機械畢業(yè)設計（論文）定尺剪切機設計【全套圖紙】

1、內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計說明書題 目：定尺剪切機設計學生姓名： 學 號：0604103436專 業(yè)：機械設計制造及其自動化班 級：機06-4班指導教師： 定尺剪切機的設計摘要剪切機是利用各種操作方法來對鍛件進行切割的裝置，屬于廢金屬加工設備，為軋鋼車間必不可少的設備。飛剪的種類很多，本次設計的題目是定尺剪切機，采用雙電機驅動的方式。飛剪機一般由三部分組成：機械系統(tǒng)、液壓（氣動）系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)，本次設計的主要是機械系統(tǒng)，通過給定的已知條件及參數，選擇和確定了合理的設計方案：計算、選擇和校核了合適的電動機；設計和校核了主要的零部件；確定了合適的潤滑系統(tǒng)和維護檢修方案。關鍵詞：飛剪機；機械系

2、統(tǒng)；合理化；生產工藝；生產方式the designing of fix ruler shearing machineabstractthe fix ruler shearing machine is the equipment making use of various operating method to come to carry out the cutting device on forging , to belong to scrap-metal treating equipment , be that the steel rolling workshop is essential.

3、 kind cutting swiftly many, originally inferior design examination questions is to fix the ruler shearing machine , adopt the way that bi-motor drives.be composed of tripartite swiftly like scissors machine: machinery system , hydraulic pressure (pneumatic) are systematic , electric control is syste

4、matic, originally inferior design main part is machinery system, by giving stable known number condition and parameter, to have chosen the rational design plan and have ascertained: have calculated , have chosen the right electric motor and have proofreaded; have designed and have proofreaded main c

5、omponent and part; have ascertained the right lubricating system and upkeep examining and repairing a scheme.key word：fix ruler shearing machine；machinery system；rationalization；the mode of production；production technonlogy。 摘要iabstractii第一章 概述11.1 板材的種類及用途11.1.1 板材的種類11.1.2 板材的應用領域11.2 剪切機的發(fā)展21.3 生

6、產工藝31.4 飛剪機的類型及特點31.5 飛剪機的發(fā)展狀況41.6 本文設計的內容5第二章 飛剪機的計算62.1 概述62.2 剪切力與剪切功62.2.1 計算剪切力62.2.2 計算剪切力矩92.2.3 計算剪切功112.3 電機功率的計算 選擇及校核122.3.1 電機功率的計算122.3.2 電機的選擇132.3.3 電機的校核132.4 傳動系統(tǒng)的總體設計152.4.1 傳動方案的確定152.4.2 齒輪的總體設計162.4.3 校核齒面的接觸強度182.5 偏心軸的設計計算及校核182.5.1 軸的設計與校核182.5.2 剛度驗算242.6 軸承的計算及校核242.6.1 軸承的

7、選擇242.6.2 軸承的校核252.7 聯軸器的選擇252.8 選擇制動器262.9 鍵的選擇與校核272.10 刀架的設計計算282.11 箱體的設計30第三章 設備的安裝，潤滑與密封323.1 設備的安裝323.2 設備的潤滑及密封32第四章 機械可靠性設計344.1 可靠性的基本概念344.2 對偏心軸進行機械的可靠性設計364.2.1 做軸的受力彎矩轉矩圖364.2.2 確定轉軸的應力分布374.2.3 確定的材料的疲勞強度404.2.4 確定轉軸在計算截面處的疲勞極限414.2.5 確定軸在計算截面處的軸徑42設計中的結論43參考文獻：44結束語45第一章 概述1.1 板材的種類及

8、用途1.1.1 板材的種類 冷軋板卷是以熱軋卷為原料，在室溫下在再結晶溫度以下進行軋制而成，包括板和卷，國內眾多鋼廠如寶鋼、武鋼、鞍鋼等均可以生產。其中成張交貨的稱為鋼板，也稱盒板或平板；長度很長、成卷交貨的稱為鋼帶，也稱卷板。 鋼板可以說在生產中必須要接觸的東西，不管是做什么產品都需要用到，這個也不用詳細介紹。日常生產中用到的板材可以說有很多分類，最常用的就是厚薄、硬度、錳鋼等等。下邊這些是關于鋼板和各種板材的介紹。鋼板(包括帶鋼)的分類：按厚度分類：薄板中板厚板特厚板；按生產方法分類：熱軋鋼板冷軋鋼板；按表面特征分類：鍍鋅板(熱鍍鋅板、電鍍鋅板) 鍍錫板復合鋼板彩色涂層鋼板；按用途分類：橋

9、梁鋼板鍋爐鋼板造船鋼板裝甲鋼板汽車鋼板屋面鋼板結構鋼板電工鋼板(硅鋼片) 彈簧鋼板其他。1.1.2 板材的應用領域 冷軋板帶用途很廣，如汽車制造、電氣產品、機車車輛、航空、精密儀表、食品罐頭等。冷軋薄鋼板是普通碳素結構鋼冷軋板的簡稱，也稱冷軋板，俗稱冷板，有時會被誤寫成冷軋板。冷板是由普通碳素結構鋼熱軋鋼帶，經過進一步冷軋制成厚度小于4mm的鋼板。由于在常溫下軋制，不產生氧化鐵皮，因此，冷板表面質量好，尺寸精度高，再加之退火處理，其機械性能和工藝性能都優(yōu)于熱軋薄鋼板，在許多領域里，特別是家電制造領域，已逐漸用它取代熱軋薄鋼板。冷軋普通薄板：由普通碳素結構鋼或低合金結構鋼冷軋制成。冷軋板表面質量

10、較好。具有良好的沖壓性能。對其要求要保證冷彎和杯試驗合格，常用于汽車等行業(yè)和鍍層板的原料。冷軋優(yōu)質薄鋼板：主要包括各種優(yōu)質鋼冷軋薄板，最常用的是碳素結構鋼板，尤其是深沖壓用冷軋薄鋼板，是由低碳優(yōu)質鋼08al冷軋的薄板，鋼板按表面質量分為三組；、，分別表示特別高級、高級、較高的精整表面,按拉延級別分為zf、hf、f級（代表用于沖制拉延最復雜、很復雜、復雜的零件）,根據鋼板厚度允許偏差，又分為a、b兩級精度、廣泛用于汽車拖拉機工業(yè)。冷軋板具有良好的性能，即通過冷軋，可以得到厚度更薄、精度更高的冷軋帶鋼和鋼板，平直度高、表面光潔度高、冷軋板表面清潔光亮、易于進行涂鍍加工、品種多，用途廣，同時具有沖壓

11、性能高和不時效、屈服點低的特點，所以冷軋板具廣泛的用途，主要應用于汽車、印制鐵桶、建筑、建材、自行車等行業(yè)，同時還是生產有機涂層鋼板的最佳選材。冷軋鋼板，表面光潔，加工優(yōu)良，用于汽車、冰箱、洗衣機等家電，以及產業(yè)設備、各種建筑材料。隨著經濟發(fā)展，冷軋鋼板已被稱為現代社會的必須材料。 冷軋產品的分類： 熱軋酸洗、軋硬卷、普通冷軋、鍍鋅（電鍍鋅、耐指紋、熱鍍鋅）、鍍鋁鋅、電鍍錫、彩涂、電工鋼（矽鋼片）等。1.2 剪切機的發(fā)展飛剪是軋鋼生產線上重要設備之一，其工作性能的好壞直接影響到軋制線的生產效率和產品切口質量。飛剪用于剪切運動著的軋件，要使軋件剪切斷面垂直、平整、長度合格，要求飛剪剪刃從開始剪入

12、到剪切終了其線速度切角、剪刃重疊量、剪刃側隙，剪切過程中剪刃基本與軋件垂直。建立曲柄飛剪運動學模型，對其剪刃運動軌跡和剪刃速度進行定量分析，從而獲得曲柄飛剪機剪切機構的設計方法，并能對設計出的機構進行性能分析水平分量 等于或略大于軋件速度， 即= (1103)vo (1)滿足式(1)，就不發(fā)生堆鋼和拉鋼現象，且要采用合適的剪。起停式曲柄飛剪設計思路新穎，結構緊湊，不需要利用空切機構來實現定尺。該飛剪一般處于靜止狀態(tài)，剪切時，采用低慣量大轉矩直流電機，直接完成起動、剪切、制動、復位等工藝過程(圖1)。電控技術的發(fā)展和電器元件質量的提高，使高速頻繁起制動成為可能。該飛剪能用于高速軋制生產線，剪切精

13、度高，能耗小，因而很有發(fā)展前途。曲柄搖桿式飛剪在剪切帶鋼時，要求剪刃近乎垂直進人帶鋼，這樣，剪切斷面好，剪切抗力較低。若剪切時剪刃傾角過大，不但使設備剪切力和剪切力矩減少，而且，降低了剪刃的使用壽命。連桿速度不均勻，則容易造成軋件纏刀事故，影響軋件質量。因此，有必要在飛剪設計時，就對剪切機構進行優(yōu)化沒計，以充分利用電機功率，并提高軋件質量。1.3 生產工藝生產過程中由于不進行加熱，所以不存在熱軋常出現的麻點和氧化鐵皮等缺陷，表面質量好、光潔度高。而且冷軋產品的尺寸精度高，產品的性能和組織能滿足一些特殊的使用要求，如電磁性能、深沖性能等。 1.4 飛剪機的類型及特點飛剪是用來剪切橫向運動著的軋件

14、，它可以裝在連續(xù)式軋機的軋制作業(yè)線上，亦可裝在橫切機組上。隨著連續(xù)式軋機的發(fā)展，飛剪機得到了越來越廣泛的應用，而且種類也較多，下面介紹幾種在板材生產中應用的剪切機。（1）滾筒式飛剪 是一種應用很廣的飛剪，它裝在連續(xù)機組或橫切機組上，將刀片裝在兩個旋轉方向相反的圓筒上，當滾筒運動時，兩個刀片相對移動，在水平方向上的運動可近似為平行刀片的運動依靠垂直方向的運動來保證剪切的完成，這種飛剪在剪切區(qū)域內刀片不是做平移運動，所以剪切時軋件的斷面不平整，而是傾斜狀。（2）曲柄回轉杠桿式飛剪 這種飛剪的刀片做平移運動，刀架為杠桿形狀，其一端固定在偏心筒上，一端與擺桿相連，且有空切行程，當偏心套筒轉動時，刀片能

15、垂直或近似垂直于軋件運動，其優(yōu)點是軋件斷面較為平整；缺點是結構較為復雜，運動特性差，刀片速速不能太快，所以其剪切的效率比較低。（3）曲柄偏心式飛剪 這種飛剪的刀片做平移飛剪機運動，曲柄鉸接于偏心軸的鏜孔中，并有一定的偏心距，兩曲柄以相同的角速度旋轉，刀架的一端鉸接于機架上，另一端與擺桿相連，通過雙臂曲柄軸刀架和擺桿可使刀片在剪切區(qū)做近似于平移運動，從而得到平整的剪切斷面。（4）曲柄搖桿式飛剪 工作時的波動能量小，可在大于5m/s的速度下工作。上刀架通過偏心軸與下刀架相鉸接，下刀架在曲柄與上下架的帶動下以偏心套與偏心軸中心做往復擺動。當改變其位置時，可以得到不同的空切次數。1.5 飛剪機的發(fā)展狀

16、況用飛剪來剪切橫向運動著的軋件，開始于19世紀末期歷經百年的發(fā)展，在生產中使用的飛剪類型也有很多。目前，應用較廣泛的飛剪有圓盤式滾筒式曲柄回轉杠桿式曲柄偏心式、曲柄搖桿式擺式飛剪。隨著對剪切機的性能要求越來越高，功能越來越多，其結構會變得復雜，但是剪切的斷面質量會提高?，F在機電一體化的發(fā)展逐漸提高，軋制流水線越來越先進，軋制速度的不斷提高，為能適應現代化工業(yè)的發(fā)展要求，迫使剪切機也向著高自動化程度發(fā)展。1.6 本文設計的內容本次設計的內容：定尺剪切機，軋件材質45鋼；剪切斷面的厚度為：理論550mm，實際640mm；剪切的寬度為12003650mm；剪切溫度為：c；剪切速度為1m/s；剪切長度

17、為318m；最大剪切力為11475kn；飛剪曲柄中心距為122mm。第二章 飛剪機的計算2.1 概述定尺剪的結構特點：飛剪的兩個偏心軸通過中心距為360mm的直齒圓柱齒輪，利用傳動比為41的傳動方式使上剪刀在垂直方向上的速度相同，支持軸的軸承為調心滾子軸承，主要承受徑向載荷，同時也承受了少量的軸向載荷，軸承外滾道為球面形狀，具有調心作用，內外圈軸線相對偏斜角的允許值為。潤滑方式：配備專門的油霧潤滑系統(tǒng)動力來源：有兩臺直流電動機提供動力傳動方式：電機聯軸器（制動器）傳動軸剪切工具。2.2 剪切力與剪切功2.2.1 計算剪切力在設計剪切機時，首先根據所剪切軋件的最大斷面尺寸計算確定剪切機的公稱能力

18、，即最大剪切力，其值可按下式計算。 p=k+f式中 f：被剪軋件的斷面面積 ： 被剪軋件在相應剪切溫度下的最大單位剪切力，它是通過實驗測得的數據可由曲線關系得到 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，其數值根據剪切機的能力選取 小型剪切機（p10mn）k=1.1當所有剪切軋件材料無單位剪切試驗數據時，可按下式計算其最大剪切力： p=0.6kf式中 ：被剪軋件材料在相應的剪切溫度下的強度極限（mpa）得45鋼在850攝氏度時=120mpa則： p=0.6x1.3x120x146000x10=13666kn由于飛剪是直接裝在軋機后面的，由可知刀片速度v在剪切時可能超過軋件的運動

19、速度v，則在軋件中產生拉應力。同時此拉應力也作用在飛剪刀片上，這個拉應力不超過軋件在剪切溫度下的彈性極限。 根據胡克定律，這個拉應力為： =e式中e：彈性模量，軋件在850攝氏度近似為4000mpa l：剪切終了時，飛剪與最后一架軋機的長度l：剪切終了時，在軋件長度l段內由拉應力產生的伸長量伸長量：l由剪切過程中刀片與軋件的水平方向的移動量來確定l=l+l式中 l：剪切過程中刀片在水平方向的移動量 l：剪切過程中軋件的移動量 l=vt v：軋件速度 v： 刀片速度刀片軌跡半徑為r的圓弧運動時，剪切時間為： t=（-） cos=1- cos=1-式中 ：剪切軋件厚度為h時的開始剪切角 ：剪切終了

20、角 v： 刀片的線速度 h： 軋件的厚度 ：刀片的重疊量 ：剪切終了時的相對切入深度由現場資料可知：l=3000mm取刀片的重疊量：=8mm 軋件厚度：h=2=2=24.65mm曲柄半徑： r=a+=x1080+8=548mm 則： cos=1-=1-=0.9702 =14.02由=0.5 cos=1-=1-=0.9815 =11.05則： t=（-）=1.4s剪切時，剪切的瞬時速度應大于或等于軋件速度的2%3%取v=（11.03）v.所以 v=19.1m/s l=vt=19.1x1.4=27.53m由關系得： l=548x（sin-sin）=548x（sin14.02-sin11.05）27

21、.73m l=l-l=27.73-27.53=0.2mm則軋件受到的拉應力為： =e =40000mpa=2.67mpa 則刀片上受到的附加載荷 t=f =477mmx2.67mpa=1.27kn則刀片所受合力為： p=13666kn2.2.2 計算剪切力矩為了精確的計算剪切機傳動系統(tǒng)零件強度和電機功率，必須計算出剪切機的總力矩由可知剪切總力矩，由剪切力矩，摩擦力矩和空載力矩組成，即： m=m+m+m式中 m：剪切力矩 m：摩擦力矩 m：空載力矩計算剪切力矩：m由此可知：剪切力矩 m=prsin+trcos 式中為咬入角由此得：咬入角公式 =式中z為切入深度： z=h=0.5x24.65=12

22、.325mm則 cos=0.9741 =13.05所以： m=13666x548xsin13.05+1.27x548xcos13.05=1690knm計算摩擦力矩：m由此可知一般： m= p 式中 ：剪切軸軸承處的摩擦系數，取=0.13 d：剪切軸軸承處的直徑，初步定為d=200mm則 m=13666x0.13x=178knm計算空載力矩：m 一般?。?%5%）m，m為電機的額定力矩，通常近似取為m= m，所以m=（3%5%）m=0.170.29knm，取m=0.29knm。 所以總的剪切力矩： m=1690+178+0.29=1868.29knm圖2.5力矩圖2.2.3 計算剪切功剪切功是為

23、了方便計算剪切機功率而需要計算的量，剪切功與刀片的行程有關，當不考慮刀片磨鈍等因素時，可按下式計算： a=dz=hd=fhd設=d 為單位剪切功，它等于剪切曲線=f（）所包圍的面積，也就是剪切高度為1mm試件所需的剪切力。由此可得剪切功也可以近似通過剪切材料的強度極限和延伸率近似求出，即： =（0.720.96）由此可知：=120mpa由此可知：=0.45所以 =0.96x120x0.45=51.84knm2.3 電機功率的計算 選擇及校核2.3.1 電機功率的計算由此可知，預選主電機的額定功率，可根據剪切總力矩確定 m=式中 m：最大剪切力矩 k： 電機的過載系數 i： 系統(tǒng)的傳動比 ： 系

24、統(tǒng)的傳動效率又 m=9550式中 n： 預選電機的額定功率 n： 預選電機的額定轉速所以，電機的額定功率： p=又 i=所以，電機的額定功率： p=剪軸的最大轉速 n= =24r/min由此可知電機的過載系數，一般取k=1.31.7，根據飛剪機的工作情況取k=1.6的系統(tǒng)的傳動效率取=0.94則 p=2.3.2 電機的選擇剪切機的電機有兩種工作制：一種是啟動工作制，在傳動系統(tǒng)中沒有專門的飛輪，這種電機應有最小的加速時間，能夠保證在要求的轉角內完成啟動、加速、剪切、制動與停止：另一種是連續(xù)工作制，在傳動系統(tǒng)中裝有飛輪。由于該飛剪在旋轉一周的時間內能夠完成整個過程，且在該處也不起碎斷作用，所以應選

25、用啟動工作制的電機?？紤]到飛剪要實現可變速和自動控制以及平滑的調速和反應靈敏的要求，所以采用直流電機。根據選擇直流電機的型號為：z445042額定功率：p=600kw額定轉速：n=1000r/min所選的電機功率大于計算的功率，所以電機的功率滿足要求。2.3.3 電機的校核電機的發(fā)熱校核電機的額定轉矩： m=9550=9550=5.7knm系統(tǒng)的空載力矩： m=（3%5%）m 取 m=5% m m=5% m=0.05x5.73=0.29knm軸承處的摩擦力矩： m=p=f =16.69x0.13x=0.163 knm m=p=f =23.31x0.13x=0.227 knm m=p= f =-

26、16.5x0.13x=-0.161 knm m=p= f =72.8x0.13x=0.71 knm總的摩擦力矩： m= m+ m+ m+ m =0.163+0.227-0.161+0.71=0.939 knm總的靜力矩： m= m+ m+m =0.939+0.263+6.2=7.4 knm電機工作圖： 圖2.3電機工作圖計算各工作時間： 角速度：=36.48rad/s t=0.036s t=0.0014s t=0.048s t=2（t+ t+ t）=1.708s則電機的輸出轉矩： m= = =3.03knm m m 所以電動機的發(fā)熱滿足要求2.4 傳動系統(tǒng)的總體設計2.4.1 傳動方案的確定電

27、機 減速器 聯軸器 軸（齒輪） 曲柄剪方案說明： 高生產率的現代板材生產，要求設備盡可能的減少維修，提高設備的利用率，為適應此要求，飛剪的傳動齒輪應用硬齒面的齒輪。 啟動工作制的飛剪，啟動、制動較為頻繁，對傳動齒輪有較大的沖擊，當齒輪的嚙合間隙較大時，不僅噪聲大，而且還加大了剪刃間的側間隙，直接影響剪切的質量，故齒輪的嚙合間隙應盡量減小。2.4.2 齒輪的總體設計飛剪機的傳動齒輪采用硬齒面，齒輪嚙合時的側向間隙為零，而且該傳動的傳動比為1的齒輪傳動，故根據總體傳動的概念，應將齒輪設計為一致的情況。選擇齒輪的材料，確定許用應力齒輪材料為45鋼，表面淬火處理，硬度為4050hrc，根據圖1020及

28、圖1021?。?齒根彎曲疲勞極限：=360mpa 齒根接觸疲勞極限：=1160mpa按輪齒的彎曲疲勞強度極限設計 根據式105得： m 根據上式計算得： m12.4 式中 t： 作用在齒輪上的轉矩 y：齒形復合系數確定許用彎曲應力根據式得： = 式中 ： 試驗齒輪的應力修正系數， =2 y： 彎曲疲勞強度計算的壽命系數，一般去y=1 s： 彎曲強度的最小安全系數，取s=2.3則 =313mpa計算傳動齒輪上的名義轉矩： t=9550 =9550=9.5knm選取載荷系數： k=1.5初步選定齒輪的參數z： 取 z=60確定齒形復合系數y因兩齒輪所選的材料及熱處理方法相同，則相同，因此取y=4.

29、06選取齒寬系數得： =0.3則 m12.4=7.82根據表選取標準模數： m=12選m=12時能滿足輪齒的彎曲疲勞強度，兩傳動齒輪的中心距： d= mx z=12x60=720mm則齒輪的基本參數 模數m=12 壓力角=20 齒數z=60 分度圓直徑d= mx z=12x60=720mm 齒頂圓直徑d= m（z+2）=12x(60+2)=744mm 齒根圓直徑d= m（z-2.5）=12x(60-2.5)=690mm2.4.3 校核齒面的接觸強度根據式108得： =112z由于齒輪系的傳動比為1，則取u=1由于齒輪均為鋼制，則112z可取為112z=21260 =21260x =677mpa

30、為齒輪的許用接觸應力： = 式中 s： 接觸強度的最小安全系數，取s=1.5 z： 接觸疲勞強度計算的壽命系數，一般取z=1 z： 工作硬化系數，彎曲齒輪均為硬齒面或軟齒面時，取z=1 =773mpa因為 ， 所以，接觸疲勞強度滿足要求。2.5 偏心軸的設計計算及校核2.5.1 軸的設計與校核選擇軸的材料該軸有特殊要求，選用45鋼調質處理，又此可知=640mpa。初步估算軸直徑d（實心軸） 軸的最小直徑： dc根據表得：45鋼，取c=112 傳遞功率 p=600x0.97x0.97=564.54kw （：聯軸器，制動器的效率，取=0.94） 軸的轉速 n=24r/min 由前面計算得到 d11

31、2=321mm由于安裝聯軸器處有鍵槽，軸徑應增加一定的值，通常為5%，為使所選軸徑與聯軸器的孔徑相適應，取d=360mm軸上所傳遞的最大扭矩： t=9550 =9550x =224.64knm軸的結構設計根據軸上零件的布置和初步估算出的軸徑，進行軸的結構設計，軸上的零件布置如圖所示：圖2.5軸的布置圖齒輪和聯軸器的連接周向固定均采用平鍵連接，而軸承的周向固定是采用基孔制的過盈配合，周向固定后還要進行軸向固定，對于齒輪采用軸肩與套筒進行軸向固定，對于軸承靠近電機的一端用端蓋或軸端擋圈與軸肩配合完成，遠離電機端的軸承用軸承蓋或軸端擋圈與套筒進行固定，對聯軸器采用軸肩與壓板進行軸向固定。則 齒輪上的

32、最大轉矩： t=9550=9550x=524knm齒輪上的圓周力： f=1456kn齒輪上的徑向力： f=ftan=1456xtan=530kn軸的受力簡圖，如圖25（a）所示：水平面內的支反力：由=0得： f= f=8kn f=23.31kn則： f=16.69kn垂直面內的支反力：由=0得： f= p=f=44.65kn f=72.8kn則 f=-16.5kn畫彎矩圖，如圖25（b,c,d）截面c處的彎矩為： 水平面上的彎矩： m=173.5 f=2895.72kn 垂直面上的彎矩： m=173.5 f=2862.75kn截面b處的彎矩為： 水平面上的彎矩： m=274.5 f=2196k

33、n 垂直面上的彎矩： m=274.5 f=12256.43kn合成彎矩： m=4072nm m=12451.6nm計算彎矩圖，如圖25（f）此軸屬于單向回轉軸，試轉矩為脈動循環(huán)，則=0.6，則截面c處的當量轉矩為： m=5340.89nm截面b處的當量彎矩為： m=12886nm 圖2.5軸的彎矩圖軸的校核按彎扭合成校核軸的強度截面b的當量彎矩為最大，故b截面可能為危險截面，已知m= m=12886nm，查表得：=60mpa = （d：截面b處的直徑 d=150mm） =38.18mpa截面e處只受彎矩作用，但其直徑最小，故可能為危險截面 m=3456nm = （d：截面e處的直徑 d=110

34、mm） =25.97mpa所以軸的強度滿足要求按疲勞強度校核軸的安全系數由彎矩圖可知，由于b 截面的計算彎矩最大，所以有可能是危險截面，c截面由于有鍵槽的應力集中，故也可能為危險截面，e截面處的計算彎矩不大，但是軸徑最小，同時有鍵槽和圓角，而其他截面相對于這3個截面較為安全，因此需要對其3個截面進行安全系數的校核。取許用安全系數=1.5，其校核計算如下：截面b處疲勞強度安全系數校核: 抗彎截面系數 =0.1=0.1=33750mm 抗扭截面系數 =0.2=0.2=67500 mm 合成彎矩 m=12886nm 扭矩 t=5330 nm按對稱循環(huán)變應力計算 彎曲應力幅 = 彎曲平均應力 扭剪應力

35、幅 扭剪平均應力 =39.48mpa查表得： 彎曲、剪切疲勞極限：=275mpa, =155mpa 剪切、扭轉等效系數： 查表得： 絕對尺寸系數： 查表得： 表面質量系數：查表得： 有效應力集中系數： 則受彎矩作用時的安全系數 s= = =2.04受扭矩作用時的安全系數 s= = =15.20安全系數： s= =2.02所以此處的疲勞強度滿足要求經校核其他截面處的疲勞強度也滿足要求。2.5.2 剛度驗算軸受載后會發(fā)生彎曲和扭轉變形，變形過大將會影響軸的正常工作，從而對設備造成損壞，但是此軸屬于粗短軸，產生的變形小，即撓度很小，不會影響其正常的工作，故無需對其進行剛度校核。2.6 軸承的計算及校

36、核2.6.1 軸承的選擇從設計的總體結構以及受力分析，使用和可靠性方面來看，要求軸承也應與之相匹配。由于軸承上主要承受徑向載荷，但也可能由于其他原因引起附加的軸向載荷，且有可能出現偏移現象，所以該系統(tǒng)的八個軸承都采用了同一類型的軸承，即調心滾子軸承，這樣便于軸承座的設計與加工，保證了尺寸精度及整體結構的對稱性，同時也減小了因軸的軸向竄動所造成的損壞。 查表選取軸承，偏心軸所選取的軸承為： 調心滾子軸承：型號 23096 基本尺寸：d=700mm，d=480mm 基本額定動載荷：=2500kn 傳動軸所選的軸承為： 調心滾子軸承：型號 ：22216 基本尺寸：d=460mm，d=300mm 基本

37、額定動載荷：=1260kn2.6.2 軸承的校核當軸承的工作溫度升高時，因金相組織硬度和潤滑條件的變化，使軸承的基本額定動載荷c值降低，所以引進溫度系數對c進行修正，根據工作條件，查表取=0.8 軸承的壽命： 式中：p：當量動載荷 ：壽命指數，調心滾子軸承=則偏心軸上的軸承的壽命： b處的軸承受力最大，當量動載荷p=76.44kn =210007h偏心軸上的軸承的壽命： b處的軸承受力最大，當量動載荷p=21.15kn =200137h根據表可知，軸承的壽命均能滿足要求。2.7 聯軸器的選擇飛剪機的作用是切頭去尾取樣，因此在設計時需要加制動器，故可選擇則帶有制動輪的聯軸器使其與制動器配合使用。

38、 由前面的計算結果及電機的尺寸和軸徑，選擇聯軸器，偏心軸承受的載荷較大，最大轉矩t=9.5knm，軸端直徑d=120mm，工作轉速n=549r/min，則根據以上數據選擇的聯軸器為： 主動端：j型軸孔 b型鍵槽 d=120mm l=212mm 從動端：y型軸孔 a型鍵槽 d=120mm l=167mm選用lzz6型帶制動輪的彈性柱銷聯軸器 允許的最大轉矩： =11.2knm 允許的最大轉速： =1500r/min 飛輪力矩： gd=156n 質量： m=130kg 工作的環(huán)境溫度：t=-+ 兩軸中心線允許傾斜的角度：則lzz6型聯軸器gb5014852.8 選擇制動器制動器具有減速停止和支持的

39、功能，按工作狀態(tài)可分為常閉式和常開式。常閉式是靠彈簧或重力使其經常處于抱閘狀態(tài)，機械設備工作時松閘；常開式與其相反，制動器經常處于松閘狀態(tài)，工作時需施加外力。為了減小制動力矩，縮小制動器的尺寸，常將制動器安裝在高速軸上。 制動器按照結構形式分為塊式制動器帶式制動器蹄式制動器；按照制動系統(tǒng)的驅動方式分為電磁鐵式制動器液壓推動式制動器液壓電磁式制動器盤式制動器。根據工作的條件和各種制動器的特點以及技術參數，選用液壓電力塊式制動器。液壓電力塊式制動器：結構簡單散熱好瓦塊有充分的退距，間隙調整方便，制動力矩的大小與轉向無關，制動輪軸不受彎矩，所以工作平穩(wěn)使用壽命長無噪聲?？捎糜陬l繁操作快速啟動的場合，

40、包角和制動力矩較小，能夠適宜高溫環(huán)境，介于以上特點，故適用于多種場合。根據以上敘述選液壓電力快式制動器 yz630/301使用條件：周圍介質溫度 t=-+ 空氣濕度不大于90% 用于三相交流電源50hz 380v 安裝海拔高不超過 1000mm 技術性能：制動輪直徑 d=630mm 制動力矩 45007100nm 瓦塊退距 2mm 匹配推動器型號 ed301/6 電機功率 550kw 每小時最大操作次數 2000 重量 191kg工作原理：這種制動器主要由制動裝置電動機液壓泵液壓缸四個部分組成。電動機帶動液壓泵使工作油液壓入活塞的下部工作腔，使得活塞與推桿一起上移。從而拉動瓦塊產生制動效果，電

41、機斷電后，活塞靠制動器的彈性與推力桿和液壓缸的自身重力完成復位。2.9 鍵的選擇與校核鍵是連接兩個零件所用的連接件之一，是標準件，其種類也比較多。鍵的類型可根據使用的要求，工作的條件和結構特點選用合適的類型。鍵的剖面尺寸通常根據軸的直徑已制定標準，鍵的長度按其輪轂的長度從標準中選取，并按傳遞的轉矩對長度進行驗算。偏心軸與齒輪相連接的鍵，根據表5318選用bxh=90x45，l=400mm，許用應力=100mpa，gb/t10962003普通a型平鍵。平鍵連接可能的失效形式有較軟弱的零件工作表面被壓潰（靜連接），磨損（動連接），鍵的剪斷，對于實際采用的材料和標準的尺寸來說壓潰和磨損是主要的失效形

42、式，所以通常只對鍵連接的擠壓強度或耐磨性計算。設工作壓力沿鍵的長度和高度分布均勻，則強度條件為： 式中：t：為轉矩 d：軸的直徑 l：鍵的接觸長度，l=l-=400-90x=355mm k：鍵與輪轂的接觸長度，k=22.5mm ：許用擠壓應力，由表5317取=100mpa則 =3.4mpa根據以上的計算結果可知，鍵的強度足夠，而且其他零件與軸的聯接處的鍵的強度也滿足要求。2.10 刀架的設計計算由于刀架的受力也比較大而且結構也特殊，因此在刀架的設計上采用焊接的形式其大致形狀如圖所示：圖2.10刀架圖根據板材的斷面尺寸，取刀片的厚度為30mm，寬度為95mm，刀片在剪切軋件時，刀架上縱向受到軋件

43、給予的反作用力，使刀架具有收縮的趨勢；刀片在水平方向上受到軋件的拉應力作用而可能發(fā)生剪切變形，故需對刀片進行剪切強度的校核。刀具的材料選用摻入的硬質合金鋼，這種鋼的抗彎強度，抗疲勞強度和抗沖擊韌性都比較好，用這種鋼做的刀具，既可用于加工鑄鐵，也可用于加工鋼及其他的高硬度的金屬。通過的摻入，提高了合金鋼的高溫硬度和高溫強度，同時也增加了抗氧化能力和耐磨性，適當的增加的含量，可提高其強度，能夠承受的機械振動引起的沖擊載荷和由于溫度變化引起的熱負荷。刀架由于承受的沖擊載荷比較大，所以刀架在材料的選擇上也應該考慮其載荷問題，選用強度和韌性比較高的材料。刀片在水平方向上的受力： f=t+f =1.27+

44、8=9.27kn剪切強度： = =3.25mpa2.11 箱體的設計箱體的設計需要考慮加工工藝和制造成本等的綜合因素，在結構上力求簡單，但需要滿足使用要求。此次設計考慮到箱體尺寸較大，結構膠復雜，所以不采用鑄造和鍛造的形式，而是采用焊接的形式，這樣制造方便，成本較低，而且無需特殊的場合，此外，在一些機械性能上也要優(yōu)于鑄造和鍛造，有利于提高機械的可靠性，同時也可減少在加工上的費用。箱體的連接形式不是像傳統(tǒng)的采用整體形式，而是采用疊加的形式，使得軸承座依次疊加上去，這種設計形式有利于安裝和軸承座的加工，這種設計形式的軸承座是一體的。因此，加工軸承孔時，精度可以得到最大限度的保證，同時在整體結構上采用統(tǒng)一性和對稱性原則，例如，軸的設計采用了相同的設計尺寸，故軸的4個軸承選用同一型號和同一尺寸的調心滾子軸承，這樣不僅有利于軸承座的加工設計，而且也有利于箱體的加工設計，使得箱體的結構大大簡化，變得更加的簡單，同時也滿足機架的機械