移钢车移动机构设计【毕业论文+CAD图纸】

买文档就送您CAD图纸，Q号交流197216396或11970985本 科 毕 业 设 计题目 ： 移 钢 车 移 动 机 构 设 计学 院: 机械自动化学院专 业: 机械工程及自动化专业学 号:学生姓名:指导教师:日 期:买文档就送您CAD图纸，Q号交流197216396或11970985摘 要本次毕业设计课题为移钢车移动机构的设计。 我的设计内容主要是移钢车移动机构的传动方案的选择，相关零部件的选择和校核，非标准件的机构设计以及移钢车上零件的布置。移钢车是棒材车间里的一台重要辅助设备，其作用是将方钢从运送辊道移至炉前辊道，在连铸生产和轧钢生产中起着非常重要的作用。此移钢车根据现有移钢车图纸进行分析和设计，并在此基础上研究国内外新型移钢车的结构特点，设计并绘制出自己的移钢车的装配图以及相应的零件图。图纸基本采用Autocad2007和Caxa二维软件进行绘图。本文主要运用材料力学，机械制图，机械设计，机械原理等内容来设计校核相关的零部件，完成了移钢车移动机构设计中的车轮、减速器、联轴器、电机、制动器的选择,确定了端梁、车轮轴、车轮套结构形状尺寸。本次设计的目的是根据其要完成的功能来设计移钢车移动机构的结构，以使移钢车满足相应的生产要求。通过理论计算，设计出了噪音小、运行平稳、工作安全可靠的移钢车。关键词： 移钢车；机构设计；制动器买文档就送您CAD图纸，Q号交流197216396或11970985IAbstractThe topic of this graduation project is shifting mechanism design for the steel shift cart. The main content of my design is to choose the shifting mechanism transmission,choose and check related parts,design the non-standard fasteners and arrange the parts of the steel shift cart.The steel shift cart is a important supporting facility in material workshop, its function is to move steel from transport roller table to stokehole table .The steel shift car plays a very important role in continous casting production and steel-rolling production.The steel shift carts design and analysis is based on the drawings of the steel shift cart which we have, meanwhile, we also study other type of steel carts which are used worldwidely ,an finally get my only design.I use two-dimensional software Autocad2007 and Caxa to draw diagrams.Materials mechanics, the machine design, and so on are mainly used to carry on the computation, which introduced the way to choose the wheel ,reduction gear, shaft coupling, electrical machinery, brake, end girder, axle tree, the vehicle wheel cover, and the size determination of the structure and shape.The designs goal is to define shifting mechanism structure of the steel shift cart according to the function it is been required and meet the corresponding production requirements. Through the theoretical calculation, I have designed the noise slightly, the movement steady, the job safety reliable moved the steel vehicle.Key words: Steel shift cart ;Mechanism design;Brake买文档就送您CAD图纸，Q号交流197216396或11970985II目 录绪论 11 移钢车相关参数的选定 .31.1移钢车起重量的选定 .31.2移钢车跨度的选定 .31.3移钢车运行速度的选定 .41.4移钢车的工作效率和工作级别 .41.5移钢车重量估计 .42 移钢车载荷的计算 .52.1外载荷确定方法 .52.1.1起重载荷 .52.1.2移钢车自重载荷 .52.1.3动载荷 .52.1.4移钢车运行在不平道路的冲击载荷 .82.1.5车轮侧向载荷 .82.2载荷的组合 103 机构的传动方案 113.1分别传动的移动机构的布置方式 113.2集中传动的移动机构的布置方式 133.3其他传动方案 144 移钢车的设计计算 154.1确定传动机构方案 154.2选择车轮与轨道并验算其强度 154.3运行阻力计算 174.4选择电动机 184.5验算电机发热条件 184.6选择减速器 194.7验算运行速度和实际功率 194.8验算启动时间 204.9起动工况下校核减速器功率 214.10选择联轴器 .224.10.1机构高速轴上的计算扭矩 .234.10.2低速轴的计算扭矩 .234.11低速浮动轴的验算 .234.11.1疲劳强度验算 .234.11.2静强度验算 .245 制动器的选择 256 移钢车主动齿轮和齿条的设计 266.1主动齿轮和齿条的尺寸设计 266.2齿轮传动的强度计算 28买文档就送您CAD图纸，Q号交流197216396或11970985III6.2.1基本计算参数 286.2.2齿轮受力分析 296.2.3齿根弯曲疲劳强度计算 306.2.4齿面接触强度的计算 347 端梁的设计 357.1计算载荷的确定 357.2端梁垂直最大弯矩 357.3端梁水平最大弯矩 357.4端梁截面尺寸的确定 367.5端梁的强度验算 378 车轮轴的设计计算 399 轴承的校核 43结论 .45参考文献 .46致谢 .47买文档就送您CAD图纸，Q号交流197216396或11970985IV买文档就送您 CAD图纸，Q号交流197216396或119709850绪论移钢车被广泛用于热轧管线车间和连铸方坯车间，根据其根据其用途的不同可分为热钢移钢车和冷钢移钢车。热刚移钢车主要布置在热轧管线车前的炉前和连铸方坯车间的运输辊道中转处。作为热轧管线车间的炉前设备，它主要和辊道、冷床、推钢机共同完成作业，从辊道运送来的管线轧制热轧方坯到达移钢车处时，由移钢车将方坯抓起，然后横向运送至冷床，冷床上的方坯再由推钢机推送至炉内。在连铸方坯车间，移钢车作为辊道运输中转设备，从连铸机运送来的定尺方坯，到达指定位置时需要转换辊道运输，这个工作就是由移钢车来完成的，移钢车将原辊道上的方坯抓起，然后横向运送到另一并行辊道上，实现方坯在运送辊道上的转移。 冷钢移钢车则主要布置在管线车间的成品精整或捆扎处。例如布置在无缝钢管生产车间的移钢车，当无缝钢管轧制完毕后，经过运送辊道运送到冷床，在冷床上冷却到一定温度后再由出管辊道运送到切割区切割成定尺长度，将切割后的定尺钢管转移到精整线的工作就是由冷钢移钢车来完成的。移钢车的工作原理并不复杂，其运行机构和桥架式起重机相仿，结构形式也基本类似桥架式起重机，唯一不同的就是有钢钩升降装置，钢钩将所运材料抓起，移钢车再沿轨道横向移动，达到移动材料的作用。移钢车没有具体型号，它是根据生产实际情况设计和制造的，小的移钢车的轨距低于1000mm，大的移钢车轨距超过20m，其运载能力也完全根据实际需要设计，最后根据现场环境和运载能力要求设计移钢车结构、运行机构和升降装置。例如轨距为730mm的小型移钢车，它的作用是用来运移长度小于700mm大于400mm的小型棒材或方坯，从外观来看它更像是一个可沿轨移动的小车，其升降装置安装在小车壳体内部，从外面并不能直接看到，其升降装置同样采用的液压驱动方式，由于运载载荷小，该移钢车采用单一驱动轮驱动，电机直接与减速箱相连，减速箱低速轴通过浮动齿轮连轴器与驱动轮相连。而轨距为16m的大型方坯移钢车更像是单梁桥架式起重机，其机架采用箱形钢板焊接梁，箱形梁相比桁架梁虽然重量较后者重，但其制造过程比桁架梁简单，安装维修更方便。该移钢车升降装置也采用液压驱动方式，由单一油缸完成升降运动买文档就送您 CAD图纸，Q号交流197216396或119709851。因为该移钢车运载载荷较大，故采用六轮对称分布结构，两端中间轮为驱动轮，驱动轮采取集中驱动方式，一台电动机和一个减速箱布置在箱形梁上表面中间，电机和减速箱高速轴直接用普通连轴器相连，减速箱两根低速轴通过十字万向连轴器与驱动轮相连。目前国内各企业所使用的移钢车都是根据企业生产线实际要求设计的，但大多使用在载荷不大的情况下，因为在较大载荷时，可由推钢机和升降台的组合完成移钢车所要完成的作业。移钢车的结构形式，运行机构，升降机构都是由移钢车制造单位或设计院设计，在实现暨定功能的前提下，要尽量使移钢车结构简单，制造简便，成本低廉。当前移钢车的主体结构型式主要有桁架式、箱型梁式，空腹桁架式，但主流结构型式采用箱型梁式，这主要是因为该结构承载效果好，而且制造相对简单。而运行机构主要采用集中驱动，因为移钢车应用在小载荷工况，集中驱动不但能保证运力而且能保证两好的同步性。随着液压技术的进步，升降装置基本都采用液压驱动方式，这样能尽量减小升降过程中的冲击，也能快速实现升降。国外移钢车的发展虽早于国内，但现在基本处于相同的发展水平，因为其结构型式和所完成功能相对固定，单从机构和零件来看，国内国外基本看不出差距，但从机构性能和寿命，零件质量来看，国外优于国内，最主要的差距存在于移钢车的智能运行和控制方面，国内在这方面还要进行大量研究，如何减小运行中的冲击和运行的平稳，以及整个移钢车的运行稳定性还需要我们下苦功。从整个移钢车发展现在来分析，本课题所要设计的移钢车也必须依照生产实际设计，先从功能性分析着手，然后在逐步确定设计方案，遵循设计要求。本课题移钢车作用在管线轧制车间的炉前，因为在方坯进炉前要进行方坯运行的换滚道过程，这个过程就必须利用移钢车来完成，虽然推钢机能同样达到使方坯换滚道的功能，但推钢机的使用会造成对方坯表面的划伤，划伤后的方坯经轧制后易产生裂纹或造成短裂，严重影响轧制产品的质量，而移钢车的使用能尽可能小的对方坯表面质量产生影响。从生产线的布置和空间范围来看，移钢车的使用也是切实可行的。本课题为移钢车移动机构的设计,因此要完成端梁、轮子、车轮轴、车轮套、主动齿轮的设计计算,以及传动轴、联轴器、轴承座、电机、减速器的选择计算.买文档就送您 CAD图纸，Q号交流197216396或1197098521 移钢车相关参数的选定1.1移钢车起重量的选定起重量Q应选自GB78387规定的起重标准数列，并等于或稍大于需要一次搬运的最大重量。额定起重即正常工作条件下的最大起重量。GB78387规定的起重量Q（t）系列（部分）：1; 1.25; 1.6; 2; 2.5; 3.2; 4; 5; 6.3; 8; 10; （11.2）; 12.5; （14）; 16; （18）; 20。(括号中的应尽量避免选用)设计中所提供的方钢规格为 （mm）。由表 1.1可查得方钢理论质量Q603=4.236t。表1.1：方钢规格表（部分）因为方钢重量Q=4.236t，且移钢车起重量应该尽量能承受大的载重量，满足更多的生产要求，故选择起重量为10t.1.2移钢车跨度的选定移钢车的跨度L应符合相应的国际规定表1.2：移钢车的跨度L（m）（摘自GB79065）厂房跨度L 9 12 15 18买文档就送您 CAD图纸，Q号交流197216396或119709853移钢车跨度L（起重量Q=350t）7.5 10.5 13.5 16.5根据方钢长度和厂房结构，选取移钢车跨度L=10.5m1.3移钢车运行速度的选定移钢车运行速度 一般均小于90120m/min，通常在4090m/min之间较合适。过dv慢则降低生产率，过快则起动和制动时冲击振动过大。如果移钢车的行程长，可以快些；行程短则宜慢些。根据设计实际可选择运行速度 =75m/mindv1.4移钢车的工作效率和工作级别移钢车每小时的生产率应满足车间的生产要求。移钢车的生产率一般可按移钢车各机构的额定工作速度、各机构的平均工作行程，并按各机构不同时动作的条件，推算出每次搬运所需的工作时间，再加上估计装卸辅助时间，便可确定每一个工作循环所需的时间，进而算出移钢车的生产率。移钢车移动机构的工作级别取 或 ，这是根据一般的使用情况统计的结果得5M67出的。故移钢车移动机构的工作级别取 。61.5移钢车重量估计根据现有产品情况，此设计的移钢车的重量在10t左右，故取设计计算重量G=。N4108.910买文档就送您 CAD图纸，Q号交流197216396或1197098542 移钢车载荷的计算2.1外载荷确定方法作用在移钢车上的外载荷有：起重量载荷、自重载荷、机构的不稳定运动状态时（起动或制动）引起的惯性动力载荷、移钢车运行通过不平轨道接头时引起的冲击载荷、移钢车运行歪斜啃轨时产生的车轮的侧向载荷等。此外，在某些特殊场合下还要考虑移钢车参加某些工艺性操作引起的载荷和在安装及运输过程中引起的载荷、冰雪载荷、温度变化载荷以及地震载荷等。根据我国情况，对于一般移钢车地震载荷和冰雪载荷可以不予考虑。而安装和运输载荷取决于安装和运输工具和方法，可根据具体情况进行计算。下面对上述几种长见的外载荷确定方法加以说明。2.1.1起重载荷起重量载荷就是指移钢车工作时起升的额定的（最大的）物品质量的重量。2.1.2移钢车自重载荷移钢车的自重载荷是指移钢车的结构、机构和电气设备等的重力。移钢车的自重及各部分的分配，在设计移钢车前是个未知数。因此，开始设计时可以先参照工作参数接近的同类型现有的移钢车的自重做初步估计，经过初步设计计算后再加以修正。自重的分配应根据金属结构型式而定，对于箱型梁式实体结构，可将梁的自重视为均布载荷，移钢车的一些机械电气设备等的自重，根据其在梁上的具体布置，可视为均布载荷或集中载荷。2.1.3动载荷所谓动载荷是指移钢车的机构在不稳定运动状态（起动加速或制动减速）时引起的振动载荷和惯性载荷的总称。在对机构零件和结构件进行强度计算时，它是必须计及的外载荷的一个重要组成部分。为了设计计算方便，通常采用一个系数，把稳定运行状态（等速）下的外载荷（又称静载荷）或电机的额定力矩增大一个倍数来计及动载荷部分的影响，这个系数就叫动载荷系数。由于工作状态和计算方法的不同，动载荷系数的取值也不同，因此，在确定静强度的最大计算载荷时，一般把机构传动零件和结构件分开考虑。买文档就送您 CAD图纸，Q号交流197216396或1197098552.1.3.1机构传动零件的最大计算载荷作机构传动零件强度计算时，考虑动载荷影响后的最大计算载荷可以按下式确定：（2.1）eCMmax式中 所计算传动零件上作用的最大计算载荷力矩；maxMe相应于该机构工作级别的电机额定力矩折算到所计算传动零件的力矩；机构传动零件的动载系数，见表2.1。C表2.1：机构传动零件动载系数按工作速度分级（m/min）机构名称 零件名称故验算通过cP线接触局部挤压强度验算:(4.5)NclDkc 421 10.9.01365式中 许用线接触应力常数（ ），由1表52查得， =6；1 2/mN1k车轮与轨道的有效接触长度，P24的方钢轨的 =26.13mm；l l， 同前1c2 故验算通过cP4.3运行阻力计算摩擦总阻力矩：)2)(dkGQMm（4.6）由3查得 =350mm车轮的轴承型号为 22218cc，轴承内径和外径的平均值为：cD；由1表71表7m1256093查得：滚动摩擦系数 =0.0005m；轴承摩擦系数 =0.015；附加阻力系数 =1.5。代k入上式得：当满载时的运行阻力矩为:买文档就送您 CAD图纸，Q号交流197216396或1197098517(4.7)2)()( dkGMQmmN 6.42)15.0.05.(9805.1运行摩擦阻力：(4.8)NDMPcQmQ9.241/35.062/)()( 当空载时:(4.9)0(QmMmN3.21)5.01.05.(985.1(4.10)DPcQm4.27/3.2/)()0( 4.4选择电动机电动机静功率：kWmvPNdcjj 18.395.0617240（4.11）式中 = 满载运行时的静阻力；jP)(Qm=1驱动电动机台数；=0.95机构传动效率。初选电动机功率：(4.12)kWNkjd13.48.1买文档就送您 CAD图纸，Q号交流197216396或1197098518式中 电动机功率增大系数，由1表76查得 =1.3dk dk由5附表28选电动机YZR160M1； =5.8kW； =927r/min； =eN1ndGD)(2。21.0mkg4.5验算电机发热条件等效功率：kWNkjx 1.38.175.025（4.13）式中 工作级别系数，由 1查得，当JK%=25% 时， =0.75；25k 25k由1按移钢车工作场所得 查得 =1.3。 .0/gqt由此可知， ，故初选电动机发热通过xNe4.6选择减速器主动轮转速:（4.14）min/21.6835.07rDvncd机构传动比：(4.15)59.132.68710cni查5表35，选用ZQ-350-VI； =15.75；N=13.9kW（当输入转速为1000r/min 时）0i可见 N。jN买文档就送您 CAD图纸，Q号交流197216396或1197098519注意：要将此减速器的高速轴改为两端伸出式，一端与电动机连接，另一端用于安装制动轮。结构如图4.2所示：图4.2：减速器示意图4.7验算运行速度和实际功率实际运行速度：(4.16)min/8.517.9360ivdc误差：(4.17)%157.31068.5 dcv实际所需电动机等效功率：(4.18)kWvNdcjj 75.26081.3 由于 ，故所选电动机和减速器均合适jj买文档就送您 CAD图纸，Q号交流197216396或11970985204.8验算启动时间启动时间)()()(2.3820121 iDGQmcMnt cjqq（4.19）式中 =927r/min1n=1（驱动电动机台数）m(4.20)mNMeq 63.8927.590.15.时电动机额定扭矩 (4.21)%5)(1JCJnNee 满载运行时的静阻力矩：(4.22)mNiMQmQj 24.895.071640)()(空载运行时的静阻力矩：(4.23)mNiMQmj 12.495.071320)()(初步估算高速轴上联轴器的飞轮矩： 2223.0)()( mkgGDlzl 机构总飞轮矩（高速轴）：买文档就送您 CAD图纸，Q号交流197216396或1197098521222212 4.031.)()()()( mkgGDGDlzld 满载起动时间：(4.24)stQq3.4 95.071342.015)2.86.91(28022)( 空载起动时间：(4.25)stQq8.1 95.07.1342.051)2.463.9(202)0( 由2知，起动时间在允许范围（46s）之内，故合适.4.9起动工况下校核减速器功率起动工况下减速器传递功率:(4.26)10mvPNdcd式中 (4.27)NtvgGQPQqdcjgjd 4.630.851)01(9.246)( 运行机构中同一级传动减速器的个数， =1.mm因此， kWNd 84.519.06143所选的减速器的 ，所以合适.dJCN%25买文档就送您 CAD图纸，Q号交流197216396或11970985224.10选择联轴器根据机构传动方案，机构的高速轴和低速轴都采用浮动轴4.10.1机构高速轴上的计算扭矩(4.28)mNnMIjs 3.165.19式中 联轴器等效力矩：I(4.29)elI .97.21等效系数，见表27取 =21 1(4.30)mNnNMeel 75.928.9501联轴器安全系数，运行机构 =1.35InIn由5附表29查得，电动机YZR-160M1，轴端为圆柱形，d=48mm； =110mm。减速器靠近电机的高速轴端为圆锥形d=35mlm， =55mm。由 6附表43 选一个半齿联轴器S478-l4（靠减速器端为圆锥形，浮动轴端直径d=35mm）；其 ； =0.107mNMl710lGD)(2；重量G=9.25 。2kgkg4.10.2低速轴的计算扭矩(4.31)mNiMjsjs7.120695.0310 由5附表34查得ZQ-350减速器低速轴为圆柱形，d=55mm， =85mml选择两个 3型齿式联轴器：GICLZ5603AYGICLZ买文档就送您 CAD图纸，Q号交流197216396或1197098523其 ； =0.0427 ；重量G=16.4 。mNMl2402GD2mkgkg4.11低速浮动轴的验算4.11.1疲劳强度验算低速浮动轴的等效扭矩：(4.32)mNiMelI 8.6259.0715.9421201式中 等效系数，由表26查得 =1.41 1浮动轴端直径d=60mm，故其扭转应力为：(4.33)MPaWMIn 5.1406.283由于浮动轴载荷变化为对称循环（因为浮动轴在运行过程中正反转之扭矩相同），所以许用扭转应力为：(4.34)MPankI 9.503.1921式中 材料用45号钢，取 ； 。所以b6Pas35120.2.01Mss359.6.1mxk考虑零件几何形状，表面状况的应力集中系数。由5第二章第五节及2第四章查得： ；.x2.