全套CAD圖紙，聯(lián)系qq695132052全套CAD圖紙，聯(lián)系695132052本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)卷圓機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)院系名稱：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：職稱：教授二○一二年六月TheGraduationDesignforBachelor'sDegreeDesignofRollRoundMachineStructureCandidate：Specialty：MechanicalDesignandManufacture&AutomationClass：08-13Supervisor：Prof.HeilongjiangInstituteofTechnology2021-06·Harbin摘要本設(shè)計(jì)是關(guān)于卷圓機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。卷圓機(jī)是將各種型材卷制成圓環(huán)的一種高質(zhì)量、高效益的卷圓裝置。主要對(duì)卷圓機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)、上下輥輪、壓下裝置以及卷圓機(jī)的總體進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。卷圓機(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。該機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便、壽命長、噪聲小、一機(jī)多用、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，是工廠實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)的配套設(shè)備，該設(shè)備的上市可以大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高企業(yè)生產(chǎn)效益。關(guān)鍵詞：卷圓機(jī)；輥輪；傳動(dòng)系統(tǒng)；壓下裝置；卷制ABSTRACTThisdesignisaboutflangemachine.Rollroundmachineismadeofvariousprofileswillrollringflangeandahighquality,highbenefitrollsrounddevice,mainlytotransmissionsystem,rollonthecirclenextroller,pressingdeviceandrollmachinedesignandcalculationoftheoverall.Rollmachineathreerollersymmetricalstructure,intheupperrollerpressstructureprovidespressure,thetwolowerrollersmakerotation,topprovidetorque.Thismachinewithcompactstructure,easyoperation,lownoise,longservicelife,highqualityandreasonablepricemulti-usage,etc,andisrealizedmechanizationproductionfactory,thisequipmentfacilitieslistedcangreatlyreducethelaborintensity,improveproductionefficiency.Keywords:Rollroundmachine；Rollwheel；Transmissionsystem；Pressingdevice；Rolling目錄摘要-------------------------------------------------------------------------------------------------ⅠAbstract--------------------------------------------------------------------------------------------Ⅱ第1章緒論---------------------------------------------------------------------------------------11.1國內(nèi)外開展現(xiàn)狀--------------------------------------------------------------------------1國外開展現(xiàn)狀---------------------------------------------------------------------1國內(nèi)開展現(xiàn)狀--------------------------------------------------------------------11.2卷圓機(jī)的類型和特點(diǎn)--------------------------------------------------------------------21.3本文設(shè)計(jì)內(nèi)容------------------------------------------------------------------------------2第2章卷圓機(jī)工作方案的選擇-----------------------------------------------------------32.1卷圓機(jī)成型方案確實(shí)定-----------------------------------------------------------------32.2圓環(huán)卷制成型方式的選擇--------------------------------------------------------------42.3本章小結(jié)-----------------------------------------------------------------------------------5第3章力學(xué)分析與主參數(shù)確實(shí)定--------------------------------------------------------63.1卷圓的工藝過程分析--------------------------------------------------------------------63.2卷圓過程中的力學(xué)分析-----------------------------------------------------------------63.3工作輥輪的設(shè)計(jì)--------------------------------------------------------------------------63.3．1三輥輪受力情況分析-----------------------------------------------------------63.3．2卷圓機(jī)的主參數(shù)確實(shí)定--------------------------------------------------------73.4本章小結(jié)-----------------------------------------------------------------------------------9第4章傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------------------104.1傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)----------------------------------------------------------------------104.2電機(jī)的選擇------------------------------------------------------------------------------104.2.1選擇電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式---------------------------------電動(dòng)機(jī)確實(shí)定-------------------------------------------------------------------114.3傳動(dòng)比的計(jì)算---------------------------------------------------------------------------11總傳動(dòng)比的計(jì)算----------------------------------------------------------------11分配傳動(dòng)比----------------------------------------------------------------------114.4運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算------------------------------------------------------------------12各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算-------------------------------------------------------------------12各軸功率計(jì)算-------------------------------------------------------------------12各軸轉(zhuǎn)矩計(jì)算-------------------------------------------------------------------124.5傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算------------------------------------------------------------------13帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算-------------------------------------------------------------13蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)----------------------------------------------------------15齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算---------------------------------------------------------------164.6軸的設(shè)計(jì)計(jì)算---------------------------------------------------------------------------194.7軸承設(shè)計(jì)---------------------------------------------------------------------------------22滾動(dòng)軸承的選擇----------------------------------------------------------------22滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算----------------------------------------------------------234.8鍵的設(shè)計(jì)---------------------------------------------------------------------------------24鍵連接的功能及結(jié)構(gòu)型式---------------------------------------------------24鍵的選擇和鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算---------------------------------------------244.9本章小結(jié)---------------------------------------------------------------------------------25第5章壓下裝置的設(shè)計(jì)--------------------------------------------------------------------265.1卷圓成形直徑與標(biāo)尺刻度的關(guān)系---------------------------------------------------265.2壓下裝置的設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------------------275.3上輥輪軸的設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------------------28軸的材料及結(jié)構(gòu)確實(shí)定------------------------------------------------------28軸的受力分析-------------------------------------------------------------------285.3.3校核軸的強(qiáng)度----------------------------------------------------------------5.4螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)---------------------------------------------------------------------------305.5本章小結(jié)---------------------------------------------------------------------------------32第6章其他各主要零部件的設(shè)計(jì)及選用-------------------------------------------336.1箱體的設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------------------------336.2“五大輪〞的設(shè)計(jì)-------------------------------------------------------------------------336.3各主要部件的選用---------------------------------------------------------------------346.4本章小結(jié)---------------------------------------------------------------------------------34結(jié)論-------------------------------------------------------------------------------------------------35參考文獻(xiàn)------------------------------------------------------------------------------------------36致謝-------------------------------------------------------------------------------------------------37第1章緒論1．1國內(nèi)外開展現(xiàn)狀國外開展現(xiàn)狀50年來，卷圓機(jī)隨著科技特別是微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而不斷開展。美國、德國、日本三國的卷圓機(jī)技術(shù)非常先進(jìn)，經(jīng)驗(yàn)很多，并且分別有自己的特點(diǎn)。在美國，政府重視卷圓機(jī)工業(yè)的開展，因而不斷提出卷圓機(jī)的開展方向，提供充足的經(jīng)費(fèi)，特別講求“效率〞、“創(chuàng)新〞，注重根底科研。由于美國首先結(jié)合汽車、軸承行業(yè)的生產(chǎn)需求開發(fā)了大批自動(dòng)生產(chǎn)線，所以美國的高性能卷圓機(jī)技術(shù)在世界一直居領(lǐng)先地位。但因?yàn)槠馗卓蒲校瑹o視應(yīng)用技術(shù)，有一段時(shí)間卷圓機(jī)的產(chǎn)量增加緩慢，直到糾正偏向后，產(chǎn)量又逐漸上升。德國政府講求“實(shí)際〞與“實(shí)效〞，堅(jiān)持以人為本，不斷提高人員素質(zhì)，他們還特別重視理論與實(shí)際相結(jié)合，根底科研與應(yīng)用技術(shù)并重，在卷圓機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量上精益求精。德國的卷圓機(jī)質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用，出口普及全世界，尤其是大型、重型、精密卷圓機(jī)，在質(zhì)量、性能上居世界前列。日本政府對(duì)卷圓機(jī)工業(yè)的開展異常重視，并通過規(guī)劃、法規(guī)進(jìn)行引導(dǎo)。在重視人才及卷圓機(jī)部件配套方面學(xué)習(xí)德國，在質(zhì)量管理及卷圓機(jī)技術(shù)方面學(xué)習(xí)美國，而且做得更好。日本在開展卷圓機(jī)的過程中，狠抓關(guān)鍵，突出開展卷圓機(jī)系統(tǒng)。日本FANUC公司在產(chǎn)量上居世界第一，銷售額占世界市場(chǎng)的50%，對(duì)加速日本和世界卷圓機(jī)的開展起了重要作用。國內(nèi)開展現(xiàn)狀我國是世界上卷圓機(jī)機(jī)床產(chǎn)量最多的國家，但在國際市場(chǎng)競(jìng)爭中仍處于較低水平；即使國內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì)，一方面國內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類卷圓機(jī)機(jī)床產(chǎn)品特別是數(shù)控機(jī)床有大量的需求，而另一方面卻有不少國產(chǎn)機(jī)床滯銷積壓，國外卷圓機(jī)機(jī)床產(chǎn)品充滿市場(chǎng)。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營上、產(chǎn)品制造質(zhì)量上和促銷手段上等原因外，一個(gè)主要的原因是我國生產(chǎn)的數(shù)控卷圓機(jī)機(jī)床品種、性能和結(jié)構(gòu)不夠先進(jìn)，新產(chǎn)品的開發(fā)周期長，從而不能及時(shí)針對(duì)用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。我國工廠由于缺乏卷圓機(jī)設(shè)計(jì)的科學(xué)分析工具(如分析和評(píng)價(jià)軟件、整機(jī)結(jié)構(gòu)有限元分析方法以及卷圓機(jī)機(jī)床性能測(cè)試裝置等)，自行開發(fā)的新產(chǎn)品大多基于直觀經(jīng)驗(yàn)和類比設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)一次成功的把握性降低，往往需要反復(fù)試制才能定型，從而可能錯(cuò)過新產(chǎn)品推向市場(chǎng)的良機(jī)。卷圓機(jī)用戶根據(jù)使用需要，在訂貨時(shí)往往提出一些特殊要求，甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時(shí)有的用戶臨時(shí)提出一些要求，這就需要迅速變型設(shè)計(jì)卷圓機(jī)和修改相應(yīng)的卷圓機(jī)圖紙及卷圓機(jī)技術(shù)文件。在國外，這項(xiàng)卷圓機(jī)修改工作在計(jì)算機(jī)的輔助下一般僅需數(shù)天至一周，而在我國卷圓機(jī)機(jī)床廠用手工操作就至少需1～2個(gè)月，且由于這些圖紙和文件涉及多個(gè)部門，常會(huì)出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨期。由于長期以來形成的卷圓機(jī)設(shè)計(jì)、工藝和制造部門分立，缺乏有效的協(xié)同開發(fā)的模式，不能從制訂方案開始就融入各方面的正確意見，容易造成產(chǎn)品的反復(fù)修改，延長了開發(fā)的周期。

為解決這些問題，必須對(duì)產(chǎn)品開發(fā)的整個(gè)過程綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，開展優(yōu)化和仿真技術(shù)，提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能，使用相應(yīng)的產(chǎn)品虛擬開發(fā)軟件，這樣才能有效地解決產(chǎn)品開發(fā)的落后局面，使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。1.2卷圓機(jī)的類型和特點(diǎn)卷圓機(jī)分為機(jī)械式和液壓式兩種，機(jī)械式卷圓機(jī)是將碳鋼、不銹鋼、有色金屬型材〔角鋼、帶鋼、槽鋼、管子等〕卷制成圓環(huán)的一種高質(zhì)量、高效益的卷圓裝置。其結(jié)構(gòu)獨(dú)特，具有體積小、能耗低、效率高、無噪音、安裝使用方便、操作簡單、承載能力強(qiáng)、壽命長、卷圓速度快、產(chǎn)品質(zhì)量可靠等優(yōu)點(diǎn)。液壓卷圓機(jī)是機(jī)械式卷圓機(jī)的升級(jí)產(chǎn)品，能加大卷圓的厚度和寬度，能夠完成機(jī)械式卷圓無法卷動(dòng)厚板的缺點(diǎn)，代替了原有鋼板下料、對(duì)接、校正、車床加工等復(fù)雜工藝并節(jié)省了氧氣、乙炔、勞動(dòng)力、原材料等，是制造圓盤的先進(jìn)母體。1.3本文設(shè)計(jì)內(nèi)容本文主要對(duì)機(jī)械式三輥對(duì)稱式卷圓機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要包括電機(jī)的選擇、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、壓下裝置設(shè)計(jì)及箱體的設(shè)計(jì)等。第2章卷圓機(jī)工作方案的選擇2.1卷圓機(jī)成型方案確實(shí)定如圖2.1所示，制造該圓環(huán)零件的方法有以下兩種：①?zèng)_壓法。即利用沖壓的方法，設(shè)計(jì)一套專門用來制造該零件的模具，這種方法最突出的優(yōu)點(diǎn)就是生產(chǎn)效率高，只要設(shè)計(jì)出一套模具和與之相配套的模架便可大量生產(chǎn)同一型號(hào)的圓環(huán)零件，但此法也有明顯的缺乏之處：a.由于需要得到的圓環(huán)的外徑為430mm，內(nèi)徑為370mm，設(shè)計(jì)出來的模具體形巨大，非常笨重，本錢較高；b.沖壓對(duì)加工壞料的材質(zhì)有限制，只適合加工塑性較好的低碳鋼；c.由于該圓環(huán)的內(nèi)徑較大，加工產(chǎn)生的廢料也較多。②卷制法。即利用輥輪將303mm的扁鋼卷制成所需的圓環(huán)。鋼板在輥輪上彎曲變形，是一個(gè)橫向彎曲的過程，如圖2.2所示。鋼板在外負(fù)荷力矩M的作用下，產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，中性層以上的縱向纖維受到壓縮變形，中性層以下的縱向纖維受到拉伸變形。根據(jù)外負(fù)荷力矩的大小，當(dāng)鋼板外表層的最大應(yīng)力小于鋼板材質(zhì)的屈服極限時(shí)，各層的縱向纖維都處于彈性變形狀態(tài)，隨著外負(fù)荷彎曲力矩的增大，鋼板各層纖維繼續(xù)產(chǎn)生變形。當(dāng)外負(fù)荷增加到一定數(shù)值，鋼板表層縱向纖維應(yīng)力超過了材料屈服極限時(shí)，纖維產(chǎn)生塑性變形，負(fù)荷越大，塑性變形區(qū)由表層向中性層擴(kuò)展的深度也越大。當(dāng)鋼板整個(gè)斷面的縱向纖維應(yīng)力都超過材料的屈服極限時(shí)，所有縱向纖維都處于塑性變形狀態(tài)，彎曲過程完成。當(dāng)鋼板完全卷制成所需的圓環(huán)時(shí)，再將首尾端焊合即可。利用這種方法加工法蘭環(huán)，只要輥輪提供的扭矩大，根本上不會(huì)受到加工壞料材質(zhì)的影響，且不會(huì)產(chǎn)生廢料，操作方便實(shí)用，不失為一種加工大中型圓環(huán)的好方法。綜合以上兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，我們選用卷制法加工。因?yàn)楸怃撛诰碇七^程中，中性層以上局部受到壓縮變形，而中性層以下局部受到拉伸變形，唯獨(dú)中性層長度沒有變化，所以需要提供的扁鋼長度為mm，即1256mm。圖2.1圓環(huán)圖2.2鋼板彎曲變形示意圖2.2圓環(huán)卷制成型方式的選擇目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的卷圓機(jī)種類較多，大致分類如圖2.3所示。三輥式結(jié)構(gòu)卷制原理是利用三個(gè)輥輪對(duì)板料進(jìn)行連續(xù)的三點(diǎn)彎曲卷制成弧體，下輥為主動(dòng)輥，上輥?zhàn)鞔怪鄙颠\(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)較簡單，而四輥式卷圓機(jī)是以上輥為主動(dòng)輥，由主電動(dòng)機(jī)通過主減速器以及聯(lián)軸器，從而帶動(dòng)上輥的工作，下輥的作用是提供一定的向上力，與上輥一起夾緊,所卷鋼板使上輥與被卷鋼板間產(chǎn)生足夠的摩擦力，在上輥旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠帶動(dòng)鋼板運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)側(cè)輥用以形成卷筒所需的曲率，使板料到達(dá)所需的目的，其工作原理如圖2.4所示。采用四輥卷圓結(jié)構(gòu)可以免去端部預(yù)彎的工序，但是傳動(dòng)系統(tǒng)較復(fù)雜，機(jī)器較笨重，因此我們采用三輥式卷圓結(jié)構(gòu)。圖2.3卷圓機(jī)分類圖2.4四輥卷圓機(jī)工作原理圖而三輥式卷圓機(jī)又分為機(jī)械式三輥對(duì)稱式卷圓機(jī)、機(jī)械式三輥非對(duì)稱式卷圓機(jī)、液壓式三輥卷圓機(jī)，它們的主要特點(diǎn)分別為:機(jī)械式三輥對(duì)稱式卷圓機(jī)：(如圖2.5所示)，該結(jié)構(gòu)型式為三輥對(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)，通過螺桿螺母?jìng)鲃?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。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。a.機(jī)械式三輥非對(duì)稱式卷圓機(jī)：(如圖2.6所示)，該機(jī)結(jié)構(gòu)型式為三輥非對(duì)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，并通過下輥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。b.液壓式三輥卷圓機(jī)：(如圖2.7所示)，該機(jī)上輥可以垂直升降，垂直升降的液壓傳動(dòng)是通過液壓缸內(nèi)的液壓油作用活塞桿而獲得，下輥?zhàn)餍D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，通過減速機(jī)輸出齒輪嚙合，為卷圓提供扭矩，下輥下部有托輥并可調(diào)節(jié)。圖2.5機(jī)械式三輥對(duì)稱圖2.6機(jī)械式三輥非對(duì)稱圖2.7液壓式三輥卷圓式卷圓機(jī)工作原理圖式卷圓機(jī)工作原理圖機(jī)工作原理圖由于非對(duì)稱式和液壓式卷圓機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)較復(fù)雜，制造精度要求高，難度大，而臥式結(jié)構(gòu)相比于立式結(jié)構(gòu)，外形大方，結(jié)構(gòu)緊湊，且傳動(dòng)系統(tǒng)布置較簡單，因此設(shè)計(jì)的卷圓機(jī)采用機(jī)械式三輥對(duì)稱臥式結(jié)構(gòu)方案。2.3本章小結(jié)加工圓環(huán)零件的尺寸，其成型方式有倆種，一種是沖壓法一種是卷制法。但由于沖壓法設(shè)計(jì)出來的模具體型巨大，非常笨重且本錢較高等原因，因此選擇卷制法成型方式。卷圓機(jī)的類型有很多種，通過對(duì)加工零件的分析和對(duì)卷圓機(jī)類型的分析，確定本設(shè)計(jì)采用機(jī)械式三輥對(duì)稱臥式結(jié)構(gòu)方案。第3章力學(xué)分析與主參數(shù)確實(shí)定3.1卷圓的工藝過程分析對(duì)稱式三輥卷圓機(jī)在卷制鋼板時(shí)，兩下輥?zhàn)鲂D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，上輥?zhàn)龃怪鄙颠\(yùn)動(dòng)，板材平放在兩下輥上，由于軋輥與板之間存在著摩擦力，所以當(dāng)下輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，板材也沿縱向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)由上輥施加壓制力，當(dāng)板材所受應(yīng)力超過屈服極限，那么產(chǎn)生塑性變形，板材被彎曲。3.2卷圓過程中的力學(xué)分析板材在被卷制過程中首先要克服板材的撓曲變形受力，變形到一定的程度時(shí)板材要克服本身的彈性和塑性抗力，因此施加在板材上的力應(yīng)有3個(gè)局部：〔1〕克服板材的撓曲變形力；〔2〕克服板材的彈性變形力；〔3〕克服板材的塑性變形力。3.3工作輥輪的設(shè)計(jì)3.3.1卷制時(shí)，鋼板受力情況如圖3.1所示，根據(jù)受力平衡，可以得到下輥?zhàn)饔糜阡摪迳系闹С至2：〔3.1〕式中：—連心線OO1與OO2夾角，；a—下輥中心距〔m〕；dmin—卷圓最小直徑〔m〕；d2—下輥直徑〔m〕；圖3.1被卷鋼板的受力分析考慮到板寬b遠(yuǎn)小于卷圓的最小直徑dmin，中層半徑R0.5dmin，為簡化計(jì)算，式〔3.1〕可變?yōu)椋骸?.2〕根據(jù)受力平衡，上輥?zhàn)饔糜阡摪迳系牧磯合铝1為：〔3.3〕根據(jù)文獻(xiàn)可知，下輥輪受到的力為：〔3.4〕式中：M—板材被彎曲到中性層半徑為R時(shí)所需的彎曲力矩〔Nm〕；r2—下輥輪半徑，r2=r3〔mm〕。根據(jù)文獻(xiàn)可知，鋼板的塑性極限彎矩為：〔3.5〕式中：h—卷板的厚度〔m〕；b—卷板的寬度〔m〕；s—卷板材料的屈服極限〔Q235為235Mpa〕。初選下輥輪的直徑為170mm，中心距為200mm，考慮到鋼板在卷制時(shí)會(huì)與下輥輪發(fā)生軸向滑動(dòng)，我們?cè)阡摪迮c輥輪接觸處設(shè)置一環(huán)形槽，槽深2mm，因此下輥輪的實(shí)際直徑為166mm。由式〔3.4〕和〔3.5〕得：所以，下輥輪作用在鋼板上的力為4.52KN。根據(jù)式〔3.3〕得上輥輪對(duì)鋼板的壓力為：因?yàn)镽=a=200mm,所以=,卷圓機(jī)的主參數(shù)確實(shí)定如圖3.2所示，組成了一個(gè)直角三角形，其三邊邊長分別為，，，根據(jù)它們之間的三角關(guān)系可得：〔3.6〕式中：、—上、下輥輪直徑，〔mm〕；b—扁鋼寬度〔一般取最大值〕，〔mm〕；R—加工工件曲率半徑，〔mm〕；H—上下輥中心高，〔mm〕。因而，由式〔3.6〕完全可以確定該機(jī)的各參數(shù)，其值可靠，可以作為設(shè)計(jì)其系列產(chǎn)品的理論依據(jù)。在本次設(shè)計(jì)中，由于R=200mm，b=30mm，=166mm,a=200mm,均為，而只有和H的值未知，它們之間存在著一一映射的關(guān)系。設(shè)計(jì)=160mm，為了防止鋼板在它上面發(fā)生軸向滑動(dòng)，我們也在鋼板與輥輪接觸處設(shè)置一環(huán)形槽，槽深2mm，因此上輥輪的實(shí)際直徑為156mm，將其值代式〔3.6〕得：H=174.6〔mm〕所以在卷制過程中，只需將上下輥中心高調(diào)整為174.6mm即可。圖3.2主參數(shù)的結(jié)構(gòu)分析通過對(duì)卷圓過程中三輥輪受力情況的分析，確定卷圓機(jī)主要參數(shù)如表3.1所示。表3.1卷圓機(jī)主要參數(shù)加工工件曲率半徑R/mm卷板的寬度b/mm上輥輪直徑/mm20030156下輥輪直徑/mm上下輥輪中心高H/mm下輥輪中心距a/mm166174.62003.4本章小結(jié)卷圓機(jī)在卷圓的過程中是通過上輥輪和倆個(gè)下輥輪對(duì)鋼板施加壓制力，從而使鋼板產(chǎn)生塑性變形進(jìn)行加工零件的。因此通過對(duì)卷圓機(jī)工作過程中三輥輪受力情況的分析，確定上下輥輪的直徑、下輥輪中心距及上下輥輪的中心高等參數(shù)。第4章傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)為了使傳動(dòng)功率損失最小，傳動(dòng)級(jí)數(shù)最少，機(jī)器結(jié)構(gòu)最緊湊，我們采用傳動(dòng)比非常大的蝸輪蝸桿傳動(dòng)方案，且根據(jù)“傳動(dòng)比大的放在靠電機(jī)處〞的原那么，將其放在帶傳動(dòng)的下一級(jí)傳動(dòng)中。通過“過橋〞齒輪與下輥輪齒輪的嚙合作用，帶動(dòng)兩個(gè)下輥輪旋轉(zhuǎn)，因?yàn)閮蓚€(gè)下輥輪齒輪的參數(shù)完全一致，且“過橋〞齒輪中心在兩個(gè)輥輪的對(duì)稱中心上，所以兩個(gè)下輥輪作同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)方案示意圖如圖4.1所示。圖4.1傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖4.2電動(dòng)機(jī)選擇4.2.1選擇電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。由于直流電動(dòng)機(jī)需要直流電源，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較高，維護(hù)比擬不便，因此無特殊需要時(shí)不宜采用。生產(chǎn)單位一般用三相交流電源，因此根本都選用交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)有異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類。異步電動(dòng)機(jī)有籠型和繞線型兩種。我國新設(shè)計(jì)的Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，適用于不易燃爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械上。4.2.卷圓機(jī)的下輥輪工作轉(zhuǎn)速：〔4.1〕式中：V——下輥輪工作速度，〔m/min〕；d——下輥輪直徑，(mm)。那么總傳動(dòng)比〔4.2〕式中：i——總傳動(dòng)比；n1——電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)；n2——下輥輪工作轉(zhuǎn)速(r/min)。在整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中帶輪的傳動(dòng)比i帶=2～4，齒輪的傳動(dòng)比i齒=3～6，蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比i蝸=15～32。帶入式〔4.2〕得：〔2～4〕〔3～6〕〔15～32〕n1〔90～768〕3.84〔345.6～2949.12〕r/min且電動(dòng)機(jī)功率P=4kw，因此選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132M1-6，其額定功率P=4KW，滿載轉(zhuǎn)速n=960r/min.4.3傳動(dòng)比的計(jì)算4.由前面選取可知：工作機(jī)轉(zhuǎn)速：n2=3.84r/min電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速：n1=960r/min由式〔4.2〕可得。4.①i帶＜i齒＜i蝸；②不能超過各自范圍；③i總=i帶i齒i蝸。那么取i帶=2，i齒=5，i蝸=25。4.4運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算4.4.1各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算Ⅰ軸：=960r/minⅡ軸：Ⅲ軸：Ⅳ軸：4.4.2各軸功率計(jì)算各軸輸入效率：聯(lián)軸器效率：η1=0.99；帶輪效率：η2=0.96；齒輪效率：η3=0.97；軸承效率：η4=0.98；蝸輪蝸桿效率：η5=0.75。Ⅰ軸：Ⅱ軸：Ⅲ軸：Ⅳ軸：4.Ⅰ軸：Ⅱ軸：Ⅲ軸：Ⅳ軸：將上述結(jié)果匯總于表4.1以備查用。表4.1減速器參數(shù)表軸名功率(KW)轉(zhuǎn)矩T(N·m)轉(zhuǎn)速n(r/min)傳動(dòng)比i效率ηⅠ軸439.7996020.96Ⅱ軸3.8476.4480250.75Ⅲ軸2.881432.519.250.97Ⅳ軸2.746814.323.844.5傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算4.〔1〕選擇普通V帶由課文查得，工作情況系數(shù)KA=1.2計(jì)算功率：小帶輪轉(zhuǎn)速：〔2〕選取V帶型號(hào)根據(jù)PV和n0，那么工作點(diǎn)處在A型區(qū)，故V帶型號(hào)為A型帶。〔3〕確定帶輪基準(zhǔn)直徑D1和D2①選擇小帶輪基準(zhǔn)直徑D1由文獻(xiàn)P145表8-4可得，小帶輪直徑D1=100mm取D2=200mm雖然略有增大，但誤差小于5%故允許。②驗(yàn)算帶速在5～25m/s范圍內(nèi)可用。〔4〕確定中心距a和帶的基準(zhǔn)直徑長度L0①初選中心距a0取初中心距0.7〔D1+D2〕a02〔D1+D2〕0.7〔100+200〕a02〔100+200〕210a0600取a0=0.8〔D1+D2〕=540mm②確定帶的基準(zhǔn)長度L0根據(jù)文獻(xiàn)P143表8-3，取V帶的基準(zhǔn)長度L=1120mm〔帶長修正系數(shù)Kl=0.99〕③那么實(shí)際中心距④驗(yàn)算小帶輪包角由文獻(xiàn)P141公式8-2>〔適用〕〔5〕確定帶的根數(shù)由文獻(xiàn)P151表8-6查得P0=0.95kw；由P152表8-7插入法求得；由查P152表8-8得，那么有：取Z=4根。〔6〕計(jì)算作用在軸上載荷FR由文獻(xiàn)P142表8-2，得q=0.10kg/m，單根V帶的初拉力：=187.9N作用在軸上壓力：〔7〕帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶速V30m/s，材料用灰鑄鐵HT200。，采用腹板式；，采用腹板式。〔8〕帶輪輪槽尺寸由文獻(xiàn)P145表8-5，得，，Bd=11mm，，，，。4.〔1〕蝸桿輸入功率P=3.84kw，轉(zhuǎn)速nⅢ=480r/min傳動(dòng)比i=25，單向傳動(dòng)，載荷根本平穩(wěn)，沖擊較小，因蝸桿傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿選用45號(hào)鋼，因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45～55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10Pb1金屬模制造。為節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。且蝸輪輸出轉(zhuǎn)矩為1432.5，蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10Pb1，砂型制造,估計(jì)Vs=2.5m/s，根據(jù)表6-5查得〔2〕選擇蝸桿頭數(shù)Z1及蝸輪齒數(shù)Z2根據(jù)i=25，查表6-2得蝸桿頭數(shù)=2，蝸輪齒數(shù)為〔3〕確定蝸輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T2T2為，即T2=1.43×106〔4〕確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑d1因載荷平穩(wěn)，取載荷系數(shù)K=1.1，得：查表6-1得：模數(shù)m=8mm，蝸桿分度圓直徑=80mm，直徑系數(shù)q=10。〔5〕計(jì)算主要尺寸蝸輪分度圓直徑蝸桿導(dǎo)程角中心距〔6〕驗(yàn)算相對(duì)滑動(dòng)速度VS和傳動(dòng)效率，蝸桿分度圓速度齒面相對(duì)滑動(dòng)速度與估計(jì)值接近。蝸桿傳動(dòng)效率：按=2.5m/s，硬度，蝸輪材料為鑄錫磷青銅，查表6-6得,由式〔6-9〕得,〔0.95～0.97〕=0.76～0.78，與蝸輪蝸桿功率0.75吻合。〔7〕蝸桿傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算蝸輪齒面的接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算公式為：〔4.3〕可得：〔4.4〕式中：——分別為蝸輪齒面的接觸應(yīng)力和許用接觸應(yīng)力〔MPa〕；k——載荷系數(shù)，通常設(shè)計(jì)可取k=1.1～1.3。那么有：，即。〔8〕蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的近似校核公式為：〔4.5〕式中：——螺旋角影響系數(shù)，，，那么——蝸輪齒形系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)值取，。4.〔1〕選擇齒輪材料精度8級(jí)小齒輪45號(hào)鋼〔調(diào)質(zhì)處理〕硬度240HBS1；大齒輪45號(hào)鋼〔正火處理〕硬度200HBS2。HBS1-HBS2=40HBS由文獻(xiàn)P82表5-4取齒輪等級(jí)精度為8級(jí)，初選〔80＜β＜200〕。〔2〕取齒數(shù)Z，范圍20～40取齒數(shù)Z1=20，Z2=i齒Z1=5×20=100〔3〕按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式：〔4.6〕①確定各參數(shù)K：K=1.1～1.8取K=1.1。T1：。：文獻(xiàn)P46表5-8取=1。ZE：文獻(xiàn)P95表5-7取ZE=189.8。ZH：，其中得：，其中得其中，取那么：：其中由圖5-28，，；由圖5-26，計(jì)算循環(huán)次數(shù)N：取，那么，〔4〕設(shè)計(jì)計(jì)算那么〔5〕幾何尺寸計(jì)算中心距，取標(biāo)準(zhǔn)值，那么，圓整得：。齒寬，圓整，〔5～10〕=40mm〔6〕齒根彎曲強(qiáng)度校核〔4.7〕確定各參數(shù)可查P94表5-6那么，圖5-39，=0.84其中圖5-27，，；；1.25～1.5，取1.4。那么，校核＜＜驗(yàn)證圓周速度圓周速度小于10m/s，應(yīng)選浸油潤滑。小齒的相關(guān)參數(shù)計(jì)算分度圓直徑基圓直徑齒頂高齒根高全齒高齒頂圓直徑齒根圓直徑⑤大齒的相關(guān)參數(shù)計(jì)算分度圓直徑基圓直徑齒頂高齒根高全齒高齒頂圓直徑齒根圓直徑4.6軸的設(shè)計(jì)計(jì)算〔1〕四根軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四根軸均采用45鋼，調(diào)制處理。Ⅰ軸：PⅠ=4KW，nⅠ=960r/min，，其中c取103，那么，取。Ⅱ軸：PⅡ=3.84KW，nⅡ=480r/min，其中c取103，那么。Ⅲ軸：PⅢ=2.88KW，nⅢ=19.2r/min，其中c取103，那么。Ⅳ軸：PⅣ=2.74KW，nⅣ=3.84r/min，c取103，那么，取dⅣ=60mm〔2〕低速軸的計(jì)算①估算軸的根本直徑輥輪處：6軸承處：6軸肩：110齒輪處：55軸承處：60②確定各軸段長度輥輪處：39mm軸承處：70mm軸肩：25mm齒輪處：60mm軸承處：71mm〔3〕軸的受力分析①求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩求軸上作用力齒輪上的切向力齒輪上的徑向力齒輪上的軸向力③確定軸上圓角和倒角尺寸參照30220型軸承的安裝尺寸，軸上過渡圓角半徑全部取，軸端倒角為，其余取。④計(jì)算軸的支承反力水平面上的支反由得，得,垂直面上的支反力：得：⑤計(jì)算軸的彎矩，畫彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖水平彎矩圖：垂直彎矩圖：合成彎矩圖：⑥按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面〔即危險(xiǎn)截面B〕的強(qiáng)度，根據(jù)：軸的計(jì)算應(yīng)力：〔〕B面的計(jì)算應(yīng)力：由表11-4查得，對(duì)于45號(hào)鋼，，其中,且＜，因此軸的強(qiáng)度足夠平安。圖4.2軸的載荷分析圖4.7軸承設(shè)計(jì)4.7.1滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，功率消耗小，起動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。滾動(dòng)軸承的類型按照軸承所能承受的外載荷不同，可分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承三大類。選用軸承時(shí)，首先是選擇軸承類型。選擇軸承類型時(shí)應(yīng)考慮的主要因素有軸承的載荷，軸承的轉(zhuǎn)速，軸承的調(diào)心性能及軸承的安裝和拆卸。其中，軸承所受載荷的大小、方向和性能，是選擇軸承類型的主要依據(jù)。根據(jù)載荷的大小選擇軸承類型時(shí)，由于滾子軸承中主要元件間是線接觸，宜用于承受較大的載荷，承受后的變形也較小。而球軸承中那么主要為點(diǎn)接觸，宜用于承受較輕的或中等的載荷。根據(jù)載荷的方向選擇軸承類型時(shí)，對(duì)于純軸向載荷，一般選用推力軸承。較小的純軸向載荷可選用推力球軸承；較大的純軸向載荷可選用推力滾子軸承。對(duì)于純徑向載荷，一般選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。當(dāng)軸承在承受徑向載荷Fr的同時(shí)，還有不大的軸向載荷Fa時(shí)，可選用深溝球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；當(dāng)軸向載荷較大時(shí)，可選用接觸角較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，或者選用向心軸承和推力軸承組合在一起的結(jié)構(gòu)，分別承當(dāng)徑向載荷和軸向載荷。根據(jù)以上因素,選擇圓錐滾子軸承。其徑向承載能力較大，可以同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷。內(nèi)外圈可別離，游隙可調(diào)整，裝拆方便。一般成對(duì)使用。適用于轉(zhuǎn)速不太高、剛性較大的軸，且可大量生產(chǎn)，價(jià)格最低。因此輸出軸上選用30220型軸承。其中，，，。且，，。求：得：，。求：求：＜軸系向左移動(dòng)，左側(cè)軸承被壓緊，右側(cè)被放松。①＞，那么②＞，那么因?yàn)椋迹砸蛩跃C上所述，所選軸承符合要求。4.7.2滾動(dòng)軸承裝置的設(shè)計(jì)要想保證軸承順利工作，除了正確選擇軸承類型和尺寸外，還應(yīng)正確設(shè)計(jì)軸承裝置。軸承裝置的設(shè)計(jì)主要是正確解決軸承的安裝、配合、緊固、調(diào)節(jié)、潤滑、密封等問題。設(shè)計(jì)采用軸承端蓋和套筒來固定滾動(dòng)軸承。潤滑的潤滑方式與軸承的速度有關(guān)，這里采用甘油潤滑，不僅可以降低摩擦阻力，起著散熱、減小接觸應(yīng)力、吸收振動(dòng)、防止銹蝕等作用，而且減少潤滑加油次數(shù)，因?yàn)楸井a(chǎn)品密封性能較差，不能采用油潤滑。軸承的密封裝置是為了阻止灰塵、水、酸氣和其它雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。密封裝置可分為接觸式和非接觸式兩大類。這里采用接觸式密封即氈圈油封。4.8鍵的設(shè)計(jì)4.8.1鍵聯(lián)接的功能及結(jié)構(gòu)型式鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩。有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。鍵聯(lián)接的主要類型有：平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。這里選用平鍵聯(lián)接，它的兩側(cè)是工作面，工作時(shí)靠鍵同鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩。鍵的上外表和輪轂的鍵槽底面間那么留有間隙。它具有結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便、對(duì)中性好等優(yōu)點(diǎn)。但這種鍵聯(lián)接不能承受軸向力，因而對(duì)軸上的零件不能起到軸向固定的作用。4.8.2鍵的選擇和鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算1．鍵的選擇鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來選擇；鍵的尺寸那么按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來取定。這里鍵的材料采用抗拉強(qiáng)度不小于600MPa的鋼，即45號(hào)鋼。鍵的主要尺寸為其截面尺寸(一般以鍵寬b×鍵高h(yuǎn)表示)與長度L。鍵的截面尺寸b×h按軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長度L一般可按輪轂的長度而定，即鍵長等于或略短于輪轂的長度。應(yīng)選用A型平鍵(GB1096)，與齒輪聯(lián)接處，鍵的尺寸，鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核按文獻(xiàn)[1]中6-1公式計(jì)算，式中各參數(shù)為：=120MPa(按文獻(xiàn)[1]表6-2選取〕。k≈0.5h=0.5×16=8mm，l=L-b=125-28=97mm。2．鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算鍵工作面的比壓P為：因?yàn)?lt;，所以鍵聯(lián)接強(qiáng)度合格。4.9本章小結(jié)卷圓機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率和輥輪工作速度，且通過計(jì)算得下輥輪直徑，從而確定輥輪的輸出轉(zhuǎn)速，最終確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132M1-6。求得工作機(jī)的總傳動(dòng)比i=250，進(jìn)而對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。包括帶傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)及齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)。對(duì)輸出軸進(jìn)行了設(shè)計(jì)和校核，到達(dá)強(qiáng)度要求；對(duì)軸承和鍵連接進(jìn)行了選擇和校核設(shè)計(jì)。第5章壓下裝置的設(shè)計(jì)5.1卷圓成型直徑與標(biāo)尺刻度的關(guān)系由式〔3.6〕可得上下輥中心高H與各主參數(shù)的關(guān)系為：〔5.1〕在公式中，、、a均為固定值，而R與b是用戶給定的值。如圖5.1所示，x為上輥中心到標(biāo)尺指針的垂直高度，為定值；y為下輥中心到標(biāo)尺“0〞刻度的垂直高度，為定值；L為標(biāo)尺指針在標(biāo)尺上所指定的刻度值，隨用戶給定的參數(shù)確定。它們之間的關(guān)系為：H+x=L+yH=L+y-x〔5.2〕將〔5.2〕式代入〔5.1〕式得：〔5.3〕將的值代入〔5.3〕式得：〔〕簡化后，得：〔〕圖5.1上下輥中心高與標(biāo)尺刻度的關(guān)系表5.1()RLBRLBLb1001502002503003504004505001560.2361.7062.8663.8064.582061.0263.5465.4066.8267.9668.8869.652562.8366.3168.7570.5671.9573.0673.9774.723063.0768.2571.6073.9575.7177.0778.1679.0579.793568.7173.6476.8779.1580.8682.1983.2684.1384.864074.3079.0382.1384.3586.0187.3188.3589.2189.924579.9084.3987.3889.5391.1592.4293.4494.2894.995085.4589.7492.6394.7196.2997.5398.5499.365590.9795.0897.8799.896096.47由于上輥輪行程為40mm，且標(biāo)尺指針在標(biāo)尺上的指示范圍為〔60，100〕mm，因此計(jì)算出來的L值假設(shè)不在此范圍內(nèi)，那么在本臺(tái)機(jī)器上無法將其加工成所需工件。5.2壓下裝置的設(shè)計(jì)鋼板在卷制過程中，曲率的控制是通過調(diào)整上輥的壓下量來實(shí)現(xiàn)的，壓下量可通過標(biāo)尺任意調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了一定范圍內(nèi)的曲率半徑的卷曲。上輥的壓下采用“螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)〞的螺旋傳動(dòng)方式，并通過滑塊使上輥軸與螺桿保持相對(duì)靜止，從而到達(dá)上輥軸與螺桿同步升降的目的。其設(shè)計(jì)效果圖如圖5.2所示。圖5.2壓下裝置設(shè)計(jì)效果圖5.3上輥輪軸的設(shè)計(jì)5.3.1上輥輪軸是該機(jī)器的重要零件，承受著兩下輥輪的合力，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足合理的結(jié)構(gòu)，足夠的強(qiáng)度，以及良好的工藝性等。1．選擇軸的材料軸的材料主要是碳鋼和合金鋼，碳鋼具有足夠高的強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)力集中敏感性較低，便于進(jìn)行各種熱處理及機(jī)械加工，價(jià)格低、供給充足，應(yīng)用最廣。合金鋼機(jī)械性能更高，常用于制造高速、重載的軸，或受力大而要求尺寸小、重量輕的軸。通過進(jìn)行各種熱處理、化學(xué)處理及外表強(qiáng)化處理，可以提高用碳鋼或合金鋼制造的軸的強(qiáng)度及耐磨性。特別是合金鋼，只有進(jìn)行熱處理后才能充分顯示其優(yōu)越的機(jī)械性能。由于本臺(tái)機(jī)器要求此軸具有較高的強(qiáng)度且軸徑不能過大，因此我們選用合金鋼，其牌號(hào)為38CrMoAlA，鍛造成形及調(diào)質(zhì)處理，毛壞直徑60mm，硬度293～321HBS，抗拉強(qiáng)度極限=930MPa，屈服極限=785MPa，彎曲疲勞極限=440MPa，剪切疲勞極限=280MPa許用彎曲應(yīng)力=5MPa。2．?dāng)M出軸的結(jié)構(gòu)根據(jù)軸的工作情況和軸的材料，我初選軸徑為35mm，因?yàn)檩S主要承受的是徑向載荷，所以安裝在上輥輪與軸之間的軸承的類型選用圓柱滾子軸承，由?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?高教版中知圓柱滾子軸承〔摘自GB283-87〕查得d=40mm,D=80mm,B=23mm,型號(hào)為32508。由于上輥輪的寬度為42mm，所以應(yīng)在上輥輪中再安裝一個(gè)型號(hào)為32208的圓柱滾子軸承，d=40mm,D=80mm,B=18mm，然后用密封圈密封。如圖5-2所示，由于軸在滑塊內(nèi)的長度為18mm，滑塊到軸承的間距為34mm，銅套的寬度為20mm，上輥輪寬度為42mm，因此軸的工作長度為：L=20+42+18+34=114〔〕3．軸上零件的定位和固定為了防止軸和零件在工作時(shí)發(fā)生軸向移動(dòng)，保證其準(zhǔn)確的工作位置，安裝在軸上的所有零件必須有準(zhǔn)確的定位和牢靠的固定。為了限制軸的軸向移動(dòng)，軸與滑塊采用螺紋聯(lián)接，從而保證軸與滑塊的相對(duì)靜止，軸肩對(duì)軸承軸向定位，壓板和銅套對(duì)上輥輪進(jìn)行軸向定位，再利用雙頭螺栓和螺母對(duì)壓板進(jìn)行鎖緊。5.3.2軸的受力分析1．繪制軸的受力簡圖如圖5-3所示為上輥輪軸的受力簡圖，將上輥輪、滑塊對(duì)其作用的力集中作用在軸上。圖5-3上輥輪軸的受力簡圖由于軸只受到上輥輪和滑塊對(duì)它的作用力，因此這兩個(gè)力等值反向，均為7.83KN。所以，作用在軸上BC段范圍內(nèi)的力的集度為：作用在DE段范圍內(nèi)的力的集度為：1.繪制上輥輪軸的剪力圖、彎矩圖在軸的AB，BC，CD，DE四段內(nèi)，剪力和彎矩都不能用同一方程式來表示，所以應(yīng)分四段考慮，對(duì)每一段都列出剪力方程和彎矩方程，方程中，x以m為單位，以KN為單位，以為單位。在AB段內(nèi)，=0〔0<0.02m〕=0〔0<0.02m〕在BC段內(nèi)，==186.43(0.02m<0.062m〕=(0.02m<0.062m〕在CD段，=7.83〔0.062m<0.096m〕=7.83〔0.062m<0.096m〕在DE段內(nèi)，=7.83=7.83〔0.096m0.114m〕=[7.83-q]=[7.83-43]〔0.096m0.114m〕圖5-4上輥輪軸的剪力圖與彎矩圖5.3.3校核軸的強(qiáng)度由彎矩圖知，C處為可能的危險(xiǎn)截面，計(jì)算出C處的剪力和彎矩。Fc=7.83KN因?yàn)椴牧蠟?8CrMoAlA的許用彎曲應(yīng)力，C截面當(dāng)量彎矩應(yīng)力為：<〔W為軸的抗彎截面模量〕〔5.4〕所以，C截面平安。5.4螺旋傳動(dòng)設(shè)計(jì)為了到達(dá)將螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊的升降運(yùn)動(dòng)，我們采用了“螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并作直線運(yùn)動(dòng)〞的滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)方式。對(duì)于這種以傳遞運(yùn)動(dòng)為主的傳導(dǎo)螺旋，其失效形式主要是由于磨損而產(chǎn)生的過大間隙或變形造成運(yùn)動(dòng)精度下降，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以螺紋耐磨性計(jì)算和螺桿的剛度計(jì)算來確定螺旋傳動(dòng)的主要尺寸參數(shù)。由于在本次設(shè)計(jì)中，螺桿受到較大的受壓的軸向載荷，因此，需對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度核算和壓桿穩(wěn)定性核算，檢驗(yàn)螺旋是否滿足自鎖條件。1．選擇材料和許用應(yīng)力螺桿材料選45鋼，調(diào)質(zhì)處理，,由文獻(xiàn)表12-10查得：120～72，手動(dòng)可取100。螺母材料為。由表12-10可得：，取50；，取35。此螺旋傳動(dòng)系手動(dòng)低速，由表12-1-9查得：，取20。2.按耐磨性計(jì)算螺紋中徑螺紋的中徑為：〔5.5〕式中：F—軸向載荷〔N〕；—許用比壓，〔〕；—螺母〔或螺桿〕的轉(zhuǎn)角〔rad〕。因?yàn)橹悼筛鶕?jù)螺母的形式選定，取=1.7，所以螺紋的中徑為：=0.821.46=12.14由GB5796.1—86〔見?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?高教版〕可選d=34，P=6，=31，=35，=27，=28的梯形螺紋，中等精度，螺旋副標(biāo)記為Tr346-7H/7e。螺母高度H==1.731=52.7〔mm〕，取H=55mm。那么螺紋圈數(shù)n==9.17圈。3.自鎖性驗(yàn)算由于系單頭螺紋，導(dǎo)程S=P=6mm，故螺紋升角為：由表12-7知，鋼對(duì)青銅，取0.09，可得：，故自鎖可靠。4.螺桿強(qiáng)度驗(yàn)算由表12-1-3，螺紋摩擦力矩為：18896.76有：==16.01<5.螺母螺紋強(qiáng)度驗(yàn)算因螺母材料強(qiáng)度低于螺桿故只算螺母螺紋強(qiáng)度即可。由文獻(xiàn)表12-4得，牙根寬度b=0.65P=0.656=3.9mm，根本牙型高H1=0.5P=0.56=3mm。那么有：1.99<〔5.6〕4.60<〔5.7〕6．螺桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算由于螺桿的最大工作長度為上輥輪下壓得最低時(shí)滑塊與壓下螺母間的長度，其值為：l=180-51-35-22.5=71.5mm。由表12-1-4知，〔i為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，i=,mm〕，式中，按一端固定一端自由從表12-1-5可得=2。由表12-1-4可知，當(dāng)<40時(shí)，可不進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。故穩(wěn)定性條件滿足。5.5本章小結(jié)通過計(jì)算得出卷圓直徑與上下輥輪中心高的關(guān)系。上輥壓下采用“螺母固定、螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)〞的螺旋傳動(dòng)方式，上輥輪通過滑塊及螺旋傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)控制上下輥輪中心高。對(duì)上輥輪軸及螺旋傳動(dòng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)校核。第6章其它各主要零部件的設(shè)計(jì)及選用6.1箱體的設(shè)計(jì)箱體是用來支承和容納機(jī)器中所有的零部件，保證它們相互間的正確位置，并承受作用力，在很大程度上影響著機(jī)器的工作精度和抗振性能。在本機(jī)器中，箱體主要承受著上輥輪、下輥輪、皮帶輪及蝸輪對(duì)它的力，其中屬上輥輪對(duì)它的力最大，強(qiáng)度作為評(píng)定箱體工作能力的根本準(zhǔn)那么。由于鑄鐵的鑄造性能與切削性能好，吸振能力強(qiáng)，價(jià)格低廉，鑄鐵件易于大量生產(chǎn)，且箱體承受著較大的彎曲應(yīng)力，因此我們選用HT200作為箱體的材料，根據(jù)箱體內(nèi)各部件的布置方案，設(shè)計(jì)的箱體結(jié)構(gòu)如圖6.1所示，為了便于鑄造，箱體上與各軸接觸的凸臺(tái)采用鑄鐵焊的形式，將其焊接在箱體上，底座角鋼及支承鋼板與箱體的連接也采用焊接的形式。6.1箱體結(jié)構(gòu)圖6.2“五大輪〞的設(shè)計(jì)“五大輪〞包括調(diào)整輥輪〔上輥輪〕，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輥輪〔下輥輪〕及兩個(gè)限位輪。第四章中，已經(jīng)確定了調(diào)整輥輪和驅(qū)動(dòng)輥輪的直徑分別為156mm和166mm。由于這三個(gè)輥輪為主要的工作部件，受重載作用，對(duì)強(qiáng)度和硬度有很高的要求，我們選用55號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼作為這三個(gè)輥輪的材料，其屈服強(qiáng)度為380Mpa，熱軋硬度可達(dá)255HBS。為了增大輥輪與被卷鋼板間的摩擦，可對(duì)下輥輪外表進(jìn)行滾花加工。考慮到卷圓鋼板的厚度〔或?qū)挾取巢灰唬覀儗⑾螺佪喿龀煞指钍剑蓛?nèi)外輥輪組成，對(duì)加工不同規(guī)格的扁鋼〔角鋼〕時(shí)，按其壁厚，調(diào)節(jié)內(nèi)輥輪和外輥輪之間的間隙〔如圖6-2所示〕，調(diào)節(jié)時(shí)先松開螺釘2，用內(nèi)六角方扳手調(diào)整螺釘3，使角鋼在槽中能靈活移動(dòng)，最后鎖緊螺釘2，即可進(jìn)行不同規(guī)格的卷圓工作。圖6.2不同規(guī)格扁鋼〔角鋼〕間隙調(diào)整示意圖松開螺栓2，