圆盘剪切机结构设计毕业论文(编辑修改稿)

圆盘剪切机结构设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

查文献 [1， 180]总剪切力的计算公式为 ： )t an1(1 Zpp  (310) 式中： Z— 决定于被剪切掉的钢材宽度和厚度的比值，查 文献 [1， 图 930]知： 图 被剪切带钢的相对宽度与系数的关系 当 hd ≥15 时，系数 Z 趋近于渐近线 Z= ，带入数据计算总剪力： NZpp 3031 106 2 6 2 a 4 )t a n1(  ）（  考虑到刀刃磨钝的影响，增大 15%~20%，这里取增大 20%。 NP 33 105 1 %)201(106 2 %201p  ）（ 圆盘剪上的剪切力可根据作用在刀片上的 力矩来确定。 在上下刀片直径，速度相等而且都驱动时，则与简单轧制情况相似，合力 P 垂直作用在刀片上，这时转动一对刀盘所需之力矩为 ： sin1 PDM  (311) 62 i 3  = m 驱动圆盘剪的总力矩为 ： )( 21 MMnM  (312) 哈尔滨工业大学本科生毕业论文（设计） 13 式中 ： n— 刀片对数 M2— 1 对刀片轴上的摩擦力矩， PdM 2 ，其中 d 为刀片轴 的 轴颈 取 d =165mm，  为刀片轴承处的摩擦系数， 刀片材质一般为 9CrWSi。 查轴承摩擦系数表，可知  =~，取  =。 所以总的力矩为 ： )( 21 MMnM  )(2 33   = N m 查文献 [1， 181]圆盘剪电动机功率可按下式确定  DMvN 100021 (313) 式中 ： 1 — 考虑刀片与钢板间摩擦系数， 1 =~； v— 钢板运动速度， m/s； — 传动系统效率，  =~。 带 入 数据计算得：  DMvN 100021 3   = KW 根据以上计算所得数据， 查找专业手册，选取合适电机。 容量相同的同类型电机，有不同的转速。 分析比较电机及传动装置的性能尺寸、重量和价格等因素再考虑其可靠性， 初步考虑 Y 系列三相笼型异步电机。 经过综合比较分析，最终确定采用同步转速 为 1500r/min 的 Y180L4 电机。 其性能参数如下所示： 哈尔滨工业大学本科生毕业论文（设计） 14 表 33 Y180L4 电机性能参数 型号 额定功率NP /KW 额定电流NI /A 额定转速Nn /rpm 效率  /% Y180L4 22 43 1470 3． 4 齿轮的设计 查阅文献 [3， 128]，符合这里要求的材料有 45 号钢和 40Cr。 分析两种材料的特性可知 ：两者的含碳量不同， 40Cr 高频淬火后更加耐用。 45 号钢属优质碳素结构钢，大量的模具生产公司会用其生产模具，而 40Cr 经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节、花键轴等。 经过综合考虑，齿轮材料采用 40Cr。 齿轮常用的热处理方法有以下几种情况： （ 1） 表面淬火：一般用于中碳钢和中碳合金钢，例如 45 钢、 40Cr 等。 表面淬火后轮齿变形不大，齿面硬度可达 52~56HRC。 （ 2） 渗碳淬火： 渗碳钢是碳质量分数在 ~%的低碳合金钢。 渗碳淬火 后齿面接触强度高，耐磨性好，而齿芯仍 保持有较高的韧性，常用于受冲击载荷的重要齿轮传动。 （ 3） 调质：一般用于中碳钢和中碳合金钢，例如 45 钢， 40Cr， 42SiMn等。 调质后齿面硬度一般为 220~260HBS。 因硬度不高，故可在热处理后精切齿形，且在使用中易于跑合。 （ 4） 正火：能消除内应力、细化晶粒、改善力学性能和切削性能。 强度要求不高的齿轮，可用于碳钢正火处理。 大直径的齿轮可用铸钢正火处理。 （ 5） 渗碳：渗碳后不再进行其他热处理，齿面硬度可达 60~62HRC，因氮化处理温度低，齿的变形小，故适用于难以磨齿的场合。 综合考虑，热处理方法选 择调制。 查阅 文献 [3， 表 ]，可知其机械性能： 表 34 齿轮常用材料的机械性能 材料牌号 热处理方法 强度极限B / aMP 屈服极限S /aMP 硬度 40Cr 调质 700 500 241~286HBW 哈尔滨工业大学本科生毕业论文（设计） 15 以下是齿轮的设计过程： m和齿数 z1： 模数预估 m≤5，暂取 m=5；齿数 z1暂取 47； d 查文 献 [3， 表 ]，可知齿宽系数 d 如下： 表 35 齿轮系数 d 齿轮相对于轴承位置 软齿面 硬齿面 对称布置 ~ ~ 非对称布置 ~ ~ 悬臂布置 ~ ~ 结合材料及齿轮的布置选取齿宽系数 d =  此圆盘剪切机采用标准直动齿轮，故分度圆压力角 020  此圆盘剪切机采用标准直动齿轮，故螺旋角 00 u： 考虑带钢剪切的实际情况，预设 u=，则  zz ，取整602z ，则齿数比 12 。 ： 按齿面接触强度进行设计，由文献 [3， 142]知：  3 21 )(u 1u2  ZZZKTd HEd  (314) 式中： 查文献 [3，表 ]，得节点区域系数 ZH= 哈尔滨工业大学本科生毕业论文（设计） 16 查文献 [3， 表 ]，得弹性系数 MPZE  系数 K= KKKK VA 传递转矩 MNPTNN  4 2n9 5 5 0 齿数比 u=z2/z1= 查 文献 [3， 133]，端面重合度 ：  c o 21   ）（ (315) 带入数据计算得 00c o ）｝（｛ =，查文献 [3， 图]，得重合度系数 Z = 许用接触应力 H 可由公示确定，   H HNH SZ lim  (316) m0NNZN  (317) N=60na hL (318) 式中： n— 齿轮转动速度； a— 齿轮转一周，同一侧齿面啮合的次数； Lh— 齿轮的工作寿命； Sh— 接触强度计算的安全系数。 暂定 10 年，二班倒。 经过计算 N1=108,考虑传动比，则 N2=N1/u=108， 查 文献[3， 146]，知齿面接触疲劳极限应力为 a470lim m in MPH  、 a590lim m ax MPH  ；查 文献 [3， 147]知接触强度寿命系数 ZN1=,ZN2=。 带入数据计算得：   2 4 7 i m 111 MPSZ H HNH   哈尔滨工业大学本科生毕业论文（设计） 17   3 5 9 i m 222 MPSZ H HNH   经过比较，取许用接触应力 H =  MPH  系数 K 暂定使用系数 TK ， K= TK =,带入数据计算得分度圆直径 d：  3 21 )(u 1u2  ZZZKTd HEd = mm 齿轮线速度： smnd / 100060   (319) 查文献 [3， 146]的表 、表 、图 、图 得： 使用系数 AK 动载系数 VK 齿向载荷分布系数 K 齿间载荷分配系数 K 动载系数 K= KKKK VA =， K 与系数 TK 相差过大，需要进行修正。 分度圆直径31 ddTKK =，取整分度圆直径 mm235d1  模数 m： m=d1/z1=5mm (320) 中心距 a ： 6 7)6047(521zzm2121  ）（a (321) 齿宽 B： B=  (322) 取整 B=80mm 哈尔滨工业大学本科生毕业论文（设计） 18 3． 5 轴的设计 轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。 碳素钢比合金钢价格低廉，并对应力集中的敏感性较小。 为保证轴的机械性能，应进行调质或正火处理。 合金钢具有较高的机械强度，淬透性也较好，但价格过高，多用于有特殊要求和重要的轴。 合金钢对应力金钟的敏感性较高，因而在结构设计时应注意减 小应力集中。 综合考虑轴的材料采用 45 钢，热处理方式为调质。 查阅文献 [3， 192]，知其机械性能如下： 表 36 轴的主要机械性能 材料牌号 热处理 毛胚直径 /mm 硬度/HBW 抗拉强度极限B 屈服极限s 弯曲疲劳极限 1 扭转疲劳极限 1 45 调质 ≤200 217~255 650 360 300 155 查阅 文献 [3， 193]，轴承的最小直径计算公式如下：   33 6m in nP109. 55d   (323) 式中： mind — 轴的最小直径（ mm） P— 轴传递的功率（ KW） n— 轴的转速（ r/min）  — 许用扭转切应力，见文献 [3， 193]表 C— 由许用扭转切应力确定的系数 ， 见文献 [3， 193]表 轴的转速： 60n  dv轴 (324) 带入数据计算得： m i n/ 160n3  dv轴 查阅文献 [3， 193]表 ，知： C=118~106  =30~40MPa 带入数据计算得： 哈尔滨工业大学本科生毕业论文（设计） 19   nP109. 55d 333 6m i n 1   计算出的轴颈为最小轴颈 dmin，若轴上有键槽时，应 将计算出的轴颈dmin 适当增大。 当有一个键槽时，轴颈增大 5%；当有两个键槽时，轴颈增大 10%。 然后圆整为标准直径。 mmd %)101(d 1m i nm i n 2  圆整为标准直径 ： mm90dmin3 轴的最小直径显然是安装联轴器的，为了使所选的轴颈同时与联轴器的孔径相适应，故需要同时确定联轴器的型号，以下是最小轴颈处的联轴器选型过程： 计算联轴器的计算转矩 caT 计算转矩 KTT ca (325) 式中： K— 载荷系数， 见文献 [3， 270]表 知： K= T— 轴的名义转矩， T= 3  N 带入数据计算得： m100 7 104 2 33ca  NKTT 根据计算转矩 Tca应小于联轴器的公称转矩 Tn 原则，查文献。