4輥軋機(jī)軋制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及有限元分析畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　　題 目： 4輥軋機(jī)軋制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及有限元分析 </p><p>　　學(xué)院： </p><p>　　專業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)

2、號(hào)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　導(dǎo)師姓名： </p><p>　　完成日期：

3、 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………………………………………… Ⅰ</p><p>　　Abstract…………………………………………………………………………………… Ⅱ</p><p><b>　　第

4、1章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2 研發(fā)背景及意義1</p><p>　　1.3 4輥軋機(jī)軋制系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)思路2</p><p>　　1.3.1 4輥軋機(jī)的功能2</p><p>　　1.3.2 4輥

5、軋機(jī)軋制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)思路2</p><p>　　1.4 課題的研究?jī)?nèi)容3</p><p>　　第2章 軋制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4</p><p><b>　　2.1 引言4</b></p><p>　　2.2 軋輥環(huán)的設(shè)計(jì)計(jì)算4</p><p>　　2.2.1 軋輥環(huán)材料的選擇4

6、</p><p>　　2.2.2 軋輥環(huán)基本參數(shù)的確定4</p><p>　　2.3 電動(dòng)機(jī)的選擇6</p><p>　　2.3.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)形式6</p><p>　　2.3.2 軋制壓力的計(jì)算7</p><p>　　2.3.3 軋制總力矩的計(jì)算8</p><p&

7、gt;　　2.3.4 電機(jī)轉(zhuǎn)速的確定11</p><p>　　2.3.5 電機(jī)功率的確定11</p><p>　　2.3.6 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定12</p><p>　　2.3.7 傳動(dòng)各級(jí)軸的基本參數(shù)確定12</p><p>　　2.4 軋輥軸的計(jì)算13</p><p>　　2.4.1 估算軸的最

8、小直徑13</p><p>　　2.4.2 確定軸的各段直徑14</p><p>　　2.4.3 軸的校核15</p><p>　　2.5 軋輥軸上軸承的確定15</p><p>　　2.6 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算15</p><p>　　2.6.1 確定計(jì)算功率16</p><p&

9、gt;　　2.6.2 選擇帶型17</p><p>　　2.6.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑17</p><p>　　2.6.4 確定中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度17</p><p>　　2.6.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角18</p><p>　　2.6.6 確定帶的根數(shù)18</p><p>　　2.6.7 確定帶

10、的預(yù)緊力19</p><p>　　2.6.8 計(jì)算作用在帶輪的壓軸力19</p><p>　　2.6.9 帶輪的材料19</p><p>　　2.6.10 帶輪的結(jié)構(gòu)形式及主要尺寸19</p><p>　　2.7 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算20</p><p>　　2.7.1 減速器類型的選擇20</p

11、><p>　　2.7.2 減速器基本參數(shù)21</p><p>　　2.7.3 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算22</p><p>　　2.7.4 齒輪的軸的設(shè)計(jì)25</p><p>　　第3章 三維建模29</p><p>　　3.1 引言29</p><p>　　3.2 基本零件建

12、模29</p><p>　　3.3 軋制系統(tǒng)的裝配31</p><p>　　3.3.1 軋輥軸的裝配32</p><p>　　3.3.2 軋制部分裝配33</p><p>　　3.3.3 軋制系統(tǒng)裝配34</p><p>　　3.3.4 總裝配36</p><p>　　第4

13、章 軋制系統(tǒng)有限元分析37</p><p>　　4.1 引言37</p><p>　　4.2 軋輥軸的有限元分析37</p><p>　　4.3 軋輥環(huán)的有限元分析39</p><p>　　4.4 龍門架的有限元分析40</p><p>　　4.5 軋輥缺陷的種類和原因42</p>

14、<p><b>　　結(jié)論43</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)44</b></p><p><b>　　致 謝45</b></p><p>　　4輥軋機(jī)軋制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及有限元分析</p><p>　　摘要：本次設(shè)計(jì)的4輥軋機(jī)軋制系統(tǒng)是借助旋轉(zhuǎn)軋輥與其接

15、觸摩擦的作用，將被軋制的金屬體（軋件）拽入軋輥的縫隙間，在軋輥壓力作用下，使軋件主要在厚度方向上完成塑性成型。本研究的4輥軋機(jī)工作輥直徑較小,傳遞軋制力矩,軋延壓力由軋輥承受。這種軋機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)剛度高、壓下量大、軋延力小，可軋制較薄的鋼帶。本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)主要包括：軋輥的設(shè)計(jì)，軸系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)，電動(dòng)機(jī)的選取，傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，箱體的設(shè)計(jì)，機(jī)架的設(shè)計(jì)以及軋輥的有限元分析。設(shè)計(jì)過(guò)程按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)的。</p>&

16、lt;p>　　軋制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軋輥的有限元分析是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)中參照了機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行了精確的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了強(qiáng)度校核。4輥軋機(jī)軋制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用價(jià)格低，，主要針對(duì)將細(xì)小線材軋制成鋼帶而設(shè)計(jì)的?？杀ＷC加工后的產(chǎn)品性能良好，表面光潔度高，能夠達(dá)到所需的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：軋制系統(tǒng)；軸系部件；電動(dòng)機(jī)；有限元分析 </p><p>　　4 roller mill

17、system design and finite element analysis</p><p>　　Abstract：The design of the 4 roller rolling mill system is by means of rotating roller contact with the role, will be rolling the metal body ( workpiece ) d

18、ragged into the roll gap between the roll under pressure, mainly in the work piece thickness direction, so that the complete plastic molding. In this study of four roller mill work roll diameter smaller, pass rolling tor

19、que, rolling pressure by a roller bearing. This mill has the advantages of relatively high rigidity, compressive quantity bi</p><p>　　Rolling system design and finite element analysis of the roller is the fo

20、cus of this design, the design of the mechanical design reference manual for the precise design, and carried on the intensity examination.The 4 roller mill system has the advantages of simple structure, low price, small,

21、 mainly for steel bar rolling into strip design. Can be processed to ensure good product performance, high surface smoothness, and to meet the requirements.</p><p>　　Key words: Rolling system; Shaft componen

22、ts; Motor; Finite element analysis</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　目前,世界上約90%的鋼材都是用軋制方法生產(chǎn)的。軋制,是指金屬(或非金屬)材料在旋轉(zhuǎn)軋輥的壓力作用下,產(chǎn)生連續(xù)塑性變形,獲得要求

23、的截面形狀并改變其性能的方法,主要用來(lái)生產(chǎn)型材、板材、管材。軋制有熱軋和冷軋兩種。用軋制方法生產(chǎn)鋼材,具有生產(chǎn)率高、品種多、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)已擁有世界上先進(jìn)的軋制技術(shù),并在逐步推廣、應(yīng)用和發(fā)展中不斷創(chuàng)新[1] 。</p><p>　　4輥軋機(jī)工作輥直徑較小,傳遞軋制力矩,軋延壓力由軋輥承受。這種軋機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)剛度高、壓下量大、軋延力小，可軋制較薄的板材。有可逆和連軋兩種，廣泛用作中厚板軋機(jī)、板

24、帶熱軋或冷軋機(jī)以及平整機(jī)等。因而針對(duì)軋制細(xì)線材軋制成為一定厚度的鋼帶采用4輥軋機(jī)軋制為最佳方案。</p><p>　　1.2 研發(fā)背景及意義</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，除了傳統(tǒng)上的對(duì)材料強(qiáng)度，剛性，韌性等性能的要求之外，對(duì)鋼板表面的要求也不斷提高，冷軋的薄帶鋼表面比較光滑，寬厚精度都比較高，利用率高。冷軋薄帶鋼還有平直度高表面光潔度高，品種多、用途廣

25、的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放以來(lái)的持續(xù)發(fā)展，中國(guó)已經(jīng)建設(shè)了一大批具有國(guó)際先進(jìn)水平的軋鋼生產(chǎn)線，比較全面地掌握了國(guó)際上最先進(jìn)的軋制技術(shù)，具備了軋鋼先進(jìn)設(shè)備的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造能力，一大批國(guó)民經(jīng)濟(jì)急需、具有國(guó)際先進(jìn)水平的鋼材產(chǎn)品源源不斷地供應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，為中國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展、人民幸福安康提供了重要的基礎(chǔ)原材料。</p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),軋鋼戰(zhàn)線的廣大科技工作者遵循“自主創(chuàng)新，重點(diǎn)跨越，支撐發(fā)展，引領(lǐng)未來(lái)”的

26、科技發(fā)展方針,以節(jié)省資源和能源、工藝和產(chǎn)品的綠色化、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，在工藝、裝備、產(chǎn)品等方面開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新，逐步解決制約軋鋼技術(shù)發(fā)展的重大關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)問(wèn)題，自主建設(shè)并高效運(yùn)行了一大批軋鋼生產(chǎn)線，推動(dòng)了軋鋼工業(yè)的跨越式發(fā)展。</p><p>　　4輥軋機(jī)在軋制生產(chǎn)過(guò)程中，軋輥處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，軋制負(fù)荷引起的接觸應(yīng)力、剪切應(yīng)力以及殘余應(yīng)力等。如軋輥的選材、設(shè)計(jì)、制作工藝等不合理，或軋制時(shí)卡鋼等造成局部發(fā)熱

27、引起熱沖擊等，都易使軋輥失效。任何一種失效形式都會(huì)直接導(dǎo)致軋輥使用壽命縮短。因此有必要結(jié)合軋輥的失效形式，探究其產(chǎn)生的原因，找出延長(zhǎng)軋輥使用壽命的有效途徑。</p><p>　　利用有限元分析的方法對(duì)軋機(jī)的軋制系統(tǒng)進(jìn)行性能分析，分析出軋機(jī)軋制系統(tǒng)的失效形式，了解軋輥損壞原因，針對(duì)具體的軋機(jī)系統(tǒng)、損壞形式采取相應(yīng)措施，軋輥失效可以得到有效控制，可以最大限度降低輥耗，從而提高軋輥的使用壽命，提高軋鋼生產(chǎn)效率。這將推動(dòng)

28、中國(guó)的軋鋼工業(yè)的跨越式發(fā)展，利于中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為中國(guó)度過(guò)金融危機(jī)作出貢獻(xiàn)。</p><p>　　1.3 4輥軋機(jī)軋制系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)思路</p><p>　　1.3.1 4輥軋機(jī)的功能</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的4輥軋制機(jī)主要是針對(duì)將細(xì)線材軋制成一定厚度的鋼帶所做的設(shè)計(jì)，線材經(jīng)過(guò)四道軋輥，得到所需厚度，軋制的過(guò)程必須速度平穩(wěn)協(xié)調(diào)，以保證鋼帶的厚度平均。由于所軋

29、制的線材較細(xì)，采用將軋輥環(huán)安裝在軸上的方式可以在保證技術(shù)的同時(shí)降低成本，并且方便軋輥出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以及時(shí)更換。機(jī)架采用在龍門架結(jié)構(gòu)上安裝軸承架滑塊，方便調(diào)整兩軋輥間間距以保證生產(chǎn)件精度，更可以調(diào)整出不同的間距來(lái)軋制不同要求的生產(chǎn)件。</p><p>　　1.3.2 4輥軋機(jī)軋制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)思路</p><p>　　目前中國(guó)市面上的4輥軋機(jī)多是工作輥與支承輥分開(kāi)，工作輥直徑較小，支承輥

30、主要承受軋制過(guò)程中的軋制力，但對(duì)于細(xì)線材來(lái)說(shuō)并不需要如此大的軋制力，因而并不需要分工作輥和支承輥，可以直接采用將軋輥環(huán)安裝在軸上的方式得到實(shí)現(xiàn)。本次課題是研究將直徑為2.32mm的線材軋制成厚度為0.35mm，寬為6.2mm的鋼帶。因而為了保證四次軋制的平穩(wěn)，和軋制機(jī)的統(tǒng)一，可將四道軋輥環(huán)直徑設(shè)計(jì)為相同尺寸，通過(guò)改變每道軋制的速度來(lái)保證軋制的平穩(wěn)而不會(huì)在兩道軋制中間出現(xiàn)存料。</p><p>　　單道軋制系統(tǒng)的基

31、本思路為由電動(dòng)機(jī)為主動(dòng)機(jī)，通過(guò)帶輪及減速器來(lái)降低電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，由減速器雙軸輸出，用萬(wàn)用聯(lián)軸器聯(lián)接兩根裝有軋輥環(huán)的軸，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1－1。</p><p>　　圖1－1 軋制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1——電動(dòng)機(jī)； 2——帶傳動(dòng)； 3——一級(jí)雙軸輸出減速器； </p><p>　　4——聯(lián)軸器； 5——軋輥</p

32、><p>　　軋制過(guò)程將四道相同的軋制系統(tǒng)改變軋輥間間隙并稍微修改軋輥速度后順次排列，最終軋制出設(shè)定的厚度。</p><p>　　1.4 課題的研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本次課題是研究將直徑為2.32mm的線材軋制成厚度為0.35mm，寬為6.2mm的鋼帶的軋機(jī)軋制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，以分析出該軋輥的主要失效形式。</p><p&

33、gt;　　該課題主要研究?jī)?nèi)容如下：</p><p>　　查閱軋機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析文獻(xiàn)，分析軋機(jī)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和常用方法；</p><p>　　提出4輥軋機(jī)軋制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案，并選取較好的作為設(shè)計(jì)的方案，完善設(shè)計(jì)方案；</p><p>　　設(shè)計(jì)計(jì)算4輥軋機(jī)的軋制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；</p><p>　　建立4輥軋機(jī)的軋制系統(tǒng)的三維模型；</p>

34、<p>　　繪制4輥軋機(jī)軋制系統(tǒng)的裝配工程圖，及主要零件圖；</p><p>　　對(duì)4輥軋機(jī)的軋制系統(tǒng)進(jìn)行有限元分析；</p><p>　　根據(jù)有限元仿真結(jié)果，對(duì)4輥軋機(jī)的軋制系統(tǒng)軋輥主要失效形式進(jìn)行分析；</p><p>　　撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，完成全部研究工作和畢業(yè)論文。</p><p>　　第2 章 軋制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)<

35、/p><p><b>　　2.1 引言</b></p><p>　　本課題是要將直徑為2.32mm的60號(hào)線材通過(guò)四道軋輥?zhàn)罱K軋制成厚度為0.35mm，寬度為6.2mm的鋼帶。60號(hào)鋼受到軋制后會(huì)延展，故可以采用不同直徑軋輥相同速度來(lái)達(dá)到，或者軋輥直徑相同，改變軋制速度來(lái)保證軋制平穩(wěn)協(xié)調(diào)，而不至于在兩道軋制中產(chǎn)生存料。</p><p>　　兩種方

36、法相較來(lái)說(shuō)第二種比第一種方便生產(chǎn)及更換，故而選擇采用軋輥直徑相同，改變軋制速度的方法來(lái)進(jìn)行本次的設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.2 軋輥環(huán)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　2.2.1 軋輥環(huán)材料的選擇</p><p>　　在選擇軋輥的材質(zhì)時(shí)，既要考慮軋輥的工作要求和特點(diǎn)，也要軋輥常見(jiàn)的破壞形式和破壞原因，按軋輥要求選擇合適的材質(zhì)。軋輥應(yīng)能長(zhǎng)時(shí)間地使用而輥面較少磨損；

37、能承受高壓和沖擊載荷而不斷裂；能經(jīng)受變化幅度較大的劇熱、急冷而不破壞，同時(shí)具有較高的硬度[1]。</p><p>　　常用的軋輥材料有合金鍛鋼、合金鑄鋼和鑄鐵等。用于軋輥的全金鍛鋼，在我國(guó)《金屬機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)》中已有規(guī)定，JB/ZQ4289-86標(biāo)準(zhǔn)中列出了熱軋軋輥和冷軋軋輥用鋼。熱軋軋輥有55Mn2、55Cr、60CrMnMo、60SiMnMo等；冷軋軋輥用鋼有9Cr、9Cr2、9CrV、9Cr2W、9Cr2Mo、6

38、0CrMoV等。用于軋輥的合金鑄鋼種類尚不多，也沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[2]。</p><p>　　冷軋機(jī)工作受的壓力大，軋制速度高，對(duì)質(zhì)量要求嚴(yán)格。因此，對(duì)冷軋輥的輥面硬度和輥身強(qiáng)度均有很高的要求。我國(guó)常用冷軋工作輥的材料是9Cr2W、9Cr2Mo等，輥面硬度HS＝90－95。在設(shè)計(jì)中著重考慮軋輥的強(qiáng)度和輥面硬度。所以，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中多選用Cr合金鋼[3]。</p><p>　　因此，考慮軋輥環(huán)的

39、強(qiáng)度和輥面硬度可選擇軋輥環(huán)材料為9Cr2Mo，輥身硬度為90～94HBS。</p><p>　　2.2.2 軋輥環(huán)基本參數(shù)的確定</p><p>　　軋制道次及壓下量的選定</p><p>　　表2.1 軋制首次及壓下量</p><p><b>　　軋制材料：60號(hào)鋼</b></p><p>　

40、　原料規(guī)格：φ2.32mm線材</p><p>　　成本規(guī)格：厚0.35mm寬6.2mm的鋼帶</p><p>　?。?）軋輥環(huán)外徑的確定</p><p>　　根據(jù)軋輥強(qiáng)度及允許的咬入角（或壓下量與工作輥直徑之比h/Dg）來(lái)</p><p>　　確定。即在保證軋輥強(qiáng)度的前提下，同時(shí)滿足下列咬入條件：</p><p>&

41、lt;b>　?。?.1）</b></p><p>　　式中 ——軋輥的工作直徑；</p><p><b>　　——壓下量；</b></p><p><b>　　——咬入角。</b></p><p>　　由文獻(xiàn)[4－112表6.1] 可知，4輥冷軋機(jī)軋制時(shí)可能達(dá)到的最大咬入角值

42、為、；取時(shí)</p><p><b>　　第一道輥軋制直徑為</b></p><p><b>　?。?50.25mm</b></p><p>　　為安全考慮，圓整為D＝160mm；</p><p><b>　　第二道輥軋制直徑為</b></p><p>&

43、lt;b>　　=53.66mm</b></p><p>　　圓整為D＝60mm；</p><p><b>　　第一道輥軋制直徑為</b></p><p><b>　　=40.25mm</b></p><p>　　圓整為D＝50mm；</p><p><

44、b>　　第一道輥軋制直徑為</b></p><p><b>　　=20.12mm</b></p><p>　　圓整為D＝30mm；</p><p>　　由于設(shè)計(jì)方案為軋輥環(huán)直徑一致，為保證每一輥的強(qiáng)度與硬度，故采用第一輥直徑作為最終軋輥直徑，故</p><p>　　軋輥環(huán)外徑 D＝160mm。&

45、lt;/p><p>　?。?）軋輥環(huán)長(zhǎng)度的確定</p><p>　　在設(shè)計(jì)中主要是根據(jù)所提供的坯料尺寸和實(shí)際生產(chǎn)中的輥道寬度來(lái)確定輥身長(zhǎng)度的，輥身長(zhǎng)度決定了所軋板帶的最大寬度，其關(guān)系為</p><p><b>　　(2.2)</b></p><p>　　式中 ——輥身長(zhǎng)度；</p><p>　　—

46、—板帶材的最大寬度；</p><p>　　——隨帶材寬度而異的余量，當(dāng)＜200mm時(shí)，取=500mm；當(dāng)＞200毫米時(shí)，取=100～200mm。</p><p>　　由于本次研究的銅棍直徑很小，可看作線材軋制故由[2－7表1－5]可知小型及線材軋機(jī)知</p><p>　　＝+（20～30）mm （2.3）</p><p&

47、gt;　　本次研究軋制帶材的最大寬度＝6.2mm，因而最終可確定軋輥環(huán)的長(zhǎng)度為</p><p><b>　?。?0mm</b></p><p>　　2.3 電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　2.3.1 選擇電動(dòng)機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　電動(dòng)機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式機(jī)器,它將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,它主要包括一個(gè)用以產(chǎn)

48、生磁場(chǎng)的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子,其導(dǎo)線中有電流通過(guò)并受磁場(chǎng)的作用而使轉(zhuǎn)動(dòng),這些機(jī)器中有些類型可作電動(dòng)機(jī)用,也可作發(fā)電機(jī)用。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備，它是利用通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象制成，分布于各個(gè)用戶處，電動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，電力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)大部分是交流電機(jī)，可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī)（電機(jī)定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同

49、步速）。電動(dòng)機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成。通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)的方向跟電流方向和磁感線（磁場(chǎng)方向）方向有關(guān)。電動(dòng)機(jī)工作原理是磁場(chǎng)對(duì)電流受力的作用，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　它是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種機(jī)器。通常電動(dòng)機(jī)的作功部分作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這種電動(dòng)機(jī)稱為轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)；也有作直線運(yùn)動(dòng)的，稱為直線電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)能提供的功率范圍很大，從毫瓦級(jí)到萬(wàn)千瓦級(jí)。電動(dòng)機(jī)的使用和控制非常方便，具有自起動(dòng) 、加速、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、掣

50、住等能力，能滿足各種運(yùn)行要求；電動(dòng)機(jī)的工作效率較高，又沒(méi)有煙塵、氣味，不污染環(huán)境，噪聲也較小。由于它的一系列優(yōu)點(diǎn)，所以在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防、商業(yè)及家用電器、醫(yī)療電器設(shè)備等各方面廣泛應(yīng)用。</p><p>　　各種電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣的是交流異步電動(dòng)機(jī)（又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī) ）。它使用方便 、運(yùn)行可靠 、價(jià)格低廉 、結(jié)構(gòu)牢固，但功率因數(shù)較低，調(diào)速也較困難。大容量低轉(zhuǎn)速的動(dòng)力機(jī)常用同步電動(dòng)機(jī)（見(jiàn)同步電機(jī)）。同步電動(dòng)機(jī)不

51、但功率因數(shù)高，而且其轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無(wú)關(guān)，只決定于電網(wǎng)頻率。工作較穩(wěn)定。在要求寬范圍調(diào)速的場(chǎng)合多用直流電動(dòng)機(jī)。但它有換向器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，維護(hù)困難，不適于惡劣環(huán)境。20世紀(jì)70年代以后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)漸趨成熟，設(shè)備價(jià)格日益降低，已開(kāi)始得到應(yīng)用 。電動(dòng)機(jī)在規(guī)定工作制式（連續(xù)式、短時(shí)運(yùn)行制、斷續(xù)周期運(yùn)行制）下所能承擔(dān)而不至引起電機(jī)過(guò)熱的最大輸出機(jī)械功率稱為它的額定功率，使用時(shí)需注意銘牌上的規(guī)定。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)

52、需注意使其負(fù)載的特性與電機(jī)的特性相匹配，避免出現(xiàn)飛車或停轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法很多，能適應(yīng)不同生產(chǎn)機(jī)械速度變化的要求。一般電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)其輸出功率會(huì)隨轉(zhuǎn)速而變化。從能量消耗的角度看，調(diào)速大致可分兩種 ： </p><p>　　保持輸入功率不變 。通過(guò)改變調(diào)速裝置的能量消耗，調(diào)節(jié)輸出功率以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　控制電動(dòng)機(jī)輸入功率以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p>&

53、lt;p>　　通過(guò)各方面考慮，最終確定選擇三相異步電動(dòng)機(jī)，</p><p>　　2.3.2 軋制壓力的計(jì)算</p><p>　　軋件對(duì)軋輥的總壓力為軋制平均單位壓力與軋件和軋輥接觸面積的積</p><p>　　= （2.4）</p><p>　　接觸面積的一般形式為</p>

54、<p><b>　　（2.5）</b></p><p>　　式中 、——軋制前、后軋件的寬度；</p><p>　　——變形區(qū)長(zhǎng)度，即，其中R為軋輥半徑。</p><p><b>　?。?7.03m</b></p><p>　　軋制平均單位壓力的基本計(jì)算公式采用奧羅萬(wàn)一帕斯科(E．

55、C)rowan，K．J．：Pascoe!)公式為</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　式中 K——平均變形抗力，；</p><p>　　所軋的軋件是60號(hào)鋼，60號(hào)鋼的力學(xué)性能參數(shù)如下表：</p><p>　　表2.2 60號(hào)鋼的力學(xué)性能 </p><p>　

56、　由表中的參數(shù)可以得出，其中σs ＝400MPa</p><p><b>　?。?00.81N</b></p><p>　　由公式（2.4）得出總軋制壓力為</p><p>　　2.3.3 軋制總力矩的計(jì)算</p><p>　　傳動(dòng)輥所需要的力矩為軋制力矩，</p><p>　　軋制總力矩的計(jì)算公

57、式為</p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　式中 ——軋制力矩，軋件塑性變形所需力矩；</p><p>　　——附加摩擦力矩，軋制時(shí)軋輥軸承及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中所產(chǎn)生的附加摩擦力矩；</p><p>　　——空轉(zhuǎn)力矩，克服軋輥軸承及傳動(dòng)裝置中所產(chǎn)生的摩擦力矩；</p><p&g

58、t;　　——?jiǎng)恿?，軋機(jī)加速減速時(shí)產(chǎn)生的慣性力矩；</p><p>　　i ——由電機(jī)到軋輥的減速比。</p><p>　?。?）軋制力矩的計(jì)算</p><p><b>　　軋制力矩計(jì)算公式為</b></p><p><b>　?。?.8）</b></p><p>　　式中

59、 P------軋制力</p><p>　　-----軋制力力臂，其大小與軋制力的作用點(diǎn)及前后張力大小有關(guān)；</p><p><b>　　軋制時(shí)前后張力，則</b></p><p><b>　?。?.9）</b></p><p><b>　　而的計(jì)算方法為</b><

60、/p><p><b>　?。?.10）</b></p><p>　　咬入角 </p><p><b>　　軋制力力臂 </b></p><p><b>　　軋制力矩</b></p><p>　　（2）空轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算</p>&l

61、t;p>　　空轉(zhuǎn)力矩是在軋機(jī)不軋鋼時(shí)，各傳動(dòng)部件在其軸承中消耗的摩擦力矩之總和，計(jì)算公式為：</p><p>　　=∑Gfdx/ 2i （2.11）</p><p>　　式中 G—傳動(dòng)件x 的重量，N；</p><p>　　f—傳動(dòng)件x 的軸承摩擦系數(shù)；</p><p

62、>　　D—傳動(dòng)件x 的軸頸直徑，m；</p><p>　　i—電動(dòng)機(jī)到傳動(dòng)件x 的傳動(dòng)比。</p><p>　　按上式計(jì)算很繁瑣，故常采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)字，一般空轉(zhuǎn)力矩取為：</p><p><b>　?。?.12）</b></p><p>　　——電機(jī)額定輸出力矩。</p><p>　　故可以確定

63、空轉(zhuǎn)力矩為</p><p>　?。?）附加摩擦力矩的計(jì)算</p><p>　　附加摩擦力矩(additional friction torque)軋制時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的軋輥軸承中的摩擦力矩與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的摩擦力矩之和，即</p><p><b>　?。?.13）</b></p><p>　　對(duì)兩個(gè)軋輥而言，力矩為&l

64、t;/p><p><b>　　（2.14）</b></p><p>　　式中 P——軋制力；</p><p>　　D——軋輥輥頸直徑；</p><p>　　——軋輥軸承中摩擦系數(shù)，它決定于軸承結(jié)構(gòu)及其工作條件，由[4－205，表11.1]選取。</p><p>　　選取＝0.003，故<

65、/p><p>　　傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的摩擦力矩胍，即齒輪機(jī)座、減速機(jī)和連接軸等機(jī)構(gòu)中的附加摩擦力矩，一般由傳動(dòng)效率決定，即</p><p><b>　?。?.15）</b></p><p>　　式中 M——軋制力矩；</p><p>　　——傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率，即電機(jī)傳動(dòng)到軋輥軸承中的傳動(dòng)效率，其值可以按[4－205，表11.2]數(shù)值

66、選擇。</p><p><b>　　選擇＝0.96，故</b></p><p><b>　　由（2.13）得出</b></p><p><b>　?。?）動(dòng)力矩的計(jì)算</b></p><p>　　動(dòng)力矩為軋輥不均勻轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由慣性力所產(chǎn)生的力矩。它只發(fā)生在帶飛輪的軋機(jī)上、軋輥不均勻

67、轉(zhuǎn)動(dòng)的軋機(jī)上以及軋輥轉(zhuǎn)速經(jīng)常改變的軋機(jī)上(如初軋機(jī)等)，用下式計(jì)算：</p><p><b>　?。?.16）</b></p><p>　　式中 G ——運(yùn)轉(zhuǎn)部分的重量；</p><p><b>　　D——軋輥直徑；</b></p><p><b>　　— 角速度；<

68、;/b></p><p><b>　　通過(guò)計(jì)算得出</b></p><p>　　（5）總軋制力矩的計(jì)算</p><p>　　由公式（2.7）最終算出</p><p>　　2.3.4 電機(jī)轉(zhuǎn)速的確定</p><p>　　同一功率的異步電動(dòng)機(jī)有同步轉(zhuǎn)速3000、1500、1000、750r/mi

69、n等幾種。一般來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對(duì)數(shù)愈少，外廓尺寸愈小，價(jià)格愈低；反之，轉(zhuǎn)速愈低，外廓尺寸愈大，價(jià)格愈貴。當(dāng)工作機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)，選用高速電動(dòng)機(jī)較經(jīng)濟(jì)。但若工作機(jī)轉(zhuǎn)速較低也選用高速電動(dòng)機(jī)，則這時(shí)總傳動(dòng)比增大，會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。所以，在確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)全面分析。</p><p>　　本課題中設(shè)定第一道輥的軋制速度</p><p><b>　　軋制轉(zhuǎn)速為&

70、lt;/b></p><p><b>　　電機(jī)的轉(zhuǎn)速為</b></p><p><b>　　(2.17)</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)到工作輥經(jīng)過(guò)帶傳動(dòng)和一級(jí)減速器，由[4－4，表2－1]初定，，由此確定總傳動(dòng)比</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為</b>&

71、lt;/p><p>　　查[4—196，表20－1]確定轉(zhuǎn)速為1440r/min。</p><p>　　2.3.5 電機(jī)功率的確定</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率選得過(guò)小，不能保證工作機(jī)的正常工作或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載而過(guò)早損壞；功率選得過(guò)大，則電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，且經(jīng)常不在滿載下運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)都較低，造成很大的

72、浪費(fèi)。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)功率的確定，主要與其載荷大小、工作時(shí)間長(zhǎng)短、發(fā)熱多少有關(guān).對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)工作的機(jī)械，可根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需的功率P來(lái)選擇。</p><p><b>　　工作件的功率為</b></p><p><b>　　（2.18）</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算公式為<

73、;/p><p><b>　?。?.19）</b></p><p>　　確定電機(jī)傳動(dòng)效率，由設(shè)計(jì)方案可知電機(jī)傳動(dòng)通過(guò)了一級(jí)帶傳動(dòng)，一級(jí)齒輪傳動(dòng)，含有兩個(gè)聯(lián)軸器，兩對(duì)齒輪以及三對(duì)軸承。</p><p>　　參閱參考文獻(xiàn)[4－7，表2－4]并結(jié)合本人所設(shè)計(jì)軋制系統(tǒng)的整體傳動(dòng)方案和各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)自身的特點(diǎn)確定各機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率如下：</p><

74、;p><b>　　V帶的傳動(dòng)效率是：</b></p><p>　　滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率是：</p><p>　　齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率是：</p><p>　　萬(wàn)向聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率是：</p><p>　　故，此軋制系統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)效率為</p><p>　　由公式（2.19）計(jì)算出電機(jī)功率&

75、lt;/p><p>　　2.3.6 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定</p><p>　　查參考文獻(xiàn)[4－196，表20.1]選取Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，臥式封閉結(jié)構(gòu)，電源的電壓為380V，選Y132S－4型電動(dòng)機(jī)，額定功率為5.5KW，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，</p><p>　　2.3.7 傳動(dòng)各級(jí)軸的基本參數(shù)確定</p><p&g

76、t;　　傳動(dòng)系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下：</p><p>　　0軸，電動(dòng)機(jī)軸　　　　</p><p>　　n0=1440r/min</p><p><b>　　P0=5.5KW</b></p><p>　　=36475.69N.mm</p><p>　　1軸，小齒輪安裝軸　　　</p

77、><p><b>　　帶輪的傳動(dòng)比</b></p><p>　?。?0762.85N.mm</p><p>　　2軸，大齒輪安裝軸　　　</p><p><b>　　齒輪的傳動(dòng)比</b></p><p>　　2.4 軋輥軸的計(jì)算</p><p>　　選用

78、45鋼調(diào)質(zhì)處理。</p><p><b>　　根據(jù)材料的種類得</b></p><p>　　=590 MPa， []=55 MPa.</p><p>　　表2.3軸常用材料的[τ]及C值</p><p>　　2.4.1 估算軸的最小直徑</p><p>　　查取C=112，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》中公式

79、11.2得</p><p><b>　　d C= 112×</b></p><p>　　考慮軸端有一鍵槽，將上述軸徑增大5%～7%，即26.87×1.07=29.62mm.</p><p>　　2.4.2 確定軸的各段直徑 </p><p>　　外伸端直徑選擇 d=35 mm</p

80、><p>　　該段長(zhǎng)度由聯(lián)軸器聯(lián)接處確定，由于軸與減速器之間會(huì)有間隙，采用的是萬(wàn)向聯(lián)軸器，因而外伸端長(zhǎng)度</p><p>　　外伸端與聯(lián)軸器由鍵聯(lián)接，查[4－140，表14－1]可以確定選取鍵規(guī)格為mm；</p><p>　　按工藝和強(qiáng)度要求把軸制成階梯形，有一個(gè)階梯軸，取通過(guò)軸承蓋軸段的直徑為 :</p><p><b>　　d2=4

81、2mm</b></p><p>　　考慮軸承的內(nèi)孔標(biāo)準(zhǔn)，取d=d=45 mm（兩軸承同型號(hào)），根據(jù)[5－149，表15－7]，初選圓錐小滾子軸承的型號(hào)為7309E；</p><p>　　直徑為d的軸段為軸頭，且應(yīng)符合軸徑標(biāo)準(zhǔn)系列，取d＝=55mm.；</p><p>　　軸環(huán)直徑d= d+2h= 65mm，但考慮到軋輥環(huán)外徑D＝160mm,由 ＝55mm

82、，可以確定軋輥環(huán)內(nèi)徑應(yīng)該為55mm，但考慮到軋輥環(huán)的硬度及受到軋制壓力和力矩，其長(zhǎng)度為30mm，若是內(nèi)外徑相差太大，則軋輥容易失效，故應(yīng)該選擇內(nèi)外徑差不應(yīng)該過(guò)大，可選擇用襯環(huán)與軋輥進(jìn)行過(guò)盈配合后與軸聯(lián)接起來(lái)，故選擇軋輥環(huán)內(nèi)徑為80mm,襯環(huán)內(nèi)徑為55mm外徑為80mm，由此選擇</p><p>　　既可以保證襯環(huán)的徑向不會(huì)移動(dòng)也可以保證軋輥環(huán)的徑向不出現(xiàn)移動(dòng)。</p><p>　　圖2－1

83、軋輥軸的示意圖</p><p>　　2.4.3 軸的校核</p><p>　　根據(jù)前面知道軸的最小軸徑為</p><p>　　有材料力學(xué)可知，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為</p><p><b>　　得</b></p><p>　　查[5－292，表11.3]知，</p><p>　

84、　所以，，軸的扭轉(zhuǎn)剛度足夠。</p><p>　　2.5 軋輥軸上軸承的確定</p><p>　　軋輥軸上軸承由軸選擇，根據(jù)軸的直徑和所需強(qiáng)度選擇圓錐滾子軸承，由[4－149，表15－7]選擇軸承型號(hào)為7309E，軸承內(nèi)徑為45mm,軸承外徑100mm，額定靜載荷為76.2kN，額定動(dòng)載荷為102kN。</p><p><b>　　驗(yàn)算軸承的壽命<

85、/b></p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》教材，得</p><p>　　以小時(shí)數(shù)表示的軸承壽命為</p><p>　　所以，軸承的選擇合格！</p><p>　　2.6 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　帶傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)。帶傳動(dòng)的基本組成零件為帶輪（主動(dòng)輪和從動(dòng)輪）和傳動(dòng)帶。當(dāng)主動(dòng)帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用帶

86、輪和傳動(dòng)帶間的摩擦嚙合作用，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)帶傳遞給從動(dòng)輪。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，價(jià)格低廉和緩沖吸振等特點(diǎn)，在近代機(jī)械種應(yīng)用廣泛。</p><p>　　帶傳動(dòng)的類型：按照工作原理的不同，帶傳動(dòng)可分為摩擦型帶傳動(dòng)和嚙合型帶傳動(dòng)。在摩擦型傳動(dòng)中，根據(jù)傳動(dòng)帶的橫截面形狀不同又可以分為平帶傳動(dòng)，圓帶傳動(dòng)，V帶傳動(dòng)和多楔帶傳動(dòng)。</p><p>　　平帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高，帶輪也容

87、易制造，在傳動(dòng)中心巨大的情況下應(yīng)用較多。其中以帆布芯平帶應(yīng)用最廣。</p><p>　　圓帶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其材料腸胃皮革，棉，麻，錦綸，聚氨酯等，多用于小功率傳遞。</p><p>　　V帶的橫截面呈等腰梯形，帶輪上也做出相應(yīng)的輪槽。傳動(dòng)時(shí)V帶的兩個(gè)側(cè)面和輪槽接觸，槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，大多數(shù)V帶已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，這決了多跟V帶長(zhǎng)短不以而使各帶受力不均

88、的問(wèn)題。多楔帶主要用于傳遞功率較大同時(shí)要求結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合。</p><p>　　圖2－2 帶輪傳動(dòng)工作圖</p><p>　　為了延長(zhǎng)帶的使用壽命，確保帶傳動(dòng)的正常運(yùn)行，必須正確使用和維修：</p><p>　　安裝時(shí)兩帶輪軸線必須平行，輪槽應(yīng)對(duì)正，否則將加劇帶的磨損，甚至使帶脫落。安裝時(shí)先縮小中心距，然后套上V形帶，再作調(diào)整，不得硬撬。</p>&l

89、t;p>　　嚴(yán)防帶與礦物油、酸、堿等介質(zhì)接觸，以免變質(zhì)。也不宜在陽(yáng)光下曝曬。</p><p>　　多根帶的傳動(dòng)，壞了少數(shù)幾根，不要用新帶補(bǔ)上，以免新舊帶并用，長(zhǎng)短不一，受載不均勻而加速新帶損壞。這時(shí)可用未損壞的舊帶補(bǔ)全或全部換新。</p><p>　　為確保安全，傳動(dòng)裝置須設(shè)防護(hù)罩。</p><p>　　帶工作一段時(shí)間后，會(huì)因變形伸長(zhǎng)，導(dǎo)致張緊力逐漸減小，嚴(yán)重

90、時(shí)出現(xiàn)打滑。因此，要重新張緊帶，調(diào)整帶的初拉力。</p><p>　　在帶傳動(dòng)中，常用的有平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)。但在機(jī)械傳動(dòng)中，應(yīng)用最廣的是V帶傳動(dòng)。結(jié)合本次設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)要求，傳動(dòng)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)參數(shù)，最終我選擇普通V帶傳動(dòng)。</p><p>　　2.6.1 確定計(jì)算功率</p><p>　　計(jì)算功率Pca是根據(jù)傳遞的功率P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天

91、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)短等因素的影響而確定的.即</p><p>　　Pca=KAP=1.2×5.5=6.6 Kw</p><p>　　式中: Pca---計(jì)算功率，單位為Kw</p><p>　　P----傳遞的額定功率， 單位為Kw</p><p>　　KA----工作情況系數(shù)，取KA=1.2</p><p>　　

92、2.6.2 選擇帶型</p><p>　　根據(jù)計(jì)算功率Pca和小帶輪的轉(zhuǎn)速，確定選擇普通V帶，帶型為A型，小帶輪的基準(zhǔn)直徑為dd1=112～140mm。</p><p>　　2.6.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑</p><p>　　初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1，取dd1=125mm；</p><p><b>　　帶的速度v </

93、b></p><p>　　v1==9.42m/s，</p><p>　　v在5～25m/s范圍內(nèi)，帶速合格。</p><p>　　輪的基準(zhǔn)直徑dd2 dd2=idd1=2×125=250 mm.</p><p>　　2.6.4 確定中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度</p><p>　　初步確定中心距a0，取&l

94、t;/p><p>　　0.7（dd1 +dd2）＜a0＜2（dd1 +dd2）</p><p>　　262.5＜a0＜750</p><p><b>　　取a0=500mm</b></p><p>　　確定了a0，根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系，按下式計(jì)算所需帶的基準(zhǔn)直徑L’d:</p><p><b&g

95、t;　　L’d≈2a0++</b></p><p><b>　　=2×500++</b></p><p>　　=1000+589.05+7.81</p><p>　　=1596.86mm</p><p>　　查表選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1600mm</p><p><b>

96、;　　實(shí)際中心距a為</b></p><p><b>　　a a+</b></p><p>　　= 500+=501.6mm</p><p>　　確定中心距的變動(dòng)范圍為：</p><p>　　amin=a-0.015Ld=500-0.15×1600=476</p><p>

97、;　　amax=a+0.03Ld=500+0.30×1600=548</p><p><b>　　仍取a=500mm</b></p><p>　　2.6.5 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角</p><p><b>　　≈ - </b></p><p>　　= - =165.05°&

98、lt;/p><p>　　包角應(yīng)該大于，計(jì)算得出。</p><p>　　所以，所選的主動(dòng)輪包角合適。</p><p>　　2.6.6 確定帶的根數(shù)</p><p><b>　　Z =</b></p><p>　　式中： Pca---計(jì)算功率，單位為KW；</p><p>

99、　　Ka---考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)，取Ka =0.96；</p><p>　　KL---考慮帶的長(zhǎng)度不同是的影響系數(shù)，取KL =0.96；</p><p>　　P0---單根V帶的基本額定功率，</p><p>　　用線性插值法求n=1440r/min的額定功率p0，</p><p>　　計(jì)算得出 Po=1.91KW；</p&g

100、t;<p>　　△P0---計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根V帶本額定功率的增量，取△P0=0.17kW</p><p>　　Z ==3.34根</p><p><b>　　取Z=4根</b></p><p>　　2.6.7 確定帶的預(yù)緊力</p><p><b>　　F= </b>

101、</p><p>　　式中: Ka---考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù),取Ka =0.96 </p><p>　　q---帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，取q=0.10kg/m</p><p><b>　　F==149N</b></p><p>　　2.6.8 計(jì)算作用在帶輪的壓軸力</p><p>　　帶對(duì)軸的壓

102、力Fp是設(shè)計(jì)帶輪所在的軸與軸承的依據(jù).為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可近似按兩邊的預(yù)緊力的合力來(lái)計(jì)算，如下圖所示.</p><p>　　(a) (b)</p><p>　　圖2－3 V帶對(duì)軸的壓力Fp</p><p>　　Fp = 2 Z Fsin=24149sin = 1185.58N</p><p>　　2.6.9

103、 帶輪的材料</p><p>　　在工程上，V帶輪的材料通常為灰鑄鐵，當(dāng)帶速v < 30 m/s時(shí)，采用HT150；帶速v>30 m/s 時(shí)，采用 HT200；當(dāng)帶速v更高時(shí)，宜采用鑄鋼或鋼的焊接結(jié)構(gòu)；此外，傳遞小功率時(shí)，V帶輪也可采用鋁合金或塑料等.</p><p>　　由前面知道，v=9.42m/s，</p><p>　　所以V帶輪材料采用HT150

104、.</p><p>　　2.6.10 帶輪的結(jié)構(gòu)形式及主要尺寸</p><p>　　V帶輪一般由輪緣、輪轂和輪輻3部分所組成.根據(jù)輪輻的結(jié)構(gòu)不同，V帶輪可分為如下4種形式.</p><p>　　實(shí)心式：主要適用于帶輪基準(zhǔn)直徑d(2.5～3) d的場(chǎng)合（d為帶輪軸孔直徑）；</p><p>　　腹板式：主要適用于帶輪基準(zhǔn)直徑d300 mm的場(chǎng)合

105、；</p><p>　　孔板式：主要適用于帶輪基準(zhǔn)直徑d 300 mm、且100 mm的場(chǎng)合；</p><p>　　輪輻式：主要適用于帶輪基準(zhǔn)直徑d> 300 mm的場(chǎng)合。</p><p>　　因?yàn)椋?，小帶輪采用?shí)心式結(jié)構(gòu)，大帶輪采用腹孔式結(jié)構(gòu)，如下圖所示：</p><p>　　圖2－4 腹孔式大帶輪</p>&l

106、t;p>　　2.7 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　2.7.1 減速器類型的選擇</p><p>　　減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以滿足各種工作機(jī)械的需要。在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間用來(lái)提高轉(zhuǎn)速的獨(dú)立閉式傳動(dòng)裝置成為增速器。減速器的種類很多，按照傳動(dòng)形式不同可分為齒輪減速器，蝸桿減速器和星星減速器；按照傳動(dòng)級(jí)減速器；按照傳動(dòng)的不知形式又可

107、分為展開(kāi)式，分流式和同軸式減速器。若按換東和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)劃分，這類減速器又下述6種：</p><p>　　齒輪減速器：主要有圓柱齒輪減速器，圓錐齒輪減速器和圓錐-圓柱齒輪減速器；</p><p>　　蝸桿減速器：主要有圓柱蝸桿減速器，環(huán)面蝸桿減速器和錐蝸桿減速器；</p><p>　　蝸桿齒輪減速器及齒輪-蝸桿減速器；</p><p><

108、b>　　行星齒輪減速器；</b></p><p><b>　　擺線針輪減速器；</b></p><p><b>　　諧波齒輪減速器；</b></p><p>　　常見(jiàn)減速器的特點(diǎn)： </p><p>　　齒輪減速器的特點(diǎn)是效率及可靠性高，工作壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)便，因而應(yīng)用廣泛。<

109、/p><p>　　蝸桿減速器的特點(diǎn)是在外廓尺寸不大的情況下，可以獲得大的傳動(dòng)比，工作平穩(wěn)，噪聲較小，但效率較低。其中應(yīng)用最廣的式單級(jí)蝸桿減速器，兩級(jí)蝸桿減速器應(yīng)用較少。</p><p>　　行星減速器其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、使用壽命很長(zhǎng)，額定輸出扭矩可以做的很大，但制造精度要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且價(jià)格略貴。</p><p>　　綜合4輥軋機(jī)的設(shè)計(jì)使用要求，在確保

110、設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的前提下我最終選擇一級(jí)圓柱斜齒輪減速器。經(jīng)過(guò)計(jì)算可確定減速器的傳動(dòng)比是：i=2.02，該減速器的基本結(jié)構(gòu)由齒輪、軸及軸承組合，箱體等部分組成。</p><p>　　2.7.2 減速器基本參數(shù)</p><p>　　減速器中的軸承都選用圓錐滾子軸承。</p><p>　　現(xiàn)在對(duì)傳動(dòng)比進(jìn)行分配，總傳動(dòng)比為15,V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為2，則減速箱二級(jí)齒輪傳動(dòng)的總傳動(dòng)

111、為7.5，為了便于二級(jí)圓柱齒輪減速器采用浸油潤(rùn)滑，當(dāng)二級(jí)齒輪的配對(duì)的材料相同，齒面硬度HBS≤350，齒寬系數(shù)相等時(shí)，考慮齒面接觸強(qiáng)度接近相等的條件，取高速級(jí)傳動(dòng)比為 </p><p><b>　　齒輪的傳動(dòng)比</b></p><p>　　傳動(dòng)系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下：</p><p>　　0軸，電動(dòng)機(jī)軸　　　　</p&

112、gt;<p>　　n0=1440r/min</p><p><b>　　P0=5.5KW</b></p><p>　　=36475.69N.mm</p><p>　　1軸，小齒輪安裝軸　　　</p><p><b>　　帶輪的傳動(dòng)比 </b></p><p>

113、;　?。?0762.85N.mm</p><p>　　2軸，大齒輪安裝軸　　　</p><p><b>　　齒輪的傳動(dòng)比</b></p><p>　　2.7.3 標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　根據(jù)工作條件，一般用途的減速器采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng).提升機(jī)為一般工作機(jī)械，速度不高，選用８級(jí)精度.此減速器采用一

114、級(jí)傳動(dòng)，齒輪的傳動(dòng)比不大，所以選用小齒輪用一種材料，大齒輪用一種材料.</p><p><b>　　材料選擇</b></p><p>　　小齒輪 40cr 調(diào)質(zhì)處理 HBS=280</p><p>　　大齒輪 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 HBS=240</p><p>　　兩齒輪齒面硬度差為40H

115、BS，符合軟齒面?zhèn)鲃?dòng)的設(shè)計(jì)要求.</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，齒輪輸入功率為5.124KW，小齒輪轉(zhuǎn)速為720r/min，傳動(dòng)比為2.02， 工作壽命15年（每年工作300天），兩班制。</p><p><b>　?。?）確定齒數(shù)</b></p><p>　　小齒輪齒數(shù)=25，大齒輪齒數(shù)=i×=2.20×25= 80，

116、取Z=80</p><p><b>　　初選螺旋角 β=</b></p><p>　　按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì):</p><p>　?。?）確定公式內(nèi)的計(jì)算值：</p><p>　　載荷系數(shù)Kt=1.5</p><p>　　小齒輪的傳遞的轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　T=9.55&

117、#215;10=70760N·mm</p><p><b>　　選取齒寬系數(shù)=1</b></p><p>　　得材料的彈性影響系數(shù)彈性系數(shù)Z=189.8</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得兩試驗(yàn)齒輪材料的接觸疲勞極限應(yīng)力分別為：</p><p>　　小齒輪的接觸疲勞極限=380 MPa ，大齒輪的接觸疲勞極限

118、=380 MPa</p><p><b>　　計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)</b></p><p>　　N1=60××j×L=60×720×1×300×16= 2.074×108</p><p>　　N2=2.074×108/2.02=1.027×10<

119、;/p><p>　　接觸疲勞壽命系數(shù) </p><p>　　= 0.95 =0.98</p><p>　　按失效概率為1%，接觸疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)SH=1.4 ，則兩齒輪材料的許用接觸應(yīng)力分別為</p><p>　　[]=×=515.71MPa</p><p>　　[]=×=532MPa<

120、/p><p>　　直取齒形洗漱和應(yīng)力矯正系數(shù)</p><p><b>　　根據(jù)當(dāng)量齒數(shù) </b></p><p>　　由表6.4可查取齒形系數(shù)和盈利矯正系數(shù)</p><p>　　計(jì)算大小齒輪的并加以比較</p><p>　　=2.57×1.6/515.71=0.00797</p>

121、<p>　　=2.21×1.78/532=0.00744</p><p><b>　　≥</b></p><p>　　重合度系數(shù)及螺旋角系數(shù)</p><p>　　=0.7(0.63~0.87) =0.86（0.85~0.92）</p><p><b>　　（3）計(jì)算齒輪

122、模數(shù)</b></p><p><b>　　=1.246</b></p><p><b>　　計(jì)算圓周速度v</b></p><p><b>　　載荷系數(shù):</b></p><p>　　根據(jù)v=1.28 m/s ，8級(jí)精度. 得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.08</p

123、><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6.2得使用系數(shù)KA=1</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6.13得Kβ=1.24</p><p>　　則 K=KA×Kv×Kβ=1×1.05×1.28=1.607</p><p><b>　　矯正并確定模數(shù)</b></p>&

124、lt;p>　　=1.275 取=6</p><p>　　查《機(jī)械原理》表6.2標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列取模數(shù)m=6</p><p>　　(4) 齒輪幾何尺寸計(jì)算</p><p>　　中心距 取194mm</p><p>　　螺旋角 </p><p>　　分度圓直徑 m