機械設計制造論文.doc

臨沂大學2012屆本科畢業(yè)設計說明書 分類號： 單位代碼 ：本科畢業(yè)設計管材折彎機機構設計 姓 名 學 號 年 級 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 系（院） 機械工程學院 指導教師 2012年 3月 6日29目 錄第一部分3我的機械工程師之路31前言32大學畢業(yè)后發(fā)展規(guī)劃33對機械行業(yè)的發(fā)展認識43.1 機械行業(yè)及機械專業(yè)43.2 機械行業(yè)前景展望與人才需求預測44自我評價54.1 劣勢54.2 優(yōu)點64.3 解決自我盤點中的劣勢和缺點65對自己的要求與希望6第二部分管材折彎機的設計8摘 要8第一章 緒論101.1 彎管機在工業(yè)中的地位101.2 管材成形技術及設備發(fā)展的新趨勢101.2.1 撓度補償裝置101.2.2 度補償裝置101.2.3 全電動彎管機111.2.4 內(nèi)高壓成形技術111.3管材的加工知識和解決方法111.4 本課題所涉及的內(nèi)容國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀綜述141.5 本課題有待解決的主要關鍵問題14第二章 彎管機的結構設計部分152.1 主要設計參數(shù)152.2 電動機的選擇152.2.1 功率的計算152.2.2 電機的選擇152.3傳動機構的設計與計算162.3.1帶傳動的設計計算162.4 鏈傳動設計192.4.1 選擇鏈輪齒數(shù)202.4.2 傳動比202.4.3 大鏈輪的齒數(shù)202.4.4 張緊輪齒數(shù)202.4.5 鏈條節(jié)距選用202.4.6鏈輪的主要尺寸202.4.7 鏈傳動的張緊212.4.8 鏈輪的潤滑222.5主軸管材夾緊裝置的設計222.5.1 絲杠傳動設計232.6軸的設計與校核242.6.1 輸入軸的設計242.6.2 輸出軸的設計與校核263.總結27參考文獻28致謝29第一部分 我的機械工程師之路1前言我們向往著美好的明天，所以一直為著心中的那個夢而奮斗。大學生職業(yè)生涯規(guī)劃，換個角度理解，就是對我們心中的那個藍圖的描繪。我們對自己的職業(yè)生涯進行規(guī)劃，就是給自己的夢想插上翅膀。遠大的理想總是建立在堅實的土地上的，青春短暫，從現(xiàn)在起，就力爭主動，好好規(guī)劃一下未來的路，去描繪這張生命的白紙。一個有效的職業(yè)生涯設計必須是在充分且正確認識自身條件與相關環(huán)境的基礎上進行的。要審視自己、認識自己、了解自己，做好自我評估，包括自己的興趣、特長、性格、學識、技能、智商、情商、思維方式等。即要弄清我想干什么、我能干什么、我應該干什么、在眾多的職位面前我會選擇什么等問題。所以要想成功就要正確評價自己。2大學畢業(yè)后發(fā)展規(guī)劃美好的愿望：將來有一天能是一個很成功的人，從事著自己理想的事業(yè)，有一個美滿的家庭，家人和睦幸福，是我最大的奮斗目標！職業(yè)方向：做一個有很高專業(yè)技能的設計人員，從基層做起到助理工程師再到工程師，是我努力的方向。職業(yè)定位：根據(jù)個人的性格與興趣，適合我的職業(yè)類型有：機械技術員、建筑景觀類、實驗技師，我的職業(yè)類型偏向于現(xiàn)實性和社會性，做事能力較靈活，動手能力強，同時有較強的社會責任感和人道主義傾向。經(jīng)過自我剖析，畢業(yè)后的我將會直接從事與專業(yè)有關的工作，如：技術員，自我認可能力強。需要學習的綜合素質(zhì)：較強的學習、創(chuàng)新、領導、組織、協(xié)調(diào)、表達能力；能看到事情積極的一面；沉著冷靜的氣質(zhì)；大氣、踏實、認真的特質(zhì)；較高的思想素養(yǎng)；很高的職業(yè)操守；較強的語言與文字表達能力；極強的責任感；做事認真，很有耐心；速度與效果并重；做事情想得太多，不果斷；原則太多；有計劃，但實施情況不好，常常打亂；不喜歡一直做一個職業(yè)；有時缺乏自信；有時優(yōu)柔寡斷；對其他人要求太苛刻。3對機械行業(yè)的發(fā)展認識3.1 機械行業(yè)及機械專業(yè)未來10年將是中國機械行業(yè)發(fā)展的最佳、最快時期承接世界制造業(yè)的轉(zhuǎn)移，中國正在逐步成為世界工廠。美國、德國、日本、韓國等國家已經(jīng)進入工業(yè)化發(fā)展的高技術密集時代與微電子時代，鋼鐵、機械、化工等重工業(yè)正逐漸向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。我國目前經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)過了發(fā)展初期，正處于重化工業(yè)發(fā)展中期。美國、德國的重化工業(yè)發(fā)展期延續(xù)了18年以上，美國、德國、日本、韓國四國重化工業(yè)發(fā)展期平均延續(xù)了12年，由此來看，中國的重化工業(yè)發(fā)展期將至少延續(xù)10年。因此，在未來10年內(nèi)，國產(chǎn)機械產(chǎn)品的國際競爭力將不斷增強，逐步替代進口，并加速出口。目前，中國機械行業(yè)中的一些子行業(yè)，如，船舶、鐵路、集裝箱及集裝箱起重機制造等已經(jīng)受益于國際間的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，并將持續(xù)受益；電站設備、工程機械、機床等將受益于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，加快出口進程。在工科院校的各個院系中，機械系學生的隊伍頗為龐大。這是因為機械專業(yè)學科方向比較多，機械類專業(yè)下設有機械設計制造及其自動化、材料成型及控制工程、工業(yè)設計、過程裝備與控制工程、機械工程及自動化、車輛工程、機械電子工程、汽車服務工程、制造自動化與測控技術、微機電系統(tǒng)工程、制造工程等專業(yè)，列“家族譜系”的話會是長長的一串?！皺C械工程”是教育部劃定的一級學科，它的基本定義是這樣的：機械工程的主要研究領域包括機械的基本理論，各類機械產(chǎn)品及系統(tǒng)的統(tǒng)計方法、制造技術檢測與控制、自動化及性能分析與實驗研究等。機械類專業(yè)日新月異的變化，這個定義沒有涵蓋。由于應用行業(yè)不同，實際上的研究方法也會有很大差別。有些院校以汽車研究見長，有的則在航空航天領域有著不可撼動的地位，還有的院校在機器人制造方面實力超群。機械類專業(yè)學生在本科階段主要接觸以下課程：機械制圖、理論力學、材料力學、機械原理、機械設計、機械振動、工程材料、制造技術基礎、電工學、電子學、計算機硬件技術、機械控制技術等。由于機械類專業(yè)的實用性和可操作性很強，在學習過程中各校都會很重視培養(yǎng)學生的動手能力，大家需要參加課程試驗設計、金工實習，包括機械基礎實驗、電工電路設計、機械原理課程設計、機械設計課程設計等。3.2 機械行業(yè)前景展望與人才需求預測2008年1-10月我國機械行業(yè)銷售收入同比增長31.87%，出口同比增長了40.2%，全行業(yè)完成新產(chǎn)品產(chǎn)值11509.11億元，同比增長37%，高于全行業(yè)銷售收入增速5.13個百分點，行業(yè)依然保持較高的景氣度。2008年專用設備和交運設備毛利率整體保持穩(wěn)步上升的趨勢，通用設備毛利率基本維持穩(wěn)定。由于公司成本控制的加強，裝備技術升級帶來勞動生產(chǎn)率的提升，企業(yè)資產(chǎn)運營能力增強，行業(yè)整體盈利能力逐步增強。通過加強內(nèi)部管理和技術改造，機械行業(yè)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)效率得到了進一步提高。 2009年重工業(yè)化進程和全球產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整將繼續(xù)維持機械行業(yè)景氣。我們預計我國機械產(chǎn)品未來出口將依然保持高速增長。由于原材料價格的高漲以及競爭的加劇，具有核心競爭優(yōu)勢以及成本轉(zhuǎn)嫁能力的企業(yè)將繼續(xù)保持高速增長。我們繼續(xù)看好專用設備以及交運設備未來盈利增長，通用設備我們看好機床和軸承等子行業(yè)。工程機械行業(yè)由于出口和基礎設施建設使得行業(yè)需求能夠保持穩(wěn)定的增長。政策上的支持以及產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整保證了機床行業(yè)處于快速成長期。通過廣泛的社會調(diào)研、與企業(yè)的交流和討論，我們強烈感受到社會對機械類應用型人才的強烈需求，看到目前的高等職業(yè)教育所培養(yǎng)的人才與市場所需求的人才之間還存在不相適應的方面。機械類專業(yè)的人才培養(yǎng)模式改革不僅勢在必行，而且非常迫切。要了解未來的機械工程師需要掌握什么，必須分析制造活動的實質(zhì)內(nèi)涵。有一種關于制造活動的三坐標分析，對理解制造活動的實質(zhì)具有參考意義。這種理論認為：20世紀80年代日本在制造業(yè)上超過美國，靠的是生產(chǎn)技術強，加上完善的物流，而在自動化方面投入并不很多，這中間jit起了主要的作用；后來美國回過頭來加強制造技術和質(zhì)量控制，使傳統(tǒng)制造業(yè)提高到先進生產(chǎn)水平，加上美國原有的完善的物流系統(tǒng)和信息技術上無可置疑的優(yōu)勢，以三個坐標的共同增強構成了當今最強大的制造業(yè)。發(fā)展中國家追趕發(fā)達國家不能盲目照搬，一味追求信息化手段最先進、買自動生產(chǎn)線、買全套erp系統(tǒng)管理軟件，想繞過扎扎實實地抓制造工藝和基礎管理，繞過改進物流和提高生產(chǎn)和管理效率，必將不能獲得成功。 4自我評價4.1 劣勢 我最大的缺點就是溝通能力差，不能積極的與人溝通，有點內(nèi)向的性格，進入大學我已成人，我想我已認識到缺點，就會時刻在意它，不會讓它肆意發(fā)展，克服缺點需要戰(zhàn)勝自己，只要咬牙堅持就會挺過來。事實上，真正實施時會很痛苦和困難，但我相信自己已成人，相信大學會把自己鍛煉成才，凡事我不會氣餒，以高標準要求自己，如果發(fā)現(xiàn)自己泄氣想隨大流，要立馬找原因并及時解決。 既然自己的心黑暗了20年，就給外面的陽光一次機會，打開心窗，重新認識自己，挑戰(zhàn)自己。我會主動參加各項社團活動。大膽展示自己動人的一面，我會主動與別人談話，交流。同時不放松學業(yè)，畢竟我仍是一名學生。以學業(yè)為主，其它為輔。我會多關注有關交流和演講的書，多方面訓練自己的說話方式和技巧。4.2 優(yōu)點我有一顆善良且體察入微的心，我會善意幫助別人，誠實了解別人，關心別人。我有一顆容忍的心，凡事以退一步海闊天空為標準。我細心洞察秋毫，所以我會發(fā)揚自己的優(yōu)點。我會非常認真扮演自己的角色。我會從別人的角度思考問題，甚至委屈自己。所以我相信努力的付出，汗水的價值。我會從一點一滴中改善自己，我相信別人說過的一句話：大河里有小魚，小河里有大魚。4.3 解決自我盤點中的劣勢和缺點所謂江山易改，本性難移。內(nèi)向并非全是缺點，使我少一份張揚，多一點內(nèi)斂，但可相應加強與他人的交流溝通，積極參加各種場合各項有益的活動，使自己多一份自信、激揚，少一份沉默、怯場。充分利用一直關心支持我的龐大的親友團的優(yōu)勢，真心向同學、老師、朋友請教，及時指出自身存在的各種不足并制定出相應計劃加以針對改正。5對自己的要求與希望終身學習、善于學習是機械工程師的必備品質(zhì)。我們所處的新時期，最大的特征就是機遇和挑戰(zhàn)無限，學習永無止境。停止學習，就是被淘汰的開始。已有的知識不更新將快速老化。此外，對于工程師來說，在創(chuàng)新問題上排除純技術觀點十分重要?！白詈玫募夹g不一定能成功，市場最終還是要打敗技術”；而且，機械工程師不但要有內(nèi)容類知識（是什么、為什么）、方法類知識（怎么做、誰來做），還要有規(guī)則類知識（約束著怎么做和誰做、什么能做、什么不能做）。哈佛商學院的傳統(tǒng)是重視得出結論的思考過程，而不是能否得出正確的答案?！皶W”重于“學會”，方法比知識更有用。機械工程師應當保持發(fā)揚自己傳統(tǒng)的優(yōu)良品質(zhì)：如認真嚴密、邏輯性強、全面權衡、追求準確性、系統(tǒng)性、結合實際、動手能力強等，同時克服機械思維、容易見物不見人、技術至上忽視市場等弱點，全面加強信息技術和管理技術的學習掌握，塑造成為新時期機械制造業(yè)和非機械產(chǎn)業(yè)都需要的復合型工程師，這也正是新形勢下我國機械工程師的新機遇。我覺得要成為真正的機械師，不是一步就能完成的，要慢慢積累，路慢慢其修遠兮，吾將上下而求索！在社會這樣一個大群體里面，溝通自然是為人處世的基本，如何協(xié)調(diào)彼此的關系值得我去深思和體會。學習機械當中依靠與被依靠對我的觸及很大，在往后的學習當中我將會加倍努力，還應該不斷的去更新自己的知識，這樣才能在機械師這片領地闖出屬于自己的天空。其實每個人心中都有一座山峰，雕刻著理想、信念、追求、抱負；每個人心中都有一片森林，承載著收獲、芬芳、失意、磨礪。一個人若要成功，必須拿出勇氣，付出努力、拼搏、奮斗。成功，不相信眼淚；成功，不相信頹廢；成功，更不相信泡影！我們自己的未來要靠我們自己來打拼！“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索”，路途艱難且荊棘叢生，但我會毅然邁出前行的雙腳，讓夢緊跟心的步伐邁向前方，因為我的努力告訴我，我的未來不是夢。我們同承一片藍天下,站在歷史的潮頭上，尋找著相同的夢想。文王拘而演“周易”，仲尼扼而作“春秋”，屈遠放逐乃賦“離騷”，左丘失明厥有“國語”，孫子擯腳“兵法修略”，不韋遷蜀世傳“呂覽”。相信我們自己，我們完全有能力創(chuàng)造自己美好的未來。努力吧！奮斗吧！相信自己是最棒的，腳踏實地，披荊斬棘，執(zhí)著向前！雖千年不移赤子之心，縱萬難不墜青云之志，我們要讓暴風雨練達我們的翅膀，讓夢想成為我們身前追尋的陽光。終有一天，我相信，動感時代，你，我，我們，我們每一個人的未來都將不是夢。第二部分管材折彎機的設計 摘 要隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，各行各業(yè)也跟隨其后發(fā)展起來，基礎設施建設如火如荼地進行著。廠房、設備、交通設施需求急劇增加，各種金屬管的需求已遠遠不能滿足，許多金屬管的形狀要求也不斷復雜化，從而催生了彎管機系統(tǒng)設計和開發(fā)。本文設計的是經(jīng)濟性能較好且精度較高的管材折彎機，主要針對的是直徑20mm以下的管材。 此彎管機主要是用夾緊機構把管材壓緊在主軸上的成型輪模的槽中，然后通過主軸的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)管材的折彎，這種折彎是二維的。另外，它既能保證一定的精度，也有很好的經(jīng)濟性，制造簡單，具有廣泛的運用空間。關 鍵 詞：管材；折彎機；折彎；夾緊abstract with the rapid development of chinese economy,every walk of china developed quickly。many basic foundation is to be built。we need more workship，facility and transportation。the steel tube couldnt satisfy need of。for some curling tubes are required,many engineers begin to design the curling machine。the machine which i design is a kind of good presicion and proper price。its used for curling the tube whichs diameter is under 20mm。 the curling process is very simple:firs the clamp equipment clamp the tube,then principal axis go round and round。the machine is easy for using and making。also the cost is proper and it could be used in many circumstance。but the precision is not high,and this kind of curling shall have bring a bit rebound。keywords:steel tube；curling machine；curl；clamp第一章 緒論1.1 彎管機在工業(yè)中的地位現(xiàn)今工業(yè)發(fā)達，無論是哪一種機器設備、健身器材、家具等幾乎都有結構鋼管，有導管，用以輸油、輸氣、輸液等，而在飛機、汽車及其發(fā)動機，健身器材，家具等等占有相當重要的地位。各種管型品種之多、數(shù)量之大、形狀之復雜，給導管的加工帶來了不少的困難。對于許多小企業(yè)，家庭作坊，或者大企業(yè)中需要配管的場合，如工程機械上的壓力油管，機床廠的液壓管道發(fā)動機的油管健身器材的彎管等等，這些場合可能不需要功能全的彎管機，且加工的管件的難度不高，簡易手動型的彎管機很可能適應。這系列彎管機采用手動夾緊，機械彎曲，機器結構簡單，控制元件極少，因此價格上比較容易被用戶接受。1.2 管材成形技術及設備發(fā)展的新趨勢近年來,隨著整個現(xiàn)代工業(yè)技術的發(fā)展及市場的需求,板材、管材成形技術及設備也有了相應的進步。如大型板材的折彎設備、全電動的彎管機、管端成形的成套裝備及液壓成形工藝及設備等。1.2.1 撓度補償裝置從事大型件折彎的工藝人員都了解一個事實,即板料在微觀組織上的差別和厚度的不均勻?qū)τ诖笮图恼蹚潄碚f是造成工件扭曲的根本原因。原有的折彎機的撓度補償裝置只能彌補機身框架的彈性變形造成的工件扭曲,對于板料自身性能和厚度的不均勻則無法彌補。而目前一些工件需要折多刀來獲得最終形狀,如汽車吊的吊臂工件,若不能解決撓度補償?shù)膯栴}將極大地影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。針對這種要求,世界上知名的折彎機生產(chǎn)廠商都提出了自己的解決方案。解決方案為在工作臺之下有一通長的楔塊,楔塊上均勻地加工出油缸的安裝位置及利于楔塊變形的工藝槽,通過調(diào)整油缸的活塞行程來使楔塊變形。通常來看,楔塊的變形形成的曲線可彌補整體框架的彈性變形。而局部也可調(diào)整出凸凹的效果以彌補板料自身性能和厚度的不均勻。以油缸間的距離為650mm為例,兩油缸點之間的楔塊高度差可達0.8mm。因此,折彎過程中的撓度補償問題完全可以通過調(diào)整撓度補償裝置中的油缸活塞行程來加以解決。1.2.2 角度補償裝置為了用戶在使用撓度補償裝置時效率更高，開發(fā)了角度測量裝置來配合撓度補償裝置使用。此裝置分為兩個部分：機械式的角度測量裝置安裝在下模中間位置來測量整體機架變形造成的角度偏差并反饋回控制系統(tǒng)。此數(shù)值同時也是補償?shù)幕鶞蕯?shù)值，控制第二次折彎時的上滑塊行程；另一部分為激光測量系統(tǒng)，安裝在下模全長方向的直線導軌上。測量頭沿導軌高速移動的同時采集預先設定點的角度信通常為撓度補償裝置的油缸安裝點并與基準數(shù)值比較。以此確定局部撓度補償?shù)臄?shù)據(jù)并反饋回控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)來調(diào)整撓度補償油缸。由于用戶不必人tn量角度誤差，極大地提高了生產(chǎn)效率。1.2.3 全電動彎管機全電動彎管機,集合了上述的諸多獨創(chuàng)技術,其可控軸數(shù)最多可達九軸。全電動彎管機相對于液壓彎管機而言，具有以下顯著優(yōu)點：(1)全電動彎管機精度更高，所有軸的重復定位精度為0.05mm，而液壓彎管機為0.1mm。(2)全電動彎管機的功率低于同等彎管能力的液壓彎管機。(3)不會因為油溫和液壓元件不穩(wěn)定而造成工件的質(zhì)量不穩(wěn)定。(4)由于液壓系統(tǒng)固有的特點，液壓彎管機需要定期更換元件、液壓油，再加上儲存這些物品的費用，使用成本明顯高于全電動彎管機。(5)全電動彎管機不需要油冷卻裝置，也就不需要處理水，同時也無需處理廢油。1.2.4 內(nèi)高壓成形技術液壓成形(hydroforming)也被稱為內(nèi)高壓成形，其基本原理是以管材作為坯料，在管材內(nèi)部施加超高壓液體的同時，對管坯的兩端施加軸向推力進行補料。在兩種外力的共同作用下，管坯材料發(fā)生塑性變形，并最終與模具型腔內(nèi)壁貼合，得到形狀與精度均符合技術要求的中空零件。液壓成形技術的應用，擴大了管材成形的范圍，使原來一些采用沖焊工藝制成的零件，可以直接采用管材成形。液壓成形工藝適用于汽車、航空、航天和管道等行業(yè)的沿構件軸線變化的圓形、矩形或異形截面空心結構件，如汽車的排氣系統(tǒng)異形管件 非圓截面空心框架 發(fā)動機托架、儀表盤支架車身框架(約占汽車質(zhì)量的1 1 1 5)空心軸類件和復雜管件等。適用材料包括碳鋼、不銹鋼、鋁合金、銅合金及鎳合金等，原則上適用于冷成形的材料均適用于液壓成形工藝。1.3管材的加工知識和解決方法圖1-1主要工裝主要基本工裝開了槽的彎模、夾模和壓模組成彎管必須的主要工裝（見圖1-1）。彎模防止管件變形并幫助形成指定的彎曲半徑。夾模在彎曲過程中固定管件位置。壓模將管子送入彎模。表1管材的最小彎曲半徑與外徑之間的關系回彈控制不用芯棒時回彈很厲害。這在選擇彎模時就要考慮。術語“回彈”是指加工成型后金屬的回復原形趨向。根據(jù)彎曲半徑的不同，回彈會使管子回復2 到10 度，也可能增加管子的彎曲半徑。彎曲半徑越小，回彈越小?；貜検軌耗Ｎ恢煤蛪毫Φ挠绊懀ㄒ妶D1-2）。這一方法使同一彎模產(chǎn)生不同的半徑。圖1-2回彈控制 圖1-3 管材扭曲和皺折扭曲或有皺折的彎管子可能發(fā)生扭曲或皺折，如圖1-3。這可能是因為材硬，不向彎曲內(nèi)徑收縮。不能收縮的管材，向管子中心線內(nèi)凹。（如材料不是太硬）這種情況可按圖1-1 設置工裝來改進。圖1-4芯棒太靠后 圖1-5芯棒尺寸偏小芯棒太靠后芯棒稍稍往前，前部不產(chǎn)生皺紋但開始在切點后部產(chǎn)生。芯棒位置仍不夠靠前以在內(nèi)側產(chǎn)生必要的壓力，收縮材料。彎曲可能開始光滑，但當彎過約20 度時，材料后退在a 處產(chǎn)生波紋（如圖1-4）。在芯棒和彎模間該波紋不斷產(chǎn)生并受壓。但波紋不會完全消失。從彎模取下彎好的管子，在a 處會有一個較大的皺折。有必要再推進芯棒，直到材料不會在芯棒和彎模間受擠壓。圖1-6說明芯棒不完全推進的后果。圖1-6芯棒未完全推進芯棒太靠前芯棒太靠前有幾個后果。在彎外側切點末端處會有凸起，彎內(nèi)側切點開始處會有一個凹陷。這些變形在一根管子上例舉。但由于芯棒形狀和彎曲半徑的不同，不總是同時出現(xiàn)。凸起顯然是由芯棒引起的。凹陷因為芯棒將管子撬離彎模而形成。5件工裝（彎模、壓模、防皺板、芯棒和夾模）必須都是小公差的優(yōu)質(zhì)工裝。彎模在彎槽的底部是個最大誤差，總共不大于0.001 的要求。彎槽深應大于管徑的一半，以幫助防止工裝在管子上下的劃痕。彎槽應絕對是圓形，并且直徑中應計算管子直徑10的壁厚。除非有夾板或其它工藝如擴徑，滾邊等，夾模區(qū)域應是管子直徑的3 到6 倍，噴砂處理或粗糙表面。夾模區(qū)域的直徑不可小于壁厚的10%。應盡量減少夾緊或收縮的間隔。為在右手機和左手機上都可以使用彎模，通常在模的兩面都做安裝孔和鍵槽。兩面都要保持中心線高度。圖1-7典型彎管工裝1.4 本課題所涉及的內(nèi)容國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀綜述管材是一種很好的支撐材料，鋼管在鋼結構中作為支撐材料，應用前景廣闊。目前，在我國鋼結構行業(yè)，使用圓鋼管比較多，技術比較成熟，也有相應的產(chǎn)品標準和多本應用技術規(guī)程。在使用圓鋼管時，一些建筑物的重要部件一般要求采用無縫鋼管，但一方面由于無縫鋼管價格昂貴，另一方面由于焊管的直徑可以做得較大，管壁也可滿足設計要求，大部分建筑構件仍采用焊管。而在很多場合由于各種原因需要把管材變成我們需要的形狀，這就要求有合適的管材成型技術，像拉，拔，冷軋等等，通過這些方法可以把管材加工成需要的形狀，然而這方面的水平還不是很成熟。管材折彎的方法很多，需要根據(jù)材料選擇加工方法。主要是用的是一些物理的辦法，通過機械力把管材折彎。1.5 本課題有待解決的主要關鍵問題根據(jù)實際生產(chǎn)情況，最需要解決的問題是：折彎的方式和工序的選擇，加工過程中零件的裝夾，主軸轉(zhuǎn)角問題等。第二章 彎管機的結構設計部分2.1 主要設計參數(shù)設計題目：管材折彎機的結構設計一般小型企業(yè)主要加工一些尺寸較小的管材，所以設計的加工管材為直徑20mm以下長度在200mm以上的鋼管，厚度1mm，最小彎曲半徑為72mm，彎曲角度為0-180度。主軸轉(zhuǎn)速：80180r/min管材材料為45鋼圖2-1管材彎曲示意圖2.2 電動機的選擇2.2.1 功率的計算對于功率的計算采用如下的近似理論計算方法。本方法是基于電機的功率應該與單位時間相同的原則，即認為電機的功率應如下求得： p=fv (2-1)轉(zhuǎn)速近似估計為0.4m/s，f經(jīng)驗值近似13kn所以功率近似為5.2kw2.2.2 電機的選擇計算彎曲力矩 (2-2)其中：為彈性應力取208 r為管材內(nèi)徑取18mm t為管材壁厚取1mm 為屈服應力355 為中心層的彎曲半徑82mm取電機功率為5.5kw, 選擇電動機型號為y160m-8。其主要參數(shù)如下：額定功率：5.5kw 額定轉(zhuǎn)速：723r/min效率：0.835 功率因數(shù)：0.73輸出軸徑：48mm 2.3傳動機構的設計與計算 根據(jù)上述所得的電機及主軸轉(zhuǎn)速，初步確定電機至主軸間的減速比為 i =723/180=4.0 (2-3)根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，選定電機至主軸間的減速傳動機構為一對帶輪和一對鏈輪。結合帶輪和鏈輪的傳動特點，取帶輪間的減速比為2，鏈輪間的減速比為2。 2.3.1帶傳動的設計計算 參考機械工業(yè)出版社出版的機械設計手冊第二版的第四卷。已知電機軸轉(zhuǎn)速,輸入功率p=5.5kw1）設計功率 ,查得工況系數(shù)， (2-4)2）選定帶型 根據(jù)和，確定為b型帶。3）小帶輪基準直徑及大帶輪基準直徑，取，取傳動比i=2.0,彈性滑動系數(shù)。則大帶輪基準直徑 (2-5)取4）輸入軸實際轉(zhuǎn)速 (2-6)5)帶速v (2-7)在5m/s30m/s，符合要求。6)初定軸間距 按公式由 (2-8) 即 取 7)所需基準長度 (2-9)選取基準長度。8）實際軸間距a (2-10)安裝時所需最小軸間距 (2-11)張緊或補償伸長所需最大軸間距 (2-12)9）小帶輪包角 (2-13)10）單根v帶的基本額定功率根據(jù)和得b型帶。11）考慮傳動比影響，額定功率的增量得0.22kw。12）v帶根數(shù)z (2-14)得,得=0.92,則z=4.04取z4根。13）單根v帶最小初拉力 (2-15)b型帶的單位長度質(zhì)量14）壓軸力 (2-16)15）帶輪結構和尺寸 由y160m-8電動機可知，其軸伸直徑48mm ,長度l=110mm, 故小帶輪軸孔直徑應取48mm,轂長l=110mm 。大帶輪結構為四孔板輪式帶輪。小帶輪結構為實心輪式帶輪。畫出小帶輪結構示意圖（圖2-2）：圖2-2 小帶輪圖2-2小帶輪大帶輪結構示意圖（圖2-3）：圖2-3 大帶輪 帶輪的材料為ht150，加工的技術要求為輪槽工作面不應該有沙眼，各輪槽間距的累積誤差不得超過0.8。由于帶在電動機上安裝會較松動，要求電動機能夠沿兩個帶輪中心線方向移動，所以我在電動機的安裝座上開了兩個長圓孔，以便能夠調(diào)整電動機的位置。2.4 鏈傳動設計2.4.1 選擇鏈輪齒數(shù)小鏈輪的齒數(shù),鏈速38m/s，故選擇齒數(shù)1921，選擇齒數(shù)2.4.2 傳動比根據(jù)需要，推薦范圍是i=23.5，選擇i=22.4.3 大鏈輪的齒數(shù) (2-17)2.4.4 張緊輪齒數(shù)，選擇2.4.5 鏈條節(jié)距選用選擇鏈輪鏈號08a，雙排，節(jié)距，排距，滾子直徑。2.4.6鏈輪的主要尺寸鏈輪材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理達hrc4560節(jié)圓直徑： (2-18)齒頂圓直徑： (2-19)齒根圓直徑： (2-20)計算得大鏈輪的齒頂圓，分度圓，齒根圓直徑分別為161.7mm，153.75mm，145.83mm計算得小鏈輪的齒頂圓，分度圓，齒根圓直徑分別為85.16mm，77.2mm，69.28mm小鏈輪的最大許用轂孔，選，輪轂厚度 輪轂長度l=3.3h，輪轂厚度11.9mm，輪轂長度39.27mm大鏈輪的最大許用轂孔，選，輪轂厚度輪轂長度l=3.3h，大輪轂厚度24.3mm，輪轂長度80mm大鏈輪示意如下； 2-4圖大鏈輪小鏈輪示意圖如下 2-5圖小鏈輪2.4.7 鏈傳動的張緊鏈傳動工程中，為了避免在鏈條垂度過大時產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動現(xiàn)象，此處采用調(diào)節(jié)螺栓來對鏈輪進行定期張緊。張緊機構示意圖如圖2-6 圖2-6鏈輪張緊機構2.4.8 鏈輪的潤滑 良好的潤滑可減緩沖擊，減輕磨損，延長鏈條使用壽命。潤滑采用h730號機油，人工潤滑，用刷子式油壺定期在鏈條內(nèi)、鏈條片間滴入。2.5主軸管材夾緊裝置的設計 這個機械的設計很重要的一個部分就是解決管材的夾緊裝置設計，因為在主軸旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)折彎的過程中需要的夾緊力非常大，而且要很穩(wěn)定。設計的裝置示意圖如下2-7圖加緊裝置 在上圖中，在彎管機使用時，轉(zhuǎn)動手輪，通過絲杠推動滑動塊前進從而夾緊管材，通過壓板推動滑塊進一步加緊，并讓滑塊保持在那個位置，這樣就能實現(xiàn)夾緊的作用了。2.5.1 絲杠傳動設計 絲杠螺母機構又稱螺旋傳動機構。它主要用來將旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運動或?qū)⒅本€運動變換為旋轉(zhuǎn)運動。有以傳遞能量為主的(如螺旋壓力機、千斤頂?shù)?；也有以傳遞運動為主的如機床工作臺的進給絲杠)；還有調(diào)整零件之問相對位置的螺旋傳動機構等。絲杠螺母機構有滑動摩擦機構和滾動摩擦機構之分?；瑒咏z杠螺母機構結構簡單，加工方便，制造成本低，具有自鎖功能，但其摩擦阻力矩大、傳動效率低(3040)。本文這里采用的是滑動絲杠，如下所示； 圖2-8滑動絲杠局部示意圖主要工作原理是手搖動手輪，通過固定調(diào)整塊的作用，促使螺桿向前移動，軸上的軸肩頂著推力軸承，推力軸承傳給軸承座，軸承座傳給滑動調(diào)整塊，滑動調(diào)整塊開始移動，從而起到預緊的作用。絲杠需要經(jīng)常進行潤滑可提高滑動絲杠的耐磨性和傳動效率，潤滑油為一般機油或90180號透平油或140號主軸油，可通過螺母上的油孔將其注入螺紋滾道；潤滑脂可采用鋰基油脂，它加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)。2.6軸的設計與校核2.6.1 輸入軸的設計1）選擇軸的材料選取45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度230hbs，強度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限，對稱循環(huán)變應力的許用應力=60mp。2) 初步估算軸的最小直徑取 a=112 則減速器輸入軸的最小直徑： (2-21)考慮到與小鏈輪連接處鍵槽對軸的影響，需要將軸凈增加4%，取d=25mm3) 軸的結構設計圖2-9輸入軸a軸的各段直徑的確定自左向右，第一段軸的直徑: d=30mm（軸承型號32006）；第二段軸直徑：d=38mm;第三段軸的直徑：d=62mm;第四段軸的直徑：d=38mm；第五段軸的直徑：d=30mm；第六段軸的直徑：d=25mm(軸承型號取30205)b 軸的各段長度的確定 自左行右，第一段軸的長度: l=23mm;第二段軸的長度：l=131mm（大帶輪長度80mm） 第三段軸長度： l=49mm;第四段軸的長度：l=10mm;第五段軸的長度：l=96mm；第六段軸的長度：l=29mm；c 軸上零件的周向定位輸入軸大帶輪與軸的周向定位采用平鍵連接。 選108gb/t1096-79(b=10mm,h=8mm,l=67mm)。為保證大帶輪與軸有良好的傳動效果，選配合為h7/r6。滾動軸承與軸的周向定位為過渡配合，此處選軸的直徑尺寸公差為m6，鏈輪處選普通鍵128gb/t1096-79(b=12mm,h=8mm,l=34mm)。d 軸肩處的過渡圓角得各軸肩處過渡圓角半徑都取r=2mm。軸的兩端倒角為245退刀槽處倒角為245。4）校核軸的強度在軸上主要是承受扭矩，所以校核的時候只需校核扭矩產(chǎn)生的剪切應力5) 精確校核軸的疲勞強度a 分析危險面 比較可知，2處和5處截面扭矩大于其他截面，又2和5處扭矩相同，2處直徑比較大，比較2處和5處，截面5處的計算應力最大且5處應力集中較大，故截面5是最危險的截面，應對該界面進行疲勞強度精確計算。b 截面5疲勞強度的精確計算截面5左側的扭轉(zhuǎn)剪切應力為： (2-22)軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。硬度為230hbs，強度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限。2.6.2 輸出軸的設計與校核1） 選著軸的材料仍選取45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度230hbs，強度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限，對稱循環(huán)變應力的許用應力。2） 初步估算軸的最小直徑取 a=120 則減速器輸出軸的最小直徑： (2-23)考慮到與大鏈輪連接處鍵槽對軸的影響，需要凈增加7%，取d=55mm3)軸的設計圖2-10輸出軸a 軸的各段直徑的確定自右向左，第一段軸的直徑: d=55mm;第二段軸的直徑：d=65（軸承型號32913）mm;第三段軸的直徑：d=76mm（取非定位軸肩）;第四段軸的直徑：d=80mm；第五段軸的直徑：d=85mm(軸承型號32917)；第六段軸的直徑：d=80mm;第七段軸的直徑：d=70mm;b 軸的各段長度的確定自右向左，第一段軸的長度: l=117mm;第二段軸的長度：l=17mm;第三段軸的長度：l=24mm;第四段軸的長度：l=138mm；第五段軸的長度：l=52mm；第六段軸的長度：l=77mm;第七段軸的長度：l