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設(shè)計項目
計算與說明
結(jié)果
1.2.1 卷板機(jī)的運動形式
1.2.2彎曲成型的加工方式
2.1.1方案1雙輥卷板機(jī)
2.1.2方案2 三輥卷板機(jī)
2.1.3 方案3四輥卷板機(jī)
3.1.1 齒輪傳動
3.1.2皮帶傳動
3.2.1 主傳動系統(tǒng)的確定
3.2.2副傳動系統(tǒng)的確定
5.1.1總傳動比
5.1.2減速器的選用
5.2.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)
5.2.2按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計
5.2.3確定齒輪尺寸
6.2.1 求傳動的中心距
6.2.2 主要幾何尺寸計算
7.1.1上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計及受力圖
7.1.2 剛度校核
7.1.3 上輥強(qiáng)度校核
7.1.4 上輥疲勞強(qiáng)度校核
7.2.1下輥結(jié)構(gòu)及受力圖
7.2.2下輥剛度校核
7.2.3 下輥彎曲強(qiáng)度校核：
7.2.4 下輥疲勞強(qiáng)度校核
8.1.1鍵的類型選擇
8.1.2鍵的尺寸
8.1.3驗算擠壓強(qiáng)度
8.2.1鍵的類型選擇
8.2.2鍵的尺寸
8.2.3驗算擠壓強(qiáng)度
第1章 緒論
1.1 概述
近些年隨著原子能、石油化工、海洋開發(fā)、宇航、軍工等部門的迅速發(fā)展，卷板機(jī)作業(yè)的范圍正在不斷的擴(kuò)大，要求也在不斷提高。卷板機(jī)是一種將金屬板材卷制成筒形、弧形或其它形狀工件的通用設(shè)備。根據(jù)三點成圓的原理，利用工作輥相對位置變化和旋轉(zhuǎn)運動使板材產(chǎn)生連續(xù)的塑性變形，以獲得預(yù)定形狀的工件。該產(chǎn)品廣泛用于鍋爐、造船、石油、化工、木工、金屬結(jié)構(gòu)及其它機(jī)械制造行業(yè)。
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對國外卷板技術(shù)的不斷學(xué)習(xí)和引進(jìn)，使我國卷板設(shè)備的生產(chǎn)技術(shù)有了很大提高。近幾年，我國生產(chǎn)的三輥可調(diào)式卷板機(jī)和四輥卷板機(jī)越來越多地代替了在卷板設(shè)備中一直占據(jù)主要地位的對稱三輥卷板機(jī)。隨著液壓產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步，國產(chǎn)液壓元件的精度、性能己達(dá)到較高的水平。所以，液壓傳動也越來越多的應(yīng)用于卷板設(shè)備中。目前，用于卷制中薄板的小功率卷板機(jī)多采用機(jī)械傳動或機(jī)液混合驅(qū)動，用于卷制厚板的大功率卷板機(jī)多采用液壓驅(qū)動或多電機(jī)同時驅(qū)動.但由于我國機(jī)械加工設(shè)備水平與加工技術(shù)水平與世界發(fā)達(dá)國家相比，仍有一定的差距，所生產(chǎn)的機(jī)械零部件和液壓元件的加工精度達(dá)不到設(shè)計要求，因機(jī)械摩擦造成的機(jī)械損失和因泄漏造成的液壓損失較高。所以卷制同等規(guī)格的鋼板，所需卷板機(jī)功率要高于國外的卷板機(jī)，使得卷板設(shè)備體積龐大，形體笨重。另外，我國引進(jìn)國外數(shù)控卷板技術(shù)，在數(shù)控卷板工藝和設(shè)備研究方面作了大量工作。但無論國內(nèi)還是國外的卷板機(jī)，從數(shù)控技術(shù)的實現(xiàn)上看，還均不能達(dá)到令人滿意的結(jié)果，還不能根據(jù)被卷制坯料的材質(zhì)、規(guī)格尺寸、卷曲曲率等，正確計算和調(diào)整工藝參數(shù)，達(dá)到真正的全自動控制。
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。熱卷的板材一般是在800-850℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行保溫均熱，若將工作輥預(yù)熱則效果更佳。熱卷卷板機(jī)與普通冷卷卷板機(jī)有較大的差異，在工藝上也略有不同。熱卷時不必考慮工作的回彈，但缺點是產(chǎn)生大量的氧化皮及明顯的熱膨脹等，直接影響工件表面質(zhì)量及尺寸精度。
關(guān)于卷板機(jī)的分類，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(jī)：包括對稱式三輥卷板機(jī)、非對稱式三輥卷板機(jī)、水平下調(diào)式三輥卷板機(jī)、傾斜下調(diào)式三輥卷板機(jī)、弧形下調(diào)式三輥卷板機(jī)和垂直下調(diào)式三輥卷板機(jī)。
2) 四輥卷板機(jī)：分為側(cè)輥傾斜調(diào)整式四輥卷板機(jī)和側(cè)輥圓弧調(diào)整式四輥卷板機(jī)。
3) 特殊用途卷板機(jī)：有立式卷板機(jī)、船用卷板機(jī)、雙輥卷板機(jī)、錐體卷板機(jī)、多輥卷板機(jī)和多用型卷板機(jī)等。
1.2卷板機(jī)的工作原理
卷板機(jī)的運動形式可以分為主運動和輔運動兩種形式的運動。主運動是指構(gòu)成卷板機(jī)的上輥和下輥對加工板材的旋轉(zhuǎn)、彎折等運動，主運動完成卷板機(jī)的加工任務(wù)。輔運動是卷板機(jī)在卷板過程中的裝料、下料及上輥的升降、翹起以及倒頭架的翻轉(zhuǎn)等形式的運動。
該機(jī)構(gòu)形式為三輥對稱式,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,通過減速機(jī)的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合,為卷制板材提供扭矩。
圖1-1 三輥卷板機(jī)工作原理圖
由圖1-1可知：主運動指上輥繞01軸線，下輥分別繞02、03軸線作順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)；輔運動指上輥的上升或下降運動，以及上輥在與01軸線垂直的平面的上翹、翻邊運動等。
在鋼結(jié)構(gòu)制作中彎制成型的加工主要是卷板（滾圓）、彎曲（煨彎）、折邊和模具壓制等幾種加工方法。彎制成型的加工工序是由熱加工或冷加工來完成的。
滾圓是在外力的作用下，使鋼板的外層纖維伸長，內(nèi)層纖維縮短而產(chǎn)生彎曲變形（中層纖維不變）。當(dāng)圓筒半徑較大時，可在常溫狀態(tài)下卷圓，如半徑較小和鋼板較厚時，應(yīng)將鋼板加熱后卷圓。在常溫狀態(tài)下進(jìn)行滾圓鋼板的方法有：機(jī)械滾圓、胎模壓制和手工制作三種加工方法。機(jī)械滾圓是在卷板機(jī)（又叫滾板機(jī)、軋圓機(jī)）上進(jìn)行的。
在卷板機(jī)上進(jìn)行板材的彎曲是通過上滾軸向下移動時所產(chǎn)生的壓力來達(dá)到的。它們滾圓工作原理如圖1-2所示。
a） b） c）
a）對稱式三輥卷板機(jī) b）不對稱式三輥卷板機(jī) c）四輥卷板機(jī)
圖1-2 卷板機(jī)原理圖
使用三輥卷板機(jī)彎板，其板的兩端需要進(jìn)行預(yù)彎，預(yù)彎長度為(L為下輥中心距）。預(yù)彎可采用壓力機(jī)模壓預(yù)彎或用托板在滾圓機(jī)內(nèi)預(yù)彎（圖1-3所示）。
a）用壓力機(jī)模壓預(yù)彎 b）用托板在卷板機(jī)內(nèi)預(yù)彎
圖1-3 鋼板預(yù)彎示意圖
1.3卷板機(jī)的操作規(guī)程
1.卷板機(jī)必須有專人負(fù)責(zé)管理。
2.操作人員必須熟悉卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)性能和使用方法，經(jīng)負(fù)責(zé)管理人員同意后，方可進(jìn)行操作。
3.開機(jī)前要仔細(xì)檢查安全裝置是否完好。
4.操作時，嚴(yán)禁手、腳放在滾軸和傳動部件及工件上。
5.工作中斷后，應(yīng)將離合器打至空檔。
6.多人協(xié)同作業(yè)必須要有專人指揮。
7.嚴(yán)禁超負(fù)荷工作。
8.上輥的升降翻轉(zhuǎn)軸承的傾倒復(fù)位及上輥的平衡，須在主傳動停機(jī)后進(jìn)行。
9.工作場地禁止亂堆工件及雜物，做到時刻保持機(jī)床及場地清潔。
10.作業(yè)完畢，應(yīng)切斷電源，并鎖好電源箱
卷板機(jī)保養(yǎng)規(guī)程。
第2章 方案的論證及確定
2.1方案的論證
一般情況下，一臺卷板機(jī)所能卷制的板厚，既工作能力，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的最小卷桶直徑的能力，熱卷可達(dá)冷卷能力的一倍。但近年來，冷卷的能力正日益提高。
結(jié)合上章卷板機(jī)的類型，擬訂了以下幾種方案，并進(jìn)行了分析論證。
雙輥卷板機(jī)的原理如圖2-1所示：
3
2
1
1.上輥2.工件3.下輥
圖2-1 雙輥卷板機(jī)工作原理圖
上輥是鋼制的剛性輥，下輥是一個具有彈性的彈性輥，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，壓入下輥的彈性層中，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(qiáng)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。上輥壓入下輥的深度，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??；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(jī)工藝的一個重要特征。
雙輥卷板機(jī)具有的優(yōu)點：1.板料不需要預(yù)彎成形，因此生產(chǎn)率高；2.可以彎曲多種材料，機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單。缺點：1.對于不同彎度的制品，需要跟換相適應(yīng)的上棍，因而不適用多品種，小批量生產(chǎn)。 2.可彎曲的板料厚度系列受到一定限制，目前一般只能用于10mm以下的板料。
三輥卷板機(jī)是目前最普遍的一種卷板機(jī)。利用三輥滾彎原理，使板材彎曲成圓形，圓錐形或弧形工作。
1.對稱三輥卷板機(jī)特點
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，但剩余直邊大。一般對稱三輥卷板機(jī)減小剩余直邊比較麻煩。
2.不對稱三輥卷板機(jī)特點
剩余邊小，結(jié)構(gòu)簡單，但坯料需要調(diào)頭彎邊，操作不方便，輥筒受力較大，彎卷能力較小。所謂理論
剩余直邊，就是指平板開始彎曲時最小力臂其大小與設(shè)備及彎曲形式有關(guān)。如圖2-2所示：
圖2-2 三輥卷板機(jī)工作原理圖
對稱式三輥卷板機(jī)剩余直邊為兩下輥中心距的一半，但為避免板料從滾筒間滑落，實際剩余直邊常比理論值大。一般對稱彎曲時為板厚6～20倍。由于剩余直邊在校圓時難以完全消除，所以一般應(yīng)對板料進(jìn)行預(yù)彎，使剩余直邊接近理論值。
不對稱三輥卷板機(jī)，剩余直邊小于兩下輥中心的一半，如圖2-2所示，它主要卷制薄筒（一般在32×3000以下）。
其原理如圖2-3
圖2-3 四輥卷板機(jī)
四輥卷板機(jī)有四個輥，上輥是主動輥，下輥可上下移動，用來夾緊鋼板，兩個側(cè)輥可沿斜線升降，在四輥卷板機(jī)上可進(jìn)行板料的預(yù)彎工作，它靠下輥的上升，將鋼板端頭壓緊在上、下輥之間。再利用側(cè)輥的移動使鋼板端部發(fā)生彎曲變形，達(dá)到所需要。
它的特點是：板料對中方便，工藝通用性廣，可以校正扭斜，錯邊缺陷，可以既位裝配點焊。但滾筒多。質(zhì)量體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。上下輥夾持力使工件受氧化皮壓傷嚴(yán)重。兩側(cè)輥相距較遠(yuǎn)，對稱卷圓曲率不太準(zhǔn)確，操作技術(shù)不易掌握，容易造成超負(fù)荷等誤操作。
2.2 方案的確定
雙輥卷板機(jī)不需要預(yù)彎、結(jié)構(gòu)簡單，但彎曲板厚受限制，只適合小批量生產(chǎn)。四輥卷板機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價又高。雖然三輥卷板機(jī)不能預(yù)彎，但是可以通過手工或其它方法進(jìn)行預(yù)彎。
通過對上述幾個方案的分析，各類型卷板機(jī)的特點，再考慮到三輥卷板機(jī)的不同類型所具有的特點，形成最終的設(shè)計方案，W11-6×1600對稱上調(diào)式三輥卷板機(jī)。
第3章 傳動設(shè)計
對稱上調(diào)式三輥卷板機(jī)如圖3-1所示：
圖 3-1 對稱上調(diào)式三輥卷板機(jī)
它是以兩個下輥為主動輪 ，由副電機(jī)、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(jī)、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。
3.1傳動方案的分析
卷板機(jī)傳動系統(tǒng)分為兩種方式：齒輪傳動和皮帶傳動。
電動機(jī)傳出的扭距通過一個有保護(hù)作用的聯(lián)軸器，傳人一個有分配傳動比的減速器，然后通過連軸器傳人開式齒輪副，進(jìn)入帶動兩軸的傳動。如圖3-2
所示。
圖3-2 齒輪式傳動系統(tǒng)圖
這種傳動方式的特點是：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。
由電動機(jī)的轉(zhuǎn)距通過皮帶傳人減速器直接傳入主動軸。如圖3-3所示：
圖3-3 皮帶式傳動系統(tǒng)圖
這種傳動方式具有傳動平穩(wěn)，噪音小的特點，同時也起過載保護(hù)的作用，這種傳動方式主要應(yīng)用于具有一個主動輥的卷板機(jī)。
3.2 傳動系統(tǒng)的確定
鑒于上節(jié)的分析，考慮到所設(shè)計的是三輥卷板機(jī)，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。
傳動系統(tǒng)如圖3-4所示：
圖 3-4 傳動系統(tǒng)圖
所以選用了圓柱齒輪減速器，減速比i=134.719，減速器通過聯(lián)軸器和齒輪副帶動兩個下輥工作。
為調(diào)整上下輥間距，由上輥升降電動機(jī)通過蝸輪副傳動及蝸輪內(nèi)螺母，使螺桿及上輥軸承座升降運動，為使上輥、下輥軸線相互平行，有牙嵌離和器以備調(diào)整，副傳動系統(tǒng)如圖3-4所示。
需要卷制錐筒時，把離和器上的定位螺釘松開，然后使蝸輪空轉(zhuǎn)達(dá)到只升降左機(jī)架中升降絲桿的目的。
3.3 本章小結(jié)
收集資料對各種運動方式進(jìn)行分析，在結(jié)合三輥卷板機(jī)的運動特點和工作的可靠性，最后主傳動采用齒輪傳動，副傳動采用蝸輪蝸桿傳動。
第4章 電動機(jī)的計算與選擇
4.1 上下輥的參數(shù)選擇
1.已知設(shè)計參數(shù)
最大卷板厚度：S=6mm 最大卷板寬度：b=1600mm 滿載卷板最小直徑：Φ350mm 上輥直徑:Φ160mm 下輥直徑：Φ150mm 兩下滾中心距210mm
滾筒與板料間的滑動摩擦系數(shù)【1】： 滾筒與板料間的滾動摩擦系數(shù)：f =0.8
無油潤滑軸承的滑動摩擦系數(shù)： 板料截面形狀系數(shù)：
板料相對強(qiáng)化系數(shù)： 板料彈性模量： E=2.06×105MPa
卷板速度：m/min
2. 確定卷板機(jī)基本參數(shù)[14]
加工板料： 屈服強(qiáng)度：σs=245MPa 抗拉強(qiáng)度：σb=410MPa 輥材：Cr 屈服強(qiáng)度σs=930MPa 抗拉強(qiáng)度：σb=1080MPa
筒體回彈前內(nèi)徑：
4.2 主電機(jī)的功率確定
因在卷制板材時，板材不同成形量所需的電機(jī)功率也不相同，所以要確定主電機(jī)功率，板材成形需按四次成形計算：
1．成形40%時
1）板料變形為40%的基本參數(shù)
mm
mm
2）板料由平板開始彎曲時的初始彎矩M1
kgf·mm
W為板材的抗彎截面模量
3）板料變形40%時的最大彎矩M0.4
kgf·mm
4）從
上輥受力：
下輥受力：
5）消耗于摩擦的摩擦阻力矩
= kgf·mm
6）板料送進(jìn)時的摩擦阻力矩
7）拉力在軸承中所引起的摩擦阻力矩
8）卷板機(jī)送進(jìn)板料時的總力矩
9）卷板機(jī)空載時的扭矩:
：板料重量:
：聯(lián)軸器的重量 : 選ZL10，=180.9kg
：下輥重量:
10）卷板時板料不打滑的條件：
kgf·mm
kgf·mm
因為，所以滿足,故卷板時板料不打滑。
11）驅(qū)動功率：
2. 成形70%時
1）板料成型70%的基本參數(shù) mm
mm
2）板料變形70%時的最大彎矩M0.7
kgf·mm
3）從
4）消耗于摩擦的扭矩
kgf·mm
5）板料送進(jìn)時的摩擦阻力矩
6）拉力在軸承中所引起的摩擦損失
7）機(jī)器送進(jìn)板料時的總力矩
kgf·mm
8）卷板機(jī)空載時的扭矩
9）板料不打滑的條件
因，所以滿足不打滑條件。
10）驅(qū)動功率
3.成形90%時
1）板料成型90%的基本參數(shù)
2）板料變形為90%時的最大彎矩M0.9
3）從
4）消耗于摩擦的扭矩
5）板料送進(jìn)時的摩擦阻力矩
6）拉力在軸承中所引起的摩擦損失
7）機(jī)器送進(jìn)板料時的總力矩
8）卷板機(jī)空載時的扭矩
9）卷制時板料不打滑的條件：
kgf·mm
因，所以滿足。
10）驅(qū)動功率
4．成形100%時
1）板料成型100%的基本參數(shù)
2）板料變形為100%時的最大彎矩
3）板料從
4）消耗于摩擦的扭矩
5）板料送進(jìn)時的摩擦阻力矩
6）拉力在軸承中所引起的摩擦損失
7） 機(jī)器送進(jìn)板料時的總力矩
8）空載時的扭矩
9）板料不打滑的條件：
因為，所以滿足。
10）驅(qū)動功率
5．主電機(jī)的選擇：
由上述知，成形量為40%時所需的驅(qū)動功率最大，考慮工作機(jī)的安全系數(shù)，電動機(jī)的功率選5.5kw。
因YZ系列電機(jī)具有較大的過載能力和較高的機(jī)械強(qiáng)度，特別適用于短時或斷續(xù)周期運行、頻繁起動和制動、正反轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速不高、有時過負(fù)荷及有顯著的振動與沖出的設(shè)備。其工作特性明顯優(yōu)于Y系列電機(jī)，故選YZ160M1-6型電機(jī)，其參數(shù)如下：
；r/min；；。
升降電動機(jī)選擇YD系列變極多速三相異步電動機(jī)，能夠簡化變速系統(tǒng)和節(jié)能。故選擇YD90S—6/4，其參數(shù)如下：
N=0.65kw； r=1000r/min； G=25kg。
第5章 主傳動系統(tǒng)設(shè)計
5.1 系統(tǒng)總傳動比及減速器的選用
減速器是原動機(jī)和工作機(jī)之間獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要。 選用減速器時應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的選用條件，技術(shù)參數(shù)，動力機(jī)的性能，經(jīng)濟(jì)性等因素，比較不同類型、品種減速器的外廓尺寸，傳動效率，承載能力，質(zhì)量，價格等，選擇最適合的減速器。
ZSY型外嚙合漸開線斜齒圓柱齒輪減速器，可適用于冶金、礦山、起重運輸、水泥、建筑、化工、紡織、輕工等行業(yè)。
選用型標(biāo)準(zhǔn)減速器[3]，其公稱傳動比為 。由此可計算得出開式齒輪傳動的傳動比應(yīng)為
5.2 開式齒輪傳動設(shè)計
已知動力機(jī)為電動機(jī)，傳動不逆轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，傳遞功率，傳動比為，轉(zhuǎn)速，預(yù)計工作30年單班制工作（一年按300天計），設(shè)計開式齒輪傳動。
1.選用直齒圓柱齒輪。
2.卷板機(jī)為鍛壓機(jī)床，選用7級精度。
3.小齒輪材料為（調(diào)質(zhì)后表面淬火），硬度為；大齒輪材料為（調(diào)質(zhì)后表面淬火），硬度為。兩者材料硬度之差為。
4.選取小齒輪齒數(shù)為;大齒輪齒數(shù)為,圓整取。
1.確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
1)由圖10-20c[10]查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為 ，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為 。
2)由減速器傳動比為，可得小齒輪轉(zhuǎn)速為；
;
;
計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
由圖10-18[10]查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：, .
3)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4，
4)計算載荷系數(shù)
查得,,,。故。
5)由表10-5查取齒形系數(shù)：
、。
6)查取應(yīng)力校正系數(shù)：、。
7)計算大小齒輪的并加以比較：
由得小齒輪數(shù)值較大。
2.設(shè)計計算
根據(jù)開式齒輪設(shè)計原則，將設(shè)計模數(shù)m放大10%~15%，圓整后。
小齒輪分度圓直徑;
大齒輪分度圓直徑;
中心距;
齒輪寬度,故選取,。
第6章蝸輪、蝸桿傳動設(shè)計
蝸桿傳遞名義功率8.35kw，轉(zhuǎn)速n=100r/min，傳動比i=40。蝸桿傳動的主要參數(shù)有模數(shù)、壓力角、蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒蝸桿中圓直徑及蝸桿直徑系數(shù)。按照蝸桿的形狀，蝸桿傳動可分為圓柱蝸桿傳動、環(huán)面蝸桿傳動和錐蝸桿傳動等。環(huán)面蝸桿傳動具有很多優(yōu)點，其同時嚙合的齒對數(shù)多，輪齒受力情況也得到較大改善，其承受能力高于普通圓柱蝸桿傳動。由于傳動三輥卷板機(jī)上輥的上下運動需要較大的強(qiáng)度，故選擇包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動。
6.1 材料選擇：
蝸桿：40Cr，表面淬火，HRC50齒面粗糙度Ra0.8
蝸輪：ZCuSn10P1，傳動選用8級精度，標(biāo)準(zhǔn)側(cè)隙。
6.2 參數(shù)的設(shè)計：
式中，K1、K2、K3、K分別為： 1、1.0、0.8、1.由設(shè)計手冊查得a=175mm，取成標(biāo)準(zhǔn)值可得a=180mm。
,，
,，
其余項目由。
蝸輪端面模數(shù)： mm
徑向間隙和根部圓角半徑： mm
齒頂高： mm
齒根高： mm
蝸輪分度圓直徑 ：mm
蝸輪齒根圓直徑 ：mm
蝸桿分度圓直徑 ：mm
蝸桿喉部齒根圓直徑 ：mm
蝸桿喉部齒頂圓直徑 ：mm
蝸桿齒頂圓弧半徑 ：mm
蝸桿齒根圓弧半徑 ：mm
周節(jié)角 ：
蝸桿包容蝸輪齒數(shù) ：
蝸桿工作包角之半 ：
蝸桿工作部分長度 ：mm
蝸桿最大根徑：
蝸桿最大外徑 ：
蝸桿喉部螺旋導(dǎo)角 ：
分度圓壓力角 ：
蝸輪法面弦齒厚：
蝸輪弦齒高 :
蝸桿喉部法面弦齒厚 ：
蝸桿弦齒高 :
確定蝸桿螺旋修形量及修緣量：
mm
mm
mm
第7章 棍子的校核
7.1 上輥的校核
由上部分計算可知輥筒在成形100%時受力最大：
故按計算，其受力圖7-1：
Q
M
圖7-1上輥受力圖
撓度[1]：
確定公式各參數(shù)：
（Ia為軸截面的慣性矩）
mm mm 得
因為，所以上輥剛度滿足要求。
危險截面為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，因Ⅰ、Ⅲ相同，且>，所以只需校核Ⅰ、Ⅱ處：
Ⅰ處：
由于，故I截面安全。
Ⅱ處：
由于，故II截面安全。
綜上，上輥強(qiáng)度符合安全條件。
輥材：
Mpa=108kgf/mm2 kgf/mm2
kgf/mm2
在截面Ⅰ、Ⅱ處有<，所以只需校核Ⅱ、Ⅲ處即可。
Ⅱ處：
r=0，，
由機(jī)械設(shè)計手冊查得得公式
因上輥轉(zhuǎn)矩T=0，可知
確定公式中各參數(shù)：
應(yīng)力集中系數(shù)
表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù)
彎曲平均應(yīng)力
Ⅲ處：
確定公式中各參數(shù)
應(yīng)力集中系數(shù)
表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù)
綜上所述，上輥疲勞強(qiáng)度滿足安全條件。
7.2 下輥的校核
下輥受力如圖7-2
T
Q
M
圖7-2 下輥受力圖
齒輪嚙合效率、聯(lián)軸器效率、軸承效率。所以，總傳動效率為
由主電機(jī)功率kw、得
撓度[1]：
確定公式中各參數(shù)：
（Ic為軸截面的慣性矩）
mm mm
得
因為，所以下輥剛度滿足要求。
由受力圖知彎曲強(qiáng)度危險截面在Ⅱ、Ⅲ處。
Ⅱ處：
由于，故II截面安全。
Ⅲ處：
由于，故III截面安全。
綜上，下輥強(qiáng)度合乎安全條件。
由受力圖可知危險截面為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ截面，故僅校核Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ即可。
kgf/mm2
由機(jī)械設(shè)計手冊查得得公式
Ⅱ截面：
(1)應(yīng)力集中系數(shù)
表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù)
彎曲平均應(yīng)力
(2)應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù)
彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副
所以,II截面處滿足疲勞強(qiáng)度要求。
Ⅲ截面：
(1)應(yīng)力集中系數(shù)
表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù)
彎曲平均應(yīng)力
(2)應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù)
彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副
所以,III截面處滿足疲勞強(qiáng)度要求。
Ⅳ截面：
(1)應(yīng)力集中系數(shù)
表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù)
彎曲平均應(yīng)力
(2)應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù)
彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副
所以, Ⅳ截面處滿足疲勞強(qiáng)度要求。
第8章 鍵設(shè)計
鍵聯(lián)接有多中常用類型，而均有國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計時可按使用要求選用適當(dāng)?shù)念愋秃统叽纾匾獣r驗算其強(qiáng)度。鍵聯(lián)接按裝配方式的不同可分為兩大類：1）松聯(lián)接---平鍵和半圓鍵；2）緊聯(lián)接---楔鍵和切向鍵。
1.鍵的選擇：鍵以標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計時可根據(jù)具體情況選擇鍵的類型和尺寸。
（1）類型選擇:鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)、使用要求和工作狀況來選擇。選擇時應(yīng)考慮傳遞轉(zhuǎn)矩的大小，聯(lián)接的對中性的要求，是否要求軸向固定，聯(lián)接圖軸上的零件是否需要沿軸滑動與滑動距離的長短，以及鍵在軸上的位置等。
（2）尺寸選擇:鍵的主要尺寸為其橫截面積與尺寸長度L。鍵的橫截面積尺寸根據(jù)軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選取。鍵的長度L一般可按輪轂的長度選定，取鍵長略短于輪轂的長度，并應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長度。
鍵的初步尺寸選定后，需進(jìn)行鍵的的校核。
2.平鍵聯(lián)接強(qiáng)度的校核：平鍵聯(lián)接的失效形式有以下幾種：對普通平鍵聯(lián)接而言其失效形式為鍵、軸、輪轂三者中較弱的的工作表面被壓潰；對導(dǎo)向平鍵和滑鍵聯(lián)接而言，其失效形式為工作面過度磨損；鍵的剪斷等。但實際上鍵的剪斷極為罕見，因此，對于平鍵聯(lián)接通常只需進(jìn)行擠壓強(qiáng)度或耐磨性的計算，只有在重要的場合才進(jìn)行鍵的抗剪斷強(qiáng)度驗算。工作時對中要求較高，故選A型普通平鍵。
8.1鍵Ⅰ設(shè)計
已知齒輪傳遞功率，轉(zhuǎn)速，輕微沖擊，軸頸，軸材料為45鋼，設(shè)計鍵。
由[2]表3-1查得鍵的截面尺寸為鍵寬，鍵高，由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長
鍵工作長度，擠壓面高度
轉(zhuǎn)矩
查[2]表3-2得許用擠壓應(yīng)力
由式得擠壓應(yīng)力
鍵的標(biāo)記為鍵 GB/T1096-2003
8.2鍵Ⅱ設(shè)計
已知齒輪傳遞功率，轉(zhuǎn)速，輕微沖擊，軸頸，軸材料為45鋼，設(shè)計鍵。
工作時對中要求較高，故選A型普通平鍵
由[2]表3-1查得鍵的截面尺寸為鍵寬，鍵高，由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長
鍵工作長度，擠壓面高度
轉(zhuǎn)矩 ：
查[2]表3-2得許用擠壓應(yīng)力
由式得擠壓應(yīng)力
鍵的標(biāo)記為鍵 GB/T1096-2003
8.3本章小結(jié)
鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)、使用要求和工作狀況來選擇。選擇時應(yīng)考慮傳遞轉(zhuǎn)矩的大小，聯(lián)接的對中性的要求，是否要求軸向固定，聯(lián)接圖軸上的零件是否需要沿軸滑動與滑動距離的長短，以及鍵在軸
上的位置等。
第9章機(jī)架的設(shè)計
卷板機(jī)是彎曲金屬板材的設(shè)備，傳統(tǒng)卷板機(jī)機(jī)架為全鑄件，隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，特別是近30年來焊接結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本上取代了鉚接結(jié)構(gòu)，并部分代替鑄造和鍛造結(jié)構(gòu)。國內(nèi)在重型機(jī)械制造方面，愈來愈多地用全焊鋼結(jié)構(gòu),具有重量輕，質(zhì)量高，生產(chǎn)周期短等特點。
9.1全焊鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點
和鑄造件相比具有以下優(yōu)點：
1）由于鋼的彈性模量是鑄鐵的一倍，因此焊接結(jié)構(gòu)比鑄鐵結(jié)構(gòu)重量減輕25%左右，這對提高現(xiàn)代化機(jī)床快速行走不見的工作靈敏度有重大意義。
2）全焊鋼結(jié)構(gòu)的塑性和韌性比較好，因此它的抗脆斷能力比鑄鐵好。
3）鋼材材質(zhì)均勻，各個方向的物理力學(xué)性能基本相同，在一定應(yīng)力范圍內(nèi)處于彈性狀態(tài)，因此，全焊接結(jié)構(gòu)消除了鑄件往往不可避免的鑄造缺陷，使廢品率大幅下降。
4）在小批量生產(chǎn)時具有極大靈活性，縮短了生產(chǎn)周期。
5）在加工工藝及選材上賦予了焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的極大靈活性，相反，鑄造及結(jié)構(gòu)不論在造型及壁厚方便皆受到了極大的限制。
6）全焊接結(jié)構(gòu)便于維修，安裝。
9.2確定機(jī)架的材料和厚度
過去，卷板機(jī)主要采用經(jīng)驗和類比設(shè)計。原西德阿亨工業(yè)大學(xué)試驗表明，側(cè)壁板厚以不下于15mm為宜。
根據(jù)卷板機(jī)的軋制力及外載受力分析，卷板機(jī)機(jī)架側(cè)壁板和主要受力方面板厚用厚為15mm的Q235B鋼。加強(qiáng)筋選用厚為10mm的Q235B鋼。
9.3機(jī)架的焊接工藝
1.母材材料為Q235B，其焊接性能良好。選用熔渣流動性好、脫渣容易、電弧穩(wěn)定、洛熔深適中、飛濺少、焊波整齊、價格低廉的J422焊條。
2.根據(jù)鋼板的厚度，采用直徑為4mm的規(guī)格，直流正接，手工操作，平焊位置焊接，電流保持在130A-150A之間。
3.在焊接過程中，為防止扭曲變形，采取了一些剛性固定措施，合理安排了組裝和焊接順序，焊后進(jìn)行了退火處理及整形。
9.4本章小結(jié)
確定機(jī)架材料為厚大于15mm的Q235B鋼。分析機(jī)架的加工工藝，采用全焊接結(jié)構(gòu)。
第10章 畢業(yè)設(shè)計小結(jié)
S=6mm
b=1600mm
m=0.18
f=0.8
m,=0.05
K1=1.5
K0=11.6
E=2.06×105Mpa
=245MPa
=410MPa
=930MPa
=1080MP
=715.454mm
=360.727mm
=0.239
M1=3.528×kgf.mm
W=9600
kgf·mm
kgf·mm
kgf·mm
kgf·mm
kgf·mm
kgf·mm
=82.335kg
=180.9kg
=441.08kg
kgf·mm
滿足條件
kgf·mm
=3.450kw
=408.831mm
=207.416mm
=0.368
=0.392
=3.923×10kgf.mm
kgf
kgf
=5.900×10kgf·mm
kgf·mm
kgf·mm
kgf·mm
kgf·mm
kgf·mm
滿足條件
kgf·mm
=3.348kw
=317.980mm
kgf.mm
kgf
kgf
kgf.mm
kgf.mm
kgf.mm
kgf.mm
=1.528×106kgf.mm
kgf.mm
滿足條件
kgf.mm
=3.148kw
mm
mm
kgf.mm
kgf.mm
kgf
=5.846×104kgf
kgf.mm
kgf.mm
kgf.mm
kgf.mm
kgf.mm
滿足條件
kgf.mm
=2.770kw
kw
r∕min
kw
N=0.65kw
r=1000r/min G=25kg
mm
mm
mm
mm
mm
mm
滿足要求
符合安全條件
滿足安全條件
滿足要求
滿足要求。
滿足疲勞強(qiáng)度要求
鍵
鍵
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