本科论文10吨超长拉拔机机构设计.doc

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1、本科毕业设计（论文）10吨超长拉拔机机构设计杨文宇燕 山 大 学2013年 6月 本科毕业设计（论文）10吨超长拉拔机机构设计 学院（系）： 里仁学院 专 业： 机械设计 学生 姓名： 杨文宇 学 号：091101011156 指导 教师： 刘庆国 答辩 日期： 2013.6.16 燕山大学毕业设计（论文）任务学院：里仁学院 系级教学单位：机械设计系 学号学生姓名杨文宇专 业班 级冶炼09课题题目名称10吨超长拉拔机结构设计题目类型工程设计题目类别毕业设计题目来源模拟主要内容1、对所研究设备现有概况、存在问题、发展趋势进行全面分析综述。2、对所研究设备动作原理进行完整论述、技术参数进行设计计算

2、。3、按给定设计参数进行拉拔机技术设计及施工设计。设计参数：拔制力：10吨；拔制方式：空拔；拔制后钢管最大长度：63米；拉拔速度：12米/分；小车回程速度：60米/分；拉拔润滑方式：压力油润滑。材料：T22换热管，屈服强度205Mpa，抗拉强度415Mpa毛坯到产品管材规格：32x3到25x3到19x3；基本要求1、完成理论计算；2、完成6张A1图纸量，至少一张A0装配图，其中一张手工图；3、开题报告3千字以上，文献综述4千字以上；4、翻译与课题有关的外文资料不少于3千汉字以上；5、计算说明书2万字以上，参考文献15篇以上（其中学术期刊类参考文献不少于8篇，中文文献10篇以上，外文文献5篇以上

3、）。参考资料1、专利文献2、相关的国内外专业期刊、文集3、互联网上搜索查询4、专业书籍和机械设计手册周 次14周58周910周1115周1617周应完成的内容搜集熟悉资料总体方案确定撰写开题报告理论计算总装配图总装配图部件图中期考核报告部件图零件图撰写计算说明书完善设计准备答辩指导教师：刘庆国 2013年02月27日系级教学单位审批： 年 月 日摘要超长管材拉拔机，包括设在头座上的拔模，可沿轨道移动的拉拔小车和与拉拔小车连接的牵引装置，牵引装置包括设在头座上的滑轮组，电机和与电机连接的减速器，轨道上设有夹持装置，滑轮组上缠绕细钢丝绳，细钢丝绳的一端连接拉拔小车的后端，另一端与设在轨道前端的小卷

4、筒一侧的大卷筒连接，小卷筒上设有小齿轮，大卷筒上设有与小齿轮相啮合的大齿轮，大齿轮与减速器连接。本产品的优点是操作简单方便，误差小，省工省时且节约管料，管材拉拔质量好，加工效率高本文主要介绍了拉拔机的发展，国内外的现状，以及拉拔机在使用过程中经常出现的问题。介绍了拉管机的运动原理和设计方法。它主要用于从毛坯直径32mm到直径19mm的拉拔工作，并介绍了拉拔机的一些相关概念，分析了它的选材与计算。详细给出了10吨超长拉拔机的的计算过程，由此确定出其外形尺寸、卷筒、减速器的等的计算及运动参数。关键词：拉拔机 设计 计算Abstract Long tube drawing machine, incl

5、uding in the head holder draft, the drawing can be moved along the rail car and connected with the drawing trolley traction device, the traction means comprises a pulley located in the head holder set, the motor and the motor gear unit, the track is provided with a clamping device, fine wire wound a

6、round pulleys, connected to one end of fine wire drawing back the car, the other end of the track located in front of one side of a small spool reel connection, small rolls with a small gear on the large drum is provided with a pinion meshing with the large gear, a large gear speed reducer. This pro

7、duct has the advantage of simple operation, small error, saving time and saving tube, pipe drawing good quality, high efficiency machining drawing machine paper describes the development of the status quo at home and abroad, as well as drawing machine the process of using recurrent problem. Introduc

8、ed the trombone machine movement principle and design method. It is mainly used blank diameter from 32mm to 19mm in diameter of the drawing work, and introduces some related concepts drawing machine, analyzes its selection and calculation. Details are given 10 t long drawing machine calculation proc

9、ess, which determine its dimensions, rolls, etc. reducer calculation and motion parameters.Keywords： drawing machine disign calculate 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1课题的背景11.2拉拔机的国内外发展现状21.2.1拉拔机的种类31.2.2拉拔新工艺、新技术简介41.2.3拉拔机存在的一些问题5第2章 有关拉拔机的一些基本概念72.1拉拔机的用途72.2拉拔机的组成72.3拉拔机主要结构的简介72.4拉拔机与机架102.5拉拔小车与夹紧12

10、2.6夹扶钳14第3章 受力分析与设计公式推导203.1电机的选择203.2 钢丝绳的选取213.2.初选小卷筒的直径为400mm223.4齿轮的计算校核223.5 联轴器的选择253.7轴承的选择33结论38参考文献40致谢41附录1 开题报告42附录2 文献综述48附录3 外文翻译55第1章 绪论1.1课题的背景机器制造业和国民经济其他各重要部门的高速发展, 要求大量增加钢管的生产。为高速发展, 要求大量增加钢管的生产。为此, 必须进一步提高拔机的拉生产能力, 其基本途径是提高拉拔速度, 加大小车的工作行程, 减少拉拔过程的辅助时间。但是, 只能在一定范围内来设计出合理更加实用的拉拔机。基

11、于此点我和同学们进行了此次有关十吨超长拉拔机的毕业设计。我负责的部分是拉拔机的结构设计。随着20世纪90年代，我国开始研究、应用冷拔钢管技术以来，冷拔钢管技术以广泛引用于单体液压缸筒及工程机械油缸的制造，拉拔机作为冷拔钢管的主要加工设备，它是用于常温下拔制黑色及有色金属棒料材和对热轧、挤压之后的荒管进行二次加工，是生产小口径，精密，薄壁，高机械性能管材的主要加工设备。拉拔中需要解决如下问题1）拉拔机的整体结构和细节结构的设计2）运动学参数的选择以及工艺参数的计算3）拉拔小车、头座、尾座、C形支架、大小卷筒的设计 4）电机的选择、数据的具体计算设计步骤如下 1.设计结构时，根据给出的拉拔长度，首

12、先选出的工作的长度，在根据各部分的结构算出十吨拉拔机的整体的大小 2.减速器的选择是根据拉拔速度和返回速度、卷筒的直径、钢丝的直径长度选出合适的传动比，选择大小齿轮，并对其进行校核。3.联轴器，滑轮各个小部件的选择 4.画出各部分零件图和总图。1.2拉拔机的国内外发展现状拉拔是一种高经济效益的加工工艺。随着世界经济的不断发展, 石油、化工、机器制造等行业对冷拔钢管等冷拔钢材的需求量日益增加, 提高拉拔机的生产能力是增加冷拔钢材产量的最好办法。早在40年代, 欧美各国就对提高拉拔机的生产能力进行了研究, 其基本途径是： 提高拔制速度； 加大小车的工作行程；减少拔制过程中的辅助时间。实践表明, 提

13、高拔制速度和加大小车的工作行程在一定范围内对提高拉拔机生产能力是可行的, 但超过一定范围是不经济的。所以, 只有通过减少拔制过程中的辅助时间来提高生产能力, 于是,就致力于连续式拉拔机的研究。连续式拔制与周期式拔制在原料、拔制速度和产品规格相同的情况下, 前者由于生产流程连续化, 生产装置机组化, 操作过程自动化, 生产管理科学化而比后者的生产作业率高40% , 成材率高5% , 劳动生产率高70% , 成本低1520% , 占地面积少70%,生产周期、产品质量也都比后者的好。近年来我国已开始对连续拔制的工艺和设备结构进行研究试验。连拔技术的开发和研制始于19 81年。我国第一台L L JZ

14、一4 一工型黑色金属棒材拉拔机和1 .5 吨铜棒剥皮拉拔机分别于19 82 年和19 83年通过部局的技术鉴定, 并分别荣获冶金部和市局科研技术三等奖、局技术迸步奖。前者已为国内许多厂家所采用, 一这标志着我国已经开始走向一自己设计制年第e 期造连续拉拔机的时代。近几年, 根据我工作实践, 结合我国国民经济的发展情况, 主要开展了以下几项工作: 已确立了适合我国国情的连续拉拔机组的系列设计, 使连拔机的设计、制造系列化、规范化。其产品规格见表7 。同时扩大连拔机的使用范围, 除了用于上述黑色和有色棒材外, 我院为上海某厂设计的连焊一连拔机组已获得成功;其拉拔速度为50 m /m我国由于拉拔工艺

15、和设备都十分落后,拉拔材的产量和质量远远不能满足国民经济发展的需要, 国家每年要花一大笔外汇向国外购买大量的各种拉拔材。为了迅速改变这种现状, 在几年前就开始开发和研制黑色棒材、管材和有色棒材的连续冷拔新工艺及其装置, 第一台机组巳于1983年在上海拉型钢厂投产使用成功。这项新技术的开发研制成功为改变我国冷拔生产的落后面貌,提高冷拔材的产量和质量满足我国国民经济发展的需要起到很大作用。材联合拉拔机由于能将冷拨矫直、剪切、抛光, 甚至探伤、分选、包扎等多道工序连续完成, 经济效益显著, 故各厂竞相引进或仿制。已引进的有长城钢厂北京铜厂、洛阳铜加工厂等。仿制并已鉴定的有上海冷拉型钢厂、上海第一铜棒

16、厂等然而,到目前为止, 所有引进或仿制的联合拉拔机都还是六十年代的水平（参阅本刊1983 年第3 期, “ 多功能连续拉拔机”一文）。1983 年, 我厂分别与联邦德国舒马格公司和日本宫崎铁工株式会社进行了引进谈判, 最后引进了舒马格的一台第二代水平的联合拉拔机。 1.2.1拉拔机的种类1连续拉拔机连续拉拔机是对棒、线材和管材进行连续拉拔加工的设备。在原料、拉拔速度、产品规格相同的情况下与周期式拉拔机相比, 由于其生产流程连续化、生产装置机组化、操作过程自动化, 使作业率提高40% , 成材率提高5% ,节省中间搬运时间, 成本可降低15%一20% , 而且设备辅助面积减少70% , 最大减径

17、量可达, 劳动强度降低, 产品质量指标也优于周期性拉拔。其显著的经济效益已引起国内冶金行业的普遍重视。近些年来, 国内厂家引进的各类连续拉拔设备和自行研制的连续拉拔设备,但据使用厂家反映,部分引进拉拔设备和国产拉拔设备在生产中还存在拉拔工作不稳定, 动态力矩变化大, 而且冲击振动和噪音也大等缺点, 即设备的动态特性差。本文针对上述问题, 在对拉拔机组性能参数动态实测的基础上, 从设计、制造角度分析了产生的原因, 并提出了相应的改进措施, 为我国今后连续拉拔设备的设计制造提供有益参考。2.履带式连续拉拔机履带式连续拉拔机由两条单向传动的环形链组成, 链士固定着装有支撑滚轮的移动机构, 滚轮靠在可

18、以调的导向装置上。为了形成必要的拉拔力, 用夹紧初构进行导向。履带式拉拔机的相互区别主要在于夹紧机构的结构型式和移动机构在牵引链上的固定方法。捷克型履带式拉拔机的结构中牵引链 的每一个链环都装有滚轮, 在拉拔区段, 滚轮沿夹紧梁. 移动。夹紧初构由两个液压缸驱动, 液压缸的活塞杆同上牵引链的夹紧梁铰接, 而缸体同下牵引链的夹紧梁铰接为了使两个夹紧梁的移动同步, 装有扇形齿褚。楔形送进构件固定在可以轴向移动的链环回程时, 送进构件靠本身的弹簧与牵引链分离。3.滑座式连续拉拔机 滑座往复运动的拉拔机目前, 往复运动的双滑座连续拉拔机获得了最广泛的应用, 这种拉拔机, 当一个滑座按正常速度进行拉拔时

19、, 另一个滑座快速返回到接近拉模的极限位置, 然后反向加速到正常速度, 并夹紧制品。当该滑座进行拉拔时, 另一滑座再返回到初始位置, 如此循环进行。滑座式拉拔机的优点是, 制品作用在钳口士的力在滑座壳体中被相互平衡。制造滑座式传拔机的厂家很多, 著名的有. “ 苏马哥” 、“梅尔” （西德） 挪尔托” （英国）劳马机器制造公司” （美国)、杜布切克一挪得一巴哥城的机器和冶金厂(捷克)等。这些公司的拉拔机在结构上的主要区别是滑座的传动型式不同. 1.2.2拉拔新工艺、新技术简介1）反张力拉拔早在20年代，德国的Weissenberg和Siebel研究出一种划时代的加工方法，于拉拔的同时在拉模后方

20、对柸料以反方向的拉力，这种加工方法叫做反张力拉拔。经过几十年的不断研究开发，现已研制出几种采用反张力机构的实用拉拔机，该项技术在日本的钢铁工业得到广泛应用。2.6交互弯曲的中温矫直法实验日本的五弓、岸、小掠等对用交互弯曲的中温矫直进行了实验, 矫直时由于交互弯曲而得到20左右的断面减小率, 也起到拉拔的作用2）超声波振动拉拔法1955年Blana􀀁 和Lagencher 发现􀀁 当一面给以超声波振动一面拉拔时, 变形抗力可显著降低。1963年Robinson􀀁 等又发现, 将其应用于拉线, 拉拔力可降低50。有两种方法, 一种是在拉线模上施

21、加超声波振动, 使其变形抗力减小, 并造成有效润滑；另一种是在湿法水箱拉丝的情况下给润滑剂以超声波振动, 可消除金属粉渣滓等固体物质, 提高净化效果和有效地咬入润滑油, 从而减小了拉拔力。3）超塑性无模拉拔金属材料在某些特定的条件下（一般包括特定的组织结构、较高的变形温度、较低的应变速度）能够出现超过寻常几十倍、几百倍的塑性和减小变形抗力（只为常温下变形抗力的几分之一、几十分之一）这为金属的成形加工开创了诱人的前景及应用上的巨大潜力, 这就是国外30 多年来, 中国20 多年来蓬勃兴起的金属超塑性。利用金属的这种特异加工性, 国外曾有人（韦斯等）进行了无模拉拔试验􀀁如图

22、048577; 所示􀀁 , 用一个感应线圈将材料进行局部加热, 使这部分材料处于超塑性状态而进行拉伸, 可获得很大的断面收缩率。改变速度V1 、与V2的关系, 可获得任意断面的各种实心与空心制品。如英国弗尔顿飞机公司曾用钦合金型材进行超塑性无模拉拔, 制得“工”字型的构件。对于断面收缩率要求不大的拉拔, 此方法也能用于非超塑性材料。超塑性拉拔对高熔点材料或有模拉拔时易引起烧结的难加工材料是很有利的。4）辊式模拉拔普通的孔摸拉拔，毛坯材料和拉拔模孔是直接全面接触，产生相当大的滑动摩擦，消耗的摩擦功A2非常大，而且将转变为摩擦热，使材料与模具产生粘连，甚至烧结，还使附加的剪切变形

23、功A3增大，拉拔时A2+A3约占总攻的50-60，不能不引起人们极大的关注。国内外不少研究人员都跟着眼于此。日本五弓勇雄教授将拉拔与轧制结合起来，与1956年研究成功了辊式模拉拔法，即用孔型辊代替孔模，把大部分滑动摩擦变成了滚动摩擦，由于成功地将材料表面的摩擦阻力减少，从而减少了拉拔力，加上使用冷却效果好的水溶性油做润滑剂，可实现高速拉拔，此外还获得很多额外效益，如提高了产品质量，降低了成本，而且该项技术还可应用于其他场合，如拉拔锥形线，将非圆断面线拉成圆形线等等，带动了其他新技术的开发。5）强制润滑拉拔1955年Christopherson研究成功一种强制润滑的流体润滑拉线加工法, 能够大大

24、减小摩擦和延长拉模寿命, 适用于高速高压的拉拔生产, 还可拉拔难以加工的材料1.2.3拉拔机存在的一些问题设备辅助面积大 外部擦大 能耗高 工艺复杂 生产效率不高该设备在生产过程中辐射强烈的噪声, 对操作工人健康危害极大, 同时对整个厂区和厂外周围环境也有干扰，。 厂家反映,部分引进拉拔设备和国产拉拔设备在生产中还存在拉拔工作不稳定, 动态力矩变化大, 而且冲击振动和噪音也大等缺点 拉拔的最大缺点是用于克服摩擦所消耗的能量较多，约占总能量的5060；其次是由于受材料塑性的限制，每道的拉拔率很小，两次退火的总变形量（极限变形）不大，因 而一次产品往往需要几道，十几道，甚至几十道的拉拔和数次中间退

25、火，因而生产率不高一般拉拔技术的问题所在第2章 有关拉拔机的一些基本概念2.1拉拔机的用途拉拔机是对金属材料进行拉拔的设备。通过拉拔使金属材料的直径发生改变，以达到所需的直径要求。通过空拉，游头拉等各种拉拔方式及改变模具可拉制各种不同规格直径的棒材和管材。2.2拉拔机的组成拉拔机组由机械设备、润滑设备、电气设备、液压及气动系统等组成。机械部分：机械部分由放卷机、预矫直机、联合拉拨机、水平矫直机、垂直矫直机、液压剪,输送机,异型下料台,抛光矫直机,翻料装置,自动倒角机等组成2.3拉拔机主要结构的简介冷拔的优缺点及工艺流程冷拔是继热轧、挤压或焊接之后对管材进行二次加工以生产精密、薄壁和高机械性能产

26、品的主要方法。其主要优点是：生产率较高；生产中变更产品规格比较方便，灵活性大；工具的设计和制作以及设备的结构和维护比较简单。他的主要缺点是：道次形变量小，因此加工道次多，生产周期长；金属消耗大。其生产的一般工艺流程图如下：2、冷拔的基本特点、拔管方式和分类到了一定程度后的在制品为了消除加工硬化及其他需要在继续冷变形之前都要进行一系列准备工作，工序比较多；管料从投产到加工成成品通常要经过多次冷变形，而且整个生产过程往冷拔钢管生产的基本特点是：管料在冷变形前和累积冷变形量达往包含多个由准备工序和变形工序组成的从生产循环，循环往复，生产周期长，金属消耗大；设备多为单体布置，一般是间断性生产。拉拔机的

27、主要拔管方式有4种：1）无芯棒拔制；2）短芯棒拔制；3）长芯棒拔制；4）游动芯棒拔制。其中前两种在生产上应用的尤其普遍，无芯棒拔制用来减小钢管的外径，其他三种主要是用来压缩钢管的壁厚，同时也有一定的减径变形。按传动方式分类，拔管机有链式、齿条式、丝杠式、钢绳传动、液压传动、卷筒式等各种类型，其中以链式拔管机应用最为广泛。按作业方式分类，拔管机可分为间歇式、半连续式和连续式三种。3、拉拔机的工作原理及发展趋势拉拔机的拔制原理：设在头座上的拔模，可沿轨道移动的拉拔小车和与拉拔小车连接的牵引装置，牵引装置包括设在头座上的滑轮组，电机和与电机连接的减速器，滑轮组包括定滑轮、动滑轮和定滑轮，滑轮组上缠绕

28、细钢丝绳，动滑轮上设有可对细钢丝绳的张紧力起调节作用的调节丝杠，细钢丝绳穿过定滑轮的一端连接拉拔小车的后端，穿过定滑轮7的另一端与设在轨道8前端的小卷筒15连接，拉拔小车9的前端通过粗钢丝绳与安装在小卷筒一侧的大卷筒相连接，小卷筒的一端设有小齿轮，大卷筒的一端设有与小齿轮相啮合的大齿轮，大齿轮与减速器连接：拉拔小车包括车轮和车架，车架后端的两侧设有定楔块，两个定楔块相对的侧面上设有形状与定楔块相配合的动楔块，定楔块与动楔块在结合面上以燕尾槽形式滑动连接，拉拔小车的前端设有缠绕粗钢丝绳的滑轮，动楔块的前端通过可沿滑道移动的滑板连接在电液推杆的活塞杆上，电液推杆的缸体固定在拉拔小车上，其中动楔块由

29、两个相同的板块相对组成，两个板块相对的侧面上均设有凹槽，凹槽中设有夹钳口，两个夹钳口相对形成夹钳嘴，两个板块的前端均设有横向长孔，横向长孔通过销轴与滑板连接，销轴穿过横向长孔，当滑板通过销轴推动动楔块纵向移动时，也允许动楔块相对横向移动，带动两个板块上的夹钳口向内移动，使得夹钳口夹住管头；轨道上设有夹持装置，夹持装置包括C型支架和夹持钳，C型支架上设有电磁铁，电磁铁的下端设有连接轴，夹持钳由两个相交的钳臂组成，两个钳臂的相交位置通过销轴与连接板活动连接，连接板固定在C型支架上，钳臂的上端通过连板与连接轴活动连接，控制连板的长度使其容易形成转动死点，即电磁铁失电时钳臂落下处于夹持状态两个连板之间

30、的夹角角度为160。-180。，这样，在两个钳臂上施加分开力时，两个连板相互顶死形成自锁机构，使得夹持钳能够夹紧管材，电磁铁得电时吸合，夹持钳的两个钳臂处于打开状态，另外在钳臂的下端凹槽内设有尼龙垫块；拔模内设有固定座，固定座通过螺栓与连接板连接，连接板通过螺栓固定在模座的一侧台阶上，模座连接连接板的一侧凹槽内设有定径模，另一侧凹槽内设有密封模，模座连接密封模的一侧通过螺栓与模盖板固定连接，定径模与密封模中间穿过管材，模座与润滑油管连接，润滑油管向定径模、模座、密封模和管材之间的空隙输送高压油从而形成高压油腔，进而在管材与定径模之间形成润滑油膜，减少了管材与定径模之间的摩擦，减小了拉拔力。发展

31、方向：(1)随着拉拔机的数量和种类不断增加，制造拉拔机的企业，拉拔机行业内急需行业标准规范拉拔机的生产，来实现规范化及通用性。(2)随着用户对拉拔机的个性化需求，各拉拔机制造企业需采用科学先进快速的设计方法，迅捷地满足用户需求。(3)拉拔机的使用在我国已有一定的时间，拉拔机的设计应积极吸取各使用企业对拉拔机的反馈，并应用现代的计算机设计方法对拉拔机各个系统进行更加科学的优化设计，提高可靠性。近20年的工业生产与实际表明，采用冷拔工艺直接生产液压气动缸筒用管，技术先进可靠，具有较高的经济价值和社会效益。拉拔机的生产将朝着高精度、重型化、自动化、绿色安全的方面发展，其中预应力框架式液压拉拔机将是未

32、来发展的方向，拉拔机的系列化、标准化，通用性，可换性。2.4拉拔机与机架1、拉拔机图及其工作原理示意图2、拉拔机的工作过程拉拔机对坯管进行加工时，先将管材向拔模的模腔中推进，使管材从模腔中伸出一段以作为拉头部分，启动拉拔小车上的电液推杆，电液推杆的活塞杆伸出使夹钳口对管材的拉头部分进行夹持，对管材施加初始的夹持力以防止拉拔开始时管材滑落，电机带动大齿轮与小齿轮转动，从而使小卷筒和大卷筒匀速转动，大卷筒收紧粗钢丝绳拉拔小车获得向前的作用力，小卷筒收紧细钢丝绳拉拔小车同时获得向后的作用力，由于向后的作用力小于向前的作用力拉拔小车获得向前牵引力，在拉拔小车的牵引下管材从模腔拉出；此时夹持装置的电磁铁

33、处于得电吸合状态，夹持钳的两个钳臂在电磁铁作用下处于打开状态以便于拉拔小车通过，拉拔小车每通过一个夹持装置，接近开关就控制电磁铁失电使夹持钳的两个钳臂落下夹持管材，钳臂下端的尼龙垫块对管材进行扶持以防止管材变形；同时电液推杆由吊挂在C型支架内与电路连接的滑线槽持续供电，可保证在整个拉拔过程中对管材的持续稳定的主动夹持力，不会产生拉脱现象；管材被全部拉出后，控制电液推杆使夹钳口打开，同时控制电磁铁使夹持钳打开进行卸料，卸下的管材从C型支架的开口处滑下，然后对管材进行退火处理，更换模具以改变模口尺寸，重复上述步骤直至获得所需尺寸的成品。3、机架的受力分析2.5拉拔小车与夹紧1.拉拔小车图2.夹紧块

34、受力分析2.6夹扶钳1. 夹扶钳2、夹扶钳受力分析小齿轮加工图：小齿轮3D图夹紧块加工图纸钳臂的加工图纸：第3章 受力分析与设计公式推导3.1电机的选择 拉拔电机的选择1.拉拔力=10吨 F=10100010=100000N=FV(100060)=10000012(100060)=20KW 卷筒所需的功率为20KW2.传动装置的总效率齿轮传动效率1=0.98 卷筒2=0.96 每对轴承的效率3=0.98联轴器4=0.99 总的传动效率总=0.85 电机的传动功率=200.85=23.5KW 考虑到电机的效率，和其他的损耗选取30KW的电机 返回电机的选择1.小车的重量=525KG 52510=

35、5250N 材料为Q235A 钢-钢的滑动摩擦系数=0.05=52500,.05=262.5N2.钢丝绳与轮的摩擦=1000000.05=5000N=F60（100060）=5.3KW电机的传动效率=5.30.85=6.3KW拉拔电机的选择1.拉拔力=10吨 F=10100010=100000N =FV(100060)=10000012(100060)=20KW 卷筒所需的功率为20KW传动装置的总效率齿轮传动效率1=0.98 卷筒2=0.96 每对轴承的效率3=0.98 联轴器4=0.99总的传动效率总=234=0.85电机的传动功率=200.85=23.5KW考虑到电机的效率，和其他的损耗

36、选取30KW的电机返回电机的选择小车的重量=525KG 52510=5250N 材料为Q235A 钢-钢的滑动摩擦系数=0.05=52500,.05=262.5N钢丝绳与轮的摩擦=1000000.05=5000N=F60（100060）=5.3KW电机的传动效率=5.30.85=6.3KW3.2 钢丝绳的选取拉拔力10吨F=10吨=10000KG=100kN由机械设计手册选取钢丝绳最小破断力为119kN的钢丝钢丝绳的直径为D1=16mm 标准槽型 d=18.0mm H=6.0mm K=0.8加深槽型 d=21.0mm H=9.5mm K=0.5返回拉力为5000N细钢丝的直径为D2=6mm标准

37、槽型 d=8.0mm H=2.0mm K=0.8加深槽型 d=11.0mm H=5.5mm K=0.53.2.初选小卷筒的直径为400mm1.初选小卷筒的直径为400mm0.4n=12n=9.55取n=9 把其带入所以小卷筒的直径为=426mm2.大卷筒的直径为8000.8n=60n=23.8 取n=23大卷筒的直径=830粗钢丝绳的直径为16mm L=63m3.4齿轮的计算校核选择材料，精度及参数 材料选择直齿锥齿轮的齿加工多为刨齿,不宜采用硬齿面。小齿轮用40Cr,调质处理。241HB286HB。选取平均硬度260HB。大齿轮选用42simn, 调质处理。217HB255HB。选取平均硬度

38、230HB。A.1)小齿轮选取45钢，调制，=240HBS; 大齿轮选取45钢，正火=200HBS,二者的差为40HBS，合适。2)选8级精度，按GBT 100953)选取齿轮 =23；=3.223=73.6， 圆整取=74实际齿数比=3.217齿数比的误差=0.54% 在允许的范围。4)螺旋角初选=。 齿宽系数=0.8齿面接触疲劳强度计算：B. 按齿面接触强度设计 按式 d1) 确定载荷系数K 由表6-4 得使用系数=1.25; 估计圆周速度v=0.14,=3.3 ,得Kv=1.01 =1.25 =1.88-3.2(+)=1.65 2) 计算转矩 =9.55=3.2N.mm3) 区域系数=2

39、.434) 重合度系数 因为1，取=1 =0.785) 螺旋角系数6) 查的接触疲劳极限应力 =590MPa， =470MPa 7) 由上面的数据带入得=4658) 圆周速度v=0.2199) 修正系数=0.219=0.048 Kv=1.01 分度圆直径465mm 10) 计算法向模数 =19.21 圆整成标准值为20mm11) 中心距a=1000mm12) 之值改变很多，参数也不必修正13) 分度圆直径 14) 齿宽b=0.8475=380C.校核齿根弯曲疲劳强度 , 1）重合度系数=0.25+=0.702）螺旋角系数=0.833）齿数当量 z1=25.2,z2=814）查取齿形系数=2.6

40、5，=2.235）查取修正力系数=1.58，=1.776）计算弯曲应力 应力合适3.5 联轴器的选择联轴器的分类：刚性联轴器和挠性联轴器刚性联轴器：不具有补偿性，但是结构简单，易制造，成本低，不需要维护挠性联轴器：允许转子有单独的轴向位移，且相连两转子对中可有一定的偏差的联轴器联轴器的的选择和计算（1）选择类型 根据使用的要求和工作条件，参考一下几点 1）需传递的扭矩大小和性质以及对缓冲、减震方面的要求 对大功率的重载传动，可选用齿式联轴器；对有严重冲击载荷或要求消除轴系扭转震动的传动，可选用弹簧联轴器等具有较高弹性的联轴器 2）联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小 对于高速传动轴应选用平衡

41、精度高的膜片联轴器（金属弹性元件挠性联轴器的一种）、齿式联轴器等。 3）两轴相对位移的大小和方向 当安装调整后难以保持两轴精确对中或工作中两轴将产生较大的附加位移时，应选取挠性联轴器；径向位移较大时选用滑块联轴器；角位移较大或相交两轴的链接可选用万向联轴器。 4）联轴器的可靠性和工作环境 通常由金属元件制成不需要润滑的联轴器比较可靠，需润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影响。含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀性介质、光等比较敏感，而且容易老化。 5）联轴器的制造、安装、维护和成本 在满足使用性能的前提下，应选取装拆方便、维护简单、成本低的联轴器。如夹壳联轴器可在不移动两轴的情况下进行

42、拆装，用于低速、刚性大的传动轴。一般的非金属弹性元件联轴器（如弹性套柱销联轴器等）由于具有良好的综合性能，适用于一般中小功率传动(2) 选择型号 选定联轴器类型后 应按计算转矩、轴伸直径及转速选择所需要的型号和尺寸。联轴器的许应转矩、转速应大于计算转矩及实际转速，轴孔长度、结构尺寸应分别与两被联轴器相配。 由于联轴器的传动轴系载荷变化性质不同，以及联轴器本身的结构特点和性能不同，联轴器的计算（或实际传递的转矩）Tc不等于传动轴系理论上需场地的转矩T，通常以工作情况系数K表示二者的比值，或 Tc=KTT式中：T为所选联轴器的许用转矩（NM）。 联轴器的工作情况系数，除与联轴器所联轴系使用的动力机

43、和工作机类型有关外，还有联轴器本身的结构有关。对于某一种联轴器，当缺少直接适用的工作的情况系数时，可按表确定。工作情况系数动力机 转矩变化小 转矩变化冲击中等 转矩变化冲大电动机 1.3-1.5 1.7-1.9 2.3-3.1多缸内燃机 1.5-1.7 1.9-2.1 2.5-3.3单、双杠内燃机 1.8-2.4 2.2-2.8 2.8-4.0（3）校核强度 （4）联轴器轴孔型式及其代号选取凸缘联轴器3.6轴的选择1轴的功用轴用来支承轴上回转零件、传递转矩和运动。作回转运动的零件都要装在轴上来实现其回转运动。轴要用滑动轴承或滚动轴承来支承。 2轴的分类常见的轴有直轴和曲轴，曲轴主要用于作往复运

44、动的机械中。本章只讨论直轴。根据轴的承载情况可分为转轴、心轴和传动轴三类，其举例、受力简图和特点见表。常用的碳素钢有30、40、45和50钢，其中最常用的是45钢。为保证其力学性能，应进行调质或正火处理。不重要的或受力较小的轴以及一般传动轴可使用Q235、Q255、Q235-AF。 合金钢具有较高的强度和硬度，可淬性也较好，可在传递大功率并要求减轻重量和提高轴颈耐磨性时采用。常用的合金钢有12CrNi2、12CrNi3、20Cr、40Cr、35CrMo和37SiMn2MoV等。轴也可以采用合金铸铁和球墨铸铁来做。它们的毛坯是铸造成形的，所以易于得到合理的形状。这些材料的吸振性高，可以用热处理方法获得所需的耐磨性，对应力集中的敏感性也较低。但是铸造轴的品质不易控制，可靠性较差。4轴设计的主要问题在一般情况下，轴的工作能力决定于它的强度和刚度，对于高转速轴，有时还决定于它的振动稳定性。在设计轴时，除了要按这些工作能力准则进行设计计算或校核计算以外，在结构设计上还须使轴能满足其他一系列要求，例如轴上零件固定的要求、热处理要求、运转维护要求等。对于重型轴，还须考虑毛坯制造和探伤等问题。第二节 轴的结构设计 轴的外形决定于下列因素