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湖南工學(xué)院 2007 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)（論文）題目：自動(dòng)彎管機(jī)裝置及其電器設(shè)計(jì) 院(系 )、部： 機(jī)械工程系 學(xué)生姓名： 張曉偉 指導(dǎo)教師： 黃開(kāi)有 職稱(chēng) 副教授 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)電一體化 班 級(jí)： 0402 起訖時(shí)間： 2007.4-2007.5 目 錄 目錄………………………………………………………………………………………………1 第一章 緒論……………………………………………………………………………………2 1.1 彎管機(jī)在工業(yè)中的地位和各種彎管機(jī)的性?xún)r(jià)比……………………………………………2 1.2 彎管機(jī)的基本原理與選擇……………………………………………………………………3 第二章 彎管機(jī)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………4 2.1 工件的工藝分析………………………………………………………………………………5 2.2 計(jì)算彎曲力矩…………………………………………………………………………………5 2.3 電機(jī)的選取……………………………………………………………………………………6 2.4 傳動(dòng)比的計(jì)算與各傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)……………………………………………………8 2.5 皮帶與皮帶輪的計(jì)算與選取…………………………………………………………………9 2.6 蝸輪蝸桿減速箱的計(jì)算與選取………………………………………………………………9 2.7 聯(lián)軸器的計(jì)算與選取…………………………………………………………………………10 2.8 軸承的選取……………………………………………………………………………………10 2.9 軸的初步計(jì)算與設(shè)計(jì)及校核…………………………………………………………………14 2.10 齒輪的計(jì)算與設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………17 2.11 大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………18 2.12 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………19 2.13 蓋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………………………………………………20 2.14 機(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………………………………………………………21 2.15 彎管機(jī)的主要參數(shù)……………………………………………………………………………22 第三章 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………23 3.1 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………23 第四章 用電器選擇與電路………………………………………………………………24 4.1 各用電器的選擇與電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………………24 設(shè)計(jì)總結(jié)…………………………………………………………………………………………27 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………………28 第 1 章 緒 論 1.1 彎管機(jī)在自工工業(yè)中的地位和各種彎管機(jī)的性?xún)r(jià)比： 現(xiàn)今工業(yè)發(fā)達(dá)，無(wú)論是哪一種機(jī)器設(shè)備、健身器材、家具等幾乎都有結(jié)構(gòu)鋼管， 有導(dǎo)管，用以輸油、輸氣、輸液等，而在飛機(jī)、汽車(chē)及其發(fā)動(dòng)機(jī)，健身器材，家具 等等占有相當(dāng)重要的地位。各種管型品種之多、數(shù)量之大、形狀之復(fù)雜，給導(dǎo)管的 加工帶來(lái)了不少的困難。對(duì)于許多小企業(yè)，家庭作坊，或者大企業(yè)中需要配管的場(chǎng) 合，如工程機(jī)械上的壓力油管，機(jī)床廠的液壓管道發(fā)動(dòng)機(jī)的油管健身器材的彎管等 等，這些場(chǎng)合可能不需要功能全的彎管機(jī)，且加工的管件的難度不高，簡(jiǎn)易手動(dòng)型 的彎管機(jī)很可能適應(yīng)。這系列彎管機(jī)采用手動(dòng)夾緊，機(jī)械彎曲，機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控 制元件極少，因此價(jià)格上比較容易被用戶接受。 市面上現(xiàn)有的自動(dòng)彎管機(jī)大多數(shù)是液壓的，數(shù)控的(如圖 1-1,1-2)，也有機(jī)械 傳動(dòng)的，但它們的占地面積較大(長(zhǎng)度在 2.5~4m 之間)，價(jià)格昂貴(2~5 萬(wàn)元人民幣 或更多)，然而大多數(shù)用戶都需求是是小占地面積小價(jià)格便宜使用方便的自動(dòng) 本設(shè)計(jì)便是朝這方面的用途方面設(shè)計(jì)的自動(dòng)彎管機(jī)，設(shè)計(jì)出一種價(jià)格便宜,占地 面積少,使用方便的自動(dòng)彎管機(jī)（長(zhǎng) 0.9M，寬 0.8M，高 1.1M，價(jià)格 9000 元人民幣 左右），并著手對(duì)彎管機(jī)的性能更進(jìn)一步的強(qiáng)化，使其能彎曲不同口徑或不同的鋼 型、采用制動(dòng)電機(jī)以提高彎曲機(jī)的彎曲精度。大大的簡(jiǎn)化了電器控制系統(tǒng)，方便操 作。 液壓彎管機(jī) 1-1 數(shù)控彎管機(jī) 1-2 1.2 彎管機(jī)的基本原理與選擇 彎管機(jī)的彎曲原理,在普通情況下有以下二種情況，即滾彎式與纏繞式。 如下圖 1-1、1-2 分別是彎管原理圖。 彎 管 模 滾 彎 式 纏 繞 式彎 管 模夾 緊 塊 導(dǎo) 板 圖 1-3 圖 1-4 二者各有優(yōu)缺點(diǎn)： 纏繞式主要用于方管的彎曲其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而滾彎式主要用于圓管彎曲也可用于 方管彎曲但沒(méi)有纏繞式好，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。故本彎管機(jī)采用滾彎式。 彎管的步驟大致是： 1.留出第 1 段直線段長(zhǎng)度，并夾緊管子。 2.彎曲。 3.松開(kāi)夾緊塊，取出管子，使模具復(fù)位。按管形標(biāo)準(zhǔn)樣件在檢驗(yàn)夾具上檢查管 形，并校正。 4.重復(fù)第 1 步，直至彎完管子為止。 第二章 彎管機(jī)設(shè)計(jì) 2.1 工件工藝分析 此工作件采用的直徑為 30mm,厚為 2mm 的無(wú)縫鋼管做為彎管件，材料為 10 號(hào) 鋼，其最小彎曲半徑為 60mm,而彎曲件的彎曲半徑為 100mm，固其符合加工工藝性。 彎管件要求不能有裂紋，不能有過(guò)大的外凸,不能有皺紋。其工件如圖 2-1,2-1.1。 圖 2-1 圖 2-1.1 2.2 計(jì)算彎曲力矩 由彎管力矩公式 由于彎管時(shí)彎曲半徑越小所用的力矩越大，故以鋼管在最小 半徑彎曲時(shí)的力矩來(lái)做為管的彎曲彎力矩。其式如下 2-1 (2-1) 2384bsrttrM????? 其中 為彈性應(yīng)力s r 為管材內(nèi)徑 t 為管材壁厚 為屈服應(yīng)力b? 為中性層的彎曲半徑? =2420 N·m 238*364*082695M??? 2.3 電機(jī)選取 由經(jīng)驗(yàn)選取彎管機(jī)的彎管速度為 8r/min 則有 P=M* = 2 KW (2-2)?8*23460?? 由工作功率為 2KW 所以電機(jī)功率 P= (2-3)41235P?工 、 、 、 、 分別為帶傳動(dòng)、蝸輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器、齒輪、軸承的傳動(dòng)效1?2345 率。取 =0.96、 =0.9、 =0.99、 =0.97、 =0.98 則2345 P= =2.5 KW20.96*.0.97*8 由于彎管機(jī)需要彎多種型式的鋼型，固選用較大功率的電機(jī)以使彎管機(jī)能夠適 用更大的彎曲范圍，又由于彎曲機(jī)需要固有制動(dòng)功能故選用配有制動(dòng)功能的電機(jī)， 且電機(jī)正反的頻率過(guò)大，所以電機(jī)轉(zhuǎn)速不宜過(guò)大，現(xiàn)取電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 960r/min 為宜。 故選用電機(jī)的型號(hào)為 YEP132S-6，其基本性能如表 [1]2.1 表 2.1YEP132-6 的主要性能參數(shù) 滿載時(shí)型號(hào) 功率 轉(zhuǎn)速 電流 效率 功率因數(shù) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 矩 最大轉(zhuǎn) 達(dá)矩 靜制動(dòng)轉(zhuǎn)達(dá) 矩不小于 空載制動(dòng)時(shí) 間不大于 噪聲 YEP132S-6 3KW 960r/min 8.8A 77% 0.67 2.2 2.2 29．4N·m 0．4/s 71/db 電機(jī)的主要安裝尺寸如下 AG H FILE C B1 4089 φ38 47 5 80 28 0 21 6 315 132 D 圖 2-2 表 [1]2.2 電機(jī)的安裝尺寸 單位（mm） 型號(hào) A B C D E F G H I L YEP-132S-6 280 140 89 38 80 315 216 132 210 515 2.4 傳動(dòng)比的計(jì)算與各傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)與參數(shù) 由電機(jī)轉(zhuǎn)速 N1=960r/min ，而彎管機(jī)的速度初擬為 N5 =8r/min 所以 總傳動(dòng)比 =N1/N5=120i總 由皮帶輪的傳動(dòng)比為 1~4 所以取皮帶輪的傳動(dòng)比 =2.5，由于單付齒輪的傳動(dòng)1i 比為 1~8 。便擬定取齒輪傳動(dòng)比 =3,則蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比 =16,蝸輪的傳動(dòng)比不大3i 2 這有利于提高蝸輪的壽命。 為進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（或功率）。 如將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為 1 軸、2 軸……以及 , , … 為相鄰兩軸間的傳動(dòng)比；1i2 ， … 為相鄰兩軸間的傳動(dòng)效率；0? P1，P 2… 為各軸的輸入功率（Kw）； T1 ,T2… 為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（N·m）； N1 ,N2… 為各軸的轉(zhuǎn)速（r/min）； （1） 各軸轉(zhuǎn)速 電機(jī)軸轉(zhuǎn)速 Nm=960 r/min 蝸輪小軸端 N1= = =384 r/min （2-4）0i962.5 蝸輪大軸端 N2= = =24 r/min1i384 小齒輪轉(zhuǎn)速 N3= N2=24 r/min 大齒輪轉(zhuǎn)速 N4= = =8 r/min32i 工作臺(tái)轉(zhuǎn)速 N5= N4=8 r/min （2） 各軸的輸入功率 電機(jī)輸出功率 P0=3KW 蝸輪小軸輸入功率 P1= P0* =3* =3*0.96=2.88KW （2-1? 5） 蝸輪大軸輸入功率 P 2= P1 = P1* =2.88*0.9=2.59KW2 齒輪小軸輸入功率 P 3= P2* = P2* =2.59*0.99=2.56KW3?3 齒輪大軸輸入功率 P 4= P3 = P3* =2.56*0.972=2.41KW44 工作臺(tái)輸入功率 = P4* = P4* * =2.41*0.972*0.98=2.22KW工 525 （3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 =9550* =9500* =29.84 N·m （2-0T0mN396 6） 蝸輪小軸輸入轉(zhuǎn)矩 = * * =29.84*2.5*0.96=71.62 N·m10i1? 蝸輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩 = * * =71.62*16*0.9=1031.27 N·m2T2 齒輪小軸輸入轉(zhuǎn)矩 = * =1031.27*0.99=1020.96 N·m33 齒輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩 = * * =1020.96*3*0.972=2881.86 N·m424?i 工作臺(tái)輸入轉(zhuǎn)矩 = * * =2881.86*0.972*0.98=2657.31 N·m5T5 2.5 皮帶輪與皮帶的計(jì)算與選擇 由電機(jī)轉(zhuǎn)速與功率，確定了采用普通 A 型皮帶作為傳動(dòng)帶。 由 A 型帶的小帶輪最小直徑為 70mm，故定小帶輪直徑為 =100mm1d 皮帶速度驗(yàn)算 = =5.03 （2-7）106*dn???3.4*0961 所以 5 .02 帶的根數(shù) z= (2-11)??LPK???帶 帶 其中取 =00.97KWP帶 =0.11KW?帶 =0.96K? =0.99L 可得 z= =2.92??30.971*0.96? 取 z=3 2.6 蝸輪蝸桿減速箱的計(jì)算與選擇 因?yàn)槲佪單仐U的安裝為蝸桿在蝸輪的側(cè)面所以選用 CWS 型的蝸輪蝸桿減速器， 又因?yàn)? 蝸輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩 =1031.27 N·m2T 蝸輪小軸輸入功率 P1=2.88 KW 傳動(dòng)比 =16i 所以選用蝸輪蝸桿的型號(hào)為 [1] CWS-125 JB/T 7935 其基本性能如表 2-2 表 [1]2-2 蝸輪減速器的主要友參數(shù) 型號(hào) 公稱(chēng)傳動(dòng)比 轉(zhuǎn)速 中心距 額定輸入功率 額定輸出轉(zhuǎn)矩 CWS-125 16 750r/min 125mm 7.781KW 1400 N·m 2.7 聯(lián)軸器的計(jì)算與選擇 由于此聯(lián)軸器承受的力矩相對(duì)較大，且顧及性?xún)r(jià)比軸孔徑的配合關(guān)系且彈性柱 銷(xiāo)齒式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，不需用專(zhuān)用的加工設(shè)備，工作是不需潤(rùn)滑， 維修方便，更換易損件容易迅速，費(fèi)用低，因此選用彈性柱銷(xiāo)齒式聯(lián)軸器。 由于 =1020.96 N·m3T 且蝸輪蝸桿的蝸輪軸徑為 55mm 故選用 ZL4 聯(lián)軸器， 其型號(hào)為 ZL4 GB5015—198515284YBXJD 其主要尺寸及參數(shù)如表 2-3 表 [1]2-3 聯(lián)軸器的主要參數(shù) 未標(biāo)單位（mm） 型號(hào) 許用轉(zhuǎn) 矩 N·m 許用轉(zhuǎn) 速 r/min 軸孔直徑 軸孔長(zhǎng)度 外徑 凸圓 厚度 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (kg·m2) 重量 (Kg) ZL4 1600 4000 40,45,50,55 112 84 158 89 0.046 14.8 2.8 軸承的選擇 由于彎管機(jī)需要一個(gè)平穩(wěn)的平臺(tái)且軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故不 能選用深溝滾子軸承。且軸承受力不大，轉(zhuǎn)速也較低，故可選用圓錐滾子軸承，且 可選取外徑較小的以使空間更緊湊和降低成本。選用 32912 和 32918 二種圓錐軸承。 其主要參數(shù)及基本尺寸如表 2-4 表 [1]2-4 軸承的主要參數(shù) 未注單位 （mm） 型號(hào) 小徑 外徑 厚度 內(nèi)圈厚度 外圈厚度 額定載荷 極限轉(zhuǎn)速 重量 32912 60 85 17 16 14 34.5KN 4000r/min 0.24kg 32918 90 125 23 22 19 77.8KN 3200r/min 0.79kg 2.9 軸的初步計(jì)算與設(shè)計(jì)及校核 初步計(jì)算軸徑 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 (2-12)3*PdAn? P 為軸所傳遞的功率， KW 為軸的轉(zhuǎn)速，r/min A 由軸的許用切應(yīng)力所確定的系數(shù)，其值可取 A=103~26 現(xiàn)在取 A=115 則 =54.54 mm342.561*d? 取 =55mm4 則 =77.09mm352.1*8d? 取 =85 mm5 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，故在軸與聯(lián)軸器相接間需制出一個(gè)軸肩，由 于半聯(lián)軸器的連接長(zhǎng)度為 L=84mm 又因軸段長(zhǎng)度比 L 要短些故取 L1 為 82mm，且軸徑 與半聯(lián)軸器直徑一樣取 d1=55mm。軸肩后卻是齒輪段，于是軸承的關(guān)系故取 d2 為 60mm，取軸承端蓋的總厚度為 42mm（由箱體及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定） 。根據(jù)軸 承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面 間的距離 L2=10mm，由于軸承是由軸承座支撐住的，故取軸承座的高厚為 25mm，取 齒輪與軸承座之間的距離為 15mm 由于齒輪的寬度為 175mm，齒輪左端需制出一個(gè)軸 肩，由齒輪與軸承座之間的距離為 15mm 且軸承座與軸承之間的距離相差為 8mm，則 此軸肩的長(zhǎng)度為 23mm，又因?yàn)檩S承的厚度為 17mm 則軸肩之至左端要比軸承的厚度 要長(zhǎng)一點(diǎn)，取 18mm，其直徑為 60mm。 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。查得鍵的截面為 b*h=18*11 鍵槽用鍵槽刀加工，長(zhǎng)為 160mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故 選擇齒輪輪轂與軸的配合為 H7/n6；同樣，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為 16mm*10mm*70mm，半聯(lián)軸器的配合為 H7/k6。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配 合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 n6。取軸端倒角為 2*450。 軸上載荷的計(jì)算與軸的校核 3102.96TNm? = =4861 N (2-13)5tFd 3*.104 =1794 N (2-14) 0tantan24861*coscos9.7rF??? =830.9 N (2-15)0tta 由軸的結(jié)構(gòu)尺寸及安裝條件可知，作為得支梁的軸的支承跨距 a=221 mm，從軸 的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩各扭矩圖中可以看出截面 C 是危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將計(jì)算出的截面 C 處 的 、 、 的值如表 2-5HMV 表 2-5 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F =2430.5N =2430.5N1N2NHF=1005.7N =794 N1NF2VF 彎矩 M =268570 N/mmH =111129 N/mm =87734N/mmVM 總彎矩 =290653 N/mm =282536 N/mm12 扭矩 T =1 020 960N/mm3 軸的彎矩圖: 圖 2-4 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 C）的 強(qiáng)度。則由 = =31.39Mpa (2-16)?? 2213caMTW??????2239065.*1096? 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，可得 =60Mpa 因此 ，故??1??ca???1? 安全 故小軸的結(jié)構(gòu)尺寸如圖 2-5 圖 2-5 由于大軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算大部分與小軸類(lèi)同。故在此，類(lèi)同的省略，且經(jīng)驗(yàn) 算此軸也為安全軸。 由于軸不是與半聯(lián)軸器相連，而是與工作臺(tái)即彎曲模。由于轉(zhuǎn)矩較大且要求工 作臺(tái)要較為平穩(wěn)及誤差小，由此軸與彎曲模的連接采用矩形花鍵連接。 由靜聯(lián)接有 (2-17) ?? 32*10pmTpzhld????? 對(duì)矩形花鍵進(jìn)行驗(yàn)算。 載荷分配不均系數(shù)，與齒數(shù)多少有關(guān)，一般取 =0.7~0.8，現(xiàn)取 =0.8?? 花鍵的齒數(shù) =8z 花鍵齒側(cè)面工作高度 = h2Dd? =3mm (2-18)68? 齒的工作長(zhǎng)度 =80mml 花鍵平均直徑 = md2? = =60mm (2-19)68 故有 =56.77Mpa =100~140Mpa (2-20)p??32*57100. ??p? 故此矩形花鍵安全 另外，為了緊固彎曲模在軸上，從而在軸端鉆了螺紋孔，其規(guī)格為 M12-深 30mm，軸的主要尺寸及其結(jié)構(gòu)如下圖 2-6 圖 2-6 2.10 齒輪的計(jì)算與設(shè)計(jì) 由于齒輪傳動(dòng)只有一對(duì)，為利于機(jī)器的平穩(wěn)，壽命及制造方便，故選用直齒齒 輪傳動(dòng)。此機(jī)器為一般工作機(jī)器，速度不高故選用 7 級(jí)精度采用鍛造制造。材料選 擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS 按齒面接角強(qiáng)度設(shè)計(jì) (2-21) 21312.*tEtdHKTZid?????????? 式中 取載荷系數(shù) =1.3tK 取小齒輪傳遞的傳矩 =1020.96 N·m1T 取齒寬系數(shù) ==1d? 查得材料的彈性影響系數(shù) =189.8MPaEZ1/2MPa 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 =550Mpa； 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限2? =600Mpa1? 各取值代入公式 則得 13.9 mm1td? 由于小齒輪直徑為 55mm 而為了達(dá)到 2*t1d 故取 =140mm1t 所以齒輪中心矩 = =280 mm (2-22)??12tdai????403 初步定 =280 一般 =17 30， = 初選 =23， = ，則 = =691z~?0851z?02zi1 則 m= = =5.99 (2-23)12cosa?*8cos369? 取 m=6 則 = = 91.9 (2-24)12zcosam?0*8cos16 取 =9212? 則按 = 可得 =23 , =692zi1zz 則 = = (2-25)???12cosa?09.7 則小齒輪 = =140.00 mm1tdsmz 大齒輪 =420.00 mm2tco? 則齒厚 =1.2*140=168 mm1dtb?? 取大齒輪厚 =170mm2 則小齒輪厚取 =175mm1 驗(yàn)算齒輪,由 = = *103=14571 N (2-26)tF31tTd*02.964 =83.26N/mm100N/mm 合適 (2-27)2AtKFb 大、小齒輪的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 2-7，2-8 圖 2-7 大齒輪 圖 2-8 小齒輪 2.11 大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 考慮到綜合性能故都采用 45 號(hào)鋼，由于軸主要是由鋼板支撐，但由于鋼板不能 選用太厚，而軸承的厚度又是過(guò)厚故采用加入軸承座用螺釘緊固于鋼板從而來(lái)支持 軸承，從而支持軸，這樣較于用軸承套焊接于鋼板上或是用超厚鋼板來(lái)支持軸與軸 承大大的降低了成本，同時(shí)也便于安裝和維修。由于受力不大所以采用四根 M10 的 內(nèi)六角螺釘來(lái)緊固軸的前后端蓋及軸承承座，已經(jīng)足夠支撐。 它的的結(jié)構(gòu)及尺寸圖 2-9，2-10，2-11，2-12，2-13，2-14 圖 2-9 大軸前端蓋 圖 2-10 大軸后端蓋 圖 2-11 大軸承座 圖 2-12 小軸承座 圖 2-13 小軸后端蓋 圖 2-14 小軸前端蓋 2.12 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于軸套的厚度 s 在 0.5d~2.0d 之間 小軸軸徑為 60mm 故取小軸的軸套厚度為 6mm 大軸軸徑為 90mm 故取大軸的軸套厚度為 8mm 軸套的材料為 45 鋼，為能與軸與軸承之間的更好，更耐久的配合，故把軸套進(jìn)行調(diào) 質(zhì)處理，軸套的結(jié)構(gòu)其尺寸如圖 2-15，2-16 圖 2-15 大軸軸套 圖 2-16 小軸軸套 2.13 蓋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 由于在蓋板上需裝好多零件，如行程開(kāi)關(guān)，擋料架，大小齒輪軸的端蓋以及用于 安裝定位的孔。故蓋板采用厚度為 20mm 是 45 鋼。此蓋板的長(zhǎng)與度主要是由電機(jī)與 蝸輪蝸桿所占的空間位置所取定的，由于 電機(jī)與蝸輪蝸桿的中心距 a=519.6mm 大飛輪的分度圓直徑為 d 2=250mm 電機(jī)的安裝地腳寬為 L 1=280mm 取壁至電機(jī)腳的空間長(zhǎng)度 L 0=90mm 取壁到大飛輪的空間長(zhǎng)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(zhǎng)度 L=2* b0 +2*b1+ +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(jī)各自的相互空間位置有關(guān) 取齒輪端到壁的距離 B 1=100mm 齒輪另一端到壁的距離 B 2=160 同大齒輪的 d5=420mm 則 B=B 1+B2+d5=100+160+420=680mm 則得蓋板尺寸車(chē) B*L*h=680*1025*20(mm) 結(jié)合其它結(jié)構(gòu)需要，故其結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 2-16` 圖 2-16 2.14 機(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 由于機(jī)身支撐了整套機(jī)器的零件，故機(jī)身采用厚鋼板及鋼管焊接而成，由于機(jī) 器重且機(jī)器性能要求平穩(wěn)，故用地腳螺釘來(lái)緊固機(jī)器以減少機(jī)器的振動(dòng)， 腳板采用 45 鋼厚 10mm，尺寸為 B*L*h=80*120*10（mm）用四個(gè)腳來(lái)支撐機(jī)器。 支撐鋼管采用 20 號(hào)方管鋼。型號(hào)為 60*60*4 地腳高度取 h1=80mm 采用 45 號(hào)厚為 20mm 的鋼板來(lái)作為底板支撐電機(jī)與蝸輪蝸桿減速箱?？紤]中板 與與底板是距離過(guò)及支撐齒輪的問(wèn)題，故在兩側(cè)多加二個(gè)鋼板以增加機(jī)身的強(qiáng)度。 側(cè)板的尺寸 B*L*h= 487*540*20(mm)，且在二側(cè)有碟結(jié)配合后用薄鐵板把前后面給 圍住。 蓋板與中板之間是齒輪的箱體機(jī)構(gòu)，四邊都采用 45 號(hào)鋼，厚度為 20mm 的鋼板 與 20 號(hào)鋼方管焊接而成，為讓機(jī)身與蓋板容易裝拆，以便齒輪箱內(nèi)各零件容易裝拆 與維修，故采用蓋板與機(jī)身用螺釘連接。采用四個(gè)螺釘連接。在方管上焊接一塊 45 號(hào)鋼厚為 20mm 的小鋼板，尺寸 B*L*h=80*80*20(mm) 機(jī)身的基本尺寸及其結(jié)構(gòu)如圖 2-17 圖 2-17 2.15 彎管機(jī)的主要參數(shù) 電 源：380V-50Hz 三相交流電 電機(jī)功率：3KW 外形尺寸：B*L*H=680*1025*1060 最大彎曲力矩：2657N*m 彎曲半徑范圍：R80~R300 最大彎曲角度：200 0 彎曲速度：8r/min 整機(jī)重量：大約 M=300kg 第三章 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擋料架在彎管機(jī)上的作用主要是用來(lái)?yè)鯊澢摴軙r(shí)的反力，同時(shí)也具有定位的 作用。 有如同夾具一般。 由于本彎管機(jī)是采用滾彎式的彎管原理，故鋼管與擋料輪的接觸面較不大，故 擋料輪的硬度不能比鋼管的硬，故采用黃銅作為擋料輪的材料。 擋料輪的結(jié)構(gòu)主要由擋料輪、擋料軸、擋料輪架、軸承、鍵、軸蓋、擋料座、 螺紋桿、手輪等一些組成。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，由于彎管時(shí)不同型號(hào)的彎曲半徑相差可能會(huì)很大，但由于 單純?cè)?擋料輪架的調(diào)整來(lái)調(diào)整彎曲半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，故采用擋料架具有不同的定位安裝位置， 以增加擋料架與彎曲模的調(diào)整范圍。設(shè)計(jì)了在擋料架上的調(diào)范圍為 50mm 而在位置調(diào) 整的范圍可達(dá) 100mm。故總調(diào)整范圍有 150mm。 鎖緊螺紋采用自鎖螺紋，用手輪鎖緊。滾輪主要由軸支持再結(jié)合二個(gè)滾子軸承 而裝于擋料輪架上，這樣滾輪滾動(dòng)時(shí)的滾動(dòng)摩擦小有利于提高彎管的合格率。 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(hào)鋼軸徑 D 1=20mm 擋料輪架采用 45 號(hào)鋼尺寸為 B*L*h=80*84*100(mm) 軸承采用深溝滾子軸承 B*D*d=7*32*20 鍵采用 45 號(hào)鋼其尺寸為 B*L*h=4*6*40（mm） 擋料座采用 45 號(hào)鋼其尺寸為 B*L*h=100*190*95(mm) 螺紋桿采用 45 號(hào)鋼其尺寸為 d*L=16*145(mm) 手輪的尺寸為 d*D=12*100(mm) 軸蓋采用 45 號(hào)鋼其尺寸為 D*H=56*20（mm） 擋料架的主要尺寸及結(jié)構(gòu)如圖 3-1 圖 3-1 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(jì) 由于此彎管機(jī)采用的是半自動(dòng)的形式，故采用二個(gè)行程開(kāi)關(guān)和二個(gè)交流接觸電 器等組成其電路。由于電機(jī)的功率為 3KW 且電壓為 380Vh 頻率為 50Hz 的交流電。 故選用行程開(kāi)關(guān)的型號(hào) [1]LX19-131(B)， 接觸器型選用 [1]CJ-16，2 常閉 2 常開(kāi)，其工作功率為 4KW。 按鈕使用普通型平鈕二個(gè)，型號(hào) [1]為 LA101P-P。 電源開(kāi)關(guān)選用 LW8 萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)型號(hào) [1]為 AC21，其工作功率為 3.8KW。 短路保護(hù)熔斷器選用 [1]RL6-25 其額定功率為 4KW。 過(guò)載保護(hù)采用 [1]JRS1-25/F 系列熱繼電器 JRS1-25/F 其控制功率為 380*3=1124W,因 為有二根線所以總功率為 1124*3=3372W 故合適。 電源線采用 [1]BV4（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 7*0.85。其額定電壓為 600V 其電路設(shè)計(jì)如下 圖 4-1 其工作過(guò)程，電源線接上，把電源打開(kāi)，此時(shí)電機(jī)是不通電的。當(dāng)按下 SB1 時(shí) 接觸器 KM1 線圈得電，此時(shí)三對(duì)主觸頭閉合,一個(gè)常開(kāi)開(kāi)關(guān) KM1 閉合通電，而另一 個(gè)常閉開(kāi)關(guān) KM1 則打開(kāi)斷電，且此時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，進(jìn)行彎曲工作，當(dāng)彎曲到定角度時(shí) （此角度由彎曲角度的大小而調(diào)整）碰到了行程開(kāi)關(guān) X1,則接觸器 KM1 線圈斷電, 三對(duì)主觸頭斷開(kāi),一個(gè)常開(kāi)開(kāi)關(guān) KM1 斷開(kāi) ,即電機(jī)斷電，由于電機(jī)是旁磁制動(dòng)電機(jī), 故電機(jī)很快停止運(yùn)轉(zhuǎn)，常閉開(kāi)關(guān)閉合。此時(shí)彎曲過(guò)程已經(jīng)完成，之后按下 SB2,則接 觸器 KM2 線圈得電，此時(shí)三對(duì)主觸頭閉合,一個(gè)常開(kāi)開(kāi)關(guān) KM2 閉合通電，而另一個(gè) 常閉開(kāi)關(guān) KM2 則打開(kāi)斷電,此時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)回到初始位置時(shí)由于碰到了行程開(kāi) 關(guān) X2,則接觸器 KM2 線圈斷電，三對(duì)主觸頭斷開(kāi)，一個(gè)常開(kāi)開(kāi)關(guān) KM2 斷開(kāi)，電機(jī) 停止。 當(dāng)再次按下 SB1 時(shí)，則得反復(fù)工作。 其中電路中設(shè)有過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)。 當(dāng)在工作中時(shí)，電路中具有自鎖功能，因而不用怕操作者不小心按錯(cuò)鍵而出事 故。但當(dāng)工作中出現(xiàn)意外時(shí)，只要轉(zhuǎn)動(dòng)電源開(kāi)關(guān)，把電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)即可使電機(jī)停轉(zhuǎn)， 之后處理意外后轉(zhuǎn)動(dòng)電源開(kāi)關(guān)使電源通電便可繼續(xù)進(jìn)行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)進(jìn)行工作。 操作過(guò)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(chē)?? 后的空行程角為 ，鋼管回彈角為 ，那么 ＝+ - 。由公式得，當(dāng) ， 很小時(shí)?????? = 據(jù)此先將彎曲模下的調(diào)角桿按要求在轉(zhuǎn)盤(pán)刻度上調(diào)至接近所需的 角，然后將?? 方鋼穿過(guò)彎曲模的上下底板，使用注銷(xiāo)、固定塊將鋼管固定下來(lái)。轉(zhuǎn)動(dòng)擋料架的手 柄，使擋料架的浚住頂住鋼管。按下正轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) SB1，彎曲模工作。通過(guò)試彎 1 一 2 次后，設(shè)定一個(gè)準(zhǔn)確的 角，以后即可作批量生產(chǎn)。在電機(jī)正轉(zhuǎn)停后，取出鋼管，? 再啟動(dòng)反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)彎曲彎回復(fù)到原位。 由回彈系數(shù) K = （4-1）0? 由于材料是 10 鋼，且彎曲半徑為 R=100mm，管厚 t=2mm 則 = =25*2Rt1 故其回彈系數(shù) K=0.97 剛 = = = ?0K9.703. 故回彈角 =3.70? 由于電動(dòng)機(jī)采用旁磁制動(dòng)方式剎車(chē)，故回空行程角很小或是約等于 0 所以彎曲模的轉(zhuǎn)角 = - + =93.70???? 設(shè)計(jì)總結(jié) 近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，通過(guò)這些天的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和 獨(dú)立思考問(wèn)題的能力有了很大的提高，對(duì)我走向社會(huì)從事專(zhuān)業(yè)工作有著深遠(yuǎn)的影響。 現(xiàn)在就談?wù)剬?duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的認(rèn)識(shí)和體會(huì)。 首先，我學(xué)會(huì)了查閱資料和獨(dú)立思考。我的課題是自動(dòng)彎管機(jī)裝置及其電器設(shè) 計(jì)。當(dāng)開(kāi)始拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目時(shí)，心里面是一片迷茫，不知從何入手，甚至連彎管 機(jī)是什么樣的都不知道，幸好在黃老師的指導(dǎo)下及時(shí)理清了頭緒，避免了走很多的 彎路。認(rèn)真翻閱相關(guān)資料如《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ，自動(dòng)彎管機(jī)的設(shè)計(jì)與鋼筋彎曲機(jī)的改 進(jìn)論文與書(shū)籍等，我開(kāi)始了自己的設(shè)計(jì)思想，確定了自己的設(shè)計(jì)方案。我的課題除 了彎管機(jī)的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之外，還有其控制電路設(shè)計(jì)。 由于，彎管機(jī)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且零件較多但由于論文上已有一定的結(jié)構(gòu)模型，故 我憑著模型以及黃老師對(duì)我的講解，我慢慢的認(rèn)清了彎管機(jī)的全部結(jié)構(gòu)，故我對(duì)我 自己的一些想法與應(yīng)用思想都設(shè)計(jì)到彎管機(jī)中去，把原有的模型做適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。使 結(jié)構(gòu)更合乎生產(chǎn)安裝以及多樣化使用的要求。每一個(gè)設(shè)計(jì)都是一個(gè)創(chuàng)新、完善的過(guò) 程。在設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用所掌握的知識(shí)，發(fā)揮自己的想象力，完美原有的結(jié)構(gòu)。這個(gè) 過(guò)程也是一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程。 其次，認(rèn)識(shí)到實(shí)踐的重要性。這次設(shè)計(jì)我做了很多重復(fù)工作、無(wú)用功，但是這 些重復(fù)工作和無(wú)用功積累了設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)也認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)不能只在腦子里想其結(jié)構(gòu)、 原理，必須進(jìn)行實(shí)際操作。另外，也應(yīng)從多個(gè)角度來(lái)思考問(wèn)題的所在，嘗試其它的 方法，以求找到最佳方法，因?yàn)榧词瓜氲暮芡昝?，但到?shí)際的設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)遇到很多想 不到的實(shí)際問(wèn)題。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，也出現(xiàn)了一些客觀不足的問(wèn)題，就是彎管機(jī)的、以及各種標(biāo) 準(zhǔn)件如蝸輪減速器，接觸器等沒(méi)有親眼見(jiàn)過(guò)不知道其具體大小與工作情況，只能憑 著手冊(cè)的說(shuō)明而想像，彎管力矩的計(jì)算方法也沒(méi)有一條統(tǒng)一的式的，只能憑著經(jīng)驗(yàn) 式子來(lái)進(jìn)行計(jì)算，其次由于條件不足缺乏實(shí)驗(yàn)性，等等多種原因使我的設(shè)計(jì)是沒(méi)有 完全的根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)作合適、客觀地修改，而做出來(lái)的，難免有些缺點(diǎn)和不足， 由于諸多原因，本次設(shè)計(jì)存在一些不足和有待改善的地方，希望老師能夠提出寶貴 修改意見(jiàn)。 最后，衷心感謝黃開(kāi)有老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，使我在大學(xué)里最后一段時(shí)間里學(xué) 習(xí)到了很多有用的東西。 參考文獻(xiàn) [1]. 徐灝，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001，9 [2]. 濮良貴、紀(jì)名剛，機(jī)械設(shè)計(jì). 第七版.北京：高等教育出版社，2001， 6 [3]. 羅圣國(guó)、李平林、張立乃，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū). 第二版.北京：高等教育 出版社，2001，4 [4]. 王光銓?zhuān)瑱C(jī)床電力拖動(dòng)與控制.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001，7 [5]. 曾紀(jì)進(jìn)，自動(dòng)彎管機(jī)與鋼筋管曲機(jī)的改進(jìn).廣州：輕工機(jī)械， 1998 [6]. 劉江南 郭克希, 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 湖南大學(xué)出版社,2005 [7]. 梁景凱, 機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng). 機(jī)械工業(yè)出版社,1999 [8]. 成大先 . 機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)(第 5 卷)[M]. 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