1、本科毕业论文（20 届）驱动台摆动机构机构部分设计所在学院 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 摘要升降台亦称驱动台摆动机构,它的作用是用来升降和输送轧件。该机构是构成轧机的骨架，是轧机的安装基础，其内摆动机构各零件承受着各种载荷，因此机体必须要有足够的刚度与强度。 由于本次设计的是驱动台摆动机构机构部分设计。因此，要设计一台该机构就需要对传动部分和机构部分进行合理设计，即对机构进行受力分析和动力分析，做出适当的改良。在设计中，作者深入的分析了摆动机构运行时的变化和曲柄连杆机构上的力和力矩的变化，除此之外，对该设备关键部位拉杆失效的原因进行了定性分
2、析之后，从受力和动力两方面对该设备的一些重要机构部分重新进行了设计，并且试图利用运动学和动力学建立更加完善的曲柄连杆机构模型。 该论文的研究对驱动台摆动机构的受力校核与设计提供了重要依据。【关键词】：摆动机构；受力分析；动力分析本科毕业论文1AbstractLifting platform is also called drive swinging institutions, which is used to lift and convey rolled piece. The agency is the skeleton of rolling mills, the installation o
3、f swinging institutions, which bears all kinds of load, so the body must have enough stiffness and strength.This mechanical part design is about the swing mechanism of table drive. Thus, it is necessary to design the transmission parts and the mechanical parts properly in order to design this set of
4、 mechanism, that is, conduct the force and dynamical analysis and make right improvement. In this design, the author analyses the operating changing of the swing mechanism and the force and movements changing of Crank and Connecting Rod Mechanism. Besides, after the qualitative analysis of the reaso
5、n for the failure of pull bar in the important part of this device, the author redesigns some important mechanical parts of this device from the two aspects of force and dynamic and trys to build better model of Crank and Connecting Rod Mechanism in using kinematics and dynamics.The study of this pa
6、per provides an important basis for the stress of the driver stage swinging institutions checking and design.key words: Swinging institutions; Stress analysis; Dynamic analysis本科毕业论文2目 录前言 .5第 1 章绪论 .61.1 轧机的发展 .61.2 驱动台摆动机构 .7第 2 章机构设计分析 .92.1 机构分析 .92.2 方案设计 黑箱法 .92.2.1 黑箱方法 .92.2.2 黑箱法原则 .102.3 驱
7、动台摆动机构平衡原理 .11第 3 章 摆动机构结构分析 .133.1 总 述 .133.2 多种受力状态的分析 .133.2.1 前支柱的受力说明 .133.2.2 机构分析 .13第 4 章 摆动机构运动分析 .184.1 概 述 .184.1.1 机构运动分析的目的 .184.1.2 机构运动分析的解析法 .184.2 摆动机构运动分析 .194.2.1 对机构简化的一些说明 .194.2.2 运动分析 .19第 5 章 摆动机构力的分析 .235.1 概 述 .235.1.1 机构力分析的任务 .235.1.2 机构力分析的原理和方法 .235.2 机构力分析 .245.2.1 力分析
8、前的几点说明 .245.2.2 机构力分析 .245.3 主轴的校核计算 .29第 6 章 对拉杆失效机理的分析 .326.1 概 述 .32本科毕业论文36.2 拉杆的设计及强度分析 .336.3 拉杆失效原因的分析 .39第 7 章 润滑的概述 .417.1 轧机润滑特点 .417.2 轧机（摆动机构）常用润滑技术简介 .417.2.1 单相润滑技术 .417.2.2 两相润滑技术 .427.2.3 工艺润滑技术 .427.4 油雾润滑和油气润滑的优缺点 .42结论 .44致谢 .45参考文献 .46本科毕业论文4前言驱动台摆动机构的作用是用来升降和输送轧件。该设备是热轧生产的重要环节，该
9、机构的故障将直接造成型钢热轧生产线的停产，并会产生大量废钢。该机构的工作环境是比较恶劣的，高温钢材的影响，氧化铁皮的堆积，重型设备运作的振动，重载荷等等，都对机构有较大的影响。因此，要设计一台该设备需要对传动部分和机构部分进行合理设计，本文就是针对该设备的机构部分进行的设计。当物体发生变形的原因消失后，物体仍不能恢复原来的形状，所保留下来的变形称为塑性变形。金属轧制过程是一个塑性变形过程，通过塑性变形来获得一定形状与尺寸的轧制成品。在轧制过程中，轧制材料通过轧钢机进行轧制来得到所需的轧件，但是所需轧件不是一次就能轧制完成的，要经过多次轧制才能获得。因此，轧件在进行再次轧制时需要借助一机构，以使
10、完成再次轧制过程，那就是驱动台摆动机构（亦称升降台） 。本科毕业论文5第 1 章绪论1.1 轧机的发展机械产品自十九世纪后期到本世纪四十年代，积累了数十年的生产技术经验，各类产品结构典型化，设计方法和程序也有新的改进和发展。特别是近几十年来的发展，要求不断地提高机械产品的技术经济指标。总的趋势是品种复杂化，高参数和大容量化，设备成套和自动化；以及更高的质量可靠性，维修简易，和制造成本低廉等，以其质量技术水平和商品售价取得市场竞争的优势。（1）设计工作面临的形势机械产品的技术要求日趋复杂化，高参数，大容量，高效率，低能耗，成套性和自动化，并要求产品在苛刻的技术条件下（冲击、振动、腐蚀、和湿热的环
11、境下）有高的质量耐久性和运转可靠性。新技术从发明到实际应用的周期大为缩短，在工业先进国家，从科研成果到第一台商品的制成，平均时间约五年。随着产品生产周期的缩短，要求提高新产品设计的效能。计算机的应用，增大了数据和信息处理能力，促使产品设计采用最优化技术和多方案选择，采用计算机辅助设计或自动化设计系统能更快地制出优质价廉的新产品。系统工程学的产生和发展，运筹学和控制论等理论的完善化，为先进的成套设备设计提供了有利条件。机械工业发展迅速，迫使工业发达国家的机械产品提前改型换代。（2）机械产品设计方法随着科学技术的发展，大型机械产品的设计技术，发生了很大的变化，即由经验设计向加强测试分析及自动化设计
12、方向发展。新产品的设计是过去生产经验的总结、技术知识的积累，科研成果的评价和技术标准等为基础的，并经历了不断的改进过程：经验设计时期，产品设计中运用较多的经验算式，所设计的结构及零部件的安全系数较大。只能研究整机的综合技术性能，对零部件性能掌握甚少。加强科学试验和技术分析时期，特点是提高测试技术，加强产品的科学试验，产品的整体系统试验趋于完善化。这就使原有的经验设计得到了改进和提高。自五十年代起，电子计算机开始应用于产品设计，以后计算机辅助设计日渐应用，产品设计进入自动化设计时期。机械产品的设计方法，按其采用过去经验及新技术知识程度分为四类：即组合（或积木式）设计，内插式设计，外推式设计和开发
13、性设计。轧机是实现金属轧制过程的设备。泛指完成轧材生产全过程的装备包括有主要设备辅助设备起重运输设备和附属设备等。但一般所说的轧机往往仅指主要设备。据说在 14 世纪欧洲就有轧机但有记载的是 1480 年意大利人 达 芬奇 (Leonardo da Vinci) 设计出轧机的草图。 1553 年法国人布律列尔 (Brulier) 轧制出金和银板材用以制造钱币。此后在西班牙比利时和英国相继出现轧机。1728 年设计的生产圆棒材用的轧机为英国设计的生产圆棒材用的轧机。英国于 1766 年有了串行式小型轧机19 世纪中叶本科毕业论文6第一台可逆式板材轧机在英国投产并轧出了船用铁板。1848 年德国发
14、明了万能式轧机 1853 年美国开始用三辊式的型材轧机并用蒸汽机传动的升降台实现机械化。接着美国出现了劳特式轧机。1859 年建造了第一台连轧机。万能式型材轧机是在 1872 年出现的20 世纪初制成半连续式带钢轧机由两架三辊粗轧机和五架四辊精轧机组成。中国于 1871 年在福州船政局所属拉铁厂( 轧钢厂 ) 开始使用轧机轧制厚 15mm 以下的铁板 6 120mm 的方圆钢。 1890 年汉冶萍公司汉阳铁厂装有蒸汽机拖动的横列双机架 2450mm 二辊中板轧机和蒸汽机拖动的三机架横列二辊式轨梁轧机以及 350/300mm 小型轧机。随着冶金工业的发展现已有多种类型轧机。2 轧机的主要设备有工
15、作机座和传动装置1）工作机座。由轧辊轧辊轴承机架轨座轧辊调整装置上轧辊平衡装置和换辊装置等组成。2)传动装置由电动机减速机齿轮座和连接轴等组成。齿轮座将传动力矩分送到两个或几个轧辊上。3)辅助设备包括轧制过程中一系列辅助工序的设备。如原料准备加热翻钢剪切矫直冷却探伤热处理酸洗等设备。4)起重运输设备 吊车运输车辊道和移送机等。5)附属设备 有供配电轧辊车磨润滑供排水供燃料压缩空气液压清除氧化铁皮机修电修排酸油水酸的回收以及环境保护等设备。3、轧机的发展现代轧机发展的趋向是连续化自动化专业化产品质量高消耗低。 60 年代以来轧机在设计研究和制造方面取得了很大的进展使带材冷热轧机厚板轧机高速线材轧
16、机 H 型材轧机和连轧管机组等性能更加完善并出现了轧制速度高达每秒钟 115 米的线材轧机全连续式带材冷轧机 5500 毫米宽厚板轧机和连续式 H 型钢轧机等一系列先进设备。轧机用的原料单重增大液压 AGC 板形控制电子计算器过程控制及测试手段越来越完善轧制品种不断扩大。一些适用于连续铸轧控制轧制等新轧制方法以及适应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的轧机都在发展中。1.2 驱动台摆动机构驱动台摆动机构，亦称摆动台摆动机构，或叫升降台。一般装设在二辊迭轧薄板轧机，三辊型钢轧机和三辊钢板轧机的前后，用来升降和输送轧件。在二辊迭轧薄板轧机上，从轧辊中出来的轧件送到轧机后的驱动后，驱动台上
17、升，并通过驱动台上的运输链将轧件送往上轧辊的上表面。随着上轧辊的转动，轧件递回轧机机前的驱动台上。然后，驱动台下降，将轧件送往轧机进行再次轧制。在三辊式轧机上，机后驱动台是用来接受从中下辊出来的轧件，并将轧件上升提高后送入中上辊轧制。机前驱动台是用来接受从中下辊出来的轧件，并使其下降后送入中下辊轧制。在驱动台上装设有运送轧件的辊道，其辊道可以是单独驱动或者集体驱动。为了不加重驱动台的摆动部分的重量，集体驱动辊道的电动机和减速机一般均安装在地基上。只有在尺寸受到限制时，才装在驱动台框架上。升降台的升降机构通常是采用曲柄连杆式或偏心轮式。近年来，亦有采用液压式。升降台的平衡装置，在轻型升降台上常用
18、弹簧或汽缸，在重型升降台上则用重锤平衡。轧机前后本科毕业论文7升降台的驱动，可由一台电动机驱动，通过连杆进行机械连锁（图 1）或分别由两台电动机和机械传动装置驱动而采用电气连锁。为了使带动升降台的垂直杆作近似于直线的运动，重锤杠杆的摆动角度取为 40600。 图 1- 升 降 台 简 图升降台台面长度可由以下两个条件确定：1）当轧件长度小于 1015 米时，升降台同时应作为主要工作辊道，升降台台面长度必须大于轧件最大长度的三分之二。2）为了可靠地将轧件送入轧辊，以及减少轧件在升降台与运输辊道交接处的弯曲，升降台上升至最高位置时的斜度取为 1：10 或 1：15。本科毕业论文8第 2 章机构设计
19、分析2.1 机构分析本文对摆动机构的分析主要是从结构、运动和力三方面来进行分析。由于连杆和滑槽杠杆都有最大和最小的有效长度，因此在组合上有多种组合方式，且在各种组合方式上的力和方向都不一样，要使机构在最大受力情况下也能正常运行，就要对各种组合方式进行受力分析。通过分析可确定作用在曲柄上的力，为前级减速传动设计做铺垫，也可确定在拉杆上的最大作用力，为拉杆的失效分析做基础。对机构运动分析主要是针对机构构件上的点的轨迹、速度来分析，通过轨迹的分析，可以确定某些构件运动所需要的空间，判断它们运动是否相互干涉。通过速度分析，可以确定机构中从动件的速度是否合乎要求，并为受力分析提供必要的数据。对机构的力分
20、析主要是用来确定各运动副中的约束反力和当机构的原动件按给定的规律运动时，确定需加于机械上的平衡力或平衡力矩。摆动台的工作状态有提升和下落两种，而执行提升和下落的原件就是曲柄连杆机构，因此，机构设计的好坏直接影响摆动台的工作能否正常进行。所以在对驱动台摆动机构机构部分设计时应从多方面分析。2.2 方案设计黑箱法总述：机械系统的方案设计是整个设计的关键，是从质的方面保证设计水平的重要步骤。方案设计时，首先从系统的功能要求出发，通过技术过程分析，确定技术系统的效应然后寻求解决的途径。即通过分析机械作业过程的工艺原理，确定人在技术过程中参与的程度（即机械化和自动化的程度）和技术系统的边界，确定技术过程
21、中各作业的顺序，再经过优化筛选，找出实现预定设计目标的最佳原理方案。这种方法主要是把复杂的设计要求通过功能关系的分析，抽象为简单模式，以便寻求能满足设计对象主要功能关系的原理方案。2.2.1 黑箱方法也称“黑箱系统辨识法” 。通过观测外部输入黑箱的信息和黑箱输出的信息的变化关系，来探索黑箱的内部构造和机理的方法。 “黑箱”指内部构造和机理不能直接观察的事物或系统。黑箱方法注重整体和功能，兼有抽象方法和模型方法的特征。如图所示为一般的黑箱示意图，方框内部为待设计的技术系统，方框即为系统的边界，通过输入量和输出量、使系统和环境连接起来。输入和输出量一般包括：物料量（毛培、半成品、成品、颗粒、液体等各种物品） ；能量（机械能、热能、电能、化学能、光能、核能等） ；信息量（数据、测量值、指示值、控制信号、波形等）
