五噸單頭液壓放料機設計圖紙+論文+報告

五噸單頭液壓放料機設計圖紙+論文+報告,五噸單頭,液壓,放料機,設計,圖紙,論文,報告,講演,呈文 河南理工大學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 題目名稱 五噸單頭液壓放料機設計 學生姓名 李瑞結 專業(yè)班級 機制02-3班 學號 02080077 一、選題的目的和意義 放料機為配合各種型號的輥壓成型主機使用的放料裝置，它與成型主機、成型剪一起組成一條完整的自動生產線。做該選題的設計很有現(xiàn)實意義，目前我公司年生產5T放料機約為200臺（套）左右，而此前公司缺少系統(tǒng)而準確地設計說明和比較完整、規(guī)范的圖紙。做該選題的設計，以期能夠彌補這一缺陷。 二、國內外研究綜述 輥壓成型設備與放料機裝置同步開發(fā)，其生產和應用在國內起步較晚，從80年代后期開始，才有了較為成熟的，可有效用于生產實際的設計。較之日本、美國、臺灣晚了20—30年，其產品結構上不如上述國家的產品輕巧，在精度控制及自動化程度方面也較為落后，但近年來也有了較大的提高。 三、畢業(yè)設計所用的方法 設計過程是在導師和公司技術人員的悉心指導下，自我獨立設計 四、主要參考文獻與資料獲得情況 參考文獻： 《機械設計基礎 》 國防工業(yè)出版社 《機械設計手冊 》第1—5卷 機械工業(yè)出版社 《材料力學 》 、 《工程力學 》 資料獲得： 參考公司現(xiàn)有的放料機相關資料及自我整理收集材料 五、指導教師審批意見 指導教師： （簽名） 年 月 日 河南理大學本科畢業(yè)設計（論文） 目錄 前言………………………………………………………………3 緒論………………………………………………………………6 摘要………………………………………………………………8 一、放料機主機設計……………………………………………10 1 放料機的總體設計………………………………………..10 1.1 放料機的設計步驟……………………………………………....10 1.1.1 調查研究…………………………………………………….11 1.1.2 方案擬訂…………………………………………………….12 1.1.3 工作圖設計………………………………………………….12 1.1.4 樣機試制和鑒定…………………………………………….12 1.2放料機機組概論…………………………………………12 1.2.1放料機機組概述…………………………………………12 1.2.2機組技術參數(shù)………………………………………12 1.2.3放料機機組設備組成……………………………………12 1.2.4工藝流程…………………………………………………13 1.2.5機組的生產操作過程……………………………………13 1.2.6放料機設計基本參數(shù)……………………………………14 1.2.7設備用途………………………………………………14 1.2.8放料機的傳動系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)………………………15 1.3放料機的總體結構…………………………………………15 2 放料機主體參數(shù)的設計 ………………………………16 2.1空心主軸的設計計算………………………………………………………16 2.1.1空心主軸的直徑計算…………………………………………………16 2.1.2空心主軸的校核計算…………………………………………………20 2.2 芯軸的設計計算…………………………………………………………..24 2.3 軸承選用及壽命計算……………………………………………………..25 2.4電機選用……………………………………………………………………26 3 放料主機其他配件的設計………………………………………………………27 3.1 鏈輪…………………………………………………………………………27 3.2滑動套……………………………………………………………………….28 3.3 漲板…………………………………………………………………………29 4 放料主機的機架…………………………………………………………………32 二、 放料小車…………………………………………………………………………34 1. 小車的行程計算…………………………………………………………………34 2. 小車上下支架管計算……………………………………………………………34 3. 小車的內外轉臂的計算…………………………………………………………38 4. 油缸支撐桿………………………………………………………………………40 三、 液壓系統(tǒng)……………………………………………………………………….41 1. 液壓系統(tǒng)的設計要求……………………………………………………………42 2. 液壓系統(tǒng)方案設計………………………………………………………………42 3. 液壓系統(tǒng)原理圖設計……………………………………………………………43 結束語………………………………………………………………………………….44 致謝……………………………………………………………………………………45 參考文獻………………………………………………………………………………46 中文翻譯………………………………………………………………………………46 附：英文資料…………………………………………………………………………49 前 言 光陰似箭，歲月如梭。四年的大學生活即將接近尾聲，進行了為期近兩個月的畢業(yè)設計。大家都知道畢業(yè)設計是對大學四年來我們所學到的基礎知識和專業(yè)知識的一次系統(tǒng)性的總結與綜合運用，同時也是培養(yǎng)我們分析問題和解決問題能力的良好的機會，而且畢業(yè)設計也是大學教學的最后一個重要環(huán)節(jié)。因此，認真踏實地做好這次畢業(yè)設計不僅意味著我們能否順利畢業(yè)，而且對今后我們走上工作崗位后能否很出色的做好自己的工作也有十分重要意義。另外，畢業(yè)設計還可以培養(yǎng)我們獨立思考，開發(fā)思維和協(xié)調工作的能力，這對今后踏入社會以后能否盡快地適應社會也有很大的幫助。 通過這一環(huán)節(jié)的訓練，提高了以下能力： 1、 綜合運用所學知識和技能，獨立分析和解決實際問題的能力； 2、 綜合運用基本技能，包括繪圖、計算機應用、翻譯、查閱及閱讀文獻等的能力； 3、 調動實驗研究的積極性，技術經(jīng)濟分析和組織協(xié)作工作的能力，學習撰寫科技論文和技術報告，正確運用國家標準和技術語言闡述理論和技術問題的能力； 4、 學會收集加工各種信息的能力，以及獲取新知識的能力； 5、 培養(yǎng)創(chuàng)新意識和嚴肅認真的科學作風。、 6、 培養(yǎng)我們綜合運用和鞏固擴展所學知識，提高理論聯(lián)系實際的能力； 7、 培養(yǎng)我們收集、閱讀、分析和運用各種資料，手冊等科技文獻的能力； 8、 培養(yǎng)學生調查研究、正確熟練運用國家標準、規(guī)范、手冊等工具書的能力； 9、 使我們更加熟練的運用AUTOCAD、Word 等計算機辦公軟件，提高計算機輔助設計的能力； 10、訓練和提高機械設計的基本理論和技能； 11, 培養(yǎng)我們的團隊合作意識。 本次畢業(yè)設計的課題是5噸放料機的設計。5噸放料機是用來配套成型主機使用的，具有結構輕巧，使用方便，自動化程度高，與各種形式的成型主機，成型剪，電腦控制柜一起組成一條完整的自動化生產線。為了更好的完成本次畢業(yè)設計，從三月底開始，就不間斷的結合自己的畢業(yè)設計進行了畢業(yè)實習。根據(jù)所選的課題，有重點的選擇了實習工廠——廈門正黎明冶金機械有限公司，在工廠里我們重點了解了5噸放料機的基本結構和基本工作原理，以及其重要部件——放料小車的工作原理。從而對放料機有了一個更直接、更感性的認識，對此次畢業(yè)設計有很大的幫助。 此次設計的主要內容有：問題的提出、總體方案的構思、可行性設計、結構設計以及對未知問題的探索和解決方案的初步設計，裝配圖、零件圖等一系列圖紙的設計與繪制，最后包括畢業(yè)設計說明書的完成。 這次畢業(yè)設計是在焦鋒老師的帶領和指導下完成的。在做畢業(yè)設計的期間，自己遇到了諸多的問題，很多時候都是向老師請教，這樣必然會給老師帶來很多麻煩，勢必會影響老師的工作，但是老師還是抽出時間來給我們輔導，一步步指導畢業(yè)設計有序如期的進行下去。在畢業(yè)設計的整個過程當中，老師都給我們作了明確的計劃，有安排地去完成，而不至于在設計過程中沒有目標，如果那樣會使設計很盲目。設計每進行一步，焦鋒老師都要認真的檢查，耐心細致的指出設計中出現(xiàn)的錯誤和不恰當?shù)牡胤剑⒅笇覀冃薷暮屯晟?。每次輔導對學生提出的問題都認真的解答。陳老師為我們的設計付出了巨大的心血，在此，我向焦鋒老師表示由衷的謝意！ 本次畢業(yè)設計的題目是5噸放料機的設計，設計放料機應該滿足的基本要求有以下幾點： （1）適用范圍。放料機的適用范圍是指配合成型主機的類型，以及所放料的彩板的重量、類型、材料和尺寸范圍等。 （2）輔機設備運轉控制精度。 （3）生產率。放料機所配合使用的成型主機的生產率通常指單位時間內成型主機所能成型的彩板數(shù)量。 （4）自動化程度。 （5）操作安全方便和工作可靠。 （6）效率，使用期限和成本等等。設計時還應該注意使放料機體積小，重量輕，占地面積小，外形美觀以及注意防止環(huán)境污染，如減少噪音，防止漏油等等。 對于上述所提到的各項技術—經(jīng)濟指標，在設計放料機的時候應該綜合考慮。因為我做的主要是5噸放料機機械部分的設計，所以還要兼顧其他方面，這是個挑戰(zhàn)又是個機會，鍛煉了自己在設計時要綜合考慮問題，認真的分析機構工作原理的能力。具體將在下面的章節(jié)中進行詳細的敘述。 緒 論 機械工業(yè)的生產水平是一個國家現(xiàn)代化建設水平的主要標志之一。這是因為工業(yè)、農業(yè)、國防和科學技術的現(xiàn)代化程度，都會通過機械工業(yè)的發(fā)展程度反映出來。人們之所以要廣泛使用機器，是由于機器既能承擔人力所不能或不便進行的工作，又能較人工生產改進產品的質量，特別是能夠大大提高勞動生產率和改善勞動條件。機械工業(yè)肩負著為國民經(jīng)濟各個部門提供技術裝備和促進技術改造的重要任務，在現(xiàn)代化建設的進程中起著主導和決定性的作用。所以通過大量設計制造和廣泛使用各種各樣先進的機器，就能大大加強和促進國民經(jīng)濟發(fā)展的力度，加速我國的社會主義現(xiàn)代化建設。 制造業(yè)是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標志著該國家或地區(qū)的經(jīng)濟實力、科技水平、生活水準和國防實力。成型主機是機械制造業(yè)中的冷彎成型設備。隨著社會需求和科學技術的發(fā)展，對成型主機設計要求越來越高，相應地也對輔機設備—放料機提出了更高的要求。尤其是微電腦控制的出現(xiàn)，使主機向自動化控制、運行平穩(wěn)、高精度的方向發(fā)展。因此，對輔機的精度和自動化控制等各方面的要求也就越來越高。 “工欲善其事，必先利其器”。為了得到更高的產品質量（包括產品的尺寸精度、板面狀況、板形、強度、耐疲勞強度等各項技術指標）以及數(shù)量上的要求，滿足生產、生活和科學技術發(fā)展的需要，進而適應社會的發(fā)展和生產力水平的提高，加速社會主義現(xiàn)代化建設，我們必須不斷的對國民經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱進行改造和提高，才能夠為其它的行業(yè)的發(fā)展提供更多的基礎設施和良好的發(fā)展環(huán)境、條件。這就要求我們機械制造專業(yè)的工人及科研人員要對機械設備進行適應生產力發(fā)展的改造，創(chuàng)新以及發(fā)明。我們這些即將大學畢業(yè)的機械制造專業(yè)的學生，要進行對本專業(yè)所學習的知識進行綜合的運用和掌握，為此我們要進行畢業(yè)設計，要自己動手進行設計，為社會主義現(xiàn)代化建設的發(fā)展貢獻力量，也要從此邁出展現(xiàn)自己價值的第一步。 本次設計是本公司生產實際的需要，設計配合各種成型主機（角馳760/950，、yx28-410-820成型機，Q900A型機，yx66-470型機等）使用的5噸放料機，其型號為5T x 1250mm,它與成型主機，成型剪，電腦控制柜一起組成一條獨立完整的自動化生產線。本次設計力圖使設備運轉更加的平穩(wěn)，節(jié)約勞動力，保證精度的要求，提高生產的效率。但由于本人的水平有限，結合生產實際應用設備的能力有限，故沒有能夠做到很詳細的設計，而且還有許多地方有待改進，望導師給以指導和批評。 摘要 本次放料機的設計是5噸 x 1250mm放料機，是用來配套成型主機使用的，它與各種形式的成型主機，成型剪，電腦控制柜一起組成一條完整的自動化生產線。 放料機整機主要有三大部分，即放料機主機，放料小車，整機液壓和電氣系統(tǒng)。三者互相配合，缺一不可，共同組成統(tǒng)一的整體，完成整體特定的功能。 第一部分介紹放料機主機設計，從放料機主體結構設計，放料機主要參數(shù)的確定，到放料機傳動系統(tǒng)，以及放料機其他主要配件的設計。 第二部分是放料小車的設計，具體是確定小車的行程，小車的內外轉臂，小車各支撐桿，使其完成一個鋼卷放上小車并送上放料主機的功能。 第三部分是液壓系統(tǒng)，包括放料機主機芯軸推動的油壓系統(tǒng)以及放料小車撐桿的液壓系統(tǒng)。 . 關鍵詞：放料機、放料小車、成型主機 Abstract It was five ton X 1250mm discharge machine，be intended to mating moulding mainframe used，it alongside with multiform moulding mainframe，moulding cut，computercontrolled tank compose item rounded automatic production line that that of these degree discharge machine DESign. The discharge machine complete machine mostly has three in a great measure，namely discharge machine mainframe，discharge bogie，complete machine hydraulic pressure and electrical system. three soprano interwork， hard up one incoagulable，together compose unify whole，finish whole specific function with into. The DESign of the the first part introduce discharge machine mainframe DESign，from discharge machine major structure DESign，discharge machine major parameter forsooth book， till discharge machine transmission agent，as well as discharge machine rest mostly appurtenance. It was discharge bogie 'DESign，concretion yes ascertain bogie' journey，bogie 'inside and outside tumbler，bogie each buttress，lead thereof finish one coil of strip radiating matter upper bogie combine deliver upper discharge mainframe' function with to up that second part. It was hydraulics，include discharge machine mainframe pivot impel oil hydraulic system and discharge bogie stay bar 'hydraulics as well to that third part. Keyword：discharge machine, discharge bogie, moulding mainframe 一.放料機主機設計 1. 放料機的總體設計 放料機設計，是設計人員根據(jù)成型輔機使用功能的要求和制造部門的可能，運用有關的科學技術知識，所進行的創(chuàng)造性的勞動。隨著生產的發(fā)展，使用部門對成型輔助設備的要求也在不斷的提高，而科學技術的發(fā)展和工藝水平的提高，又為制造部門創(chuàng)造了實現(xiàn)使用要求的條件，從而使放料機的設計與制造獲得了迅速的發(fā)展。尤其是微電腦控制的出現(xiàn)，成型輔機逐步向自動化、智能、高實用性的方向發(fā)展。因此，對放料機的精度、生產效率、可靠性等各方面的要求也越來越高。于是，又相繼出現(xiàn)了一些設計放料機時必須考慮的問題，如放料機的自停性、精度、剛度、抗震性、低速運動平穩(wěn)性、熱變形、噪聲和磨損等。 1.1 放料機的設計步驟 放料機的設計是由低級向高級發(fā)展的，在設計的初級階段，主要由電機帶動，手動控制機器運轉。出現(xiàn)微電腦控制以后，通過光電傳感器的配合以及液壓系統(tǒng)的使用，實現(xiàn)良好的自停效果及合理控制，很好地配合成型主機的工作。對放料機的運動精度、剛度、抗振性、低速運動平穩(wěn)性、熱變形、噪聲和磨損及刀具的選擇等綜合性能的設計，這大部分需要通過放料機性能試驗進行，有些可以通過理論性分析，做出可行性判斷。 1.1.1 調查研究 調查研究的內容一般包括有：（1）學習有關的放料機設計的工作原理，了解使用功能，明確設計要求：（2）調查了解本單位對新放料機的要求；（3）詳細了解本公司的設備條件、技術能力和生產經(jīng)驗；（4）收集國內外同類型機床的技術文獻和圖紙資料，注意了解新技術在同類輔機設備上的應用情況；（5）對于新采用的工藝和結構，必須先經(jīng)科學實驗，通過實驗取得足夠的數(shù)據(jù)后，才能應用與設計。 1.1.2 方案擬訂 在調查研究和科學實驗的基礎上，通?？梢詳M訂出幾個方案進行分析比較。每個方案包括的內容有：工藝分析、主要技術參數(shù)、總布局、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、主要部件的結構草圖、實驗結果及技術經(jīng)濟效果分析等。 在生產中用機械加工方法直接改變毛坯的形狀，尺寸和材料性能，使之成為零件的過程，叫做機械加工工藝過程。設計時，工藝方案的擬定是否合理，對生產效率和產品質量有著極大的影響。 制定工藝方案時，應首先分析生產類型。生產類型是衡量生產規(guī)模的標志。生產類型不同，生產組織，生產管理，車間布置以及毛坯、設備、工具、加工方法和工人熟練程度等方面的要求程度均有所不同。在大量生產下，每個工序任務比較穩(wěn)定，因此，有條件采用高效率專用機床和工夾具，勞動效率可大大提高，產品成本也可降低。但產量小的情況下，如果仍使用高效率的專用機床和工夾具，由于加工對象經(jīng)常改變，勢必造成機床調整的復雜化，降低機床利用率，提高加工成本。所以制定的工藝過程應與生產類型相適應，以取得合理的經(jīng)濟效果。 由本公司放料機生產使用要求，可知設備生產類型是中批生產，因此可以由此來進行方案的擬訂。 1.1.3 工作圖設計 首先，繪制放料機總圖和各部件裝配圖，確定其結構：其次，繪制放料機的全部零件圖：然后，整理放料機機有關部件與主要零件的設計計算說明書，編制各類零件明細表，編寫機床說明書等技術文件；最后，對有關圖紙進行工藝審查和標準化審查。 1.1.4 樣機試制和鑒定 對樣機要進行試制和鑒定，合格后再進行小批試制以考驗工藝。在試制、試驗和鑒定的過程中，根據(jù)暴露出來的問題，對圖紙進行修改，直到產品達到使用要求為止。這時，設計工作就基本完成了。 1.2 放料機機組概論 1.2.1概 述 本機組系根據(jù)客戶需要專業(yè)設計的C型鋼檁條機，設計合理、技術先進、使用安全可靠，生產率高、經(jīng)濟效益好。 機組主要工作過程是：將成卷的原料板通過放料機開卷后直接送入輥壓設備中，經(jīng)若干道輥壓后成為C型板材，而后，按所需長度進行沖孔、切割。 本機組輥壓出的型板廣泛用作屋梁及墻梁，板形大方、強度高、安裝方便、使用壽命長。 1.2.2 機組技術參數(shù) 參 數(shù) 尺 寸 工作高度（即鋼板運行時高度） 725mm 最大工作寬度 Max. 1200 mm 外形尺寸( 長×寬×高) 24000×2150×1750mm 工作速度 APPROX. 15m/min 機組總重量 APPROX. 11Ton 1.2.3機組設備組成 本機組由下列各機臺所組成：（參見“機組工藝流程圖”） ① 液壓放料機（C/Z型鋼檁條機專用）；②成型主機；③ 液壓成型剪；④ 成品托架；⑤電腦控制柜； 機組各組成部分可獨立工作，互不受制約。 1.2.4 工藝流程 成型并自動引送 電動放料 流程框圖如下： 成型主機 限寬 液壓放料機 上料 行車（5Ton） 成卷鋼板 成品托架 定長剪切 成型剪 人工卸料 1.2.5機組的生產操作過程 （參見“機組工藝流程圖”及“流框程圖”） 1． 用行車將成卷的原料板吊裝到液壓放料機上，通電啟動液壓放料機，按下按紐漲緊葉片夾緊鋼卷。 2． 手牽著料頭至成型主機，根據(jù)進料寬度調好限寬后，開動主機，主機自動將原板輥壓成C型檁條并引送到成品托架上進行沖孔剪切。 3． 當成型板達到用戶所需長度時，主機停止工作，成型剪進行剪切。 4． 剪切后人工將成品搬卸到指定位置。 這樣，機組一個工作周期結束。 1.2.6放料機設備設計的基本參數(shù) 參 數(shù) 尺 寸 鋼卷重量 Max.5Ton 旋轉體中心高 1050mm 放料鋼卷內徑 Max. 500mm, Min. 490mm 放料鋼卷外徑 Max. 1500mm 放料鋼卷板寬 Max. 600mm 1.2.7設備的用途及性能特點 本機用于送放成卷的彩色鍍鋅鋼板,鍍鋅鋼板,鋼板等。 1.2.8 設備的傳動系統(tǒng)與電氣系統(tǒng) 本機采用液壓傳動系統(tǒng)漲緊、放松鋼卷內徑。鋼卷內孔對準后，按下漲緊；待鋼卷轉動2至3圈后，托住鋼卷進行第二次漲緊。在整個放料過程中，若發(fā)現(xiàn)鋼卷內孔漲緊裝置有所松動，可再按下漲緊按鈕進行漲緊補嘗。 安裝在液壓缸上拉桿能左右運動，主要是帶動四爪漲緊鋼卷內徑。鋼卷內徑漲緊后，壓緊送料輪帶動鋼卷旋轉放料，牽引料頭進入主機第一道軋輥；至此，即可松開并關閉壓緊送料裝置。啟動主機，鋼板進入輥輪成型。然后鋼板拖動鋼卷轉動，從而鋼板從放料架上連續(xù)放出。 放料機的具體操作規(guī)程如下： 1. 合上配電板中的微型斷路器(QF1)以使放料機通電，控制面板上的電源燈(HL1)亮，此時可 2. 按下按鈕油泵開(SB2)，則油泵燈(HL2)亮，油泵電機(M)開始運轉（注意要使油泵按規(guī)定方向運行）。 3. 通過分別點擊按鈕漲緊（SB3）和按鈕松開（SB4）控制葉片活動，使鋼卷內孔張緊或松開。 4. 按下按鈕急停(SB1)，則油泵電機停止運轉。 1.3 放料機總體結構設計 放料機分為放料主機及放料小車兩大部分，鋼卷的轉動由點及帶動，結合放料機的功能要求，可大體確定放料機完整的機構示意 如下所示： 其中： 01——油缸 02——主軸 03——漲板 04——放料小車 05——機架 06——電機 2 放料機主體參數(shù)的設計 計算說明及過程 計算結果 2.1 空心主軸的設計計算 鋼卷的預定寬度為1200mm,為使放料機放上機架后能有足夠的寬度，應適當增加主軸伸出部分的長度，取主軸伸出部分的長度為La=1280mm,在放料機的機架中間放置電機及減速器，所以應留有足夠的空間，一般圓柱減速電機其橫向長度為700mm,取Lb=800mm,則空心主軸長度為L=L1+L2=2080mm。鋼卷放上機架，在漲板撐緊后，鋼卷對漲板的作用為均布載荷，為達到這一要求，可使空心主軸上兩個支撐點（P1、P2）的位置盡量合理化，可使L1=L3,L2=2*L1。設1、2點的受力為P1、P2，軸承A、B初的受力為PA、PB,則空心主軸的受力示意圖如下： 對A、B列彎矩方程： 對A點取矩有： ① 對B點取矩有： ② 對2點取矩有： ③ 又有：P1= P2=P/2=5/2 x 9.8 x =2.45 N ④ 聯(lián)立①、②、③、④可得： P1= P2=P/2=2.45 N PA= N PB= N 鋼卷的內徑為490mm—500mm,外徑為1000mm,重量為5噸，其轉動慣量為： 成型主機的成型速度為V=15 m/min=0.25 m/s,則角速度： 轉速n=30/π=10 r/min 工程實際中，在正常運轉下，急停剎車要求主軸能在2 S時間內停下來，則其角加速度應為： ε= 主軸，撐板部分的重量約為1噸，則主軸的扭矩為： εN.m ∵ T=M=N.m ∴ P=0.98Kw 繪制主軸的彎矩圖和扭矩圖，如下所示： T=937.5N.m 由彎扭組合有： 可得： 取 軸上有鍵槽，d增大5%，取d=90 mm 2.1.2 空心主軸的校核 考慮彎扭矩的聯(lián)合作用，軸的安全系數(shù)為： ⑤ ⑥ ⑦ 式中： ---只考慮彎曲應力時的安全系數(shù) ---只考慮扭轉剪應力時的安全系數(shù) ---分別為對稱循環(huán)時彎曲與扭轉的疲勞極限按下式計算： ---分別為零件受彎曲與扭轉時所引起的有效應力集中系數(shù)（查《機械設計基礎》表6-4，6-5，6-7，6-8） β—表面質量系數(shù)，查表6-8，6-9 ---分別為零件受彎曲與扭轉時的絕對系數(shù)，查表4-10 ---分別為材料在彎曲與剪切時平均應力的折算系數(shù)，查表6-1 ---分別為所考慮的剖面上的彎曲應力幅與平均應力 ---分別為所考慮的剖面上的扭轉剪切應力和平均應力 [n]---為許用安全系數(shù) 截面E，F(xiàn)受彎扭力矩較大，且有鍵槽造成的應力集中，故為危險截面。 由表6-1查出： 校核E斷面： 抗彎曲模量： 抗扭轉模量： 轉軸的扭轉應力按脈動循環(huán)考慮 轉軸的彎曲應力為非對稱循環(huán) 鍵槽引起的應力集中： Kσ=2.14 Kτ=2.05 (附表6-6) (附表6-10) β=0.9 (附表6-8) [n]---許用安全系數(shù) 材料性質均勻，載荷與應力計算精確時， 材料不夠均勻，計算不夠精確時， 把數(shù)值代入式⑥，⑦ 把上面的兩個數(shù)值代入⑤ 強度滿足要求 校核F斷面： 抗扭轉模量： 抗扭轉模量： 轉軸的扭轉應力按脈動循環(huán)考慮 轉軸的彎曲應力為非對稱循環(huán) 鍵槽引起的應力集中： Kσ=2.14 Kτ=2.05 (附表6-6) (附表6-10) β=0.9 (附表6-8) 把數(shù)值代入式⑥，⑦ 把上面的兩個數(shù)值代入⑤ 強度滿足要求 2.2 芯軸的設計計算 芯軸的材料為45號鋼， 5噸重的鋼卷內徑一般為490mm—500mm,假定放料機在撐緊狀態(tài)時，撐桿為豎直狀態(tài)，則其在豎直方向的行程為10/2=5mm?？紤]到盡量減少液壓系統(tǒng)得工作壓力，要求盡可能使用較低的油壓，同時要使油缸內外徑有一個較小的值，所以撐桿在放松狀態(tài)與豎直方向的夾角應較小，取。要使放料機能夠撐緊鋼卷，撐桿在豎直方向的行程最少應為5mm,示意圖如下所示： 設撐桿桿長為L,則： ,取L=150mm 空心主軸上兩個支撐點1，2的受力為 則芯軸受推力 預定液壓系統(tǒng)額定工作壓力為12MPa,相對于油壓，大氣壓力太小，可以忽略，所以有： 此條件很容易得到滿足，選取r=50mm 油缸的最小行程為：,取 可選油缸型號為p x L=12MPa x 100mm 芯軸在工作過程中所受推力T=2F=13130 N. 芯軸截面積： 芯軸半徑： 所以芯軸的直徑要求很容易滿足，一般情況下都不會出現(xiàn)芯軸的失效及損壞問題，但為與空心主軸配合使用，可選取較大的直徑值，取d3=40mm.同時為減輕芯軸的重量,減少油缸推力的負荷,芯軸采用無縫鋼管結構,材料為20#鋼. 2.3 空心主軸軸承選用 空心主軸受軸向力，所以選用單列圓錐滾子軸承，按額定東載荷選擇軸承 。 軸承A所受徑向載荷，軸向載荷，轉速n=10r/min,壽命預定為9000h(使用年限為二年，每天工作12h)。軸承基本額定動載荷可由下式計算： 式中：C—基本額定動載荷計算值 P—當量動載荷， fh—壽命因數(shù) fn—速度因數(shù) fm—力矩載荷因數(shù)，力矩載荷較小時，fm=1.5,力矩載荷較大時，fm=2 fd—沖擊載荷因數(shù) --溫度因數(shù) Cr—軸承尺寸及性能表中徑向基本額定動載荷 Ca--軸承尺寸及性能表中軸向基本額定靜載荷 查表7-2-8——7-2-11（機械工程手冊）得： fm =1.5，fh=2.38，fn=1.435，fd=1，=1.0 ∴ 額定靜載荷 ---基本額定靜載荷計算值 ---當量靜載荷 ---安全因數(shù) 查表7-2-14 查表7-2-16得：=1.5 ∴ 又d=90mm,查表7-2-79 ，選32018型軸承 Cr=170 KN Ca=270 KN 能滿足要求 對軸承B: n=10r/min,Lh=9000h 查表7-2-8——7-2-11（機械工程手冊）得： fm =1.5，fh=2.38，fn=1.435，fd=1.1，=1.0 ∴ 查表7-2-14， 查表7-2-16得：=1.8 ∴ 且d=90mm,查表7-2-79 ，選32018X2型軸承 Cr=122 KN Ca=192 KN 能滿足要求 2.4 電機選用 由前面計算得知，空心主軸傳遞的功率P=0.98 Kw 主軸由電機通過鏈輪帶動，中間又要克服軸承A,B的摩擦作用，所以電機的額定功率P0須大于0.98Kw,取P0=1.5Kw. 空心主軸的轉速n=10r/min,所以電機主軸必須經(jīng)過減速器變速，選用圓柱減速電動機可以很好地解決這一問題。經(jīng)過減速器后其轉速為n1=20r/min. 3. 放料主機的其他配件設計 3.1 鏈輪 電機經(jīng)減速器后帶動空心主軸轉動，其傳動比為： =2 所以大鏈輪齒數(shù)是小鏈輪齒數(shù)的二倍 L=1200mm La=1280mm Lb=800mm L1=L3=320mm P1=2.45N P2=2.45N W1=0.5rad/s ε=0.25 T=937.5 N.m P=0.98Kw Mmax=31360N.m α=0.6 Md=31365 N.m β=0.5 d=90 mm d1=45 mm W=68.3 β=0.9 Kσ=2.14 Kτ=2.05 β=0.9 L=150mm d3=40mm =1.5 n=10r/min Lh=9000h fm =1.5 fh=2.38 fn=1.435 fd=1.1 =1.0 =1.8 32018X2型軸承 Cr=122 KN Ca=192 KN P0=1.5Kw. n1=20r/min. ι=2 大鏈輪的結構和尺寸如下所示： 小鏈輪的結構和尺寸如下所示： 3.2 滑動套 套起滑動著聯(lián)接芯軸和空心主軸的作用，油缸的推力通過芯軸作用在滑動套上，又通過滑動套上的拉桿的拉動作用，從而實現(xiàn)漲板的撐緊過程。其結構和尺寸如下所示： 3.3 漲板 部分鋼板的強度較低，為防止鋼卷放上機架后變形，放料主機采用四塊漲板共同支撐鋼卷。漲板截面為圓環(huán)，漲板內側焊接支撐板，通過銷軸與撐桿聯(lián)接。其結構和尺寸如下所示： 4.放料機主機機架 放料機機架采用20#槽鋼焊接而成，主要起支撐作用，要求整個機架要有足夠的強度，能夠承當5T重的相應重量而不失穩(wěn)，在不大的額外沖擊載荷下仍能正常工作。為增加放料機的可靠穩(wěn)定性，即有有必要的強度，可以適當增加一些加強筋。又為保持機架整體的美觀和節(jié)省空間，放料機的電機放在機架中間，其結構示意圖如下所示： 二. 5噸放料小車 1.小車的行程計算 小車的上下行程： 旋轉中心高度為1530mm，小車高度為500mm。 鋼卷的最大外徑為1500mm，計算其與小車表面的高度： 則鋼卷的最低高度H==788.5mm 所以，小車的上下最大行程為1530-（500+788.53）=241.47mm。 為保證小車的安全行程，故取小車最大行程為250mm。 小車的左右行程： 導軌全長為3500mm，小車長度為1610mm。 所以，小車的左右行程為3500-1610=1890mm。取長度為1900mm。 2.2小車的上下支架管計算 對支架管，內外轉臂，液壓缸及耳環(huán)進行受力分析，可分為小車上機架在最低位置和最高位置是的兩種受力情況。 2.2.1上下支架管的設計分析： 在簡化支承系統(tǒng)中作出計算簡圖時，假定： (1).各支承件都是規(guī)則的幾何形狀； (2).其基壁及加入的隔板、筋條的厚度相等，且其間的距離也相等； (3). 支承件是薄壁構件，它們工作條件可看成是鉸支梁或在彈性基礎上的。 支架管結構的剛度： 支承件受力后變形如超過允許范圍，就會破壞放料機的度。故在支承件設計時，應考慮的問題是如何減少其受力后的變形，而為減少變形最主要的手段是提高支承件本身抵抗變形的能力，即從支承件本身結構著手來提高其剛度。 2.2.2支架管的結構形式 從受力分析中得知，支承件主要是受扭矩和彎矩，因而產生扭轉和彎曲變形。由材料力學可知： ⅰ：空心截面的慣性矩比實心的大。在相同截面積的條件下，加大輪廓尺寸，減少壁厚，可以大大提高剛度。因此，設計支承件時應使壁厚在工藝可能的前提下盡量薄一些。 ⅱ：方形截面的抗彎剛度比圓形的大，此鉆床支承件所承受的彎矩大于扭矩，則截面形狀以選擇方形或矩形為佳。 ⅲ：不封閉的截面比封閉的截面剛度顯著下降。因此，在可能條件下，應盡量把支承件的截面做成封閉的框形。 所以，正確合理地選擇截面形狀，是支承件設計的重要任務。采用加大橫斷面輪廓尺寸而減小壁厚的方法，可提高支承件剛度故一般采用空心截面，并使質量遠離形心。在支承件內壁合理地布置加強筋，可有效地提高其剛度。 2.上下支架管的設計 由支架管所受彎曲力確定直徑： 假設上下支架管受力相同，則去總受力為10T。上支架兩端受相同的力P（垂直向下）， 則： P=5/4=1.25T。 如上圖，支架管承受集中力P作用。利用平衡方程求出其反力N。設方向逆時針為正。 列出平衡方程： 其中P=1.259.8=12.25KN。 上下支架管所用材料為45鋼，其許用彎曲應力。所以上下支架管的直徑可由公式求得。 = 小車上機架處于最低位置時，由支架管所受扭矩，彎矩確定直徑： 對耳環(huán)受力分析，它受F，N作用力，兩力夾角。由平衡條件F=N， 則可求得F= =84.5KN。=N=80.9KN。 則支架管的彎扭合成強度條件為 式中：——支架管的計算應力，單位為M； M ——支架管所受的彎矩，單位為； T ——支架管所受的扭矩，單位為； W ——支架管的抗彎截面系數(shù)，單位為，； ——靜應力時支架管的許用彎曲應力，取值為60。 計算得d≥78.15mm，取d=90mm。 比較支架管受上機架的彎曲應力和彎扭合成，支架管的直徑取值為90mm。 小車上機架處于高位置時，由支架管所受扭矩，彎矩確定直徑： 對耳環(huán)受力分析，它受F，N作用力，兩力夾角，由平衡條件F=N， 則可求得F= =46.4KN，=N=39.3KN。 則支架管的彎扭合成強度條件為 式中：——支架管的計算應力，單位為M； M ——支架管所受的彎矩，單位為； T ——支架管所受的扭矩，單位為； W ——支架管的抗彎截面系數(shù)，單位為，； ——靜應力時支架管的許用彎曲應力，取值為60。 計算得d≥65mm。比較兩個不同位置，支架管直徑取大的值，則支架管直徑應取90mm。 3.小車內外裝臂的計算 上機架在最低位置時的受力情況： 內外轉臂受力如上圖，對轉臂整體受力分析，它受的合力為5T（方向垂直向下）。以內轉臂為研究對象，受力分析如下圖： 已知=2.5T。對A點，由力矩平衡方程： 可得：=55.6KN =32.1KN 則 64.2KN 上機架在最高位置時的受力情況： 已知=2.5T。對A點，由力矩平衡方程： 可得：=33.8KN =27.97KN 則 43.84KN。 比較內轉臂各個受力點及在不同位置時所受的力，最大的力為64.2KN。 4.油缸支撐桿銷軸的計算： 油缸支撐桿的銷軸選用材料為45鋼，銷軸所受最大力為64.2KN的扭轉力， 由強度條件公式： 可求得d78.9mm。取銷軸直徑為90mm。 利用銷軸的剛度條件較核： 代入得：=0.129=1。 式中：45鋼的剪切模量G=80G，對一般軸許可扭角=1。 所以，銷軸滿足剛度條件。 計算內轉臂的厚度： 由公式=2 求得d==15mm。取d=30mm。 L=1900mm P=1.25T D=22.8mm F=84.5KN =80.9KN d=90mm F=46.4KN =39.3KN d=30mm 三、液壓系統(tǒng) 1.液壓系統(tǒng)的設計要求 1. 驅動對象為5T的放料小車及放料主機。 2. 其為成批生產，為提高效率，系統(tǒng)應能滿足使用方便要求 3. 小車行進速度為0.75m/s 4 .系統(tǒng)發(fā)熱量小 5 .維修方便 2.液壓系統(tǒng)方案設計 2.1 液壓系統(tǒng)方案設計的簡述 根據(jù)主機的工作情況、主機對液壓系統(tǒng)的技術要求、液壓系統(tǒng)的工作條件和環(huán)境環(huán)境條件以及成本、經(jīng)濟性、經(jīng)濟性、供貨情況等諸多因素，進行全面、綜合的設計，從而擬定出一定各方面比較合理的、可實現(xiàn)的液壓系統(tǒng)的方案。其內容包括：油路循環(huán)方式的分析與選擇，油源形式的分析與選擇，液壓回路的分析、選擇與合成，液壓系統(tǒng)原理圖的擬定、設計與分析。 2.2油路循環(huán)方式的分析與選擇 液壓系統(tǒng)油路行環(huán)方式分為開式和閉式兩種，它們各自的特點及其相互比較見下表。 表2－1 兩種循環(huán)方式的特點 開式系統(tǒng) 閉式系統(tǒng) 油液循環(huán)方式 開式系統(tǒng) 閉式系統(tǒng) 散熱條件 較方便，但油箱較大 較復雜、須用輔泵換油冷卻 抗污染性 較差，但可采用壓力油箱或呼吸器來改善 較好，但油液過濾要求較高 系統(tǒng)效率 管路壓力損失較大。用節(jié)流調速時效率低 管路壓力損失較小，容積調速時，效率較高 限速、制動形式 用平衡閥進行能耗限速，用制動閥進行能耗制動，引起油液發(fā)熱 液壓泵由電動機拖動時限速及制動過程中拖動電機能向電網(wǎng)輸電，回收部分能量，即是再生限速（可省去平衡閥）及再生制動 其他 對泵的自吸性能要求高 對主泵的自吸性能要求低 油路循環(huán)方式的選擇主要取決于液壓系統(tǒng)的調速方式和散熱條件。一般來說，凡備有較大空間可以存放油箱且不需另設散熱裝置的系統(tǒng)。要求結構盡可能簡單的系統(tǒng)，采用節(jié)流調速或容積一節(jié)濟調速 的系統(tǒng)，均宜采用開式系統(tǒng)。例如，泵向多個液壓執(zhí)行元件供油且功率較小的機器（如組合機床、磨床等）、內燃機驅動的機器（如鏟車、高空作業(yè)車、液壓汽車起重機，裝載機及挖掘機等）以及固定式機械。 凡允許采用輔助泵進行補油并通過換油來達到冷卻目的的系統(tǒng)，對工作穩(wěn)定性和效率有較高要求的系統(tǒng)、采用容積調速的系統(tǒng)，都宜采用閉式系統(tǒng)，對工作穩(wěn)定性大且換向頻繁的機構（如一些起重機的旋轉、運行機構及龍門刨床，拉床的工作臺等）、重力下降機構（如不平衡類型的起升、動臂擺動機構等）、要求結構特別緊湊的運動式機械（如液壓汽車平板車、拖拉機、礦車及飛機等）。大型貨輪的舵、工程船舶調距槳等系統(tǒng)也常用閉式系統(tǒng)。 2.開式系統(tǒng)油路組合方式的分析與選擇 當系統(tǒng)有多個液壓執(zhí)行元件時，開式系統(tǒng)按油路的不同連接方式，又可分為串聯(lián)、并聯(lián)、獨聯(lián)以及它們的組合－復聯(lián)等。 （1）串聯(lián)： 串聯(lián)方式除第一個液壓執(zhí)行元件的進油口和最后一個執(zhí)行元件的回油口分別與液壓泵和油箱連接外，其余壓執(zhí)行元件的進、出口依次相連。這種連接方式的特點是多個液壓執(zhí)行元件同時動作時，其運動速度不隨外負載而變，故輕載時可多個液壓執(zhí)行遠件同時動作；但液壓泵的壓力負擔重，受原動機功率限制，故重載時不宜多個液壓執(zhí)行元件同時動作。另外，系統(tǒng)的壓力損失也較大。 串聯(lián)連接方式適用于中小型工程機械液壓系統(tǒng)、單泵供油的工程機械的行走機構，以保證行走的直線性。 （2）并聯(lián)： 在并聯(lián)連接方式中，液壓泵與所有液壓執(zhí)行元件的進油口相連，而其回油口都接油箱。 這種連接方式的特點是多個液壓執(zhí)行元件同時動作時，負載小的液壓執(zhí)行元件的速度會增大，但液壓泵的壓力負擔輕，為任一液壓執(zhí)行遠件的負載壓力與其相應回路的壓力損失之和。 并聯(lián)連接方式適用于多個液壓執(zhí)行元件不要求同時動作；或要求同時動作但功率較小，或工作時間較短的，如機床、機械手等；也常用于大型工程機械的雙液壓泵雙回路系統(tǒng)。 3.液壓系統(tǒng)原理圖設計 本次設計的課題為液壓單頭放料機，液壓系統(tǒng)在整機運轉過程中起著至關重要的作用，它能保證機器運轉更加平穩(wěn)，以及必要的精度。主機中芯軸推動漲桿漲緊過程和放料小車行走動作均采用液壓驅動。為降低系統(tǒng)對設備的要求和機器成本，系統(tǒng)采用的額定工作壓力為12MPa,驅動馬達采用齒輪馬達，因其價格較低，且對系統(tǒng)工作壓力要求較低。液壓系統(tǒng)的工作原理如下所示： 其中： 1—電機 2—油泵 3—溢流閥 4—壓力表 5—電磁換向閥 6—油缸 9—濾油器 11—液控單向閥 結束語 俗話說“寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來”，沒有辛勤的耕耘，就不會有大的收獲；不經(jīng)歷刻苦勤奮的學習，就不會有優(yōu)秀的成績。學習必須要有考核才能證明自己的所學。臨近結束，回想這次畢業(yè)設計，既是對我們的一次考驗，也是對我們的一次鍛煉，更能證明我們四年來的所學，自己一個大學生的價值所在。 說是考驗，因為我們已經(jīng)在以前做過幾次課程設計，對做設計已經(jīng)是不在陌生，也有了一定的水準?？墒莿偰玫筋}目時卻是一頭的霧水，不知從何下手。從來沒有過的不知所措的感覺一下子涌了上來。設計過程中要用到太多的知識，而且是綜合性的運用。而自己是知識也都忘記得差不多了，更別說什么綜合運用了！一切要從頭做起！以自己不足半斤八兩的實力去面對如此復雜的畢業(yè)設計這本身就是一個很大的考驗，但換個角度，也是一種很大的挑戰(zhàn)！ 說是鍛煉，很顯然，讓自己有限的水平來完成如此復雜的的畢業(yè)設計，這個過程就是一種鍛煉！通過本次設計，不僅把這四年大學所學到的理論知識和專業(yè)知識很好的運用在設計的過程中，而且培養(yǎng)了自己認真思考的能力，鍛煉了自己查閱資料的能力，熟悉了相關的技術政策，熟練運用國家標準，規(guī)范手冊，圖冊等工具書進行設計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術文件的獨立工作能力；并且還讓我感覺到了團體的力量，遇到技術問題時，通過小組討論，分析，在團隊的的緊密配合下和老師的指導下，我們克服了一個又一個的難題，最終總能獲得滿意的結果。對目前我們所掌握的知識和實際實踐經(jīng)驗及設計的時間來說，設計一臺機械設備很難一個人獨立完成，需要同學們之間傾力合作，才能真正發(fā)揮團體的力量。 本次畢業(yè)設計中，我做的是5噸單頭液壓放料機的設計。通過本次設計，在我的頭腦中建立了設計機械設備的具體步驟和設計時所要考慮的問題，這對今后的工作將會有很大的幫助，對一名即將踏入社會的大學畢業(yè)生來說起到了很重要的作用。 由于我們能力有限，加之時間倉促，雖然在設計過程中盡力把問題考慮全面，但在設計過程中肯定還有不足之處，希望老師同學批評指正，多提寶貴意見 致 謝 本次設計的題目是5噸單頭液壓放料機的設計，在設計過程中不斷學習并努力提升自己，不僅拓寬了知識面，而且鞏固了大學理學到的機械專業(yè)的知識。最重要的是鍛煉了自己的設計能力。可謂收獲頗豐。當然這與老師的指導是分不開的，首先我要感謝我的指導老師焦峰老師，在老師的指導下，遇到的許多問題都一一解決了。其次我要感謝學校的老師，謝謝您們在學校對我的教導，在設計的過程中還得到了機制教研室其他老師的指導，在此特向這些老師表示由衷的感謝！同時設計過程中還得到了同組其他同學們的幫助，讓我感到了集體的力量是多么的大。遇到了問題和幾個同學商討、分析，很快的就能找到正確的答案，這才使我的設計能夠如期的完成。因此，在次也向幾位同學表示感謝，謝謝他們對我的無私幫助！ 設計人：李瑞結 2006年6月 參考文獻 1、 中國紡織大學工程學教研室的編. 《畫法幾何及工程制圖