卷板機設(shè)計

卷板機設(shè)計,板機,設(shè)計 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計） 題目： 卷板機設(shè)計 學(xué) 院： 工學(xué)院 姓 名： 王曉勇 學(xué) 號： 20092134 專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 年 級： 2009級 指導(dǎo)教師：楊紅飛 職 稱：講師 二013年05月 目錄 1 緒論 1 1.1 概述 1 1.2 卷板機分類 2 1.3 卷板機的發(fā)展趨勢 2 2 一般小型卷板機結(jié)構(gòu)及特點分析 4 2.1 雙輥卷板機 4 2.2 三輥卷板機 5 2.2.1 對稱式三棍卷板機特點 5 2.2.2 不對稱三輥卷板機結(jié)構(gòu)及特點 5 2.3 方案的確定 6 3 傳動設(shè)計 7 3.1 傳動方案的分析及確定 7 3.1.1 主傳動系統(tǒng)確定 7 3.1.2 副傳動系統(tǒng)的確定 7 4 動力設(shè)計 8 4.1 電動機的選擇及確定 9 4.1.1 電動機的選擇 9 4.2 電動機的確定 9 4.2.1 受力分析 9 4.2.2 電動機的確定 10 5 減速設(shè)計 12 5.1 主減速器的分析計算和確定 12 5.2 傳動比分配 13 5.3 主減速器各軸轉(zhuǎn)速及功率與各級齒輪計算 13 5.3.1 第一級齒輪傳動設(shè)計 15 5.3.2 第二級齒輪傳動設(shè)計 17 5.3.3 第三級齒輪傳動設(shè) 19 5.4 末級齒輪傳動設(shè)計計算 20 5.4.1 材料選用 21 5.4.2 按齒面彎曲強度計算 21 6 上下輥的設(shè)計計算校核 22 6.1 上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計及受力分析 22 6.1.1 受力分析 22 6.1.2 剛度校核 23 6.1.3 上輥在卸料時的校核 23 6.2 下輥的設(shè)計計算及校核 24 6.2.1 剛度校核 25 6.3 上下輥子強度校核 25 7 螺旋副設(shè)計 26 7.1 材料選用及熱處理 26 7.2 螺紋直徑與螺距 26 7.3 自鎖 27 7.4 螺母螺牙強度 27 7.5 螺桿強度 28 結(jié) 論 29 致 謝 30 參考文獻(xiàn) 31 1 緒論 1.1 概述 　　卷板機是將金屬板材彎卷成筒形、弧形或者其他形狀工件的一種通用設(shè)備。利用三點成圓的原理，通過工作輥相對位置變化和旋轉(zhuǎn)運動使板材發(fā)生連續(xù)的塑性變形，從而得到預(yù)定形狀的工件。卷板機廣泛用于鍋爐、造船、石油、化工、木工、金屬結(jié)構(gòu)等其它機械制造行業(yè)。 　　卷板機采用機械傳動有相當(dāng)長久遠(yuǎn)的歷史，介于其簡單的結(jié)構(gòu)，可靠的性能，低廉的造價，至今仍被廣泛應(yīng)用。 　　卷板機作在工業(yè)基礎(chǔ)加工中占有十分重要的地位。凡是將鋼材成型為圓柱型或弧形，幾乎都用卷板機來制作。不論在汽車輪船還是在軍工航天或是石油化工方面都有應(yīng)用。根據(jù)不同的要求，它可以輥制出符合要求的工件，是一種非常實用的機械加工工具。 　　在國外一般以工作輥的配置方式來劃分。國內(nèi)普遍以工作輥數(shù)量及調(diào)整形式等為標(biāo)準(zhǔn)實行混合分類，一般分為： 　　　1）、三輥卷板機：包括對非對稱式三輥卷板機、稱式三輥卷板機、水平下調(diào)式三輥卷板機、傾斜下調(diào)式三輥卷板機、弧形下調(diào)式三輥卷板機和垂直下調(diào)式三輥卷板機等。 　　　2）、四輥卷板機：分為側(cè)輥傾斜調(diào)整式四輥卷板機和側(cè)輥圓弧調(diào)整式四輥卷板機。 　　　3）、特殊用途卷板機：有立式卷板機、船用卷板機、雙輥卷板機、錐體卷板機、多輥卷板機和多用途卷板機等。 　　在低速大扭矩的卷板機上，因傳動系統(tǒng)體積龐大，電動機功率大，起動時電網(wǎng)波動也較大，所以越來越多地采用液壓傳動。近年來，有以液壓馬達(dá)作為源控制工作輥移動但主驅(qū)動仍為機械傳動的機液混合傳動的卷板機，也有同時采用液壓馬達(dá)作為工作輥旋轉(zhuǎn)動力源的全液壓式卷板機。 　　卷板機的工作能力是指板材在冷態(tài)下，按規(guī)定的屈服極限卷制最大板材厚度與寬度時最小卷筒直徑的能力。 　　國內(nèi)外采用冷卷方法較多。冷卷精度較高，操作工藝簡便，成本低廉，但對板材的質(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設(shè)備工作能力時，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。 　　卷板機是一種通用性及適應(yīng)性較高的彎曲整形機械。為提高卷板機的工作效率，提高制品的加工精度，減輕勞動強度，改善工作條件，通常采用板料送料工作臺、輔助操作機械、托架平臺以及支承滾道等輔助設(shè)備。國外有些廠家已有配上自動焊接機、下料機械手等成線或單元供貨。 1.2 卷板機分類 是對板料進(jìn)行連續(xù)點彎曲的塑形機床。根據(jù)不同的分類方法如下： 卷板機按其抱輥數(shù)目分： 　　　1八輥式卷板機； 　　　2四輥式卷板機； 　　　3三輥式卷板機； 　　　4二輥式卷板機。 　　卷板機按其卷筒結(jié)構(gòu)分： 　　　1連桿式卷板機，其卷筒結(jié)構(gòu)基本原理與鏈板式張力卷取機相同； 　　　2斜契式卷板機，其卷筒結(jié)構(gòu)基本原理與棱錐式張力卷取機相同。 　　卷板機按其抱輥滑移動移動方式分： 　　　1滑道式卷板機，抱輥輥架可延滑道移動； 2無滑道式卷板機，抱輥輥架的移動，不是在滑道內(nèi)滑動來實現(xiàn)，而是直接由連桿來實現(xiàn)的。 1.3 卷板機的發(fā)展趨勢 卷板機屬于鍛壓機械八大類產(chǎn)品中的彎曲校正機類。它的發(fā)展經(jīng)歷了從機械到液壓、再到數(shù)控的發(fā)展過程。 目前，世界先進(jìn)的卷板機生產(chǎn)廠家主要有瑞士HAEUSLER、德國SCHAFER、意大利PROMAUDAVI、MG、FACCIN、SERTOM、BODRINI、瑞典ROUNDO、日本KURIMOTO、英國HUGH SMITH。 瑞士HAEUSLER四輥卷板機最為著名，其最大規(guī)格已達(dá)到卷板力78000KN、板厚250mm、板寬4000mm，剩余直邊僅為板厚的1.28倍。 意大利PROMAUDAVI、MG公司弧線三輥、四輥卷板機較常見，其弧線三輥卷板機最大卷板厚度可達(dá)140mm。 國內(nèi)液壓和自動化控制技術(shù)取得了長足進(jìn)展，我國也是世界上卷板機產(chǎn)量最多的國家，但總體競爭能力不強。 現(xiàn)如今在航空航天、軍工武器、汽車、機車車輛、儀器儀表、造船、化工、壓力容器、冶金等行業(yè)，對卷板機的需求量都在不斷增大，卷板精度需求越來越高。隨著工業(yè)的開展，人們對節(jié)能、節(jié)材、少無切削等加工需求的增多，使用該卷板機作為技能配備，可進(jìn)步功率10～40倍，節(jié)材60％以上。 小型卷板機在經(jīng)歷了從機械到液壓、再到數(shù)控的開展過程，在機械傳動行業(yè)已經(jīng)有了幾十年的發(fā)展歷史，因為布局簡略，功能牢靠，造價低價，至今它的應(yīng)用范圍十分廣泛。當(dāng)前，其液壓和自動化操控技能已取得了長足的發(fā)展。 20世紀(jì)90年代國內(nèi)連續(xù)開發(fā)研發(fā)的數(shù)控卷板機，通過多年來的不斷完善，卷板機已經(jīng)完成了從單機自動化到柔性制作單元的進(jìn)程。研發(fā)及開發(fā)高效能、高精度、安全、復(fù)合、環(huán)保、自動化、柔性化、智能化的卷板設(shè)備已經(jīng)是不能阻擋的發(fā)展趨勢。 2 一般小型卷板機結(jié)構(gòu)及特點分析 2.1 雙輥卷板機 雙輥卷板機的原理如圖2.1所示： 2 .1雙輥卷板機工作原理圖 　　上輥是鋼制的剛性輥，下輥是一個包有彈性的輥，可以作垂直調(diào)整。當(dāng)下輥旋轉(zhuǎn)時，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)實驗研究，壓下量越大，板料彎曲半徑越小；但當(dāng)壓人量達(dá)到某一數(shù)值時，彎曲半徑趨于穩(wěn)定，與壓下量幾乎無關(guān)，這是雙輥卷板機工藝的一個重要特征。 產(chǎn)品用途：兩輥卷板機為兩輥對滾式彎板設(shè)備。主要用于在冷用進(jìn)程中彎卷板厚0.5-6mm，寬度300mm-2000mm，屈服極限在350Mpa以下金屬板園柱筒體。廣泛應(yīng)用于汽車，食品機械，電機，消防器械及其他等行業(yè)各種園柱筒體的制作。 特點：兩輥卷板機具有制品精度高，無乘余直邊，生產(chǎn)效率高等特點。最高園精度誤差小于0.5mm；最高效率可達(dá)400只/小時。 工作原理：鋼板在上輥（兩輥）下輥（彈性輥）間通過上輥壓迫，下輥彈性層成凹形狀促使鋼板彎曲，使得曲率成形?！　「鶕?jù)不同的結(jié)構(gòu)形式和控制手段，決定了機器的能力和效率 　　另一方面，二棍卷板機的缺點是1.由于相對于制件直徑的每一個變化都需要制作導(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 　　三輥卷板機是目前最普遍的一種卷板機。利用三輥滾彎原理，使板材彎曲成圓形，圓錐形或弧形工件。 2.2.1 對稱式三棍卷板機特點 對稱式三棍卷板機，由工作輥、機架、傳動系統(tǒng)和機座等組成。 三輥對稱式卷板機結(jié)構(gòu)及運作特點：該機結(jié)構(gòu)型式為三輥對稱式，上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運動，通過絲桿絲母蝸桿傳動而獲得，兩下輥作旋轉(zhuǎn)運動，由電機帶動。通過減速機的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合，為卷制板材提供扭矩。該機缺點是板材端部需借助其它設(shè)備進(jìn)行預(yù)彎。 結(jié)構(gòu)簡單、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，但剩余直邊大需要進(jìn)行預(yù)彎處理。 2.2.2 不對稱三輥卷板機結(jié)構(gòu)及特點 三輥非對稱式卷板機結(jié)構(gòu)及運作特點：上輥為主傳動，下輥垂直升降運動，以便夾緊板材，并通過下輥齒輪與上輥齒輪嚙合，同時作為主傳動；邊輥作傾升降運動，具有預(yù)彎和卷圓雙重功能。結(jié)構(gòu)緊湊，操作維修方便。 如圖2.2.2所示： 圖2.2.2 三輥卷板機工作原理圖 2.3 方案的確定 　　　通過對小型卷板機結(jié)構(gòu)特點的分析，根據(jù)各種類型卷板機所具有不同類型的特點，對稱三輥卷板結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量輕、易于制造等優(yōu)點。相比下最終決定采用三輥卷板機。最后形成設(shè)計方案，為對稱上調(diào)三輥卷板機。如圖2.3： 圖2.3 對稱上調(diào)三輥卷板機 它是以兩個下輥為主動輪 ，由主動機、聯(lián)軸器、減速器及開式齒輪副驅(qū)動。上輥工作時，由于鋼板間的摩擦力帶動。同時作為從動軸，起調(diào)整擠壓的作用。由單獨的傳動系統(tǒng)控制，主要組成是：上輥升降電動機、減速器、蝸輪副、螺母。工作時，由蝸輪副轉(zhuǎn)動蝸輪內(nèi)螺母，使螺桿及上輥軸承座作升降運動。兩個下輥可以正反兩個方向轉(zhuǎn)動，在上輥的壓力下下輥經(jīng)過反復(fù)的滾動，使板料達(dá)到所需要的曲率，形成預(yù)計的形狀。 3 傳動設(shè)計 3.1 傳動方案的分析及確定 卷板機傳動系統(tǒng)分為兩種方式：齒輪傳動和皮帶傳動。 　 皮帶傳動方式具有傳動平穩(wěn)，噪音下的特點，同時以起過載保護(hù)的作用。 　　齒輪傳動方式具有工作可靠，使用壽命長，傳動準(zhǔn)確，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，功率和速度適用范圍廣等特點。 　　根據(jù)所設(shè)計的三輥卷板機，具有兩個主動輥，而且要求結(jié)構(gòu)緊湊，傳動準(zhǔn)確，所以選用齒輪傳動。 3.1.1 主傳動系統(tǒng)確定 選用了圓柱齒輪減速器，減速器通過聯(lián)軸器和齒輪副帶動兩個下輥工作。 如下圖： 圖3.1.1 主傳動系統(tǒng) 3.1.2 副傳動系統(tǒng)的確定 為調(diào)整上下輥間距，通過上輥手輪來旋轉(zhuǎn)蝸輪副傳動蝸輪內(nèi)螺母，使螺桿及上輥產(chǎn)生升降運動。 4 動力設(shè)計 已知參數(shù)： 上輥直徑：D1=130mm 下輥直徑：D2=110mm 卷板寬度：b=1500mm 卷板厚度：=3.5mm 卷板速度：V=6500mm/min 電機功率：N=3.5kw 加工板材選用：Q235-A 屈服強度：σs=235MPa 抗拉強度：σb=420MPa 輥材：45鋼 屈服強度：σs=355MPa 抗拉強度：σb=600MPa 硬度：HBS≤229HB 滾筒與板料間的滑動摩擦系數(shù)：m=0.18 滾筒與板料間的滾動摩擦系數(shù)：f =0.8（冷卷） 無油潤滑軸承的滑動摩擦系數(shù)：u=0.05 板料截面形狀系數(shù)：K1=1.5 （矩形） 板料相對強化系數(shù)：K0=11.6 （A3鋼） 板料彈性模量： E=2.06×105MPa 由以上數(shù)據(jù)計算得： 卷板機規(guī)格：5×1500 下輥中心距：t=(1.1~1.3)D1=150mm (4-1) 上輥軸直徑： d1=(0.5~0.6)D2=70mm (4-2) 下輥軸直徑： d2=(0.5~0.6)D2=60mm (4-3) 最小卷圓直徑：Dmin=(1.25~2.5)D1=200mm (4-4) 下輥轉(zhuǎn)速： v=V/πDa=15.9r/min (4-5) 4.1 電動機的選擇及確定 4.1.1 電動機的選擇 已知電動機功率為3.5kw，按照規(guī)定及要求選用Y系列三相異步電動機，型號為Y112M－4，額定功率4.0kw，轉(zhuǎn)速為1440r/min，額定轉(zhuǎn)矩為2.2，最大轉(zhuǎn)矩為2.3，質(zhì)量為43kg 4.2 電動機的確定 按照所選的電動機Y112M－4，額定功率4.0kw，轉(zhuǎn)速為1440r/min，額定轉(zhuǎn)矩為2.2，最大轉(zhuǎn)矩為2.3，質(zhì)量為43kg。 4.2.1 受力分析 卷板機工作時，將鋼板卷制成鋼管。此時，材料所承受應(yīng)力已全部達(dá)到屈服極限，因此，卷管截面上彎曲應(yīng)力分布如圖4.2.1所示，則截面上的彎矩M為 (KN·M) 式中：分別為卷板機的最大寬度和厚度(m) 為材料的屈服極限(KN·m2) 圖 4.2.1 考慮材料變形時存在強化，引入強化系數(shù)K對上式進(jìn)行修正，則： 式中K—強化系數(shù)，取K=1.15， 卷制時，鋼板受力情況。根據(jù)受力平衡，得出下輥作用于卷板上的支持力F 且由于板厚δ遠(yuǎn)小于卷管的最小直徑Dmin，中性層半徑R≈0.5 Dmin ，出于簡化計算，上式變?yōu)椋? , 計算得： θ = 35.23° F2= 28696N 式中：θ－連心線oo1與oo2夾角 t－下輥中心距（m） Dmin－卷管最小直徑 d2－下輥直徑 最大壓力下： F1=2F2cosθ=2×28696×cos35.23°=13522.6N 單根絲杠所受拉力： F=1.1×0.5×F1=1.1×0.5×13522.6=7437.4N 4.2.2 電動機的確定 驅(qū)動輥卷為板機的下輥，作用在下輥的驅(qū)動力矩用于克服板料的變形扭矩Tn1和摩擦力矩Tn2。 板料在卷制過程中，在板料中的變形能為2Mθ，所用時長為2θR/V，二者的比值為變形扭矩Tn1的功率，即： 計算變形扭矩為：Tn1=1324.3N·M 摩擦扭矩包含上輥，下輥與板料間的滾動摩擦力矩和輥子軸頸與軸套之間的滑動摩擦力矩，即： 計算得：Tn2=181.14N·M 則下輥驅(qū)動力矩： Td=Tn1+Tn2=1324.3+181.14=1505.44N·M 得出驅(qū)動功率： 根據(jù)計算選取電動機Y112M－4，額定功率4.0kw，轉(zhuǎn)速為1440r/min，額定轉(zhuǎn)矩為2.2，最大轉(zhuǎn)矩為2.3 5 減速設(shè)計 減速器中的各個部分的傳動效率為： 聯(lián)軸器效率：ηc =0.99 三級圓柱減速器效率：ηy=0.95 一對滾動軸承效率：ηb=0.99 閉式圓柱齒輪效率：ηg=0.97 主動輥的傳動效率：ηz=0.96 計算總傳動效率得： η總=0.99×0.95×0.97×0.99×0.96=0.88 5.1 主減速器的分析計算和確定 考慮到經(jīng)濟性及可靠性，查機械設(shè)計手冊，采用結(jié)構(gòu)簡單、普通的三級減速器，傳動方案如圖5.1： 選用ZSY160---40---1 ZBJ19004--1988 圖5.1 減速器結(jié)構(gòu)圖 查表得減速器基本參數(shù)： （單位：mm） A=600 B=290 H=375 a=352 d1=24 l1=36 L1=166 b1=8 t1=27 d2=75 l2=105 L2=245 b2=20 t2=79.5 c=32 m1=510 m2=170 m3=245 n1=38 n2=120 e1=83 e2=107 e3=188 h=180 5.2 傳動比分配 ni=1440r/min n0=15.9r/min i總=i1×i2=90.57 考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近，?。? 取 ： i1=5.2 i2 =3.6 i3=3.44 5.3 主減速器各軸功率及轉(zhuǎn)速與各級齒輪計算 各軸轉(zhuǎn)速及功率與轉(zhuǎn)矩： n1=n0=1440r/min n2=n1/5.2=276.923r/min n3=n2/3.6=76.923r/min n4=n3/3.44=22.355r/min n5=n4/1.406=15.900r/min 0軸：(電動機軸) P0=Pm=4kw 1軸：(減速器高速軸) P1=P0×ηc ×ηb=4×0.99×0.99=3.920kw 2軸：(減速器中間軸1) P2=P1×ηg×ηb=3.920×0.97×0.99=3.765kw 3軸：(減速器中間軸2) P3=P2×ηg×ηb=3.765×0.97×0.99=3.616kw 4軸：(減速器輸出軸) P4=P3×ηg×ηb=3.616×0.97×0.99=3.473kw 5軸：(主動輥軸) P5=P4×ηg×ηb=3.473×0.97×0.99=3.335kw 將上述結(jié)果匯總于表5.3 表5.3 減速器參數(shù)表 軸名 功率(kw) 轉(zhuǎn)矩T(N·m ) 轉(zhuǎn)速n(r/min) 傳動比i 電動機軸 4 26.528 1440 1 1軸 3.920 25.997 1440 5.2 2軸 3.765 126.736 276.923 3.6 3軸 3.616 448.927 76.923 3.44 4軸 3.473 1468.278 22.355 5軸 3.335 15.900 5.3.1 第一級齒輪傳動設(shè)計 1.齒輪參數(shù)選擇： ?選用斜齒圓柱齒輪傳動 ?小齒輪材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為230~255HBS， 大齒輪材料為45號鋼，正火處理，齒面硬度為190~217HBS ?選7級精度(GB10095-88) ?齒數(shù)：Z1=24, Z2=uZ1=124.8，Z2取125齒數(shù)比：u= 5.2，u>5所以采用斜齒β=15° 2. 按齒面接觸強度計算和確定齒輪尺寸 其中參數(shù)： ?載荷系數(shù)則：K=1×1.05×1.13×1.2=1.424 ? ? 查得接觸疲勞壽命系數(shù)：ZN1=ZN2=1 ，YN1=YN2=1 計算接觸疲勞許用應(yīng)力： ?應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60an1t=60×1440×1×（5×300×16）＝20.74×108 N2=20.74×108/5.2=3.99×108 ?齒寬系數(shù)： ?轉(zhuǎn)矩T1=25997N·mm 計算得： mn＝d1tcosβ/Z1＝35.274×0.966/24＝1.42mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) mn＝1.5mm 則： 取整后： 修改螺旋角： 計算 ，取 3. 按齒根彎曲強度驗算齒輪： 計算當(dāng)量齒數(shù)： 查取齒形系數(shù)： 查取應(yīng)力校正系數(shù)： 計算得： 符合 5.3.2 第二級齒輪傳動設(shè)計 1.齒輪參數(shù)選擇： ?選用直齒圓柱齒輪傳動 ?小齒輪材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為230~255HBS， 大齒輪材料為45號鋼，正火處理，齒面硬度為190~217HBS ?選7級精度(GB10095-88) ?齒數(shù)：Z1=24, Z2=uZ1=86.4，Z2取87齒數(shù)比：u= 3.6 2. 按齒面接觸強度計算和確定齒輪尺寸 其中參數(shù)： ?載荷系數(shù)則：K=1×1.05×1.13×1.2=1.424 ? ? 查得接觸疲勞壽命系數(shù)：ZN1=ZN2=1 ，YN1=YN2=1 計算接觸疲勞許用應(yīng)力： ?應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60an1t=60×1440×1×（5×300×16）＝20.74×108 N2=20.74×108/5.2=3.99×108 ?齒寬系數(shù)： ?轉(zhuǎn)矩 T2=126736N·mm 計算得： mn＝d2tZ1＝61.204/24＝2.55mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) mn＝3mm 則 取整后： 計算 ，取 5.3.3 第三級齒輪傳動設(shè) 1.齒輪參數(shù)選擇： ?選用直齒圓柱齒輪傳動 ?小齒輪材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為230~255HBS， 大齒輪材料為45號鋼，正火處理，齒面硬度為190~217HBS ?選7級精度(GB10095-88) ?齒數(shù)：Z1=26, Z2=uZ1=89.44，Z2取90齒數(shù)比：u= 3.44 2. 按齒面接觸強度計算和確定齒輪尺寸 其中參數(shù)： ?載荷系數(shù)則：K=1×1.05×1.13×1.2=1.424 ? ? 查得接觸疲勞壽命系數(shù)：ZN1=ZN2=1 ，YN1=YN2=1 計算接觸疲勞許用應(yīng)力： ?應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60an1t=60×1440×1×（5×300×16）＝20.74×108 N2=20.74×108/5.2=3.99×108 ?齒寬系數(shù)： ?轉(zhuǎn)矩 T2=448927N·mm 計算得： mn＝d2tZ1＝93.62/26＝3.6mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) mn＝4mm 則 計算 ，取 5.4 末級齒輪傳動設(shè)計計算 由以上得知末級齒輪傳動比為：i2 =1.406，且v=15.9r/min 小齒輪轉(zhuǎn)速為：v1=15.9×1.406=22.355r/min 傳遞功率：P齒=3.44kw 5.4.1 材料選用 齒輪材料選用45號鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，其機械性能： 強度極限σb=647MPa 屈服極限σB=373MPa HBS=229～286MPa 查取資料得 σFlim=210MPa， 最小安全系數(shù)SF=1.8 5.4.2 按齒面彎曲強度計算 由計算公式： 齒輪精度為7級，載荷系數(shù) 則：K=1.25×1.05×1.1×1.2=1.73 查表齒寬系數(shù)：， 小齒輪轉(zhuǎn)矩為： 小齒輪齒數(shù)?。簔1=24 則 z2=24×1.406=33.744取34 查表齒形系數(shù)： 計算得：m=3.51， 取整m=4 由以上計算得： 分度圓直徑： 6 上下輥的設(shè)計計算校核 由已知參數(shù)可知： 上輥直徑：Da=130mm 下輥直徑：Dc=110mm 輥材：45號鋼 屈服強度：σs=930MPa 抗拉強度：σb=1080MPa 下輥中心距：t=(1.1~1.3)D1=150mm (4-1) 上輥軸直徑： d1=(0.5~0.6)D2=70mm (4-2) 下輥軸直徑： d2=(0.5~0.6)D2=60mm (4-3) 最小卷圓直徑：Dmin=(1.25~2.5)D1=200mm (4-4) 下輥轉(zhuǎn)速： v=V/πDa=15.9r/min (4-5) 6.1 上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計及受力分析 6.1.1 受力分析 在卷板機將板料彎曲成弧形工件時，上輥向下壓板料使其發(fā)生塑性變形，所以輥壓力必須克服板料的屈服強度，且已知數(shù)據(jù)： F1=2F2cosθ=2×28696×cos35.23°=13522.6N 圖6.1.1上輥受力圖 6.1.2 剛度校核 均布荷載下的最大撓度在梁的跨中,其計算公式: 撓度： Ymax = 5ql^4/(384EI). 公式參數(shù)： q 為均布線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kn/m). E 為鋼的彈性模量,對于工程用結(jié)構(gòu)鋼,E = 2100000 N/mm^2. I 為鋼的截面慣矩,可在型鋼表中查得(mm^4). 計算得：，所以上輥剛度滿足要求。 6.1.3 上輥在卸料時的校核 根據(jù)上輥的受力情況，只需滿足彎曲強度即可 板重： 上輥重： 故：卸料時彎曲強度滿足。 6.2 下輥的設(shè)計計算及校核 下輥受力如圖6.2 圖6.2 6.2.1 剛度校核 撓度： Ymax = 5ql^4/(384EI). I為軸截面的慣性矩： q 為均布線荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kn/m). E 為鋼的彈性模量,對于工程用結(jié)構(gòu)鋼,E = 2100000 N/mm^2. 故：安全 6.3 上下輥子強度校核 所以符合安全 7 螺旋副設(shè)計 上輥下壓系統(tǒng)是通過手柄轉(zhuǎn)動螺桿，使螺桿及上輥軸座升降運動，當(dāng)下將到一定程度時需要自鎖，所以選用梯形螺紋 7.1 材料選用及熱處理 螺桿選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，HBS210~220，σs=360MPa ，σb=600MPa 安全系數(shù)取S=1.5，許用應(yīng)力： 螺母選用鑄鐵，許用剪應(yīng)力 7.2 螺紋直徑與螺距 螺桿中徑： 螺母高度： 螺距： 牙頂高： 外螺紋大徑： 選螺紋T19 基本牙型高度： 牙頂間隙： 外螺紋牙高： 內(nèi)螺紋牙高： 外螺紋小徑： 內(nèi)螺紋小徑： 外螺紋大徑： 螺紋牙底寬度： 7.3 自鎖 所以自鎖 7.4 螺母螺牙強度 所以符合 7.5 螺桿強度 所以符合 結(jié) 論 本次設(shè)計的是三輥卷板機，通過對三輥卷板機的學(xué)習(xí)與設(shè)計，讓我認(rèn)識到了設(shè)計之樂趣，讓我明白一個簡單錯誤會帶來多么嚴(yán)重的困擾，沒一個零件都關(guān)系著整個設(shè)計的可靠性與安全性，只有合理的設(shè)計，才能制造出高效的，穩(wěn)定的機器。這次設(shè)計采用了對稱式三輥結(jié)構(gòu)，考慮到本次設(shè)計三輥卷板機的卷制工作所需載荷不大，所以輥軸的材料采用45，盡量做到符合要求，又可以節(jié)省成本。通過計算得出其傳動比較大，采用三級減速器，在減速器的設(shè)計當(dāng)中，每個齒輪，每根軸的設(shè)計都關(guān)系著整個傳動的可靠性，所以必須要保證良好的精度。整個設(shè)計中充滿了艱難，也認(rèn)識到基礎(chǔ)決定了一切。 致 謝 感謝楊紅飛老師在畢業(yè)設(shè)計階段給我的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，再到設(shè)計階段，及最后的修改定稿，楊老師給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助，由于學(xué)生比較多，為了更好的指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計，楊老師放棄了自己的休息時間來為我們講解，這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向楊老師表示我誠摯的謝意。當(dāng)我完成畢業(yè)設(shè)計之時，環(huán)繞在耳邊的是楊老師在電話里，在辦公室里的諄諄教誨與不厭其煩的知道。與此同時，感謝所有在在畢業(yè)設(shè)計階段給予我?guī)椭耐瑢W(xué)，以及大學(xué)四年中我的任課老師們，有你們的指導(dǎo)才讓我我更好的完成了設(shè)計。最后祝老師們在以后的生活中，幸福美滿。 參考文獻(xiàn) [1]劉鴻文，材料力學(xué)，高等教育出版社（第五版） [2]姜勇，機械制圖實戰(zhàn)訓(xùn)練，人民郵電出版社 [3]吳克堅，鄭文偉，機械原理，高等教育出版社 [4]陳于萍，周兆元，互換性與測量技術(shù)，機械工業(yè)出版社 [5]于永泗，齊名，機械工程材料，大連理工大學(xué)出版社，1988 [6]金清肅，機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計，華中科技大學(xué)，1996 [7]鐘毅芳，吳昌林，唐增寶，機械設(shè)計（第二版），華中科技大學(xué)出版社，2001 30