16×3000mm對(duì)稱式三輥卷板機(jī)的設(shè)計(jì)含4張CAD圖

16×3000mm對(duì)稱式三輥卷板機(jī)的設(shè)計(jì)含4張CAD圖,16,3000,mm,對(duì)稱,式三輥卷,板機(jī),設(shè)計(jì),CAD 摘 要 卷板機(jī)是一種常用的成形設(shè)備，它通過上下工作輥對(duì)原料進(jìn)行彎曲使之成為弧形，錐體，曲面體等形體。其中運(yùn)用了三點(diǎn)成圓的原理，通過各種類型如機(jī)械驅(qū)動(dòng)力等多種外力作用，使上工作輥?zhàn)龃怪狈较虻钠鹇溥\(yùn)動(dòng)，兩下輥隨著減速器的最后一級(jí)的齒輪旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，使之進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生了工作時(shí)所需的扭矩。卷板機(jī)廣泛應(yīng)用于鍋爐、化工、造船、水電、航空以及機(jī)械制造行業(yè)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書我主要設(shè)計(jì)的卷板機(jī)所卷制的板材尺寸要求是：厚度為16mm，寬度為3000mm。設(shè)計(jì)書首先從卷板機(jī)的定義，工作原理，分類以及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r等方面進(jìn)行了詳盡說明。根據(jù)任務(wù)書的要求，分析比較傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型，擬定傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。將兩個(gè)下工作輥的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)叫做主運(yùn)動(dòng)，將上工作輥的豎直升降的直線運(yùn)動(dòng)稱為副運(yùn)動(dòng)。分別討論確定主副運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)方案。經(jīng)過對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)中的電機(jī)，減速器傳動(dòng)帶等各個(gè)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算或者是選型計(jì)算，選擇合適型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)帶等。然后對(duì)主副傳動(dòng)系統(tǒng)里的各工作輥鍵等關(guān)鍵部件進(jìn)行強(qiáng)度校核，最后設(shè)計(jì)計(jì)算了卸料機(jī)構(gòu)和機(jī)架。最終設(shè)計(jì)出符合要求的三輥卷板機(jī)。 關(guān)鍵詞: 機(jī)械傳動(dòng)；三輥卷板機(jī)；校核  ABSTRACT Plate rolling machine is a common forming equipment, it through the upper and lower work rolls to bend the raw material into arc, cone, curved body and other bodies Which USES the principle of three round, through a variety of types such as mechanical drive a variety of external force, make the work roll on a vertical take-off and landing exercise, the two bottom rollers as rotate and final stage of the gear reducer rotate, rotate movement, then produce the torque requirements for a work machine widely used in boiler chemical shipbuilding hydropower Aviation and machinery manufacturing industry according to the design task book I mainly designed the rolling machine rolled plate size requirements are: thickness of 16mm, width of 3000mm design book first from the definition of the rolling machine, working principle, classification and domestic and foreign development status and other aspects of a detailed explanation According to the requirements of the task book, analysis and comparison of the type of transmission mechanism, the design of the transmission system will be called the main movement of the rotation of the two lower work rollers, the vertical lifting of the straight movement of the upper work rollers called the secondary movement, respectively discussed to determine the main and secondary movement of the transmission system Belt through the transmission system of the motor, reducer parts such as design calculations or selection, choose a suitable type of motor, transmission belt, etc Then in the main drive system of the work roll key key parts such as intensity, the final design calculation discharge mechanism and rack The final design meets the requirements of the three roller plate bending rolls Keywords：mechanical drive ；Three roll bending machine ；check  目 錄 1 緒論 6 1.1概述 6 1.2工作原理 7 1.3卷板機(jī)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展 9 2 機(jī)構(gòu)方案的論證及確定 11 2.1方案的論證 11 2.1.1方案1三輥卷板機(jī) 11 2.1.2 方案2四輥卷板機(jī) 12 2.1.3方案三 雙輥卷板機(jī) 12 2.2 方案的確定 13 3 主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 3.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 3.1.1 方案的論證 14 3.1.2 方案的確定 15 3.2 主電動(dòng)機(jī)的選擇 16 3.2.1 類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 16 3.2.2 功率的計(jì)算 16 3.2.3 轉(zhuǎn)速的確定 19 3.3 確定傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 20 3.4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 20 3.4.1 類型的選擇 20 3.4.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 20 3.4.3帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及幾何尺寸計(jì)算 22 3.5 減速器的選擇 23 3.5.1 類型的選擇 24 3.5.2 型號(hào)的選用計(jì)算 24 3.6 末級(jí)輸出齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 25 3.6.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及熱處理方法 25 3.6.2 設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 25 3.6.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及幾何尺寸計(jì)算 27 3.7 下輥的校核 28 3.7.1 強(qiáng)度校核 28 3.7.2 剛度校核 29 3.8 鍵的選擇 30 3.8.1 類型的選擇 30 3.8.2 尺寸的選擇 31 3.8.3 連接強(qiáng)度計(jì)算 31 3.9 下輥軸承的設(shè)計(jì) 31 3.9.1 類型的選擇 31 3.9.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 32 4 輔運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 33 4.1 輔傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 33 4.1.1 方案的論證 33 4.2 輔電動(dòng)機(jī)的選擇 34 4.2.1 類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 34 4.2.2 功率的計(jì)算 34 4.2.3 轉(zhuǎn)速的選擇 34 4.3 絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)的設(shè)計(jì) 35 4.3.1 類型的選擇 35 4.3.2 材料及熱處理 35 4.3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算 35 4.3.4 幾何尺寸計(jì)算 37 4.4 確定傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 38 4.5 減速器的選擇 38 4.5.1 類型的選擇 38 4.5.2 型號(hào)的選用計(jì)算 39 4.6 蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 40 4.6.1 類型的選擇 40 4.6.2 材料及熱處理 40 4.6.3 設(shè)計(jì)計(jì)算 40 4.6.4 主要參數(shù)與幾何尺寸計(jì)算 43 4.7 上輥的校核 44 4.7.1 強(qiáng)度校核計(jì)算 44 4.7.2 剛度校核 46 4.8 上輥軸承的設(shè)計(jì) 46 4.8.1 類型的選擇 46 4.8.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 46 4.9 輔電動(dòng)機(jī)與減速器聯(lián)軸器的選擇 47 4.9.1 類型的選擇 47 4.9.2 型號(hào)的選擇計(jì)算 47 4.10 減速器與蝸桿軸聯(lián)軸器的選擇 48 4.10.1 類型的選擇 48 4.10.2 型號(hào)的選擇計(jì)算 48 4.11 蝸桿軸及其軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 49 4.11.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 49 4.11.2 設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 52 4.11.3 蝸桿軸軸承的類型選擇 53 4.11.4 型號(hào)的選擇計(jì)算 53 4.11.5 壽命校核 55 4.12 蝸輪軸及其軸承的設(shè)計(jì) 55 4.12.1 蝸輪軸的材料及熱處理 55 4.12.2 蝸輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 56 4.12.3 軸承的類型 56 4.12.4 型號(hào)的選擇 56 4.12.5 壽命驗(yàn)算 56 5 上、卸料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 57 5.1 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 57 5.2 設(shè)計(jì)校核 57 5.2.1 支撐桿的設(shè)計(jì) 57 6 機(jī)架的設(shè)計(jì) 60 6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 60 6.2 材料和厚度 60 結(jié)論 61 參考文獻(xiàn)： 62 致 謝 63 1 緒論 1.1概述 卷板機(jī)是一種常用的成形設(shè)備，它通過上下工作輥對(duì)原料進(jìn)行彎曲使之成為弧形，錐體，曲面體等形體。其中運(yùn)用了三點(diǎn)成圓的原理，通過各種類型如機(jī)械驅(qū)動(dòng)力等多種外力作用，上工作輥?zhàn)銎鹇溥\(yùn)動(dòng)，下工作輥以轉(zhuǎn)動(dòng)的方式運(yùn)動(dòng)，通過這些輥筒的起落運(yùn)動(dòng)或是轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，使加工的板料產(chǎn)生接連不斷的不可自行恢復(fù)的變形，即塑性變形，最終獲得滿足目的所需的形體要求的材料。 制造行業(yè)的發(fā)展很大程度上影響著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)里各個(gè)部門中的技術(shù)發(fā)展很大程度依賴于各種生產(chǎn)裝備的質(zhì)量水平，高效便捷的裝備將會(huì)創(chuàng)造巨大的財(cái)富。許多國(guó)家都將機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展視為重中之重，而中國(guó)是機(jī)械制造的大國(guó)，更應(yīng)重視在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)領(lǐng)域的創(chuàng)新以及資金的投入。 近幾十年來，伴隨著航天航空，航海，原子能，風(fēng)能等重要領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的顯著提升，卷板機(jī)在這些領(lǐng)域已經(jīng)有了很多的應(yīng)用需求，如何制造與這些領(lǐng)域相適配的卷板機(jī)呢？這就對(duì)卷板機(jī)的制造提出了許多新的要求。正因?yàn)槿绱宋覈?guó)卷板機(jī)制造技術(shù)也愈發(fā)成熟。目前，卷板機(jī)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于航天，造船，水電，鍋爐，裝潢等行業(yè)之中。卷板機(jī)在工業(yè)基礎(chǔ)加工中作為一種通用成型設(shè)備，只要是成形為柱形，錐形，弧形等形體，必要采用它來加工完成，無疑在工業(yè)基礎(chǔ)加工中它是十分重要的。 卷板機(jī)有哪些類型呢？，其分類方法多種多樣，國(guó)內(nèi)外也有所差別。其中可以按滾筒方位，上輥受力類型，滾筒數(shù)目及布置方式，輥位調(diào)節(jié)方式等分類。具體如下表所示。 表1-1 卷板機(jī)種類 分類方法 卷板機(jī)類別 按輥筒方位 立式 臥式 按上輥受力 類型 閉式（上輥有中部托輥） 開式（上輥無中部托輥） 有反壓裝置 無反壓裝置 按輥筒數(shù)目及布置方式 四輥 三輥 對(duì)稱式 不對(duì)稱式 按輥位調(diào)節(jié) 方式 上調(diào)式 垂直上調(diào)式 橫豎上調(diào)式 下調(diào)式 不對(duì)稱下調(diào)式 對(duì)稱下調(diào)式 水平下調(diào)式 除上表類型外還有一些其他類型的卷板機(jī)，例如：雙輥卷板機(jī)，錐體卷板機(jī)，船用卷板機(jī)和多用途卷板機(jī)等等。 1.2工作原理 三輥卷板機(jī)的工作過程是指當(dāng)被加工的板料被送入輥筒時(shí)，板料受摩擦力跟隨下輥的旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)，上輥下壓板料，使板料在接觸點(diǎn)發(fā)生彎曲，板料不斷跟隨下輥移動(dòng)，使整個(gè)板料產(chǎn)生連續(xù)的彎曲，最終獲得加工所需形狀材料的過程。卷板機(jī)的工作能力是指按規(guī)定屈服極限彎卷最大板料厚度和寬度時(shí)最小卷筒直徑的能力。因?yàn)樵谝话闱闆r下，卷板機(jī)的工作狀態(tài)是在冷態(tài)下進(jìn)行的，因此他的工作能力也是指在冷態(tài)下的工作能力。但是熱卷時(shí)是冷卷工作能力的一倍。 圖1-1 卷板機(jī)工作原理圖 三輥卷板機(jī)根據(jù)工作原理可以分為兩種運(yùn)動(dòng)形式，即主運(yùn)動(dòng)和輔運(yùn)動(dòng)形式。主運(yùn)動(dòng)是指工作輥對(duì)板料做旋轉(zhuǎn)，彎折等形式的運(yùn)動(dòng)。三輥卷板機(jī)中，兩下輥?zhàn)鲂D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是完成主運(yùn)動(dòng)的輥，稱為主動(dòng)輥筒，主動(dòng)輥繞上圖中的兩下輥軸心和同時(shí)作一定方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，稱作主運(yùn)動(dòng)。而輔運(yùn)動(dòng)是指在卷制過程中工作輥的升降運(yùn)動(dòng)，翻邊，裝料上料以及上翹等運(yùn)動(dòng)。在三輥卷板機(jī)中，上輥?zhàn)龅氖秦Q直升降的運(yùn)動(dòng)，因此是被動(dòng)輥。上輥通過機(jī)械或液壓等方式的作用下可以實(shí)現(xiàn)垂直方向的起落運(yùn)動(dòng)，也可沿著上輥橫向做上翹（在上卸料過程中做的運(yùn)動(dòng)）或者翻邊等運(yùn)動(dòng)，稱為輔運(yùn)動(dòng)。在卷板過程中，將金屬板材送到主動(dòng)輥與被動(dòng)輥之間，通過被動(dòng)輥的下壓，金屬板料被下輥與上輥夾緊在中間位置，當(dāng)施加的壓力超過金屬板料屈服極限，板料將被彎曲， 由平整變?yōu)榛⌒?，發(fā)生塑形變形。伴隨著兩個(gè)被動(dòng)輥的不斷旋轉(zhuǎn)，通過摩擦帶動(dòng)辦金屬板料也不斷旋轉(zhuǎn)，因此不斷的發(fā)生塑性變形，最終使整塊板料發(fā)生塑性變形，形成一個(gè)圓。如圖1-2所示。 圖1-2 卷板過程 1.3卷板機(jī)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展 卷板機(jī)在我國(guó)發(fā)展較晚，但是國(guó)家高度重視，發(fā)布了一系列政策，為卷板機(jī)行業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。自一九六零年以后，我國(guó)的卷板機(jī)研制才開始起步，因?yàn)檩^為簡(jiǎn)單的構(gòu)造，剛開始研制的便是對(duì)稱式三輥卷板機(jī)，這種類型卷板機(jī)不能夠進(jìn)行板材的預(yù)彎。一九七零年至一九八零年，在許多企業(yè)的不懈努力下，研制的卷板機(jī)稍有起色，例如，四輥卷板機(jī)在我國(guó)被成功制造，這種機(jī)型完善了對(duì)稱式三輥卷板機(jī)不能對(duì)板材進(jìn)行預(yù)彎的缺點(diǎn)，但是，它的體積較大，制造所需時(shí)間較長(zhǎng)。在此之后，液壓四輥卷板機(jī)以及液壓對(duì)稱試的三輥卷板機(jī)又在這個(gè)廠家誕生，生產(chǎn)筒形的零件可以直接完成，縮短了生產(chǎn)周期，提高了工作效率。一九八零至一九九零年間，數(shù)控卷板機(jī)在國(guó)外問世，數(shù)字控制的卷板機(jī)可以智能調(diào)整工作輥位置，下輥下部有托輥并可調(diào)理。這種機(jī)型因緊湊的結(jié)構(gòu)而且體積和質(zhì)量較小，因此獲得了廣泛的好評(píng)。之后在國(guó)家政策的大力扶持下不斷的對(duì)外國(guó)先進(jìn)的卷制技術(shù)研究學(xué)習(xí)，并深化引進(jìn)，國(guó)產(chǎn)的可調(diào)式三輥卷板機(jī)已經(jīng)逐漸淘汰了過去的對(duì)稱式三輥卷板機(jī)成為卷板制造業(yè)的主流設(shè)備。除此之外，隨著液壓卷板機(jī)的液壓產(chǎn)品制造技術(shù)和工藝水平不斷提高，生產(chǎn)出的新型產(chǎn)品性能已經(jīng)和世界頂級(jí)廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品性能相齊平。 經(jīng)過許多年的發(fā)展，在相關(guān)政策的扶持下，卷板行業(yè)的許多企業(yè)通過引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，不斷學(xué)習(xí)，不斷突破，已經(jīng)進(jìn)行了多次的技術(shù)革新，截止到現(xiàn)在，我國(guó)現(xiàn)產(chǎn)的卷板裝備已經(jīng)達(dá)到了亞洲一流的地位，無論是從設(shè)計(jì)角度還是制造的水平都已經(jīng)領(lǐng)先亞洲，基本達(dá)到了世界級(jí)的卷板設(shè)備水平。 多年以來，伴隨石油化工、航空、造船、軍工等領(lǐng)域的快速發(fā)展，卷板機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域正不斷的增大。作為一種不可缺少的機(jī)械設(shè)備，在以后的基礎(chǔ)加工中卷板機(jī)必將獲得更加廣泛的應(yīng)用。隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，新的問題，新的挑戰(zhàn)會(huì)不斷涌現(xiàn)，這些挑戰(zhàn)也必將對(duì)卷板機(jī)提出更高的要求，卷板機(jī)械也將在這些挑戰(zhàn)中獲得更好的發(fā)展。 在我國(guó)的各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域里都可窺見卷板機(jī)產(chǎn)品的身影而且在其中扮演著非常重要的角色。因此，卷板機(jī)的發(fā)展具有十分重大的意義。  2 機(jī)構(gòu)方案的論證及確定 怎么樣確定一個(gè)卷板機(jī)的機(jī)構(gòu)類型呢？首先根據(jù)卷板機(jī)的工作能力即卷制厚度，確保能夠完成相應(yīng)板材的卷制，然后還要保證加工精度，需要注意的是，一般情況下卷制是在冷態(tài)下進(jìn)行的，因?yàn)槔鋺B(tài)下加工成本低，操作較為簡(jiǎn)便。因此他的工作能力是在冷態(tài)下定義的，熱卷的厚度是冷卷的一倍。除此之外，還要考慮他的維修是否方便，維修成本的多少。最后要思考一下他的生產(chǎn)率，如果生產(chǎn)率低下，那么其創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)大打折扣。綜合上文所提及的卷板機(jī)的分類，分析相應(yīng)類型的優(yōu)劣擬定方案并進(jìn)行論證。 2.1方案的論證 2.1.1方案1三輥卷板機(jī) 三輥卷板機(jī)是卷板機(jī)所有類型中最為常見的卷板機(jī)，它的結(jié)構(gòu)沒有四輥卷板機(jī)復(fù)雜，制造等相關(guān)技術(shù)較為成熟，維修調(diào)試方便，成本較低，非常適用。 （1）非對(duì)稱式三輥卷板機(jī) 此種類型的三輥卷板機(jī)中，上工作輥在下工作輥的上方，但并不是兩下輥的正中位置上，而在其正中位置的兩旁。該機(jī)型上輥是主動(dòng)輥，下輥是被動(dòng)輥，邊輥能夠在傾斜的方向上移動(dòng)。該種機(jī)型可以預(yù)彎，具有直接卷圓的功能，結(jié)構(gòu)緊湊，便于維修售后。但由于板材卷制時(shí)需要掉頭來進(jìn)行彎邊，卷彎的能力較小，輥筒部件承受的力大，一般情況下比較適合用于卷制短薄的輥筒部件。 （2）對(duì)稱式三輥卷板機(jī) 上輥位于兩下輥正中的對(duì)稱地方，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便單一，制造以及售后維修容易而且成本較低，輥筒所受外力不大，因而成型相對(duì)精準(zhǔn)，但是部分板材無法解除到上輥，無法被彎曲，因此在板材兩端的部分仍然是直邊，就是所謂的剩余直邊大，因此需要配備相應(yīng)的預(yù)彎設(shè)備，如圖1-2。 圖2-1 不對(duì)稱式卷板機(jī) 2.1.2 方案2四輥卷板機(jī) 四輥卷板機(jī)，顧名思義它由4個(gè)托輥組成，分別為上輥，下輥，兩邊的托輥。其中上輥的位置固定，下輥通過做垂直方向的起落運(yùn)動(dòng)推動(dòng)板材與上輥緊貼，兩側(cè)輥可以是直線亦或是弧線上下往復(fù)的移動(dòng)，工作時(shí)兩側(cè)輥向上輥位置以不同的弧度移動(dòng)，因此可以產(chǎn)生多種不同的曲率半徑。其主要優(yōu)點(diǎn)是易于板材的對(duì)中，能夠完成板料的預(yù)彎，所以不需要額外的預(yù)彎設(shè)備，而且剩余直邊小，因此生產(chǎn)效率高，還可以對(duì)板料完成粗略的校平操作。他的主要缺點(diǎn)是構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，重量大，體積大，因?yàn)榱慵幱诠潭ㄉ陷伜妥龃怪逼鸾档南螺亰A持下，零件往往有壓壞的不足，所以對(duì)于操作技術(shù)水平要求相對(duì)較高，常常用于大型的部件以及智能化程度和技術(shù)要求高的的場(chǎng)所。如圖2-2。 圖2-2 四輥卷板機(jī) 2.1.3方案三 雙輥卷板機(jī) 雙輥卷板機(jī)只有兩個(gè)輥筒即上輥和下輥。 上輥是一種在外力作用下不會(huì)變形的輥筒，即剛性輥筒。下輥的表面覆蓋了厚厚的一層彈性物質(zhì)，其在豎直方向上可做一定的變化。雙輥卷板機(jī)工作時(shí)，下輥開始轉(zhuǎn)動(dòng)，板料從上輥處被送入工作位置，因受外部的作用，板料被擠壓到下輥的表面，因其具有彈性，所以其表面產(chǎn)生了彈性的變形。但是彈性只使其發(fā)生了變形，而體積并沒有變化，所受的擠壓力便向周圍傳遞，產(chǎn)生了均勻分布同時(shí)又有很高的強(qiáng)度的連續(xù)作用的反向作用力，這樣，就會(huì)讓板材緊緊粘貼在剛性輥筒上，隨著輥筒的不斷翻轉(zhuǎn)，板材也會(huì)滾成筒型。雙輥卷板機(jī)的一個(gè)重要工藝參數(shù)就是下輥表面被擠壓而產(chǎn)生的的變形量，它主要影響著彎折處的曲率半徑數(shù)值。通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出如下結(jié)論：在一定范圍內(nèi)，變形量與彎曲半徑成負(fù)相關(guān)關(guān)系，即變形量越大，被彎曲的半徑便越??；但是當(dāng)變形量增高至一個(gè)具體數(shù)值時(shí)，彎曲半徑不會(huì)再發(fā)生改變，無論變形量如何變化，在雙輥卷板機(jī)中，這是一個(gè)顯著的特點(diǎn)。 雙輥卷板機(jī)具有的優(yōu)點(diǎn)：1.工作時(shí)不用對(duì)板材預(yù)彎，因此工作效率較高； 2.在生產(chǎn)過程中有可能成型高精度的工件；3.板料假如有切口等形式的加工，，也不會(huì)導(dǎo)致折裂和沒有規(guī)則的彎曲等； 4.結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，適用于卷紙各種板料。 雙輥卷板機(jī)的缺點(diǎn)：1.卷制不同彎曲度和長(zhǎng)度的板料制品時(shí)，要求更換與預(yù)期板料彎曲度相匹配的剛性輥，所以不適和多品種制品的卷制以及小批量的生產(chǎn)。2.對(duì)于卷制板料的厚度上有所限制，當(dāng)前通常只適用于厚度低于10mm的板料。 2.2 方案的確定 在技術(shù)上實(shí)用，在經(jīng)濟(jì)上適用，操作和維修方便，最重要的是運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠，這樣才能算是一個(gè)合格的設(shè)計(jì)。因?yàn)殡p輥卷板機(jī)通常適用的卷板板料厚度最高不過10mm，而本次設(shè)計(jì)卷板機(jī)要求板料厚度為16mm，所以雙輥卷板機(jī)不做考慮。盡管四輥卷板機(jī)工藝較為通用，適用范圍廣，不需額外設(shè)置預(yù)彎設(shè)備，能單獨(dú)預(yù)彎板材，但是他的質(zhì)量較大體積也大，因工件易受損操作上也非常不便，高昂的制造成本，對(duì)于我所設(shè)計(jì)的16×3000mm的卷板機(jī)大材小用，并不實(shí)用。在三輥卷板機(jī)的類型當(dāng)中，不對(duì)稱式有相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，操作方面也不易掌握。結(jié)合了板材數(shù)據(jù)和經(jīng)濟(jì)適用，最終確定我的設(shè)計(jì)方案為：對(duì)稱式三輥卷板機(jī)。  3 主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主運(yùn)動(dòng)即主動(dòng)輥所作的運(yùn)動(dòng)，即兩個(gè)下主動(dòng)輥筒圍繞著各自的軸心一同做相同方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。而主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)主要包含了三個(gè)部分分別為提供動(dòng)力的原動(dòng)機(jī)，傳遞動(dòng)力的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及完成目標(biāo)動(dòng)作的工作機(jī)構(gòu)。下面分別對(duì)其進(jìn)行討論以及設(shè)計(jì)。 3.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1.1 方案的論證 主傳動(dòng)系統(tǒng)是指進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)。主運(yùn)動(dòng)又是下輥的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而驅(qū)動(dòng)這種形式的運(yùn)動(dòng)可以有多種方式，最常見的便是機(jī)械，電和液壓也可以用來驅(qū)動(dòng)。但是我選擇機(jī)械傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)。因?yàn)橐簤罕旧淼膫鲃?dòng)裝置就較為昂貴，除此之外還有漏油等不可避免的損失，電同液壓一樣。而機(jī)械驅(qū)動(dòng)的裝置所需的制造水平以及成本相對(duì)較低，機(jī)械驅(qū)動(dòng)也較為傳統(tǒng)，有多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，工作穩(wěn)定，廣泛的應(yīng)用于各式各樣的設(shè)備里。所以，我還是選擇了機(jī)械傳動(dòng)的形式作為兩下輥旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式，機(jī)械傳動(dòng)方式常用的又有三種類型，分別對(duì)他們分析論證。 （1）方案一 齒輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)是一種十分常見的機(jī)械傳動(dòng)形式，其特點(diǎn)有： ①傳遞的功率幅度較大，可承載外力大，使用年限高。 ②組成結(jié)構(gòu)較為緊密。所以以齒輪傳動(dòng)作為傳動(dòng)方式時(shí)，能讓整體部件的體積變小。 ③瞬時(shí)傳動(dòng)比保持不變，運(yùn)作較為平穩(wěn)。 ④傳動(dòng)比的變動(dòng)幅度較大。 ⑤維修保護(hù)處理較為方便 （2）方案二 鏈傳動(dòng) ①只用于平行軸間的同向傳動(dòng)，不適用高速、急速反向和載荷變化較大的傳動(dòng)中。 ②鏈傳動(dòng)沒有打滑等問題，傳動(dòng)比較準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率高。 ③和齒輪傳動(dòng)比，有較大中心距，能在低速重載，高溫及塵土等環(huán)境中工作。 （3）方案三 帶傳動(dòng) 帶傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，其特點(diǎn)有： ①帶具有彈性，能緩和沖擊和振動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無噪聲。 ②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)制造安裝要求不高，工作時(shí)不需潤(rùn)滑，成本低。 ③過載時(shí)，帶在輪上打滑，可防止其他零件損壞。 ④可用于中心距離較大的傳動(dòng)，但帶的壽命不長(zhǎng)。 3.1.2 方案的確定 已知兩個(gè)主動(dòng)輥的平均工作轉(zhuǎn)速和主電動(dòng)機(jī)的平均工作轉(zhuǎn)速之間的傳動(dòng)比較大，應(yīng)考慮采用由多種傳動(dòng)形式組成的多級(jí)傳動(dòng)。帶傳動(dòng)承載能力小，在傳動(dòng)相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，結(jié)構(gòu)尺寸大，但可以緩和沖擊振動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無噪聲，因此應(yīng)該設(shè)置在高速級(jí)；由上述特點(diǎn)可知鏈傳動(dòng)不宜用在高速傳動(dòng)中。而齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比精確，壽命長(zhǎng)，工作可靠，傳動(dòng)效率高，能夠減少傳動(dòng)大功率時(shí)的耗損。由此，我在速度較低的一端采用齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)方式、在速度較高的一端采用帶傳動(dòng)的傳動(dòng)方式，在他們中間放置齒輪減速器。傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖3-1。 1—原動(dòng)機(jī)2—高速級(jí)帶傳動(dòng) 3—齒輪減速器 4—末級(jí)輸出齒輪傳動(dòng) 5—主動(dòng)輥 圖3-1 主傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 3.2 主電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)是一種在工業(yè)上批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化部件。選擇電機(jī)時(shí)要考慮電機(jī)所驅(qū)動(dòng)設(shè)備所處的工作環(huán)境、受到的工作載荷等因素，結(jié)合實(shí)際情況選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)、功率和轉(zhuǎn)速，并在設(shè)計(jì)手冊(cè)中選出其具體型號(hào)和尺寸。 3.2.1 類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 我國(guó)工業(yè)用電一般都是三相交流電，因此，盡管電機(jī)有交流直流之分，但是沒有明確要求的情況下，一般選擇使用三相交流電動(dòng)機(jī)。本類電機(jī)按照結(jié)構(gòu)和工作原理分類又分為三項(xiàng)同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)，而在卷板機(jī)中常用的電機(jī)為異步式的電動(dòng)機(jī)。在防護(hù)形式上又有三種類別為開啟式，防護(hù)式和封閉式，普通類的常常為開啟式，煤礦用品一般為防護(hù)式，化學(xué)腐蝕和防爆的多為封閉式。最終考慮到電動(dòng)機(jī)諸如工作環(huán)境等各種影響因素，查表16-1，確定了Y系列（IP23）防護(hù)式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 3.2.2 功率的計(jì)算 （1）已知設(shè)計(jì)參數(shù) 工作輥材料為40Cr，最大卷板厚度,最大卷板寬度，板材屈服極限，卷板速度，上輥升降速度。 （2）確定卷板機(jī)基本參數(shù) 下輥中心距： （3-1） 上輥直徑： （3-2） 下輥直徑： （3-3） 上輥軸直徑： （3-4） 下輥軸直徑： （3-5） 最小卷圓直徑： （3-6） 下輥轉(zhuǎn)速： （3）下輥受力分析 由于下輥是主動(dòng)輥，而主動(dòng)輥是由主電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，因此，要確定電機(jī)功率首先要對(duì)主動(dòng)輥進(jìn)行受力分析。而主動(dòng)輥的受力分析先要確定主動(dòng)輥上所受的最大力或者力矩，在卷板機(jī)工作時(shí)，加工材料被送入工作位置上輥壓彎下輥帶動(dòng)移動(dòng)，因此，它的彎曲是隨著板料的移動(dòng)不斷進(jìn)行的，那么下輥所受最大彎曲力矩應(yīng)視作是完全塑性變形，就是指加工材料各部分受到了屈服極限的應(yīng)力，只有這樣加工的材料才能夠全部彎曲。卷管截面上受力情況和彎曲應(yīng)力分布如圖3-2。 圖3-2 卷管的受力情況和彎曲應(yīng)力分布圖 則最大彎曲應(yīng)力為： （3-7） 在輥圓過程中，由于是在冷態(tài)下進(jìn)行加工的，板料的彎曲會(huì)有材料強(qiáng)化的情況出現(xiàn)，為此加入一個(gè)系數(shù)來修正此種情況帶來的誤差（可取,較大時(shí)取大值）對(duì)式（3-7）進(jìn)行修正： （3-8） 對(duì)加工過程中的板料進(jìn)行受力分析，得出下圖3-3，由下圖可以求出主動(dòng)輥對(duì)板料施加的支持力： 式中：—連心線與的夾角 （3-9） 圖3-3 卷板的受力分析 然后，由于板厚遠(yuǎn)小于卷板的最小直徑，中性層半徑可簡(jiǎn)算為。為簡(jiǎn)化計(jì)算的難度，上式可以變換為： 上輥對(duì)板材的下壓力： 作用在下輥上的驅(qū)動(dòng)力矩包括克服卷板變形扭矩和摩擦扭矩。鋼板在卷制過程中,存貯于鋼板AB段(圖3-3)的變形能為,卷制時(shí)間為,有等式，簡(jiǎn)化為： （3-10） 摩擦扭矩由輥軸上軸套和軸徑間的滑動(dòng)摩擦力矩以及工作輥和板料間的滾摩擦力矩組成,計(jì)算如下： （3-11） 式中： 滾動(dòng)摩擦系數(shù)，??； 滑動(dòng)摩擦系數(shù)，取。 因此，下輥驅(qū)動(dòng)力矩為： 主傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)效率，其中、、、分別為帶傳動(dòng)、減速器傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和軸承的傳動(dòng)效率。查表1-17得，，，， 則。 所以下輥驅(qū)動(dòng)功率，即主電動(dòng)機(jī)功率為： 3.2.3 轉(zhuǎn)速的確定 根據(jù)帶傳動(dòng)傳動(dòng)比范圍，三級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比范圍，輸出齒輪傳動(dòng)比范圍。則總傳動(dòng)比范圍為。 則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為： 對(duì)于三相交流異步電動(dòng)機(jī)，在確定電機(jī)功率后可以有四種不同的同步轉(zhuǎn)速。這四種分別為、、、。當(dāng)電機(jī)功率和工作機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，如果電機(jī)選擇的同步轉(zhuǎn)速低，級(jí)數(shù)多就可以減小傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比，但是這樣的電機(jī)體積大，質(zhì)量大，成本高。其中電動(dòng)機(jī)的極數(shù)也有二極、四極、六極、八極四種，綜合多種因素考量，選定同步轉(zhuǎn)速為，參照表16-4最后選擇主電動(dòng)機(jī)型號(hào)為。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表3-1。 表3-1 型電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù) 型號(hào) 額定功率 (kW) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 定子電流 (A) 效率 (%) 功率因數(shù) cosψ 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)電流額定電流 噪聲（聲功率級(jí)）(dB) 重量 （kg) Y160L-6 11 971 23.9 86.5 0.78 2.0 2.0 6.5 78 150 3.3 確定傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比 已知，末級(jí)輸出齒輪傳動(dòng)比。取帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為，則減速器的傳動(dòng)比。 3.4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 3.4.1 類型的選擇 帶傳動(dòng)可分為嚙合和摩擦兩種形式的帶傳動(dòng)。在后者中，根據(jù)帶的橫截面形狀又可分為平帶傳動(dòng)、圓帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)和多楔帶傳動(dòng)。其中V帶的槽面摩擦能夠產(chǎn)生較大摩擦力，結(jié)構(gòu)緊湊，并且大多數(shù)V帶已標(biāo)準(zhǔn)化。因此選用V帶傳動(dòng)。 3.4.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）確定計(jì)算功率 根據(jù)工況載荷變動(dòng)小，每天工作小時(shí)數(shù)，由表8-7查得工作情況系數(shù)，，故 （3-12） （2）選擇V帶的帶型 根據(jù)、由圖8-11，選取B型。 （3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速 ①初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑。由表8-6和表8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑。 ②驗(yàn)算帶速。根據(jù)式（8-13）驗(yàn)算帶速 （3-13） ④計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)式（8-15a),計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑， （3-14） 根據(jù)表8-8，圓整為。 （4）確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ①根據(jù)式（8-20）， 有 （3-15） 初定中心距： ②按式（8-22）計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： （3-16） 由表8-2選擇帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。 ③按式（8-23）計(jì)算實(shí)際中心距 （3-17） （5）驗(yàn)算小帶輪上的包角 （3-18） （6）計(jì)算帶的根數(shù) ①計(jì)算單根V帶的額定功率 由、，查表8-4a根據(jù)線性插值法得，根據(jù)和查表8-4b得； 查表8-5得，表8-2得，于是： （3-19） ②計(jì)算V帶的根數(shù)。 （3-20） 取整為6根。 （7）計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值 由表8-3得B型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量：，所以： （3-21） （8）計(jì)算壓軸力 壓軸力的最小值為： （3-22） 3.4.3帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及幾何尺寸計(jì)算 （1）小帶輪相關(guān)尺寸 小帶輪，由于，采用腹板式。 ①輪轂和輪輻的尺寸： 由查表7-22，其外徑，軸的直徑為主電動(dòng)機(jī)的軸伸直徑， ，取， （3-23） 且，取 （3-24） （3-25） ②帶輪輪槽截面尺寸 參照表8-10得輪槽截面尺寸如表3-2。 表3-2 小帶輪輪槽截面尺寸 槽型 B 14.0 3.50 10.8 19 11.5 （2）大帶輪相關(guān)尺寸 由于大帶輪，采用輪輻式。 ①輪轂和輪輻的尺寸： 大帶輪，可查得外徑，軸的直徑為圓柱齒輪減速器輸入軸直徑， ，取 （3-26） ，取 （3-27） ， （3-28） （3-29） 式中：—傳遞的功率，； —帶輪的轉(zhuǎn)速，； —輪輻數(shù)。 （3-30） （3-31） （3-32） ②帶輪輪槽截面尺寸 由表8-10得輪槽截面尺寸如下表3-3。 表3-3 小帶輪輪槽截面尺寸 槽型 B 14.0 3.50 10.8 19 11.5 3.5 減速器的選擇 3.5.1 類型的選擇 常用的齒輪減速器為漸開線圓柱齒輪減速器，按齒輪布置可分展開式、分流式和同軸式，按齒面硬度分為硬齒面和中硬齒面。根據(jù)工作條件，選擇三級(jí)展開式中硬齒面圓柱齒輪減速器。 3.5.2 型號(hào)的選用計(jì)算 （1）機(jī)械強(qiáng)度的校核計(jì)算 減速器的實(shí)際輸入功率，查表14-2和表14-3，得工況系數(shù)計(jì)算輸入功率 。 （3-33） 根據(jù)、傳動(dòng)比和與實(shí)際輸入轉(zhuǎn)速接近的公稱轉(zhuǎn)速，由表14-9初選型，其額定輸入功率，相對(duì)轉(zhuǎn)速誤差： （3-34） 需要進(jìn)行額定功率的折算，由式（14-2）知， （3-35） 不滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 重新選擇為型，額定輸入功率； 所以型滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 （2）校核熱功率 功率利用率，查圖14-1，得額定功率利用系數(shù)；由圖14-2得負(fù)荷率系數(shù)；由圖14-3，自然通風(fēng)下環(huán)境溫度系數(shù)； 由表14-12知，許用熱功率。則計(jì)算熱功率為： （3-36） 熱平衡校核通過。 結(jié)論：選用公稱傳動(dòng)比為35.5減速器型號(hào)為。 型減速器的相關(guān)尺寸如下表3-4，表3-5。 表3-4 型減速器裝配形式和外觀尺寸(mm) 規(guī)格 355 1280 600 870 785 60 105 380 18 64 170 240 530 40 179 表3-5 型減速器裝配形式和外觀尺寸(mm) 規(guī)格 地腳螺栓孔 質(zhì)量（kg) 潤(rùn)滑油量 355 63 1080 360 520 42.5 252.5 143 188 398 400 35 8 1400 115 3.6 末級(jí)輸出齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 為減小尺寸及降低成本，不需要將末級(jí)輸出齒輪傳動(dòng)封閉在嚴(yán)密的箱體內(nèi)，僅需裝有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩，屬于半開式傳動(dòng)。這種形式的傳動(dòng)自然會(huì)受到其他廢物的干擾，導(dǎo)致輪齒磨損，阻礙輪齒潤(rùn)滑?？梢圆捎弥杏捕三X面齒輪。 3.6.1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及熱處理方法 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)； 由表8-37，選擇齒輪材料為，調(diào)質(zhì)處理，硬度； 查表8-48，選用8級(jí)精度。 3.6.2 設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 半開式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式是齒輪磨損后齒厚減薄，甚至于輪齒折斷。在設(shè)計(jì)時(shí)，一般使用輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度來計(jì)算。 （1）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為： （3-37） 初選載荷系數(shù)：， 齒輪傳遞的功率： 其中，、、分別為V帶傳動(dòng)、圓柱齒輪傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率，查表1-17得，，。作用于齒輪的轉(zhuǎn)矩： 齒輪做懸臂布置，由表10-7選取齒寬系數(shù)， 適當(dāng)減少齒數(shù)確保齒根有足夠彎曲疲勞強(qiáng)度，一般取，則選取。 查圖10-20c知齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限， 本齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)工作壽命15年，每年工作300天，兩班制。則工作壽命： （3-38） 齒輪的工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （3-39） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)； 取彎曲疲勞安全系數(shù)，由式（10-12）得： （3-40） 由表10-5查得齒形系數(shù)；應(yīng)力校正系數(shù)得： （3-41） 數(shù)值代入，查表8-2選用第一系列標(biāo)準(zhǔn)值。 （2）計(jì)算齒寬與齒高之比 分度圓直徑： 圓周速度： （3-42） 齒寬： （3-43） 齒高： 結(jié)合以上數(shù)據(jù)得，齒寬與齒高之比： （3-44） （3）計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)，8級(jí)精度，查圖10-8知?jiǎng)虞d系數(shù)，由于直齒輪，則，查表10-2得使用系數(shù)，查表10-4用插值法得8級(jí)精度、齒寬、齒輪懸臂布置時(shí)，，由，查圖10-13得;故載荷系數(shù)： （3-45） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的模數(shù)： （3-46） 查表8-2取第二系列標(biāo)準(zhǔn)值。 3.6.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及幾何尺寸計(jì)算 由于齒輪的齒頂圓直徑，采用腹板式結(jié)構(gòu)。 圓柱減速器輸出軸的直徑，根據(jù)圖10-39腹板式結(jié)構(gòu)的齒輪， 則，不符合腹板式結(jié)構(gòu)的要求，因此重新選擇為實(shí)心結(jié)構(gòu)。 分度圓直徑： 齒頂高： （3-47） 齒根高： （3-48） 齒全高： （3-49） 齒頂圓直徑： （3-50） 齒根圓直徑： （3-51） 中心距： （3-52） 齒寬： 齒厚： （3-53） 3.7 下輥的校核 3.7.1 強(qiáng)度校核 工作時(shí)，下輥既承受彎矩又承受扭矩，所以應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算： （3-54） 下輥的長(zhǎng)度： 均勻作用在下輥的集度： 畫出下輥的受力簡(jiǎn)圖及彎矩圖、扭矩圖，如圖3-4。 圖3-4 下輥的受力簡(jiǎn)圖及彎矩圖、扭矩圖 對(duì)彎矩和扭矩最大的危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核： 最大彎矩： 扭矩： 因下輥為空心圓截面，抗彎截面系數(shù)： （3-55） 式中：為截面內(nèi)、外徑之比。 由于扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，因此引入折合系數(shù)， 查表15-1，知許用彎曲應(yīng)力，，則滿足強(qiáng)度要求。 3.7.2 剛度校核 （1）彎曲剛度校核 下輥的受力變形如圖3-5，根據(jù)表4-2 圖3-5 下輥的受力變形 得： 最大撓度： （3-56） 式中： 由表15-5得允許撓度， 。 （2）扭轉(zhuǎn)剛度校核 下輥的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角來衡量，計(jì)算公式為： （3-57） （3-58） 可取 ，則剛度滿足。 3.8 鍵的選擇 3.8.1 類型的選擇 鍵連接的主要類型有平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接。因?yàn)槠芥I連接裝拆方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)中性較好等特點(diǎn)，故選用平鍵。按照工作情況，確定為圓頭（A型）普通平鍵。 3.8.2 尺寸的選擇 鍵的主要尺寸為其截面尺寸（以鍵寬鍵高表示）與長(zhǎng)度。其中，其截面尺寸主要根據(jù)軸的直徑由標(biāo)準(zhǔn)選定，鍵長(zhǎng)通常等于或略短輪轂長(zhǎng)度。已知軸徑，根據(jù)表6-7，將鍵的公稱尺寸及鍵槽尺寸列于下表3-6。 表3-6 鍵的公稱尺寸及鍵槽尺寸 鍵的公稱尺寸（mm） 鍵槽尺寸（mm） 軸槽深 轂槽深 圓角半徑 公稱 尺寸 偏差 公稱 尺寸 偏差 32 18 0.6 140 11 +0.20 0 7.4 +0.20 0 0.4 0.6 3.8.3 連接強(qiáng)度計(jì)算 平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，其主要失效形式是工作面被壓潰。所以通常按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。強(qiáng)度校核公式為： （3-59） 式中：—傳遞的轉(zhuǎn)矩，，； —鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，； —軸、鍵、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，見表6-5，。 則，。 即一個(gè)鍵就可滿足擠壓強(qiáng)度要求。 3.9 下輥軸承的設(shè)計(jì) 3.9.1 類型的選擇 軸承可分為滑動(dòng)摩擦軸承和滾動(dòng)摩擦軸承。而滑動(dòng)軸承多用于特大沖擊振動(dòng)、轉(zhuǎn)速高、徑向尺寸受限制或必須剖分安裝的場(chǎng)合。由于下輥工作情況為低速重載，則選用整體式徑向滑動(dòng)軸承。 3.9.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）選擇軸承寬徑比 根據(jù)機(jī)床常用的寬徑比范圍，取寬徑比； 軸承寬度： （3-60） （2） 計(jì)算軸徑圓周速度： （3-61） （3） 計(jì)算軸承工作壓力： （3-62） （3-63） 查表12-2，在滿足、、條件下，選擇整體軸套材料為。  4 輔運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 輔運(yùn)動(dòng)是指上輥在圖1-1中上下升降的運(yùn)動(dòng)，以下對(duì)構(gòu)成系統(tǒng)的各部分進(jìn)行論證設(shè)計(jì)。 4.1 輔傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1.1 方案的論證 輔運(yùn)動(dòng)屬于直線運(yùn)動(dòng)。輔傳動(dòng)系統(tǒng)即將電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為上輥的直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)于此類型運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)，機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)都得到了廣泛應(yīng)用。通過對(duì)卷板機(jī)生產(chǎn)廠家的調(diào)研，卷制本課題最大卷板厚度薄鋼板的輔傳動(dòng)系統(tǒng)基本采用機(jī)械傳動(dòng)，而液壓傳動(dòng)僅廣泛應(yīng)用于的情況，并且液壓裝置制造要求精度高、成本高。為此，我們選擇機(jī)械傳動(dòng)。 直線運(yùn)功的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，常用的有齒輪齒條傳動(dòng)、蝸桿齒條傳動(dòng)和絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)。結(jié)合輔運(yùn)動(dòng)低速短行程及自鎖性的特點(diǎn)，我們低速極選用蝸桿傳動(dòng)加絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，高速極選用減速器。傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖4-1。 1—上輥 2—電機(jī) 3—聯(lián)軸器 4—齒輪減速器 5—絲杠螺母 6—蝸桿傳動(dòng) 圖4-1 輔運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 4.2 輔電動(dòng)機(jī)的選擇 4.2.1 類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 與主電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式相同，但其功率比主電動(dòng)機(jī)降低一個(gè)等級(jí)，查表16-1，選擇為Y系列（IP44）封閉式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 4.2.2 功率的計(jì)算 上輥有效功率： 從電動(dòng)機(jī)到上輥間的總效率為： 其中，、、、、分別為聯(lián)軸器、軸承、蝸桿傳動(dòng)、絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)和圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)效率，查表1-17有、、、、， 所以電動(dòng)機(jī)所需工作功率為 。 4.2.3 轉(zhuǎn)速的選擇 在綜合考慮了電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的性能、尺寸、重量和價(jià)格等因素后，選擇同步轉(zhuǎn)速為。 最后選定主電動(dòng)機(jī)型號(hào)為。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表4-1。 表4-1 型電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù) 型號(hào) 額定功率 (kW) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 電流 (A) 效率 (%) 功率因數(shù) cosψ 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)電流額定電流 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 重量 （kg) Y100L-6 1.5 940 3.97 77.5 0.74 2.0 2.0 6.0 0.069 33 4.3 絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)的設(shè)計(jì) 4.3.1 類型的選擇 絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)是以傳遞動(dòng)力為主的，是螺旋傳動(dòng)。螺旋傳動(dòng)有滑動(dòng)螺旋、滾動(dòng)螺旋與精壓螺旋。其中滑動(dòng)螺旋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，傳動(dòng)平穩(wěn)，能自鎖，廣泛用于金屬切削機(jī)床的進(jìn)給和分度機(jī)構(gòu)的傳導(dǎo)螺旋等。因此，我們選擇滑動(dòng)螺旋。 滑動(dòng)螺旋螺紋有梯形、鋸齒形和矩形。鋸齒形螺紋傳動(dòng)效率高、牙根強(qiáng)度高，與上輥受力情況相符。因此確定為鋸齒形螺紋。 4.3.2 材料及熱處理 螺桿材料選用45鋼,調(diào)質(zhì)處理，查表3-2得屈服點(diǎn)，由表11-1-10得許用彎曲應(yīng)力，許用剪應(yīng)力。重載低速，螺母材料選用，查表11-1-10知，。 4.3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）耐磨性計(jì)算 通常情況下，傳力螺旋的主要失效形式是螺旋表面的磨損、螺桿的拉斷或剪斷以及螺紋牙根部的剪斷及彎斷。通常以耐磨性計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算確定螺旋傳動(dòng)的主要尺寸。 外螺紋中徑： （4-1） 式中：—軸向載荷； —螺紋副許用壓強(qiáng)，查表11-1-9； 值可根據(jù)螺母的形式選定，整體式螺母取。 得：； 查表5-7，已知，選定外螺紋大徑，即公稱直徑，螺距， 螺母高度： （4-2） 旋合圈數(shù)： （4-3） 基本牙型高度： （4-4） 則，工作壓強(qiáng)： （4-5） （2）自鎖性計(jì)算 導(dǎo)程 （4-6） 查表11-1-7，摩擦因數(shù)，牙型角； 當(dāng)量摩擦角： （4-7） 螺紋升角： （4-8） ，故自鎖可靠。 （3）校核螺桿強(qiáng)度 外螺紋小徑： （4-9） 螺紋摩擦力矩： （4-10） 當(dāng)量應(yīng)力： （4-11） （4）螺母螺紋強(qiáng)度校核 因?yàn)槁輻U材料強(qiáng)度遠(yuǎn)高于螺母材料強(qiáng)度，因此只需校核螺母螺紋強(qiáng)度。 螺紋牙根部的寬度： （4-12） 牙頂間隙： （4-13） 內(nèi)螺紋大徑： 剪切強(qiáng)度： （4-14） 彎曲強(qiáng)度： （4-15） （5）螺桿剛度校核 軸向載荷使導(dǎo)程產(chǎn)生的變形： （4-16） 轉(zhuǎn)矩使導(dǎo)程產(chǎn)生的變形： （4-17） 式中：—彈性模量,查表1-14； —切變模量，。 得：， 導(dǎo)程的總變形量： （4-18） 查表11-1-6，知在螺桿每米長(zhǎng)的允許螺距變形量之內(nèi)。 （6）穩(wěn)定性計(jì)算 由于螺桿主要承受拉伸載荷，故不必進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。 4.3.4 幾何尺寸計(jì)算 參照表5-7，得出滑動(dòng)螺旋的相關(guān)幾何尺寸。 外螺紋大徑： 螺距： 牙頂間隙： （4-19） 基本牙型高度：