1热轧带钢车间设计综述
1.1热轧带钢生产工艺的发展
从1942年美国在阿斯兰建设的1470mm带钢热连轧机和1926年在巴特勒的1070mm 带钢热轧计算起，带钢热连轧已经有70年的发展史。因为带钢热连轧生产的高效率、高经济性，因而在轧钢生产中发展的最为迅速，而且也是各种新技术应用最为广泛的一个领域。从某种意义上来说，带钢热连轧机的设备水平和工艺水平已经成为一个国家工业发展水平的一项重要标。[1]
1.1.1产品规格及产品特征
板带钢按厚度可分为厚板、薄板和极薄带钢三大类。我国将厚度大于60mm的钢板称为特厚板，20~60mm的钢板为厚板，4.0~20mm的钢板为中板，0.2~4mm的钢板称为薄板，其中0.2~1.2mm又称为超薄板带，小于0.2mm的钢板称为极薄板带材，也称箔材。
热连轧钢板产品包括钢带（卷）及由其剪切而成的钢板。而钢带（卷）可以分为直发卷及精整卷（分卷、平整卷及纵切卷）。热连轧按其材质、性能的不同可分为：普通碳素结构钢、低合金钢、合金钢。按其用途的不同可分为：冷成型用钢、结构钢、汽车结构钢、耐腐蚀结构用钢、机械结构用钢、焊接气瓶及压力容器用钢、管线用钢等。
热连轧钢板产品，钢种规格品种繁多，用途广泛。具有强度高，韧性好，易于加工成型及良好的可焊接性等优良性能，因而被广泛应用于船舶、汽车、桥梁、建筑、机械、压力容器等制造行业。各种不同用途，对钢板的材质性能、表面质量及尺寸、外形精度等要求也各不相同，因此，必须对热轧钢板产品的品种、材质、特性及其用途有所了解，才能做到经济、合理利用。
随着热轧尺寸精度、板形、表面质量等控制新技术的日益成熟以及新产品的不断问世，热连轧钢板、带产品得到了越来越广泛的应用并在市场上具有越来越强的竞争力。
[2]
1.1.2热轧带钢机组的发展历程
常规热连轧机的发展大致可分三个阶段, 即所谓第一代、第二代和第三代轧机。人们习惯上将1960年以前建设的热带钢轧机称为第一代热连轧机, 其标志是采用初轧坯, 坯料单重小；大多采用半连续布置型式；精轧机组采用人工操作, 终轧速度受穿带速度的限制, 一般小于10m/s, 没有升速轧制, 生产能力低,产品精度和质量也较低。
1961年出现的第二代轧机的精轧机组告别了人工操作, 采用了计算机控制技术, 使精轧实现了升速轧制；终轧速度提高到20m/s以上；生产线一般采用全连续布置型式。由于采用连铸板坯, 板坯重量也相应加大，轧机能力成倍提高。同时, 由于采用了板型控制装置, 带钢质量也有很大改善。计算机控制技术的应用, 为减少工人操作失误、减轻劳动强度和技术进步创造了条件, 具有划时代和里程碑的意义。
1970年以后, 大型板坯连铸机、步进式加热炉、大型粗轧机、7个机架的精轧机组、AGC技术、层流冷却技术, 以及全线基础自动化和过程自动化技术的全面应用, 将热连轧机推向一个新的发展阶段--第三代轧机。在这一阶段, 由于下游用户对产品的规格、品种、质量、性能等提出了更高的要求, 促使了热连轧机在生产规模、规格范围、板型质量、性能、能耗和环保等方面的加速发展。由于强力万能粗轧机的出现, 生产线布置型式由全连续布置转变为3/4连续布置, 并且从20世纪90年代开始又逐步过渡到半连续
布置。超宽超大步进式加热炉、定宽压力机、热卷箱、保温罩、边部加热器、全液压卷取机、各种板型控制轧机和技术, 以及无头轧制技术的应用, 使常规热连轧机生产工艺出现了重大突破, 生产能力和产品质量都有大幅度的提高, 产品规格也进步扩大。20世纪80年代以后, 常规热连轧机己经从单纯追求高产能、高速度、大卷重和品种全覆盖的指导思想, 向注重抢温保温、控轧控冷、提高成材率、降低成本、提高产品精度和板型质量等方向发展。
目前常规热连轧机的生产规模、规格范围、轧制速度和单位卷重等指标几乎发挥到极至程度, 未来的常规热连轧机将向品种专用化、规格极限化、性能高强度化、质量最优化方向发展。[3]
1.1.3 我国热轧带钢的发展概况
建国以来我国钢铁工业和技术已取得举世瞩目的成就, 但是在市场化、工业化的
发展进程中, 钢铁工业作为基础产业的重中之重,在产品质量、产品结构、工艺技术装备、技术经济指标和管理方面与国际先进水平相比仍有较大差距。我国的板带钢不能适应国民经济发展的需要, 产品质量能够达到国际先进水平的不到总产量的1/3。
随着我国粗钢产量的迅猛提高，产能过剩现象将越来越明显，钢铁企业要在日趋激烈的竞争中，占领市场，获得利润，必须要淘汰落后的生产技术，发展先进的生产技术，生产出低成本、高质量的钢材。当今世界，一些工业发达国家如美国、德国的板材比已经达到了65％～72％。随着汽车工业的迅猛发展，板带比还将迅速增长。
近年来，我国板带材的生产技术取得了很大进步，目前板带比已达到50%以上。为满足市场需要，现已建设了许多热轧带钢厂，其装机水平和生产能力可以说整体达到了国际平均水平，有的则代表着当代国际最高水平。但这只限于宝钢等大型国有企业的宽带钢生产，大量中小型企业、民营企业的技术水平却远远落后。板带钢品种多、成本低、年进口量大, 而且板带钢消费比例逐年上升, 市场潜力大, 因此板带钢的发展前景是美好的。[4]
1.2 热轧带钢生产新技术
热轧带钢生产工艺过程主要包括原料准备、加热、粗轧、卷板、焊接、精轧、冷却及飞剪、卷曲等工序。伴随着近20年来相关技术领域的技术进步, 热轧带钢生产和研究领域新技术层出不穷,推进了工艺、设备、技术飞跃式的发展。如在线测宽技术、无头轧制技术、热卷箱技术、层流冷却技术等等。
1.2.1热轧带钢发展中的新技术
（1）热轧带钢在线测宽技术
宽度的在线检测是带钢生产过程控制和成品质量检验的重要环节,对于提高成材率也有很大意义,是提高带钢生产自动化水平的关键。据估算,宽度偏差每减小1 mm ,就可提高成材率0.1 %。提高测宽仪的动态测量精度,实现全过程的宽度检测,是热轧带钢在线测宽技术的发展方向。热轧带钢在线测宽技术以光电探测技术为基础,融和了光学、微电子学、电子学、计算机学和精密机械等学科技术为一体。光电探测就是把光辐射转化成电学量的过程,并经过信息处理提取出需要的信息。光探测器是组成光电探
测系统的核心部件,其技术发展推
动着光电探测技术水平的不断提高。CCD在影像传感、信号处理和数字存储等3 大领域中已广泛应用。CCD已被普遍认为是当今光电探测系统中,最重要的半导体器件之一。
80 年代初期,由于国内对于测宽仪技术的开发尚处于起步阶段,我国热轧带钢生产线主要应用引进的国外测宽仪。由于进口价格昂贵,有些厂家引进的是国外二手设备,技术水平相当于70 年代初期。当时主要有:日本东芝公司的ACW73203、全欧电子组织( EESI) 的CD2001、英国的AD8040 、加拿大KELK 公司的ACCUBAND 测宽仪等。
80 年代中期,在冶金工业部的大力支持下,我国一些科研机构、高校开始走产学研结合的道路,利用学科优势,联合带钢生产厂家,对测宽仪进行技术开发,并投入生产线使用,获得了较好的经济和社会效益。
从80年代中期开始,上海技术物理研究所利用其在光电技术领域多年的技术积累,开展了CCD 光电尺寸检测技术的研究和应用。1992年与上海第五钢铁厂合作，开发成功热轧带钢CCD 光电测宽仪。这项技术在国内一些钢铁企业得到了推广应用，形成了能适应横列式窄带生产线到连轧宽带生产线的多种规格测宽仪。
目前，我国带钢生产线使用的测宽仪还是进口和国产并举的局面,进口测宽仪在产品的系列化、专业化方面有一定优势，而国产测宽仪在适应国内生产线的应用环境方面具有特色。[5]
（2）板带热轧无头轧制技术
无头轧制工艺由薄带坯供给工序、焊接后处理工序、精轧工序和卷取工序组成。由炼钢厂提供的板坯经粗轧后作为薄带坯。为了将薄带坯无滞后地供给焊接装置，在粗轧机出口侧设置了三位置薄带坯卷取机。三位置薄带坯卷取机可同时卷取和开卷，以缩短开卷的周期时间，同时可吸收粗轧和精轧时间的波动。前一块钢轧制过程中后续薄带坯到来时，便进入焊接工序。焊接工序在先行材和后行材同步运动的焊接装置内进行。精轧工序设备与传统设备几乎无异，为了在轧制中变更板厚，各机架压下控制和张力控制、冷却液等的温度控制都需要更佳的响应性。最后是卷取工序，在前带坯卷取几乎结束时剪切其尾端并高速卷入，然后急减速、停车，卸出带卷。接着，在切断后一带坯的头部后高速进入另一台卷取机。两台卷取机交替动作。
无头轧制的效果，可从板厚精度、温度精度和成材率等方面来考察。在厚度命中率方面，无头轧制无论是1.2mm还是1.0mm都超过了99%。这是因为常规轧制中由于穿带造成的板厚波动在无头轧制中大幅度降低；在成材率方面，无头轧制提高约1%；在精轧出口温度和卷取温度命中率方面，无头轧制两者的精度都上升了2%～3%以上。这是因为板带的形状稳定、温度容易降低的原头部以1000m/min以上的高速穿带。[6] （3）热卷箱技术
热卷箱安装于粗轧机的延伸辊道和切头飞剪之间，将粗轧机轧制成的中间带坯卷成热钢卷，然后通过其中的开卷机构将热钢卷的头部（粗轧机最后道次的尾部），引入夹送辊进行压平矫直，并使带坯的头部能顺利地通过切头飞剪和精轧前除鳞箱后送入到精轧机组。
由于中间板坯具有较大的宽厚比以及较大散热面积的特点，中间坯在粗轧机与精轧机之间的辊道上温降速度快：如当中间坯厚度为25mm时，中间坯的温降达1.7℃/S，坯长大于80m 时,则中间坯进入尾温差将大于100℃，由此会影响带钢精轧机的头、尾厚度的公差精度，特别是在生产薄规格奥氏体头、不锈钢时影响尤为严重，对轧制薄规格带来一定的难度，同时也限制了坯料尺寸的加大和成材率的提高。因此，为了提高产品厚度精度，扩大产品规格，提高成材率，都要求粗轧区在轧制、送过程中要输注重抢温、保温，使板带能保持高而均匀的温度，保证以后的顺利轧制和成品质量。为此，在中间坯保温措施方面选择了具有侧向隔热屏的无芯轴钢卷转移热卷箱。热卷箱将粗轧后的中间坯进行卷取，然后用其开卷机构进行反向开卷，开出的带头经切头和高压水除鳞后进入精轧机组。由于中间坯在热卷箱内得到保温以及在进入精轧机组时改变了中间坯的头、尾方向和轧件的上下表面位置，因而较好地解决了在热轧带钢轧制中中间坯头、尾温差大的“难题”同；时由于热卷箱配置了板坯卷重新加热设备，因此还具有挽救中间带坯报废的功能。当精轧区域发生故障时，热卷箱可对粗轧中间坯进行卷取和短时间保温，在事故处理时间较短时，该中间坯可继续轧制；事故处理时间较长或不明时，可将热卷箱中已卷取的中间坯带卷送至热卷箱炉进行保温和加热，待事故处理完毕，再继续组织轧制。由此可减少因后工序出事故而导致中间坯报废的情况，减少损失。在粗轧输出辊道后增设热卷箱对于降低工程投资、减小中间坯头尾温差、节约轧制能耗以及改善产品力学性能起重要作用。[7]
（4）控轧控冷技术
控制轧制和控制冷却( TMCP) 技术自产生以来在轧制领域获得了广泛的应用,随着新品种开发、新技术采用和新设备的投入, TMCP 技术也得到了飞速的发展。在控制冷却方面,从技术上讲可分为加速冷却、直接淬火、机架间冷却和超快速冷却4种；就冷却形式而言又可分为压力喷射冷却、层流冷却、水幕冷却、雾化冷却、喷淋冷却、板湍流冷却、水气喷雾加速冷却等多种形式。随着人们对控制冷却的不断认识和深化,冷却过程中的控制策略也在不断发展。从前馈控制到前馈、反馈和自适应控制；从简单控制到对带钢分段控制；从恒速冷却控制到加、减速冷却控制；随着对带钢板形和均匀力学性能的要求,又开发了头尾冷却控制和边部冷却控制。[8]
板带材的质量很大程度上取决于对轧制工艺过程的控制。常规方法有许多不足之处，原始凸度的设定无法对不同规格、不同材质的轧件进行跟踪控制；不均匀冷却方法具有响应太慢的缺点。戴维．麦基公司对板形自动控制系统及冷却液的喷射装置进行了独特的设计，其中彼此分隔开的冷却和润滑系统(SLC)和动态轧制工艺系统(DSS)收到了很好的效果。
（1）分隔开的冷却和润滑系统(SLC)
板带材轧制大多数采用乳液来实现冷却润滑。在采用乳液冷却润滑的过程中，普遍存在乳液稳定性差、使用寿命短，尤其是轧后板带材表面质量达不到最佳程度等问题。利用分隔开的冷却和润滑系统可避免常规乳液冷却润滑给制品带来的缺陷。该系统有两个连在一起的钢质冷却箱。每个冷却箱分别封住上工作辊和支承辊的辊面及下工作辊和支承辊的辊面，从而使每一个对轧辊和冷却箱构成一个隔离系统。上下两个冷却箱之间有一道缝，需轧制的带材由此通向辊缝，实现轧制。在轧制过程中把冷却系统和润滑系统分隔开，这就意味着在具备冷却润滑综合功能的基础上，还可以分别按各自独特的功能去进行配制。SLC系统可最大限度地发挥冷却和润滑的功能，从而使轧机的功率密度大大提高。
（2）动态轧制工艺系统(DSS)
戴维．麦基公司利用计算机预测了全带材轧制的主要过程。充分利用计算机来建立轧制过程中的数学模型，本质上就是在线的模型参数估计。其中最为典型的例子是动态轧制工艺系统。该系统主要安装在热轧机组上，用于板形和断面形状的控制。由建立的数学模型和程序，根据预测的结果，连续地由轧机自适应功能进行控制。与通常的反馈式AGC 系统不同之处，在于这个系统采用两个基本自适应等级。第一级为轧机控制的
自适应，即包括轧辊的弯辊力、压下量的方式、运行速度和轧辊冷却液的分布等，使产品质量达到始终稳定一致。第二级是预测模型所用系数的自适应，即利用在轧制过程中测得的参数经过趋势回归分析来实现。接着按实测值与模型预测值的误差值作为一个函数来调整模型的系数。应用DSS的主要目的是要生产出横向厚度均匀一致的产品。[9]
1.2.2我国热轧板宽窄带钢的发展趋势
我国热轧窄带钢近年生产增长很快，三年增长1.5倍；我国热轧窄带钢结构比提高也很快，由1999年的5.6%增长到2002的8.9%，三年增长3.3%。我国窄带近年发展迅速的主要原因，一是目前普通窄带钢有广泛的用途；二是普通窄带钢比宽带价格便宜，受用户欢迎；三是目前正处带钢价格高峰，窄带钢企业有较高的利润空间。
与国外的情况不同，当前国内的热轧窄带产量猛增，在普通碳素钢窄带产品市场领域中，已经冲击了国内热轧宽带轧机。与国外情况一样，我国宽带轧机由于品种、规格覆盖面宽，产品内、外在质量好，有广泛的使用功能，因此具有高附加值；更因为宽带轧机资源（包括人力和物力）消耗低，符合社会生态环境要求，因而是我国未来板带的发展方向。
由于目前我国经济发展阶段所决定的多层次市场需求，以及窄带钢轧机的低投资、低成本和产品价格便宜等原因，预计在未来一段时间内，热轧窄带轧机在我国普碳钢窄带市场领域中还会有一定发展空间，与宽带轧机并存。
21世纪的钢铁工业，必须满足充分、合理、最大限度地利用资源，并最少排放与社会协调发展的生态要求。我国窄带钢企业，特别是一体化热轧窄带钢企业，也必须按这个目标在资源利用和环境友好等方面，不断改进，做出成效。[10]
1.3 热轧带钢生产工艺中能源消耗问题及措施参考
常规轧机的生产系统对轧制过程中煤气的单耗、铸轧线的电耗、金属消耗和水资源消耗等都非常的严重，以下对加热炉的热耗，和层流冷却中的水资源消耗加以分析，并鞍钢的ASP连铸连轧工艺为例，与常规轧机相比具有显著的节能效果。
（1）加热炉中能耗问题。加热炉是轧钢厂能源消耗大户,煤气单位能耗(简称单耗)在吨钢能耗中比例近半。因此,想方设法提高炉子热效率、降低单耗对全轧线增产降耗
起到了举足轻重的作用。节能途径一般为降低加热炉燃耗，提高加热炉的热能利用率，加强余热回收，强化操作管理等。加热炉的合理设计应在满足加热能力的前提下，应尽可能避免追求高值炉底应力，反之将造成严重的强化加热现象，导致加热炉寿命下降，能耗居高不下。同时，更应确保加热生产均衡有序进行，这也是节能加热炉达标的重要制约因素；高效节能加热炉的设计与技术改造，应因炉制宜地灵活开发和运用各种成熟的新技术、新工艺、新材料；同时应以进一步提高加热炉热效率、降低消耗为明确目标。目前,许多轧钢厂正在积极推广使用热装、热送和蓄热式加热炉技术，对提高热效率降低加热炉燃耗有着非常积极的作用[11]
（2）水能消耗问题。轧钢厂的水资源浪费现象比较严重。各企业往往重视程度不够。近年来随着水资源的紧张，各厂采取了许多措施，均收到了好的效果。邯钢三轧在中轧、精轧、卷线机、炉尾和出钢等处实现了冷却水闭路循环，大幅度降低了水耗，节水率近５％.
层流冷却是热轧带钢各用水系统中用水量最大的一个系统。层流冷却的用水主要有以下特点：一是流量大；二是压力低，但要求压力稳定；三是对水质指标的要求比浊环水低，因此系统的处理率要求较低，且水中的氧化铁皮粒度细、含油量小；四是水量变化大，用水量随轧制钢板的品种而变化。由于轧制的钢种不同，其需要的冷却强度也不同，造成层流冷却用水量变化很大，在设计中如何根据其特点选取合适的参数，对系统的节能有很大影响。宝钢1580mm热轧水处理层流冷却，利用两块带钢轧制之间的间隙时间给水箱充水，供水能力为10000m3/h，为最大水量的64％，有明显的节能效果。[12] 鞍钢的ASP连铸连轧工艺为例，与常规轧机相比具有显著的节能效果:
（1）直装节能：ASP实现了连铸连轧直接相接的短流程，煤气单耗、铸轧线电耗、金属消耗均优于常规轧机，与常规轧机相比ASP煤气单耗降低17%，减少烧损、降低金属消耗0.26%。
（2）直轧节能：ASP直接轧制和微能加热直轧技术，实现了利用连铸坯潜能直接轧制的理想工艺匹配，大大节约了能耗、缩短了生产周期、提高了成材率。
（3）近终形轧制节能：ASP铸坯厚度为100-170mm，比常规大板坯厚度减少50-130mm，轧制工序单位电耗仅是常规轧机的72%。
（4）全程覆盖节能：ASP实现连铸连轧的紧凑式相接，板坯厚度适中，易于实现浇铸后的板坯在连铸工序、轧制工序全程覆盖，采用该技术相当铸坯提高浇铸温度
20-40℃。
（5）ASP线吨钢成本是常规轧机的90%。
1.4 选题背景
板带钢被称为万能钢材，其直供比例非常高，40%以上直接进入厂家，目前带钢有时也作为冷弯型钢的坯料，广泛用于制造小五金、自行车车架、轮圈、弹簧片、锯条等。通过对近五年的统计，可看出带钢消费正以一个较快的速度发展。同时我国现在基础建设规模很大，对焊管、型材的需求也相应增加，带钢的需求仍保持较高水平。
本设计课题热轧带钢车间设计。板带钢是我国钢铁生产的主打产品，需求量很大。目前我国带钢产能在5500万吨左右，但今后几年市场需求仍然会有较大增长。由于市场对板带钢的需求仍然很大，而且在近几年不会下降，因此该大型生产车间的建立是可行的。
2 产品方案与金属平衡
2.1产品方案的确定
产品方案是进行车间设计、制定产品生产工艺过程、确定轧机组成或选择各项设备的主要依据，包括车间拟生产的产品名称、品种、规格及年产量计划。本车间依据设计任务书要求，经过对同类厂的调查和统计分析，选取具有代表性的品种和规格作为典型产品。
编制产品方案的原则及方法：（1）国民经济发展对产品的要求，既考虑当前的急需又要考虑将来发展的需要。（2）考虑产品的平衡，考虑全国各地的布局和配套加以平衡。（3）建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等可能性。（4）考虑轧机生产能力的充分发挥，提高轧机的生产技术水平。
2.1.1 热轧产品品种及产品钢号标准
本次热轧带钢车间设计参照鞍钢1780热轧生产先进行。根据现场的生产实际和要求，其产品主要供给冷轧厂、硅钢厂和生产热轧商品卷。产品的材质主要有低碳钢、低合金结构钢、管线用碳素钢、热轧无取向硅钢、汽车用钢、一般耐热钢等。
产品钢号标准：
1.冷轧钢板用热轧钢卷：(JIS G3141) SPCC、SPCD、SPCE、
CQ、DQ、DDQ、HSLA；
2.热轧钢卷
（1）热轧软带钢: (JIS G3141) SPHC、SPHD、SPHE；
（2）一般结构用热轧带钢：(JIS G3101)相当于SS330、SS400、SS490、SS540；Q195、Q215、Q235（中国标准）机械结构用碳素钢：08AL（中国标准）；
一般结构低合金热轧带钢：(JIS GB106) SM400B、SM400C；
钢管用热轧带钢：（API-5LS标准）X-42、X-60、X-65、X-70；
冷轧无取向硅钢用热轧带钢：（旧JIS标准）S30-S60；
一般耐热性能热轧带钢：（(JIS G3125) SPHA、（中国标准）09CuPTiR e。
2.1.2 产品品种规格及代表尺寸
1. 产品规格，见表
2.1
表2.1 产品规格列表
规格热轧商品卷供冷轧钢卷横切钢板分卷钢卷
厚度(mm) 宽度(mm) 内径(mm) 外径(mm) 最大卷重(t) 最大单位宽度(kg/mm)
1.2-19.0
800-1630
φ762
φ1100-2150
30
23
板坯230mm厚
1.2-6.0
800-1630
φ762
φ1100-2150
30
1.2-7.0
800-1630
--
--
30
1.2-1
2.7
800-1630
φ762
φ1100-2150
30
2. 产品极限尺寸，见表2.2
表2.2 产品极限尺寸列表
钢种代表钢号极限尺寸（厚×宽）
低碳钢
碳素结构钢低合金结构钢管线钢
SPHC
S15C
SM400C
X42～X70
1.2×800 19.0×1630
1.2×800 19.0×1630
1.2×800 5.0×1630
5.0×800 10.0×1630
3. 产品的代表尺寸见表2.3和2.4
表2.3 产品宽度代表尺寸单位：mm 宽度800-1000 1001-1100 1101-1300 1301-1500 1501-1630 代表尺寸900 1050 1200 1400 1600
表2.4 产品厚度的代表尺寸单位：mm 厚度 1.2-2.0 2.1-3.0 3.1-4.0 4.1-5.0 5.1-9.0 9.1-12.7 12.8-19.0 代表尺寸 1.6 2.5 3.5 4.5 7.0 11.0 16.0
2.1.3 年计划产量及所占比例
要求生产的产品量为400万吨/年。按产品流向分配的年产量如下表2.5。
表2.5 按产品流向分配的年产量
产品种类
产品规格
计划产
量（t/a）
所占比
例% 厚度
（mm）
宽度
(mm)
内径
(mm)
外径
(mm)
最大卷
重（t）
热轧商品卷板 1.2-19.0 800-1630 762 1000-2150 30 550000 13.75 冷轧用热轧板卷 1.2-12.7 800-1630 762 1000-2150 30 1600000 40.0 经横切的商品板 1.2-19.0 800-1630 762 1000-2150 30 600000 15.0 经分卷的商品卷 1.2-19.0 800-1630 762 1000-2150 30 1000000 25.0 管线钢用热轧卷 5.1-19.0 1015-1630 762 1000-2150 30 250000 6.25 合计4000000 100
按产品规格分配的年产量如下表2.6
表2.6 按产品规格分配的年产量表单位：mm 厚度宽度合计800-1000 1001-1100 1101-1300 1301-1500 1501-1630 t/a %
1.2-
2.0 40085802859935150051102282800007.0
2.1-
3.0 1988463486453812903972303398913600003
4.0
3.1-
4.0 3834331279037296025932696581108000027.0
4.1-
5.0 1007056407254813246106726046400001
6.0
5.1-9.0 016100141154133136696103600009.0 9.1-12.7 055206607010122027190200000 5.0 12.8-19.0 0025220393601542080000 2.0 合格t/a 287344819747134085812264293256224000000 % 7.1820.4933.5230.668.14100
2.2金属平衡
金属平衡是反应在某一定时期内（通常是1年），制品金属材料的收支情况。它是编制车间生产预算与制定计划的重要数据，同时对于设计车间的内部运输与外部运输，以及车间的平面布置都是极为重要的数据。
本厂设计年产能力400万吨，需要连铸坯量4073768吨，金属平衡图如2.1所示。
图2.1金属平衡
根据生产实际经验及产品方案，制订金属平衡表2.7。
表2.7金属平衡表
序号机组及产品名
称
板坯量
（t）
热轧钢卷
量（t）
成品板
卷
（t）
成材率
%
金属消耗
轧制线精整线
氧化及烧损切损及废品切损及废品
t % t % t %
1
2 2.1 2.2 2.
3 2.
4 2.
5 -- --
轧机
热轧钢卷（板）
小计
带钢成品
供冷轧钢卷
供分卷钢卷
供横切钢卷
管线钢用卷
热轧商品卷
小计
合计
--
4072943
4072943
--
--
--
--
--
--
--
4072943
--
4011849
4011849
4011849
1600000
1006644
605205
250000
550000
4011849
4011849
--
--
--
--
1600000
1000000
600000
250000
550000
4000000
4000000
--
98.5
98.5
--
100
99.34
99.14
100
100
99.71
98.21
-- -- -- -- -- --
28511 0.7 32584 0.8 -- --
28511 0.7 32584 0.8 -- --
-- -- -- -- -- --
-- -- -- -- -- --
-- -- -- -- 6644 0.66
-- -- -- -- 5205 0.86
-- -- -- -- -- --
-- -- -- -- -- --
-- -- -- -- 11849 0.29
28511 0.7 32584 0.8 11849 0.30
2.3 原料的选择
2.3.1 原料种类及规格
原料选为为连铸坯，年需要量4072943t，板坯由鞍钢炼钢厂连铸车间供给。这些板坯经表面清理、检查合格、打印标记后送到本车间。板坯规格见表2.8。
表2.8 板坯规格
厚度（mm）长度（m）宽度（mm）重量（t）
230（标准坯） 5.3-11 800-1630 Max：30
2.3.2 板坯技术条件
产品的质量控制精度见表2.9。
表2.9产品工艺及质量控制精度
质量控制项目保证偏差测量长度百分数
厚度精度±0.040㎜95.4%
宽度精度0～7㎜95.4%
凸度精度±0.020㎜95.4%
平直度38i 95.4%
终轧温度±20℃95.4%
断面轮廓±0.018㎜95.4%
楔形≤0.8%h95.4% 卷曲温度±15℃95.4% 表面质量：钢板和钢带的表面不允许有裂纹、结疤、折叠、气泡和夹杂。钢板和钢带不得有分层。
钢板和钢带的表面允许有深度和高度不大于厚度公差之半的折印、麻点、划伤、小拉痕、压痕以及氧化铁皮脱落所造成的表面粗糙等局部缺陷。对表面的薄层氧化铁皮、轻微铁锈和残余涂料、活痕等不影响表面质量的局部缺陷亦允许存在。
钢板和钢带表面的局部缺陷，允许用修磨方法清除，但清除深度不得大于钢板和钢带厚度公差之半。
钢带允许带缺陷交货，但缺陷部分不得超过每卷长度的8％。
2.3.3 年需坯数量
根据产品方案和金属平衡确定车间年需坯数量，见表2.10。
表2.10年需坯数量表
厚度宽度合计800-1000 1001-1100 1101-1300 1301-1500 1501-1630 t/a %
1.2-
2.0 40816 81748 101163 50964 10415 285106 7.0
2.1-
3.0 202470 355000 388240 404470 34621 1384801 3
4.0
3.1-
4.0 39042 318491 379758 264054 98350 1099695 27.0
4.1-
5.0 10254 57435 259460 250594 73928 651671 1
6.0
5.1-9.0 0 16393 143727 135565 70880 366565 9.0 9.1-12.7 0 5622 67274 103065 27686 203647 5.0 12.8-19.0 0 0 25680 40077 15702 81459 2.0 合格t/a 292582834689136530212487893315824072943 % 7.18 20.50 33.52 30.66 8.14 100
3 轧制工艺过程及轧制制度的制定
3.1生产工艺流程
3.1.1 典型产品生产工艺流程示意图
本热轧带钢生产车间的典型产品为SPHC，其尺寸规格为1.5×1600，要求其年产量为400wt/a。为保证产品质量与产量，生产采取较为先进的生产工艺流程，其示意图3.1所示。
3.1.2 生产工艺流程简介
热轧车间和连铸车间毗邻布置，在连铸车间经冷却、火焰处理、标记后的合格连铸板坯以及表面质量和内部质量合格的热连铸板坯，由辊道送到本厂板坯库。
热连铸坯分别存放在四个板坯跨内，当连铸机和热轧机的生产计划相匹配时，热坯也可以从来料辊道经中间辊道直接磅到加热炉后的装料辊进行装炉。根据生产计划的要求计算机对选用的板坯进行最优化处理，使板坯库以最小的工作量进行装炉操作。板坯由吊车吊到上料辊道后进行称重，核对号码，确认无误后，按装料顺序由辊道将板坯送到的加热炉。
DHCR 直接热装坯约占10％，t≥700℃。HCR保温后装炉坯约占50％，t≥550℃；CCR冷装坯约占40％,t≥室温。
为使轧机充分发挥能力，上述不同温度的板坯可以进行组合装炉，如果冷热坯间温差太大，可由计算机进行计算，合使冷热坯间保持一个必要的间距。板坯在加热炉内一般加热到1200～1250℃出炉。
加热出炉后的板坯，首先经过高压水除鳞清除氧化铁皮，而后进入粗轧机组，R1粗轧机为四辊可逆式轧机，与可逆式立辊轧机E1靠近布置，板坯在E1R1上轧制3道后，经辊道送至E2R2四辊可逆式轧机轧制3道次，轧成30～60mm的中间带坯。带坯经中间辊道送至切头飞剪剪去带坯头、尾，然后经精轧机前除鳞设备除去带坯表面的氧化铁皮，送入精轧机组轧制。
粗轧机组产生废带坯，由设在中间辊道传动侧的废品推出机推至废品台架上，切割后用载重小车运走。为了减少带坯在中间辊道上的温降和带坯头尾温差，在中间辊道上设有保温罩。为减少切损，切头飞剪设有最佳化剪切系统。带坯经七机架四辊式连轧机组轧制成厚度为1.2～19.0的成品带钢。为确保轧制精度和控制板型，在F1～F7精轧机上设有动作灵敏、控制精度高的液压AGC厚度自动控制系统。该控制系统代替过去常规采用的电动活陶器和微张力控制两套系统。
成品带钢经精轧机组后的输出辊道上的层流冷却系统后，使温度降到规定的卷曲温度，由液压助卷卷曲机卷成钢卷。卷曲完后，由卸卷小车将钢卷托出卷曲机，经卧式自动打捆机打捆后，再由卧式翻卷机将钢卷翻卷成立卷放在链式运输机中心位置上，由链式运输机和步进梁运送钢卷，必要时将钢卷送到检查机组打开钢卷头部进行检查。钢卷
经称重打印后根据下一工序决定钢卷的流向。去精整线的钢卷先翻成卧卷再由运输机送到本车间热钢卷库分别进行加工；去冷轧厂的钢卷由运输机运到钢卷转运站，再由钢卷运输小车送至冷轧厂。
3.2轧制制度的制定
板带钢轧制工艺制度主要包括：
（1）压下制度它是板带轧制工工艺制度中最基本的核心内容，直接关系到产量、质量和操作的稳定性。其主要内容是确定所采用的轧制方法、轧制道次和道次压下量。
（2）温度制度包括加热温度制度，轧制温度制度（开轧、终轧温度和道次温度的确定）和冷却温度制度（包括卷曲温度和缓冷制度等）。温度制度取决于对产品的性能要求和变形制度、但对变形制度本身又有所影响。
（3）速度制度多数板带轧机与不可逆式的型钢轧机不同，采用可调速的可逆轧机或连轧机。速度制度的合理与否同样影响轧机的产量和轧钢过程的顺利进行。
所谓合理的工艺制度，是相对而论的。因为某一制度都是针对某一特定的设备条件、车间布置、原料供应等具体情况而制定。另一方面，优质、高产、低消耗是工艺制度所追求的目标，但这三者在客观上是有一定矛盾的，而质量的多项指标之间也存在一定的矛盾，因而工艺制度只能根据具体要求求得总体上的合理性。
3.2.1 加热制度
在热轧带钢的生产中，为使钢材便于轧制，就必须根据钢本身特性的不同而采取不同的加热制度。加热质量的好坏与带钢轧制工艺及质量有着密切的联系。
1.加热目的
在轧钢之前，要将原料进行加热，其目的在于提高钢的塑性，降低变形抗力及改善金属内部组织性能，以便于轧制加工。
2．加热要求
钢坯在轧制前加热的好坏直接影响轧机产量、产品质量和能量消耗、设备安全及其他技术经济指标。对此，必须满足以下加热要求：
1）加热温度要准确、不产生过热和过烧；
2）加热时板坯内外温度要均匀，尽量将温差限制级在允许范围内，否则产生热应
力；
3）尽量减少板坯加热时氧化损失，以降低成本，提高表面质量；
4）防止含碳量高的板坯在加热时脱碳；
5）不同的钢种制定不同的合理的加热制度。
3.加热温度的确定
钢的加热温度主要应根据各种钢的特性和压力加工工艺要求，从保证钢材质量和产量出发进行确定。
1）加热温度的上限和下限
对低合金钢和碳钢，可根据Fe-C平衡相图确定加热温度的上限和下限，理论上应当是固相线AE，实际上加热温度上限一般低于100~150℃。其下限理论上高于Ar3（高30~50℃），这个温度通常是1150~1250℃。此外还要考虑到出炉到轧制终了时的全部温降情况。
2）加热温度必须考虑轧钢工艺的要求、设备布置特点等。
3）合金钢的加热温度，尤其高合金钢中合金元素的种类、含量不同，故具体考虑。
4.加热时间
板坯的加热时间可按下面的经验公式计算：
τ=C.B (3.1)式中τ——加热时间，小时；
B——钢坯厚度，厘米；
C——系数；见表3.1
表3.1 系数C的选择
钢种 C
碳素钢0.1~0.15
合金结构钢0.15~0.20
高合金结构钢0.20~0.30
高合金工具钢0.30~0.40
由公式和均匀性考虑，规定加热时间见表3.2。
机械优化设计习题及参考答案 1-1、简述优化设计问题数学模型的表达形式。 答:优化问题的数学模型就是实际优化设计问题的数学抽象。在明确设计变量、约束条件、目标函数之后,优化设计问题就可以表示成一般数学形式。求设计变量向量[]12 T n x x x x =使 ()min f x → 且满足约束条件 ()0 (1,2,)k h x k l == ()0(1,2,)j g x j m ≤= 2-1、何谓函数的梯度？梯度对优化设计有何意义？ 答:二元函数f(x 1,x 2)在x 0点处的方向导数的表达式可以改写成下面的形式:?? ??????????????=??+??=??2cos 1cos 212cos 21cos 1θθθθxo x f x f xo x f xo x f xo d f 令xo T x f x f x f x f x f ?? ????????=????=?21]21[)0(, 则称它为函数f(x 1,x 2)在x 0点处的梯度。 (1)梯度方向就是函数值变化最快方向,梯度模就是函数变化率的最大值。 (2)梯度与切线方向d 垂直,从而推得梯度方向为等值面的法线方向。梯度)0(x f ?方向为函数变化率最大方向,也就就是最速上升方向。负梯度-)0(x f ?方向为函数变化率最小方向,即最速下降方向。 2-2、求二元函数f(x 1,x 2)=2x 12+x 22-2x 1+x 2在T x ]0,0[0=处函数变化率最 大的方向与数值。 解:由于函数变化率最大的方向就就是梯度的方向,这里用单位向量p 表
示,函数变化率最大与数值时梯度的模)0(x f ?。求f(x1,x2)在x0点处的梯度方向与数值,计算如下: ()??????-=??????+-=???? ??????????=?120122214210x x x x f x f x f 2221)0(?? ? ????+??? ????=?x f x f x f =5 ????? ???????-=??????-=??=5152512)0()0(x f x f p 2-3、试求目标函数()2221212143,x x x x x x f +-=在点X 0=[1,0]T 处的最速下降 方向,并求沿着该方向移动一个单位长度后新点的目标函数值。 解:求目标函数的偏导数 212 21124,46x x x f x x x f +-=??-=?? 则函数在X 0=[1,0]T 处的最速下降方向就是 ??????-=??????-+-=????????????????-=-?=====462446)(0121210 121021 21x x x x x x x x x f x f X f P 这个方向上的单位向量就是: 13]2,3[4 )6(]4,6[T 22T -=+--==P P e 新点就是 ????? ???????-=+=132133101e X X 新点的目标函数值
基于MATLAB工具箱的机械优化设计 长江大学机械工程学院机械11005班刘刚 摘要：机械优化设计是一种非常重要的现代设计方法，能从众多的设计方案中找出最佳方案，从而大大提高设计效率和质量。本文系统介绍了机械优化设计的研究内容及常规数学模型建立的方法，同时本文通过应用实例列举出了MATLAB 在工程上的应用。 关键词：机械优化设计；应用实例；MATLAB工具箱；优化目标 优化设计是20世纪60年代随计算机技术发展起来的一门新学科, 是构成和推进现代设计方法产生与发展的重要内容。机械优化设计是综合性和实用性都很强的理论和技术, 为机械设计提供了一种可靠、高效的科学设计方法, 使设计者由被动地分析、校核进入主动设计, 能节约原材料, 降低成本, 缩短设计周期, 提高设计效率和水平, 提升企业竞争力、经济效益与社会效益。国内外相关学者和科研人员对优化设计理论方法及其应用研究十分重视, 并开展了大量工作, 其基本理论和求解手段已逐渐成熟。 国内优化设计起步较晚, 但在众多学者和科研人员的不懈努力下, 机械优化设计发展迅猛, 在理论上和工程应用中都取得了很大进步和丰硕成果, 但与国外先进优化技术相比还存在一定差距, 在实际工程中发挥效益的优化设计方案或设计结果所占比例不大。计算机等辅助设备性能的提高、科技与市场的双重驱动, 使得优化技术在机械设计和制造中的应用得到了长足发展, 遗传算法、神经网络、粒子群法等智能优化方法也在优化设计中得到了成功应用。目前, 优化设计已成为航空航天、汽车制造等很多行业生产过程的一个必须且至关重要的环节。 一、机械优化设计研究内容概述 机械优化设计是一种现代、科学的设计方法, 集思考、绘图、计算、实验于一体, 其结果不仅“可行”, 而且“最优”。该“最优”是相对的, 随着科技的发展以及设计条件的改变, 最优标准也将发生变化。优化设计反映了人们对客观世界认识的深化, 要求人们根据事物的客观规律, 在一定的物质基和技术条件下充分发挥人的主观能动性, 得出最优的设计方案。 优化设计的思想是最优设计, 利用数学手段建立满足设计要求优化模型; 方法是优化方法, 使方案参数沿着方案更好的方向自动调整, 以从众多可行设计方案中选出最优方案; 手段是计算机, 计算机运算速度极快, 能够从大量方案中选出“最优方案“。尽管建模时需作适当简化, 可能使结果不一定完全可行或实际最优, 但其基于客观规律和数据, 又不需要太多费用, 因此具有经验类比或试验手段无可比拟的优点, 如果再辅之以适当经验和试验, 就能得到一个较圆满的优化设计结果。 传统设计也追求最优结果, 通常在调查分析基础上, 根据设计要求和实践
辽宁科技大学 课程设计说明书 设计题目：热轧板带钢轧制规程设计 Q235,2.0×1200mm 学院、系：材冶学院材料科学与工程（材料加工工程）专业班级：材加 学生姓名： 指导教师： 成绩： 2015年 1 月 6 日
目录 摘要 (1) 1、文献综述 (2) 1.1热轧板带钢产品概述 (2) 1.1.1热轧板带钢的种类及用途 (2) 1.1.2板带材的工艺特点及质量要求 (3) 1.2热轧板带钢工艺及设备发展 (3) 1.2.1国外热轧带钢发展 (3) 1.2.2国内热轧带钢生产 (4) 1.3热轧带钢生产设备与新技术 (5) 1.3.1热轧带钢新一代TMCP技术 (5) 1.3.2无酸除鳞技术 (5) 1.3.3热轧带钢无头轧制技术 (6) 1.4热轧板带钢发展趋势 (6) 2、主要设备 (7) 3、轧制工艺及轧制制度的确定 (8) 3.1生产工艺流程 (8) 图3.1 工艺流程图 (8) 3.2压下规程设计 (8) 3.2.1根据产品选择原料 (8) 3.2.2精轧机组压下制度的确定 (9) 3.3速度制度 (10) 3.3.1精轧机轧制速度 (10) 3.3.2、精轧机工作图表 (13) 3.4、温度制度 (13) 3.4.1、精轧温度制度 (14) 3.4.2、卷取温度制度 (15) 3.5、辊型制度 (15) 4、生产设备校核 (17) 4.1、轧制力与轧制力矩 (17) 4.1.1、轧制力的计算 (17) 4.1.2 轧制力矩的计算 (19) 4.1.3、精轧轧制力和轧制力矩的计算 (19) 4.2、轧机设备校核 (20) 4.2.1、精轧机的轧辊强度校核 (20) 4.2.2、电机能力校核 (24) 参考文献 (27)
机械创新设计心得 有幸参加本次“博亚杯”机械创新设计大赛。不管是在准备过程中还是在比赛过程中，都学到了许多在平时的学习中所学不到和感受不到的东西。 参加比赛是对一个人各方面能力的全面锻炼。这是一个自我提升的过程。在这个过程中所得到的经验对以后的学习工作生活都很重要。总结自己团队的成败得失吸取成功团队的宝贵经验，个人觉得一个团队要取得成功以下几点非常重要： 首先需要一个优秀的领导者，在拥有必要的基本知识技能外还需要能够统筹全局，充分调动整个团队的积极性，发挥每个团队成员的长处，挖掘每个成员的潜能。这需要他能够准确把握宏观的方向也要注意很小的细节问题。 二，一个团结奋进的团队，不仅是个人能力有限，在思维的灵活、见识的广度、上个人都是无法和团队相比拟的。一个团结的团队会有不竭的动力，团员间互相鼓励保证了团队的旺盛的斗志。团员间相互交流相互理解使整个比赛过程更加协调。 三、明确的目标和坚定的信念以及不灭的斗志。坚持到最后就是胜利，说的容易但做起来却不是那么回事，很多时候在最需要坚持时，我们往往忘记了这句话。生活最怕没有目标，做一件事，参加一个比赛亦如此。没有一个明确而有强烈的目标很难取得比赛的成功。 四、各方面的支持。来自自己的内心，来自学校，来自老师。 比赛表面上是一件件参赛作品的比较，实质是思维和思想的比拼。在比赛中能够使自己在思想认识上得到提高在思维习惯上得到改善则是最大的收获。创新，一个不曾间断过的话题，但怎么做到创新，怎么才能有一个创新型的思维却很少有人做到。 另外，在比赛过程中和其他学校学生的交流，让我认识到了自己看到了现状。从对比中看到了自己的情况，对自己在今后的学习生活上也有很大的帮助，给自己今后在一些事情上的选择上提供了借鉴。 机械创新设计心得（2）：
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机械优化设计综述与应用 苟晓明 （重庆理工大学重庆汽车学院，重庆市400054） 摘要：机械优化设计是一门实践性很强的综合性学科，在现代机械设计中占有非常重要的地位，其应用价值十分高，是非常有发展潜力的研究方向。文章对机械优化设计的基本理论，基本研究思路、优化设计方法、软件的应用情况以及应用中可能遇到的问题等分别进行了简述，分析了优化设计应用的发展趋势。并应用Matlab优化工具箱对产品进行了优化设计应用实例分析。 关键词：机械优化设计；优化方法；蜗杆传动；Matlab Summary of Mechanical Optimal Design and Application GOU Xiao Ming (Chongqing University of Technology, Chongqing Automobile Institute,Chongqing,400054,Chain) Abstract: Mechanical optimal design is a very practical comprehensive discipline, it plays a very important role in modern mechanical design. Its value is very high, and is very promising research direction. This article summarized the basic theory of optimal design, research ideas, optimal design method, the application of software and possible problems in use the software. Analyze the application and trends of optimization methods. And use Matlab optimization toolbox to analyze the optimal design of products. Key words：mechanical optimal design; optimization method;worm transmission; Matlab 0 引言 优化设计是20世纪60年代发展起来的，以数学规划理论为基础，根据最优化的原理和方法，应用计算机技术，寻求最优设计参数的一种新方法，为工程设计提供了一种重要的科学设计方法。优化设计首先需根据工程需要将实际问题转化成数学模型，然后选择合理的优化方法，通过计算机求得最优解。能使设计周期大大缩短，提高计算精度、设计效率和设计质量。因此优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域，它已广泛应用于各个工业部门，已成为设计方法的一个重要发展趋势。 1 优化设计基本概念 机械优化设计就是在满足给定的载荷、环境条件、产品的形态、几何尺寸关系或其它约束条件下,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立目标函数和约束条件, 利用数值优化计算方法使目标函数获得最优设计方案一 种现代设计方法]3 1[ 。进行最优化设计时，首先必须将实际问题加以数学描述，形成一组由数学表达式组成的数学模型，然后选择一种最优化数值计算方法和计算机程序，在计算机上运算求解，得到一组由数学表达式组成的最优设计参数。利用优化设计，可进一步改善和提高产品的性能；在满足各种设计条件下减少产品或工程结构重量，从而节省产品成本消耗、降低工程造价;可以进一步提高产品或工程设计效率。因此，优化设计是直接提高产品设计性能、降低产品成本的有效设计方法。优化设计可给企业带来直接的经济效益，从而提高企业产品的竞争能力。 优化设计的目标是使设计对象最优，而优化设计的手段是计算机及优化计算软件。优化计算软件是以优化计算方法为基础而形成的应用程序系统。因此，优化设计还可以被理解为采用计算程序的从设计空间搜索最佳设计方案的现代设计手段。优化设计与常规设计相比具有借助计算机为工具的明显特征。优化设计中优化计算方法的数学基础包括线性规划、非线性规划、动态规划、几何规划等内容的数学规划理论。 优化设计一般包含如下主要内容:①将设计中的实际物理模型抽象为数学模型。确定设计过程中主要的设计目标和设计条件，在此基础上构造评价设计方案的目标函数和约束条件等。②数学模型的求解。根据数学模型的性质，选择合适的优化方法，并利用计算机进行数学模型的求解，得到优化设计方案。 任何机械设计问题，总是要求满足一定的工作条件、载荷和工艺等方面要求，并在强度、刚度、
材料成型课程设计 热轧薄板工艺与规程设计 学校：安徽工业大学 姓名: 班级: 型102 学号: 指导老师：
目录 1.设计目的及要求 (5) 1.1 设计目的 (5) 1.2制定轧制制度的原则和要求 (5) 1.3原料及产品规格 (5) 1.4Q235A产品技术要求 (5) 2.工艺流程 (7) 2.1 工艺流程 (7) 2.2绘制工艺简图3.轧制规程设计 (7) 3.轧制规程设计 (8) 3.1 轧制方法 (8) 3.1.1 粗轧机组 (8) 3.1.2 精轧机组 (8) 3.1.3 确定轧制设备 (8) 3.2安排轧制规程 (9) 3.3校核咬入能力 (11) 3.4确定速度制度 (11) 3.4.1粗轧机组的速度制度 (11) 3.4.2精轧机组的速度制度 (11)
3.5.1粗轧机组轧制延续时间 (12) 3.5.2精轧机组轧制延续时间 (14) (1)精轧机组的间隙时间： (14) (2)加速前的纯轧时间： (14) (3)加速段轧制时间: (14) (4)加速后的恒速轧制时间: (15) (5)精轧机最后一架的纯轧时间为： (15) (6)精轧轧制周期为: (15) (7)带坯在中间辊道上的冷却时间为： (15) 3.6 轧制温度的确定 (16) 3.6.1粗轧机组轧制温度确定 (16) 3.6.2精轧机组轧制温度确定 (17) 3.7 计算各道的变形程度 (18) 3.8 计算各道的平均变形速度 (19) 3.9 计算各道的平均单位压力P及轧制力P (19) 3.9.1各道次平均单位压力 (19) 3.9.2各道次轧制压力P (20) 3.10 计算各道轧制力矩 (21) 4.电机与轧辊强度校核 (22) 4.1电机校核： (22) 4.1.1 粗轧机组电机校核 (20) (1)温升校核： (22) (2)过载校核： (22) 1）轧制力矩 (23) 2）附加摩擦力矩 (23)
机械创新设计课程设计 拆装式便携桌椅 院系：机械工程学院 班级： 成员 指导老师： 设计题目：拆装式便携桌椅 2011年3月1日
便携式桌椅设计方案 一、设计任务简介 现今社会，做事讲究效率，那就要求我们身边的一些东西都能简单方便的满足我们的生活需求，简单方便才能提高效率。我们所设计的这款便携式桌椅就是基于这种要求，将桌椅分成各个部件，不用的时候将零件以一种形式组装，使其达到携带方便的要求；使用的时候将各个零件拿出来以另一种形式组装起来当桌椅使用。以此来实现便携方便的特点。 系统设计流程： 总功能 总功能原理解 构思工艺动作过程 工艺过程分解 稳定功能执行功能替换功能 机械整体 确定若干系统可行方案 方案评价、决策
二、便携式桌椅的市场展望 随着社会的发展，人们生活工作的空间范围越来越大，随时随地都可能成为人们学习工作生活的场所，我们的便携式桌椅可以随时随 地为人们的学习工作生活提供一席之地，制作成本也不高，人们会乐 于接受这种给他们带来方便的新型桌椅。 二、便携式桌椅的设计方案 1、便携式桌椅的功能与设计要求 （1）功能：把平时我们使用的桌椅拆分成各个部件，不使用的时候 组装起来便于存放和携带，使用的时候拿出部件以另一种形式组装起 来使用。 基于triz理论进行设计分析 问题解决过程： 桌椅的折叠问题 系统功能分析 技术矛盾物场模型 物理矛盾HOW TO 模型 知识库 创新原理分离方法标准解法
实现功能 折叠安装便于携带 拆分安装组装成桌椅适用 功能分析 1）制作一个类似包裹的圆形袋子，桌椅在不使用的时候，将其拆分成各个零部件，组装在圆形布袋里面，布袋周围做成拉链，拉上拉链就可以形成一个圆柱型整体，想在外面随处使用的时候只需外出携带这个装有零件的圆形布袋，使用的时候拿出零件简单的组装起来就可以成为一个可以适用的桌椅一套。 2）由于我们设计的桌椅是三个凳子脚支撑，相当于是三点支撑桌子，起到很好的固定作用，三点定面，适用场合广，即使地面不是很平整也能比较稳固。 解决方案1分割。把物体分成容易组装和拆卸的部分 2改变局部。把物体的每个部分处于各自动作的最佳位置 5组合。在空间上将物体或操作加以组合 7嵌套。把一个物体嵌入第二个物体，然后将这两个物体 在嵌入第三个物体…让一个物体穿过另一个物体的空腔 四、方案设计 方案一
《机械创新设计》课程教学大纲 课程名称：机械创新设计 英文名称：Machinery Innovation Design 课程代码： 一、课程基本情况 1．学分：2 学时：32 （理论学时：28 实验学时：4 ） 2．课程类别：专业限定选修课 3．适用专业：机械设计制造及其自动化 4．适用对象：本科 5．先修课程：机械原理机械设计机械制图 6．教材与参考书目 教材：《机械创新设计》，高志刘莹编著，清华大学出版社，2009 年。 二、课程介绍 机械创新设计的目的和任务是帮助学生建立创新设计的思想，从创新的理论出发, 重点掌握机械创新设计中有效的创新方法，通过对机械设计中常用的表达方法进行详细介绍, 以及创新设计的实例的引入, 使学生对创新的方法有了更全面的了解. 从而获得掌握机械创新设计问题的初步能力. 此外通过创新失误的原因了解, 提高从事创新设计的实践成功率.在教学中彩用多媒体辅助教学方法、实物教学等教学手段。本门课在专业教学计划中起到及其重要的作用，创新是人类文明进化，发展的动力，是科技进步、发展的动力，是人类社会发展的动国力，所以在大学中必须开设创新课程。 三、课程内容、学时分配及教学基本要求 第一章（单元）绪论（共2 学时） （一）教学内容： 第一节创新的含义 知识要点：，创新的实用性和新颖性 第二节创新的意义 知识要点：创新是一个民族发展的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力 第三节创新与设计 知识要点：创新是设计的本质属性 第四节创新学与创新教育 知识要点：创造学作为一门新兴学科是益受到人们的重视，创新实践不再是少数人的行为。 第五节设计理论与教育 知识要点：设计是一种创造性的实践活动，设计水平的更是成为国家核心竞争的标志，于是，人们发现了多种设计理论和方法，并创立了各类学科体系。
机械优化设计实例 压杆的最优化设计 压杆是一根足够细长的直杆，以学号为p值，自定义有设计变量的 尺寸限制值，求在p一定时d1、d2和l分别取何值时管状压杆的体积或重 量最小？（内外直径分别为d1、d2）两端承向轴向压力，并会因轴向压力 达到临界值时而突然弯曲，失去稳定性，所以，设计时，应使压应力不 超过材料的弹性极限，还必须使轴向压力小于压杆的临界载荷。 解：根据欧拉压杆公式，两端铰支的压杆，其临界载荷为：I——材料的惯性矩，EI为抗弯刚度 1、设计变量 现以管状压杆的内径d1、外径d2和长度l作为设计变量 2、目标函数 以其体积或重量作为目标函数 3、约束条件 以压杆不产生屈服和不破坏轴向稳定性，以及尺寸限制为约束条件，在外力为p的情况下建立优化模型： 1） 2）
3） 罚函数： 传递扭矩的等截面轴的优化设计解：1、设计变量： 2、目标函数
以轴的重量最轻作为目标函数： 3、约束条件： 1）要求扭矩应力小于许用扭转应力，即： 式中：——轴所传递的最大扭矩 ——抗扭截面系数。对实心轴 2）要求扭转变形小于许用变形。即： 扭转角： 式中：G——材料的剪切弹性模数 Jp——极惯性矩，对实心轴： 3）结构尺寸要求的约束条件： 若轴中间还要承受一个集中载荷，则约束条件中要考虑：根据弯矩联合作用得出的强度与扭转约束条件、弯曲刚度的约束条件、对于较重要的和转速较高可能引起疲劳损坏的轴，应采用疲劳强度校核的安全系数法，增加一项疲劳强度不低于许用值的约束条件。
二级齿轮减速器的传动比分配 二级齿轮减速器，总传动比i=4，求在中心距A最小下如何 分配传动比？设齿轮分度圆直径依次为d1、d2、d3、d4。第一、二 级减速比分别为i1、i2。假设d1=d3,则： 七辊矫直实验 罚函数法是一种对实际计算和理论研究都非常有价值的优化方法，广泛用来求解约束问题。其原理是将优化问题中的不等式约束和等式约束加权转换后，和原目标函数结合成新的目标函数，求解该新目标函数的无约束极小值，以期得到原问题的约束最优解。考虑到本优化程序要处理的是一个兼而有之的问题，故采用混合罚函数法。 一）、优化过程 （1）、设计变量 以试件通过各矫直辊时所受到的弯矩为设计变量： （2）、目标函数
机械优化设计的应用及展望 解博 （陕西理工学院机械工程学院，陕西汉中７２３００３ ［摘要］论述了机械优化设计的内涵；分析了机械优化设计在机械工业、汽车工业、航空航天工业的应用；并对机械优化设计的发展进行了 展望。 ［关键词］机械优化设计；应用；展望 机械优化设计是最优化设计技术在机械设计领域的和应用，机械优计，涉及到飞机机身及飞机结构整体机械优化设计；涉及到火箭发动机化设计基本思想是根据机械设计的基本理论，方法和现有的标准规范等壳体及航空发动机轮盘机械优化设计；涉及到潜艇结构及潜艇外部液压建立起能够反映工程设计问题和符合优化所需数学要求的数学模型，并舱机械优化设计；涉及到机器人等机械优化设计。机械优化设计的理论采用数学规划的基本方法和计算机技术自动找出优化设计问题的最优方与方法也应用于大规模的工程建设，涉及到筑桥梁及石油钻井井架机械案。当前，机械优化设计的基本理论和基本方法随着现代设计理论及方优化设计；涉及到大型水轮机结构等机械优化设计。机械优化设计还应法的发展不断更新，并且优化设计所用工具软件也随着科学技术的发展用于运输工具零件的优化设计，涉及到汽车车架及悬挂机械优化设计；不断扩展和深化。目前机械优化设计主要是将优化设计的基础理论、国涉及到车身箱形梁结构及起重机机械优化设计；涉及到装载机平面或空际大型通用化的优化设计工具软件与现代工程应用实例密切结合，通过间桁架结构机械优化设计；涉及到各类减速器及制动器圆锥机械优化设机械工程实际应用使得工程技术人员掌握优化设计方法的实质内容及工计；涉及到圆柱齿轮及连杆机构和凸轮机构机械优化设计；涉及到各类程应用技巧。所以，加强机械优化设计的应用研究具有一定的实际意义。弹簧及轴承等机械优化设计。 1 机械优化设计的内涵机械优化设计随着现代制造科学的发展应用领域更加广泛。机械 机械优化设计是一门综合性的学科，既涉及到数学、物理学知识，优化设计正以微电子、信息、新材料为代表的新一代工程科学与技术的又涉及到应用化学、应用力学和材料学知识，具有理论价值和应用价发展为基础。所以，机械优化设计一方面极大地拓展了制造领域的深度值，是非常有发展潜力的学科。机械的优化设计与机构设计、机械传动和广度，另一方面改变了现代制造过程的设计方法、产品结构。同样，设计和机械强度评价共同组成了机械设计的内涵。机械
液压传动课程设计 课程设计题目：热轧板推钢机液压系统设计 学生姓名： 学号： 系别： 专业班级： 指导教师姓名及职称：
摘要 液压技术是现代制造的基础，它的出现和广泛应用于工业上，极大程度上代替了普通成型加工，全球制造业发生了根本性变化。因此，液压技术的水准、拥有和普及程度，已经成为衡量一个国家综合国力和现代化水平的重要标志。本次就是要设计一款热轧推钢机液压系统。液压技术已被世界各国列为优先发展的关键工业技术，成为当代国际间科技竞争的重点。 本书为机械类液压设计说明书，是根据液压设计手册上的设计程序及步骤编写的。本书的主要内容包括：组合机床动力滑块液压缸的设计课题及有关参数；工况分析；液压缸工作压力和流量的确定；液压系统图的拟定；驱动电机及液压元件的选择；设计体会；参考文献等。编写本说明时，力求满足液压缸可以实现行程终点锁紧和满足其他系统要求；详细说明了液压系统的设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如压力的计算、各种工况负载的计算、液压元件的规格选取等。
目录 课程设计题目：热轧板推钢机液压系统设计 (3) 题目：设计热轧推钢机液压系统 (3) 1. 液压课程设计任务及目的 (3) 1.1课程设计任务 (3) 1.2设计目的 (3) 1.3热轧板推钢机的工作原理 (3) 2 .方案分析及液压原理图的拟定 (5) 2.1 液压系统的工作要求 (5) 2.2负载分析和运动分析 (5) 2.2.1 确定执行元件的形式 (5) 2.2.2 进行负载分析和运动分析 (6) 2.2.3确定液压缸主要参数 (7) 3.缸盖厚度的确定 (13) 4.拟定液压系统原理图 (14) 5.组成液压元件设计 (15) 5.1液压泵及其驱动电机计算与选定 (15) 小结 (20) 参考文献 (21)
机械创新设计案例 我们知道，目前，机械产品的国际竞争非常激烈，要保持和发展我国机械产品在机械市场中的份额，关键靠的就是创新。我们要摆脱现在在机械创新设计上的落后局面，就要我国机械人才的创新设计能力。 机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。 案例一：新型内燃机的开发实例 一般圆柱凸轮机构是将凸轮的回转运动变为从动杆的往复运动，而此处利用反动作，即当活塞往复运动时，通过连杆端部的滑块在凸轮槽中滑动而推动凸轮转动，经输出轴输出转矩。活塞往复两次，凸轮旋转360°。系统中没有飞轮，控制回转运动平稳。 这种无曲轴式活塞发动机若将圆柱凸轮安装在发动机的中心部位，可在其周围设置多个气缸，制成多缸发动机。通过改变圆柱凸轮的凸轮轮廓形状可以改变输出轴的转速，达到减速增矩的目的。这种凸轮式无曲轴发动机已用于船舶、重型机械、建筑机械等行业。 旋转式发动机与传统的往复式发动机相比，在输出功率相同时，
具有体积小、重量轻、噪声低、旋转速度范围大以及结构简单等优点，但在实用化生产的过程中还有许多问题需要解决。 随着生产科学技术的发展，必然会出现更多新型的内燃机和动力机械。人们总是在发现矛盾和解决矛盾的过程中不断取得进步。而在开发设计过程中敢于突破，善于运用类比、组合、替代等创新技法，认真进行科学分析，将会使人们得到更多创新的、进步的、高级的产品。 案例二：圆柱凸轮数控铣削装置的创新设计实例 圆柱凸轮作为一种机械传动控制部件，具有结构紧凑、工作可靠等突出优点，但其加工制作比较困难。东北大学东软集团生产的医用全身CT扫描机，有一对复杂的圆柱凸轮，过去一直采用手工加工，不仅制造精度低，而且劳动强度大，生产效率低，成本高。为此，负责机械加工的东北大学机械厂提出要研制一种精度较高、操作方便、成本较低的圆柱凸轮加工装置。圆柱凸轮数控铣削装置包括工作台直线运动坐标轴和工件回转运动坐标轴，在加工圆柱凸轮时，本装置根据数控加工程序控制工件作旋转进给运动和直线进给运动，通过普通立式铣床工作台的垂直运动进行切深调整，这样就可以实现一条凸轮曲线槽的连续自动化加工。 案例一图
前言 板钢轧制制度的确定要求充分发挥设备潜力、提高产量、保证制度，并且操作方便、设备安全。合理的轧制规程设计必须满足下列原则和要求：在设备允许的条件下尽量提高产量，充分发挥设备潜力提高产量的途径不外是提高压下量、减少轧制道次、确定合理速度规程、缩短轧制周期、提高作业率、合理选择原料增加坯重等。在保证操作稳定的条件下提高质量，为保证钢板操作的稳定，要求工作辊缝成凸型，而且凸型值愈大操作愈稳定。 压下规程是钢板轧制制度中最基本的核心内容，它直接关系着轧机的产量和产品的质量。轧制制度中得其他内容如温度制度、速度制度都是以压下制度为核心展开的。反过来，温度制度、速度制度也影响到压下速度。
目录 1·制定生产工艺和工艺制度………………………………………………………… 1·1制定生产工艺流程…………………………………………………………… 1·2制定生产工艺制度……………………………………………………………2·压下规程制定…………………………………………………………………… 2·1坯料的选择……………………………………………………………………… 2·2确定轧制方法…………………………………………………………………… 2·3轧制道次的确定，分配各道次压下量………………………………………… 2·4咬入能力的校核…………………………………………………………………3·速度制度确定…………………………………………………………………………4·温度制度确定…………………………………………………………………………5·压下规程表的制定……………………………………………………………………6·各道次变形程度和变形速率的制定………………………………………………… 6.1 变形程度的确定………………………………………………………………… 6.2 变形速率的确定…………………………………………………………………7·轧制压力的制定………………………………………………………………………… 7.1 变形抗力的确定………………………………………………………………… 7.2 平面变形抗力的确定…………………………………………………………… 7.3 计算平均压力p………………………………………………………………… 7.4 轧制压力的确定…………………………………………………………………8·电机输出力矩的制定………………………………………………………… 8.1 传动力矩的计算……………………………………………………… 8.2 附加摩擦力矩的确定………………………………………………… 8.3 空转力矩的计算……………………………………………………… 8.4 动力矩的计算………………………………………………………… 8.5 电机输出力矩的计算………………………………………………… 8.6 电机额定力矩的计算…………………………………………………9·电机的校核………………………………………………………………… 9.1 主电机能力的限制…………………………………………………
作品简介，该产品的主要结构包括:滑轨，软管，软管收纳槽，刚性水管，喷头，换向阀，土地湿度传感器，电机，喷头，可活动式水管接口，轴承，滑轮等。本产品特殊的结构设计为适应各种花坛花圃，可以有效利用滑轨的优势代替现有的多个固定喷头浇花，结构简单，成本低廉，安装方便，对水资源及材料和土地的使用有着显著的减少。 一、研究背景: 当今全球所面临的一个大问题就是资源问题，而水资源更是其中最重要的资源之一。基于此，我们便对现有的花坛浇灌进行了改进。如今的花坛浇灌是由多个喷头来实现花坛浇花，实现起来并不复杂，但是多个喷头是同时工作，所以当某一个喷头出现问题时，喷头喷出的水不能达到预期效果时，水就会白白浪费。为了有限的解决多个喷头，我们研究设计了这套利用轨道浇灌的浇灌系统。该系统的主要功能是利用喷头喷出的水作为动力来实现喷头在轨道上来回运动，这样既解决了能量消耗问题，同时又达到了浇灌的目的。该产品材料简单，制作方法别具一格，制作成本相对较低，目前市场上还没有此类产品，相关领域已经涉足对此类产品的研究，但是还存在一些问题待进一步研究解决，例如水管通水后的刚性，轨道长期放置室外被杂物堵塞等，因此该产品具有很强的实用价值和广阔的市场前景。 二，设计方案 2.01 土壤湿度传感器 土壤湿度传感器又名：土壤水分传感器、土壤墒情传感器、土壤含水量传感器。主要用来测量土壤相对含水量，做土壤墒情监测及农业灌溉和林业防护。土壤湿度传感器采用FDR频域反射原理。FDR(Frequency Domain Reflectometry)频域反射仪是一种用于测量土壤水分的仪器，它利用电磁脉冲原理、根据电磁波在介质中传播频率来测量土壤的表观介电常数，从而得到土壤相对含水量，FDR具有简便安全、快速准确、定点连续、自动化、宽量程、少标定等优点。是一种值得推荐的土壤水分测定仪器。 2.02 智能进水阀门 通过土壤湿度传感器获取需要浇水土壤的湿度后和设定值比较，当湿度低于花生长需要的湿度时，给电机一个信号通过电机的正转打开进水阀门的开关。当土壤湿度上升到花需要的湿度时，给电机一个信号通过电机的反转关闭进水阀门的开关。 2.03 三通道换向阀 当装置运动到轨道的一端时，触动换向阀改变喷头进水水流的方向使喷头改变喷出水的方向从而使装置向轨道的另一个方向移动。 2.04 导轨系统 导轨系统由四个T型导轨组成。用于固定整个的喷头装置以及减少装置运动的摩擦阻力。 2.05 U型管道收纳槽 收纳槽在导轨的一面，收纳槽开口处型槽的底部刚好可以容纳进水管的大小，为了使进水管始终限制在槽里面。
第一讲 1、机械创新设计与现代设计、常规设计有什么差异和关联？创新设计方法:充分发挥设计者的创造力,利用人类现有相关科学技术知识,实现创新构思,获得新颖性、创造性、实用性成果.特点：强调发挥创造性，提出新方案，提供新颖。独特的设计方法，获得具有创新性、新颖性、实用性的成果。现代设计:以计算机为工具，运用各类工程应用软件及现代设计理念进行的机械设计。 常规设计：常规设计是以应用公式、图标为先导，已成熟的技术为基础，借助设计经验等常规方法进行设计 关联： 机械常规设计始终是最基本的机械设计方法，在强调现代设计、创新设计时不可忽视其重要性。 创新设计的基础——常规、现代设计方法的综合、灵活运用。现代设计方法仅仅借助了先进、高效的计算机应用手段，提高了设计过程的效率，但没有脱离常规设计的思维。 2.现代创新人才应具备那些基本素质？ (1) 具备必须的基础知识和专业知识 (2) 不断进取与追求的精神 (3) 合理的创新思维方式（突破传统定式） (4) 善于捕捉瞬间的灵感（创新的必备条件） (5) 掌握一定的创新技法 3.学习机械创新设计的内容有那些？ 1.机构的创新设计 2.机构应用创新设计 3.机构组合设计产生新机构系统 4.机械结构的创新设计 5.利用反求原理进行创新设计 6.利用仿生原理进行创新设计 第二讲 1简述创造性思维四大特性
(方法的开放性；过程的自觉性；解决问题的顿悟性；结果的独特性)。 影响创造性思维形成与发展的主要因素包括哪些？ (1)天赋能力：与生俱来的所有神经元 (2)生活实践：后天实践活动具有的重大意义 (3)科学地学习与训练科学、简单易行的专业学习与训练 2．了解和阐述创造性思维、创造活动、创造能力三者的关系。3.理解综合、分离创造原理的特性和基本实施途径。 概念：有目的的将复杂对象分解，提取核心技 术，并利用于其他新事物。 特征：1）与综合创造原理对立，但不矛盾； 2）冲破事物原有形态的限制，在分离中产生新的技术价值； 3）实质上综合法与分离法两者无明显界限，实践中常常相互贯穿，共同促成新事物。 实施途径：1）基于结构的分解；2）基于特性、原理的列举分离 第三讲 1．学习创造原理的基础知识有什么实际意义？ 2．物场三要素是指什么？（两个物与一个场）比较完全物场（三个要素齐全的场）、不完全物场（三要素中有两个要素存在的场）、非物场（三要素中仅有一个要素的场）的异同。 3．列举三种所熟悉的创造理论，简述其实施的基本途径。 （1）物场要素变换：电磁场取代机械场 （2）物场要素补建：超声波加工（特种加工工艺） 第四讲 1、实施群体集智法应遵循哪些原则？提出自己运用此法的技巧。（要求从不同角度提两点） 1.自由思考原则：解放思想、消除顾虑 2.延迟评判原则：过早的结论会压制不同的 想法，可能扼杀有创造性的萌芽 3.以量求质原则：相关统计表明，一批设想 的价值含量与总数量成非线性正比。 4.综合改善原则：充分利用信息的增值。 ２．为什么设问探求法特别强调“善于提问”？简述所学的九种基本提问。 ●学习者的基本技能 ●创造者分析、解决问题的基础 ①有无其他用途;②能否借用（直接）;③能否改变使用（间接）;④能否扩大（改良）; ⑤能否缩小（改良）;⑥能否代用;⑦能否重新调整;⑧能否颠倒;⑨能否组合
热轧带钢轧制规程设计 摘要 钢铁行业是国民经济的支柱产业，而热轧带钢生产是钢铁生产中的主要环节。热轧带钢工艺的成熟，为冷轧生产提供了优质的原料，大大地满足了国民生产和生活的需要。本车间参考鞍钢1700ASP生产线，本设计中主要包括六部分，第一部分从热轧带钢机的发展、国外带钢生产先进技术以及我国带钢发展等几个方面阐述了热轧带钢发展情况；第二部分参考了鞍钢ASP1700生产线以及实际设计情况确定了车间的轧钢机械设备及参数；第三部分以典型产品Q235，3.8×1200mm为例从压下规程、轧制速度、轧制温度等方面确定了生产工艺制度；第四部分以典型产品为例进行了轧制力和力矩计算；第五部分根据设备参数和实际制定的生产工艺进行了咬入、轧辊强度的校核；第六部分本次设计总结。 关键词：热轧带钢，轧制工艺制度，轧辊强度
目录 1综述 (1) 1.1引言 (1) 1.2 热轧带钢机的发展现状 (1) 1.3热轧板带钢生产的工艺流程 (2) 1.4 热轧板带钢生产的生产设备 (3) 1.5ASP1700热轧板带钢生产的新技术 (3) 2 主要设备参数 (4) 3 典型产品轧制工艺确定 (6) 3.1 生产工艺流程图 (6) 3.2 坏料规格尺寸的选定 (7) 3.3 轧制工艺制定 (7) 3.3.1 加热制度 (7) 3.3.2 初轧和精轧各自压下制度 (7) 3.3.3 精轧轧制速度 (9) 3.3.4 精轧温度制度 (10) 4力能参数计算 (10) 4.1 精轧各机架轧制力计算 (10) 4.2 精轧各机架轧制力矩的计算 (13) 5设备强度及能力校核 (13) 5.1 精轧机咬入角校核 (13) 5.2 轧辊强度校核 (14) 5.2.1 辊身弯曲强度校核 (17) 5.2.2 辊颈弯曲和扭转强度校核 (19) 5.2.3 辊头扭转强度校核 (20) 5.2.4接触应力的校核 (20) 6结语 (22) 参考文献 (23)
机械创新设计案例
机械创新设计案例 我们知道，目前，机械产品的国际竞争非常激烈，要保持和发展我国机械产品在机械市场中的份额，关键靠的就是创新。我们要摆脱现在在机械创新设计上的落后局面，就要我国机械人才的创新设计能力。 机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。 案例一：新型内燃机的开发实例 一般圆柱凸轮机构是将凸轮的回转运动变为从动杆的往复运动，而此处利用反动作，即当活塞往复运动时，通过连杆端部的滑块在凸轮槽中滑动而推动凸轮转动，经输出轴输出转矩。活塞往复两次，凸轮旋转360°。系统中没有飞轮，控制回转运动平稳。 这种无曲轴式活塞发动机若将圆柱凸轮安装在发动机的中心部位，可在其周围设置多个气缸，制成多缸发动机。通过改变圆柱凸轮的凸轮轮廓形状可以改变输出轴的转速，达到减速增矩的目的。
这种凸轮式无曲轴发动机已用于船舶、重型机械、建筑机械等行业。 旋转式发动机与传统的往复式发动机相比，在输出功率相同时，具有体积小、重量轻、噪声低、旋转速度范围大以及结构简单等优点，但在实用化生产的过程中还有许多问题需要解决。 随着生产科学技术的发展，必然会出现更多新型的内燃机和动力机械。人们总是在发现矛盾和解决矛盾的过程中不断取得进步。而在开发设计过程中敢于突破，善于运用类比、组合、替代等创新技法，认真进行科学分析，将会使人们得到更多创新的、进步的、高级的产品。 案例二：圆柱凸轮数控铣削装置的创新设计实例 圆柱凸轮作为一种机械传动控制部件，具有结构紧凑、工作可靠等突出优点，但其加工制作比较困难。东北大学东软集团生产的医用全身CT扫描机，有一对复杂的圆柱凸轮，过去一直采用手工加工，不仅制造精度低，而且劳动强度大，生产效率低，成本高。为此，负责机械加工的东北大学机械厂提出要研制一种精度较高、操作方便、成本较低的圆柱凸轮加工装置。圆柱凸轮数控铣削装置包括工作台直线运动坐标轴和工件回转运动坐标轴，在加工圆柱凸轮时，本装置根据数控加工程序控制工件作旋转进给运动和直线进给运动，通过普通立式铣床工作台的垂直运动进行切深调整，这样就可以实现一条凸轮曲线槽的连续自动化加工。