三輥卷板機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明

XX科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) PAGE2..三輥卷板機(jī)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?？傮w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ThreeRollerBendingMachineDesignAbstractThisdesignisaboutthethree-rollersymmwtryrollingmachine,mainlycalcatstheupanddownrollerandthedeceleratorDuringthefrontprocessofthedesign,therollingmachine`sstructucredesignandtheanalysisofstrengtharedescribed.Therollingmachine`structureisthree-rollersymmetry.Pressureprovidespressureunderowingstructuretheabove-averageroller,therollerdoesrevolutionsportundertwo,sheetmaterialprovidesmomentoftorsiontorollofsystem.Ithasaseriesofadvantagessuchassimplystructure,smallvolume,lightweight,economicalandsoon.YZtypeYZ-160L-6motorisselectedasthepowersource,whichadaptssituationsuchassliencequenchingandlightreversevelocity.Thelastpartofthepaperisahoutdeceleratorwhichischoosingtripleexpandingcolummgearconstiuction.Thematerialofgearis40Crwhichhasbeenhardeningsurface.Thegears,axes,keys,bearingsarechecked,sotoconfirmthisdesignispracticalKeywords:Rollingmachine；Motor；Decelerator；Key；Gear目錄196701緒論 1209801.1概述 170151.2卷板機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 3123812般小型卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)分析 4272622.1輥卷板機(jī) 4108132.2三輥卷板機(jī) 5217692.2.1對(duì)稱式三棍卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)5146522.2.2不對(duì)稱三輥卷板機(jī)特點(diǎn)5140342.3方案的確定 6306393傳動(dòng)設(shè)計(jì) 781083.1傳動(dòng)方案的分析及確定 7250033.2主傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 816567副傳動(dòng)系統(tǒng)的確定8316594動(dòng)力設(shè)計(jì) 9115124.1主電機(jī)的選擇和計(jì)算 9295114.1.1上下輥的參數(shù)選擇計(jì)算9203904.1.2主電機(jī)的功率確定10130134.2上輥的設(shè)計(jì)計(jì)算校核 2019921上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力圖20263514.2.2剛度校核20302904.2.3上輥強(qiáng)度校核21115584.2.4疲勞強(qiáng)度安全強(qiáng)度校核21148814.2.5上輥在卸料時(shí)的校核2275444.3下輥設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 23144754.3.1下輥結(jié)構(gòu)及受力圖23113254.3.2下輥剛度校核241496下輥彎曲強(qiáng)度校核2442584.3.4下輥疲勞強(qiáng)度校核25185305減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 28317345.1傳動(dòng)方案的分析和確定 28264175.2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 2841715.2.1總的傳動(dòng)比2878225.3傳動(dòng)裝置各軸的參數(shù)計(jì)算 29146545.3.1各軸轉(zhuǎn)速29128545.3.2各軸功率29245475.3.3各軸轉(zhuǎn)矩29291985.4齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 30315265.4.1第一級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)30116545.4.2第二級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)34184645.4.3第三級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)37212645.5蝸輪、蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 4046625.5.1材料選擇4093025.5.2參數(shù)的設(shè)計(jì)40289155.6軸的設(shè)計(jì)校核計(jì)算 4227922四個(gè)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42209955.6.2軸的校核計(jì)算43229665.7軸承校核 4760745.7.1軸承參數(shù)47133835.7.2求軸承受到的徑向力4864035.7.3驗(yàn)算軸承壽命48166615.8鍵的校核 48301356設(shè)備的維護(hù)、潤(rùn)滑與維修 505727設(shè)計(jì)可行性分析 5127217.1設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性分析 5282007.1.1設(shè)備合理使用期的估算5227329結(jié)論 5426043致謝 5512173參考文獻(xiàn) 56..1緒論1.1概述卷板機(jī)是一種常見(jiàn)的機(jī)械裝備,它是一種將金屬板材卷彎成筒形、弧形或其他形狀工件的通用設(shè)備。根據(jù)三點(diǎn)成圓的原理,利用工作輥相對(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、化工、木工、金屬結(jié)構(gòu)及其它機(jī)械制造行業(yè)。卷板機(jī)采用機(jī)械傳動(dòng)以有幾十年的歷史,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。卷板機(jī)作為一個(gè)普遍的機(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。卷板機(jī)由于使用的領(lǐng)域不同,種類也就不同。從輥數(shù)上分三輥卷板機(jī)和四輥卷板機(jī)。三輥又分對(duì)稱式三輥卷板機(jī),水平下調(diào)式三棍卷板機(jī),弧線下調(diào)式卷板機(jī),上輥萬(wàn)能式三輥卷板機(jī),液壓數(shù)控卷板機(jī)。從傳動(dòng)上分機(jī)械式和液壓式。從卷板機(jī)的發(fā)展上說(shuō),上輥萬(wàn)能式最落后,水平下調(diào)式略先進(jìn),弧線下調(diào)式最高級(jí)。三輥卷板機(jī)三輥卷板機(jī)有機(jī)械式和液壓式：機(jī)械式三輥卷板機(jī)分為對(duì)稱和非對(duì)稱。機(jī)械式三輥對(duì)稱式卷板機(jī)：機(jī)械式三輥對(duì)稱式卷板機(jī)性能特點(diǎn)：該機(jī)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(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。該機(jī)缺點(diǎn)是板材端部需借助其它設(shè)備進(jìn)行預(yù)彎。機(jī)械三輥非對(duì)稱式卷板機(jī)主要特點(diǎn)：該機(jī)結(jié)構(gòu)型式為三輥非對(duì)稱式,上輥為主傳動(dòng),下輥垂直升降運(yùn)動(dòng),以便夾緊板材,并通過(guò)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。結(jié)構(gòu)緊湊,操作維修方便。液壓式三輥對(duì)稱卷板機(jī)主要特點(diǎn)：該機(jī)上輥可以垂直升降,垂直升降的液壓傳動(dòng),通過(guò)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(guò)減速機(jī)輸出齒輪嚙合,為卷板提供扭矩,下輥下部有托輥,并可調(diào)節(jié)。上輥呈鼓形狀,提高制品的直線度,適用于超長(zhǎng)規(guī)格各種截面形狀罐。為上調(diào)式對(duì)稱式三輥卷板機(jī),可將金屬板材卷成圓形、弧形和一定范圍內(nèi)的錐形工件,本機(jī)種兩下輥為主動(dòng)輥,上輥為從動(dòng)輥。它廣泛使用于造船、鍋爐、航空、水電、化工、金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)械制造行業(yè)。適合用于金屬板材的彎曲變形,可卷制圓形,弧形和一定范圍內(nèi)的錐形工件,并有板材端部預(yù)彎功能,本機(jī)型兩個(gè)下輥為主動(dòng)輥可水平移動(dòng),上輥為從動(dòng)輥可上下移動(dòng),移動(dòng)方式有機(jī)械式和液壓式,傳動(dòng)軸均采用萬(wàn)向連軸器連接。機(jī)械式三輥對(duì)稱式卷板機(jī)性能特點(diǎn)：該機(jī)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(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。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。液壓式三輥對(duì)稱卷板機(jī)主要特點(diǎn)：該機(jī)上輥可以垂直升降,垂直升降的液壓傳動(dòng),通過(guò)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(guò)減速機(jī)輸出齒輪嚙合,為卷板提供扭矩,下輥下部有托輥,并可調(diào)節(jié)。上輥呈鼓形狀,提高制品的直線度,適用于超長(zhǎng)規(guī)格各種截面形狀罐...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)。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。卷板機(jī)是一種通用性及適應(yīng)性較高的彎曲整形機(jī)械。為提高卷板機(jī)的工作效率,提高制品的加工精度,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,改善工作條件,通常采用板料送料工作臺(tái)、輔助操作機(jī)械、托架平臺(tái)以及支承滾道等輔助設(shè)備。國(guó)外有些廠家已有配上自動(dòng)焊接機(jī)、下料機(jī)械手等成線或單元供貨。1.2卷板機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)在近十年我國(guó)卷板機(jī)工業(yè)正在步入一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)代,也是我國(guó)人民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè),對(duì)我國(guó)人民的作用也越來(lái)越大,而我國(guó)也會(huì)在其在裝備工業(yè)上的投入力度大大加強(qiáng),在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的刺激下,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20XX,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%。在今后的機(jī)械生產(chǎn)中,卷板機(jī)會(huì)得到很好的使用。它能更經(jīng)濟(jì)更省力的用以彎曲鋼板?？梢哉f(shuō)是必須的的高效機(jī)械設(shè)備。隨著時(shí)代的發(fā)展,科技在進(jìn)步,國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的高速發(fā)展將對(duì)這個(gè)機(jī)械品種提高,將促使這個(gè)設(shè)計(jì)行業(yè)的迅速發(fā)展。2般小型卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)分析2.1輥卷板機(jī)雙輥卷板機(jī)的原理如圖2.1所示：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??；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.不必端頭彎曲,加工速度快；2.在一次行程中有做高精度成型的可能；3.板坯即使是經(jīng)過(guò)沖孔、切口、起伏成型等加工,也不致產(chǎn)生折裂及不規(guī)則翹曲等；4.不產(chǎn)生皺折,不在制件表面造成劃痕；5.如果把棍輪的壓下量取大,即使倆棍輪的間距有所變動(dòng)而制件的直徑也不發(fā)生變化,因此設(shè)備精度不是很高也行,使用的是簡(jiǎn)單的裝置等等。另一方面,二棍卷板機(jī)的缺點(diǎn)是1.由于相對(duì)于制件直徑的每一個(gè)變化都需要制作導(dǎo)向輥輪,故不適于多品種小批量生產(chǎn)；2.不能做厚板的加工〔最大加工板料6~9mm。2.2三輥卷板機(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。2.2.1對(duì)稱式三棍卷板機(jī)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)對(duì)稱式三棍卷板機(jī),由工作輥、機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)座等組成。通常兩個(gè)下輥為主動(dòng)輥,相對(duì)于上輥?zhàn)鲗?duì)稱布置,上輥為從動(dòng)輥,可垂直調(diào)節(jié),所以也稱對(duì)稱上調(diào)式三棍卷板機(jī)。機(jī)器一側(cè)安裝有傾倒軸承,稱為機(jī)器的傾倒側(cè),另側(cè)安裝有傳動(dòng)系統(tǒng),稱為機(jī)器的傳動(dòng)側(cè)。除去全機(jī)械傳動(dòng)的對(duì)稱式三棍卷板機(jī),還有半液壓半機(jī)械傳動(dòng)的對(duì)稱式三棍卷板機(jī)。傳動(dòng)側(cè)的翹起機(jī)構(gòu)和傾倒側(cè)的軸承傾倒機(jī)構(gòu)均是為方便卸下卷制成形的筒件。通過(guò)傾倒機(jī)構(gòu)能把軸承體傾倒85°~90°,翹起機(jī)構(gòu)可把上工作輥翹起1°~3°。在中小型對(duì)稱式三棍卷板機(jī)中大多采用手動(dòng)傾倒機(jī)構(gòu)和手動(dòng)翹起機(jī)構(gòu)。在大型的對(duì)稱式三棍卷板機(jī)中,大多采用液壓驅(qū)動(dòng)的翹起機(jī)構(gòu)傾倒機(jī)構(gòu)。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。2.2.2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。2.3方案的確定通過(guò)上節(jié)一般小型卷板機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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),最后形成本設(shè)計(jì)方案,12×2000對(duì)稱上調(diào)三輥卷板機(jī)。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)。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。3傳動(dòng)設(shè)計(jì)對(duì)稱上調(diào)式三輥卷板機(jī)如圖3所示：圖3.1上調(diào)式三輥卷板機(jī)簡(jiǎn)圖它是以兩個(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)方案的分析及確定卷板機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)分為兩種方式：齒輪傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)。皮帶傳動(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,這種傳動(dòng)方式主要應(yīng)用于具有一個(gè)主動(dòng)輥的卷板機(jī)。齒輪傳動(dòng)方式具有工作可靠,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特點(diǎn)。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主傳動(dòng)系統(tǒng)的確定圖3.2傳動(dòng)系統(tǒng)所以選用了圓柱齒輪減速器,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),副傳動(dòng)系統(tǒng)如圖3.2所示。4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屈服強(qiáng)度：σs=235MPa抗拉強(qiáng)度：σb=420MPa輥材：50Mn屈服強(qiáng)度：σs=930MPa抗拉強(qiáng)度：σb=1080MPa硬度：HBS≤229HB板厚：s=12mm板寬：b=2000mm滾筒與板料間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)：m=0.18滾筒與板料間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)：f=0.8〔冷卷無(wú)油潤(rùn)滑軸承的滑動(dòng)摩擦系數(shù)：=0.05板料截面形狀系數(shù)：K1=1.5〔矩形板料相對(duì)強(qiáng)化系數(shù)：K0=11.6〔A3鋼板料彈性模量：E=2.06×105MPa卷板速度：V≥6m/min2.確定卷板機(jī)基本參數(shù)下輥中心矩：t=<12~40>s=390mm上輥直徑：下輥直徑：上輥軸直徑：下輥軸直徑：最小卷圓直徑：筒體回彈前直徑：其中。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)1板料變形為40%的基本參數(shù)2板料由平板開(kāi)始彎曲時(shí)的初始彎矩M1其中W為板材的抗彎截面模量：3板料變形40%時(shí)的最大彎矩M0.44上輥受力：下輥受力：5消耗于摩擦的摩擦阻力矩6板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩7拉力在軸承中所引起的摩擦阻力矩8卷板機(jī)空載扭矩空載扭矩與主動(dòng)輥、板材以及聯(lián)軸節(jié)的重量有關(guān),一般忽略不計(jì)。9卷板機(jī)送進(jìn)板料時(shí)的力矩10卷板時(shí)板料不打滑的條件：,所以滿足。11驅(qū)動(dòng)功率：2．成形70%時(shí)1板料變形為70%的基本參數(shù)2板料變形70%時(shí)的最大彎矩M0.73上輥受力：下輥受力：4消耗于摩擦的摩擦阻力矩5板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩6拉力在軸承中所引起的摩擦阻力矩7卷板機(jī)送進(jìn)板料時(shí)的力矩8卷板時(shí)板料不打滑的條件：,所以滿足。9驅(qū)動(dòng)功率：3．成形90%時(shí)1板料變形為90%的基本參數(shù)2板料變形90%時(shí)的最大彎矩M0.93上輥受力：下輥受力：4消耗于摩擦的摩擦阻力矩5板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩6拉力在軸承中所引起的摩擦阻力矩7卷板機(jī)送進(jìn)板料時(shí)的力矩8卷板時(shí)板料不打滑的條件：,所以滿足。9驅(qū)動(dòng)功率：4．成形100%時(shí)1板料變形為100%的基本參數(shù)2板料變形100%時(shí)的最大彎矩M1.03上輥受力：下輥受力：4消耗于摩擦的摩擦阻力矩5板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩6拉力在軸承中所引起的摩擦阻力矩7卷板機(jī)送進(jìn)板料時(shí)的力矩8卷板時(shí)板料不打滑的條件：,所以滿足。9驅(qū)動(dòng)功率：綜合上述的計(jì)算結(jié)果總匯與表4表4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〔mm1266.518723.724562.899506.607簡(jiǎn)體曲率半徑R’<mm>639.259367.862287.45259.304初始變形彎矩M1<kgf·mm>1.692×107村料受到的最大變形彎矩M<kgf·mm>1.815×1071.905×1071.965×1071.995×107上輥受力Pa<kgf>2.325×1052.376×1052.503×1052.972×105下輥受力Pc<kgf>1.197×1051.289×1051.419×1051.281×105村料變形彎矩Mn1<kgf·mm>3.292×1061.869×1061.766×1068.972×105摩擦阻力扭矩Mn22.321×1062.428×1062.615×1062.725×106材料送進(jìn)時(shí)摩擦阻力扭矩Mn31.381×1061.423×1061.509×1061.727×106空載力矩0拉力引起摩擦扭矩Mn41.519×1051.308×1051.064×1058.529×104Mn1+Mn34.673×1064.024×1063.275×1062.624×106總力矩M05.171×1065.568×1064.964×1065.534×106驅(qū)動(dòng)力矩Mn5.769×1065.119×1064.497×1064.485×106驅(qū)動(dòng)功率N<kw>7.9547.4087.1517.0195．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),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：N=11kw；r=953r/min；Fa=40%；G=160kw。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：故按Pamax計(jì)算,其受力圖4.1：圖4.1上輥受力圖4.2.2剛度校核撓度：確定公式各參數(shù)：〔Ia為軸截面的慣性矩得：因?yàn)?所以上輥剛度滿足要求。4.2.3上輥強(qiáng)度校核危險(xiǎn)截面為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,因Ⅰ、Ⅲ相同,且,所以只需校核Ⅰ、Ⅱ處：Ⅰ：Ⅱ：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50Cr：在截面Ⅰ、Ⅱ處,所以只需校核Ⅱ、Ⅲ處：Ⅱ處：r=0則因上輥轉(zhuǎn)矩T=0,故：應(yīng)力集中系數(shù)表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力Ⅲ處：故：疲勞強(qiáng)度滿足條件。4.2.5上輥在卸料時(shí)的校核根據(jù)上輥的受力情況,只需考慮彎曲強(qiáng)度即可,卸料時(shí)其受力如下圖4.2：板重：上輥重：總重：圖4.2上輥卸料受力圖由受力圖4.2可知：故：卸料時(shí)彎曲強(qiáng)度滿足。4.3下輥設(shè)計(jì)計(jì)算及校核4.3.1下輥結(jié)構(gòu)及受力圖下輥受力如圖4.3圖4.3下輥受力圖受力：k主電機(jī)齒輪嚙合效率：聯(lián)軸器效率：軸承效率：總傳動(dòng)效率：轉(zhuǎn)矩：4.3.2下輥剛度校核撓度：I為軸截面的慣性矩：故：安全。4.3.3下輥彎曲強(qiáng)度校核由受力圖知彎曲強(qiáng)度危險(xiǎn)截面在Ⅱ、Ⅲ處：Ⅱ處：安全系數(shù)：Ⅲ處：安全系數(shù)故安全,故彎曲強(qiáng)度滿足。4.3.4下輥疲勞強(qiáng)度校核初選Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ截面：Ⅰ、Ⅲ同類；Ⅳ、Ⅴ同類；Ⅱ、Ⅳ處：；Ⅰ、Ⅳ處：顯然,故僅校核Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ即可。疲勞強(qiáng)度校核公式Ⅱ截面：應(yīng)力集中系數(shù)表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力應(yīng)力集中系數(shù)表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副所以：截面Ⅱ處滿足疲勞強(qiáng)度要求。Ⅲ截面：應(yīng)力集中系數(shù)表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力應(yīng)力集中系數(shù)表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副故滿足疲勞強(qiáng)度要求。Ⅳ截面：,應(yīng)力集中系數(shù)表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力應(yīng)力集中系數(shù)表面質(zhì)量系數(shù)尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副故滿足疲勞強(qiáng)度要求。剛度條件滿足。滿足彎曲強(qiáng)度要求。5減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1傳動(dòng)方案的分析和確定本設(shè)計(jì)的卷板機(jī)卷板時(shí)所需的大功率是由一個(gè)主電機(jī)通過(guò)減速器傳遞給個(gè)下輥來(lái)獲得的,為了避免兩下輥發(fā)生干涉,故減速器采用對(duì)稱式結(jié)構(gòu)。又因減速器轉(zhuǎn)速較高,而減速器輸也軸轉(zhuǎn)速較低,故總傳動(dòng)比較大?？紤]到經(jīng)濟(jì)性,故采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、展開(kāi)式的減速器。傳動(dòng)方案如圖5.1：圖5.1減速器結(jié)構(gòu)圖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5.2.1總的傳動(dòng)比n0=7.074r/minni=953r/min5.2.2傳動(dòng)比的分配考慮潤(rùn)滑條件,為使兩級(jí)大齒輪直徑相近,?。汗剩?.3傳動(dòng)裝置各軸的參數(shù)計(jì)算5.3.1各軸轉(zhuǎn)速5.3.2各軸功率各軸輸入效率：η1=0.97聯(lián)軸器效率：η2=0.99軸承：η3=0.98Ⅰ軸：PⅠ=P0η01=11×0.99＝10.89lwⅡ軸：PⅡ=PⅠη12=10.89×0.98×0.97＝10.352kwⅢ軸：PⅢ=PⅡη23=10.352×0.98×0.97＝9.841kwⅣ軸：PⅣ=PⅢη34=9.841×0.98×0.97＝9.355kw5.3.3各軸轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸：Ⅰ軸：Ⅱ軸：Ⅲ軸：Ⅳ軸：將上述結(jié)果匯總于表5.1以備查用。表5.1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η電動(dòng)機(jī)軸11110.23195310.99Ⅰ軸10.89109.1299530.976.2Ⅱ軸10.352643.170153.7100.974.8Ⅲ軸9.8412934.81432.0230.974.527Ⅳ軸9.35512623.3827.0710.975.4齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)因合金結(jié)構(gòu)鋼比碳素調(diào)質(zhì)鋼具有較好塑性和韌性,即有較好的綜合機(jī)械性能,再綜合卷板機(jī)的工作特性：低速、大功率、交變負(fù)荷,所以選擇較為適合的合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr。對(duì)于大型減速器,為了提高箱體的強(qiáng)度,選用箱體材料為鑄鐵或鑄鋼。5.4.1第一級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.齒輪參數(shù)選擇1選用挾持斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2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。3選取精度等級(jí)：選7級(jí)精度<GB10095-88>。4選小齒輪數(shù)：Z1=24,Z2=uZ1=148.8,Z2取149齒數(shù)比：u=6.2由于u>5所以采用斜齒β=15°2.按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算和確定齒輪尺寸<1>確定公式內(nèi)各參數(shù)a>試選載荷系數(shù)：Kt=1.3b>小齒輪傳遞扭矩：T1=1.093×105N·mmc>齒寬系數(shù)：材料的彈性影響系數(shù)：取α=20°其中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：f>計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n1JLn=60×953×1×〔2×8×300×15＝4.117×109N2=4.117/6.2=6.64×108g>查得接觸疲勞壽命系數(shù)：ZN1=1.0ZN2=1.0h>計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：安全系數(shù)S＝1所以：〔2計(jì)算a>試算小齒輪分度直徑d1t：b>計(jì)算圓周速度V：c>齒寬b：d>齒寬與齒高之比b/h：模數(shù)：mt＝d1t/Z1＝52.53/24＝2.195mm齒高：h＝2.25mt＝2.25×2.195＝4.939mm齒高之比：b/h＝47.407/4.939＝9.599e>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)：Kv=1.11KHα=KFα=1.4使用系數(shù)：KA=1KHβ=1.41KFβ=1.46故載荷系數(shù)：K=KHKVKHαKHβ=1×1.11×1.41×1.4=2.191f>按實(shí)際載荷系數(shù)校正分度圓直徑：g>計(jì)算模數(shù)m：m=d1/Z1=52.23/24=2.666mm3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：<1>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：b>查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：c>計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取安全系數(shù)S＝1.4d>計(jì)算載荷系數(shù)K：e>查取齒形系數(shù)：f>查取應(yīng)力校正系數(shù)：g>計(jì)算大小齒輪的并加以比較：故小齒輪數(shù)值較大。<2>模數(shù)設(shè)計(jì)算因?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、、Z2：Z1=d1/m=64/2=32取Z1=32Z2=i1×Z1=200β確定：4.幾何尺寸計(jì)算a>兩齒輪的分度圓直徑：b>中心距：a=<d1+d2>/2=241mmc>齒寬：故取：b1=65,b2=60。5.驗(yàn)算故：假設(shè)正確,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1選用圓柱直齒傳動(dòng)2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。3選取精度等級(jí)：選7級(jí)精度<GB10095-88>。4選小齒輪數(shù)：Z1=24,Z2=iⅡ×Z1=4.8×24=115.Z2取116齒數(shù)比：u=4.82．按齒面接觸強(qiáng)度公式設(shè)計(jì)<1>確定公式內(nèi)各參數(shù)a>試選載荷系數(shù)：Kt=1.3b>小齒輪傳遞扭矩：T1=6.432×105N·mmc>齒寬系數(shù)：材料的彈性影響系數(shù)：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：e>計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n1JLn=60×153.71×1×〔2×8×300×15＝6.64×108N2=6.64×108/4.8=1.383×108f>接觸疲勞壽命系數(shù):ZN1=1.0ZN2=1.0g>計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：安全系數(shù)S＝1所以：<2>計(jì)算a>試算小齒輪分度直徑d1t：b>計(jì)算圓周速度：c>齒寬b：d>齒寬與齒高之比b/h：模數(shù)：mt＝d1t/Z1＝71.44/24＝2.99mm齒高：h＝2.25mt＝2.25×2.99＝6.723mm齒高之比：b/h＝64.57/6.728＝9.597e>計(jì)算載荷系數(shù)：動(dòng)載荷系數(shù)：Kv=1.03KHα=KFα=1.1使用系數(shù)：KA=1KHβ=1.323KFβ=1.39故載荷系數(shù)：K=KHKVKHαKHβ=1×1.03×1.1×1.323=1.499f>按實(shí)際載荷系數(shù)校正分度圓直徑：g>計(jì)算模數(shù)m：m=d1/Z1=75.232/24=3.167mm3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)<1>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：b>彎曲疲勞壽命系數(shù)：c>計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取安全系數(shù)S＝1.4d>計(jì)算載荷系數(shù)K：e>查取齒形系數(shù)：f>查取應(yīng)力校正系數(shù)：g>計(jì)算大小齒輪的并加以比較：因?yàn)椋核孕↓X輪的數(shù)值較小。<2>模數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算因?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、、Z2：Z1=d1/m=71.744/4=21.7取Z1=25Z2=iⅡ×Z1=1204.幾何尺寸計(jì)算a兩齒輪的分度圓直徑：b>中心距：a=<d1+d2>/2=290mmc>齒寬：故取b1=90,b2=85。5.驗(yàn)算：故：假設(shè)正確,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1選用圓柱直齒傳動(dòng)2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。3選取精度等級(jí)：選7級(jí)精度<GB10095-88>。4選小齒輪數(shù)：Z1=28,Z2=iⅡ×Z1=4.527×28=126.76Z2取127齒數(shù)比：u=4.5272．按齒面接觸強(qiáng)度公式<1>確定公式內(nèi)各參數(shù)a>試選載荷系數(shù)：Kt=1.3b>小齒輪傳遞扭矩：T1=2.935×106N·mmc>得齒寬系數(shù)：材料的彈性影響系數(shù)：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：f>計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n1JLn=60×32.023×1×〔2×8×300×15＝1.383×108N2=1.383×108/4.527=3.06×107g>接觸疲勞壽命系數(shù)：ZN1=1.0ZN2=1.02h>計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：安全系數(shù)S＝1因?yàn)樗?lt;2>計(jì)算a>試算小齒輪分度直徑d1t：b>計(jì)算圓周速度：c>齒寬b：d>齒寬與齒高之比b/h：模數(shù)：mt＝d1t/Z1＝118.09/28＝4.217mm齒高：h＝2.25mt＝2.25×4.217＝9.488mm齒高之比：b/h＝119/9.488＝11.2e>計(jì)算載荷系數(shù)：動(dòng)載荷系數(shù)：Kv=1.02KHα=KFα=1.1KA=1KHβ=1.329KFβ=1.39故載荷系數(shù)：K=KHKVKHαKHβ=1×1.02×1.1×1.329=1.491f>按實(shí)際載荷系數(shù)校正分度圓直徑：g>計(jì)算模數(shù)m：m=d1/Z1=123.6/28=4.41mm3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)<1>確定公式內(nèi)的各參數(shù)a>由文獻(xiàn)查大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限：b>由文獻(xiàn)查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：c>計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取安全系數(shù)S＝1.4d>計(jì)算載荷系數(shù)K：e>查取齒形系數(shù)：f>查取應(yīng)力校正系數(shù)：g>計(jì)算大小齒輪的并加以比較：故小齒輪數(shù)值較大。2模數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算因?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、Z2：Z1=d1/m=124/5=25取Z1=25Z2=iⅢ×Z1=1144.幾何尺寸計(jì)算a>分度圓直徑：d1=Z1*m=25*5=125mmd2=Z2*m=114*5=570mmb>中心距：a=<d1+d2>/2=347.5mmc>齒寬：故取b1=115b2=1105.驗(yàn)算故：假設(shè)正確,設(shè)計(jì)合理。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：40Cr,表面淬火,HRC50齒面粗糙度Ra0.8蝸輪：ZCuSn10P1,傳動(dòng)選用7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)：式中,K1、K2、K3、K分別為：1、1.0、0.8、1由文獻(xiàn)查得a=175mm,取成標(biāo)準(zhǔn)值a=180mm2.主要幾何尺寸計(jì)算Z1=1,Z2=40da2=312mm,diz=245mm,de2=315mmb2=38mm,Ra2=40mm,db=125mm其余項(xiàng)目由公式計(jì)算得：蝸輪端面模數(shù)：徑向間隙和根部圓角半徑：c=r=0.2m=1.504mm齒頂高：ha=0.75m=5.64mm齒根高：hf=ha+c=7.144mm蝸輪分度圓直徑：d2=da2-2ha=300.72mm蝸輪齒根圓直徑：df2=d2-2hf=286.432mm蝸桿分度圓直徑：d1=2a-d2=48mm蝸桿喉部齒根圓直徑：df1=da-2hf=48-2*7.144=33.712mm蝸桿喉部齒頂圓直徑：da1=d1+2ha=59.28mm蝸桿齒頂圓弧半徑：Ra1=a-0.5da1=150.36mm蝸桿齒根圓弧半徑：Rf1=a-0.5df1=163.144mm周節(jié)角：蝸桿包容蝸輪齒數(shù)：Z’=Z2/10=4蝸桿工作包角之半：蝸桿工作部分長(zhǎng)度：蝸桿最大根徑：蝸桿最大外徑：蝸桿喉部螺旋導(dǎo)角：分度圓壓力角：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,A0=104.5mm。I軸：P=10.89kwnⅠ=953r/min取dⅠ=30mm,故I軸可設(shè)計(jì)為齒輪軸。軸I的結(jié)構(gòu)如圖5.2圖5.2軸Ⅰ結(jié)構(gòu)圖軸II：P=10.352kwn=153.71r/minA0=104.5mm軸II結(jié)構(gòu)如圖5.3圖5.3軸Ⅱ結(jié)構(gòu)圖軸III：P=9.841kwn=32.023r/minA0=104.5mm軸III的結(jié)構(gòu)圖5.4圖5.4軸Ⅲ結(jié)構(gòu)圖軸Ⅳ：P=9.355kwn=7.071r/min由材料40Cr查表取得：A0=104.5軸Ⅳ的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖5.5：圖5.5軸Ⅳ圖因小軸直徑dⅠ－Ⅱ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=14942.08N·m。選用ZL10聯(lián)軸器〔GB5015－85,其公稱轉(zhuǎn)矩為31500N·m。5.6.2軸的校核計(jì)算1.軸的彎矩計(jì)算由于Ⅳ軸的作為輸出軸其轉(zhuǎn)速最小,扭距最大故只對(duì)Ⅳ軸進(jìn)行校核計(jì)算。Ⅳ軸的支承跨距L=155+14+108+60=337mm。由軸結(jié)構(gòu)圖5.5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＝1.26×107N·mmb>直徑：已知d=570mmc>求圓周力：Ft=2T/d=44211Nd>求徑向力Fr:Fr=Ft×tanα=44211×tan200=16091.316Ne>求支反力：RV1、RV2、RH1、RH2RV1＝11579.063N,RV2＝4512.253NRH1＝31813.555N,RH2＝12397.455Nf>彎矩：MH=3.706×106N.mmMV=1.349×106N·mmg>總彎矩：h>扭矩：αT=0.6×1.25×107=7.56×106N·mm〔α＝0.6i>計(jì)算當(dāng)量彎矩：圖5.6軸Ⅳ彎扭距圖將上述結(jié)果列表5.2：表5.2軸Ⅳ彎扭距計(jì)算結(jié)果載荷水平面H垂直面支反力R<N>RH1=31813.553NRH2=12397.455NRV1=11579.063NRV2=4512.253N彎矩M<N·mm>MH=1.094×106N·mmMV=3.006×106N·mm總彎矩<N·mm>M＝3.199×106N·mm扭矩T<N·mm>αT＝7.56×106N·mm當(dāng)量彎矩McaMca＝8.527×106N·mm2.軸強(qiáng)度校核[σ-1]=70MPa,因σca<[σ-1]=70MPa,所以安全。3.軸疲勞強(qiáng)度校核<1>確定危險(xiǎn)截面因截面A、Ⅱ、Ⅲ受力要比Ⅵ、Ⅶ處小,所以截面A、Ⅱ、Ⅲ無(wú)需校核。因截面Ⅵ、Ⅶ處采用過(guò)盈配合,所以應(yīng)力最集中,但截面Ⅵ不受扭矩作用,軸徑也比截面Ⅶ處大,故只對(duì)截面Ⅶ校核。截面B處雖受力很大,但應(yīng)力集中明顯校截面Ⅶ小,軸徑也比截面Ⅶ大,所以截面B處不需校核。<2>截面Ⅶ左側(cè)a．抗彎截面系數(shù)：b．抗扭截面系數(shù)：c．左側(cè)彎矩：d．扭矩：T=1.26107N·mme．彎曲應(yīng)力：f．剪切應(yīng)力：g．軸材為40Cr,查文獻(xiàn)得：應(yīng)力集中系數(shù)：材料敏感系數(shù)：尺寸系數(shù)：軸表面質(zhì)量系數(shù)：軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理：材料特征系數(shù)取則：故安全。<3>截面IV右側(cè)a．抗彎截面系數(shù)：b．抗扭截面系數(shù)：c．右側(cè)彎矩：d．扭矩：T=1.26107N·mme．彎曲應(yīng)力：f．剪切應(yīng)力：g．查文獻(xiàn)得：,于是：,h．軸按磨削加工,質(zhì)量系數(shù)：i．軸IV右截面處的安全系數(shù)為：則：故安全。因在傳動(dòng)時(shí)無(wú)較大的瞬間過(guò)載和嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱,故無(wú)須靜強(qiáng)度校核。<5>軸承的選擇選擇軸承類型的依據(jù)：安裝軸承處的最小直徑和軸承所受負(fù)荷的大小、方向及性質(zhì)；軸向固定形式；調(diào)心性能要求；剛度要求；轉(zhuǎn)速與工作環(huán)境等。a．軸I、軸II、軸Ⅲ軸承的選擇因?yàn)檩S的軸向載荷幾乎沒(méi)有,徑向載荷遠(yuǎn)大于軸向載荷,故軸向載荷可忽略不計(jì),且轉(zhuǎn)速較高,由文獻(xiàn)選擇同類型的深溝球滾動(dòng)軸承如表5.3。表5.3軸承參數(shù)軸號(hào)軸承型號(hào)外形尺寸〔mm安裝尺寸〔mm額定動(dòng)載荷〔kN額定靜載荷〔kNDDB軸I60063055133649113.28.30軸II60094575165161121.014.8軸Ⅲ6016801252287118147.539.8b．軸Ⅳ軸承的選擇因?yàn)辇X輪傳動(dòng)采用直齒傳動(dòng),故軸向力幾乎為零,僅受徑向作用力,選用單列圓柱滾了軸承,參照工作要求并依據(jù)dⅡ－Ⅲ＝126mm,選用32126,其尺寸：d×D×T=130×200×33,Cr=152,Cor=125kN,N0=2400r/min。5.7軸承校核因?yàn)檩敵鲚S=4\*ROMANIV傳遞的扭矩、受力比其它軸承大,所以只對(duì)與輸出軸=4\*ROMANIV配合的軸承進(jìn)行校核即可。5.7.1軸承參數(shù)Cr=152kNCor=125kNN0=2400r/min預(yù)期壽命：；實(shí)際參數(shù)：n=7.071r/minT=1.26107N·mmP=9.355kw5.7.2求軸承受到的徑向力因,所以只對(duì)軸承左側(cè)校核即可。載荷系數(shù)：。則有當(dāng)量載荷：5.7.3驗(yàn)算軸承壽命故可達(dá)到預(yù)計(jì)壽命要求,安全。5.8鍵的校核平鍵傳遞扭矩時(shí),其主要失效形式是工作面壓潰,因此,通過(guò)計(jì)算工作面上的壓力進(jìn)行條件性強(qiáng)度校核。許用壓力=150MPa,計(jì)算公式。聯(lián)軸器端平鍵：故合適。對(duì)齒輪輪轂上平鍵：則有：采用雙鍵：,則雙鍵合格。6設(shè)備的維護(hù)、潤(rùn)滑與維修1、根據(jù)機(jī)器潤(rùn)滑示意圖中規(guī)定,按要求對(duì)各油杯潤(rùn)滑和人工潤(rùn)滑點(diǎn)進(jìn)行加油。2、按卷板機(jī)規(guī)定的參數(shù)進(jìn)行卷板,卷板厚度12mm,最大長(zhǎng)度2000mm,卷板材料的屈服極限小于250Mpa。3、接通電源后,進(jìn)行下輥正反兩個(gè)方向和上輥升降運(yùn)動(dòng),檢查各運(yùn)動(dòng)有無(wú)不正常的卡死現(xiàn)象。4、嚴(yán)格按卷板加工程序和操作方法進(jìn)行操作,在上輥升降到極限位置時(shí),要十分注意設(shè)備的安全運(yùn)行。5、當(dāng)主傳動(dòng)停機(jī)后,方可進(jìn)行上輥的升降,翻轉(zhuǎn)軸承的傾倒復(fù)位和上輥的翹起。6、在運(yùn)行過(guò)程中,若發(fā)現(xiàn)有不規(guī)則的噪音、沖擊等不正常現(xiàn)象,應(yīng)立即停機(jī)檢查。7、操作中各人員要互相協(xié)調(diào),聽(tīng)從卷板負(fù)責(zé)人的指揮,沒(méi)有口令,禁止開(kāi)動(dòng)機(jī)器。8、進(jìn)行卷板操作時(shí)應(yīng)十分注意手被鋼板壓住和鋼板一起卷進(jìn)。9、用行車起吊鋼板或卷筒時(shí),注意不要和機(jī)器發(fā)生碰撞。卷板結(jié)束后,做到工完料盡場(chǎng)地清,并做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)工作,及時(shí)關(guān)閉電源。7設(shè)計(jì)可行性分析近年來(lái),隨著國(guó)民思想的提高,廣大民眾對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求也越來(lái)越高,目前各國(guó)對(duì)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)制定的要求也隨之增高,同時(shí),為了更好的提高環(huán)境質(zhì)量各國(guó)也制定了相應(yīng)的一些法律法規(guī)。對(duì)此,在對(duì)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)當(dāng)中考慮如何降低機(jī)械設(shè)備對(duì)環(huán)境的污染是至關(guān)重要的。機(jī)械設(shè)備的環(huán)保性是指在設(shè)備進(jìn)行作業(yè)時(shí)保護(hù)環(huán)境的性能,這里的環(huán)境是指作業(yè)人員的工作環(huán)境和作業(yè)區(qū)周圍的環(huán)境。在機(jī)械設(shè)備作業(yè)過(guò)程中污染環(huán)境的因素有噪聲、振動(dòng)及廢