鋼卷運輸車設計【說明書+CAD】

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The size, shape, distribution, and concentration of these inclusions significantly influence machinability. Elements such as tellurium and selenium, which are both chemically similar to sulfur, act as inclusion modifiers in resulfurized steels.Phosphorus in steels has two major effects. It strengthens the ferrite, causing increased hardness. Harder steels result in better chip formation and surface finish. Note that soft steels can be difficult to machine, with built-up edge formation and poor surface finish. The second effect is that increased hardness causes the formation of short chips instead of continuous stringy ones, thereby improving machinability.Leaded Steels. A high percentage of lead in steels solidifies at the tip of manganese sulfide inclusions. In non-resulfurized grades of steel, lead takes the form of dispersed fine particles. Lead is insoluble in iron, copper, and aluminum and their alloys. Because of its low shear strength, therefore, lead acts as a solid lubricant (Section 32.11) and is smeared over the tool-chip interface during cutting. This behavior has been verified by the presence of high concentrations of lead on the tool-side face of chips when machining leaded steels.When the temperature is sufficiently high-for instance, at high cutting speeds and feeds (Section 20.6)the lead melts directly in front of the tool, acting as a liquid lubricant. In addition to this effect, lead lowers the shear stress in the primary shear zone, reducing cutting forces and power consumption. Lead can be used in every grade of steel, such as 10xx, 11xx, 12xx, 41xx, etc. Leaded steels are identified by the letter L between the second and third numerals (for example, 10L45). (Note that in stainless steels, similar use of the letter L means “l(fā)ow carbon,” a condition that improves their corrosion resistance.)However, because lead is a well-known toxin and a pollutant, there are serious environmental concerns about its use in steels (estimated at 4500 tons of lead consumption every year in the production of steels). Consequently, there is a continuing trend toward eliminating the use of lead in steels (lead-free steels). Bismuth and tin are now being investigated as possible substitutes for lead in steels.Calcium-Deoxidized Steels. An important development is calcium-deoxidized steels, in which oxide flakes of calcium silicates (CaSo) are formed. These flakes, in turn, reduce the strength of the secondary shear zone, decreasing tool-chip interface and wear. Temperature is correspondingly reduced. Consequently, these steels produce less crater wear, especially at high cutting speeds.Stainless Steels. Austenitic (300 series) steels are generally difficult to machine. Chatter can be s problem, necessitating machine tools with high stiffness. However, ferritic stainless steels (also 300 series) have good machinability. Martensitic (400 series) steels are abrasive, tend to form a built-up edge, and require tool materials with high hot hardness and crater-wear resistance. Precipitation-hardening stainless steels are strong and abrasive, requiring hard and abrasion-resistant tool materials.The Effects of Other Elements in Steels on Machinability. The presence of aluminum and silicon in steels is always harmful because these elements combine with oxygen to form aluminum oxide and silicates, which are hard and abrasive. These compounds increase tool wear and reduce machinability. It is essential to produce and use clean steels.Carbon and manganese have various effects on the machinability of steels, depending on their composition. Plain low-carbon steels (less than 0.15% C) can produce poor surface finish by forming a built-up edge. Cast steels are more abrasive, although their machinability is similar to that of wrought steels. Tool and die steels are very difficult to machine and usually require annealing prior to machining. Machinability of most steels is improved by cold working, which hardens the material and reduces the tendency for built-up edge formation.Other alloying elements, such as nickel, chromium, molybdenum, and vanadium, which improve the properties of steels, generally reduce machinability. The effect of boron is negligible. Gaseous elements such as hydrogen and nitrogen can have particularly detrimental effects on the properties of steel. Oxygen has been shown to have a strong effect on the aspect ratio of the manganese sulfide inclusions; the higher the oxygen content, the lower the aspect ratio and the higher the machinability.In selecting various elements to improve machinability, we should consider the possible detrimental effects of these elements on the properties and strength of the machined part in service. At elevated temperatures, for example, lead causes embrittlement of steels (liquid-metal embrittlement, hot shortness; see Section 1.4.3), although at room temperature it has no effect on mechanical properties.Sulfur can severely reduce the hot workability of steels, because of the formation of iron sulfide, unless sufficient manganese is present to prevent such formation. At room temperature, the mechanical properties of resulfurized steels depend on the orientation of the deformed manganese sulfide inclusions (anisotropy). Rephosphorized steels are significantly less ductile, and are produced solely to improve machinability.20.9.2 Machinability of Various Other Metals Aluminum is generally very easy to machine, although the softer grades tend to form a built-up edge, resulting in poor surface finish. High cutting speeds, high rake angles, and high relief angles are recommended. Wrought aluminum alloys with high silicon content and cast aluminum alloys may be abrasive; they require harder tool materials. Dimensional tolerance control may be a problem in machining aluminum, since it has a high thermal coefficient of expansion and a relatively low elastic modulus.Beryllium is similar to cast irons. Because it is more abrasive and toxic, though, it requires machining in a controlled environment.Cast gray irons are generally machinable but are. Free carbides in castings reduce their machinability and cause tool chipping or fracture, necessitating tools with high toughness. Nodular and malleable irons are machinable with hard tool materials.Cobalt-based alloys are abrasive and highly work-hardening. They require sharp, abrasion-resistant tool materials and low feeds and speeds.Wrought copper can be difficult to machine because of built-up edge formation, although cast copper alloys are easy to machine. Brasses are easy to machine, especially with the addition pf lead (leaded free-machining brass). Bronzes are more difficult to machine than brass.Magnesium is very easy to machine, with good surface finish and prolonged tool life. However care should be exercised because of its high rate of oxidation and the danger of fire (the element is pyrophoric).Molybdenum is ductile and work-hardening, so it can produce poor surface finish. Sharp tools are necessary.Nickel-based alloys are work-hardening, abrasive, and strong at high temperatures. Their machinability is similar to that of stainless steels.Tantalum is very work-hardening, ductile, and soft. It produces a poor surface finish; tool wear is high.Titanium and its alloys have poor thermal conductivity (indeed, the lowest of all metals), causing significant temperature rise and built-up edge; they can be difficult to machine.Tungsten is brittle, strong, and very abrasive, so its machinability is low, although it greatly improves at elevated temperatures.Zirconium has good machinability. It requires a coolant-type cutting fluid, however, because of the explosion and fire.20.9.3 Machinability of Various MaterialsGraphite is abrasive; it requires hard, abrasion-resistant, sharp tools.Thermoplastics generally have low thermal conductivity, low elastic modulus, and low softening temperature. Consequently, machining them requires tools with positive rake angles (to reduce cutting forces), large relief angles, small depths of cut and feed, relatively high speeds, and proper support of the workpiece. Tools should be sharp.External cooling of the cutting zone may be necessary to keep the chips from becoming “gummy” and sticking to the tools. Cooling can usually be achieved with a jet of air, vapor mist, or water-soluble oils. Residual stresses may develop during machining. To relieve these stresses, machined parts can be annealed for a period of time at temperatures ranging from to (to), and then cooled slowly and uniformly to room temperature.Thermosetting plastics are brittle and sensitive to thermal gradients during cutting. Their machinability is generally similar to that of thermoplastics.Because of the fibers present, reinforced plastics are very abrasive and are difficult to machine. Fiber tearing, pulling, and edge delamination are significant problems; they can lead to severe reduction in the load-carrying capacity of the component. Furthermore, machining of these materials requires careful removal of machining debris to avoid contact with and inhaling of the fibers.The machinability of ceramics has improved steadily with the development of nanoceramics (Section 8.2.5) and with the selection of appropriate processing parameters, such as ductile-regime cutting (Section 22.4.2).Metal-matrix and ceramic-matrix composites can be difficult to machine, depending on the properties of the individual components, i.e., reinforcing or whiskers, as well as the matrix material.20.9.4 Thermally Assisted MachiningMetals and alloys that are difficult to machine at room temperature can be machined more easily at elevated temperatures. In thermally assisted machining (hot machining), the source of heata torch, induction coil, high-energy beam (such as laser or electron beam), or plasma arcis forces, (b) increased tool life, (c) use of inexpensive cutting-tool materials, (d) higher material-removal rates, and (e) reduced tendency for vibration and chatter.It may be difficult to heat and maintain a uniform temperature distribution within the workpiece. Also, the original microstructure of the workpiece may be adversely affected by elevated temperatures. Most applications of hot machining are in the turning of high-strength metals and alloys, although experiments are in progress to machine ceramics such as silicon nitride. SUMMARYMachinability is usually defined in terms of surface finish, tool life, force and power requirements, and chip control. Machinability of materials depends not only on their intrinsic properties and microstructure, but also on proper selection and control of process variables.譯文：20.9.1 鋼的可機加工性因為鋼是最重要的工程材料之一（正如第5章所示），所以他們的可機加工性已經被廣泛地研究過。通過宗教鉛和硫磺，鋼的可機加工性已經大大地提高了。從而得到了所謂的易切削鋼。二次硫化鋼和二次磷化鋼 硫在鋼中形成硫化錳夾雜物（第二相粒子），這些夾雜物在第一剪切區(qū)引起應力。其結果是使切屑容易斷開而變小，從而改善了可加工性。這些夾雜物的大小、形狀、分布和集中程度顯著的影響可加工性?；瘜W元素如碲和硒，其化學性質與硫類似，在二次硫化鋼中起夾雜物改性作用。鋼中的磷有兩個主要的影響。它加強鐵素體，增加硬度。越硬的鋼，形成更好的切屑形成和表面光潔性。需要注意的是軟鋼不適合用于有積屑瘤形成和很差的表面光潔性的機器。第二個影響是增加的硬度引起短切屑而不是不斷的細長的切屑的形成，因此提高可加工性。含鉛的鋼 鋼中高含量的鉛在硫化錳夾雜物尖端析出。在非二次硫化鋼中，鉛呈細小而分散的顆粒。鉛在鐵、銅、鋁和它們的合金中是不能溶解的。因為它的低抗剪強度。因此，鉛充當固體潤滑劑并且在切削時，被涂在刀具和切屑的接口處。這一特性已經被在機加工鉛鋼時，在切屑的刀具面表面有高濃度的鉛的存在所證實。當溫度足夠高時例如，在高的切削速度和進刀速度下鉛在刀具前直接熔化，并且充當液體潤滑劑。除了這個作用，鉛降低第一剪切區(qū)中的剪應力，減小切削力和功率消耗。鉛能用于各種鋼號，例如10XX，11XX，12XX，41XX等等。鉛鋼被第二和第三數(shù)碼中的字母L所識別（例如，10L45）。（需要注意的是在不銹鋼中，字母L的相同用法指的是低碳，提高它們的耐蝕性的條件）。然而，因為鉛是有名的毒素和污染物，因此在鋼的使用中存在著嚴重的環(huán)境隱患（在鋼產品中每年大約有4500噸的鉛消耗）。結果，對于估算鋼中含鉛量的使用存在一個持續(xù)的趨勢。鉍和錫現(xiàn)正作為鋼中的鉛最可能的替代物而被人們所研究。脫氧鈣鋼 一個重要的發(fā)展是脫氧鈣鋼，在脫氧鈣鋼中矽酸鈣鹽中的氧化物片的形成。這些片狀，依次減小第二剪切區(qū)中的力量，降低刀具和切屑接口處的摩擦和磨損。溫度也相應地降低。結果，這些鋼產生更小的月牙洼磨損，特別是在高切削速度時更是如此。不銹鋼 奧氏體鋼通常很難機加工。振動能成為一個問題，需要有高硬度的機床。然而，鐵素體不銹鋼有很好的可機加工性。馬氏體鋼易磨蝕，易于形成積屑瘤，并且要求刀具材料有高的熱硬度和耐月牙洼磨損性。經沉淀硬化的不銹鋼強度高、磨蝕性強，因此要求刀具材料硬而耐磨。鋼中其它元素在可機加工性方面的影響 鋼中鋁和矽的存在總是有害的，因為這些元素結合氧會生成氧化鋁和矽酸鹽，而氧化鋁和矽酸鹽硬且具有磨蝕性。這些化合物增加刀具磨損，降低可機加工性。因此生產和使用凈化鋼非常必要。根據它們的構成，碳和錳鋼在鋼的可機加工性方面有不同的影響。低碳素鋼（少于0.15%的碳）通過形成一個積屑瘤能生成很差的表面光潔性。盡管鑄鋼的可機加工性和鍛鋼的大致相同，但鑄鋼具有更大的磨蝕性。刀具和模具鋼很難用于機加工，他們通常再煅燒后再機加工。大多數(shù)鋼的可機加工性在冷加工后都有所提高，冷加工能使材料變硬并且減少積屑瘤的形成。其它合金元素，例如鎳、鉻、鉗和釩，能提高鋼的特性，減小可機加工性。硼的影響可以忽視。氣態(tài)元素比如氫和氮在鋼的特性方面能有特別的有害影響。氧已經被證明了在硫化錳夾雜物的縱橫比方面有很強的影響。越高的含氧量，就產生越低的縱橫比和越高的可機加工性。選擇各種元素以改善可加工性，我們應該考慮到這些元素對已加工零件在使用中的性能和強度的不利影響。例如，當溫度升高時，鋁會使鋼變脆（液體金屬脆化，熱脆化，見1.4.3節(jié)），盡管其在室溫下對力學性能沒有影響。因為硫化鐵的構成，硫能嚴重的減少鋼的熱加工性，除非有足夠的錳來防止這種結構的形成。在室溫下，二次磷化鋼的機械性能依賴于變形的硫化錳夾雜物的定位（各向異性）。二次磷化鋼具有更小的延展性，被單獨生成來提高機加工性。20.9.2 其它不同金屬的機加工性盡管越軟的品種易于生成積屑瘤，但鋁通常很容易被機加工，導致了很差的表面光潔性。高的切削速度，高的前角和高的后角都被推薦了。有高含量的矽的鍛鋁合金鑄鋁合金也許具有磨蝕性，它們要求更硬的刀具材料。尺寸公差控制也許在機加工鋁時會成為一個問題，因為它有膨脹的高導熱系數(shù)和相對低的彈性模數(shù)。鈹和鑄鐵相同。因為它更具磨蝕性和毒性，盡管它要求在可控人工環(huán)境下進行機加工?；诣T鐵普遍地可加工，但也有磨蝕性。鑄造無中的游離碳化物降低它們的可機加工性，引起刀具切屑或裂口。它需要具有強韌性的工具。具有堅硬的刀具材料的球墨鑄鐵和韌性鐵是可加工的。鈷基合金有磨蝕性且高度加工硬化的。它們要求尖的且具有耐蝕性的刀具材料并且有低的走刀和速度。盡管鑄銅合金很容易機加工，但因為鍛銅的積屑瘤形成因而鍛銅很難機加工。黃銅很容易機加工，特別是有添加的鉛更容易。青銅比黃銅更難機加工。鎂很容易機加工，鎂既有很好的表面光潔性和長久的刀具壽命。然而，因為高的氧化速度和火種的危險（這種元素易燃），因此我們應該特別小心使用它。鉗易拉長且加工硬化，因此它生成很差的表面光潔性。尖的刀具是很必要的。鎳基合金加工硬化，具有磨蝕性，且在高溫下非常堅硬。它的可機加工性和不銹鋼相同。鉭非常的加工硬化，具有可延性且柔軟。它生成很差的表面光潔性且刀具磨損非常大。鈦和它的合金導熱性(的確，是所有金屬中最低的)，因此引起明顯的溫度升高和積屑瘤。它們是難機加工的。鎢易脆，堅硬，且具有磨蝕性，因此盡管它的性能在高溫下能大大提高，但它的機加工性仍很低。鋯有很好的機加工性。然而，因為有爆炸和火種的危險性，它要求有一個冷卻性質好的切削液。20.9.3 各種材料的機加工性石墨具有磨蝕性。它要求硬的、尖的，具有耐蝕性的刀具。塑性塑料通常有低的導熱性，低的彈性模數(shù)和低的軟化溫度。因此，機加工熱塑性塑料要求有正前角的刀具（以此降低切削力），還要求有大的后角，小的切削和走刀深的，相對高的速度和工件的正確支承。刀具應該很尖。切削區(qū)的外部冷卻也許很必要，以此來防止切屑變的有黏性且粘在刀具上。有了空氣流，汽霧或水溶性油，通常就能實現(xiàn)冷卻。在機加工時，殘余應力也許能生成并發(fā)展。為了解除這些力，已機加工的部分要在（）的溫度范圍內冷卻一段時間，然而慢慢地無變化地冷卻到室溫。熱固性塑料易脆，并且在切削時對熱梯度很敏感。它的機加工性和熱塑性塑料的相同。因為纖維的存在，加強塑料具有磨蝕性，且很難機加工。纖維的撕裂、拉出和邊界分層是非常嚴重的問題。它們能導致構成要素的承載能力大大下降。而且，這些材料的機加工要求對加工殘片仔細切除，以此來避免接觸和吸進纖維。隨著納米陶瓷（見8.2.5節(jié)）的發(fā)展和適當?shù)膮?shù)處理的選擇，例如塑性切削（見22.4.2節(jié)），陶瓷器的可機加工性已大大地提高了。金屬基復合材料和陶瓷基復合材料很能機加工，它們依賴于單獨的成分的特性，比如說增強纖維或金屬須和基體材料。20.9.4 熱輔助加工在室溫下很難機加工的金屬和合金在高溫下能更容易地機加工。在熱輔助加工時（高溫切削），熱源一個火把，感應線圈，高能束流（例如雷射或電子束），或等離子弧被集中在切削刀具前的一塊區(qū)域內。好處是：（a）低的切削力。（b）增加的刀具壽命。（c）便宜的切削刀具材料的使用。（d）更高的材料切除率。（e）減少振動。也許很難在工件內加熱和保持一個不變的溫度分布。而且，工件的最初微觀結構也許被高溫影響，且這種影響是相當有害的。盡管實驗在進行中，以此來機加工陶瓷器如氮化矽，但高溫切削仍大多數(shù)應用在高強度金屬和高溫度合金的車削中。小結通常，零件的可機加工性能是根據以下因素來定義的：表面粗糙度，刀具的壽命，切削力和功率的需求以及切屑的控制。材料的可機加工性能不僅取決于起內在特性和微觀結構，而且也依賴于工藝參數(shù)的適當選擇與控制。13IV遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計(論文) 鋼卷運輸車 摘要鋼卷運輸車是廣泛用于軋鋼生產線上的一種重要的軋鋼輔助設備，其設計特點和工作性能的好壞直接影響到整個軋鋼生產線的生產效率。它是將卷取機上的鋼卷運輸?shù)酱蚶C的重要運輸設備，給軋鋼生產帶來了極大的方便。本設計主要是對鋼卷運輸車的行走傳動機構和升降機構進行設計和改造。本次設計研究的主要內容包括總體方案設計的選擇、行走機構、升降機構的設計、主要零部件的設計與校核等。在本設計中鋼卷運輸車的行走機構的驅動方式的選擇了電機驅動，由于傳動比較大，故小車的傳動機構選擇了二級齒輪蝸輪蝸桿減速器。該減速器有兩個輸出端通過聯(lián)軸器聯(lián)接驅動車輪軸使車輪轉動。鋼卷運輸車的升降動作由液壓缸驅動完成?，F(xiàn)如今隨著我國鋼鐵行業(yè)的迅速發(fā)展，軋鋼生產相關的設備也向著高效、簡單、節(jié)能化發(fā)展。鋼卷運輸車在軋鋼實現(xiàn)自動化生產方面起到了很大的作用，所以對于鋼卷運輸車的設計，既要其安全可靠，也要易于檢修和維護，適合不同的生產要求同時也要最大程度的降低成本。國外該技術已比較發(fā)達，我國在引進國外技術的同時也要根據實際需要不斷的創(chuàng)新。促進我國軋鋼生產實現(xiàn)更加快速的發(fā)展。關鍵詞：鋼卷；運輸；升降機構；冷軋The Transport Vehicle Of Rolling SteelAbstract The transport vehicle of rolling steel is an important auxiliary equipment which is widely used in rolling mill production line, its design features and work performance has a direct impact on the productivity of the entire rolling line. It is an important transportation equipment which transports steel roll from recoiling machine to bander, which make it convenient to the production of steel rolling. This design is mainly to design and remould the walking and driving mechanism and lifting mechanism of the transport vehicle of rolling steel. The main content of this design research includes the choice of the overall plan of design, traveling mechanism, the design of lifting mechanism and the design of main components design and checking and so on. In this design，the drive mode of traveling mechanism of transport vehicle of rolling steel is by motor machine. Because of the tachometer drive ratio is big, I choose two stage gear worm reducer for the small one. The reducer has two output ends which connect the wheels by coupler to make the wheels run. The movement of lifting mechanism is driven by the hydraulic cylinder to complete. Nowadays , with the rapid development of Chinas iron and steel industry, the related equipment of steel rolling production has efficient, simple, and energy saving development. The transport vehicle has played a big role in achieving automation production , so the design must be safe and reliable, easy to repair and preserve, suitable for different production requirements and also to reduce the cost of the big extent. The technology has been developed in other countries, so we should bring in the foreign technology and also innovate according to our actual need. To promote the steel rolling production for China to achieve more rapid development. Key words: rolling steel；transport；lifting mechanism；cold rolling目錄摘要IAbstractII1 緒論11.1 選題的背景11.2 國內外研究狀況和相關領域中的研究成果21.3 課題的研究方法21.4 研究的內容32 總體方案設計42.1 方案設計42.2 方案的對比42.3 方案的確定53 電動機選擇83.1 設計參數(shù)83.2 電動機的選擇83.2.1 電機類型的選擇83.2.2 選擇電動機113.2.3 電動機的校核114 主要零件設計與參數(shù)計算124.1 傳動比分配124.1.1 各級運動參數(shù)124.2 設計減速器第一級斜齒輪傳動134.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)134.2.2 按齒面接觸強度設計144.2.3 按齒根彎曲強度設計計算164.2.4 幾何尺寸計算174.3 蝸輪蝸桿的設計184.3.1 選用蝸桿傳動類型184.3.2 選用蝸輪蝸桿材料184.3.3 按齒面接觸疲勞強度進行設計194.3.4 蝸輪蝸桿的主要尺寸參數(shù)204.3.5 校核齒根彎曲疲勞強度214.4 確定傳動系統(tǒng)軸的最小直徑和主要軸的受力分析214.4.1 減速器輸入軸的最小直徑和受力分析224.4.2 計算減速器中間軸的最小直徑224.4.3 減速器輸出軸的最小直徑和受力分析234.4.4 車輪軸的尺寸的確定234.5 軸的校核234.5.1 減速器輸出軸的校核234.5.2 車輪軸的校核264.6 聯(lián)軸器的選擇294.6.1 選擇減速器輸出端與車輪軸之間的聯(lián)軸器294.6.2 選擇電動機與減速器之間的聯(lián)軸器294.7 鍵的尺寸確定及校核304.7.1 減速器輸出軸上鍵的尺寸的確定304.7.2 車輪與車軸承之間鍵的尺寸與校核314.7.3 蝸輪與蝸輪軸之間的鍵的選擇與校核324.8 選擇軸承并校核其壽命324.8.1 減速器軸承的選擇與軸承壽命校核324.8.2 選擇車輪軸上的軸承并校核374.9 車輪的校核394.10 車輪的打滑校核404.11 鋼卷運輸車升降機構液壓缸的選擇415 潤滑方式的選擇435.1 軸承潤滑方式的選擇435.2 減速器潤滑方式的選擇436 鋼卷運輸車經濟與環(huán)保分析446.1 環(huán)保分析446.2 經濟性分析446.2.1 投資回收期的計算446.2.2 設備合理的更新期的計算45結束語47致謝48參考文獻49第 48 頁遼寧科技大學本科生畢業(yè)設計(論文) 1 緒論1.1 選題的背景 在軋鋼機械生產中，除了在軋機上完成塑性變形工序外，在整條生產線中還有一系列的輔助工序，如大型軋鋼廠車間的表面清洗、加熱、軋制，鋸切和矯正等工序。在冷軋帶鋼車間有酸洗、電解清洗、退火、平整、橫剪、縱切，表面鍍層等工序。而在眾多輔助工序中又有很多相關的輔助設備。 鋼卷運輸車便是熱、冷軋鋼生廠線上一種重要的輔助設備。它是在生產過程中將鋼卷從一道工序運送到下一工序的常用設備。如鞍鋼股份冷軋帶鋼2生產線上鋼卷運輸車將卷取機上的鋼卷運送到打捆機前打捆。同時起到輔助卷取機卷取和卸卷的作用。此次設計主要是針對冷軋帶鋼廠的卸卷鋼卷運輸車進行設計。 隨著軋鋼生產技術的革新，軋鋼生產速度的提高不僅取決于軋鋼主要設備的速度的提高和軋制周期的縮短，在很大的程度上也決定于軋鋼輔助設備的不斷改進和日趨完善。鋼卷運輸車在提高軋鋼生產效率方面起到了十分重要的作用。 在軋鋼車間，軋鋼輔助設備的總重量一般要超過主要設備的重量的34倍，以825軋車間為例，其設備總重量為4400t，其中軋鋼主要設備重量僅為1000t。軋鋼輔助設備種類繁多，不同的設備有不同工序的任務。有些輔助設備的工作條件也很惡劣，往往是在高溫、水、鐵磷，潮濕和多塵的環(huán)境下運轉。有些設備工作載荷很大且要承受沖擊和震動，不少軋鋼設備具有器制動頻繁的特點。有的地動次數(shù)達到1500次/h以上，軋鋼輔助設備的結構，運動和工作制也往往比軋機復雜。 現(xiàn)代化的軋鋼輔助設備往往采用的是直流電動機或者液壓驅動。 冷軋帶鋼，特別是冷軋寬帶鋼在國民經濟中占有十分重要的地位。隨著汽車制造業(yè)，食品罐頭、精密儀表、容器包裝、建筑機械制造和船舶制造業(yè)的迅速發(fā)展，以及日常家電用品洗衣機，空調等等需求量成倍的增長，使冷軋帶鋼的需求量越來越大。 鍍鋅板，鍍錫板及其他金屬鍍層板塑料涂層板，涂漆板和彩色涂層板等非金屬涂層板，都是具有廣泛用途的金屬材料。尤其是非金屬涂層板的生產在國外發(fā)展異常迅速，現(xiàn)在都以連續(xù)化生產方式在冷軋帶鋼廠內制造。這對于增加產量、提高質量、節(jié)約能源、降低成本改善勞動條件和減少環(huán)境污染都有重要意義。這種產品廉價物美，在國際市場上具有很強的競爭能力。 目前我國大力發(fā)展冷軋帶鋼生產，逐步提高冷軋帶鋼在軋鋼產品中的比重。迅速提高冷軋帶鋼的質量，不斷增加冷軋帶鋼的品種，滿足外貿出口對冷軋帶鋼需求及各個工業(yè)部門，特別是與人民生活密切相關的輕工業(yè)和日用電器，生活用具需求等。 國內現(xiàn)有的冷軋鋼板生產，設備和工藝都比較落后。為了改變這種狀況：一方面從國外成套引進現(xiàn)代化的寬帶鋼冷連軋機組以及其他生產設備。另外對一些老廠的設備也進行積極改造。因此，全面了解國外現(xiàn)代化冷軋帶鋼生產過程的工藝，設備及操作技術，對于消化引進的國外技術，進行老廠的技術改造是有益的。1.2 國內外研究狀況和相關領域中的研究成果 在1995年3月10日鞍鋼鋼鐵集團冷軋薄板廠的趙榮國，賈成洲，徐慶田三位師傅設計了特別適用于冷軋廠酸洗機組頭部的鋼卷上料小車。它是有固定在車體上的驅動馬達和組驅動齒輪所組成，特點是組驅動齒輪與固定在軌道基座上的齒條嚙合。齒條在上齒輪在下相互嚙合，傳動系統(tǒng)簡單，結構先進合理，安全可靠，有利于車體設備的檢修和維護。 隨著我國鋼鐵企業(yè)的迅速發(fā)展，冶金設備也向著高效、簡單、節(jié)能化發(fā)展。鋼卷運輸車是冷軋生產線上的常用設備。在濟鋼成套引進國外新型冷軋薄板機組中鋼卷運輸車也是必不可少的設備之一，它在開卷前接受準備站準備好的鋼卷。鋼卷車助卷輥旋轉將鋼頭部經開卷機的導板臺送到防斷輥前面的等待位置。穿帶時鋼卷車上的帶鋼頭部經過打開的夾送輥引入處理機。當帶鋼前端通過夾送輥時，上夾棍下降，驅動帶鋼向前，同時開卷機從酸洗線上縮回。處理機驅動帶鋼頭部進入切分前鋼卷小車將鋼卷移到開卷機的上卷位置。此時，開卷機返回酸洗線開卷機芯軸從鋼卷內孔進入外部支撐。上卷完畢，鋼卷小車返回后對下一個鋼卷準備站送來的鋼卷做穿帶準備。1.3 課題的研究方法 鋼卷運輸車根據不同的生產線的需要可以設計成不同類型，行走機構主要的驅動方式有液壓缸驅動和電動機配合減速器驅動兩種方式。托卷的升降裝置大多用液壓缸來驅動。上升裝置可以單獨設計成一個托卷小車，和一個運輸小車配合使用?？梢园l(fā)揮我們的想象力，設計出一個方案使鋼卷運輸車更加適合冶金工業(yè)的生產需要。1.4 研究的內容鋼卷運輸車廣泛用于軋鋼工業(yè)生產線，它的研究也是必不可少的。主要是對行走機構和升降機構進行設計。設計中要對鋼卷運輸車的各個部件進行選擇和校核。升降機構常用液壓缸驅動，在設計時要對液壓缸進行選擇。對部分零件選擇潤滑方式。在設計后要對鋼卷運輸車的經濟性和環(huán)保性進行確定。2 總體方案設計2.1 方案設計 鋼卷運輸車方案設計的類型有很多。為了橫向行走機構的簡單，安全可靠性，在本設計中行走機構的驅動裝置我選擇了電動機驅動?？紤]小車的走行速度，由于傳動比比較大，我采用了二級齒輪蝸輪蝸蝸桿減速器用兩個輸出端通過聯(lián)軸器與主動輪軸聯(lián)結，從而帶動鋼卷運輸車在軌道上行走。小車的托舉鋼卷動作由液壓缸驅動升降裝置完成。在設計時針對有關零件的尺寸設計，強度校核也是非常重要的環(huán)節(jié)（如減速器的設計）。各個機構的組成安裝位置是否便于拆裝，檢修和維護也是要考慮的重要問題。具體方案設計如圖2.1所示。電動機安裝在車架的中間，這樣可以使鋼卷運輸車的行走更佳穩(wěn)定。電動機與減速器放在同一個托板上，托板焊在鋼卷運輸車的機架兩端。2.2 方案的對比 通常鋼卷運輸車的橫向行走機構有液壓缸與液壓馬達驅動和電動機與減速器傳動驅動兩種主要的方式。液壓缸與液壓馬達驅動的相關設備成本比較高，運行平穩(wěn)，適合短距離直線動作相對靈活性比較差，占地面積大，而且對周圍的環(huán)境要求比較高。電動機驅動的方式結構簡單，占地面積小，方便檢修與維護，靈活性非常好，成本低。所以在本設計中我采用了電動機配合減速器傳動的方式驅動小車橫向行走。 電動機驅動行走又可分為分散驅動和集中驅動方式兩種。 1 分散驅動 在冶金行業(yè)機械設備中，有的較大的設備由于兩根軌道間的軌距和行走機構的驅動功率都比較大，用一臺電動機驅動非常困難（如煉鋼廠轉爐的驅動方式），因而也經常采用用幾臺電動機同時驅動的形式如圖2.2所示。有兩臺電動機經由兩臺減速器傳動分別驅動小車的兩個后輪軸，實現(xiàn)小車的行走動作。 2 集中驅動當行走機構的功率和軌距都比較小的時候為了降低加工制造成本，通常采用集中驅動的形式。集中驅動根據傳動方式的不同又可分為開式齒輪傳動驅動機構和閉式齒輪傳動驅動機構。如圖2.3、圖2.4所示。2.3 方案的確定 綜上考慮：根據設計要求由于鋼卷運輸車行走時的轉矩和行走功率都不大，因而我設計的鋼卷運輸車行走機構的驅動方式采用電動機集中驅動的形式。升降機構根據相關去要求特點選擇由液壓缸驅動。確定總體方案簡圖如圖2.5所示。 1 電動機類型選擇 考慮到鋼卷運輸車的行走特性，要與所選擇的電動機的機械特性相適應。鋼卷運輸車在正常工作時啟動和制動較頻繁，所以綜合考慮選擇冶金設備專用的YZR型電動機。 2 傳動機構選擇 鋼卷運輸車的工作環(huán)境比較惡劣，如采用兩對開式傳動的齒輪減速機構齒輪磨損較快，不滿足生產的安全可靠，耐用性要求。而且由于傳動比比較大所以采用閉式齒輪蝸輪蝸桿減速器傳動。選擇蝸桿頭數(shù)z1時，主要考慮傳動比、效率和制造三個方面從制造方面，頭數(shù)越多，蝸桿制造精度要求也越高；從提高效率看，頭數(shù)越多，效率越高；從提高傳動比方面，應選擇較少的頭數(shù)；在動力傳動中，在考慮結構緊湊的前提下，應很好地考慮提高效率節(jié)約成本。綜上考慮本設計中選擇單頭蝸桿。 3 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的類型應根據使用要求和工作條件來確定。具體選擇時考慮的幾個問題：（1）傳遞的轉矩的大小和性質以及對緩沖和減震方面的要求。例如：對于傳遞功率較大的的重載傳動，可使用齒式聯(lián)軸器；對于存在嚴重沖擊載荷或要求消除軸系扭矩震動的傳動，可用簧片聯(lián)軸器，輪胎式聯(lián)軸器或橡膠金屬環(huán)聯(lián)軸器等。 （2）在安裝調整之后兩軸相對位移的大小和方向難以保證嚴格精確對中，或工作過程中兩軸將產生較大的附加相對位移時，應選用撓性聯(lián)軸器。例如：產生的徑向位移較大時，可選用滑塊聯(lián)軸器；當兩軸的角位移較大時或兩軸相交時可選用萬向聯(lián)軸器等。（3） 聯(lián)軸器的可靠性。一般由金屬元件制成不需潤滑的聯(lián)軸器比較可靠，需要潤滑的聯(lián)軸器的性能會受到潤滑程度影響，還可能污染環(huán)境。（4） 聯(lián)軸器的工作環(huán)境。對于橡膠等非金屬元件制成的聯(lián)軸器對工作環(huán)境的溫度、腐蝕性介質，光等比較敏感，使聯(lián)軸器容易老化影響其使用壽命。 （5）聯(lián)軸器的制造、安裝，維護和成本。通常在滿足使用性能的前提下，我們應選用拆裝方便，維護簡單，成本低廉的聯(lián)軸器。例如：剛性聯(lián)軸器不但結構簡單，而且拆裝方便，其中夾殼聯(lián)軸器，可以不移動兩軸的情況下，拆裝聯(lián)軸器，可用于低速，剛性大的傳動軸。一般的非金屬彈性元件聯(lián)軸器（如彈性柱銷聯(lián)軸器，梅花型彈性聯(lián)軸器和彈性套柱銷聯(lián)軸器），具有良好的綜合性能，適用于一般的中小功率傳動。 （6）頻繁啟制動，載荷穩(wěn)定，經常正反轉工作。一般的非金屬元件聯(lián)軸器（例如梅花型彈性聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器、新型梅花聯(lián)軸器等） 綜上考慮該設計中選用新型梅花聯(lián)軸器。 2滾動軸承類型的選擇 選擇滾動軸承的類型時應考慮多種因素的影響。如果軸承所受負荷的大小，方向及性質；軸向固定形式；剛度與轉速要求；調心性能要求；工作環(huán)境；經濟性以及其他特殊要求。概括起來，有以下選型原則： （1）轉速較高，負荷不大，而旋轉精度要求較高時，宜選用球軸承。 （2）轉速較低，負荷不大或有沖擊載荷時，用滾子軸承。 （3）當徑向負荷與軸向負荷都比較大時，若轉速高時，選用角接觸球軸承。若轉速不高時，用圓錐滾子軸承。 （4）當軸向負荷比徑向負荷大的多，且轉速低時，常用兩種不同類型的軸承組合，分別承受軸向和徑向負荷。 （5）當徑向負荷比軸向負荷大的多，且轉速較高時，用向心球軸承。 （6）當有支撐剛度要求時，可采用角接觸型軸承。 （7）需調整徑向游隙時，采用內錐孔軸承。 （8）支點跨度大，軸的變形大或多支點軸，采用調心軸承。 （9）在滿足使用要求的情況下，優(yōu)先選用價格低廉的軸承。一般來說，球軸承的價格低于滾子軸承的價格。精度越高價格越高。在同精度的軸承中，深溝球軸承的價格最低。綜上所述在該設計中選用圓錐滾子軸承。3 電動機選擇3.1 設計參數(shù) 主要參數(shù)： 鋼卷質量： 車體重量： 鋼卷運輸?shù)乃俣龋?.2 電動機的選擇3.2.1 電機類型的選擇 根據冷軋帶鋼廠的鋼卷運輸車正常工作狀態(tài)下頻繁啟動與制動，以及其工作環(huán)境和載荷大小的工作特點，在本設計中選擇我國新設計的國際市場上廣泛使用的統(tǒng)一系列YZR型三相異步電動機。確定啟動力矩鋼卷和車體的總質量： 鋼卷和車體的總重量： 車輪轉速： 傳動裝置總效率： 齒輪嚙合效率： 圓錐滾子軸承效率： 聯(lián)軸器效率： 車輪與軌道的效率： 蝸輪蝸桿的效率： 則傳動系統(tǒng)的總效率： 起動力矩用來克服車輪滾動時的摩擦力矩和大車起動時的慣性力矩。 （1）車輪滾動時的摩擦力矩如圖3.1所示，車輪滾動時的摩擦力矩包括車輪與軌面之間的滾動摩擦力矩，車輪軸承處的摩擦力矩以及車輪輪緣與軌道側面間的摩擦力矩，即 （3-1）式中： _考慮車輪輪緣與軌道側面間的摩擦所以起的附加助力矩系數(shù)，查文獻1取； 車輪與軌道面間的滾動摩擦系數(shù)，查文獻2??； 車輪軸承處的摩擦系數(shù)，查文獻2?。?車輪軸的半徑； 鋼卷運輸車的總重量； 將以上數(shù)據代入式（3-1）得：N.m （2）慣性力矩 慣性力矩分為兩部分：傳動機構旋轉零件的慣性力矩及大車作直線加速運動時的慣性力矩。分別計算如下： （3-2）式中： 原動機軸上旋轉零件的飛輪矩； 原動機的轉速； 起動時間，一般取秒，取2秒； 將以上數(shù)據代入式（3-2）得：N.m (3-3)式中： 操作機作直線加速運動時的慣性力； 為操作機的總重量； 為重力加速度，取； 為大車起動時的直線運動加速度，大車運行速度m/min； 為起動時間2秒； R車輪半徑0.2m； 將以上數(shù)據代入式（3-3）得：N.m故慣性力矩為：起動力矩為：N.m式中： 大車行走機構的總傳動比； 大車行走機構的總傳動效率；3.2.2 選擇電動機 由于電動機頻繁啟動，工作溫度不高，故按啟動力矩初選電動機kW初選電動機,電機功率kW，轉速r/min。3.2.3 電動機的校核為了防止電動機過載進行過載校核，由文獻2可知異步電動機過載校核公式為式中： 由文獻2可知，取； 電動機的最大負載轉矩； 余量系數(shù)，直流電動機取0.90.95，交流電動機取0.9； 電壓波動系數(shù)，取0.85； 電動機額定轉矩，；代入以上數(shù)據：所以電動機符合過載條件。4 主要零件設計與參數(shù)計算4.1 傳動比分配傳動部分減速器速比分配。取減速器蝸輪蝸桿的傳動比；二級齒輪減速比。為了使結構更加緊湊，所以減速器設計為二級齒輪蝸輪蝸桿減速器。如圖4.1所示。4.1.1 各級運動參數(shù)0軸即電動機輸出軸：kW；r/min；N.m軸即減速器高速軸：kW；r/min；N.m 軸即減速器的中間軸：kW；r/min；N.m軸即減速器輸出軸：kW；r/min；N.m軸即為車輪軸：kW；r/min；N.m小車各級運動參數(shù)如表4.1：表4.1 鋼卷運輸車各級運動參數(shù)軸序號功率（kW）轉速（r/min）轉矩（N.m）傳動形式傳動比效率05.593056.48聯(lián)軸器10.99 5.4593055.96一級齒輪4.850.975.23191.7260.5蝸桿400.733.784.87520.6聯(lián)軸器10.993.704.87361.44.2 設計減速器第一級斜齒輪傳動4.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)鋼卷運輸車一般為工作機器，速度不高，故選用7級精度。材料選擇由文獻3小齒輪材料為調質處理，硬度為;大齒輪材料為鋼調質處理，硬度為。選擇小齒輪的齒數(shù)為,則大齒輪齒數(shù)，??；初選螺旋角。4.2.2 按齒面接觸強度設計1）按文獻3計算分度圓直徑，即： (4.1) 式中： 試選; 由文獻3選取區(qū)域系數(shù)； 由文獻3查得，； 由文獻3 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強度極限 ； 小齒輪傳遞的轉矩； 由文獻3查得材料的彈性影響系數(shù) ； 由文獻3 選擇齒寬系數(shù)為； 齒數(shù)比為；計算應力循環(huán)次數(shù)：；由文獻3.圖10-19查得接觸疲勞強度壽命系數(shù)為；接觸疲勞許用應力為，取失效概率為，安全系數(shù)為:；將以上數(shù)據代入公式（4.1）得：；2）計算圓周速度3）計算齒寬與模數(shù)；4） 計算縱向重合度 5）計算載荷系數(shù)已知使用系數(shù)，根據，7級精度，由文獻3查得動載荷系數(shù)；由文獻3查得的值與直齒輪的相同，由插值法求此時。由文獻3查得；由文獻3查得；6） 按實際載荷系數(shù)計算分度圓直徑，由文獻3.公式10-10a得7）計算模數(shù)4.2.3 按齒根彎曲強度設計計算 由文獻3得 (4.2)式中 載荷系數(shù)； 根據縱向重合度，由文獻3查得螺旋角影響系數(shù)；當量齒數(shù)；齒形系數(shù)，由文獻3查得,；應力校正系數(shù)，由文獻3得,；彎曲疲勞強度極限，由文獻3查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限為；彎曲疲勞壽命系數(shù)，由文獻3??；彎曲疲勞許用應力，取彎曲疲勞安全系數(shù),由文獻3得： ； ； 計算大、小齒輪的并進行比較： ； ； 對比大齒輪的值比較大。 將以上數(shù)據代入公式（4.2）中：對比計算結果，齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于齒面彎曲疲勞強度計算的模數(shù)。取，滿足彎曲疲勞強度的要求，但為了同時滿足齒面接觸疲勞強度，需按照接觸疲勞強度的計算的分度圓直徑來計算應有齒數(shù)。于是由：,?。粍t,取。4.2.4 幾何尺寸計算 （1）計算中心距將中心距圓整為； （2）計算斜齒輪螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。（3）計算大小齒輪的分度圓直徑（4） 計算齒輪寬度圓整后取，；（5） 齒輪的結構設計：以大齒輪為例，因齒輪齒頂圓直徑,故選用腹板式結構。 以上計算第一級齒輪的基本參數(shù)如表4.2：表4.2 減速器第一級斜齒輪傳動的基本參數(shù)模數(shù)中心距螺旋角小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)齒形角小齒輪分度圓直徑（mm）大齒輪分度圓直徑（mm）1.514513.99321552049.47239.624.3 蝸輪蝸桿的設計4.3.1 選用蝸桿傳動類型 查資料可知蝸桿的頭數(shù)越多加工越困難，制造的成本就越高；而頭數(shù)越少傳動比越大，因次根據本設計要求傳動比i=40較大，故采用單頭漸開線蝸桿。4.3.2 選用蝸輪蝸桿材料考慮到蝸桿的傳遞功率不大，速度是中等，故蝸桿用鋼；要求效率要高，耐磨性要好，故蝸桿螺旋齒面要進行淬火處理，硬度為；蝸輪材料選擇鑄錫青銅，金屬模鑄。為了節(jié)約貴重有色金屬，齒圈用鑄錫磷青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵制造。4.3.3 按齒面接觸疲勞強度進行設計根據閉式蝸輪蝸桿傳動的設計原則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再校核齒根彎曲疲勞強度，由文獻3傳動中心距： (1) 確定作用在蝸輪上的轉矩；（2） 確定載荷系數(shù)因工作載荷比較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù),由文獻3.表11-5選取使用系數(shù),由于轉速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù)為,則；（3） 確定彈性影響系數(shù)因選用的材料是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配合，故；（4） 確定接觸系數(shù) 先假設蝸桿分度圓直徑和傳動中心距的比值，由文獻3.圖11-18可查得；（5） 確定許用接觸應力根據蝸輪的材料為鑄錫磷青銅,金屬模鑄造。蝸桿螺旋齒面硬度,可以從文獻3.表11-7查得蝸輪的基本許用應力。應力循環(huán)次數(shù)，壽命系數(shù)，則；（6） 計算中心距取中心距。因，故從文獻3中選取模數(shù)。蝸桿的分度圓直徑，這時，由文獻3中可查得接觸系數(shù)，因為，因此以上計算結果可用。減速器第二級蝸桿傳動的基本參數(shù)如表4.3：表4.3 第二級蝸桿傳動的基本參數(shù)模數(shù)中心距蝸桿頭數(shù)渦輪的齒數(shù)傳動比5125141404.3.4 蝸輪蝸桿的主要尺寸參數(shù)（1）蝸桿軸向齒距：；直徑系數(shù)：，由文獻3可查得；齒頂圓直徑：；齒根圓直徑：；分度圓導程角：；蝸桿軸向齒厚：；蝸桿頭數(shù),蝸輪的齒數(shù),驗算傳動比,這時的傳動比誤差為是允許值。（2） 蝸輪蝸輪分度圓直徑：；蝸輪喉圓直徑：；蝸輪齒根圓直徑：；蝸輪咽喉圓半徑：；蝸輪的主要參數(shù)如下表：表4.4 蝸桿的基本參數(shù) 單位（mm）軸向齒距齒頂圓直徑齒根圓直徑分度圓導程角軸向齒厚15.70860381118367.8544.3.5 校核齒根彎曲疲勞強度式中： 當量齒數(shù)； 根據文獻3可查得齒形系數(shù)； 螺旋角系數(shù)； 許用彎曲應力，從文獻3中查得由制造的蝸輪的基本許用彎曲應力； 壽命系數(shù)；因為，所以彎曲強度是滿足要求的。4.4 確定傳動系統(tǒng)軸的最小直徑和主要軸的受力分析4.4.1 減速器輸入軸的最小直徑和受力分析（1）確定齒輪上的受力由表4.1可知；以上算得的數(shù)據由表4.5列出。表4.5 第一節(jié)齒輪受力分析受切向力受徑向力受軸向力第一級齒輪轉矩2267.4850.53565.3355.96（2）初步確定減速器輸入軸的最小直徑選軸的材料為鋼，調質處理。根據文獻3中取,則取。4.4.2 計算減速器中間軸的最小直徑選擇軸的材料為鋼，調質處理，取。由表4.1可知；取。4.4.3 減速器輸出軸的最小直徑和受力分析由表4.1可知；（1） 確定軸上的受力 ； ； ； ；（2）確定軸的最小直徑 選擇軸的材料為，?。蝗?，從而得到各軸段的直徑為。4.4.4 車輪軸的尺寸的確定選擇軸的材料為。查文獻3中取，則取，從而得到各軸段的直徑為。4.5 軸的校核4.5.1 減速器輸出軸的校核基本尺寸及力的參數(shù)：蝸輪的分度圓直徑；蝸輪受到的圓周力；蝸輪受到的徑向力；蝸輪受到的軸向力；（1） 水平面上的支反力如圖4.2（b/）對取矩，即（2） 計算垂直面上的支反力圖4.2減速器輸出軸受力載荷（3） 計算彎矩 在圖4.2（c/e/）畫出了水平面和垂直面的彎矩圖。（4）計算總彎矩在圖4.2（f/）中畫出了軸的總彎矩圖。（5） 軸的彎曲合成強度條件，由文獻3式中： _軸的計算應力； _軸所受的彎矩； 軸所受的扭矩； 軸的抗彎截面系數(shù)； 由文獻4得許用彎曲應力；代入以上數(shù)據求得：因為，所以設計的軸滿足強度要求。（6）按扭轉強度條件計算減速器輸出軸直徑。由于采用花鍵連接，所以按計算。由文獻4查得軸的材料調質處理的；因為,所以設計的軸滿足抗扭轉強度條件。4.5.2 車輪軸的校核車輪軸的轉矩為；車輪軸的轉數(shù)；車輪軸傳遞的功率；車輪的直徑；車輪受到的圓周力；車輪受到的徑向力；（1） 計算水平面上的支反力在圖4.3（b）中對點取矩，因為，即；（2）計算垂面上的支反力在圖4.3（d）中對點取矩，,即；（3）計算彎矩；在圖4.3（c）（e）中畫出了水平面和垂直面的彎矩圖。（4） 計算總彎矩；在圖4.3（f）中畫出軸的總彎矩圖。（5） 軸的彎曲合成強度條件為式中： _車輪軸轉矩； _車輪軸段直徑； _車輪軸的總彎矩； _由文獻4查得軸的許用彎曲應力；將以上數(shù)據代入可求得：因為，所以該軸符合彎曲合成強度的要求。（6）按扭轉強度條件計算因為此軸的危險截面處，查文獻4可得扭轉疲勞強度極限，此時的扭轉疲勞強度為：因為，所以該軸的扭轉疲勞強度符合要求。4.6 聯(lián)軸器的選擇4.6.1 選擇減速器輸出端與車輪軸之間的聯(lián)軸器根據傳動裝置頻繁起動制動，正常工作條件下重復正反轉的工作特點擬選用新型梅花聯(lián)軸器。計算轉矩式中： 聯(lián)軸器傳遞的名義轉矩； 工作情況系數(shù)； 減速器輸出軸的轉速；由文獻4彈性柱銷聯(lián)軸器型的額定轉矩，許用轉速，軸孔直徑，故所選彈性柱銷聯(lián)軸器滿足要求。所選彈性柱銷聯(lián)軸器的基本參數(shù)如表4.6：表4.6 彈性柱銷聯(lián)軸器的基本參數(shù)型號額定轉矩最高轉速軸孔長度軸孔長度質量18000250017213289.35 取減速器輸出端L=130mm,車輪軸軸端L=140mm。4.6.2 選擇電動機與減速器之間的聯(lián)軸器根據傳動裝置頻繁啟制動，交替正反轉的工作特點，擬選用新型梅花聯(lián)軸器。計算轉矩：查文獻4選擇型彈性柱銷聯(lián)軸器。額定轉矩，最高轉速，軸孔直徑，。故所選聯(lián)軸器滿足要求。表4.7中列出了型彈性柱銷聯(lián)軸器的基本參數(shù)。表4.7型聯(lián)軸器的基本參數(shù)型號額定轉矩最高轉速軸孔長度軸孔長度質量250500062442.794.7 鍵的尺寸確定及校核4.7.1 減速器輸出軸上鍵的尺寸的確定（1）鍵的尺寸確定減速器的輸出軸的轉矩。由于轉矩較大所以采用矩形花鍵聯(lián)接，根據減速器的輸出端的軸徑，查文獻4.表5-3-40可得花鍵尺寸參數(shù)：，花鍵的齒數(shù),取鍵的工作長度。（2） 鍵的校核式中： 各齒間載荷不均勻系數(shù)，??； 花鍵的齒數(shù)； 鍵齒的工作長度，單位為； 花鍵側面的工作高度； 花鍵的大徑； 花鍵的平均直徑； 花鍵許用擠壓應力，查文獻4可得，取其平均值；將以上數(shù)據代入公式：因為，所以擬選的花鍵滿足強度要求。4.7.2 車輪與車軸承之間鍵的尺寸與校核（1）鍵的尺寸與校核根據要求選用平鍵聯(lián)接，由于車輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵型。根據車輪軸的直徑，由文獻4查得鍵的截面尺寸為。由于車輪安裝軸段的長度，取鍵的長度。（2） 鍵的強度校核 鍵，軸和車輪的材料都是鋼，由文獻4查得鍵的許用擠壓應力，取，鍵的工作長度，車輪軸的轉矩，鍵與車輪鍵槽的接觸高度。因為，可見聯(lián)接的擠壓強度不夠?？紤]采用雙鍵，相隔布置。雙鍵工作長度。此時的實際的擠壓應力為：因為此時，所以采用型號的雙鍵滿足強度條件。4.7.3 蝸輪與蝸輪軸之間的鍵的選擇與校核（1）選擇鍵的連接類型和尺寸一般8級以上的精度的齒輪有定心精度要求，應選用平鍵聯(lián)接。由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵。根據，由文獻4可查得許用擠壓應力，取其平均值。鍵的工作長度，蝸輪軸的轉矩，鍵與蝸輪鍵槽的接觸高度。因為，可見聯(lián)接的擠壓強度不夠。因此采用雙鍵，相隔布置。雙鍵的工作長度。此時的實際的擠壓應力為：因為此時，所以采用型號的雙鍵滿足強度條件。4.8 選擇軸承并校核其壽命4.8.1 減速器軸承的選擇與軸承壽命校核1）減速器軸承的選擇減速器輸入軸安裝軸承段直徑；減速器中間軸安裝軸承段直徑；減速器輸出軸安裝軸承段直徑；由文獻4選擇各軸承參數(shù)如下表：表4.8 減速器各級軸軸承的型號與孔徑軸承位置軸承型號軸承孔徑輸入軸3020630中間軸3020840輸出軸302201002）減速器輸出軸的軸承壽命校核蝸輪的分度圓直徑；軸上蝸輪受切向力；軸上蝸輪受徑向力；軸上蝸輪受軸向力；蝸輪的轉速；軸承預期計算壽命；安裝軸承段軸的直徑可在之間選擇，由文獻4初選軸承型號為型圓錐滾子軸承。其基本參數(shù)如下表：表4.9 型軸承的基本參數(shù)軸承型號軸承孔徑額定動載荷額定靜載荷極限轉速302201002553501900（脂潤滑）2600（稀油潤滑）（1） 求軸承受到的徑向載荷和 圖4.4是軸承受力載荷圖。圖4.4減速器輸出軸上軸承受力圖 ； ； ； ； ； ；（2）求兩軸承的軸向力和對于圓錐滾子軸承，按文獻3得該類型軸承的派生軸向力，由文獻4得型圓錐滾子軸承。因為，所以。代入以上數(shù)據得： ； ； 有圖判斷軸承1被壓緊，軸承2被放松。 ； ； ； ；由文獻4得,，則；再次計算的值與祐取得值相差不大，因此確定，。（3）求軸承當量載荷和；由文獻4得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)分別為：對軸承1：，；對軸承2：，；因軸承運行中有中等沖擊載荷，按文獻3可知，取，則： ； ；（4）驗算軸承的壽命因為，所以按軸承1的受力大小驗算軸承的壽命。 (4.10)式中： 指數(shù)。對于球軸承，對于圓錐滾子軸承； 蝸輪軸轉速；將以上數(shù)據代入公式（4.10）中得：因為,所以蝸輪軸上初選軸承型圓錐滾子軸承符合要求。4.8.2 選擇車輪軸上的軸承并校核車輪直徑；車輪受徑向力；車輪受切向力；車輪轉速；軸承預期計算壽命；由于安裝軸承段的直徑，查文獻4預選軸承型號型圓錐滾子軸承。參數(shù)如下表：表4.10 型圓錐滾子軸承的基本參數(shù)軸承型號軸承孔徑額定動載荷額定靜載荷極限轉速1002553551900 (1)求兩軸承受到的徑向載荷和圖4.5是軸承的受力載荷圖。；（2） 求兩軸承的軸向力和對于圓錐滾子軸承，按文獻3得型軸承的派生軸向力。由文獻4得，。 ； ； ；由文獻4可知，。；兩次計算的值相差不大，因此確定，。圖4.5車輪軸上軸承受力圖（3） 求軸承當量載荷和 因為 ，所以由文獻4得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為，。因為軸承運行中有中等沖擊載荷，由文獻3可知，取。則：（4）驗算軸承壽命因為兩軸承受力大小相等，所以驗算其一的壽命即可。因為，所以車輪軸上初選軸承型圓錐滾子軸承符合要求。4.9 車輪的校核選擇車輪的材料為鑄鋼，軌道的材料型鋼。按接觸疲勞強度公式校核車輪強度。 (4.11)式中：作用在車輪上的力；接觸線長度；由文獻2可知車輪及軌道材料泊松比分別為，；車輪的彈性模量；鋼軌的彈性模量；車輪的曲率半徑；鋼軌的曲率半徑；_由鑄鋼的硬度為，由文獻3可查得；將以上數(shù)據代入公式（4.11）中得：因為，所以設計的車輪滿足接觸疲勞強度條件。4.10 車輪的打滑校核車輪打滑現(xiàn)象的發(fā)生與否與車輪所受的切向力和粘著力二者之間大小有關系。由文獻1.公式0-0車輪上的切向力時，車輪不發(fā)生打滑現(xiàn)象。（1） 車輪所受的粘著力 (4.12)式中： _粘著系數(shù)。一般??； _主動車輪的輪壓。對于集中驅動的行走機構為全部主動車輪的輪壓之和；將數(shù)據帶入公式（4.12）中可得： （2）對于0點取矩可得啟動時原動機在主動車輪上產生的圓周切向力 (4.13)式中： _原動機作用在主動輪上的驅動力矩； 車輪軸承處的摩擦系數(shù)； 車輪軸半徑； 車輪與軌道之間的滾動摩擦系數(shù)； 主動輪的輪壓； 車輪半徑；（3）原動機作用在主動輪上的驅動力矩為： （4.14）式中： 原動機實際產生的驅動力矩； 原動機至車輪間傳動機構旋轉零件的實際慣性力矩； 小車傳動機構的傳動比； 小車傳動機構的傳動效率； （4）為防止起動時主動輪打滑，應滿足： 因為，所以滿足不打滑要求。4.11 鋼卷運輸車升降機構液壓缸的選擇鋼卷質量； ；鋼卷的提升高度；根據鋼卷運輸車的需要選擇柱塞式液壓缸。工作壓力；由公式，可導出柱塞直徑： 由文獻5.表43.6-28選擇液壓缸的最大行程，所以所選冶金液壓缸，型號：5 潤滑方式的選擇 潤滑的目的是在機械設備摩擦副相對的表面加入潤滑劑以降低摩擦阻力和能源消耗，減少表面摩擦，延長使用壽命，保證設備正常運轉。依據各部件的機構和工作條件的不同，可以選擇油潤滑和脂潤滑兩種潤滑方式。5.1 軸承潤滑方式的選擇 滾動軸承采用的潤滑主要是潤滑脂和潤滑油，由于軸承的轉速為4.8r/min轉速比較低，因而采用脂潤滑。 軸承用軸承蓋密封，在填加潤滑脂時采用壓入油桿進行加脂。 脂潤滑受溫度，速度和環(huán)境這三個因素的影響。鋼卷運輸車的工作環(huán)境的溫度不高，并且它行走的速度不快。但工作的環(huán)境灰塵較大，因有軸承蓋密封影響不大。所以采用脂潤滑滿足條件要求。5.2 減速器潤滑方式的選擇 根據第四章計算可知減速器輸出軸的最低轉速為4.8r/min2r/min故可采用稀油潤滑。采用稀油潤滑時用傳動件轉動時濺起的油來潤滑軸承。潤滑油被濺起甩到減速器箱體內壁上，沿上箱蓋分箱面處的坡口處流入箱座分箱面上的輸油溝內，在經由軸承端蓋上的導油槽流進軸承，循環(huán)利用。6 鋼卷運輸車經濟與環(huán)保分析6.1 環(huán)保分析 鋼卷運輸車是軋鋼生產線上的重要的輔助設備，它工作的環(huán)境灰塵和噪聲都很大。大量的灰塵影響機械設備的潤滑，造成磨損降低設備的使用壽命。在鋼卷運輸車正常工作時開始承載鋼卷時要承受很大的沖擊，這更影響了它使用壽命。為解決對鋼卷運輸車的不良影響制備出了以下方案： （1）在鋼卷運輸車的托盤上放置橡膠墊。它不僅可以增加摩擦，也可以減小對鋼卷運輸車的沖擊。 （2）將鋼卷運輸車的整個車體布置在坑道中以減小灰塵和噪聲。 （3）將鋼卷運輸車的軌道的周邊制成圓弧形，用來減小車輪和軌道之間產生的噪聲。6.2 經濟性分析 該設計主要是針對冷軋廠的卸卷小車進行的設計。因為鋼卷運輸車是冷軋廠的輔助設備，它的工作比較簡單，所以在設計時我本著經濟實用，安全可靠的原則選擇了一些相對來說物美價廉的主要零部件。例如我采用了電動機驅動以代替液壓缸驅動使成本大大降低，而且占地面積小，方便檢修和維護。在電動機驅動方案中我選擇了集中驅動形式。這種傳動形式同步性非常好，不但使小車的結構更加簡單，而且減少了減速器的使用降低了成本。6.2.1 投資回收期的計算 （6.1）式中： 總投資額，取總投資額萬元； 年平均凈收益，萬元；代入式中得：（年） 基準回收期，年；因為，所以經濟可行。投資回收期用平均年凈收益來返本的總投資額。投資回收期靜態(tài)經濟評價方法，設備投產后以每年取得的凈收益，包括利潤和設備折舊費，將全部投資即固定資產投資和流動資金回收所需時間，以年為單位，從建設年算起。 （6.2）表6.1 設備工作狀態(tài)圖 （單位：萬元）時期（年）12345678910建設期3030年凈收益510151520202525累計凈收益-30-55-50-40-25-1010305580 由表6.1中查得數(shù)據代入式6.2得：年中小型企業(yè)冶金設備年，所以經濟上合理。6.2.2 設備合理的更新期的計算設備是可修復設備，隨著一次次年修它的性能總是逐漸下降，老化費用逐年增加，若不計殘值，可用低老化數(shù)值法計算設備合理更新期。因為年久老化增加值逐年增加，如維護和修理費用燃料動力費超額支出，合理使用期為： (6.3)式中： _總投資額，取萬元； _年久老化增加值，取萬元；代入式6.3得：（年） 設備使用到11.3年時，費用最小，再繼續(xù)使用則費用迅速增加，應該更新。結論 經過了兩個多月的緊張工作，我在畢業(yè)設計中積累了很多經驗。通過查閱相關資料，我掌握了更多的設計方法和思維方式。結合所學的專業(yè)知識和畢業(yè)實習現(xiàn)場的參觀，使我對所學的理論知識有了更深層次的理解和認識。在徐老師的悉心指導和同學們的耐心幫助下，我順利完成了鋼卷運輸車設計的畢業(yè)任務。設計出的鋼卷運輸車具有便維修、裝拆方便、安全可靠和節(jié)能環(huán)保等特點。綜合本次設計的具體內容，得出以下結論： （1）介紹了國內外研究狀況和相關領域中的研究成果，和鋼卷運輸車的研究設計方法。 （2）該鋼卷運輸車在設計時主要實現(xiàn)了車體行走和托舉鋼卷升降兩個功能。根據鋼卷運輸車的實際要求完成了行走機構和升降機構的設計任務。 （3）為了鋼卷運輸車能夠正常行走，滿足小車