對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì)【修改排版過(guò)了】,修改排版過(guò)了,對(duì)稱,式三輥卷,板機(jī),設(shè)計(jì),修改,排版 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 題目 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院 直屬學(xué)部 專業(yè) 班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名 職稱 評(píng)閱教師姓名 職稱 2014 年 03 月 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)是關(guān)于對(duì)稱式三輥卷板機(jī)的設(shè)計(jì) 主要對(duì)卷板機(jī)上 下輥及減速器進(jìn)行設(shè) 計(jì)和計(jì)算 設(shè)計(jì)前部分詳細(xì)闡述了卷板機(jī)上 下輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力分析 板機(jī)結(jié)構(gòu)型式為三 輥對(duì)稱式 在該結(jié)構(gòu)中上輥下壓提供壓力 兩下輥?zhàn)鲂D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 為卷制板材提供扭矩 它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 體積小 重量輕 經(jīng)濟(jì) 等優(yōu)點(diǎn) 動(dòng)力源則選擇了 YZ 系列 YZ160L 6 型電機(jī) 其工作特性優(yōu)于 Y 系列電機(jī) 適用于有輕微震動(dòng) 正反轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速不高的場(chǎng)合 總體設(shè)計(jì)后部分所涉及的減速器采用了三級(jí)展開式圓柱齒輪結(jié)構(gòu) 齒輪材料為 40Cr 并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火 校核齒輪 軸 鍵 軸承確保了設(shè)計(jì)的實(shí)際可行性 關(guān)鍵詞 卷板機(jī) 電動(dòng)機(jī) 減速器 鍵 齒輪 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 目 錄 第 1 章 緒 論 1 1 1 概述 1 1 2 卷板機(jī)的原理 1 1 2 1 卷板機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式 1 1 2 2 彎曲成型的加工方式 2 1 3 卷板機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 3 第 2 章 方案的論證及確定 4 2 1 方案的論證 4 2 1 1 方案 1 雙輥卷板機(jī) 4 2 1 2 方案 2 三輥卷板機(jī) 4 2 1 3 方案 3 四輥卷板機(jī) 5 2 2 方案的確定 5 2 3 本章小結(jié) 6 第 3 章 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 7 3 1 傳動(dòng)方案的分析 7 3 1 1 齒輪傳動(dòng) 7 3 1 2 皮帶傳動(dòng) 7 3 2 傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 8 3 2 1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 8 3 2 1 副傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 8 3 3 本章小結(jié) 8 第 4 章 動(dòng)力設(shè)計(jì) 9 4 1 主電機(jī)的選擇和計(jì)算 9 4 1 1 上下輥的參數(shù)選擇計(jì)算 9 4 1 2 主電機(jī)的功率確定 9 4 2 上輥的設(shè)計(jì)計(jì)算校核 17 4 2 1 上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力圖 17 4 2 2 剛度校核 17 4 2 3 上輥強(qiáng)度校核 18 4 2 4 疲勞強(qiáng)度安全強(qiáng)度校核 18 4 2 5 上輥在卸料時(shí)的校核 19 4 3 下輥設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 19 4 3 1 下輥結(jié)構(gòu)及受力圖 19 4 3 2 下輥剛度校核 20 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 3 3 下輥彎曲強(qiáng)度校核 20 4 3 4 下輥疲勞強(qiáng)度校核 21 4 4 本章小結(jié) 23 第 5 章 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 24 5 1 傳動(dòng)方案的分析和擬定 24 5 2 減速器傳動(dòng)裝置總的傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比的分配 24 5 2 1 總的傳動(dòng)比 24 5 2 2 傳動(dòng)比的分配 24 5 3 傳動(dòng)裝置各軸的參數(shù)計(jì)算 24 5 3 1 各軸轉(zhuǎn)速 24 5 3 2 各軸功率 24 5 3 3 各軸轉(zhuǎn)矩 25 5 4 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 25 5 4 1 第一級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì) 25 5 4 2 第二級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì) 28 5 4 3 第三級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì) 30 5 5 蝸輪 蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 33 5 5 1 材料選擇 33 5 5 2 參數(shù)的設(shè)計(jì) 33 5 6 軸的設(shè)計(jì)校核計(jì)算 34 5 6 1 四個(gè)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 34 5 6 2 軸的校核計(jì)算 35 5 7 軸承校核 39 5 7 1 參數(shù) 39 5 7 2 求軸承受到的徑向力 39 5 7 3 驗(yàn)算軸承壽命 39 5 8 鍵的校核 39 5 9 減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和齒輪 軸承的潤(rùn)滑 40 5 9 1 箱體參數(shù) 40 5 9 2 減速器齒輪 軸承的潤(rùn)滑 40 5 10 本章小結(jié) 40 結(jié) 論 42 致 謝 43 參考文獻(xiàn) 43 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 1 1 概述 機(jī)械加工行業(yè)在我國(guó)有著舉足輕重的地位 它是國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈 作為整個(gè) 工業(yè)的基礎(chǔ)和重要組成部分的機(jī)械制造業(yè) 任務(wù)就是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)提供先進(jìn) 的機(jī)械裝備和零件 它的規(guī)模和水平是反映國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo) 志 因此非常值得重視和研究 卷板機(jī)是一種將金屬板材卷彎成筒形 弧形或其它形狀工件的通用設(shè)備 根據(jù)三 點(diǎn)成圓的原理 利用工件相對(duì)位置變化和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使板材產(chǎn)生連續(xù)的塑性變形 以獲 得預(yù)定形狀的工件 該產(chǎn)品廣泛用于鍋爐 造船 石油 木工 金屬結(jié)構(gòu)及其它機(jī)械 制造行業(yè) 卷板機(jī)作為一個(gè)特殊的機(jī)器 它在工業(yè)基礎(chǔ)加工中占有重要的地位 凡是鋼材成 型為圓柱型 幾乎都用卷板機(jī)輥制 其在汽車 軍工等各個(gè)方面都有應(yīng)用 根據(jù)不同 的要求 它可以輥制出符合要求的鋼柱 是一種相當(dāng)實(shí)用的器械 在國(guó)外一般以工作輥的配置方式來(lái)劃分 國(guó)內(nèi)普遍以工作輥數(shù)量及調(diào)整形式等為 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行混合分類 一般分為 1 三輥卷板機(jī) 包括對(duì)稱式三輥卷板機(jī) 非對(duì)稱式三輥卷板機(jī) 水平下調(diào)式三 輥卷板機(jī) 傾斜下調(diào)式三輥卷板機(jī) 弧形下調(diào)式三輥卷板機(jī)和垂直下調(diào)式三輥卷板機(jī) 等 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)采用機(jī)械傳動(dòng)已有幾十年的歷史 由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 性能可靠 造價(jià)低廉 至今在中 小型卷板機(jī)中仍廣泛應(yīng)用 在低速大扭矩的卷板機(jī)上 因傳動(dòng)系統(tǒng)體積龐 大 電動(dòng)機(jī)功率大 起動(dòng)時(shí)電網(wǎng)波動(dòng)也較大 所以越來(lái)越多地采用液壓傳動(dòng) 近年來(lái) 有以液壓馬達(dá)作為源控制工作輥移動(dòng)但主驅(qū)動(dòng)仍為機(jī)械傳動(dòng)的機(jī)液混合傳動(dòng)的卷板機(jī) 也有同時(shí)采用液壓馬達(dá)作為工作輥旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源的全液壓式卷板機(jī) 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(guó)內(nèi)外采用冷卷方法較多 冷卷精度較高 操作工藝簡(jiǎn)便 成本低廉 但對(duì)板材的質(zhì)量要求較高 如不允許有缺口 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(guò)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 則采用溫卷的方法 1 2 卷板機(jī)的原理 1 2 1 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(duì)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(guò)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) 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 2 該機(jī)構(gòu)形式為三輥對(duì)稱式 上輥在兩下輥中央對(duì)稱位置作垂直升降運(yùn)動(dòng) 通過(guò)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(guò)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 圖 1 1 三輥卷板機(jī)工作原理圖 由圖 1 1 主運(yùn)動(dòng)指上輥繞 O1 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 1 2 2 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(lái)完成的 滾圓是在外力的作用下 使鋼板的外層纖維伸長(zhǎng) 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)行的 在卷板機(jī)上進(jìn)行板材的彎曲是通過(guò)上滾軸向下移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來(lái)達(dá)到的 它 們滾圓工作原理如圖 1 2 所示 a b c a 對(duì)稱式三輥卷板機(jī) b 不對(duì)稱式三輥卷板機(jī) c 四輥卷板機(jī) 圖 1 2 滾圓機(jī)原理圖 用三輥彎 卷 板機(jī)彎板 其板的兩端需要進(jìn)行預(yù)彎 預(yù)彎長(zhǎng)度為 0 5L 30 50 mm L 為下輥中心距 預(yù)彎可采用壓力機(jī)模壓預(yù)彎或用托板在滾圓機(jī) 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 內(nèi)預(yù)彎 圖 1 3 a b a 用壓力機(jī)模壓預(yù)彎 b 用托板在滾圓機(jī)內(nèi)預(yù)彎 圖 1 3 鋼板預(yù)彎示意圖 1 3 卷板機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 加入 WTO 后我國(guó)卷板機(jī)工業(yè)正在步入一個(gè)高速發(fā)展的快道 并成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重 要產(chǎn)業(yè) 對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)和提高人民生活質(zhì)量的作用也越來(lái)越大 預(yù)計(jì) 十五 期 末中國(guó)的卷板機(jī)總需求量為 600 萬(wàn)輛 相關(guān)裝備的需求預(yù)計(jì)超過(guò) 1000 億元 到 2010 年 中國(guó)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(guó) 而其在裝備工 業(yè)上的投入力度將會(huì)大大加強(qiáng) 市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)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(shì) 1 從國(guó)家計(jì)委立項(xiàng)的情況看 卷板機(jī)工業(yè) 1000 萬(wàn)以上投入的項(xiàng)目達(dá)近百項(xiàng) 2 卷板機(jī)工業(yè)已建項(xiàng)目的二期改造也將會(huì)產(chǎn)生一個(gè) 很大的用戶群 3 由于卷板機(jī)的高利潤(rùn) 促使各地政府都紛紛投資 國(guó)家投資 外資和 民間資本 卷板機(jī)制造 其次 跨國(guó)公司都開始將最新的車型投放到中國(guó)市場(chǎng) 并計(jì) 劃在中國(guó)加大投資力度 擴(kuò)大產(chǎn)能 以爭(zhēng)取中國(guó)更大的市場(chǎng)份額 民營(yíng)企業(yè)的崛起以 及機(jī)制的敏銳使其成為卷板機(jī)工業(yè)的新寵 民營(yíng)企業(yè)已開始成為卷板機(jī)裝備市場(chǎng)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(chǎng) 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(cè) 材料應(yīng)用等各個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展 卷板機(jī)制造業(yè)的 技術(shù)革命 將引起裝備市場(chǎng)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(guó)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展 因 此 至 2010 年 卷板機(jī)工業(yè)對(duì)制造裝備的需求與現(xiàn)在比將增長(zhǎng) 12 左右 據(jù)預(yù)測(cè) 卷 板機(jī)制造業(yè) 對(duì)數(shù)控機(jī)床需求將增長(zhǎng) 26 對(duì)壓鑄設(shè)備的需求將增長(zhǎng) 16 對(duì)纖維復(fù) 合材料壓制設(shè)備的需求增長(zhǎng) 15 對(duì)工作壓力較高的擠或沖壓設(shè)備需求增長(zhǎng) 12 對(duì) 液壓成形設(shè)備需求增長(zhǎng) 8 對(duì)模具的需求增長(zhǎng) 36 對(duì)加工中心需求增長(zhǎng) 6 對(duì)硬 車削和硬銑消機(jī)床的需求增長(zhǎng) 18 對(duì)切割機(jī)床的需求增長(zhǎng) 30 對(duì)精密加工設(shè)備的 需求增長(zhǎng) 34 對(duì)特種及專用加工設(shè)備需求增長(zhǎng) 23 對(duì)機(jī)器人和制造自動(dòng)化裝置的 需求增長(zhǎng) 13 對(duì)焊接系統(tǒng)設(shè)備增長(zhǎng) 36 對(duì)涂裝設(shè)備的需求增長(zhǎng) 8 對(duì)質(zhì)檢驗(yàn)與測(cè) 試設(shè)備的需求增長(zhǎng) 16 在今后的工業(yè)生產(chǎn)中 卷板機(jī)會(huì)一直得到很好的利用 它能節(jié)約大量的人力物力 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 4 用以彎曲鋼板 可以說(shuō)是不可缺少的高效機(jī)械 時(shí)代在發(fā)展 科技在進(jìn)步 國(guó)民經(jīng)濟(jì) 的高速發(fā)展將對(duì)這個(gè)機(jī)械品種提出越來(lái)越高的要求 將促使這個(gè)設(shè)計(jì)行業(yè)的迅速發(fā)展 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第 2 章 方案的論證及確定 2 1 方案的論證 一般情況下 一臺(tái)卷板機(jī)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)的最小卷桶直徑的能力 熱卷可達(dá)冷卷能 力的一倍 但近年來(lái) 冷卷的能力正日益提高 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 2 1 1 方案 1 雙輥卷板機(jī) 雙輥卷板機(jī)的原理如圖 2 1 所示 1 上輥 2 工件 3 下輥 圖 2 1 雙輥卷板機(jī)工作原理圖 上輥是鋼制的剛性輥 下輥是一個(gè)包有彈性的輥 可以作垂直調(diào)整 當(dāng)下輥旋轉(zhuǎn) 時(shí) 上輥及送進(jìn)板料在壓力作用下 壓人下輥的彈性層中 使下輥發(fā)生彈性變形 但 因彈性體的體積不變 壓力便向四面?zhèn)鬟f 產(chǎn)生強(qiáng)度很高 但分布均勻的連續(xù)作用的 反壓力 迫使板料與剛性輥連續(xù)貼緊 目的是使它隨著旋轉(zhuǎn)而滾成桶形 上輥壓人下 輥的深度 既彈性層的變形量 是決定所形成彎曲半徑的主要工藝參數(shù) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)研 究 壓下量越大 板料彎曲半徑越小 但當(dāng)壓人量達(dá)到某一數(shù)值時(shí) 彎曲半徑趨于穩(wěn) 定 與壓下量幾乎無(wú)關(guān) 這是雙輥卷板機(jī)工藝的一個(gè)重要特征 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(jiǎn)單 缺點(diǎn) 1 對(duì)于不同彎度的制品 需要跟換相適應(yīng)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 2 1 2 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(duì)稱三輥卷板機(jī)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 緊湊 質(zhì)量輕 易于制造 維修 投資小 兩側(cè)輥可以做的很近 形 成較準(zhǔn)確 但剩余直邊大 一般對(duì)稱三輥卷板機(jī)減小剩余直邊比較麻煩 1 2 3 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 6 2 不對(duì)稱三輥卷板機(jī)特點(diǎn) 剩余邊小 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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 2 所示 圖 2 2 三輥卷板機(jī)工作原理圖 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)剩余直邊為兩下輥中心距的一半 但為避免板料從滾筒間滑落 實(shí)際剩余直邊常比理論值大 一般對(duì)稱彎曲時(shí)為板厚 6 20 倍 由于剩余直邊在校圓 時(shí)難以完全消除 所以一般應(yīng)對(duì)板料進(jìn)行預(yù)彎 使剩余直邊接近理論值 不對(duì)稱三輥卷板機(jī) 剩余直邊小于兩下輥中心的一半 如圖 2 2 所示 它主要卷制 薄筒 一般在 32 3000 以下 2 1 3 方案 3 四輥卷板機(jī) 其原理如圖 2 3 圖 2 3 四輥卷板機(jī) 它有四個(gè)輥 上輥是主動(dòng)輥 下輥可上下移動(dòng) 用來(lái)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 達(dá)到所需要 它的特點(diǎn)是 板料對(duì)中方便 工藝通用性廣 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(duì)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 2 2 方案的確定 通過(guò)上節(jié)方案的分析 根據(jù)各種類型卷板機(jī)的特點(diǎn) 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 12 2000 對(duì)稱上調(diào)三輥卷板機(jī) 對(duì)稱彎 曲時(shí) 不對(duì)稱彎曲時(shí) t 1 t 2 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 雙輥卷板機(jī)不需要預(yù)彎 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 但彎曲板厚受限制 只適合小批量生產(chǎn) 四 輥卷板機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)又高 雖然三輥卷板機(jī)不能預(yù)彎 但是可以通過(guò)手工或其它方 法進(jìn)行預(yù)彎 2 3 本章小結(jié) 通過(guò)幾種運(yùn)動(dòng)方案的分析 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(duì)稱三輥卷板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 緊湊 質(zhì)量輕 易于制造等優(yōu)點(diǎn) 經(jīng)過(guò)相比較下最終決定采 用三輥卷板機(jī) 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 8 第 3 章 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 對(duì)稱上調(diào)式三輥卷板機(jī)如圖 3 1 所示 圖 3 1 對(duì)稱上調(diào)式三輥卷板機(jī) 它是以兩個(gè)下輥為主動(dòng)輪 由主動(dòng)機(jī) 聯(lián)軸器 減速器及開式齒輪副驅(qū)動(dòng) 上輥 工作時(shí) 由于鋼板間的摩擦力帶動(dòng) 同時(shí)作為從動(dòng)軸 起調(diào)整擠壓的作用 由單獨(dú)的 傳動(dòng)系統(tǒng)控制 主要組成是 上輥升降電動(dòng)機(jī) 減速器 蝸輪副 螺母 工作時(shí) 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) 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(guò)反復(fù)的滾動(dòng) 使板料達(dá)到所需要的曲率 形成預(yù)計(jì) 的形狀 3 1 傳動(dòng)方案的分析 卷板機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)分為兩種方式 3 1 1 齒輪傳動(dòng) 電動(dòng)機(jī)傳出的扭距通過(guò)一個(gè)有保護(hù)作用的聯(lián)軸器 傳人一個(gè)有分配傳動(dòng)比的減速 器 然后功過(guò)連軸器傳人開式齒輪副 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 這種傳動(dòng)方式的特點(diǎn)是 工作可靠 使用壽命長(zhǎng) 傳動(dòng)準(zhǔn)確 效率高 結(jié)構(gòu)緊湊 功率和速度適用范圍廣等 3 1 2 皮帶傳動(dòng) 由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距通過(guò)皮帶傳人減速器直接傳人主動(dòng)軸 如圖 3 3 所示 圖 3 3 皮帶式傳動(dòng)系統(tǒng)圖 這種傳動(dòng)方式具有傳動(dòng)平穩(wěn) 噪音下的特點(diǎn) 同時(shí)以起過(guò)載保護(hù)的作用 這種傳 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 動(dòng)方式主要應(yīng)用于具有一個(gè)主動(dòng)輥的卷板機(jī) 3 2 傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 鑒于上節(jié)的分析 考慮到所設(shè)計(jì)的是三輥卷板機(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 所以選用齒輪傳動(dòng) 3 2 1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 3 4 所示 圖 3 4 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 所以選用了圓柱齒輪減速器 減速比 i 134 719 減速器通過(guò)聯(lián)軸器和齒輪副帶動(dòng) 兩個(gè)下輥工作 3 2 1 副傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 為調(diào)整上下輥間距 由上輥升降電動(dòng)機(jī)通過(guò)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 有牙嵌離和器以備調(diào)整 副傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 3 4 所示 需要卷制錐筒時(shí) 把離和器上的定位螺釘松開 然后使蝸輪空轉(zhuǎn)達(dá)到只升降左機(jī) 架中升降絲桿的目的 3 3 本章小結(jié) 收集資料對(duì)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) 副傳動(dòng)采用蝸輪蝸桿傳動(dòng) 上輥傳動(dòng)壓下 系統(tǒng) 下輥?zhàn)鲃?dòng) 系統(tǒng) 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 10 第 4 章 動(dòng)力設(shè)計(jì) 4 1 主電機(jī)的選擇和計(jì)算 4 1 1 上下輥的參數(shù)選擇計(jì)算 1 已知設(shè)計(jì)參數(shù) 加工板料 Q235 A 1 屈服強(qiáng)度 s 235MPa 抗拉強(qiáng)度 b 420MPa 輥材 Mn 屈服強(qiáng)度 s 930MPa 抗拉強(qiáng)度 b 1080MPa50 硬度 HBS HB29 板厚 mm 板寬 b 2000mm 61s 滾筒與板料間的滑動(dòng)摩擦系數(shù) 滾筒與板料間的滾動(dòng)摩擦系數(shù) f 0 818 0 m 無(wú)油潤(rùn)滑軸承的滑動(dòng)摩擦系數(shù) 板料截面形狀系數(shù) 5 5 1 K 板料相對(duì)強(qiáng)化系數(shù) 板料彈性模量 E 2 06 106MPa6 10K 卷板速度 m min6V 2 確定卷板機(jī)基本參數(shù) 14 下輥中心矩 390mm 上輥直徑 300mm st4 2 1 3aDt 下輥直徑 240mm 上輥軸直徑 acD9 08 180mm aad6 0 5 下輥軸直徑 130mm 最小卷圓直徑 ccd6 5 600mmanD 2 1 筒體回彈前內(nèi)徑 506 607mm 12 n sDKSE 4 1 2 主電機(jī)的功率確定 因在卷制板材時(shí) 板材不同成形量所需的電機(jī)功率也不相同 所以要確定主電機(jī) 功率 板材成形需按四次成形計(jì)算 1 成形 40 時(shí) 板料變形為 40 的基本參數(shù) mm 518 264 0754 0 nD mm 39 22SR 0 4 0sin 356 51 cts 0 42tg 板料由平板開始彎曲時(shí)的初始彎矩 M1 kgf mm71 58135 690sMKW 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 W 為板材的抗彎截面模量 22401 806BSW 板料變形 40 時(shí)的最大彎矩 M0 4 kgf mm00 41 4 2 KSMR s 41 5 235239 71 從板 料 0 1 n 卷 制 到 時(shí) 的 變 形 彎 矩1 4 0 4cn DR kgf mm7 6240 6928153 91639 5 上輥受力 kgf 750 40 4 21 82 00 42aMPSRtg 下輥受力 kgf 750 40 4 1 851 9063920 32cSin 消耗于摩擦的摩擦阻力矩 M 20 4 acnac cdDMfPmP 55 518024 8351 920 623 6197033 kgf mm620 板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩 TM 2caTacDdMfPm kgf mm55180240 8329 10 63293 6 810 拉力在軸承中所引起的摩擦阻力矩 n kgf mm 1 5 53 6 9240nTccMdD 卷板機(jī)送進(jìn)板料時(shí)的總力矩 p kgf mm560 8197024 17pcmP 卷板機(jī)空載時(shí)的扭矩 4n 板料重量 G1 1 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 12 2261 7 810nnDSSGb kg 22660160 58 10 聯(lián)軸器的重量 8 選 ZL10 180 9kg2 2G 下輥重量 3G kg 263 4027 8151764 38 4123cndMmG kgf mm 31300 658 0 9764 89 82 卷板時(shí)板料不打滑的條件 14nTnpM kgf mm663143 290 3819 10nTM 64 810 kgf mm57p 因?yàn)?所以滿足 14nTn 驅(qū)動(dòng)功率 kgf mm612345 7910nnnM q cdVNPfD kw652 15 79103 20 8675 7 954408 2 成形 70 時(shí) 板料成型 70 的基本參數(shù) mm 0 7 56 07 23 4nD mm 82SR 0 7 3902 39567 1 ctSinD 0 7429Tg 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 板料變形 70 時(shí)的最大彎矩 M0 7 40 0 70 71 62 5 810235 2 37sKSWR kgf mm90 kgf 7 50 70 7 2 61 3682 4 2aPSTg kgf 7 50 70 7 9051 890 3 2cMRin 板料從 0 40 7 1 n變 化 到 時(shí) 的 板 料 變 形 彎 矩 41 07 4 1 cnDR kgf mm6240 85 9 136 829 5 消耗于摩擦的扭矩 2nM 2 acnac cdDMfPPd 5 5 5180240 83761 890 62370 6128930 kgf mm4 板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩 TM 2 2cTacaadDMfP kgf mm5 56180240 8 7361 89 0 62731 230 拉力在軸承中所引起的摩擦損失 n kgf mm 66312 4 4cnTdmD 5 8 機(jī)器送進(jìn)板料時(shí)的總力矩 pM kgf mm560 18902 810pcP 卷板機(jī)空載時(shí)的扭矩 kgf mm34n 板料不打滑的條件 kgf mm636142 4nT 6 310 因 所以滿足 PM 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 14 驅(qū)動(dòng)功率 1234nnnMM kgf mm66 60 8 10 98 105 9 qncdVNPfD kw652 5 1903 10 8675 7 408 3 成形 90 時(shí) 板料成型 90 的基本參數(shù) mm 0 9 56 07 2 89nD mm 2 81 45R 0 9 0 72 2ctSinDS 0 953Tg 板料變形為 90 時(shí)的最大彎矩 M0 9 kgf mm400 91 91 6 8102352 27sKSMWR 7 9610 kgf 750 90 9 5 aPTg kgf 750 90 9 1 601 4902 84 2cMSRin 板料從 0 70 9 1 n變 化 到 時(shí) 的 板 料 變 形 彎 矩 1 70 9 0 74cn DR 240 5 6 28 536 kgf mm170 消耗于摩擦的扭矩 2nM 2 acnac cdDMfPmPd 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 55 5180240 82531 4920 623 619033 kgf mm6 板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩 TM 22caacDdfPm 45180240 8531 90 6233 kgf mm619 拉力在軸承中所引起的摩擦損失 3nM kgf mm 1 63 130 71 509 24nTcncMdD 5 61 機(jī)器送進(jìn)板料時(shí)的總力矩 p kgf mm5 84cP6 9 卷板機(jī)空載時(shí)的扭矩 4n kgf mm39 10 卷制時(shí)板料不打滑的條件 4nTnpM kgf mm663614 7 5910 8 2510nTn kgf mm6 90p 因 所以滿足 14nTPM 驅(qū)動(dòng)功率 1234nnnM kgf mm5 7 6 506 98 10 64 9710 qncdVNPfD kw652 4 9710 480 675 7 15408 4 成形 100 時(shí) 板料成型 100 的基本參數(shù) mm mm1 0 56 7D1 0 259 3R 1 02 6 ctSinDS 587Tg 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 16 板料變形為 100 時(shí)的最大彎矩 M1 0 kgf mmsWRSKM 20 10 1 4 62 5 81023593 7 910 板料從 0 9 n變 化 到 時(shí) 的 板 料 變 形 彎 矩 419 0 0 1 1 cn DR kgf mm71240 65 25 387 5 58 971 kgf51 01 0 2 9 04 6 aMPSRTg kgf 741 01 0 1 51 2802 3 2cin 消耗于摩擦的扭矩 M 2 acnac cdDMfPmPd 55 5180240 8971 280 6297 6128033 kgf mm65 板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩 TM 22caTacDdfPm 55180240 8971 80 69723 kgf mm612 拉力在軸承中所引起的摩擦損失 3nM kgf mm 1 5 43 108 9721 68 52914nTcncMmdD 機(jī)器送進(jìn)板料時(shí)的總力矩 p kgf mm560 8204 30pcP 空載時(shí)的扭矩 kgf mm349 1n 板料不打滑的條件 1nTpM kgf mm536648 720 8 7210 3410 kgf mm65 3p 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 因?yàn)?所以滿足 14nTPM 驅(qū)動(dòng)功率 1234nnnM kgf mm56 8 97 5890 8 14 0 2 qncdVNfD kw652 14 1 3 675 7 9408 綜合上述的計(jì)算結(jié)果總匯與表 4 1 表 4 1 計(jì)算結(jié)果總匯 成形量 計(jì)算結(jié)果 40 70 90 100 簡(jiǎn)體直徑 mm 1266 518 723 724 562 899 506 607 簡(jiǎn)體曲率半徑 R mm 639 259 367 862 287 45 259 304 初始變形彎矩 M1 kgf mm 1 692 10 7 村料受到的最大變 形彎矩 M kgf mm 1 815 10 7 1 905 107 1 965 107 1 995 107 上輥受力 Pa kgf 2 325 105 2 376 105 2 503 105 2 972 105 下輥受力 Pc kgf 1 197 105 1 289 105 1 419 105 1 281 105 村料變形彎矩 Mn1 kgf mm 3 292 10 6 1 869 106 1 766 106 8 972 105 摩擦阻力扭矩 Mn2 2 321 106 2 428 106 2 615 106 2 725 106 材料送進(jìn)時(shí)摩擦阻 力扭矩 MT 1 381 10 6 1 423 106 1 509 106 1 727 106 空載力矩 Mn4 9 88 103 拉力引起摩擦扭矩 Mn3 1 519 10 5 1 308 105 1 064 105 8 529 104 Mn1 MT Mn4 4 682 106 4 033 106 3 285 106 2 634 106 總力矩 Mp 5 171 106 5 568 106 4 964 106 5 534 106 驅(qū)動(dòng)力矩 Mn 5 769 106 5 119 106 4 497 106 4 485 106 驅(qū)動(dòng)功率 Nqc kw 7 954 7 408 7 151 7 019 5 主電機(jī)的選擇 由表 4 1 可知 成形量為 40 時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)功率最大 考慮工作機(jī)的安全系數(shù) 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 18 電動(dòng)機(jī)的功率選 11kw 因 YZ 系列電機(jī)具有較大的過(guò)載能力和較高的機(jī)械強(qiáng)度 特別適用于短時(shí)或斷續(xù) 周期運(yùn)行 頻繁起動(dòng)和制動(dòng) 正反轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速不高 有時(shí)過(guò)負(fù)荷及有顯著的振動(dòng)與沖出 的設(shè)備 其工作特性明顯優(yōu)于 Y 系列電機(jī) 故選 YZ160L 6 型電機(jī) 其參數(shù)如下 kw r min kw 1N 953r 40 aF10G 升降電動(dòng)機(jī)選擇 YD 系列變極多速三相異步電動(dòng)機(jī) 能夠簡(jiǎn)化變速系統(tǒng)和節(jié)能 故選擇 YD90S 6 4 其參數(shù)如下 N 0 65kw r 1000r min G 15kg 4 2 上輥的設(shè)計(jì)計(jì)算校核 4 2 1 上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力圖 由上部分計(jì)算可知輥筒在成形 100 時(shí)受力最大 kgf kgf52 9710cP 51 280aP 故按 計(jì)算 其受力圖 4 1 max 圖 4 1 輥筒受力圖 4 2 2 剛度校核 撓度 1 32348LbEIPLf 確定公式各參數(shù) mm4 I a 為軸截面的慣性矩 44830 976106aDI kgf kgf m mm mm 52 9710aP 62 E2b2470L 得 3384aPLbfIL 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 5323682 971040 4 0 81384 74 aLf 因?yàn)?所以上輥剛度滿足要求 af 4 2 3 上輥強(qiáng)度校核 危險(xiǎn)截面為 因 相同 且 所以只需校核 處 M kgf mm7235 4910aIPM kgf mm2max3 IDW W 為抗彎截面系數(shù) mm3 3 602 5102 kgf mm2 049 max 7sIn kgf mm 26351 08aPLM kgf mm2 max0 41W max49 3571 sn 故安全 強(qiáng)度合乎條件 4 2 4 疲勞強(qiáng)度安全強(qiáng)度校核 1 Mpa 108kgf mm2 kgf mm250Cr108b 93s kgf mm21 105 ab 在截面 處 5 所以采用斜齒 15 2 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算和確定齒輪尺寸 15 mm 5 1 2131 ENtt HdKTu 確定公式內(nèi)各參數(shù) a 試選載荷系數(shù) Kt 1 3 b 小齒輪傳遞扭矩 T 1 1 093 105 N mm c 齒寬系數(shù) 15 0 9d 材料的彈性影響系數(shù) 15 取 20 189 MPaEZ 2cos452inbHZ 413 10 75 20 12 608 89cos9Z e 按齒面硬度中間值 52HRC 查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 15 MPalim1li270H f 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1 60n1JLn 60 953 1 2 8 300 15 4 117 10 9 N2 4 117 6 2 6 64 108 g 查得接觸疲勞壽命系數(shù) 15 Z N1 1 0 ZN2 1 0 h 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 15 安全系數(shù) S 1 MPa 1lim701HNKS MPa2li2 所以 MPa 1936 H 計(jì)算 a 試算小齒輪分度直徑 d1t 由 5 1 得 21312 EHttdZKTu mm 5 23 096 1 4589 031 68 7 5 3 b 計(jì)算圓周速度 V m s1 2 6060tdn 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 28 c 齒寬 b mm 10 952347 0dtb d 齒寬與齒高之比 b h 模數(shù) mt d 1t Z1 52 53 24 2 195mm 齒高 h 2 25m t 2 25 2 195 4 939mm 齒高之比 b h 47 407 4 939 9 599 e 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) v 2 621m s 7 級(jí)精度 動(dòng)載荷系數(shù) 15 K v 1 11 KH KF 1 4 使用系數(shù) KA 1 KH 1 41 KF 1 46 故載荷系數(shù) K KHKVKH KH 1 1 11 1 41 1 4 2 191 f 按實(shí)際載荷系數(shù)校正分度圓直徑 mm 取 mm331 52 6741 2 6 85ttd 164d g 計(jì)算模數(shù) m m d1 Z1 52 23 24 2 666mm 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 15 5 2 213cos FSdYKTZ 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 a 查大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 15 MPa12680FE b 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 15 1 0NY N c 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取安全系數(shù) S 1 4 MPa 1lim 6845 71NFFZ MPa2li 0 FS d 計(jì)算載荷系數(shù) K 1 41 62 9AVK e 查取齒形系數(shù) 15 1 65FY 2 f 查取應(yīng)力校正系數(shù) 15 8S 3SY g 計(jì)算大小齒輪的 并加以比較 F 12 6510 86247FY 21 8240 8657F 12 FF YY 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 故小齒輪數(shù)值較大 模數(shù)設(shè)計(jì)算 mm 52322 691 03cos10 862 710 83 64m 因?yàn)辇X輪模數(shù) m 的大小是由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得的承載能力決定的 而齒 面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān) 又因齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 的模數(shù) m 大于齒根彎曲疲勞的計(jì)算模數(shù) 故取彎曲強(qiáng)度算得模數(shù) m 1 68mm 圓整后 m 2mm 校正后的分度圓直徑 d1 64mm 齒數(shù) Z1 Z 2 Z1 d1 m 64 2 32 取 Z1 32 Z2 Z1 200i 確定 取 241mm 2980 24 8cos5a a 1 30 r 5 781zrca 4 幾何尺寸計(jì)算 兩齒輪的分度圓直徑 mm mm132d71cos5 08Zm 2d024Zm 中心距 mm12a d 4 齒寬 mm 故取 b 1 65 b 2 60 96 b 5 驗(yàn)算 N 510304 7TFtd N m34 25 16AtKb 故 假設(shè)合適 設(shè)計(jì)合理 5 4 2 第二級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1 齒輪參數(shù)選擇 選用圓柱直齒傳動(dòng) 材料熱處理 因此級(jí)傳遞功率校大 磨損嚴(yán)重 考慮磨損對(duì)齒輪強(qiáng)度的削弱 齒輪材料為 40Cr 表面需調(diào)質(zhì)處理 齒面硬度為 48 55HRC 選取精度等級(jí) 選 7 級(jí)精度 GB10095 88 選小齒輪數(shù) Z 1 24 Z2 i Z1 4 8 24 115 Z2 取 116 齒數(shù)比 u 4 8 2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由公式 5 1 確定公式內(nèi)各參數(shù) a 試選載荷系數(shù) Kt 1 3 b 小齒輪傳遞扭矩 T 1 6 432 105 N mm c 齒寬系數(shù) 15 材料的彈性影響系數(shù) 0 9d 189 MPaEZ 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 30 d 按齒面硬度中間值 52HRC 查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 15 MPalim1li270H e 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1 60n1JLn 60 153 71 1 2 8 300 15 6 64 10 8 N2 6 64 108 4 8 1 383 108 f 接觸疲勞壽命系數(shù) 15 ZN1 1 0 ZN2 1 0 g 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 15 安全系數(shù) S 1 MPa 1lim 070NH MPa2li 1S 所以 MPa 170H 計(jì)算 a 試算小齒輪分度直徑 d1t 71 44mm 52 213312 6421 819 8 0970tHEtdKTZu b 計(jì)算圓周速度 m s17 3 5606tdnV c 齒寬 b mm 1 947dtb d 齒寬與齒高之比 b h 模數(shù) m t d 1t Z1 71 44 24 2 99mm 齒高 h 2 25m t 2 25 2 99 6 723mm 齒高之比 b h 64 57 6 728 9 597 e 計(jì)算載荷系數(shù) 動(dòng)載荷系數(shù) 15 K v 1 03 KH KF 1 1 使用系數(shù) K A 1 KH 1 323 KF 1 39 故載荷系數(shù) K KHKVKH KH 1 1 03 1 1 1 323 1 499 f 按實(shí)際載荷系數(shù)校正分度圓直徑 mm d1 取 76mm331 71 4 9 1 75 23ttd g 計(jì)算模數(shù) m m d1 Z1 75 232 24 3 167mm 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)根據(jù)公式 5 2 確定公式內(nèi)的各參數(shù) a 查大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 15 MPa12680FE b 彎曲疲勞壽命系數(shù) 15 1 0NY N c 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 15 取安全系數(shù) S 1 4 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 MPa 1lim 06845 71NFYS MPa2li d 計(jì)算載荷系數(shù) K 1 039157AVFK e 查取齒形系數(shù) 15 1 6FY 27 f 查取應(yīng)力校正系數(shù) 15 58S SY g 計(jì)算大小齒輪的 并加以比較 F 12 610 864857FY 2 1780 145F 因?yàn)?所以小齒輪的數(shù)值較小 120 1FFY 模數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 mm 5322 576 430 863 279m 因?yàn)辇X輪模數(shù) m 的大小是由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得的承載能力決定的 而齒 面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān) 又因齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 的模數(shù) m 大于齒根彎曲疲勞的計(jì)算模數(shù) 故取彎曲強(qiáng)度算得模數(shù) m 3 227mm 圓整 后 m 4mm 校正后的分度圓直徑 d1 71 744mm 齒數(shù) Z1 Z 2 Z 1 d1 m 71 744 4 21 7 取 Z1 25 Z2 Z1 120i 4 幾何尺寸計(jì)算 兩齒輪的分度圓直徑 mm mm1d540 2d048m 中心距 1a 9 齒寬 mm 故取 b1 90 b 2 85 0 db 5 驗(yàn)算 N 516 320TFt N m348 990AtKb 故 假設(shè)合適 設(shè)計(jì)合理 5 4 3 第三級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1 齒輪參數(shù)選擇 選用圓柱直齒傳動(dòng) 材料熱處理 因此級(jí)傳遞功率校大 磨損嚴(yán)重 考慮磨損對(duì)齒輪強(qiáng)度的削弱 齒輪材料為 40Cr 表面需調(diào)質(zhì)處理 齒面硬度為 48 55HRC 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 32 選取精度等級(jí) 選 7 級(jí)精度 GB10095 88 選小齒輪數(shù) Z 1 28 Z2 i Z1 4 527 28 126 76 Z2 取 127 齒數(shù)比 u 4 527 2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由公式 5 1 確定公式內(nèi)各參數(shù) a 試選載荷系數(shù) Kt 1 3 b 小齒輪傳遞扭矩 T 1 2 935 106 N mm c 得齒寬系數(shù) 15 材料的彈性影響系數(shù) 0 9d 189 MPaEZ d 按齒面硬度中間值 52HRC 查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 15 MPalim1li27H f 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1 60n1JLn 60 32 023 1 2 8 300 15 1 383 10 8 N2 1 383 108 4 527 3 06 107 g 接觸疲勞壽命系數(shù) 15 Z N1 1 0 ZN2 1 02 h 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 15 安全系數(shù) S 1 MPa 1lim 0170HNK MPa2li2 93S 所以 MPa 12H 因 為 21H 計(jì)算 a 試算小齒輪分度直徑 d1t 118 08mm 62 21331 9504 7 5189 23tHEtdKTZu b 計(jì)算圓周速度 m s13 0 197606tdnV c 齒寬 b mm1 98 2dtb d 齒寬與齒高之比 b h 模數(shù) mt d 1t Z1 118 09 28 4 217mm 齒高 h 2 25m t 2 25 4 217 9 488mm 齒高之比 b h 119 9 488 11 2 e 計(jì)算載荷系數(shù) 動(dòng)載荷系數(shù) 15 K v 1 02 KA 1 KH 1 329 KF 1 39HF 1 故載荷系數(shù) VH 021 39 41 f 按實(shí)際載荷系數(shù)校正分度圓直徑 mm331 18 09 4 3 6ttd 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 g 計(jì)算模數(shù) m m d1 Z1 123 6 28 4 41mm 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 15 確定公式內(nèi)的各參數(shù) a 查文獻(xiàn) 15 大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 12680MPaFE b 查文獻(xiàn) 15 得彎曲疲勞壽命系數(shù) 1 0NY N c 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 15 取安全系數(shù) S 1 4 MPa 1lim 6845 7NFS MPa2li1 0 1 d 計(jì)算載荷系數(shù) K 2395AVFK e 查取齒形系數(shù) 15 1 5FY 26 f 查取應(yīng)力校正系數(shù) 15 S1 8SY g 計(jì)算大小齒輪的 并加以比較 F 12 5160 95487FY 2 6180 457F 故小齒輪數(shù)值較大 120 9 8FF Y 模數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 mm 6321 59 310 954 768m 因?yàn)辇X輪模數(shù) m 的大小是由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得的承載能力決定的 而齒 面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān) 又因齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 的模數(shù) m 大于齒根彎曲疲勞的計(jì)算模數(shù) 故取彎曲強(qiáng)度算得模數(shù) m 4 976mm 圓整 后 m 5mm 校正后的分度圓直徑 d1 124mm 齒數(shù) Z1 Z 2 Z 1 d1 m 124 5 25 取 Z1 25 Z2 Z1 114i 4 幾何尺寸計(jì)算 分度圓直徑 mm mm1d25m 2d4570 中心距 1a d 347 5 齒寬 mm 故取 b1 115 b2 1100 9db 5 驗(yàn)算 N 61 9092TFt N m4685AtKb 故 假設(shè)合適 設(shè)計(jì)合理 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 34 5 5 蝸輪 蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 蝸桿傳遞名義功率 8 35kw 轉(zhuǎn)速 n1 100r min 傳動(dòng)比 i 40 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)和錐蝸桿傳動(dòng)等 環(huán)面蝸桿傳動(dòng)具有的 特點(diǎn) 同時(shí)齒合的齒的對(duì)數(shù)多 輪齒受力情況得到較大改善 其承受能力高于普通圓 柱蝸桿傳動(dòng) 由于傳動(dòng)三輥卷板機(jī)上輥的上下運(yùn)動(dòng)需要較大的強(qiáng)度 所以我選擇包絡(luò) 環(huán)面蝸桿傳動(dòng) 5 5 1 材料選擇 蝸桿 40C r 表面淬火 HRC50 齒面粗糙度 Ra0 8 蝸輪 ZC uSn10P1 傳動(dòng)選用 8 級(jí)精度 標(biāo)準(zhǔn)側(cè)隙 三棍卷板機(jī)間隙工作 5 5 2 參數(shù)的設(shè)計(jì) 1 求傳動(dòng)的中心距書 1 kw 11234 510 438pPK 式中 K 1 K 2 K 3 K 分別為 1 1 0 0 8 1 由 1 得 a 175mm 取成標(biāo)準(zhǔn)值 a 180mm 2 主要幾何尺寸計(jì)算 1 mm mm mm mm 1240Z 2ad 245izd 2315ed 238b mm mm2aR15b 其余項(xiàng)目由 1 蝸輪端面模數(shù) mm2317 405amz 徑向間隙和根部圓角半徑 mm 2 04crm 齒頂高 mm 齒根高 mm0 75 6ah 7 14fahc 蝸輪分度圓直徑 mm231 63 2adh 蝸輪齒根圓直徑 mm78ff 蝸桿分度圓直徑 mm12804 蝸桿喉部齒根圓直徑 mm1 1 7ff 蝸桿喉部齒頂圓直徑 mm2569aadh 蝸桿齒頂圓弧半徑 mm 5 80 3R 蝸桿齒根圓弧半徑 mm11080 14ff 周節(jié)角 236094z 蝸桿包容蝸輪齒數(shù) 2410z 蝸桿工作包角之半 5 0 5 4 915 7 蝸桿工作部分長(zhǎng)度 mm2sin372sin826mLd 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 蝸桿最大根徑 221max1 0 5 f fmdRl mm22863 4 8764 38 蝸桿最大外徑 mm1max12cos awdR 105cos 19 70 1 蝸桿喉部螺旋導(dǎo)角 23 rtnart mdi 分度圓壓力角 2acssi24 60 7b 蝸輪法面弦齒厚 2in 0 75 o3sin 59 cos8 02n msd mm183 蝸輪弦齒高 22 cs ah 5 64 21 7 5 78mm 蝸桿喉部法面弦齒厚 12sin 0 5 cosn md 0 3 cos41597mf 10 629mm3 7i 98 2 4 8 cos8 9025 蝸桿弦齒高 mm120 5 1cos 5 ahd 64053 72 1 73 確定蝸桿螺旋修形量及修緣量 1 mm 3 298fia mm617f mm 0 1 0 4e 96f 230 2 945 dtZ 5 6 軸的設(shè)計(jì)校核計(jì)算 5 6 1 四個(gè)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 各軸材料為 40Cr 1 A 104 5mm 0 I 軸 P 10 89kw n 953r min d 104 5 23 538mmI min310 895 取 mm 故 I 軸可設(shè)計(jì)為齒輪軸 30Id 軸 I 的結(jié)構(gòu)如圖 5 1 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 36 圖 5 1 軸 結(jié)構(gòu)圖 軸 II P 10 352kw n 153 71r min A 104 5mm0 d A 42 516mm 取 d 45mmmin03P 軸結(jié)構(gòu)如圖 5 2 圖 5 2 軸 結(jié)構(gòu)圖 軸 III P 9 841kw n 32 023r min A 104 5mm0 d A mm 取 d 80mmmin03 P314 598 2 37 519 I 軸 III 的結(jié)構(gòu)圖 5 3 圖 5 3 軸 結(jié)構(gòu)圖 軸 P 9 355kw n 7 071r min 由材料 40Cr 查表 15 3 取得 A 0 104 5 mm 取 d 120mm330 14 59 7 014 9dPn 軸 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 5 4 圖 5 4 軸 圖 因小軸直徑 d 與聯(lián)軸器的孔徑相配合的 故需先選定聯(lián)軸器 計(jì)算聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩 Tca KAT3 1 184 1 262 104 14942 08 N m 選用 ZL10 GB5015 85 其公稱轉(zhuǎn)矩為 31500N m 120ZB 取 軸 器 5 6 2 軸的校核計(jì)算 1 軸的彎矩計(jì)算 由于 軸的作為輸出軸其轉(zhuǎn)速最小 扭距最大故只對(duì) 軸進(jìn)行校核計(jì)算 軸的 B A 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 支承跨距 L 155 14 108 60 337mm 由軸結(jié)構(gòu)圖 5 4 和彎距的計(jì)算得出截面 B 是軸的 危險(xiǎn)截面 根據(jù)受力圖繪出軸的彎矩 扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖 5 6 B 面受力分析 a 轉(zhuǎn)矩 T 1 26 10 7 N mm b 直徑 已知 d 570mm c 求圓周力 N241tTFd d 求徑向力 Fr Fr Ft tan 44211 tan200 16091 316N e 求支反力 R V1 RV2 RH1 RH2 RV1 11579 063N RV2 4512 253N RH1 31813 555N RH2 12397 455N f 彎矩 MH 3 706 106 N mm MV 1 349 106 N mm g 總彎矩 N mm263 9410VH h 扭矩 N mm 0 6 70 15T i 計(jì)算當(dāng)量彎矩 N mm2 8 caT 圖 5 6 軸 彎扭距圖 F t R H1 F t F r RV2 R H1 R H2 RV2 R H2 R V1 F t R V1 MH N mm MV N mm M N mm T N mm Mca N mm 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)設(shè)計(jì) 38 將上述結(jié)果列表 5 2 表 5 2 軸 彎扭距計(jì)算結(jié)果 載荷 水平面 H 垂直面 支反力 R N RH1 31813 553N R H2 12397 455N RV1 11579 063N RV2 4512 253N 彎矩 M N mm MH 1 094 106 N mm MV 3 006 106 N mm 總彎矩 N mm M 3 199 10 6 N mm 扭矩 T N mm T 7 56 10 6 N mm 當(dāng)量彎矩 Mca Mca 8 527 10 6 N mm 2 軸強(qiáng)度校核 1 MPa38 5271045 8caw 1 70MPa 因 1 70MPa 所以安全 ca 3 軸疲勞強(qiáng)度校核 確定危險(xiǎn)截面 因截面 A 受力要比 處小 所以截面 A 無(wú)需校核 因截面 處采用過(guò)盈配合 所以應(yīng)力最集中 但截面 不受扭矩作用 軸徑 也比截面 處大 故只對(duì)截面 校核 截面 B 處雖受力很大 但應(yīng)力集中明顯校截面 小 軸徑也比截面 大 所以截面 B 處不需校核 截面 左側(cè) a 抗彎截面系數(shù) mm3331025689 72Wd b 抗扭截面系數(shù) mm347 T c 左側(cè)彎矩 N mm 6 6 9 101M d 扭矩 N mm 71 20 e 彎曲應(yīng)力 MPa 659 8 bW f 剪切應(yīng)力 MPa 752 144 310T g 軸材為 40 查文獻(xiàn) 1 得 Cr Mpa Mpa MPa 應(yīng)力集中系數(shù) 685B 1 135 插值 3 1 4 2 08 054 2dDd 材料敏感系數(shù) 8 q 93 1 1 qk0 qk 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 39 尺寸系數(shù) 軸表面質(zhì)量系數(shù) 軸未經(jīng)表面68 0 92 0 強(qiáng)化處理 材料特征系數(shù) 1 q 203 2 取 1 1 取1579 61mSk 182 908 3240 409 6m 則 故安全 222 7 71 5 8caSS 截面 IV 右側(cè) a 抗彎截面系數(shù) mm3331546 752Wd b 抗扭截面系數(shù) mm34809 T c 右側(cè)彎矩 N mm 66 101M d 扭矩 N mm 71 2 e 彎曲應(yīng)力 MPa8 0bW f