冷彎成型機傳動系統(tǒng)設(shè)計

TOC\o"1-3"\h\u摘要 1ABSTRACT 2第1章緒論 331.2本課題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀31.2.1國外相應(yīng)機器的研究狀況31.2.2國內(nèi)相應(yīng)機器的研究狀況451.4課題研究中的主要難點以及解決的方法5第2章設(shè)計方案的確定62.1傳動方案的確定62.1.1機械傳動系統(tǒng)擬定的一般原則62.1.2確定最終傳動方案72.2確定各傳動機構(gòu)的傳動效率8第3章電動機的選擇 93.1選擇電動機的類型及結(jié)構(gòu)形式 93.2電動機功率的選擇93.2.1電動機功率的計算推演93.2.2確定電動機具體型號 10 10 103.5確定傳遞的轉(zhuǎn)矩 10第4章鏈傳動的選擇及設(shè)計11114.2鏈輪124.2.1設(shè)計計算功率Pd134.2.2確定帶型與選擇傳動比134.2.3確定型號13第5章減速器的設(shè)計 145.1選擇減速器的類型145.2減速器中齒輪傳動的設(shè)計145.2.1確定齒輪精度等級、齒輪類型、齒數(shù)和材料精度等級145.2.2確定結(jié)構(gòu)尺寸195.3齒輪軸的設(shè)計195.3.1材料選擇195.3.2軸的設(shè)計計算和校核 20第6章大小弧齒錐齒輪 296.1大小弧齒錐齒輪的選擇與設(shè)計296.1.1斜齒輪傳動的主要優(yōu)缺點、嚙合條件以及基本參數(shù)296.1.2齒輪數(shù)據(jù)29第7章總結(jié) 31參考文獻(xiàn)32致謝 33摘要本次設(shè)計全面闡述冷彎機的結(jié)構(gòu)原理和設(shè)計特點，并對重要部分的工作原理進(jìn)行深入了解并改進(jìn)了部分零件的設(shè)計。主要加工過程是借助旋轉(zhuǎn)軋輥與其接觸摩擦的作用，將被軋制的金屬體（軋件）拽入軋輥的縫隙間，在軋輥壓力作用下，使軋件主要在厚度方向上完成塑性成型。本次設(shè)計的設(shè)計主要包括：電動機的選取，傳動部分的設(shè)計，減速器的設(shè)計,軸系部件的設(shè)計。其中傳動部件中軸的設(shè)計、齒輪的設(shè)計以及鏈傳動是本次設(shè)計的重點此次設(shè)計在吸取類似產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)點的同時，采用結(jié)構(gòu)簡單、使用價格低，并且符合設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：冷彎成型機；軸系部件；齒輪部件；傳動部件ABSTRACTThisdesigntheconstructionalprincipalsanddesigningfeatureofcoldrollformingandanalysistheworkwayandconstructionofitsimportantparts.TheDesignonofmotor,transmissionpartofthedesign,thedesignofspeedreducer,shaftcomponentsdesign,Andtheshaftdesign、thedesignandchaintransmissionisthefocusofthisdesign.Thedesignofthechainplaterollingmachinestructureissimpleandinexpensivetouseandinlinewiththedesignrequirements.Keywords:coldrollforming;shaftcomponentsdesign;thefocusdesign;transmissionparts第1章緒論近年來,我國的冷彎型鋼用戶,由原來僅限于一般農(nóng)用拖車和普通結(jié)構(gòu)件等小范圍內(nèi)使用,如今已逐步擴展到建筑結(jié)構(gòu)、汽車、機車車輛、起重機械、輕工機械、電氣、家電、家具、裝飾、集裝箱、交通設(shè)施、電梯等行業(yè)。(1)建筑行業(yè)是使用冷彎型鋼的大戶。如一些冶金、汽車制造業(yè)的廠房多采用冷彎型鋼結(jié)構(gòu),廠房的最大跨度達(dá)30m,內(nèi)設(shè)吊車的最大起重量為30t,廠房均為雙跨或三聯(lián)跨,建筑面積1.5～2萬平方米。輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房,具有施工周期短、用鋼量低(70～80kg/)[1]、工程綜合造價低等特點,其優(yōu)勢已逐漸為廣大用戶認(rèn)同。(2)汽車制造業(yè)要求品種多,產(chǎn)品精度高。我國在50年代制造第一臺解放牌汽車時,已開始應(yīng)用了冷彎型鋼為原料的構(gòu)件(風(fēng)窗框),近年隨著汽車制造行業(yè)的迅速發(fā)展,對所需要冷彎型鋼的品種、數(shù)量及質(zhì)量,都提出了更高的要求。汽車制造中,載重汽車及大型客車應(yīng)用冷彎型鋼的數(shù)量最大,主要用于制作車廂邊框、墻板、底板、車體框架、底部大梁及車門窗框等。小型客車及轎車的冷彎型鋼需要量不大,但其用于制作門窗框件、各種導(dǎo)軌、構(gòu)件及裝飾件等,斷面復(fù)雜、尺寸精度高。使用的材料除了優(yōu)質(zhì)碳素鋼之外,還有鍍鋅板、不銹鋼等,還有要求高的冷彎型鋼。而本次選題的意義就是通過對冷彎行業(yè)的了解（本市加工廠和網(wǎng)絡(luò)），讓我認(rèn)識到冷彎加工行業(yè)進(jìn)來對我們生活的影響越來越大，但是在冷彎加工的過程中卻存在著各種各樣的難題，如在電機的選擇上以及加工不同材料、不同規(guī)格工件時需要注意的各方面問題上沒有統(tǒng)一的規(guī)定等，所以我希望通過本次設(shè)計對冷彎行業(yè)有更好的了解以及為冷彎的發(fā)展提一點見解和方法，并在此衷心希望冷彎行業(yè)在我國有更好的發(fā)展。1.2本課題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀國外相應(yīng)機器的研究狀況隨著冷彎成型理論研究的深入，冷彎型鋼的成型工藝也隨之有所改進(jìn)。產(chǎn)生了四輥式成型、柔性冷彎成型、CAT成型、“輥沖”的孔加工法等新的冷彎成型工藝[2]。并且俄羅斯切列波維茨克鋼鐵廠發(fā)明了生產(chǎn)沖孔冷彎型鋼的技術(shù)[3]；日本拓殖大學(xué)的小奈宏教授論述了用計算機控制的冷彎成型機械的變截面型鋼成型技術(shù)及設(shè)備組成；瑞典Ortic公司和德國Bemo公司共同開發(fā)了一種關(guān)于冷彎型鋼的彎曲截面和可變形狀截面的輥彎成型方式即Monroe方式；而ORTIC系統(tǒng)則是英國RollsecDesign有限公司開發(fā)研制的，其最大特點是在設(shè)計方法上強調(diào)經(jīng)驗與理論的結(jié)合，該系統(tǒng)不僅能對任意斷面形狀的產(chǎn)品進(jìn)行工具設(shè)計[4]，而且能對整條冷彎生產(chǎn)線上的設(shè)備，如機架、飛鋸、輸出輥道、液壓裝置等進(jìn)行設(shè)計。目前對冷彎成型的數(shù)值模擬研究并不完整,主要集中于簡單斷面型材,但已顯示了其無比的優(yōu)越性和強大的生命力。使用數(shù)值模擬手段,可以準(zhǔn)確地計算分析成型過程、檢驗工具設(shè)計模型、設(shè)計結(jié)果,從而使工具設(shè)計成本和風(fēng)險性大大降低。國內(nèi)相應(yīng)機器的研究狀況目前，我國自主設(shè)計和研制的加工設(shè)備，從整體上看與國際先進(jìn)水平相比還有很大的差距，但某些技術(shù)正在追趕世界先進(jìn)水平。如北京科技大學(xué)的朱書棟等對冷彎成型的基本理論進(jìn)行了全面的研究，得到了冷彎過程中的四種基本變形方式的應(yīng)力應(yīng)變表達(dá)式和變形功的數(shù)學(xué)表達(dá)式，對冷彎型鋼的孔型設(shè)計和生產(chǎn)有著普遍的指導(dǎo)意義。北方交通大學(xué)的張樂樂教授等采用基于更新拉格朗日法（UL法）的彈塑性大變形樣條法，結(jié)合流動模型，分析并模擬了普通槽鋼成型過程中變形帶材的位移場、應(yīng)變場和應(yīng)力場，對具體的設(shè)計、生產(chǎn)有重要的指導(dǎo)意義。另外，20世紀(jì)80年代初期北京科技大學(xué)金屬壓力加工系與廣州異型鋼材廠合作，在國內(nèi)最先開展冷彎CARD技術(shù)的研究。自80年代中期以來,上海鋼鐵工藝研究所、東北大學(xué)、北京冶金設(shè)備研究院等多家單位陸續(xù)開始了這方面的研究工作[5]。雖然國外冷彎CAD商用軟件較為成熟，但其價格昂貴，設(shè)計過程繁瑣，操作復(fù)雜，設(shè)計理論、思想實行技術(shù)封鎖，盡管對其作某種程度的修改，可以解決國內(nèi)廠家的一些生產(chǎn)問題，但是并不能完全改變我國廠家的生產(chǎn)狀況，況且引進(jìn)國外設(shè)計軟件技術(shù)還需要花費大量資金進(jìn)行培訓(xùn)和維修，并且不能進(jìn)行二次開發(fā)，因此為促進(jìn)我國冷彎型鋼生產(chǎn)的發(fā)展，有必要開發(fā)自己的冷彎CAD軟件，并且要重視與計算機結(jié)合的較流行的技術(shù)在冷彎成型技術(shù)方面應(yīng)用和開發(fā)。而我國的鋼鐵工業(yè)又處在一個新的發(fā)展高潮，因此應(yīng)該抓住這個機遇，重點穩(wěn)步發(fā)展這一新興的冷彎型鋼產(chǎn)業(yè)，為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出新的貢獻(xiàn)。傳動系統(tǒng)采用鏈?zhǔn)絺鲃?，電機選用變頻調(diào)速電機，通過減速器減速驅(qū)動電機齒輪，電機齒輪帶動大齒輪運轉(zhuǎn)，通過鏈條的傳動帶動軸的轉(zhuǎn)動，軸通過大小弧齒輪的傳動使軋輥轉(zhuǎn)動，其中軋輥一主動一被動，而軋輥自轉(zhuǎn)主要作用是平衡軋件在出口出的旋轉(zhuǎn)，以便于收料節(jié)約空間。軋機的傳動軸和軋輥軸通過錐齒輪嚙合裝在軋輥支架內(nèi)，便于調(diào)整軋制速度。電軋制力與軋制功率可以通過公式計算電機的選擇根據(jù)軋輥轉(zhuǎn)速和軋制速度進(jìn)行選擇。`1.4課題研究中的主要難點以及解決的方法本課題主要研究的是冷彎機的傳動部分，所以在設(shè)計過程中的難點是：通過工件需求對電機的確定、各傳動部件的計算以及確定在冷彎的過程中，要求材料行走緩慢、平穩(wěn)，這樣可避免因速度過快而使材料發(fā)生翹曲變形，且易于實現(xiàn)控制。整個傳動系統(tǒng)安裝在底座上，傳動結(jié)構(gòu)要求緊湊，外廓尺寸小。因此要保證傳動比大，傳動效率高，傳動平穩(wěn)性和可靠性較好，使得整個傳動系統(tǒng)緊湊。二級減速為斜齒圓柱齒輪傳動，同時具備上述特點，充分滿足生產(chǎn)要求。

冷彎鋼材在行走時主要受到輔助系統(tǒng)門式托架的滾動摩擦阻力和冷彎滾輪的摩擦阻力[6]。通過分析，這兩種力都比較小，主要是受到冷彎滾輪通過型鋼傳遞過來的擠壓力。經(jīng)分析得知，驅(qū)動主動滾輪轉(zhuǎn)動的力矩并不是很大，所以驅(qū)動電機功率一般較小，Y系列三相異步交流電動機小功率即可滿足要求。第2章設(shè)計方案的確定2.1傳動方案的確定機械傳動系統(tǒng)擬定的一般原則（1）采用簡短的運動鏈；采用盡可能簡短的運動鏈，有利于降低零部件的重量和制造成本，也有利于提高機械傳動效率和減小積累誤差[7]。為了使運動鏈盡量短，所以應(yīng)注意原動機的類型和運動參數(shù)的選擇，以簡化傳動鏈。（2）優(yōu)先選用基本結(jié)構(gòu)；基本結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計方便，技術(shù)成熟，故在滿足功能要求的條件下，應(yīng)優(yōu)先選用基本機構(gòu)。若基本機構(gòu)不能滿足或者不能很好的滿足機械的運動或動力要求時，可以適當(dāng)?shù)貙ζ溥M(jìn)行變異或組合。（3）合理安排不同類型傳動機構(gòu)的順序；一般來說，在機構(gòu)的排列順序上有如下的一些規(guī)律：首先，在可能的情況下，轉(zhuǎn)變運動形式的機構(gòu)（如凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)等）通?？偸前才旁谶\動鏈的末端，與執(zhí)行機構(gòu)靠近。其次，帶傳動等摩擦傳動，一般都安排在轉(zhuǎn)速較高的運動鏈的始端，以減小其傳遞的轉(zhuǎn)矩，從而減小其外形尺寸。這樣安排，也有利于啟動平穩(wěn)和過載保護(hù)，而且原動機的布置也方便。（4）合理分配傳動比；運動鏈的總傳動比應(yīng)合理分配給各級傳動機構(gòu)，具體分配方法應(yīng)注意以下幾點：各種傳動的每級傳動比要在推薦值范圍內(nèi)，以符合各種形式的傳動特點，有利于發(fā)揮性能，并使結(jié)構(gòu)緊湊。如一級傳動比過大，對機構(gòu)的性能和尺寸都是不利的。例如當(dāng)齒輪傳動的傳動比大于8至10時，一般應(yīng)設(shè)計成兩級傳動；當(dāng)傳動比在30以上時，常設(shè)計成兩級以上的齒輪傳動。但是，對于帶傳動來說，一般不采用多級傳動。當(dāng)傳動鏈為減速傳動時，必須十分注意機械的安全運轉(zhuǎn)問題，防止發(fā)生損壞機械或傷害人身的可能。如，為防止機械因過載而損壞，可采用具有過載打滑現(xiàn)象的摩擦傳動或裝置安全聯(lián)軸器等。對于以上要求，在設(shè)計過程中應(yīng)盡量滿足。（5）兩種方案的對比本次設(shè)計中，在動力傳動過程是有兩種方式，帶傳動和鏈?zhǔn)絺鲃印Ｒ虼嗽谶x擇時要充分考慮工作環(huán)境和工作強度等因素。帶傳動與鏈傳動的優(yōu)缺點帶傳動靠摩擦力工作且?guī)Ь哂袕椥?，能緩和沖擊，吸收震動，傳動平穩(wěn)無噪音;結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)制造方便，成本較低同時具有過載保護(hù)作用。鏈傳動用在工作可靠，低速重載，工作環(huán)境惡劣，以及其他不宜采用齒輪傳動和帶傳動的場合，例如翻土機的運行機構(gòu)采用鏈傳動，雖然經(jīng)常受到土塊、泥漿和瞬時過載等的影響，依然能夠很好的工作。帶傳動在高速級，鏈傳動在低速級若將鏈傳動放置高速級，會加劇運動的不均勻性，動載荷變大，震動和噪音增大，降低鏈傳動的壽命，鏈傳動只能實現(xiàn)平行軸間的同向傳動，運轉(zhuǎn)時不能保證恒定的瞬時傳動比，磨損后易發(fā)生跳齒，工作時有噪音，不宜用在載荷變化很大、高速和急速反向的傳動中，即應(yīng)布置在低速級[8]。而若將帶傳動放置低俗級，會使結(jié)構(gòu)尺寸增大，及應(yīng)布置在高速級，與電機直接相連，可以起到緩沖吸震的作用，還能起到過載打滑的作用，保護(hù)零件，放在高速級，功率不變的情況下，高速級速度高，帶傳動所需的有效拉力就小，帶傳動的尺寸也就較小。而在本次設(shè)計中，除傳動比要求不是很高，外加工作環(huán)境的影響。因此決定采用鏈?zhǔn)絺鲃?。確定最終傳動方案通過對以上內(nèi)容的了解和分析結(jié)合在實習(xí)和老師的多次指導(dǎo)最終確定了冷彎機的整體傳動方案。方案如下：電動機在經(jīng)過變頻以及減速機后由鏈條連接主傳動軸和鏈輪，在通過固定在軸上的兩個錐齒輪帶動軋輥。兩個軋輥在用聯(lián)軸器連接，使其完成要求的加工過程。整個傳動過程如圖2-1所示1-電動機2-鏈輪3-鏈條4-大小弧齒錐齒輪5-主傳動軸圖2-1傳動系統(tǒng)圖2.2確定各傳動機構(gòu)的傳動效率參閱表[9]并結(jié)合設(shè)計的整體傳動方案和各傳動機構(gòu)自身的特點確定各機構(gòu)的傳動效率如下：鏈條的傳動效率是：滾動軸承的傳動效率是：大小齒輪傳動的傳動效率是：齒聯(lián)軸器的傳動效率是：聯(lián)第3章電動機的選擇3.1選擇電動機的類型及結(jié)構(gòu)形式電動機是一種旋轉(zhuǎn)式機器,它將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能,它主要包括一個用以產(chǎn)生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子,其導(dǎo)線中有電流通過并受磁場的作用而使轉(zhuǎn)動。它是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的一種機器。各種電動機中應(yīng)用最廣的是交流異步電動機（又稱感應(yīng)電動機）。它使用方便、運行可靠、價格低廉、結(jié)構(gòu)牢固，但功率因數(shù)較低，調(diào)速也較困難。大容量低轉(zhuǎn)速的動力機常用同步電動機（見同步電機）。同步電動機不但功率因數(shù)高，而且其轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無關(guān)，只決定于電網(wǎng)頻率。工作較穩(wěn)定。電動機在規(guī)定工作制式（連續(xù)式、短時運行制、斷續(xù)周期運行制）下所能承擔(dān)而不至引起電機過熱的最大輸出機械功率稱為它的額定功率，使用時需注意銘牌上的規(guī)定。電動機運行時需注意使其負(fù)載的特性與電機的特性相匹配，避免出現(xiàn)飛車或停轉(zhuǎn)。電動機的調(diào)速方法很多，能適應(yīng)不同生產(chǎn)機械速度變化的要求。一般電動機調(diào)速時其輸出功率會隨轉(zhuǎn)速而變化[10]。從能量消耗的角度看，調(diào)速大致可分兩種：①保持輸入功率不變,通過改變調(diào)速裝置的能量消耗，調(diào)節(jié)輸出功率以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。②控制電動機輸入功率以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。3.2電動機功率的選擇電動機的功率選擇的是否合適,對電動機的正常工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率選的過小,不能保證工作機的正常工作或使電動機因過載而過早的損壞;而功率選的過大,則電動機的價格較高,能力又不能充分利用,而且由于電動機經(jīng)常不能滿載運行,其使用效率和功率因數(shù)都較低,增加了電能的消耗造成了能源的浪費。所以在選擇電動機時應(yīng)考慮設(shè)計機器的使用要求和加工參數(shù)，并經(jīng)過細(xì)致周密的計算推演，建立起可靠而又縝密的理論模型，再根據(jù)經(jīng)濟(jì)性原則最終確定具體的電動機參數(shù)。電動機功率的計算推演根據(jù)本人設(shè)計的冷彎機的使用要求，軋輥速度是0.02米每秒，查資料得主體部分的=5KW。因為依照整體傳動方案可計算出KW，所以，KW7KW確定電動機具體型號所以根據(jù)計算出的結(jié)果和查表后最終確定出了電動機的具體型號。因為功率的確定所以選擇Y系列電機，而加工時要求的轉(zhuǎn)速不高以及節(jié)約資金等本次選用Y系列小型三相異步電動機Y160M-6，其主要技術(shù)參數(shù)如下所示：功率KW：7.5電流A：6.58A轉(zhuǎn)速r/min：970效率（%）：89%頻率：50HZ電壓：380V3.3確定各部件的功率與線速度3.4確定各軸的轉(zhuǎn)速3.5確定傳遞的轉(zhuǎn)矩第4章鏈傳動的選擇及設(shè)計鏈傳動是嚙合傳動，平均傳動比是準(zhǔn)確的。它是利用鏈與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞動力和運動的機械傳動。鏈傳動是通過鏈條將具有特殊齒形的主動鏈輪的運動和動力傳遞到具有特殊齒形的從動鏈輪的一種傳動方式。鏈傳動有許多優(yōu)點，與帶傳動相比，無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，平均傳動比準(zhǔn)確，工作可靠，效率高；傳遞功率大，過載能力強，相同工況下的傳動尺寸?。凰鑿埦o力小，作用于軸上的壓力??；能在高溫、潮濕、多塵、有污染等惡劣環(huán)境中工作。鏈傳動的缺點主要有：僅能用于兩平行軸間的傳動；成本高，易磨損，易伸長，傳動平穩(wěn)性差，運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生附加動載荷、振動、沖擊和噪聲，不宜用在急速反向的傳動中，在近代機械種應(yīng)用廣泛。其大致圖形如下：圖4-1鏈條示意圖鏈條長度以鏈節(jié)數(shù)來表示。鏈節(jié)數(shù)最好取為偶數(shù)，以便鏈條聯(lián)成環(huán)形時正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相接，接頭處可用彈簧夾或開口銷鎖緊。若鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，則需采用過渡鏈節(jié)。在鏈條受拉時，過渡鏈節(jié)還要承受附加的彎曲載荷，通常應(yīng)避免采用。齒形鏈由許多沖壓而成的齒形鏈板用鉸鏈聯(lián)接而成，為避免嚙合時掉鏈，鏈條應(yīng)有導(dǎo)向板(分為內(nèi)導(dǎo)式和外導(dǎo)式)。齒形鏈板的兩側(cè)是直邊，工作時鏈板側(cè)邊與鏈輪齒廓相嚙合。鉸鏈可做成滑動副或滾動副，滾柱式可減少摩擦和磨損，效果較軸瓦式好。與滾子鏈相比，齒形鏈運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、承受沖擊載荷的能力高；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較貴、也較重，所以它的應(yīng)用沒有滾子鏈那樣廣泛。齒形鏈多用于高速(鏈速可達(dá)40m/s)或運動精度要求較高的傳動。國家標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了滾子鏈鏈輪齒槽的齒面圓弧半徑、齒溝圓弧半徑和齒溝角的最大和最小值(詳見GB1244-85)。各種鏈輪的實際端面齒形均應(yīng)在最大和最小齒槽形狀之間。這樣處理使鏈輪齒廓曲線設(shè)計有很大的靈活性[11]。但齒形應(yīng)保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如地進(jìn)入和退出嚙合，并便于加工。符合上述要求的端面齒形曲線有多種。最常用的齒形是“三圓弧一直線”，即端面齒形由三段圓弧和一段直線組成。4.2鏈輪鏈輪軸面齒形兩側(cè)呈圓弧狀，以便于鏈節(jié)進(jìn)入和退出嚙合。齒形用標(biāo)準(zhǔn)刀具加工時，在鏈輪工作圖上不必繪制端面齒形，但須繪出鏈輪軸面齒形，以便車削鏈輪毛壞。軸面齒形的具體尺寸見有關(guān)設(shè)計手冊。另外鏈輪齒應(yīng)有足夠的接觸強度和耐磨性，故齒面多經(jīng)熱處理。小鏈輪的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受沖擊力也大，故所用材料一般應(yīng)優(yōu)于大鏈輪。常用的鏈輪材料有碳素鋼(如Q235、Q275、45、ZG310-570等)、灰鑄鐵(如HT200)等。重要的鏈輪可采用合金鋼。小直徑鏈輪可制成實心式；中等直徑的鏈輪可制成孔板式；直徑較大的鏈輪可設(shè)計成組合式，若輪齒因磨損而失效，可更換齒圈。鏈輪輪轂部分的尺寸可參考帶輪。另要注意鏈傳動的失效形式主要有以下幾種：(1)鏈板疲勞破壞鏈在松邊拉力和緊邊拉力的反復(fù)作用下，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)，鏈板會發(fā)生疲勞破壞。正常潤滑條件下，鏈板疲勞強度是限定鏈傳動承載能力的主要因素。(2)滾子、套筒的沖擊疲勞破壞鏈傳動的嚙入沖擊首先由滾子和套筒承受。在反復(fù)多次的沖擊下，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)，滾子、套筒可能會發(fā)生沖擊疲勞破壞。這種失效形式多發(fā)生于中、高速閉式鏈傳動中。(3)銷軸與套筒的膠合潤滑不當(dāng)或速度過高時，銷軸和套筒的工作表面會發(fā)生膠合。膠合限定了鏈傳動的極限轉(zhuǎn)速。(4)鏈條鉸鏈磨損鉸鏈磨損后鏈節(jié)變長，容易引起跳齒或脫鏈。開式傳動、環(huán)境條件惡劣或潤滑密封不良時，極易引起鉸鏈磨損，從而急劇降低鏈條的使用壽命。過載拉斷這種拉斷常發(fā)生于低速重載的傳動中。4.2.1設(shè)計計算功率Pd查資料得工況系數(shù)KAPd=KAPo×7.5=9.75kW4.2.2確定帶型與選擇傳動比由于Pdno=60.6r/min,參考《鏈條參數(shù)表》[11]選擇B型普通鏈條因為鏈的在傳動比一般在2～4范圍之中，所以選取傳動比是：i=4確定型號根據(jù)所需以及查表確定鏈條型號為40B-1型，如下表4-1：表4-1鏈條型號表DINISO鏈條節(jié)距滾子直徑內(nèi)節(jié)內(nèi)寬銷軸直徑銷軸長度內(nèi)鏈板高度鏈板厚度極限拉伸載荷每米長重Pd1maxb1mind2maxLminLmaxh2maxTmaxQminQmminchmmmmmmmmmmmmmmKNKN/m40B-1635/2第5章減速器的設(shè)計5.1選擇減速器的類型減速器是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以滿足各種工作機械的需要。減速器的種類很多，按照傳動形式不同可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和星式減速器[12]；按照傳動的不知形式又分為展開式、分流式。常見減速器的特點：（1）齒輪減速器的特點是效率及可靠性高，工作壽命長，維護(hù)簡便，因而應(yīng)用廣泛。（2）蝸桿減速器的特點是在外廓尺寸不大的情況下，可以獲得大的傳動比，工作平穩(wěn)，噪聲較小，但效率較低。其中應(yīng)用最廣的式單級蝸桿減速器，兩級蝸桿減速器應(yīng)用較少。（3）行星減速器其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大，但制造精度要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且價格略貴。綜合冷彎機的設(shè)計使用要求，在確保設(shè)計經(jīng)濟(jì)性的前提下最終選擇單級圓柱齒輪減速器。經(jīng)過計算可確定減速器的傳動比是：i=4，該減速器的基本結(jié)構(gòu)由齒輪、軸及軸承組合，箱體，減大部分組成。5.2減速器中齒輪傳動的設(shè)計5.2.1確定齒輪精度等級、齒輪類型、齒數(shù)和材料精度等級結(jié)合設(shè)計要求與設(shè)計參數(shù)我準(zhǔn)備選用直齒圓柱齒輪減速器，此種減速器為普通減速器，速度不快，所以選用7級精度即可在保證經(jīng)濟(jì)性的條件下滿足需求。材料的選擇和齒數(shù)的確定查閱表(本章以下數(shù)據(jù)出自<<機械設(shè)計>>)確定：小齒輪的材料是20Cr2Ni4（調(diào)質(zhì)），硬度是350HBS大齒輪的材料是12鋼（調(diào)質(zhì)），硬度是320HBS確定：小齒輪齒數(shù)是z1=19大齒輪齒是z2=uz1=6×19=114依據(jù)齒面接觸的強度進(jìn)行設(shè)計：按照設(shè)計計算公式試算：d明確公式內(nèi)的各字母所表示的數(shù)值（1）載荷系數(shù)Kt（2）確定小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T×10N·mm（3）查閱表確定齒寬系數(shù)為Фd=1.1（4）查閱表確定材料的彈性影響系數(shù)ZE（5）查閱圖根據(jù)齒面硬度確定：小齒輪的接觸疲勞強度極限為Hlim1=1200大齒輪的接觸疲勞強度極限為Hlim2=1100（6）根據(jù)公式計算出（N齒輪的工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，n轉(zhuǎn)速）N=60n=60×240×1××10N×10×10（7）查閱圖確定接觸疲勞壽命系數(shù)為：KHN1=0.90；KHN2（8）確定接觸疲勞許用應(yīng)力根據(jù)失效概率是1%，安全系數(shù)是S=1（由于點蝕破壞后只會引起噪聲、震動增大，并不立刻導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故可取s=1），依據(jù)公式有：確定具體數(shù)值（1）確定小齒輪分度圓直徑dmm（2）確定圓周速度v=m/s（3）確定齒寬bb=Фd·d1t×(4）確定齒寬與齒高之比b/hm模數(shù)是：mmm齒高是：h=m×6.44=b/h=（5）確定載荷系數(shù)因為v=1.54m/s,且減速器是7級精度查閱圖選擇動載系數(shù)為：KV如果KAFt/b<100N/mm。查閱表10-3可得KHα=KFα查閱表可得使用系數(shù)為KA=1.5，查閱表得當(dāng)7級精度、小齒輪相對軸承是非對稱安裝時有把數(shù)據(jù)代入有：因為b/h=9，KHβ=1.52查閱圖可得KFβ所以載荷系數(shù)為：=×××（6）根據(jù)實際的載荷系數(shù)校核計算出的分度圓直徑，依據(jù)公式有：dmm（7）確定模數(shù)mm=dmm根據(jù)齒根彎曲強度設(shè)計計算查閱公式可得彎曲強度的設(shè)計計算公式是：（1）查圖可得：小齒輪的彎曲疲勞強度極限為FE1=920MP大齒輪的彎曲疲勞強度極限為FE2=620MP（2）查閱圖可得：彎曲疲勞壽命系數(shù)為KFN1=0.88，KFN1（3）確定彎曲疲勞許用應(yīng)力選擇彎曲疲勞安全系數(shù)為S=1.4，依據(jù)可得：MPMP（4）確定載荷系數(shù)K（5）確定齒形系數(shù)查表可得YFα1=2.85，YFα2（6）確定應(yīng)力校核系數(shù)查表可得YSα1=1.54，YSα2（7）確定大、小齒輪的然后進(jìn)行比較經(jīng)過計算可知大齒輪的數(shù)值比小齒輪的大（8）設(shè)計計算mm比較計算結(jié)果，由齒輪接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)mm=4mm,根據(jù)接觸疲勞強度計算得到的分度圓直徑為：d1=確定小齒輪齒數(shù)確定大齒輪齒數(shù)通過上述計算得出的齒輪傳動方案，即滿足了齒面接觸疲勞強度的要求，又滿足了齒根彎曲疲勞強度的要求，而且結(jié)緊湊，保證了經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)，避免了一些不必要的浪費。確定幾何尺寸（1）確定分度圓直徑mmmm（2）確定中心距mm（3）確定齒輪寬度mm（4）校核計算N5.2.2確定結(jié)構(gòu)尺寸確定小齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸模數(shù)：m=5mm壓力角：α=20分度圓直徑：d1=128mm齒頂高：ha=m=5mm齒根高：mm全齒高：mm齒頂圓直徑：mm齒根圓直徑：mm中心距：mm齒數(shù)比：u=6確定大齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸分度圓直徑：d=640mm齒頂圓直徑：mm齒根圓直徑：mm其它尺寸同小齒輪的尺寸相同。5.3齒輪軸的設(shè)計材料選擇軸是組成及其的主要零件之一，一切作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運動及動力傳遞。因此軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。按照承受載荷的不同軸可分為轉(zhuǎn)軸，心軸和傳動軸三類。工作中只承受彎矩而不承受扭矩的軸成為心軸，既承受彎矩又承受扭矩的是轉(zhuǎn)軸，只承受扭矩而不承受彎矩的是傳動軸。軸的材料主要是碳鋼和合金鋼[13]。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，又的直接用圓鋼。綜合考慮軋制機的設(shè)計使用要求，在確保經(jīng)濟(jì)性的前提下，本設(shè)計中選擇最常用的45號鋼做為傳動軸的材料，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。因為碳素鋼比合金鋼價格低廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，所以采用碳素鋼制造傳動軸比較切合本次設(shè)計的實際。5.3.2軸的設(shè)計計算和校核小齒輪軸的設(shè)計計算根據(jù)參考同系列減速器可知小軸徑依次是35mm、40mm、45mm、50mm、45mm另外，軸承蓋軸徑等于軸承處軸徑。小齒輪軸如圖5-1.a所示。（1）確定小齒輪軸上的轉(zhuǎn)矩N·m（2）確定作用在齒輪上的力（圖5-1.a）小齒輪的分度圓直徑為：mm周向力：N徑向力：N（3）對大帶輪軸處進(jìn)行受力分析（圖5-1.b）轉(zhuǎn)矩：N·m徑向力：NF0—單根V帶所承受的預(yù)緊力（N）α—帶輪包角確定支反力：位于水平面的支反力（如圖5-1.c）由∑MA=0有：N由∑z=0有：N位于垂直平面的支反力（如圖5-1.e）參考后可得：==217.4N=繪制彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖（1）齒輪和帶輪的作用力在水平面上時的彎矩圖（如圖5-1.d）所示：OA段：N·mAD段：N·mDB段：N·m（2）齒輪和帶輪的作用力在垂直面上時的彎矩圖（如圖5-1.f）所示：OA段：N·mAD段：N·mDB段：N·m（3）繪制轉(zhuǎn)矩圖（如圖5-1.g）T·m對軸進(jìn)行校核參考軸的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖，可以發(fā)現(xiàn)最危險截面是B處，所以應(yīng)對截面B處進(jìn)行校核計算。（1）依據(jù)靜強度條件對軸進(jìn)行校核計算靜強度校核的條件為：其中：SS—危險截面靜強度的計算安全系數(shù)SS—屈服強度的計算安全系數(shù)SS=1.2～1.4，適用于高塑性材料（S/B≤0.6）制造的鋼軸SS=1.4～1.8，適用于中等塑性材料（S/B=0.6～0.8）制造的鋼軸SS=1.8～2，適用于低塑性材料制造的鋼軸SS=2～3，適用于應(yīng)用鑄造方式制造的鋼軸SS—僅考慮彎矩力和軸向力時的安全系數(shù)SS—僅考慮扭轉(zhuǎn)時的安全系數(shù)所以：其中：S，S—材料的抗彎屈服極限和抗扭屈服極限()，—軸的危險截面上所承受的最大彎矩和最大扭矩（N·m）—軸的危險截面上所承受的最大軸向力（N）W，WT—危險截面抗彎系數(shù)，危險截面抗扭系數(shù)（mm3）其具體數(shù)值參閱表可知A—軸危險截面的面積(m2）查表可得S=355MPa，所以：=162000N·mm=0W所以：參閱表可得B=640MPa所以：SS取值范圍為1.2～1.4，選取SS因為：SS>SS所以：本次設(shè)計的傳動軸的靜強度滿足設(shè)計使用要求。（2）依照彎扭合成應(yīng)力進(jìn)行傳動軸的強度校核計算其中：—軸的計算應(yīng)力()M—軸受到的彎矩（N·m）T—軸受到的扭矩（N·m）W—軸的抗彎截面系數(shù)（㎜3）查圖表可得具體計算公式[-1]—對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用應(yīng)力參閱表可知—折合系數(shù)在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時，選取ɑ在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力時，選取α在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力時，選取α=1在本式中選取α=1，，因為材料是45號鋼，經(jīng)過了調(diào)質(zhì)處理，所以[-1]=60MP因此軸的計算應(yīng)力是：＜經(jīng)過上述計算推演，可知其滿足設(shè)計使用條件，所以合格。圖5-1軸的載荷分析圖大齒輪軸的設(shè)計計算同理安裝在大齒輪軸上的零部件從左到右依次是：軸承蓋、軸承、大齒輪、軸承、軸承蓋、聯(lián)軸器，軸徑依次是45mm、50mm、60mm、50mm、45mm,其中軸承蓋軸徑等于軸承處軸徑[14]。（1）確定軸上的轉(zhuǎn)矩N·m（2）確定作用在齒輪上的力（如圖5-2.b）所示周向力：N徑向力：N（3）確定各段軸徑確定聯(lián)軸器處的軸徑：聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩=KAT3，參閱表，再考慮到轉(zhuǎn)矩變化和沖擊載荷幅度是中等水平，所以選取KA=1.9，所以有：T×1667=3167N·m由于計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩，所以參閱國標(biāo)GB/T5014-1985，選用LH6型彈性柱銷聯(lián)軸器，它的公稱轉(zhuǎn)矩是3150N/m,D=280mm,半聯(lián)軸器孔徑是d1=60mm，半聯(lián)軸器長度是L=142mm[15]。確定軸徑依次是70mm、75mm、84mm、80mm、70mm、60mm。所以軸承安裝處的軸徑是d2=70mm，齒輪安裝處的軸徑是d3=75mm。考慮到聯(lián)軸器在制造和安裝過程中的誤差所產(chǎn)生的附加圓周力是N（4）確定支反力①）由∑MA=0有：N由∑z=0有：N②）查閱可知：N③在的作用下，支點A、C處的支反力（如圖5-2.g）由∑=有：NN（5）繪制彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖①）N·m②）N·m齒輪作用力在截面D處作出的最大合成彎矩是：N·m在F0）N·m③）T=1667N·m（6）對軸進(jìn)行校核計算依照軸的結(jié)構(gòu)尺寸及其彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖，可知截面B處彎矩最大，并且存在齒輪配合和鍵槽引起的應(yīng)力集中現(xiàn)象，所以截面B處屬于危險截面。對截面B處進(jìn)行校核計算：①依照靜強度條件對軸進(jìn)行校核計算靜強度校核的條件是其中：SS=1.2～1.4適用于高塑性材料（S/B≤0.6）制造的鋼軸SS=1.4～1.8適用于中塑性材料（S/B≤0.6～0.8）制造的鋼軸SS=1.8～2適用于低塑性材料制造的鋼軸SS=2～3適用于應(yīng)用鑄造方式制造的鋼軸SS—僅考慮彎矩和軸向力時的安全系數(shù)SS—僅考慮扭矩時的安全系數(shù)所以有：其中：S，S—材料的抗彎屈服極限和抗扭屈服極限(MPa)，—軸的危險截面上所承受的最大彎矩和最大扭矩（N·m）—軸的危險截面上所承受的最大軸向力（N）W，WT—危險截面抗彎截面系數(shù)和危險截面抗扭截面系數(shù)（mm3）參閱表可得S=355MPa所以：MP=167200N.mm=0mm3mm3所以：在查表可得B=640MPa所以：所以：SS=1.2～1.4選取SS=1.4SS>SS所以，經(jīng)過上述認(rèn)真的校核計算，傳動軸的靜強度滿足設(shè)計使用要求。②依照彎扭合成應(yīng)力校核計算傳動軸的強度其中:—軸的計算應(yīng)力(MP)M—軸受到的彎矩（N·m）T—軸受到的扭矩（N·m）W—軸的抗彎截面系數(shù)（㎜3）[-1]—對稱循環(huán)變應(yīng)力下軸的許用應(yīng)力參閱表15-4[4]選擇具體數(shù)值α—折合系數(shù)，在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時，選取α在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力時，選取α=0.2在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)變應(yīng)力時，選取α=1在本式中選取α=1，，因為材料選擇的是45號鋼，經(jīng)過了調(diào)質(zhì)處理，所以[-1]=60MP，軸的計算應(yīng)力如下所示：MP＜經(jīng)過上述校核計算，可知其各項系數(shù)均滿足設(shè)計使用條件圖5-2軸的載荷分析第6章大小弧齒錐齒輪為了滿足機器的整體結(jié)構(gòu)要求，本設(shè)計中的主軸是利用弧齒輪傳動將單根出入軸以輸出。6.1大小弧齒錐齒輪的選擇與設(shè)計斜齒輪傳動的主要優(yōu)缺點、嚙合條件以及基本參數(shù)斜齒輪傳動優(yōu)缺點如下：（1）嚙合性能好，傳動平穩(wěn)、噪音小。（2）重合度大，降低了每隊齒輪的載荷，提高了齒輪的承載能力。（3）不產(chǎn)生根切的最少齒數(shù)少。斜齒輪傳動的主要缺點是運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生軸向推力。而一對斜齒輪的嚙合條件，除了模數(shù)以及壓力角應(yīng)分別相等（）外，它們的螺旋角還必須滿足如下條件：外嚙合內(nèi)嚙合齒輪基本參數(shù)（1）齒數(shù)（numberofteeth）齒輪在整個圓周上的總數(shù)，用z表示。（2）模數(shù)（module）模數(shù)是齒輪的重要參數(shù)，用m表示，模數(shù)的定義為齒距p與的比值，即，故齒輪的分度圓直徑可表示為d=m*z。由于齒輪模數(shù)m已標(biāo)準(zhǔn)化了，考慮需求以及國標(biāo)GB/T1357-1987所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)模具系列。在設(shè)計齒輪時，若無特殊需要，應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。（3）分度圓壓力角（簡稱壓力角）由公式可知，同一漸開線齒廓上個點的壓力角不同。通常所說的齒輪壓力角是指在其分度圓上的壓力角，以表示。國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T1356-1988）中規(guī)定，分度圓上的壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值，（在特殊場合，也允許采用其他值）計算公式有或齒輪數(shù)據(jù)選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）按照傳動方案，選用弧齒錐齒輪傳動，同時選用8級精度（2）選擇小齒輪材料為45號