机械毕业设计（论文）十三辊矫正机压下系统设计（全套图纸） 1.doc

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1、十三辊钢板矫正机压下系统设计摘 要轧钢生产是冶金生产行业中把钢坯轧制成钢材的重要生产环节，具有产量大、品种齐全、生产过程机械化自动化程度高等优点。但是轧件在轧制、冷却和运输过程中，受到不同因素的影响而产生形状缺陷。例如钢轨、型钢和钢管常出现弧形弯曲；某些型钢的面会产生翼缘内并、外扩和扭转；板材和带材容易产生横纵向弯曲、边缘浪形和中间瓢曲以及镰刀弯等。为了消除这些缺陷，矫正技术应运而生。根据本次设计要求，设计了十三辊钢板矫正机压下系统。查阅相关资料，完成绪论及总体方案评述，并对矫正机的压下系统进行设计。主要内容包括：矫正机的结构确定和力能参数计算、主传动电机和压下电动机的选择及校核、选择联轴器和

2、分配减速器、压下螺丝和压下螺母的设计及校核、蜗轮蜗杆的设计及校核、轴承的寿命计算和键的选择及校核。关键词：矫正机；压下系统；力能参数；蜗轮蜗杆全套图纸，加153893706Thirteen roller pressure plate straightening machine system designAbstractProduction of steel rolling is the billet rolling ChengGangCai in metallurgical industry of the important production link, has a large produ

3、ction, variety complete, high mechanization of production process automation. But the rolled piece in the process of rolling, cooling and transportation, influenced by different factors and produce shape defect. Such as rail, steel and steel pipe often appear arc bending; Some steel surface will pro

4、duce flange inside and outside, expansion and reverse; Plate and strip are easy to produce transverse buckling, edge wave shape and intermediate ladle and rocker. In order to eliminate these defects, the correction technology emerges as The Times require. According to the design requirements, design

5、 the thirteen roller plate straightening machine system under pressure. Refer to related information, complete the introduction and the overall scheme are reviewed, and the system of the straightening machine design. Main content includes: the structure of the straightening machine can determine and

6、 force parameters calculation, selection of main drive motor and motor under pressure and checking, selecting coupling and the distribution of reducer, pressure under the screw and nut design and checking, the design of the worm and worm wheel and check, bearing life calculation and selection of key

7、 and the check.Keywords:Straightening machine; Press down system; Can force parameters; Worm gear and worm目录1.绪论11.1课题研究的背景和意义11.2矫正机的发展概况11.3辊式矫正机的工作原理和结构组成21.4辊式矫正机的类型及用途31.5本论文研究内容32.总体方案42.1矫正方案及矫正工艺42.1.1矫正方案42.1.2矫正工艺42.2矫正机结构组成52.2.1机座形式52.2.2主传动机构简介52.2.3压下机构组成和作用72.2.4矫正辊的布置形式83.矫正机结构参数的确定和

8、电机的选择93.1矫正机的结构参数的确定93.1.1辊距和辊径的确定93.1.2矫正辊辊颈直径的确定113.1.3矫正辊传动端的尺寸确定113.2矫正机的力能参数的计算123.2.1作用在矫正辊上的压力（矫正力）123.2.2作用在矫正辊上的矫正扭矩153.3矫正机主电机的选择163.3.1主传动电机功率的确定163.3.2主电机的选择173.3.3主电机过载校核173.4作用在螺丝上的最大矫正力的确定193.5压下电机选择及校核193.5.1压下螺丝的设计193.5.2压下电机功率的计算213.5.3选择压下电机223.5.4电机过载校核224.传动系统设计244.1传动比分配244.2圆柱

9、齿轮减速器的选择244.3蜗轮蜗杆的设计与校核244.3.1蜗轮蜗杆的设计244.3.2蜗杆的校核284.4蜗杆轴的强度校核295.零、部件的设计与校核345.1压下螺母的设计与校核345.1.1设计压下螺母的高度和外径345.1.2压下螺母的校核355.2圆锥滚子轴承使用寿命计算365.3键的选择及校核385.4联轴器的选择386.润滑方式的选择406.1矫正辊的润滑406.2圆柱齿轮减速机的润滑406.3蜗轮蜗杆的润滑406.4压下螺丝（螺母)的润滑417.设备的可靠性与经济分析427.1设备的可靠性427.2技术经济分析方法437.3设备的经济性分析44结 论46致 谢47参考文献481

10、.绪论1.1课题研究的背景和意义 金属加工学科的一个分支是矫正技术，已经广泛应用到日常金属加工业、仪器仪表制造业、汽车、石油化工业、冶金工业、船舶和飞机制造业、建筑材料业、机械装备制造业、及精密加工制造业。矫正技术的进步迫切要求矫正理论能进一步解决轧钢机械的一些疑难问题，推动和开发新技术和研制新设备。首先要在矫正机设计、制造、矫正参数设定、矫正过程分析及矫正质量预测等方面做到新软件技术开发；其次进行数字化矫正设备的研制，使矫正技术走上现代化的道路，不断丰富和完善金属材料矫正学方面的内容。金属材料在加工和运输过程中，常常会受外力、温度等因素的影响发生弯曲，扭曲变形。为了解决这种弊端，矫正技术应运

11、而生。矫正技术多用于金属材料加工的后部工序，在一定程度上提高产品或成品的质量水平，矫正技术同其他金属加工技术一样，在 20世纪取得了快速的发展，相应的矫正理论也得到了明显的进步，虽然还有一些理论滞后于实践的情况，但是如今的矫正理论已经进入到了解析化和系统化的时代，并为数字化和信息化敞开了大门，随着计算机技术的高速发展和普及，矫正技术和矫正理论还会有很大的发展空间。1.2矫正机的发展概况钢铁工业是最重要的基础工业，是其他工业发展的物质基础。有了钢铁，就使得中国国民经济的技术得到新型的改善。而矫正技术在轧钢过程中有着不可代替的地位。中厚板生产线在线的辊式矫正机以热矫正机数量为多，总的趋势是以发展大

12、矫正力的强力式矫正机为主。该系列设备总体趋势是：用数字控制系统精确调整上矫正辊位置，并借助自动测厚仪自动控制矫正辊负荷和在线过程计算机进行全自动操作。高刚度矫正机机座，可满足大矫正力条件下的使用，变形小，精度高。为了提高矫正效果，矫正机出口处的上辊或下辊可以单独调整，且在矫正过程也可以进行调整。在矫直机结构设计方面，正在向精密化，大型化发展，并正在加速结构更新的进度，老设备将逐步被淘汰和改造。目前，矫正机已由二重式发展到四重式，辊子为倾斜布置、成组换辊，并设有过载保护装置，机架采用预应力框架结构，增大刚度。四重式矫正机，在结构和辊系布置上做了很大改进，改变了原有二重式热矫正机矫正质量不理想、矫

13、正能力低、辊距大、维修困难等缺点，使矫正厚度范围扩大到原来10倍左右。矫正机向自动化、全液压、高刚度、高负荷等多功能的矫直技术发展，即采用第三代矫正机，进一步提高钢板表面质量水平。 在20世纪五、六十年代，我国的大部分矫直机的辊系都采用大节距大工作辊，矫直厚度范围仅在45倍，支承辊承载能力低，使矫直能力低下，且工作辊轴承座是整体、固定不可调节的，造成矫直钢板质量低，产品成材率低。而厚板矫直技术在我国起步较晚，且理论研究较生产落后的现象突出。常规的矫直设备还需添补和改造，不过应该尽量采用新的高效能的常规设备，如新的拉弯矫直设备，新的3-1-3矫直机，大型二辊矫直机、滚动模转毂矫直机及变辊距矫直机

14、等；新的矫直技术也需积极开发，如振动矫直、液压拉弯矫直、高精度压力矫直技术等；在矫直理论研究方面应该走出自己的道路，如材料强化影响的计算方法、变形能的测定及计算方法、等曲率朔性区长度及深度对矫直质量的影响，在矫直过程中克服残留应力影响的方法，斜辊的受力测定与计算方法、热处理轧材的矫直方法以及双向旋转矫直法等。经过近些年来工业的发展和自身技术的进步，矫直机的性能和各项参数都有了很大的改善，使得钢板矫正机除了生产一些常见产品外，还生产满足建筑、造船、汽车、石油、化工、国防、矿山等专用钢材的性能要求。1.3辊式矫正机的工作原理和结构组成辊式矫正机的工作原理：加工件在辊式矫正机上通过多个交错排列的辊子

15、多次反复弯曲，使原始曲率的不均匀度逐渐减小，进而得到矫正1。辊式矫正机主要是由电动机、减速机、齿轮座、连接轴和矫正辊工作机座等部件组成。而各类矫正机的差别主要表现在工作机座的结构上。1.4辊式矫正机的类型及用途辊式矫正机的结构类型有很多，如上辊单独调整辊式矫正机、上辊整体平行调整辊式矫正机、上辊整体倾斜调整辊式矫正机、上辊局部倾斜调整辊式矫正机等8。1) 上辊单独调整辊式矫正机：上排每个工作辊可单独调整，这种调整方式比较灵活，但由于结构配置上的原因，它主要用于辊数较少、辊距较大的型钢矫正机和钢管矫正机。 2) 上辊整体平行调整辊式矫正机：上工作辊可整排平行调整，它在前后设置有单独调整的上工作辊

16、，也称为导向辊，以便于轧件的导入和导出及改善矫正质量。这种矫正机主要用于矫正412mm以上的中厚板。 3) 上辊整体倾斜调整辊式矫正机：上工作辊可以整排倾斜调整，这种调整方式可以使轧件的反弯曲变形逐渐减小，符合轧件矫正时金属的变形规律。它主要用于矫正4mm以下的薄板。4) 上辊局部倾斜调整辊式矫正机：上排工作辊可以局部倾斜调整（也称翼倾调整）的矫正机。这种调整方式可增加轧件大变形弯曲的次数，多用来矫正薄板。矫正机主要用于消除轧件在轧制、冷却和运输过程中，由于各种因产生的形状缺陷，以满足生产需求。1.5本论文研究内容依据钢板的实际尺寸和变形情况，确定结构参数、力能参数和工艺参数。以下是本次设计任

17、务的主要内容。1) 十三辊矫正机的结构和力能参数的确定、矫正力和矫正扭矩的计算；2) 选择电动机和设计分配减速器，并对电机校核；3) 压下螺丝、压下螺母、蜗轮蜗杆的设计及校核；4) 设备的可靠性和经济评价。2.总体方案2.1矫正方案及矫正工艺2.1.1矫正方案在辊式矫正机中，根据每个矫正辊使钢板产生的变形程度和最终消除残余曲率的方法不同,矫正方案可分为小变形矫正方案、大变形矫正方案。 1.小变形矫正方案该方案的矫正原则是：矫正反弯的压下量用于消除钢板在前一辊上产生的最大残余曲率(即进入该辊的最大原始曲率)使之变平。它的主要优点是，轧件的总变形曲率小，矫正轧件时所需要的能量也少。 2.大变形矫正

18、方案这是使具有不同原始曲率的轧件经过几次剧烈的反弯以消除其原始曲率的不均匀度,形成单值曲率，然后按照矫正单值曲率轧件的矫正方法加以矫正的方案。采用大变形矫正方案，可用较少的辊子获得较好的矫正质量。但若过分的加大轧件的变形程度。则会增加轧件内部的残余应力，影响产品的质量，增大矫正机的能量消耗。综上所述，由于本次设计的钢板变形曲率较小，消耗能量也少。根据上述方案分析可得，采用小变形矫正方案较为合适。2.1.2矫正工艺矫正机的矫正工艺与矫正机的类型和上矫正辊的调整方式有密切的关系。矫正机出口处与入口处的局部上排辊可局部调整，上排其余各辊可整体平行调整或整体倾斜调整。轧件在入口端的第二、第三辊上的反弯

19、曲率最大，产生大变形，迅速消除轧件的原始曲率不均匀度。以后各辊的压下量按直线关系递减，在第n-1辊处，轧件的反弯曲率最小，只产生弹性弯曲变形。矫正薄板材时，一般是713辊；矫正极薄带时，则为1729辊，且带有工作辊挠度调整装置，以矫正板材上的瓢曲，单、双边浪形等二、三维形状缺陷。2.2矫正机结构组成2.2.1机座形式辊式钢板矫正机工作机座可分为台架式和牌坊式两大类。牌坊式工作机座可以整体平行压下，其压下机构多是集体驱动。它的结构特点是强度和刚度较好，辊子的调整拆装方便。缺点是结构较复杂、外形尺寸也较大。台架式矫正机机座由上台架、下台架和立柱三个主要部分组成。压下螺丝（或螺母）转动，可以调整上、

20、下台架的相互位置，从而也调整了矫正辊的压下量。它的上台架可以整体平行压下。台架式矫正机的结构简单。但刚性较差，采用大量弹簧平衡的台架式矫正机，在使用时上台架容易产生震动。综上所述，薄板矫正机用于矫直薄板，不需要太大的矫直力，因此选择台架式，其结构简单的特点可以节约成本，降低操作难度。所以本次设计选择台架式机架，其压下系统选择集体驱动的。2.2.2主传动机构简介 十三辊矫正机的主传动系统由主电机、减速器、联轴器和齿轮机座等组成。传动系统由一台交流电机通过联轴器减速机齿轮机座万向联轴节工作辊装置使设备转动运行。其主传动装置结构简图如图2.1所示。1.电机根据电源种类、工作条件、及负荷性质、大小、启

21、动特性及过载情况等来选择电机。在矫正机主传动系统中，电机主要用来提供转速和扭矩。因此，本次设计电动机选择的是交流电动机。2.减速器在矫正机主传动系统中,将减速机与齿轮座组成一个整体,可减少传动件，且结构紧凑，能减小机列总长度。减速机除有减速作用外，还有均衡分配传动扭矩的作用，因此也称减速分配器。圆柱齿轮减速机的制造和安装较为简单；锥齿轮减速器用于两轴垂直相交或垂直相错的传动中。1工作机座 2万向联轴节 3齿轮座 4减速分配器 5单级锥齿轮减速器 6电机图2.1 主传动装置结构简图3.齿轮机座一般情况，为防止钢板在工作辊间打滑，辊式钢板矫正机的所有工作辊都是驱动的，齿轮座的作用是将减速机传来的扭

22、矩分配给各个矫正辊。4.联轴器联轴器的作用主要用于连接两轴（或轴与其它回转零件），以传递运动和转矩。联轴器的原理是在机器运转时，联轴器始终把两个轴连接在一起，只有在机器停止工作时，通过拆卸才能使两轴分离。联轴器包括电动机联轴器和主联轴器。电动机联轴器用来连接电动机与减速机的传动轴，而主联轴器则用来连接减速机与齿轮座的传动轴。万向联轴节：由于齿轮座中心距大于矫正机的总中心距，因此，齿轮座出轴与矫正辊采用万向联轴节连接。2.2.3压下机构组成和作用电动压下装置装在横梁上部，常采用的是上辊调整装置，由电机、圆柱齿轮减速机、蜗轮蜗杆减速机、压下螺丝和压下螺母组成。两台电机通过圆柱减速机减速，同时带动4

23、个压下螺丝转动，将活动横梁沿机架内侧的滑板上下移动，同步轴采用联轴器实现单独调整，可通过板材厚度、宽度、材料及原始曲率来调整其开口度大小，压下工作行程。压下螺丝上部为矩形花键导向，下部用锯齿形螺纹，承受矫正力和实现辊系的上下移动。下端部安装有安全保护作用的液压垫，当操作者在操作时发生误操作或矫正过程中发生卡钢现象时，矫正力过大时，可使活动梁及上辊系快速抬起，工作辊的开口度增大，对设备起到保护作用，同时装有压力传感器用来检测矫正过程中矫正力的大小。压下装置结构简图如图2.2所示。1蜗轮 2蜗杆 3减速器 4联轴器 5电机图2.2 压下装置结构简图1.蜗轮蜗杆减速器 蜗杆传动是在空间交错的两轴间传

24、递运动和动力的一种传动机构。它能承受很大的传动比，因为承受的传动比大，零件的数也少，故蜗杆的结构要紧凑；在传动中，啮合齿对很多，所以它的传动是平稳的，且噪声也较小；若蜗杆的螺纹升角比啮合面的摩擦角小时，会发生自锁现象。2.压下螺丝和压下螺母 压下螺丝一般由头部、本体和尾部三个部分组成。压下螺丝的本体部分带有螺纹，它与压下螺母的内螺纹配合以传递运动和载荷。压下螺丝的头部螺纹有锯齿形和梯形两种。压下螺丝的尾部是传动端，承受来自电动机的驱动力矩。尾部断面的形状主要有方形、花键形和圆形三种。压下螺母是轧钢机座中重量较大的易损零件。螺母通常采用贵重的高强度的青铜或黄铜铸成。综上所述，本次设计压下螺丝采用

25、锯齿形螺纹，这种螺纹兼有矩形螺纹传动效率，梯形螺纹牙根强度高的特点；压下螺母是易损零件，通常采用高强度青铜ZQA19-4。3.电机直流电动机多用于对调速要求较高的生产机械上，具有：调速范围广、易于平滑调速、启动、制动和过载转矩大等优点。交流电动机的结构简单，维修方便，具有：高效、节能、启动转矩高、噪声小、可靠性高、寿命长等优点。根据实际要求，本次设计压下电机为交流电动机。2.2.4矫正辊的布置形式该矫正机有十三个工作辊，上排七个，下排六个。由于辊径与辊身长度之比值较小，所以支撑辊采用交错布置，使支承辊承受工作辊的垂直方向和水平方向上的弯曲，矫直过程中工作辊载荷比较稳定。3.矫正机结构参数的确定

26、和电机的选择已知参数如下：轧件材料：Q235 矫正速度：11.5m/min轧件厚度：35mm 轧件宽度：900mm矫正机上矫辊数：7 矫正机下矫辊数：6上支撑辊数：8 下支撑辊数：7矫正温度：常温 压下速度：1.5mm/s3.1矫正机的结构参数的确定辊式矫正机的基本参数主要有：辊径、辊距、辊数、辊身长度和矫正速度。矫正机的工作辊和支撑辊的材料采用了45钢。3.1.1辊距和辊径的确定1.辊距的确定辊距是矫正机的最基本的参数。确定辊距时，需要考虑满足最小厚度轧件的矫正质量要求，还要考虑满足矫正最大断面轧件时矫正辊的强度要求。因此，要分别计算最大允许辊距和最小允许辊距。最后确定的辊距应是（尽量取小值

27、），而且圆整矫正机的参数。(1) 计算最大允许辊距由文献1，式11-46可得： (3.1)式中：轧件的最小厚度，； 轧件的弹性模量，由材料Q235查得； 轧件的屈服极限，根据文献4,表15-1查出。将数据代入公式(3.1)得： (2) 计算最小允许辊距 由文献，式11-49可得： (3.2)式中：轧件的最大厚度，； 轧件的弹性模量，由材料Q235查得； 轧件的屈服极限，根据文献4,表15-1查出。将数据代入公式(3.2)得： 根据实际情况，所以t尽量取小值，可取。2.辊径的确定辊径D与辊距t有一定的比例关系，在辊距t确定后，按比例关系可以确定辊径D并圆整矫正机的参数。查文献1,表11-4可得：

28、 (3.3)式中：辊径； 辊距，。查文献1，表11-4取将数据代入公式(3.3)得： 圆整后，取。3.辊数n的确定增加辊数可以增加轧件的反弯次数，使矫正质量得到提高，但也会增加轧件的加工硬化和矫正机的功率。因此选择辊数n的原则是在保证矫正质量的前提下，使辊数尽量减少。根据本次设计十三棍矫正机：辊数4.辊身长度L的确定辊身长度与轧件最大宽度有关，根据文献1，P379可知： (3.4)式中：轧件最大宽度，当时，；当时，。由于轧件宽度；根据本次设计，可取。将数据代入公式(3.4)得： 5.矫正速度的确定矫正机的矫正速度主要由生产率确定。本次设计矫正速度。3.1.2矫正辊辊颈直径的确定 矫正机的矫正辊

29、使用了滑动轴承，根据文献1，P81有： (3.5)式中：辊颈直径； 辊径，。将数据代入公式(3.5)得: ，取辊颈 ：3.1.3矫正辊传动端的尺寸确定根据本设计确定矫正辊传动端的外径：。结合上述数据，矫正辊结构尺寸图如图3.1所示：图3.1 矫正辊的结构图3.2矫正机的力能参数的计算辊式矫正机的力能参数有：作用在矫正辊上的压力（矫正力）、矫正扭矩和矫正机的驱动功率。3.2.1作用在矫正辊上的压力（矫正力）1.计算轧件的屈服力矩将轧件弯曲至表层纤维的应变时的外力矩，称为屈服力矩，以表示。它是最大弹性弯曲力矩，也是最小弹塑性弯曲力矩。查文献1，式11-10得： (3.6)式中：轧件的屈服极限，；

30、断面形状对称轧件的断面系数，其中：； 轧件宽度，； 轧件厚度，。将以上数据代入公式(3.6)得：2.计算轧件的塑性弯曲力矩当轧件弯曲至全塑性弯曲状态时，整个断面上纤维的应力达到时，外力矩达到最大值，称为塑性弯曲力矩。查文献1，式11-14a可得: (3.7)式中：轧件的屈服力矩； 断面的形状系数。根据文献1，表11-2查得。将以上数据代入公式(3.7)得： 3.计算作用在矫正辊上的压力（矫正力）作用在矫正辊上的压力可按照轧件弯曲时所需的力矩来计算。将轧件看成是受很多集中载荷的连续梁，这些集中载荷就是各个辊对轧件的压力。它们在数值上等于轧件对棍子的压力（矫正力）。(1) 求各辊的矫正力查文献1，

31、式11-32，可得出各辊下矫正力的计算式为： (3.8) (3.9)式中：轧件的塑性弯曲力矩，； 轧件的屈服力矩，； 辊距，。将以上数据代入公式(3.8)和(3.9)得: (2) 计算上、下排辊子上的压力总和根据文献1，式11-33得： (3.10)式中：矫正机辊数，； 轧件的塑性弯曲力矩，； 轧件的屈服力矩，； 辊距，。将数据代入公式(3.10)可得：3.2.2作用在矫正辊上的矫正扭矩1.计算轧件的原始曲率查文献1，式11-40可知，轧件平均原始曲率为： (3.11)式中：的数值：对于钢板，；是轧件的厚度；，则 。将数据代入公式(3.11)得： 2.计算轧件的残余曲率最大值查文献1，式11-

32、29a可得： (3.12)式中：轧件的屈服极限，； 轧件的厚度，； 轧件的弹性模量，。将数据代入公式(3.12)得：3.计算总的矫正扭矩查文献1，式11-41c按照假设条件，总的矫正扭矩计算式为： (3.13)式中： 平均原始曲率； 小变形矫正方案的残余曲率最大值。将数据代入公式(3.13)得： 3.3矫正机主电机的选择3.3.1主传动电机功率的确定辊式矫正机的电动机功率的计算，查文献1，式11-44可知： (3.14)式中：矫正扭矩，；作用在辊子上的压力总和，； 辊子与轧件的滚动摩擦系数，考虑工作中可能出现较大的滑动摩擦，则对于 钢板，；辊子轴承的摩擦系数，滑动轴承；辊径，；辊子轴承处直径，

33、；矫正速度，；传动效率，。 将数据代入公式(3.14)得：3.3.2主电机的选择查文献6，表25-1-26选择主电机，如表3.1所示：表3.1 主电机参数型号额定功率(kW)额定转速(r/ min)效率/%质量/kgY180M-418.5147091.01743.3.3主电机过载校核查文献1，式2-150可得： (3.15) 式中：电机轴上的总静力矩； 矫正扭矩，； 附加摩擦力矩； 空转力矩。1) 矫正辊的转速： 2) 电动机和矫正辊之间的传动比： 3) 电机的额定静力矩： 4) 附加摩擦力矩和空转力矩的计算：查文献1，P70可知： 将数据代入公式(3.15)得： 根据文献1，式2-161可得

34、知电动机的过载系数： (3.16)将数据代入公式(3.16)得： 所以，选取的主电机符合设计要求。3.4作用在螺丝上的最大矫正力的确定由文献1，11-33 和 1，11-34 得：因为本次设计用两个电动机共同带动四个压下螺丝，所以有：式中：单个压下螺丝上的作用力。3.5压下电机选择及校核3.5.1压下螺丝的设计本次设计压下螺丝材料采用40Cr，调质处理；牙型采用锯齿形。1.压下螺丝的结构参数确定压下螺丝最小断面直径的确定，根据文献1，式4-5可知： (3.17)式中：作用在单个螺丝上的最大矫正力，； 压下螺丝的许用应力，压下螺丝材料采用40Cr，调质处理，其强度极限 为，当安全系数 n=6时，

35、 。将数据代入公式(3.17)得： 查文献 6，表5-2-22取螺距，满足自锁条件，则取：压下螺丝螺纹小径： 中径： 大径：压下螺母螺纹小径： 中径： 大径：所以，螺纹升角：2.压下螺丝的校核根据文献1，式4-5可知： (3.18)式中：作用在单个螺丝上的最大矫正力，； 压下螺丝的许用应力，压下螺丝材料采用40Cr，调质处理，其强度极限 为，当安全系数时， ； 压下螺丝最小断面直径，。将数据代入公式(3.18)得：所以该压下螺丝满足设计要求。3.压下螺丝的静力矩的计算：转动压下螺丝所需的静力矩也就是压下螺丝的阻力矩，根据文献1，式4-6可知： (3.19) 式中：螺纹中径，取； 当量摩擦角，即

36、，为接触面的摩擦系数，一般取，故 ； 螺纹升角，； 作用在一个压下螺丝上的力，查文献1，式4-9可得，在不带钢压下时有 ，其中G为被平衡部件的总质量，则，所以 取：； 止推轴承的阻力矩； 螺纹摩擦阻力矩。本次设计压下螺丝使用止推滚动轴承，则根据文献1，式4-8得： (3.20)式中：滚动轴承平均直径，； 滚动止推轴承可取。将数据代入公式(3.20)得：由公式(3.19)得： 将数据代入公式(3.19)得： 3.5.2压下电机功率的计算根据文献5，式4-11可知，电机的传动功率为： (3.21)式中：传动压下螺丝的静力矩，； 压下螺丝转速， ； 压下螺丝速度，则：； 传动系统的机械效率，。将数据

37、代入公式(3.21)得：所以：3.5.3选择压下电机查文献6，表25-1-26选择压下电机，如表3.2所示：表3.2 压下电机参数型号额定功率(kW)转速(r/ min)效率/%质量/kgY90L-41.5140079.0263.5.4电机过载校核根据公式(3.15)有： (3.22) 式中：电机轴上的总静力矩； 压下螺丝静力矩，； 附加摩擦力矩； 空转力矩； 转动效率，查资料得； 将数据代入公式(3.22)得： 根据文献1，式2-161可得知电动机的过载系数： (3.23)将数据代入公式(3.23)得： 所以，选取的压下电机符合设计要求。4.传动系统设计4.1传动比分配总传动比：选取的减速机

38、传动比：因为，所以4.2圆柱齿轮减速器的选择本次设计的减速机传动比，具有传动平稳、效率高、工作寿命长，维护简便等特点，查文献6，表15-2-4选用ZDY160-3.15型圆柱齿轮减速器，如图4.1所示：图4.1 圆柱齿轮减速器4.3蜗轮蜗杆的设计与校核4.3.1蜗轮蜗杆的设计1.选择蜗杆传动类型根据GB/T100851988，采用渐开线蜗杆。2.选择材料因蜗杆传动功率较小，速度中等，所以蜗杆采用45钢；为提高效率和耐磨性，蜗杆螺旋齿面进行淬火，硬度为4555HRC。蜗轮采用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造。因考虑到有色金属价格较高，故仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。3.

39、按齿面接触疲劳强度设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再按齿根弯曲疲劳强度进行校核。根据文献5，式11-10得： (4.1) (1) 计算作用在蜗轮上的转矩因，根据文献5,表11-1，取。则 (2) 计算载荷系数由文献5，表11-9得： (4.2) 其中：使用系数，查文献5，表11-5得； 载荷分布不均匀系数，因工作载荷较稳，取； 动载系数，由于转速较低，所以取。将数据代入公式(4.2)得： (3) 确定弹性影响系数因为选用的是铸锡磷青铜蜗轮与45钢蜗杆相配，所以(4) 蜗轮齿数的计算(5) 确定许用接触应力蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸使造蜗杆齿面硬度大于45 HRC，根据文献5，表11-7，查得蜗轮的基本许用应力应力循环次数：寿命系数： 则 (6) 计算：将数据代入公式(4.1)得： 因，根据文献5，表11-2，可取模数，蜗杆分度圆直径，分度圆导程角。4.蜗杆与蜗轮的主要参数的确定(1) 中心距： (2) 蜗杆主要参数的计算：根据文献5，表11-3得：蜗杆轴向齿距：蜗杆直径系数：蜗杆齿顶圆直径：蜗杆齿根圆直径：蜗杆轴向齿厚：蜗杆齿宽：，取(3) 蜗轮主要参数的计算：根据文献5，表11-3得:蜗轮分度圆直径：蜗轮变位系数：蜗轮喉圆直径：；蜗轮齿根圆直径： 蜗轮咽喉母圆半径：5.校核齿根