【正文】 .......................................................................................................................................... 46 參考文獻 ............................................................................................................................................ 47 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 1 頁 1 緒論 概述 機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的中流砥柱，在國家經(jīng)濟實力中具有非常重要的作用和地位。因此，決定了機械裝備設(shè)計在整個機械制造業(yè)中舉足輕重的地位。 卷板機的分類，國外通常以工作輥的配置方式來劃分，國內(nèi)一般以工作輥數(shù)量及調(diào)節(jié)方式等做為標準進行混合分 類。 圖 11 卷板機工作原理圖 選擇對稱上調(diào)式三輥卷板機說明卷板的工作原理，如圖 11。卷制時，板料被送入上下輥之間，板材的下表面與兩個下輥的最高點相接觸，當上輥下壓并超過材料的屈服極限時，板材便產(chǎn)生塑性變形，形成一段弧線。八十年代中，該廠又推出全液壓四輥卷板機和液壓水平下調(diào)式三輥卷板機，這兩種機型即可一次上料完成簡體成形，又可對簡體進行焊接后的校圓，工作效率得到了顯著的提高。該機結(jié)構(gòu)緊湊合理，重量輕，受到市場的廣泛歡迎。卷板機制造業(yè)的技術(shù)革命，將引起裝備市場的結(jié)構(gòu)變化，最終將促進我國機械加 工工業(yè)的發(fā)展。 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 4 頁 2 機構(gòu)方案的論證及確定 在選擇卷板機構(gòu)類型時，首先要確保需要卷制的板材在其工藝范圍以內(nèi)，還要保證卷制的加工精度，同時要考慮到其生產(chǎn)率﹑制造維修難易程度﹑經(jīng)濟性等。 （ 2）不對稱式三輥卷板機 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 21。上下輥夾持力使工件受氧化壓傷嚴重，操作技術(shù)不易掌握。 而不對稱式相比對稱式結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，操作不方便。 主傳動系統(tǒng)的設(shè) 計 方案的論證 實現(xiàn)主運動的傳動系統(tǒng)稱為主傳動系統(tǒng)。 ②結(jié)構(gòu)簡單，對制造、安裝要求不高，工作時不需要潤滑，成本 低。 ②工作可靠，壽命長。 ②與齒輪傳動相比，制造與安裝精度要求較低，成本低。通過以上分析，我們選擇由帶傳動作為高速級、齒輪傳動 作為低速級的三級傳動。 類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 電動機分交流電動機和直流電動機兩種。 功率的計算 （ 1）已知設(shè)計參數(shù) 工作輥材料為 Cr40 ，最大卷板厚度 mm10?? ,最大卷板寬度 mmB 2020? ，板材屈服極限 Mpas 245?? ，卷板速度 min/5mVb ? ，上輥升降速度 smmVs /? 。卷管截面上受力情況和彎曲應(yīng)力分布如圖 32。 因此，下輥驅(qū)動力矩為： mkNTTT nn ?????? 主傳動系統(tǒng)的總傳動效率 4321 ????? ? ，其中 1? 、 2? 、 3? 、 4? 分別為帶傳動、減速器傳皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 10 頁 動、齒輪傳動和軸承的傳動效率。 則電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為： m i n/)9 9 5 4~316(m i n/)1 2 6 0~40( rrinn gd ??? 對于三相交流異步電動機，同一功率有 4 種同步轉(zhuǎn)速。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表 31。在摩擦型帶傳動中，根據(jù)傳動帶的橫截面形狀的不同又可分為平帶傳動、圓帶傳動、 V 帶傳動和多楔帶傳動。 （ 3）確定帶輪的基準直徑 d 并驗算帶速 v ① 初選小帶輪的基準直徑 1d 。根據(jù)式（ 815a)??3 ,計算大帶輪的基準直徑 2dd ， mmmmdid dd 4 7 61 4 ???? （ 314） 根據(jù)表 88??3 ，圓整為 mmdd 5002 ? 。 （ 7）計算單根 V 帶的初拉力的最小值 min0)(F 由表 83??3 得 B 型帶的單位長度質(zhì)量： mkgq /? ，所以： NNqvzvK PKF ca )(500)(500)(22m i n0????? ????????? （ 321） （ 8）計算壓軸力 pF 壓軸力的最小值為： NNFzFop 31782152s i n273622s i n)(2)( 1m i nm i n ???????? （ 322） 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 13 頁 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計及幾何尺寸計算 （ 1）小帶輪相關(guān)尺寸 小帶輪 mmdd 1401 ? ，由于 mmdD d 1 ?? ，采用腹板式。 ① 輪轂和輪輻的尺寸： 大帶輪 2dd ，可查得外徑 mmda 5072 ? ，軸的直徑 mmd 60? 為圓柱齒輪減速器輸入軸直徑， mmmmdd 1 2 0~1 0 860)2~()2~(1 ???? ，取 mmd 1151 ? （ 326） mmmmdL 1 2 0~9060)2~()2~( ???? ，取 mmL 100? （ 327） mmmmfeB 1 1 ??????? mmb 191 ? ， mmmmbb 12 ???? （ 328） mmmmnzPha 331 ????? （ 329） 式中： P — 傳遞的功率， kW ； 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 14 頁 n— 帶輪的轉(zhuǎn)速， min/r ； az — 輪輻數(shù)。 型號的選用計算 （ 1）機械強度的校核計算 減速器的實際輸入功率 kWPP W ?? ，查表 142??4 和表 143??4 ，得工況系數(shù) ?AK計算輸入功率 kWkWKPP AWC ???? 。1 ????? 所以 355ZSZ 型滿足機械強度要求。 ??? 型減速器的相關(guān)尺寸如下表 34，表 35。 選定齒輪類型、精度等級、材料及熱處理方法 選用直齒圓柱齒輪傳動； 由表 837??4 ，選擇齒輪材料為 Cr40 ，調(diào)質(zhì)處理，硬度 HBSHB 270? ； 查表 848??4 ，選用 8 級精度。 作用于齒輪的轉(zhuǎn)矩： mmNmmNnPT g ???????? 66 齒輪做懸臂布置，由表 107??3 選取齒寬系數(shù) ?d? ， 對半開式齒輪傳動，為保證齒根有足夠的彎曲疲勞強度，應(yīng)適當減少齒數(shù)，一般取20~17?z ，則選取 18?z 。故載荷系數(shù)： 5 9 ?????? ?? FFVA KKKKK （ 345） 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的模數(shù)： mmmmKKmm tt 33 ??? （ 346） 查表 82??5 取第二系列標準值 14?m 。工作中帶動板材在卷制過程中的不斷轉(zhuǎn)動，期間受到一定的扭矩。 剛度校核 （ 1）彎曲剛度校核 下輥的受力變形如圖 35，根據(jù)表 42??7 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 20 頁 圖 35 下輥的受力變形 得： EIqLBA 2431??? ?? 最大撓度： mmmmEIqLy 83442m a x ????? ???? （ 356） 式中： 48444441 )(64220)1(64 mmmmdI ?????? ??? 由表 155??3 得允許撓度 ? ? mmmmLy ???? ， ? ?yy ?max 。根據(jù)實際用途，確定為圓頭（ A 型）普通平鍵。 表 36 鍵的公稱尺寸及鍵槽尺寸 鍵的公 稱尺寸（ mm） 鍵槽尺寸（ mm） b h C L 軸槽深 t 轂槽深 1t 圓角半徑 r 公稱 尺寸 偏差 公稱 尺寸 偏差 min max 32 18 140 11 + 0 + 0 連接強度計算 平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時， 其主要失效形式是工作面被壓潰。 即一個鍵就可滿足擠壓強度要求。由于下輥的工作情況為低速重載，則選用整體式徑向滑動軸承。輔傳動系統(tǒng)即將電動機的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為上輥的直線運動，對于此類型運動的驅(qū)動，機械傳動和液壓傳動都得到了廣泛應(yīng)用。結(jié)合輔運動低速短行程及自鎖性的特點，我們低速極選用蝸桿傳動加絲杠螺母傳動，高速極選用減速器。 轉(zhuǎn)速的選擇 在綜合考慮了電動機和傳動系統(tǒng)的性能、尺寸、重量和價格等因素后，選擇同步轉(zhuǎn)速為min/1000r 。螺旋傳動按螺紋間摩擦狀態(tài)可分為滑動螺旋、滾動螺旋與精壓螺旋。鋸齒形螺紋傳動效率高、牙根強度高，與上輥受力情況相符。 設(shè)計計算 （ 1）耐磨性計算 通常情況下，傳力螺旋的主要失效形式是螺旋表面的磨損、螺桿的拉斷或 剪斷以及螺紋牙根部的剪斷及彎斷。 ????? PHn （ 43） 基本牙型高度： mmmmPH ???? （ 44） 則，工作壓強：ppmmNmmNnHd Fp ???? ??? 22312/?? （ 45） （ 2）自 鎖性計算 導(dǎo)程 mmmmnpS 881 ???? （ 46） 查表 1117??6 ，摩擦因數(shù) ?f ，牙型角 ?30?? ； 當量摩擦角： ?? 230c o s r c t a n2c o sa r c t a n39。2) a n()t a n(21???? （ 410） 當量應(yīng)力：Ptca dMdF ??? ??????????????????? 233223 34 （ 411） （ 4）螺母螺紋強度校核 由于螺母材料強度低于螺桿，只需校核螺母螺紋強度。 幾何尺寸計算 參照表 57??4 ，得 出滑動螺旋的相關(guān)幾何尺寸。為此我們選擇單級展開式中硬齒面圓柱齒輪減速器。 （ 2）校核熱功率 功率利用率 %%100 ???PP W，查圖 141??4 ，得額定功率利用系數(shù) ?K ； 由圖 142??4 得負荷率系數(shù) ?K ；由圖 143??4 ，自然通風下環(huán)境溫度系數(shù) ?K ；由表 。1 ????， 因為 CPP 139。 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 28 頁 而具體 的傳動比數(shù)值需要按實際情況選擇。 得： mmmmSF 233 ??? ????? ?， mmmmS M 243 23 ??? ????? ? 導(dǎo)程的總變形量： mmmmSSS MF ???????? （ 418） 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 27 頁 查表 1116??6 ，知 S? 在螺桿每米長的允許螺距變形量之內(nèi)。??? ，故自鎖可靠。 外螺紋中徑：ppFd ? ? （ 41） 式中： NFF 331 ????? — 軸向載荷； 2/18 mmNpp ? — 螺紋副許用 壓強，查表 1119??6 ； ?? 值可根據(jù)螺母的形式選定，整體式螺母取 ~ ??6 。 材料及熱處理 螺桿材料選用 45 鋼 ,調(diào)質(zhì)處理，查表 32??4 得屈服點 MPas 370?? ，由表 11110??6 得許用彎曲應(yīng)力 MPabp 92?? ，許用剪應(yīng)力 MPap 92?? 。因此，我們選擇滑動螺旋。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表 41。 1— 上輥 2— 電動機 3— 聯(lián)軸器 4— 齒輪減速器 5— 絲杠螺母傳動 6— 蝸桿傳動 圖 41 輔運動傳動系統(tǒng)簡圖 輔電動機的選擇 類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 與主 電動機的類型和結(jié)構(gòu)形式相同，但其功率比主電動機降低一個等級，查表 161??4 ，選擇為 Y 系列（ IP44）封閉式籠型三相異步電動機。為此，我們選擇機械傳動。