容有： 1.计算219改进型自动轧管机的力能参数。根据计算的参数选取合适的电机，并校核。 2.根据所得的数据选取合适的联轴器，对减速器主要零件的计算与校核。 3.绘制总图，部分零件图和部件图。要求图量达到六张A1图纸以上，图形正确清晰，图要符合国家标准。1.4.2 课题设计的方法 首先，在得到自己所要设计的课题后，借阅相关图书并查找相关的资料，了解所要设计的内容；其次，在老师的安

19、排下进入鞍钢参观实习，在感官上认识自己所要设计的设备。在厂里通过视觉的观察及工程师的讲解，对所设计的机构有了初步的了解，熟悉了219改进型自动轧管机的侧压机构的传动方式；最后，通过查阅资料，确定总体传动方案，计算相关力能参数，选择并校核相关零部件，完成说明书的编辑及图纸的绘制。 2 总体方案选择2.1 设计的原始参数毛管直径178-240mm，壁厚8-35mm，最长为8500mm。荒管直径178-242mm，壁厚5-25mm，最长为13500mm。单根重1049kg,轧辊速度5-8m/s，轧制温度1000，辗角8-12。喂角6-8，钢种：普通低合金钢。侧压机构设计参数：侧压速度.5-7mm/s

20、，侧压螺丝行程520mm。2.2 方案的选择2.2.1 系统动力源的选择 传统机电设备的功能实现部分一般可以分为原动部分、传动部分和工作部分。原动部分是设备的动力来源，如机电设备中的电动机。 我们知道任何机电设备的工作都离不开动力。电能、风能、热能、化学能等都可以作为机电设备的动力。机电设备中最常见的动力源是电动机。电动机是根据电磁感应原理和电磁力原理工作的，它将输入的电能转换为机械能并输出，驱动机械部分运转。使用、维护、维修机电设备都必须了解电动机的类型和性能。电动机的品种很多，可按不同的方法分类： (1) 按电动机输入电流类型：可分为直流电动机和交流电动机。交流电动机又可分为同步电动机和异

21、步电动机 。 (2) 按电动机相数：可分为单相电动机和多相（常用三相）电动机。 根据设计要求，在此选择三相交流电动机。2.2.2 传动装置的选择 传动装置是将原动机的运动和动力传给工作机构的中间装置，一般通过机械传动和液压、气压传动来实现。常用的传动装置有齿轮传动：旋转运动，精度高；齿条传动：直线运动，精度高；皮带传动：旋转运动，精度低，冲击小；凸轮传动：往复运动，顺序动作；蜗杆传动：变比大，精度高；螺杆传动：往复运动，精度高；链条传动：精度低，结构简单。 此次设计在减速器中用到了圆柱齿轮传动，蜗杆传动，螺杆传动和液压传动。2.2.3 执行装置的选择 执行装置即设备的工作部分，是完成预定功能的

22、终端部分，就是把从电源、液压、气压等动力源获得的能量变换成旋转运动或者直线运动的机械能，同时产生机械工作的力的一种装置。如普通车床的主轴、拖析，升降机的平台，洗衣机的波轮等等。 在设计中选用的执行元件有液压缸，它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。2.3 总体方案简图 (1) 电动侧压传动示意图 1- 圆柱齿轮减速箱 2 - 联轴器 3 - 侧压电机 4 - 电磁联轴节5 - 传动轴 6 - 蜗杆 7 - 侧压螺杆蜗轮图 2.1 电动侧压传动示意图 工作原理：如图2.1，电动机3经传动轴连接联轴器2传至圆

23、柱齿轮减速器1，途经蜗杆传动带动侧压螺丝的行进与后退，进而完成轧辊辊缝的调节，此中用到的平衡液压缸可精确平稳地完成固定行程，从而完成压入工作。(2) 电动双压下装置传动示意图/ 1 - 精调电动机 2 - 粗调电动机图2.2 电动双压下装置简图由于电动双压下装置的反应灵敏度差,所以仅用于精度低的热轧板带成品轧管机上。在这种压下装置中精调与粗调系统都是由电动机通过机械的减速机构来传动压下螺丝的,因此传动系统的惯性力很大,从而使调整辊缝的校正讯号传递滞后现象很严重,所以无法满足高精度的板厚公差要求。由于以上原因,目前很少采用这种板厚自动调节系统。其简图如图2.1所示。3 二辊斜轧穿孔的力参数3.1

24、 轧制压力金属对轧辊的轧制压力由参考文献6,44有 （3.1） 式中：P - 轧制压力； - 平均单位压力； F - 金属和轧辊的接触面积。 金属同轧辊接触面积：接触长度由图2.1定，接触宽度由图2.2定。3.1.1 变形区长度的确定图 2.1 确定变形区长度和接触宽度 进口锥变形区长度： （3.2）出口锥变形区长度： （3.3） 整个变形区长度： + （3.4） 式中：-管坯直径，计算式应取该机组最大管坯直径； B-压轧带毛管直径(轧管之间最小距离），mm； ； -毛管直径； -入口锥角（取67,这可使变形区长度缩短，减少了反复压缩次数，提高了 毛管质量）； -出口锥角（角一般情况下不应大于

25、角，现场多采用角为 2.5430）； -压轧带坯直径压缩量。 其中，由已知条件及设计参数，有=240mm, =16mm，=224mm, =224-16=208mm，取=7，=430，则=65.0mm=203mm65+203=268mm 实际的变形区长度由于轧辊轴线和轧制轴线相交812前进角，因此要小一些，但计算误差不超过8%10%。3.1.2 接触面宽度的确定金属同轧辊接触宽度按图2.2确定。由图中可看出，接触面宽的的大小主要决定于直径压缩量（轧制实心坯）和壁厚压缩量（轧制空心坯）以及坯料半径轧辊半径。图 2.2 确定接触面宽度 如果假设AB=AC，由几何关系得到AB= 解上式，如果忽略和，因

26、为其值很小，则2, 将BC代入上式得 为了在工程计算中实际应用，加入第二项加以修正，式中：-椭圆度系数，轧制实心坯取1.0051.01综上，接触面宽度 + （3.5）式中：-轧辊半径，mm； -坯料半径，mm； -壁厚压缩量，mm； 由已知条件=120mm，=8mm ，取=1.01。 轧辊直径D=，取D=820mm则接触面宽度为 + = + =39.47mm3.1.3 轧制压力的计算 根据理论及实验研究，我们知道（b-接触宽度，r-实心坯料半径）可表示斜轧实心圆坯的变形条件，从而其大小也按揭反应出应力状态，应变硬化程度等的影响。 由经验公式，得轧制圆坯的单位压力 (3.6)式中：-金属流动极限

27、，由参考文献4,Q235钢，轧制温度为1000C时=120MPa； -坯料半径； b-接触面宽度。 由，满足18.5 ，所以单位轧制压力为：= =531MPa 轧制压力： N4 侧压电机的选择4.1 侧压螺丝主要尺寸的确定侧压螺丝的基本参数是螺纹部分的外径d和螺距t,可按照国家专业标准选取。侧压螺丝直径由最大轧制压力决定。由于侧压螺丝的细长比很小，其纵向弯曲可忽略不计。由参考文献4,侧压螺丝最小断面直径为 （4.1） 式中：-作用在侧压螺丝上的最大轧制力，,N； -侧压螺丝许用应力。侧压螺丝材料为42CrMo，其强度为=1080MPa， ，当安全系数n=9时，许用应力 =120MPa。 故侧压

28、螺丝最小断面直径为由参考文献5，表3.1-43，选取mm，即外螺纹小径mm。由于侧压螺丝的传动性能，故选用锯齿形螺纹，锯齿形螺纹具有传动效率高，螺纹牙根强度高的特点。 D-内螺纹大径 d-外螺纹大径 -内螺纹中经 -外螺纹中径-基本牙型高度 -内螺纹小径 P-螺距图 4.1 锯齿形螺纹的基本尺寸 由参考文献5，可得螺距P=18mm，螺纹中径=186.5mm，螺纹大径d=D=200mm。 侧压螺丝多数是单线螺纹，故n=1 导程 =nP=118=18mm 螺纹升角 4.2 侧压螺丝的传动力矩 转动侧压螺丝所需的静力矩也就是侧压螺丝的阻力矩，它包括止推轴承的摩擦力矩和螺纹之间的摩擦力矩。图 4.2

29、侧压螺丝受力平衡图 由参考文献4，其计算公式是 （4.2）式中： M-侧压螺丝的阻力矩； -止推轴承的阻力矩； -螺纹摩擦阻力矩； -螺纹中径； -螺纹上的摩擦角，即，为螺纹接触面的摩擦系数，一般取 0.1，故=540； -螺纹升角，压入时用正号，退出时用负号 -作用在一个侧压螺丝上的力。 （1） 止推滚动轴承的阻力矩： （4.3）式中： -侧压螺丝止推轴颈直径； -对滚动止推轴承可取=0.005。 由参考文献10，表7-5-29，选取止推轴承型号为51340，=360mmNm（2）螺纹之间的摩擦力矩： （4.4） 作用在一个侧压螺丝上的力 （4.5）式中：f-钢与钢之间的滑动摩擦系数，有润时

30、为0.050.1，取0.05； G-作用在侧压螺丝上的总重量。 总质量m： =102369.8=100312.8NNNm4.3 侧压电机的选择 由参考文献4，每个侧压螺丝的传送电动功率为 （4.6）式中：M-按（4-2式）计算出的转矩侧压螺丝的静力矩； n-电动机额定转速，r/min； i-传动系数总速比； -传动系统总的机械效率； 传动装置的效率有参考文献8查得联轴器效率 一对滚子轴承效率 蜗杆传动效率 螺纹传动效率 圆柱齿轮传动效率 则传动总效率为： 计算传动系统总速比i 侧压螺丝旋转一周，螺纹轴向距离前进一个螺纹导程，由于侧压螺丝螺纹线数为1，故即一个螺距的距离。 计算侧压螺丝转速公式可

31、推导得： （4.7）式中：v-侧压速度，由已知3.57mm，取5mm/s； P-螺距。 初选电动机额定转速 故总速比 每个侧压螺丝传动电动机功率为kW 由于电动机带动两个侧压螺丝，故电动机总功率，且kW 由参考文献10，选取电机Y180M-4，额定功率18.5kW，同步转速1500r/min。4.4 电动机的校核为了防止电动机过载进行过载校核，由文献11，可知异步电动机过载校核公式为 （4.8）式中： -由文献11，表17-1-12，可知，取； -电动机的最大负载转矩； -余量系数，直流电动机取0.90.95，交流电动机取0.9； -电压波动系数，取0.85； -电动机额定转矩，。 代入以上数

32、据：所以电动机符合过载条件。5 侧压平衡系统的确定5.1 平衡方法的选择 被平衡总的质量 5.2 侧压装置平衡力的计算 鉴于装置为水平侧压机构，所以平衡力的大小 每个液压缸所受到平衡力大小5.3 平衡液压缸的计算5.3.1 液压缸柱塞直径的计算 由参考文献4，液压缸柱塞直径 （5.1）式中：d-液压缸柱塞直径，cm； G-被平衡零件的总重量（重力），N； n-平衡液压缸的数量； K-过平衡系数，k=1.21.4。 由参考文献5，取d=50mm，液压缸的工作压力45HRC，可从文献7，表11-7中查得蜗轮的基本许用应力Mpa 应力循环次数 寿命系数 则 （6）计算值 因，故从文献7，表11-2中

33、选取模数m=12.5mm,蜗杆分度圆直径 4. 蜗轮与蜗杆主要参数与几何尺寸 (1) 中心距圆整中心距，取a=280mm (2) 蜗杆 轴向齿距 直径系数 齿顶圆直径 齿根圆直径 分度圆导程角 蜗杆齿宽 ，取齿宽=200mm (3) 蜗轮 蜗轮分度圆直径 蜗轮变位系数 蜗轮齿顶高 蜗轮齿根高 蜗轮喉圆直径 蜗轮齿根圆直径 蜗轮咽喉母圆半径 5. 校核齿根弯曲疲劳强度 （6.5） 当量齿数 根据，由图11-17中可查得齿形系数 螺旋角系数 许用弯曲应力 从表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56MPa。 寿命系数 所以齿根弯曲疲劳强度是满足的。 6. 验算效率 （6

34、.6） 已知，与相对速度有关。=3.540m/s 从文献7，表11-18中用差值法查得=0.0258，=1.4802，代入上式中得=0.77，大于原估计值，因此不用重算。 7. 精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑所设计的蜗杆传动是动力传动，从GB/T 10089-1988圆柱蜗杆、蜗轮精度中选择8级精度，侧隙种类为c，标注为8c GB/T 10089-1988。 8. 蜗杆传动热平衡计算蜗杆传动由于效率低，所以工作时发热量大。在闭式传动中，如果产生的热量不能及时散逸，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。所以，必须根据单位时间内的发热量等于同时间内的散热量的条件进行热

35、平衡计算，以保证油温稳定的处于规定的范围内。 由于摩擦损耗的功率，则产生的热流量（单位为1W=1J/s）为 （6.7）式中：p-蜗杆传递的功率，kW。 以自然冷却方式，从箱体外壁散发到周围空气中的热流量（单位为W)为 (6.8)式中：-箱体的表面传热系数，可取=（18.1517.45）W/()，当周围空气流 通良好时，取偏大值； S-内表面能被润滑油所飞溅到，而外表面又可为周围空气所冷却的箱体表面面 积，； -油的工作温度，一般限制在6070，最高不应超过80； -周围空气的温度，常温情况可取为20；取润滑油的最高工作温度=80，周围空气温度取=20，箱体表面传动系数取。6.3 减速器各轴及蜗

36、杆动力参数计算 图 6.1 减速器及蜗轮蜗杆 （1）0轴（电动机轴） kW Nmm （2）I轴（减速器高速轴) kW Nmm （3） II轴（减速器低速轴) kW Nmm （4）蜗杆 kW Nmm （5）蜗轮 kW Nmm6.4 蜗杆轴的设计 1. 初步确定蜗杆轴最小直径，其轴颈可按下式求得 (6.9)式中：-与轴的材料有关的许用扭剪应力系数，通常取=110160MPa，材料好， 估 计轴伸处弯矩较小时，取小值； P-轴传递的功率，kW； n-轴的转速，r/min； 蜗杆最小轴颈显然是安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩 ，由参考

37、文献7，考虑转矩变化小，故取=1.5,则Nmm按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，由参考文献8，选用HL5型弹性柱销联轴器，其公称转矩为2000Nm。半联轴器的孔径=70mm，故取=70mm，半联轴器长度=142mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L=107mm。 2. 轴的结构设计 （1）=80mm，半联轴器为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I-II的长度应比略短些取=105mm。 （2）初步选择滚动轴承。由参考文献5，轴承目录中初步选取0基本游隙，标准精度等级的双列圆锥滚子轴承351316E，其尺寸为。右端滚动轴承采用轴肩进行定位。由文献7，查得351316E轴肩高度h

38、=5mm,因此取 =90mm。 图 6.2 蜗杆 6.5 蜗杆传动校核 1.蜗杆受力分析 当不计摩擦力的影响时，各力的大小可按下列各式计算，各力的单位均为N。 切向力 N 轴向力 N 径向力 N。 其中：T3、T4-分别为蜗杆及蜗轮上的公称转矩； 、-分别为蜗杆及蜗轮的分度圆直径。 2.轴支点受力分析 （1）计算水平面内的支反力及弯矩Nmm （2）计算垂直面内的支反力及弯矩NmmNNNmmNmm （3）计算合成弯矩NmmNmmT=268832.5Nmm蜗杆的载荷分析图及弯矩扭矩图，如图6.3。 图 6.3 蜗杆的载荷分析图 3. 按弯扭合成应力校核蜗杆轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最

39、大弯矩和扭矩的截面的强度，由文献7，式（15-5），以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力.为MPa前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献7，表15-1，查得 =60MPa，因此，故安全。 6.6 轴承的寿命计算如前所述，选取轴承代号351316E，双列圆锥滚子轴承，轴向力互相抵消，由参考文献5，基本额定动载荷Cr=370kN，基本额定静载荷Cor=590kN，判断系数e=0.83。 图 6.4 双列圆锥滚子轴承载荷分析1.求两轴承受到的径向载荷NN2. 求当量动载荷 由6.5节的计算有轴向力=33111.1N。轴承所受轴向力N，。1） ，由参考文献5， 查得

40、轴向动载荷系 数Y2=1.2，I轴承当量动载荷为： （6.10）2） ，由参考文献5， 查得轴向动载荷系数Y1=0.8，II轴承当量动载荷为：3. 计算轴承寿命 因,故取P=41670.13N (6.11)式中：-温度系数，由参考文献7，取=1，6.7 侧压螺丝的强度计算侧压螺丝的强度计算可由（6.12）式计算 (6.12)式中：-压下螺丝中实际计算应力，单位为Nm； -侧压落地所承受的轧制力，N； -侧压螺丝外螺纹内径，=173mm； -侧压螺丝许用应力，N/mm2； -侧压螺丝材料强度极限，单位为N/mm2，本设计采用侧压螺丝材料为42CrMo，查参考文献5，表2.8-23，查得=1080

41、MPa。 所以侧压螺丝满足要求。 6.8 侧压螺母的设计校核6.8.1 侧压螺母的结构尺寸设计1.压下螺母的材料为ZCuZn25Al6Fe3Mn3(铸铝黄铜)，对这种材料其薄弱环节是挤压强度较低，因此侧压螺母的高度H应按螺纹挤压强度来确定，其挤压强度条件如下 （6.13）式中：P-螺纹受力面上的单位挤压应力，单位为MPa； -轴颈上的最大压力，N； Z-侧压螺母中的螺纹圈数； d-侧压螺丝的；螺纹外径，单位为mm； -侧压螺丝的螺纹内径，mm； -侧压螺母与螺丝的内径之差，； P-侧压螺丝材料许用应力，单位为MPa；由(6.13)式先求出侧压螺母的螺纹圈数后，其高度便可由下求得 （6.14）由

42、生产实践得知H可由以下的经验公式（6.15），首先确定一个预选数值，然后再代入公式（6.13）进行挤压强度校核，方能确定H数值 通常H可由下式预选 （6.15） 试取H=350mm。 又侧压螺丝的滑动速度属于低速运动，再根据侧压螺母的材料为ZCuZn25Al6Fe3Mn3，由参考文献10，第1卷查得侧压螺母许用单位压力P=18MPa。MPaP所以，侧压螺母高度H可设定为350mm。2. 侧压螺母外径D的确定 作用在侧压螺丝上的轧制力通过侧压螺母与机架横梁中的螺母孔的接触面传给机架，因此侧压螺母的外径应按其接触面的挤压强度来确定，即 （6.16）式中：P-侧压螺母的接触面上的单位压力，MPa；

43、-侧压螺母上的最大作用力，N； D-侧压螺母的外径； -侧压螺丝通过的机架横梁孔的直径，本设计设定为200 mm； P-侧压螺母材料的许用挤压应力，一般对于黄铜P=6080 MPa。 同样侧压螺母的外径D可由下面的经验公式(6.16)确定 (6.17)试取D=400mm，则MPaP所以，侧压螺母的外径D可设定为400mm。7 系统的润滑对于制造企业来说，机械设备运作正常与否将直接决定着企业能否获得良好的经济效益。确保机械设备运转正常，最有效也是最重要的方法就是设备润滑。设备润滑良好，不但可使设备使用寿命得以延长，降低设备故障发生率，使生产成本降低，从而提升企业效益。7.1 润滑剂的分类润滑剂按

44、其物理状态可分为液体润滑剂、半固体润滑剂、固体润滑剂和气体润滑剂四类，每类各有其性能特点和适用范围。液体润滑剂是用量最大、品种最多的一类润滑剂，包括矿物润滑油、合成润滑油、动植物油及水基液体等。液体润滑剂的特点是具有较宽的年度范围，对不同的负荷、速度和温度条件下工作的运动部件提供了较宽的选择余地。半固体润滑剂主要为润滑脂，是在常温、常压下呈半流体状态，并且具有胶体结构的润滑材料。由于润滑脂具有比润滑油摩擦阻力小、使用寿命长以及适用面广的特点，而且维护管理方便，操作简单，因此得到广泛应用。7.2 蜗轮蜗杆的润滑润滑对蜗杆传动来说，具有特别重要的意义。因为当润滑不良时，传动效率将会显著降低，并且会带来剧烈的磨损和产生胶合破坏的危险，所以往往采用粘度大的矿物油进行良好的润滑，在润滑油中还常加入添加剂，使其提高抗胶合能力。1、润滑油：由于本设计采用的是钢蜗杆及青铜蜗轮，由参考文献7选用工业齿轮油（SY 117288），牌号150。2、润滑油粘度及给油方法：