950滾筒式飛剪機設(shè)計【含6張CAD圖紙】
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目 錄
1 設(shè)計任務(wù) 2
1.1 設(shè)計題目 2
1.2 工作原理及工藝動作過程 2
1.3 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 2
1.4 設(shè)計任務(wù) 2
2 系統(tǒng)傳動方案設(shè)計 3
2.1 原動機類型的選擇 3
2.2 主傳動機構(gòu)的選擇 3
3 執(zhí)行機構(gòu)運動方案的比較與選擇 5
3.1 執(zhí)行機構(gòu)方案的比較 6
3.2 執(zhí)行機構(gòu)方案的確定 7
4 系統(tǒng)總體運動方案的比較分析確定（繪制系統(tǒng)機構(gòu)運動簡圖） 8
4.2系統(tǒng)總體運動方案的確定………………………………………………………8
5 擬定工作循環(huán)圖.................................................................................9
5.1飛剪機構(gòu)運動循環(huán)圖（同心式）……………………………………………..9
5.2飛剪機機構(gòu)運傳送動循環(huán)圖（直線式）.............................................................9
6 機構(gòu)設(shè)計及尺寸計算 10
6.1 傳送系統(tǒng)的齒輪設(shè)定…………………………………………………………10
6.2傳送帶設(shè)定…………………………………………………………………….10
7 設(shè)計心得與體會 11
參考文獻(xiàn) 12
一級標(biāo)題，三號黑體，段前后各0.5行，居中
小五號宋體
1 設(shè)計任務(wù)
1.1 設(shè)計題目
飛剪機
1.2 工作原理及工藝動作過程
能夠橫向剪切運行中的扎件，在連續(xù)扎制線上能剪切扎件的頭,尾或?qū)⒃谐梢?guī)定尺寸。
1.3 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求
1,原始數(shù)據(jù)
剪切扎件規(guī)格
/（mm*mm）
扎件速度
/（m/s）
重合度
/(mm)
剪切力/KN
工作機主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)
法向剪力
側(cè)向剪力
25*25
2
4
300
75
200
20*20
2.5
4
250
60
220
2,設(shè)計要求
剪刃在剪切扎件時要隨著扎件一起運動，既剪刃應(yīng)同時完成剪切與移動兩個動作，且剪刃在扎件運行方向的瞬時分速度應(yīng)與扎件運行速度相等可稍大于扎件運行速度（不超過3%），兩個剪刃應(yīng)具有較好的剪刃間隙，為此在剪切過程中，剪切最好做平移運動，即剪刃垂直于扎件表面，剪刃返回時不得阻礙扎件有連續(xù)運動，即剪刃空行程不得運動干涉。
1.4 設(shè)計任務(wù)
1，根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)和工藝要求，構(gòu)思系統(tǒng)運動方案（多與小組人數(shù)）
2，根據(jù)選定的系統(tǒng)方案設(shè)計出組成改系統(tǒng)的各種機構(gòu)（小組沒人設(shè)計一種機構(gòu)）。畫出個機構(gòu)的運動簡圖，即機構(gòu)尺寸計算。
3，根據(jù)上面要求的機構(gòu)尺寸，按比例畫出機械系統(tǒng)的運動方案簡圖及工作循環(huán)圖。
4，對小組各方案進(jìn)行評價，選出較優(yōu)方案。
5，編寫設(shè)計計算說明書。
2 系統(tǒng)傳動方案設(shè)計
一級標(biāo)題，三號黑體，段前后各0.5行，居中
2.1 原動機類型的選擇
題目已知電動機功率0.55KW、轉(zhuǎn)速為1390r/min，查《機械原理設(shè)計手冊》可以得到電動機的型號為Y801-4其效率為73%。電動機可放在機架的左側(cè)或下側(cè)。
選用Y系列異步電動機，它具有國際互換性。該電動機一般用途全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，具有防止灰塵、鐵屑或其他雜質(zhì)物侵入電動機內(nèi)部之特點，B級絕緣，工作環(huán)境溫度不超過+40℃，相對濕度不超過95%，海拔高度不超過1000m，額定電壓380v, 頻率50Hz。適用于無特殊要求的機械上。
同步轉(zhuǎn)速 1500 r/min（4極）、50Hz、380V
電動機型號
額定功率
/kw
滿載轉(zhuǎn)速
（r/min）
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距
最大轉(zhuǎn)距
額定轉(zhuǎn)距
額定轉(zhuǎn)距
Y801-4
0.55
1390
2.2
2.2
2.2 主傳動機構(gòu)的選擇
本機構(gòu)原動件為一高速電機,其轉(zhuǎn)速為1390 r/min,但我們所需要的轉(zhuǎn)速是40r/min,所以我們需要設(shè)計一個降速機構(gòu)。減速機構(gòu)可采用機構(gòu)為：渦輪蝸桿機構(gòu)和皮帶齒輪機構(gòu)。對于此減速裝置我們采用皮帶加齒輪的方法。第一級降速是用皮帶減速,減為320r/min。第二級是用齒輪減為40r/min。
我們不采用渦輪蝸桿機構(gòu)的原因是：渦輪蝸桿只能在一定距離內(nèi)產(chǎn)生較大的傳動比（渦輪軸心固定，蝸桿向前推進(jìn)），所以不適用于連續(xù)不停傳動的情況下，而且渦輪從側(cè)面看與齒輪不同的是其中間位置有一定弧度的下凹，對加工而言會產(chǎn)生一定的難度。而且相對齒輪而言，渦輪蝸桿嚙合齒輪間的相對滑動速度較大，使得摩擦損耗較大，因而傳動效率較低，易出現(xiàn)發(fā)熱和溫度過高的現(xiàn)象，磨損也較嚴(yán)重，會降低整體的使用壽命，而且成本較高，因此我們用多個齒輪的傳動來代替渦輪蝸桿的設(shè)計。齒輪機構(gòu)是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣泛的一種傳動機構(gòu)。具有傳動準(zhǔn)確、可靠、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、承載能力大、體積小、效率高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種機器中。根據(jù)輪齒的形狀，齒輪分為：直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪、圓錐齒輪及蝸輪、蝸桿。根據(jù)主、從動輪的兩軸線相對位置，齒輪傳動分為：平行軸傳動、相交軸傳動、交錯軸傳動三大類。我們本次設(shè)計采用的是平行軸傳動，它的類型有：外、內(nèi)嚙合直齒輪機構(gòu)、斜齒圓柱齒輪機構(gòu)、人字齒輪機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)等。其中，外嚙合直齒圓柱齒輪機構(gòu)是齒輪機構(gòu)中，最簡單、最基本的一種類型。
兩傳動機構(gòu)設(shè)計分析如下:
（一） 皮帶傳動設(shè)計：
皮帶傳動設(shè)計主要是采用兩個半徑不一的皮帶輪實現(xiàn)。由于皮帶上的線速度相等，由r1*v1=r2*v2 有
1390*r1=320*r2;
則r1/r2=32/139
由此，可以見令r1=32mm,r2=139mm
傳動比i=139/32
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3 執(zhí)行機構(gòu)運動方案的比較與選擇
一級標(biāo)題，三號黑體，段前后各0.5行，居中
3.1 執(zhí)行機構(gòu)方案的比較
1）剪切機構(gòu)的選定
方案一 方案二
移動式剪切機構(gòu) 雙四桿剪切機構(gòu)
該機構(gòu)運動軌跡為直線，主動件為水 該機構(gòu)由2套完全的對稱鉸鏈四桿
平移動導(dǎo)桿。剪切時無間隙變化所以 機構(gòu)組成。兩個曲柄能同步運動。
剪切質(zhì)量較好。 但剪切時做近似平面運動，剪切質(zhì)
量不好。
方案三、
鉸鏈四桿剪切機構(gòu)
該機構(gòu)由兩套對稱的鉸鏈四桿機構(gòu)組成，做平移運動，剪切
時剪刃垂直于扎件。
2）夾緊機構(gòu)的選定
方案一
該機構(gòu)左右對稱，上部由兩個斜齒輪組成并且跟主傳動的齒輪相連接而運動，下部是凸輪裝置。右圖為凸輪俯視圖。主要負(fù)責(zé)工作時的夾緊，當(dāng)凸輪運動到遠(yuǎn)休止時，夾緊物體。三者速度一樣，刀具開始剪切。離開遠(yuǎn)休止時，松開物體，刀具遠(yuǎn)離。剪切時該機構(gòu)和刀具，物體一起做同速運動，利于剪切，保證剪切質(zhì)量。
方案二
下面兩方形物體為該機構(gòu)夾緊機構(gòu)，夾緊構(gòu)建隨著刀具下拉剪切而夾緊構(gòu)件，當(dāng)?shù)毒呱仙卦粫r其通過鉸鏈機構(gòu)松弛。
3.2 執(zhí)行機構(gòu)方案的確定
剪切機構(gòu)
剪切機構(gòu)我選用第一套方案。因為該剪切機構(gòu)剪切時質(zhì)量較好，水平位移速度易于控制，并且該機構(gòu)滿足設(shè)計要求剪切時與扎件同步運動，垂直扎件剪切。
夾緊機構(gòu)
夾緊機構(gòu)我也選擇第一套方案。因為該機構(gòu)更加穩(wěn)定，夾緊效果更好。夾緊時能隨著傳送機構(gòu)和剪切機構(gòu)同步運動，保證剪切精度。
4 系統(tǒng)總體運動方案的比較分析確定
4.1系統(tǒng)總體運動方案的確定
針對這次設(shè)計所要求的扎件規(guī)格和要求我們選取了如圖所示剪切機構(gòu)，該機構(gòu)能在剪切時能隨著扎件一起運動且在剪切扎件時剪刃垂直于扎件表明使斷面比較平整。而我們所選取的夾緊機構(gòu)由皮帶和兩傳送帶相連主要是為了保證扎件的傳送速度保持穩(wěn)定流暢，能與剪切機構(gòu)速度運動速度一樣，保證其精確度。該機構(gòu)速度不能過快，一般應(yīng)小于5m/s，這滿足本次的設(shè)計要求。這就是我們本次設(shè)計的飛剪機。5 擬定工作循環(huán)圖
5.1飛剪機機構(gòu)運傳送動循環(huán)圖（直線式）
6 機構(gòu)設(shè)計及尺寸計算
6.1飛剪機構(gòu)的設(shè)定
7 設(shè)計心得與體會
這次飛剪機的設(shè)計我們花了二周，最終能完成這次的設(shè)計，我們組里每個人都很高興.
回顧這二周的體驗.從查資料到定稿，從理論到實踐，組里的每個成員都付出了很多，也成長了很多。這二周不僅鞏固了原來的東西，而且學(xué)到了很多理論和實際結(jié)合的知識和認(rèn)識到了團(tuán)隊合作的力量.
我主要負(fù)責(zé)的是飛剪機的飛剪機構(gòu)設(shè)計。第一次有運用所學(xué)的知識來實踐的機會，即興奮又有點擔(dān)憂，怕自己設(shè)計不好，不過在組里其他成員的鼓勵下最終完成了任務(wù)，我很感激他們。這次的設(shè)計主要運用AutoCAD軟件來畫，距離我們大一學(xué)習(xí)該軟件已經(jīng)有一年，生疏了很多。這次也算一次復(fù)習(xí)該軟件的機會，不得不感慨科技的力量真的強大，原來很復(fù)雜的畫圖變的如此簡單，我一定要學(xué)好這類軟件更好的服務(wù)我以后的事業(yè)。
機械原理設(shè)計使很多的人第一次認(rèn)識到機械設(shè)計并最終在以后的日子了創(chuàng)造或者創(chuàng)新出新的機器，為這個社會的文明進(jìn)步發(fā)揮著重要的作用。我們應(yīng)該珍惜每次的機會。
最后，我要感謝我的老師們，是你們的辛勤指導(dǎo)，耐心啟發(fā)才使我們能最終完成我們的設(shè)計，謝謝。我相信我們在你們的栽培下必定成為祖國未來的棟梁.
參考文獻(xiàn)
[1] 孫桓，陳作模．機械原理[M]。北京：高等教育出版社，2006
[2] 牛鳴岐，王保民 。機械原理設(shè)計手冊。重慶大學(xué)出版社，2006
[3] 王大康。機械設(shè)計綜合設(shè)計。機械工業(yè)出版社，2007
[4] 翁海珊。機械原理與機械設(shè)計課程實踐教學(xué)選題匯編。高等教育出版社，2007
[4] 張曙光，傅游。AutoCAD2008. 清華大學(xué)出版社，2007
12
綜合實踐報告
姓名： 學(xué)號：
從去年12月份開始，我進(jìn)入這個廠實習(xí)。記得剛?cè)霃S我是那么的興奮和好奇，一切對于我來說都是那么的新鮮?？吹侥切┕び衙β刀炀毜夭僮鬟@些先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備，我對這里充滿了憧憬和向往。
我被分到了金工車間跟著師傅學(xué)習(xí)操作數(shù)控車。初出社會的我，我覺得自己在學(xué)校了已經(jīng)學(xué)會了很多東西，所以對自己充滿了信心。當(dāng)師傅問我一些簡單的理論知識的時候我還可以勉強答上來。當(dāng)師傅讓我體會一下是，我面對滿是按鍵的操作面板，突然才發(fā)現(xiàn)上面有許多的操作按紐叫什么，有什么作用都不知道，有的甚至在教材上根本就沒有見過。還有許的測量儀器，雖然在教材上涉及過，但是卻沒有親眼見過它們，更不用說使用他們了。此時我真是傻了眼了，師傅此時看到我一臉窘迫的樣子，笑著對我說；“別著急，剛出來誰都一樣，只要你腳踏實地，認(rèn)真學(xué)習(xí)，你也一定能夠熟練和出色地掌握這項技能的”。我默默地記下了師傅的話，平時要求自己做個有心人，多思考，有不懂的問題就及時向師傅和同事門請教，并用筆記本一點點記錄下來。一段時間下來，我驚喜地發(fā)現(xiàn)我比剛近來的時候進(jìn)步了不少。
但是進(jìn)步和提高不代表著工作就能夠游刃有余的，隨著實踐和操作的近一步深入，我深刻地體會到理論和實踐是有差距的。記得有一次我在進(jìn)行半精加工時，我學(xué)著師傅平時的操作步驟和書上的關(guān)于刀補的理論知識完成了刀補輸入，加工一刀后，發(fā)現(xiàn)加工出來的孔的尺寸比程序要求的孔的尺寸偏大。好在我及時的告訴了師傅當(dāng)時的狀況，在最后一到精加工是，師傅給了正確的刀補，才避免了零件的報廢。師傅當(dāng)時沒有批評我，相反他安慰我告訴我每個新人都可能會犯錯，犯錯不要緊，關(guān)鍵是找出產(chǎn)生錯誤的原因，避免以后才出現(xiàn)類似的問題。師傅此時和我一起幫我分析了原因，并結(jié)合我當(dāng)時的實際情況給我細(xì)致而到位的現(xiàn)場講解，使我對刀補新的認(rèn)識和理解，在鞏固了我的理論知識的同時也提高了我的實際操作能里。更中要的是我認(rèn)識到了理論和實際的差距以及做和看終究是不一樣的，因此要學(xué)會操作機床，一定要勤動手。
一轉(zhuǎn)眼，幾個月過去了，如今的我已經(jīng)能夠根據(jù)零件的加工圖紙進(jìn)行工藝分析，編程，并且能夠獨立準(zhǔn)確地錯做數(shù)控機床加工出合格的產(chǎn)品。在這次實習(xí)的過程中，我還熟練地掌握了千分尺，內(nèi)徑表，以及各種量塊和塞規(guī)的使用，能夠磨出許多合乎加工要求的刀具。做為一個汽車零件制造企業(yè)，行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求同事門用嚴(yán)謹(jǐn)，細(xì)致的工作態(tài)度和勤勞的雙手來保證每一道工序每一個尺寸的都是合格的。他們的工作態(tài)度和勤懇的態(tài)度，也深深地影響了我，為我門這群剛出學(xué)校的人樹立了榜樣
下面給你們介紹一下我操作的數(shù)控車床；
最大加工直徑
mm
?360
?340
?410
?480
?490
?660
最大工件長度
mm
150,300
150
250,500,1000
770,1520
850,1500,2000
1000,2000,3000,4000
主軸最高轉(zhuǎn)速
min-1
6,000
5,000
5,000
4,200
3,200
2,800
主軸端尺寸
JIS
?140
A2-6
A2-6
A2-8
A2-8
A2-11
快進(jìn)速度X/Z
m/min
25/30
25/30
25/30
25/30
15/20
15/20
切削進(jìn)給速度
mm/rev
1,000
1,000
1,000
1,000
1,000
1,000
主軸電機
kW
11/7.5
22/15
22/15
30/22
30/22
37/30
數(shù)控刀架形式
`
V12(L,M共用12把)
V12
V12(L,M共用12把)
V12(L,M共用12把)
V12(L,M共用12把)
V12(L,M共用12把)
尾架套筒錐孔
MT
No.4
—
No.5
No.5
No.5裝入式
No.5裝入式
旋轉(zhuǎn)刀具主軸轉(zhuǎn)速
min-1
6,000
6,000
6,000
6,000
2,000
2,000
旋轉(zhuǎn)刀具主軸電機
kW
5.5/3.7
7.1/4.1
7.1/4.1
7.5/4.3
5.5/3.7
7.5/5.5
機床變型
`
T,C,M,W,MY,MW
L,M
T,C,M,W,MY,MW,MYW
T,C,M,MY
T,C,M,MATC-Y
T,C,M,MY
總 結(jié)
半年的實習(xí)很快就過去了，感覺時間過得太快了啊。感覺自己還有許多東西還還沒有學(xué)牢固。回想過去的半年覺得一邊學(xué)習(xí)一邊工作的生活過的很充實，也覺得這種理論與實踐和理論相結(jié)合的，相互滲透的方法很好
在這里我完成了一個學(xué)生向工人角色的轉(zhuǎn)變，這次實習(xí)給了我一個從學(xué)校走向社會的機會，為我了解社會打開了一扇窗口。通過這次實習(xí)，不僅豐富了我的理論知識，提高了我的操作技能，還使我養(yǎng)成了不懂就問，獨立思考的好習(xí)慣，跟重要的是通過在一線的工作和學(xué)習(xí)，磨練了我的意志，鍛煉了我的體魄，造就了我吃苦耐勞的個性。這些對我來說，設(shè)人生的 一筆寶貴的財富，無論我以后走到哪里，也無論我以后從事什么樣的工作，這些東西將使我受益無窮。
今天我能有這么多的收獲和體會首先要感謝公司給我這次實習(xí)的機會，感謝公司領(lǐng)導(dǎo)半年來對我生活和工作上的無微不至的關(guān)懷。感謝師傅的悉心指導(dǎo)，耐心講解。他精湛的技能，一絲不茍的工作態(tài)度，都是我受益匪淺。還有學(xué)校的老師，他們不僅教我們知識，也教會我們?nèi)绾巫鋈?，正是他們無私的教導(dǎo)，我才能夠在大學(xué)里有所提高，在此給每位老師深深地鞠一個躬。感謝三年來一起生活的同學(xué)，希望你們以后都能有個好的前程。
我決心繼續(xù)在工作中不斷的提高自己的職業(yè)技能，用自己所學(xué)的東西來回報父母，回報社會，位國家建設(shè)貢獻(xiàn)自己的力量。
內(nèi)蒙古科技大學(xué)
本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）
題 目：950滾筒式飛剪機
學(xué)生姓名：
學(xué) 號：2003041235
專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化
班 級：機械2003-2班
指導(dǎo)教師：
45
摘 要
滾筒式飛剪是一個在軋鋼行業(yè)廣泛應(yīng)用的重要設(shè)備。其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、可靠，一般裝在連軋機組或橫切機組上。主要用于對軋件進(jìn)行切頭、切尾或剪切規(guī)定尺寸。
本文主要是研究熱軋高線為剪切對象的滾筒式飛剪。利用當(dāng)今流行的滾筒式飛剪設(shè)計算法，獲得滾筒式飛剪力能參數(shù)計算優(yōu)化理論與方法，根據(jù)工藝提供的被剪軋件的剪切溫度、剪切材料、剪切規(guī)格和軋件運動速度等其他工藝參數(shù)，使飛剪在滿足工藝條件的情況下，電機容量、滾筒式飛剪結(jié)構(gòu)尺寸等達(dá)到最優(yōu)化。
關(guān)鍵詞：
滾筒式飛剪、高速線材、剪切力、電動機、潤滑
畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）
950 drum-flying shear
Abstract
Drum flying shear is a important equipment which is using in steel rolling industry. Its structure is simple, and it is easy to use, reliable, generally packed in strip mill or transection Unit. It is mainly for the workpiece for the first cutting, shearing off its tail or size requirements.
This study investigated the hot and cold-rolled strip steel shear object to the drum-flying shear. Using today's popular roller flying shear design algorithm, to get a roller flying shear parameter optimization theory and the calculation method. According to the process provided by the shear shear workpiece temperature, shear materials, specifications and shear velocity workpiece, and other process parameters, Shear made in meeting the conditions, the electrical capacity, roller flying shear geometry to achieve the most optimal.
Key words: Drum flying shear, high-speed wire, shear strength, electrical, lubrication
目 錄
摘 要…………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract……………………………………………………………………………..Ⅱ
第一章 緒論………………………………………………………………………….6
1.1 設(shè)計的來源、目的、意義……………………………………………...6
1.2 線材生產(chǎn)的基本知識……………………………………………………6
1.3 線材工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢………………………………………7
1.4 飛剪機類型與結(jié)構(gòu)………………………………………………………8
1.4.1 滾筒式飛剪機……………………………………………………8
1.4.2 曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式…………………………………………………9
1.4.3 曲柄偏心式飛剪機……………………………………………..10
1.4.4 擺式飛剪機……………………………………………………..10
1.4.5 曲柄搖桿式飛剪機……………………………………………..10
1.5 對飛剪機的要求………………………………………………………..10
1.5.1 作用……………………………………………………………..10
1.5.2 滾筒式飛剪工作制度…………………………………………..11
1.6 整體方案的確定………………………………………………………..10
1.6.1 單電機傳動方案………………………………………………..11
1.6.2 雙電機傳動方案………………………………………………..11
第二章 滾筒式飛剪力能參數(shù)計算…………………………………………………13
2.1 滾筒式飛剪剪切過程分析……………………………………………….13
2.2 剪切力與剪切力矩的計算……………………………………………….14
2.3 剪切功的計算…………………………………………………………….16
第三章 電動機的選擇………………………………………………………………17
3.1 電動機選擇……………………………………………………………….18
3.1.1 計算總的靜力矩…………………………………………………18
第四章 滾筒式飛剪零部件強度計算………………………………………………19
4.1轉(zhuǎn)速及扭矩的計算………………………………………………………..20
4.1.1 傳動比的確定……………………………………………………20
4.1.2 輸入軸的轉(zhuǎn)速及扭矩……………………………………………20
4.2齒輪傳動及參數(shù)計算……………………………………………………..20
4.2.1 選擇材料………………………………… ………………………20
4.2.2 根據(jù)齒輪彎曲疲勞強度設(shè)計……………………………………21
4.2.3 校核齒面的接觸強度……………………………………………22
4.2.4 齒輪的尺寸明細(xì)及工作圖………………………………………23
4.3 軸的設(shè)計與校核………………………………………………………….25
4.3.1 選擇軸的材料……………………………………………………25
4.3.2 初步估算軸徑……………………………………………………25
4.3.3 軸的尺寸結(jié)構(gòu)分析………………………………………………26
4.3.4 聯(lián)軸器的選用……………………………………………………27
4.3.5 軸承的選擇………………………………………………………27
4.3.6 軸的校核…………………………………………………………28
4.4 軸承與鍵的校核………………………………………………………….32
4.4.1 軸承的校核………………………………………………………32
4.4.2 鍵的校核…………………………………………………………32
4.4.3 對聯(lián)軸器進(jìn)行校核………………………………………………33
4.5 刀架的設(shè)計與校核……………………………………………………….33
4.5.1 刀架的受力分析…………………………………………………34
4.5.2 刀架的強度校核…………………………………………………34
4.6 電動機的校核…………………………………………………………….36
4.6.1 電動機的發(fā)熱校核………………………………………………36
4.6.2 過載校核…………………………………………………………38
第五章 設(shè)備的冷卻及潤滑…………………………………………………………40
5.1 齒輪的潤滑……………………………………………………………….40
5.2 對軸承的潤滑……………………………………………………………40
5.3 950飛剪的維護(hù)與保養(yǎng)…………………………………………………40
5.4 飛剪機刀架的安裝和拆卸……………………………………………….40
結(jié)束語…………………………………………………………………………….42
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………….44
1 緒 論
1.1 設(shè)計的來源、目的、意義
飛剪機是裝設(shè)在連續(xù)式軋機的軋制作業(yè)線上，也可裝設(shè)在橫切機組、連續(xù)鍍鋅機組和連續(xù)鍍錫機組等連續(xù)作業(yè)精整機組上。本文所設(shè)計的950滾筒式飛剪機來源于高速線材軋制生產(chǎn)線，它適應(yīng)高速切頭切尾的特征，并為高速線材技術(shù)突破點的關(guān)鍵要素之一。
飛剪機的工作性能直接影響著線材的軋制質(zhì)量。簡單的滾筒工藝滿足了高速切削的特點。隨著鋼材市場的發(fā)展，它的作用也將得到不斷擴大。
1.2 線材生產(chǎn)的基本知識
線材是鋼鐵工業(yè)的重要產(chǎn)品之一，它廣泛用于各項基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、建筑工程建設(shè)和金屬制品行業(yè)。用更為高效的生產(chǎn)工藝來提高軋制速度和成品精度一直是線材生產(chǎn)追求的目標(biāo)。
線材俗稱“盤條”或“盤元”。線材軋制的特點是總的延伸率大，軋件的溫降快。因此，線材軋機的機架數(shù)目多，最多的達(dá)到27架，軋制速度快,每秒鐘高達(dá)120多米。
高線車間的主要設(shè)備是軋機組。一般分為粗軋機組、中軋機組、預(yù)精軋機組和精軋機組。從早期的軋機到現(xiàn)在的高線軋機，按軋機的分布方式可分為：橫列式軋機、連續(xù)式軋機、半連續(xù)式軋機。精軋機組的主要功能是使坯料得到初步的延伸，得到溫度合適、斷面形狀正確、尺寸合格、表面良好、端頭規(guī)矩、滿足工藝要求的軋件，通常輸送給中孔軋機斷面為Φ50mm。中軋機及精軋機的作用是繼續(xù)減少粗軋機的軋件斷面，為精軋機組提供軋制成品、線材所需的斷面形狀相等、尺寸精確并且全長斷面尺寸均勻、無內(nèi)表面缺陷的中間料。
另外高線車間還有輔助設(shè)備如：加熱爐、活套、還有一些精整設(shè)備等。其中，高線軋機機組使用的是連續(xù)式加熱爐。由于斷面不大，多采用側(cè)出方式。鋼坯入爐有側(cè)入，端入兩種方式。側(cè)入爐門小，易保證爐子的嚴(yán)密性，但不如端進(jìn)容易排列坯料，所以兩種方式均有采用。連續(xù)式加熱爐按鋼坯在爐內(nèi)進(jìn)入的方式分為連續(xù)式和步進(jìn)式。最近幾年，高線軋機大都采用步進(jìn)式連續(xù)加熱爐，隨著軋制能力的提高和工業(yè)爐技術(shù)的發(fā)展，連續(xù)式加熱爐還逐步演變?yōu)槎帱c供熱和多段控制的大容量加熱爐，并在加熱爐口應(yīng)用了高效燃燒器、控制燃燒技術(shù)以及先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)和節(jié)能材料。這不僅大大提高了加熱爐的加熱能力，改善了加熱質(zhì)量，而且大大幅度的降低了燃燒消耗和燃料燃燒帶來的大氣污染，自從計算機技術(shù)在加熱爐上使用，連續(xù)加熱爐的自動化水平得到了新的提高。
目前我國高速線材產(chǎn)品的主要品種有普碳鋼、優(yōu)碳鋼、焊條鋼、焊絲鋼、彈簧鋼、軸承鋼、碳結(jié)鋼、不銹鋼、高速工具鋼、冷鐓鋼、低合金鋼等。
1.3 線材工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢
線材生產(chǎn)發(fā)展的總趨勢是提高軋速、增加盤重、提高精度及擴大規(guī)格范圍。自60 年代第一臺全新結(jié)構(gòu)的摩根高速線材無扭精軋機問世后，引起了線材生產(chǎn)領(lǐng)域的革命性變化。線材軋制速度突破了以往的極限，達(dá)到42m /s。經(jīng)過幾十年不斷的改進(jìn)和更新?lián)Q代，特別是80 年代以來由于各項制造技術(shù)、自動化控制技術(shù)的發(fā)展，檢測技術(shù)的進(jìn)步，使軋制速度突破100m /s 大關(guān)，最大達(dá)到120m /s。坯料斷面尺寸擴大到150m m x150m m ～160m m x160m m ，個別使用180m m x180m m ，盤重達(dá)到2t以上，線材規(guī)格上限擴大到φ20 m m～25m m 。一般可按速度將高速線材軋機劃分為六代，其主要指標(biāo)見表1：
表1.3.1 六代高速線材軋機主要指標(biāo)
六代軋機
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
年代
1965～1970
1971～1976
1977～1979
1980～1984
1985～1995
1995～
保證軋制速度/（m.s）
42
50
60
75～80
100～105
120
最小輥徑速度/（m.s）
50
60
79
90～100
120
150
我國線材軋機的發(fā)展，最初受到其技術(shù)裝備水平和坯料的限制。隨著我國連鑄生產(chǎn)水平的提高，線材軋機實現(xiàn)了較快發(fā)展，其生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量也有了較大幅度的提高。目前，我國線材軋機的主力軋機大多都是直接使用連鑄坯成材的連續(xù)式軋機，其裝備和自動化水平也達(dá)到了現(xiàn)代軋機的先進(jìn)水平，一改過去線材生產(chǎn)多次開坯、小坯成材的局面。但是，我國仍有為數(shù)不少的線材軋機的技術(shù)水平較為落后，其生產(chǎn)的產(chǎn)品品種較少且質(zhì)量不高。線材軋機應(yīng)堅持高速和連續(xù)的技術(shù)開發(fā)方向，并且著眼于全過程的連續(xù)。
我國線材生產(chǎn)量和消費量居世界首位，為了與我國鋼材消費的特點和消費水平相匹配，應(yīng)該把線材作為一個值得重視的大品種，而線材工藝技術(shù)的提高也成為亟待解決的問題。
軋制工藝的進(jìn)步具體表現(xiàn)為以下幾個方面：① 軋制速度的進(jìn)一步提高； ② 采用減定徑機組進(jìn)行緊密軋制； ③ 預(yù)精軋機采用“微型無扭軋機”； ④ 采用連鑄坯為原料并采用熱裝工藝； ⑤ 粗中軋機組采用全平立布置實現(xiàn)全線無扭軋制； ⑥ 采用低溫軋制技術(shù)； ⑦ 采用中負(fù)荷及超重負(fù)荷無扭精軋機組； ⑧ 采用控制軋制和控制冷卻； ⑨ 合金鋼采用高速無扭軋制和控制冷卻已趨成熟； ⑩ 廣泛采用在線測徑及渦流探傷
任何國家都不應(yīng)封閉，都會從別的國家吸收、引進(jìn)新技術(shù)。高線軋機發(fā)展的核心是圍繞速度的提高，速度越高，要求電控水平越高.在高速軋制狀態(tài)下，要求設(shè)備制造精度高，這就需要高精度的油膜軸承、高性能的潤滑系統(tǒng)和密封系統(tǒng)保證，以實現(xiàn)高速、無扭、微張或無張力軋制。速度提高的結(jié)果，在獲得一定生產(chǎn)量時可減少生產(chǎn)的線數(shù)，目前某些專家推薦單線生產(chǎn)，無扭軋制，可保證產(chǎn)品的精度以及高牌號硬線和合金線材的生產(chǎn).
1.4 飛剪機類型與結(jié)構(gòu)
飛剪按照用途可以分為切頭飛剪機與切定尺飛剪機兩大類；按照飛剪機的剪切機構(gòu)，目前應(yīng)用較廣泛的飛剪機有滾筒式飛剪機、曲柄式轉(zhuǎn)杠桿式飛剪機、曲柄偏心式飛剪機、擺式飛剪機和曲柄搖桿式剪機等。
1.4.1 滾筒式飛剪機
滾筒式飛剪機（圖1）是一種應(yīng)用很廣的飛剪機。它裝設(shè)在連軋機組或橫切機組上，用來剪切厚度小于12mm的鋼板或小型型鋼。這種飛剪機作為切頭飛剪機時，其剪切厚度可達(dá)45mm。滾筒式飛剪結(jié)構(gòu)簡單，可裝兩對剪刃分別切頭切尾，使用可靠。滾筒式飛剪設(shè)有快速更換剪刃裝置，它為維護(hù)與使用提供了方便。但這種飛剪剪刃不是垂直進(jìn)入軋件，而是擠剪并舉，在剪切厚帶坯時剪切力急劇增加，剪切質(zhì)量也不好。用來切頭切尾的的飛剪機采用啟動工作制。用于切定尺的滾筒式飛剪機，一般采用連續(xù)工作制。
1.4.2 曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式飛剪機
用飛剪機剪切厚度較大的板帶或鋼坯時，為了保證剪后軋件剪切斷面的平整，往往采用刀片做平移運動的飛剪機。曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式飛剪機（圖2）就是此類飛剪機的一種。
由于這類飛剪機在剪切軋件時刀片垂直于軋件，剪切斷面較為平整。在剪切板帶時，可以采用斜刀刃，以便減少剪切力。這種飛剪機的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剪切機構(gòu)動力特性不好，軋件的運動速度不能太快。用于小型型鋼廠的曲柄連桿式飛剪機，軋件速度小于5m/s，剪切的軋件厚度為30～70mm。
1—曲柄；2—刀架；3—搖桿
圖2 曲柄連桿式飛剪機 圖3 曲柄搖桿式飛剪機
1.4.3 曲柄偏心式飛剪機
這類飛剪機的刀片作平移運動。雙臂曲柄軸鉸接在偏心軸的鏜孔中，并有一定的偏心距。雙臂曲柄軸還通過連桿與導(dǎo)架相鉸接。當(dāng)導(dǎo)架旋轉(zhuǎn)時，雙臂曲柄軸以相同的角速度隨之一起旋轉(zhuǎn)。刀片固定在刀架上，刀架的另一端與擺桿鉸接，擺桿則鉸接在技架上。通過雙臂曲柄軸、刀架和擺桿可使刀片在剪切區(qū)作近似于平移的運動，以獲得平整的剪切斷面。
1.4.4 擺式飛剪機
用來剪切厚度小于6.4mm的板帶。刀片在剪切區(qū)做近似于平移的運動，剪切質(zhì)量較好。
1.4.5 曲柄搖桿式飛剪機
這種飛剪機也稱作施羅曼飛剪機，用來剪切冷軋板帶。由于飛剪機工作時總能量波動較小，故可在大于5m/s的速度下工作。
1.5 對飛剪機的要求
1.5.1 作用：橫向剪切運動著的軋件
① 剪刃在剪切軋件時要隨著運動著的軋件一起運動，即剪刃應(yīng)該同時完成剪切與移動兩個動作，且剪刃在軋件運動方向的瞬時分速度V應(yīng)與軋件運動速度V相等或大2%～3%。即V=（1～1.03）。
②根據(jù)產(chǎn)品品種規(guī)格的不同和用戶的需求，在同一臺飛剪機上應(yīng)能剪切同種規(guī)格的定尺長度，并使長度尺寸公差與剪切斷面質(zhì)量符合國家有關(guān)規(guī)定。
③能滿足軋機或機組生產(chǎn)率的要求。
1.5.2 滾筒式飛剪工作制度
圖 4 飛剪起動工作制圖
切頭飛剪機通常采用起動工作制。它經(jīng)過待機、剪切、減速、停止和復(fù)位等過程，如上圖 4。
當(dāng)剪切位置選定以后，剪刃由起始位置在電機的驅(qū)動下進(jìn)行加速轉(zhuǎn)動，達(dá)到
穩(wěn)定速度，在經(jīng)過穩(wěn)速階段后，剪刃開始進(jìn)行剪切，剪切完成后，進(jìn)入減速階段，
最后復(fù)位，等待進(jìn)行下一次的剪切。其剪切行程如圖 5。
圖 5 滾筒式飛剪剪切行程圖
1.6 整體方案的確定
在設(shè)計中，既要結(jié)合實際又要結(jié)合理論方法，按個人構(gòu)思靈活設(shè)計① 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計方案的選擇和確定
950飛剪有兩種方案，一種由單電機傳動一個滾筒，而另一個滾筒由齒輪來傳遞力矩驅(qū)動，另一方案由兩臺電機分別帶動上下輸入軸，通過齒輪帶動兩個滾筒，對著兩種方案進(jìn)行選擇。
1.6.1 單電機傳動方案
它由主動滾筒上的齒輪來傳動另一個滾筒，所以主動滾筒上的齒輪所受到的載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于從動滾筒上的載荷，軸所受到的載荷也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于從動滾動軸，這樣主動軸比從動軸更有破壞的可能，此方案的缺點是滾筒上的零部件易受到破壞而發(fā)生事故，另一缺點單機承受過大功率，此方案只能采取啟動工作機制而不能采取連續(xù)工作機制，但其也有優(yōu)點：上下剪刃同步性高，結(jié)構(gòu)簡單且成本低。
1.6.2 雙電機傳動方案
它克服單電機傳動的缺點，首先，它的兩套傳遞系統(tǒng)平行傳動，每套系統(tǒng)的各個零件受力基本相同，不存在某個零件因受到載荷過大而破壞的問題；其次，它由連個電機傳動，每個電機受載相對較小，所以它更適合連續(xù)工作制，本次設(shè)計的950滾筒式飛剪要求既可切頭，又可進(jìn)行碎斷，這樣電機處于啟動工作制，這樣看來，雙電機傳動更合適些，此外，線性軋機對機械的安全性要求高，飛剪機一旦出現(xiàn)故障，將迫使生產(chǎn)系統(tǒng)停止，故采用雙電機傳動方案比較合適。
傳動裝置的布置形式，采用電機驅(qū)動的飛剪機，電機及減速器的布置方式，可分為上傳動和側(cè)傳動的兩種形式，上傳動是指電機及減速裝置都布置在飛剪機的機架上，具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、坯料及料頭運輸條件好的優(yōu)點，單獨使用的中小型飛剪機多采用上傳動的形式；側(cè)傳動指電動機和減速裝置在飛剪機的側(cè)面，對于大型鋼坯飛剪機，因其結(jié)構(gòu)傳動裝置的重量很大，不宜安在機架上部，一般采用側(cè)傳動方案，又由于生產(chǎn)線上軋件由輥道運輸，一般工人在機器的邊側(cè)操作，而機器的另一側(cè)安裝電機及傳動裝置。所以本次設(shè)計采用側(cè)傳動方案較為合理。
因此本次設(shè)計的950滾筒式飛剪機采用雙電機側(cè)傳動方案，因為本飛剪是一級減速，則共需四根主軸，包括兩根輸入軸和兩根傳動軸，兩幅大小相同的大小齒輪，具體傳動的結(jié)構(gòu)如下：用電機通過聯(lián)軸器帶動輸入軸，通過輸入軸的小齒輪同剪軸上的大齒輪相嚙合，通過齒輪傳動把力矩傳給剪軸。通過剪力完成剪切工作。為使軸向力減少和結(jié)構(gòu)簡單，大小齒輪均設(shè)計為直尺圓柱齒輪。
在每一個刀架上有同一條直線上成角的兩把刀，一個用來切頭，一個用來切尾，在停機時刀片處于水平狀態(tài)。
對設(shè)備的機架設(shè)計有三類：封閉式機架、開式機架、半閉半開式。一般的飛剪機只有開式與閉式。開式與閉式各有其特點，閉市機架能做成門形，它的剛性較好，但由于剪刀在里面，不易觀察其剪切情況，一旦發(fā)生事故不好處理。一般將大型的飛剪機采用此式機架。開式機架克服了閉式機架的缺點，但剛性小，剪切斷面小，一般適合于小型的飛剪機。
剪機的結(jié)構(gòu)有鑄件和焊件。鑄件是整個機架采用連體鑄造或全部鑄造；焊件則采用普通零件焊接法，以前焊接技術(shù)不完善時采用鑄造，但鑄造又比較復(fù)雜，工藝繁瑣，因此對原料使用較多，而且鑄件的體形龐大、笨重。因此現(xiàn)多采用焊接。采用焊接可縮短周期，對于飛剪機的箱形機架則更易采用。大大節(jié)約成本，簡化工藝。因此本次設(shè)計的設(shè)備采用開式機架，剪機的結(jié)構(gòu)采用焊接。
2 滾筒式飛剪力能參數(shù)計算
2.1 滾筒式飛剪剪切過程分析
金屬的剪切過程可以分為以下幾個階段：刀片彈性壓入金屬階段；刀片塑性
壓入金屬階段；金屬塑性滑移階段；金屬內(nèi)裂紋萌生階段和擴展階段；金屬內(nèi)裂
紋失隱擴展和斷裂階段。一般可粗略地分為兩個階段：刀片壓入金屬階段和金屬
塑性滑移階段。
圖 6 滾筒剪剪切過程示意圖
在不同的階段，被剪切金
屬剪切區(qū)域內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)是不同
的。在整個剪切過程中，剪切
力應(yīng)力狀態(tài)不斷變化，剪切力
也不斷變化。實驗表明，最大
剪切力產(chǎn)生于刀片塑性壓入階
段終了、金屬塑性滑移階段開
始之時。因此，一般可將剪切
過程分為兩個階段來建立剪切
過程的受力模型。壓入階段作
用在被剪切金屬上的力，如圖 圖 7 平行刀片剪切時作用力圖
7 所示。
2.2 剪切力與剪切力矩的計算
首先根據(jù)所剪軋件的最大斷面尺寸來確定剪切機公稱能力。它是根據(jù)計算的最大剪切力并參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和資料確定的。
最大剪切力 P=KτF 《軋鋼機械》 式8—13
式中 ——被剪軋件的原始斷面面積，mm;
τ——被剪切軋件材料在相應(yīng)剪切溫度下最大的單位剪切阻力，;
K——考慮由于刀刃磨鈍刀片間隙增大而使剪切力提高的系數(shù)，根據(jù)小型剪切機P＜1.6MN, 取K=1.3。
上式計算中由于無單位剪切阻力試驗數(shù)據(jù)，故改用下式計算最大剪切力：
P =0.6Kσ 《軋鋼機械》 式8-14
式中： σ——被剪軋件的原始斷面面積，mm；
系數(shù)0.6為考慮單位剪切阻力與強度限的比例系數(shù)。
選取σ=90 《軋鋼機械》 表8-4
根據(jù)設(shè)計參數(shù) =1146 mm 終得
P=0.6x1.3x90x1146=80449.2=80.45 N
從而： τ= P/K·=80.45x/1.3x1146=54
根據(jù)刀片形狀，滾筒式飛剪的剪切力按平行刀片剪切機的計算方法而來。但是當(dāng)飛剪機直接裝在軋機后面而沒有勻速機構(gòu)時，刀片速度在剪切時可能超過軋件運動速度，則在軋件中產(chǎn)生應(yīng)力。此拉應(yīng)力亦作用在飛剪機的刀片上。根據(jù)虎克定律，軋件中的拉應(yīng)力為：
σ=E 《軋鋼機械》 式9-35
式中 E——彈性模數(shù)，對軋件在終軋溫度在800時，近似的等于45000～55000；
——剪切終了時，飛剪機與最后一架軋機間的軋件長度；
——剪切終了時，在軋件長度斷內(nèi)有拉應(yīng)力產(chǎn)生的伸長量。
伸長量可由剪切過程中刀片與軋件的水平移動量的差值來確定
=-
式中 ——剪切時間內(nèi)刀片在水平方向移動量，
——剪切時間內(nèi)軋件一定量。
軋件的移動量 =t
當(dāng)?shù)镀壽E半徑為R的整圓時（圖8），剪切時間為
t=
角相當(dāng)于剪切軋件厚度為時的開始
剪切角度，由下式確定
式中 S——刀片的重疊量，一般取5
～25mm，這里取S=7mm。
由設(shè)計參數(shù)A=950mm，且由圖A=2R-S得
圖8 飛剪機的剪切過程
則，求得，為剪切終了的角度，考慮到剪切終了時相對切入深度得
由前述，查得 《軋鋼機械》圖8-6
則
根據(jù)設(shè)計要求及實際狀況取
根據(jù)實測 ，取 E=46000，
則刀架所受的拉力
T與的合力P為刀架所受到的力：
刀架所受的最大剪切力矩：
式中 為咬入角，
Z為切入系數(shù)，前述已選
則
2.3 剪切功的計算
在所剪軋件無單位剪切功的實驗數(shù)據(jù)時，可通過所剪材料的強度限和延伸率近似求a。
當(dāng)不考慮刀片磨鈍等因素時，剪切功
《軋鋼機械》 式8-18
其中 稱為單位剪切功
F——被剪軋件原始斷面面積，
h——軋件高度，
由設(shè)計參數(shù)得：，由于所剪為線材
——平均單位剪切阻力
——段裂時相對切入深度
則 《軋鋼機械》 式 8-22
一般取，則（0.72～0.96）
《軋鋼機械》 表 8-4
《機械設(shè)計手冊》 表 3-1-9
則剪切功：
3 電動機的選擇
對于啟動工作制飛剪的電動機功率幾乎完全由飛剪機運動質(zhì)量的加速條件來確定。因為每次剪切要求的加速時間非常短。
3.1 電動機功率選擇
式中： ——剪切軸上最大靜力矩；
——剪軸轉(zhuǎn)速；
——電機過載率，=1.3～1.7
——從電機到剪子整個整個飛剪機的傳動效率，=0.94
由于飛剪只有在處理事故中采用連續(xù)工作制，而這種狀態(tài)出現(xiàn)的較少且時間間隔大，故過載率較大=1.7。
3.1.1 計算總的靜力矩
《軋鋼機械》 式8-23
式中： ——剪切力矩；
——摩擦力矩；
——空載力矩。
由前述，一般取，
——電機額定力矩，近似取，
則
式中： p——剪切力；
M——軸樞處摩擦系數(shù)，查得M=0.11，
d為剪軸軸承處的直徑，現(xiàn)場資料d=260mm，
剪軸轉(zhuǎn)速：
電機功率：
由此可得單個電機功率：
根據(jù)設(shè)備既在切頭、切尾時啟動工作制下運行，又在碎斷時連續(xù)工作制運行，負(fù)載性質(zhì)有短時沖擊，生產(chǎn)工藝要求起制動控制方便等，選擇繞線式直流電動機，功率較小，另外工作軸轉(zhuǎn)速較低，環(huán)境溫度較高采用他冷。無減速器傳動的國外DMG280S電動機，其額定功率為45KW， 額定電壓220V，額定轉(zhuǎn)速335r/min。
4 滾筒式飛剪的參數(shù)設(shè)計
4.1 轉(zhuǎn)速及扭矩的計算
4.1.1 傳動比確定
電機的，剪軸對計算轉(zhuǎn)速為90r/min則
4.1.2 輸入軸的轉(zhuǎn)速及扭矩
由于輸入軸直接通過連軸器與電動機相連，則
則輸入軸扭矩：
式中： ——飛剪機輸入軸最大靜力矩
剪軸的轉(zhuǎn)速：
剪軸的轉(zhuǎn)矩：
4.2 齒輪傳動及參數(shù)計算
4.2.1 選擇材料
考慮到結(jié)構(gòu)應(yīng)簡潔便于使用和維護(hù)，選擇閉式直齒圓柱齒輪；又由于處于低速有沖擊載荷的運行環(huán)境，選擇硬齒面表面淬火HRC45～50材料為35SiMn，由于大小齒輪表面都淬火，齒輪的變形不大，對精度的要求不高，故選8級精度。
由于是閉式傳動且大小齒輪均為硬齒面，齒輪的主要失效形式有可能是齒輪折斷，也可能發(fā)生點蝕膠合等失效，則應(yīng)按彎曲疲勞強度設(shè)計公式確定模數(shù)，然后校核接觸疲勞強度。
4.2.2 根據(jù)輪齒彎曲疲勞強度設(shè)計
《機械設(shè)計》 式5-31a
式中： m ——模數(shù),mm；
k ——載荷系數(shù)，可近似取1.3～1.7，這里取k=1.5；
——小齒輪傳遞的名義扭矩，由前面計算；
——復(fù)合齒行系數(shù)；
——齒寬系數(shù)，，vb—輪齒寬度，—小齒輪分度圓直徑；
——小齒輪齒數(shù)；
——許用彎曲應(yīng)力
各參數(shù)的確定：
①根據(jù)齒輪齒數(shù)17不發(fā)生根切初選，則大齒輪的齒數(shù)。
② 確定許用彎曲應(yīng)力
《機械設(shè)計》式5-26
式中：——試驗齒輪齒根的彎曲疲勞極限，根據(jù)設(shè)計材料硬齒面表面淬火HRC45～50查得；
——試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，采用國家標(biāo)準(zhǔn)，=2；
——彎曲疲勞強度計算得壽命系數(shù)，一般取=1；
——彎曲強度的最小安全系數(shù)，一般傳動取=1.3～1.5，這里取=1.4；
則
③ 確定復(fù)合齒行系數(shù)
由，變位系數(shù)X=0，查得=4.48 《機械設(shè)計》圖5-38
④ 確定齒寬系數(shù)
根據(jù)齒輪位置不對稱，載荷系數(shù)變動較大且齒輪硬度均〉350HBS，取=0.6
《機械設(shè)計手冊》表14-1-62
綜合上述代入設(shè)計公式：
由于機架的中心距為950mm，為了保證剪切的同步性，并調(diào)整剪力的側(cè)向間隙，
所以大齒輪的分度圓直徑暫定為950mm，此時模數(shù)為。
綜合上述要求取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=14 。 《機械設(shè)計手冊》 表14-1-2
⑤ 計算幾何尺寸
4.2.3 校核齒面的接觸強度
根據(jù)：
式中：——彈性系數(shù)，一對齒輪均為鋼制時??；
u——齒數(shù)比，根據(jù)設(shè)計。
把前面計算所得相關(guān)值代入上式：
齒面許用接觸應(yīng)力： 《機械設(shè)計》 式5-27
式中：——試驗齒輪的接觸疲勞極限，查得=950；
《機械設(shè)計》 圖5-33
——接觸強度的最小安全系數(shù)，取=1.2；
——接觸疲勞強度計算的壽命系數(shù)，一般取=1；
——工作硬化系數(shù)，由于是小齒輪故略去。
因為 ，故接觸疲勞強度足夠。
4.2.4 齒輪的尺寸明細(xì)及工作圖
表4.2 設(shè)計齒輪相關(guān)尺寸計算
名稱
代號
計算公式
相關(guān)值
模數(shù)
m
由強度得出
14mm
壓力角
分度圓直徑
d
齒頂高
齒根高
全齒高
頂隙
C
C=0.25m
C=3.5
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
基圓直徑
齒距
P
P=44
齒厚
S
S=22
齒槽寬
e
e=22
中心距
a
a=595
基圓齒距
=41.35
圖9 大齒輪零件工作示意圖
圖10 小齒輪零件工作示意圖
4.3 軸的設(shè)計與校核
4.3.1 選擇軸的材料
該軸無特殊要求，因而選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼，查得。
4.3.2 初步估算軸徑
按扭轉(zhuǎn)強度估算輸出端連軸器處的最小軸徑。根據(jù)表12-2按45鋼，取C=110；輸出軸的功率（為連軸器的效率，取0.99，為滾動軸承的效率，取0.99，為齒輪嚙合效率，取0.98）=45x0.99x0.99x0.98=
43.2kw。
輸出軸的轉(zhuǎn)速：
根據(jù)
式中：C——有軸的材料和承載情況確定的常數(shù)。
則剪軸的最小直徑，而在實際中剪軸的端頸為260mm，遠(yuǎn)離剪子端的為190mm。
輸入軸的最小直徑，而在包鋼高速線材廠實際所使用的飛剪機與連軸器相連的直徑d=130mm，與軸承處相適的直徑為180～190mm之間，靠近電機端軸徑d=190mm，遠(yuǎn)離電機端軸徑180mm。
4.3.3 軸的尺寸結(jié)構(gòu)分析
生產(chǎn)實際中所選用的軸徑遠(yuǎn)大于理論尺寸的原因：
首先，從加工工藝考慮，如果軸徑過小，則軸的成本就會增加，并且軸的尺寸精度和形狀公差將要求更高，同時考慮到輸入軸連軸器處有一個鍵槽所以軸徑應(yīng)相應(yīng)增加5%。
其次，理論所設(shè)計的值是按給定的剪切條件所設(shè)計，如只滿足此條件設(shè)計，不滿足加工范圍廣泛的條件，在工廠中不可能加工單一的軋件，并考慮可能出現(xiàn)的事故，軸徑應(yīng)盡量選大些比較滿足實際需要。
圖11 下輸入軸結(jié)構(gòu)設(shè)計圖
圖12 下剪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計圖
4.3.4 聯(lián)軸器的選用
首先應(yīng)考慮所選孔徑與軸徑的相互適應(yīng)，所以此步與確定軸的直徑同步進(jìn)行。由于傳遞扭矩適中且需考慮良好的補償兩軸做任何方向的位移的能力，又考慮到起制動頻繁、成本較低，故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。
公稱轉(zhuǎn)矩
計算轉(zhuǎn)矩
式中：K——工況系數(shù)，查得K=2.75， 《機械手冊》 表6-2-2
選得型號：LT13（GB/T4323-1984），重量182.386kg，轉(zhuǎn)動慣量J=4.88792。
4.3.5 軸承的選擇
高速軸：轉(zhuǎn)速相對較高，且主要承受較大的徑向載荷，有較大的沖擊載荷，故輸入端選用圓柱滾子軸承。
剪軸：此軸轉(zhuǎn)速較低，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，為了適應(yīng)不同工作條件在有剪刀的一端選用調(diào)心滾子軸承，因為此端受轉(zhuǎn)矩和沖擊較大，對整個軸來說，此點受力較大又是端點，軸很容易產(chǎn)生偏心。因此選用可調(diào)心的滾子軸承較好，另一端選用圓柱滾子軸承。
此工作軸及軸上的齒輪均為平行傳動和直齒輪，產(chǎn)生軸向力很小，故選用單列圓柱滾子軸承，內(nèi)圈無擋邊。
表4.3 軸承選用列表
部 位
軸承名稱
型號
外徑D（mm）
內(nèi)經(jīng)d（mm）
寬（mm）
高速軸
輸入端
圓柱滾子軸承
92000
400
130
190
剪端
調(diào)心滾子軸承
3003736
300
180
96
剪軸
剪端
調(diào)心滾子軸承
3003752
440
260
144
另一端
圓柱滾子軸承
92338
400
190
78
4.3.6 軸的校核
4.3.6.1 輸入軸
先做出軸的受力計算簡圖，取集中載荷作用于齒輪及軸承的中點。
① 齒輪的作用力的大小
轉(zhuǎn)矩：
圓周力：
徑向力：
的方向如圖所示。
圖13 輸入軸的強度計算圖
② 求軸承的支反力
水平面上支反力：
垂直面上的支反力：
③ 畫彎矩圖（圖13中b、c、d）
截面C處的彎矩為：
水平面上的彎矩：
垂直面上的彎矩：
合成彎矩：
④ 畫轉(zhuǎn)矩圖（如圖13）
⑤ 畫計算彎矩圖（如圖13）
因單向回轉(zhuǎn)，視轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，，則截面C處的當(dāng)量彎矩為：
⑥ 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度
a. 截面C當(dāng)量彎矩最大，故截面C可能為危險截面。已知
查得 《機械設(shè)計》 表12-2
所以其強度足夠。
b. 截面D處雖僅受轉(zhuǎn)矩，但其直徑最小，則該截面亦為可能危險截面。
所以其強度足夠。
4.3.6.2 剪軸的強度校核
先作出軸的受力計算圖（如圖14），取集中載荷作用于齒輪及軸承的中點。
圖14 剪軸的強度計算圖
① 齒輪上作用力的大小
轉(zhuǎn)矩：
圓周力：
徑向力：
② 求軸承的支反力：
水平面上的支反力：
垂直面上的支反力：
③ 畫彎矩圖
截面C處的彎矩為：
水平面上的彎矩：
垂直面上的彎矩：
合成彎矩：
④ 畫轉(zhuǎn)矩圖
⑤ 畫計算彎矩圖
因單向回轉(zhuǎn)，視轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，，則截面C處的當(dāng)量彎矩為：
⑥ 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度
截面C當(dāng)量彎矩最大，故截面C為可能危險截面。
已知查得 《機械設(shè)計》 表12-2
所以其強度足夠。
4.4 軸承及鍵的校核
4..4.1軸承的校核
軸承的壽命計算：軸承壽命為
《機械設(shè)計》 式15-3
式中：——指數(shù)，對于滾子軸承；
C——基本額定的載荷；
P——軸承處所受的載荷。
以92000為例，進(jìn)行壽命計算，查得 《機械設(shè)計手冊》
若一天工作24小時，一年360天計算：
天
所以，滿足。同樣可得其他軸承合理。
4.4.2 鍵的校核：
① 選擇鍵連接的類型和尺寸，在8級以上精度的齒輪油空心精度要求，應(yīng)選平鍵連接，由于齒輪又有軸端，故選用圓頭普通平鍵LA型。
a. 選擇大型齒輪的鍵
根據(jù)d=220mm根據(jù)手冊得鍵的截面尺寸：
《機械設(shè)計手冊》 表14-107
由輪轂寬并鍵的長度系列取鍵長l=130mm。
b．選擇小齒輪的鍵：
根據(jù)d=140mm，查得鍵的截面尺寸：
， ， 《機械設(shè)計手冊》 表14-107
由輪轂寬并參考鍵的長度系列，取鍵長l=120mm。
② 校核鍵的連接強度：由于鍵軸、輪轂的材料都是鋼，從手冊查得許用擠壓應(yīng)力，取中間值，而鍵的工作長度L=L-b=130-50=80mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸強度k=0.5h=14mm。
式中： ——鍵連接工作表面的壓強，；
T——轉(zhuǎn)矩，；
d——軸的直徑，mm，
l——鍵的接觸長度，mm；
k——鍵與輪轂接觸長度，mm；
——許用擠壓應(yīng)力，。
由計算得
對于下齒輪軸上的鍵進(jìn)行校核：
與大齒輪相同，許用擠壓應(yīng)力，鍵的工作長度L=L-b=75mm，鍵與輪轂的鍵槽的接觸強度為
所以所選擇的鍵合格。
4.4.3 對連軸器進(jìn)行校核：
以GⅡCL9型連軸器為例：
① 載荷計算：
公稱轉(zhuǎn)矩：
從GB4378-88中查得GⅡCL9型連軸器許用轉(zhuǎn)矩為，
由于，所以所選的連軸器滿足要求。
4.5 刀架的設(shè)計與校核
950飛剪的刀架是整個飛剪機中比較關(guān)鍵的零件，刀架上的剪刃對于在擠壓彎曲和嚴(yán)重磨損狀態(tài)下工作，必須采用高強度、高韌性的材料，因此飛剪機使用合金鋼整體淬火，硬度達(dá)到HRS73-75采用35CrMo合金。
4.5.1 刀架的受力分析
式中： T——為水平拉力，
P——為剪切力
圖15 刀架的受力及危險截面簡圖
則垂直于刀架的力：
刀架受到的彎矩如圖：
4.5.2 刀架的強度校核
整個刀架上共有如圖所示的幾個危險截面，下面分別計算：
a. 危險截面Ⅰ處
抗彎截面系數(shù)，由于其截面為矩形
《機械設(shè)計》表[8]
所以截面安全。
b. 對危險截面II處
所以截面安全。
c. 危險截面III處
所以其強度足夠。
通過校核，刀架上各個截面均滿足強度要求。
圖16 刀架的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖
4.6 對電動機的校核：
4.6.1 電動機的發(fā)熱校核
電機的額定轉(zhuǎn)矩：
整個系統(tǒng)的空載力矩：
，
取
所有軸承處的摩擦力矩：
式中： p——軸承處的徑向支撐力；
——軸承處的摩擦系數(shù)；
d——軸承處的軸徑。
所以
電動機的工作載荷圖：
圖17 電動機工作載荷圖
計算角速度：
依據(jù)[2]
由于 所以電動機發(fā)熱校核合格。
4.6.2 過載校核
由已知得電動機的最大靜力矩
由[3]得：
由此可得過載校核合格。
至此，對整個950滾筒式飛剪機的主題零件的各個部分的設(shè)計均已完成，這其中的軸、軸承、齒輪、箱體、電機、連軸器等設(shè)計均為合格，通過校核，其大部分的強度要求均大大高于實際需要。這在很大程度上適應(yīng)了現(xiàn)實生產(chǎn)，使飛剪機的工作要求大大降低。高強度的理論設(shè)計也保證了飛剪機的工作范圍擴大，可剪切各種類型的生產(chǎn)要求，同時也大大提高了安全性。當(dāng)然也不能一味追求安全而忽視了成本，只有把各種因素綜合考慮才能達(dá)到一種最優(yōu)的效果。
5 飛剪機的潤滑
5.1 齒輪的潤滑
齒輪的潤滑在整個機器設(shè)備的潤滑中占有很重要的位置。齒輪壽命的長短直接機器設(shè)備的壽命。在950飛剪中，有四個齒輪，構(gòu)成950飛剪機中的主要摩擦，對齒輪的潤滑，可以避免金屬的直接接觸，減少摩擦損失，還可以防止熱量的產(chǎn)生和齒輪的生銹。
綜合考慮，根據(jù)箱體的實際結(jié)構(gòu)，采用噴油潤滑。上方的齒輪采用噴油潤滑，
下方的齒輪采用浸油潤滑。使用壓力將油噴到齒輪的嚙合處，不但潤滑齒輪而且及時對嚙合的齒輪降溫。
5.2 對軸承的潤滑
此次剪切機，由于全部采用滾子軸承在齒輪座中都加了油槽，特別是對調(diào)心滾子軸承，，采用開圓周油槽的型號，通過與軸承座上所開的油槽相連，在齒輪點潤滑過程中，油被噴到內(nèi)箱壁上，油可順著油槽流入到軸承的油溝內(nèi)，以達(dá)到潤滑的目的。
潤滑油的型號選擇，根據(jù)表[8]中10-11，根據(jù)齒輪的轉(zhuǎn)速選擇中負(fù)荷齒輪油，牌號為220號潤滑油，運動粘度在40時為198-242。
5.3 950飛剪的維護(hù)與保養(yǎng)
機器的維護(hù)和保養(yǎng)對延長設(shè)備的壽命和提高其工作效率有重要作用。對于
950飛剪來說，根據(jù)其工作制的特點，最易出現(xiàn)故障的地方就是剪刀由于不斷受到?jīng)_擊，其位置精度難以保證，所以必須對其進(jìn)行校準(zhǔn)。
對于維修來說，可采用平時檢修和定期大修為主。大修主要是對潤滑油的更換和機器零部件的清洗和加工修整。
5.4 飛剪機刀架的安裝和拆卸
由于飛剪機上剪軸的刀架的安裝采用過過盈安裝，固可采用熱裝法和液壓推
力法。安裝時可采用熱裝法，把上刀架放到加熱爐中加熱到一定程度用熱夾夾住套入軸，自然冷卻即可。
在拆卸時，將牽引螺柱擰入軸中，再用壓力板，螺母和墊圈固定液壓缸，在
輪轂與壓力板之間留有12mm的間隙，然后給液壓缸注油。油從刀架上的油孔進(jìn)入刀架中的環(huán)形油槽，加壓，直到有油從軸端溢出，然后用力推出。
至此，本950滾筒式飛剪機的設(shè)計與安裝全部結(jié)束。
當(dāng)然，在設(shè)計中，多多結(jié)合實際，不單單依靠理論，導(dǎo)致達(dá)不到可應(yīng)用實際的目的。更應(yīng)大量參考各種文獻(xiàn)，結(jié)合自己所學(xué)，積極開發(fā)自己的想象力，靈活設(shè)計合理構(gòu)思，以便更好設(shè)計出更為高效實用的機器設(shè)備。
結(jié) 束 語
隨著畢業(yè)設(shè)計接近尾聲，大學(xué)的學(xué)習(xí)生涯也將畫上一個完滿的句號。在這半個學(xué)期里，我們遵循著教學(xué)計劃進(jìn)行著實習(xí)與設(shè)計，結(jié)尾時期也需要對這所有的工作進(jìn)行一個總結(jié)，也是完成一個知識與能力的升華過程。
首先，總結(jié)自己的付出與收獲。
1. 設(shè)計是在綜合運用自己所學(xué)知識做到一個理論服務(wù)于實際的過程；也是一個將這么多年的所得轉(zhuǎn)化為實實在在的生產(chǎn)力的過程。 設(shè)計是一個趨于完善的趨勢，因此我們是盡自己的努力綜合權(quán)衡成本與功效，結(jié)構(gòu)與工藝的合理性與優(yōu)越性。
2. 設(shè)計是運用腦海中的知識積淀修飾與改進(jìn)設(shè)備。在生活中我們利用已有
的原型進(jìn)一步達(dá)到規(guī)范與完善的目的。因此是一項規(guī)范和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?，時時處處要求我們有理可依、有據(jù)可查，以達(dá)到互換性、合理性與科學(xué)性。
3. 設(shè)計不是一蹴而就的事情。來回掂量，反復(fù)修改是它的一大特色。事實
上也正是這一過程決定了我們的設(shè)計成果能否優(yōu)于他人。
4. 一些先進(jìn)的理論和方法是我們完成理論奠基的框架上進(jìn)一步的優(yōu)化。我
們不可忽視其所帶來的有力支持，但同時也應(yīng)分清主輔，不能一味冒進(jìn)。
5. 任何時候虛心與協(xié)作是我們成就一項成果的關(guān)鍵。知識的無邊際決定了
我們總有為自己所忽視的地方，而善于請教老師和同學(xué)很好解決了這一問題。同時正如完成一項工程需要不同功能的機械設(shè)備一樣，設(shè)計不同設(shè)備的我們也應(yīng)相互探討利弊，一是為了使自己的設(shè)計變得簡單；二是為了自己將來設(shè)計的設(shè)備能更好的同其他設(shè)備協(xié)作完成預(yù)期目標(biāo)。
接下來，再說一說遇到的問題。
小到一套設(shè)備大到一條生產(chǎn)線，決定產(chǎn)品生產(chǎn)效率和競爭實力的順推下來就是我們所設(shè)計的每一個零部件的優(yōu)劣。每一次的選材、定型、確定工藝和工序、校核強度和壽命、挑選適配件都有其嚴(yán)格且頗富依據(jù)的程序，而存在于每一個背后的是強大的理論依據(jù)與扎實的基本功。所以，設(shè)計不是簡單的照搬他人；設(shè)計也不是簡單的推選組合，遇到每一個不懂的地方，極其需要我們反過頭回顧自己曾經(jīng)的所
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