門式鋸機(jī)升降機(jī)構(gòu)及走行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-論文

長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文PAGE1門式鋸機(jī)升降機(jī)構(gòu)及走行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要門式鋸機(jī)作為鋸切機(jī)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(jī)械一般裝設(shè)在軋機(jī)后面的生產(chǎn)線上,在很多情況下，整個(gè)軋鋼車間的生產(chǎn)量常因鋸機(jī)生產(chǎn)能力的限制而受到影響。門式鋸機(jī)的主要機(jī)構(gòu)有四部分：走行機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、鋸片進(jìn)給機(jī)構(gòu)和鋸切機(jī)構(gòu)。通過這四部分實(shí)現(xiàn)鋸機(jī)的行走、鋸片的升降、進(jìn)退和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本文主要介紹，鋸機(jī)的走行機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。包括升降機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的選擇、螺旋升降器的選擇、聯(lián)軸器的選擇、固定升降機(jī)構(gòu)的梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核，走行機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、軸承的選擇和校核、軸承座的選擇、蝸桿減速器的選擇、機(jī)架和立柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核等內(nèi)容。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于對(duì)一般的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核，熟練掌握各種機(jī)械手冊(cè)的用法，熟練掌握Auto-CAD的使用方法，掌握一般零件的設(shè)計(jì)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(dú)立動(dòng)手的能力。關(guān)鍵詞：升降機(jī)構(gòu);走行機(jī)構(gòu);機(jī)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(jī)作為鋸切機(jī)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?yàn)檫@類斷面軋件如果用剪切機(jī)剪切，切口會(huì)壓扁或彎曲，不能保證切口斷面質(zhì)量,而門式鋸機(jī)能夠獲得斷面整齊的定尺產(chǎn)品。鋸切機(jī)械在軋鋼車間里是輔助設(shè)備，一般裝設(shè)在軋機(jī)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(zhǎng)尺軋制、長(zhǎng)尺冷卻、長(zhǎng)尺矯直技術(shù)的應(yīng)用，鋸機(jī)已成為定尺的重要工具。在很多情況下，整個(gè)軋鋼車間的生產(chǎn)量常因鋸機(jī)生產(chǎn)能力的限制而受到影響。1.1.2鋸機(jī)的分類和組成根據(jù)工作方式和結(jié)構(gòu)形式，鋸切機(jī)械可以分為兩類：1.鋸機(jī)。用于（停放著的）單根或整束軋件的切頭、切尾或切定尺長(zhǎng)度。鋸切常溫軋件的鋸機(jī)稱為冷鋸機(jī)，鋸切高溫軋件的鋸機(jī)稱為熱鋸機(jī)。2.飛鋸機(jī)。用于將運(yùn)行中的軋件切頭、切尾或切定尺長(zhǎng)度。飛鋸機(jī)也可以分為冷飛鋸機(jī)和熱飛鋸機(jī)。門式鋸機(jī)則綜合了鋸機(jī)和飛鋸機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。這種鋸切機(jī)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(jī)的主要機(jī)構(gòu)有四部分：鋸機(jī)走行機(jī)構(gòu)、鋸機(jī)升降機(jī)構(gòu)、鋸片進(jìn)給機(jī)構(gòu)和鋸切機(jī)構(gòu)。通過這四部分實(shí)現(xiàn)鋸機(jī)的行走、鋸片的升降、進(jìn)退和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本文主要介紹，鋸機(jī)的走行機(jī)構(gòu)和鋸機(jī)升降機(jī)構(gòu)。1.1.3鋸機(jī)的發(fā)展歷史早期的鋸機(jī)是固定式的，既無橫移機(jī)構(gòu)也無送進(jìn)機(jī)構(gòu)，鋸切時(shí)用氣動(dòng)小車將軋件送往鋸片。這種固定式鋸機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，重量輕，生產(chǎn)率也比較高。但是這種鋸機(jī)由于用氣動(dòng)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(jī)逐漸被移動(dòng)式鋸機(jī)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(zhǎng)和生產(chǎn)率較高的滑座式熱鋸機(jī)，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(jī)，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(dòng)，從而增加了鋸切時(shí)鋸機(jī)的振動(dòng)幅度。因此，現(xiàn)在我國(guó)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(jī)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(jī)橫移困難，造成齒面過快磨損。滾輪則克服了這個(gè)缺點(diǎn)，但必須裝設(shè)有將鋸機(jī)夾緊在軌道上的夾軌器，以防止鋸機(jī)在工作時(shí)因行走輪移動(dòng)而改變軋件的定尺長(zhǎng)度，影響鋸切質(zhì)量。一般鋸機(jī)采用手動(dòng)式夾軌器，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但操作不便?，F(xiàn)在多采用液壓傳動(dòng)夾軌器，當(dāng)鋸機(jī)工作時(shí)，夾軌器夾緊軌道的頭部，橫移時(shí)夾軌器松拖。鋸切完畢，松開夾在軌道上的夾軌器，鋸切機(jī)構(gòu)返回原位，軋件繼續(xù)向前移動(dòng)。此種方式雖然嚴(yán)格保持同步，但只用于軋件運(yùn)行速度較低（一般不超過1m/s）的生產(chǎn)流程中。門式鋸機(jī)采用直線導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)行走運(yùn)動(dòng)。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(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載，同時(shí)可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動(dòng)直線軸承主要用在自動(dòng)化機(jī)械上比較多，像德國(guó)進(jìn)口的機(jī)床、紙碗機(jī)、激光焊接機(jī)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(jī)械結(jié)構(gòu)上,滑塊使運(yùn)動(dòng)由曲線轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€。直線軸承是與淬火直線傳動(dòng)軸配合使用，作無限直線運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。負(fù)荷滾珠和淬火傳動(dòng)軸因?yàn)槭屈c(diǎn)接觸，容許載荷較小，但直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦阻力最小，精度高，運(yùn)動(dòng)快捷。無論是滑動(dòng)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(jī)設(shè)備重量比較輕，而且裝設(shè)有送進(jìn)齒輪和齒條傳動(dòng)，工作行程也比較大，所以應(yīng)用較多。送進(jìn)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)裝在鋸座上，經(jīng)過減速機(jī)及安全連軸器使曲柄擺動(dòng)從而帶動(dòng)鋸架前后移動(dòng)，實(shí)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的重量，降低送進(jìn)電動(dòng)機(jī)的能耗。為了提高鋸切端面質(zhì)量和定尺精度，門式鋸機(jī)用螺旋升降機(jī)構(gòu)代替四連桿機(jī)構(gòu)。鋸片的升降運(yùn)動(dòng)是通過螺旋升降機(jī)帶動(dòng)移動(dòng)梁，沿著立柱上、下移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，螺旋升降機(jī)構(gòu)一端在頂梁上，另一端伸出的螺桿固定在移動(dòng)梁上，通過螺旋傳動(dòng)，將螺母的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槁輻U的直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了鋸片的升降運(yùn)動(dòng)。螺旋升降器結(jié)構(gòu)主要為由機(jī)身、含內(nèi)螺紋之銅件、螺桿及其它附件組成。在設(shè)計(jì)規(guī)范上從0.5噸-100噸，有多種規(guī)格。其動(dòng)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(dòng)力源廣、傳動(dòng)效率高、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)?？梢皂斏⒔德?、提升、下壓、推進(jìn)、翻轉(zhuǎn)等多種安裝使用方式。螺旋升降機(jī)可單臺(tái)或多臺(tái)組合使用。1.2國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外的研究現(xiàn)狀國(guó)外的工業(yè)相當(dāng)發(fā)達(dá)，像德、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)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(shì)如下：（1）加工精度進(jìn)一步提高。采用先進(jìn)的變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，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(jì)算機(jī)自動(dòng)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(jī)的加工精度。（2）鋸機(jī)加工高效化、范圍擴(kuò)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(diǎn)。（3）鋸機(jī)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(shí)，為保證一人多機(jī)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(shì)在必行。1.2.2國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀鋸機(jī)在近年來在國(guó)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(jì)方面還是機(jī)械設(shè)計(jì)方面，仍然是仿制國(guó)外七，八時(shí)年代的同類產(chǎn)品。隨著機(jī)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(duì)于鋸機(jī)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(jī)。1.3本文的研究?jī)?nèi)容本文研究的門式鋸機(jī)主要由四部分組成:鋸切機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)和走行機(jī)構(gòu)。四大機(jī)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(yùn)動(dòng)。本文主要介紹鋸機(jī)的走行機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。包括升降機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的選擇、螺旋升降器的選擇、聯(lián)軸器的選擇、固定升降機(jī)構(gòu)的梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核，走行機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、軸承的選擇和校核、軸承座的選擇、蝸桿減速器的選擇、機(jī)架和立柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核等內(nèi)容。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于對(duì)一般的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核，熟練掌握各種機(jī)械手冊(cè)的用法，熟練掌握Auto-CAD的使用方法，掌握一般零件的設(shè)計(jì)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(dú)立動(dòng)手的能力。2.總體方案設(shè)計(jì)2.1主要技術(shù)參數(shù)1)鋸切直徑Φ400mm；2)升降機(jī)構(gòu)的升降速度V1=0.05m/s；3走行機(jī)構(gòu)的走行速度V2=0.1m/s；4)驅(qū)動(dòng)方式為電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。2.2具體的設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)升降機(jī)構(gòu)和走行機(jī)構(gòu)，具體設(shè)計(jì)方案如下：根據(jù)鋸切及進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)的重量，計(jì)算出符合要求的電機(jī)，根據(jù)鋸機(jī)要求的升降速度計(jì)算出螺旋升降器的轉(zhuǎn)速，從而確定出傳動(dòng)比，選取螺旋升降器。根據(jù)電機(jī)的輸出端直徑轉(zhuǎn)速及扭矩選取電機(jī)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(jī)和螺旋升降器的安裝位置確定梁的寬度，根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定梁的跨度。初步設(shè)計(jì)梁的尺寸，對(duì)梁進(jìn)行受力分析及校核，畫升降機(jī)構(gòu)的草圖，查看機(jī)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(jì)。2.2.1走行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)走行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，首先確定各部分的重量，進(jìn)而計(jì)算出走行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的電機(jī)功率。根據(jù)設(shè)計(jì)車輪的直徑及走行速度確定大鏈輪的轉(zhuǎn)速，對(duì)鏈輪進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。確定鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比及大，小鏈輪的齒數(shù)，鏈傳動(dòng)的中心距等參數(shù)，對(duì)鏈傳動(dòng)校核。根據(jù)小鏈輪的轉(zhuǎn)速及電機(jī)的轉(zhuǎn)速確定螺桿減速器的傳動(dòng)比，選擇蝸桿減速器。根據(jù)電機(jī)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(duì)走行機(jī)構(gòu)的軸受力分析及校核，然后選擇軸承及校核，計(jì)算軸承壽命。2.2.2升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)機(jī)架及立柱設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求的跨度初步設(shè)計(jì)機(jī)架草圖，然后對(duì)機(jī)架進(jìn)行受力分析及校核。各部分初步設(shè)計(jì)之后，根據(jù)各部分機(jī)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(dòng)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(jī)架上電機(jī)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(shí)再對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，從而使設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理化。圖2.1升降及走行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1電動(dòng)機(jī)的選擇升降機(jī)構(gòu)用于使鋸切機(jī)構(gòu)和進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)作垂直運(yùn)動(dòng)。當(dāng)鋸切機(jī)構(gòu)和進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)將工件鋸切之后，由升降機(jī)構(gòu)將鋸片抬起。這樣進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)就可以將鋸片空轉(zhuǎn)退回原位。所以升降機(jī)構(gòu)承載鋸切和進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)的總重量。已知鋸切機(jī)構(gòu)的重量為Q=2800N，進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)的重量為=3100N,機(jī)構(gòu)的升降速度為=0.05m/s，則升降機(jī)構(gòu)所需電機(jī)功率為：（3.1）由于該鋸機(jī)的鋸切機(jī)構(gòu)和進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)的升降均由此電機(jī)完成，所以該電機(jī)的工作負(fù)荷比較大，為了滿足要求，應(yīng)選一個(gè)比較大容量的電機(jī)，在此選取一個(gè)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(jī)型號(hào)為Y100L-2.。詳細(xì)電機(jī)參數(shù)見表3.1表3.1電機(jī)參數(shù)表電動(dòng)機(jī)型號(hào)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(jī)質(zhì)量kgY100L3.028706.39100333.2螺旋升降機(jī)的選擇螺旋升降機(jī)提供強(qiáng)制機(jī)械運(yùn)動(dòng)，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(dòng)或旋轉(zhuǎn)螺旋升降機(jī)，法蘭，螺紋或鉸接端。根據(jù)升降機(jī)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?？紤]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(jī)。型號(hào)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(jī)絲杠轉(zhuǎn)速V——升降機(jī)構(gòu)的升降速度P——絲杠螺距（3.3）i——螺旋升降器速比——電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速所得電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速符合初選電動(dòng)機(jī)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(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(bǔ)償兩軸相對(duì)位移，緩沖和減振以及安全防護(hù)等功能。通過對(duì)各種聯(lián)軸器的比較，凸緣聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，裝拆方便，剛性好，傳遞轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)，滿足升降機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)要求，所以擬選用YL型凸緣聯(lián)軸器。由于電機(jī)端與螺旋升降機(jī)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(jī)和螺旋升降機(jī)相聯(lián)，并在中間加帶法蘭的接管與兩個(gè)半聯(lián)軸器相聯(lián)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)目的。3.3.1電機(jī)端半聯(lián)軸器的選擇根據(jù)電機(jī)功率及轉(zhuǎn)速計(jì)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(jì)算轉(zhuǎn)矩（3.4）N——電機(jī)額定功率n——電機(jī)額定轉(zhuǎn)速K——電機(jī)的工況系數(shù)由于電機(jī)輸出端軸徑d=28mm長(zhǎng)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(hào)為L(zhǎng)Y4聯(lián)軸器,重量約為2.47kg，外徑D=100mm。3.3.2螺旋升降機(jī)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(jī)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(jī)輸入端直徑而定。螺旋升降機(jī)輸入端直徑d=28mm,配合長(zhǎng)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(hào)為L(zhǎng)Y4聯(lián)軸器,重量約為2.47kg，外徑D=100mm。3.4固定升降機(jī)構(gòu)的梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核3.4.1梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是考慮滿足梁的強(qiáng)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(jī)兩端的輸出軸的安裝高度于電機(jī)的中心高度相等時(shí)，其結(jié)構(gòu)尺寸過大，結(jié)構(gòu)不緊湊，為滿足電機(jī)的安裝尺寸要求，所以在安裝電動(dòng)機(jī)的梁部分焊接成凹槽形以降低電動(dòng)機(jī)的中心高度其具體的結(jié)構(gòu)尺寸由機(jī)架和立柱的總體尺寸確定，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jī)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(duì)梁的靜強(qiáng)度校核(1)對(duì)梁受力分析設(shè)梁所受的載荷均為集載荷，則對(duì)梁的受力簡(jiǎn)化如圖3.2a所示。圖中——電動(dòng)機(jī)的重力，——升降機(jī)構(gòu)的負(fù)載的重量，——立柱對(duì)橫梁的豎直支反力為了確保橫梁的強(qiáng)度滿足要求，計(jì)算對(duì)各個(gè)力均取一個(gè)安全系數(shù)S=2,即(2)計(jì)算支反力(3)畫出橫梁的彎矩圖該梁在不工作時(shí)的彎矩圖如圖3.2b所示(4)確定危險(xiǎn)剖面根據(jù)橫梁的結(jié)構(gòu)圖可知，在固定電機(jī)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(xiǎn)截面。(5)強(qiáng)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(xiǎn)點(diǎn)到截面形心的距值,;——橫梁的截面對(duì)Z軸的慣性矩，（3.6）對(duì)于此截面由公式（3.6）得：則該橫梁強(qiáng)度滿足要求。2.鋸工作時(shí)梁的強(qiáng)度校核(1)對(duì)梁受力分析鋸機(jī)工作時(shí)，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(duì)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(dòng)機(jī)的重力，——鋸機(jī)工作時(shí)，升降機(jī)構(gòu)所受的工作載荷，——立柱對(duì)橫梁的豎直支反力；(2)計(jì)算支反力(3)畫出橫梁的彎矩圖該梁在不工作時(shí)的彎矩圖3.3b所示(4)確定危險(xiǎn)剖面根據(jù)橫梁的結(jié)構(gòu)圖可知，在固定電機(jī)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(xiǎn)截面。(5)橫梁C、D截面強(qiáng)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(xiǎn)點(diǎn)到截面形心的距離,；——橫梁的截面對(duì)Z軸的慣性矩，對(duì)于此截面由公式（3.6）得：則C、D截面的強(qiáng)度滿足要求。(6)橫梁E截面強(qiáng)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(xiǎn)點(diǎn)到截面形心的距；——橫梁的截面對(duì)Z軸的慣性矩。對(duì)于此截面由公式（3.6）得：；則E截面的強(qiáng)度滿足要求。4.走行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1走行機(jī)構(gòu)電機(jī)選擇已知鋸切機(jī)構(gòu)的總重量為Q=2800N,進(jìn)鋸機(jī)構(gòu)的總重量為G=3100N，升降機(jī)構(gòu)的總重量為B=2500N,機(jī)架與立柱的總重量為W=3000N,走行機(jī)構(gòu)的總重量為J=3000N。因此，整個(gè)鋸機(jī)的總重量約為：（4.1）已知走行機(jī)構(gòu)的走行速度V=0.1m/s。則所需電機(jī)功率：（4.2）綜合考慮各方面因素，初選Y90L表4.1電機(jī)參數(shù)表電動(dòng)機(jī)型號(hào)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(jī)重量kgY90L1.51400150090274.2鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)4.2.1鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)鏈傳動(dòng)是屬于具有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)，它兼有齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的一些特點(diǎn)。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)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(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確；傳動(dòng)效率稍高；鏈條對(duì)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(zhǎng)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(dòng)的主要缺點(diǎn)是：不能保持瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定；工作時(shí)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(dòng)的場(chǎng)合。鏈傳動(dòng)的應(yīng)用范圍很廣。通常，中心距較大，多軸，平均傳動(dòng)比要求準(zhǔn)確的傳動(dòng)，環(huán)境惡劣的開式傳動(dòng)，低速重載傳動(dòng)，潤(rùn)滑良好的高速傳動(dòng)等都可成功的采用鏈傳動(dòng)。鑒于以上鏈傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)，走行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)采用鏈傳動(dòng)。4.2.2鏈的傳動(dòng)設(shè)計(jì)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(dòng)的傳動(dòng)比及鏈輪的齒數(shù)選取鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)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(jì)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(jī)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(hào)及鏈條節(jié)距根據(jù)文獻(xiàn)[2.22-87]表22.2-2，由于設(shè)計(jì)功率，小鏈輪的轉(zhuǎn)速，選定鏈型號(hào)為16A，由文獻(xiàn)[2.22-87]表22.2-1查得，所對(duì)應(yīng)的鏈節(jié)距。5.驗(yàn)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(zhǎng)節(jié)數(shù)（4.8）鏈節(jié)數(shù)最好為偶數(shù)，所以取。8.鏈條長(zhǎng)度（4.9）9.理論中心距（4.10）10.實(shí)際中心距（4.11）11.計(jì)算鏈速（4.12），屬于低速傳動(dòng)。12.有效圓周力（4.13）13.作用于軸上的拉力（4.14）——鏈傳動(dòng)的有效圓周力，單位為N;——壓軸力系數(shù)，對(duì)于水平傳動(dòng)14.確定潤(rùn)滑方式鏈速鏈節(jié)距mm，選用人工潤(rùn)滑。15.計(jì)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(qiáng)度校核（4.16）以上式中：n——靜強(qiáng)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(shí)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?yàn)閚>[n],所以鏈傳動(dòng)滿足強(qiáng)度要求。4.3軸的設(shè)計(jì)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(qiáng)度初步計(jì)算軸徑由于走行機(jī)構(gòu)由一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，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(jī)=（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(qiáng)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(jì)根據(jù)軸的受力，選60000型滾動(dòng)軸承，為了便于軸承的裝配，取裝軸承處的直徑，初選滾動(dòng)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(dòng)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(jī)傳遞給車輪軸的轉(zhuǎn)矩（4.18）鏈條對(duì)鏈輪的有效圓周力（4.19）將F移到車輪軸上為，同時(shí)增加對(duì)車輪軸的轉(zhuǎn)矩（4.20）于基本相等說明計(jì)算正確，取與豎直面的夾角將其分解為對(duì)車輪軸的水平方向力和垂直方向力。地面對(duì)兩個(gè)車輪的阻力，將、都移到車輪軸上。同時(shí)也增加對(duì)車輪軸的轉(zhuǎn)矩（4.21）從而可以計(jì)算出地面對(duì)兩個(gè)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(jì)算彎矩，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)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(jì)算彎矩圖從以上的彎矩圖中可以看出C出為危險(xiǎn)截面。4.3.6軸的強(qiáng)度校核1.按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度對(duì)危險(xiǎn)面進(jìn)行校核：（4.24）因?yàn)榇颂帪榕まD(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，所以由公式（4.24）得：故軸的強(qiáng)度滿足要求。2.精確校核軸的疲勞強(qiáng)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(jì)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(qiáng)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(jì)算得：M=300000由公式（4.27）得：扭矩T及