机械设计毕业论文：350T推钢机传动部分设计.doc

1、 本科毕业论文 （ 20 届） 350T 推钢机传动部分设计 所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文 II 摘 要 推钢机是位于加热炉炉后辊道旁，用于将辊道输送来的钢坯推进加热炉，当加热炉内装满钢坯后，推钢机在推入一块钢坯的同时，在炉前推出 一块已加热好的钢坯滑入炉前辊道，由辊道将其送往轧机进行轧制。本次设计主要对 350 吨推钢机的传动部分进行设计计算。主要内容为传动级数的选择，传动比的分配，传动方式选择以及传动齿轮和轴的设计计算。本次设计主要的难点为较大传动比的分配和轴扭断现象的解决。目前，推钢机的种类主要有螺旋式、齿条式

2、、曲柄连杆式和液压式，其性能和要求各不相同。根据各种推缸机的特点，结合 350 吨推钢机推力大、行程大的特点，我选用传动效率高、使用可靠、行程大的齿条式结构。本次设计的结构分为概论、传动比电动机的选择、齿轮设计计算及强度校核、轴的 设计计算及强度校核、结论、致谢、参考文献这六部分。 传动比的分配方式有按最大运动精度分配传动比、按最小转动惯量分配传动比、按最小体积分配各级传动比。由于 350T 推钢机运动精度要求不高，体积较大，高强度低速度的特点，选择传动比分配方式为按最小体积分配传动比。 关键字： 推钢机；减速器；传动机构 本科生毕业论文 III Abstract The abschieber

3、 locates besides the roller way at the back of the heating furnace, which is used to pushing the billets from the roller way to the heating furnace. This project makes design and calculation mainly on the transmission part of the 350-ton abschieber. The main content is about the selection of transmi

4、ssion level and mode, the distribution of transmission ratio, and the design and calculation on the transmission gear and axis. When the heating furnace is full of billets, the abschieber would push the billet that already heated to the place in front of the furnace while adding a new billet into it

5、. And then the heated billet would be transported into the rolling mill. The difficulty of this project is mainly on how to solve the phenomenon of axis twisting and distribute a relatively larger ratio. Nowadays, the abschieber has three types, which are screw type, rack type, crank connecting type

6、 and hydraulic type. Different types have different functions and requirements. Faults: leak, often maintenance, the high cost of single machine According to the characteristics of various push cylinder machine, combined with 350 tons of steel machine thrust large tyre travel, I choose the character

7、istics of high transmission efficiency, use reliable upper-and-lower travel in structure. Rack type push by the transmission device (steel machine motor and reducer, coupling and gear axle, rack, pressure roller), push-rod, base and travel controller etc. The structure of this design is divided into

8、 six parts including the introduction, the section of transmission ratio motor, the design and calculation of gear and axial and checking on their strength, and also conclusions, acknowledgement, and last the references. There are several ways of distribution of transmission ratio, and they are sepa

9、rately based on maximum kinematic accuracy, minimum rotational inertia and minimum volume distribution. However, the way based on the minimum volume is the best choice because the demand of kinematic accuracy of the 350T abschieber is not high and has the features of large size, high strength low sp

10、eed. Keywords: Pushed steel machine; reducer; Transmission mechanism 本科生毕业论文 IV 目 录 前言 .1 第 1 章 概论 .2 1.1 国内外发展现状 .2 1.2.1 设计目的 .2 1.2.2 研究的基本内容 .2 1.2.3 本次设计的主要难点 .2 第 2 章 传动比的分配和电动机的选择 .3 2.1 推钢机的工作推力 .3 2.2 推杆推钢速度及返回速度及电动机的选择 .3 2.3 传动比的分配 .3 2.4 各轴转速及转矩计算 .4 2.4.1 转速计算 .4 2.4.2 计算各轴输入输出功率 .4 2.4

11、.3 各轴输入输出转矩计算 .4 第 3 章 齿轮的设计 .5 3.1 第一级传动齿轮对参数 计算 .5 3.1.1 选定齿轮材料，齿数，精度等级，齿轮类型 .5 3.1.2 按齿面接触强度计算设计 .5 3.1.3 按齿根弯曲强度计算设计 .7 3.1.4 几何尺寸计算 .8 3.2 第二级传动齿轮对参数计算 .9 3.2.1 选定齿轮材料，齿数，精度等级，齿轮类型 .9 3.2.2 按齿面接触强度计算设计 .9 3.2.3 按齿根弯曲强度计算设计 . 11 3.2.4 几何尺寸计算 . 12 本科生毕业论文 V 3.3 第三级传动齿轮对参数计算 . 12 3.3.1 选定齿轮材料，齿数，精

12、度等级，齿轮类型 . 12 3.3.2 按齿面接触强度计算设计 . 13 3.3.3 按齿根弯曲强度计算设计 . 14 3.3.4 几何尺寸计算 . 15 3.4 齿轮齿条传动强度校核 . 16 3.4.1 参数选择 . 16 3.4.2 强度校核 . 16 3.4.3 齿轮参数计算 . 16 第 4 章 轴的设计 . 17 4.1 轴的设计 . 17 4.1.1 参数确定 . 17 4.1.2 轴的结构设计 . 18 4.1.3 轴上载荷计算 . 20 4.1.4 精确校核轴的疲劳强度 . 22 4.2 轴的设计 . 25 4.2.1 参数确定 . 25 4.2.2 轴的结构设计 . 26

13、4.2.3 轴上载荷计算 . 28 4.2.4 精确校核轴的疲劳强度 . 29 4.3 轴的设计 . 32 4.3.1 参数确定 . 32 4.3.2 轴的结构设计 . 33 4.3.3 轴上载荷计算 . 34 4.3.4 疲劳强度精确校核 . 36 4.4 轴的设计计算 . 38 本科生毕业论文 VI 4.4.1 参数确定 . 38 4.4.2 轴的结构设计 . 39 4.4.3 轴上载荷计算 . 40 4.4.4 疲劳强度精确校核 . 42 参考文献 . 45 结论 . 46 致谢 . 错误 !未定义书签。 本科生毕业论文 1 前言 我国的钢铁工业发展迅速，钢铁的产量与质量得到了巨大的提高

14、。 推钢机 是冶金轧钢生产线上将钢坯推进加热炉内进行加热的专用设备，它充分使用了液压油缸和液压系统的出力大，体积小操作方便的优点。充分使用了液压油缸和液压系统的出力大，体积小操作方便的优点。使推料工序得到减化，同时也降低了设备成本。 推钢机 以先进的自动化控制设备和计算机技术的应用，冷轧不锈钢带、硅钢带、精密合金钢带、稀有合金带、高精度极薄冷轧碳素钢带等各种高精度高品质产品的出产，大大地促进了轧钢生产企业的经济效益和竞争能力，有力地提升了我国轧钢生 产企业的形象。 本次设计主要对 350吨推钢机的传动部分进行研究。 目前，推钢机的种类主要有螺旋式、齿条式、曲柄连杆式和液压式，其性能和要求各不相

15、同。其特点分别为，一、螺旋式，优点：体积小，重量轻，结构简单，便于制造，投资少，上马快。缺点： 传动效率低，零件易磨损，推力、行程小。二、齿条式，优点工作稳妥可靠，传动效率高，不需要经常维修，推力、行程大。缺点：结构复杂，自重大，横向占地大。三、曲柄连杆式，优点：推速高，操作灵活。缺点：结构复杂，自重大，行程小。四、液压式优点：推力大，推速易控制，结构简单，尺寸紧凑， 重量轻，能自润滑，调压方便。缺点：漏油，勤维修，单台建站费用高，行程小。 根据各种推缸机的特点，结合 350 吨推钢机推力大、行程大的特点，我选用传动效率高、使用可靠、行程大的齿条式结构。齿条式推钢机由传动装置（电机、减速机、联

16、轴器、齿轮轴、齿条、压辊装置）、推杆、机座、行程控制器等组成。 本科生毕业论文 2 第 1 章 概论 1.1国内外发展现状 “十一五 ”期间，我国轧钢工业仍在快速发展。我国轧钢工艺及装备技术取得较大进展，在一些领域中已达到或接近国际先进水平。全国生铁产量，逐步上升。同时， 2010 年全国 重点钢铁企业高炉轧钢技术经济指标达到历史最好水平。 我国轧钢设备与国外的主要差距是大型成套热、冷连轧机的关键技术。随着电力电子技术、信息技术及现代控制理论的发展，国际上冶金机械机电一体化水平提高很快，大型成套热、冷连轧机技术取得了 巨大 突破。轧机主传动采用微处理实现数字式控制；轧线实现分级全计算机控制和综

17、合自动化；矢量控制原理、自适应控制原理、自寻追优调节等现代控制理论的实用化，从而将现代大型成套热、冷连轧机的装备水平大大提高 。 我国推钢机主要是由机械型向液压型发展。 无论是使用效果还是经济方面液压推钢机都优于机械 推钢机 :1、机械式（齿轮齿条）推钢机制作成本及复杂程度远远高于液压推机，并且体积庞大笨重，噪音大，随机控制性能差； 2、机械推钢机维护要比液压推钢机麻烦，一但出现故障必须停机待修； 3、维护工作量及维护成本远远高于液压推钢机。液压推钢机在推力上远远高于机械式推钢机：同样功率的情况下两者的推钢能力要差好多倍，如果同样推动 250 吨钢坯，液压推钢机只需要 55 千瓦的驱动功率即可

18、满足要求，但机械推钢机要达到200 千瓦以上的驱动功率才能正常工作 可见 从生产成本上远远低于机械推钢机 。 1.2.1 设计目的 设计一台在高温和大推力 作用下的 350t 推钢机，根据推钢机工作的要求，对推钢机 传动系统进行设计 ，并进行强度核算；主要是进行 传动部分 设计及强度计算。 1.2.2 研究的基本内容 1) 传动级数的选择， 2）传动比的分配 3）传动方式选择 4) 传动齿轮的选择。 1.2.3 本次设计的主要难点 1) 由于受力很大，传动比较大，减速机设计的主要问题在于传动级数的选择以及传动比的分配。 2) 齿 轴在推钢过程中，经常出现轴扭断的现象，因此需要进行齿轴截面形状设

19、计，并对其进行各种必要的强度核算。 本科生毕业论文 3 第 2 章 传动比的分配和电动机的选择 2.1 推钢机 的工作推力 350T 推钢机选择双杆式，每杆推力为 175 吨 ,根据钢锭在不同副材料面的滑动的摩擦系数在 0.120.27 之间，为留有余量取 u 0.3 所以单杆的推力 mguF 175 9.8 0.3=514.5KN 2.2推杆推钢速度及返回速度及电动机的选择 根据设计要求，推杆返回速度 smv /24.0 推钢速度 smv /06.0 理论需要的功率 VFP 514.5 0.06=30.87KW （ 2-1） 选择 电动机为 Y250S-8 型三相 异步电动机 额定功率 N=

20、37KW 额定转速为n=250r/min 2.3传动比的分配 试选齿轮齿条传动对的输出齿轮分度圆直径 d=600mm 根据推钢速度 smv /06.0 得出 输出轴转速为 m in/91.114.3 60 rdvn （ 2-2） 总传动比 出电ni n 130.8 （ 2-3） 传动比的分配方式有按最大运动精度分配传动比、按最小转动惯量分配传动比、按最小体积分配各级传动比。由于 350T 推钢机运动精度要求不高，体积较大，高强度低速度的特点，选择传动比分配方式为按最小体积分配传动比。为简化计算做以下几点假定 1、个齿轮宽度相同 2、各主动轮 1 和 2 有相同的直径 3、所有齿轮材料相同 4、

21、轴体积忽略不计。这样，齿轮传动系统所占的体积为 ）（ 242“22221b14.341 DDDDV （ 2-4） 由于 22,12122 i）（DD，iii 2,32,1 ， 22122,3223 i ii ）（）（，、DD ， D1=D2 代 入 V 的 公 式 中 。 可 以 得 到)()2(14.341 2,122,1222,121 ifi iibDV ，可以看出：当 i1 ,2 取值不同时 V 值不同，令0242,12,1 iididf 时候体积最小，即 22,1ii ，可得 3,22,1 ii 。由此看出当传动比相同时体积最小。又因为 该传动系统分为两部分即两个减速箱， i1 i2

22、为一组 i3 为一组，所以本科生毕业论文 4 传动比分配如下 i1 =i2 =5.7 i3 =4 2.4各轴转速及转矩计算 2.4.1 转速计算 250r/minn 4 3 . 8 5 r /m in2 5 0 /5 . 7n m in/r69.77.5/85.43n r/m in92.14/69.7n 2.4.2 计算各轴输入输出功率 第一轴输入功率 kw63.3699.03701 联入 PP 第一轴输出功率 kw9.3598.063.3611 滚入出 PP 第二轴 输入功率 kw8.3497.09.3512 齿出入 PP 第二轴输出功率 kw1.3498.08.3422 滚入出 PP 第三

23、轴输入功率 kw76.3399.01.3423 齿入 PP 第三轴输出功率 kw7.3299.098.076.3333 联滚入出 PP 第四轴输入功率 kw4.3299.07.3234 齿入 PP 第四轴输出功率 kw7.3198.04.3244 滚入出 PP 2.4.3 各轴输入输出转矩计算 电动机输出转矩 mNT 4.1 4 1 32 5 0379 5 5 0d（ 2-4） 第一轴的输入转矩 m2.137198.099.04.1413d1 NTT 滚联入 第一轴的输出转矩 m8.134398.04.14131 NTT 滚入出 第二轴的输入转矩 m6.72817.597.098.08.13437.512 NTT 齿滚出入 第二轴的输出转矩 m9.7 1 3 598.06.7 2 8 12 NTT 滚入出 依次可以计算另外轴的输入输出转矩得 ： m5.386653 NT 入 m2.378923 NT 出 m3.1 4 4 0 8 14 NT 入 m141204 NT 出