飞剪机传动装置的设计(机械CAD图纸)

毕业论文(设计)题目：飞剪机传动装置的设计目 录内容摘要1关键词1Abstract1Key words11.绪论21.1飞剪机的概述21.2传动装置的概述32.传动方案的确定32.1电动机的选择42.2传动方案的确定52.3传动装置的运动和动力参数63.主要零部件的设计计算与校核73.1减速级齿轮的设计与校核73.2传动级齿轮的计算与校核123.3轴的设计与校核133.4键的选择与校核233.5轴承的选用与校核244.零部件的选取及润滑264.1对离合器性能的要求264.2对制动器性能的要求264.3飞剪机箱体结构264.4飞剪机传动装置的润滑27结论28参考文献30致谢31飞剪机传动装置的设计内容摘要：飞剪机是冶金工业的重要装备，它为冶金行业的发展注入了新的生机。随着现代化钢材生产的产量和品种的不断增加，要求轧钢生产向高速，连续化生产方式发展的今天，飞剪机的需求量不断增加。因此，作为其核心部位的传动装置，就显得尤为重要。传动装置是为机械提供动力的装置，它处于能量流系统的中间位置，主要用于将原动机的运动和动力传给执行机构。它具有基础性和独立性，其性能的优劣直接影响着飞剪机的性能。本文根据设计要求，通过对相关齿轮、轴以及相关传动部件的设计计算，完成了对传动装置的设计，使其符合设计要求，达到使用目的。关键词：传动装置 齿轮 轴 设计Abstract：The shearing machine which has injected vigorous into the development of metallurgical industry is the major equipment of metallurgical industry. With the continuous increase of modernization steel production and varieties, and the developing requirement for high speed ,continuous means of rolling production process, the demand of shearing machine is constantly increasing. So, the transfer device which is regarded as the main parts of shearing equipment is particularly important. It takes the middle position in the flowing process of energy system, provides power for machine, and is always used for delivering the movement and motivation to the actuating mechanism. Considering its basic and independent characteristics, the quality of transfer device directly influences the function of shearing machine. According to the design requirements, this paper finished the design for transfer device through the careful design counting of the gears、axles and other relevant transfer devices and finally achieved the purposes of practice.Key words：Transmission Gear Shaft Design1.绪论1.1飞剪机的概述飞剪机的认识及分类飞剪机是在轧件运动中对轧件实施剪切工艺的一种设备，是连续式轧钢生产线上不可缺少的，非常关键的设备之一。特别是随着现代化钢材生产的产量和品种的不断增加，要求轧钢生产向高速，连续化生产方式发展的今天，飞剪机的需求量不断增加，自然而然的对飞剪机的设计和制造质量提出了更高的要求。由于是运动中对轧件实施剪切，因此，对飞剪的运动特性，反应灵敏性，以及工作稳定可靠等各方面都必须有很高的要求。飞剪机的剪切工艺主要包括：对连轧生产线上的轧件实施切头、切尾，切定（倍）尺，以及事故处理和轧件的样品剪切等。飞剪机的分类方法有很多种，主要有：按照轧制线上生产钢材的品种不同分为，钢坯飞剪机、板带飞剪机、型钢飞剪机和高速线材飞剪机等；按其机体结构和剪切形式不同分为，曲柄连杆式飞剪机、摆式飞剪机、滚筒式飞剪机、圆盘式飞剪机；按工作方式又可分为连续式飞剪机、起停式飞剪机和连续起停复合式飞剪机。1.1.2飞剪机的设计要求(1)速度要求 飞剪机的剪切速度应与轧件同步，最理想的状态是在剪切时，飞剪机的剪刃在轧件运动方向上的速度应等于或略大于轧件运动速度（俗称抛钢）。但此时必须要考虑飞剪机剪切时的动态速降。(2)剪切质量要求 为保证轧件剪切断面（平直）质量，要求飞剪机的一对剪切刀片在剪切过程中作平移（平行移动）运动，剪刃间的刀片侧隙应尽可能保持不变，同时，两刀片始终与轧制中心线相垂直。(3)剪刃要求 剪刃的运动轨迹应是一条封闭曲线，在剪切段应尽量平直，在剪切过程中要求剪切速度均匀，并且不能出现相碰卡死现象。剪切完后，剪刃仍恢复到固定的初始位置，不影响轧件自由通过。(4)刃侧隙要求 应能根据不同的轧件厚度，甚至轧件形状，合理方便地调整剪刃侧隙及重合量，以保证剪切工艺的正常实施。(5)精度要求 尽量减少参与剪切运动的机构零部件的数量和重量，以降低剪切机构运动的惯量值（即飞轮矩），减少速度变化量，提高飞剪机剪切机构的灵敏性稳定性和定位精度，从而提高飞剪机的剪切定尺精度。(6)辅助设备要求 合理配置适合于飞剪机的同步机构及前后设备，如夹送测速辊，或末架轧机，拨钢管（槽）等。此项因飞剪机结构选型及工作方式不同而不同，以保证飞剪机剪切速度与轧件速度始终保持线性系从而保证剪切定尺精度和剪切质量。1.2传动装置的概述传动装置的认识古语常说“路遥知马力”，这句话其实就是从正面肯定了传动装置的地位，一台好的机器只有具备了良好的传动装置，才能构成良性的动力结构，使其发挥出应有的作用和效力，因此，说传动装置具有“心脏”的价值一点也不为过。在各种机械系统中都大量存在各种运动构件，他们分别具有传动、操作和执行功用。根据其功能的不同，我们把它们分别称为传动系统（其中包括变速装置、起停与换向装置、制动及安全保护装置等部分），执行系统、操纵系统，总称机械运动系统。传动系统处于能量流系统的中间位置，它主要用于将原动机的运动和动力传给执行机构。1.2.2传动装置的任务第一，将动力机输出的速度降低或提高，以适合工作（执行）机构的需要。第二，直接用动力机进行调速不经济或不可能时，采用变速传动来满足工作（执行）机构经常要变速的要求。第三，将动力机输出的转矩，变换为工作（执行）机构所需要的力矩或力。第四，将动力机输出的等速旋转运动，转变为工作（执行）机构所要求的按某种规律变化的旋转运动。第五，实现由一个或多个动力机驱动若干个相同或不相同速度的工作（执行）机构。第六，由于受到动力机或工作（执行）机构机体外形、尺寸等的限制，或为了安全和操作方便，执行机构不宜与动力机直接联系，也需要用传动装置来连接。2.传动方案的确定2.1电动机的选择2.1.1电动机选择应考虑的问题第一，根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的起动、制动、反转、调速等要求，选择电动机类型。 第二，根据负载转矩、速度变化范围和起动频繁程度等要求，考虑电动机的温升限制、过载能力和起动转矩，选择电动机的容量，并确定冷却通风方式，所选电动机容量应留有余量，负荷率一般取0.80.9。过大的备用容量会使电动机的效率降低，对于感应电动机，其功率因数将变坏，并使按电动机最大转矩校验强度的机械造价提高。 第三，根据使用场所的环境条件，如温度、湿度、灰尘、雨水、腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护方式，选择电动机的结构形式。 第四，根据企业的电网电压标准和对功率因数的要求，确定电动机的电压等级和类型。 第五，根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程性能的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机的额定转速。此外，选择电动机还必须符合节能要求，考虑运行可靠性、设备的供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易，以及产品价格、建设费用及考虑生产过程中前后期电动机容量变化等各因素。2.1.2电动机功率的选择由已经条件知，需要剪裁的材料是50的棒料，剪切速度V0=2m/s，剪切长度为L=2.5m,剪切机构主轴的转速为n=270r/min,剪切力矩M=28186.72Nm.所需电动机功率计算： 式中电动机功率，； 电动机的过载系数，取3；传动效率，经计算得；力矩分配系数，.代入相关数据得，P=231kw.根据电动机功率，参照相应的直流电动机标准进行预选，选择的电动机必须具有转动惯量小且启动力矩大的特点，查机械设计手册，选择Z4-315-42型电动机，其额定功率Pd=284kw，额定转速为680r/min.2.2传动方案的确定通过分析，初步确定以下两种传动方案：1.电动机 2.联轴器 3.离合器 4.制动器 5.传动齿轮图2-1.传动方案11.电动机 2.联轴器 3.中间减速机 4中间联轴器 5飞剪机本体图2-2.传动方案2两种方案的对比:(1)方案2减速机内部齿轮和轴承受到的冲击载荷小，因而整机寿命长，而且根据需要还可以更换不同速比的减速机，对飞剪机的改造升级有利，方案1传动比一旦确定就不易更改。(2)方案2传动方案中采用中间减速器和中间联轴器，在同样电动机功率和传动比的情况下比方案1中多出了中间减速机箱体和中间联轴器的重量，并且由于联轴器转动惯量的存在而消耗电动机的能量。(3)方案2比方案1多出了两个中间传动环节，由于齿轮副侧隙以及联轴器误差的存在，影响飞剪机本体剪切的速度。综上所述，由于方案2传动的环节较多而导致产品整体质量较重，而且剪切精度较低，因此方案1更适合本次飞剪机的要求，故选取方案1作为本次设计的传动方案。2.3传动装置的运动和动力参数2.3.1总传动比的计算与分配传动装置应有的总传动比为：式中 总传动比； 电动机满载转速； 主轴转速。代入相关数据得i=2.52.由于减速的范围较小，所以可用一级减速通过传动齿轮传递到工作轴的方案。即i=2.52.2.3.2各轴转速电动机轴：高速轴：低速轴：2.3.3各轴输入功率电动机轴功率：高速轴：低速轴I：低速轴II：其中 联轴器的传动效率；滚动轴承的传动效率；圆柱齿轮的传动效率。2.3.4各轴转矩转矩计算公式为： 代入数据求得：高速轴： TI=3948.64Nm低速轴I： TII=9550Nm低速轴II：TIII=9170.83Nm3.主要零部件的设计计算与校核3.1减速级齿轮的设计与校核 3.1.1选择齿轮类型、精度等级、材料、齿数及螺旋角(1)按图2-1所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。(2)传动装置为一般工作机构，故选用7级精度。(3)查表选择小齿轮材料为40Cr，作调制处理，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢，作调制处理，硬度为240HBS。(4)闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，以齿数相对较多为好。小齿轮的齿数可取为Z1=2040。故取Z1=40，则大齿轮齿数Z2=2.5240=101(5)为了不使轴承承受过大的轴向力，斜齿圆柱齿轮传动的螺旋角不宜选的过大，常在820之间选择，故初选螺旋角=10。按齿面接触强度设计设计计算公式为：(1)确定公式内的各个计算数值1试选Kt=1.6.查图10-30，选取区域系数ZH=2.47.查图10-26得：， . 则.小齿轮的转矩由表10-7查得齿宽系数d=1.由图10-6知材料的弹性影响系数.ZE=189.8Mpa1/2由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限：=600Mpa.按齿面硬度查得大齿轮的接触疲劳强度极限：=550Mpa.计算应力循环次数： 由图10-19取接触疲劳寿命系数KHN1=0.9，KHN2=0.94.计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1.则： (2)计算试计算小齿轮分度圆直径d1t.计算公式为： 代入数据计算圆周速度 计算齿宽b及模数mnt计算纵向重合度计算载荷系数K1查表10-2知，使用系数KA=1.根据v=7.1m/s，7级精度。由图10-8查得：动载系数KV=1.16.查表10-4得：KH=1.45.图10-13得：KF=1.45.查表10-3得：KH=KF=1.4.故载荷系数 .按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径计算模数mn3.1.3按齿根弯曲强度计算设计计算公式： (1)确定计算参数1计算载荷系数根据纵向重合度=2.24，由图10-28查得螺旋角影响系数Y=0.92.计算当量齿数：公式为 代入数据得ZV1=41.88，ZV2=105.75.查取齿形系数查表10-20c知：YF1=2.38，YF2=2.18.查取应力校正系数查表10-5知：YSa1=1.674，YSa2=1.79.查图10-20c知：小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=500Mpa，大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2=380Mpa.查图10-18，取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85，KFN2=0.88.计算弯曲疲劳强度许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4计算大小齿轮的，并加以比较。小：大：比较知大齿轮的数值大。(2)设计计算代入数据得：mn=4.59.对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数mn大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取mn=5mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按照接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=227mm来计算应有的齿数。于是有： 取Z1=45，则Z2=uZ1=113.几何尺寸的计算(1)计算中心距将中心距圆整为401mm.(2)按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变较小，故参数、等不必修正。(3)计算大、小齿轮的分度圆直径(4)计算齿轮宽度圆整后取B2=230mm，B1=235mm.(5)结构设计齿轮结构如图3-1：图3-1.齿轮结构图(6)具体尺寸计算如下表（单位：mm）表3-1.齿轮参数表齿宽B1=235，B2=230分度圆直径d1=228.42，d2=573.58齿顶高ha=5齿根高hf=6.25全齿高h=11.25齿顶圆直径da1=238.42，da2=583.58齿根圆直径df1=215.92，df2=561.08中心距a=401齿数比u=2.52齿数z1=45，z2=113螺旋角=9.9243.2传动级齿轮的计算与校核传动级齿轮的设计与校核方法同上述减速机齿轮的设计与校核，具体设计过程省略，计算结果如下表：表3-2齿轮参数表齿宽B1=340，B2=335分度圆直径d1=d2=335齿顶高ha=6齿根高hf=7.5全齿高h=13.5齿顶圆直径da1=da2=347齿根圆直径df1=df2=320中心距a=335齿数比u=1齿数z1=z2=45螺旋角=9.923.3轴的设计与校核3.3.1高速轴的设计(1)初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调制处理。查表取A0=110，于是得高速轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径dI，为了使所选的轴径dI与联轴器的孔径相适应，故需同时选联轴器的型号。联轴器的计算转矩Tca=KATI，考虑到转矩变化很小，故取KA=1.3，则：按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册选用HL7型弹性柱销联轴器，其公称转矩为6300000Nmm.半联轴器的孔径d1=85mm，故取dI=85mm，半联轴器的长度L=172mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=132mm.(2)轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案经分析比较，选用下图所示的装配方案： 图3-2.高速轴的装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度第一，为了满足半联轴器的轴向定位要求，I轴段左端需制出一轴肩，故取II轴段的直径dII=92mm，右端采用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=95mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=132mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故I轴段的长度应比L1略短一些，取lI=130mm。第二，初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据dII=92mm，由轴承产品目录中初步选取型号为32219单列圆锥滚子轴承，其基本尺寸dDT=95mm170mm45.5mm，故dIII=95mm。第三，取齿轮距箱体内壁的距离a=12mm，滚动轴承距箱体内壁的距离s=10mm，故lIII=45.5+12+10+4=71.5mm.滚动轴承左端采用轴肩进行轴向定位，查手册得32219型轴承的定位轴肩高度h=5mm，因此dIV=105mm。第四，已知IV轴段上的齿轮轮毂宽度是235mm，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取lIV=231mm.齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d，故取h=8mm，则dV=121mm，轴环宽度b1.4h，取lV=15mm。第五，轴承端盖的总宽度为30mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端与半联轴器的端面的距离l=40mm，故lII=70mm。第六，根据轴承的尺寸得dVII=95mm，lVII=45.5mm；取dVI=105mm，根据安装要求lVI=367mm。轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。根据dIV=105mm，查得平键截面bh=28mm16mm，键槽用键槽铣刀加工，长为180mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6；同样半联轴器与轴的连接选用平键为bhl=22mm12mm110mm，半联轴器与轴的配合为H7/k6。滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。确定轴上圆角和倒角的尺寸查表得，轴段倒角为2.545，各轴肩处的圆角半径见图3-2。3.3.2中间轴的设计(1)初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调制处理。查表取A0=110，于是得中间轴的最小直径显然是安装离合器处轴的直径dI，为了使所选的轴径dI与离合器的孔径相适应，故需同时选离合器的型号。离合器的计算转矩Tca=KATI，考虑到转矩变化很小，故取KA=1.3，则：按照计算转矩Tca应小于离合器公称转矩的条件，查手册选用双锥摩擦离合器，其公称转矩14320000Nmm。离合器的孔径d=110140mm，故取dI=120mm，离合器与轴配合的毂孔长度L1=389mm。(2)轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案经分析比较，选用下图所示的装配方案：图3-3.中间轴的装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度第一，为了满足离合器的轴向定位要求，I轴段左端需制出一轴肩，故取II轴段的直径dII=126mm，离合器与轴配合的毂孔长度L1=389mm，取lI=389mm。第二，初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据dII=126mm，由轴承产品目录中初步选取型号为32026单列圆锥滚子轴承，其基本尺寸dDT=130mm200mm45mm故dIII=130mm。第三，取齿轮距箱体内壁的距离a=15mm，滚动轴承距箱体内壁的距离s=10mm，故lIII=45+15+10+4=74mm.滚动轴承左端采用轴肩进行轴向定位，查手册得32026型轴承的定位轴肩高度h=7mm，因此dIV=144mm。第四，已知IV轴段上的齿轮轮毂宽度是230mm，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取lIV=226mm。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d，故取h=12mm，则dV=168mm，轴环宽度b1.4h，取lV=20mm。第五，轴承端盖的总宽度为30mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端与离合器的端面的距离l=40mm，故lII=70mm。第六，根据轴承的尺寸得dVII=130mm，lVII=74mm；取dVI=144mm，VI轴段上齿轮的轮毂宽度为340mm，故取lVI=336mm；取dVIII=126mm。轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用平键连接。根据dIV=144mm，查得平键截面bh=36mm20mm，键槽用键槽铣刀加工，长为180mm。同理，VI轴段上平键截面为bh=36mm20mm，长度为280mm。同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。确定轴上圆角和倒角的尺寸查表得，轴段倒角为2.545，各轴肩处的圆角半径见图3-3。3.3.3输出轴的设计(1)初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调制处理。查表取A0=115，于是得输出轴的最小直径显然是安装制动器处轴的直径dI，为了使所选的轴径dI与制动器的孔径相适应，故需同时选制动器的型号。根据制动器型号取dI=120mm，l1=500mm.(2)轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案经分析比较，选用下图所示的装配方案：图3-4.输出轴的装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度第一，为了满足制动器的轴向定位要求，I轴段左端需制出一轴肩，故取II轴段的直径dII=126mm；轴承端盖的总宽度为30mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端与制动器的端面的距离l=40mm，故lII=70mm。第二，初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据dII=126mm，由轴承产品目录中初步选取型号为32026单列圆锥滚子轴承，其基本尺寸dDT=130mm200mm45mm，故dIII=130mm，lIII=45mm。第三，取齿轮距箱体内壁的距离a=17.5mm，滚动轴承距箱体内壁的距离s=10mm，故lVII=45+17.5+10+4=76.5mm，dVII=130mm。第四，已知VII轴段上轴承右端采用轴肩进行轴肩定位，查手册得32026型轴承的定位轴肩高度h=7mm，因此dVI=144mm.VI轴段上齿轮轮毂宽度是335mm，为了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取lVI=331mm.齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d，故取h=12mm，则dV=168mm，轴环宽度b1.4h，取lV=20mm。第五，dIV=144mm，dVIII=126mm，根据安装要求，确定lIV=257.5mm。轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用平键连接。根据dVI=144mm，查得平键截面bh=36mm20mm，键槽用键槽铣刀加工，长为280mm。同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6，滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。确定轴上圆角和倒角的尺寸查表得，轴段倒角为2.545，各轴肩处的圆角半径见图3-4。3.3.4轴的校核(1)高速轴的校核求作用在齿轮上的力圆周力径向力轴向力求轴上的载荷经过计算得出下列数据：表3-3.高速轴上载荷载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=26716N FNH2=7858NFNV1=834276Nmm FNV2=3597552Nmm弯矩MMH=3953968NmmMV1=834276Nmm MV2=3597552Nmm总弯矩M1=4041025 Nmm M2=5345675 Nmm扭矩TT1=3948640 Nmm图3-5.高速轴上的弯扭图按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力：轴的材料为45钢调制，由表查得=60Mpa。因此，故安全。(2)中间轴的校核求作用在齿轮上的力圆周力径向力轴向力求轴上的载荷：表3-4.中间轴上载荷载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=8236N FNH2= -31951NFNV1=8230Nmm FNV2=-16993Nmm弯矩MMH1=1185984NmmMH2=6358249NmmMV1左=-485718Nmm MV1右=1185120NmmMV2左=-3381607Nmm MV2右=-1711464Nmm总弯矩M1左=1281593 Nmm，M1右=1676624 NmmM2左=7201569 Nmm，M2右=6584560 Nmm扭矩TTII=9550000 Nmm图3-6.中间轴上的弯扭图按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力：轴的材料为45钢调制，由表=60Mpa。因此，故安全。(3)输出轴的校核求作用在齿轮上的力圆周力径向力轴向力求轴上的载荷经过计算得出下列数据：表3-5.输出轴上载荷载荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=14996N FNH2=39755NFNV1=8489Nmm FNV2=11741Nmm弯矩MMH=5923420NmmMV1=3353155Nmm MV2=1749409Nmm总弯矩M1=6806655Nmm M2=6176353 Nmm扭矩TTIII=9170830 Nmm图3-7.输出轴上的弯扭图按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，轴的计算应力：轴的材料为45钢调制，由表查得=60Mpa。因此，故安全。3.4键的选择与校核高速轴上键的选择与校核(1)轴与联轴器上键的校核选择键的连接类型和尺寸：选用圆头普通平键连接。根据dI=85mm，查取键的截面尺寸为bh=22mm14mm，由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=110mm.校核键连接的强度键、轴和轮毂三者中最弱材料的许用应力=100120Mpa，取其平均值=110Mpa，键的工作长度l=L-b=110-22=88mm。键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.514=7mm.可见，连接的挤压强度不够，考虑到相差较大，因此改用双键，相隔180布置。双键的工作长度l=1.588=132mm.即满足要求。(2)与齿轮连接的键的校核选择键的连接类型和尺寸：选用圆头普通平键连接。根据dVI=105mm，查取键的截面尺寸为bh=28mm16mm，取键长L=180mm.校核键连接的强度键、轴和轮毂三者中最弱材料的许用应力=100120Mpa，取其平均值=110Mpa，键的工作长度l=L-b=180-28=152mm.键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.516=8mm.满足要求。中间轴和输出轴上键的校核校核公式为： 中间轴 ： 符合要求。输出轴 ： 符合要求。3.5轴承的选用与校核高速轴上圆锥滚子轴承的校核计算选用圆锥滚子轴承32219，查表知其额定动载荷Cr=302000N，额定静载荷C0r=448000N。图3-8.轴承受力图(1)作用在轴承上的负荷A：B：(2)轴向负荷轴承内部轴向力： 故轴承B被压紧。所以Fa1= Fd1=9751N，Fa2=-Fd1+ FA=9751+6049=15800N(3)计算当量动载荷Pr轴承A：e=0.42查取x1=1，y1=0，fp=1.2当量动载荷：轴承B，e=0.42查取x2=0.4，y2=1.4，fp=1.2比较知Pr1Pr2，所以按轴承A的大小验算。即 因此，所选轴承满足寿命要求。中间轴和输出轴轴承的选用和校核中间轴轴承选用圆锥滚子轴承32026，查表知其额定动载荷Cr=335000N，额定静载荷C0r=568000N，e=0.42，Y=1.4，Y0=0.8.输出轴轴承选用圆锥滚子轴承32026，查表知其额定动载荷Cr=335000N，额定静载荷C0r=568000N，e=0.42，Y=1.4，Y0=0.8.经校核，二者均符合要求。4.零部件的选取及润滑4.1对离合器性能的要求飞剪机的启动过程阶段,实际上是响应机构对阶跃信号的动态响应过程。因此离合器的综合响频及性能是影响飞剪机启动特性的主要因素。离合器的综合响应时间对飞剪机的运动不产生影响,只影响剪切的倍尺长度,但其变化量范围小,对定尺精度的影响可忽略。另外为了保证离合器综合响应时间的稳定性,在使用过程中,应保持离合器系统压力的稳定。4.2对制动器性能的要求制动器性能是影响飞剪机综合性能的主要因素,它限制和制约着飞剪机的剪切速度。制动段时通过制动器实现摩擦制动的减速过程，要求制动器的系统综合响应快，制动过程中动载荷变化要连续平稳。对制动器的动作顺序进行控制时，应对压力干涉予以考虑，在满足控制要求的前提下，采取延时控制措施，避免离合器与制动器的运动干涉。根据以上种种对离合器和制动器的要求，我们选用了转动惯量低，响应速度快，传动力矩大，结构紧凑的轴向双锥摩擦式离合器制动器作为传递动力的关键部件。工作时，控制装置将推力盘内外摩擦片（即内外片）压合在一起，产生制动效果；停止时，由于恢复弹簧的作用，使内外摩擦片脱离，恢复初始状态，等待下次动作。制动器的动作原理和离合的基本一致。4.3飞剪机箱体结构飞剪机在工作时产生很大的冲击和震动，所以飞剪机传动部分的箱体结构需要具有良好的稳固性，基于这一点，飞剪机传动装置的轴承座设计成一个整体，有别于通过钢板焊接连接结构。这种设计虽然使得减速机的重量有所增加，但是其刚性也大大提高，飞剪机传动装置工作的安全性得到保障。在设计传动装置箱体结构时，并非不考虑经济性。飞剪机传动装置的箱体一般采用L型结构，与长方形箱体相比最显著的优点就是节约了空间，减少了重量。另外，由于增加了重点部位的材料，使得承受冲击的载荷得到提高，刚性因此得到提高。由于以前国外设计的图纸一般都采用矩形箱体，为了增加稳定性，轴承座厚度相应提高，连接轴承座的钢板的厚度随之增加，使整个箱体结构复杂、重量重、在输出齿轮处浪费了空间、增加了制造成本。另外，箱体改为L型还可以将输出轴处的大齿轮的支撑由不对称改为对称，这样提高了齿轮的啮合精度，使传动装置运行更平稳。4.4飞剪机传动装置的润滑钢厂线材轧机的使用环境相当恶劣, 长期处于高温、潮湿的状态, 并且轧制速度高, 其传动装置在高速、重载工况下运行。所以润滑是必不可少的。齿轮的润滑主齿轮在传动时，相啮合的齿面有相对滑动，因此就要发生摩擦和磨损，若在齿和齿的啮合面加注润滑油，可以降低金属的接触强度，减少摩擦损失，还可以加快散热以及防止锈蚀，所以必须对齿轮进行润滑。综合各种因素，我们采用喷油润滑的方式。喷油润滑由专门的设备供给高压油，在机身内部布置油路管道，喷嘴直接喷到两齿啮合面上。轴承的润滑轴承的润滑也采用稀油润滑，喷油润滑时喷油的油液溅到箱壁上的这些油液通过油沟流入轴承内，起到润滑的作用。结论本文是在相关理论为指导的基础上，结合实际，通过对飞剪机整体结构的认知，选择了相对较为合适的传动方案，并通过各方面的资料按照自己既定的方案一步步的进行分析、设计、计算以及校核。总体概括如下：(1)在传动方案的选择中，为了减少产品的质量，减小齿轮副侧隙以及联轴器所造成的误差，中间不再采用减速器，而是在第一级传动过程中直接实现减速。 (2)为了保障飞剪机在高速运转下正常工作且性能稳定，在输出轴上分别使用离合器和制动器。离合器采用双锥摩擦式离合器，在工作时，控制装置将推力盘内外摩擦片压合在一起，产生制动效果；停止时，由于恢复弹簧的作用，使内外摩擦片脱离，恢复初始状态，等待下次动作。制动器的动作原理和离合的基本一致。(3)电动机的选择也是一个很重要的环节，需要采用大启动扭矩、低转动惯量的直流电动机。根据所计算的最大剪切力及功率，参照相应的直流电动机标准选择Z4-315-42型直流电动机。(4)传动装置中齿轮采用硬齿面斜齿圆柱齿轮，齿轮精度7级；为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6。(5)轴的精度为6级，半联轴器与轴的配合为H7/k6；滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合来保证的，选择与联轴器连接处的轴径尺寸公差为m6。 (6)润滑也是传动装置的重要部分，齿轮在传动时，相啮合的齿面有相对滑动，因此就要发生摩擦和磨损，若在齿和齿的啮合面加注润滑油，可以降低金属的接触强度，减少摩擦损失，还可以加快散热并且可以防止锈蚀，所以必须对齿轮进行润滑。综合各种因素，采用喷油润滑的方式。上述各方面是本设计的主要内容及结论，经校核，均满足要求。最终确定传动装置如图5-1。 图5-1.传动装置总装配图参考文献1濮良贵，纪名刚等.机械设计.北京：高等教育出版社，2006：143383.2王昆，何小柏，汪信远等.机械设计课程设计.北京：高等教育出版社，1996.3王义启等.中国机械设计大典数据库.中国机械设计大典编委会.4张展等.联轴器、离合器与制动器设计选用手册.北京：中国劳动社会保障出版社.1999.5徐书岭.新型起停式曲柄飞剪机的设计研究. 6机械设计手册编委会.北京：机械工业出版社.2004. 7刘希平.工程机械构造图册M.机械工业出版社，2000,5：200-206. 8王昆，何小柏，汪信远.机械设计课程设计M.高等教育出版社，1995,12. 9蔡光起.机械制造技术基础M.沈阳：东北大学出版社，2002. 10陈立德.机械设计基础M.北京：高等教育出版社，2002.致谢