門式鋸機升降機構(gòu)及走行機構(gòu)設(shè)計-論文_第1頁
門式鋸機升降機構(gòu)及走行機構(gòu)設(shè)計-論文_第2頁
門式鋸機升降機構(gòu)及走行機構(gòu)設(shè)計-論文_第3頁
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長春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文PAGE1門式鋸機升降機構(gòu)及走行機構(gòu)設(shè)計摘要門式鋸機作為鋸切機械的一種,主要用來鋸切各種復(fù)雜斷面形狀的軋件,能夠獲得斷面整齊的定尺產(chǎn)品。鋸切機械一般裝設(shè)在軋機后面的生產(chǎn)線上,在很多情況下,整個軋鋼車間的生產(chǎn)量常因鋸機生產(chǎn)能力的限制而受到影響。門式鋸機的主要機構(gòu)有四部分:走行機構(gòu)、升降機構(gòu)、鋸片進(jìn)給機構(gòu)和鋸切機構(gòu)。通過這四部分實現(xiàn)鋸機的行走、鋸片的升降、進(jìn)退和旋轉(zhuǎn)運動。本文主要介紹,鋸機的走行機構(gòu)和升降機構(gòu)的設(shè)計。包括升降機構(gòu)電動機的選擇、螺旋升降器的選擇、聯(lián)軸器的選擇、固定升降機構(gòu)的梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計和校核,走行機構(gòu)電機的選擇、鏈傳動的設(shè)計、軸的設(shè)計、軸承的選擇和校核、軸承座的選擇、蝸桿減速器的選擇、機架和立柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計和校核等內(nèi)容。本次畢業(yè)設(shè)計的目的在于對一般的機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和校核,熟練掌握各種機械手冊的用法,熟練掌握Auto-CAD的使用方法,掌握一般零件的設(shè)計原則及方法,掌握一般標(biāo)準(zhǔn)零部件的選用原則,培養(yǎng)獨立動手的能力。關(guān)鍵詞:升降機構(gòu);走行機構(gòu);機架和立柱;橫梁PAGE1ABSTRACTAsakindofsawingmechanical,framesawingmachinesmostlyareusedtosawingallkindsofsophisticatedsectionalform,beabletosetthistypeofworkpieceobtainsectionregulartocertainsizeproduct.sawingmachinegeneralisfurnishedattheendofrollproductline.Inmanycases,theproductionofrollingplantislimitedtothemanufacturabilityofsawing.Theprincipalorganofframesawingmachinesis:runningmechanism,elevatingmechanism,feedingmechanismofsawbladeandsawinginstitution.Byusingofthistetrameroustorealizethestepingofsawing,fluctuatingofsawblade,advanceandretreatandwhirlingmotion.Thispapermostlyintroduce,thedesignofrunningmechanismandelevatingmechanismofsawing.Includeelevatingmechanism,selectingmotor,selectingscrewriser,selectingcoupling,designingandcheckinggirderoffixingelevatingmechanism,selectingelectricmotorofrunningmechanism,designingofchain-driven,designingaxial,selectingandcheckingbearing,selectingpillow,selectingwormreducer,physicaldesigningandcheckingchassisandupright.Thedesignforgraduationisaimedatdesigningandcheckingforgeneralmechanicalstructure,graspingusingofdifferentkindsofmechanicalhandbook,graspingusingofAuto-cad,graspingdesignphilosophyandmethodofgeneralcomponent,graspingattachprincipleofgeneralstandardscomponent,graspingabilityfortouchunassisted.Keyword:Elevatingmechanism;Runningmechanism;ChassisandUpright;Beam1.緒論1.1選題的背景和意義1.1.1工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用門式鋸機作為鋸切機械的一種,用來將軋制后的型材切頭、切尾或定尺。主要用來鋸切各種復(fù)雜斷面形狀如重軌、鋼管坯、薄管坯等:因為這類斷面軋件如果用剪切機剪切,切口會壓扁或彎曲,不能保證切口斷面質(zhì)量,而門式鋸機能夠獲得斷面整齊的定尺產(chǎn)品。鋸切機械在軋鋼車間里是輔助設(shè)備,一般裝設(shè)在軋機后面的生產(chǎn)線上。軋件多為斷面形狀比較復(fù)雜的高溫型材,在現(xiàn)代生產(chǎn)中,為了提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高成材率,隨著長尺軋制、長尺冷卻、長尺矯直技術(shù)的應(yīng)用,鋸機已成為定尺的重要工具。在很多情況下,整個軋鋼車間的生產(chǎn)量常因鋸機生產(chǎn)能力的限制而受到影響。1.1.2鋸機的分類和組成根據(jù)工作方式和結(jié)構(gòu)形式,鋸切機械可以分為兩類:1.鋸機。用于(停放著的)單根或整束軋件的切頭、切尾或切定尺長度。鋸切常溫軋件的鋸機稱為冷鋸機,鋸切高溫軋件的鋸機稱為熱鋸機。2.飛鋸機。用于將運行中的軋件切頭、切尾或切定尺長度。飛鋸機也可以分為冷飛鋸機和熱飛鋸機。門式鋸機則綜合了鋸機和飛鋸機的優(yōu)點。這種鋸切機設(shè)備重量輕,生產(chǎn)率高,鋸切質(zhì)量好并且可以鋸切較硬的鋼種。門式鋸機的主要機構(gòu)有四部分:鋸機走行機構(gòu)、鋸機升降機構(gòu)、鋸片進(jìn)給機構(gòu)和鋸切機構(gòu)。通過這四部分實現(xiàn)鋸機的行走、鋸片的升降、進(jìn)退和旋轉(zhuǎn)運動。本文主要介紹,鋸機的走行機構(gòu)和鋸機升降機構(gòu)。1.1.3鋸機的發(fā)展歷史早期的鋸機是固定式的,既無橫移機構(gòu)也無送進(jìn)機構(gòu),鋸切時用氣動小車將軋件送往鋸片。這種固定式鋸機的主要優(yōu)點是設(shè)備簡單,重量輕,生產(chǎn)率也比較高。但是這種鋸機由于用氣動小車送進(jìn)軋件,在送進(jìn)過程中常將軋件推彎,從而使鋸切后的切口斷面和軋件軸線不垂直,影響產(chǎn)品質(zhì)量。所以,固定式鋸機逐漸被移動式鋸機所取代。隨著軋鋼車間產(chǎn)量和軋件斷面的增大,工作行程較長和生產(chǎn)率較高的滑座式熱鋸機,在大型及中型型鋼車間得到廣泛應(yīng)用。早期的滑座式熱鋸機,滑座的送進(jìn)是沿著滑道滑行前進(jìn)的,因滑道磨損快,需要經(jīng)常更換滑道襯板,維護(hù)不便;此外,當(dāng)滑道磨損后,滑座不能保持平直的向前滑動,從而增加了鋸切時鋸機的振動幅度。因此,現(xiàn)在我國多用滾輪送進(jìn)代替滑道送進(jìn)。老式的齒輪齒條式橫移機構(gòu)雖然自鎖性能較好,但是,橫移齒輪和齒條常被油泥,鐵屑堵塞,不易清除,鋸機橫移困難,造成齒面過快磨損。滾輪則克服了這個缺點,但必須裝設(shè)有將鋸機夾緊在軌道上的夾軌器,以防止鋸機在工作時因行走輪移動而改變軋件的定尺長度,影響鋸切質(zhì)量。一般鋸機采用手動式夾軌器,結(jié)構(gòu)較簡單,但操作不便。現(xiàn)在多采用液壓傳動夾軌器,當(dāng)鋸機工作時,夾軌器夾緊軌道的頭部,橫移時夾軌器松拖。鋸切完畢,松開夾在軌道上的夾軌器,鋸切機構(gòu)返回原位,軋件繼續(xù)向前移動。此種方式雖然嚴(yán)格保持同步,但只用于軋件運行速度較低(一般不超過1m/s)的生產(chǎn)流程中。門式鋸機采用直線導(dǎo)軌實現(xiàn)行走運動。直線導(dǎo)軌又稱滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌,用于直線往復(fù)運動場合,擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載,同時可以承擔(dān)一定的扭矩,可在高負(fù)載的情況下實現(xiàn)高精度的直線運動直線軸承主要用在自動化機械上比較多,像德國進(jìn)口的機床、紙碗機、激光焊接機等等,當(dāng)然直線軸承和直線軸是配套用的。像直線導(dǎo)軌主要是用在精度要求比較高的機械結(jié)構(gòu)上,滑塊使運動由曲線轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€。直線軸承是與淬火直線傳動軸配合使用,作無限直線運動的系統(tǒng)。負(fù)荷滾珠和淬火傳動軸因為是點接觸,容許載荷較小,但直線運動時,摩擦阻力最小,精度高,運動快捷。無論是滑動送進(jìn)還是滾輪送進(jìn),其設(shè)備重量都較大,四連桿式鋸機設(shè)備重量比較輕,而且裝設(shè)有送進(jìn)齒輪和齒條傳動,工作行程也比較大,所以應(yīng)用較多。送進(jìn)機構(gòu)的電動機裝在鋸座上,經(jīng)過減速機及安全連軸器使曲柄擺動從而帶動鋸架前后移動,實現(xiàn)進(jìn)鋸和退鋸,所以必須合理的選擇曲柄和連桿尺寸才可以保證鋸片基本上是水平移動的。曲柄的下端有與它做成一體的扇形平衡重,以平衡可移動系統(tǒng)的重量,降低送進(jìn)電動機的能耗。為了提高鋸切端面質(zhì)量和定尺精度,門式鋸機用螺旋升降機構(gòu)代替四連桿機構(gòu)。鋸片的升降運動是通過螺旋升降機帶動移動梁,沿著立柱上、下移動來實現(xiàn)的,螺旋升降機構(gòu)一端在頂梁上,另一端伸出的螺桿固定在移動梁上,通過螺旋傳動,將螺母的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)槁輻U的直線運動,從而實現(xiàn)了鋸片的升降運動。螺旋升降器結(jié)構(gòu)主要為由機身、含內(nèi)螺紋之銅件、螺桿及其它附件組成。在設(shè)計規(guī)范上從0.5噸-100噸,有多種規(guī)格。其動態(tài)承受力從0.3噸-26噸,舉升速度可高達(dá)3600mm/min。螺桿端在應(yīng)用上又可分為頂板式、栓孔式、牙口式、平口式。螺旋升降器具有體積小、功能多、重量輕、無噪音、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、靈活、動力源廣、傳動效率高、使用壽命長等特點。可以頂升、降落、提升、下壓、推進(jìn)、翻轉(zhuǎn)等多種安裝使用方式。螺旋升降機可單臺或多臺組合使用。1.2國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀1.2.1國外的研究現(xiàn)狀國外的工業(yè)相當(dāng)發(fā)達(dá),像德、美、日等發(fā)達(dá)國家的鋸切技術(shù)已達(dá)到領(lǐng)先水平,其可靠性、準(zhǔn)確率、及效率都較高,而且維修率較低。已走在當(dāng)今的鋸切技術(shù)前沿,其主要的趨勢如下:(1)加工精度進(jìn)一步提高。采用先進(jìn)的變頻電動機驅(qū)動,精密的滾珠絲杠和激光定位方式,配以伺服控制的液壓系統(tǒng),由計算機自動在線監(jiān)控鋸切全過程,鋸片速度、進(jìn)給速度、卡緊力均可做到任意控制、最優(yōu)化組合,由此提高鋸機的加工精度。(2)鋸機加工高效化、范圍擴大化。提高鋸切效率,尤其是提高厚材及硬質(zhì)合金效率,避免鋸切成為整條生產(chǎn)線的瓶頸,一直是鋸切技術(shù)領(lǐng)域多年的關(guān)注的焦點。(3)鋸機的全數(shù)控化、網(wǎng)絡(luò)化。大型工件的切割過程往往持續(xù)數(shù)小時,為保證一人多機的生產(chǎn)條件,提高鋸切加工的精度和效率,鋸切過程的全數(shù)字化勢在必行。1.2.2國內(nèi)的研究現(xiàn)狀鋸機在近年來在國內(nèi)有了飛速的發(fā)展。然而必須看到,我們目前所做的工作,無論是鋸床的電控設(shè)計方面還是機械設(shè)計方面,仍然是仿制國外七,八時年代的同類產(chǎn)品。隨著機械加工工業(yè)的崛起和冶金軋制企業(yè)整體工業(yè)基礎(chǔ)的提高,對于鋸機的各種技術(shù)性能也提出了更高的要求,所以急需研制更高性能的各種鋸機。1.3本文的研究內(nèi)容本文研究的門式鋸機主要由四部分組成:鋸切機構(gòu)、升降機構(gòu)、進(jìn)給機構(gòu)和走行機構(gòu)。四大機構(gòu)分別能夠?qū)崿F(xiàn)鋸片的旋轉(zhuǎn)、升降、進(jìn)退以及走行運動。本文主要介紹鋸機的走行機構(gòu)和升降機構(gòu)的設(shè)計。包括升降機構(gòu)電動機的選擇、螺旋升降器的選擇、聯(lián)軸器的選擇、固定升降機構(gòu)的梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計和校核,走行機構(gòu)電機的選擇、鏈傳動的設(shè)計、軸的設(shè)計、軸承的選擇和校核、軸承座的選擇、蝸桿減速器的選擇、機架和立柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計和校核等內(nèi)容。本次畢業(yè)設(shè)計的目的在于對一般的機械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和校核,熟練掌握各種機械手冊的用法,熟練掌握Auto-CAD的使用方法,掌握一般零件的設(shè)計原則及方法,掌握一般標(biāo)準(zhǔn)零部件的選用原則,培養(yǎng)獨立動手的能力。2.總體方案設(shè)計2.1主要技術(shù)參數(shù)1)鋸切直徑Φ400mm;2)升降機構(gòu)的升降速度V1=0.05m/s;3走行機構(gòu)的走行速度V2=0.1m/s;4)驅(qū)動方式為電動驅(qū)動。2.2具體的設(shè)計方案根據(jù)設(shè)計要求本設(shè)計升降機構(gòu)和走行機構(gòu),具體設(shè)計方案如下:根據(jù)鋸切及進(jìn)鋸機構(gòu)的重量,計算出符合要求的電機,根據(jù)鋸機要求的升降速度計算出螺旋升降器的轉(zhuǎn)速,從而確定出傳動比,選取螺旋升降器。根據(jù)電機的輸出端直徑轉(zhuǎn)速及扭矩選取電機端聯(lián)軸器,根據(jù)螺旋升降器的輸入端直徑確定升降器端的聯(lián)軸器。根據(jù)電機和螺旋升降器的安裝位置確定梁的寬度,根據(jù)設(shè)計要求確定梁的跨度。初步設(shè)計梁的尺寸,對梁進(jìn)行受力分析及校核,畫升降機構(gòu)的草圖,查看機構(gòu)中各零件是否有干涉的地方再進(jìn)行修改,優(yōu)化設(shè)計。2.2.1走行機構(gòu)的設(shè)計走行機構(gòu)的設(shè)計,首先確定各部分的重量,進(jìn)而計算出走行機構(gòu)驅(qū)動的電機功率。根據(jù)設(shè)計車輪的直徑及走行速度確定大鏈輪的轉(zhuǎn)速,對鏈輪進(jìn)行初步設(shè)計。確定鏈傳動的傳動比及大,小鏈輪的齒數(shù),鏈傳動的中心距等參數(shù),對鏈傳動校核。根據(jù)小鏈輪的轉(zhuǎn)速及電機的轉(zhuǎn)速確定螺桿減速器的傳動比,選擇蝸桿減速器。根據(jù)電機及減速器選擇聯(lián)軸器,根據(jù)蝸桿輸出軸確定輸出端聯(lián)軸器,根據(jù)車輪直徑對走行機構(gòu)的軸受力分析及校核,然后選擇軸承及校核,計算軸承壽命。2.2.2升降機構(gòu)的設(shè)計機架及立柱設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求的跨度初步設(shè)計機架草圖,然后對機架進(jìn)行受力分析及校核。各部分初步設(shè)計之后,根據(jù)各部分機構(gòu)畫總裝配圖,根據(jù)走行螺桿減速器的中心高及鏈傳動的中心距及偏角確定車輪軸的安裝位置,確定車輪的位置后確定軸承座的位置,從而確定機架上電機及軸承座底座的位置及尺寸。在畫裝配圖的過程中遇到問題時再對設(shè)計進(jìn)行調(diào)整,從而使設(shè)計結(jié)構(gòu)合理化。圖2.1升降及走行機構(gòu)簡圖3.升降機構(gòu)的設(shè)計3.1電動機的選擇升降機構(gòu)用于使鋸切機構(gòu)和進(jìn)鋸機構(gòu)作垂直運動。當(dāng)鋸切機構(gòu)和進(jìn)鋸機構(gòu)將工件鋸切之后,由升降機構(gòu)將鋸片抬起。這樣進(jìn)鋸機構(gòu)就可以將鋸片空轉(zhuǎn)退回原位。所以升降機構(gòu)承載鋸切和進(jìn)鋸機構(gòu)的總重量。已知鋸切機構(gòu)的重量為Q=2800N,進(jìn)鋸機構(gòu)的重量為=3100N,機構(gòu)的升降速度為=0.05m/s,則升降機構(gòu)所需電機功率為:(3.1)由于該鋸機的鋸切機構(gòu)和進(jìn)鋸機構(gòu)的升降均由此電機完成,所以該電機的工作負(fù)荷比較大,為了滿足要求,應(yīng)選一個比較大容量的電機,在此選取一個安全系數(shù)為10,則=2.95kw.通過查文獻(xiàn)[1]表4.12-2,初選電機型號為Y100L-2.。詳細(xì)電機參數(shù)見表3.1表3.1電機參數(shù)表電動機型號額定功率kw額定轉(zhuǎn)速r/min額定電流A中心高H/min外伸軸段DE/min電機質(zhì)量kgY100L3.028706.39100333.2螺旋升降機的選擇螺旋升降機提供強制機械運動,精確的定位和穩(wěn)定的提升速度。標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造包括直立或倒立形式,移動或旋轉(zhuǎn)螺旋升降機,法蘭,螺紋或鉸接端。根據(jù)升降機構(gòu)的升降速度=0.05m/s及承載的重量=5900N=0.59t,查文獻(xiàn)[2]選擇承載能力為1噸螺旋升降器即可滿足要求。考慮到螺旋升降安全性選取安全系數(shù)為K=2,則最終選取2噸螺旋升降機。型號為M9001,螺距為P=0.25英寸,螺桿直徑為d=1英寸,速比為i=6,結(jié)構(gòu)形式為倒立構(gòu)造,鉸接端。(3.2)——螺旋升降機絲杠轉(zhuǎn)速V——升降機構(gòu)的升降速度P——絲杠螺距(3.3)i——螺旋升降器速比——電動機輸出轉(zhuǎn)速所得電機輸出轉(zhuǎn)速符合初選電動機額定轉(zhuǎn)速。螺旋升降器的重量是17磅=7.718公斤。3.3聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器是聯(lián)結(jié)兩軸或軸和回轉(zhuǎn)件,在傳遞運動和動力過程中一同回轉(zhuǎn)而不脫開的一種裝置。此外,聯(lián)軸器還可能具有補償兩軸相對位移,緩沖和減振以及安全防護(hù)等功能。通過對各種聯(lián)軸器的比較,凸緣聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,裝拆方便,剛性好,傳遞轉(zhuǎn)矩大等特點,滿足升降機構(gòu)的傳動要求,所以擬選用YL型凸緣聯(lián)軸器。由于電機端與螺旋升降機輸入端輸入端距離較短,所以選擇標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器分別與電機和螺旋升降機相聯(lián),并在中間加帶法蘭的接管與兩個半聯(lián)軸器相聯(lián)實現(xiàn)傳動目的。3.3.1電機端半聯(lián)軸器的選擇根據(jù)電機功率及轉(zhuǎn)速計算聯(lián)軸器的理論轉(zhuǎn)矩(3.3)根據(jù)文獻(xiàn)[3]表29.1-1聯(lián)軸器的工況系數(shù)為K=1.9,計算轉(zhuǎn)矩(3.4)N——電機額定功率n——電機額定轉(zhuǎn)速K——電機的工況系數(shù)由于電機輸出端軸徑d=28mm長度L=60mm所以在文獻(xiàn)[4]表11-4查得LY4凸緣聯(lián)軸器的軸孔直徑符合要求,而且該聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩Tn=112>Tc=18.97,許用轉(zhuǎn)速[n]=9500r/min>n=3000r/min也符合要求。故選擇聯(lián)軸器的型號為LY4聯(lián)軸器,重量約為2.47kg,外徑D=100mm。3.3.2螺旋升降機端半聯(lián)軸器的選擇該半聯(lián)軸器同樣選擇LY4凸緣聯(lián)軸器。由于該端聯(lián)軸器于螺旋升降機水平輸入端相聯(lián),所以聯(lián)軸器內(nèi)孔直徑根據(jù)螺旋升降機輸入端直徑而定。螺旋升降機輸入端直徑d=28mm,配合長度L=60mm。在標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器中無與之相符的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑所以該半聯(lián)軸器的內(nèi)徑為非標(biāo)準(zhǔn)的,型號為LY4聯(lián)軸器,重量約為2.47kg,外徑D=100mm。3.4固定升降機構(gòu)的梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計和校核3.4.1梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是考慮滿足梁的強度和剛度的條件下,盡量減輕梁的重量,且降低成本。故該梁采用焊接結(jié)構(gòu)的空心梁,用厚度為20mm的Q235鋼板焊接而成。考慮到電機兩端的輸出軸的安裝高度于電機的中心高度相等時,其結(jié)構(gòu)尺寸過大,結(jié)構(gòu)不緊湊,為滿足電機的安裝尺寸要求,所以在安裝電動機的梁部分焊接成凹槽形以降低電動機的中心高度其具體的結(jié)構(gòu)尺寸由機架和立柱的總體尺寸確定,其結(jié)構(gòu)簡圖如圖3.1所示。圖3.1梁的結(jié)構(gòu)尺寸3.4.2梁的校核Q235鋼的機械性能由文獻(xiàn)[5]表2.1查得,取梁的安全系數(shù),則該梁的許用應(yīng)力為:。1.對梁的靜強度校核(1)對梁受力分析設(shè)梁所受的載荷均為集載荷,則對梁的受力簡化如圖3.2a所示。圖中——電動機的重力,——升降機構(gòu)的負(fù)載的重量,——立柱對橫梁的豎直支反力為了確保橫梁的強度滿足要求,計算對各個力均取一個安全系數(shù)S=2,即(2)計算支反力(3)畫出橫梁的彎矩圖該梁在不工作時的彎矩圖如圖3.2b所示(4)確定危險剖面根據(jù)橫梁的結(jié)構(gòu)圖可知,在固定電機的梁段E處,由于設(shè)有凹槽結(jié)構(gòu),即為該橫梁的截面尺寸最小處。又根據(jù)彎矩圖可知,恰恰在該位置橫梁所承受的彎矩是最大的。由于可以確定E截面為該橫梁的危險截面。(5)強度校核橫梁所受的最大應(yīng)力為:(3.5)——橫梁所受的最大應(yīng)力,Mpa;——橫梁所受的最大彎矩,。由彎矩圖知,;——橫梁要校核的截面的危險點到截面形心的距值,;——橫梁的截面對Z軸的慣性矩,(3.6)對于此截面由公式(3.6)得:則該橫梁強度滿足要求。2.鋸工作時梁的強度校核(1)對梁受力分析鋸機工作時,鋸片受到鋸切力的作用,鋸切力F=10801N,設(shè)梁所受的載荷為集中載荷,則對梁的受力分析如圖3.3a所示。圖3.3梁的受力分析圖中——電動機的重力,——鋸機工作時,升降機構(gòu)所受的工作載荷,——立柱對橫梁的豎直支反力;(2)計算支反力(3)畫出橫梁的彎矩圖該梁在不工作時的彎矩圖3.3b所示(4)確定危險剖面根據(jù)橫梁的結(jié)構(gòu)圖可知,在固定電機的梁段E處,由于設(shè)有凹槽結(jié)構(gòu),即為該橫梁的截面尺寸最小處,但彎矩也最小。而根據(jù)彎矩圖可知,在C、D截面處橫梁所承受的彎矩相等且最大,但截面尺寸也是最大值。由此可以確定C、D、E截面為該橫梁的危險截面。(5)橫梁C、D截面強度校核橫梁在C、D截面所受的最大應(yīng)力相等,其最大應(yīng)力為:由公式(3.5)得:——橫梁所受的最大應(yīng)力,Mpa;——橫梁所受的最大彎矩,由彎矩圖知,;——橫梁要校核的截面的危險點到截面形心的距離,;——橫梁的截面對Z軸的慣性矩,對于此截面由公式(3.6)得:則C、D截面的強度滿足要求。(6)橫梁E截面強度校核橫梁E截面所受的最大應(yīng)力為:由公式(3.5)得:——橫梁所受的最大應(yīng)力,Mpa;——橫梁所受的最大彎矩,N.m.由彎矩圖知,;——橫梁要校核的截面的危險點到截面形心的距;——橫梁的截面對Z軸的慣性矩。對于此截面由公式(3.6)得:;則E截面的強度滿足要求。4.走行機構(gòu)的設(shè)計4.1走行機構(gòu)電機選擇已知鋸切機構(gòu)的總重量為Q=2800N,進(jìn)鋸機構(gòu)的總重量為G=3100N,升降機構(gòu)的總重量為B=2500N,機架與立柱的總重量為W=3000N,走行機構(gòu)的總重量為J=3000N。因此,整個鋸機的總重量約為:(4.1)已知走行機構(gòu)的走行速度V=0.1m/s。則所需電機功率:(4.2)綜合考慮各方面因素,初選Y90L表4.1電機參數(shù)表電動機型號額定功率kw額定轉(zhuǎn)速r/min同步轉(zhuǎn)速r/min中心高H/min外伸軸端電機重量kgY90L1.51400150090274.2鏈傳動的設(shè)計4.2.1鏈傳動的特點鏈傳動是屬于具有中間撓性件的嚙合傳動,它兼有齒輪傳動和帶傳動的一些特點。與齒輪傳動相比,鏈傳動的制造與安裝精度要求較低;鏈輪齒受力情況較好,承載能力較大,有一定的緩沖和減振性能;中心距可大而結(jié)構(gòu)輕便。與摩擦型帶傳動相比,鏈傳動的平均傳動比準(zhǔn)確;傳動效率稍高;鏈條對軸的拉力較?。煌瑯邮褂脳l件下,結(jié)構(gòu)尺寸更為緊湊;此外,鏈條的磨損伸長比較緩慢,張緊調(diào)節(jié)工作量較小,并且能在惡劣環(huán)境條件下工作。鏈傳動的主要缺點是:不能保持瞬時傳動比恒定;工作時有噪聲;磨損后易發(fā)生跳齒;不適用于受空間限制要求中心距小及急速反向傳動的場合。鏈傳動的應(yīng)用范圍很廣。通常,中心距較大,多軸,平均傳動比要求準(zhǔn)確的傳動,環(huán)境惡劣的開式傳動,低速重載傳動,潤滑良好的高速傳動等都可成功的采用鏈傳動。鑒于以上鏈傳動的優(yōu)缺點,走行機構(gòu)的傳動采用鏈傳動。4.2.2鏈的傳動設(shè)計1.確定大鏈輪的轉(zhuǎn)速初選車輪的直徑D=120mm,走行速度V=100mm/s,(4.3)由(4.3)得:2.確定鏈傳動的傳動比及鏈輪的齒數(shù)選取鏈傳動的傳動比i=3,則小鏈輪的轉(zhuǎn)速為。根據(jù)文獻(xiàn)[2.22-87]表22.2-2,設(shè)鏈輪圓周速度,選取小鏈輪的齒數(shù)為,則大鏈輪的齒數(shù)。3.設(shè)計功率(4.4)(4.5)以上式中:——工況系數(shù),由文獻(xiàn)[2.22-87]表22.2-3查得;P——傳遞功率,kw。即電機功率,;——小鏈輪齒數(shù)系,由文獻(xiàn)[2.22-87]表22.2-4查得;——多排鏈排數(shù)系數(shù),由文獻(xiàn)[2.22-87]表22.2-5查得。4.鏈條型號及鏈條節(jié)距根據(jù)文獻(xiàn)[2.22-87]表22.2-2,由于設(shè)計功率,小鏈輪的轉(zhuǎn)速,選定鏈型號為16A,由文獻(xiàn)[2.22-87]表22.2-1查得,所對應(yīng)的鏈節(jié)距。5.驗算小鏈輪輪轂孔徑根據(jù)文獻(xiàn)[2.22-83]表22.2-6查得小鏈輪的最大輪轂孔徑為,又小鏈輪輪轂孔徑。,滿足要求。6.初定中心距最小中心距:(4.6)鏈輪最大中心距:(4.7)故取。7.鏈長節(jié)數(shù)(4.8)鏈節(jié)數(shù)最好為偶數(shù),所以取。8.鏈條長度(4.9)9.理論中心距(4.10)10.實際中心距(4.11)11.計算鏈速(4.12),屬于低速傳動。12.有效圓周力(4.13)13.作用于軸上的拉力(4.14)——鏈傳動的有效圓周力,單位為N;——壓軸力系數(shù),對于水平傳動14.確定潤滑方式鏈速鏈節(jié)距mm,選用人工潤滑。15.計算鏈輪的主要幾何尺寸小鏈輪分度圓直徑(4.15)由公式(4.15)得:大鏈輪分度圓直徑由公式(4.15)得:16.鏈的靜強度校核(4.16)以上式中:n——靜強度安全系數(shù);Q——鏈條極限拉伸載荷,查文獻(xiàn)[2.22-87]表22.2-1;——工況系數(shù),查文獻(xiàn)[2.22-87]表22.2-3,;F——有效拉力,即有效圓周力,;——離心力引起的拉力,當(dāng)時可忽略——懸掛拉力查文獻(xiàn)[2.22-87]圖22.2-4,在和中選用大者,故取——查文獻(xiàn)[6]表3.2-3取=1.3;q——查表22.2-1取q=2.60kg/m;a——兩鏈輪中心線于水平面的傾斜角;n——許用安全系數(shù),取[n]=4;因為n>[n],所以鏈傳動滿足強度要求。4.3軸的設(shè)計4.3.1選擇軸的材料選用45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)處理,查文獻(xiàn)[3.26-4]表26.1-1,,,,。4.3.2按扭轉(zhuǎn)強度初步計算軸徑由于走行機構(gòu)由一臺電機驅(qū)動,螺桿減速器將功率分到走行輪上,所以每根軸承擔(dān)的功率約等于總功率的一半。即P=0.5P電機=(4.17)軸端車成螺紋,用于的圓螺母的安裝。為使結(jié)構(gòu)緊湊,更好的滿足強度要求,綜合各方面的因素,取軸端最小直徑。4.3.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸的受力,選60000型滾動軸承,為了便于軸承的裝配,取裝軸承處的直徑,初選滾動軸承6010型深溝球軸承。軸的結(jié)構(gòu)裝配如圖4.1所示。車輪由軸的兩端裝入,然后用圓螺母鎖緊。在軸50處裝入滾動軸承后,載軸端裝上端蓋。在小軸端裝入大鏈輪,用圓螺母鎖緊。圖4.1軸的裝配圖4.3.4軸上受力分析電機傳遞給車輪軸的轉(zhuǎn)矩(4.18)鏈條對鏈輪的有效圓周力(4.19)將F移到車輪軸上為,同時增加對車輪軸的轉(zhuǎn)矩(4.20)于基本相等說明計算正確,取與豎直面的夾角將其分解為對車輪軸的水平方向力和垂直方向力。地面對兩個車輪的阻力,將、都移到車輪軸上。同時也增加對車輪軸的轉(zhuǎn)矩(4.21)從而可以計算出地面對兩個車輪的支撐力詳細(xì)的受力分析如圖4.2所示。圖4.2軸的空間受力圖水平面內(nèi)的受力分析圖4.3軸水平面受力圖圖4.4軸水平面彎矩圖得得則水平面內(nèi)的彎矩為2.垂直面內(nèi)的受力分析圖4.5軸垂直面受力圖圖4.6軸垂直面彎矩圖得得則垂直面內(nèi)的彎矩為4.3.5合成彎矩和轉(zhuǎn)矩合成彎矩(4.22)由公式(4.22)得:轉(zhuǎn)矩計算彎矩,轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)變化處理,(4.23)由公式(4.23)得:圖4.7軸的合成彎矩圖圖4.8軸的彎矩圖圖4.9軸計算彎矩圖從以上的彎矩圖中可以看出C出為危險截面。4.3.6軸的強度校核1.按彎扭合成校核軸的強度對危險面進(jìn)行校核:(4.24)因為此處為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力,所以由公式(4.24)得:故軸的強度滿足要求。2.精確校核軸的疲勞強度(1)校核截面C:抗彎截面系數(shù)(4.25)抗扭截面系數(shù)(4.26)彎矩和彎曲應(yīng)力為:由和T按比例可計算得:=24.16Mpa(4.27)扭矩T即扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為:T=438990=(4.28)過盈配合處的值,由參考文獻(xiàn)[7]附表3-8求出,=2.63,并取,于是=2.63=軸按磨削加工,由參考文獻(xiàn)[7]附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)故得綜合影響系數(shù)為:(4.29)(4.30)所以軸在截面C處的安全系數(shù)由參考文獻(xiàn)[7]表3-1及3-2查得碳鋼的特性系數(shù),取(4.31)(4.32)(4.33)由參考文獻(xiàn)[3]查得S=1.5故該軸在截面C處的強度是足夠的。(2)校核D截面:抗彎截面系數(shù)由公式(4.25)得:mm抗扭截面系數(shù)由公式(4.26)得:=25000mm彎矩及彎曲應(yīng)力由可計算得:M=300000由公式(4.27)得:扭矩T及

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