0403151宿曉杰滾帶機(jī)的設(shè)計(jì)

1、濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1 前言在電力、化工、船舶、機(jī)械、冶金、運(yùn)輸?shù)戎匾袠I(yè)中散熱器都有廣泛的應(yīng)用，散熱器是汽輪機(jī)內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷凍機(jī)、空壓機(jī)、潤(rùn)滑設(shè)備等主機(jī)必不可少的重要組成部件。翅片散熱器主要用于中冷器、汽車(chē)水箱以及汽車(chē)空調(diào)器等散熱設(shè)備。散熱片均為形狀各樣、型號(hào)不同的翅片。其中翅片是散熱器、冷凝器芯體的重要組成部分，其質(zhì)量的好壞直接影響到汽車(chē)空調(diào)等裝置的散熱效果，進(jìn)而對(duì)汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、和可靠性產(chǎn)生很大的影響。隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車(chē)工業(yè)正逐漸成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱性產(chǎn)業(yè)，汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，作為影響汽車(chē)舒適性主要因素的汽車(chē)空調(diào)，為汽車(chē)提供制冷、取暖、空氣過(guò)濾和濕度控制等功能，

2、已成為汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主要手段之一?？梢?jiàn)翅片在國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際上有著不可估量的市場(chǎng)前景，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著無(wú)可替代的作用。 我國(guó)汽車(chē)散熱器產(chǎn)品主要經(jīng)歷了四個(gè)主要階段，管片式銅質(zhì)散熱器、管帶式銅質(zhì)散熱器、裝配式鋁質(zhì)散熱器、釬焊式鋁質(zhì)散熱器等幾個(gè)發(fā)展階段。其中由以銅質(zhì)管片式為主的散熱器產(chǎn)品，到西方發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)的滾帶、制管等先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)制造技術(shù)，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品的性能都有了很大的提高，從而使散熱器行業(yè)得到了一次較大的改革。與此同時(shí)，西方發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車(chē)散熱器產(chǎn)品在新材料、新技術(shù)、新工藝的開(kāi)發(fā)研究上有了重大突破，他們生產(chǎn)的釬焊式鋁質(zhì)散熱器具有精度高、質(zhì)量輕、散熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此在小型汽車(chē)、面包車(chē)和中

3、小型貨車(chē)上得到了廣泛的應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)散熱器廠的關(guān)鍵設(shè)備大部分從國(guó)外引進(jìn)，生產(chǎn)的散熱器結(jié)構(gòu)尺寸也由國(guó)外公司提供，因此極大地限制了我國(guó)散熱器生產(chǎn)水平的提高。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)外關(guān)于滾帶機(jī)的相關(guān)技術(shù)報(bào)道相對(duì)較少，加上國(guó)內(nèi)生產(chǎn)翅片散熱器的廠家很少，技術(shù)也相對(duì)保守。雖然我國(guó)機(jī)電一體化的迅猛發(fā)展、機(jī)械自動(dòng)化程度不斷提高，數(shù)控機(jī)床得到了廣泛的應(yīng)用，但在我國(guó)關(guān)于加工翅片類(lèi)的數(shù)控生產(chǎn)設(shè)備還很少，技術(shù)含量低，生產(chǎn)效率低，已經(jīng)成為我國(guó)翅片難加工的問(wèn)題。并且大多數(shù)的翅片滾帶機(jī)為普通的手動(dòng)或是半自動(dòng)的加工設(shè)備，需要多人監(jiān)控并手工輔助才能加工出成形的翅片。對(duì)于舊式的翅片滾帶機(jī)，其加工翅片的寬度單一，而且波數(shù)一經(jīng)設(shè)定不易改變

4、，生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差，不能用于精密裝置中1。隨著汽車(chē)空調(diào)“二器”不斷向高精度、高技術(shù)、高效率的迅速發(fā)展，原有的生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)跟不上時(shí)代發(fā)展的需要?，F(xiàn)如今，不斷提高產(chǎn)品的技術(shù)含量，追求環(huán)保高效節(jié)能，最大限度地獲取經(jīng)濟(jì)效益已經(jīng)成為企業(yè)生產(chǎn)所遵循的基本原則，同時(shí)也是現(xiàn)代化工業(yè)的要求。對(duì)于同類(lèi)的國(guó)外機(jī)床其價(jià)格非常昂貴，市場(chǎng)上急需一種性價(jià)比比合適的易于大量生產(chǎn)的滾帶機(jī)，實(shí)現(xiàn)翅片的全自動(dòng)控制生產(chǎn)，使其制造技術(shù)接近國(guó)際先進(jìn)水平2。 2 總體設(shè)計(jì)及關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)翅片滾帶機(jī)是將鋁箔卷材連續(xù)地加工成形為用于汽車(chē)空調(diào)熱交換器等設(shè)備中的帶百葉窗的波狀翅片或其它不同型號(hào)的波狀翅片，并將成形后的翅片按熱

5、交換器所需波峰數(shù)進(jìn)行切斷的設(shè)備，同時(shí)其在工作過(guò)程中可以實(shí)時(shí)檢測(cè)波峰高度以整形。翅片滾帶機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。l.開(kāi)料架；2接料裝置；3送料裝置；4張緊涂油裝置；5滾軋刀架裝置；6.積片裝置；7波距調(diào)整裝置；8.波高檢測(cè)裝置； 9.翅片緩沖裝置；10.翅片排料裝置；11.翅片切斷裝置；12.差速裝置；13.導(dǎo)料輥 圖2.1滾帶機(jī)結(jié)構(gòu)圖翅片滾帶機(jī)的主要工作進(jìn)程是：有一定寬度的鋁箔以卷筒的形式放在開(kāi)料架上，通過(guò)繞過(guò)導(dǎo)料輥依次送到其他各裝置，當(dāng)變頻送料裝置起動(dòng)后，開(kāi)料架被牽引著進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)放卷，開(kāi)料架上鋁箔的預(yù)張緊力由磁粉制動(dòng)器來(lái)控制，然后鋁箔經(jīng)過(guò)差速裝置到由磁粉制動(dòng)器控制的張力控制裝置，在經(jīng)過(guò)涂油、除

6、污后進(jìn)行滾軋成形，成形后的翅片經(jīng)過(guò)再積片裝置、波距調(diào)整裝置、波高自動(dòng)檢測(cè)裝置后形成了要求的翅片，翅片經(jīng)過(guò)緩沖裝置后由伺服計(jì)數(shù)裝置進(jìn)行排料計(jì)數(shù)，然后按照要求的波峰數(shù)進(jìn)行切斷。整個(gè)加工過(guò)程均應(yīng)為自動(dòng)化生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)應(yīng)便于作。經(jīng)本機(jī)加工成形的翅片及其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2.1所示。在本機(jī)上加工成形的成品形狀是帶百葉窗的波形翅片，如圖2.2所示，其寬度一定，波高在一定的公差范圍內(nèi)，峰谷均勻，其上有百葉窗狀的小孔，可以看出其上的小孔由擠壓而成，但并沒(méi)有真正的剪掉材料。欲加工出此種形狀的翅片，首先是要有與其寬度、厚度相一致的鋁箔，通過(guò)成形刀具的連續(xù)加工，將鋁箔軋制出符合要求的帶百葉窗狀的小孔的翅片帶，然后按照一定的波

7、距密集起來(lái)，最后再經(jīng)過(guò)剪切裝置剪切之后輸出。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，帶百葉窗的波形翅片，與平直式的翅片相比，在同樣的條件下，散熱面積可增加12%左右。上述動(dòng)作必須要連續(xù)高速完成。并且還要保證鋁箔自始至終與相關(guān)裝置的同步。因其在散熱片上開(kāi)有百葉窗，破壞了空氣流在散熱片表面上的附著層，提高了散熱能力，因此圖2.2帶百葉窗的波形翅片及其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖具有良好的散熱效果。在汽車(chē)散熱器里，翅片和扁管要用密封箱封裝起來(lái)，空氣在密封箱里流動(dòng)，密封箱的高度等于翅片的波高，所以不同的密封箱所要求的翅片規(guī)格也不一樣。通過(guò)以上的介紹分析，我們不難看出，滾帶機(jī)的滾軋刀架裝置和翅片的成形密不可分，本文以滾刀架裝置作為滾帶機(jī)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，就

8、是想通過(guò)對(duì)其的設(shè)計(jì)能夠解決目前滾帶機(jī)加工翅片的生產(chǎn)效率低、寬度單一、產(chǎn)品質(zhì)量差等存在的問(wèn)題。以達(dá)到具有靈活的可調(diào)性，能夠滿足不同寬度的鋁箔帶的加工以及可加工出不同波峰的鋁翅片等要求。在翅片滾軋過(guò)程中，對(duì)滾刀的同步性要求很?chē)?yán)格，所以，根據(jù)要求及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，同組刀具的傳動(dòng)選用齒輪傳動(dòng)，組與組之間的傳動(dòng)選用鏈傳動(dòng)。裝置主要由以下幾個(gè)部分組成：成形刀具、開(kāi)窗刀具、定位輪、傳動(dòng)鏈輪、傳動(dòng)齒輪等。翅片滾軋刀架裝置是滾帶機(jī)的核心部分，鋁箔的滾軋?jiān)诖送瓿桑涞毒咴O(shè)計(jì)直接決定滾軋翅片的形狀及性能。此處，開(kāi)窗成形滾刀分為上下兩組，每組滾刀都是由十?dāng)?shù)至數(shù)十片像齒輪一樣的帶齒的高精度刀片互相疊加、緊密排列而成。在

9、滾帶機(jī)工作時(shí)，上下兩組滾刀精密?chē)Ш?，?jīng)前面一系列裝置處理得到的無(wú)張力且和滾刀線速度同步的原料帶從上下兩組滾刀中間通過(guò)，被滾軋后便可得到已開(kāi)出若干組要求方向的百葉窗翅片，然后再經(jīng)過(guò)成形滾刀的進(jìn)一步滾軋，便可得到要求的翅片。滾軋刀架裝置在滾帶機(jī)工作時(shí)的運(yùn)作過(guò)程：主電機(jī)經(jīng)減速器后由同步齒形帶帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在此處，經(jīng)傳動(dòng)齒輪，開(kāi)窗刀具嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)；經(jīng)傳動(dòng)鏈，成形刀具和開(kāi)窗刀具同步運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)前面一系列裝置處理得到的無(wú)張力且和滾刀線速度同步的原料帶在開(kāi)窗滾軋刀具上下兩組滾刀中間通過(guò)，被滾壓后得到已開(kāi)出符合要求翅片并且初具波形的翅片帶，然后再經(jīng)成形滾軋刀具同樣的滾軋之后，翅片帶便成形了，然后再縫過(guò)后面一系列工序的

10、處理，經(jīng)剪切裝置后便形成符合要求的翅片帶。在滾軋不同規(guī)格、不同材質(zhì)的翅片時(shí)，只需對(duì)相關(guān)部件做簡(jiǎn)單調(diào)整加上更換相應(yīng)的滾刀即可實(shí)現(xiàn)。原有刀架裝置采用導(dǎo)軌、軸承座、傳動(dòng)齒輪、滾軋刀具軸承座和導(dǎo)軌之間存在間隙，滾軋鋁箔時(shí)會(huì)造成軸的位置產(chǎn)生微量的偏移，由于力的反向作用，會(huì)給翅片的加工精度帶來(lái)一定的影響，因此本設(shè)計(jì)做了改進(jìn)，采用導(dǎo)槽一滑塊結(jié)構(gòu)代替上述結(jié)構(gòu)，克服了間隙造成的誤差、安裝不便、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、存在定位誤差等缺點(diǎn)。 根據(jù)帶百葉窗的波形翅片的結(jié)構(gòu)及相關(guān)參數(shù)，采用嚙合剪切復(fù)合加工的方法，設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的翅片成形刀具，其是先通過(guò)電火花線切割的加工方法，試制出了翅片成形刀具如圖2.3所示，通常我們所說(shuō)的金屬切削加

11、工是指用金屬切削刀具通過(guò)切除工件上多余的金屬，從而獲得合乎預(yù)定要求的工件的形狀、尺寸精度及表面質(zhì)量。而本設(shè)計(jì)對(duì)百葉窗波形翅片的加工是一種無(wú)屑加工方法，它是通過(guò)兩組刀具在嚙合來(lái)滾軋擠壓原料鋁箔帶，使鋁箔帶發(fā)生變形，從而形成帶百葉窗形狀的翅片。在鋁箔發(fā)生變形的同時(shí)，刀具的刃口剪切鋁箔，形成翅片狀開(kāi)口。之后通過(guò)試切鋁箔驗(yàn)證了刀具設(shè)計(jì)的正確性。通過(guò)該刀具加工的翅片可以一次成形，從而實(shí)現(xiàn)了材料利用率高，加工質(zhì)量高的設(shè)計(jì)要求，是一種加工成本較低，生產(chǎn)率高的加工方法。圖2.3翅片成形刀具2.2 滾帶機(jī)的性能參數(shù)(1)加工的翅片寬度：(1020)mm(2)加工的翅片波高及公差：(612±0.5)mm

12、(3)加工的翅片波距：(2.54±0.2)mm(4)加工能力：(06000)峰/min 刀輥轉(zhuǎn)速(0223)r/min，無(wú)級(jí)可調(diào)(5)同時(shí)加工條數(shù)：1條(6)加工的鋁箔厚度：(0.080.15)mm2.3 相關(guān)零部件的設(shè)計(jì)及選型在翅片滾軋過(guò)程中，滾軋裝置通過(guò)同步帶與經(jīng)減速器的電動(dòng)機(jī)連接進(jìn)行動(dòng)力輸入，一套開(kāi)窗滾軋刀具安裝于主軸上，通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)后面的成形刀具組轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)過(guò)程要同步一致,通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)同組與之相嚙合的開(kāi)窗滾軋刀具同步轉(zhuǎn)動(dòng)，除此之外，為了進(jìn)一步提高滾帶機(jī)滾軋裝置的整體性能，需對(duì)關(guān)鍵的零部件進(jìn)行了必要的改進(jìn)，提高設(shè)備生產(chǎn)率。2.3.1 電動(dòng)機(jī)的選型依據(jù)同步帶傳動(dòng)滾刀的最高轉(zhuǎn)

13、速為223r/min，輸出的傳動(dòng)功率為6kw，即同步帶從動(dòng)輪的最高轉(zhuǎn)速為223r/min，在滿足功率的前提下，為保證傳動(dòng)過(guò)程中帶運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，應(yīng)選用轉(zhuǎn)速較小的合適的電機(jī)，此處，選用y160m-6型號(hào)的全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，已知該電機(jī)的額定功率是7.5kw，同步轉(zhuǎn)速是l000r/min。 2.3.2 同步帶輪設(shè)計(jì)此處已知已選好型號(hào)的電機(jī)經(jīng)無(wú)級(jí)降速后，輸出的最高轉(zhuǎn)速是630r/min，加上同步帶傳動(dòng)的從動(dòng)輪的最高轉(zhuǎn)速是223r/min，得同步帶的傳動(dòng)比為i= =2.8 (2.1)式中：n1主動(dòng)帶輪的最高轉(zhuǎn)速； n2從動(dòng)帶輪的最高轉(zhuǎn)速。已知該同步帶傳動(dòng)的功率為6kw，查得到工況系數(shù)為1.

14、9，可得到該帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率為 (2.2)依據(jù)主動(dòng)帶輪的最高轉(zhuǎn)速是n1=630r/mim和 =11.4kw查表得齒距制式為周節(jié)制時(shí)可選型號(hào)為h型的，則節(jié)距為12.7mim;齒距制式為模數(shù)制時(shí)，模數(shù)選用m=4;齒距制式為圓弧齒時(shí)，型號(hào)是8m。為保證帶傳動(dòng)平穩(wěn)，提高帶的柔性及增加嚙合齒數(shù)，節(jié)距應(yīng)盡可能選小值的原則，試選用模數(shù)制。由此查表得主動(dòng)帶輪的最小齒數(shù)是zmin=16，此處令主動(dòng)帶輪的齒數(shù)為z1=16，由此可得到主動(dòng)輪的節(jié)圓直徑 (2.3)帶速 (2.4)經(jīng)查表知模數(shù)為4時(shí)，vmax為3540m/s，vvmax符合要求。從動(dòng)輪的齒數(shù) (2.5)從動(dòng)輪的節(jié)圓直徑 (2.6)初定中心距 (2.7)

15、 (2.8)此處，試取=400mm。初定同步帶的節(jié)線長(zhǎng)度 (2.9)查表選該值附近的lp及其對(duì)應(yīng)的同步帶齒數(shù)zb得lp=1193.81mm，zb=95。因中心距不可調(diào)，所以其實(shí)際中心距為 (2.10)又 (2.11)式中：主動(dòng)輪包角； 角的漸開(kāi)線函數(shù)。計(jì)算得a=463.0mm。主動(dòng)帶輪嚙合齒數(shù)為 (2.12)經(jīng)計(jì)算得 。帶寬 (2.13) (2.14) 式中： 主動(dòng)帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)； 單位帶寬的離心拉力； 單位帶寬的許用應(yīng)力； 帶的單位寬度、單位長(zhǎng)度的質(zhì)量查表得 ，=20n/mm經(jīng)計(jì)算得 =0.054n/mm由表可得=1.00，又=11.4kw由此可得帶寬=24mm剪切應(yīng)力 (2.15)經(jīng)查表

16、得此處介于0.5與0.8之間壓強(qiáng) (2.16)經(jīng)查表得此處介于1.2與1.6之間。設(shè)計(jì)的帶輪符合要求。2.3.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)(1)選定齒輪類(lèi)型、材料及齒數(shù)、精度等級(jí)依據(jù)所選的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；滾帶機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度；兩齒輪的材料均為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240hbs; 此處的齒輪傳動(dòng)是為了保證同組滾刀滾軋鋁帶的同步性，故傳動(dòng)比為1:1，選齒輪齒數(shù)zl=z2=z=27。(2)按齒面接觸強(qiáng)進(jìn)行設(shè)計(jì)按齒面接觸強(qiáng)進(jìn)行計(jì)算，即 (2.17)確定公式內(nèi)的計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)=1.3齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為 (2.18)經(jīng)查表選取圓柱齒輪的齒寬系數(shù)=0.6經(jīng)查表選取材料的彈性影

17、響系數(shù)由圖查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度應(yīng)力循環(huán)次數(shù)次) (2.19)由圖查得取接觸疲勞壽命系數(shù)=0.96計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)s=l，得 (2.20)由此試算齒輪分度圓直徑，由式2.17得 =96.62(mm) (2.21)計(jì)算圓周速度v (2.22)計(jì)算齒寬b (2.23)計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù)： （2.24）齒高： （2.25）則齒寬與齒高之比為 = (2.26)計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v= 1.1282 m/s、7級(jí)精度，查圖得其動(dòng)載系數(shù)為kv=1.05又因選用的為直齒輪，則由表查得使用系數(shù)=1由表用差值法查得7級(jí)精度、齒輪相對(duì)支承懸臂布置時(shí)，由=8，查圖得故載荷系數(shù) (2.

18、27)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得 (2.28)計(jì)算模數(shù)m (2.29)(3)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度公式為 (2.30)確定公式內(nèi)的各計(jì)算值查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限查得彎曲疲勞壽命系數(shù)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)s= 1.4，得 (2.31)計(jì)算載荷系數(shù)k (2.32)查取齒形系數(shù)由表查得：=2.52查取應(yīng)力校正系數(shù)由表查得：=1.625計(jì)算齒輪的= (2.33)設(shè)計(jì)計(jì)算 (2.34)對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，

19、可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.24mm，就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m= 2.5mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=99.669mm，算得齒輪齒數(shù) (2.35)這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免了浪費(fèi)。 (4)幾何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑 (2.36)計(jì)算中心距 (2.37)計(jì)算齒輪寬度 (2.38)在已知齒項(xiàng)高系數(shù)頂隙系數(shù)的情況下，可確定以下幾項(xiàng)齒頂高： (2.39)齒根高： (2.40)齒全高： (2.41)齒頂圓直徑： （2.42）齒根圓直徑： (2.43)至此，齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)束。2.3.4 鏈輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)鏈輪幾何尺寸的確定為了保證成

20、形滾刀與開(kāi)窗滾刀的同步性，選用傳動(dòng)比為i=1的鏈傳動(dòng)。令主動(dòng)鏈輪的齒數(shù)為z1，從動(dòng)鏈輪的齒數(shù)為z2，則z1= z2。(a) z1增大，鏈條總拉力下降，多邊形效應(yīng)減弱，結(jié)構(gòu)重量增大；(b)z1、z2取奇數(shù)，鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，可使鏈條和鏈輪輪齒磨損均勻；(c)z1 zmin=9的選取原則，查表試選zl=27，則從動(dòng)鏈輪齒數(shù)z2=27。 因傳動(dòng)功率為p=3.0kw，經(jīng)查表得工況系數(shù) =1.0則設(shè)計(jì)功率為 (2.44)由主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)，排數(shù)系數(shù)查表得 =1，則得特定條件下單排鏈條傳遞的功率 (2.45)根據(jù)n1=223 r/min和=2.06kw，為保證傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊宜選用小節(jié)距單排鏈，選得鏈的型

21、號(hào)為08a，節(jié)距為12.7mm。 試選中心距a。= 150mm，該值介于0.2z1(i+1)p和25p之間，數(shù)值較小，無(wú)需張緊裝置。以節(jié)距計(jì)初定中心距為節(jié)，則鏈條節(jié)數(shù) (2.46)式中 圓整為偶數(shù)得50節(jié)鏈條長(zhǎng)度 (2.47)因則計(jì)算中心距 （2.48）為使鏈條松邊有合適垂度，需將計(jì)算中心距減小，其垂度f(wàn)=(0.010.02) ，對(duì)中心距不可調(diào)或無(wú)張緊裝置的或有沖擊振動(dòng)的傳動(dòng)，取小值。=(0.0020.004) 得介于0.2921和0.5821之間，依據(jù)取最小值原理，實(shí)際中心距為 (2.49)鏈條速度 (2.50)有效圓周力 (2.51)因該傳動(dòng)為水平傳動(dòng)，作用在軸上的力 (2.52)(2)鏈

22、輪端面齒形設(shè)計(jì)滾子鏈與鏈輪的嚙合屬于非共軛嚙合，gb1244.85中沒(méi)有規(guī)定具體的鏈輪齒形，僅僅規(guī)定了最大和最小齒槽形狀及其極限參數(shù)目前國(guó)內(nèi)常用的齒形是“三圓弧一直線”齒形。凡是在兩個(gè)齒槽形狀之間的各種標(biāo)準(zhǔn)齒形均可以與同一規(guī)格的鏈條配套使用，因此鏈輪齒形設(shè)計(jì)有較大的靈活性。圖2.4所示為鏈輪的端面齒形及參數(shù)。圖2.4鏈輪的端面齒形對(duì)于“三圓弧直線”齒形，鏈輪主要尺寸計(jì)算公式為：分度圓直徑 (2.53)齒頂圓直徑 (2.54)齒根圓直徑 為滾子直徑) (2.55)根據(jù)資料提供設(shè)計(jì)參數(shù)主動(dòng)鏈輪設(shè)計(jì)功率p= 3kw，轉(zhuǎn)速223 r/min，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)參照iso-b系列滾子鏈功率曲線圖，選取鏈號(hào)0

23、8a型，依據(jù)公式計(jì)算得到 d=108.0mm；116.0mm；=100.0mm參考相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，根據(jù)3r-gb1244-85規(guī)定，鏈輪的端面齒形參數(shù)計(jì)算公式如表2.1所示。 表2.1鏈輪端面齒形參數(shù)計(jì)算公式名稱(chēng)計(jì)算公式溝圓弧半徑/(mm)赤溝半徑/()工作段圓弧中心的 坐標(biāo)mt工作段圓弧半徑/(mm)工作段圓弧中心角()齒頂圓弧中心的坐標(biāo)wv齒形半徑/()齒頂圓弧半徑/(mm)工作段直線部分長(zhǎng)度/(mm)bc根據(jù)已知數(shù)據(jù)和計(jì)算公式，得到鏈輪的端面齒形參數(shù)如下：4.0mm；= ；t=3.8mm；=10.5mm； ；w=10.2mm；v=1.2mm；=14.6mm；3.8mm；=0.79mm(

24、3)鏈輪軸面齒形設(shè)計(jì)計(jì)算鏈輪軸面齒形如圖2.5所示，分為a型和b型。具有圓弧的a型齒形有利于鏈節(jié)進(jìn)入和退出嚙合，可用于較高的傳動(dòng)速度，具有倒角的b型齒形僅適用于低速傳動(dòng)，本機(jī)刀具設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速223 r/min，屬于高速轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用a型軸面齒形。圖2.5鏈輪的軸面齒形鏈輪的軸面齒形各參數(shù)計(jì)算公式如表2.2名稱(chēng) 單排齒寬0.93雙排、三排齒寬0.910.93赤側(cè)半徑赤側(cè)倒角赤側(cè)凸緣角半徑 =p =0.13p0.04p查表滾子鏈為單排鏈p= 12.7時(shí)，b1=7.85計(jì)算得到：=7.3；=12.7；=1.65；=0.5到此鏈輪的結(jié)構(gòu)尺寸已全部獲得。3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的

25、合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以，軸沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素；軸在機(jī)械中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類(lèi)型、尺寸、數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)不同情況應(yīng)進(jìn)行具體分析。但是不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝等。本著以上對(duì)軸的設(shè)計(jì)原則，接下來(lái)對(duì)裝有帶輪和鏈輪的主軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3.1 初步確定軸的最小直徑已知該軸的功率為p= 6kw轉(zhuǎn)速是n=223 r/min除此

26、之外選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。經(jīng)查表，取ao =112于是得 (3.1)為便于軸上零部件的安裝及滿足工作原理的要求，該軸設(shè)計(jì)為階梯軸，處于兩端的鏈輪或帶輪處軸的直徑是軸的最小直徑。為了滿足軸的中間部分能夠配合刀具的孔 徑尺寸又加上鏈輪和帶輪都不是標(biāo)準(zhǔn)件，試選安裝鏈輪和帶輪處軸的直徑為25mm。3.2 擬訂軸上零件的裝配方案軸上零件的裝配方案的擬定應(yīng)遵循便于軸的加工和軸上零件的裝配，保證生產(chǎn)率高，成本低的原則。并且在滿足使用要求的前提下，應(yīng)力求簡(jiǎn)化。為了便與裝配零件并去掉毛刺，軸端應(yīng)制出的倒角，對(duì)于需要磨削加工的軸段，應(yīng)留有砂輪越程槽。為此，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)擬定軸上的零件有：帶輪、套筒、齒

27、輪、軸承、軸套、定位輪、開(kāi)窗刀具、鏈輪等，為使開(kāi)窗刀具定位準(zhǔn)確，兩組軸套和定位輪對(duì)稱(chēng)分布，為便于裝置的安裝拆卸維修，帶輪、齒輪、鏈輪安裝于箱體的外面，為使軸上零部件的的布局合理，安排帶輪和齒輪同端，鏈輪位于軸的另一端，其中一軸套用軸肩定位，另一軸套通過(guò)套筒用圓錐滾子軸承項(xiàng)緊。并且鏈輪和齒輪均通過(guò)軸肩定位，不同的是鏈輪是用緊定螺釘固定，齒輪是通過(guò)套筒被通過(guò)用緊定螺釘固定的帶輪項(xiàng)緊。3.3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度首先，在這令帶輪所在的軸端為i，然后沿著軸的方向向另一端升序排號(hào),規(guī)律是每遇軸肩數(shù)值加一直至到達(dá)軸的另一端為止。因帶輪要通過(guò)帶來(lái)輸入系統(tǒng)動(dòng)力，設(shè)計(jì)帶輪在齒輪的外側(cè)，此處，

28、齒輪通過(guò)軸肩定位，并通過(guò)套筒和軸端擋圈定位帶輪，按軸端直徑取擋圈直徑為d= 32mm。為了便于齒輪的定位及工作時(shí)精準(zhǔn)的嚙合，設(shè)計(jì)齒輪和帶輪之間的軸段為通軸即直徑相同即= 25mm。經(jīng)對(duì)帶輪和齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算知帶輪厚30mm，齒輪厚20mm，再加上為了留有足夠的安裝尺寸，設(shè)計(jì)套筒長(zhǎng)15mm，并且為了保證軸端擋圈只壓在帶輪的輪轂上而不壓在軸的端面上，該軸段i-ii的長(zhǎng)度應(yīng)比三零件的長(zhǎng)度和略小一些，現(xiàn)取= 64mm。初步選擇滾動(dòng)軸承。軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)=30mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的型號(hào)為30206單列圓錐滾子軸承，

29、其尺寸為 = 30mm×62mm x17.25mm。該滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由手冊(cè)上查的30206型軸承的定位軸肩高度為h= 2.5mm，因此取=35mm。定位輪的外側(cè)是軸套，其中一個(gè)用軸肩定位，為了得到好的可靠性，此處軸肩略大，為h= 5mm；為了能夠安裝，另一端為開(kāi)式的，該處的軸套通過(guò)套筒被軸承頂緊。根據(jù)滾刀的孔徑知v-vi軸段的直徑為= 35mm。為了更好的得到定位，采用了定位輪，限制滾刀的軸向移動(dòng)。iii-iv和iv-v軸段為非安裝段，這兩處的主要作用是為零件提供定位軸肩僅此而已，其長(zhǎng)度分別是=16mm， = 5mm。該軸上的另一支撐件是同種型號(hào)的軸承，在其外側(cè)是用軸

30、肩定位的鏈輪，并且用軸端擋圈進(jìn)行軸向壓緊，再經(jīng)軸肩設(shè)計(jì)降級(jí)后取此處軸段的直徑為= 25mm，按軸端直徑取擋圈直徑為d= 32mm，鏈輪厚32mm，為了保證軸端擋圈只壓在鏈輪端面上而不壓在軸的端面上，該軸段的長(zhǎng)度應(yīng)比鏈輪的厚度略小一些現(xiàn)取= 31mm。軸承端蓋厚6mm，根據(jù)軸承端蓋的拆裝及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與齒輪或鏈輪的內(nèi)側(cè)端面的距離為l=5mm。對(duì)軸段v-vi而言，設(shè)計(jì)的軸套長(zhǎng)35mm，定位輪厚20mm，刀具組的總厚度為56mm，還有套筒的長(zhǎng)度為15mm等，可以確定該軸段的長(zhǎng)度為3.4 軸上零件的周向定位該軸上的零件中刀具、齒輪、帶輪、鏈輪的周向定位均采用平鍵連接。按=

31、 25mm經(jīng)查表得平鍵截面為bh =8mm7mm，鍵槽用銑刀加工，長(zhǎng)為20mm，同時(shí)為了保證帶輪與軸配合具有良好的對(duì)中性，故選帶輪輪轂與軸的配合為。由于= 25mm查表得鏈輪與軸的連接選用平鍵為bh =8mm7mm，同樣為了保證鏈輪與軸配合具有良好的對(duì)中性，其與軸的配合公差為。同樣同軸段的齒輪與軸的連接，選用平鍵也為bh =8mm7mm，鍵槽長(zhǎng)度為12mm，選用的齒輪輪轂與軸的配合為。按=35mm查表得刀具組與軸的連接選用的平鍵是b×h=10mm×9mm，為了保證刀具組與軸配合具有良好的對(duì)中性，其與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)盈配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公

32、差為k7。3.5 求軸上載荷經(jīng)畫(huà)圖計(jì)算分析得刀具組所在的軸的截面是危險(xiǎn)截面，現(xiàn)將計(jì)算出的危險(xiǎn)截面處的、及m的值列于表3.1中。在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)上查取a值。對(duì)于30206型圓錐滾子軸承，由手冊(cè)中查得a=13.8mm。因此，作為簡(jiǎn)支粱的軸的支撐跨度為212mm。表3.1載荷水平面h垂直面v支反力f/(n)彎矩m/(nmm)總彎矩/(nmm)扭矩t/(nmm) t1285003.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。依據(jù)表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈沖循環(huán)變應(yīng)力，取= 0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力 (3.2)前已選定軸

33、的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得mpa。因此< ，故安全。3.7 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度判斷危險(xiǎn)截面雖然鍵槽、軸肩及過(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭矩強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以鍵槽、軸肩、和過(guò)渡配合部分均無(wú)需校核。與其相近兩軸肩的應(yīng)力集中的影響相近，但軸肩較大者，不受扭矩作用，故不必做強(qiáng)度校核。刀具組所在的軸段截面雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過(guò)盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里的軸直徑比較大，故該截面不必校核。知鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過(guò)盈配合的小，因而該軸只校核刀具組最近軸肩中直徑最小的截面左右兩側(cè)即可。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，距

34、離刀具組最近的軸肩截面處過(guò)盈配合引起的應(yīng)力集中最為嚴(yán)重；從受載情況來(lái)看，刀具組所處軸段截面的應(yīng)力最大。截面vi右側(cè) (3.3)抗扭截面系數(shù) (3.4)截面vi右側(cè)的彎矩m為 (3.5)截面vi上的扭矩丁為t=128500 截面上的彎曲應(yīng)力 (3.6)截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 (3.7)軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得，。截面上由于軸肩而形成理論應(yīng)力集中系數(shù)及有表可查。因，經(jīng)插值后可查得=1.31，=2.0又由圖可得軸的材料的敏感系數(shù)為，故有效集中系數(shù)為 (3.8) （3.9）由圖可得尺寸系數(shù)，并且由圖也可得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，可查得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，得，則綜合系數(shù)為 (3.1

35、0) (3.11)得碳鋼的特性系數(shù)，?。?，取于是計(jì)算安全系數(shù)值，得 (3.12) (3.13)>>s=1.5 (3.14)故安全截面vi左側(cè)抗彎截面系數(shù)為 (3.15)抗扭截面系數(shù)為 (3.16)彎矩m及彎曲應(yīng)力為 （3.17） (3.18)扭矩及扭矩切應(yīng)力為 t=128500 (3.19)過(guò)盈配合處的，由表用插值法求出，取得=0.8，于是=3.16 =0.8=0.83.16=2.53 (3.20)軸按磨削加工，由圖得表面質(zhì)量系數(shù)為則綜合系數(shù)為 ( 3.21) (3.22)所以軸在截面vi左側(cè)的安全系數(shù)是 (3.23) (3.24) (3.25)故該軸在截面vi左側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的

36、。本題因無(wú)大的瞬間過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)性，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此，該軸的設(shè)計(jì)計(jì)算即告結(jié)束。其他幾根軸在受力形式、結(jié)構(gòu)形式和安裝的零件上，和主軸相同的部位有很多的相似點(diǎn)，在工作過(guò)程中，其強(qiáng)度符合要求，故在此不做設(shè)計(jì)說(shuō)明。3.8 軸承的校核在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，初選的軸承型號(hào)為：30206，查表可確定其外徑d= 62mm，寬度b=17.25mm基本額定動(dòng)載荷為c=43.2kn，基本額定靜載荷為c0= 50.5kn，極限轉(zhuǎn)速為6000 rmin。根據(jù)條件，該軸承的預(yù)計(jì)壽命為。在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，已知軸承的徑向支反力為對(duì)于30206型軸承，查表知軸承派生軸向力fd啦，其中，e為判斷系數(shù)，其值

37、由善的大小來(lái)確定，但現(xiàn)在軸承的軸向力fa未知，故先初步選e=0.37，因此可估算 (3.26) (3.27)由該軸承的工作情況知fa1=1476.7n，fa2=fd2=2473.0n，則得 (3.28)進(jìn)行插值計(jì)算，得e1=0.300，e2=0.380，再計(jì)算兩次計(jì)算的每值相差不大，因此確定e1=0.300，e2=0.380，fa1 =1197.3n，fa2 =2539.8n求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷p1和p2因?yàn)?由表分別進(jìn)行查表或插值計(jì)算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為軸承1 x1=1，y1=0軸承2 x2=1，y2=0因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，查表知fp 1.21.8，取fp =1.5。則 (3.

38、29) (3.30)驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)閜lp2，所以按軸承2的受力大小驗(yàn)算 (3.31)故所選軸承滿足要求。3.9 鍵的校核 在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，由鍵所處軸直徑的大小，經(jīng)查表初選鍵的類(lèi)型鏈輪處 bhl=8720(mm)齒輪處 bhl=8712(mm)刀具處 bhl =l0850(mm)帶輪處 bhl =8720(mm)鍵與輪轂鍵槽的接觸高度分別為鏈輪處 k= 0.5h=0.57=3.5(mm)齒輪處 k= 0.5h=0.57=3.5(mm)刀具處 k= 0.5h=0.58=4(mm)帶輪處 k= 0.5h=0.5×7=3.5(mm)鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，經(jīng)查表的許用擠壓應(yīng)力=10

39、0120mpa，取其平均值，=110mpa。比較以上幾處的kld的值，得齒輪處的是最小的，故只校核齒輪處鍵的強(qiáng)度，只要其在許用擠壓應(yīng)力之內(nèi)，就可保證其他幾處鍵的強(qiáng)度也符合要求。在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得知t=128500nmm?？傻谬X輪處鍵的擠壓強(qiáng)度 (3.32)由此得該軸上所用的所有鍵的強(qiáng)度均能達(dá)到要求，其他軸上安裝鍵的部位，在受力形式，結(jié)構(gòu)形式等方面，與主軸相應(yīng)的部位基本相同，在各自的工作條件下，其抗擠壓強(qiáng)度均能符合要求，在此處不做過(guò)多的分析計(jì)算。4 結(jié) 論隨著目前汽車(chē)工業(yè)的迅猛發(fā)展，作為影響汽車(chē)舒適度的主要因素汽車(chē)空調(diào)裝置得到了廣泛應(yīng)用。因此，對(duì)生產(chǎn)影響汽車(chē)空調(diào)散熱性能的翅片的滾帶機(jī)床提出了更高

40、的要求，如何提高翅片滾帶機(jī)的生產(chǎn)效率及整體性能已經(jīng)成為重要的研究課題，為解決這些問(wèn)題，本文就滾帶機(jī)的核心部件滾軋裝置進(jìn)行了深入的研究，完成的工作有以下幾點(diǎn)：(1)就滾帶機(jī)的核心部件滾扎刀架裝置進(jìn)行深入研究設(shè)計(jì)，并細(xì)分了組成零部件；(2)提出了當(dāng)前滾帶機(jī)普遍存在的問(wèn)題，并將新技術(shù)、新工藝引入到滾待機(jī)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，闡述了滾帶機(jī)的總體結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方案；(3)對(duì)組成部件中非標(biāo)準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)以及標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選型，經(jīng)分析比較選擇了最優(yōu)方案，之后通過(guò)對(duì)部分關(guān)鍵零部件進(jìn)行了相的強(qiáng)度校核，驗(yàn)證了本方案的可靠性。本文在面向滾帶機(jī)的總體結(jié)構(gòu)分析，運(yùn)行機(jī)理的設(shè)計(jì)要求，核心部件滾軋裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做了一些探討性的的研究。在本文的基礎(chǔ)上還