畢業設計卷板機的設計與運動仿真機械工程系學生姓名：學號：機械工程系機械電子工程系部：機械電子工程專業：指導教師：二零一五年六月誠信聲明本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導教師的指導下獨立完成的，在完成論文時所利用的一切資料均已在參考文獻中列出。本人簽名：年月日

畢業設計任務書設計題目：卷板機的設計與運動仿真系部：機械工程系專業：機械電子工程學號：學生：指導教師（含職稱）：1．課題意義及目標卷板機是一種比較成熟、應用范圍較廣、對經濟的發展起著比較重要作用的行業機械。卷板機的主要功能是將板材彎曲成筒形、錐形、或者是他們的一部分，以獲得所需要的成型工件。本課題主要是設計卷板機的整體尺寸，選擇合適的動力裝置，對其中主要的零部件進行校核計算，繪制三維圖形，并對裝配好的卷板機進行運動仿真。2．主要任務（1）通過廣泛調研、查閱文獻、參觀實習，了解并掌握卷板機的種類、用途以及工作原理，確定主體設計方案。（2）確定卷板機的尺寸，對卷板機進行設計計算。（3）對卷板機進行三維建模及運動學仿真。（4）按時完成畢業論文。要求論文論述清楚、文理通順、圖表規范、數據準確、內容完備。遵守紀律，以嚴謹的科學作風，按時完成各項任務。3．主要參考資料[1]邢偉榮．卷板機的現狀與發展[J]．鍛壓裝備與制造技術，2010-02．[2]王吉龍．美制大型三輥卷板機液壓及電氣控制系統的改造研究[D]．蘭州理工大學2011．[3]郭屹．大型水平下調式三輥機卷板機的結構分析與優化[D]．太原科技大學．2014．4．進度安排設計各階段名稱起止日期1查閱文獻，了解研究目的意義，完成開題報告2014.12.01至2014.12.312廣泛閱讀相關文獻，確定設計方案2015.01.01至2015.03.103完成卷板機的整體設計，完成中期檢查2015.03.11至2015.04.304完成卷板機的三維建模與運動仿真2015.05.01至2015.05.155撰寫畢業論文，準備答辯2015.05.16至2015.06.10審核人：年月日PAGEIII卷板機的設計與運動仿真摘要：卷板機是一種比較成熟、應用范圍較廣、對經濟的發展起著比較重要作用的行業機械。卷板機的主要功能是將板材彎曲成筒形、錐形、或者是他們的一部分，以獲得所需要的成型工件。主要的種類有兩輥卷板機、三輥卷板機和四輥卷板機。本設計為三輥式卷板機的設計與運動仿真，主要內容有：對卷板機的整體尺寸進行設計，根據板材的成型過程對電機進行選擇，并對上、下輥受力分析、剛度校核、強度校核。完成設計計算部分后，制圖并對其進行裝配，最后利用Pro-e對所設計卷板機進行三維建模仿真。關鍵詞：卷板機，三維建模，運動仿真DesignandSimulationofPlateBendingMachineAbstract：Platebendingmachineiscomparativelymatureandwidelyappliedandplaysanimportantroleindevelopingeconomytomachineindustry.Themainfunctionofplatebendingmachineisbendingtheplateintocylindric,taper,oronepartofthem.Whichcanacquirethecomponentweneed.Themaintypesofplatebendingmachinearetworoller’s,threeroller’sandfourroller’splatebendingmachine.Thisprojectisthedesignandsimulationofplatebendingmachine.Themaincontentoftheprojectisthatdesigntheoveralldimension,choosesuitableelectromotorby

theformingprocessoftheplateandanalysisthestressoftheupperandlowerroller,andcheckthemstrengthandrigidity.Aftercompletionofcalculate,thenextstepisthatcompletesdrawingandassembling.Finally,3-dimensionmodelingoftheplatebendingmachinearedonebyPro-e.Keywords:Bendingmachine,Dimensionalmodeling,Motionsimulation

目錄1前言 11.1概述 11.2國內外研究進展 22方案的分析及確定 42.1方案的分析 42.1.1二輥卷板機 42.1.2三輥卷板機 52.1.3四輥卷板機 62.2方案的確定 63傳動的確定及計算 73.1傳動方案的確定 73.2傳動系統的確定 83.3主傳動系統設計 93.3.1主電機的選擇和計算和已知的設計參數 93.3.2分配傳動比 203.3.3設計輥子上的齒輪傳動 203.4上輥的設計計算及其校核 233.4.1上輥結構及受力圖 233.4.2上輥剛度校核 233.4.3上輥強度校核 243.5下輥的設計計算及其校核 253.5.1下輥結構及受力圖 253.5.2下輥剛度校核 263.5.3下輥彎曲強度校核 264副傳動系統主要部件設計 284.1選擇電機 284.2二級減速器的選擇 284.2.1蝸輪及與其連接在一起的絲杠螺母的速度 284.2.2傳動比的分配和電機的功率 294.3設計絲杠和絲杠螺母螺旋副 304.4設計蝸輪和蝸桿機構 314.5軸承的選擇和校核 325裝配體的建模與運動仿真 345.1卷板機的建模 345.2卷板機的裝配 355.3卷板機的運動仿真 366結論 37太原工業學院畢業設計PAGE391前言1.1概述\t"C:/Users/NINI/Desktop/%E4%B8%89%E8%BE%8A%E5%8D%B7%E6%9D%BF%E6%9C%BA%E7%9B%B8%E5%85%B3/report_737013907_2015-5-27-17-44-30/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"機械行業是國民性的產業，掌握著國家的經濟命脈，在我國有著舉足輕重的地位。它是國家的國民經濟命脈。機械制造業是整個機械行業的基礎是整個工業的基礎，它的任務是為我國其他的相關行業打下堅實的基礎，為其他的制械造業提供先進的零件及必要的條件。機械行業的科技發展水平也是衡量一個國家的工業實力的標準，對他的研究發展也是為我國工業實力的提高提供必要的條件，所以我們有必要也必須對它進行一定的研究。三輥卷板機是對材料進行所需弧度彎曲加工，從而達到對板料的彎度要求。\t"C:/Users/NINI/Desktop/%E4%B8%89%E8%BE%8A%E5%8D%B7%E6%9D%BF%E6%9C%BA%E7%9B%B8%E5%85%B3/report_737013907_2015-5-27-17-44-30/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"它對機械行業的影響可以說是巨大的，在日常生活中到處都能看見卷板機生產出來的彎曲鋼材。只要卷板機的發展得到很大的提升，那整個機械行業甚至工業都會將得到巨大的發展，為我國的工業的前進打下了堅實的基礎。\t"C:/Users/NINI/Desktop/%E4%B8%89%E8%BE%8A%E5%8D%B7%E6%9D%BF%E6%9C%BA%E7%9B%B8%E5%85%B3/report_737013907_2015-5-27-17-44-30/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"卷板機的種類特別多，在國內的分類如下：（1）特殊用途卷板機；（2）二輥卷板機；（3）三輥卷板機；（4）四輥卷板機\t"C:/Users/NINI/Desktop/%E4%B8%89%E8%BE%8A%E5%8D%B7%E6%9D%BF%E6%9C%BA%E7%9B%B8%E5%85%B3/report_737013907_2015-5-27-17-44-30/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"。我國卷板機使用的事機械傳動并且這種方式在我國已有了幾十年的歷史，因為其工作方式比較簡單造價也比較便宜，比較容易制造與生產。但在有的場合機械傳動這種方式也不怎么適用，特別是在電機功率大導致電壓浮動大時，所以這時一般就使用液壓式的傳動，這種方式也有其優點。所以近年來就有把機械傳動與液壓傳動聯合起來的方式，運用這種方法可以結合兩種傳動的特性優點讓卷板機的性能得到很大的提升。卷板機的卷板方式\t"C:/Users/NINI/Desktop/%E4%B8%89%E8%BE%8A%E5%8D%B7%E6%9D%BF%E6%9C%BA%E7%9B%B8%E5%85%B3/report_737013907_2015-5-27-17-44-30/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"國內外一般都是采用冷卷方法居多。這種方法的精度很高，方法還比較簡單，比較經濟，對成本的降低也會有很大的幫助。但是對材料的要求也相對放比較嚴格，材料的性能一定要達到規定的要求，不然無法達到預期的結果，有些不允許冷卷的板料，由于熱的剛性太差，就只能采用溫卷的方法。1.2國內外研究進展我國的經濟在家加入世貿經濟后，開始步入了高峰，世貿的加入對我國各個行業的影響都不可忽視，當然對于我國的工業也起著巨大的重用，讓卷板的發展步入了一個新的時期。我國對于卷板機的需求也越來越多，對于卷板機周邊的產品也起到了帶頭發展的重用，走上了以卷板機為核心，一起發展的道路。在2010年，我國卷板機的的使用量和產量都排在了全球前二的位置。而關于卷板機的發展我國也將會投入更多的財力物力，因為過于卷板機的市場將會越來越越緊張，人們對卷板的設備要求也越來越高了，所以我們必須在此方向投入更多的力量，才不會被淘汰，不但要在量上占據領先位置，而且在質上也要做到排頭兵的位置。現在外國的許多公司都看準了中國卷板機市場，都準備著躍躍欲試，而在我國，國家也對此有著高度的重視，不但國資委為此特別提出政策，各個地方政府也響應著國家的號召，紛紛對此進行著投資，民間的投資者也紛紛對此進行準備著，這一切都是源于卷板機的巨大利益。主要是卷板機的發展能給整個工業各個方面的裝備設施，帶來巨大的前景，為其他的行業也帶來新的發展機會，牽涉到我國整個工業經濟的發展。所以我們必須要花費更多的力量與心思在這方面，為我國的工業帶來新的力量，讓他在整個工業經濟里起到帶頭的作用，帶來新的經濟繁榮。機床模具最大的市場就是卷板機的制造業。其中百分之七十的都是用于卷板機相關行業的，這種帶動其他行業發展的能力，是卷板機獨有的，為其發展帶來許多的好處，這也是其他行業各個方面看好他，重視他的原因。從目前的發展情況來看，由于卷板機的發展為其他行業帶來的發展的是巨大的，特別是在工業的其他方面，這種趨勢是顯而易見的。對這些行業的發展，將為我國的經濟起到一個的巨大的重用，反過來說這些行業的發展也會反過來刺激著整個工業的發展，對卷板的要求也將越來越高。卷板機制造業的市場無疑是很大的，就我知道，每年70%的進口設備都是用于卷板機，同時也是由于它的廣泛應用，促進了焊接、檢測以及材料應用等多個領域的快速發展。我們不得不相信在為來的工業發展中，卷板機將會得到更好的利用。它可以節約大量的人力物力用以彎曲鋼板。可以說是不可缺少的高效機械。

2方案的分析及確定2.1方案的分析通過查閱各種資料對卷板機的種類和作用進行詳細的了解之后，首先對卷板機的選型做優缺點分析，然后選擇適合自己實際情況的方案進行虛擬設計。現在對卷板機的分型對比如下：2.1.1二輥卷板機圖2.1二輥卷板機的工作簡圖如圖2.1所示，二輥卷板機由上、下兩條輥輪組成。其上輥可以上下移動，為加料、加工做準備。當下輥旋轉時，上輥對板料施加壓力壓入下輥彈性層及送進板料在壓力作用下，壓人下輥的彈性層中，使下輥發生彈性變形。從而產生反作用力，使板料貼緊上輥并發生型變，達到彎曲板料的目的。二輥卷板機具有的優點：（1）不需要對板料進行預彎成型，加工的速度也比較快；（2）結構上比較簡單，易于公司大批量的制造，非常便于操作；（3）在一次成形過程中可以實現較高的精度；（4）不容易產生折皺，不易在板料表面產生劃痕。其缺點：（1）板料的不同對卷板機上輥要求多，只能小批量生產；（2）能加工的板料厚度不能過高，這就對加工板料產生了局限性。2.1.2三輥卷板機（1）對稱三輥卷板機如圖2.2所示，該圖左為機械三輥對稱卷板機工作簡圖。工作時，上輥由蝸輪蝸桿傳動做上下運動進行添料，加工等工作；下輥由主電機經減速器獲得扭矩，使得板料在機器內來回運動均勻加工。機械三輥對稱卷板機具有的優點：①結構簡單，易于制造、維修；②投資相對較小；③形成較為準確。其缺點：板料剩余直邊難以消除需要借助其他設備進行預彎。圖2.2三輥卷板機的工作簡圖（2）不對稱三輥卷板機如圖2.2所示，該圖右為機械三輥非對稱式卷板機。工作時，下輥上下運動方便板料的添加和加工。上輥為主傳動，上輥和下輥用齒輪嚙合，使得下輥也成為主傳動形式，這也是與機械三輥對稱式卷板機最大的區別。機械三輥非對稱式卷板機具有的優點：①具有預彎和卷圓功能，剩余邊小；②結構簡單，維修方便。其缺點：①板料需要掉頭彎邊，不易于加工操作；②機械彎曲板料能力較弱；③卷制板料較薄。2.1.3四輥卷板機圖2.3四輥卷板機的工作簡圖如圖2.3所示，該圖為四輥卷板機的工作簡圖。工作時下輥上下運動，協助機構夾緊板料，上輥是有主電機帶動旋轉是板料在設備內勻速運動，達到較好的變型效果，它的側輥也可以上下運動，從而達到彎曲板料的效果。四輥卷板機的優點：（1）板料對中比較方便；（2）設備自身具有預彎功能；（3）功能強大。其缺點：（1）結構復雜，不易于修理；（2）難以操作；（3）費用相對比較貴。2.2方案的確定通過對比各類卷板機的加工性能、優缺點及結合自己了解到的市場需求方向，綜合以上對卷板機的了解我決定選用結構簡單，易于制造、維修、投資相對較小、形成較為準確的機械對稱三輥卷板機成為我的設計方案。

3傳動的確定及計算3.1傳動方案的確定（1）齒輪傳動齒輪傳動是人們使用范圍最廣泛的一種。它的傳動效率高達90%以上，是所有傳動方式中最高的。而且齒輪的生產也便于模型化，符合要求的產品具有較高的經濟價值，再加上齒輪使用時間長，在工作過程種不易損壞，所以在設計中采用此種傳動方式作為減速裝置。齒輪式傳動工作原理圖如圖3.1所示。圖3.1齒輪傳動工作原理圖（2）蝸輪蝸桿傳動蝸輪蝸桿傳動如圖3.2所示。蝸輪蝸桿傳動能得到比較大的傳動比，而且結構緊湊，在兩交錯軸之間傳遞動力和運動的方向，在空間上垂直。這種傳動方式噪聲很小，傳動平穩。而且此傳動避免了液壓式傳動漏油的缺陷和手調試調節的不便，所以設計中采用蝸輪蝸桿的傳動方案。圖3.2蝸輪蝸桿傳動簡圖3.2傳動系統的確定（1）主傳動系統的確定主傳動系統為電動機提供轉矩，電動機伸出軸與減速器軸通過聯軸器連接，經過三級減速器，由減速器的輸出軸末端的齒輪與兩下輥上的齒輪嚙合，帶動兩個下輥轉動來提供動力。主傳動系統工作簡圖如圖3.3所示。圖3.3主傳動工作簡圖（2）副傳動系統的確定副傳動系統的主要作用是使上輥做升降運動，電動機伸出軸通過聯軸器傳遞到二級減速器上，經過減速器，伸出軸通過聯軸器連接到蝸桿上，蝸輪蝸桿配合帶動蝸輪轉動，蝸輪轉動通過鍵帶動絲杠螺母轉動，絲杠和絲杠螺母旋合，使絲杠做升降運動。副傳動系統工作簡圖如圖3.4所示。圖3.4副傳動工作簡圖

3.3主傳動系統設計3.3.1主電機的選擇和計算和已知的設計參數（1）加工板料：屈服強度：抗拉強度：輥材型號：50Mn屈服強度：抗拉強度：硬度：板厚：板寬：滾筒與板料間的滑動摩擦系數：滾筒與板料間的滾動摩擦系數：無油潤滑軸承的滑動摩擦系數：板料截面形狀系數：板料相對強化系數：板料彈性模量：卷板速度：（2）卷板機基本參數的確定下輥中心矩：上輥的直徑：下輥的直徑：上輥軸的直徑：下輥軸的直徑：最小卷圓直徑：筒體回彈前的直徑：其中為常數，（3）主電機功率的確定在卷制板料的過程中，板料在不同的成型階段，板料的變形量不同，促使板料進一步的變形所需要的力的大小不同，即所需要電動機的功率也會不相同，按照板料的變形過程，分四次成形過程來計算確定主電機的功率：eq\o\ac(○,1)板料變形到40%時的基本參數為：板料從開始彎曲是的彎矩為：上式中的W是板料的抗彎截面模量：eq\o\ac(○,2)板料彎曲到其完全變形40%時的最大彎矩為：eq\o\ac(○,3)上輥的受力為：eq\o\ac(○,4)下輥的受力為：eq\o\ac(○,5)從卷板開始到卷制板料彎曲到其完全變形的40%所消耗的彎矩為：eq\o\ac(○,6)從卷制板料開始到其完全變形的40%，消耗在摩擦上的阻矩為：eq\o\ac(○,7)板料在松緊過程中的阻矩為：eq\o\ac(○,8)在軸承中拉力引起的摩擦阻矩為：eq\o\ac(○,9)卷板機在送進板料過程中的力矩為：eq\o\ac(○,10)卷板機在卷板時板料材不發生打滑的條件為：由以上的計算可知，，所以滿足板料不打滑的條件，合乎要求。eq\o\ac(○,11)驅動力矩為：eq\o\ac(○,12)驅動功率N為：（4）板料成形70%時eq\o\ac(○,1)板料彎曲到其完全成形的70%時的基本參數為eq\o\ac(○,2)卷板機卷制板料到時的最大彎矩M0.7為：eq\o\ac(○,3)上輥受力為：eq\o\ac(○,4)下輥受力為：eq\o\ac(○,5)卷板機卷制板料到過程中，消耗的彎矩為：eq\o\ac(○,6)卷制板料過程中消耗在摩擦的阻矩為：eq\o\ac(○,7)板料在送進過程中的摩擦阻矩為：eq\o\ac(○,8)卷制板料使拉力在軸承中引起的摩擦阻矩為：eq\o\ac(○,9)卷板機在送進板料過程中的力矩為：eq\o\ac(○,10)卷板機在卷板過程中板料不發生打滑的條件為：通過以上的計算可以看出，，滿足不打滑的條件，合乎要求。eq\o\ac(○,11)卷板機的驅動力矩為：eq\o\ac(○,12)驅動功率N為：（5）卷制板料到其完全變形的90%時：eq\o\ac(○,1)板料變形到90%的基本參數為：eq\o\ac(○,2)板料變形到90%時的最大彎矩為：eq\o\ac(○,3)上輥的受力為eq\o\ac(○,4)下輥的受力為：=eq\o\ac(○,5)消耗在變形上的扭力矩為：eq\o\ac(○,6)消耗在摩擦上的阻力矩為：eq\o\ac(○,7)板料在送進過程中的阻力矩為：eq\o\ac(○,8)拉力在軸承中所引起的阻力矩為：eq\o\ac(○,9)卷板機在運料過程中的力矩為：eq\o\ac(○,10)卷板機工作時板料不發生打滑的條件為：通過以上計算可知：，滿足不打滑的條件，合乎要求。eq\o\ac(○,11)驅動力矩為：=eq\o\ac(○,12)驅動功率為：（6）板料完全成形時（成形100%）：eq\o\ac(○,1)卷板機卷制板料變形到100%時的基本參數為：eq\o\ac(○,2)卷板機卷制板料變形到100%時的最大彎矩M1.0為：eq\o\ac(○,3)上面輥子的受力為：eq\o\ac(○,4)下面輥子受力為：eq\o\ac(○,5)卷板機卷制板料變形到100%過程中消耗在變形上的最大彎矩為：eq\o\ac(○,6)卷板機卷制板料過程中消耗在摩擦的阻矩為：eq\o\ac(○,7)卷制板料時板料在送進過程中的摩擦阻矩為：eq\o\ac(○,8)卷制板料時拉力在軸承中引起的摩擦阻矩為：eq\o\ac(○,9)卷板機卷板時板料在送進過程時的力矩為：eq\o\ac(○,10)卷板機卷板時板料不發生打滑的條件為：由以上的計算可知，，滿足板料不打滑的條件，合乎要求。eq\o\ac(○,11)驅動力矩為：eq\o\ac(○,12)驅動功率為：綜上所述，現將計算結果匯總如表4.1所示。

表4.1卷板過程板料受力計算結果成形量計算結果40%70%90%100%簡體的直徑（mm）1266.518723.724562.897506.607簡體的曲率半徑(mm)639.259367.862287.449259.304板料初始變形彎矩1.692×107村料受到的最大變形彎矩M()1.815×1071.905×1071.995×107上輥的受力(N)2.325×1052.606×1052.848×105下輥的受力(N)1.197×1051.400×1051.610×105板料變形彎矩()3.292×1062.576×1068.971×105摩擦阻力轉矩1.993×1062.650×1062.972×106材料送進過程中的摩擦阻力扭矩1.382×1061.558×106拉力引起摩擦扭矩1.519×1051.440×1058.431×1044.674×1064.134×1062.624×106總的力矩5.171×1066.060×1066.955×106驅動力矩6.543×1066.784×1065.584×106驅動功率N(kW)8.7549.2788.000（7）確定主電動機由以上所列表格可知，成形量為其完全變形的70%時，所需要的驅動功率最大，為9.278kW，同時考慮到電動機安全系數的影響，選擇電動機的功率為11kW。根據所需電動機的容量和轉速，同時考慮到卷板機的工作要求，并且需要一定的經濟性，參考資料如何正確選用電動機[3]選擇的電動機的型號為：Y180L-8。其基本參數為N=11kWr=730r/min3.3.2分配傳動比選擇通用減速器應根據使用條件、工作環境、類型規格等次序進行。由以上的計算可知，傳動比較大，二級減速器不能滿足要求，通過查機械設計手冊[1]可得，選用的減速器為ZSY型，基本的參數為：A=896mm，B=280mm，H=214，，，，所選用的三級齒輪，分配給每一級相應的傳動比，安照先小后大的原則，選定的傳動比為：，，。為了制造的方便，三級傳動齒輪選擇同樣的模數：m=4。三級減速器如圖3.5所示。圖3.5三級減速器3.3.3設計輥子上的齒輪傳動傳動比為：由于減速器伸出軸與輥子上的齒輪嚙合運動時的轉速較小，所選取齒輪的傳動方式為開式齒輪傳動。主要的參數為：傳動比小齒輪的轉速傳遞的功率（1）齒輪的材料小齒輪和大齒輪都采用鋼材料，進行調質處理，硬度為。由機械設計手冊[1]上表格可知，，查表選擇齒輪的彎曲疲勞壽命系數為，選擇其彎曲疲勞安全系數為。（2）齒輪的強度校核對于開始傳動的齒輪，齒輪的主要失效形式是齒面磨損，發生齒面磨損后，使得齒面厚度減小，結果往往容易導致齒根發生折斷現象，故需要按照齒根彎曲疲勞強度進行強度設計計算。查機械設計手冊[1]得到齒根彎曲疲勞強度的設計公式為：確定齒輪的加工精度為級，選取載荷系數取為，齒寬系數取為作用在小齒輪上的轉矩為：取小齒輪的齒數為：，則查機械設計手冊[1]，取齒形系數為：，應力修正系數為：，現對模數進行圓整，取模數（3）齒輪幾何尺寸的計算齒輪的分度圓直徑：中心距為：齒輪齒寬的選擇：根據小齒輪的齒寬要大于大齒輪的齒寬的原則，現在選擇小齒輪的齒寬為，大齒輪的齒寬為。小齒輪三維圖如圖3.6所示。圖3.6小齒輪大齒輪三維圖如圖3.7所示。圖3.7大齒輪3.4上輥的設計計算及校核3.4.1上輥結構及受力圖通過以上的計算可知看出，上輥的最大受力為：下輥的最大受力為：對上輥進行分析受力如圖3.8所示。圖3.8上輥受力分析圖3.4.2上輥剛度校核上輥的撓度為：下面確定以上公式中的各參數：（為截面的軸慣性矩），，代入公式得：而通過以上的計算可這，所以上輥滿足剛度要求，可以安全使用。3.4.3上輥強度校核危險截面為、、，、一樣，且，所以只需校核、處：Ⅰ：上式中的W為抗彎截面系數：Ⅱ：強度在安全使用范圍之內，可以放心使用。3.5下輥的設計計算及其校核3.5.1下輥結構及受力圖下輥的受力分析如圖3.9所示。

圖3.9下輥受力分析圖下輥的受力為：主電機齒輪嚙合的效率為：聯軸器的效率為：軸承的效率為：總的傳動效率為：卷板的速度為：，下輥的轉速為：下輥上的轉矩為：3.5.2下輥剛度校核撓度的計算公式為：I為橫截面的軸慣性矩：下輥的最大受力為：，彈性系數為：，撓度為：通過以上的計算可知，故輥子符合要求，可以安全使用。3.5.3下輥彎曲強度校核由上書的受力圖可知彎曲強度最危險截面在Ⅱ和Ⅲ處，對于Ⅱ處：(式中的)，計算安全系數：，安全系數大于1，可以放心使用。Ⅲ處：計算安全系數，安全系數合乎要求，可以放心使用。

4副傳動系統主要部件設計4.1選擇電機（1）上輥升降系統的驅動功率為：上輥升降系統的效率為：上式中：——絲杠和絲杠螺母之間的效率，按照其自鎖的效率選為0.45——蝸桿蝸輪之間的效率選為0.7——二級減速器的效率選為0.8（2）系統的驅動功率為：根據計算所得到的驅動功率、轉速，并且考慮到功耗的影響，查如何正確使用電動機[3]選擇的電動機的型號為：Y132M-8型號三相異步電動機。其基本參數為N=3kWr=710r/min4.2二級減速器的選擇蝸輪及與其連接在一起的絲杠螺母的速度總的傳動比為：4.2.2傳動比的分配和電機的功率輸入效率：聯軸器的效率為：軸承的效率為：輸入軸：==中間軸：==輸出軸：==按照以上計算所得出的數據，二級減速器的使用條件，類型，規格，經濟性等要求，查機械設計手冊[1]，選用的二級減速器的類型為：ZLY160型減速器，基本的參數為：，，，如圖4.1所示。圖4.1二級減速器設計絲杠和絲杠螺母螺旋副上輥的升降系統為電動機、聯軸器、二級減速器、蝸輪蝸桿、絲杠和絲杠螺桿螺旋副，動力由電動機提供，通過一步步的傳遞，最后到絲杠，并且要求絲杠有自鎖功能，故絲杠螺母副選用梯形螺紋。螺桿需要承受較大的拉力，并且還要具有一定的抗壓能力，故選用的材料為鋼，需要進行調質處理以增加其性能，強度為，，而與螺桿相配合的螺母則采用球墨鑄鐵，其許用剪切應力為：（1）計算螺紋直徑及其螺距單根絲杠所能夠承受的最大壓力為：在上式中，，取；根據以上計算結果，取螺母的高度為：螺距為：(式中n的值小于10~12)壓頂的高度為：外螺紋大徑為：選取的梯形螺紋的型號為：基本牙型的高度為：牙頂的間隙為：外螺紋的牙高為：內螺紋的牙高為：外螺紋的小徑為：內螺紋的小徑為：外螺紋的大徑為：牙根部的寬度為：（2）絲杠與絲杠螺母副螺紋的自鎖特性當量摩擦角為：通過以上的計算可知，，所以梯形螺紋具有自鎖功能。4.4設計蝸輪和蝸桿機構（1）選用漸開線齒輪，蝸輪蝸桿機構的傳動比為：根據機械設計[2]里244頁表11-1選用推薦值蝸桿頭數齒輪齒數（2）蝸輪蝸桿傳動機構的主要參數傳動比為：蝸桿轉速：傳遞功率為：eq\o\ac(○,1)蝸桿類型的選擇：選用漸開線蝸桿。eq\o\ac(○,2)蝸輪蝸桿材料的選擇：蝸桿選用45鋼制造，需要經過調質處理，并且要求齒面光潔并且具有較高的硬度，蝸輪的材料采用鑄錫磷青銅（ZCuSn10P1），同時考慮到蝸輪尺寸較大、經濟性的要求，青銅僅用于蝸輪齒圈的制造，而蝸輪芯部則用鑄鐵HT100制造。蝸桿如圖4.2所示。圖4.2蝸桿蝸輪如圖4.3所示。圖4.3蝸輪

（3）蝸輪輸出轉矩的計算粗略計算：作用在蝸輪上的力矩為：軸承的選擇和校核蝸桿的轉矩為：蝸輪的轉矩為：下面計算蝸輪蝸桿所受的各力的大小：所需計算的力有：軸向力，圓周力，徑向力根據以上計算的各力來計算蝸輪所承受的最大的力為：查機械設計手冊[1]，選取的深溝球軸承為：6010，預期壽命為：基本的尺寸為：,,,基本額定動載荷為：，基本額定靜載荷為：軸承的校核根據深溝球軸承的壽命計算公式：查機械設計手冊[1]，溫度系數取為1.0，軸承所承受的載荷為：，軸承的轉速為，對于球軸承，將以上數據代入公式進行計算可得：由以上的計算可以看出，，滿足軸承的使用要求，即蝸桿上所用的軸承6010合乎要求，可是安全使用。

5裝配體的建模與運動仿真 這次畢業設計中，我所采用的建模和運動仿真三維軟件是Pro-e，Pro-e軟件是目前國際上專業設計人員使用最先進的,廣泛的,具有多種功能的動態設計仿真軟件。其技術創新符合現代前沿技術發展的潮流。該軟件具有以下幾個特點：創新、簡單易學、操作方便和運行穩定。并且能夠很好的與第三方軟件進行集成應用。卷板機的建模根據cad裝配圖，利用Pro-e繪制三維模型。Pro-e的操作界面色彩豐富，命令直觀、簡單易懂、易于操作、上手速度快，能夠讓初學在很短的時間內熟悉其操作環境；其完全中文的操作環境，并且文件可以保存成含有漢字的文件名，為其應用者提供很大的方便。同時，用Pro-e所做的三維實體、裝配和工程圖具有關聯性，如果其中一方的尺寸發生了變化，那么其他兩個的相關尺寸也會發生相應的改變，這為圖形的修改提供了很大的益處。左支架建模如圖5.1所示。圖5.1左支架的建模5.2卷板機的裝配裝配的主要思路有自下而上的設計和自上而下的設計，自下而上的設計是先將零件在三維建模中建成單個的零件，然后在裝配體的環境下，導入零件圖，根據裝配的要求，按照一定的約束條件配合條件，組合成裝配體。自上而下的設計，是在裝配的環境下，根據所需要的組件的尺寸、類型定出所需要的三維實體，再通過對裝配的編輯命令，建出所需要的零件。兩中裝配方法各有不同的特點，可以根據自己的使用習慣來選擇，而在設計的產品設計中，設計者用的較多的是將兩者結合起來使用，這樣可以大大提高工作的效率。此次裝配中除了自定義的剛性連接之外，還需要加入銷釘連接、滑動桿連接為運動仿真做好準備。如圖5.2所示。圖5.2卷板機的裝配卷板機的運動仿真在虛擬卷板機設計時，為了能夠在虛擬的環境中模擬現實中的機構的運動，需要在建立模型后用一些虛擬