版軋輥機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書

完滿版軋輥機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書完滿版軋輥機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書完滿版軋輥機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書1、設(shè)計(jì)任務(wù)

1.1項(xiàng)目說明

圖5.1所示軋機(jī)是由送料輥送進(jìn)鑄坯，由工作輥將鑄坯制成必定尺寸的方形、矩形或圓形截面坯料的初軋機(jī)。它在水平面內(nèi)和鉛垂面內(nèi)各部署一對(duì)軋輥（圖中只畫出了鉛垂面內(nèi)的一對(duì)軋輥）。兩對(duì)軋輥交替軋制。軋機(jī)中工作輥中心M應(yīng)沿軌跡mm運(yùn)動(dòng)，以適應(yīng)軋制工作的需要。坯料的截面形狀由軋輥的形狀來保證。在金屬變形區(qū)模的末段，應(yīng)是與軋制中心線平行的直線段，在此直線段內(nèi)軋輥對(duì)軋件進(jìn)行平坦，以除去軋件表面因周時(shí)期歇軋制惹起的漣漪。所以，希望該平坦段L盡可能長(zhǎng)些。軋制是在鉛垂面和水平面內(nèi)交替進(jìn)行的，當(dāng)一面內(nèi)的一對(duì)軋輥在軋制時(shí)，另一面軋輥正處于空回程中。從實(shí)質(zhì)構(gòu)造考慮，軋輥的軸向尺寸總大于軋制品截面寬度，所以，要防備兩對(duì)軋輥交錯(cuò)而過時(shí)發(fā)生碰撞。為此，軋輥中心軌跡曲線mm除要有適應(yīng)的形狀外，還應(yīng)有足夠的張口度h，使軋輥在空行程中能讓出足夠的空間，保證與軋制行程中的軋輥不發(fā)生“攔路”相撞的狀況。在軋制過程中，軋件要遇到向后的推力，為使推力盡量小些，以減少送料輥的載荷，故要求軋輥與軋件接觸時(shí)咬入角盡量小些。

圖1.1

-1-

圖1.2圖1.3

1.2原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求

依據(jù)軋制工藝，并考慮減少設(shè)施的載荷，對(duì)軋輥中心點(diǎn)M的軌跡可提出以下基本要

求：

軋輥中心點(diǎn)M的軌跡在AB段要求知足圖5.2的曲線，張口度h大于140mm,咬入角

約為25，坯料的單邊最大壓下量約為50mm，從咬入到平坦段結(jié)束的長(zhǎng)度l約

270mm，平坦階段長(zhǎng)度L約為100mm.。

2)軋制過程中所受的生產(chǎn)阻力如圖5.3所示，工作輥重15kg。

實(shí)現(xiàn)軋制鋼1500mm/min的生產(chǎn)效率。

4)為調(diào)整制造偏差惹起的軌跡變化或改換軋輥后要求張口度有稍許變化，所選機(jī)構(gòu)應(yīng)能

便于調(diào)理軋輥中心的軌跡。

5）要求在一個(gè)軋制周期中，軋輥的軋制時(shí)間盡可能長(zhǎng)些，行程速度比系數(shù)K=1.2，機(jī)器

運(yùn)動(dòng)不平均系數(shù)不超出0.05；

6）力源為三相380伏交流電，電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450~1500rpm。

1.3設(shè)計(jì)任務(wù)

軋輥機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)，并以1張2號(hào)圖紙表述設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)圖及運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。

2）軋輥機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析與力的分析（分析法），并供給予下結(jié)果：

軋輥中心M運(yùn)動(dòng)位移、速度和加快度曲線；原動(dòng)件均衡力矩曲線，機(jī)架總反力曲線，等效

驅(qū)動(dòng)力矩和阻力矩曲線，等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；電機(jī)型號(hào)（功率、額定同步轉(zhuǎn)速）。

-2-

3）編寫設(shè)計(jì)說明書。

2、機(jī)構(gòu)選型及討論

1）、凸輪--連桿組合機(jī)構(gòu)（如圖2.1）

長(zhǎng)處：能正的確現(xiàn)隨意復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡。

弊端：凸輪廓線設(shè)計(jì)復(fù)雜，加工困難。

2）、連桿機(jī)構(gòu)（如圖2.2）

圖2.2

-3-

長(zhǎng)處：可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軌跡的設(shè)計(jì)要求，能夠傳動(dòng)較大動(dòng)力，幾何形狀簡(jiǎn)單便于加工。

弊端：不可以夠正的確現(xiàn)軌跡，且累計(jì)偏差較大：不適于用在高速場(chǎng)合。

3、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)）

3.1尺寸設(shè)計(jì)

圖譜法（見參照文件【2】(德)K.洛克,K.-H.莫德勒編著機(jī)械原理分析、綜合、優(yōu)

化北京：機(jī)械工業(yè)第一版社，2003第二章機(jī)構(gòu)系統(tǒng)學(xué)四桿機(jī)構(gòu)的連桿曲線中

圖2.51曲柄搖桿機(jī)構(gòu)AABB不一樣樣連桿點(diǎn)K的連桿曲線）00

依據(jù)M點(diǎn)軌跡采納較湊近的圖，查出各桿桿長(zhǎng)，詳細(xì)尺寸如圖3.1

圖3.1

3.2考證行程速比系數(shù)K

18018025>1.2k1801.32180254、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及力的分析（數(shù)學(xué)模型）

4.1運(yùn)動(dòng)分析

桿組法：

XA0,YA0,VAx0,VAy0,AAx0,AAy0

-4-

XBXALabcos1,YBXALabsin1VByVAy(YBYA)YA,VBxVAx(XBXA)XBABxAAx2(XBXA)(YBYA)2XB,AByAAy2(YBYA)(XBXA)2YB2XCXBLbccos2YCYBLbcsin2VCxVBx2(YCYB)VCyVBy2(XCXB)d(XDXB)2(YDYB)2arctanYDYBXDXBd2Lbc2Lcd2arccos2dgLcd

2

(VDxVBx)(XCXD)(VDyVBy)(YCYD)2(YCYD)(XCXB)(YCYB)(XCXD)(VDxVBx)(XCXB)(VDyVBy)(YCYB)3(YCYD)(XCXB)(YCYB)(XCXD)VDxVDy02(YCYB)3(YCYD)E2(XCXB)3(XCXD)F2E(XCXD)F(YCYD)(YCYD)(XCXB)(YCYB)(XCXD)3E(XCXB)F(YCYB)(YCYD)(XCXB)(YCYB)(XCXD)

-5-

ACxABx22(XCXB)2(YCYB)ACyABy22(YCYB)2(XCXB)

222arccosLbcLbmLcm2LbcLbm

422XEXBLbmsin4YEYBLbmcos4VExVBx2Lbmcos4VEyVBy2Lbmsin4AExABx22Lbmsin42Lbmcos4AEyABy22Lbmcos42Lbmsin4M點(diǎn)和E點(diǎn)是一個(gè)4.2機(jī)構(gòu)力的分析分析法：以以下圖(M是將軋輥的重力和阻力和BCM重力都轉(zhuǎn)移到B點(diǎn)上的力矩)M(PM+FMx-FMy)LbmsinPBCMLbncos34-22

2MBCM=PBCMLBN12g

23MCD=PCDLCD12g

XNXBXCXM3YBYCYMYN3

LBN(XBXN)2(YY)2BNFAB(n)=PABLabw22g

-6-

FBCM(n)=PBCMLBNw222gFBCM()=PBCMLBN22g圖FCD()=PCDLCD32gMB02FCxLABsin2FCyLBCcos2MPLBN204gMD0FCxLCDsin5FCyLCDcos5PCDLCDcos5PCDLCD23PCDLCD230212g4g關(guān)于BC桿FX0FCxPLBNsin32PLBN22cos3FBx02g2gFY0FCyPLBNcos32PLBN22sin3PFByFMy02g2g關(guān)于AB桿（如圖）所示PABLABcos1FBxLABsin1MdFByLABcos10FX0FBxPABLAB2cos1FAX0FY0FByFAyPABLAB2sin1PAB關(guān)于CD桿（如圖）FX0圖

-7-

PCDLCD3sin5FCxPCDLCD22cos50FDx2g2gFY0

PCDLCD3cos5PCDLCD22sin5PCDFCy0FDy2g2g

圖

-8-

解得：

等效阻力矩Mr

等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

FMyVMy

nVsi)2mJeMi(Jsj(j)i1j1V22VVV2VByVCyVMy222AxVByCxMxVVCyBxCx223322JeMAB(2)MBCM(2)MCD2JABJBCM(2)2JCD(3)2此中

JABMABLAB2；JBCMMBCMLBN2；JCDMCDLCD2312322VBxVCxVMx2VBy2VABVAxVByVBCMVCyVMy2；33222VCDVCxVCy22

VAB、VBCM、VCD為桿AB、桿BCM、桿CM質(zhì)心的速度。

-9-

5、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖

見附錄二

6、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

因?yàn)長(zhǎng)≈100mm,生產(chǎn)率為1500mm/min,所以曲柄轉(zhuǎn)速n0=1500=15r/minn021521.57rad/s10060602又因?yàn)?，電機(jī)轉(zhuǎn)速為1450~1500rpm,取1500rpm1500所以，i==15=100n0因?yàn)閭鲃?dòng)比較大，我們采納了混淆輪系作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)擁有構(gòu)造緊湊，體積小，能傳動(dòng)大功率的特色。傳動(dòng)系統(tǒng)如圖6.1。各齒輪齒數(shù)機(jī)傳動(dòng)比計(jì)算以下：各輪齒數(shù)：z1=26z2=50z‘2=18z3=94z3'=18z4=35z5=88帶輪直徑：dd1=125mmdd2=200mm所以傳動(dòng)比i帶=dd2200=1.6=dd1125

35

4

2

2'13'

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

-10-

6.1

對(duì)差動(dòng)輪系來說，有HHn1n5z2z350941175i13i15n3n5z1z2'2618117即n1n51175(a)n3n5117對(duì)定軸輪系來說，有i3'5n3,z58844n5z3'18944即(b)n3'9n544因?yàn)辇X輪3’和3為一個(gè)構(gòu)件，故(c)n3n3'9n5將(c)式帶入(a)式得n1n5117544n51179n5整理后可得i15n160.14n5故ii帶i151.660.1496.224

7、小結(jié)

設(shè)計(jì)終于要做完了，固然看上去只有薄薄的一本紙，但此中濃縮的勤勞和汗水，倒是這些值中看不出來的，而我們獲得的遠(yuǎn)比這多得多，甚至受用一世。

我和徐寅峰分到一組，第一我們要戰(zhàn)勝的是合作問題，男生女生一組必定沒有男生和男生那么方便，討論的時(shí)間也極少，不想男生們睡覺前在臥室還能夠夠討論，這是第一大問題。

但是我們配合得很好，每一個(gè)人都獨(dú)立的思慮，此后在有效的時(shí)間整合討論，得出最優(yōu)結(jié)果。

鍛煉了我們獨(dú)立思慮，綱領(lǐng)挈領(lǐng)的能力。

第二，開始認(rèn)為我們的問題很簡(jiǎn)單，機(jī)構(gòu)確立了，很一般的四桿，我們都有點(diǎn)輕敵，但是真實(shí)的分析起來卻沒有想象的那么簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單，所以我們學(xué)會(huì)了對(duì)任何一件事都要仔細(xì)對(duì)待，不要眼妙手低。本來word文檔也不是那么簡(jiǎn)單就寫好的！

第三，我們都感覺能夠很好的合作才是最大的收獲。此刻不論工作也好、學(xué)習(xí)也好，都

要與人交流交流，此次課程設(shè)計(jì)給我們供給了一個(gè)合作交流的機(jī)會(huì)。對(duì)我們此后步入社會(huì)走

-11-

上工作崗位，供給了莫大的幫助。

第四，此次課程設(shè)計(jì)我們用到了很多從前學(xué)過的知識(shí)、軟件，我們又一次從頭堅(jiān)固了這

些知識(shí)，同時(shí)也學(xué)到了很多新的東西。比方，對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析是在上學(xué)期的課程中學(xué)的，

此次我們又用到了，我們對(duì)課程上講的方法有了深入的理解，也知道了在什么狀況下能夠用

到這些方法。

最后，感謝老師的指導(dǎo)，我們對(duì)課程有了深入的理解，學(xué)過的知識(shí)也獲得了堅(jiān)固。

附錄一源程序

VisualBasic

DimLab,Lbc,Lcd,Lad,w,w2,w3,jd,d,j1,j2,j7,E,F,e2,e3AsDouble

DimFax,Fay,Fbx,Fby,Fcx,Fcy,Fdx,Fdy,Md,Mr,p,Pab,Pbcm,Pcd,Pn,PmAsDoubleDimj3,j4,j5,j6,j0AsDouble

DimMm,Mbcm,Mcd,Fabn,Fbcmn,Fbcm7,Fcdn,Fcd7AsDoubleDimxn,yn,LbnAsDouble

DimiAsInteger

PrivateSubcmdstart_Click()

DimxlAppAsExcel.Application

DimxlBookAsExcel.Workbook

DimxlSheetAsExcel.Worksheet

SetxlApp=NewExcel.Application

'---------------------------------------------------

Lab=txtLab.Text

Lbc=txtLbc.Text

Lcd=txtLcd.Text

Lad=txtLad.Text

Lbm=txtLbm.Text

Lcm=txtLcm.Text

-12-

w=txtW.Text

jd=txtjd.Text

xa=txtxa.Text

xb=txtya.Text

xd=txtxd.Text

yd=txtyd.Text

Fori=1To90

j0=(jd+i)*0.017453292*4

xb=xa+Lab*Cos(j0)

yb=ya+Lab*Sin(j0)

Vbx=-w*Sin(j0)

Vby=w*Cos(j0)

Abx=-w*w*Cos(j0)

Aby=-w*w*Sin(j0)

d=Sqr((xd-xb)*(xd-xb)+(yd-yb)*(yd-yb))

j1=Atn((yd-yb)/(xd-xb))

j2=Atn(-((d*d+Lbc*Lbc-Lcd*Lcd)/(2*d*Lbc))/Sqr(-((d*d+Lbc*Lbc-Lcd*Lcd)

(2*d*Lbc))*((d*d+Lbc*Lbc-Lcd*Lcd)/(2*d*Lbc))+1))+2*Atn(1)j3=j1+j2'-------注意正負(fù)號(hào)的改正

xc=xb+Lbc*Cos(j3)

yc=yb+Lbc*Sin(j3)

j4=Atn((yc-yd)/(xc-xd))

w2=((Vdx-Vbx)*(xc-xd)+(Vdy-Vby)*(yc-yd))/((yc-yd)*(xc-xb)-(yc-yb)*(xc-xd))

w3=((Vdx-Vbx)*(xc-xb)+(Vdy-Vby)*(yc-yb))/((yc-yd)*(xc-xb)-(yc-yb)*(xc-xd))

Vcx=Vbx-w2*(yc-yb)

Vcy=Vby+w2*(xc-xb)

'------------------加快度分析

Adx=0

Ady=0

E=Adx-Abx+w2*w2*(xc-xb)-w3*w3*(xc-xd)

F=Ady-Aby+w2*w2*(yc-yb)-w3*w3*(yc-yd)

e2=(E*(xc-xd)+F*(yc-yd))/((xc-xb)*(yc-yd)-(xc-xd)*(yc-yb))

e3=(E*(xc-xb)+F*(yc-yb))/((xc-xb)*(yc-yd)-(xc-xd)*(yc-yb))

Acx=Abx-w2*w2*(xc-xb)-e2*(yc-yb)

Acy=Aby-w2*w2*(yc-yb)+e2*(xc-xb)

'------------

j7=Atn(-((Lbc*Lbc+Lbm*Lbm-Lcm*Lcm)/(2*Lbc*Lbm))/Sqr(-((Lbc*Lbc+Lbm*Lbm-Lcm*Lcm)/(2*Lbc*Lbm))*((Lbc*Lbc+Lbm*Lbm-Lcm*Lcm)/(2*Lbc*

-13-

Lbm))+1))+2*Atn(1)

j3=j1+j2'-------注意正負(fù)號(hào)的改正

j4=j7-j3-1.5707

xm=xb-Lbm*Sin(j4)

ym=yb-Lbm*Cos(j4)

Vmx=Vbx-w2*Lbm*Cos(j4)

vmy=Vby+w2*Lbm*Sin(j4)

Amx=Abx+w2*w2*Lbm*Sin(j4)-e2*Lbm*Cos(j4)

Amy=Aby+w2*w2*Lbm*Cos(j4)+e2*Lbm*Sin(j4)

'--------------------力分析

g=9.8

q=0.45

Pm=147

If(i>=0Andi<48)Or(i>69Andi<=360)Then

'---------------繪制生產(chǎn)阻力爭(zhēng)

Fmy=0

ElseIfi>=48Andi<=53Then

Fmy=30

ElseIfi>=53Andi<=61Then

Fmy=-2.5*i+162.5

Else

Fmy=10

EndIf

Pab=q*Lab'--------q是線密度，最后需要確立

Pbcm=q*Lbc+q*Lbm+q*Lcm

Pcd=q*Lcd

xn=(xb+xc+xm)/3

yn=(yb+yc+ym)/3

Lbn=Sqr((yb-yn)^2+(xb-xn)^2)

j5=Atn((yn-yb)/(xn-xb))

Mm=(Pm-Fmy)*Lbm*Sin(j4)-Pbcm*Lbn*Cos(j5)/2'Fmy還未表示，Pm需要輸入

Mbcm=Pbcm*Lbn^2*e2/(12*g)

Mcd=Pcd*Lcd^2*e3/(12*g)

Fabn=Pab*Lab*w^2/(2*g)

Fbcmn=Pbcm*Lbn*w2^2/(2*g)

Fcdn=Pcd*Lcd*w3^2/(2*g)

Fbcm7=Pbcm*Lbn*e2/(2*g)

Fcd7=Pcd*Lcd*e3/(2*g)

-------------力分析

Fcy=((Fcd7*Lcd)*Lbc*Sin(j3)/2+(Pcd*Lcd)*Lbc*Cos(j4)*Sin(j3)/2+Mcd*Lbc*Sin(j3)-M*Lcd*Sin(j4)-(Fbcm7*Lbn)*Lcd*Sin(j4))/(Lbc*(Lcd*(Cos(j3)*Sin(j4)-Cos(j4)*Sin(j3))))

Fcx=(Fcy*Lbc*Cos(j3)+M+Mbcm+Fbcm7*Lbn/2)/(Lbc*Sin(j3))

Fbx=Fcx+Fbcm7*Sin(j5)+Fbcmn*Cos(j5)

-14-

Fby=Fcy+Fbcm7*Cos(j5)-Fbcmn*Sin(j5)-p+Fmy

Md=Pab*Lab*Cos(j0)/2+Fbx*Lab*Sin(j0)-Fby*Lab*Cos(j0)

Fax=Fbx+Fabn*Cos(j0)

Fay=Pab-Fby-Fabn*Sin(j0)

Fdx=Fcx+Fcdn*Cos(j4)-Fcd7*Sin(j4)

Fdy=Pcd+Fcy-Fcdn*Sin(j4)-Fcd7*Cos(j4)

Mr=Fmy*vmy/w

Vab=Sqr((Vbx/2)^2+(Vby/2)^2)

Vbcm=Sqr(((Vbx+Vcx+Vmx)/3)^2+((Vby+Vcy+vmy)/3)^2)

Vcd=Sqr((Vcx/2)^2+(Vcy/2)^2)

Jab=Pab*Lab^2/3

Jbcm=Pbcm*Lbn^2/12

Jcd=Pcd*Lcd^2/3

Je=Pab*(Vab/w)^2+Pbcm*(Vbcm/w)^2+Pcd*(Vcd/w)^2+Jab+Jbcm*(w2/w)

^2+Jcd*(w3/w)^2

FA=Sqr(Fax^2+Fay^2)

FD=Sqr(Fdx^2+Fdy^2)

'xlSheet.Cells(i+1,1).Value=txtLab.Text

xlSheet.Cells(i+1,2).Value=txtW.Text

xlSheet.Cells(i+1,3).Value=txtjd.Text

xlSheet.Cells(i+1,4).Value=xm

xlSheet.Cells(i+1,5).Value=ym

xlSheet.Cells(i+1,6).Value=Vmx

xlSheet.Cells(i+1,7).Value=vmy

xlSheet.Cells(i+1,8).Value=Amx

xlSheet.Cells(i+1,9).Value=Amy

xlSheet.Cells(i+1,10).Value=FA

xlSheet.Cells(i+1,11).Value=FD

xlSheet.Cells(i+1,12).Value=Md

xlSheet.Cells(i+1,13).Value=Fmy*1000

xlSheet.Cells(i+1,14).Value=Mr*1000

xlSheet.Cells(i+1,15).Value=Je

xlSheet.Cells(1,4).Value="M點(diǎn)橫坐標(biāo)"

xlSheet.Cells(1,5).Value="M點(diǎn)縱坐標(biāo)"

xlSheet.Cells(1,6).Value="M點(diǎn)橫向加快度"

xlSheet.Cells(1,7).Value="M點(diǎn)縱向速度"

xlSheet.Cells(1,8).Value="M點(diǎn)橫向加快度"

xlSheet.Cells(1,9).Value="M點(diǎn)縱向加快度"

xlSheet.Cells(1,10).Value="機(jī)架A點(diǎn)總反力"

xlSheet.Cells(1,11).Value="機(jī)架D點(diǎn)總反力"

xlSheet.Cells(1,12).Value="等效驅(qū)動(dòng)力矩"

xlSheet.Cells(1,13).Value="工作阻力"

xlSheet.Cells(1,14).Value="等效阻力矩"

xlSheet.Cells(1,15).Value="等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量"

-15-

Nexti

'----------------------------------------------------

單桿運(yùn)動(dòng).xls"

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