非標(biāo)角鋼冷軋矯直機(jī)(矯直部分)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

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1、河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）非標(biāo)角鋼冷軋矯直機(jī)(矯直部分)摘 要矯直機(jī)是軋制車間必不可少的重要設(shè)備，而且廣泛用于軋材作坯料的各種車間，如汽車、船舶制造廠等。 矯直機(jī)矯直鋼板時(shí),由于長(zhǎng)度方向發(fā)生塑性變形,導(dǎo)致鋼板與矯直輥速度差可達(dá)到3%,因而產(chǎn)生附加扭矩。以往的整體傳動(dòng)易導(dǎo)致接軸和齒輪損壞,同時(shí)當(dāng)矯直輥與鋼板產(chǎn)生速差時(shí),鋼板打滑現(xiàn)象會(huì)損傷表面,為了避免這些現(xiàn)象的發(fā)生,矯直輥盡量采用單獨(dú)傳動(dòng)或分組傳動(dòng),同時(shí)還可用于控制張力。本文首先通過(guò)對(duì)矯直原理的學(xué)習(xí)了解，通過(guò)大量計(jì)算確定矯直輥數(shù)目。然后根據(jù)工件的形狀確定輥形進(jìn)而來(lái)對(duì)整個(gè)矯直輥結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其次就是動(dòng)力傳動(dòng)和引導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)?？紤]到傳統(tǒng)與現(xiàn)代的設(shè)計(jì)

2、思想，本課題采用矯直輥在矯直機(jī)平臺(tái)上，均勻而且獨(dú)立分布。通過(guò)這種設(shè)計(jì)，它不僅使矯直輥能夠單獨(dú)傳動(dòng)，而且能夠通過(guò)改變各個(gè)矯直輥間的距離隨時(shí)變身成現(xiàn)代主流的異輥距矯直機(jī)。關(guān)鍵詞：矯直機(jī)，異輥距，矯直輥，扭矩 NON-STANDARD ANGLE IRON COLD STRAIGHTENING MACHINEABSTRACTStraightening machine is important and indispensable equipment in rolling workshop, and it is also used in a variety of workshops rolled to

3、billets, Such as automotive, ship manufacturing, etc.When straightener is used to Straighten plates, due to length of the plastic ,its deformation is occurred, resulting in the velocity difference between steel plate and straightening rolls, just like the 3% rate,thereby creating additional torque.

4、The overall drive past easily leads to damage between axis and gear.At the same time when the speed of straightening rollers and steel production is different, the steel skidding may damage the surface, in order to avoid the occurrence of these phenomena, straightening roll as far as possible use se

5、parate drive or group drive ,at the same time it can also be used to control the tension.Firstly, through the understanding and learning of the principle of straightening, the number of the straightening rollers are determined by a large number of calculations. Then according to the shape of the wor

6、kpiece , the contour of the straightening roller and the entire design of the structure of straightening roller is determined. The second is the design of the power transmission and guide devices.Taking into account the traditional and modern design, this issue puts the straightening roller into str

7、aightening machine platform with uniform and independent distribution. In this design, it not only make the separate drive of straightening rollers possible, but also to transform into modern mainstream straightener by changing the distance between each straightening roller at any time.KEY WORDS: St

8、raightening machine, different from the roll, straightening rolle目 錄前 言1第1章 緒 論21.1 矯直的定義21.2 矯直技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀31.3 矯直機(jī)的發(fā)展及現(xiàn)狀41.4 平行輥矯直法的簡(jiǎn)介5第2章 矯直部分的設(shè)計(jì)62.1矯直輥數(shù)的確立62.1.1 矯直輥數(shù)與鋼板厚度的關(guān)系62.1.2 矯直的理論計(jì)算72.2 矯直輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)102.2.1 矯直輥徑與輥距的確定102.2.2 矯直輥上下兩輥中心距地確定112.2.3 矯直輥的整體設(shè)計(jì)122.3 矯直輥的整體強(qiáng)度校核122.3.1 矯直輥主要參數(shù)122.3.2 矯直輥主動(dòng)

9、軸的強(qiáng)度校核132.4 本章小結(jié)15第3章 主傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)163.1 傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)163.2 傳動(dòng)部分的強(qiáng)度校核183.3 本章小結(jié)21第4章 軋制部件的設(shè)計(jì)224.1軋制部件的設(shè)計(jì)224.2 軋輥軸的強(qiáng)度校核235.3本章小結(jié)25第 5 章 進(jìn)料部件、皮帶輪的設(shè)計(jì)265.1 進(jìn)料部件的設(shè)計(jì)265.2皮帶輪的設(shè)計(jì)265.3本章小結(jié)25第6章 總 結(jié)29參考文獻(xiàn)30致 謝31III河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前 言矯直技術(shù)多用于金屬條材加工的后部工序，在很大程度上決定著產(chǎn)、成品的質(zhì)量水平。矯直技術(shù)同其他金屬加工技術(shù)一樣在20世紀(jì)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，相應(yīng)的矯直理論也取得了很大的進(jìn)步。不過(guò)理論滯后

10、于實(shí)踐的現(xiàn)象比較明顯。例如矯直輥負(fù)轉(zhuǎn)矩的破壞作用在20世紀(jì)下半葉才得以解決（改集體驅(qū)動(dòng)為單輥驅(qū)動(dòng)，改剛性連接為超越離合連接等），但其破壞作用的機(jī)理直到20世紀(jì)80年代末材被闡明。另外，就矯直理論的總體來(lái)看，仍然處于粗糙階段，首先就是其基本參數(shù)的確定還要依靠許多經(jīng)驗(yàn)算法和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如輥數(shù)、輥距、輥徑、壓彎量及矯直速度；其次是許多技術(shù)現(xiàn)象如螺旋彎廢品、矯直縮尺、矯直噪聲、斜輥矯直特性、斜輥輥形特性、拉彎變形匹配特性等都缺乏理論闡述；再次是理論的概括性不夠，一套公式不僅不能包括各種斷面型材，甚至不能包括同類斷面而尺寸和材質(zhì)不同的工件，如彎矩與矯直曲率等都缺少通用表達(dá)式。20世紀(jì)70年代以來(lái)，矯直技術(shù)

11、與矯直理論的發(fā)展明顯加快，如拉彎矯直技術(shù)很快走向成熟；開(kāi)發(fā)成功平動(dòng)（萬(wàn)能）矯直技術(shù)、行星矯直技術(shù)、全長(zhǎng)矯直技術(shù)、程序控制矯直技術(shù)、變凸度及變輥距矯直技術(shù)，以及雙向旋轉(zhuǎn)矯直技術(shù)等；完善了等距雙曲線輥形設(shè)計(jì)法；創(chuàng)立了等曲率遞減反彎輥形設(shè)計(jì)法、矯直耗能計(jì)算法、主要工藝參數(shù)計(jì)算法、兩種拉彎制度的定性與定量分析以及負(fù)轉(zhuǎn)矩和超前接觸分析法；尤其在利用相對(duì)值概念對(duì)各種矯直過(guò)程進(jìn)行定量分析工作中取得了系統(tǒng)化的成果，為矯直技術(shù)數(shù)字化處理打下了基礎(chǔ)。在這種情況下，本文采用平行輥等距矯直法對(duì)非標(biāo)角鋼進(jìn)行矯直。本課題主要工作分為三部分:1. 矯直部分傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)2. 軋制部分的設(shè)計(jì)、進(jìn)料部件的設(shè)計(jì)3. 矯直力的校核

12、，皮帶輪的設(shè)計(jì)限于本人的水平，本文雖經(jīng)多次修改，但難免會(huì)有疏漏甚至錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)各位評(píng)審老師及同學(xué)批評(píng)指正。第1章 緒 論矯直技術(shù)屬于金屬加工學(xué)科的一個(gè)分支，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于日用金屬加工業(yè)，儀器儀表制造業(yè)，汽車、船舶和飛機(jī)制造業(yè)，石油化工業(yè)，冶金工業(yè)， 建筑材料學(xué)業(yè)，機(jī)械裝備制造業(yè)，以及精密加工制造業(yè)。矯直技術(shù)在廣度和深度方面的巨大發(fā)展迫切要求矯直理論能進(jìn)一步解決一些疑難問(wèn)題，推動(dòng)開(kāi)發(fā)新技術(shù)和研制新設(shè)備。本章主要介紹矯直機(jī)的定義，矯直技術(shù)的發(fā)展，矯直機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和平行輥矯直法的介紹。1.1 矯直的定義金屬條材像型、管、線、板、帶等長(zhǎng)條狀的金屬型材，在軋制、鍛造、擠壓、運(yùn)輸、冷卻及各種加工過(guò)程中常

13、因外力作用，溫度變化及內(nèi)力消長(zhǎng)而發(fā)生彎曲或你扭曲變形。在長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于寬度或厚度的條材上，縱向纖維的變形十分明顯；在寬度不太小的條材上如帶材橫向纖維的變形有時(shí)顯而易見(jiàn)。為了獲得平直的成品條材必須使其縱向纖維或縱向截面由曲變直，橫向纖維或橫向截面也由曲變直，實(shí)現(xiàn)這一要求的工藝過(guò)程稱為矯直。矯直與彎曲是兩個(gè)相反的工藝過(guò)程,但它們的變形機(jī)理是相同的。通常，不同金屬都有大小不等的彈性極限，即使在塑性變形條件下仍然伴隨著彈性變形。彈性變形意味著勢(shì)能的貯存，表現(xiàn)為一種彈性返回的能力，完全能返回原狀的變形稱為純彈性變形，否則都是彈塑性變形。而純塑性變形是指在相當(dāng)大變形程度或在相當(dāng)高的變形溫度時(shí)，忽略不計(jì)其很小的

14、彈復(fù)能力而假定的一種理想狀態(tài)。古人從生產(chǎn)和生活實(shí)踐中早已認(rèn)識(shí)到彈性的存在，并得出“矯正必須過(guò)正”的理性結(jié)論。今人對(duì)金屬矯直理論的研究不僅從理論上驗(yàn)證了“矯正必須過(guò)正”的基本規(guī)律，而且找到了計(jì)算“過(guò)正量”的科學(xué)方法，指出在“過(guò)正量”與金屬?gòu)棌?fù)量相等時(shí)可以達(dá)到矯直目的。由于條材種類不同，彎曲形態(tài)不同，各自所要求的矯直方法也不盡相同。工業(yè)上人們已經(jīng)研制成功的矯直方法主要有壓力矯直法、平行輥矯直法、斜輥矯直法、轉(zhuǎn)轂矯直法、平動(dòng)矯直法、拉伸矯直法、拉彎矯直法及其他一些特殊的矯直法。本設(shè)計(jì)采用平行輥矯直法。平行輥矯直法是把間斷的壓力矯直法變成輥式連續(xù)矯直法，從入口到出口交錯(cuò)交錯(cuò)布置若干個(gè)互相平行的矯直輥，

15、按遞減壓彎規(guī)律進(jìn)行多次反復(fù)壓彎以達(dá)到矯直目的。不僅顯著提高工作效率，而且能獲得很高的矯直質(zhì)量。這種矯直法在板材及型材矯直中得到廣泛應(yīng)用，不僅能矯直型材的主彎曲，在增加軸向調(diào)節(jié)條件下也能矯直其側(cè)彎曲；不僅能矯直板材的縱向波浪，在增加彎輥措施后，也能矯直其橫向波浪，即矯直其飄曲。利用兩組平行輥將其輥系進(jìn)行直角組合或稱平立輥組合，即將一組水平輥與一組垂直輥組合起來(lái)形成復(fù)合輥系可以對(duì)二維彎曲嚴(yán)重的線材及小型材進(jìn)行有效的矯直。1.2 矯直技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀 矯直技術(shù)同其他金屬加工技術(shù)一樣在20世紀(jì)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，相應(yīng)的矯直理論也取得了很大的進(jìn)步。不過(guò)理論滯后于實(shí)踐的現(xiàn)象比較明顯。例如矯直輥負(fù)轉(zhuǎn)矩的破壞作

16、用在20世紀(jì)下半葉才得以解決（改集體驅(qū)動(dòng)為單輥驅(qū)動(dòng)，改剛性連接為超越離合連接等），但其破壞作用的機(jī)理直到20世紀(jì)80年代末材被闡明。另外，就矯直理論的總體來(lái)看，仍然處于粗糙階段，首先就是其基本參數(shù)的確定還要依靠許多經(jīng)驗(yàn)算法和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如輥數(shù)、輥距、輥徑、壓彎量及矯直速度；其次是許多技術(shù)現(xiàn)象如螺旋彎廢品、矯直縮尺、矯直噪聲、斜輥矯直特性、斜輥輥形特性、拉彎變形匹配特性等都缺乏理論闡述；再次是理論的概括性不夠，一套公式不僅不能包括各種斷面型材，甚至不能包括同類斷面而尺寸和材質(zhì)不同的工件，如彎矩與矯直曲率等都缺少通用表達(dá)式。20世紀(jì)70年代以來(lái)，矯直技術(shù)與矯直理論的發(fā)展明顯加快，如拉彎矯直技術(shù)很快走

17、向成熟；開(kāi)發(fā)成功平動(dòng)（萬(wàn)能）矯直技術(shù)、行星矯直技術(shù)、全長(zhǎng)矯直技術(shù)、程序控制矯直技術(shù)、變凸度及變輥距矯直技術(shù)，以及雙向旋轉(zhuǎn)矯直技術(shù)等；完善了等距雙曲線輥形設(shè)計(jì)法；創(chuàng)立了等曲率遞減反彎輥形設(shè)計(jì)法、矯直耗能計(jì)算法、主要工藝參數(shù)計(jì)算法、兩種拉彎制度的定性與定量分析以及負(fù)轉(zhuǎn)矩和超前接觸分析法；尤其在利用相對(duì)值概念對(duì)各種矯直過(guò)程進(jìn)行定量分析工作中取得了系統(tǒng)化的成果，為矯直技術(shù)數(shù)字化處理打下了基礎(chǔ)。1.3 矯直機(jī)的發(fā)展及現(xiàn)狀我國(guó)已有中厚板軋機(jī)31套，正在建設(shè)或計(jì)劃建設(shè)中厚板軋機(jī)約24套，中厚板軋機(jī)合計(jì)約55套(未含臺(tái)灣)，中厚板年生產(chǎn)能力約4900多萬(wàn)噸。中厚板軋鋼廠熱矯直機(jī)有近一半已進(jìn)行了技術(shù)改造,安裝了

18、新型四重式11輥、上輥或下輥可整體傾動(dòng)、可快速換輥的恒輥距矯直機(jī)。還有一半熱矯直機(jī)和多數(shù)冷矯直機(jī)是5060年代的臺(tái)式矯直機(jī)。目前國(guó)內(nèi)外鋼板矯直機(jī)均是恒輥距矯直機(jī),或少數(shù)雙恒輥距矯直機(jī)。發(fā)展?fàn)顩r國(guó)際知名的的冶金設(shè)備供應(yīng)商（德國(guó)的MDS、SMS-Demag和日本的MHI 等）不斷提高矯直機(jī)性能，使高剛度、全液壓和自動(dòng)化功能更強(qiáng)，對(duì)鋼板的矯直效果更好。應(yīng)用技術(shù)一般有預(yù)應(yīng)力機(jī)架、液壓平衡系統(tǒng)、換輥裝置、壓下系統(tǒng)（AGC）、彎輥系統(tǒng)（APC系統(tǒng)）、輥系分組傳動(dòng)或單獨(dú)傳動(dòng)等。 對(duì)于矯直機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)而言，普遍采用電機(jī)、減速齒輪分配箱、安全聯(lián)軸器、萬(wàn)向聯(lián)軸器到矯直輥的傳動(dòng)方式。矯直機(jī)矯直鋼板時(shí),由于長(zhǎng)度方向發(fā)生

19、塑性變形,導(dǎo)致鋼板與矯直輥速度差可達(dá)到3%,因而產(chǎn)生附加扭矩,以往的整體傳動(dòng)易導(dǎo)致接軸和齒輪損壞,同時(shí)當(dāng)矯直輥與鋼板產(chǎn)生速差時(shí),鋼板打滑現(xiàn)象會(huì)損傷表面, 為了避免這些現(xiàn)象的發(fā)生,矯直輥盡量采用單獨(dú)傳動(dòng)或分組傳動(dòng),同時(shí)還可用于控制張力。國(guó)際上比較著名的軋鋼設(shè)備生產(chǎn)商主要在德國(guó)、日本等西方發(fā)達(dá)資本主義國(guó)家。例如德國(guó)的德馬克、西馬克，日本的三菱重工等大集團(tuán)。我國(guó)20世紀(jì)五、六十年代的大部分矯直機(jī)的輥系都采用大節(jié)距大工作輥，矯直厚度范圍僅在45倍，支承輥承載能力低，使矯直能力低下，且工作輥軸承座是整體、固定不可調(diào)節(jié)的，造成矯直鋼板質(zhì)量低，產(chǎn)品成材率低。厚板矯直技術(shù)在我國(guó)起步較晚，且理論研究較生產(chǎn)落后的

20、現(xiàn)象突出，經(jīng)過(guò)近些年來(lái)工業(yè)的發(fā)展和自身技術(shù)的進(jìn)步，矯直機(jī)的性能和各項(xiàng)參數(shù)都有了很大的改善。鋼板的寬度、厚度及長(zhǎng)度規(guī)格也在不斷擴(kuò)大。2005年3月1日投產(chǎn)的寶鋼5m熱矯直機(jī)由SMSD設(shè)計(jì)，是全液壓9輥調(diào)節(jié)矯直機(jī)。最大矯直力可達(dá)44000KN，鋼板的矯直溫度范圍也較寬：4001100，鋼板的厚度范圍在1080mm，寬度可達(dá)4800mm，矯直速度也達(dá)到0.52.5m/s。其矯直機(jī)電動(dòng)機(jī)功率為220KW。舞陽(yáng)軋鋼廠生產(chǎn)的最厚鋼板能達(dá)到700mm（900mm厚鋼錠生產(chǎn)，不保探傷）。目前，厚板矯直機(jī)已由二重式發(fā)展到四重式，輥?zhàn)訛閮A斜布置、成組換輥，并設(shè)過(guò)載保護(hù)裝置，機(jī)架采用預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)，增大剛度。四重式

21、矯直機(jī)，在結(jié)構(gòu)和輥系布置上做了很大改進(jìn)，改變了原有二重式熱矯直機(jī)矯直質(zhì)量不理想、輥距大、矯直能力低、維修不便等缺點(diǎn)，使矯直厚度范圍擴(kuò)大到10倍左右。使矯直機(jī)向自動(dòng)化、全液壓、高負(fù)荷、高剛度、多功能、強(qiáng)力矯直技術(shù)發(fā)展，即采用第三代矯直機(jī)，進(jìn)一步提高鋼板表面質(zhì)量。1.4 平行輥矯直法的簡(jiǎn)介平行輥矯直法是把間斷的壓力矯直法變成輥式連續(xù)矯直法。壓力矯直法是將條材的彎曲部位放置在兩個(gè)支點(diǎn)之間用壓頭對(duì)彎曲部位進(jìn)行反向壓彎。當(dāng)壓彎量選定合適時(shí)，壓頭抬起后條材彈復(fù)變直，完成一維彎曲的矯直任務(wù)。當(dāng)條材有側(cè)彎時(shí)再將其彎曲部位移至壓頭處進(jìn)行反彎完成第二次的一維矯直任務(wù)。當(dāng)一根跳財(cái)具有多處的不同程度和不同方位的彎曲時(shí)

22、，則需要進(jìn)行多部位、多方向和多次的一維反彎矯直工作，即用一維反彎完成多部位二維彎曲矯直任務(wù)。平行輥矯直是從入口到出口交錯(cuò)布置若干個(gè)互相平行的矯直輥，按遞減壓彎規(guī)律進(jìn)行多次反復(fù)壓彎以達(dá)到矯直目的。不僅顯著提高工作效率，而且能獲得很高的矯直質(zhì)量。這種矯直法在板材及型材矯直中得到廣泛應(yīng)用，不僅能矯直型材的主彎曲，在增加軸向調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)條件下也能矯直其側(cè)彎曲；不僅能矯直板材的縱向波浪，在增加彎輥將其輥系進(jìn)行直角組合或稱平立輥組合，即將一組水平輥與一組垂直輥組合起來(lái)形成復(fù)合輥系可以對(duì)二維彎曲嚴(yán)重的線材及小型材進(jìn)行有效的矯直。第2章 矯直部分的設(shè)計(jì) 矯直部分的設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的設(shè)計(jì)部分，一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)最

23、重要的技術(shù)核心。只有把矯直部分很好的設(shè)計(jì)，滿足一定的要求，才能使其生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品達(dá)到一定的技術(shù)指標(biāo)。本設(shè)計(jì)采用平行輥矯直法。平行輥矯直機(jī)必須具備兩個(gè)基本特征，第一是具有相當(dāng)數(shù)量交錯(cuò)配置的矯直輥以實(shí)現(xiàn)多次的反復(fù)彎曲；第二是壓彎量可以調(diào)整，能實(shí)現(xiàn)矯直所需要的壓彎方案。本章主要介紹根據(jù)矯直原理對(duì)矯直輥數(shù)的確立，以及矯直輥所承受的力和整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2.1矯直輥數(shù)的確立我設(shè)計(jì)的矯直機(jī)所矯直的角鋼橫截面形狀如圖2-1。圖2-1 需要矯直的角鋼橫截面本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求：1.撓曲度全長(zhǎng)不大于3mm； 2.扭曲不大于0.5；原料全長(zhǎng)2000mm，鋼板厚度為3mm2.1.1 矯直輥數(shù)與鋼板厚度的關(guān)系很多資料書(shū)上給

24、出了矯直輥與鋼板厚度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系如表2-1:表2-1 鋼板厚度和矯直輥數(shù)的關(guān)系鋼板厚度h/mm0.20-1.51.5-5.05.0輥數(shù)29-1717-119-7以上表格為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，下面進(jìn)行定量分析，進(jìn)一步準(zhǔn)確確定輥數(shù)。 2.1.2 矯直的理論計(jì)算1. 首先對(duì)第一個(gè)技術(shù)要求進(jìn)行對(duì)輥數(shù)的確定圖2-2 需要計(jì)算的截面保證撓曲度全長(zhǎng)不大于3mm，可以對(duì)圖2-2的菱形截面進(jìn)行進(jìn)行矯直計(jì)算，如果能把該菱形截面矯直，那么整體也能滿足條件。菱形斷面的彎矩比與曲率比的關(guān)系如下：=2-2+ （2-1）=2-+ （2-2）運(yùn)用公式進(jìn)行本設(shè)計(jì)計(jì)算：C=2-+ （2-3）C= C-= C-2+- （2-4）根據(jù)以上公式可

25、以計(jì)算9輥后對(duì)應(yīng)的殘留撓度值可以設(shè)原始曲率C值為5，輥系矯直過(guò)程解析表2-2。表2-2 矯直過(guò)程解析表輥數(shù)CCC= C1/2345678950.340.140.060.010.0090.00770.00661.961.61.41.21.191.181.171.1560.340.140.060.010.0090.00770.00660.005由以上數(shù)據(jù)可知：A=AC= (較高強(qiáng)度=1000MPa，E=206000Mpa,H=3mm)A=0.005=0.000011441mm與此A相應(yīng)的曲率半徑為：=1/ A=87398mm每米長(zhǎng)工件的相應(yīng)撓度為：-所以87398-=1mm全長(zhǎng)=2=2mm3mm

26、故滿足技術(shù)要求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，矯直機(jī)的矯直輥的第一輥與最后一棍不起矯直作用，所以輥數(shù)為11個(gè)。2.根據(jù)技術(shù)要求確定對(duì)輥數(shù)要保證扭曲不大于0.5，可以取下圖中的長(zhǎng)方形截面進(jìn)行計(jì)算校核。只要長(zhǎng)方形截面能滿足技術(shù)要求，那么該角鋼的扭曲度就能滿足技術(shù)要求。長(zhǎng)方形斷面的彎矩比與曲率比的關(guān)系如下：=1.5-0.5 （2-5）=1.5- （2-6）圖2-3 需要計(jì)算的截面運(yùn)用公式進(jìn)行本設(shè)計(jì)計(jì)算：C=1.5- （2-7）C= C-= C-1.5+ （2-8）根據(jù)以上公式可以計(jì)算11輥后對(duì)應(yīng)的殘留扭曲值可以設(shè)原始曲率C值為5，輥系矯直過(guò)程解析如表2-3：表2-3 矯直過(guò)程解析表輥數(shù)CCC= C1/23456750.

27、2140.0820.0440.0270.0191.4881.2731.1931.1481.121.1010.2140.0820.0440.0270.0190.013由以上數(shù)據(jù)可知：A=AC0.013 (較高強(qiáng)度=1000MPa，E=206000Mpa,H=3mm)A=0.013=0.000042071mm與此A相應(yīng)的曲率半徑為：=1/ A=23769mm每米長(zhǎng)工件的相應(yīng)撓度為：- （2-9）所以23769-=5.26mm所以全長(zhǎng)=25.26=10.52mm ；=0.3024矯直速度的設(shè)為0.32m/s，故n=56.6r/min 所以P=0.50kw 每輥上的功率為0.05kw。2.3.2 矯直

28、輥主動(dòng)軸的強(qiáng)度校核根據(jù)所設(shè)計(jì)的矯直輥的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)的軸如圖2-6：圖2-6 矯直輥主動(dòng)軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。所受的力如圖2-7。圖2-7 主動(dòng)軸的受力圖軸上的功率為P=0.05kw；所以：T=9550000=8437N.mm已知左端齒輪的分度圓直徑d=84mm；所以：F=201N；F=tan F=73N (=20)BC=375mm；AB=276mmf=4N ()由受力圖2-7可知水平面內(nèi)的受力分析如下-FBC-FAB+AB=0得=108N；=14N得=271N=65N水平和垂直面上受的彎矩圖如圖2-8：圖2-8 主動(dòng)軸彎矩圖由圖得出=41669N.mm =20662N.mm按彎扭合成應(yīng)力校核

29、的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的界面即危險(xiǎn)界面的強(qiáng)度，軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力：=52.6Mpa材料為45鋼，=60Mpa, 故安全。被動(dòng)輪軸和主動(dòng)輪軸直徑相同，所受之力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于主動(dòng)輪，故從動(dòng)輪也是安全的。2.4 本章小結(jié) 本章通過(guò)矯直原理確定了矯直輥的數(shù)目，以及矯直輥所需的矯直力。并且在矯直輥的設(shè)計(jì)中，采用獨(dú)立分布的特點(diǎn)，避免了因整體傳動(dòng)導(dǎo)致接軸和齒輪損壞,和同時(shí)因矯直輥與鋼板產(chǎn)生速差時(shí),鋼板打滑現(xiàn)象損傷表面,同時(shí)還可用于控制張力。第3章 主傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)機(jī)械中的傳動(dòng)方式主要有三種：帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)。本設(shè)計(jì)采用的傳動(dòng)方式為最

30、常見(jiàn)的齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)如下主要優(yōu)點(diǎn)：工作可靠，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，功率及速度適應(yīng)范圍廣。主要缺點(diǎn)：制造精度要求高，制造費(fèi)用大，精度低時(shí)震動(dòng)和噪聲大，不宜用于軸間距離較大的傳動(dòng)?？紤]各種情況，本課題選擇齒輪傳動(dòng)比較合適。本章主要介紹矯直機(jī)的傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和主要零件的校核。3.1 傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于矯直輥需要11個(gè)，需要傳動(dòng)的距離比較大，所以要采用多級(jí)齒輪來(lái)帶動(dòng)矯直輥的轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)大致如圖3-1：圖3-1 齒輪傳動(dòng)圖由于矯直輥分為上下兩輥，而相鄰的兩個(gè)矯直輥的主動(dòng)軸不在一個(gè)水平線上，所以把傳動(dòng)齒輪的齒輪軸線放置在矯直輥中心距的中點(diǎn)，使傳動(dòng)齒輪軸帶動(dòng)的懸臂齒輪能夠

31、同時(shí)帶動(dòng)相鄰的兩個(gè)齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)。另外轉(zhuǎn)向問(wèn)題，由于相鄰的兩個(gè)矯直輥的主動(dòng)軸式一上一下，而工件加工方向是一個(gè)方向（向右）所以相鄰的兩個(gè)齒輪軸的轉(zhuǎn)向相反。要達(dá)到相反的功效，相鄰的兩個(gè)矯直輥的驅(qū)動(dòng)齒輪軸不能是一個(gè)，所以采用上圖所示的結(jié)構(gòu)，一個(gè)傳動(dòng)齒輪軸帶動(dòng)一個(gè)矯直輥，相鄰的矯直輥由相鄰的傳動(dòng)齒輪軸帶動(dòng)，故方向能夠得到保證。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：（1）懸臂齒輪分度圓直徑d 首先要保證矯直速度v=0.32m/s,矯直輥的轉(zhuǎn)速n=56.6r/min，矯直輥主動(dòng)軸上的懸臂齒輪分度圓直徑d=84mm。要保證傳動(dòng)軸線在一個(gè)水平線上，同時(shí)要帶動(dòng)矯直輥，所以設(shè)計(jì)的傳動(dòng)軸上的懸臂齒輪的分度圓直d=127-84=43mm。傳

32、動(dòng)比i=2:1。如圖3-2所示。圖3-2 懸臂齒輪 (2)傳動(dòng)齒輪分度圓直徑d 由于矯直部分所決定的輥距t=180mm，所以傳動(dòng)齒輪的分度圓直徑為180mm。傳動(dòng)齒輪采用等速傳動(dòng)，傳動(dòng)i=1，如圖3-3。圖3-3 傳動(dòng)齒輪齒輪軸斷面直徑d=45mm,軸承型號(hào)為7208，外形尺寸d=40mm.（3）齒輪軸所受最大功率P 前面矯直部分已經(jīng)得知矯直輥的功率p=0.05kw.由傳動(dòng)結(jié)構(gòu)決定傳動(dòng)齒輪為13個(gè)，其中一個(gè)是用來(lái)和軋制部分相連接，一是解決中心過(guò)大問(wèn)題，二是調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向問(wèn)題。且直徑d=120mm。另外一個(gè)在軋制輥軸上直徑d=125，整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比基本保持一致。圖3-4 調(diào)向齒輪 取齒輪傳動(dòng)的效

33、率為0.98，軸承的傳動(dòng)效率為0.98。因此可以得出從軋制部分輸入的功率P=0.89kw。調(diào)向齒輪的功率P=0.89=0.87kw。扭矩T=9550000=9550000=281644N.mm3.2 傳動(dòng)部分的強(qiáng)度校核 （1）傳動(dòng)齒輪的強(qiáng)度校核 校核的該齒輪是傳動(dòng)系統(tǒng)中承受載荷最大的，該齒輪的強(qiáng)度影響整個(gè)機(jī)器是否能夠長(zhǎng)時(shí)間工作，所以該齒輪在設(shè)計(jì)中必須要重點(diǎn)考慮。齒輪位置如圖3-5。圖3-5 校核齒輪材料：20 一天八小時(shí)，單班制，工作壽命15年試選載荷系數(shù)K=1.3。Z=48計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：T=9550000=9550000=281644N.mm選齒寬系數(shù)=0.4。查機(jī)械設(shè)計(jì)106查得材

34、料的彈性影響系數(shù)Z=189.8MPa.由機(jī)械設(shè)計(jì)圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=780Mpa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=700 Mpa。由式機(jī)械設(shè)計(jì)1013計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N=60nJL=6029.51（830015）=6.37210 N=6.11310由機(jī)械設(shè)計(jì)圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)K=0.90；K=0.95。計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-12）得 =0.9780=702Mpa =665Mpa計(jì)算小齒輪分度圓直徑d,代入中較小的值。d=2.32=122.2mm圓周速度v=0.19m/s。計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù)v=0.18

35、m/s,7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)K=1;直齒輪，=1；由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查得使用系數(shù)K=1；由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪響度支撐非對(duì)稱布置時(shí)，K=1.16。K=1.15。K= KKKK=1=1.16按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，由式得=117.6mm。按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為：m （3-1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：由圖機(jī)械設(shè)計(jì)10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=600Mpa，大齒輪彎曲強(qiáng)度極限=550Mpa。由圖機(jī)械設(shè)計(jì)10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.85,K=0.88；計(jì)算彎曲疲勞許應(yīng)力取彎

36、曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式得 =364.29Mpa =345.71 Mpa計(jì)算載荷系數(shù)K K=查齒形系數(shù)：由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得 =2.332 =2.32查應(yīng)力校正系數(shù)：由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得 =1.692 =1.70計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。=0.01083=0.01141大齒輪的數(shù)值大。設(shè)計(jì)計(jì)算： m=2.001mm因此，取m=2.5，d=180mm3.3 本章小結(jié)本章主要介紹了傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件的設(shè)計(jì)校核，傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)機(jī)器能量傳遞的橋梁，是機(jī)械設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。該傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)上一章的矯直輥的單獨(dú)傳動(dòng)。第4章 進(jìn)料部件的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核工件從進(jìn)料部件中進(jìn)入到矯

37、直輥中進(jìn)行矯直處理。進(jìn)料部件的設(shè)計(jì)關(guān)系到工件能否順利進(jìn)行矯直的關(guān)鍵。4.1軋制部件的設(shè)計(jì)本課題所設(shè)計(jì)的軋制不部件不是用來(lái)把工件軋制成型的，而是把軋制成型的部件拉入矯直輥區(qū)進(jìn)行矯正作業(yè)。一、定中心距：考慮到工件的咬入，軋輥的直徑不宜過(guò)小。根據(jù)結(jié)構(gòu)選定中心距為200mm。二、軋輥大小及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：本課題設(shè)計(jì)的軋輥的大小取軋制成型軋輥大小的近1/2。軋輥的作用是夾緊角鋼往矯直輥區(qū)傳送。上下輥的最大半徑是108mm，設(shè)計(jì)如圖4-1：圖4-1軋拉結(jié)構(gòu)上軋輥采用彈簧浮動(dòng)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的壓緊，在工作時(shí)，先對(duì)上軋輥施加一個(gè)預(yù)緊力（本設(shè)計(jì)預(yù)緊力F=1000N），以便壓緊角鋼。下軋輥不動(dòng)，由帶輪帶動(dòng)獲得一個(gè)對(duì)工

38、件的牽引力。四、軋輥的功率軋輥的作用是拉動(dòng)角鋼前行，速度比前軋輥大（v=0.26m/s）,故，該軋輥要大于它，取V=0.32m/s，轉(zhuǎn)速n=28.3r/min,要想拉動(dòng)角鋼，不僅速度要大，牽引力也要大，根據(jù)前面同學(xué)設(shè)計(jì)，在滿足該軋輥能夠克服前軋輥摩擦力和本輥的摩擦力總和不大于500N。所以設(shè)計(jì)該軋輥的功率為0.3kw，提供的牽引力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于摩擦，所以能夠帶動(dòng)前進(jìn)。4.2 軋輥軸的強(qiáng)度校核如果V帶是連接前后的傳動(dòng)方式，起到了重要作用，那么軋輥軸正是實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)很好的結(jié)構(gòu)橋梁。它同樣起到至關(guān)重要的作用。如圖4-2所示：圖4-2 軋輥軸示意圖該軸的軋輥處的直徑d=60mm,兩端軸承支承處的直徑d=55mm

39、。該軸的受力分析圖如圖4-3：圖4-3 軸的受力分析圖材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。所受的力如下軸上的功率為P=1.2kw；所以：T=9550000=404947N.mm已知左端齒輪的分度圓直徑d=125mm；所以：F=4694N；F=tan F=1708N (=20)AC=161mm；AB=268mm；BD=102mm ；預(yù)緊力F=1000Nf=212N ()由受力圖可知水平面內(nèi)的受力分析如下FBC+fAB-AB-BD=0得=2149N；=10089N得=6145N=5279N水平和垂直面上受的彎矩圖如圖4-4：圖4-4 軸的彎矩圖由圖得出=804053N.mm =748638N.mm =9056

40、60 N.mm按彎扭合成應(yīng)力校核的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的界面即危險(xiǎn)界面的強(qiáng)度，軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力：=56.4Mpa材料為45鋼，=60Mpa,（）8.計(jì)算壓軸力F 壓軸力的最小值為 （F）=8879N5.3 本章小結(jié)本章主要介紹了進(jìn)料、皮帶輪的設(shè)計(jì)，皮帶輪帶動(dòng)軋制部件運(yùn)轉(zhuǎn)，是很重要的部分。結(jié)論本課題題目是“非標(biāo)角鋼冷軋矯直機(jī)的設(shè)計(jì)”。矯直技術(shù)多用于金屬條材加工的后部工序，在很大程度上決定著產(chǎn)、成品的質(zhì)量水平。矯直技術(shù)同其他金屬加工技術(shù)一樣在20世紀(jì)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，相應(yīng)的矯直理論也取得了很大的進(jìn)步。不過(guò)理論滯后于實(shí)踐的現(xiàn)

41、象比較明顯。對(duì)于矯直機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)而言，普遍采用電機(jī)、減速齒輪分配箱、安全聯(lián)軸器、萬(wàn)向聯(lián)軸器到矯直輥的傳動(dòng)方式。矯直機(jī)矯直鋼板時(shí),由于長(zhǎng)度方向發(fā)生塑性變形,導(dǎo)致鋼板與矯直輥速度差可達(dá)到3%,因而產(chǎn)生附加扭矩,以往的整體傳動(dòng)易導(dǎo)致接軸和齒輪損壞,同時(shí)當(dāng)矯直輥與鋼板產(chǎn)生速差時(shí),鋼板打滑現(xiàn)象會(huì)損傷表面, 為了避免這些現(xiàn)象的發(fā)生,矯直輥盡量采用單獨(dú)傳動(dòng)或分組傳動(dòng),同時(shí)還可用于控制張力。本文首先通過(guò)對(duì)矯直原理的學(xué)習(xí)了解，通過(guò)大量計(jì)算確定矯直輥數(shù)目。然后根據(jù)工件的形狀確定輥形進(jìn)而來(lái)對(duì)整個(gè)矯直輥結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其次就是動(dòng)力傳動(dòng)和引導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)。綜合了傳統(tǒng)與現(xiàn)代的設(shè)計(jì)思想，本課題采用矯直輥在矯直機(jī)平臺(tái)上，均勻而且獨(dú)

42、立分布。通過(guò)這種設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了矯直輥能夠單獨(dú)傳動(dòng)，而不會(huì)像以往的整體傳動(dòng)那樣因?yàn)槌C直輥與工件的速度差導(dǎo)致一些表面損傷現(xiàn)象，同時(shí)它能夠保證在矯直輥失效時(shí)，能夠及時(shí)快速的替換從而保證較高的工作效率。參考文獻(xiàn)1 吳宗澤機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)M化學(xué)工業(yè)出版社，1999 2 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)（上、下）M冶金工業(yè)出版社，1995 3 朱冬梅畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖（第五版）M高等教育出版社，2000 4 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)M機(jī)械工業(yè)出版社，1999 5 吳志軍機(jī)械CAD技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）M清華大學(xué)出版社,1995 6 濮良貴機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）M高等教育出版社，20067 孫桓機(jī)械原理（第七版）M高等教育出版社,20068 崔

43、甫矯直原理與矯直機(jī)械（第二版）M冶金工業(yè)出版社,20059 文慶明軋鋼機(jī)械M化學(xué)工業(yè)出版社，200410 黃慶學(xué)軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì)M冶金工業(yè)出版社，200711 劉鴻文材料力學(xué)（第四版）M高等教育出版社，200412 王坤課程設(shè)計(jì)高等教育出版社M，199513 康永林軋制工程學(xué)冶金工業(yè)出版社M，200414 日中島浩衛(wèi)型鋼軋制技術(shù)M冶金工業(yè)出版社，200415 王寶璽汽車制造工藝學(xué)M機(jī)械工業(yè)出版社，2007致 謝本論文是在導(dǎo)師曹雪梅老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從課題的研究到論文的撰寫(xiě)整個(gè)過(guò)程，得到了曹老師的多次指導(dǎo)幫助，她那敏銳的思維，淵博的知識(shí)和對(duì)科學(xué)事業(yè)的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和無(wú)私奉獻(xiàn)精神，都是學(xué)生所敬佩和應(yīng)該學(xué)習(xí)的。在論文完成之際，謹(jǐn)向尊敬的曹老師致以崇高的敬意和由衷的感謝!在課題研究的開(kāi)始階段，也得到了好多同學(xué)的熱心幫助，在此也表示感謝！最后，感謝河南科技大學(xué)全體老師對(duì)本人的教育和培養(yǎng)。衷心感謝辛勤評(píng)閱我論文的各位專家。