軋輥機構的設計

1、軋輥機構的設計一、設計題目設計一初軋機的軋輥機構 圖1所示軋機是由送料輥送進鑄坯，由工作輥將鑄坯軋制成一定尺寸的方形、矩形或圓形截面坯料的初軋軋機。它在水平面內和鉛垂面內各布置一對軋輥(圖中只畫了鉛垂面內的一對軋輥)。兩對軋輥交替軋制。軋機中工作輥中心M應沿軌跡mm運動，以適應軋制工作的需要。坯料的截面形狀由軋輥的形狀來保證。圖1 軋輥工作情況二、原始數據及設計要求根據軋制工藝，并考慮減輕設備的載荷對軋輥中心點M的軌跡可提出如下基本要求： (1)在金屬變形區(qū)末段，應是與軋制中心線平行的直線段，在此直線段內軋輥對軋件進行平整，以消除軋件表面因周期間歇軋制引起的波紋。因此，希望該平整段L盡可能長些

2、。 (2)軋制是在鉛垂面和水平面內交替進行的，當一個面內的一對軋輥在軋制時，另一面內的軋輥正處于空回行程中。從實際結構上考慮，軋輥的軸向尺寸總大于軋制品截面的寬度，所以，要防止兩對軋輥在交錯而過時發(fā)生碰撞。為此，軋輥中心軌跡曲線mm除要有適當的形狀外，還應有足夠的開口度h，使軋輥在空行程中能讓出足夠的空間，保證與軋制行程中的軋輥不發(fā)生“攔路”相撞的情況。(3)在軋制過程中，軋件要受到向后的推力，為使推力盡量小些，以減輕送料輥的載荷，故要求軋輥與軋件開始接觸時的嚙入角盡量小些。約取25º左右，坯料的單邊最大壓下量約50mm，從咬入到平整段結束的長度約270mm。(4)為調整制造誤差引起

3、的執(zhí)跡變化或更換軋輥后要求開口度有稍許變化，所選機構應能便于調節(jié)軋輥中心的軌跡。 (5)要求在一個軋制周期中，軋輥的軋制時間盡可能長些。三、機構方案討論 能實現給定平面軌跡要求的機構可以有連桿機構、凸輪機構、凸輪連桿機構、齒輪連桿機構等。下面列舉其中的幾個方案，如： 1、鉸鏈連桿機構(圖2)利用鉸鏈四桿機構ABCD連桿上某一點M，可近似實現要求的軌跡。 2、雙凸輪機構(圖3)雙滑塊構件3上點M的運動分別由凸輪1和5來控制。一般來說，點M可精確實現任意給定的軌跡。圖2 鉸鏈四桿機構 3、鉸鏈五桿機構(圖4) 出于鉸鏈五桿機構是兩自由度機構，所以可精確實現要求的任意軌跡，且構件尺寸可在很大范圍內任

4、選，但需要給兩個主動件，如取連架扦AB、DE為主動件，它們的轉角與所要實現的軌跡mm有關，即與，有關。通常，要精確實現該兩主動件間的運動關系是比較麻煩的，如無必要，可用近似方法實現。聯系兩主動件間運動關系的機構常用齒輪機構、凸輪機構、連桿機構等。 4、凸輪連桿機構(圖5)利用凸輪連桿機構一般可以精確實現要求的軌跡。5、齒輪五連桿機構(圖6) 利用構件BC上的點M可近似實現要求的軌跡，且調節(jié)AB與DE兩構件間的相對位置即可調節(jié)點M的軌跡，故調節(jié)較方便。 圖3雙凸輪機構 圖4鉸鏈五桿機構 圖5 凸輪連桿機構圖6 齒輪連桿機構四、設計步驟1、選擇方案可根據機器的工作要求，從以下幾點出發(fā)來考慮：（1）

5、 能否實現給定的軌跡。（2） 能否按要求布置在機器中，結構上是否便于實現。（3） 由于本機器中機構的受力較大，應考慮到工作壽命要求。（4） 軌跡和開口度的調節(jié)是否可能和方便。下面以齒輪五桿機構為例，介紹設計步驟。2、按工藝要求確定理想的軌跡通?？上劝窜堉谱畛Ｓ靡?guī)格的鋼材來確定該軌跡，以此進行機構綜合，然后調節(jié)AB、DE間的相對位置，再畫出點M的軌跡，以檢驗是否能滿足不同軋制工藝的要求(如軌跡、咬入角、平整段長度L等)。由于該機構只能近似實現給定的軌跡，或只能精確實現軌跡上若干點，所以根據工藝要求重點，考慮水平平整段和咬入角后，在軌跡上取五個點，其坐標如下(單位為米)(圖7)： M1：(-0.1

6、5306，0.60113) M2：(-O.04l40，0.63996) M3：(0.06187，0.65492) M4：(0.10243，0.65575) M5：(0.1229lP 0.65497)圖7 軋輥機構參數 3、確定AB、BM的長度及位置可先用圖解法按給定軌跡大致選擇AB和BM的長度。要使M能達到軌跡上的任何一點，AB能作360º轉動，則A點到軌跡的最大距離應為，最小距離。再根據選定的AB、BM長度算出點M在M1M5時對應的連架桿AB的轉角；或者直按選定與該五點所對應的連架桿AB的轉角，如， (要注意AB是作勻速轉動)。取定齒輪1、3(圖7)間的傳動比，可考慮取，即使兩曲柄

7、AB、DE作同向且角速度相等的轉動。利用導向兩桿組綜合(設計)方法(詳見附錄五)求得機構參數、。其中為度量曲柄AB轉角的起始線AI與x軸的夾角，設定逆時針向度量為正。 4選定C點后，求CD和DE的長度和位置取定b和，如取be，51.5º，由導向兩桿組連桿上的點M的坐標求出所對應的點C的坐標。因為： 式中，、分別為、與x軸的夾角所以：由點和 (因為，且構件AB與DE同向轉動，所以)，同樣利用導向兩桿組綜合法求得參數，其中為度量構件DE與轉角的起始線E與x 軸的夾角。 5確定齒輪尺寸 以點A和E作為主、從動齒輪中心，設計傳動比的齒輪傳動。 6對設計所得的機構進行全面分析、檢驗 對上面設計所得的機構進行軌跡、速度、加速度等性能分析，檢驗是否滿足設計要求，若有不滿足處，應進行適當修改，直至滿足要求。五、設計內容與建議 (1)本題適于用計算機輔助設計。 (2)在編制程序時，最好將導向兩桿組綜合編成一獨立程序，它可適用于任意給定軌跡上五個點及其對應的連架桿轉角的導向兩桿組的設計。 (3)最后要求畫出機構運動簡圖和整理說明書一份。機構運動簡圖可用2號或3號圖紙做出，要求按比例作圖，圖上應畫出工作輥中心M在整個運動循環(huán)中的軌跡和改變構件AB和DE的相對位置后，點M的軌跡。作圖應做到線條