機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）三輥導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)【全套圖紙】

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）題 目：三輥導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：0704103329專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)：機(jī)07-3班 指導(dǎo)教師： 三輥導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)摘要畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是三輥導(dǎo)向裝置。該設(shè)備是無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線上的一個(gè)重要的設(shè)備，處于穿孔機(jī)的后臺(tái)工作階段，對(duì)穿孔出來(lái)的鋼管起到導(dǎo)向定心的作用。主要要求定心的精度較高，以便以后的加工。具體功能是：穿孔機(jī)抱緊頂桿，保證頂頭位于軋制中心線，起導(dǎo)向作用，其定心作用。這個(gè)題目我們分兩位同學(xué)同時(shí)進(jìn)行，我的說(shuō)明書(shū)所包括的內(nèi)容是：無(wú)縫鋼管的工藝簡(jiǎn)介及生產(chǎn)方法，設(shè)計(jì)方案的選擇確定，杠桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，液壓缸的選擇與校核，對(duì)三輥定心

2、裝置的改進(jìn)。關(guān)鍵詞：無(wú)縫鋼管；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；校核； design of three-roller guidesabstract graduation is the subject of three roller guides. the seamless steel pipe production line equipment is an important device in the background session punch, punch out on the play-oriented steel centering effect. high precision centering th

3、e main requirements for subsequent processing. specific functions are: hold punch ejector to ensure the head is located in the rolling center line, from the guide, its centering. we divided the subject two students at the same time, i included the manual are: introduction and process seamless steel

4、tube production methods, determine the choice of design, lever mechanism design and analysis, selection and check the hydraulic cylinder, the three roll centering device.key words: seamless steel tube; mechanism design; check目錄三輥導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)i摘要idesign of three-roller guidesiiabstractii第一章 概述11.1無(wú)縫鋼管生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

5、11.2熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)方法11.2.1自動(dòng)式軋管機(jī)11.2.2周期式軋管機(jī)組21.2.3連續(xù)式軋管機(jī)組31.2.4三輥式軋管機(jī)組41.2.5頂管機(jī)組51.3穿孔機(jī)簡(jiǎn)述6第二章 設(shè)計(jì)方案分析及校核82.1設(shè)計(jì)題目和參數(shù)82.2方案選擇92.2.1方案一92.2.2方案二102.2.3方案三112.3機(jī)構(gòu)分析122.3.1機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)122.3.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析132.3.3三輥開(kāi)口度控制機(jī)構(gòu)142.4部分零件的運(yùn)動(dòng)分析和計(jì)算152.4.1拉板1的運(yùn)動(dòng)分析152.4.2拉板1的計(jì)算182.4.3 杠桿1的分析計(jì)算232.4.4 杠桿3的受力分析和強(qiáng)度校核242.4.5 固定杠桿1、2的軸的設(shè)計(jì)與校

6、核322.5 輥?zhàn)拥膮?shù)選取及棍子上軸的校核34第三章液壓缸的選擇與校核423.1液壓缸主要參數(shù)的確定423.2 液壓缸結(jié)構(gòu)的選. 473.3 活塞桿及活塞桿的設(shè)計(jì)校核. 47第四章 三輥定心裝置電液控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)504.1前言504.2三輥定心裝置結(jié)構(gòu)和工作原理504.3三輥定心裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)514.4結(jié)論53結(jié)束語(yǔ)54參考文獻(xiàn)55附錄：56軸承壽命校核程序57第一章 概述1.1無(wú)縫鋼管生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介 無(wú)縫鋼管生產(chǎn)開(kāi)始于德國(guó)曼內(nèi)斯兄弟1886年發(fā)明二輥式斜軋穿孔機(jī)。用穿孔機(jī)將實(shí)心坯穿成空心坯，為制造無(wú)縫鋼管創(chuàng)造了條件。18911892年周期軋管機(jī)相繼出現(xiàn)，使空心坯軋成無(wú)縫鋼管成為現(xiàn)實(shí)。此后

7、又發(fā)明了自動(dòng)軋管機(jī)、三輥軋管機(jī)、連軋管機(jī)等制管設(shè)備。 與其他軋材的生產(chǎn)過(guò)程相比，無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)過(guò)程具有工藝方法多、生產(chǎn)工序多、設(shè)備多樣化等特點(diǎn)。但就其變形過(guò)程來(lái)講，可概括為兩步工序，一為將實(shí)心坯穿成空心坯，一為將空心坯穿成鋼管?？招呐鞯闹圃旆椒ㄓ袃煞N:一是斜軋穿孔法，二是壓力穿孔法。前者多用于自動(dòng)軋管機(jī)組。連軋管機(jī)組、三輥軋管機(jī)組和舊式的周期軋管機(jī)組；后者多用于頂管機(jī)組、擠壓機(jī)組、限動(dòng)心棒連軋管機(jī)組和新式的周期軋管機(jī)組。各種軋管機(jī)組中，穿孔和軋管兩道工序的變形量分配是不同的，有的變形主要在穿孔機(jī)上，有的則在軋管機(jī)上。 斜軋穿孔法是無(wú)縫鋼管生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的方法，而二輥斜軋又是廣為流行的形式。從

8、二輥斜軋機(jī)發(fā)明以來(lái)，技術(shù)上根本性的改進(jìn)不多。到了本世紀(jì)六十年代，為提高產(chǎn)量和改善質(zhì)量，廣泛采用大送進(jìn)角、水冷頂頭、軸向出料、頂推穿孔等新技術(shù)。七十年代又出現(xiàn)了立式穿孔機(jī)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)盤(pán)和頂桿循環(huán)等。在壓力穿孔方面，近年出現(xiàn)了推軋穿孔機(jī)，用方坯生產(chǎn)空心坯。國(guó)外也有用鑄造空心坯為原料直接鋼管的。 1.2熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)方法1.2.1自動(dòng)式軋管機(jī)自動(dòng)式軋管機(jī)是瑞士人斯蒂芬爾于1903年發(fā)明的，1906年建立第一套機(jī)組。是目前熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的主要方法之一。它由軋輥主傳動(dòng)裝置、工作機(jī)座、軋管機(jī)前臺(tái)、回送裝置、軋管機(jī)后臺(tái)組成。自動(dòng)軋管機(jī)的工作機(jī)座為二輥不可逆式縱軋機(jī)，其特點(diǎn)是在工作輥的后設(shè)置一對(duì)高速反向的回送

9、輥。同時(shí)為了滿足軋后的荒管回送到前臺(tái)的需要，設(shè)有上工作輥和下回送輥快速升降機(jī)構(gòu)。軋管時(shí)，頂頭由頂桿軸向支持在軋輥圓形孔中構(gòu)成環(huán)形孔形。由穿孔機(jī)或延伸機(jī)送來(lái)的毛管通常要在自動(dòng)軋機(jī)上軋制兩道成荒管。每軋一道后，需要快速提升臺(tái)上工作輥以打開(kāi)軋輥孔型，同時(shí)下回送輥同步快速提升以?shī)A持軋后荒管，而將其快速回送到軋管機(jī)前臺(tái)。然后將工作輥恢復(fù)到原工作位置，而回送管恢復(fù)到打開(kāi)位置。回送到前臺(tái)的荒管需翻90后，再在同一軋輥孔型進(jìn)行第二道軋制。而經(jīng)第二道軋制回送到前臺(tái)的荒管，由翻料裝置移出自動(dòng)軋管機(jī)軋制線進(jìn)入下一工序的軋制（勻整）。下一根毛管軋制重復(fù)上述過(guò)程。毛管在自動(dòng)軋管機(jī)上軋制兩道次的變形量分配，通過(guò)兩道頂頭的

10、直徑的大小來(lái)調(diào)節(jié)。1.2.2周期式軋管機(jī)組周期式軋管機(jī)是一臺(tái)普通的二輥型鋼軋機(jī)，兩個(gè)軋輥?zhàn)豢赡孢B續(xù)傳動(dòng)。這種軋管機(jī)工作時(shí)，空心毛管中穿上一根跟直徑接近成品管內(nèi)徑的長(zhǎng)芯棒。周期式軋管機(jī)的軋管上車有變斷面的軋槽。整個(gè)軋槽可分為三部分：（1）工作錐：約占整個(gè)軋槽的六分之一至四分之一。在這段變形區(qū)中依靠變直徑：變斷面槽將毛管由開(kāi)始咬入時(shí)的直徑和壁厚壓縮成出軋管機(jī)后的毛管尺寸，它擔(dān)負(fù)了周期式軋管機(jī)的主要變形任務(wù)。（2）壓光（定徑）段：約占整個(gè)軋槽的四分之一至三分之一。這一段軋槽底部直徑是不變的，任務(wù)是把幾個(gè)工作循環(huán)中被工作錐壓縮過(guò)的毛管進(jìn)一步壓光，是毛管脫離這一區(qū)域后能達(dá)到接近成品管的要求。（3）非工

11、作帶：這一段軋槽保證未經(jīng)軋管機(jī)軋制的毛管不與軋輥接觸，使毛管順利通過(guò)由兩個(gè)軋輥所構(gòu)成的孔型。在周期式軋管機(jī)上，軋管過(guò)程大致可分為以下幾個(gè)階段：當(dāng)軋輥轉(zhuǎn)到軋槽的非工作帶時(shí)，由于孔型高度比毛管外徑大，軋機(jī)的送料機(jī)可以將毛管送進(jìn)一段。送進(jìn)動(dòng)作結(jié)束后，軋輥轉(zhuǎn)到孔型尺寸較小的工作錐，毛管被咬入。由于軋槽尺寸在這一段內(nèi)是變化的，所以，毛管逐漸被碾薄，與此同時(shí)，毛管和芯棒會(huì)隨著軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)而朝著與送進(jìn)方向相反的方向后退直到軋輥又轉(zhuǎn)到非工作帶為止。當(dāng)軋輥再次轉(zhuǎn)到非工作帶時(shí)，第一工作循環(huán)結(jié)束。這時(shí)送料機(jī)再度前進(jìn)，它除了把第一工作循環(huán)中已軋完的一段毛管退回外，還要往前多送一段尚未加工過(guò)的毛管。為了使毛管外圓規(guī)整些，

12、再送回已軋完的一段毛管的同時(shí)，送料機(jī)還能繞其自身軸線翻轉(zhuǎn)90左右。周期式軋管機(jī)就是這樣周期性地軋一段毛管，再送進(jìn)一段毛管，把一根毛管漸漸軋完。因此，對(duì)每一段毛管來(lái)說(shuō)，在這種軋機(jī)上要經(jīng)若干的工作循環(huán)后才能得到最終的尺寸。正是因?yàn)檫@樣，周期式軋管機(jī)的延伸系數(shù)較大，可達(dá)1012，最大可達(dá)16，而自動(dòng)軋機(jī)的延伸系數(shù)一般不超過(guò)2.0.周期式軋管機(jī)的延伸系數(shù)較大，因此，通常采用小錐度圓鋼錠或多邊形鋼釘作坯料。鋼錠經(jīng)清理、加熱后用穿孔機(jī)軋成厚壁毛管，再用周期式軋管機(jī)軋制。毛管軋完后用熱鋸切去頭、尾，再經(jīng)加熱后送定徑機(jī)定徑。經(jīng)過(guò)定徑后的成品管在冷床上冷卻后送矯直機(jī)矯直。矯直后的鋼管進(jìn)行其他精整工序，然后檢查入

13、庫(kù)。某些大直徑鋼管為了保證內(nèi)表面光滑，不經(jīng)過(guò)定徑而直接精整。周期式軋管機(jī)組的產(chǎn)品范圍：小型機(jī)組生產(chǎn)鋼管外徑為48140mm，壁厚為2.2515mm；中型機(jī)組生產(chǎn)鋼管外徑為140273mm或325mm，壁厚為535mm的鋼管；大型外徑為219426mm，有些機(jī)組可達(dá)665mm，壁厚為650mm或50mm以上的鋼管。周期式軋管機(jī)組突出的優(yōu)點(diǎn)是:可以利用鋼錠直接生產(chǎn)無(wú)縫鋼管；其次是整個(gè)車間的機(jī)械設(shè)備較少，投資省。但是，周期式軋管機(jī)的工具復(fù)雜，因此，在一套機(jī)組上所能生產(chǎn)的鋼管品種是有限的。另外，用鋼錠直接生產(chǎn)的鋼管固然是一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)他也帶來(lái)了這能生產(chǎn)碳素鋼管的缺點(diǎn)。近年來(lái)為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，有

14、些廠采用軋制或鍛造鋼坯，利用積壓水壓機(jī)穿孔，以便生產(chǎn)合金鋼管。綜上所述，周期式軋管機(jī)組目前主要用來(lái)生產(chǎn)一些石油工業(yè)用的大、中型無(wú)縫鋼管和大直徑厚壁管。1.2.3連續(xù)式軋管機(jī)組連續(xù)式軋管機(jī)組在軋管前的幾個(gè)工藝環(huán)節(jié)和所用設(shè)備與自動(dòng)軋管機(jī)組基本一樣。連續(xù)式軋管機(jī)是由七架或九架類似的定徑機(jī)構(gòu)二輥軋機(jī)構(gòu)成。在連續(xù)式軋管機(jī)上，毛管套在長(zhǎng)度與成品管相近似的長(zhǎng)芯棒上，靠軋孔的孔型和長(zhǎng)芯棒減壁。由于孔型是橢圓的，而且軋機(jī)的配置保證相鄰的兩架軋機(jī)是成90交替的壓縮軋件，所以出連續(xù)軋機(jī)后，毛管和芯棒間有1毫米左右的間隙?？梢杂面?zhǔn)匠樾景魴C(jī)把芯棒從毛管中抽出芯棒后，再經(jīng)過(guò)加熱爐加熱，然后送到定徑機(jī)或減徑機(jī)作進(jìn)一步的加

15、工。為了擴(kuò)大連續(xù)式軋管機(jī)組的產(chǎn)品范圍，提高產(chǎn)量，近年來(lái)在這種軋機(jī)組中廣泛應(yīng)用張力減徑機(jī)。減徑后鋼管的最小直徑可達(dá)16.5mm，長(zhǎng)度可達(dá)40120m，減徑后用飛鋸或飛剪切斷。連續(xù)式軋機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)：1. 軋制速度高。連續(xù)式軋管機(jī)的出口速度可達(dá)每秒6米；連續(xù)式軋管機(jī)組的生產(chǎn)過(guò)程全部是機(jī)械化，小時(shí)產(chǎn)量高達(dá)1500根，比自動(dòng)軋機(jī)組生產(chǎn)同規(guī)格的產(chǎn)品時(shí)提高34倍。2. 可以用熱軋方法生產(chǎn)其他熱軋管機(jī)組所不能生產(chǎn)的薄壁管（最薄可達(dá)2mm）。生產(chǎn)的鋼管壁厚精度高達(dá)10%。3. 主要變形任務(wù)由連續(xù)試軋機(jī)完成，穿孔變形量小，毛管厚，穿孔缺陷少。同時(shí)可以生產(chǎn)合金鋼管。 連續(xù)式軋機(jī)組的缺點(diǎn)是：需要大量軋輥和長(zhǎng)芯棒；工具磨

16、損快，換鋸和調(diào)整時(shí)間多；產(chǎn)品品種范圍小。適用于生產(chǎn)尺寸規(guī)格較少，產(chǎn)量要求高的無(wú)縫鋼管。目前這種機(jī)組主要生產(chǎn)直徑為40168mm，壁厚為215mm，長(zhǎng)度為740mm的無(wú)縫鋼管。1.2.4三輥式軋管機(jī)組三輥式軋管機(jī)組的工藝流程和連續(xù)式軋管機(jī)組大體上相同，不同的只是軋管工序。三輥式軋管機(jī)在垂直毛管中心線的平面內(nèi)有三個(gè)相同相互間隔120的軋輥，三個(gè)軋輥?zhàn)魍蜣D(zhuǎn)動(dòng)。在通過(guò)軋輥軸線和毛管中心線的平面內(nèi)，每一個(gè)軋輥中心線與毛管中心線成7夾角，稱為碾軋角；在與上述平面垂直的品面內(nèi)，軋輥中心線與毛管中心線間成39角，稱為送進(jìn)角，送進(jìn)角即使毛管回轉(zhuǎn)又使毛管前進(jìn)成螺旋運(yùn)動(dòng)，送進(jìn)角的大小決定毛管前進(jìn)速度的大小。碾軋角

17、的大小決定長(zhǎng)芯棒與軋輥表面的孔型尺寸，即調(diào)節(jié)變形過(guò)程和鋼管尺寸。三輥軋管機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)可歸納為：1.三輥軋管機(jī)靠三個(gè)相互間隔120的軋輥和圓柱型長(zhǎng)芯棒軋管，毛管在軋制工程中增多了與軋輥接觸的機(jī)會(huì)，因此生產(chǎn)的鋼管尺寸精度高，直徑公差不超過(guò)0.5%，壁厚公差為0.3%，比其他方法生產(chǎn)的熱軋無(wú)縫鋼管精度提高11.5倍。2. 三輥式軋管機(jī)只要改變?nèi)齻€(gè)軋輥的間距和更換長(zhǎng)芯棒，即能迅速改變鋼管規(guī)格。由于三輥式軋管機(jī)的調(diào)整時(shí)間少，因而生產(chǎn)效率高。穿孔變形量小，一般穿孔延伸系數(shù)只有1.52.2，因而可生產(chǎn)高合金鋼管。三輥式軋管機(jī)組的主要缺點(diǎn)是需要準(zhǔn)備大量各種規(guī)格的長(zhǎng)芯棒。針對(duì)上述缺點(diǎn)，三輥式軋管機(jī)組最適于生產(chǎn)尺寸

18、精度高，產(chǎn)品批量不大，但尺寸規(guī)格較大，需要經(jīng)常調(diào)整軋機(jī)的各種厚壁管。例如生產(chǎn)滾動(dòng)軸承鋼管等。一般三輥軋管機(jī)組生產(chǎn)直徑為40200mm，長(zhǎng)達(dá)612m的各種碳素鋼、合金鋼及高合金鋼管。三輥式斜軋機(jī)的三個(gè)軋輥構(gòu)成一個(gè)接近于全封閉的變形區(qū)，各種變形區(qū)有利于軋制變形，故近年來(lái)已采用與三輥軋管機(jī)結(jié)構(gòu)相似的三輥穿孔機(jī)，以改善穿孔質(zhì)量，主要用于穿軋合金鋼坯。1.2.5頂管機(jī)組頂管機(jī)組可生產(chǎn)直徑57219mm，壁厚為2.515mm，長(zhǎng)達(dá)810m的碳素鋼和合金鋼管。頂管機(jī)組以熱軋方坯為原料，加熱后用400700噸立式或臥式水壓機(jī)沖成環(huán)形管。方坯在擠壓筒中以四個(gè)棱角和擠壓筒接觸。為了提高環(huán)形毛管的精度，在新式頂管機(jī)

19、組中，沖孔前增設(shè)一臺(tái)400600噸立式水壓機(jī)校正方坯的對(duì)角線尺寸和錐度。環(huán)形毛管經(jīng)再加熱后送到頂管加工。為了提高鋼管的尺寸精度，使毛管壁厚均勻，近年來(lái)在頂管機(jī)前增設(shè)一臺(tái)二輥式毛管延伸機(jī)。延伸機(jī)的工作原理和穿孔機(jī)、勻整機(jī)一樣。杯型毛管套在頂管的機(jī)芯棒上，靠齒輪齒條機(jī)構(gòu)將毛管頂過(guò)按順序排列的?？住Ｄ？椎目倲?shù)可達(dá)21個(gè)，每個(gè)?？椎难由煜禂?shù)為1.021.23，因此頂管機(jī)的總延伸數(shù)可達(dá)715。在頂管機(jī)上，毛管應(yīng)該經(jīng)常同時(shí)在兩個(gè)?？字泄ぷ?，在頂管結(jié)束時(shí)可以同時(shí)在三個(gè)?？字泄ぷ?。在新式頂管機(jī)中為了減少?？椎哪p和提高鋼管的質(zhì)量，采用輥式模具，每個(gè)模具由三個(gè)或四個(gè)棍子構(gòu)成。采用輥式模具后，每一模具的延伸系數(shù)可

20、提高到1.53左右。經(jīng)過(guò)頂管機(jī)定制后，毛管和芯棒一起送到勻整機(jī)。經(jīng)過(guò)勻整后，毛管直徑擴(kuò)大了，毛管與芯棒間產(chǎn)生24mm間隙，在芯棒機(jī)上很容易將芯棒抽出。抽掉芯棒后，用熱鋸切去環(huán)形毛管的底部，然后送到定徑機(jī)或張力機(jī)減徑機(jī)軋制，最后進(jìn)行精整工序。用頂管機(jī)組生產(chǎn)的鋼管質(zhì)量，特別是內(nèi)表面質(zhì)量較高；另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備比較簡(jiǎn)單，初投資較少。缺點(diǎn)是金屬耗能系數(shù)較高，一般在自動(dòng)軋管機(jī)組的金屬消耗系數(shù)為1.11.15；生產(chǎn)效率比常用的機(jī)組都低，只適用于規(guī)模較小的企業(yè)。坯料用環(huán)形轉(zhuǎn)底爐或感應(yīng)爐加熱后，先用450900噸立式水壓機(jī)穿孔。接著將空心毛管送入鹽浴爐，一方面為了再加熱，另一方面為了去除氧化鐵皮。然后將空心毛管

21、送到臥式水壓機(jī)，此時(shí)先在水壓機(jī)擠壓筒襯套中和芯棒上涂好潤(rùn)滑劑，在坯料后面放上擠壓墊，然后用沖頭將坯料送入擠壓筒，再將坯料從芯棒和擠壓模所構(gòu)成的?？字袛D出,形成鋼管。當(dāng)殘料長(zhǎng)度達(dá)到3040mm時(shí)，沖頭停止工作。隨后，擠壓筒后退，以便熱鋸切去殘料。水壓機(jī)擠出的鋼管根據(jù)需要可送定徑機(jī)定徑或減徑機(jī)減徑。有些機(jī)組中采用立式機(jī)械壓床擠管，由于機(jī)械壓床的沖頭是用曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的，在擠壓過(guò)程中沖頭速度是變化的，所以不能生產(chǎn)低塑性的特殊合金鋼管和高合金鋼管。 擠管機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)是：由于擠壓時(shí)坯料受三向壓應(yīng)力，因此，可以加工各種用其他方法不能生產(chǎn)的低塑性、難變形的合金和高合金鋼管；擠管機(jī)組中更換工具比較容易，使用生

22、產(chǎn)小批量、多品種的鋼管；可以生產(chǎn)異形材和異形鋼管，也可生產(chǎn)復(fù)合金屬管。擠管機(jī)組的缺點(diǎn)是輔助時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率比較低。1.3穿孔機(jī)簡(jiǎn)述穿孔機(jī)是熱軋無(wú)縫鋼管生產(chǎn)中最重要的變形工序。它的任務(wù)是將加熱好的實(shí)心管坯穿制成要求的幾何尺寸和內(nèi)外表面質(zhì)量的毛管。以供下一步工序軋制。同時(shí)保證相應(yīng)的穿孔速度和軋制周期，來(lái)適應(yīng)整個(gè)機(jī)組的生產(chǎn)節(jié)奏。 近幾年來(lái)，盤(pán)式穿孔機(jī)和菌式穿孔機(jī)在許多鋼管廠采用。盤(pán)式穿孔機(jī)把原來(lái)水平并列布置的穿孔機(jī)軋輥改為上下垂直布置。同時(shí)用一對(duì)水平放置的大導(dǎo)盤(pán)（直徑1.52m）代替導(dǎo)板，導(dǎo)盤(pán)由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，這樣對(duì)管坯施加一個(gè)前進(jìn)力，也同樣可以減少頂頭前形成孔腔，改善毛管質(zhì)量等。而菌式穿孔機(jī)軋輥呈錐

23、形，錐形輥的直徑沿穿孔變形區(qū)漸漸增大，從而有利子變形區(qū)中軋輥與軋件間的速度（軸向速度與旋轉(zhuǎn)速度）能較好的匹配，減輕變形中會(huì)屬的堆積，促進(jìn)延伸，提高穿孔效率和可穿性；同時(shí)，減少扭轉(zhuǎn)變形，從而減少內(nèi)外表面缺陷發(fā)生的機(jī)率。所以，近幾年來(lái)這兩種穿孔機(jī)已在許多鋼管廠采用。 目前，包鋼無(wú)縫鋼管廠采用的是菌式（錐形）穿孔機(jī)，與連軋機(jī)組相匹配。該穿孔機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)是：(1) 延伸系數(shù)大； (2) 擴(kuò)徑量大，可減少管坯規(guī)格種類； (3) 徑壁比大；。 (4) 穿高合金鋼的能力強(qiáng)； (5) 穿出毛管的質(zhì)量高。 穿孔機(jī)主要由主傳動(dòng)裝置、工作機(jī)座、前臺(tái)和后臺(tái)四部分組成。 這里著重介紹一下穿孔機(jī)的后臺(tái)，它由后臺(tái)i段和ii段

24、組成。 i段包括定心輥，用于支撐桿，毛管導(dǎo)向，限制頂桿和毛管徑向振動(dòng)，保證穿出的毛管壁厚的均勻性；升降輥，用于輸送頂桿和毛管。 ii段包括頂頭冷卻箱，頂桿支持輥，項(xiàng)桿小車。 其中本次設(shè)計(jì)的三輥導(dǎo)向裝置就是位于穿孔機(jī)后臺(tái)的i段，對(duì)穿孔出來(lái)的鋼管起到導(dǎo)向和定心的作用。主要要求定心的精度較高，以便以后的加工。具體功能是：穿孔時(shí)抱緊頂桿，保證頂頭位于軋制中心線；起導(dǎo)向作用；起定心作用。第二章 設(shè)計(jì)方案分析及校核2.1設(shè)計(jì)題目和參數(shù) 本次設(shè)計(jì)的題目是三輥導(dǎo)向裝置，該裝置是無(wú)縫鋼管穿孔機(jī)后臺(tái)段的一個(gè)設(shè)備。該三輥導(dǎo)向裝置分布在兩臺(tái)穿孔機(jī)的后臺(tái)，有12架三輥導(dǎo)向裝置，其中#穿孔機(jī)5架，#穿孔機(jī)7架，工作中有三

25、個(gè)動(dòng)作，大小缸同時(shí)伸縮為抱緊，小缸縮回小開(kāi)，大缸縮回為大開(kāi)。三輥導(dǎo)向裝置有兩架。穿孔機(jī)后臺(tái)段的設(shè)備有：三輥導(dǎo)向裝置、三輥導(dǎo)向裝置、輸出輥道、脫管裝置、撥料裝置、三輥導(dǎo)向定位裝置及聯(lián)接底座。穿孔機(jī)后臺(tái)段的用途：它和穿孔機(jī)后臺(tái)段組合在一起，與穿孔機(jī)緊密配合，共同完成管坯的穿孔機(jī)工序，具體的功能如下：1. 穿孔時(shí)抱緊頂桿，保持頂頭位于軋制中心線。2. 起導(dǎo)向、定心作用，使穿孔機(jī)穿出的荒管沿軋制線正常前進(jìn)。3. 使穿出的荒管與頂桿分離，并且將荒管從軋制線側(cè)面撥離軋制線，進(jìn)入下道工序。4. 換頂頭時(shí)可以實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)快速更換。三輥導(dǎo)向裝置部分給定參數(shù)如下：導(dǎo)向輥直徑320mm蝸輪蝸桿升降機(jī)導(dǎo)向輥長(zhǎng)度420m

26、m最大靜負(fù)荷300kn導(dǎo)向輥開(kāi)口度100520mm行程370mm液壓缸活塞直徑140mm速比32活塞桿直徑140mm提升距離/轉(zhuǎn)0.5mm/r活塞行程385mm/245mm驅(qū)動(dòng)方式手動(dòng)數(shù)量#5架，#7架數(shù)量#、#各一件2.2方案選擇 設(shè)計(jì)方案中的傳動(dòng)方案般用機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖表示。它反映運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞路線和各部件的組成和聯(lián)接關(guān)系。 合理的傳動(dòng)方案首先要滿足機(jī)器的功能要求，例如傳遞功率的大小，轉(zhuǎn)速和運(yùn)動(dòng)形式。此外還要適應(yīng)工作條件（工作環(huán)境、場(chǎng)地、工作制度等），滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、傳動(dòng)效率高、使用維護(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)性合理等要求。要同時(shí)滿足這些要求是比較困難的，因此要通過(guò)分析比較多種方案，

27、來(lái)選擇能保證重點(diǎn)要求的較好的方案。 針對(duì)三輥導(dǎo)向裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，我分別考慮了三種設(shè)計(jì)方案，通過(guò)分別分析每一個(gè)方案的特點(diǎn)，以選擇可行的。 2.2.1方案一 采用單液壓缸控制三輥的動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)三輥定心裝置的作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（圖1）圖1 方案一 在該方案中要滿足拿管要求，2號(hào)輥必須設(shè)計(jì)靠后，而這樣的話，三個(gè)輥的角度產(chǎn)生很大的差異。聯(lián)動(dòng)板的結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)過(guò)于復(fù)雜，甚至不可能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，是不可能對(duì)規(guī)格為100520mm范圍的鋼管進(jìn)行導(dǎo)向。 即使達(dá)到設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)向結(jié)束后取出荒管的過(guò)程也很難實(shí)現(xiàn)，只有使三個(gè)輥的開(kāi)口增大，而增大它們開(kāi)口所導(dǎo)致的結(jié)果就是液壓缸無(wú)法選擇，以及導(dǎo)向輥運(yùn)動(dòng)范圍過(guò)大，所占空間過(guò)大，

28、導(dǎo)向輥不能及時(shí)完成央緊荒管，失去定心的目的。 因此，該方案不合適，不能采用。 2.2.2方案二 采用兩個(gè)液壓缸控制三個(gè)輥?zhàn)拥拈_(kāi)合，用一個(gè)液壓缸調(diào)整三輥的開(kāi)口度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（圖2）這種方案的突出優(yōu)點(diǎn)是調(diào)整精度高且便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。但該方案控制較復(fù)雜且成本較高，由于液壓缸存在泄漏問(wèn)題，若采用液壓缸來(lái)調(diào)整，需要采用壓力傳感器或位置傳感器來(lái)進(jìn)行位置補(bǔ)償。該三輥導(dǎo)向裝置的主要作用是定心和導(dǎo)向，從經(jīng)濟(jì)性和該裝置的作用方面考慮，否定了該方案。圖2 方案二2.2.3方案三采用兩個(gè)液壓缸控制三個(gè)輥?zhàn)拥拈_(kāi)合，用一個(gè)蝸輪蝸桿調(diào)整三輥的開(kāi)口度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（圖3）圖3 方案三該方案設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)使用兩個(gè)液壓缸控制三輥的開(kāi)合，其

29、中一個(gè)液壓缸控制三個(gè)棍子同時(shí)加緊，而另一個(gè)是控制上面的那個(gè)輥?zhàn)拥膯为?dú)開(kāi)啟，增大角度以方便荒管的順利取出。單獨(dú)控制的上面輥?zhàn)拥囊簤焊着c聯(lián)動(dòng)板固定在同一根軸上并成一定角度，可以與聯(lián)動(dòng)板一起動(dòng)作，這樣在該液壓桿在不取管的時(shí)候相當(dāng)于拉板的功能，推拉杠桿，實(shí)現(xiàn)三個(gè)輥?zhàn)拥耐瑫r(shí)夾緊和松開(kāi)的動(dòng)作?？梢酝ㄟ^(guò)蝸輪蝸桿調(diào)節(jié)控制聯(lián)動(dòng)板來(lái)調(diào)整三輥的開(kāi)口度，因?yàn)椋_(kāi)口度不需要經(jīng)常調(diào)節(jié)，所以使用這種方式既能較精確的控制開(kāi)口度，又可以降低成本，且穩(wěn)定性高。 經(jīng)過(guò)分析，該方案的可行性較好，在經(jīng)過(guò)一些結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和補(bǔ)充就可以滿足要求，因此，選擇此方案為設(shè)計(jì)方案。下面將根據(jù)此方案和設(shè)計(jì)要求及參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。2.3機(jī)構(gòu)分析2.3.1

30、機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)方案最終確定的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理圖如圖4所示：圖4 三輥導(dǎo)向裝置運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖1 液壓缸2 2、 液壓缸1 3 、拉板 4、 杠桿2 5、 輥?zhàn)? 、杠桿3 7、 拉板 8、 杠桿1 9、 聯(lián)動(dòng)板為了便于進(jìn)一步分析三輥導(dǎo)向裝置的具體動(dòng)作過(guò)程，根據(jù)該運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖做出了如圖5所示的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。通過(guò)圖5分析出機(jī)構(gòu)中每部分的動(dòng)作過(guò)程。2.3.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析圖5 三輥導(dǎo)向裝置機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖根據(jù)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖進(jìn)行該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，由圖5所示，液壓缸2推動(dòng)聯(lián)動(dòng)板運(yùn)動(dòng)，聯(lián)動(dòng)板上有拉板1和拉板3，它們分別接杠桿1和杠桿3，杠桿1帶動(dòng)輥?zhàn)?，杠桿3帶動(dòng)輥?zhàn)?一起運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)液壓缸2伸出時(shí)，聯(lián)動(dòng)板延順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，控制輥?zhàn)?的

31、拉板1處于拉狀態(tài)：控制輥?zhàn)?的拉板3處于推狀態(tài)。此時(shí)，棍子1、3同時(shí)處于夾緊狀態(tài)。 這時(shí)再分析液壓缸1，杠桿2與液壓缸l直接相連接，液壓缸2推動(dòng)聯(lián)動(dòng)板夾緊剛液壓缸1不工作，液壓缸與聯(lián)動(dòng)板固定在同一根軸上并成一定角度，此時(shí)的液壓缸充當(dāng)?shù)氖抢?來(lái)推動(dòng)杠桿2使輥?zhàn)?也同時(shí)加緊，以實(shí)現(xiàn)三個(gè)輥?zhàn)拥耐瑫r(shí)加緊的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 拔管時(shí)，液壓缸2先縮回帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)板逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)3個(gè)輥?zhàn)釉诟髯愿軛U的作用下，實(shí)現(xiàn)同時(shí)放松荒管。此時(shí)頂桿小車穿孔桿已收回，需要把管拔出。此時(shí)液壓缸1縮回，輥?zhàn)?單獨(dú)打開(kāi)，留出較大的空間，使荒管順利取出。2.3.3三輥開(kāi)口度控制機(jī)構(gòu)導(dǎo)向輥所要導(dǎo)向荒管尺寸大小的控制取決于導(dǎo)向輥的開(kāi)口度。導(dǎo)向輥

32、開(kāi)口度的控制如圖6所示：圖6 控制三輥開(kāi)口度的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖由圖可知：蝸輪蝸桿升降機(jī)做上下運(yùn)動(dòng)，可使聯(lián)動(dòng)板順時(shí)針、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度控制3輥的開(kāi)口度，該升降機(jī)的絲杠提升距離與轉(zhuǎn)速比為0.5mm/r，可以手動(dòng)來(lái)精確控制聯(lián)動(dòng)板轉(zhuǎn)角。完成3輥導(dǎo)向的可導(dǎo)荒管直徑范圍的精確控制。2.4部分零件的運(yùn)動(dòng)分析和計(jì)算2.4.1拉板1的運(yùn)動(dòng)分析拉板1相對(duì)于拉板3比較特殊，它所鉸接的杠桿1，與液壓缸1連接的杠桿2是同軸的，這就是造成拉板1與液壓缸l的柱塞桿很容易出現(xiàn)碰撞，特別是在液壓缸l運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定的情況。所以拉板1設(shè)計(jì)為一個(gè)弧形，該弧的半徑為2150mmo拉板1寬200mm。另外考慮到的一點(diǎn)也是拉板1運(yùn)動(dòng)分析的主

33、要目的：拉板1在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否會(huì)存在死點(diǎn)，是否會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。 拉板l處在一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)中，現(xiàn)就四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析：四桿機(jī)構(gòu)，一般的四桿機(jī)構(gòu)的壓力角、傳動(dòng)角及死點(diǎn)。 現(xiàn)給定一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)分析（如圖7）：圖7 四桿機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)1四桿機(jī)構(gòu)的基本特征如圖所示的四桿機(jī)構(gòu)，a、b、c、d分別為桿1、2、3、4的長(zhǎng)度。如果桿1為曲柄，能夠繞轉(zhuǎn)動(dòng)副a整周轉(zhuǎn)動(dòng)，則桿1能順利通過(guò)與機(jī)架4處于共線的兩個(gè)位置ab1和ab2，既可以構(gòu)成三角形b1c1d和b2c2d2。根據(jù)三角形構(gòu)成原理可以推出以下各式： 當(dāng)桿1處于ab1位置時(shí)，構(gòu)成b1c1d，可得 a+d b+c 當(dāng)桿1處于ab2位置時(shí)，構(gòu)成b2c2

34、d2可得 a+b c+da+c b+d 將以上三式分別兩兩相加可得：ab，ac，ad。 它表明曲柄1為最短桿，且最短桿和最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和。在有整轉(zhuǎn)動(dòng)副即曲柄存在的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，最短桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)副。因此，若取最短桿為機(jī)架，則得雙曲柄機(jī)構(gòu)：若取最短桿的任一相鄰的機(jī)構(gòu)為機(jī)架，則得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；若取最短桿對(duì)邊為機(jī)架，則雙搖桿機(jī)構(gòu)。綜上分析可得出四桿機(jī)構(gòu)曲柄存在的條件是：1）連架桿或機(jī)架為最短桿；2）最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度之和。若四桿機(jī)構(gòu)最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其余兩桿之和，則曲柄不存在，兩連架桿均為搖桿。但這種情況下形成的雙搖桿機(jī)構(gòu)與上述雙搖

35、桿機(jī)構(gòu)不同，它不存在整轉(zhuǎn)副。2.壓力角和傳動(dòng)角在生產(chǎn)中要求所設(shè)計(jì)的連桿機(jī)構(gòu)均不但能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)，而且還希望在傳動(dòng)功率過(guò)程中有良好的傳動(dòng)性能，即驅(qū)動(dòng)力應(yīng)能盡量發(fā)揮有效作用。如圖所示，若不考慮構(gòu)件慣性力、重心及運(yùn)動(dòng)副中摩擦力等影響，原動(dòng)件曲柄通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件搖桿的力f沿連桿bc的方向，它與c點(diǎn)絕對(duì)速度vc之間所夾得銳角 稱為壓力角。力f的有效分力ft=fcos。顯然， 愈小，fn愈小。力fn與力f的夾角稱為傳動(dòng)角。由圖知，=90-，它又等于連桿與搖桿所加銳角。因此，壓力角愈小，傳動(dòng)叫愈大，則對(duì)機(jī)構(gòu)工作愈有利。當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其傳動(dòng)角的大小事變化的，為了保證架構(gòu)傳動(dòng)良好，設(shè)計(jì)時(shí)通常應(yīng)使最小傳動(dòng)角

36、min50。在圖7中可以看出，當(dāng)曲柄ab轉(zhuǎn)到與機(jī)架ad重疊共線和拉直兩位置ab1、ab2時(shí)，bcd將出現(xiàn)極值，即當(dāng)bcd 90時(shí)，該角等于傳動(dòng)角；當(dāng)bcd 90 時(shí)，傳動(dòng)角=180-bcd。比較這兩個(gè)位置時(shí)的傳動(dòng)角，即可求最小傳動(dòng)角min。3.死角位置圖8 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置在圖8所示的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，設(shè)搖桿cd為主動(dòng)桿，而曲柄ab為從動(dòng)件。當(dāng)機(jī)構(gòu)處于圖示的兩個(gè)共線位置之一時(shí)，連桿與曲柄在一條直線上，出現(xiàn)了傳動(dòng)角=0的情況。這時(shí)主動(dòng)件cd通過(guò)連桿作用于從動(dòng)件ab上的力恰好通過(guò)其回轉(zhuǎn)中心，不產(chǎn)生力矩。因此，機(jī)構(gòu)在此位置時(shí)，不論驅(qū)動(dòng)力多大，也不能使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)在此種位置稱為死點(diǎn)位置。對(duì)于傳動(dòng)

37、機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，機(jī)構(gòu)有死點(diǎn)位置是不利的，應(yīng)該采取措施使機(jī)構(gòu)順利通過(guò)死點(diǎn)位置。對(duì)于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器，可以利用從動(dòng)件的慣性來(lái)通過(guò)死點(diǎn)位置。2.4.2拉板1的計(jì)算通過(guò)上面的論述我們可以看出利用解析法很難對(duì)拉板1進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，為了分析方便可以采用圖解法，判斷拉板1在運(yùn)動(dòng)中是否存在死點(diǎn)機(jī)傳動(dòng)角大小的變化，因?yàn)樵跈C(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中，為了保證機(jī)構(gòu)傳里性能良好，應(yīng)使min4050，這個(gè)問(wèn)題在上面以詳細(xì)介紹。下面就是采用圖解法，判斷拉板1在運(yùn)動(dòng)中是否存在死點(diǎn)及傳動(dòng)角大小的變化。已知:l1=320mm，l2=882mm，l3=520mm,l4=894.48mm，l5=743mm在20-13角之間變化，如圖9所示：圖9 拉板1的運(yùn)

38、動(dòng)簡(jiǎn)圖以下用圖解法求出min，以判斷機(jī)構(gòu)傳力性能是否良好，共有3個(gè)分析位置，的兩個(gè)極限位置和一個(gè)=0的位置。以1：10比例會(huì)制：1.位置一 =20繪圖步驟：（1） 做線段=/10=32mm，與水平方向夾角為20；（2） 以點(diǎn)為圓心，以=/10=88.2mm為半徑畫(huà)??；（3） 作ae=/10=89.448mm；（4） 作ed=/10=74.3mm；（5） 以d點(diǎn)為圓心，以為半徑，=/10=52mm為半徑畫(huà)弧與上弧交點(diǎn)為點(diǎn)；（6） 連接；（7） 在運(yùn)動(dòng)圖中測(cè)量=7970。2.位置二 =0繪圖步驟：（1） 作線段=/10=32mm，與水平夾角為0；（2） 以點(diǎn)為圓心，以=/10=88.2mm為半徑畫(huà)

39、?。唬?） 作ae=/10=89.448mm；（4） 作ed=/10=74.3mm；（5） 以d點(diǎn)為圓心，以為半徑，=/10=52mm畫(huà)弧交c2點(diǎn)；（6） 連接；（7） 在運(yùn)動(dòng)圖中測(cè)量=7979。3.位置三 =-13繪圖步驟：（1） 作線段=/10=32mm，與水平方向夾角為 -13；（2） 以點(diǎn)為圓心，以=/10=88.2mm為半徑畫(huà)??；（3） 作ae=/10=890488mm；（4） 作ed=/10=74.3mm；（5） 以d點(diǎn)為圓心，以=/10=52mm為半徑畫(huà)弧與上弧交點(diǎn)為點(diǎn)；（6） 連接;（7） 在運(yùn)動(dòng)圖中測(cè)量=8686。可見(jiàn)，位置一到位置三兩個(gè)極限位置時(shí)，的范圍是7086，符合40

40、50的要求，由開(kāi)始所論述的死點(diǎn)位置得出拉板1不會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)，即不會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，可以完成正常的運(yùn)動(dòng)周期。2.4.3 杠桿1的分析計(jì)算 根據(jù)上面敘述的原理圖和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，下面對(duì)杠桿1作進(jìn)一步的運(yùn)動(dòng)分析。主要是確定輥1轉(zhuǎn)動(dòng)情況與聯(lián)動(dòng)版之間的關(guān)系。其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（如下圖）： op與y軸負(fù)方向的夾角=129.474-90-22.126 =17.348 ao與x軸負(fù)方向的夾角=64.2755 ao與op的夾角=90+17.348-64.2755=43.0725 vo與op得夾角=90-43.0725 =46.9275 vo與pd的夾角=180-129.474-46.9275 =3.5985 vo與vp的夾角=9

41、0-3.5985=86.4 vpo與dp的夾角=360-129.474-90 =140.526 vpo與vp得夾角=140.526-90=50.526 vo=3201 根據(jù)v（x）=0 列方程式： vosin86.4=vposin50.526=413.736 vp=v0cos86.4+vpocos50.526 =320cos86.4+413.736cos50.526 =263+20.09 =283.09 =52011=520/283.09=1.83682.4.4 杠桿3的受力分析和強(qiáng)度校核1.受力分析 由于機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑較好，所以可以不考慮摩擦力，即為理想情況考慮。先取聯(lián)動(dòng)板上聯(lián)接液壓缸2的點(diǎn)和聯(lián)

42、接拉板3的點(diǎn)作受力分析，受力圖如下：fa=pp液壓缸工作壓力d液壓缸內(nèi)徑fa=141063.14（）=215.4kn可得力三角形：由前述關(guān)系可得:abc=28.33,cab=68.56,acb=180-28.33-68.56=83.11由正弦定理可得： fcsincab=fasinacbfb=fasinacbsincab =201.95knfd=fb=201.95kn取拉板作受力分析可得：拉桿3屬于二力桿，所以fd=fe=201.95kn 取杠桿3作受力分析：?jiǎn)为?dú)拿出杠桿3的a部分作受力分析：作力三角形：由前述可得：acb= 90 + 70.14 = 160.14cab=11.95abc=18

43、0 - 11.95 - 160.14 =7.91由正弦定理可得：ffsinabc=fsincab 可得出杠桿3的受力分析為： ab的剪力和剪力圖：x=-f1=-200.65knab的彎矩和彎矩圖：m(x)= -f1x=-200.65x當(dāng) x=0時(shí) m（0）=0 x=520時(shí) m（520）=104338nmbc的剪力和剪力圖：bc的分析：m = f3520sin9.2=16153.7nmbc的彎矩及彎矩圖為：m(x) = -fx + m + f3（x-520cos170.8） =413.559x 167970.59nm（513.3x513.3+480）2.杠桿3的強(qiáng)度校核： 合成杠桿3兩段的彎矩

44、圖可知危險(xiǎn)截面為b點(diǎn)。 b點(diǎn)的受力截面圖為：iy = a z2da = 90130yz2dz + -130-90yz2dz = 2.64724 10-4 m4h = 2 (130-90)=0.08m w= iz/h/2 = 6.6 10-3m3=mwmax=mmaxw=m(b)/wmb=167.96+167.95=335.91knm max=50.89mpa根據(jù),可選杠桿的材料為 zg230-4502.4.5 固定杠桿1、2的軸的設(shè)計(jì)與校核該軸轉(zhuǎn)速不高，載荷較大，它確定杠桿1，杠桿2處于同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。軸上受力分析：利用余弦定理將f0與f力合成 sf合2= f0+ f2- 2ff0cos60正弦定理

45、： f合sin60=f0sin得：f合=56.7kn=56.3f合2=28.4kn受力平衡方程為： 通過(guò)x軸、y軸方向的受力和彎矩分析，找出受彎矩最大處，此截面為危險(xiǎn)截面： 經(jīng)過(guò)計(jì)算得到 m危= 40448.5nm 材料選20crmnmo，n=1.7，許用應(yīng)力-1b=100mpa； 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) d 340448.51.71030.1100=138mm因存在油孔所以考慮加大直徑5%，取144mm；按疲勞強(qiáng)度校核安全系數(shù)：只校核危險(xiǎn)截面處即可；抗彎截面系數(shù)：w=0.1d3=1.13103mm2彎曲應(yīng)力幅： a=m危w=39.3mpa?。?m=0mpa 彎曲平均應(yīng)力 機(jī)械設(shè)計(jì) -1=480mpa

46、彎曲疲勞極限 =0.2 彎曲等效系數(shù) s=0.80 絕對(duì)尺寸系數(shù) =0.97 質(zhì)量系數(shù) k=1.3 彎曲有效應(yīng)力集中系數(shù)彎矩安全系數(shù)： s=-1ka+s+m=7.3 s1.7 ss 故安全2.5 輥?zhàn)拥膮?shù)選取及棍子上軸的校核2.5.1輥?zhàn)訁?shù)的選取輥?zhàn)又睆蕉?20mm，防止輥?zhàn)舆厜簜墓埽佔(zhàn)觾蛇叾剂粲械菇?0；總寬為400mm。輥?zhàn)虞S采用階梯軸，并開(kāi)有油槽。要使配合點(diǎn)容易滑刀，裝配時(shí)如果嵌裝的起點(diǎn)為尖角或倒角很小，側(cè)嵌裝嘗嘗很困難，所以，軸要有足夠錐度和倒角。軸的材料選20crmnmo，兩次淬火。-1b=100mpa，安全系數(shù)n=1.7。最小軸位取dmin = 98mm1. 輥?zhàn)由陷S承的

47、選用：軸的受力很大，所以采用調(diào)心軸承，左邊采用25220，右邊為25222。2. 軸承的校核： 軸承的工作溫度大于350，取=0.5，=103=10/3動(dòng)載荷p=29.5kn，兩軸承的額定動(dòng)載荷都是cr=20200kn，頂桿調(diào)整輸轉(zhuǎn)速n=96r/min工作壽命：（基本額定壽命） lh=106n（cftp）t=39346h式中： p 當(dāng)量動(dòng)載荷，n； c 基本額定動(dòng)載荷c=c n 軸承的轉(zhuǎn)速，r/min =103 壽命指數(shù)，球軸承=103 =3；滾子軸承=103 = 10/3。2.5.2 軸的強(qiáng)度計(jì)算 軸的強(qiáng)度與工作應(yīng)力的大小和性質(zhì)有關(guān)。在選擇軸的結(jié)構(gòu)和形狀時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。 1）使軸的形狀

48、接近于等強(qiáng)度條件。 2）盡量避免個(gè)軸段剖面突然改變以降低局部應(yīng)力集中。 3）改變軸上零件的布置，有時(shí)可以減少軸上的載荷。 4）改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)也可以減少軸上的載荷。1、支撐輥?zhàn)拥妮S在該軸上，主要是用來(lái)支撐輥?zhàn)拥?，所以它可以近似上認(rèn)為是一根梁，只承受彎曲。計(jì)算時(shí)主要考慮其剛度是否滿足要求即可。該軸上支撐的零部件有輥?zhàn)?、隔?2、透蓋73、螺釘13、透蓋67以及管坯，另外軸還有自重。其中輥?zhàn)拥闹亓繛?88，隔套72的重量為2.6，透蓋73的重量為7.85，螺釘13的重量為0.037，共有8件，透蓋67的重量為8.5，管坯的重量最大，即2500，軸的自重為44.6。該軸要求表面強(qiáng)度高、耐磨，心部有

49、較高的強(qiáng)度、韌性的零件，所以選20crmnmo，該材料是一種高強(qiáng)度的高級(jí)滲碳鋼，強(qiáng)度高于15crmnmo，塑性及韌性稍低，淬透性能及力學(xué)性能比20crmnti較高，淬火低溫回火具有良好的綜合力學(xué)性和低溫沖擊性能，滲碳淬火后具有較高的抗彎強(qiáng)度和耐磨性能，但磨削時(shí)易產(chǎn)生裂紋，焊接性能不好，常用于制造高硬度高強(qiáng)度的較大的重要滲碳件。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，=100mpa。（1） 分析受力情況通過(guò)對(duì)圖的分析，可知該軸上所受的力，如圖10所示。圖10 軸上受力圖圖11 彎矩圖圖12 三輥的位置當(dāng)三輥處于如圖12所示時(shí)的情況下，管坯分在軸承上的力是最大的。此時(shí)分擔(dān)到軸承上的力為： m1=2500cos60=12

50、50此時(shí)，輥?zhàn)虞S承上所承受的最大重量為：m = 188kg+2.6kg+7.85kn+80.037kg+8.5kg+1250kg1457.25kg作用在兩個(gè)軸承上的力為：g = mg=1457.259.8=14281.05n所以作用在一個(gè)軸承上的力為：f =g/1=14.28105kn/2=7.14kn另外輥?zhàn)由纤璩惺艿膲毫?而每個(gè)輥?zhàn)由纤惺艿膲毫椋篺=350/3=116.3kn而每個(gè)輥?zhàn)由嫌袃蓚€(gè)軸承來(lái)承受這個(gè)力，所以每個(gè)軸承上的支撐力為：f1=f2=116.3kn=58.3kn再加上輥?zhàn)蛹捌渌郊闹亓?，每個(gè)軸承上所承受的總的壓力為：f1=f2=58.3kn+7.14kn=65.44kn（2） 計(jì)算和經(jīng)過(guò)對(duì)10的分析得：559.5ra=65.44453.5+65.44118.5（3） 計(jì)算彎矩，畫(huà)彎矩圖(如圖11)，分析危險(xiǎn)截面 c處 d處（4） 確定軸徑 截面a 由上式可得： 取軸的直徑為：100。截面b 由上式可得： 取軸的直徑為：100。（5） 按疲勞強(qiáng)度校核安全系數(shù)由圖3-3可知，計(jì)算彎矩再d截面處最大。取許用安全系數(shù)，其校核計(jì)算如下：抗彎截面系數(shù)和抗扭截面系數(shù)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)最大彎矩和最小彎矩最大彎矩為： 最小彎矩為：最小彎矩發(fā)生在當(dāng)三個(gè)輥?zhàn)与x開(kāi)頂桿的瞬間，此時(shí)，輥?zhàn)虞S只承受輥?zhàn)蛹捌涓郊闹亓?，此時(shí)，每個(gè)軸承上所承受的力只有,所以兩端的