392吨剪切机的设计毕业论文.docx

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1、 目录 摘要IAbstractII1 . 绪论11.1 设计选题的背景11.2 国内外研究现状11.2.1 我国剪切机的发展过程11.2.2 国内外剪切机研究现状及方向31.3 研究方法与内容42. 设计方案的确定52.1 剪切机的种类52.1.1 剪切机的类型和用途52.1.2 平行刀片剪切机的结构及特点62.2 设计方案的确定73. 剪切机参数计算93.1结构参数93.1.1 刀片行程93.1.2 刀片尺寸103.1.3 剪切次数103.2力能参数103.2.1确定公称剪切力103.2.2剪切力矩与摩擦力矩113.3 电动机的选择173.3.1 电动机有关参数的确定173.3.2剪切时间的

2、确定193.3.3电动机容量的选择193.4电动机的校核203.4.1总的飞轮矩的确定203.4.2绘制电动机的负载图214. 主要零部件的设计及强度校核244.1曲轴244.1.1曲轴的结构设计244.1.2轴的强度校核244.2 机架强度校核274.2.1求出图形的形心坐标274.2.2 危险截面的惯性矩284.2.3 矩形截面的受力284.2.4 校核机架强度294.3 传动系统的设计与校核294.3.1 减速器的计算与校核304.3.2 齿轮传动的参数314.3.3 齿轮接触疲劳强度校核314.3.4齿根弯曲疲劳强度校核344.4滑道的弯曲校核：354.4.1对刀架进行受力分析：354

3、.4.2计算其滑道弯矩：374.4.3计算抗弯截面模量：374.4.4计算弯曲应力：374.4.5计算许用应力：374.4.6弯曲强度校核：375. 润滑系统与设备保养385.1润滑方式的选择：385.2使用该剪切机的注意事项、维护规程及故障处理方法：385.2.1注意事项：385.2.2维护规程：395.2.3常见事故处理：39结束语40致谢41参考文献42附录143附录245附录347附录449附录552392吨剪切机的设计摘要 本次毕业设计的题目是392吨剪切机的设计。为曲柄连杆式剪切机。它的特点是下刀片固定不动，剪切过程是靠上刀片的运动来实现的。其工作原理为电动机带动一轴转动，经单级齿

4、轮减速器把运动传递到二轴，二轴再通过齿轮减速把运动传递到曲轴，在离合器的作用下，曲轴通过它的偏心连杆带动刀架在机身的导轨内上下移动，刀刃随刀架一起移动实现剪切，下剪刃与机身底座上的刀台靠螺栓链接固定不动。离合器每合一次，滑块上下往复运动一次，既完成一次剪切工作。通过计算剪切机的结构参数和力能参数来确定主要零部件的尺寸，确定电动机的型号。校核主要部件的强度是否符合要求，最终确定剪切机的各部分的技术参数。选择设备的润滑方式，在使用过程中的注意事项和简单的故障处理方法。关键词：上浮动式；剪切机；力能参数；强度计算；润滑；维护The Design for 390 tons of Billet shea

5、rsAbstract The topic of this graduation design is . which can be classfied as the crank connecting rod type shear machine. Its characteristic is the blade fixed,The shear process is depend on the blade motion. Its working principle for the motor drive shaft rotation, the single stage gear reducer th

6、e movement to a second shaft, the shaft through the gear reduction again the movement to the crankshaft, in under the action of the clutch, the crankshaft through its eccentric connecting rod drives the tool post move up and down inside the guide rail of the fuselage, with move tool post implementat

7、ion shear blade, the shear blade and the knife set on the airframe base on bolt fixed link. Clutch every unity, thumb up and down reciprocating motion, is a shear work done. Can through the calculation of structure parameters and force of shearer parameters to determine the size of the main componen

8、ts, determine the type of the motor. Check the strength of the main parts is in accordance with the requirements, the final shear machine technical parameters of each part. Choose equipment lubrication method, matters needing attention in using process and simple troubleshooting methods.Keywords: cr

9、ank connecting rod;shearing machine; strength calculation; lubrication; 1 . 绪论1.1 设计选题的背景剪切机在机械制造业以及其它工业中占有重要地位，用于板材、型材的直线、曲线剪切和冲型、压型、剪切和精密间断等工作。广泛地应用于电机电器、仪器仪表、农机、锅炉、金属结构、起重、桥梁、建筑、机械、交通运输工业、冶金工业、船舶、航空和国防工业等部门。我们日常接触到的钢铁产品几乎全部需要经过剪切这一道工序：在炼钢厂连铸车间，红热的钢坯需要剪切机剪成规定长度的钢坯，热剪机是轧钢和连续铸钢生产线上的重要设备；在连轧车间各种板材需要切

10、边、切头、定尺寸；在建筑工地，各种型号的钢筋也需要剪切成规定尺寸的长度；在模锻件、辊锻件和冷、温挤挤压件等生产批量较大的机械制造部门，棒料是主要的原材料，棒料剪切机就是为这些锻压工艺准备坯料的主要设备。随着时代的发展和科学的进步，钢铁行业也得到了相应的发展。剪切机在钢铁行业中一直扮演着重要的角色。在轧件的处理上剪切机是不可或缺的。剪切机的工作情况直接影响到整个生产线的工作质量和工作效率。特别是在应对突发事故12-切机更起到了保护安全生产线的作用。由于其在轧钢机械辅助设备中的重要性，对于剪切机的技术改革和创新从来都没有停止过。本设计主要对 平面剪切机进行研究1.2 国内外研究现状1.2.1 我国

11、剪切机的发展过程解放前后，我国的剪切机工业极其落后。在五十年代，我国开始测绘、仿制国外剪切机。六十年代初期，逐步转入自行设计制造阶段，并开始发展品种规格，剪切机制造技术水平有了一定的提高。到了八十年代，我国剪切机已经发展了50多个品种规格的产品，液压剪切机的研制与应用进入起步阶段。在国内2007年4月8日，经过马鞍山公司近一年的攻关研究，年产60万吨棒材生产线850吨冷剪切机及定尺机成套设备，顺利通过了中国冶金设备总公司的试车和验收，各项技术指标和参数完全符合设计要求。成为继河南洛阳矿山机械厂之后，国内第二家制造最大冶金剪切设备的厂家。 850吨冷剪切机及定尺机成套设备是年产60万吨棒材生产线

12、设备。用于冷态圆钢，螺纹钢，棒材轧件定尺剪切，它的最大剪切力大于850t，剪刃有效剪切宽度大于1200mm，被剪切棒材规格12-50mm圆钢，螺纹钢，定尺长度6-12m。制作这台工艺复杂，技术难度空前的单体设备在该公司尚属首次，就是国内也只有河南洛阳矿山机械厂一家。为此，该公司把它作为新产品开发项目。该公司工程技术人员大胆创新，按照意大利达涅利司图纸的技术要求，设计出一套行之有效加工和装配的工艺方案。为保证冷剪结构件箱体各相对面和内腔体的轴孔尺寸公差和形位公差在同轴度和位置度上，便于穿过和摆放偏心轴，该公司利用捷克250数控镗铣机进行数控编程，加工，确保万无一失。要在不足10平方米的箱体里装配

13、偏心轴，多级硬齿面齿轮，润滑系统，液压系统，气动系统及上述系统到设备的管路，困难可想而知。尤其是偏心轴与大齿轮采用大锥度无键联结，只能通过刮研的方法实施传动，研磨率要求85%以上，从而使剪刃的平行度在0.2到0.3mm范围之内，达垂直剪切。装配钳工自行设计定位块，偏正吊具等工装，反复试验，终于解决装配中这一技术难题。这套850吨冷剪机设备的成功制造，标志着该公司的轧刚设备制造能力达到国内一流水平。 美国拉邦迪公司生产有几种尺寸型号的移动式剪切机，主要用于废料场作业，剪切力为9.8-118百万吨。液压缸设计非常合理，易于联通挖掘机上的液压系统，上述剪切机所具有的剪切力可以切割车厢里的框架以及各类

14、金属梁，管和各种截面的电源线。美国Allied Gotr 公司有AG,p,S三种型号的移动式剪切机。AG型剪切机由一个带有突出部分的三角形机架和一个饺装在机架上的双臂杠杆组成，双臂杠杆上除剪切刀杆之外。还装有一个带动液压缸的双节机械装置。机架前装有剪刀吊杆，而机架本身则固定在挖掘机悬臂上。由于是双节饺合悬臂上。由于是双节饺合机构，当剪切机处于较大剪切力时，可使剪口张大。P型剪切机再构造型式于AG型相同，但被剪切材料可应自动固定在刀区内，以使液压缸产生的作用力得到有效的利用。S型剪切机安装在带有2-3节悬臂的普通装载机上。这种剪切机的剪切力的利用率与P型剪切机相同。根据国内外的剪切机发展不难发现

15、，剪切机在轧钢方面的巨大作用。随着我国经济和科技的发展我相信我国剪切机的发展会更上一个台阶的。与世界现在剪切机的差距也会越来越小。1.2.2 国内外剪切机研究现状及方向从世纪年代后期至今已有余年，中国加入世贸组织也已多年，世界经济一体化进程不断加快，而我国剪切机、液压剪切机的研制现状仍有许多令人不满意的地方：（）新产品开发研制的动力、财力不足目前在企业中设有科研所的只有湖北力帝公司和江苏华宏科技股份有限公司。在竞争日趋激烈的今天，企业只能以赢利为目的，而国家和政府又没有科研经费投入，这一领域似乎成了无人管辖的角落。（）经久耐用简单可行的设备受欢迎废钢回收加工，北方称之谓收破烂，南方叫废品，一般

16、的人不愿意干。当然，在循环经济、节能环保等新概念的冲洗下，现今人们的观念有所改变。中国的国情主张勤俭节约，投入少产出多，特别是废钢加工设备只要求简单易用，不欢迎复杂奢侈。所以多年后的今天，废钢打包机、剪切机仍是老面孔，并没有多少新元素加入，新产品的开发也并不多见。剪切机工作过程中收到的瞬间应力较大，剪切机机架、零件易出现裂纹、剧烈的磨损。在以前的设计计算方法中已经不太能满足实际情况的需要。现在利用有限元的设计分析方法进行强度、应力分析开始逐渐扮演了不可或缺的角色，当今利用有限元分析方法已经取得了许多有用的成果。液压驱动的剪切机于机械驱动的同类型剪切机相比，具有工作平稳、安全可靠、重量轻、体积小

17、工作行程可调等一系列优点，所以，液压剪切机在板带生产线中被越来越多的采用。现代工业发展到21世纪，精密锻造和挤压等少、无切削新工艺、新技术得到越来越多的广泛采用。国内外学者在棒料精密剪切工艺（如轴向加压剪切、径向夹紧剪切、渐进剪切、高速剪切等）进行了诸多研究。近几年，数控技术已经广泛用于大、中、小型机械等各个领域。国内的数控剪切机也有较好的发展，这些设备具有结构简单、操作简易、造型美观大方、能耗低、机械强度高、刚性好、运行平稳易保养等特点。因此，在冶金、轻工、机械、汽车、仪表和五金等行业得到了广泛的应用。在我国经济进入快速发展的新时期，随着我国工业化进程的加快，在剪切机的发展过程中，必须提高剪

18、切机的自主开发和制造能力。加快与国际合作的步伐，向着高速、高质量、高精度、自动化的方向迈进。1.3 研究方法与内容本次设计是392T剪切机是属于平行刀片剪切机。这种剪切机的两个刀片是彼此平行它通常用于横向热剪切初轧和其他方形及矩形断面的钢坯。故又称为钢坯剪切机。上切式剪切机是钢坯剪切机中结构最简单的一种。这种剪切机的特点是下刀固定不动上刀则上下运动的。剪切轧件的动作由上刀来完成，其剪切机构是由最简单的曲柄滑块机构组成。除了剪切机本体外，一般还配有定尺机构、切头机构与输送装置等。剪切时上刀压着钢坯一起下降迫使摆动台也下降，当剪切完毕，上刀台上升至原始位置，以消除上刀台与偏心两杆之间的间隙，减少剪

19、切时的冲击负荷。此类剪切机由于结构简单广泛用来剪切中小型钢坯。具体内容与方法：1.设计及设计方案的选择与论证；2.392吨剪切机参数的计算，重点力能参数的计算、电机的选择校核；3.主要零部件设计与强度计算：重点曲轴、机架、齿轮以及滑道的强度计算校核；4.其它润滑系统与设备保养、环保及经济性分析等；5.绘图（总装配图1张、部件装配图2张、零件图3-5张，折成A4共6张以上）；6.编制、打印设计说明书；2. 设计方案的确定2.1 剪切机的种类2.1.1 剪切机的类型和用途用于将轧件剪切成规定尺寸的机械称为剪切机。按刀片形状、配置以及轧件情况的不同，剪切机可分为以下四类：1.平行刀片剪切机:这种剪切

20、机的两个刀片是彼此平行的（图2.1），通常用于热剪切机初轧和其他方形及矩形断面的钢坯，故又称为钢坯剪切机。此类剪切机有时也用两个成型刀片来冷剪扎件（例如管坯及小型圆钢等），此时刀刃的形状与被剪切的轧件断面形状相同。图2.2斜刀片剪切机图2.1平行刀片剪切机 2.斜刀片剪切机：这种剪切机的两个刀片中的一个相对于另一个刀片成一定角度，一般上刀片是倾斜的，其倾斜角为1-6（图2.2），此类剪切机用于冷剪和热剪钢板、带钢、薄板及含管坯等。有时用于剪切成束的小型钢材。3.圆盘式剪切机：这种剪切机的两个刀片做成圆盘状（图2.3），此类剪切机用于纵向剪切钢板和带钢的边缘，一般均布在连续式钢板轧机的纵切机组作

21、业线上。图2.4飞剪机图2.3圆盘式剪切机 4. 飞剪机：这种剪切机用于横向剪切运动着的轧件（图2.4），此类剪切机一般都是装在连续式轧机轧制线上，或钢板横切机组作业线上，用来剪切轧件头、尾部及将轧件剪切成定尺长度。12.1.2 平行刀片剪切机的结构及特点根据剪切轧件时刀片的运动特点，平行刀片剪切机可分为上切式和下切式两大类2。1.上切式平行刀片剪切机特点：下刀固定不动，上刀则上下运动。（图2.5）所示，其剪切机构是由最简单的曲柄连杆机构组成。剪切时，上刀压着轧件下降，迫使摆动台也下降。当剪切完毕，上刀上升时，摆动台在其平衡装置作用下也回升至原始位置。此类剪切机由于结构简单，广泛用来剪切中小型

22、钢坯。此外，随着快速换刀片的生产需要，也出现了能快速换刀的上切式平行刀片剪切机，用来剪切初轧钢坯和板坯。当然，其设备重量会有较大的增加，结构也稍复杂些。2.下切式平行刀片剪切机特点是：上下刀都运动，但剪切轧件的动作由下刀来完成，剪切时上刀不运动。由于剪切时下刀台将轧件抬离辊道(图2.6)，故在剪切机后不设摆动台，而且这种剪切机的机架不承受剪切力。由于上述两个特点，下切式平行刀片剪切机普遍用来剪切中型和大型钢坯和板坯，以减轻整个剪切机组的设备重量。这种剪切机的剪切机构较为复杂，往往由多杆机构组成。 图2.5上切式平行刀片剪切机图2.6下切式平行刀片剪切机 3.平行刀片剪切机结构型式较多：曲柄连杆

23、、活动连杆、浮动偏心轴和曲柄杠杆(六连杆)结构：（1）曲柄连杆上切式剪切机的特点：1）结构简单，重量轻2）能够进行快速换刀，大大缩短换刀时间；活动连杆上切式剪切机的特点：1）操作速度快，时机剪切次数高2）增大刀片之间最大开口度；（2）浮动偏心轴剪切机的特点：1）下切式剪切机2）结构简单，压板力由液压缸压力决定，可以保证压住钢坯；（3）曲柄杠杆剪切机（六杆剪切机）的特点：1）下切式剪切机2）压板装置简单，开始时压板力不够，甚至压不住钢；2.2 设计方案的确定综合以上论述，本次设计考虑到被剪轧件为钢坯、设计的难易程度以及机器的简单易用性、安全可靠性、维修等情况。392吨剪切机采用平行刀片剪切机，采

24、用曲柄连杆上剪式结构。相对于飞剪机来说，上浮式平行刀片剪切机拥有成本低廉、可靠性高、维护简单、操作方便等优点。非常适合中小型钢铁冶金企业使用。这种剪切机被广泛应用在钢铁冶金企业当中。主要是对钢坯、型材、线材进行定尺及切头切尾的剪切。在发生突发事件的时候，也可以起到安全剪的作用。该剪切机的工作原理是电动机带动一轴传动，经单级齿轮减速把运动传递到二轴，二轴在通过第二级齿轮把运动传递到曲轴，在离合器的作用下，曲轴通过它的偏心连杆带动滑块在机身的导轨内上下移动，上刃台固定在滑块的下端，随滑块一起移动实现剪切，下刃台与机身底座靠螺栓链接固定不动。离合器每合一次，滑块上下往复运动一次，即刀片完成一次剪切工

25、作。如图（2.7）1.电动机 2.联轴器 3. 飞轮 4. 减速器 5. 齿轮传动7.啮合式离合器 8. 下刀台 9. 上剪刃 10. 曲轴图2.7 传动原理简图3. 剪切机参数计算3.1结构参数3.1.1 刀片行程已知条件如图3.1：刀片行程H=200 mm开口度Ho=195mm图 3.1可求得：1轧件上表面与压板之间的距离 ；压板与上刀刃之间的距离 ；下刀低于辊道的距离 ；重叠量 ；轧件最大断面高度 ；（）3.1.2 刀片尺寸1.刀片长度：2本次设计的剪切机为钢坯剪，属于中型剪切机，故其计算公式为：L =(34)B B横截面最大宽度：取B=150毫米。 则有：L=465620毫米 取L=7

26、00毫米；2.刀片高度 h-刀片断面高度。;h-被剪钢坯断面高度 h=155 mm；b-刀片断面高度；由公式可知： h=97.5225mm； 取h=180毫米， h=150 mm；b=5060mm，取 b=50mm；3.1.3 剪切次数理论剪切次数n =13次/分实际剪切次数n =10次/分3.2力能参数剪切力P=392吨3.2.1确定公称剪切力最大剪切力公式： P=KF选取里能参数时应该按剪切条件最为恶劣时情况计算。（选横断面面积为155平方毫米、20钢、在650 c时剪切）Fmax-被剪切钢坯横断面面积（平方毫米）。取F=155平方毫米。max-被剪切金属在相对温度t时的最大剪切阻力N/m

27、m根据20钢在650 c时单位阻力曲线有650=134 N/mmK-考虑由于刀刃磨钝以及刀片间隙增大而使剪切力提高的系数。其数值按剪切机的剪切能力选取：中型剪切机应选取K=1.2则有：根据设计要求，应选取公称能力P=392吨的剪切机。3.2.2剪切力矩与摩擦力矩偏心轴上的静力矩：1令： （3.1）Mp 剪切力矩Mf 摩擦力矩Mkon空载力矩P作用在连杆上的力C力P对偏心轴中心的力臂推算力臂剪切机机构简图如下（图3.2）：图 3.2 剪切机机构简图假设线段DF等于作用在连杆AB上的力P，通过D点偏一摩擦角作直线DM。使与直线MF相交。则线段DK将等于作用于刀台滑槽上的垂直压力N。由几何关系可得：

28、其中：R曲柄偏心距 R=100 mm 曲柄转角为时，连杆摆动角度 （3.2） L连杆长度L=550mm 为连杆比=R/L=0.18 刀台滑板与滑槽之间的摩擦系数查文献3得=0.1 曲柄连杆处滑动轴承摩擦系数查文献3得 =0.04 考虑摩擦系数后，连杆作用力与连杆之间的夹角 连杆与曲柄销轴间摩擦圆半径3 连杆与上刀台间的摩擦圆半径3 （3.3） （3.4） 为了计算方便，现利用VB编程（程序见附录1）画出：图 3.3 图2.刀片行程H与剪切机偏心轴转角关系曲线 已知连杆长度L=550mm 剪刃行程H=200mm R=100mm 由上可知，已知参数为：曲轴的偏心距为R=100mm。 上、下刀片重叠

29、量=10mm 开口度H=195mm 连杆长度L=550mm 几何关系应有 （3.5） 而，故代入求解出相对切入深度-的关系式。即是刀片行程H与偏心轴转角之间的关系。 可得公式： 将L=550mm ；R=100mm 代入有： （3.6）则刀片行程H与剪切机偏心轴转角关系曲线利用VB编程如下图 3.4（程序见附录2）：图 3.4 图当H = h0 = 155时，开始剪切此时查20# 钢650 时轧件剪断此时（由程序2 的调试过程即可得出数值）与转角关系： 3.由于利用VB编程进行剪切力P与转角关系的计算，需要知道，但是现有资料中暂时没有，故现利用分段函数进行近似的表达：（程序见附录3）曲线图如下：

30、图 3.5 曲线图 由于由VB编程运行后的效果非常好，其精度远高于人工读数，故以后就用此程序中的函数来计算。4.剪切力P的计算：利用公式来计算现以F表示剪切面积，本设计考虑剪切两根155，则有：F=2X155=42050考虑刀刃变钝和刀刃间隙增大后剪切力会增大，引入系数K=1.2由即可得到曲线图：（程序见附录4）图 3.6 曲线图5.将推算力臂分别代入下列公式应有： （3.7） P每对应一个偏心转角时的剪切力。 Mi每对应一个偏心转角时的剪切静力矩。然后根据P=f（）及P=f（）曲线图，可以求出曲线图：（程序见附录5）图 3.6 曲线图在M数值上再加上空载力矩M，可求出静力矩图 （3.8）取

31、（3.9）3.3 电动机的选择3.3.1 电动机有关参数的确定预选电动机额定力矩： Me=（1.151.3）Mm(牛米) Me -预选电动机的额定力矩。 Me -推算到电动机轴上的静力矩。 （3.10） 由传动系统的设计，可知i=55.77-总传动效率，查找得文献3得到 滑动轴承传动： （正常润滑） 滚动轴承传动： 齿轮传动： 离合器: 联轴器（弹性销）： 则有公式有： 转化到电动机轴上的力矩为： （3.11） （3.12）电动机选择的有关参数如下：材质：20# 温度：650C原始剪切断面积：2X155机械总传动比：i=55.77理论剪切次数：n=13次/分实际剪切次数：n=10次/分3.3.

32、2剪切时间的确定切深度H与曲柄转角图可以找到开始剪切时曲柄转角为54.70 ，剪切结束角度为110.50 ，则有： 纯剪切的时间为：t = 0.36 (s) 剪切周期时间为：T= =6 （s） 空载时间为：t =T - t = 6-0.36=5.64（s）3.3.3电动机容量的选择电动机的空载功率为推算到电动机轴上的静力矩： （3.13）取 电动机的功率为： （3.14）初选电动机8：有计算出的电动机额定功率确定电动机的型号为JR-116-8型绕线式异步电动机：其参数如下：同步转速：n=750rpm额定功率：70kw额定电压：380v满载时转速：725rpm满载电流：140A功率因数：90.3

33、%转子电压：213 V转子电流：211A冷却空气量：0.65m/s转子飞轮距：41 kgm电动机重量：1550kg3.4电动机的校核3.4.1总的飞轮矩的确定1.传动系统飞轮矩：（1）飞轮减速时放大的能量： （3.15） 取E=2000000Kg.m 其中：根据参考资料8知； ; 则 平均单位剪切阻力 断裂时相对切入深度 （2）飞轮平均转速 （3.16）其中；飞轮最高转速，取 飞轮在低速时的转速 取不均匀系数故传动系统飞轮矩为： （3.17）2.电动机转子力矩： 由JR-116-8型电动机参数可知：3.计算转动零件推算到电机轴上的到飞轮力矩： （3.18）取3.4.2绘制电动机的负载图根据电动

34、机的力矩公式： 及 （3.19）即可画出电动机静负载图（带飞轮） 静力矩 启动力矩 空载力矩 为了画图方便，可以将以上两个公式画成曲线，并倒出模版。用模版即可在电动机静复合图上画出电动机负荷图飞机。模版可按下士绘制：式中静力矩、为静负载图上的最大力矩求电动机机械常数T： 式中GD-传动系统总的飞轮力矩。 -同步转速。 Ser-电动机滑差率。根据工厂的推荐数值取Ser=0.07。这样要求在转子线路上串入一个电阻。 -电动机的额定力矩。 作模板曲线： 因取：t=04T 即： 则：将M的值列表如下：t0T2T3T4TMd04087259731166选出Max进行过载校核。（k-过载系数）因此过载校核

35、通过。3.4.3电动机发热校核将计算结果代入公式：则有：而电动机额定力矩故所以发热校核通过。通过过载校核和发热校核可知：选用JR-126-8型号绕线式异步电动机满足条件要求。4. 主要零部件的设计及强度校核4.1曲轴4.1.1曲轴的结构设计根据剪切机的公称能力。按照确定曲轴的主要尺寸2： mm Pmax-剪切机的公称能力 则： 有经验公式得： 取dA=300mm支承颈的长度0为： 取曲柄颈的长度为：取我 这是因为这与两支承曲轴的设计公式不同根据工厂提供的数据，故选取轴颈与曲柄结合处轴肩： 取b=100mm4.1.2轴的强度校核当时，即当相对切入深度时，产生的剪切力最大。此时，曲柄转角为 （4.

36、1）则：连杆上的力将P分解到H面和V面： （4.2） （4.3）1.曲柄许用应力的确定： 曲柄轴受力复杂，制造条件要求较高，一般采用锻钢，如45、40Gr、37SiMn2Mov、18GrMnMoB等，锻造比为2.53.在粗加工后应进行调制处理，并要从曲柄轴两端取样进行材料机械性能检测。曲柄轴与其他零件有相对运动的部位要进行精车，表面粗糙度为1.60.4.为了延长曲柄寿命，在各轴颈处，特别是圆角出，最好用辊子碾压强化。曲柄轴与轴套或其他配合处的圆角，必须小于配合件的圆角。 曲柄的许用应力可用下式计算： 其中：S安全系数，刚度要求较高的取上限，刚度要求低的取下限，限取S=3.0 s材料屈服极限 由

37、文献2表11-7曲柄许用应力：材 料热处理屈服极限s，Mpa许用弯曲应力，Mpa许用剪应力，Mpa45调质3601001407510040Gr50014020010015037SiMn2MoV65018026014020018GrMnMoB750210300160230知=196Mpa，=147Mpa均在合理范围内，故下面的强度校核均用以上两值进行校核。2. 根据双集中载荷简支梁强度计算方法：2此法是清华大学何德誉经试验研究后提出的。当曲柄轴承受载荷变形后，由于曲柄轴中部的变形大于两边的变形，连杆力是一个两端大中间小的非均布载荷。此时，可近似的认为在曲柄颈上作用着两个集中力，这两个集中力作用在

38、距曲柄臂内侧端面2r处，r为圆角半径。考虑到轴颈、轴瓦的磨损，支点位置在距曲柄臂外侧端面的2r处。由于传动齿轮对曲柄轴的作用力远小于连杆力，可忽略不计。此时，危险端面C-C的弯曲力矩Mw和弯曲应力分别为： （4.4） （4.5）式中：Pmax最大剪切力； lq 曲柄两臂外侧面间的距离； la 曲柄颈长度； dA 曲柄颈直径； r 圆角半径； W 弯曲断面系数；C-C除承受弯矩外，还有扭矩作用。由于弯矩比扭矩大得多，故可以忽略扭矩的影响，其误差为35%。 因为 =120.63 Mpa =196 Mpa，所以抗扭强度满足要求；B-B断面可按纯扭矩计算，扭矩值为曲柄轴上的最大静力矩Mjmax，其剪应

39、力为 由于 =117.11Mpa =147 Mpa，所以曲轴抗剪强度满足要求。3. 轴头的强度校核：轴头受到带轮对其作用的扭矩以及皮带张紧力的作用；但是，皮带张紧力的影响比较小即远不如扭矩的大，故可以忽略轴头所受到的张紧力，因此，只需考虑轴头所受扭矩即可：（1）计算值： 有文献337SiMn2MoV调质后在直径200400mm时 ， 安全系数 取 中等塑性： （2）强度校核 则： 其中：W抗扭截面系数 d0轴头危险端面EE处直径 因为所以，轴头强度满足要求。4.2 机架强度校核4.2.1求出图形的形心坐标机架危险截面如（图 4.1）图 4.1 机架危险截面图形关于X轴对称：yc=0 mm4.2

40、.2 危险截面的惯性矩截面沿x轴的惯性矩为：截面沿y轴的惯性矩为：4.2.3 矩形截面的受力1. 危险截面上的弯矩4： （4.5） 式中：剪切机的最大公称剪切力 l 曲轴轴颈中心线到截面形心的距离 2. 危险截面上的最大拉应力： （4.6） 式中：yc矩形截面外侧到中性轴的距离 3. 危险截面上的最大压应力 4.2.4 校核机架强度根据机架材质为ZG270500由文献可知 选取ns=5，则由前一节计算得出： 故，机架强度满足要求。4.3 传动系统的设计与校核传动系统简图如下（图4.2）1.电动机 2.联轴器 3. 飞轮 4. 减速器 5. 齿轮传动7.啮合式离合器 8. 下刀台 9. 上剪刃 10. 曲轴图 4.2 传动系统简图4.3.1 减速器的计算与校核1. 减速器的初选：5减速器的计算功率为：式中：P2减速器的载荷功率要求,按i = 6.3 及 n=730 r/min 接近公称转速725r/min查得减速器型号为ZDY