I摘 要本說(shuō)明書是按照所設(shè)計(jì)的卷板機(jī)內(nèi)容撰寫的，主要包括卷板機(jī)軸輥的受力分析、電動(dòng)機(jī)的選擇、主減速器的設(shè)計(jì)、側(cè)輥傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、下輥液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及對(duì)下輥液壓同步控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。從而保證了下輥在上升的過(guò)程中始終能夠保持兩端同步。四輥卷板機(jī)主要為鍋爐廠輥制鍋爐圓筒而設(shè)計(jì)，它可以用于各種型號(hào)鍋爐圓筒的生產(chǎn)和加工，也在造船、石油化工、航空、水電、裝潢、及電機(jī)制造等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，用以把金屬板料卷制成圓筒、圓錐以及弧形板等各種零件。該四輥卷板機(jī)利用其四個(gè)輥筒的空間布置，最大范圍地減少了剩余直邊的出現(xiàn)、降低了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：四輥卷板機(jī) 輥制 剩余直邊 弧形板IIAbstractThis statement is in accordance with the design cylinder content written mainly include the pressure analysis of cylinder axle roller, electric motors choice, the reducer design, lateral roller drive train system design, the design of the roller hydraulic drive train system on the roller and hydraulic control systems simultaneously conducted research. Thereby ensuring an increase in the course of the roller always able to maintain both simultaneously. The four cylinder roller machine mainly boiler plant roller system designed boilers cones, which can be used for various types of boilers cones production and processing are also shipbuilding, petrochemical, aviation, utilities, furniture, and electrical manufacturing industries widely applied to the metal plate material volumes produced cones, circular cone arc boards and various parts. The four cylinder roller machine use its four roller cylinders space layout, the greatest scope to reduce the margin in the remaining departments, reducing production costs, improving production efficiency.Key words: four-cylinder roller machine Roller machineLeft straight-side Arc boardi目 錄前 言 1第 1 章 緒 論 21.1 卷板的分類及特點(diǎn) 21.2 卷板機(jī)的分類及特點(diǎn) 21.3 W12X2000 型四輥卷板機(jī)的用途 .51.4 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6第 2 章 卷板機(jī)軸輥受力分析 .72.1 作用在卷板機(jī)輥?zhàn)由系膹澢ぞ?72.2 卷板機(jī)的空載扭矩 82.3 四輥卷板機(jī)的卷板力 8第 3 章 電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算 123.1 功率計(jì)算 .123.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 .12第 4 章 主減速器的設(shè)計(jì) .144.1 電動(dòng)機(jī)的確定 .144.2 傳動(dòng)比的分配 .154.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì) .154.4 高速級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .174.4.1 選擇精度等級(jí)，材料和齒數(shù) 174.4.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) .174.4.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 214.4.4 幾何尺寸計(jì)算 214.5 中間級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .22ii4.5.1 選擇精度等級(jí)，材料和齒數(shù) 224.5.2. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 224.5.3.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) .244.5.4 幾何尺寸計(jì)算 264.6 低速級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算： .264.6.1 選擇精度等級(jí)，材料和齒數(shù) 264.6.2. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 274.6.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 294.6.4 幾何尺寸計(jì)算 304.7 高速軸的設(shè)計(jì)以及軸的校核 .32第 5 章 側(cè)輥傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .365.1 側(cè)輥電動(dòng)機(jī)的確定 .365.2 側(cè)輥減速器的確定 .365.3 蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) .36第 6 章 下輥筒液壓缸的設(shè)計(jì) .416.1 下輥液壓系統(tǒng)的工作原理 .416.2 下輥筒液壓缸設(shè)計(jì) .42第 7 章 輥筒軸的強(qiáng)度校核 .47第 8 章 專題論文 .508.1 前言 .508.2 四輥卷板機(jī)工作原理 .508.3 液壓同步控制系統(tǒng)研究及設(shè)計(jì)原理 .528.4.結(jié)論 .53致 謝 54iii參考文獻(xiàn) 551前 言我所設(shè)計(jì)的這臺(tái)四輥卷板機(jī)由四個(gè)輥筒所組成，其中一個(gè)上輥、兩個(gè)側(cè)輥和一個(gè)下輥。最大可以將 40mm 厚、2m 長(zhǎng)的鋼板卷曲成圓柱、圓錐或其一部分。上輥為主傳動(dòng)，由主電動(dòng)機(jī)通過(guò)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(dòng)，通過(guò)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(dòng)，在下輥的兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)側(cè)輥，側(cè)輥可以沿著機(jī)架導(dǎo)軌做傾斜運(yùn)動(dòng)，由側(cè)輥電動(dòng)機(jī)通過(guò)一個(gè)單級(jí)減速器把扭矩傳到絲桿絲母蝸輪蝸桿傳動(dòng)副，這樣既達(dá)到了傳遞扭矩的作用，同時(shí)也改變了運(yùn)動(dòng)方向。在本次設(shè)計(jì)中，我設(shè)計(jì)了一套液壓同步控制系統(tǒng)，通過(guò)控制電磁換向閥的通斷，來(lái)控制下輥兩端液壓缸的同步上升，達(dá)到在下輥上升的過(guò)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(guò)程中一端受力大，一端受力小，使卷出來(lái)的圓筒一端大而一端小的情況發(fā)生。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是一次大型綜合的設(shè) 計(jì)，通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)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(shí)它也是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次檢驗(yàn)。通過(guò)做畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)，也提高了我的動(dòng)手能力。相信他們都是我在未來(lái)工作中能夠用得上的。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。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(shí)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(guò)機(jī)器的冷卷能力或彎曲較大時(shí)，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：四輥式卷板機(jī)和三輥式卷板機(jī)，其中三輥又可以分為對(duì)稱式和不對(duì)稱式兩種。對(duì)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(duì)稱三輥卷板機(jī)減小剩余直邊比較麻煩。（如圖 1.1-2 所示）不對(duì)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(shí)，正反兩次輥制就可以消除直邊問(wèn)題。（如圖 1.1-1 所示）其缺點(diǎn)為：在滾彎時(shí)大大3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。圖 1.1-1 非對(duì)稱式卷板機(jī) 圖 1.1-2 對(duì)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(duì)稱下調(diào)式（機(jī)械或液壓調(diào)節(jié)）；對(duì)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(jiǎn)單、緊湊；剩余直邊小，有時(shí)設(shè)計(jì)成上輥可以沿軸向抽出的結(jié)構(gòu)。它的缺點(diǎn)是：彎板時(shí)，板料有傾斜動(dòng)作，對(duì)熱卷及重型工件不安全，長(zhǎng)坯料必須先經(jīng)初彎，否則會(huì)碰地面。水平下調(diào)式：較四輥卷板機(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(duì)中不如四輥卷板機(jī)方便。橫豎上調(diào)式：如圖 1.1-3，調(diào)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(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易處理。4圖 1.1-3 橫豎上調(diào)式 圖 1.1-4 立式卷板機(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(wú)中部托輥），其中開式又可以分為有反壓力裝置的和無(wú)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(zhǎng)條料等剛性較差的工件時(shí)，沒(méi)有因自重而下榻的現(xiàn)象，板樣測(cè)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(méi)有活動(dòng)軸承機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)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(zhǎng)拆邊機(jī)用，但只能卷制圓心角小于 180 度的弧形板。5圖 1.1-5 閉式卷板機(jī) 圖 1.1-6 四輥卷板機(jī)四輥卷板機(jī)有四個(gè)輥，（如圖 1.1-6 所示）上輥是主動(dòng)輥，下輥可以上下移動(dòng)，用以?shī)A緊鋼板，兩個(gè)側(cè)輥可以沿斜向升降，在四輥卷板機(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(dòng)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(shí)，鋼板可不調(diào)頭。2、 上下輥能夾緊鋼板，防止彎曲時(shí)滑脫。3、 側(cè)輥能起定位作用，在進(jìn)料時(shí)可使鋼板找正。4、便于彎曲錐形件，橢圓形件及仿形加工。綜合以上各種卷板機(jī)的綜合特點(diǎn)，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我選擇了 W12 40X2000 型四輥卷板機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)1.3 W12X2000 型四輥卷板機(jī)的用途W(wǎng)12X2000 型四輥卷板機(jī)是專供金屬板的卷曲和彎曲圓筒之用，是鍋爐、造船、石油化工、水泥、電機(jī)及電器制造業(yè)中的主要設(shè)備之一。在常溫的情況下，它可以將長(zhǎng)達(dá) 2m，厚度達(dá) 40mm 的鋼板彎曲成圓柱面、圓錐面或任意形狀的柱面或其一部分，在加熱的情況下，它可以將長(zhǎng)達(dá) 2m,厚度達(dá) 70mm 的鋼板卷曲成圓柱形或其一部分，它可以對(duì)一些厚度大，用常規(guī)方法無(wú)法彎卷的鋼板進(jìn)行加工，在加工的過(guò)程中它還可以對(duì)金屬板端部進(jìn)行直接彎曲，免去了端部預(yù)彎的工序，這是四輥卷板機(jī)比一般三輥卷板機(jī)優(yōu)越之處。因此，W12X2000 型四輥卷板機(jī)在鍋爐、造船、石油化工、水泥、電機(jī)及電器制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，這種設(shè)備的上市大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了企業(yè)的效益。61.4 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)W12 40X2000 型四輥卷板機(jī)是以上輥為主動(dòng)輥，由主電動(dòng)機(jī)通過(guò)主減速器及聯(lián)軸器，從而帶動(dòng)上輥工作，下輥的作用是提供一定的向上力，（設(shè)該力為夾緊力 W），與上輥一起夾緊所卷鋼板，使上輥與被卷鋼板間產(chǎn)生足夠的摩擦力，在上輥旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠帶動(dòng)鋼板運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)側(cè)輥用以形成卷筒所需的曲率，使板料達(dá)到所需的目的。在我設(shè)計(jì)的這臺(tái)四輥卷板機(jī)中，我采用了由主電動(dòng)機(jī)通過(guò)主減速器以及聯(lián)軸器，從而帶動(dòng)上輥的旋轉(zhuǎn)。而下輥的運(yùn)動(dòng)我采用在下輥的兩端各放一個(gè)液壓缸，通過(guò)液壓缸內(nèi)的液壓油作用于活塞而使下輥能夠?qū)崿F(xiàn)上下的升降運(yùn)動(dòng)，以便夾緊鋼板，用液壓系統(tǒng)來(lái)控制下輥筒的升降以及兩個(gè)液壓缸在上升的過(guò)程中保持同步上升。在下輥的兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)側(cè)輥，兩個(gè)側(cè)輥分別由兩個(gè)電動(dòng)機(jī)通過(guò)兩個(gè)單級(jí)減速器以及聯(lián)軸器帶動(dòng)；兩個(gè)電動(dòng)機(jī)可以分別單獨(dú)控制也可以同時(shí)控制，兩個(gè)側(cè)輥可以沿著機(jī)架導(dǎo)軌做傾斜運(yùn)動(dòng)，通過(guò)絲桿絲母蝸輪蝸桿傳動(dòng)。7第 2 章 卷板機(jī)軸輥受力分析2.1 作用在卷板機(jī)輥?zhàn)由系膹澢ぞ匕辶系淖畲笞冃螐澗?MSWRKM?????????'012板料具有原始曲率半徑 R1 時(shí)的初始變形彎矩Ss????????102式中： 截面的形狀系數(shù)，矩形斷面取1K5.?K材料的相對(duì)強(qiáng)化模數(shù)，對(duì)于 30，35 鋼取0 140W 為橫截面的斷面模數(shù)，矩形截面 ，(B 為材料寬度，6/2?BW?為板材的屈服極限，35 鋼 =250MPa)；則 W=s?s?5103.?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(shí)，得到彎曲的最小半徑。（ ， 為上輥直徑，mm; B 為板材厚度，mm）。21D??1為板材屈服極限 =250MPaS?S?為板料由平板（ ）開始彎曲時(shí)的初始變形彎矩1R??1RswkM?1??57.54026.3023.410?????571. .?82.2 卷板機(jī)的空載扭矩??23214dGMn???式中： 、 、 分別為板料、萬(wàn)向接送和主動(dòng)輥的重量（kg）1G23d-------------主動(dòng)輥軸頸的直徑（mm）------------滑動(dòng)摩擦系數(shù)。用青銅軸套時(shí)，取 =0.05-0.08? ?6313.1406.21.870.1DtLr??????23.dG所以對(duì) 取21?30則： 34 102.7416. ????nM2.3 四輥卷板機(jī)的卷板力側(cè)輥所受的力為 ?sin2????????SRPC= =????????5sin24061.375.9210?53.1.7HP???所 加 液 壓 力輥筒所受到的力為 ?tgSRMa???????29= =?????????254061.37tg5.310則 =HaP??' 5(5.2317).?將板料從平板彎曲到 時(shí)消耗于板料變形的扭矩'R1nM??41'1 an DRM?????????因?yàn)?，??1R所以 77780(2.03.41)1.326nM????消耗于摩擦阻力的扭矩 n ??????????? baHcacaHcan DdPdPPf 22)2(2 ?式中：f----------滾動(dòng)摩擦系數(shù)（mm）滾筒與板料間。冷卷 f=0.8mm 熱卷 f=2 mm，工作輥與支承輥間 f=0.3mm.------0.05?、 、 分別為 a、b、c、輥軸徑，其中 =288mm, adbc ad=240mm, =204mm。b所以將上面數(shù)值代入得： 721.30nM??板料松緊的摩擦阻力 T???????????baHcadHcaT DPPfM22?10?????? ?????? 408210.54281023.51069. 55= 7.送進(jìn)板料所需的拉力 T??21anDMT????24801.013.77????95.31?拉力在軸承中所引起的摩擦損失 ns??aTnsd???148025.10.3.77??56.71?機(jī)器送板料的總力矩 PM2)(1aHapD???式中； -----------輥筒與未加工板料見滑動(dòng)摩擦系數(shù) =0.21 1???24807.023.555??p 73.?驅(qū)動(dòng)扭矩 4321nnn MM?? 5377 1072.69.10.3. ???4作用在卷板機(jī)輥?zhàn)由系膲毫Γ◤澢Γ?KNthbPs 62.7585804222??????式中： --------鋼板材料的屈服極限s11b---------鋼板的寬度(m)h---------鋼板厚度(mm)t----------兩側(cè)輥間的中心距（mm）作用在卷板機(jī)輥?zhàn)由系膹澢ぞ?rhbDMsK1422????式中：D------ 輥?zhàn)虞伾碇睆絩-------能夠卷最小鋼管直徑則： mkNk ?????29.34104250812第 3 章 電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算3.1 功率計(jì)算 ??12????????????????DvdfPMNK確定式中各參數(shù)的值：f--------輥?zhàn)优c鋼板的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，鋼板為 0.0008d---------輥筒的軸徑v---------輥身線速度---------傳動(dòng)效率，0.68---0.80?--------輥?zhàn)虞S承處摩擦系數(shù)，滑動(dòng)軸承為 0.05—0.07? 65.0148.2.07.08.62.759.34 ??????? ???????????N= KW8.考慮到工作機(jī)器的安全系數(shù)，取功率為 45KW 的主電動(dòng)機(jī)。3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇由于四輥卷板機(jī)在工作中沒(méi)有什么特殊的要求，因此在本次設(shè)計(jì)中我選用Y 系列的電動(dòng)機(jī)。Y 系列的電動(dòng)機(jī)具有效率高，性能好，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(chǎng)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(dòng)機(jī)。13根據(jù)前面計(jì)算的結(jié)果，主電動(dòng)機(jī)選擇 Y280M-8 型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率 45KW，滿載轉(zhuǎn)速 740r/min，額定轉(zhuǎn)矩 1.8，最大轉(zhuǎn)矩 2.0，質(zhì)量 592kg.14第 4 章 主減速器的設(shè)計(jì)4.1 電動(dòng)機(jī)的確定按照設(shè)計(jì)要求以及工作條件選用 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)，臥式封閉結(jié)構(gòu)，電壓 380V。電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇，根據(jù)前面計(jì)算的結(jié)果，主電動(dòng)機(jī)選擇 Y280M-8 型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率 45KW，滿載轉(zhuǎn)速 740r/min，額定轉(zhuǎn)矩 1.8，最大轉(zhuǎn)矩2.0，質(zhì)量 592kg.減速器中各部分的傳動(dòng)效率如下：----聯(lián)軸器效率， =0.99c?c?----閉式圓柱齒輪傳動(dòng)效率， =0.97g g----一對(duì)滾動(dòng)軸承效率， =0.99b b----主輥的傳動(dòng)效率， =0.96cy?cy?則各部分的傳動(dòng)效率： c?01=0.99η12= =gb?2gb9603.7.90??=3 =gb?4 9603.7.90=w???=總 832.096.03.96.03.9??工作輥的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速15= 取 =4r/minwnmin/98.34061r???w4.2 傳動(dòng)比的分配總傳動(dòng)比 =總i185470?wmn由傳動(dòng)方案可知：； 10i145i所以本設(shè)計(jì)的三級(jí)減速器的總傳動(dòng)比為 ,185?i主減速器傳動(dòng)系統(tǒng)各級(jí)傳動(dòng)比的分配如下：10?i5.62i6.23i34i45i4.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)1.傳動(dòng)系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下：0 軸：（電動(dòng)機(jī)軸）min/7400rn?kwp5mNnT????74.580901 軸：（減速器的高速軸）min/7401rin?kwp5.49.50????16mNiT????? 93.574.0174.58011?2 軸（減速器的中間軸）in/85.3.612rinkwp78.42960.4?????mNiT ?6.35.53.71223 軸（減速器的另一根中間軸） min/3.06.5823rin??kwp8.419.74???mNiT ???7.92603.5.82334 軸（減速器的低速軸） min/06.45.34rinkwp45.39.81?????mNiT ?04.263.07.2344將上述計(jì)算結(jié)果和傳動(dòng)比及傳動(dòng)效率匯總?cè)绫?4-117表 4-1電 動(dòng) 機(jī) 三 級(jí) 圓 柱 齒 輪 減 速 器軸 號(hào) 0 軸 1 軸 2 軸 3 軸 4 軸轉(zhuǎn)速n(r/min)740 740 113.85 20.33 4.066功率P（kw）45 44.55 42.78 41.08 39.45轉(zhuǎn)矩T（Nm）580.74 574.93 3588.68 19298.77 92663.04L 兩軸聯(lián)接件、傳動(dòng)件聯(lián)軸器 齒輪 齒輪 齒輪傳動(dòng)比 i 1 6.5 5.6 5傳動(dòng)效率 η 0.99 0.9603 0.9603 0.96034.4 高速級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.4.1 選擇精度等級(jí)，材料和齒數(shù)（1）材料及熱處理。由表 10-1 選得大、小齒輪的材料均為 40Cr 并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為 48—55HRC。表面淬火，輪齒變形不大，故精度等級(jí)、大小齒輪的齒數(shù)以及螺旋角分別為：精度等級(jí)為 7 級(jí)，小齒輪齒數(shù)、大齒輪的齒數(shù) 。241?Z1562?Z（2）選取螺旋角，初選螺旋角 ?4?184.4.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) ??3 212???????????HEdt ZuTk????(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：1.試選 6.1?tk2. 由文獻(xiàn)[1]，選取區(qū)域系數(shù) 43.2?HZ3.由文獻(xiàn)[1]，查得 78.01??1??78.?4.因大、小齒輪均為硬齒面，故宜選取小的齒寬系數(shù)， 7.0?d?5.由文獻(xiàn)[1]，查得 。MPaH102lim1li??6.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力（失效概率 1%，安全系數(shù) S=1）??SKHN9.1li1????Pa10455.02lim22 ??=??H??MH.71???7.小齒輪的轉(zhuǎn)矩 NT?57493018.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ??91 10.3508260 ?????hjLnN9922 14.5/0.3/?i由文獻(xiàn)[1]，查得 .1HNK.02HN2）試算小齒輪的分度圓直徑19=70.53mm321 5.1078943.25.678.104932?????????td3)計(jì)算圓周速度 smndvt /3.210643106?????4）計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) ntmdt 37.495.71???85.21cos.0cos1?????Ztnt?4.685.225.??ntmh74.6/39/?b5）計(jì)算縱向重合度 ?? 34.125.07.318.0tan18.01 ???????Zd6）計(jì)算載荷系數(shù) K根據(jù) ，7 級(jí)精度，查文獻(xiàn)[1]，取 ，由文獻(xiàn)[1]，查smv/3.2 8.vK得 ，從文獻(xiàn)[1]中的硬齒面；齒輪欄中查得小齒輪相對(duì)支承非4.1??FHK對(duì)稱布置，6 級(jí)精度， 時(shí)，34.1??HK??bdH 32106.6.02.5. ??????= =1.2237.49.71.0.1?考慮齒輪為 7 級(jí)精度，取 ，故載荷系數(shù)25??HK8.1.408.??????VAK20另由文獻(xiàn)[1]，查得 。26.1??HK7）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 mdtt 56.74.1/8953.70/31 ??8）計(jì)算模數(shù) Zmn 01.324cos6.cos1??????321sFsadn YTK???????1）確定計(jì)算參數(shù)1.計(jì)算載荷系數(shù) 923.16.409.1????????FVAKK2.由文獻(xiàn)[1]，查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ,021MPaFE?3.由文獻(xiàn)[1]，查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ，85.0FN8.NK4.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù) ，4.?S?? PaSKFENF 3.764.1285011????M1.89.22?5.計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較??FSaY?019.43.7652811???FSa??4892?FSaY?214.4.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ??mmn 038.19.78.124.04cos593.123 2??????對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 與齒根彎曲疲勞n強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=3，取分度圓直徑 。d56.741?107.243cos56.74cos1 ?????nmdZ?取 ，則 。21.2Z4.4.4 幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算中心距 ????mmZan 35.27814cos256cos21 ????????將中心距圓整為 278mm.2) 按圓整后的中心距修正螺旋角 ??????????? 78.1324156arcos2arcos1Zn?因 值改變不多， ， ， 等不必修正。???KH1） 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 mmZdn23.741cos1??????n.8562?222） 計(jì)算齒輪的寬度取 ，mB52?514.5 中間級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.5.1 選擇精度等級(jí)，材料和齒數(shù)1）材料及熱處理。由表 10-1 選得大、小齒輪的材料均為 40Cr 并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為 48—55HRC。1）表面淬火，輪齒變形不大，故精度等級(jí)、大小齒輪的齒數(shù)以及螺旋角分別為：精度等級(jí)為 7 級(jí)，小齒輪齒數(shù) 、大齒輪的齒數(shù)261?Z。456.2??Z2）選取螺旋角，初選螺旋角 ?4?4.5.2. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) ??3 212???????????HEdt ZuTk????1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：1.試選 6.?tk2. 由文獻(xiàn)[1]，選取區(qū)域系數(shù) 43.2?HZ3.由文獻(xiàn)[1]，查得 7.01??1??7.?4.因大、小齒輪均為硬齒面，故宜選取小的齒寬系數(shù)， 6.0?d?mdb96.23.7401????235.由文獻(xiàn)[1]，查得 。MPaH102lim1li??6.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力（失效概率 1%，安全系數(shù) S=1）??SKNH 5696.1li1 ????PaH10788.02lim22 ??=??H??M651???7.小齒輪的轉(zhuǎn)矩 NT?3586028.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ??91 10.35082174?????hjLnN9922 .56/0.3/?i由文獻(xiàn)[1]，查得 .1HNK8.02HN2）試算小齒輪的分度圓直徑=135.34mm321 1056.943674.160582??????????td3)計(jì)算圓周速度 smnvt /8.106.33106??????3） 計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) ntmdt 2.834.5.1??561cos.cos1 ?????Ztnt?7.052.5.2??ntmh245.746/3.9/?hb4） 計(jì)算縱向重合度 ?? 240.15.6.0318.tan18.01 ??????Zd5） 計(jì)算載荷系數(shù) K根據(jù) ，7 級(jí)精度，查文獻(xiàn)[1]，取 ，由文獻(xiàn)[1]，smv/3.2 8.vK查得 ，從文獻(xiàn)[1]中的硬齒面齒輪欄中查得小齒輪相對(duì)支4.1??FH承非對(duì)稱布置，6 級(jí)精度， 時(shí)；34.1??HK??bKdH 32106.6.02.5.1??????= =1.302.80.?考慮齒輪為 7 級(jí)精度，取 ，故載荷系數(shù)301??HK9.15.48.??????VAK另由文獻(xiàn)[1]，查得 。26.1?H6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 331/5.4.8/1.60.2ttdKm???7） 計(jì)算模數(shù) Zmn 31.524cos0.1cos1 ????254.5.3.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ??321cosFsadn YZTKm????????1）確定計(jì)算參數(shù)1.計(jì)算載荷系數(shù) 923.16.409.1????????FVAKK2.由文獻(xiàn)[1]，查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ,6021MPaFE?3.由文獻(xiàn)[1]，查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ，89.0FN9.NK4.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù) ，4.?S?? PaSKFENF 34.16289011????M07.22?5.計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較??FSaY?015.394.621???FSa??6.78.2?FSaY?2）設(shè)計(jì)計(jì)算 ??mmn 54.01.74.126.0cos8359.13 2??????對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 與齒根彎曲疲勞n強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=3，取分度圓直徑 。d56.741?