軋輥機構(gòu)的設計

1、軋輥機構(gòu)的設計一、設計題目設計一初軋機的軋輥機構(gòu) 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(nèi)和鉛垂面內(nèi)各布置一對軋輥(圖中只畫了鉛垂面內(nèi)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(shù)據(jù)及設計要求根據(jù)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(nèi)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(nèi)交替進行的，當一個面內(nèi)的一對軋輥在軋制時，另一面內(nèi)的軋輥正處于空回行程中。從實際結(jié)構(gòu)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?shù)男螤钔?，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(jié)束的長度約270mm。(4)為調(diào)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(gòu)應能便于調(diào)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(gòu)方案討論 能實現(xiàn)給定平面軌跡要求的機構(gòu)可以有連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、凸輪連桿機構(gòu)、齒輪連桿機構(gòu)等。下面列舉其中的幾個方案，如： 1、鉸鏈連桿機構(gòu)(圖2)利用鉸鏈四桿機構(gòu)ABCD連桿上某一點M，可近似實現(xiàn)要求的軌跡。 2、雙凸輪機構(gòu)(圖3)雙滑塊構(gòu)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(xiàn)任意給定的軌跡。圖2 鉸鏈四桿機構(gòu) 3、鉸鏈五桿機構(gòu)(圖4) 出于鉸鏈五桿機構(gòu)是兩自由度機構(gòu)，所以可精確實現(xiàn)要求的任意軌跡，且構(gòu)件尺寸可在很大范圍內(nèi)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(zhuǎn)角與所要實現(xiàn)的軌跡mm有關(guān)，即與，有關(guān)。通常，要精確實現(xiàn)該兩主動件間的運動關(guān)系是比較麻煩的，如無必要，可用近似方法實現(xiàn)。聯(lián)系兩主動件間運動關(guān)系的機構(gòu)常用齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)等。 4、凸輪連桿機構(gòu)(圖5)利用凸輪連桿機構(gòu)一般可以精確實現(xiàn)要求的軌跡。5、齒輪五連桿機構(gòu)(圖6) 利用構(gòu)件BC上的點M可近似實現(xiàn)要求的軌跡，且調(diào)節(jié)AB與DE兩構(gòu)件間的相對位置即可調(diào)節(jié)點M的軌跡，故調(diào)節(jié)較方便。 圖3雙凸輪機構(gòu) 圖4鉸鏈五桿機構(gòu) 圖5 凸輪連桿機構(gòu)圖6 齒輪連桿機構(gòu)四、設計步驟1、選擇方案可根據(jù)機器的工作要求，從以下幾點出發(fā)來考慮：（1）

5、 能否實現(xiàn)給定的軌跡。（2） 能否按要求布置在機器中，結(jié)構(gòu)上是否便于實現(xiàn)。（3） 由于本機器中機構(gòu)的受力較大，應考慮到工作壽命要求。（4） 軌跡和開口度的調(diào)節(jié)是否可能和方便。下面以齒輪五桿機構(gòu)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(gòu)綜合，然后調(diào)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(gòu)只能近似實現(xiàn)給定的軌跡，或只能精確實現(xiàn)軌跡上若干點，所以根據(jù)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(gòu)參數(shù) 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(zhuǎn)動，則A點到軌跡的最大距離應為，最小距離。再根據(jù)選定的AB、BM長度算出點M在M1M5時對應的連架桿AB的轉(zhuǎn)角；或者直按選定與該五點所對應的連架桿AB的轉(zhuǎn)角，如， (要注意AB是作勻速轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動。利用導向兩桿組綜合(設計)方法(詳見附錄五)求得機構(gòu)參數(shù)、。其中為度量曲柄AB轉(zhuǎn)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(gòu)件AB與DE同向轉(zhuǎn)動，所以)，同樣利用導向兩桿組綜合法求得參數(shù)，其中為度量構(gòu)件DE與轉(zhuǎn)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(gòu)進行全面分析、檢驗 對上面設計所得的機構(gòu)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(nèi)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(zhuǎn)角的導向兩桿組的設計。 (3)最后要求畫出機構(gòu)運動簡圖和整理說明書一份。機構(gòu)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(gòu)件AB和DE的相對位置后，點M的軌跡。作圖應做到線條