貼膜機(jī)的設(shè)計

1、前言三輥卷板機(jī)的設(shè)計1 前言1.1 選題背景機(jī)械制造業(yè)在近代中國的發(fā)展過程中起到非常重要的作用，在國民經(jīng)濟(jì)中占有很大的比例，因此在國民經(jīng)濟(jì)中具有很重要的作用和地位。一個國家的技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步離不開機(jī)械制造業(yè)。當(dāng)一個國家的機(jī)械制作非常發(fā)達(dá)是，它的國民經(jīng)濟(jì)實力和科學(xué)技術(shù)水平也會是非常的厲害，因此世界各國都把發(fā)展機(jī)械制造業(yè)作為振興和發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。機(jī)械制造裝備的先進(jìn)程度決定了機(jī)械制造生產(chǎn)能力和制造水平。因此，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展是離不來機(jī)械制造裝備技術(shù)的。努力地研究機(jī)械裝備技術(shù)可以讓我們國家的經(jīng)濟(jì)實力和科學(xué)技術(shù)都能得到發(fā)展。我國也是制造業(yè)非常發(fā)達(dá)的大國，因此更應(yīng)該花費(fèi)資金投入機(jī)械制造業(yè)去，去

2、研究和發(fā)展。卷板機(jī)是一個將金屬板材彎卷成錐體、曲面體體、筒體或其他形體的通用成型設(shè)備。根據(jù)以往的概論三點(diǎn)可以成圓的原理，卷板機(jī)在工作時的工作輥他們的位置不是固定的，而是變化和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動從而使板材產(chǎn)生連續(xù)不斷的塑性變形，可以以獲得預(yù)制的工件。該通用設(shè)備可應(yīng)用于造船、鍋爐、石油、化工及機(jī)械制造行業(yè)等。與外國的工作輥（一般以工作輥的配置方式劃分）劃分方式不同，國內(nèi)基本都以工作輥調(diào)整形式及數(shù)量作為標(biāo)準(zhǔn)，實行分類，一般分為：1、特殊用途卷板機(jī)：有雙輥卷板機(jī)、船泊式卷板機(jī)、立體式卷板機(jī)、多功能卷板機(jī)和錐體式卷板機(jī)等。2、三輥卷板機(jī)：分為機(jī)械式三輥卷板機(jī)（機(jī)械式三輥卷板機(jī)包括機(jī)械式對稱式三輥卷板機(jī)和機(jī)械式非對

3、稱式三輥卷板機(jī)）和液壓式三輥卷板機(jī)。3、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)。機(jī)械傳動式卷板機(jī)已經(jīng)有很長的發(fā)展時間，但是由于它的機(jī)械運(yùn)動簡單，工作性能很好，制造價格很低，因此在很多中、小型的卷板機(jī)仍然使用中。但是由于現(xiàn)在的卷板機(jī)都是低速大扭矩的卷板機(jī)，所以傳動系統(tǒng)體積過于龐大，卷板機(jī)在工作時產(chǎn)生的功率較大，并且在啟動的時候電能的上下起伏太大，因此現(xiàn)在大型的卷板機(jī)都是在用液壓傳動。卷板機(jī)可分為冷卷和熱卷。冷卷指板材在冷態(tài)下，按照規(guī)定上要求的的屈服極限方式，才能卷制出最大板材厚度和寬度時最小卷筒直徑。由于板材在生產(chǎn)加工中的候沒有加熱的過程，所有也就不會有麻點(diǎn)和氧化鐵皮

4、等缺點(diǎn)。因此生產(chǎn)出來的物件質(zhì)量是非常的高的，目前國內(nèi)一般情況下采用冷卷較多。不過在特殊的情況下也可以使用加熱卷制的方法，當(dāng)遇到彎曲半徑較小或板材厚較大并超過卷板機(jī)的工作能力時，可采用熱卷。1.2 卷板機(jī)的原理1.2.1 卷板機(jī)的運(yùn)動形式卷板的工作原理其實很簡單，當(dāng)板材進(jìn)入卷板機(jī)時，卷板機(jī)會拉長板材的外層纖維并且縮短內(nèi)層纖維，從而使板材產(chǎn)生彎曲變形。卷板機(jī)的工作性質(zhì)也非常的簡單，首先使板材在未加熱的狀態(tài)下，然后必須按照規(guī)定的屈服極限，最后就是來卷制出最大板材厚度與寬度時最小卷筒直徑。 卷板機(jī)的運(yùn)動形式大體上可以分為兩種運(yùn)動，分別是主運(yùn)動和輔運(yùn)動。主運(yùn)動就是指的主動運(yùn)動，它是對加工板材的旋轉(zhuǎn)和彎曲

5、等一系列運(yùn)動的總稱。因此它主要就是對板材的加工，從而是板材能夠完成初始的加工過程。輔運(yùn)動就是被動運(yùn)動，它是對卷板機(jī)在卷板過程中輥的升降和板材的翻轉(zhuǎn)等形式運(yùn)動的總稱。因此它主要是對卷板機(jī)的輔助運(yùn)動，可以使它更好的卷制出合格的物件。下圖的為三輥對稱式卷板機(jī)的工作原理,它的上面只有一根輥，稱之為上輥，它位于兩下輥中央對稱位置并且只在位置上作垂直升降運(yùn)動。下面兩個平行的輥為下輥通過絲桿絲母蝸桿傳動而獲得動能作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,并且通過兩個齒輪的齒和,來為卷板機(jī)的卷制提供了扭矩。圖1 三輥卷板機(jī)工作原理圖由圖1：主運(yùn)動指上輥繞O1，下輥分別繞O2、O3作順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)。輔運(yùn)動指上輥的上升或下降運(yùn)動，以及上輥

6、在O1垂直平面的上翹、翻邊運(yùn)動等。1.2.2彎曲成型的加工方式卷板機(jī)彎曲的板材基本上都是鋼制板材，因此對于鋼制的板材結(jié)構(gòu)彎曲成型的加工方法有很多種，但是最主要的還是卷板、彎曲的方式。彎曲成型加工時的外部條件可以是加熱或者冷卻，均可以完成彎曲成型。卷板是鋼板在卷板機(jī)中的動能的作用下，從而讓鋼板中的的外部的纖維變的比以前更長了，而內(nèi)部的纖維卻變的比以前短了，產(chǎn)生的卷板成型。假如要卷制的圓筒的半徑比正常的要大時，可以直接在正常的溫度中進(jìn)行卷制成圓，假如要卷制的圓筒的半徑比正常的要小并且鋼板的厚度較大的時候，就必須要先把鋼板進(jìn)行加熱使得鋼板更能被卷制成圓。在正常的溫度下卷制成圓的鋼板的方法有：機(jī)械卷圓

7、和手工卷制兩個加工方法。機(jī)械卷圓是必須要在卷板機(jī)上面才能完成的。板材彎曲受到的壓力是通過卷板機(jī)上面的上輥軸向下移動的過程中形成的壓力，從而使得硬度較大的板材彎曲。工作原理如下圖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2 滾圓機(jī)原理圖根據(jù)研究可得用三輥卷板機(jī)彎板時，無法對筆直的板材進(jìn)行直接彎曲，必須要進(jìn)行預(yù)備彎曲才行，預(yù)彎長度為0.5L（3050）mm(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3）a） b）a）用壓力機(jī)模壓預(yù)彎 b）用托板在滾圓機(jī)內(nèi)預(yù)彎圖3 鋼板預(yù)彎示意圖1.3卷板機(jī)的發(fā)展趨勢自從2001年我國加入了世界貿(mào)

8、易組織后，我國的機(jī)械制造業(yè)在飛速的發(fā)展中，所以卷板機(jī)作為機(jī)械制造業(yè)中非常重要的組成部分也在飛速的發(fā)展，機(jī)械制作業(yè)的發(fā)展也促使了我國經(jīng)濟(jì)實力的不斷增強(qiáng)。我國的卷板機(jī)最早發(fā)源于六十年代，最早使用機(jī)械傳動的是三輥卷板機(jī)，這種卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)非常簡單，但是也有一些缺點(diǎn)就是不能將板材端部彎曲，發(fā)展到了七十年代后，一些研制機(jī)構(gòu)，研制出來了一種機(jī)械傳動的卷板機(jī)，這種卷板機(jī)改進(jìn)了缺點(diǎn)了，可以直接對板材的端部進(jìn)行彎曲，同時也改進(jìn)了卷板機(jī)的性能，但是他的結(jié)構(gòu)太過于龐大，制造起來也很麻煩，所以沒有得到推廣。八十年代中期，這個廠家又對該卷板機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，將液壓技術(shù)應(yīng)用了進(jìn)來，還對筒形進(jìn)行了較圓，這樣就很大程度上提高了該機(jī)

9、器的效率。發(fā)展到了八十代后，又將一些先進(jìn)的控制技術(shù)應(yīng)用與卷板機(jī)，例如PC、NC等，這些技術(shù)使卷板機(jī)具有了自動調(diào)平、水平升降等功能。經(jīng)過不斷對卷板機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，使卷板機(jī)的重量大大降低，性能大幅度的提高，因此在市場中得到了廣泛應(yīng)用。隨著國家的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等各方面水平的不斷提升，國家對卷板機(jī)的支持力度也越來越大，很多企業(yè)都對卷板機(jī)不斷的改進(jìn)，有些還引進(jìn)了一些國外的高新技術(shù)，目前，我國的卷板機(jī)研制技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了亞洲的先進(jìn)水平。由于卷板機(jī)的飛速發(fā)展，帶動了卷板機(jī)的下游企業(yè)的發(fā)展，例如一些焊接、檢測、材料等行業(yè)，卷板機(jī)的研究和創(chuàng)新帶動了我過的機(jī)械加工工業(yè)的發(fā)展。第67頁（共54頁）方案的論證及確定這些年，隨著

10、國家的石油、化工、海洋開發(fā)等部門的飛速發(fā)展，卷板機(jī)的使用范圍也大大的擴(kuò)廣，如今卷板機(jī)已經(jīng)成為機(jī)械行業(yè)不可缺少的高效機(jī)器，時代在不斷發(fā)展，科技在不斷進(jìn)步，所以對卷板機(jī)的功能要求也越來越多。2方案的論證及確定2.1 方案的論證一般的情況下，卷板機(jī)的工作能力就是指它所能夠卷制的板材的厚度，也就是按照規(guī)定的屈服極限用冷卻狀態(tài)下的板材，卷制出板材的最大厚度與寬度時候的卷筒的最小直徑的能力。正常情況下冷態(tài)卷制的能力是熱態(tài)卷制能力的一半左右。但是最近卻是冷卷的能力在不斷的發(fā)展中。綜上所訴，根據(jù)卷板的各種類型我擬訂了以下幾種不同的方案，并且分別進(jìn)行了分析和論證。2.1.1方案1雙輥卷板機(jī)雙輥卷板機(jī)的原理如圖4

11、所示：1321.上輥2.工件3.下輥圖4 雙輥卷板機(jī)工作原理圖雙輥卷板機(jī)只有兩個輥，上輥是個用鋼制作的輥，下輥是一個含有彈性的輥，并且也能用來垂直運(yùn)動。當(dāng)卷板機(jī)開始工作的時候，首先下輥開始作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，促使板料和上輥在運(yùn)動的壓力作用下，將板材壓進(jìn)下輥的彈性層中，從而使下輥發(fā)生彈性變形。但是在發(fā)生變化時的下輥體積沒有發(fā)生過變化，所以壓力便向四面?zhèn)鬟f，使得產(chǎn)生了強(qiáng)度很大且不停作用的反壓力，迫使板料與剛性輥連續(xù)貼緊，最終使的板材能夠被卷制出圓桶。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)。經(jīng)過多次不一樣的實驗得到結(jié)論：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

12、，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)工藝的一個重要特點(diǎn)。雙輥卷板機(jī)具有其他卷板機(jī)沒有的優(yōu)點(diǎn)：1.加工的板材不需要進(jìn)行預(yù)彎可直接加工，因此生產(chǎn)的速度很快；2.卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉3對于各種不同類型的材料都能進(jìn)行加工。雙輥卷板機(jī)的缺點(diǎn)：1.每個彎度的成品都有個對應(yīng)的上輥進(jìn)行加工，因而不適用小批量生產(chǎn)中需求不同的彎度的成品； 2一般只能用于10mm以下的板料厚度進(jìn)行加工，對于過厚的板材加工效果很差。2.1.2方案2 三輥卷板機(jī)（1）對稱式三輥卷板機(jī)上輥在兩下輥中央對稱位置，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于制造維修，重量輕，投資小，成型較準(zhǔn)確，輥筒受力較小，但是不能彎卷板材的全部長度，板材的兩

13、端有略小于兩下輥距離一半的長度是直的，即剩余直邊大，需要配預(yù)彎設(shè)備，如圖5圖5 卷板過程（2）不對稱式三輥卷板機(jī)上輥位于下輥之上而略偏移，結(jié)構(gòu)較簡單，剩余直邊少，但板料需要掉頭彎邊，操作不方便，輥筒受力較大，卷彎能力小，常用來卷制薄而短的輕型筒節(jié)，工作能力一般在323000mm以下，如圖6圖6 不對稱式卷板機(jī)2.1.3 方案3四輥卷板機(jī)圖7 四輥卷板機(jī)四輥卷板機(jī)有四個輥，上輥是主動輥，下輥可以上下移動，兩個側(cè)輥可以沿斜向升降。特點(diǎn)是板材對中方便，工藝通用性廣，可直接完成板材的預(yù)彎，卷圓時無需掉頭，可以矯正扭斜錯邊等缺陷，可即位裝配電焊。但質(zhì)量體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。上下輥夾持力使工件受氧化壓傷嚴(yán)重，

14、操作技術(shù)不易掌握。常用于重型工件卷制及自動化水平和技術(shù)水平較高的場合，如圖7。2.2 方案的確定要想得到一個合理并且實用的設(shè)計方案，那么就要注重這個方案的技術(shù)上要實用，而且維修和操作要方便，并且工作時要安全可靠。經(jīng)過上面的幾個論證比較，我們可以得出，雖然雙輥卷板機(jī)的操作簡單但是對于我們設(shè)計的板厚為12mm的板材加工就不適合了。而四輥卷板機(jī)雖然能夠很完美的完成此次設(shè)計，但是它的體積太過龐大，而且操作復(fù)雜，價格太高，用來卷制本設(shè)計的122000mm薄鋼板實在是太浪費(fèi)，不選用。不對稱式三輥卷板機(jī)相比于對稱式三輥卷板機(jī)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，操作更加不方便。因此我結(jié)合上面的種種條件和實際需要，最終我確定了設(shè)計方案

15、為：對稱式三輥卷板機(jī)。2.3本章小結(jié)經(jīng)過對幾種運(yùn)動方案的分析和論證比較，雙輥卷板機(jī)雖然不需要預(yù)彎，但是它的生產(chǎn)加工中板材的厚度是有一定的限制的，并且只能在小批量的生產(chǎn)中使用。四輥卷板機(jī)的應(yīng)用范圍比較廣，但是它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且體積過于龐大，操作難道較高，在設(shè)計過程中不宜使用。對稱三輥卷板結(jié)構(gòu)比較簡單、體積和質(zhì)量都很適中，制作也很簡單。所以通過這三種卷板機(jī)的相互比較最終決定采用三輥卷板機(jī)。3 傳動設(shè)計對稱上調(diào)式三輥卷板機(jī)如圖8所示：圖8 對稱上調(diào)式三輥卷板機(jī)它是以兩個下輥為主動輪 ，由主動機(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

16、獨(dú)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(yùn)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：3.1.1 齒輪傳動電動機(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，然后功過連軸器傳人開式齒輪副，進(jìn)入帶動兩軸的傳動。如圖9所示。 傳動設(shè)計圖9 齒輪式傳動系統(tǒng)圖這種傳動方式的特點(diǎn)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。3.1.2 皮帶傳動由電動機(jī)的轉(zhuǎn)距

17、通過皮帶傳人減速器直接傳人主動軸。如圖10所示：圖10 皮帶式傳動系統(tǒng)圖這種傳動方式具有傳動平穩(wěn)，噪音下的特點(diǎn)，同時以起過載保護(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。3.2.1 主傳動系統(tǒng)的確定傳動系統(tǒng)如圖11所示：上輥傳動壓下系統(tǒng)下輥?zhàn)鲃酉到y(tǒng)圖11 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。3.2.1 副傳動系統(tǒng)的確定為調(diào)整上下輥間距，由上輥升降電動機(jī)通過減速器，蝸輪副傳動蝸輪內(nèi)螺母，使

18、螺桿及上輥軸承座升降運(yùn)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)通過對資料上的運(yùn)動方式進(jìn)行研究和分析，然后再和三輥卷板機(jī)的運(yùn)動形式和工作的安全性相結(jié)合，最后可以選擇齒輪傳動為主傳動，選擇蝸輪蝸桿傳動為副傳動。4 動力設(shè)計4.1 主電機(jī)的選擇和計算4.1.1 上下輥的參數(shù)選擇計算 1. 已知設(shè)計參數(shù)動力設(shè)計加工板料：Q235-A 屈服強(qiáng)度：s=235MPa 抗拉強(qiáng)度：b=420MPa輥材：Mn 屈服強(qiáng)度：s=930MPa 抗拉強(qiáng)度：b=1080MPa硬度

19、：HBSHB板厚：s=12 mm 板寬：b=2200mm 滾筒與板料間的滑動摩擦系數(shù)： 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=2.06105Pa卷板速度：m/min2. 確定卷板機(jī)基本參數(shù)14下輥中心矩：=390mm 上輥直徑：=300mm下輥直徑：=240mm 上輥軸直徑：=180mm下輥軸直徑：=130mm 最小卷圓直徑：=600mm筒體回彈前內(nèi)徑： =506.607mm 4.1.2 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

20、：1成形40%時1）板料變形為40%的基本參數(shù)mmmm2）板料由平板開始彎曲時的初始彎矩M1 kgfmmW為板材的抗彎截面模量。3）板料變形40%時的最大彎矩M0.4 kgfmm4）從kgfmm上輥受力： kgf下輥受力： kgf5）消耗于摩擦的摩擦阻力矩 = kgfmm6）板料送進(jìn)時的摩擦阻力矩 kgfmm7）拉力在軸承中所引起的摩擦阻力矩 kgfmm8）卷板機(jī)送進(jìn)板料時的總力矩 kgfmm9）卷板機(jī)空載時的扭矩:：板料重量G1: kg：聯(lián)軸器的重量8 : 選ZL10，=180.9kg：下輥重量:kg kgfmm10）卷板時板料不打滑的條件： kgfmm kgfmm因為，所以滿足。11）驅(qū)動

21、功率： kgfmmkw2. 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 kgfmmkgfkgf3）板料從 kgfmm4）消耗于摩擦的扭矩 kgfmm5）板料送進(jìn)時的摩擦阻力矩 kgfmm6）拉力在軸承中所引起的摩擦損失 kgfmm7）機(jī)器送進(jìn)板料時的總力矩 kgfmm8）卷板機(jī)空載時的扭矩 kgfmm9）板料不打滑的條件 kgfmm因，所以滿足。10）驅(qū)動功率 kgfmmkw3.成形90%時1） 板料成型90%的基本參數(shù)mm mm 2）板料變形為90%時的最大彎矩M0.9 kgfmmkgfkgf3）板料從 kgfmm4）消耗于摩擦的扭矩 kgf

22、mm5）板料送進(jìn)時的摩擦阻力矩 kgfmm6）拉力在軸承中所引起的摩擦損失 kgfmm7）機(jī)器送進(jìn)板料時的總力矩 kgfmm8）卷板機(jī)空載時的扭矩kgfmm9）卷制時板料不打滑的條件：kgfmmkgfmm因，所以滿足。10）驅(qū)動功率kgfmmkw4成形100%時1）板料成型100%的基本參數(shù)mm mm 2）板料變形為100%時的最大彎矩M1。0kgfmm3）板料從kgfmmkgfkgf4）消耗于摩擦的扭矩 kgfmm5）板料送進(jìn)時的摩擦阻力矩 kgfmm6）拉力在軸承中所引起的摩擦損失kgfmm7）機(jī)器送進(jìn)板料時的總力矩kgfmm8）空載時的扭矩kgfmm9）板料不打滑的條件kgfmmkgfm

23、m因為，所以滿足。10）驅(qū)動功率 kgfmmkw綜合上述的計算結(jié)果總匯與表1表1 計算結(jié)果總匯成形量計算結(jié)果40%70%90%100%簡體直徑（mm）1266.518723.724562.899506.607簡體曲率半徑R(mm)639.259367.862287.45259.304初始變形彎矩M1(kgfmm)1.692107村料受到的最大變形彎矩M(kgfmm)1.8151071.9051071.9651071.995107上輥受力Pa(kgf)2.3251052.3761052.5031052.972105下輥受力Pc(kgf)1.1971051.2891051.4191051.2811

24、05村料變形彎矩Mn1(kgfmm)3.2921061.8691061.7661068.972105摩擦阻力扭矩Mn22.3211062.4281062.6151062.725106材料送進(jìn)時摩擦阻力扭矩MT1.3811061.4231061.5091061.727106空載力矩Mn49.88103拉力引起摩擦扭矩Mn31.5191051.3081051.0641058.529104Mn1+MT+ Mn44.6821064.0331063.2851062.634106總力矩Mp5.1711065.5681064.9641065.534106驅(qū)動力矩Mn5.7691065.1191064.497

25、1064.485106驅(qū)動功率Nqc(kw)7.9547.4087.1517.0195主電機(jī)的選擇：由表4.1可知，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11kw。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(yùn)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YZ160L6型電機(jī)，其參數(shù)如下：kw； r/min； ； kw。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YD90S6/4，其參數(shù)如下：N=0.65kw； r=1000r/min；

26、 G=15kg。4.2 上輥的設(shè)計計算校核4.2.1 上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計及受力圖由上部分計算可知輥筒在成形100%時受力最大：kgf kgf故按計算，其受力圖12：圖12 輥筒受力圖4.2.2 剛度校核撓度1：確定公式各參數(shù)：mm4 （Ia為軸截面的慣性矩）kgf kgf/m mm mm 得： 因為，所以上輥剛度滿足要求。4.2.3 上輥強(qiáng)度校核危險截面為、，因、 相同，且，所以只需校核、處： kgfmmkgf/mm2W為抗彎截面系數(shù)。mm3kgf/mm2 ： kgfmmkgf/mm2 故安全，強(qiáng)度合乎條件。4.2.4 疲勞強(qiáng)度安全強(qiáng)度校核1： Mpa=108kgf/mm2 kgf/mm2kgf/m

27、m2在截面、處 5所以采用斜齒=152.按齒面接觸強(qiáng)度計算和確定齒輪尺寸15mm (5.1)(1)確定公式內(nèi)各參數(shù)a)試選載荷系數(shù)：Kt=1.3 b)小齒輪傳遞扭矩：T1=1.093105 Nmmc)齒寬系數(shù)15：材料的彈性影響系數(shù)15： 取=20 e)按齒面硬度中間值52HRC查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限15：MPaf)計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N1=60n1JLn=609531（2830015）4.117109 N2=4.117/6.2=6.64108g)查得接觸疲勞壽命系數(shù)15：ZN1=1.0 ZN2=1.0h)計算接觸疲勞許用應(yīng)力15：安全系數(shù)S1 MPa MPa所以： MPa（2）計算a

28、)試算小齒輪分度直徑d1t 由5.1得： mmb)計算圓周速度V： m/sc)齒寬b： mm d)齒寬與齒高之比b/h：模數(shù)： mtd1t/Z152.53/242.195mm 齒高： h2.25mt2.252.1954.939mm齒高之比 ： b/h47.407/4.9399.599e)計算載荷系數(shù)：根據(jù)v=2.621m/s，7級精度動載荷系數(shù)15：Kv=1.11 KH=KF=1.4 使用系數(shù)：KA=1 KH=1.41KF=1.46故載荷系數(shù)： K=KHKVKHKH=11.111.411.4=2.191f)按實際載荷系數(shù)校正分度圓直徑： mm ?。簃mg)計算模數(shù)m： m=d1/Z1=52.2

29、3/24=2.666mm3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計15 (5.2) (1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值a)查大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限15： MPab)查得彎曲疲勞壽命系數(shù)15： c)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力： 取安全系數(shù)S1.4MPa MPa d)計算載荷系數(shù)K： e)查取齒形系數(shù)15： f)查取應(yīng)力校正系數(shù)15： g)計算大小齒輪的并加以比較： 故小齒輪數(shù)值較大。(2)模數(shù)設(shè)計算mm 因為齒輪模數(shù)m的大小是由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算所得的承載能力決定的，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算所得的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，又因齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞的計算模數(shù)，故取彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)m1.68mm，圓整后

30、m2mm。校正后的分度圓直徑d1=64mm。齒數(shù)Z1、Z2： Z1=d1/m=64/2=32 取Z1=32 Z2=Z1=200確定： 取=241mm 4.幾何尺寸計算a)兩齒輪的分度圓直徑：mm mmb)中心距： mmc)齒寬： mm 故?。篵1=65 ，b2=60。5.驗算 N N/m故：假設(shè)合適，設(shè)計合理。5.4.2 第二級傳動設(shè)計：1齒輪參數(shù)選擇 1）選用圓柱直齒傳動2）材料熱處理：因此級傳遞功率校大，磨損嚴(yán)重，考慮磨損對齒輪強(qiáng)度的削弱，齒輪材料為40Cr，表面需調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為4855HRC。 3）選取精度等級：選7級精度(GB10095-88)。4）選小齒輪數(shù)：Z1=24, Z2

31、=iZ1=4.824=115. Z2取116 齒數(shù)比：u= 4.82按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計由公式5.1(1)確定公式內(nèi)各參數(shù)a)試選載荷系數(shù)：Kt=1.3 b)小齒輪傳遞扭矩：T1=6.432105 Nmmc)齒寬系數(shù)15： 材料的彈性影響系數(shù)：d) 按齒面硬度中間值52HRC,查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限15：MPae)計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n1JLn=60153.711（2830015）6.64108 N2=6.64108/4.8=1.383108f)接觸疲勞壽命系數(shù)15: ZN1=1.0 ZN2=1.0g)計算接觸疲勞許用應(yīng)力15：安全系數(shù)S1MPa MPa所以： MPa(2)計算a

32、)試算小齒輪分度直徑d1t：71.44mmb)計算圓周速度： m/sc)齒寬b： mm d)齒寬與齒高之比b/h：模數(shù)：mtd1t/Z171.44/242.99mm 齒高：h2.25mt2.252.996.723mm齒高之比：b/h64.57/6.7289.597e)計算載荷系數(shù)：動載荷系數(shù)15：Kv=1.03 KH=KF=1.1 使用系數(shù)：KA=1 KH=1.323 KF=1.39故載荷系數(shù)：K=KHKVKHKH=11.031.11.323=1.499f)按實際載荷系數(shù)校正分度圓直徑：mm d1取76mmg)計算模數(shù)m： m=d1/Z1=75.232/24=3.167mm3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)

33、計根據(jù)公式5.2 (1)確定公式內(nèi)的各參數(shù)a)查大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限15：MPab)彎曲疲勞壽命系數(shù)15： c)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力15：取安全系數(shù)S1.4MPa MPad)計算載荷系數(shù)K：e)查取齒形系數(shù)15： f)查取應(yīng)力校正系數(shù)15： g)計算大小齒輪的并加以比較： 因為： 所以小齒輪的數(shù)值較小。(2)模數(shù)設(shè)計計算mm因為齒輪模數(shù)m的大小是由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算所得的承載能力決定的，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算所得的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，又因齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞的計算模數(shù)，故取彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)m3.227mm，圓整后m4mm。校正后的分度圓直徑d1=71.74

34、4mm。齒數(shù)Z1、Z2：Z1=d1/m=71.744/4=21.7 取Z1=25 Z2=Z1=1204. 幾何尺寸計算a兩齒輪的分度圓直徑：mm mmb)中心距： c)齒寬： mm 故取b1=90 ，b2=85。5. 驗算： N N/m 故：假設(shè)合適，設(shè)計合理。5.4.3 第三級傳動設(shè)計：1齒輪參數(shù)選擇1）選用圓柱直齒傳動2）材料熱處理：因此級傳遞功率校大，磨損嚴(yán)重，考慮磨損對齒輪強(qiáng)度的削弱，齒輪材料為40Cr，表面需調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為4855HRC。 3）選取精度等級：選7級精度(GB10095-88)。 4）選小齒輪數(shù)：Z1=28, Z2=iZ1=4.52728=126.76 Z2取12

35、7齒數(shù)比：u= 4.5272按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計由公式5.1(1) 確定公式內(nèi)各參數(shù)a)試選載荷系數(shù)：Kt=1.3 b)小齒輪傳遞扭矩：T1=2.935106 Nmmc)得齒寬系數(shù)15： 材料的彈性影響系數(shù)：d) 按齒面硬度中間值52HRC查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限15：MPaf)計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N1=60n1JLn=6032.0231（2830015）1.383108 N2=1.383108/4.527=3.06107g)接觸疲勞壽命系數(shù)15：ZN1=1.0 ZN2=1.02h)計算接觸疲勞許用應(yīng)力15：安全系數(shù)S1MPa MPa所以 MPa(2)計算a) 試算小齒輪分度直徑d1t：=

36、118.08mmb)計算圓周速度： m/sc)齒寬b： mmd)齒寬與齒高之比b/h：模數(shù)： mtd1t/Z1118.09/284.217mm 齒高： h2.25mt2.254.2179.488mm齒高之比： b/h119/9.48811.2e)計算載荷系數(shù)：動載荷系數(shù)15：Kv=1.02 KA=1 KH=1.329 KF=1.39故載荷系數(shù)： f)按實際載荷系數(shù)校正分度圓直徑：mmg)計算模數(shù)m： m=d1/Z1=123.6/28=4.41mm3. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計15(1) 確定公式內(nèi)的各參數(shù) a) 查文獻(xiàn)15大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限： b) 查文獻(xiàn)15得彎曲疲勞壽命系數(shù)： c)計算彎

37、曲疲勞許用應(yīng)力15： 取安全系數(shù)S1.4MPa MPa d)計算載荷系數(shù)K： e)查取齒形系數(shù)15： f)查取應(yīng)力校正系數(shù)15： g)計算大小齒輪的并加以比較： 故小齒輪數(shù)值較大。2）模數(shù)設(shè)計計算 mm因為齒輪模數(shù)m的大小是由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算所得的承載能力決定的，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算所得的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，又因齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞的計算模數(shù)，故取彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)m4.976mm，圓整后m5mm。校正后的分度圓直徑d1=124mm。齒數(shù)Z1、Z2：Z1=d1/m=124/5=25 取Z1=25 Z2=Z1=1144. 幾何尺寸計算a)分度圓直徑：mm mmb

38、)中心距： c)齒寬： mm 故取b1=115 b2=1105. 驗算 N N/m故：假設(shè)合適，設(shè)計合理。 5.5 蝸輪、蝸桿的傳動設(shè)計蝸桿傳遞名義功率8.35kw，轉(zhuǎn)速n1=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)面蝸桿傳動具有的特點(diǎn)：同時齒合的齒的對數(shù)多，輪齒受力情況得到較大改善，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(yùn)動需要較大的強(qiáng)度，所以我選擇包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動。5.5.1 材料選擇：蝸桿：40Cr，表面淬火，HRC50齒

39、面粗糙度Ra0.8蝸輪：ZCuSn10P1，傳動選用8級精度，標(biāo)準(zhǔn)側(cè)隙，三棍卷板機(jī)間隙工作。5.5.2 參數(shù)的設(shè)計：1. 求傳動的中心距書1：kw 式中，K1、K2、K3、K分別為： 1、1.0、0.8、1 由1得a=175mm，取成標(biāo)準(zhǔn)值a=180mm2. 主要幾何尺寸計算1 mm， mm，mm，mm，mm，mm其余項目由1：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

40、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： mm蝸桿最大外徑 ：mm蝸桿喉部螺旋導(dǎo)角 ： 分度圓壓力角 ： 蝸輪法面弦齒厚： mm蝸輪弦齒高： =5.78mm蝸桿喉部法面弦齒厚 ： =10.629mm蝸桿弦齒高 : mm確定蝸桿螺旋修形量及修緣量1：mm mm mm 5.6 軸的設(shè)計校核計算：5.6.1 四個軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：各軸材料為40Cr1， A=104.5mm。I軸：P=10.89kw n=953r/min d104.5=23.538mm取mm，故I軸可設(shè)計為齒輪軸。軸I的結(jié)構(gòu)如圖16圖16 軸結(jié)構(gòu)圖軸II： P=10.352kw n=153.71r/min A=

41、104.5mmdA=42.516mm 取d=45mm軸結(jié)構(gòu)如圖17 圖17 軸結(jié)構(gòu)圖軸III：P=9.841kw n=32.023r/min A=104.5mm dAmm 取d=80mm軸III的結(jié)構(gòu)圖18圖18 軸結(jié)構(gòu)圖軸： P=9.355kw n=7.071r/min 由材料40Cr查表15-3取得：A0=104.5 mm 取d=120mmAB軸的結(jié)構(gòu)簡圖19：圖19 軸圖因小軸直徑d與聯(lián)軸器的孔徑相配合的，故需先選定聯(lián)軸器。計算聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩：Tca=KAT3=1.1841.262104=14942.08 Nm。選用ZL10（GB501585 ），其公稱轉(zhuǎn)矩為31500Nm。5.6.2 軸的校核計算：1. 軸的彎矩計算由于軸的作為輸出軸其轉(zhuǎn)速最小，扭距最大故只對軸進(jìn)行校