10x2017對稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì)說明書

1、XXX大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題 目：10 x2000對稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 10 x2000對稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì)摘要本次設(shè)計(jì)是三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì)。此卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)較為簡單，卷板機(jī)是一種將板料通過塑性變形使其變?yōu)楣芰系臋C(jī)械。對稱三輥卷板結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量輕、易于制造等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)閷ΨQ式三輥卷板機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn)，和通過幾種運(yùn)動(dòng)方案的分析比較，再考慮到通用性，最終決定采用三輥對稱式卷板機(jī)。其設(shè)計(jì)加工尺寸為10 x2000對稱式三輥卷板機(jī),其主要有輥?zhàn)?，機(jī)身，動(dòng)力傳遞部件和電機(jī)組成，輥?zhàn)又饕O(shè)計(jì)其強(qiáng)度，半徑等尺寸足以保證設(shè)計(jì)尺寸。關(guān)鍵詞: 塑性變形，通用性，動(dòng)力傳遞，輥?zhàn)印bstractThe de

2、sign is three-roll bending machine design. Bending machine of this relatively simple structure, is a coiling machine will be through the sheet metal to plastic deformation of the material into the machinery.Three-roller symmetrical bending machine sheet structure is simple, compact, light weight, ea

3、sy to manufacture and so on. Because of three-roll symmetric bending machines many advantages, and several sports programs through analysis and comparison, taking into account the general nature of, and ultimately decided to adopt a three-roll symmetric bending machine. Its design and processing siz

4、e of 10*2000 three-roller symmetrical bending machine. The main roller, aircraft, spare parts and electrical power service component. Roll of the main design of their strength, size sufficient to ensure the radius, and other factors Key words: Plastic deformation，General，Power transmission，roller.目錄

5、摘要.Abstract. HYPERLINK l _Toc202178059 緒 論.1.1.2卷扳機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式.2彎曲成型的加工方式.3.5第二章 方案的論證及確定.8.8 方案1雙輥卷板機(jī).8 方案2三輥卷板機(jī).9方案3四輥卷板機(jī) .10 .11.11第三章 傳動(dòng)設(shè)計(jì).12.12齒輪傳動(dòng).12皮帶傳動(dòng).13.14 主傳動(dòng)系統(tǒng)確實(shí)定.14副傳動(dòng)系統(tǒng)確實(shí)定.14.15第四章 下輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).17.17.19 受力分析19 電機(jī)的功率確定.20 電機(jī)的選擇.21.22 總傳動(dòng)比22 減速器的選擇.22 4.3.3分配傳動(dòng)比.224.5本章小結(jié).24第五章 壓下系統(tǒng)設(shè)計(jì).24.24驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算

6、.24選擇電機(jī)24.25.27.27.31蝸輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.31蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算31軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).32.33軸的受力分析33軸的彎、扭矩綜合圖34按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度.37.37選擇軸承.37軸承校核.38.39第六章 上下輥的設(shè)計(jì)及校核.39 6.1結(jié)構(gòu)及力學(xué)分析.396.2對輥?zhàn)舆M(jìn)行剛度校核計(jì)算.41上輥的設(shè)計(jì)計(jì)算41下輥的設(shè)計(jì)計(jì)算.42.42 .43第七章 機(jī)架的設(shè)計(jì).44.44.44.4545總結(jié).46參考文獻(xiàn).47致謝.49第一章 緒 論1、三輥卷板機(jī)三輥卷板機(jī)有機(jī)械式和液壓式：機(jī)械式三輥卷板機(jī)分為對稱適合非對稱式，上輥在兩個(gè)下輥中央對稱位置作垂直升降運(yùn)動(dòng)，通過絲杠絲母蝸桿傳動(dòng)

7、而獲得，兩個(gè)下輥?zhàn)餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過減速器的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合，為卷制板材提供扭矩。該機(jī)缺點(diǎn)是板材端部需借助其它設(shè)備進(jìn)行預(yù)彎。機(jī)械三輥非對稱式卷板機(jī)：機(jī)械三輥非對稱式卷板機(jī)主要特點(diǎn)：該機(jī)結(jié)構(gòu)型式為三輥非對稱式，上輥為主傳動(dòng)，下輥?zhàn)鞔怪鄙颠\(yùn)動(dòng)，以便夾緊板材，并通過下滾齒輪與上輥齒輪嚙合，同時(shí)作為主傳動(dòng)；邊輥?zhàn)鲀A升降運(yùn)動(dòng)，具有預(yù)彎和卷圓雙重功能。機(jī)構(gòu)緊湊，操作維修方便。液壓式三輥卷板機(jī)：液壓式三輥對稱卷板機(jī)主要特點(diǎn)：該機(jī)上輥可以垂直升降，垂直升降的液壓傳動(dòng)，通過液壓缸內(nèi)的液壓油作用活塞桿而獲得；下輥?zhàn)餍D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，通過減速器輸出齒輪嚙合，為卷板提供扭矩，下輥下部有托輥，并可調(diào)節(jié)。上輥呈鼓形狀，提高制

8、品的直線度，使用于超長規(guī)格各種截面形狀灌。該機(jī)為上調(diào)式對稱三輥卷板機(jī)，可將金屬板材卷成圓形、弧形和一定范圍內(nèi)的錐形工件，本機(jī)兩個(gè)下輥為主動(dòng)輥，上輥為從動(dòng)輥。它廣泛使用于造船、鍋爐、航空、水電、化工、金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)械制造行業(yè)。 圖1.1 對稱式三輥卷板機(jī)2、四輥卷板機(jī)：分為側(cè)輥傾斜調(diào)整式四輥卷板機(jī)和側(cè)輥圓弧調(diào)整式四輥卷板機(jī)。3、特殊用途卷板機(jī)：有立式卷板機(jī)、船用卷板機(jī)、雙輥卷板機(jī)、錐體卷板機(jī)、多輥卷板機(jī)和多用途卷板機(jī)等。卷板機(jī)的工作能力是指板材在冷態(tài)下，按規(guī)定的屈服極限卷制最大板材厚度與寬度時(shí)最小卷筒直徑的能力。國內(nèi)外采用冷卷方法較多。冷卷精度較高，操作工藝簡便，本錢低廉，但對板材的質(zhì)量要求較高如

9、不允許有缺口、裂紋等缺陷，金相組織一致性要好。當(dāng)卷制板厚較大或彎曲半徑較小并超過設(shè)備工作能力時(shí)，在設(shè)備允許的前提下可采用熱卷的方法。有些不允許冷卷的板材，熱卷剛性太差，那么采用溫卷的方法。 卷板機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式卷板機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式可以分為主運(yùn)動(dòng)和輔運(yùn)動(dòng)兩種形式的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)是指構(gòu)成卷板機(jī)的上輥和下輥對加工板材的旋轉(zhuǎn)、彎折等運(yùn)動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)完成卷板機(jī)的加工任務(wù)。輔運(yùn)動(dòng)是卷板機(jī)在卷板過程中的裝料、下料及上輥的升降、翹起以及倒頭架的翻轉(zhuǎn)等形式的運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)形式為三輥對稱式,上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運(yùn)動(dòng),通過絲桿絲母蝸桿傳動(dòng)而獲得,兩下輥?zhàn)餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),通過減速機(jī)的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合,為卷制板材提供扭矩

10、。 圖1.2 三輥卷板機(jī)工作原理圖由圖1.2：主運(yùn)動(dòng)指下輥分別繞O2、O3作順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。輔運(yùn)動(dòng)指上輥的上升或下降運(yùn)動(dòng)，以及上輥在O1垂直平面的上翹、翻邊運(yùn)動(dòng)等。彎曲成型的加工方式在鋼結(jié)構(gòu)制作中彎制成型的加工主要是卷板滾圓、彎曲煨彎、折邊和模具壓制等幾種加工方法。彎制成型的加工工序是由熱加工或冷加工來完成的。滾圓是在外力的作用下，使鋼板的外層纖維伸長，內(nèi)層纖維縮短而產(chǎn)生彎曲變形中層纖維不變。當(dāng)圓筒半徑較大時(shí)，可在常溫狀態(tài)下卷圓，如半徑較小和鋼板較厚時(shí)，應(yīng)將鋼板加熱后卷圓。在常溫狀態(tài)下進(jìn)行滾圓鋼板的方法有：機(jī)械滾圓、胎模壓制和手工制作三種加工方法。機(jī)械滾圓是在卷板機(jī)又叫滾板機(jī)、軋圓機(jī)上進(jìn)行

11、的。在卷板機(jī)上進(jìn)行板材的彎曲是通過上輥軸向下移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來到達(dá)的。它們滾圓工作原理如圖1.3所示。a b ca對稱式三輥卷板機(jī) b不對稱式三輥卷板機(jī) c四輥卷板機(jī)圖1.3 滾圓機(jī)原理圖 卷圓的根本原理是懸空法。上輥是被動(dòng)輥，可上下移動(dòng)；下輥2是主動(dòng)輥，是固定輥，當(dāng)板料送入上下輥之間時(shí)，鋼板的下外表與兩個(gè)輥的最高點(diǎn)相接觸，當(dāng)上輥下壓并超過材料的屈服極限時(shí)，板料便產(chǎn)生塑性變形。隨著三個(gè)輥軸的旋轉(zhuǎn)，便形成一條弧線，這條弧線的外層纖維被拉伸，內(nèi)層被擠縮，中心層不變，這時(shí)鋼板被卷成圓。卷制錐形筒節(jié)時(shí)，應(yīng)在筒節(jié)小頭一側(cè)在卷板機(jī)上安設(shè)止推擋滾，以擋住板料，不讓它在卷制時(shí)朝小頭的方向移動(dòng)。三輥對稱式卷板

12、機(jī)的特點(diǎn)是上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運(yùn)動(dòng)，兩下輥?zhàn)餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于卷板機(jī)的三輥是對稱式的，在彎曲成型過程中，板材前后受力相對均勻，因此能夠較好的解決鋼板的彈復(fù)問題和精度問題。其缺點(diǎn)在于對稱式的機(jī)器不能彎卷板材的全部長度。板材兩端有略小于兩個(gè)下輥之間距離之半的長度仍然是直的，因此板材保持直挺的兩端在彎卷之前需要先在專門的預(yù)彎邊機(jī)上加以預(yù)彎。對稱式三棍卷板卷板是利用卷板機(jī)對板料進(jìn)行連續(xù)三點(diǎn)彎曲的過程。如圖14所示，卷板工藝過程大致分為4步：A預(yù)彎：卷板時(shí)平板兩端各有一段長度由于接觸不到上輥而不發(fā)生彎曲，稱為剩余直邊，工藝上將平板開始彎曲的最小力臂叫做理論剩余直邊，其大小與設(shè)備結(jié)構(gòu)及其彎曲形式

13、對稱彎曲，不對稱彎曲有關(guān)。B對中：對中的目的是使工件母線與輥筒軸平行，防止產(chǎn)生扭斜。C卷圓：卷圓是產(chǎn)品成形的主過程，分為一次進(jìn)給與屢次進(jìn)給。進(jìn)給次數(shù)取決于工藝限制條件如冷卷時(shí)不得超過允許的最大變形率及設(shè)備限制條件如不打滑條件和功率條件。卷圓操作中應(yīng)注意:1、冷卷時(shí)回彈較明顯，必須施加一定的過卷量。高強(qiáng)鋼回彈較大，為了減少回彈，在最終成形前需進(jìn)行一次退火，以消除冷作硬化。2、熱卷時(shí)不必考慮回彈。對于閉合圓筒，一般只要控制板料尺寸，卷至剛好閉合即可。為防止工件卸下后產(chǎn)生變形，應(yīng)將工件在終卷曲率下進(jìn)行不斷滾彎，直至工件外表顏色發(fā)暗為止。a:加載 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或計(jì)算將工作輥調(diào)到所需的最大矯正曲率的位置。b

14、:滾圓 將輥筒在矯正曲率下滾卷12圈，使整卷曲率均勻一致。c:卸載 逐漸卸除載荷，使工件在逐漸減少的矯正載荷下屢次滾卷。d:矯圓：矯圓包括加載、滾圓和卸載3個(gè)過程:矯圓的目的是盡可能使整圓曲率均勻一致，保證品質(zhì)量。圖1.4 卷板工藝過程在卷板機(jī)卷取鋼板時(shí)，由于上輥的壓力，使支承在兩個(gè)下輥上的板材形成三點(diǎn)彎曲。因此板材的成型過程可以看成是三輥卷板機(jī)對板材做連續(xù)的三點(diǎn)彎曲的過程。加工時(shí)將被加工板材的一端送入三輥卷板機(jī)的上、下軋輥之間，然后對上輥施加一向下的位移，使位于下方的板材局部因受壓而產(chǎn)生一定的塑性彎曲變形。當(dāng)下輥被驅(qū)動(dòng)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于板材與軋輥之間存在摩擦力，所以當(dāng)軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)板材也就沿其縱

15、向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)板材依次通過上輥的下方即變形區(qū)時(shí)，應(yīng)力超過屈服極限，那么將產(chǎn)生塑性變形，板材也就獲得了沿其全長的塑性彎曲變形。適當(dāng)調(diào)整軋輥之間的相對位置，就可以把板材彎成半徑不小于上輥半徑的任意值。在卷取鋼板的過程中，也伴有變形量與應(yīng)力成正比的彈性變形。研究說明，彈復(fù)與彎曲曲率、材料屈服極限有關(guān)，并且隨下輥之間的距離和上下輥徑比的降低而減小。卷板加工屬于壓力加工范疇，是在鍛造加工和軋制加工的根底上開展起來的一種新型加工方法。從加工形式上屬于彎曲加工。所謂壓力加工，從廣義上講:但凡利用永久變形(塑性變形)將固態(tài)坯料制成所需形狀和尺寸的固態(tài)制件的加工，均被稱為壓力加工，或壓力成形。狹義上的壓力成形，一方

16、面是指板料及條料的彎曲、翻邊、拉伸等。它們是既保持作為坯料的板料的形態(tài)，同時(shí)又改變其外觀的加工方法。另一方面，像鍛造、擠壓等，能使材料的大局部產(chǎn)生復(fù)雜的塑性變形，并且制件形狀和外觀都與原材不同。彎曲成形就是將金屬材料彎成一定角度、曲率和形狀。常用的彎曲加工大體上可分為壓彎、折彎和滾彎三種類型。 a 壓彎 b 折彎 c 滾彎 圖 1.5 三中彎曲方式1、壓彎壓彎是用壓力機(jī)或彎板機(jī)進(jìn)行的板料彎曲。最簡單的形式，是用一個(gè)固定凹模和一個(gè)活動(dòng)凸模的彎曲。(如圖1.5a所示)板材、型材、管材的彎曲多用這種成形方法。2、折彎(如圖1.5 b)折彎是用沿著固定模具周邊移動(dòng)的壓彎工具，一邊將材料壓在固定模具圓角

17、局部，同時(shí)又使其貼合在一起的彎曲方法。管材、板材、線材的彎曲多用這種成形方法。3、滾彎(如圖1.5滾彎是用二至四個(gè)軸輥在送進(jìn)板料的同時(shí)做連續(xù)彎曲加工的方法。與壓彎和折彎相比，滾彎的彎曲半徑較大，制件的曲率相等(同一截面的曲率)。所以被廣泛用于筒形、錐形、局部筒形或錐形等大口徑管件的加工制造之中。滾壓成形也被視為是滾彎的一種，是使帶料依次通過幾組成形軸輥，成形一定斷面形狀。一般用于結(jié)構(gòu)用輕型型材。卷板機(jī)就是滾彎原理的具體應(yīng)用。卷板機(jī)的開展趨勢參加WTO后我國卷板機(jī)工業(yè)正在步入一個(gè)高速開展的快道，并成為國民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟(jì)的奉獻(xiàn)和提高人民生活質(zhì)量的作用也越來越大。預(yù)計(jì)“十五期末中國的卷板

18、機(jī)總需求量為600萬輛，相關(guān)裝備的需求預(yù)計(jì)超過1000億元。到2021年，中國的卷板機(jī)生產(chǎn)量和消費(fèi)量可能位居世界第二位，僅次于美國。而其在裝備工業(yè)上的投入力度將會大大加強(qiáng)，市場的競爭也愈演愈烈，產(chǎn)品的更換也要求卷板機(jī)裝備工業(yè)不斷在技術(shù)和工藝上取得更大的優(yōu)勢：1.從國家發(fā)改委立項(xiàng)的情況看，卷板機(jī)工業(yè)1000萬以上投入的工程達(dá)近百項(xiàng)；2.卷板機(jī)工業(yè)已建工程的二期改造也將會產(chǎn)生一個(gè)很大的用戶群；3.由于卷板機(jī)的高利潤，促使各地政府都紛紛投資國家投資、外資和民間資本卷板機(jī)制造。其次，跨國公司都開始將最新的車型投放到中國市場，并方案在中國加大投資力度，擴(kuò)大產(chǎn)能，以爭取中國更大的市場份額。民營企業(yè)的崛起以

19、及機(jī)制的敏銳使其成為卷板機(jī)工業(yè)的新寵，民營企業(yè)已開始成為卷板機(jī)裝備市場一個(gè)新的亮點(diǎn)。卷板機(jī)制造業(yè)作為機(jī)床模具產(chǎn)業(yè)最大的買方市場，其中進(jìn)口設(shè)備70%用于卷板機(jī)，同時(shí)也帶動(dòng)了焊接、涂裝、檢測、材料應(yīng)用等各個(gè)行業(yè)的快速開展。卷板機(jī)制造業(yè)的技術(shù)革命，將引起裝備市場的結(jié)構(gòu)變化：數(shù)控技術(shù)推動(dòng)了卷板機(jī)制造企業(yè)的歷史性的革命，數(shù)控機(jī)床有著高精度、高效率、高可靠性的特點(diǎn)，引進(jìn)數(shù)控設(shè)備在增強(qiáng)企業(yè)的應(yīng)變能力、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面起到了很好的作用，促進(jìn)了我國機(jī)械工業(yè)的開展。因此，至2021年，卷板機(jī)工業(yè)對制造裝備的需求與現(xiàn)在比將增長12%左右，據(jù)預(yù)測，卷板機(jī)制造業(yè)：對數(shù)控機(jī)床需求將增長26%；對壓鑄設(shè)備的需求將增長16

20、%；對纖維復(fù)合材料壓制設(shè)備的需求增長15%；對工作壓力較高的擠或沖壓設(shè)備需求增長12%；對液壓成形設(shè)備需求增長8%；對模具的需求增長36%；對加工中心需求增長6%；對硬車削和硬銑消機(jī)床的需求增長18%；對切割機(jī)床的需求增長30%；對精密加工設(shè)備的需求增長34%；對特種及專用加工設(shè)備需求增長23%；對機(jī)器人和制造自動(dòng)化裝置的需求增長13%；對焊接系統(tǒng)設(shè)備增長36%；對涂裝設(shè)備的需求增長8%，對質(zhì)檢驗(yàn)與測試設(shè)備的需求增長16%。在今后的工業(yè)生產(chǎn)中，卷板時(shí)機(jī)一直得到很好的利用。它能節(jié)約大量的人力物力用以彎曲鋼板?？梢哉f是不可缺少的高效機(jī)械。時(shí)代在開展，科技在進(jìn)步，國民經(jīng)濟(jì)的高速開展將對這個(gè)機(jī)械品種提

21、出越來越高的要求，將促使這個(gè)設(shè)計(jì)行業(yè)的迅速開展。第二章 方案的論證及確定 方案的論證一臺卷板機(jī)在一般情況下所能卷制的板厚，既工作能力，是指板材在冷態(tài)下，按規(guī)定的屈服極限卷制最大板材厚度與寬度時(shí)的最小卷筒直徑的能力，熱卷可達(dá)冷卷能力的一倍。按卷制溫度不同，可分為冷卷、溫卷、熱卷。一般情況下都是進(jìn)行冷彎，冷卷精度高，操作工藝簡便，本錢低廉，但對鋼板的質(zhì)量要求較高，金相組織一致性要好。 結(jié)合上章卷板機(jī)的類型，擬訂了以下幾種方案，并進(jìn)行了分析論證。方案1雙輥卷板機(jī)雙輥卷板機(jī)具有的優(yōu)點(diǎn)：1.板料不需要預(yù)彎成形，因此生產(chǎn)率高；2.可以彎曲多種材料，機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單。缺點(diǎn)：1.對于不同彎度的制品，需要跟換相適應(yīng)

22、的上棍，因而不適用多品種，小批量生產(chǎn)。 2.可彎曲的板料厚度系列受到一定限制，目前一般只能用于10mm以下的板料。方案2 三輥卷板機(jī)三輥卷板機(jī)是目前最普遍的一種卷板機(jī)。利用三輥滾彎原理，使板材彎曲成圓形，圓錐形或弧形工作。1.對稱三輥卷板機(jī)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較簡單、易于制造、重量輕，投資小、維修方便，兩側(cè)輥可以做的很近。成型較準(zhǔn)確，輥?zhàn)拥淖饔昧Ρ容^小，但是不能彎卷板材的全部長度，板材的兩端有略小于兩個(gè)下輥之間距離之半的長度仍然是直的，剩余直邊大。一般對稱三輥卷板機(jī)減小剩余直邊比較麻煩。2.不對稱三輥卷板機(jī)特點(diǎn)不對稱三輥卷板機(jī)的上輥位于下輥之上而略偏移，因下大軸輥與下小軸輥的距離很小，所以可把鋼板的一端

23、進(jìn)入上下軸輥進(jìn)行彎曲，要彎曲另端只將鋼板掉頭，在上下軸輥輥軋即可，因此，可以省去預(yù)彎鋼板端頭工序。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，但坯料需要調(diào)頭彎邊，操作不方便，輥筒受力較大，彎卷能力較小。所謂理論剩余直邊，就是指平板開始彎曲時(shí)最小力臂。其大小與設(shè)備及彎曲形式有關(guān)。如圖2.1所示：不對稱彎曲時(shí)對稱彎曲時(shí) 中心線不對稱彎曲時(shí)對稱彎曲時(shí) 中心線圖2.1 三輥卷板機(jī)工作原理圖由于不對稱三輥卷板機(jī)上輥和2個(gè)下輥之間距離不一樣，上輥中心線小于兩下輥中心的一半，如圖2.1所示，而對稱式三輥卷板機(jī)剩余直邊為兩下輥中心距的一半。在卷制比較厚板材，和壓下里較大時(shí)，2個(gè)下輥承受的載荷不同，靠近上輥的下輥所承受的力要比另外一個(gè)下輥

24、大的多，這樣受力不均，長時(shí)間的使用對機(jī)器壽命要強(qiáng)相當(dāng)高。它主要卷制薄筒。 方案3四輥卷板機(jī)其原理如圖2.2圖2.2四輥卷板機(jī)四輥卷板機(jī)有四個(gè)輥，跟三輥相比，輥?zhàn)訑?shù)目多一個(gè)，還有四輥卷板機(jī)的上輥為主動(dòng)輥，而下輥可上下移動(dòng)，用來夾緊鋼板，兩個(gè)側(cè)輥可沿斜線升降，在四輥卷板機(jī)上可進(jìn)行板料的預(yù)彎工作，它靠下輥的上升，將鋼板端頭壓緊在上、下輥之間。再利用側(cè)輥的移動(dòng)使鋼板端部發(fā)生彎曲變形，到達(dá)所需要。四輥卷板機(jī)與對稱三輥卷板機(jī)的不同處，是兩個(gè)側(cè)軸輥排列得很遠(yuǎn)，在中間有一根下軸輥。當(dāng)拿掉兩個(gè)側(cè)軸輥中的一個(gè)時(shí)，就與不對稱的三輥卷板機(jī)相同。因此四軸輥軋圓機(jī)彎曲鋼板端部不需掉頭。它的特點(diǎn)是：板料對中方便，工藝通用性

25、廣，可以校正扭斜，錯(cuò)邊缺陷，可以既位裝配點(diǎn)焊。但滾筒多。質(zhì)量體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。上下輥夾持力使工件受氧化皮壓傷嚴(yán)重。兩側(cè)輥相距較遠(yuǎn)，對稱卷圓曲率不太準(zhǔn)確，操作技術(shù)不易掌握，容易造成超負(fù)荷等誤操作。 方案確實(shí)定通過對幾個(gè)方案的比較分析，為了選型適當(dāng)，我們先來看工藝上對輥式卷板機(jī)的要求，在輥式卷板機(jī)上主要完成三個(gè)工序：板邊的預(yù)彎，卷圓和筒節(jié)矯圓。所選的卷板機(jī)應(yīng)該保證：板邊預(yù)彎后，剩余的直邊寬度最小；卷圓時(shí)行程數(shù)最少；矯圓能到達(dá)必要時(shí)的精確度，為了在整個(gè)筒節(jié)長度上得到正確的幾何形狀，上輥的撓度要最小。要在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)批量的批量數(shù)目不同，材質(zhì)也不同，要求卷板機(jī)必須具有通用性。根據(jù)各種類型卷板機(jī)的特點(diǎn)

26、，再根據(jù)三輥卷板機(jī)的不同類型所具有的特點(diǎn)，最后形成我的設(shè)計(jì)方案，102000對稱式三輥卷板機(jī)。本章小結(jié)通過對雙輥卷板機(jī)，對稱式三輥卷板機(jī)，非對稱式卷板機(jī)和四輥卷板機(jī)的比較分析，雙輥卷板機(jī)雖然不需要預(yù)彎，但只適合小批量生產(chǎn)，而且彎曲板厚受限制；四輥卷板機(jī)通用性廣，但其質(zhì)量體積大而且操作技術(shù)不易掌握；對稱三輥卷板結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量輕、易于制造等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)閷ΨQ式三輥卷板機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn)，和通過幾種運(yùn)動(dòng)方案的分析經(jīng)過比較最終決定采用三輥對稱式卷板機(jī)。第三章 傳動(dòng)設(shè)計(jì)對稱式三輥卷板機(jī)如圖3.1所示：圖 3.1 對稱式三輥卷板機(jī)如下圖，上輥是從動(dòng)輪，工作時(shí)它依靠個(gè)下輥的轉(zhuǎn)動(dòng)通過夾在上下輥板材的摩擦帶動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)

27、，起調(diào)整擠壓作用。2個(gè)下輥為主動(dòng)輪，由主電機(jī)、聯(lián)軸器、減速器及開式齒輪副驅(qū)動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)主要組成是：驅(qū)動(dòng)2個(gè)下輥的主電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)上輥升降電動(dòng)機(jī)，減速器、蝸輪副、螺母。工作時(shí)，兩個(gè)下輥可以正反兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，在上輥的壓力下下輥經(jīng)過反復(fù)的滾動(dòng)，使板料到達(dá)所需要的曲率，形成預(yù)計(jì)的形狀。上輥始終和2個(gè)下輥轉(zhuǎn)向相反，由蝸輪副轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪內(nèi)螺母，使螺桿及上輥軸承座作升降運(yùn)動(dòng)，完成上料、卷制、卸料等工作。傳動(dòng)方案的分析一般機(jī)械傳動(dòng)分為齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)。卷板機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)分為齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)兩種方式。 齒輪傳動(dòng)如圖3.2，電動(dòng)機(jī)傳出的扭矩通過一個(gè)有保護(hù)作用的聯(lián)軸器，傳入一個(gè)有分配傳動(dòng)比的減速器，然后通

28、過聯(lián)軸器傳入開式齒輪副，進(jìn)入帶動(dòng)兩軸的傳動(dòng)。如圖3.2所示。 圖3.2 齒輪式傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖3.3 皮帶式傳動(dòng)系統(tǒng)圖齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是：1)效率高。 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)效率為最高，閉式傳動(dòng)效率為96%99%，這對大功率傳動(dòng)有很大的經(jīng)濟(jì)意義。2)結(jié)構(gòu)緊湊。 比帶、鏈傳動(dòng)所需的空間尺寸小。 3)傳動(dòng)比穩(wěn)定。 傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對傳動(dòng)性能的根本要求。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用，正是由于其具有這一特點(diǎn)。 4)工作可靠、壽命長。 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可長達(dá)一二十年，這也是其它機(jī)械傳動(dòng)所不能比較的。 但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離

29、過大的場合。帶傳動(dòng)由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過傳動(dòng)帶傳入減速器直接傳入主動(dòng)軸。如圖3.3所示。這種傳動(dòng)的特點(diǎn)：(1)傳動(dòng)帶有良好的緩沖消震能力，工作平穩(wěn)，沒有噪音。(2)過載時(shí)，傳動(dòng)帶在帶輪上打滑，可以防止損壞其它機(jī)件，起著保險(xiǎn)裝置的作用。(3)適用于動(dòng)力機(jī)和工作機(jī)別離較遠(yuǎn)的遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。(4)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，維護(hù)方便。 但是帶傳動(dòng)在工作是傳動(dòng)帶容易受到拉力作用會發(fā)生彈性變形，傳動(dòng)帶在使用過程中有被拉長，工作過程還會出現(xiàn)打滑等缺點(diǎn)，并容易被酸、堿、油腐蝕，傳動(dòng)帶和帶輪之間摩擦放電，有時(shí)會產(chǎn)生火花，在和汽油蒸汽或糧食粉塵接觸時(shí)，應(yīng)特別留神引起火災(zāi)。 傳動(dòng)系統(tǒng)確實(shí)定比較齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)，考慮到所設(shè)計(jì)的是三

30、輥卷板機(jī)，具有兩個(gè)主動(dòng)輥，而且要求結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)準(zhǔn)確，鑒于齒輪傳動(dòng)效率較高等優(yōu)點(diǎn)，選用齒輪傳動(dòng)更適宜。 主傳動(dòng)系統(tǒng)確實(shí)定傳動(dòng)系統(tǒng)如圖3.4所示：主傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，由聯(lián)軸器連接減速器，減速器輸出連接開式齒輪傳動(dòng)，開式齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)下輥旋轉(zhuǎn)。所以選用了圓柱齒輪減速器，減速比i=，減速器通過聯(lián)軸器和齒輪副帶動(dòng)兩個(gè)下輥工作。 圖a. 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖b. 副傳動(dòng)系統(tǒng)圖 3.4 傳動(dòng)系統(tǒng)圖3.2.2 考慮運(yùn)用液壓系統(tǒng)做副傳動(dòng)系統(tǒng)，調(diào)整上輥升降，但目前使用渦輪蝸桿傳動(dòng)還是占大數(shù)，為調(diào)整上下輥間距，由上輥升降電動(dòng)機(jī)通過減速器，蝸輪副傳動(dòng)蝸輪內(nèi)螺母，使螺桿及上輥軸承座升降運(yùn)動(dòng)，為使上輥、下輥軸線相互平行，有牙

31、嵌離合器以備調(diào)整，副傳動(dòng)系統(tǒng)如圖3.4所示。需要卷制錐筒時(shí)，把離合器上的定位螺釘松開，然后使蝸輪空轉(zhuǎn)到達(dá)只升降左機(jī)架中升降絲桿的目的。 本章小結(jié)收集資料對各種運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行分析，在結(jié)合三輥卷板機(jī)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和工作的可靠性，最后主傳動(dòng)采用齒輪傳動(dòng)，選副傳動(dòng)采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)。確定傳動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 第四章 下輥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1根本參數(shù)的選擇計(jì)算1. 設(shè)計(jì)參數(shù)最大卷板厚度10mm，最大卷板寬度2000mm，板材屈服極限300MPa，卷板速度7m/min，升降速度Vs。2.確定卷板機(jī)根本參數(shù)1.規(guī)格：102000 厚度：=10mm 寬度：B=2000mm2.屈服極限：=3003下輥中心矩：=12

32、0400mm=300mm (4-1)4.上輥直徑：=230272mm=250 mm (4-25.下輥直徑：=200225mm=220mm (4-6.上輥軸直徑：=125150mm=140mm (4-4)7.下輥軸直徑： (4-5)8.最小卷圓直徑：=300mm (4-6)9.下輥轉(zhuǎn)速：=(4-7)10.卷板速度：=711.升降速度：W11 對稱式三輥卷板機(jī)一些技術(shù)參數(shù)規(guī)格型號最大卷板厚度最大卷板寬度板材屈服極限 卷板速度滿載最小卷板直徑上軸直徑下軸直徑兩下軸中心距主電機(jī)功率外形尺寸長寬高mmmmMPam/minmmmmmmmmKwmmW11-41500415002455300150140185

33、329007201000W11-61500615002455380160140220429007201000W11-620006200024538017016026036508201050W11-6320063200245380220180280485011001100W11-820008200024540018517026037008201050W11-8250082500245550240180280415011001100W11-1220001220002455502401802803650011001100W11-122500122500245600260220320114200920

34、1200W11-12300012300024570028024036011490013001300W11-162000162000245600260220320370092012004.2 主電機(jī)的功率確定卷板機(jī)主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功率的計(jì)算是設(shè)計(jì)主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和選擇電動(dòng)機(jī)的必備參數(shù)，所以對卷板機(jī)的受力分析和驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算對設(shè)計(jì)卷板機(jī)至關(guān)重要。4.卷板機(jī)工作時(shí),需要將鋼板卷制成鋼管。此時(shí),材料所承受應(yīng)力已全部到達(dá)屈服極限。因此,卷管截面上彎曲應(yīng)力分布如圖4.1(b)所示,那么截面上彎矩M為: (KN.M) (4-8)式中：B,卷板機(jī)卷制鋼板的最大寬度和厚度(m)s材料的屈服極限(kNm-2)圖4.1 卷管的

35、應(yīng)力分布考慮材料變形時(shí)存在強(qiáng)化,引入強(qiáng)化系數(shù)K對式(1)進(jìn)行修正,那么： 式中K強(qiáng)化系數(shù),可取K=,卷制時(shí),鋼板受力情況如圖4.2所示。根據(jù)受力平衡,可以得到下輥?zhàn)饔糜诰戆迳系闹С至2： 圖4.2 卷管的受力分析考慮到板厚遠(yuǎn)小于卷管的最小直徑Dmin,中性層半徑R05Dmin,為簡化計(jì)算,上式可變?yōu)椋?(4-9) (4-10) 式中： 連心線OO1與OO2a下輥中心距(m)Dmin卷管最小直徑(m)d2下輥直徑(m)最大的壓下力：=N (4-11) 單根絲杠所受拉力： (4-12)4.2卷板機(jī)的下輥為驅(qū)動(dòng)輥，作用在下輥的驅(qū)動(dòng)力矩用于克服卷板變形扭矩Tn1和摩擦力矩Tn2。鋼板在卷制過程中,存

36、貯于鋼板AB段(圖1a與圖2)的變形能為2M,所花費(fèi)的時(shí)間為2R/V(V為卷板速度),兩者的比值等于變形扭距Tn1的功率,即: 變形扭矩 Tn1= (4-13) 而摩擦扭矩包括上、下輥與鋼板間的滾動(dòng)摩擦力矩和輥?zhàn)虞S頸與軸套間的滑動(dòng)摩擦力矩,可用下式計(jì)算 式中：f滾動(dòng)摩擦系數(shù),取f=00008 m;滑動(dòng)摩擦系數(shù),取=下輥驅(qū)動(dòng)力矩Td等于變形扭矩Tn1和摩擦扭矩Tn2之和。 (4-14)從驅(qū)動(dòng)電機(jī)到下輥傳動(dòng)的效率，傳動(dòng)過程：電機(jī)減速器末級齒輪傳動(dòng)下輥。 (4-15) 驅(qū)動(dòng)功率 KW (4-16) 4.2.3根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，查機(jī)械手冊得以下幾種電動(dòng)機(jī)的型號：方案電動(dòng)機(jī)型號額定功率 Ped/kW電動(dòng)機(jī)

37、轉(zhuǎn)速r/min 效率 功率因數(shù) 噪聲 質(zhì)量同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y160M-41115001460%821232Y160L-6111000970%751473Y160M1-211300029308%0.8887117考慮工作機(jī)的平安系數(shù)，選取Y160L-6型電動(dòng)機(jī)。4.3分配傳動(dòng)比4.3 (4-17) 4.3.2通用減速器的選型包括提出原始條件、選擇類型、確定規(guī)格等步驟。規(guī)格選擇要滿足強(qiáng)度、熱平衡、軸伸部位承受徑向載荷等條件。根據(jù)傳動(dòng)比選用三級減速器，i減=40，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表16-2-3，選用ZSY160型減速器，根本參數(shù)：A=600mm, B=290mm, H=375mm, mm mm mm

38、 mm mm4.末級齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比： (4-18) 4.4末級齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)因末級齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速很小，應(yīng)選取半開式齒輪傳動(dòng)。原始參數(shù)：傳動(dòng)比 i小輪轉(zhuǎn)速 r/min (4-19)傳遞功率 kw (4-20)工作條件：開式傳動(dòng)，輕微沖擊，硬啟動(dòng)。材料大小齒輪材料均采用Q235A,，正火處理，硬度160180HBS,查資料得 MPa，平安系數(shù) MPa (4-21) 2. 按齒面彎曲強(qiáng)度計(jì)算開式或半開式齒輪傳動(dòng)，按理應(yīng)保證齒面齒面抗磨損及齒根抗折斷能力兩準(zhǔn)那么進(jìn)行計(jì)算，但目前僅以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么。彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 (4-22)設(shè)齒輪按8級精度加工，取載荷系數(shù)k=1.2，齒寬系數(shù)作

39、用在小齒輪上的轉(zhuǎn)矩 (4-23) 取小齒輪齒數(shù) z1=18那么z2=i z1=2.418=， 取z2=43。查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5得：齒形系數(shù)YF1=1。由強(qiáng)度公式得模數(shù) (4-24) 查手冊就近圓整為m=4 mm式中：k載荷系數(shù) 3幾何尺寸計(jì)算分度圓直徑 ( 4-25) (4-26)中心距 a=0.5m(z1+z24 (18+43)=122 mm (4-27)齒寬 b1=70mm，b2=50mm4驗(yàn)算速度 (4-28)8級精度適宜。4.5本章小結(jié)對三輥進(jìn)行受力分析，確定主傳動(dòng)系統(tǒng)的功率，確定電機(jī)的功率為11kw，選擇主電機(jī)Y160L-6型。分配傳動(dòng)比，對末級齒輪傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。結(jié)果選用三級減

40、速器，末級齒輪的模數(shù)m=4mm，分度圓直徑 。第五章壓下系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1電機(jī)選擇5驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算壓下系統(tǒng)工作功率: w (5-1) 壓下系統(tǒng)效率: (5-2) 式中：螺旋副效率，按自鎖效率取0.45；蝸桿機(jī)構(gòu)效率取0.7；減速器效率取0.8； 驅(qū)動(dòng)功率： w45kw (5-3) 5選擇電機(jī) 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，查機(jī)械手冊表17-1-35得以下幾種電動(dòng)機(jī)的型號方案電動(dòng)機(jī)型號額定功率 Ped/kW電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min效率功率因數(shù)噪聲質(zhì)量同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y802-21.130002830%0.8671172Y90L-41.515001400%67273Y90L-1000910%6525Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)

41、Y90L-6型電動(dòng)機(jī)。5.2螺旋副設(shè)計(jì)上輥壓下系統(tǒng)是由上輥升降電動(dòng)機(jī)通過減速器，蝸輪副傳動(dòng)蝸輪內(nèi)螺母，使螺桿及上輥軸承座升降運(yùn)動(dòng)。下降到一定程度需自鎖，應(yīng)選取梯形螺紋。1材料，熱處理，許用應(yīng)力螺桿用45鋼，調(diào)制處理，HBS210220，MPa取平安系數(shù)S=1.5,那么許用應(yīng)力MPa螺母用鑄鐵，許用剪應(yīng)力MPa2螺紋直徑、螺距 (5-4) (5-5)梯形螺紋 中徑 螺距 (5-6)牙頂高 (5-8) 外螺紋大徑公稱直徑選螺紋根本牙型高度 牙頂間隙外螺紋牙高內(nèi)螺紋牙高外螺紋小徑內(nèi)螺紋小徑外螺紋大徑牙根部寬度升角 (5-9) 當(dāng)量摩擦角 (5-10) 式中： 為牙側(cè)角，梯形螺紋 自鎖 (5-11)

42、式中：螺紋大徑，=47mmb牙根部厚度，梯形螺紋=Z工作圈數(shù) 螺母相對高度 5.螺桿強(qiáng)度 (5-12)5.3傳動(dòng)比計(jì)算1.螺母及蝸輪轉(zhuǎn)速 (5-13) 2總傳動(dòng)比 (5-14)3減速器通用減速器的選型包括提出原始條件、選擇類型、確定規(guī)格等步驟。規(guī)格選擇要滿足強(qiáng)度、熱平衡、軸伸部位承受徑向載荷等條件。查手冊選擇二級減速器，ZLY180型減速器，。根本參數(shù)：A=600mm，B=320mm，H=435mm， 。4蝸桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比 (5-15)5.4蝸桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)有模數(shù)、壓力角、蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒蝸桿中圓直徑及蝸桿直徑系數(shù)。按照蝸桿的形狀，蝸桿傳動(dòng)可分為圓柱蝸桿傳動(dòng)、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)和錐蝸桿

43、傳動(dòng)等。原始參數(shù): 傳動(dòng)比 i=蝸桿轉(zhuǎn)速 (5-16)傳遞功率 (5-17)在閉式傳動(dòng)中，蝸桿副多因齒面膠合或點(diǎn)蝕而失效。因此，通常是按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，而按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。1選擇蝸桿傳動(dòng)類型據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿ZI2選擇材料蝸桿用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，為了節(jié)省貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用鑄鐵HT100制造。3計(jì)算渦輪輸出轉(zhuǎn)矩 粗算傳動(dòng)效率： (5-18)確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2： (5-19) 4確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。蝸桿螺旋齒面硬度45HRC，

44、查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表14-4-13蝸輪的根本許用應(yīng)力應(yīng)力循環(huán)次數(shù) (5-20) 壽命系數(shù) (5-21)因工作載荷穩(wěn)定，古曲載荷不均勻系數(shù)，由參考機(jī)械設(shè)計(jì)課本表11-5選取使用系數(shù),由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，取動(dòng)載系數(shù),那么： (5-22) (5-23) 取m=8 ; q=10 (5-24) (5-25)(1)蝸桿軸向齒距，直徑系數(shù)；齒頂圓直徑；分度圓導(dǎo)程角。蝸桿頭數(shù)； (2)蝸輪蝸輪齒數(shù)z2=41；變位系數(shù)；驗(yàn)算傳動(dòng)比，這是傳動(dòng)比誤差為：，是允許的。蝸輪分度圓直徑 (5-26)蝸輪齒頂高蝸輪齒根高一般頂隙系數(shù) (5-27)蝸輪喉圓直徑蝸輪齒根圓直徑蝸輪咽喉母圓半徑8. 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 (5-2

45、8)當(dāng)量齒數(shù) 根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)課本10-5可得：齒形系數(shù)應(yīng)力校正系數(shù)螺旋角系數(shù)許用彎曲應(yīng)力查機(jī)械設(shè)計(jì)課本表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的根本許用彎曲應(yīng)力壽命系數(shù) (5-29) MPa 故彎曲強(qiáng)度是滿足的。9.驗(yàn)算效率 (5-30)；fv與相對滑動(dòng)速度vs有關(guān)。 (5-31) 查機(jī)械設(shè)計(jì)課本表11-18中用插值法查得、代入式中得大于原估計(jì)值，因此不用重算。10.熱平衡核算正常工作溫度所需的散熱面積 (5-32)箱體實(shí)際面積遠(yuǎn)大于正常散熱所需的面積。式中：箱體的外表散熱系數(shù)取15W/(M2.OC)t0油的工作溫度取60octa-周圍空氣的溫度常溫下取20oc5.5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 (5

46、-33) (5-34) (5-35) (5-36) (5-37)5蝸輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 (5-38) (5-39) 蝸輪轉(zhuǎn)速因?yàn)榻z杠做蝸輪軸，所以蝸輪軸必須大于絲杠直徑。綜合以上兩點(diǎn)，蝸輪軸徑選為 d=44mm。5.5蝸桿軸的材料選用45鋼，A0=120。P=756kw n=r/min (5-40) 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)距 ，查機(jī)械設(shè)計(jì)課本表14-1，考慮到轉(zhuǎn)距變化很小，故取KA=1.3，那么：公稱轉(zhuǎn)矩 (5-41)按照計(jì)算轉(zhuǎn)距的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表6-2-8，選用GY6型凸緣聯(lián)軸器。半聯(lián)軸器的孔徑

47、為45mm故取d1=45mm主動(dòng)端：Y型軸孔、A型鍵槽，d=45,L=112從動(dòng)端：型軸孔、A型鍵槽，d=45,L=84。GY3聯(lián)軸器GB/T584320035.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 1擬定軸上的裝配方案：圖5-1 軸的機(jī)構(gòu)圖 2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各軸段直徑和長度；ab：該段安裝聯(lián)軸器，根據(jù)轉(zhuǎn)矩由整體安裝尺寸確定直徑為45mm，長度為bc：該段安裝軸承蓋，直徑取60mm，長度為40mm；cd：該段安裝軸承，取直徑65mm，長度25mm；de：該段取直徑70mm，長度120mmef：該段為蝸桿，取直徑為86mm，長度為136mmfh：該段安裝軸承，取直徑為65mm，長度為25mm5.6蝸桿軸的

48、校核軸的受力分析：圖5-2 軸的受力分析蝸桿所受轉(zhuǎn)矩： (5-42)軸所受的圓周力力： (5-43)軸所受的軸向力：N (5-44)軸所受的徑向力： (5-45)式中，為齒形角查表得：軸的彎矩、扭矩綜合圖：圖5-3 彎扭綜合圖計(jì)算各點(diǎn)水平面上受力，各點(diǎn)水平面上的彎矩：B點(diǎn)和D點(diǎn)得支撐反力、： (5-46) (5-47)B點(diǎn)和D點(diǎn)水平面上所受彎矩為、： NmmC點(diǎn)水平面上受彎矩為： (5-48)計(jì)算各點(diǎn)垂直面上的受力，各點(diǎn)垂直面上的彎矩：B點(diǎn)和D點(diǎn)上的支撐反力、： (5-49) (5-50)B點(diǎn)和D點(diǎn)垂直面上所受彎矩為、： NmmC點(diǎn)垂直面上受彎矩為、 ， (5-51) (5-52)計(jì)算各點(diǎn)的總

49、彎矩：B點(diǎn)和D點(diǎn)的總彎矩、：NmmC點(diǎn)的總彎矩 、： (5-53) (5-54)根據(jù)上述計(jì)算分析繪制數(shù)據(jù)表： 表51 彎扭數(shù)據(jù)表載荷水平面垂直面支持反力F彎矩M 總彎矩扭矩T 5.6.對于蝸桿的受力分析和彎扭綜合圖，判斷C面上所承受的彎矩和扭矩最大，即C面為危險(xiǎn)截面，故只對C面的強(qiáng)度進(jìn)行校核就可以了。由于該軸是雙向旋轉(zhuǎn)，所以其受到扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和切應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力，所以，取。根據(jù)軸的計(jì)算應(yīng)力： (5-55)式中，W軸的抗彎截面系數(shù)，；由于材料為45鋼調(diào)制處理，查表得許用應(yīng)力：MPa所以有故平安。5.7軸承的選擇與校核軸承的選擇：根據(jù)蝸桿的轉(zhuǎn)矩： (5-56) 渦輪的轉(zhuǎn)矩： (5-57)齒形角，導(dǎo)程

50、角；計(jì)算渦輪蝸桿所受各力：圓周力、；軸向力、；徑向力、； (5-58) N (5-59) (5-60)式中，為齒形角查表得：那么軸承所受的載荷： (5-61)初選深溝球軸承6000型61909，預(yù)期壽命為=3000h，外形尺寸： ，。根本額定載荷： 軸承的校核根據(jù)壽命計(jì)算公式得： (5-62) 式中，溫度系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)課本表134得，額定承載載荷=3545.62N，軸承轉(zhuǎn)速,由于是球軸承那么；向式中代數(shù)得： 那么有 所以初選軸承適宜，即蝸桿兩端選用61909軸承。5.8本章小結(jié)計(jì)算壓下系統(tǒng)的所需功率，得出電動(dòng)機(jī)的功率為kw,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選用Y90L-6型電動(dòng)機(jī)。計(jì)算總傳動(dòng)比i=71.09,減

51、速器選用兩側(cè)輸出的二級ZYL180減速器。對蝸輪蝸桿副進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，采用漸開線蝸桿蝸輪傳動(dòng)，設(shè)計(jì)計(jì)算螺旋副并驗(yàn)證其自鎖性。對蝸桿軸蝸桿軸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算及校核的強(qiáng)度，選擇軸承并校核，都滿足要求。第六章 上下輥的設(shè)計(jì)及校核6.1結(jié)構(gòu)及力學(xué)分析 過去的卷板機(jī)，三個(gè)受力輥通常是由鍛壓而成的實(shí)心鋼柱經(jīng)車、銑等工藝精加工而成。其缺點(diǎn)是消耗鋼材，加工難度大，整機(jī)笨重，上輥升降困難。為降低本錢，改善性能，試圖用厚壁無縫鋼管取代實(shí)心鋼柱制作上下三個(gè)工作輥?？招墓ぷ鬏伒膬?yōu)點(diǎn)：1由于三根工作輥采用了空心圓管，從而降低了本錢。2由于工作輥重量減輕，使其功率消耗減少，節(jié)省了電能。3由于改變有關(guān)結(jié)構(gòu)，尺寸減小，傳動(dòng)緊湊合理

52、。比同類規(guī)格的卷板機(jī)，節(jié)省資金一倍多。且工作性能良好，平安可靠空心工作輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于處理好空心工作輥與實(shí)心軸頸處的連接，確保整機(jī)運(yùn)行可靠平安。因輥?zhàn)硬捎脽o縫鋼管，故采用基孔制H7/s6過盈配合。將軸徑進(jìn)行加熱處理，然后錘擊打入。從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上來看(圖61) ,三輥卷板機(jī)主要由1個(gè)上輥及2個(gè)下輥呈寶塔形狀組成。用該設(shè)備加工圓(弧)形工件時(shí),由上輥垂直向下移動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng),對工件(即鋼板)產(chǎn)生向下的壓力。必須克服鋼板的屈服強(qiáng)度, 使其產(chǎn)生彎曲變形。2個(gè)下輥那么向同一方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng),從而移動(dòng)鋼板,將其加工成一定曲率半徑的圓(弧)形工件。因此為了確定,我們完全可以將被加工鋼板看作為一簡支梁，從而有

53、對鋼板的最大彎矩為: (6-1)彎矩對鋼板產(chǎn)生的應(yīng)力為: (6-2)鋼板的抗彎截面模量： (6-3)綜合上述可得： (6-3)其中, 為被加工鋼板屈服極限； 為卷板機(jī)兩下輥之間距離；為被加工鋼板最大厚度。圖61 機(jī)構(gòu)分析由上述可以看出，當(dāng)加工工件材質(zhì)一定時(shí), 的大小只取決于工件的厚度和寬度b, 從而可以確定其兩下輥之間的距離。取上輥為分析對象, 將P力看作是作用于上輥的一個(gè)均布載荷,故上輥就成了一個(gè)簡支梁,如圖62所示。圖62上輥力學(xué)模型由集度產(chǎn)生的彎矩函數(shù)為： (6-4)其中，。 (6-5)6.2 對輥?zhàn)舆M(jìn)行剛度校核計(jì)算上輥的設(shè)計(jì)計(jì)算跨度： mm (6-6)式中B為最大卷板寬度；集度 ： (

54、6-7) 式中為卷板機(jī)的最大下壓力,；慣性矩： (6-8) 其中為輥?zhàn)觾?nèi)外徑之比，取0.7；為卷板機(jī)上輥直徑.輥?zhàn)訐隙龋?(6-9) 所以上輥剛度適宜。 下輥的設(shè)計(jì)計(jì)算：各參數(shù)mm； () (6-10)() (6-11) (6-12) 所以下輥剛度適宜。6.3 對輥?zhàn)舆M(jìn)行強(qiáng)度校核 (6-13) (6-14) (6-15) 故上輥平安同理對下輥進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算平安。6.4 本章小結(jié)對三輥卷板機(jī)的上下輥結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，上下三個(gè)工作輥均采用空心無縫鋼管制作，上輥壁厚定，下輥的壁厚；并對上下輥的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行校核，結(jié)果工作輥的強(qiáng)度、剛度都滿足要求。根據(jù)卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)形式,可以把其各輥軸在工作過程中的受

55、力情況視為簡支梁來分析。一般來講,卷板機(jī)的上輥較粗,剛性較好,側(cè)輥或下輥略細(xì),剛性不如上輥。如果卷板時(shí)上輥的下壓力太大,而側(cè)輥的剛性缺乏時(shí),就會使輥軸在卷制筒體的過程中發(fā)生變形而出現(xiàn)撓曲,尤其對于輥軸較長的卷板機(jī),當(dāng)壓緊力和卷板力接近設(shè)備極限能力時(shí)其輥軸更容易出現(xiàn)此種變形,這使得卷板機(jī)上、下輥之間沿長度方向的間隙大小不一致,中間部位間隙大,兩端間隙小,從而造成輥軸兩端對板材的壓緊力大,中間壓緊力小的情況,亦即在卷制筒體時(shí)板材同一層面沿輥軸長度方向上的各點(diǎn)受力不均,應(yīng)力應(yīng)變不一致,使得卷出的筒體中間部位彎曲半徑變大而形成桶狀。對于具有相同材質(zhì)性能的中薄板,當(dāng)板厚與卷制的筒體直徑相同而板寬尺寸越大

56、或板厚與板寬尺寸相同而卷制的筒體直徑越小時(shí),所需壓緊力和卷板力也就越大,輥軸變形產(chǎn)生的撓度也越大,因此,板材沿輥軸長度方向上的各點(diǎn)的受力大小差異也越大,桶狀變形也越明顯。假設(shè)卷筒時(shí)板料寬度尺寸超過5m 而卷制的筒體直徑又比較小(比方小于1000mm) 時(shí),那么所卷出的筒體將會出現(xiàn)明顯的桶狀變形。由以上分析可知,為卷制出理想的筒體,始終保持上、下輥軸之間的間隙均勻一致,保證它們對板材的壓緊力和彎曲力相同是非常重要的。為到達(dá)這一目的,各輥軸要有足夠的剛性,即使在卷制最大規(guī)格的板料時(shí)各輥軸也不至于發(fā)生過大的變形。第七章 機(jī)架的設(shè)計(jì)卷板機(jī)是彎曲金屬板材的設(shè)備, 傳統(tǒng)卷板機(jī)機(jī)架為全鑄件。隨著焊接技術(shù)的開展, 特別是近年30來,焊接結(jié)構(gòu)已經(jīng)根本上取代了鉚接結(jié)構(gòu), 并局部代替鑄造和鍛造結(jié)構(gòu)。國內(nèi)外在重型機(jī)械制造方面, 愈來愈多地用全焊鋼結(jié)構(gòu)代替全鑄結(jié)構(gòu)。其主要原因在于全焊鋼結(jié)構(gòu)重量輕, 質(zhì)量高, 生產(chǎn)周期短等特點(diǎn)。全焊鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和鑄造件相比具有以下優(yōu)點(diǎn):1)由于鋼的彈性模量是鑄鐵的一倍, 因此焊接結(jié)構(gòu)比鑄鐵結(jié)構(gòu)重量減輕25%左右, 這對提高現(xiàn)代化機(jī)床快速行走部件的工作靈敏度有重大意義。2) 全焊鋼結(jié)構(gòu)的塑性和韌性比較好, 因此它的抗脆斷能力比鑄鐵好。3) 鋼材材質(zhì)均