非對稱三輥卷板機(jī)液壓系統(tǒng)與下輥缸設(shè)計
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主減速器裝配圖A0.dwg
主視圖A0.dwg
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卷板機(jī)俯視圖A0.dwg
卷板機(jī)右視圖A0.dwg
活塞桿.dwg
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液壓缸A1.dwg
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非對稱三輥卷板機(jī)裝配圖.dwg
非對稱三輥卷板機(jī)液壓系統(tǒng)與下輥缸設(shè)計
第1章 緒 論 1
1.1卷板的分類及特點(diǎn) 1
1.2卷板機(jī)的分類及特點(diǎn) 2
第2章 卷板機(jī)軸輥受力分析 4
2.1作用在卷板機(jī)輥?zhàn)由系膹澢ぞ?span id="sgefexi" class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 4
2.2卷板機(jī)的空載扭矩 5
第3章 電動機(jī)的選擇與計算 9
第4章 主減速器的設(shè)計 10
第5章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 32
第6章 下輥液壓缸的設(shè)計 35
6.1下輥液壓系統(tǒng)的工作原理 36
6.2下輥筒液壓缸設(shè)計 37
第8章 液壓控制系統(tǒng) 41
結(jié)束語 45
致 謝 46
第1章 緒 論
近些年隨著原子能、石油化工、海洋開發(fā)、宇航、軍工等部門的迅速發(fā)展，卷板機(jī)作業(yè)的范圍正在不斷的擴(kuò)大，要求也在不斷提高，現(xiàn)在卷板機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鍋爐、造船、石油化工、航空、水電、裝潢、金屬結(jié)構(gòu)等行業(yè)中，用于將金屬板材卷制成圓柱、圓錐或者將任意形狀卷曲成圓柱形或其一部分。
1.1卷板的分類及特點(diǎn)
卷板按照工作狀況分為：冷卷和熱卷兩種。冷卷的精度高，操作方便，要求鋼板不能有缺口及裂縫等缺陷，有時還需在滾彎前進(jìn)行正火或退火處理。熱卷的最大缺陷是產(chǎn)生氧化皮及明顯熱膨脹。因此，只有當(dāng)彎制的板超過機(jī)器的冷卷能力或彎曲較大時，才能使用熱卷法，但冷卷的板料厚度范圍目前正在日益擴(kuò)大。生產(chǎn)也應(yīng)根據(jù)不同卷制方法的特點(diǎn)結(jié)合具體情況適當(dāng)選用。例如有些不允許冷卷的剛度太差，而且彎曲困難。如果采用溫卷的方法就比較合適。
1.2卷板機(jī)的分類及特點(diǎn)
卷板機(jī)按照輥筒數(shù)量布置形式分為：式卷板機(jī)和三輥式卷板機(jī)，其中三輥又可以分為對稱式和不對稱式兩種。對稱式三輥卷板機(jī)：結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，易于制造、維修，投資小，兩側(cè)輥可以作得很近，成形準(zhǔn)確。但是剩余直邊大，一般對稱三輥卷板機(jī)減小剩余直邊比較麻煩。（如圖1.1-1所示）
不對稱三輥卷板機(jī)是一根下輥軸和上輥軸中心水平距離到極小位置，另一根下輥軸放在側(cè)邊，所以滾出的零件僅起始端有直邊。這樣在滾零件時，正反兩次輥制就可以消除直邊問題。（如圖1.1-2所示）其缺點(diǎn)為：在滾彎時大大增加了輥軸的彎曲力，使輥軸容易彎曲，影響零件的精度，坯料需要調(diào)頭，彎邊，操作不方便，輥筒受力較大，彎卷能力較小。
卷板機(jī)按輥位調(diào)節(jié)方式可以分為：上調(diào)式和下調(diào)式兩種，其中上調(diào)式可以分為橫豎上調(diào)式（機(jī)械或液壓調(diào)節(jié)）；垂直上調(diào)式；下調(diào)式又可以分為不對稱下調(diào)式（機(jī)械或液壓調(diào)節(jié)）；對稱下調(diào)式（含垂直下調(diào)式）（液壓調(diào)節(jié)）水平下調(diào)式（液壓調(diào)節(jié)）。
垂直下調(diào)式：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；剩余直邊小，有時設(shè)計成上輥可以沿軸向抽出的結(jié)構(gòu)。它的缺點(diǎn)是：彎板時，板料有傾斜動作，對熱卷及重型工件不安全，長坯料必須先經(jīng)初彎，否則會碰地面。
水平下調(diào)式：較卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便剩余直邊小，坯料始終保持在同一水平面，進(jìn)料安全方便。其缺點(diǎn)是：上輥軸承間距較大，坯料對中不如卷板機(jī)方便。
卷板機(jī)按照輥筒方位，可以分為立式和臥式。按上輥受力類型，可以分為閉式（上輥中部有托輥）和開式（上輥無中部托輥），其中開式又可以分為有反壓力裝置的和無反壓力裝置的。
立式：如圖1.1-4，消除了氧化皮壓傷，矩形板料可保證垂直進(jìn)入輥間，防止扭斜，卷薄壁大直徑，長條料等剛性較差的工件時，沒有因自重而下榻的現(xiàn)象，板樣測量較準(zhǔn)，占地面積小。其缺點(diǎn)是：短工件只能在輥筒下部卷制，輥筒受力不均勻，易呈錐形；工件下端面與支撐面摩擦影響上下曲率的均勻性，卸料及工件放平料不方便，非矩形坯料支持不穩(wěn)定。
閉式：如圖1.1-5 沒有活動軸承機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較簡單，上輥加中間支承輥后可作得很細(xì)可彎到較大的曲率，上輥剛度好，工件母線直線度好，下輥間距小，可卷薄板且曲率較準(zhǔn)確，上輥行程大，有足夠的位置裝模具，可以作長拆邊機(jī)用，但只能卷制圓心角小于180度的弧形板
8.4.結(jié)論
這樣對設(shè)置在兩個支路中的電磁換向閥的控制，即可以實(shí)現(xiàn)對下輥兩側(cè)的液壓缸進(jìn)行同步控制，從而可以實(shí)現(xiàn)上輥和下輥的軸線在工作的過程中保持平行，避免了次品的產(chǎn)生， 大大提高了工作效率。
結(jié)束語
我所設(shè)計的這臺卷板機(jī)由四個輥筒所組成，其中一個上輥、兩個側(cè)輥和一個下輥。最大可以將40mm厚、2m長的鋼板卷曲成圓柱、圓錐或其一部分。
上輥為主傳動，由主電動機(jī)通過主減速器和聯(lián)軸器與上輥筒相連接，為卷制鋼板提供扭矩；下輥?zhàn)鞔怪鄙颠\(yùn)動，通過液壓缸內(nèi)的液壓油作用于活塞而獲得，以便夾緊板材，為液壓傳動，在下輥的兩側(cè)設(shè)有兩個側(cè)輥，側(cè)輥可以沿著機(jī)架導(dǎo)軌做傾斜運(yùn)動，由側(cè)輥電動機(jī)通過一個單級減速器把扭矩傳到絲桿絲母蝸輪蝸桿傳動副，這樣既達(dá)到了傳遞扭矩的作用，同時也改變了運(yùn)動方向。
在本次設(shè)計中，我設(shè)計了一套液壓同步控制系統(tǒng)，通過控制電磁換向閥的通斷，來控制下輥兩端液壓缸的同步上升，達(dá)到在下輥上升的過程中，下輥中心線能夠始終同上輥中心線保持水平，這樣就可以避免因鋼板位置偏離中間位置，而使下輥受力不均勻，使下輥在上升的過程中一端受力大，一端受力小，使卷出來的圓筒一端大而一端小的情況發(fā)生。
本次畢業(yè)設(shè)計是一次大型綜合的設(shè) 計，通過這次做畢業(yè)設(shè)計使我對大學(xué)四年所學(xué)的知識有了更加深刻的回顧，也培養(yǎng)了我使用工具書的能力，同時它也是對我大學(xué)四年所學(xué)知識的一次檢驗。通過做畢業(yè)設(shè)計使我學(xué)習(xí)到了許多在課本上面所學(xué)習(xí)不到的致知識，也提高了我的動手能力。相信他們都是我在未來工作中能夠用得上的。
致 謝
經(jīng)過兩個月的畢業(yè)設(shè)計，我終于完成了此項任務(wù)。在此我首先感謝老師和在做畢業(yè)設(shè)計中給我?guī)椭^的老師們。
在這次設(shè)計中廣泛參考了相關(guān)工藝的工程實(shí)例，認(rèn)真結(jié)合各種資料數(shù)據(jù)，在不熟悉的情況下克服困難，同時得到了指導(dǎo)教師的大力幫助。學(xué)到了很多內(nèi)容，收益頗多。過程中我總結(jié)和鞏固了四年來相關(guān)的知識體系，使之進(jìn)一步加深和系統(tǒng)化，并養(yǎng)成了刻苦鉆研及創(chuàng)造精神，這次設(shè)計使我全面、具體地把以前所學(xué)零散的知識綜合了起來，使自己對理論知識的了解更加深刻了。我認(rèn)為畢業(yè)設(shè)計應(yīng)有先進(jìn)性，在提高設(shè)計水平的同時，促進(jìn)學(xué)術(shù)發(fā)展，雖然自己的設(shè)計存在一些不足之處，但也建立了我畢業(yè)之時的理論經(jīng)驗基礎(chǔ)。
這次設(shè)計不僅使我對所學(xué)專業(yè)課程知識有所鞏固，而且使我對CAD操作熟練了許多。當(dāng)然，學(xué)以致用是我們最大的目的，對于書本上所學(xué)的知識，僅僅停留在表面上是不夠的，不僅要知其然還要知其所以然。
通過畢業(yè)設(shè)計，我對一臺卷板機(jī)的設(shè)計方法和步驟有了初步的了解，相信以后一定會對我的工作以及學(xué)習(xí)深造有深遠(yuǎn)的影響。
設(shè)計中存在的不足還請各位老師與同行予以指導(dǎo)幫助，在此表示感謝！
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15. 常英麗，劉曉涵主編. Z31900SM型卷板機(jī)技術(shù)改進(jìn).2004，（7）：101-102
1 非對稱三輥卷板機(jī)液壓系統(tǒng)與下輥缸設(shè)計 第 1 章 緒 論 ......................................... 2 板的分類及特點(diǎn) ................................. 2 板機(jī)的分類及特點(diǎn) ............................... 2 第 2 章 卷板機(jī)軸輥受力分析 .............................. 5 用在卷板機(jī)輥?zhàn)由系膹澢ぞ?...................... 5 板機(jī)的空載扭矩 ................................. 6 第 3 章 電動機(jī)的選擇與計算 ............................. 10 第 4 章 主減速器的設(shè)計 .................................. 11 第 5 章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 .................................. 32 第 6 章 下輥液壓缸的設(shè)計 ................................ 36 輥液壓系統(tǒng)的工作原理 .......................... 37 輥筒液壓缸設(shè)計 ................................ 38 第 8 章 液壓控制系統(tǒng) .................................... 42 結(jié)束語 ................................................. 46 致 謝 ................................................. 47 2 第 1 章 緒 論 近些年隨著原子能、石油化工、海洋開發(fā)、宇航、軍工 等部門的迅速發(fā)展，卷板機(jī)作業(yè)的范圍正在不斷的擴(kuò)大，要求也在不斷提高，現(xiàn)在卷板機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鍋爐、造船、石油化工、航空、水電、裝潢、金屬結(jié)構(gòu)等行業(yè)中，用于將金屬板材卷制成圓柱、圓錐或者將任意形狀卷曲成圓柱形或其一部分。 板的分類及特點(diǎn) 卷板按照工作狀況分為：冷卷和熱卷兩種。冷卷的精度高，操作方便，要求鋼板不能有缺口及裂縫等缺陷，有時還需在滾彎前進(jìn)行正火或退火處理。熱卷的最大缺陷是產(chǎn)生氧化皮及明顯熱膨脹。因此，只有當(dāng)彎制的板超過機(jī)器的冷卷能力或彎曲較大時，才能使用熱卷法，但冷卷的板料厚度范圍目前正在日益擴(kuò)大。生產(chǎn)也應(yīng)根據(jù)不同卷制方法的特點(diǎn)結(jié)合具體情況適當(dāng)選用。例如有些不允許冷卷的剛度太差，而且彎曲困難。如果采用溫卷的方法就比較合適。 板機(jī)的分類及特點(diǎn) 卷板機(jī)按照輥筒數(shù)量布置形式分為：式卷板機(jī)和三輥式卷板機(jī)，其中三輥又可以分為對稱式和不對稱式兩種。對稱式三輥卷板機(jī)：結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，易于制造、維修，投資小，兩側(cè)輥可以作得很近，成形準(zhǔn)確。但是剩余直邊大，一般對稱三輥卷板機(jī)減小剩余直邊比較麻煩。（如圖 示） 不對稱三輥卷板機(jī)是一根下輥軸和上輥軸中心水平距離到極小位置，另一根下輥軸放在側(cè)邊，所 以滾出的零件僅起始端有直邊。這樣在滾零件時，正反兩次輥制就可以消除直邊問題。（如圖 示）其缺點(diǎn)為：在滾彎時大大增加了輥軸的彎曲力，使輥軸容易彎曲，影響零件的精度，坯料需要調(diào)頭，彎邊，操作不方便，輥筒受力較大，彎卷能力較小。 3 圖 對稱式卷板機(jī) 圖 稱式卷板機(jī) 卷板機(jī)按輥位調(diào)節(jié)方式可以分為：上調(diào)式和下調(diào)式兩種，其中上調(diào)式可以分為橫豎上調(diào)式（機(jī)械或液壓調(diào)節(jié)）；垂直上調(diào)式；下調(diào)式又可以分為不對稱下調(diào)式（機(jī)械或液壓調(diào)節(jié)）；對稱下調(diào)式（含垂直下調(diào)式）（液壓調(diào)節(jié)）水平下調(diào) 式（液壓調(diào)節(jié)）。 垂直下調(diào)式：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；剩余直邊小，有時設(shè)計成上輥可以沿軸向抽出的結(jié)構(gòu)。它的缺點(diǎn)是：彎板時，板料有傾斜動作，對熱卷及重型工件不安全，長坯料必須先經(jīng)初彎，否則會碰地面。 水平下調(diào)式：較卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便剩余直邊小，坯料始終保持在同一水平面，進(jìn)料安全方便。其缺點(diǎn)是：上輥軸承間距較大，坯料對中不如卷板機(jī)方便。 橫豎上調(diào)式：如圖 節(jié)輥筒的數(shù)目最少，具有各種三輥的優(yōu)點(diǎn)，而且剩余直邊小。其缺點(diǎn)：設(shè)計時結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易處理。 圖 豎上調(diào)式 圖 式 卷板機(jī)按照輥筒方位，可以分為立式和臥式。按上輥受力類型，可以分為閉式（上輥中部有托輥）和開式（上輥無中部托輥），其中開式又可以分為有反壓力裝置的和無反壓力裝置的。 4 立式：如圖 除了氧化皮壓傷，矩形板料可保證垂直進(jìn)入輥間，防止扭斜，卷薄壁大直徑，長條料等剛性較差的工件時，沒有因自重而下榻的現(xiàn)象，板樣測量較準(zhǔn)，占地面積小。其缺點(diǎn)是：短工件只能在輥筒下部卷制，輥筒受力不均勻，易呈錐形；工件下端面與支撐面摩擦影響上下曲率的均勻性，卸料及工件放平料不方便，非矩形坯料支持不 穩(wěn)定。 閉式：如圖 有活動軸承機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較簡單，上輥加中間支承輥后可作得很細(xì)可彎到較大的曲率，上輥剛度好，工件母線直線度好，下輥間距小，可卷薄板且曲率較準(zhǔn)確，上輥行程大，有足夠的位置裝模具，可以作長拆邊機(jī)用，但只能卷制圓心角小于 180 度的弧形板。 圖 式卷板機(jī) 圖 板機(jī) 卷板機(jī)有四個輥，（如圖 示）上輥是主動輥，下輥可以上下移動，用以夾緊鋼板，兩個側(cè)輥可以沿斜向升降，在卷板機(jī)上可進(jìn)行鋼板的預(yù)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(cè)輥的移動使鋼板端部發(fā)生彎曲變形，從而達(dá)到所要求的曲率。 它的優(yōu)點(diǎn)是： 1、 預(yù)彎及卷圓時，鋼板可不調(diào)頭。 2、 上下輥能夾緊鋼板，防止彎曲時滑脫。 3、 側(cè)輥能起定位作用，在進(jìn)料時可使鋼板找正。 便于彎曲錐形件，橢圓形件及仿形加工。 5 第 2 章 卷板機(jī)軸輥受力分析 用在卷板機(jī)輥?zhàn)由系膹澢ぞ? 板料的最大變形彎矩 M ?????? ??'01 2 板料具有原始曲率半徑 的初始變形彎矩 ???????? ??101 2 式中：1形斷面取 K 0于 30， 35 鋼取 140 ?橫截面的斷面模數(shù)，矩形截面 6/2?， (B 為材料寬度，s?為板材的屈服極限， 35 鋼s?=250則 W= R 為彎曲最小半徑，在最大彎矩產(chǎn)生于板材彎成上輥半徑時，得到彎曲的最小半徑。（221 ?，1B 為板材厚度， 50R 為板料由平板（ ??1R ）開始彎曲時的初始變形彎矩 ??? 11 ? k g fm 5 ???????? 6 k g fm 51 ????? 板機(jī)的空載扭矩 ? ? 23214 n ??? ? 中： 1G 、 2G 、3向接送和主動輥的重量（ ? 青銅軸套時，取 ? =k g fD t L 61 ???????? ? k g 6223 ??????? ? 所以對321 ?取 3101? 則： 334 ?????板機(jī)的卷板力 側(cè)輥所受的力為 ?s ????? ?? ?????? ??25s = 7 k 52 ????? 所加液壓力 輥筒所受到的力為 ????? ??22 =??????? ??? 則?'= k g ???? 將板料從平板彎曲到 'R 時消耗于板料變形的扭矩1? 411 '11 ????? ??? 因為 ??1R ， 所以 g ??????? 7771 80)耗于摩擦阻力的扭矩2?????? ???????? 2)22(2 ?式中： 筒與板料間。冷卷 f=卷 f=2 作輥與支承輥間 f=? ad、bd、a 、 b 、 c 、 輥 軸 徑 ， 其 中8840mm,04 8 所以將上面數(shù)值代入得： g ?? 72 M ? ? ???????? ?????22 ? ?????? ?????????? 56 = 送進(jìn)板料所需的拉力 T ? ? 21 ? ? ? 7 ????? ? 拉力在軸承中所引起的摩擦損失??? 1? ?7 ?????? k ? 機(jī)器送板料的總力矩 2)(1 ? ?式中； 1? ? = ? 5 ??????pM ? 驅(qū)動扭矩 4321 ???9 5377 ??????? ? 作用在卷板機(jī)輥?zhàn)由系膲毫Γ◤澢Γ? s 5 85 8 0 4022 5 022 22 ????????? ? 式中： s?m) 作用在卷板機(jī)輥?zhàn)由系膹澢ぞ? 422 ????? ? 式中： 則： ?????? 0 014 4022502480 2 10 第 3 章 電動機(jī)的選擇與計算 率計算 ??122 ???????? ?????? ???? 板為 ? 動軸承為 ????????? ?????? ?????N = 考慮到工作機(jī)器的安全系數(shù)，取功率為 45主電動機(jī)。 動機(jī)的選擇 由于卷板機(jī)在工作中沒有什么特殊的要求，因此在本次設(shè)計中我選用 能好，噪聲小，體積小，重量輕，運(yùn)行可靠，維修方便的特點(diǎn)，主要應(yīng)用于灰塵多、土揚(yáng)水濺的場合、如農(nóng)用機(jī)械、礦山機(jī)械、攪拌機(jī)、碾米機(jī)等，為一般用途電動機(jī)。 根據(jù)前面計算的結(jié)果，主電動機(jī)選擇 三相異步電動機(jī)，額定功率 45載轉(zhuǎn)速 740r/定轉(zhuǎn)矩 大轉(zhuǎn)矩 量 59211 第 4 章 主減速器的設(shè)計 動機(jī)的確定 按照設(shè)計要求以及工作條件選用 Y 系列三相異步電動機(jī)，臥式封閉結(jié)構(gòu)，電壓 380V。 電動機(jī)型號的選擇，根據(jù)前面計算的 結(jié)果，主電動機(jī)選擇 三相異步電動機(jī)，額定功率 45載轉(zhuǎn)速 740r/定轉(zhuǎn)矩 量 592減速器中各部分的傳動效率如下： c?c?=g?g?=b?b?=各部分的傳動效率： c?? ?01=? ?12η12== ? ? ?32= ? ? ?34= ? 12 ?? ?4= ? 總?= 8 3 3 0 0 0 0 ???? (2)工作輥的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 m 1000 r?? ??取r/動比的分配 總傳動比總i= 1854740 ?? 101?i ； 145?i 所以本設(shè)計的三級減速器的總傳動比為 185?i , 主減速器傳動系統(tǒng)各級傳動比的分配如下： 101?i i i 534?i 145?i 動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù)設(shè)計 率和轉(zhuǎn)矩計算如下 ： 0 軸：（電動機(jī)軸） 400 m?50 ??????? 5 09 5 5 000013 1 軸：（減速器的高速軸） mi n/7400101 ????? ???????? 2 軸（減速器的中間軸） m i n/ 01212 ????? ?? ??????? 3 軸（減速器的另一根中間軸） m 32323 ?? 0 ??? ?? ??????? 2 9 89 6 0 8 8232323 ? 4 軸（減速器 的低速軸） m 6 ?? 0 ??? ?? ??????? 6 6 39 6 0 2 9 8343434 ? 14 將上述計算結(jié)果和傳動比及傳動效率匯總?cè)绫?4 號 電 動 機(jī) 三 級 圓 柱 齒 輪 減 速 器 0 軸 1 軸 2 軸 3 軸 4 軸 轉(zhuǎn)速 n(r/ 740 740 率 P（ 45 矩 T（ 兩軸聯(lián)接件、傳動件 聯(lián)軸器 齒輪 齒輪 齒輪 傳動比 i 1 傳動效率 η 速級斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 擇精度等級，材料和齒數(shù) 1）材料及熱處理。由表 10得大、小齒輪的材料均為 40經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為 48— 55 1） 表面淬火，輪齒變形不大，故精度等級、大小齒輪的齒數(shù)以及螺旋 角分別為：精度等級為 7 級，小齒輪齒數(shù) 241 ?Z 、大齒輪的齒數(shù) 1562 ?Z 。 2） 選取螺旋角，初選螺旋角 ??14? 齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 15 ? ?321 12 ?????????????? ?? ?1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值： .1?由文獻(xiàn) [1]，選取區(qū)域系數(shù) Z 1]，查得 ??12 ????齒輪均為硬齒面，故宜選取小的齒寬系數(shù)， 7.0?d?1]，查得 M P 1 0 02? ?? 。 效概率 1%，安全系數(shù) S=1） ? ? M P i ???? ?? ? ? M P i ???? ?? ? ?H? = ? ? ? ? M P 1 72 1 0 4 59 9 02 21 ???? ?? ? 5749301 ? ? 911 ????????? 991212 ????? 由文獻(xiàn) [1]，查得 算小齒輪的分度圓直徑 16 321 4 9 3 ????? ???????)計算圓周速度 t /1 ?? ???? ??? ? 4）計算齒寬 b 及 模數(shù)???? ? 4co ????? ???? ??5）計算縱向重合度?? ???????? ??? ? 6） 計算載荷系數(shù) K 根據(jù) ， 7 級精度，查文獻(xiàn) [1]，取 08.1?文獻(xiàn) [1]， ?? K ，從文獻(xiàn) [1]中的硬齒面；齒輪欄中查得小齒輪相對支承非對稱布置， 6 級精度， ? ? bK 22 ????? ??? = ? ? 22 ???????? ?=慮齒輪為 7 級精度，取 載荷系數(shù) 17 ???????? ?? 另由文獻(xiàn) [1]，查得 7） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算 得的分度圓直徑 3311 ???? 8） 計算模數(shù) n 4co ????? ?? ?3 2121 c o ?????? ???? 1）確定計算參數(shù) ???????? ?? 1]，查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ,6 2 021 M ? ?? 1]，查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 彎曲疲勞安全系數(shù) ， ? ? M P ???? ?? ? ? M P ???? ?? 齒輪的? ?加以比較 ? ? 0 1 0 9 6 1 ????F Y ?18 ? ? 0 1 0 0 9 2 ????F Y ?齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計? ? ????????? 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=3，取分度圓直徑 。 1 0 4co ????? 取 241 ?Z ，則 ??Z 。 何尺寸計算 1）計算中心距 ? ? ? ? n 814co 241 5 6co 1 ??? ??????將中心距圓整為 2782) 按圓整后的中心距修正螺旋角 ? ? ? ? ??? ????? 24156a r c c o r c c o s 21 a n? 因 ? 值改變不多，??，?K， 不必修正。 1） 計算大、小齒輪的分度圓直徑 n s 324co ????? ? 19 n 214co s 31 5 6co ????? ? 2） 計算齒輪的寬度 取 22 ? ， 51 ? 間級斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 擇精度等級，材料 和齒數(shù) 1）材料及熱處理。由表 10得大、小齒輪的材料均為 40經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為 48— 55 1） 表面淬火，輪齒變形不大，故精度等級、大小齒輪的齒數(shù)以及螺旋 角分別為：精度等級為 7 級，小齒輪齒數(shù) 261 ?Z 、??Z 。 2） 選取螺旋角，初選螺旋角 ??14? 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 ? ?321 12 ?????????????? ?? ?1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值： .1?d ???? ?20 2. 由文獻(xiàn) [1]，選取區(qū)域系數(shù) Z 1]，查得 ??12 ????齒輪均為硬齒面，故宜選取小的齒寬系數(shù)， 6.0?d?1]，查得 M P 1 0 02? ?? 。 效概率 1%，安 全系數(shù) S=1） ? ? M P i ???? ?? ? ? M P i ???? ?? ? ?H? = ? ? ? ? 0672 107810562 21 ???? ?? ? 35886802 ? ? 911 ????????? 991212 ????? 由文獻(xiàn) [1]，查得 算小齒輪的分度圓直徑 321 8 8 6 8 ????? ???????)計算圓周速度 t /81.1 ?? ???? ??? ? 3） 計算齒寬 b 及模數(shù)???? ? 526 14co ????? ???? ??4） 計算縱向重合度??a ???????? ??? ? 5） 計算載荷系數(shù) K 根據(jù) ， 7 級精度，查文獻(xiàn) [1]，取 08.1?文獻(xiàn) [1]， ?? K ，從文獻(xiàn) [1]中的硬齒面齒輪欄中查得小齒輪相對支承非對稱布置， 6 級精度， ? ? bK 22 ????? ??? = ? ? 22 ???????? ?=慮齒輪為 7 級精度，取 載荷系數(shù) ???????? ?? 另由文獻(xiàn) [1]，查得 6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 3311 ???? 7） 計算模數(shù) 22 n 4co 2co ????? ?? ?3 2121 c o ?????? ???? 1）確定計算參數(shù) ???????? ?? 1]，查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ,6 2 021 M ? ?? 1]，查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 彎曲疲勞安全系數(shù) ， ? ? ???? ?? ? ? M P ???? ?? 齒輪的? ?加以比較 ? ? 0 1 0 4 5 9 1 ????F Y ?? ? 0 0 9 7 2 ????F Y ?2）設(shè)計計算 23 ? ? ????????? 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=3，取分度圓直徑 。 4co 2co ????? 取 251 ?Z ，則 ??Z 何尺寸計算 1）計算中心距 ? ? ? ? n 1 ??? ??????將中心距圓整為 4682) 按圓整后的中心距修正螺旋角 ? ? ? ? ??? ????? r c c o r c c o s 21 a n? 因 ? 值改變不多，??，?K， 不必修正 3)計算大、小齒輪的分度圓直徑 n s ????? ? n 7 9 414co s 0co ????? ? 4)計算齒輪的寬度 d ???? ?24 取 52 ? ， 01 ? 速級斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算： 擇精度等級，材料和齒數(shù) 1）材料及熱處理。由表 10得大、小齒輪的材料均為 40經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為 48— 55 2)表面淬火，輪齒變形不大，故精度等級、大小齒輪的齒數(shù)以及螺旋角分別為：精度等級為 7 級，小齒輪齒數(shù) 28、大齒輪的齒數(shù) 1405282 ???Z 。 3）選取螺旋角，初選螺旋角 ??14? 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 ? ?321 12 ?????????????? ?? ?1).1?由文獻(xiàn) [1]，選取區(qū)域系數(shù) Z 1]，查得 ??12 ????齒輪均為硬齒面，故宜選取小的齒寬系數(shù)， 7.0?d?1]，查得 M P 1 0 02? ?? 。 效概率 1%，安全系數(shù) S=1） ? ? M P i ???? ?? 25 ? ? M P i ???? ?? ? ?H? = ? ? ? ? M P 1 72 1 0 4 59 9 02 21 ???? ?? ? ? ? 911 ????????? 991212 ????? 由文 獻(xiàn) [1]，查得 算小齒輪的分度圓直徑 321 2 9 8 7 7 ????? ???????計算圓周速度 t /1 ?? ???? ??? ? 4）計算齒寬 b 及模數(shù)???? ? 4co ????? ???? 5）計算縱向重合度?? ???????? ??? ? 26 6）計算載荷系數(shù) K 根據(jù) ， 7 級精度，查文獻(xiàn) [1]，取 08.1?文獻(xiàn) [1]， ?? K ，從文獻(xiàn) [1]中的硬齒面齒輪欄中查得小齒輪相對支承非對稱布置， 6 級精度， ? ? bK 22 ????? ??? = ? ? 22 ???????? ?=慮齒輪為 7 級精度，取 載荷系數(shù) ???????? ?? 另由文獻(xiàn) [1]，查得 7）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 0/ 3311 ???? 8）計算模數(shù) n 4co 7co ????? ?齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計 ? ?3 2121 c o ?????? ???? 1）確定計算參數(shù) ???????? ?? 27 1]，查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ,6 2 021 M ? ?? 1]，查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 彎曲疲勞安全系數(shù) ? ? M P ???? ?? ? ? M P ???? ??齒輪的? ?加以比較 ? ? 0 1 0 8 1 ????F Y ?? ? 0 0 9 0 2 ????F Y ?2）設(shè)計計算 ? ? ????????? 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=分度圓直徑 。 4co ????? 取 281 ?Z ，則 1402852 ???Z 。 何尺寸計算 28 1） 計算中心距 ? ? ? ? n 1 ??? ??????將中心距圓整為 4682) 按圓整后的中心距修正螺旋角 ? ? ? ? ??? ????? r c c o r c c o s 21 a n? 因 ? 值改變不多，??，?K， 不必修正。 3）計算大、小齒輪的分度圓直徑 n 2 4 514co s ????? ? n 2 614co s ????? ? 4）計算齒輪的寬度 取 722 ? ， 751 ? 主減速器中所有齒輪的基本參數(shù)如下表： 軸 號 高速級齒輪 中間級齒輪 低速級齒輪 齒 數(shù) 24 156 25 140 28 140 法面模數(shù)度圓直徑 74 482 142 794 245 1226 齒根圓直徑 78 135 787 234 1215 齒頂圓直徑 77 485 00 心 距 278 468 736 齒 寬 55 52 90 85 175 172 d 12 4 ???? ?29 螺旋升角 ?輪精度等級 7 級 7 級 7 級 速軸的設(shè)計以及軸的校核 軸上小齒輪的直徑嬌?。?51 ?），采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，軸的材料選用45 號鋼（調(diào)質(zhì)）。 軸的受力簡圖如下： 圖 軸的受力簡圖 圖 在水平面內(nèi)的受力圖 圖 軸在垂直面內(nèi)的受力圖 30 圖 在水平面內(nèi)的彎矩圖 圖 在垂直面內(nèi)的彎矩圖 圖 的合成彎矩圖 圖 的合成轉(zhuǎn)矩圖 圖中： B 4501 ?? C 15022 11 ????? 00? a)計算齒輪的嚙合力 31 F t 1 5 3 3 175 42 0 0 02 0 0 0111 ???? 5 014co s 20t 3 3 1co st ?????? ?? 2 214t a 3 3 1t a ????? ? b)求水平面內(nèi)的支承反力，做水平面內(nèi)的彎矩圖 軸在水平面內(nèi)的受禮簡圖如圖 示 1 1 04501501 5 3 3 11 ????? 0 2 2 15 1 1 01 5 3 3 11 ????? 0?? M ??????? 7 6 6 5 0 01 5 05 1 1 0 軸在水平面內(nèi)的彎矩圖如圖 示 C）求垂直面內(nèi)的支承反力，作垂直面內(nèi)的彎矩圖 軸在垂直面內(nèi)的受力簡圖如圖 示 l 111 ???? 4 50 2 23 5 0 ????=4152N 7501 ????? 0?? M Y ???? 6 2 2 8 0 01504 1 5 2 Y ???? 4 7 9 6 7 9 8 32 d)求支成承反力，作軸的合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖 5 8 422 ??? ?? 0?? M ?? ?? 5 6 62 ? ? ?? ?3 2210?? ? ? ? ? ? ??? = 按經(jīng)驗公式，減速器輸入軸的軸端直徑 ? ? ? ? 2~~??? 參考聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)孔直徑，取減速器高速軸的軸端直徑 0?。 第 5 章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 輥電動機(jī)的確定 側(cè)輥 電動機(jī)選擇 三相異步電動機(jī)，額定功率 11載轉(zhuǎn)速730r/轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 大轉(zhuǎn)矩 輥減速器的確定 在側(cè)輥傳動系統(tǒng)中，側(cè)輥電動機(jī)通過一個單級減速器把扭矩傳到絲桿絲母蝸輪蝸桿傳動副，這樣既達(dá)到了傳遞扭矩的作用，同時也改變了運(yùn)動方向。 33 單級圓柱齒輪減速器：傳動軸線平行，結(jié)構(gòu)簡單，精度易保證，而且應(yīng)用廣泛，直齒一般圓周速度 v=25~50m/s，應(yīng)用于重負(fù)荷場合，但也用語重載低速的場合。 因此我選用了 單級減速器 由于側(cè)輥的上升速度為 80mm/桿的螺 距為 16蝸輪的轉(zhuǎn)速m 10 m 0 ?輪 ，因此， ?總i ，此時單級減速器分得的傳動比為 蝸輪蝸桿分得的傳動比為 28。 輪蝸桿傳動設(shè)計 根據(jù) 10085推薦，采用漸開線蝸桿（ 考慮到蝸桿傳遞的功率不大，速度也很小，故蝸桿采用 45鋼，因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度 45~55輪用鑄錫磷青銅 屬模鑄造。為了 節(jié) 約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而鐵芯用灰鑄鐵 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由文獻(xiàn) [2]查得，傳動中心距 ? ?322 ????????? 1） 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 2T 按 11?z ，估算效率 ，則 ???????? 7 6 528/2 2 5 5 2)確定載荷系數(shù) K 34 因 工作載荷比較穩(wěn)定，故載荷分布不均勻系數(shù) 1??K，由文獻(xiàn) [2]，選取使用系數(shù) K ；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載荷系數(shù) ? ?????? ?A 3)確定彈性影響系數(shù) 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故 160 214)確定接觸系數(shù)?d 和傳動中心距 d /a=文獻(xiàn) [2]中查得?Z= 5)確定許用接觸應(yīng)力 ? ?H? 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度 >45文獻(xiàn) [2]中得蝸輪的基本許用應(yīng)力 ? ? 68' ?? 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 72 ?????? 壽命系數(shù) 08 77 ???則 ? ? ? ? M P ????? ??6）計算中心距 35 ????? ???? 取中心距 a=250 i=28,從文獻(xiàn) [2]中取模數(shù) m=桿分度圓1121 ?d ，這時 由文獻(xiàn) [2]，查得接觸系數(shù) ??Z ，因為 ?? ' ，因此以上計算結(jié)果可用。 1)蝸桿 軸向齒距 直徑系數(shù) q=10;齒頂圓直徑 61 ?；齒根圓直徑 ；分度圓導(dǎo)程角 ?? ；蝸桿軸向齒厚 2） 蝸輪 蝸輪齒數(shù) 302 ?z ； 變位系數(shù) ?x ； 驗算傳動比 3013012 ??? 時傳動比誤差為 830 ??=是允許的。 蝸輪分度圓直徑 ??? 蝸輪喉圓直徑 6 6823 5 02 222 ??????蝸輪齒根圓直徑 02 222 ???????蝸輪咽喉母圓半徑 73662125021 22 ??????? ?T ?? ? ?? 量齒數(shù) s 3322 ???? ??x ， 文獻(xiàn) [2]中查得齒形系數(shù) 螺旋角系數(shù) ?????? ?? ? ? ? ??? '??從文獻(xiàn) 中查得鑄錫磷青銅 造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力? ? 6'?? 。 壽命系數(shù) ??? M P ??? M P ???? ???? 彎曲強(qiáng)度是滿足的 第 6 章 下輥液壓缸的設(shè)計 卷板機(jī)下輥筒的升降我采用液壓傳動的方式來控制，由于下輥筒在運(yùn)動的過程中對速度的要求不高，液壓傳動具有傳動平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，易于實(shí)現(xiàn)自動化的特點(diǎn)。因此在下輥的傳動方式中，我選 擇了采用液壓傳動。 液壓系統(tǒng)額定工作壓力取為 16下輥缸額定推力為每只 60T、行程 70缸能獨(dú)立升降，側(cè)輥缸額定推力為每只 20T，行程 200側(cè)缸既能同步升降，也能以單缸之運(yùn)動補(bǔ)償累積之位移誤差。同步誤差在其有效行程范圍內(nèi)不超過規(guī)定值。側(cè)輥與下輥缸上升速度均在 100mm/可，下降時稍快以提高生產(chǎn)效率。輥徑 200 37 輥液壓系統(tǒng)的工作原理 下輥筒兩端的壓缸在上升的過程中要求一定要同步，在下輥筒上升的過程中要求下輥筒與上輥筒的軸線保持平行，如果在下輥上升的過程中出現(xiàn)一端上升的 速度快，而另一端上升的慢的情況。這樣卷制出來圓筒就會一頭大一頭小的喇叭筒形狀，造成加工缺陷。 我設(shè)計的這套液壓控制系統(tǒng)的工作原理圖（如圖 1示）當(dāng) 1磁鐵帶電時，使得 34磁鐵得電，油缸 A 口進(jìn)油，使得輥?zhàn)觾啥松穑?成下輥筒的上升，若在上升的過程中油缸 1 的一段到達(dá)了指定刻度時，油缸 2 一段尚未到達(dá)，則電磁鐵 3電，油缸 1 停止進(jìn)油，直至油缸 2一端也到達(dá)指定刻度時， 4磁鐵斷電。由此來保證卷板機(jī)在加工過程中，下輥與上輥之間間隙保持一致，實(shí)現(xiàn)下輥的軸線與上輥的軸線始終保持平行。 當(dāng) 2磁鐵帶電時，使 34磁鐵得電， B 口進(jìn)油，使輥?zhàn)酉陆?，A