10x2000對稱式三輥卷板機設計說明書

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1、XXX大學 本科生畢業(yè)設計說明書 題 目：10x2000對稱式三輥卷板機設計 學生姓名： 2 畢業(yè)設計說明書 10x2000對稱式三輥卷板機設計 摘要 本次設計是三輥卷板機設計。此卷板機的結構較為簡單，卷板機是一種將板料通過塑性變形使其變?yōu)楣芰系臋C械。 對稱三輥卷板結構簡單、緊湊、質量輕、易于制造等優(yōu)點。因為對稱式三輥卷板機的諸多優(yōu)點，和通過幾種運動方案的分析比較，再考慮到通用性，最終決定采用三輥對稱式卷板機。其設計加工尺寸為10x2000對稱式三輥卷板機,其主要有輥子，機身，動力傳遞部件和電機組成，輥子主要設計其強度，半徑等尺寸足以保

2、證設計尺寸。 關鍵詞: 塑性變形，通用性，動力傳遞，輥子。 Abstract The design is three-roll bending machine design. Bending machine of this relatively simple structure, is a coiling machine will be through the sheet metal to plastic deformation of the material into the machinery. Three-roller symmetrical bending machi

3、ne sheet structure is simple, compact, light weight, easy to manufacture and so on. Because of three-roll symmetric bending machines many advantages, and several sports programs through analysis and comparison, taking into account the general nature of, and ultimately decided to adopt a three-roll s

4、ymmetric bending machine. Its design and processing size of 10*2000 three-roller symmetrical bending machine. The main roller, aircraft, spare parts and electrical power service component. Roll of the main design of their strength, size sufficient to ensure the radius, and other factors Key w

5、ords: Plastic deformation，General，Power transmission，roller. 目錄 摘要…………………………………………………….………………….Ι Abstract………………………………….………………………………..Ⅱ 第1章 緒 論………………………………………………………..…..1 1.1概述…………………………………………………………..…….1 1.2卷扳機的原理……………………………………………….……..2 1.2.1卷扳機的運動形式…………..………………………….....

6、..2 1.2.2彎曲成型的加工方式……………..…………………….......3 1.3卷扳機的發(fā)展趨勢………………………………………………...5 第二章 方案的論證及確定……...………………………………….…...8 2.1方案的論證………………………………………………………....8 2.1.1方案1雙輥卷板機…………………………………………….8 2.1.2方案2三輥卷板機…………………………………………….9 2.1.3方案3四輥卷板機 ………………………………………….10 2.2方案的確定……………………………………………………

7、..….11 2.3本章小結………………………………………………………..….11 第三章 傳動設計…………………………………………………...……12 3.1傳動方案的分析…………………………………………….…….12 3.1.1齒輪傳動…………………………………………………..…..12 3.1.2皮帶傳動………………………………………………….…...13 3.2傳動系統(tǒng)的確定……………………………………………….….14 3.2.1主傳動系統(tǒng)的確定……………………………………….…..14 3.2.2副傳動系統(tǒng)的確定………………….…………………….….14

8、 3.3本章小結………………………………………………………….15第四章 下輥驅動系統(tǒng)的設計………………………………………..…17 4.1基本參數(shù)的選擇計算…………………………….......................17 4.2主電機的功率確定………………………………………………..19 4.2.1受力分析………………………………………………………19 4.2.2電機的功率確定……………………………………………...20 4.2.3電機的選擇…………………………………………………...21 4.3分配傳動比………………………………………………………..2

9、2 4.3.1總傳動比………………………………………………………22 4.3.2減速器的選擇……………………….………………………..22 4.3.3分配傳動比……………………………………………………22 4.4末級齒輪傳動設計………………………………………………..22 4.5本章小結…………………………………………………………..24 第五章 壓下系統(tǒng)設計…………………………………………………..24 5.1電機選擇…………………………………………………………..24 5.1.1驅動功率計算………………………………………………...24 5.1.2選擇電機

10、………………………………………………………24 5.2螺旋副設計………………………………………………………..25 5.3傳動比計算………………………………………………………..27 5.4蝸桿機構設計……………………………………………………..27 5.5軸的設計計算……………………………………………………..31 5.5.1蝸輪軸的設計計算…………………………………………...31 5.5.2蝸桿軸的設計計算……………………………………………31 5.5.3軸的結構設計………………………………………………....32 5.6蝸桿的軸校核………………………

11、……………………………..33 5.6.1軸的受力分析…………………………………………………33 5.6.2軸的彎、扭矩綜合圖…………………………………………34 5.6.3按彎扭合成應力校核軸的強度……………………………..37 5.7軸承的選擇和校核………………………………………………..37 5.7.1選擇軸承……………………………………………………….37 5.7.2軸承校核……………………………………………………….38 5.8本章小結………………………………………………………….39第六章 上下輥的設計及校核…………………………………………..39 6.

12、1．結構及力學分析……………..………………………………….39 6.2對輥子進行剛度校核計算………………………...……………..41 6.2.1上輥的設計計算………………………………………………41 6.2.2下輥的設計計算……………………………………………...42 6.3對輥子進行強度校核…………………………...………………...42 6.4本章小結…………………………..……………..………………...43 第七章 機架的設計……………………………………………………..44 7.1全焊鋼結構的優(yōu)點………………………………………………...44 7.2確定

13、機架的材料和厚度…………………………………….…….44 7.3機架的焊接工藝…………………………………………………...45 7.4本章小結……………………………………………………………45 總結.……………………………………………………………..………..46 參考文獻………………………………………………………..………...47 致謝………………………………………………………………………..49 49 畢業(yè)設計說明書 第一章 緒 論 1.1概述 1、三輥卷板機 三輥卷板機有機械式和液壓式：機械式三輥卷板機分為對稱適合非對稱式

14、，上輥在兩個下輥中央對稱位置作垂直升降運動，通過絲杠絲母蝸桿傳動而獲得，兩個下輥作旋轉運動，通過減速器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備進行預彎。 機械三輥非對稱式卷板機： 機械三輥非對稱式卷板機主要特點：該機結構型式為三輥非對稱式，上輥為主傳動，下輥作垂直升降運動，以便夾緊板材，并通過下滾齒輪與上輥齒輪嚙合，同時作為主傳動；邊輥作傾升降運動，具有預彎和卷圓雙重功能。機構緊湊，操作維修方便。 液壓式三輥卷板機： 液壓式三輥對稱卷板機主要特點：該機上輥可以垂直升降，垂直升降的液壓傳動，通過液壓缸內(nèi)的液壓油作用活塞桿而獲得；下輥作旋轉驅動，通過減

15、速器輸出齒輪嚙合，為卷板提供扭矩，下輥下部有托輥，并可調節(jié)。上輥呈鼓形狀，提高制品的直線度，使用于超長規(guī)格各種截面形狀灌。該機為上調式對稱三輥卷板機，可將金屬板材卷成圓形、弧形和一定范圍內(nèi)的錐形工件，本機兩個下輥為主動輥，上輥為從動輥。它廣泛使用于造船、鍋爐、航空、水電、化工、金屬結構及機械制造行業(yè)。 圖1.1 對稱式三輥卷板機 2、四輥卷板機：分為側輥傾斜調整式四輥卷板機和側輥圓弧調整式四輥卷板機。 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。 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

16、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。當卷制板厚較大或彎曲半徑較小并超過設備工作能力時，在設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。 1.2卷板機的原理 1.2.1 卷板機的運動形式 卷板機的運動形式可以分為主運動和輔運動兩種形式的運動。主運動是指構成卷板機的上輥和下輥對加工板材的旋轉、彎折等運動，主運動完成卷板機的加工任務。輔運動是卷板機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等形式的運動。 該機構形

17、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,兩下輥作旋轉運動,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。 圖1.2 三輥卷板機工作原理圖 由圖1.2：主運動指下輥分別繞O2、O3作順時針或逆時針旋轉。輔運動指上輥的上升或下降運動，以及上輥在O1垂直平面的上翹、翻邊運動等。 1.2.2彎曲成型的加工方式 在鋼結構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

18、不變）。當圓筒半徑較大時，可在常溫狀態(tài)下卷圓，如半徑較小和鋼板較厚時，應將鋼板加熱后卷圓。在常溫狀態(tài)下進行滾圓鋼板的方法有：機械滾圓、胎模壓制和手工制作三種加工方法。機械滾圓是在卷板機（又叫滾板機、軋圓機）上進行的。 在卷板機上進行板材的彎曲是通過上輥軸向下移動時所產(chǎn)生的壓力來達到的。它們滾圓工作原理如圖1.3所示。 a） b） c） a）對稱式三輥卷板機 b）不對稱式三輥卷板機 c）四輥卷板機 圖1.3 滾圓機原理圖 卷圓的基本原理是懸空法。上輥是被動輥，可上下移動；下輥2是主動輥，是固定

19、輥，當板料送入上下輥之間時，鋼板的下表面與兩個輥的最高點相接觸，當上輥下壓并超過材料的屈服極限時，板料便產(chǎn)生塑性變形。隨著三個輥軸的旋轉，便形成一條弧線，這條弧線的外層纖維被拉伸，內(nèi)層被擠縮，中心層不變，這時鋼板被卷成圓。卷制錐形筒節(jié)時，應在筒節(jié)小頭一側在卷板機上安設止推擋滾，以擋住板料，不讓它在卷制時朝小頭的方向移動。 三輥對稱式卷板機的特點是上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運動，兩下輥作旋轉運動。由于卷板機的三輥是對稱式的，在彎曲成型過程中，板材前后受力相對均勻，因此能夠較好的解決鋼板的彈復問題和精度問題。其缺點在于對稱式的機器不能彎卷板材的全部長度。板材兩端有略小于兩個下輥之間距離之

20、半的長度仍然是直的，因此板材保持直挺的兩端在彎卷之前需要先在專門的預彎邊機上加以預彎。 對稱式三棍卷板卷板是利用卷板機對板料進行連續(xù)三點彎曲的過程。如圖1—4所示，卷板工藝過程大致分為4步： A預彎：卷板時平板兩端各有一段長度由于接觸不到上輥而不發(fā)生彎曲，稱為剩余直邊，工藝上將平板開始彎曲的最小力臂叫做理論剩余直邊，其大小與設備結構及其彎曲形式（對稱彎曲，不對稱彎曲）有關。 B對中：對中的目的是使工件母線與輥筒軸平行，防止產(chǎn)生扭斜。 C卷圓：卷圓是產(chǎn)品成形的主過程，分為一次進給與多次進給。進給次數(shù)取決于工藝限制條件（如冷卷時不得超過允許的最大變形率）及設備限制條件（如不打滑條件和功率條

21、件）。 卷圓操作中應注意: 1、冷卷時回彈較明顯，必須施加一定的過卷量。高強鋼回彈較大，為了減少回彈，在最終成形前需進行一次退火，以消除冷作硬化。 2、熱卷時不必考慮回彈。對于閉合圓筒，一般只要控制板料尺寸，卷至剛好閉合即可。為防止工件卸下后產(chǎn)生變形，應將工件在終卷曲率下進行不斷滾彎，直至工件表面顏色發(fā)暗為止。 a:加載 根據(jù)經(jīng)驗或計算將工作輥調到所需的最大矯正曲率的位置。 b:滾圓 將輥筒在矯正曲率下滾卷1—2圈，使整卷曲率均勻一致。 c:卸載 逐漸卸除載荷，使工件在逐漸減少的矯正載荷下多次滾卷。 d:矯圓：矯圓包括加載、滾圓和卸載3個過程: 矯圓的目的是盡可能使整

22、圓曲率均勻一致，保證品質量。 圖1.4 卷板工藝過程 在卷板機卷取鋼板時，由于上輥的壓力，使支承在兩個下輥上的板材形成三點彎曲。因此板材的成型過程可以看成是三輥卷板機對板材做連續(xù)的三點彎曲的過程。加工時將被加工板材的一端送入三輥卷板機的上、下軋輥之間，然后對上輥施加一向下的位移，使位于下方的板材部分因受壓而產(chǎn)生一定的塑性彎曲變形。當下輥被驅動作回轉運動時，由于板材與軋輥之間存在摩擦力，所以當軋輥轉動時板材也就沿其縱向運動。當板材依次通過上輥的下方即變形區(qū)時，應力超過屈服極限，則將產(chǎn)生塑性變形，板材也就獲得了沿其全長的塑性彎曲變形。適當調整軋輥之間的相對位置，就可以把板材彎成半徑

23、不小于上輥半徑的任意值。 在卷取鋼板的過程中，也伴有變形量與應力成正比的彈性變形。研究表明，彈復與彎曲曲率、材料屈服極限有關，并且隨下輥之間的距離和上下輥徑比的降低而減小。 卷板加工屬于壓力加工范疇，是在鍛造加工和軋制加工的基礎上發(fā)展起來的一種新型加工方法。從加工形式上屬于彎曲加工。 所謂壓力加工，從廣義上講:凡是利用永久變形(塑性變形)將固態(tài)坯料制成所需形狀和尺寸的固態(tài)制件的加工，均被稱為壓力加工，或壓力成形。狹義上的壓力成形，一方面是指板料及條料的彎曲、翻邊、拉伸等。它們是既保持作為坯料的板料的形態(tài)，同時又改變其外觀的加工方法。另一方面，像鍛造、擠壓等，能使材料的大部分產(chǎn)生復雜的塑性

24、變形，并且制件形狀和外觀都與原材不同。 彎曲成形就是將金屬材料彎成一定角度、曲率和形狀。常用的彎曲加工大體上可分為壓彎、折彎和滾彎三種類型。 a 壓彎 b 折彎 c 滾彎 圖 1.5 三中彎曲方式 1、壓彎 壓彎是用壓力機或彎板機進行的板料彎曲。最簡單的形式，是用一個固定凹模和一個活動凸模的彎曲。(如圖1.5a所示)板材、型材、管材的彎曲多用這種成形方法。 2、折彎(如圖1.5 b) 折彎是用沿著固定模具周邊移動的壓彎工具，一邊將材料壓在固定模具圓角部分

25、，同時又使其貼合在一起的彎曲方法。管材、板材、線材的彎曲多用這種成形方法。 3、滾彎(如圖1.5 c) 滾彎是用二至四個軸輥在送進板料的同時做連續(xù)彎曲加工的方法。與壓彎和折彎相比，滾彎的彎曲半徑較大，制件的曲率相等(同一截面的曲率)。所以被廣泛用于筒形、錐形、部分筒形或錐形等大口徑管件的加工制造之中。滾壓成形也被視為是滾彎的一種，是使帶料依次通過幾組成形軸輥，成形一定斷面形狀。一般用于結構用輕型型材。卷板機就是滾彎原理的具體應用。 1.3卷板機的發(fā)展趨勢 加入WTO后我國卷板機工業(yè)正在步入一個高速發(fā)展的快道，并成為國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟的貢獻和提高人民生活質量的作用也越來越大。

26、預計“十五”期末中國的卷板機總需求量為600萬輛，相關裝備的需求預計超過1000億元。到2010年，中國的卷板機生產(chǎn)量和消費量可能位居世界第二位，僅次于美國。而其在裝備工業(yè)上的投入力度將會大大加強，市場的競爭也愈演愈烈，產(chǎn)品的更換也要求卷板機裝備工業(yè)不斷在技術和工藝上取得更大的優(yōu)勢：1.從國家發(fā)改委立項的情況看，卷板機工業(yè)1000萬以上投入的項目達近百項；2.卷板機工業(yè)已建項目的二期改造也將會產(chǎn)生一個很大的用戶群；3.由于卷板機的高利潤，促使各地政府都紛紛投資（國家投資、外資和民間資本）卷板機制造。其次，跨國公司都開始將最新的車型投放到中國市場，并計劃在中國加大投資力度，擴大產(chǎn)能，以爭取中國更

27、大的市場份額。民營企業(yè)的崛起以及機制的敏銳使其成為卷板機工業(yè)的新寵，民營企業(yè)已開始成為卷板機裝備市場一個新的亮點。 卷板機制造業(yè)作為機床模具產(chǎn)業(yè)最大的買方市場，其中進口設備70%用于卷板機，同時也帶動了焊接、涂裝、檢測、材料應用等各個行業(yè)的快速發(fā)展。卷板機制造業(yè)的技術革命，將引起裝備市場的結構變化：數(shù)控技術推動了卷板機制造企業(yè)的歷史性的革命，數(shù)控機床有著高精度、高效率、高可靠性的特點，引進數(shù)控設備在增強企業(yè)的應變能力、提高產(chǎn)品質量等方面起到了很好的作用，促進了我國機械工業(yè)的發(fā)展。因此，至2010年，卷板機工業(yè)對制造裝備的需求與現(xiàn)在比將增長12%左右，據(jù)預測，卷板機制造業(yè)：對數(shù)控機床需求將增長

28、26%；對壓鑄設備的需求將增長16%；對纖維復合材料壓制設備的需求增長15%；對工作壓力較高的擠或沖壓設備需求增長12%；對液壓成形設備需求增長8%；對模具的需求增長36%；對加工中心需求增長6%；對硬車削和硬銑消機床的需求增長18%；對切割機床的需求增長30%；對精密加工設備的需求增長34%；對特種及專用加工設備需求增長23%；對機器人和制造自動化裝置的需求增長13%；對焊接系統(tǒng)設備增長36%；對涂裝設備的需求增長8%，對質檢驗與測試設備的需求增長16%。 在今后的工業(yè)生產(chǎn)中，卷板機會一直得到很好的利用。它能節(jié)約大量的人力物力用以彎曲鋼板。可以說是不可缺少的高效機械。時代在發(fā)展，科技在進步

29、，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展將對這個機械品種提出越來越高的要求，將促使這個設計行業(yè)的迅速發(fā)展。 第二章 方案的論證及確定 2.1 方案的論證 一臺卷板機在一般情況下所能卷制的板厚，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筒直徑的能力，熱卷可達冷卷能力的一倍。 按卷制溫度不同，可分為冷卷、溫卷、熱卷。一般情況下都是進行冷彎，冷卷精度高，操作工藝簡便，成本低廉，但對鋼板的質量要求較高，金相組織一致性要好。 結合上章卷板機的類型，擬訂了以下幾種方案，并進行了分析論證。 2.1.1方案1雙輥卷板機 雙輥卷板機具有的優(yōu)點：1.板料不

30、需要預彎成形，因此生產(chǎn)率高；2.可以彎曲多種材料，機器結構簡單。缺點：1.對于不同彎度的制品，需要跟換相適應的上棍，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。 2.1.2方案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，圓錐形或弧形工作。 1.對稱三輥卷板機特點 結構比較簡單、易于制造、重量輕，投資小、維修方便，兩側輥可以做的很近。成型較準確，輥子的作用力比較小，但是不能彎卷板材的全部長度，板材的兩端有略小于兩個下輥之間距離之半的長度仍然是直的，剩余直邊大。一般對稱三輥卷板機減小剩

31、余直邊比較麻煩。 2.不對稱三輥卷板機特點 不對稱三輥卷板機的上輥位于下輥之上而略偏移，因下大軸輥與下小軸輥的距離很小，所以可把鋼板的一端進入上下軸輥進行彎曲，要彎曲另端只將鋼板掉頭，在上下軸輥輥軋即可，因此，可以省去預彎鋼板端頭工序。 特點：結構簡單，但坯料需要調頭彎邊，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。其大小與設備及彎曲形式有關。如圖2.1所示： 不對稱彎曲時 對稱彎曲時 中心線 圖2.1 三輥卷板機工作原理圖 由于不對稱三輥卷板機上輥和2個下輥之間距離不一樣，上輥中心線小于兩下輥中心的一半，如圖2.1所示

32、，而對稱式三輥卷板機剩余直邊為兩下輥中心距的一半。在卷制比較厚板材，和壓下里較大時，2個下輥承受的載荷不同，靠近上輥的下輥所承受的力要比另外一個下輥大的多，這樣受力不均，長時間的使用對機器壽命要強相當高。它主要卷制薄筒。 2.1.3 方案3四輥卷板機 其原理如圖2.2 圖2.2四輥卷板機 四輥卷板機有四個輥，跟三輥相比，輥子數(shù)目多一個，還有四輥卷板機的上輥為主動輥，而下輥可上下移動，用來夾緊鋼板，兩個側輥可沿斜線升降，在四輥卷板機上可進行板料的預彎工作，它靠下輥的上升，將鋼板端頭壓緊在上、下輥之間。再利用側輥的移動使鋼板端部發(fā)生彎曲變形，達到所需要。 四輥卷板機與對稱三輥卷板

33、機的不同處，是兩個側軸輥排列得很遠，在中間有一根下軸輥。當拿掉兩個側軸輥中的一個時，就與不對稱的三輥卷板機相同。因此四軸輥軋圓機彎曲鋼板端部不需掉頭。 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。質量體積大，結構復雜。上下輥夾持力使工件受氧化皮壓傷嚴重。兩側輥相距較遠，對稱卷圓曲率不太準確，操作技術不易掌握，容易造成超負荷等誤操作。 2.2 方案的確定 通過對幾個方案的比較分析，為了選型適當，我們先來看工藝上對輥式卷板機的要求，在輥式卷板機上主要完成三個工序：板邊的預彎，卷圓和筒節(jié)矯圓。所選的卷板機應該保證：板邊預彎后，剩余的直邊寬度最小；

34、卷圓時行程數(shù)最少；矯圓能達到必要時的精確度，為了在整個筒節(jié)長度上得到正確的幾何形狀，上輥的撓度要最小。 要在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)批量的批量數(shù)目不同，材質也不同，要求卷板機必須具有通用性。根據(jù)各種類型卷板機的特點，再根據(jù)三輥卷板機的不同類型所具有的特點，最后形成我的設計方案，102000對稱式三輥卷板機。 2.3本章小結 通過對雙輥卷板機，對稱式三輥卷板機，非對稱式卷板機和四輥卷板機的比較分析，雙輥卷板機雖然不需要預彎，但只適合小批量生產(chǎn)，而且彎曲板厚受限制；四輥卷板機通用性廣，但其質量體積大而且操作技術不易掌握；對稱三輥卷板結構簡單、緊湊、質量輕、易于制造等優(yōu)點。因為對稱式三輥卷板機的諸多優(yōu)

35、點，和通過幾種運動方案的分析經(jīng)過比較最終決定采用三輥對稱式卷板機。 第三章 傳動設計 對稱式三輥卷板機如圖3.1所示： 圖 3.1 對稱式三輥卷板機 如圖所示，上輥是從動輪，工作時它依靠個下輥的轉動通過夾在上下輥板材的摩擦帶動而轉動，起調整擠壓作用。2個下輥為主動輪，由主電機、聯(lián)軸器、減速器及開式齒輪副驅動。傳動系統(tǒng)主要組成是：驅動2個下輥的主電動機，驅動上輥升降電動機，減速器、蝸輪副、螺母。工作時，兩個下輥可以正反兩個方向轉動，在上輥的壓力下下輥經(jīng)過反復的滾動，使板料達到所需要的曲率，形成預計的形狀。上輥始終和2個下輥轉向相反，由蝸輪副轉動蝸輪內(nèi)螺母，使螺桿及上輥軸承

36、座作升降運動，完成上料、卷制、卸料等工作。 3.1傳動方案的分析 一般機械傳動分為齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動和蝸桿傳動。卷板機主傳動系統(tǒng)分為齒輪傳動和帶傳動兩種方式。 3.1.1 齒輪傳動 如圖3.2，電動機傳出的扭矩通過一個有保護作用的聯(lián)軸器，傳入一個有分配傳動比的減速器，然后通過聯(lián)軸器傳入開式齒輪副，進入帶動兩軸的傳動。如圖3.2所示。 圖3.2 齒輪式傳動系統(tǒng)圖 圖3.3 皮帶式傳動系統(tǒng)圖 齒輪傳動的特點是： 1)效率高。 在常用的機械傳動中，以齒輪傳動效率為最高，閉式傳動效率為

37、96%~99%，這對大功率傳動有很大的經(jīng)濟意義。 2)結構緊湊。 比帶、鏈傳動所需的空間尺寸小。 3)傳動比穩(wěn)定。 傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛應用，正是由于其具有這一特點。 4)工作可靠、壽命長。 設計制造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可長達一二十年，這也是其它機械傳動所不能比擬的。

38、但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。 3.1.2帶傳動 由電動機的轉矩通過傳動帶傳入減速器直接傳入主動軸。如圖3.3所示。 這種傳動的特點： (1)傳動帶有良好的緩沖消震能力，工作平穩(wěn)，沒有噪音。 (2)過載時，傳動帶在帶輪上打滑，可以避免損壞其它機件，起著保險裝置的作用。 (3)適用于動力機和工作機分離較遠的遠距離傳動。 (4)結構簡單，價格低廉，維護方便。 但是帶傳動在工作是傳動帶容易受到拉力作用會發(fā)生彈性變形，傳動帶在使用過程中有被拉長，工作過程還會出現(xiàn)打滑等缺點，并容易被酸、堿、油腐蝕，傳動帶和帶輪之間摩擦放電，有時會產(chǎn)生火花

39、，在和汽油蒸汽或糧食粉塵接觸時，應特別當心引起火災。 3.2 傳動系統(tǒng)的確定 比較齒輪傳動和帶傳動，考慮到所設計的是三輥卷板機，具有兩個主動輥，而且要求結構緊湊，傳動準確，鑒于齒輪傳動效率較高等優(yōu)點，選用齒輪傳動更合適。 3.2.1 主傳動系統(tǒng)的確定 傳動系統(tǒng)如圖3.4所示： 主傳動系統(tǒng)由電動機驅動，由聯(lián)軸器連接減速器，減速器輸出連接開式齒輪傳動，開式齒輪傳動帶動下輥旋轉。 所以選用了圓柱齒輪減速器，減速比i=128.86，減速器通過聯(lián)軸器和齒輪副帶動兩個下輥工作。 圖a. 主傳動系統(tǒng) 圖b. 副傳動系統(tǒng) 圖 3.4 傳動系

40、統(tǒng)圖 3.2.2副傳動系統(tǒng)的確定 考慮運用液壓系統(tǒng)做副傳動系統(tǒng)，調整上輥升降，但目前使用渦輪蝸桿傳動還是占大數(shù)，為調整上下輥間距，由上輥升降電動機通過減速器，蝸輪副傳動蝸輪內(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，有牙嵌離合器以備調整，副傳動系統(tǒng)如圖3.4所示。需要卷制錐筒時，把離合器上的定位螺釘松開，然后使蝸輪空轉達到只升降左機架中升降絲桿的目的。 3.3 本章小結 收集資料對各種運動方式進行分析，在結合三輥卷板機的運動特點和工作的可靠性，最后主傳動采用齒輪傳動，選副傳動采用蝸輪蝸桿傳動。確定傳動系統(tǒng)，進行設計計算。 第四

41、章 下輥驅動系統(tǒng)的設計 4.1基本參數(shù)的選擇計算 1. 已知設計參數(shù) 最大卷板厚度10mm，最大卷板寬度2000mm，板材屈服極限300MPa，卷板速度7m/min，升降速度Vs=1.5mm/s。 2.確定卷板機基本參數(shù) 1.規(guī)格：102000 厚度：=10mm 寬度：B=2000mm 2.屈服極限：=300 3下輥中心矩：=120~400mm=300mm (4-1) 4.上輥直徑：=230~272mm=250 mm (4-2) 5.下輥直徑：=200~225mm=220m

42、m (4-3) 6.上輥軸直徑：=125~150mm=140mm (4-4) 7.下輥軸直徑： (4-5) 8.最小卷圓直徑：=300mm (4-6) 9.下輥轉速：==10.1 (4-7) 10.卷板速度：=7 11.升降速度：1.5 W11 對稱式三輥卷板機一些技術參數(shù) 規(guī)格型號 最大卷板厚度 最大卷板寬度 板材屈服極限 卷板速度 滿載最小卷板直徑 上軸直徑 下軸直徑 兩下軸中心距 主電機

43、功率 外形尺寸 （長寬高） mm mm MPa m/min mm mm mm mm Kw mm W11-41500 4 1500 245 5 300 150 140 185 3 29007201000 W11-61500 6 1500 245 5 380 160 140 220 4 29007201000 W11-62000 6 2000 245 4.5 380 170 160 260 5.5 36508201050 W11-63200 6 3200 245 4.5 380 22

44、0 180 280 7.5 485011001100 W11-82000 8 2000 245 4.5 400 185 170 260 5.5 37008201050 W11-82500 8 2500 245 4.5 550 240 180 280 7.5 415011001100 W11-122000 12 2000 245 4.5 550 240 180 280 7.5 3650011001100 W11-122500 12 2500 245 4.5 600 260 220 320 11 420

45、09201200 W11-123000 12 3000 245 4.5 700 280 240 360 11 490013001300 W11-162000 16 2000 245 4.5 600 260 220 320 7.5 37009201200 4.2 主電機的功率確定 卷板機主驅動系統(tǒng)功率的計算是設計主驅動系統(tǒng)和選擇電動機的必備參數(shù)，所以對卷板機的受力分析和驅動功率的計算對設計卷板機至關重要。 4.2.1受力分析 卷板機工作時,需要將鋼板卷制成鋼管。此時,材料所承受應力已全部達到屈服極限。因此,卷管截面上彎曲應力分布如圖4.1(

46、b)所示,則截面上彎矩M為: (KN.M) (4-8) 式中：B,δ—卷板機卷制鋼板的最大寬度和厚度(m) σs—材料的屈服極限(kNm-2) 圖4.1 卷管的應力分布 考慮材料變形時存在強化,引入強化系數(shù)K對式(1)進行修正,則： 式中K—強化系數(shù),可取K=1.15, 卷制時,鋼板受力情況如圖4.2所示。根據(jù)受力平衡,可以得到下輥作用于卷板上的支持力F2： 圖4.2 卷管的受力分析 考慮到板厚δ遠小于卷管的最小直徑Dmin,中性層半徑R≈05Dmin

47、,為簡化計算,上式可變?yōu)椋? (4-9) (4-10) 式中： θ—連心線OO1與OO2 a—下輥中心距(m) Dmin—卷管最小直徑(m) d2—下輥直徑(m) 最大的壓下力： =N (4-11) 單根絲杠所受拉力： (4-12) 4.2.2電機的功率確定 卷板機的下輥為驅動輥，作用在下輥的驅動力矩用于克服卷板變形扭矩Tn1和摩擦力矩Tn2。 鋼板在卷制過程中,存貯于鋼板AB段(圖1a與圖2)的變形能為2Mθ,所花費的時間為2θR/V(V為卷板速度),兩者的比值等于變

48、形扭距Tn1的功率,即: 變形扭矩 Tn1= (4-13) 而摩擦扭矩包括上、下輥與鋼板間的滾動摩擦力矩和輥子軸頸與軸套間的滑動摩擦力矩,可用下式計算 式中：f—滾動摩擦系數(shù),取f=00008 m; μ—滑動摩擦系數(shù),取μ=0.07 下輥驅動力矩Td等于變形扭矩Tn1和摩擦扭矩Tn2之和。 (4-14) 從驅動電機到下輥傳動的效率，傳動過程：電機——減速器——末級齒輪傳動——下輥。 (4-15) 驅動功率 KW

49、 (4-16) 4.2.3.電機的選擇 根據(jù)容量和轉速，查機械手冊得以下幾種電動機的型號： 方案 電動機型號 額定功率 Ped/kW 電動機轉速r/min

50、

51、

52、 效率 功率因數(shù) 噪聲 質量 同步轉

53、速 滿載轉速 1 Y160M-4 11 1500 1460 88.0% 0.84 82 123 2 Y160L-6 11 1000 970 87.0% 0.78 75 147 3 Y160M1-2 11 3000 2930 87.2% 0.88 87 117 考慮工作機的安全系數(shù)，選取Y160L-6型電動機。 4.3分配傳動比 4.3.1．總傳動比 (4-17) 4.3.2.減速器的選擇 通用減速器的選型包括提出原始條件、選擇類型、確定規(guī)格等步驟。規(guī)格選擇要滿足強度

54、、熱平衡、軸伸部位承受徑向載荷等條件。 根據(jù)傳動比選用三級減速器，i減=40，查機械設計手冊表16-2-3，選用ZSY160型減速器， 基本參數(shù)：A=600mm, B=290mm, H=375mm, mm mm mm mm mm 4.3.3.分配傳動比 末級齒輪傳動傳動比： (4-18) 4.4末級齒輪傳動設計 因末級齒輪傳動的轉速很小，故選取半開式齒輪傳動。 原始參數(shù)：傳動比 i=2.4 小

55、輪轉速 r/min (4-19) 傳遞功率 kw (4-20) 工作條件：開式傳動，輕微沖擊，硬啟動。 1. 材料 大小齒輪材料均采用Q235A,，正火處理，硬度160~180HBS, 查資料得 MPa，安全系數(shù) MPa (4-21) 2. 按齒面彎曲強度計算 開式或半開式齒輪傳動，按理應保證齒面齒面抗磨損及齒根抗折斷能力兩準則進行計算，但目前僅以保證齒根彎曲疲勞強度作為設計準則。 彎曲強度的設計公式為 (4-22) 設齒輪

56、按8級精度加工，取載荷系數(shù)k=1.2，齒寬系數(shù) 作用在小齒輪上的轉矩 (4-23) 取小齒輪齒數(shù) z1=18 則z2=i z1=2.418=43.2， 取z2=43。查機械設計表10-5得： 齒形系數(shù)YF1=2.91。 由強度公式得模數(shù) (4-24) 查手冊就近圓整為m=4 mm 式中：k—載荷系數(shù) k=1.21 3．幾何尺寸計算 分度圓直徑 ( 4-25) (4-26) 中心距 a

57、=0.5m(z1+z2)=0.54 (18+43)=122 mm (4-27) 齒寬 b1=70mm，b2=50mm 4．驗算速度 (4-28) 8級精度合適。 4.5本章小結 對三輥進行受力分析，確定主傳動系統(tǒng)的功率，確定電機的功率為11kw，選擇主電機Y160L-6型。分配傳動比，對末級齒輪傳動進行設計計算。結果選用三級減速器，末級齒輪的模數(shù)m=4mm，分度圓直徑 。 第五章壓下系統(tǒng)設計 5.1電機選擇 5.1.1驅動功率計算 壓下系統(tǒng)工作功率: w

58、 (5-1) 壓下系統(tǒng)效率: (5-2) 式中：—螺旋副效率，按自鎖效率取0.45； —蝸桿機構效率取0.7； —減速器效率取0.8； 驅動功率： w=0.945kw (5-3) 5.1.2選擇電機 根據(jù)容量和轉速，查機械手冊表17-1-35得以下幾種電動機的型號 方案 電動機型號 額定功率 Ped/kW 電動機轉速r/min 效率 功率因數(shù) 噪聲 質量 同步轉速 滿載轉速 1 Y802-2 1.1 3000 2830

59、 77.0% 0.86 71 17 2 Y90L-4 1.5 1500 1400 79.0% 0.79 67 27 3 Y90L-6 1.1 1000 910 73.5% 0.72 65 25 Y系列三相異步電動機Y90L-6型電動機。 5.2螺旋副設計 上輥壓下系統(tǒng)是由上輥升降電動機通過減速器，蝸輪副傳動蝸輪內(nèi)螺母，使螺桿及上輥軸承座升降運動。下降到一定程度需自鎖，故選取梯形螺紋。 1．材料，熱處理，許用應力 螺桿用45鋼，調制處理，HBS210~220，MPa 取安全系數(shù)S=1.5,則許用應力MPa 螺母用鑄鐵，許用剪應力MP

60、a 2．螺紋直徑、螺距 (5-4) (5-5) 梯形螺紋 中徑 螺距 (5-6) 牙頂高 (5-8) 外螺紋大徑（公稱直徑） 選螺紋 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 牙根部寬度 3.自鎖性 升角 (5-9) 當量摩擦角 (

61、5-10) 式中：為摩擦系數(shù)，取0.1 為牙側角，梯形螺紋 ∵ ∴自鎖 4.螺母螺牙強度 (5-11) 式中：—螺紋大徑，=47mm b—牙根部厚度，梯形螺紋b=0.5p=3.5mm Z—工作圈數(shù) —螺母相對高度 5.螺桿強度 (5-12) 5.3傳動比計算 1.螺母及蝸輪轉速 (5-13) 2總傳動比 (5-14) 3減速器 通用減速器的選型包括提出

62、原始條件、選擇類型、確定規(guī)格等步驟。規(guī)格選擇要滿足強度、熱平衡、軸伸部位承受徑向載荷等條件。 查手冊選擇二級減速器，ZLY180型減速器，。 基本參數(shù)：A=600mm，B=320mm，H=435mm， 。 4蝸桿機構傳動比 (5-15) 5.4蝸桿機構設計 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。 原始參數(shù): 傳動比 i=10.01 蝸桿轉速

63、 (5-16) 傳遞功率 (5-17) 在閉式傳動中，蝸桿副多因齒面膠合或點蝕而失效。因此，通常是按齒面接觸疲勞強度進行設計，而按齒根彎曲疲勞強度進行校核。 1選擇蝸桿傳動類型 據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI） 2選擇材料 蝸桿用45鋼，調質處理。蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，為了節(jié)省貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用鑄鐵HT100制造。 3計算渦輪輸出轉矩 粗算傳動效率： (5-18) 確定作用在蝸輪上的轉矩T2： (5-19) 4．確定

64、許用接觸應力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，查機械設計手冊表14-4-13蝸輪的基本許用應力 應力循環(huán)次數(shù) (5-20) 壽命系數(shù) (5-21) 5.確定載荷系數(shù) 因工作載荷穩(wěn)定，古曲載荷不均勻系數(shù)，由參考機械設計課本表11-5選取使用系數(shù),由于轉速不高，沖擊不大，取動載系數(shù),則： (5-22) 6.計算m和q值

65、 (5-23) 取m=8 ; q=10 7.主要參數(shù)與幾何尺寸計算 (5-24) (5-25) (1)蝸桿 軸向齒距，直徑系數(shù)；齒頂圓直徑；分度圓導程角。蝸桿頭數(shù)； (2)蝸輪 蝸輪齒數(shù)z2=41；變位系數(shù)； 驗算傳動比，這是傳動比誤差為：，是允許的。 蝸輪分度圓直徑 (5-26) 蝸輪齒頂高 蝸輪齒根高（一般頂隙系數(shù)）

66、 (5-27) 蝸輪喉圓直徑 蝸輪齒根圓直徑 蝸輪咽喉母圓半徑 8. 校核齒根彎曲疲勞強度 (5-28) 當量齒數(shù) 根據(jù)，，查機械設計課本10-5可得： 齒形系數(shù) 應力校正系數(shù) 螺旋角系數(shù) 許用彎曲應力 查機械設計課本表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應力 壽命系數(shù) (5-29) MPa 故彎曲強度是滿足的。 9.驗算效率 (5-30) 已知；；fv與相對滑動速度vs有關。 (5-31) 查機械設計課本表11-18中用插值法查得、代入式中得大于原估計值，因此不用重算。 10.熱平衡核算 正常工作溫度所需的散熱面積 (5-32) 箱體實際面積遠大于