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(shū) 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(zhuān)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(kāi)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(chē) 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(lèi) 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(kāi)始將最新的車(chē)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(kāi)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(mǎi)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(chē)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(zhuān)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(lèi)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(kāi)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(lèi)型卷板機(jī)的特點(diǎn) 再根據(jù)三輥卷板機(jī)的不同類(lèi) 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(kāi)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(kāi)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(kāi) 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(kāi)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(shū) 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