畢業(yè)論文--剪切機設計2

1、摘要abstractii1緒論11.1設計選題的背景11.2 夕卜帀11.2.1我國剪切機的發(fā)展過程11.2.2國內外剪切機研究現(xiàn)狀及方向31.3研究方法與內容42 設計方案的確定52.1剪切機的種類52.1.1剪切機的類型和用途52.1.2平行刀片剪切機的結構及特點62.2設計方案的確定73.剪切機參數計算3.1結構參數93.1.1刀片行程93.1.2刀片尺寸103.1.3剪切次數103.2力能參數103.2.1確定公稱剪切力103.2.2剪切力矩與摩擦力矩 113.3電動機的選擇 1 =3.3.1電動機有關參數的確定173.3.2剪切時間的確定19333電動機容量的選擇193.4電動機的校

2、核203.4.1總的飛輪矩的確定203.4.2繪制電動機的負載圖214. 主要零部件的設計及強度校核244.1曲軸244.1.1曲軸的結構設計244.1.2軸的強度校核244.2機架強度校核274.2.1求岀圖形的形心坐標274.2.2危險截面的慣性矩284.2.3矩形截面的受力284.2.4校核機架強度294.3傳動系統(tǒng)的設計與校核294.3.1減速器的計算與校核304.3.2齒輪傳動的參數314.3.3齒輪接觸疲勞強度校核314.3.4齒根彎曲疲勞強度校核344.4滑道的彎曲校核：35441對刀架進行受力分析：354.4.2計算其滑道彎矩: 374.4.3計算抗彎截面模量: 374.4.4

3、計算彎曲應力：374.4.5計算許用應力：374.4.6彎曲強度校核： 375 /i可/冃纟j 彳1385潤滑方式的選擇：385.2使用該剪切機的注意事項、維護規(guī)程及故障處理方法： 38521注意事項：385.2.2維護規(guī)程：395.2.3常見事故處理：39結束語4041參考文獻42附錄143附錄245附錄347附錄449附錄552392噸剪切機的設計摘要本次畢業(yè)設計的題目是392噸剪切機的設計。為曲柄連桿式剪切機。它的特點是 下刀片固定不動，剪切過程是靠上刀片的運動來實現(xiàn)的。其工作原理為電動機帶動一軸 轉動，經單級齒輪減速器把運動傳遞到二軸，二軸再通過齒輪減速把運動傳遞到曲軸， 在離合器的作

4、用下，曲軸通過它的偏心連桿帶動刀架在機身的導軌內上下移動，刀刃隨 刀架一起移動實現(xiàn)剪切，下剪刃與機身底座上的刀臺靠螺栓鏈接固定不動。離合器每合 一次，滑塊上下往復運動一次，既完成一次剪切工作。通過計算剪切機的結構參數和力 能參數來確定主要零部件的尺寸，確定電動機的型號。校核主要部件的強度是否符合要 求，最終確定剪切機的各部分的技術參數。選擇設備的潤滑方式，在使用過程中的注意 事項和簡單的故障處理方法關鍵i司：上浮動式；剪切機；力能參數；強度計算；潤滑；維護the des i gn for 390 tons of billet shearsabstractthe topic of this gr

5、aduation design is <the design of 392 tons of shearing machine>. which can be classfied as the crank connecting rod type shear machine. its characteristic is the blade fixed,the shear process is depend on the blade motion. its working principle for the motor drive shaft rotation, the single st

6、age gear reducer the movement to a second shaft, the shaft through the gear reduction again the movement to the crankshaft, in under the action of the clutch, the crankshaft through its eccentric connecting rod drives the tool post move up and down inside the guide rail of the fuselage, with move to

7、ol post implementation shear blade, the shear blade and the knife set on the airframe base on bolt fixed link. clutch every unity, thumb up and down reciprocating motion, is a shear work done. can through the calculation of structure parameters and force of shearer parameters to determine the size o

8、f the main components, determine the type of the moto匸 check the strength of the main parts is in accordance with the requirements, the final shear machine technical parameters of each part. choose equipment lubrication method, matters needing attention in using process and simple troubleshooting me

9、thods.keywords： crank connecting rod;shearing machine; strength calculation; lubrication;1.緒論1.1設計選題的背景剪切機在機械制造業(yè)以及其它工業(yè)屮占有重要地位，用于板材、型材的直線、曲線 剪切和沖型、壓型、剪切和精密間斷等工作。廣泛地應用于電機電器、儀器儀表、農機、 鍋爐、金屬結構、起重、橋梁、建筑、機械、交通運輸工業(yè)、冶金工業(yè)、船舶、航空和 國防工業(yè)等部門。我們日常接觸到的鋼鐵產品幾乎全部需要經過剪切這一道工序：在煉 鋼廠連鑄車間，紅熱的鋼坯需要剪切機剪成規(guī)定長度的鋼坯，熱剪機是軋鋼和連續(xù)鑄鋼 牛產線

10、上的重要設備；在連軋車間各種板材需要切邊、切頭、定尺寸；在建筑工地，各 種型號的鋼筋也需要剪切成規(guī)定尺寸的長度；在模鍛件、車昆鍛件和冷、溫擠擠壓件等生 產批量較大的機械制造部門，棒料是主要的原材料，棒料剪切機就是為這些鍛壓工藝準 備坯料的主要設備。隨著時代的發(fā)展和科學的進步，鋼鐵行業(yè)也得到了相應的發(fā)展。剪切機在鋼鐵行業(yè) 屮一直扮演著重要的角色。在軋件的處理上剪切機是不可或缺的。剪切機的工作情況直 接影響到整個生產線的工作質量和工作效率。特別是在應對突發(fā)事故12-切機更起到了 保護安全生產線的作用。由于其在軋鋼機械輔助設備中的重要性，對于剪切機的技術改 革和創(chuàng)新從來都沒有停止過。本設計主要對平面

11、剪切機進行研究1.2國內外研究現(xiàn)狀1.2.1 我剪切機的發(fā)展過程解放前后，我國的剪切機工業(yè)極其落后。在五十年代，我國開始測繪、仿制國外剪 切機。六十年代初期，逐步轉入自行設計制造階段，并開始發(fā)展品種規(guī)格，剪切機制造 技術水平有了一定的提高。到了八十年代，我國剪切機已經發(fā)展了 50多個品種規(guī)格的 產品，液壓剪切機的研制與應用進入起步階段。在國內2007年4月8日，經過馬鞍山公司近-一年的攻關研究，年產60萬噸棒材生 產線850噸冷剪切機及定尺機成套設備,順利通過了中國冶金設備總公司的試車和驗收, 各項技術指標和參數完全符合設計要求。成為繼河南洛陽礦山機械廠之后，國內第二家 制造最大冶金剪切設備的

12、廠家。850噸冷剪切機及定尺機成套設備是年產60萬噸棒材生產線設備。用于冷態(tài)圓 鋼，螺紋鋼，棒材軋件定尺剪切，它的最大剪切力大于850t,剪刃有效剪切寬度大于 1200mm,被剪切棒材規(guī)格12-50mm圓鋼，螺紋鋼，定尺長度612m。制作這臺工藝復 雜，技術難度空前的單體設備在該公司尚屬首次，就是國內也只有河南洛陽礦山機械廠 一家。為此，該公司把它作為新產品開發(fā)項目。該公司工程技術人員大膽創(chuàng)新，按照意 大利達涅利司圖紙的技術要求，設計出一套行之有效加工和裝配的工藝方案。為保證冷 剪結構件箱體各相對面和內腔體的軸孔尺寸公差和形位公差在同軸度和位置度上，便于 穿過和擺放偏心軸，該公司利用捷克250

13、數控鋰銃機進行數控編程，加工，確保萬無一 失。耍在不足10平方米的箱體里裝配偏心軸，多級硬齒面齒輪，潤滑系統(tǒng)，液壓系統(tǒng), 氣動系統(tǒng)及上述系統(tǒng)到設備的管路，困難可想而知。尤其是偏心軸與大齒輪采用大錐度 無鍵聯(lián)結，只能通過刮研的方法實施傳動，研磨率要求85%以上，從而使剪刃的平行度 在0.2到0.3mm范圍之內，達垂直剪切。裝配鉗工自行設計定位塊，偏正吊具等工裝， 反復試驗，終于解決裝配中這-技術難題。這套850噸冷剪機設備的成功制造，標志著 該公司的軋剛設備制造能力達到國內一流水平。美國拉邦迪公司牛產有幾種尺寸型號的移動式剪切機，主要用于廢料場作業(yè)，剪 切力為9.8-118百萬噸。液壓缸設計非常

14、合理，易于聯(lián)通挖掘機上的液壓系統(tǒng)，上述剪 切機所具有的剪切力可以切割車廂里的框架以及各類金屬梁，管和各種截面的電源線。 美國allied gotr公司有ag,p,s三種型號的移動式剪切機。ag型剪切機由一個帶有突 岀部分的三角形機架和一個餃裝在機架上的雙臂杠桿組成，雙臂杠桿上除剪切刀桿之 外。還裝有一個帶動液壓缸的雙節(jié)機械裝置。機架前裝有剪刀吊桿，而機架本身則固定 在挖掘機懸臂上。由于是雙節(jié)餃合懸臂上。由于是雙節(jié)餃合機構，當剪切機處于較大剪 切力吋，可使剪口張大。p型剪切機再構造型式于ag型相同，但被剪切材料可應自動 固定在刀區(qū)內，以使液壓缸產生的作用力得到有效的利用。s型剪切機安裝在帶有23

15、 節(jié)懸臂的普通裝載機上。這種剪切機的剪切力的利用率與p型剪切機相同。根據國內外的剪切機發(fā)展不難發(fā)現(xiàn)，剪切機在軋鋼方面的巨大作用。隨著我國經濟 和科技的發(fā)展我相信我國剪切機的發(fā)展會更上一個臺階的。與世界現(xiàn)在剪切機的差距也 會越來越小。1.2.2國內外剪切機研究現(xiàn)狀及方向從2 0世紀8 0年代后期至今已有2 0余年，中國加入世貿組織也已多年，世界經 濟一體化進程不斷加快，而我國剪切機、液壓剪切機的研制現(xiàn)狀仍有許多令人不滿意的 地方：（1 ）新產品開發(fā)研制的動力、財力不足目前在企業(yè)中設有科研所的只有湖北力 帝公司和江蘇華宏科技股份有限公司。在競爭h趨激烈的今天，企業(yè)只能以贏利為目的, 而國家和政府又

16、沒有科研經費投入，這一領域似乎成了無人管轄的角落。（2 ）經久耐 用簡單可行的設備受歡迎廢鋼回收加工，北方稱z謂收破爛，南方叫廢品，一般的人不 愿意干。當然，在循環(huán)經濟、節(jié)能環(huán)保等新概念的沖洗下，現(xiàn)今人們的觀念有所改變。 中國的國情主張勤儉節(jié)約，投入少產出多，特別是廢鋼加工設備只要求簡單易用，不歡 迎復雜奢侈。所以2 0多年后的今天，廢鋼打包機、剪切機仍是老面孔，并沒有多少新 元素加入，新產品的開發(fā)也并不多見。剪切機工作過程中收到的瞬間應力較大，剪切機機架、零件易出現(xiàn)裂紋、劇烈的磨 損。在以前的設計計算方法中已經不太能滿足實際情況的需要?，F(xiàn)在利用有限元的設計 分析方法進行強度、應力分析開始逐漸

17、扮演了不可或缺的角色，當今利用有限元分析方 法已經取得了許多有用的成果。液壓驅動的剪切機于機械驅動的同類型剪切機相比，具有工作平穩(wěn)、安全可靠、重量輕、 體積小工作行程可調等一系列優(yōu)點，所以，液壓剪切機在板帶生產線屮被越來越多的采 用。現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展到21世紀，精密鍛造和擠壓等少、無切削新工藝、新技術得到越來 越多的廣泛采用。國內外學者在棒料精密剪切工藝（如軸向加壓剪切、徑向夾緊剪切、 漸進剪切、高速剪切等）進行了諸多研究。近幾年，數控技術已經廣泛用于大、中、小型機械等各個領域。國內的數控剪切機 也有較好的發(fā)展，這些設備具有結構簡單、操作簡易、造型美觀大方、能耗低、機械強 度高、剛性好、運行平穩(wěn)易

18、保養(yǎng)等特點。因此，在冶金、輕工、機械、汽車、儀表和五 金等行業(yè)得到了廣泛的應用。在我國經濟進入快速發(fā)展的新時期，隨著我國工業(yè)化進程的加快，在剪切機的發(fā)展 過程中，必須提高剪切機的自主開發(fā)和制造能力。加快與國際合作的步伐，向著高速、 高質量、高精度、自動化的方向邁進。1.3研究方法與內容本次設計是392t剪切機是展于平行刀片剪切機。這種剪切機的兩個刀片是彼此平 行它通常用于橫向熱剪切初軋和其他方形及矩形斷面的鋼坯。故又稱為鋼坯剪切機。上 切式剪切機是鋼坯剪切機中結構最簡單的一種。這種剪切機的特點是下刀固定不動上刀 則上下運動的。剪切軋件的動作由上刀來完成，其剪切機構是由最簡單的曲柄滑塊機構 組成

19、。除了剪切機本體外，一般還配有定尺機構、切頭機構與輸送裝置等。剪切吋上刀 壓著鋼坯一起下降迫使擺動臺也下降，當剪切完畢，上刀臺上升至原始位置，以消除上 刀臺與偏心兩桿之間的間隙，減少剪切時的沖擊負荷。此類剪切機由于結構簡單廣泛用 來剪切中小型鋼壞。具體內容與方法：1. 設計及設計方案的選擇與論證；2.392噸剪切機參數的計算，重點力能參數的計算、電機的選擇校核；3. 主要零部件設計與強度計算：重點曲軸、機架、齒輪以及滑道的強度計算校核；4. 其它潤滑系統(tǒng)與設備保養(yǎng)、環(huán)保及經濟性分析等；5. 繪圖（總裝配圖1張、部件裝配圖2張、零件圖35張，折成a4共6張以上）；6. 編制、打印設計說明書；2.

20、設計方案的確定2.1剪切機的種類2.1.1剪切機的類型和用途用于將軋件剪切成規(guī)定尺寸的機械稱為剪切機。按刀片形狀、配置以及軋件情況的 不同，剪切機可分為以下四類：1. 平行刀片剪切機:這種剪切機的兩個刀片是彼此平行的（圖2.1）,通常用于熱剪切 機初軋和其他方形及矩形斷面的鋼坯，故又稱為鋼坯剪切機。此類剪切機有時也用兩個 成型刀片來冷剪扎件（例如管坯及小型圓鋼等），此時刀刃的形狀與被剪切的軋件斷面 形狀相同。圖2.2斜刀片剪切機2. 斜刀片剪切機：這種剪切機的兩個刀片屮的一個相對于另一個刀片成一定角度,-般上刀片是傾斜的，其傾斜角為1。6。（圖2.2）,此類剪切機用于冷剪和熱剪鋼板、 帶鋼、薄

21、板及含管坯等。有時用于剪切成束的小型鋼材。3. 圓盤式剪切機：這種剪切機的兩個刀片做成圓盤狀（圖2.3）,此類剪切機用于縱向剪切鋼板和帶鋼的邊緣，一般均布在連續(xù)式鋼板軋機的縱切機組作業(yè)線上。圖2.3圓盤式剪切機圖2.4飛剪機4. 飛剪機：這種剪切機用于橫向剪切運動著的軋件（圖2.4）,此類剪切機一般都是裝在連續(xù)式軋機軋制線上，或鋼板橫切機組作業(yè)線上，用來剪切軋件頭、尾部及將軋件剪切 成定尺長度。2.1.2平行刀片剪切機的結構及特點根據剪切軋件時刀片的運動特點，平行刀片剪切機可分為上切式和下切式兩大類。1上切式平行刀片剪切機特點：下刀固定不動，上刀則上下運動。（圖2.5）所示， 其剪切機構是由最

22、簡單的曲柄連桿機構組成。剪切時，上刀壓著軋件下降，迫使擺動臺 也下降。當剪切完畢，上刀上升時，擺動臺在其平衡裝置作用下也回升至原始位置。此 類剪切機由于結構簡單，廣泛用來剪切中小型鋼坯。此外，隨著快速換刀片的生產需要, 也出現(xiàn)了能快速換刀的上切式平行刀片剪切機，用來剪切初軋鋼坯和板坯。當然，其設 備重量會有較大的增加，結構也稍復雜些。2. 下切式平行刀片剪切機特點是：上下刀都運動，但剪切軋件的動作由下刀來完成, 剪切吋上刀不運動。由于剪切口寸下刀臺將軋件抬離轆道（圖2.6）,故在剪切機后不設擺動 臺，而且這種剪切機的機架不承受剪切力。由于上述兩個特點，下切式平行刀片剪切機 普遍用來剪切中型和大

23、型鋼坯和板坯，以減輕整個剪切機組的設備重量。這種剪切機的 剪切機構較為復雜，往往由多桿機構組成。圖2.5上切式平行刀片剪切機圖2.6下切式平行刀片剪切機3. 平行刀片剪切機結構型式較多：曲柄連桿、活動連桿、浮動偏心軸和曲柄杠桿（六連桿）結構:（1）曲柄連桿上切式剪切機的特點：1）結構簡單，重量輕2）能夠進行快速換刀,大大縮短換刀時間；活動連桿上切式剪切機的特點：1）操作速度快，時 機剪切次數高2）增大刀片z間最大開口度；（2）浮動偏心軸剪切機的特點：1）下切式剪切機2）結構簡單，壓板力由液壓缸壓力決定，可以保證壓住鋼坯；（3）曲柄杠桿剪切機（六桿剪切機）的特點：1）下切式剪切機2）壓板裝置簡單

24、,開始時壓板力不夠，甚至壓不住鋼；2.2設計方案的確定綜合以上論述，木次設計考慮到被剪軋件為鋼坯、設計的難易程度以及機器的簡單 易用性、安全可靠性、維修等情況。392噸剪切機采用平行刀片剪切機，采用曲柄連桿 上剪式結構。和對于飛剪機來說，上浮式平行刀片剪切機擁有成本低廉、可靠性高、維 護簡單、操作方便等優(yōu)點。非常適合中小型鋼鐵冶金企業(yè)使用。這種剪切機被廣泛應用 在鋼鐵冶金企業(yè)當中。主耍是對鋼坯、型材、線材進行定尺及切頭切尾的剪切。在發(fā)生 突發(fā)事件的時候，也可以起到安全剪的作用。該剪切機的工作原理是電動機帶動一軸傳動，經單級齒輪減速把運動傳遞到二軸， 二軸在通過第二級齒輪把運動傳遞到曲軸，在離合

25、器的作用下，曲軸通過它的偏心連桿 帶動滑塊在機身的導軌內上下移動，上刃臺固定在滑塊的下端，隨滑塊一起移動實現(xiàn)剪 切，下刃臺與機身底座靠螺栓鏈接固定不動。離合器每合一次，滑塊上下往復運動一次, 即刀片完成一次剪切工作。如圖（2.7）2厶51 電動機2.聯(lián)軸器3.飛輪4.減速器5.齒輪傳動7. 嚙合式離合器8.下刀臺9.上剪刃10.曲軸圖2.7傳動原理簡圖3剪切機參數計算3.1結構參數3.1.1刀片行程已知條件如圖3.1：刀片行程h=200 mm開口度 ho= 195mm圖3.1可求得：軋件上表面與壓板z間的距離f = 30 mm ；壓板與上刀刃之間的距離q、= 30 mm ；下刀低于車昆道的距離

26、q2 = 30 mm ；重疊量s = 5 mm ；軋件最大斷面高度9(/? = /-/-5 = 200-30-5-5-5 = 155 )3.1.2刀片尺寸1. 刀片長度：2本次設計的剪切機為鋼坯剪，屬于中型剪切機，故其計算公式為:l=（3 4）bb橫截面最大寬度：取b=150毫米。則有：l=465620毫米 取l=700毫米；2. 刀片高度h' = （0.65 1 5）力=（065 1.5）x155 = 100 232 mmb h/（2.5 3）牡刀片斷面高度。；h被剪鋼壞斷面高度h=155 mm；b 刀片斷面高發(fā)；由公式可知：h-97.5225mm；取 h上=180 毫米，h下=15

27、0 mm；b=5060mm, 取b=50mm；3.1.3剪切次數理論剪切次數n =13次/分實際剪切次數n =10次/分3.2力能參數剪切力p=392噸3.2.1確定公稱剪切力最大剪切力公式:p5 fmax選取里能參數時應該按剪切條件最為惡劣時情況計算。（選橫斷面面積為155 2平方毫米、20#鋼、在650 °c時剪切） rfax被剪切鋼坯橫斷面面積（平方毫米）。取f=155平方毫米。tmax-被剪切金屈在相對溫度t時的最大剪切阻力n/mm2根據20"鋼在650 °c時單位阻力曲線有t 650=134 n/mm2k考慮由于刀刃磨鈍以及刀片間隙增大而使剪切力提高的系

28、數。其數值按剪切機的剪切能力選取：中型剪切機應選取k=1.2則有：p =1.2x134x155x155 = 3863220 = 386 噸蟲 nioa根據設計要求，應選取公稱能力p=392噸的剪切機。322剪切力矩與摩擦力矩偏心軸上的靜力矩：令:pccos(“ + 力 一 sin( + 2)=pxp(3.1)p=竺cos(0 + 力 一 u sin(0 + a)mp剪切力矩mf摩擦力矩mkon空載力矩p作用在連桿上的力c力p對偏心軸中心的力臂 p推算力臂剪切機機構簡圖如下（圖3.2）： a下刀£3.2剪切機機構簡圖假設線段df等于作用在連桿ab上的力p>,通過d點偏一摩擦角4)

29、作直線dmo 使與直線mf相交。則線段dk將等于作用于刀臺滑槽上的垂直壓力n。由幾何關系可 得：7?cos(9oo-a + 0+y) + c +坷cos(+ 2) - u sin( + y)a< 90°r cos( q - 0 - y + 90。) + pa+pba > 90°cos(0 + y) 一 u sin(0 + /)j oox cos(90。- a + 0 +1.83。) + 11.0 + 7.6=icos(力 +1.83。) - 0x sin(/? +1.83。)a < 90°p= 1 oox cos(z - -1.83°

30、- 90°) + 11.0 + 7.6>90°cos(0 + 1.83。)一 0x sin(0 + 1.83°)其中：r曲柄偏心距 r=100 mma)(3.2)0曲柄轉角為a時，連桿擺動角度0 = arcsin(- sin a) = arcsin( sin "l550l連桿長度l=550mm入為連桿比x=r/l=0.18斫刀臺滑板與滑槽z間的摩擦系數查文獻得絡=0.1“2曲柄連桿處滑動軸承摩擦系數查文獻得i/2=0.04y考慮摩擦系數后，連桿作用力與連桿之間的夾角y = arcsin(pa+pb厶)=arcsin(11.0 + 7.6550) =

31、 1.83°pa連桿與曲柄銷軸間摩擦圓半徑pb連桿與上刀臺間的摩擦圓半徑= 2x300x0.04 = 1.6mm712x430x0.04 = 11.0加加兀(3.3)(3.4)為了計算方便，現(xiàn)利用vb編程(程序見附錄1)畫出p = f(a):圖 3.3 p = f(a)圖.刀片行程h與剪切機偏心軸轉角a關系曲線已知連桿長度l=550mm剪刃行程h=200mmhr=100mm 2由上可知，已知參數為：曲軸的偏心距為r=100mmo上、下刀片重疊量8 =10mm開口度 ho=195mm連桿長度l=550mm兒何關系應有/?=,'+（厶 + 廠 一 s）' 2廠（厶 + 5

32、） cos a（35）而s = hs-e,故代入求解出相對切入深度-a的關系式。即是刀片行程h與偏心 軸轉角a之間的關系?？傻霉剑?h = l3r1 sina2 -rcosa-(l-r)將 l=550mm ； r= 100mm 代入有：(3.6)h = 5502002sin2a -1 ooxcos-(550-100)則刀片行程h與剪切機偏心軸轉角a關系曲線利用vb編程如下圖3.4 （程序見附錄2）：當h = h0= 155時，開始剪切此時a = 50.805°查20#鋼650°c £ = 65%時軋件剪斷此時© = 110.5。（由程序2的調試過程即可

33、得出a數值）50.805°£與轉角a關系:e = l=1-arcsin(#3. 由于利用vb編程進行剪切力p與轉角&關系的計算，需要知道£ =但是現(xiàn)有資料屮暫時沒有，故現(xiàn)利用分段函數進行近似的表達：(程序見附錄3) £ = f(a)曲線圖edwl總屍農曲窣a由于由vb編程運行后的效果非常好，其精度遠高于人工讀數，故以后就用此程序 中的e =函數來計算。4. 剪切力p的計算:利用公式p = kxtxf來計算現(xiàn)以f表示剪切面積，本設計考慮剪切兩根1552 ,則有：f=2x1552=42050考慮 刀刃變鈍和刀刃間隙增大后剪切力會增大，引入系數k=1.

34、2 由r = kxrixf即可得到p = 曲線圖:(程序見附錄4)f-£(oc )曲線圖3.6 p = f(a)曲線圖5. 將推算力臂p分別代入下列公式應有：(3.7)p，每對應一個偏心轉角a時的剪切力。mi每對應一個偏心轉角a時的剪切靜力矩。然后根據pt(a )及p=f ( a )曲線圖，可以求出曲線圖：(程序見附錄5)iis:度,且 c 線連續(xù)圖3.6 m曲線圖在ml數值上再加上空載力矩m如,可求出靜力矩圖m'j=g(3.8)mk()n = (0.05 0.1)( +mf) = (0.050.1)m j = 0.02140.04277 nm.m 取 m亦=0.0220 n

35、m.m(3.9)隔二 m. + mkon = 0.4277 + 0.0220 = 0.4697 nm.m3.3電動機的選擇3.3.1電動機有關參數的確定預選電動機額定力矩：me= （1.151.3） mm（牛米）me預選電動機的額定力矩。me推算到電動機軸上的靜力矩。(30)由傳動系統(tǒng)的設計，可知i=55.77h總傳動效率，查找得文獻得到滑動軸承傳動：滾動軸承傳動：齒輪傳動：離合器：聯(lián)軸器（彈性銷）:771 = °*97 (正常潤滑)tjr 0.98% = 0.984 = 0.995 = 0.99則有公式久=久2 3 4有:；7e =0.97x0.98x0.97x0.99x0.99轉

36、化到電動機軸上的力矩為：0.45 x106、 awu"m ；n = 4096.57n加"55.77x0.9040.0214x10655.77x0.904= 351.6n加(3.11)(3.12)電動機選擇的有關參數如下:材質：20# 溫度：650°c原始剪切斷面積：2x1552機械總傳動比：i總=55.77理論剪切次數：n理=13次/分實際剪切次數：n實=10次/分3.3.2剪切時間的確定切深度h與曲柄轉角a圖可以找到開始剪切時曲柄轉角為54.7° ,剪切結束角度為110.5° ,則有:純剪切的時間為：t = 0.36 (s)剪切周期時間為：t

37、= =6(s)空載時間為:t =t-t = 6-0.36=5.64 (s)3.3.3電動機容量的選擇電動機的空載功率為mkon = 27.6曲推算到電動機軸上的靜力矩:陸,=竺/£ + %九=18840x036 + 946.94x5.64 “ 55 kn.m(3.13)取 m =1.15xa/zz/ =1.15x1.55 = 1.78 kn.m電動機的功率為:x730 二95501.78x7309550= 136.06kw(3.14)初選電動機國:有計算出的電動機額定功率確定電動機的型號為jr-116-8型繞線式異步電動機: 其參數如下：同步轉速：n=750rpm額定功率：70kw

38、額定電壓:380v 滿載時轉速：725rpm滿載電流：140a 功率因數：90.3%轉子電壓：213 v轉子電流：211a冷卻空氣量：0.65m3/s轉子飛輪距:41 kg m2電動機重量:1550kg3.4電動機的校核3.4.1總的飛輪矩的確定1傳動系統(tǒng)飛輪矩：(1)飛輪減速時放大的能量：e = fh(0.75 0.85)x101.38x0.65 /1000 = 184044 208583 kg.m取 £=2000000kg.m其屮：根據參考資料知137mpq ；丄=0.74倔°則 rni =0.74x137=101.38mpatm平均單位剪切阻力q斷裂時相對切入深度(2

39、)飛輪平均轉速厲+川2 730 + 657n = = 693.5 r/min2 2其中；nx飛輪最高轉速，取q=730 r/min(3.15)(36)飛輪在低速時的轉速n,(2-k)730x(2-0.2) 心 /n. = = = 657廠 / min- 2 2取不均勻系數僉=0.2故傳動系統(tǒng)飛輪矩為：g%365x9.8x£365x9.8x2000000.2x693.52-=75&9kg(3.17)(3.18)(39)用模版即可在電動2電動機轉子力矩：由jr-116-8型電動機參數可知:gd =4lkg.m23.計算轉動零件推算到電機軸上的到飛輪力矩：gd2 = gdg -gd

40、； -gd； =758.9-41-22.22 = 701.1 kg.m取 gd2 = 1800 kg.m3.4.2繪制電動機的負載圖根據電動機的力矩公式：即可畫出電動機靜負載圖（帶飛輪）m.靜力矩啟動力矩mg空載力矩為了畫圖方便，可以將以上兩個公式畫成曲線，并倒出模版。機靜復合圖上畫岀電動機負荷圖飛機。模版可按下士繪制：»%）式屮m,靜力矩、為靜負載圖上的最大力矩求電動機機械常數t：t=gdser_一 375仏 式屮gd2 -傳動系統(tǒng)總的飛輪力矩。如同步轉速。ser電動機滑差率。根據工廠的推薦數值取ser=0.07o這樣要求在轉子線路上串入一個電阻。陸電動機的額定力矩。70m, =

41、9550x=9150.7 飽勸e730,1800x750x0,07 =q27 y375x915.07作模板曲線：因?。簍=04t即：心(04)x0.27 = 01s貝i：md = m.p (l-e) = l844.05x(l-)將m"的值列表如下:t0t2t3t4tmd04087259731166選出max進行過載校核。max= 1557 kg.md=m = 12!z = 890=915.7 kg.m e k 1.75'5(k過載系數)因此過載校核通過。3.4.3電動機發(fā)熱校核將計算結果代入公式:則有:/4.65x106v 6= 880.3 kg.m而電動機額定力矩=915.

42、7 kg.m故 <me所以發(fā)熱校核通過。通過過載校核和發(fā)熱校核可知：選用jr-126-8型號繞線式異步電動機滿足條件要求。4.主要零部件的設計及強度校核4.1曲軸4.1.1曲軸的結構設計根據剪切機的公稱能力幾涿。按照確定曲軸的主要尺寸叫心=4.4 何t mmpmax-w切機的公稱能力貝 t d. = 4.4 x v392z9.8 = 272.71mm有經驗公式得：da = （11.4）do = 299.99 381.79 mm取 d/=300mm支承頸的長度i °為:厶=（132.2）% =354.52463.61 mm取 /0 =390 mm曲柄頸的長度厶為:la = （1.

43、31.7）d（）= 354.52463.61 mm取我仃=300 mm這是因為這與兩支承曲軸的設計公式不同根據工廠提供的數據，故選取仃軸頸與曲柄結合處軸肩:b = （0.60.85）d° = 163.63 23 l80加加取 b= 100mm4.1.2軸的強度校核當£=23%時，即當相對切入深度z = 35.65 mm時，產生的剪切力最大。此、貯3920kn此時，曲柄轉角為54.33°(4.1)則:0w響爲般胖“連桿上的力 p =cos0 = 3920xcos8.49° = 3877.0 kn將p分解到h而和vfm：pn = pcos(180°

44、-8.49°-125.67°) = 3877.0xcos45.84° = 2701.0kn(4.2)kn(4.3)pv = psin(l 80°-8.49°-125.67°) = 3877.0xsin45.84o = 2781.3 1曲柄許用應力的確定：曲柄軸受力復雜，制造條件要求較高，一般采用鍛鋼，如45、40gr、37simn2mov、1 sgrmnmob等，鍛造比為2.53.在粗加工后應進行調制處理，并要從曲柄軸兩端取樣進行材料機械性能檢測。曲柄軸與其他零件有相對運動的部位要進行精車，表面粗糙度為1.604為了延長曲柄壽命，在各

45、軸頸處，特別是圓角出，最好用輾子碾壓強化。曲 柄軸與軸套或其他配合處的圓角，必須小于配合件的圓角。曲柄的許用應力可用下式計算：0- = - = = 196 mpa s 3.0r = 0.75cr = 0.75x196 = mpa其中：s安全系數，剛度要求較高的取上限，剛度要求低的取下限，限取s=3.0樂材料屈服極限由文獻2表11-7曲柄許用應力:材料熱處理屈服極限os，mpa許用彎曲應力q,mpa許用剪應力r,mpa453601001407510040gr調質50014020010015037simn2mov65018026014020018grmnmob750210300160230知o=1

46、96mpa, i=147mpa均在合理范圍內，故下面的強度校核均用以上兩值 進行校核。2. 根據雙集屮載荷簡支梁強度計算方法：2】此法是清華大學何德譽經試驗研究后提出的。當曲柄軸承受載荷變形后，由于曲柄 軸中部的變形大于兩邊的變形，連桿力是一個兩端大中間小的非均布載荷。此時，可近 似的認為在曲柄頸上作用著兩個集中力，這兩個集中力作用在距曲柄臂內側端面2r處, i為圓角半徑。考慮到軸頸、軸瓦的磨損，支點位置在距曲柄臂外側端面的2i處。由于傳動齒輪對曲柄軸的作用力遠小于連桿力，可忽略不計。此時，危險端面cc 的彎曲力矩mw和彎曲應力o分別為：440-300 + 8x224x3920= 309680

47、n.mw 二 m”，二 3920oad 0.1x2953x10-9= 120.63mpa(4.4)(4.5)式屮：pmax最大剪切力；lq 曲柄兩臂外側面間的距離;la 曲柄頸長度；da 曲柄頸直徑；r 圓角半徑；w彎曲斷面系數；cc除承受彎矩外，還有扭矩作用。由于彎矩比扭矩大得多，故可以忽略扭矩的影 響，其誤差為35%。因為fr=120.63 mpa 0=196mpa,所以抗扭強度滿足要求；bb斷面可按純扭矩計算，扭矩值為曲柄軸上的最大靜力矩砌和，其剪應力為a/niax =p/cos = 3877.0x(450 + 35.65) cos8.49° = 1862231 n.m= 11

48、7.11mpamg 18622310.2 - 0.2x4303x109由于t =lampa r=147 mpa,所以曲軸抗剪強度滿足要求。3. 軸頭的強度校核：軸頭受到帶輪對其作用的扭矩以及皮帶張緊力的作用；但是，皮帶張緊力的影響比 較小即遠不如扭矩的大，故可以忽略軸頭所受到的張緊力，因此，只需考慮軸頭所受扭 矩即可：（1）計算可值：有文獻337simn2mov調質后在直徑200400mm吋(yh = 830 b mpa , q = 650 mpa安全系數s = 1.41.8取s = 1.4中等塑性:冬= 0.60.8£t = 0.6(tj = 0.6 告=胃 xo.6 = 355.

49、7 mpa(2)強度校核幾腫眄叭"862231n.m則:= 344.86mpa二 mm那二1862231一 0.2d； 一 0.2x300xi。'其中：w抗扭截面系數爐=o.2/j = 0.2 x 30()3 x 1()9山）軸頭危險端面ee處直徑蟲=300 mm因為“344.86 mpa <r=355.7mpa所以，軸頭強度滿足要求。4.2機架強度校核421求出圖形的形心坐標機架危險截面如（圖4.1）機架圖4.1機架危險截面圖形關于x軸對稱：yc=0 mm工4%1355x40xl355/x2 + l 100x40x20 + 1100x150x(1355-75)二=89

50、9.57 mm1355x1 180 -(1355 - 40 - 150)x(1180 - 40 - 40)4.2.2危險截面的慣性矩截面沿x軸的慣性矩為：/ = x40x11803 +x150x11803 + 40x1165 x 5702 x 2 = 5.63x10,0 mm4a 12 12截面沿y軸的慣性矩為：zv =40x1180 x 202+150x1180x(1355 - 75)2 + 40x1 165 x 622.52 x 2 = 30.81x10'° mm4423矩形截面的受力1. 危險截面上的彎矩：(4.5)m =化*/ = 3 920 x 103 x 95 5

51、.43 = 3.9 x 106mm式屮：p.nax剪切機的最大公稱剪切力i曲軸軸頸中心線到截面形心的距離7 = 390 + 150 + (1355-899.57) = 995.43加加2. 危險截面上的最大拉應力：(4.6)% + = 3920x10-+3.9x10-x0.455 181 拉 a l 0.3170.308式中：k矩形截面外側到中性軸的距離x. =1355-899.57 = 455.43 mm3. 危險截面上的最大壓應力兄亦 m(h-yc) 3920x10s3-9xl06 x(l355-0.4554)二1aiv0.3170.3084.2.4校核機架強度根據機架材質為zg27050

52、0由文獻可知(js = 210 mpa選取 ns=5,則cr = = 54mpa2 5由前一節(jié)計算得出：/拉=18.3 mpa < (t=54 mpa(7圧=23.76 mpa < cr=54 mpa故，機架強度滿足要求。4.3傳動系統(tǒng)的設計與校核傳動系統(tǒng)簡圖如下(圖4.2)1. 電動機2.聯(lián)軸器3.飛輪 4.減速器5.齒輪傳動7.嚙合式離合器8.下刀臺9.上剪刃10.曲軸圖4.2傳動系統(tǒng)簡圖4.3.1減速器的計算與校核1. 減速器的初選：減速器的計算功率為：p2m = p2 ,ka = n.ka =70x1.0 = 70 kw式中：p2減速器的載荷功率要求匕” v 按i = 6.

53、3及=730 r/min接近公稱轉速125r/min查得減速器型號為zz)y200-6.3-l,折算功率為：7257?=94x= 93.6 kw730滿足心 < 好,故可以選用減速器型號為zdy200-6.3-1.2. 減速器的校核：減速器熱功率:plt = p2.fvf2.f3 = 70xl.35x0.56xl.025 = 54.243 kw 式中：力環(huán)境溫度系數,/2載荷系數(30°c40°c時)h減速器公稱功率利用系數由文獻8zdy200-6.3-l心=77145曲 因所以可以選定。4.3.2齒輪傳動的參數齒輪傳動的傳動比為:i=4.48 ,材質為40gr,表面淬火，取:m =10 mm