翻钢机设计【7张CAD高清图纸和文档】【YC系列】
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XXXXX毕 业 设 计 (论 文)翻钢机设计系 名: 专业班级: 学生姓名: 学 号: 指导教师姓名: 指导教师职称: 年 月目 录摘 要IIIAbstractIV第一章 绪论11.1翻钢机简介11.2研究现状分析1第二章 总体设计22.1翻钢机功能要求22.2方案选定22.2.1翻钢机构方案选定22.2.2传动机构方案选定3第三章 动力及传动机构设计73.1电动机选择73.2总体参数计算73.2.1传动比分配73.2.2运动和动力参数计算73.3涡轮蜗杆传动设计83.3.1选择蜗轮蜗杆的传动类型83.3.2选择材料93.3.3按计齿面接触疲劳强度计算进行设93.3.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸103.3.5校核齿根弯曲疲劳强度113.3.6验算123.4齿轮传动设计123.4.1选精度等级、材料和齿数123.4.2按齿面接触疲劳强度设计123.4.3按齿根弯曲强度设计143.4.4几何尺寸计算153.5轴的设计与校核163.5.1蜗杆轴163.5.2涡轮轴193.5.3曲柄轴213.6轴承的校核243.6.1蜗杆轴上的轴承寿命校核243.6.2涡轮轴上的轴承校核243.6.3曲柄轴上的轴承校核253.7键的校核263.7.1蜗杆轴上键的强度校核263.7.2蜗轮轴上键的强度校核263.7.3曲柄轴上键的强度校核263.8联轴器的选用27第四章 翻钢机构设计284.1机构的尺寸计算284.1.1计算曲柄摇杆机构尺寸284.1.2摇杆速度分析284.2曲柄设计294.3连杆设计304.4摇杆设计30第五章 翻钢机的安装与维护325.1翻钢机的安装325.1.1安装方法325.1.2就位和找正调平325.1.3安装实施325.2翻钢机维护34总 结35参考文献36致 谢37摘 要本课题的任务是翻钢机设计,钢坯在输送过程中具有一定的专用性,需解决由输送辊道到冷床的问题,这就需要用到翻钢机,其作用就是按照一定角度和频率把钢坯翻转并送至专门位置。本次设计的翻钢机主要由电机、传动机构、曲柄、连杆、摇杆(翻钢爪)、支架等构成。本次设计的设计主要包括:电动机的选取,传动机构的设计,曲柄摇杆式翻钢机构的设计,机架的设计。本次设计首先,通过对搓翻钢机结构及原理进行分析,在此分析基础上提出了翻钢机的翻钢机构和传动机构的设计方案;接着,对主要技术参数进行了计算选择;然后,对各主要零部件进行了设计与校核;最后,通过AutoCAD制图软件绘制了搓丝机总装图、传动装置装配图及主要零部件图。通过本次设计,巩固了大学所学专业知识,如:机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等;掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图软件,对今后的工作于生活具有极大意义。关键词:翻钢机,曲柄摇杆机构,传动机构,设计AbstractThe 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, DesignIV翻 钢 机 设 计第一章 绪论1.1翻钢机简介本课题的任务是翻钢机设计,钢坯在输送过程中具有一定的专用性,需解决有输送辊道到冷床的问题,要考虑在翻转过程中钢坯的支撑均匀、位置控制准确以及钢坯尺寸。翻钢机要完成几个动作,即方坯的输送和放置、方坯的翻转和拨爪的复位。1.2研究现状分析目前,国内大中型型钢生产使用的翻钢移钢设备有水压式和机械夹钳式翻钢机两种。长城特殊钢公司四钢厂初轧车间825轧机机前机后原使用的是机械夹钳式翻钢机,它是该车间的重要设备之一。但该翻钢机长期不能满足工艺既定的要求,主要是夹不紧、翻不转轧件,翻钢靠人工进行,工人劳动条件恶劣,影响产品产量的提高及产品规格的扩大 (不能进行大断面型钢的生产)。1976年曾委托有关单位设计过水压式翻钢机,设备费 用按当时价格就需250万余元,而且还要停产半年进行基建和设备安装,由于种种原因未付诸实施。鉴于机械夹钳式翻钢移钢机实际使用中暴露出诸多缺陷,例如维修特别 困难,难于调试,易损零部件多等等,该厂又不拟重新制造。该厂急需设计一种工作可靠,投资少、上马快、制造安装维修方便且节能的翻钢移钢机,以结束人工翻钢局面,提高产品产量和质量,扩大产品品种。第二章 总体设计2.1翻钢机功能要求翻钢机的作用就是将经过火焰切割机定尺切断的连铸方坯输送并将其从输送轨道翻上。翻钢坯料尺寸150x150mm,6m,翻转90度。功能简图如下:图2-1 翻钢机功能简图2.2方案选定2.2.1翻钢机构方案选定根据本次设计对翻钢机功能,环境要求和现有生产技术,考虑起工作环境,我们设计了以下方案。(1)方案一:曲柄摇杆式 如图2-2所示曲柄摇杆机构的原动件(曲柄)a作圆周运动时,要干c只在一定角度内摆动,因此,曲柄a连杆b,摇杆c和连架杆d的尺寸满足下列条件:或即a为最短连架图2-2 曲柄摇杆原理图(2)方案二:液压翻钢机本方案的工作原理主要是将液压缸的往复直线运动通过杆件将其转化为工作长轴的转动。工作原理:油从油源进入液压系统时,在定量泵节流调节系统中,定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大时,会使流量需求减小。此时溢流阀开启,使多余流量溢回油箱,保证溢流阀进口压力。当三位四通换向阀1切换到左位时,液压源的压力油经阀1,单向节流阀2中的单向阀,分流集流阀3,(此时分流阀作用),液控单向阀4和5,分别进入液压缸6和7的无杆腔,实现双缸伸出同步运动,当三位四通换向阀1切换至右位时,液压源的压力油经阀1进入液压缸德有杆腔。同时反向导通液控单向阀4和5,双缸无杆腔经阀4和5,分流集流阀3(此时分流阀作用),换向阀1回油,实现双缸缩回同步运动,当三位四通换向阀处于中位时液压油通过1直接流回邮箱。图2-3 液压系统图(3)方案三:齿轮传动翻钢机工作原理为:电动机通过减速器减速后通过一对啮合齿比大的啮合齿轮,控制电动机的转动来实现长轴的定角转动。以上各种方案:方案一和方案三中都有电动机的频繁启动和高要求的准确制动。而且方案三还要电动机的正反转,对点都能挂机的损耗很大且不经济。通过对各种方案的综合分析:本次设计选定方案一曲柄摇杆式机构作为翻钢机的翻转机构。2.2.2传动机构方案选定(1)机械传动系统拟定的一般原则 a采用尽可能简短的运动链;采用简短的运动链,有利于降低机械的重量和制造成本,也有利于提高机械传动效率和减小积累误差。为了使运动链见你短,在机械的几个运动链之间没有严格的速比要求的情况下,可以考虑每一个运动一个原动机来驱动,并注意原动机类型和运动参数的选择,以简化传动链。b优先选用基本结构;鱿鱼基本结构结构简单,设计方便,技术成熟,故在满足功能要求的条件下,应优先选用基本机构。若基本机构不能满足或者不能很好的满足机械的运动或动力要求时,可以适当地对其进行变异或组合。c应使机械油较高的机械效率;机械的效率取决于组成机械的各个机构的效率。一次,当机械中包含有机械效率较低的机构时,就会使机械的总效率降低。但要注意,机械中各运动链所传递的功率往往相差很大,在设计时应着重考虑使传递效率最大的主运动链具有较高的机械效率,而对于传动效率很小的辅助运动链,其机械效率的高低则可以妨碍次要地位,而着眼于其他方面的要求(如简化机构,减小外廓尺寸等)。d合理安排不同类型传动机构的顺序;一般来说,在机构的排列顺序上有如下的一些规律:首先,在可能的情况下,转变运动形式的机构(如凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等)通常总是安排在运动链的末端,与执行机构靠近。其次,带传动等摩擦传动,一般都安排在转速较高的运动链的始端,以减小其传递的转矩,从而减小其外形尺寸。这样安排,也有利于启动平稳和过载保护,而且原动机的布置也方便。e合理分配传动比;运动链的总传动比应合理分配给各级传动机构,具体分配方法应注意以下几点:1)每一级的传动应在常用的范围之内选取。如一级传动比过大,对机构的性能和尺寸都是不利的。例如当齿轮传动的传动比大于8至10时,一般应设计成两级传动;当传动比在30以上时,常设计成两级以上的齿轮传动。但是,对于带传动来说,一般不采用多级传动。2)当传动链为减速传动时,必须十分注意机械的安全运转问题,防止发生损坏机械或伤害人身的可能性。例如起重机械的起吊部分,必须防止荷重的作用下自动倒转,为此在传动链中应设置具有自锁能力的机构或者装设制动器。又如,为防止机械因过载而损坏,可采用具有过载打滑现象的摩擦传动或装置安全联轴器等。f保证机械的安全运转对于以上要求,在设计过程中应尽量满足。(2)拟定传动方案通常翻钢机每分钟翻钢10次即原动件曲柄的转速为nc=10rmin,一般选用同步转速为1000rmin或1500rmin的电动机作为原动机,因此传动装置总传动比约为100或150,为使传动装置结构尺寸尽量小,应选择较小的传动比,所以选用转速为1000rmin的电动机.由于传动比较大,可采用蜗轮蜗杆传动或者复合轮系传动。 方案一:蜗轮蜗杆传动,简图如下图所示:图2-4 方案一传动机构简图 方案二:周转轮系传动,简图如下图所示:图2-5 方案二传动机构简图(3)方案选定两种方案的比较:优点缺点方案一(蜗轮蜗杆传动)传动零件数目少,结构紧凑,啮合冲击载荷小,传动平稳,噪声小传动效率低,蜗轮蜗杆啮合轮齿间的相对速度大,摩擦磨损大,易发热,环境适应性差,工作寿命短,制造成本高,且传动具有间歇性方案二(周转轮系传动)传动效率高,环境适应性好,工作寿命长,制造成本低,连续工作性能好结构尺寸大,啮合冲击大,噪声大综合考虑两种方案的优缺点,应选用方案二,已达到制造简便,成本低廉的目的。第三章 动力及传动机构设计3.1电动机选择(1)根据电源及工作机工作条件,选用卧式封闭型Y(IP44)系列三相交流异步电动机。(2)工作所需功率Pw根据工作要求,取翻钢机主动轴的输出转矩约为T=2000(Nm)和转速nc=10rmin,则翻钢机主动轴所需功率为Pw=Tnc9550=2000109550=2.09kW(3)传动效率计算蜗轮蜗杆传动效率取1=0.75,齿轮3、4之间的传动效率2=0.96,总传动效率为 =12=0.750.96=0.72(4)电动机输出功率Pd传动装置的总效率为=0.72,则电动机输出功率Pd=Pw=2.090.72=2.903kW(5)电动机额定功率Ped根据Pd=2.903kW,查教材机械设计课程设计表20-1,选取电动机额定功率Ped=3 kW。3.2总体参数计算3.2.1传动比分配机构原动件曲柄转速nc=10rmin,电动机的满载转速nm=960rmin,则传动装置总传动比为:i= nmnc=96010=96则取其中各齿轮的齿数分别为z1=1,z2=31,z3=20,z4=62,故有:蜗轮蜗杆 i1=z2z1=311=31齿轮传动3-4 i2=z4z3=6220=3.1故 i=i1i2=313.1=96.1 3.2.2运动和动力参数计算(1)各轴的转速1轴 2轴 3轴 (2)各轴的输入功率1轴 2轴 3轴 (3)各轴的输入转矩电机轴 1轴 2轴 3轴 整理列表轴名功率转矩转速传动比电机轴329.849601轴2.9729.5596012轴2.183673.1630.97313轴2.0972002.64103.13.3涡轮蜗杆传动设计3.3.1选择蜗轮蜗杆的传动类型传动参数: 根据设计要求选用阿基米德蜗杆即ZA式。3.3.2选择材料设滑动速度:蜗杆选45钢,齿面要求淬火,硬度为45-55HRC.蜗轮用ZCuSn10P1,金属模制造。为了节约材料齿圈选青铜,而轮芯用灰铸铁HT100制造(1)确定许用接触应力根据选用的蜗轮材料为ZCuSn10P1,金属模制造,蜗杆的螺旋齿面硬度45HRC,可从文献1P254表11-7中查蜗轮的基本许用应力应力循环次数寿命系数则 (2)确定许用弯曲应力从文献1P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56MPa寿命系数 3.3.3按计齿面接触疲劳强度计算进行设(1)根据闭式蜗杆传动的设计进行计算,先按齿面接触疲劳强度计进行设计,再校对齿根弯曲疲劳强度。式中:蜗杆头数:,涡轮齿数:涡轮转矩:载荷系数: 因工作比较稳定,取载荷分布不均系数;由文献1P253表11-5选取使用系数;由于转速不大,工作冲击不大,可取动载系;则选用的是45钢的蜗杆和蜗轮用ZCuSn10P1匹配的缘故,有故有:查机械设计表7.3得应取蜗杆模数:蜗杆分度圆直径:蜗杆导程角:涡轮分度圆直径:中心距:变位系数:涡轮圆周速度:3.3.4蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸(1)蜗杆轴向尺距 直径系数 齿顶圆直径 齿根圆直径蜗杆螺线部分长度:取90mm(2)蜗轮 蜗轮齿数验算传动比蜗轮分度圆直径齿顶直径齿根圆直径咽喉母圆半径涡轮外圆直径涡轮宽度3.3.5校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数 根据 从图11-9中可查得齿形系数Y=2.37螺旋角系数:许用弯曲应力:从文献1P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56MPa寿命系数 可以得到:因此弯曲强度是满足的。3.3.6验算(1)效率验算已知;与相对滑动速度有关。从文献1P264表11-18中用差值法查得: 代入式中,得大于原估计值,因此不用重算。(2)热平衡验算由于传动效率较低,对于长期运转的蜗杆传动,会产生较大的热量。如果产生的热量不能及时散去,则系统的热平衡温度将过高,就会破坏润滑状态,从而导致系统进一步恶化。初步估计散热面积:取(周围空气的温度)为。3.4齿轮传动设计3.4.1选精度等级、材料和齿数采用7级精度由表6.1选择小齿轮材料为45(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS。前述已选取小齿轮齿数,大齿轮齿数3.4.2按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行试算,即1) 确定公式各计算数值(1)试选载荷系数(2)计算小齿轮传递的转矩(3)小齿轮相对两支承非对称分布,选取齿宽系数(4)由表6.3查得材料的弹性影响系数(5)由图6.14按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限(6)由式6.11计算应力循环次数(7)由图6.16查得接触疲劳强度寿命系数 (8)计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1,安全系数为S=1,由式10-12得(9)计算试算小齿轮分度圆直径,代入中的较小值计算圆周速度:计算齿宽:模数3.4.3按齿根弯曲强度设计弯曲强度的设计公式为(1)确定公式内的计算数值由图6.15查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图6.16查得弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1,安全系数为S=1.25,得(2)查取齿形系数由表6.4查得(3)查取应力校正系数 由表6.4查得(4)计算大小齿轮的,并比较 大齿轮的数据大(5)设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,可取有弯曲强度算得的模数3.77,圆整取标准值m4mm按接触强度算得的分度圆直径算出小齿轮齿数取大齿轮齿数取3.4.4几何尺寸计算(1)计算分度圆直径(2)计算中心距 (3)计算齿宽宽度取100mm序号名称符号计算公式及参数选择1齿数Z30,932模数m4mm3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距3.5轴的设计与校核3.5.1蜗杆轴(1)材料的选择 由表16.1 查得 用45号钢,进行调质处理, 由表16.3得 (2)估算轴的最小直径 根据表11.6,取=112为取值范围 估算轴的直径:因为轴上开有两个键槽,考虑到键槽对轴强度的削落,应增大轴径,此时轴径应增大5%10%考虑到与联轴器配合,结合电机轴尺寸查设计手册 轴段上有联轴器需要定位,因此轴段应有轴肩 轴段安装轴承,必须满足内径标准,故 轴段 轴段按弯扭合成强度校核轴颈圆周力 径向力水平 垂直 合成当量弯矩 校核 绘制轴的受力简图 绘制垂直面弯矩图 轴承支反力:FAY=FBY=Fr1/2=540.2NFAZ=FBZ=/2=406.6N由两边对称,知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为:MC1=FAyL/2=16.9Nm绘制水平面弯矩图 图7-1截面C在水平面上弯矩为:MC2=FAZL/2=406.662.5=12.7Nm绘制合弯矩图MC=(MC12+MC22)1/2=(16.92+12.72)1/2=21.1Nm绘制扭矩图转矩:T= TI=20.33Nm校核危险截面C的强度由教材P373式(15-5)经判断轴所受扭转切应力为脉动循环应力,取=0.6, 前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由教材P362表15-1查得,因此,故安全。该轴强度足够。3.5.2涡轮轴(1)材料的选择 由表16.1 查得 用45号钢,进行调质处理, 由表16.3得 (2)估算轴的最小直径 根据表11.6,取=110为取值范围 估算轴的直径:因为轴上开有一个键槽,考虑到键槽对轴强度的削落,应增大轴径,此时轴径应增大3%,取(3)轴上的零件定位,固定和装配 单级减速器中,可以将蜗轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,蜗轮左面用轴肩定位,右面用套筒轴向定位,周向定位采用键和过渡配合,两轴承分别以轴承肩和套筒定位,周向定位则用过渡配合或过盈配合,轴呈阶梯状,左轴承从左面装入,蜗轮套筒,右轴承和链轮依次从右面装入。(4)确定轴的各段直径和长度I段:直径d1=46mm 长度取L1=100mmII段:由教材P364得:h=0.08 d1=0.0746=3mm直径d2=d1+h=46+3=49mm,长度取L2=46 mmIII段:直径d3=50mm 由GB/T297-1994初选用30210型圆锥滚子轴承,其内径为50mm,宽度为20mm。故III段长:L3=44mm段:直径d4=54mm,涡轮轮毂宽为70mm,取L4=68mm段:由教材P364得:h=0.08 d5=0.0854=4.32mmD5=d4+2h=54+24.3262mm长度取L5=22mm段:直径d6=d3=50mm L6=20mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=134mm(5)按弯扭复合强度计算求分度圆直径:已知d2=205mm求转矩:已知T2= TII=304.27Nm求圆周力Ft:根据教材P198(10-3)式得=2T2/d2=590 N求径向力Fr:根据教材P198(10-3)式得Fr=tan=3586.4tan200=1370N两轴承对称LA=LB=75mm求支反力FAY、FBY、FAZ、FBZFAY=FBY=Fr/2=107.35NFAX=FBX=/2=295N由两边对称,截面C的弯矩也对称,截面C在垂直面弯矩为MC1=FAYL/2=107.3575=8Nm截面C在水平面弯矩为MC2=FAXL/2=29575=22.125Nm计算合成弯矩MC=(MC12+MC22)1/2=(82+22.1252)1/2=23.54Nm图7-2校核危险截面C的强度由式(15-5)由教材P373式(15-5)经判断轴所受扭转切应力为对称循环变应力,取=1, 前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由教材P362表15-1查得,因此,故安全。此轴强度足够3.5.3曲柄轴(1)材料的选择 由表16.1 查得 用45号钢,进行调质处理, 由表16.3得 (2)估算轴的最小直径 根据表11.6,取=110为取值范围 估算轴的直径:因为轴上开有一个键槽,考虑到键槽对轴强度的削落,应增大轴径,此时轴径应增大3%,取(3)轴上的零件定位,固定和装配 单级减速器中,可以将蜗轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布,蜗轮左面用轴肩定位,右面用套筒轴向定位,周向定位采用键和过渡配合,两轴承分别以轴承肩和套筒定位,周向定位则用过渡配合或过盈配合,轴呈阶梯状,左轴承从左面装入,蜗轮套筒,右轴承和链轮依次从右面装入。(4)确定轴的各段直径和长度I段:直径d1=70mm 长度取L1=85mmII段:直径d2=75mm,长度取L2=35 mm由GB/T297-1994初选用6215型深沟球轴承,其内径为75mm。III段:直径d3=85mm ,L3=12 mm段:直径d4=70mm,齿轮宽为95mm,取L4=95mm由GB/T297-1994初选用6212型深沟球轴承,其内径为60mm。段:d5= 60mm长度取L5=30mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=136mm(5)按弯扭复合强度计算求分度圆直径:已知d2=205mm求转矩:已知T2= TII=304.27Nm求圆周力Ft:根据教材P198(10-3)式得=2T2/d2=590 N求径向力Fr:根据教材P198(10-3)式得Fr=tan=3586.4tan200=1370N两轴承对称LA=LB=75mm求支反力FAY、FBY、FAZ、FBZFAY=FBY=Fr/2=107.35NFAX=FBX=/2=295N由两边对称,截面C的弯矩也对称,截面C在垂直面弯矩为MC1=FAYL/2=107.3575=8Nm截面C在水平面弯矩为MC2=FAXL/2=29575=22.125Nm计算合成弯矩MC=(MC12+MC22)1/2=(82+22.1252)1/2=23.54Nm图7-2校核危险截面C的强度由式(15-5)由教材P373式(15-5)经判断轴所受扭转切应力为对称循环变应力,取=1, 前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由教材P362表15-1查得,因此,故安全。此轴强度足够3.6轴承的校核3.6.1蜗杆轴上的轴承寿命校核在设计蜗杆选用的轴承为30206型圆锥滚子轴承,由手册查得(1)由滚动轴承样本可查得,轴承背对背或面对 面成对安装在轴上时,当量载荷可以按下式计算:1)当 2)当 ,且工作平稳,取,按上面式(2)计算当量动载荷,即(2)计算预期寿命(3)求该轴承应具有的基本额定动载荷故选择此对轴承在轴上合适.3.6.2涡轮轴上的轴承校核(1)求作用在轴承上的载荷(2)计算动量载荷在设计时选用的30210型圆锥滚子轴承,查手册知根据,查得查得 所以 (3)校核轴承的当量动载荷已知,所以故选用该轴承合适.3.6.3曲柄轴上的轴承校核(1)求作用在轴承上的载荷(2)计算动量载荷在设计时选用的6215型深沟球轴承,查手册知根据,查得查得 所以 (3)校核轴承的当量动载荷已知,所以故选用该轴承合适.3.7键的校核3.7.1蜗杆轴上键的强度校核在前面设计轴此处选用平键联接,尺寸为,键长为56mm.键的工作长度键的工作高度可得键联接许用比压故该平键合适.3.7.2蜗轮轴上键的强度校核在设计时选用平键联接,尺寸为,键长度为70mm键的工作长度键的工作高度得键联接许用比压故选用此键合适.3.7.3曲柄轴上键的强度校核在设计时选用平键联接,尺寸为,键长度为70mm键的工作长度键的工作高度得键联接许用比压故选用此键合适.3.8联轴器的选用电机与蜗杆轴联轴器的选用根据前面计算,蜗杆轴最小直径:取查机械手册,根据轴径和计算转矩选用弹性柱销联轴器: 联轴器转矩计算 查表课本14-1, K=1.3,则启动载荷为名义载荷的1.25倍,则按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查手册选择联轴器型号为选用HL3(J1型)弹性柱销联轴器,其允许最大扭矩T=630,许用最高转速 n=5000,半联轴器的孔径d=35,孔长度l=60mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=82。第四章 翻钢机构设计4.1机构的尺寸计算4.1.1计算曲柄摇杆机构尺寸如图4-1所示图4-1 曲柄摇杆机构示意图设曲柄长度a、连杆长度b、摇杆长度b。O为摇杆中心,P为曲柄中心,OA、OB为摇杆的两极限位置,根据翻钢机结构选定O相对P水平方向距离为200mm,竖直方向距离为400mm,摇杆长度300mm即OA=OB=c=300mm则有 b-a=AC-PC=PA=412.31mm b+a=PC+BC=PB=728.01mm联立可得: a=157.85mm b=570.16mm4.1.2摇杆速度分析如图8,设曲柄角速度1,长度l1,与机架夹角1,连杆与机架夹角2,摇杆角速度3、长度l3、与机架夹角3, 图4-2 曲柄摇杆机构速度分析简图则 =90-1-2=90-3+2因为 1l1cos=3l3cos即 1l1sin(1+2)= 3l3sin(3-2)得 3=1l1sin(1+2)l3sin(3-2) 当曲柄和连杆共线时,1=2=0,摇杆速度为0,即摇杆在两个极限位置时的速度为0,这样有助于顺利盛放和交接钢板,避免冲撞,而在中间过程时速度较快,能够节省时间,以满足每分钟翻钢板六次的要求。4.2曲柄设计曲柄尺寸计算如4.1.1,曲柄选用Q235,由火焰切割加两端焊接圆环后机加工而成,结构根据总体尺寸匹配如下图示: 图4-3 曲柄结构尺寸图4.3连杆设计连杆尺寸计算如4.1.1,连杆选用Q235,由火焰切割加两端焊接圆环后机加工而成,结构根据总体尺寸匹配如下图示: 图4-4 连杆结构尺寸图4.4摇杆设计摇杆尺寸计算如4.1.1,摇杆选用Q235,由火焰切割加焊接耳板后机加工而成,结构根据总体尺寸匹配如下图示: 图4-5 摇杆结构尺寸图第五章 翻钢机的安装与维护5.1翻钢机的安装5.1.1安装方法翻钢机的行程开关底座,在调整好位置后安装在支承架端部;拨爪与长轴的连接,以及连杆与长轴采用焊接;拨爪采用Q235A正火处理。由于低碳钢含碳量低,锰、硅含量也少,所以,通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好,焊接时,一般不需预热、控制层间温度和后热,焊后也不必采用热处理改善组织,整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施,焊接性优良。但在少数情况下,焊接时也会出现困难:1)采用旧冶炼方法生产的转炉钢含氮量高,杂质含量多,从而冷脆性大,时效敏感性增加,焊接接头质量降低,焊接性变差。2)沸腾钢脱氧不完全,含氧量较高,P等杂质分布不均,局部地区含量会超标,时效敏感性及冷脆敏感性大,热裂纹倾向也增大。3)采用质量不符合要求的焊条,使焊缝金属中的碳、硫含量过高,会导致产生裂纹。如某厂采用酸性焊条焊接Q235-A钢时,因焊条药皮中锰铁的含碳量过高,会引起焊缝产生热裂纹。4)某些焊接方法会降低低碳钢焊接接头的质量。如电渣焊,由于线能量大,会使焊接热影响区的粗晶区晶粒长得十分粗大,引起冲击韧度的严重下降,焊后必需进行细化晶粒的正火处理,以提高冲击韧度。 总之,低碳钢是属于焊接性最好、最容易焊接的钢种,所有焊接方法都能适用于低碳钢的焊接 。5.1.2就位和找正调平(1)设备就位在安装设备前,一般已先安装好车间的桥式吊车,再利用桥式吊车来安装其他设备。在吊运设备时,绳索应拴在设备适合受力的位置上,在绳索与设备表面接触部位应垫上保护垫板,以防损坏其油漆表面或已经过加工的表面。如果施工现场受到限制,可以采用滑移就位或采用其它的吊装方法。(2)设备找正和调平5.1.3安装实施(1)垫铁的设置(a)每个地脚螺栓旁至少应有一组垫铁,且应放置整齐,其块数不宜超过5块;(b)垫铁组在能放稳和不影响灌浆的情况下,应放在靠近地脚螺栓和底座主要受力部位下方,相邻两垫铁组间的距离宜为500-1000mm;(c)每一组垫铁的面积应根据设备重量加在该垫铁组上的负荷和地脚螺栓紧固力决定;(d)设备调平后,每组垫铁均应压紧,对于高速运转、承受冲击负荷和振动较大的设备,应采用0.05mm塞尺检查垫铁之间及垫铁与底座之间的间隙,在垫铁同一断面处以两侧塞入的长度总和不得超过垫铁长度或宽度的1/3。(e)设备调平后,垫铁端面应露出设备底面外缘,平垫铁宜露出10-30mm,斜垫铁宜露出10-50mm,垫铁组伸入设备底座面的长度应超过设备地脚螺栓的中心,设备调平后应将垫铁组相互用定位焊焊牢。(2)设备的灌浆(a)预留孔灌浆前,灌浆处应清洗洁净;灌浆宜采用细石混凝土,其强度应比基础的混凝土强度高一级。灌浆时应捣实,并不应使地脚螺栓倾斜和影响设备的安装精度。(b)采用无收缩混凝土或水泥沙浆时,无收缩混凝土的配比亦可采用GB5031-98规范附录七的规定。(c)灌浆层厚度应按设计规定,如无设计规定宜为50-100mm。(d)灌浆前应敷设外模板,外模板至设备底座面外缘的距离不宜小于60mm。模板拆除后,表面应进行抹面处理。(e)当设备底座下不需全部灌浆,且灌浆层需承受设备负荷时,应敷设内模板。(3)零、部件的清洗与装配施工人员必须熟悉施工图和有关技术资料,弄清设备的性能、结构和清洗技术要求,清洗设备各零部件加工表面上的油脂、污垢及其他杂物,并使其表面具有防锈能力。设备表面如果有干油可用煤油清洗,若有防锈漆则可用香蕉水或丙酮清洗。设备清洗后,用棉纱擦净并涂以润滑油。设备无油漆的部分均应涂上机油防锈。(2)设备装配时,应先检查零、部件与装配有关的尺寸偏差,形状和位置偏差,符合设备技术文件的要求后,按照装配顺序和标记进行装配。(4)试运转试运转的目的是进一步检查设备存在的缺陷并进行使用前最后的修理和调整,使设备的运行特性符合生产的需要。试运转的步骤是:先空载,后负荷;先单机,后联动。必须在上一步骤检查合格后,才能进行下一步骤的运转。(5)竣工验收(a)竣工验收的主要依据有:施工单位与建设单位签订的合同或协议书;设计文件;机械设备安装工程施工及验收规范;进口设备应按合同的规定及国外厂家提供的文件进行验收。(b)施工单位应提供的资料主要包括:竣工图或注明修改部分的施工图;主要材料的出厂合格证及检验报告;设备资料(说明书、合格证等);隐蔽工程记录和各工序的检验记录;重要部位的焊接记录;设备试运转记录等,并办理竣工验收证明书。5.2翻钢机维护轴的两端采用向心关节轴承关节轴承广泛应用于工程液压油缸,锻压机床,工程机械,自动化设备,汽车减震器,水利机械等行业. 关节轴承简介及分类关节轴承是球面滑动轴承,基本型是由具有球形滑动球面接触表面的内、外圈组成。根据其结构和类型的不同,可承受径向载荷、轴向载荷,或者是径向、轴向同时作用的联合载荷。有较大的载荷能力和抗冲击能力,并具有抗腐蚀、耐磨损、自调心、润滑好或自润滑无润滑污物污染的特点,即使安装错位也能正常工作。关节轴承广泛用于速度较低的摆动运动、倾斜运动和旋转运动。向心关节轴承 GEES型 单缝外圈,有润滑油槽。能承受径向载荷和任一方向较小的轴向载荷。设备润滑管理是设备管理的一个重要分支,做好润滑工作有利于延长设备的使用寿命,提高设备的运转率,减少故障的发生,有利于生产的顺利进行。反之,将会导致设备的故障率大大提高,停机次数和停机时间都会增加,以致于给生产带来不便,严重时会导致生产任务无法完成,给厂里带来重大损失。设备润滑工作是机器设备现场使用与维护的重要环节。正确、合理地润滑设备能减少摩擦和设备零部件的磨损,延长设备使用寿命,充分发挥设备的效能,降低功能损耗,防止设备锈蚀和受热变形等。相反,忽视设备润滑工作,设备润滑不当,必将加速设备磨损,造成设备故障和事故频繁,加速设备技术状态劣化,使产品质量和产量受到影响。因此,设备管理、使用入员和维修人员都应重视设备的润滑工作。设备维护是操作工人为保持设备正常技术状态、延长使用寿命必须进行的日常工作。 设备维护的四项要求 (1)整齐。工具、工件、附件放置整齐;安全防护装置齐全;线路管道完整。 (2)清沽。设备内外清洁;各滑动面及丝杠、齿轮、齿条等无油污、无碰伤;各部位不漏油、不漏水、不漏气、不漏电;切屑垃圾清扫干净。 (3)润滑。按时加油换油,油质符合要求;油壶、油枪、油杯、油毡、油线清洁齐全,油标明亮,油路畅通。 (4)安全:实行定人定机和交接班制度;熟悉设备结构和遵守操作规程,合理使用设备、精心维护设备、防止发生事故。总 结这次毕业设计几乎用到了我们大学所学的所有专业课程,可以说是我们大学所学专业知识的一次综合考察和评定.通过这次毕业设计,使我们对以前所学的专业知识有了一个总体的认识与融会贯通.例如我们在设计过程当中需要用到所学的工程制图、材料力学、机械工程材料、机械设计、极限配合与公差以及CAD计算机辅助制图等基础的专业知识.在做毕业设计的过程中,不仅使我们熟悉了旧的的知识点,还使我们发现了许多以前没有注意的细节问题,而这些细节问题恰恰是决定我们是否能够成为一名合格的机械技术人才的关键所在.此外,我感觉两个月的毕业设计极大的丰富了我们的知识面,使我学到了许多知识,不仅仅局限于多学的专业知识.在做设计的过程中,由于需要用到课本外的知识,这要求我们上网或者到图书馆等查阅资料.例如在设计传动方案时就需要我们对提升装置的工作环境和工作能力等由一定的了解才能选择合适的传动方式.由于以前没有注意此方面的问题,所以必须通过实践认识和查阅资料才能做到更好.参考文献1 菱进方翻钢装置的设计.轧钢,1996,(5):15-162 带拨抓自动翻钢装置的设计.湖南冶金,1997,(2):34-383郑志祥.机械零件.高等教育出版社社4成大先.机械设计手册.化学工业出版5王守城 段俊勇.液压元件及选用.化学工业出版社6刘鸿文.材料力学.高等教育出版社7孟庆森 王文先.金属材料焊接基础.化学工业出版社8张晨辉.设备润滑与润滑油应用.机械工业出版社9带拨抓自动翻钢装置的设计.湖南冶金,1997,(2):34-3810王昆等主编 机械设计、机械设计基础课程设计 北京:高等教育出版社1996年(2009重版)11孙桓等主编;西北工业大学机械原理及机械零件教研室编 机械原理 北京:高等教育出版社 2006年12纪名刚等主编;西北工业大学机械原理及机械零件教研室编 机械设计(第八版)北京:高等教育出版社 2006年致 谢从基础课到专业课四五十门,但这都是零散的,成块吸收,而最终的毕业设计就是把这些零散、成块的知识有条理、系统化,综合运用。达到检验所学程度的目的,既是对综合运用知识的能力的培养,又是为将来走上工作岗位的做的一次实战模拟。课题对我来说是陌生的,因为平时接触这方面的知识很少。在整个设计过程中,我学会了如何把所学的知识应用到设计中去,不是单一的设计一件东西,而是要灵活运用,举一反三,能运用到别的设计中去,不过,在设计上还有很多缺陷,需要进一步完善,希望各位领导和老师提出意见,批评指正,使以后不在犯同样的错误,不断成熟、进步,在此我感谢各位领导和老师的孜孜不倦的教悔和热心帮助。经过了近3个月的时间,我的毕业设计终于作完了,在整个设计过程中我尊敬的老师们和我的同学给予了我很大的帮助,在此我深表感谢,没有他们的帮助我很难将这次毕业设计做好。我更加感谢的我的指导,在我的整个设计过程中都给予了我很大的支持和帮助,在此,我对老师衷心的说一声谢谢。我还要感谢院里的领导,因为是他们为我提供了这次机会。谢谢!37
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