機械彎管機畢業(yè)設(shè)計.doc

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1、機械彎管機設(shè)計 摘 要 隨著工業(yè)社會的發(fā)展，各式各樣的家電，交通工具等工業(yè)產(chǎn)品得到了更大范圍的普及， 隨著這些產(chǎn)品多樣化的發(fā)展，相應(yīng)的非標準零部件的需求也越來越大。彎管機作為一種 針對管件成型而被設(shè)計制造的非標準設(shè)備，在以后的工業(yè)發(fā)展中的作用正在慢慢凸現(xiàn)出 來。設(shè)計出符合不同作用需要同時維護方便，經(jīng)濟的彎管機顯得更為重要。 彎管機的機構(gòu)設(shè)計在整個彎管機的設(shè)計中舉足輕重，本文將詳細論述機械彎管機設(shè) 計過程，同時畫出了必要的零部件圖以及裝配圖。此彎管機采用滾彎式彎管原理，采用 異步電機提供動力，同時配有蝸輪蝸桿減速器，足以滿足小型作坊企業(yè)的生產(chǎn)需要。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：彎管機；非標準設(shè)備；機構(gòu)設(shè)計；

2、滾彎式原理 The design of Pipe bending machine Abstract With the development of industrial society,Every kind of home appliances, vehicles and other industrial products by the popularity of a wider range of.With the development of the diversified products,non standard parts corresponding demand is also gr

3、owing.For pipe forming and design of non-standard equipment manufacturing as the pipe bending machine, in the future development of industry is slowly emerged.Design to meet the different needs and convenient maintenance, bender economy is more important. Bender design in the design of consequence i

4、n the bending machine.In this paper, the design process in detail small simple bender mechanism.At the same time to draw the necessary spare parts diagram and transmission assembly drawing.This pipe bending machine with bending type bender principle, the use of asynchronous motor to provide power, a

5、t the same time with the worm gear reducer, enough to meet the need of the production of small workshops of enterprises. Key words: Pipe bending machine;Non standard equipment;Mechanism Design;Roll type principle. 目 錄 摘摘 要要 I Abstract. II 1 緒緒 論論1 1.1 課題的研究背景1 1.2 課題的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀2 1.3 課題設(shè)計的方向以及意義3 2 總體設(shè)

6、計方案的擬定總體設(shè)計方案的擬定5 2.1 彎管機的基本原理與選擇5 3 機構(gòu)設(shè)計機構(gòu)設(shè)計8 3.1 工件的工藝分析8 3.2 彎曲力矩的計算8 3.3 選取電動機9 3.4 機構(gòu)傳動比的計算與分配10 3.5 各級傳動裝置的轉(zhuǎn)矩以及功率計算11 3.6 電動機與渦輪蝸桿減速器之間的傳動帶的計算選取12 3.7 蝸輪蝸桿減速箱的計算與擇取14 3.8 聯(lián)軸器的計算和擇取14 3.9 軸承的選擇15 3.10 軸的計算與設(shè)計及校核15 3.11 齒輪的設(shè)計與計算20 3.12 大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計23 3.13 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計24 4 機構(gòu)設(shè)計機構(gòu)設(shè)計26 4.1 蓋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計

7、算26 4.2 彎管機整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計及其參數(shù)的計算26 4.3 擋料架結(jié)構(gòu)設(shè)計29 總總 結(jié)結(jié)32 I 致致 謝謝33 參考文獻參考文獻34 加 Q 1037774652 有多張 CAD 圖紙，開題報 告 0 機械彎管機設(shè)計 1 緒 論 1.1 課題的研究背景 工業(yè)一直是衡量一個國家發(fā)展水平的重要依據(jù)，在以往，常常以鋼材廠量多少 作為衡量工業(yè)發(fā)展水平的標志，但是隨著工業(yè)水平的發(fā)展，衡量工業(yè)發(fā)展水平的標 準也越來越多。其中接機械工業(yè)的發(fā)展水平便是其中一條重要的標準。因為機械工 業(yè)負擔著為工業(yè)，農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)提供性能優(yōu)異，操作安全的技術(shù)設(shè)備的重任，同時， 機械工業(yè)的進步在很大程度上影響著一個國家的交通

8、，國防，經(jīng)濟發(fā)展等重要方面， 可以說機械工業(yè)擔負著一個國家發(fā)展進步的脊梁作用。而在機械加工生產(chǎn)中，一部 分設(shè)備的生產(chǎn)裝配所需要的零件是可以直接訂購的標準件，而另外一些則是需要專 門設(shè)計和制造的非標準件。所以非標準件的設(shè)計制造關(guān)系到工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率以 及生產(chǎn)質(zhì)量。對于這樣的非標準件，對于需求進行設(shè)計，更為重要的是如何進行加 工。在機械工業(yè)中， 專門用于生產(chǎn)非標準件的設(shè)備叫做非標設(shè)備。而在非標準件中， 管材是應(yīng)用的非常多的一種零件。例如汽車剎車的液壓油管。由于汽車的剎車原理 是兩個剎車片通過液壓油提供的壓力加緊剎車盤，從而達到剎車的目的，所以液壓 油管的好壞決定了汽車制動距離的遠近。不單單只限于

9、汽車的液壓油管，管件的應(yīng) 用十分廣泛，包括汽車，鍋爐的熱導(dǎo)管，冰箱背后的輸送管等等，所以管材成型的 工藝要求十分重要。折彎機就是其中一種被廣泛使用的用于管材彎曲塑性的非標準 設(shè)備。不同類型的彎管機在廣泛的工業(yè)加工中起到了舉足輕重的作用。而在目前的 彎管機市場里，絕大部分的彎管機都是數(shù)控液壓彎管機，這種彎管機的體積較大， 同時造價昂貴，維修不便。也有少部分的機械彎管機，但由于設(shè)備設(shè)計過于老舊原 因，機械彎管機同樣占地面積大(由于其夾緊裝置的原因，機身長度一般子啊 3.55m 之間)，而且操作不方便。而在現(xiàn)實生活中，有很多小型企業(yè)或者家庭作坊 需要一種價格便宜操作便捷的折彎機，能幫助他們完成一些簡

10、易管件的彎曲工藝。 針對這樣的市場需要，能否設(shè)計出滿足簡易加工需要的折彎機便是本課題的方向。 1 1.2 課題的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 在我國，由于工業(yè)進程起步較慢，所以在折彎機的研究生產(chǎn)方面我國起步較晚。 對于數(shù)控折彎機而言，第一臺數(shù)控折彎機由武昌造船廠于 1970 年 10 月研制，這是 我國自主研制的第一臺數(shù)控彎管機，此后我國的數(shù)控折彎機發(fā)展迅速，僅僅在三年 之后即 1973 年武昌造船廠又成功研制了 SKWG-2 型數(shù)控彎管機。此后，我國很多 企業(yè)都逐步研究出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的彎管機設(shè)備，其中比較具有代表性的企業(yè)有 黃石鍛壓機床廠，濟南鑄造鍛壓機械研究所，上海沖剪機床廠等企業(yè)單位。其中黃 石

11、鍛壓機床股份有限公司和濟南鑄造鍛壓機械研究所聯(lián)合先后完成了 w67K 一 100/3000!w67K 一 100/3100!w67K 一 100/3200 型數(shù)控三點板料折彎機。而在步入改 革開放后生產(chǎn)力解放的大浪潮中，我國的數(shù)控機床技術(shù)逐漸開始成熟。目前我國許 多大型企業(yè)都擁有了自動化程度很高的數(shù)控彎管機，這些高自動化，高作業(yè)精度的 彎管機很大程度上提高了我國工業(yè)生產(chǎn)水平。同時，我國現(xiàn)在也是世界上主要的彎 管機生產(chǎn)國，我國數(shù)控彎管機的產(chǎn)量一直能穩(wěn)居世界前列。 但是我們在看到自己進步的同時也應(yīng)當看到與其他西方國家的差距，早在上世 紀七十年代，美國就已經(jīng)研究出來了由計算機控制的數(shù)控彎管設(shè)備。這一

12、里程碑一 樣的技術(shù)革新，極大的提高了當時美國工業(yè)的管件工藝水平，間接的促進了美國加 工制造水平的又一次提高。而二十世紀八十年代，日本千代田工業(yè)株式會社在美國 研究成果上更進一步，成功研制了 M-1 型管料測量機和 EC、TC 兩種系列的數(shù)控彎 管機。而在九十年代，隨著數(shù)控技術(shù)的進一步發(fā)展，西方國家率先研制出了 CNC 彎 管機，這又是一次里程碑式的革新。其中意大利 ERCOLINA 彎管機在世界范圍內(nèi)都 是領(lǐng)先的水平。同時隨著靜液壓傳動技術(shù)以及氣動控制的革新與使用，彎管機的工 藝精度又達到了一個新的水平線。 2 圖圖 1.1 手動彎管機手動彎管機 圖圖 1.2 CNC 彎管機彎管機 1.3 課

13、題設(shè)計的方向以及意義 在針對以上問題的思考中，我們發(fā)現(xiàn)其實這樣的彎管機所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品主要 是用在一些家具器材的承重部件，以及一些液壓機、發(fā)動機等機器上液壓油輸送管 3 等，所以針對這些對于工藝精度要求不是太高的管件，從管件彎曲所需特性出發(fā)， 設(shè)計出一種操作方便，基本上能完成一些常見小口徑無縫鋼管的彎曲作業(yè)的彎管機。 同時相對于傳統(tǒng)的彎管機對其性能進行優(yōu)化，完成必要設(shè)計需要的同時減小機身體 積，使其在能完成不同材質(zhì)成分以及更多口徑型號的無縫鋼管作業(yè)要求的同時也能 一定程度上降低了機器制造成本。而采用異步制動電機的設(shè)計也能在降低了電氣操 作復(fù)雜程度的同時，提高作業(yè)精度。在機身結(jié)構(gòu)設(shè)計上，考慮到此

14、類彎管機作業(yè)環(huán) 境較為不規(guī)范，所以在機身設(shè)計上準備設(shè)計分層式結(jié)構(gòu)，即采用蓋板傳動機構(gòu) 中板電機和減速器底板的模式，同時對于機身四面進行包裹。 4 2 總體設(shè)計方案的擬定 2.1 彎管機的基本原理與選擇 圖圖 2.1 上圖 2.1 為常見的彎管機的工作原理視圖。工件通過夾緊裝置進行固定，工具 模轉(zhuǎn)動帶動工件進行彎曲運動，同時液壓系統(tǒng)對工件進行壓緊，定位銷進行輔助定 位，從而完成整個加工過程。而彎管機在完成一次彎管作業(yè)過程中，常見的彎曲工 件的方式有很多，可以按照彎曲形式，彎曲工作溫度，傳動方式等等分類。其中按 照彎曲形式可以分為，壓彎式，滾彎式，擠壓式和纏繞式。在此，主要列出兩種不 同彎曲形式的

15、彎管機原理，即碾壓式回彎的滾彎式（通過工具模提供彎矩，擋料輪 抵消力矩的方式）以及拉拔纏繞式彎曲原理（即通過夾緊塊將工件貼合在工具模上， 然后在導(dǎo)向塊的作用下進行彎曲作業(yè)）。 下圖 2.1.2 為滾彎式原理圖 圖 2.1.3 為纏 繞式原理圖。 5 圖圖 2.1.2 圖圖 2.2 下就兩種彎管原理的優(yōu)缺點作簡要分析： 6 兩者的優(yōu)點：滾彎式的彎管機可以用于圓管也可以完成方管作業(yè)，同時機構(gòu)簡 單。而纏繞式彎管機則主要是用于方管，但是作業(yè)精度更佳。 兩者的缺點：滾彎式作業(yè)精度不足，但是纏繞式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護不方便，同 時造價較高。 由于我們機構(gòu)設(shè)計的目的在于應(yīng)用在一些作坊以及小公司的簡易零部件加工

16、， 同時考慮到設(shè)備維護難度以及工作環(huán)境要求，滾彎式設(shè)計更能節(jié)約成本，同時由于 其結(jié)構(gòu)簡單，維護容易，故采用滾彎式。 而滾彎式彎管機的主要加工步驟是： 1.先用夾緊塊緊固鋼管，同時保證預(yù)留出足夠的直線長度以完成彎管工序。 2.啟動機器，進行彎曲作業(yè)。 3.完成彎曲作業(yè)后，松開夾持裝置，拿下管件后并且復(fù)位模具。 4.將管件平穩(wěn)置放于檢驗夾具上，用標準件檢查管形同時進行校正。 5.重復(fù)進行以上操作，直到工件滿足其工藝要求。 7 3 機構(gòu)設(shè)計 3.1 工件的工藝分析 要完成機構(gòu)設(shè)計，首先需要從工件本身工藝性質(zhì)出發(fā)，從而設(shè)計出能完成加工 工藝流程的工作機構(gòu)。此彎管機工件原料采用無縫鋼管，擬取材質(zhì)為 10

17、 號鋼，該鋼 管外徑為 d=30mm,管壁壁厚為 t=2mm 的管件作為目標管件進行工藝分析。管件在彎 曲過程中，當彎曲變形程度過大時，彎曲弧的外管壁則會變薄，甚至發(fā)生斷裂。而 弧的內(nèi)管壁則會變厚，可能會出現(xiàn)起皺。所以我們先考慮管件的加工特性。該管件 在彎曲作業(yè)時所能承受的最小彎曲半徑為 d*2=60mm,而在管件進行加工時，其加工 的彎曲半徑為 3.5 倍外徑（因為其壁厚小于 0.02d).即為 30*3.5=105mm，所以此管件 滿足彎曲半徑要求。下圖 3.1 和 3.2 分別為該類型管件的加工彎曲半徑示意圖以及 所能承受的最小彎曲半徑示意圖。 圖圖 3.1 加工彎曲半徑加工彎曲半徑 圖

18、圖 3.2 最小彎曲半徑最小彎曲半徑 注：在我們選擇彎管工件時應(yīng)當注意是否有該管件是否有裂紋，管 壁不能外凸。 3.2 彎曲力矩的計算 現(xiàn)計算完成該類型的鋼管所需提供的彎曲力矩 擬設(shè) 為鋼管內(nèi)徑r 為管材彎曲時的彈性應(yīng)力系數(shù)s 為管材彎曲時的屈服應(yīng)力系數(shù)b 為管材的壁厚t 8 為中性層的彎曲半徑（取=95） 則此時彎管力矩公式可以表示成 23 84 33 bs r ttr M 通過對管材彎曲時作業(yè)情況進行分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，管材在越來越小的彎曲 半徑的情況下時，我們得提供的力矩是越來越大的，所以當管件用進行作最小半徑 業(yè)的時候，此時我們所需提供的力矩便是該管件所需的臨界值。 =2079.46+

19、322.39=2402.03 Nm 23 8*333*2*264*208*2*26 3*953 M 3.3 選取電動機 通過查閱實際生產(chǎn)資料可知彎管機的彎管速度一般為 8r/min 則 P=M*=2402.03*2012.29KW 60 2*8 即此彎管機工作時所需的功率為 2012.29 kw 故所需電機的功率 P= 電 1 2 2 534 P 其中 為 V 帶傳動效率； 1 為蝸輪減速器的傳動效率； 2 為的傳動效率； 3 齒式聯(lián)軸器 為一般圓柱齒輪效率； 4 為滾子軸承的傳動效率。 5 查機械設(shè)計手冊表 1-5 后可知 取=0.96、=0.8、=0.99、=0.97、 1 2 3 4 =

20、0.98 則 5 P=2840.99 KW 2 98 . 0 *97 . 0 *99 . 0 *8 . 0*96 . 0 29.2012 9 由于在上述設(shè)計中，管件工藝分析時所采用的管件口徑較小，然而在實際作業(yè) 中，彎管機需要完成對不同型號管型的加工，所以在電機選取上應(yīng)該選取功率更大 的電機，以滿足可能的需要。同時由于彎管機在整個工藝流程中，需要有自帶的制 動減速功能，就空間角度考慮，決定選用帶有渦輪渦桿減速器的電機。但是此時電 機正反交換的頻率相對較大，所以所選擇的電機轉(zhuǎn)速不宜過大，以方便進行制動。 現(xiàn)擬取電機的型號為 Y132S-6，其基本性能如表 3.1 表 3.1 電機 Y132S-6

21、 的主要性能參數(shù) 型號額定功率/kw堵轉(zhuǎn) /（N*M）轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)達矩 /(N*M) 滿載轉(zhuǎn)速 /（r/min） Y132S-632.02.2960 查閱機械設(shè)計手冊表 12-3 可知 Y132S-6 電機的安裝以及外形尺寸如下 圖 3.3 電機安裝尺寸圖 表 3.2 Y132S-6 電機的安裝尺寸 型號ABCDEFABHKL Y132S-62161409038801028013212475 3.4 機構(gòu)傳動比的計算與分配 由表 3.1 可知 Y132S-6 電機轉(zhuǎn)速 N1=960r/min ，而在 2.3 中已擬定彎管機的彎 管速度 N5 =8r/min 10 故可得 總傳動比 =N1/N5

22、=960/8=120 i總 查機械設(shè)計手冊表 1-6 可知 V 帶動態(tài)的傳動比的取值范圍為 07,開式圓柱齒輪的傳動比的范圍為 08。 擬取此電機的傳帶輪 V 帶傳動的傳動比為 =2.5，取此時圓柱齒輪的傳動比 1 i =3,則可得出蝸輪蝸桿減速器中的傳動比為=16。 3 i 2 i 3.5 各級傳動裝置的轉(zhuǎn)矩以及功率計算 為傳動比；其中下標 1 為電機與渦輪高速軸間的傳動比；下標 2 為渦輪高速i 軸與渦輪低速軸間的傳動比；下標 3 為渦輪低速軸與齒輪高速軸間的傳動比：下標 4 為齒輪高速軸與齒輪低速軸間的傳動比。 為傳動效率；其中下標 1 為傳動機與蝸桿高速軸之間 V 帶的傳動效率，取值

23、為 0.96；下標 2 為蝸桿高速軸與蝸輪間的傳動效率取值為 0.8；下標 3 為聯(lián)軸器的 傳動效率取值為 0.99；下標 4 為小齒輪與大齒輪嚙合之間的傳動效率取值為 0.97。 為輸入功率；其中下標 1 為蝸輪蝸桿減速器蝸桿軸的輸入效率；下標 2 為渦P 輪蝸桿減速器渦輪軸的輸出效率；下標 3 為小齒輪高速軸的輸入效率；下標 4 為大 齒輪低速軸的輸入效率；下標 5 為工作臺上工具模的輸入功率。 為軸的輸入轉(zhuǎn)矩；其中下標 0 為電機的輸出轉(zhuǎn)矩：下標 1 為蝸輪蝸桿減速器T 蝸桿軸的輸入轉(zhuǎn)矩；下標 2 為渦輪蝸桿減速器渦輪軸的輸出轉(zhuǎn)矩；下標 3 為小齒輪 高速軸的輸入轉(zhuǎn)矩；下標 4 為大齒輪

24、低速軸的輸入轉(zhuǎn)矩；下標 5 為工作臺上工具模 的輸入轉(zhuǎn)矩。 （1） 下面進行各級裝置 N 的計算彎矩 由表 3.1 可知 電動機的轉(zhuǎn)速 N=960 r/min N1=960/2.5=384 r/min 其中 N1 為渦輪的高速軸的轉(zhuǎn)速 1i Nm N2=384/16=24 r/min 其中 N2 為渦輪的低速軸的轉(zhuǎn)速 2 1 i N N3= N2=24r/min 其中 N3 為高速齒輪的轉(zhuǎn)速（與低速軸嚙合） 11 N4=24/3=8r/min 其中 N4 為低速齒輪的轉(zhuǎn)速 3 2 N i N5= N4=10 r/min 其中 N5 為彎曲模的轉(zhuǎn)速（與低速齒輪嚙 合） （2） 下面進行各級裝置

25、P 的計算 由表 3.1 可知 電動機 P=3KW 則 P =P*=2.88KW 1 1 P =P1*= 2.304KW 2 2 P =P2*=2.28KW 33 P =*=2.21KW4 3 P 4 P =2.19KW5 5 * 4 P （3） 下面進行各級裝置的 T 的計算 =*=9550*= Nm 0 T9550 0 m P N 3 960 29.84 =* *=*2.5*0.96=71.61 Nm 1 T 0 T 1 i 1 29.84 =*=71.61*16*0.8=916.68 Nm 2 T 1 T 2 i 2 =*=916.68907.51 Nm 3 T 2 T 3 *0.99

26、=*=907.51=2668.37 Nm 4 T 3 T 2 4 3 i 2 99. 0*3* 3.6 電動機與渦輪蝸桿減速器之間的傳動帶的計算選取 在電動機和渦輪蝸桿減速器之間，我們需要選擇皮帶和一個帶輪作為傳動裝置， 而皮帶的選取取決的電動機的參數(shù)，即功率和轉(zhuǎn)速，根據(jù)表 2-1 可知，V 型 A 帶較 為合適。而 V 型 A 帶的帶輪直徑范圍71mm,現(xiàn)為方便加工計算，取定直徑為 100mm 的型號進行計算。 12 現(xiàn)對其工作速度進行計算，從而校核其是否符合要求 =5.02 10 60*1000 d n 3.14*100*960 60*1000 此時 0 163.5 0 120 V 帶的根

27、數(shù) z= 0 L P PPK K 帶帶 取 00.97KW= P帶 =P 帶 0.11KW 由機械設(shè)計表 8-2 選取 =K96 . 0 = L K99 . 0 得 z=2.79 3 0.970.11 *0.96*0.99 取整后得 3z 13 3.7 蝸輪蝸桿減速箱的計算與擇取 在上述結(jié)構(gòu)設(shè)計中，我們需要將渦輪和蝸桿的夾角設(shè)計成 90，即根據(jù)機械 設(shè)計表 183 可知，我們可以選擇單機蝸桿減速器，蝸桿在蝸輪側(cè)面，蝸輪軸垂 直布置。 由 3.5 中所列計算可知 =825.01 Nm （渦輪低速軸） 2 T P1=2.88 KW （渦輪高速軸） 由 3.4 中可知在渦輪蝸桿減速器中 =16 i

28、而蝸輪蝸桿減速器中心距 3 2 )( ZZ KTa E 即 a124.2mm （驗算此數(shù)據(jù)可用） 則根據(jù)中心距和傳動比 選擇了下述蝸輪蝸桿減速器 其主要性能參數(shù)如表 表 3.3 蝸輪蝸桿減速器的主要參數(shù) 型號公稱傳動比轉(zhuǎn)速中心距額定輸入功率額定輸出轉(zhuǎn)矩 CWS-12516750r/min125mm7.781KW 1400 Nm 3.8 聯(lián)軸器的計算和擇取 完成蝸輪蝸桿減速器的選取后我們需要將蝸桿的輸出軸和小齒輪的高速軸相連， 此時我們需要設(shè)計一個聯(lián)軸器。 由 3.5 可知 T =907.51 Nm （小齒輪高速軸）3 則渦輪軸的直徑 d 3 0 n P A 其中 A =103126 P=2.3

29、04KW N=24r/min0 而在上述計算中可以看到，我們需要其能承受的力矩比較大，而由機械設(shè)計 14 表 8-7 可知 彈性柱銷聯(lián)軸器滿足設(shè)計要求。 根據(jù)渦輪軸的直徑，即此時渦輪軸的最小直徑 d=54.9mm 選用 LX4 聯(lián)軸器， LX4 聯(lián)軸器 GB50142003 1 55 112 5584 YBX J DX 下表為聯(lián)軸器的主要參數(shù) 表 3.4 聯(lián)軸器參數(shù)表 型號許用轉(zhuǎn)矩 Nm 許用轉(zhuǎn)速 r/min 軸孔直徑軸孔長度 LX42500387042,48,50,5511284 3.9 軸承的選擇 由于工作時同時受有和的作用，因此不能選用彎管機軸承徑向力軸向力 。而在上述計算中可以看出，此

30、機構(gòu)的軸件工作時轉(zhuǎn)速低，所受到的深溝滾子軸承 作用力小。所以我們能選用?，F(xiàn)擬定選用 32910 和 30213 二種圓錐圓錐滾子軸承 滾子軸承。 其主要參數(shù)及基本尺寸如表 3.5 表 3.5 圓錐滾子軸承的主要參數(shù) 型號小徑外徑厚度基本額定動 載荷 脂潤滑下的 極限轉(zhuǎn)速 3291050902073.2KN4300r/min 302136512023102KN3200r/min 3.10 軸的計算與設(shè)計及校核 軸徑計算的初步 取軸的為鋼，進行調(diào)質(zhì)處理。材料45 軸徑 3 * P dA n 其中 P 為軸功率 2.56 KW傳遞的 15 為轉(zhuǎn)速 24r/minn軸的 A 為許用所確定的，軸的切應(yīng)力

31、系數(shù) 為 A=取值103126 取 A=115擬定 則 3 4 2.56 115* 24 d mm54.54 取 = 4 dmm55 則 3 5 2.41 115* 8 d mm09.77 取 = 5 dmm85 由于需進行軸向，故軸與相接處軸肩。半聯(lián)軸器定位半聯(lián)軸器需設(shè)計 軸肩設(shè)計：的連接為，并且軸要短于 L，故半聯(lián)軸器長度mm84L段長度 軸段長度，軸徑與直徑相等，即。軸肩后擬定mm821L半聯(lián)軸器mm551d 是齒輪段，取的總厚度為。鏈接的mm602d 故取軸承端蓋mm42 由的裝配與拆卸要求以及為了便于對于軸承進行潤滑，擬取外端軸承端蓋端蓋 面與左端面間的。軸承座要求起支撐，故取半聯(lián)軸

32、器mm102 L距離對軸承作用 的壁厚為，取與齒輪間距為。取的寬厚為，軸承座mm25軸承座mm15齒輪mm175 故左端需設(shè)計軸肩齒輪 設(shè)計：因為與齒輪間距為同時與軸承間距，則軸肩軸承座mm15軸承座mm8 軸肩的，且軸承的厚度為 17mm，而至左端的要長于mm23815長度為軸肩對象 對應(yīng)的厚度，取值，直徑。軸承mm18mm60 在軸和齒輪以及半聯(lián)軸器之間的軸向定位均擬用平鍵聯(lián)接。 查閱機械設(shè)計手冊表 4-1 可知當公稱直徑 d 的取值范圍在 5865 時鍵的截 16 面為 B（鍵寬）*h（鍵高）=18*11 鍵槽的長度為 160mm，因為其加工使用鍵槽刀加工，并且為使與間的配合軸齒輪 有較

33、好的對中性，所以與輪轂的配合選為；公差軸齒輪公差n6/7H 同上，因為與之間采用聯(lián)接，取的尺寸為半聯(lián)軸器軸平鍵平鍵 ，故的配合為。mm70mm10mm16半聯(lián)軸器公差k6/7H 又因為與滾動之間采用的的軸向，所以此處軸直徑軸軸承過渡配合定位選用 的為，軸端倒角為。尺寸公差n6452 軸的與載荷校核計算 3 1020.96TNm 其中 = 3 5 2 t T F d 3 2*1020.96*10 420 N4861 則 0 0 tantan20 4861* coscos9.7 n rt FF N1794 = 0 *tan4861*tan9.7 at FFN 9 . 830 根據(jù)軸條件及尺寸，軸的

34、跨距為，則由軸的、裝配可知支承mm221a 彎矩 扭矩圖以及結(jié)構(gòu)圖中看出截面 C危險截面?，F(xiàn)將計算的C 處軸的可以屬于出截面 的、的值如表 3.6 H M V MM 表 3.6 界面 C 的系數(shù)表 載荷水平面 H垂直面 V 支反力 F =2430.5N =2430.5N 1NH F 2NH F=1005.7N =794 N 1NV F 2NV F 彎矩 M =268570 N/mm H M=111129 N/mm =87734N/mm 1V M 2V M 17 總彎矩 =290653 N/mm =282536 N/mm 1 M 2 M 扭矩 T =1 020 960N/mm 3 T 軸的:彎矩

35、圖 圖圖 3.4 彎矩圖彎矩圖 進行時，通常危險。則由校核只有的強度截面C = (2-16) 2 2 13 ca MT W 2 2 3 2906530.6*1020960 0.1*60 pa39.31M 已，并進行，可得 因此鋼選定軸的材料為45調(diào)質(zhì)處理 1 pa60M 18 ，故安全 ca 1 故小軸的結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3.5 圖圖 3.5 小軸小軸 設(shè)計原理類同。故省略計算過程，出小軸應(yīng)為軸。由于大軸的小軸在此類似推算也安全 因為軸是與工作臺相連，同時因為工作臺在作業(yè)時要求平穩(wěn)以保證作業(yè)精度， 而從上可知此軸的轉(zhuǎn)矩較大，故軸連接擬用連接。與工作臺的矩形花鍵 由有靜聯(lián)接 3 2 *10 p m

36、T p zhld 現(xiàn)對進行計算。 矩形花鍵設(shè)計 查閱機械設(shè)計手冊可知不均系數(shù)，現(xiàn)擬取載荷分配8 . 07 . 08 . 0 則取 花鍵齒數(shù) z8 花鍵工作高度 = h 2 Dd 6862 2 h mm3 19 =齒的工作長度lmm80 花鍵的平均直徑 = m d 2 Dd = = m d 6862 2 mm60 則 =56.77Mpa=100140Mpa p 3 2*2657*10 0.75*8*3*80*65 p 故此安全矩形花鍵 ，為了在軸上，在鉆螺紋，其M12-深同時緊固彎曲模從而軸端孔規(guī)格為 30mm，軸的如下圖主要尺寸 圖 3.6 大軸 3.11 齒輪的設(shè)計與計算 在此機構(gòu)設(shè)計中，只

37、有一對傳動齒輪，且為了作業(yè)時工作臺能保持平穩(wěn)，以及 考慮加工維護，故選用。由于的較低，故方便直齒齒輪傳動彎管機工作速度 7 級。：選用精度齒輪材料選擇為 小齒輪（），280HBS， 為 45 鋼（）r40C調(diào)質(zhì)硬度為大齒輪調(diào)質(zhì) 20 240HBS，兩者均為 40HBS硬度為材料硬度差 為齒面接觸強度設(shè)計公式 2 1 3 1 1 2.32* tE t dH K TZi d i 所取分別為其中系數(shù)值 載荷系數(shù) t K3 . 1 =小齒輪傳遞的扭矩 1 Tm96.1020N 齒寬系數(shù) d 1 =189.8MPa 材料的彈性系數(shù) E Z 1/2 MPa 大齒輪的接觸疲勞強度極限 =550Mpa； 2

38、=600Mpa極限小齒輪的接觸疲勞強度 1 將以上取值代人公式 13.9 mm 1t d 55mm 為了2*小齒輪直徑為實現(xiàn) 1t d 1 d 因此取 1t dmm140 此時齒輪中心距 = 1 1 2 t d ai 140 1 3 2 mm280 初步定amm280 =1730，=初選 =23，=，則=69一般 1 z 0 8 0 15 1 z 0 10 2 zi 1 z m= = 則 12 2 cosa zz 0 2*280cos 10 2369 99. 5 取6m 21 = 則 12 zz 2 cosa m 0 2*280cos 10 6 9 . 91 取 12 zz92 = , 則按

39、2 zi 1 z可得 1 z23 2 z69 = 則 121 cos 2 m zz a 0 9.70 = 則小齒輪 1t d 1 cos mz mm140 大齒輪 2t d 2 cos mz mm420 齒厚 1dt bdmm1681402 . 1 取大齒輪厚 2 bmm170 則小齒輪厚取 1 bmm175 ,由 =*103 驗算齒輪 t F 3 1 2 t T d 2*1020.96 140 N14571 合適 2 At K F b mm/26.83Nmm/100N ，大、的及其綜上小齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸如圖 圖圖 3.7 大齒輪大齒輪 22 圖圖 3.8 小齒輪小齒輪 3.12 大小齒軸前后

40、端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計可知，其主要是靠鋼板支撐，但是因為所選用來作為支撐作 用的的厚度不能太大（所選鋼板過厚則重量過大后支撐管設(shè)計困難，同時增鋼板 大了成本），同時所選用的軸承的厚度較大，所以通過用螺釘將軸承座緊固在鋼板 上，從而支撐起軸承，進而支撐軸。軸承的材質(zhì)選用 45 號鋼。這樣的設(shè)計較傳統(tǒng)設(shè) 計降低了成本，同時安裝方便，維修便捷。在螺釘選用上，因為其軸向力不大故采 用四根 M10 內(nèi)六角螺釘進行緊固。至于軸蓋的設(shè)計，其參數(shù)與對應(yīng)的軸相適配，材 質(zhì)同樣選用 45 號鋼。 上述設(shè)計的簡圖與參數(shù)如下所示 圖圖 3.9 大軸前端蓋大軸前端蓋 圖圖 3.10 大軸后端蓋大軸后端

41、蓋 23 圖圖 3.11 大軸承座大軸承座 圖圖 3.12 小軸承座小軸承座 圖圖 3.13 小軸后端蓋小軸后端蓋 圖圖 3.14 小軸前端蓋小軸前端蓋 3.13 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在此設(shè)計中，軸套的作用為對軸進行軸向定位，同時對軸以及軸承的配合起到 保護的作用，查閱機械設(shè)計后可知的厚度是由所裝配的圓錐滾子軸承的安軸套 裝尺寸所決定，即厚度 B=d -d ， 由 3.3 的計算可知a1 高速軸的軸徑 d =mm 且所選用的圓錐滾子軸承所對應(yīng)的 d 取值范圍為160a 57mm-83mm 則此時擬取 B=6mm 而此時低速軸的軸徑為 90mm 所選用的圓錐滾子軸承所對應(yīng)的 d 取值范圍為a 74mm-111mm 此時 擬取 B=8mm 24 軸套采用調(diào)制后的 45 鋼作為材料，下圖為其尺寸參數(shù) 圖圖 3.15 大軸軸套尺寸大軸軸套尺寸 圖圖 3.16 小軸軸套尺小軸軸套尺