彎管機設(shè)計--畢業(yè)論文.docx

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1、摘 要目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的非常迅速，在工業(yè)機械中的彎管機的型式也有各種各樣的，彎管機成了工業(yè)加工中不可替代的機械設(shè)備，而且彎曲管的性能也隨著工業(yè)的需求也不斷地提高。彎管機有電動的和手動等形式,也有數(shù)控型的彎管機、液壓彎管機，市場上主要以數(shù)控彎管機為主導(dǎo)，但是不同的彎管機可以滿足市場的不同的需求以及不同的工藝制造。在本文中設(shè)計的是關(guān)于自動彎管機的零配件裝置設(shè)計以及其簡單控制電路的設(shè)計，具有構(gòu)造合理，操作起來方便，價格適中，便于安裝和拆卸，而且還可以用于別的操作等很多優(yōu)點，在國內(nèi)電動彎管機市揚應(yīng)用非常廣泛。自動彎管機的裝置一般都是由電機、整體的機架、擋料機構(gòu)、減速器、電器控制設(shè)備等組成。主要實現(xiàn)對鋼

2、管的彎曲、塑造等功能。關(guān)鍵詞：彎管機的種類；裝置；彎曲；電器控制 ABSTRACTAt present the development of science and technology very quickly, in industrial machinery bender type also have a variety of, bending machine into the remedial alternative industrial processing equipment, and bending performance of the tube with the needs of

3、 industry will continue to improve. Pipe bender electric and manual form, CNC bending machine, hydraulic bending machine, on the market mainly by CNC bending machine led, but different bending machine can meet the market demand and different manufacturing process. Designed in this paper is about the

4、 automatic bending machine fittings device design and design of its control circuit is simple and has the advantages of reasonable structure, the operation is convenient, affordable, easy to installation and disassembly, but also can used for other operations, and many other advantages, is widely in

5、 the domestic application of electric pipe bending machine, Yang. Automatic pipe bending machine is generally composed of the motor, the whole frame, the gear, reducer, electrical control equipment, and so on. The main realization of the steel tube bending, shaping and other functions.Key words: pip

6、e bending machine type；device；electrical control；bending 目錄第一章 緒 論11.1電動彎管機在機械工業(yè)中的地位及各種彎管機的優(yōu)點11.2彎管機的基本原理與選擇2第二章 彎管機設(shè)計52.1工件工藝分析52.2計算彎曲力矩62.3電機的選取62.4傳動裝置的參數(shù)和運動與參數(shù)和傳動比的計算72.5皮帶輪與皮帶的計算與選擇92.6蝸輪蝸桿減速箱的計算與選擇112.7聯(lián)軸器的計算與選擇122.8軸承的選擇122.9軸的初步計算與設(shè)計及校核132.10齒輪的計算與設(shè)計182.11軸承座的結(jié)構(gòu)及大小齒軸前后端蓋設(shè)計202.12軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計222.1

7、3 蓋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算222.14 機身的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算242.15 彎管機的主要參數(shù)25第三章 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計263.1 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計26第四章 用電器選擇與電路284.1 各用電器的選擇與電路設(shè)計28致謝32附錄A33附錄B39 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第一章 緒 論1.1電動彎管機在機械工業(yè)中的地位及各種彎管機的優(yōu)點 2013年我國彎管機機械設(shè)備行業(yè)發(fā)展持續(xù)增長，對我國的管道行業(yè)有巨大的貢獻。不過在年底彎管機的增長并沒有達到預(yù)期目標(biāo)，在一個月內(nèi)首次出現(xiàn)了個位數(shù)增長的數(shù)量。從7月份開始金屬切削彎管機月產(chǎn)量一直都不景氣，全年產(chǎn)品銷售率低于上年水平?？梢钥闯?，當(dāng)時的金融危機對我

8、國彎管機工具行業(yè)以及其他行業(yè)的影響越來越明顯?，F(xiàn)如今工業(yè)發(fā)展迅速，現(xiàn)在很多機器設(shè)備、房屋建造、航天設(shè)備等幾乎都有鋼管結(jié)構(gòu)，如管道一般是輸送石油、煤氣、天然氣、水及某些固體物料等。而且鋼管與人類生活、工業(yè)工廠補課替代的產(chǎn)品，生產(chǎn)技術(shù)不僅僅是鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，而且現(xiàn)代鋼產(chǎn)量占著鋼鐵行業(yè)主要的地位。鋼管的用途有：熱工設(shè)備用管、管道用管、機械工業(yè)用管、化學(xué)工業(yè)用管、石油地質(zhì)鉆探用管、其他各部門用管等。鋼和鋼制品的規(guī)格非常，鋼管的性能要求也是各式各樣的。所有這些條件都比較難區(qū)分用戶的要求或工作條件的變化。各式各樣的管道的加工和改造對生產(chǎn)帶來了很大的困難。和許多小型和中小型企業(yè)，或大型企業(yè)的需要，作為機

9、械的主要組成部分的鋼管，如工程機械設(shè)備上的壓力油管，機床的金屬液壓管道發(fā)動機的油管和家具的彎管等等。這些管道需要操作簡單，易于操作的彎管機來加工，而實現(xiàn)這樣加工的處理也不是非常困難，所以使用簡易手動型的彎管機很容易適應(yīng)。本系列彎管機采用手動夾緊，機械彎曲，結(jié)構(gòu)簡單，采用機械傳動可大大地簡化機械結(jié)構(gòu)，從而減少了機械零部件數(shù)量。因此電動型彎管機在國內(nèi)液壓彎管機市揚占比非常大，并且價格比較容易被用戶接受?，F(xiàn)在市場上的全自動彎管機大多是數(shù)控彎管機和液壓彎管機，也有機械驅(qū)動型彎管機，但它們的體積一般都比較大(長度大概在2.5m到4m之間)，價格偏貴(在2至5萬元人民幣甚至更多)，主用于電力施工，如家俱、

10、鍋爐、船舶、橋梁、公鐵路建設(shè)、裝潢等方面的管道鋪設(shè)及修造，具有功能眾多、結(jié)構(gòu)合理、移動方便、操作簡單、安裝快速等優(yōu)點。而數(shù)控彎管設(shè)備價格比較昂貴，一般應(yīng)用于大型工廠，并且使用起來沒有電動彎管機方便，所以在國內(nèi)彎管機市場中主導(dǎo)著產(chǎn)品的主要位置?，F(xiàn)在生產(chǎn)需求大多數(shù)都是需要占地面積小靈活性強而且價格比較便宜并且使用更方便的自動彎管機。電動彎管機可提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本，可以在工業(yè)中得到更好的發(fā)展。 如圖就是液壓彎管機和數(shù)控彎管機。圖1.1液壓彎管機圖1.2數(shù)控彎管機本文章就是以以上這些便捷的特點這個方面的用途而且簡單來設(shè)計的自動彎管機，設(shè)計出來的是一種價格低并且占地面積小使用起來方便的自

11、動彎管機（規(guī)格：長0.56M，寬0.5M，高0.8M，價格在8000元人民幣左右），并開始設(shè)計為更加能加強鋼管折彎機的性能，使其可以彎曲不同的直徑或不同類型和材質(zhì)的鋼，使用制動電動機改善折彎機折彎精度。極大地簡化了電氣控制系統(tǒng),操作方便。1.2彎管機的基本原理與選擇二十世紀(jì)傳統(tǒng)的彎管都是以操作者的個人經(jīng)驗和設(shè)備的簡單操作來控制產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，彎曲出來的管件體形一般比較大而且還要經(jīng)過多次的校正，而且彎曲大管徑彎管出來的質(zhì)量一般都很難控制其精度，彎曲的圓度不標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)半徑處起皺、外側(cè)破裂等問題，而且早期的彎管機的彎曲工序比較多，操作過程繁瑣。彎管機經(jīng)過一段時間的發(fā)展，從早期的手工彎管到現(xiàn)在的機器自

12、動彎管，不僅降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，保證了加工質(zhì)量，而且精度也有大大提高。為滿足生產(chǎn)出不同彎曲程度與彎曲半徑的管子，彎管機的類型也在不斷改進、提高，有電動彎管機、液壓彎管機（單頭、雙頭）、CNC控制自動彎管機。為了保證管件的質(zhì)量和精度，應(yīng)在首先對管件的變形程度進行控制，選用何種材料和如何彎曲會都會影響到鋼管彎曲成形的效果。相對彎曲半徑R/D和相對厚度t/D數(shù)值的大小和R/T和t/D值越小，表示棺材彎曲的角度越大，這不僅體現(xiàn)出管彎曲變形的失敗和損壞，而且還要要考慮管件能否達到預(yù)期的精度。常用的鋼管彎曲成形一般有繞彎、推彎、滾彎以及壓彎等方法,而在使用這些方法中繞彎是最為容易實現(xiàn)機械自動化

13、的,因此繞彎彎曲法是在彎管機中應(yīng)用得最普遍的方法,而且在現(xiàn)代工業(yè)市場上彎管機大部分都是采用繞彎為主。彎管機在制作管件彎曲管道的過程中,彎管的彎曲部分會受到兩側(cè)的拉伸力,彎管彎曲部分的內(nèi)側(cè)則會受到擠壓而產(chǎn)生的壓力, 當(dāng)管件的彎曲角度過大時，此時會使彎曲中性層的外側(cè)壁變薄,甚至是導(dǎo)致彎管外側(cè)破裂；而切將會增厚內(nèi)側(cè)管壁,甚至?xí)鲭U失穩(wěn)并且起皺的現(xiàn)象。內(nèi)側(cè)壁產(chǎn)生的褶皺,會殘留很大的應(yīng)力，而且還會產(chǎn)生應(yīng)力集中,彎管截面的變形和破裂將會嚴(yán)重影響管件的流量。同時,彎管的斷面可能還會產(chǎn)生畸變,出先形狀為橢圓形的畸變。并且還會減薄或拉裂彎曲的管壁,這將會嚴(yán)重影響管件的力學(xué)性能,甚至?xí)辜庸さ墓芗鲝U。所以必須嚴(yán)

14、格控制外側(cè)減薄量、截面的橢圓度、內(nèi)側(cè)的波浪度這三個變形量。 圖1.3滾彎式 圖1.4纏繞式 上圖這兩種都有各自的優(yōu)點和缺點，圖1.3的纏繞式主要是用于折彎方形管的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，而圖1.4中的滾彎式則主要用于彎曲方形彎管，也可用于彎曲圓型管，而且纏繞式的原理結(jié)構(gòu)比較簡單，所以在本設(shè)計中這臺彎管機采用的是滾彎式。一般的彎曲過程： 1.預(yù)留第一段長度，并將管道夾緊。 2.彎曲。 3.松開夾緊塊，然后再取出管子并將模具重置，按照標(biāo)準(zhǔn)的樣件在夾具上檢查管型，并進行校正。 4.重復(fù)第1步，直到折彎鋼管為止。第二章 彎管機設(shè)計2.1工件工藝分析在彎曲工件時不能超過材料塑形允許值而產(chǎn)生破裂，這會使中性外側(cè)拉伸為變

15、形區(qū)內(nèi)最大的伸長變型和中性層內(nèi)側(cè)壓縮變形，而且受切向壓應(yīng)力作用導(dǎo)致薄壁結(jié)構(gòu)部分不至于超過鋼管的最大拉伸限度而起皺。該工作件是采用10號鋼材料，30mm的直徑和2mm厚的一個無縫鋼管彎管，半徑是60mm的最小彎曲半徑，半徑為100mm的最大彎曲半徑，選擇這樣的加工是很符合加工的工藝性。加工的工件如圖3，彎管件要求內(nèi)側(cè)壁不能出現(xiàn)起皺，外側(cè)壁不能有裂紋等現(xiàn)象。而且還要考慮管件的使用要求，材料的力學(xué)性能和彎曲方法是管材彎曲是否能夠達到預(yù)期目的的關(guān)鍵。如果當(dāng)管件需要存在橢圓度的要求時，應(yīng)該加以控制彎曲幅度以防斷面產(chǎn)生畸變，如果當(dāng)要求管件需要有承受內(nèi)壓力的強度時，應(yīng)該加以控制他的壁厚產(chǎn)生減薄的成形極限。管

16、件的成形極限應(yīng)包括以下幾個內(nèi)容：1)超過材料塑性的允許值而產(chǎn)生破裂會導(dǎo)致中性層外側(cè)拉伸變形區(qū)內(nèi)最大的伸長變形； 2) 中性層內(nèi)側(cè)壓縮變形區(qū)內(nèi)，受切向壓應(yīng)力作用的薄壁結(jié)構(gòu)部分不能超過失穩(wěn)而起皺； 3)當(dāng)管件有橢圓度的要求時，應(yīng)控制其斷面產(chǎn)生畸變； 4)當(dāng)管件有承受內(nèi)壓力的強度要求時，應(yīng)控制其壁厚減薄的成形極限。折彎機的折彎原理，一般情況下，有2種，如圖3、4所示，分別是滾彎式與纏繞式彎管的原理。 圖2.1 最大彎曲半徑100mm 圖2.2最小彎曲半徑60mm2.2計算彎曲力矩由彎管力矩公式可得出，所用的力矩越大彎管的彎曲半徑就越小，所以在這里就以鋼管在最小半徑彎曲時的力矩比作管的彎曲彎力矩。其式

17、如下2-1所示。M= (2-1)式中M為彎曲力矩 ；為彈性應(yīng)力；r為管材內(nèi)徑 ；t為管材壁厚；為屈服應(yīng)力； 為中性層的彎曲半徑；為因摩擦而增大的系數(shù)。即M= =2420Nm 2.3電機的選取從彎管機的經(jīng)驗可以選擇速度是8r/min做為彎管的速度則有P=M=2 KW （2-2）因為電動機的工作功率為,所以計算電機功率 P= （2-3） 式中的、分別是帶傳動、蝸輪傳動、聯(lián)軸器、齒輪、軸承的傳動效率。取=則 P=2.5 KW因為需要各式各樣的鋼型做為彎管機的材料，所以選擇使用較大功率的電機可以使彎管機彎曲到更大的范圍，由于彎管機需要有固定值的制動功能，所以這里需要選擇有制動功能的電動機，而電動機的頻

18、率和電動機的反向速度都比較大，所以選擇的電動機的轉(zhuǎn)速不能過大。綜合考慮得到：選取的電機轉(zhuǎn)速為950r/min比較合適，所以選用6IK250RGN-CF無極調(diào)速電機做為本設(shè)計的電機，其電機基本性能如表1所示。表2-1 6IK250RGN-CF的主要性能參數(shù)型號功率滿載時堵轉(zhuǎn)空載制噪聲轉(zhuǎn)速電流31K250RGNCF3KW29.48.895071/db950r/min2.2 電機主要安裝的尺寸如下所示。圖2.3 電機安裝尺寸 表2-2 電機的安裝尺寸 單位（mm）型號 A B C D E F G H I L 6IK250RGN-CF 280 140 89 38 80 315 216 132 210

19、5152.4傳動裝置的參數(shù)和運動與參數(shù)和傳動比的計算因為選取的電機的轉(zhuǎn)速N1=950r/min ；彎管機的速度為N5 =8r/min，即可以確定電機的總傳動比為 =N1/N5=118.75 在本設(shè)計中單級減速器采用的是階梯軸，如何將軸上零件的固定、定位以及裝配：可將軸裝配在箱體中間并且和兩軸承是對稱分布的，首先可以裝配齒輪，使左面用軸肩定位，軸的右面用套筒軸向固定，靠周向平鍵來固定齒輪。用軸肩和軸承蓋來固定左軸承，用套筒和軸承蓋來固定右軸承，采用過盈配合來固定兩軸承的周向。并且將聯(lián)軸器裝配在軸的右端，固定方式采用平鍵做為周向固定。軸肩做軸向固定，因為皮帶輪的傳動比為1:4，既可確定選擇的皮帶輪

20、的傳動比=2.3，又因為齒輪的傳動比為1:8，即可初次判定齒輪的傳動比 =2.5,而且這里的蝸輪蝸桿的傳動比=16，蝸輪蝸桿傳動比較小所以不利于提高蝸桿齒輪壽命。為設(shè)計傳動部件的計算，計算各軸的轉(zhuǎn)速和力矩。假設(shè)將傳動裝置的各個軸由高速到低速分別確定為1軸、2軸而且, 為相鄰兩軸間的傳動比；, 為相鄰兩軸間的傳動效率；P1，P2 為各軸的輸入功率（Kw）；T1,T2 為各由的輸入轉(zhuǎn)矩（Nm）；N1,N2 為各軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；2.4.1各軸轉(zhuǎn)速電機軸轉(zhuǎn)速Nm=950 r/min蝸輪小軸端N1=384 r/min （2-4）蝸輪大軸端N2=24 r/min小齒輪轉(zhuǎn)速 N3= N2=24 r/

21、min大齒輪轉(zhuǎn)速N4=8 r/min工作臺轉(zhuǎn)速N5= N4=8 r/min大齒輪轉(zhuǎn)速N4=8 r/min2.4.2各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電機輸出轉(zhuǎn)矩 T0=9550=9500=29.84 Nm （2-5）蝸輪小軸輸入轉(zhuǎn)矩T1=T0I1=29.842.50.96=71.62 Nm蝸輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩T2=T1I2=71.62160.9=1031.27 Nm齒輪小軸輸入轉(zhuǎn)矩T3=T2=1031.270.99=1020.96 Nm齒輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩T4=T3I3=1020.9630.972=2881.86 Nm 工作臺輸入轉(zhuǎn)矩T5=T4=2881.860.9720.98=2657.31 Nm2.4.3各軸輸入功率

22、電機輸出功率 P0=3KW蝸輪小軸輸入功率 P1= P0=3=30.96=2.88KW （2-6）蝸輪大軸輸入功率 P2= P1= P1=2.880.9=2.59KW齒輪小軸輸入功率 P3= P2= P2=2.590.99=2.56KW齒輪大軸輸入功率 P4= P3= P3=2.560.972=2.41KW工作臺輸入功率 = P4= P4=2.410.9720.98=2.22KW2.5皮帶輪與皮帶的計算與選擇由電機的轉(zhuǎn)速和功率得知，傳動帶可使用普通A型的皮帶，皮帶的計算公式：電動機轉(zhuǎn)速/拖動機械的轉(zhuǎn)速=拖動機械皮帶輪直徑/電動機皮帶輪直徑。由公式可以導(dǎo)出：電動機皮帶輪直徑= 拖動機械的轉(zhuǎn)速拖動

23、機械皮帶輪直徑/電動機轉(zhuǎn)速。因為A型帶的小帶輪最小直徑為60mm，所以可以初次判定小帶輪的直徑為=130mm。皮帶速度的計算為 = = 5.12 （2-7）因為5 (2-10)帶的根數(shù) z= (2-11)其中取 =00.97KW=0.11KW=0.96=0.99可得 z=取z=3。2.6蝸輪蝸桿減速箱的計算與選擇 由于蝸輪蝸桿的安裝方式是蝸桿在蝸輪的側(cè)面，減速箱內(nèi)的傳動零件和軸承都需要有良好的潤滑性，這不僅可以減小部件的摩擦損失，提高工件的傳動效率，還可以防止零件腐蝕，降低機器的噪聲。電動機的一端安裝在離高速軸齒輪較遠的；電動機安置在離低速軸齒輪較遠的地方.所以選用WGJ型的蝸輪蝸桿減速器。蝸

24、輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩 =1031.32 Nm蝸輪小軸輸入功率 P1=2.87 KW傳動比 =16 所以選用蝸輪蝸桿的型號為 其基本性能如表2.3所示。表2-3 蝸輪減速器的主要參數(shù)型號傳動比中心距轉(zhuǎn)速額定輸入功率額定輸出轉(zhuǎn)矩WGJ250-716125mm750r/min7.781KW1400 Nm 附件：1.窺視孔：傳動零件的嚙合、潤滑及輪齒等損壞情況都窺可以用視孔來檢查，而且還可以做為注油孔來使用，向減速器箱體內(nèi)注入適量的潤滑油。2.通氣器：使箱體內(nèi)受熱膨脹的氣體能自由排出，使箱體內(nèi)外壓力保持平衡，不會導(dǎo)致潤滑油沿分箱面或軸伸密封件處向外滲漏。3.定位銷：剖分式箱體是由箱蓋和箱座通過聯(lián)接而組成的，

25、為了確保零件能保持精確位置的加工和組裝，尤其是為了確保軸承孔的加工精度和安裝精度。4.啟箱螺釘：由于減速器的裝配細分表面涂以硅酸鈉的外殼密封或密封膠,經(jīng)常因為當(dāng)拆卸膠結(jié)緊密很難打開,扭曲和盒螺絲蓋子可以抬高。5.放油孔及放油螺塞：為排放減速器箱體內(nèi)污油和便于清洗箱體內(nèi)部，在箱座油池的最低處設(shè)置放油孔，箱體內(nèi)底面做成斜面，向放油孔方向傾斜使油易于流出。2.7聯(lián)軸器的計算與選擇 在選取型號時應(yīng)按照轉(zhuǎn)矩Tc計算,可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列中選定大概的轉(zhuǎn)矩Tn，而且應(yīng)要滿足TnTc，從附錄中可查得聯(lián)軸器的最大徑向尺寸D、軸向尺寸L0和許用轉(zhuǎn)速n，這樣就能夠滿足聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速 n n。 因為這個聯(lián)軸器承受的力矩相對

26、比較大，而且考慮到軸與軸之間的耦合關(guān)系和彈性銷齒式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)關(guān)系，而且這還比較容易制造，可以不需要用到專用的加工設(shè)備機器，而且工作中是不需要添加潤滑油的，維修比較方便簡單，容易更換易損件而且比較簡單操作，費用較低，因此綜上條件可選用彈性柱銷齒式聯(lián)軸器較合適。由于 Nm 綜上可得出蝸輪蝸桿的蝸輪軸徑為54mm，所以選用ZL4聯(lián)軸器，其型號為ZL4GB50151985，其主要尺寸及參數(shù)如表2.4所示。 表2-4聯(lián)軸器的主要參數(shù) 未標(biāo)單位（mm）型號：許用轉(zhuǎn)矩：（Nm）外徑：（r/min）許用轉(zhuǎn)速：軸孔長度：軸孔直徑：凸圓厚度：轉(zhuǎn)動慣量：(kgm2)重量：(Kg)ZL416001584000112

27、40,45,50,55890.04614.82.8軸承的選擇 深溝球軸承一般含有密封圈和防塵蓋，這些特性可以滿足不同場合的環(huán)境。深溝球軸承結(jié)構(gòu)相對于其他類型的軸承結(jié)構(gòu)比較簡單而且生產(chǎn)非常普遍，而且是具有代表性的一種類型。使用較方便，常用的深溝球軸承的構(gòu)造一般是由一個內(nèi)圈、一個外圈還有一組鋼球和一組保持架組成，深溝球軸承類型代號為6。而且深溝球軸承適用于噪聲低、振動幅度小等場合，非常耐用，不需要經(jīng)常維護，帶鋼板防塵蓋或橡膠密封圈的密封型軸承內(nèi)預(yù)先充填了適量的，外圈帶止動環(huán)或凸緣的軸承，即容易軸向定位，又便于外殼內(nèi)的安裝最大負(fù)荷型軸承的尺寸與標(biāo)準(zhǔn)軸承相同。所以選擇深溝球軸承6306和6308。其主

28、要參數(shù)及基本尺寸如表2-5所示。 表2-5軸承的主要參數(shù) 未注單位（mm）型號大徑厚度額定載荷 極限轉(zhuǎn)速 重量630630721934.5KN4000r/min0.24kg630840902377.8KN3200r/min0.79kg2.9軸的初步計算與設(shè)計及校核初步計算軸徑。選取軸的材料為45鋼，做調(diào)質(zhì)處理。 P為軸所傳遞的功率，單位為KW；為軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 A由軸的許用切應(yīng)力所確定的系數(shù)來確定，可值取A=103126，現(xiàn)在取A=115。則 =55.23mm取 =55mm則 =78.2mm取 =78 mm大軸的設(shè)計方案如圖2.8所示。圖2.8 大軸的設(shè)計方案為了滿足半聯(lián)軸器的軸

29、向定位要求以及尺寸分布標(biāo)準(zhǔn)，因此要在軸與聯(lián)軸器相接間需制出一個軸肩，而且需要確定好軸上零件的定位、固定和裝配。右軸承用套筒和軸承蓋固定，而左軸承需用軸肩和軸承蓋固定，利用過盈配合來固定兩軸承的周向。采用階梯軸單級減速器，箱體中央裝配軸，兩軸承之間形成對稱，首先可以先將齒輪裝配起來，左面可用軸肩定位；右面可用套筒軸周向固定，齒輪依靠平鍵周向固定。聯(lián)軸器需要裝配在軸的右端，這里應(yīng)該采用平鍵作周向固定；軸肩作軸向固定，而且因為半聯(lián)軸器的連接長度為L=162mm這比軸段長度L要長所以取L1=160mm，按照計算這里的轉(zhuǎn)矩cT應(yīng)該小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，依照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5014-2003和根據(jù)文獻中

30、表15-3查得，這里的公稱轉(zhuǎn)矩為3150(Nm)。半聯(lián)軸器長度為172mm,半聯(lián)軸器與軸配合的長度為mmL1321，半聯(lián)軸器的孔徑mmd631所以選取mmd63-。一般蝸桿軸線位置，蝸桿的軸向位置對裝配質(zhì)量沒有影響，而且是由箱體安裝孔來確定的。取軸承端蓋的總厚度是42mm，可以確定半聯(lián)軸器左端面與端蓋的外端面之間的距離L2=6mm，因為軸承座是用來支撐軸承的，可取齒輪與軸承座之間的距離為15mm，選取軸承座的厚度為26mm，由于齒輪的寬度為162mm，由齒輪與軸承座之間的距離為15mm，在需要設(shè)計軸肩的左端齒輪和軸承座及軸承的差異為8毫米之間的距離，軸肩的長度應(yīng)為23mm，因為軸承的厚度是17

31、毫米而且左邊的端蓋長于軸承的厚度，所以取厚度為18mm，直徑為62mm。設(shè)計到這了已經(jīng)確定好了軸的直徑和各段的長度。齒輪與軸的周向定位和半聯(lián)軸器都是采用平鍵聯(lián)接，軸和齒輪的連接應(yīng)該考慮到端蓋的結(jié)合，在附錄中查得鍵的截面為 bh=1612uop。鍵槽可使用簡單的鍵槽刀加工，而且為了保證良好的對稱性來確定齒輪與軸配合，所以選擇齒輪與軸的配合度為H7/n6，長度為160mm，相同的，在半聯(lián)軸器和聯(lián)軸器的連接中，為15mm12mm68mm平鍵的使用，根據(jù)半聯(lián)軸器的配合度依據(jù)可知為H7/k6。滾動軸承與軸的周向定位采用過渡配合決定的，所以它應(yīng)該是軸的公差直徑N5，軸端倒角為245。軸上載荷的計算與軸的校

32、核 = =4861 N (2-13) =1794 N (2-14) =830.9 N (2-15)由于軸的結(jié)構(gòu)尺寸和安裝條件，做為支梁的軸的支承跨距a=216 mm，根據(jù)個人經(jīng)驗及設(shè)計要求可從彎矩各扭矩圖以及軸的結(jié)構(gòu)圖中可以看出截面C既是危險截面。所以可將計算得出的截面C處的、的值如表2.6所示。表2.6截面C處、值 載荷 水平面H垂直面V支反力F=2430.5N =2430.5N=1005.7N =794 N彎矩M=268570 N/mm=111129 N/mm =87734N/mm總彎矩=290653 N/mm =282536 N/mm扭矩T=1 020 960N/mm圖2.9軸的彎矩圖經(jīng)

33、過檢查，通常只檢查軸軸承的最大彎矩和扭矩的橫截面（即危險截面C）的強度。則由 = = (2-16)前面已經(jīng)選定軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，可得因此，故此軸安全。所以小軸的結(jié)構(gòu)尺寸如圖2.10所示。圖2.10小軸的結(jié)構(gòu)尺寸由于大軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算方法大都與小軸軸的計算方法相似。所以在設(shè)計和計算中省略了相同的計算，并通過計算這個軸也為安全軸。不相同的時，前面設(shè)計的不是與半聯(lián)軸器相連，而是與工作臺相連，也就是彎曲模。由于力矩較大，工作臺更穩(wěn)定，誤差也比較小，所以軸與彎曲模的連接應(yīng)使用矩形花鍵連接。 由靜聯(lián)接可知，可對此矩形花鍵進行準(zhǔn)確的檢驗和計算。 齒數(shù)的多少取決于不均勻載荷分配系數(shù)，一般取=0.

34、70.8，可取=0.8，花鍵的齒數(shù)計算知z=8?；ㄦI齒側(cè)面工作高度 = =3mm (2-17)齒的工作長度 花鍵平均直徑 = = =60mm (2-18)所以可知=56.77Mpa (2-19)故此矩形花鍵安全。 同時，為了解決彎曲和軸的固定，應(yīng)在軸端增加螺紋孔，規(guī)格M12深30mm。軸的結(jié)構(gòu)尺寸如圖。 圖2.11軸的主要尺寸及其結(jié)構(gòu)2.10齒輪的計算與設(shè)計因為這里只有一對齒輪，因此，為了有利于機器的正常運行和設(shè)備的耐用性，易于制造，故這里就選用直齒齒輪傳動。這臺機器是一臺工作的機器，速度低，所以選擇用7級精度鍛造制造。材料選擇：二者材料的硬度差為40HBS，大齒輪材料為45號鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為

35、238HBS，小齒輪材料為38Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS。根據(jù)齒面解除疲勞計算出來的模量模數(shù)m大于齒的彎曲疲勞強度，因為齒輪模數(shù)的大小主要取決于承載力的彎曲強度，與齒面接觸的疲勞強度確定的承載能力，這只與齒輪的直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，通過彎曲強度計算的模數(shù)可以選擇m=3.36,并就標(biāo)準(zhǔn)值近圓整為m=3，根據(jù)接觸疲勞強度劃分圓直徑d1=93.36mm，算出的小齒輪的齒數(shù)313 396.931 mdz大齒輪的齒數(shù)Z2=4.01x31=124.31，取Z2=124。齒面接角強度設(shè)計 (2-20)式中取載荷系數(shù) =1.3取小齒輪傳遞的傳矩 =1020.96 Nm取齒寬系數(shù) =1大齒輪的接

36、觸疲勞強度極限=;小齒輪的接觸疲勞強度極限=。各取值代入公式，則得 由于小齒輪直徑為，而為了達到200。故取 =所以齒輪中心矩 = =280mm (2-21)初步定=mm。一般，,初選 ，=，則。則 m=5.99 (2-22)取 m=6則 = = =91.9 （2-23）取。 則按可得=23，則 = (2-24)則小齒輪 =大齒輪 則齒厚 = =165mm取大齒輪厚 =170mm則小齒輪厚取 =驗算齒輪,由=103=14571 N (2-25) =83.26N/mm100N/mm合適。 (2-26)動輪的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖2.12所示。 圖2-12動輪2.11軸承座的結(jié)構(gòu)及大小齒軸前后端蓋設(shè)計考慮

37、到總體性能，因為軸主要是靠材質(zhì)為鋼來支撐的，所以這里就都采用45號鋼，但因為板又不能太厚，由于軸承的厚度太厚，所以軸承座用螺釘緊固于鋼板來支承軸承，這樣與軸承套焊接軸承套焊接在鋼板或超厚鋼板用以支持軸和軸承，這樣就大大的降低了用料的成本。為了便于設(shè)備的安裝和后續(xù)的維修，由于支撐力的不足，在這里可以是使用四角螺來固定前六個M10和封底的軸和軸承座，這樣就可以足夠的支撐。它的的結(jié)構(gòu)及尺寸圖2.13，2.14，2.15，2.16，2.17，2.18所示。 圖2.13 大軸前端蓋 圖2.14大軸后端蓋 圖2.15大軸軸承 圖2.16小軸軸承 圖2.17 小軸后端蓋 圖2.18小軸前端蓋2.12軸套的結(jié)

38、構(gòu)設(shè)計在機器運行的零配件中，因為長期與零部件的摩擦?xí)?dǎo)致設(shè)備的磨損，當(dāng)減速器和軸之間的磨損程度較大時必須要及時更換零件，所以在設(shè)計減速器和軸的材料時應(yīng)選用硬度較低的，而且選用柔韌性較好的軸套，這樣就可以適當(dāng)?shù)臏p少軸和減速器的摩擦，并在套筒或襯套磨損到一定程度要進行更換，這可以節(jié)省更換軸或機座的費用。由于軸套的厚度之間。 軸套的結(jié)構(gòu)其尺寸如圖2.19，2.20所示。 圖2.19 大軸軸套 圖2.20小軸軸套2.13 蓋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算電動機上需要安裝很多的配件在蓋板上的，安裝的位置要緊湊簡單合理，這樣方便操作和節(jié)省空間。比如行程開關(guān)、大小齒輪軸的端蓋、還有用于安裝定位的孔，因此，選用選用45號

39、的鋼做為彎管機的蓋板，其蓋的厚度為20毫米，蓋板的長度和寬度主要取決于減速器和電機的布局。電機與蝸輪蝸桿的中心距 a=519.6mm 大飛輪的分度圓直徑為 d2=250mm小機的安裝地腳寬為 L1=280mm取壁至電機腳的空間長度 L0=90mm取壁到大飛輪的空間長度 L2=110mm壁厚取 b1=10mm又因蓋板要比壁凸出以便于與壁配合 b0=10mm故蓋板長度 L=2 b0 +2b1+ +L2 +L0 + L1/2 +d2/2+ a =1024.6mm取L=1025mm。蓋板的寬厚主要跟大齒輪的位置及電機各自的相互空間位置有關(guān)，取齒輪端到壁的距離 B1=100mm齒輪另一端到壁的距離 B2

40、=160同大齒輪的d5=420mm則 B=B1+B2+d5=100+160+420=680mm則得蓋板尺寸車 BLh=680102520(mm)結(jié)合其它結(jié)構(gòu)的需要，其結(jié)構(gòu)及尺寸如圖2.21所示。圖2.21蓋板的結(jié)構(gòu)及尺寸2.14 機身的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 該機器采用的是支撐鋼管，型號是20號的方型管。型號為60604,地腳高度取h1=80mm，采用45號厚為20mm的鋼板來支支撐蝸輪蝸桿減速箱和底板，由于機身支撐整臺機器部件，因此，機身采用厚鋼板和鋼管焊接，由于機器重且機器性能要求平穩(wěn)，使用地腳螺釘這樣可以減少整個設(shè)備的震動，腳板采用45鋼厚10mm，尺寸為 BLh= 48754010(mm)用四

41、個腳來支撐機器。所以兩邊都要多用鋼板來增加機身的強度。側(cè)板的尺寸為 BLh= 48754020(mm)，并在兩側(cè)盤上用節(jié)點與前面和背面的鐵所包圍。蓋板和中間板之間是齒輪箱體機構(gòu)，采用45號鋼做為機箱的四邊，鋼板厚度為20mm，是20鋼焊接方鋼管焊接起來的，為了使機身和蓋板易于安裝和拆卸，使變速箱易于拆卸和修理，因此，蓋板和機身的連接方式采用螺釘連接。采用四個螺釘連接。在方管上焊接一塊45號鋼厚為20mm的小鋼板，尺寸BLh=808020(mm)，機身的基本尺寸及其結(jié)構(gòu)如圖2.22所示。 圖2.22機身的結(jié)構(gòu)及尺寸2.15 彎管機的主要參數(shù)電 源：380V-50Hz 三相交流電電機功率：3KW外

42、形尺寸：BLH=68010251038最大彎曲力矩：2657Nm彎曲半徑范圍：R80R300最大彎曲角度：2000彎曲速度：8r/min整機重量：大約M=300kg第三章 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計彎管機的擋料架的效果主要是用來防止鋼管的阻力，而且還有一定的定向功能。 有如同夾具一般。 此彎管機采用的是滾彎式的工作原理，因此，鋼管和擋料輪的接觸面很小，鋼管的硬度不能比擋料輪的軟，即擋料輪的材料可采用黃銅。 擋料輪、擋料軸、擋料輪架、軸承、鍵、軸蓋、擋料座、螺紋桿、手輪等是組成擋料輪的主要結(jié)構(gòu)。 因為設(shè)計在擋料架上的可調(diào)范圍為50mm而擋料架的位置調(diào)整的范圍可達100mm。所以總調(diào)

43、整范圍一共有150mm。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，因為在彎曲半徑不同彎曲的彎管模型，可能相差比較大，但僅由于擋料架的調(diào)整的齒輪的彎曲半徑是遠遠不夠，因此，使用的擋料架架將有不同的定位安裝位置，這可以增擋料架的調(diào)整范圍。 采用普通黃銅H62材料作為其直徑D=100mm高度H= 60mm 擋料軸采用45號鋼軸徑 D1=20mm 擋料輪架采用45號鋼尺寸為 BLh=8084100(mm) 軸承采用深溝滾子軸承 BDd=73220 鍵采用45號鋼其尺寸為 BLh=4640（mm） 擋料座采用45號鋼其尺寸為 BLh=10019095(mm) 螺紋桿采用45號鋼其尺寸為 dL=16145(mm) 手輪采 dD=12

44、100(mm) 軸蓋采用45號鋼其尺寸為 DH=5620（mm）擋料架的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖3.1所示。 圖3.1擋料架的結(jié)構(gòu)及尺寸 第四章 用電器選擇與電路4.1 各用電器的選擇與電路設(shè)計 根據(jù)機械的生命周期理論，零部件經(jīng)過一段時間，會因為出現(xiàn)損壞而對整個機械設(shè)備的運作產(chǎn)生重大的損失。所以，如果能提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備的隱患，對設(shè)備定期的檢查和維修，并在有條件的情況下，對有磨損或達到疲勞值的元件進行修復(fù)，這樣既能保證電氣設(shè)備的正常運行，又能有效節(jié)約成本。 因為這臺彎管機是采用半自動運行的形式，所以可采用二個交流接觸電器和二個行程開關(guān)等元件組成電路。由于電機的功率為3KW且電壓為380Vh頻率為50Hz的交流

45、電。故選用 行程開關(guān)的型號1LX19-131(B)，接觸器型選用1CJ-16，2常閉2常開，其工作功率為4KW。按鈕使用普通型平鈕二個，型號1為LA101P-P。 電源開關(guān)選用LW8萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)型號1為AC21，其工作功率為3.8KW；短路保護熔斷器選用1RL6-25其額定功率為4KW；過載保護采用1JRS1-25/F系列熱繼電器JRS1-25/F其控制功率為3803=1124W,因為有二根線所以總功率為11243=3372W故合適。 電源線采用1BV4（B）即常用銅芯聚氯乙烯絕緣電線4平方毫米的銅線線芯結(jié)構(gòu)為70.85，其額定電壓為600V。 其電路設(shè)計如圖4.1所示。 圖4.1 彎管機電路

46、設(shè)計其工作過程，電源線接上，把電源開上，此時電機是不通電的。擋按下SB1時KM1接觸器通電，此時常開天關(guān)二個KM1閉合通電，而另一個KM1常閉開關(guān)則打開斷電，且此時電機正轉(zhuǎn)，進行彎曲工作，當(dāng)彎曲到定角度時（此角度由彎曲角度的大小而調(diào)整）碰到了行程開關(guān)X1則接觸器KM1斷電則常開天關(guān)二個KM1打開即電機斷電，由于電機是旁磁制動電機故電機很快停止運轉(zhuǎn)，常閉開關(guān)閉合。此時彎曲過程已經(jīng)完成，之后按下SB2則二個常開開關(guān)KM2閉合通電，而另一個KM2常閉開關(guān)打開斷電，此時電機反轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)回初始位置時由于碰到了行程開關(guān)X2則接觸器KM2斷電，則二個常開天關(guān)KM2打開斷電，而另一個常閉開關(guān)閉合通電，電機停止。

47、當(dāng)再次按下SB1時，則得反復(fù)工作，其中電路中設(shè)有過載保護、短路保護。 當(dāng)在工作中時，電路中具有自鎖功能，因而不用怕操作者不小心按錯鍵而出事故。但當(dāng)工作中出現(xiàn)意外時，只要轉(zhuǎn)動電源開關(guān)，把電源開關(guān)斷開即可使電機停轉(zhuǎn)，之后處理意外后轉(zhuǎn)動電源開關(guān)使電源通電便可繼續(xù)進行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)進行工作。操作過程及其分析設(shè)鋼管所需的成形角為，彎曲模設(shè)置的旋轉(zhuǎn)角為，剎車后的空行程角為，鋼管回彈角為，那么+-。由公式得，當(dāng)，很小時=據(jù)此先將彎曲模下的調(diào)角桿按要求在轉(zhuǎn)盤刻度上調(diào)至接近所需的角，然后將方鋼穿過彎曲模的上下底板，使用注銷、固定塊將鋼管固定下來。轉(zhuǎn)動擋料架的手柄，使擋料架的浚住頂住鋼管。按下正轉(zhuǎn)開關(guān)SB1，彎曲模工

48、作。通過試彎1一2次后，沒定一個準(zhǔn)確的角，以后即可作批量生產(chǎn)。在電機正轉(zhuǎn)停后，取出鋼管，再啟動反轉(zhuǎn)開關(guān)彎曲彎回復(fù)到原位。 由于材料是10鋼，且彎曲半徑為R=100mm，管厚t=2mm。則故其回彈系數(shù)K=0.97則= 故回彈角=3.70由于電動機采用旁磁制動方式剎車，故回空行程角很小或是約等于0。參考文獻1 徐灝，機械設(shè)計手冊.第二版.M北京：機械工業(yè)出版社，2001，92 濮良貴、紀(jì)名剛，機械設(shè)計. 第七版M.北京：高等教育出版社，2001，63 羅圣國、李平林，機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書M. 第二版.北京：高等教育出版社，2001，44 王光銓，機床電力拖動與控制.M北京：機械工業(yè)出版社，200

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