【正文】 .......................................................................................................................................... 46 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................................ 47 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 1 頁(yè) 1 緒論 概述 機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的中流砥柱，在國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力中具有非常重要的作用和地位。因此，決定了機(jī)械裝備設(shè)計(jì)在整個(gè)機(jī)械制造業(yè)中舉足輕重的地位。 卷板機(jī)的分類(lèi)，國(guó)外通常以工作輥的配置方式來(lái)劃分，國(guó)內(nèi)一般以工作輥數(shù)量及調(diào)節(jié)方式等做為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行混合分 類(lèi)。 圖 11 卷板機(jī)工作原理圖 選擇對(duì)稱(chēng)上調(diào)式三輥卷板機(jī)說(shuō)明卷板的工作原理，如圖 11。卷制時(shí)，板料被送入上下輥之間，板材的下表面與兩個(gè)下輥的最高點(diǎn)相接觸，當(dāng)上輥下壓并超過(guò)材料的屈服極限時(shí)，板材便產(chǎn)生塑性變形，形成一段弧線(xiàn)。八十年代中，該廠又推出全液壓四輥卷板機(jī)和液壓水平下調(diào)式三輥卷板機(jī)，這兩種機(jī)型即可一次上料完成簡(jiǎn)體成形，又可對(duì)簡(jiǎn)體進(jìn)行焊接后的校圓，工作效率得到了顯著的提高。該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊合理，重量輕，受到市場(chǎng)的廣泛歡迎。卷板機(jī)制造業(yè)的技術(shù)革命，將引起裝備市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)變化，最終將促進(jìn)我國(guó)機(jī)械加 工工業(yè)的發(fā)展。 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 4 頁(yè) 2 機(jī)構(gòu)方案的論證及確定 在選擇卷板機(jī)構(gòu)類(lèi)型時(shí)，首先要確保需要卷制的板材在其工藝范圍以?xún)?nèi)，還要保證卷制的加工精度，同時(shí)要考慮到其生產(chǎn)率﹑制造維修難易程度﹑經(jīng)濟(jì)性等。 （ 2）不對(duì)稱(chēng)式三輥卷板機(jī) 上輥位于下輥 之上而略偏移，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)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(lái)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(yán)重，操作技術(shù)不易掌握。 而不對(duì)稱(chēng)式相比對(duì)稱(chēng)式結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，操作不方便。 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè) 計(jì) 方案的論證 實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)稱(chēng)為主傳動(dòng)系統(tǒng)。 ②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)制造、安裝要求不高，工作時(shí)不需要潤(rùn)滑，成本 低。 ②工作可靠，壽命長(zhǎng)。 ②與齒輪傳動(dòng)相比，制造與安裝精度要求較低，成本低。通過(guò)以上分析，我們選擇由帶傳動(dòng)作為高速級(jí)、齒輪傳動(dòng) 作為低速級(jí)的三級(jí)傳動(dòng)。 類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 電動(dòng)機(jī)分交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)兩種。 功率的計(jì)算 （ 1）已知設(shè)計(jì)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(dòng)力矩為： mkNTTT nn ?????? 主傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)效率 4321 ????? ? ，其中 1? 、 2? 、 3? 、 4? 分別為帶傳動(dòng)、減速器傳皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 10 頁(yè) 動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和軸承的傳動(dòng)效率。 則電動(dòng)機(jī)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(duì)于三相交流異步電動(dòng)機(jī)，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(dòng)中，根據(jù)傳動(dòng)帶的橫截面形狀的不同又可分為平帶傳動(dòng)、圓帶傳動(dòng)、 V 帶傳動(dòng)和多楔帶傳動(dòng)。 （ 3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 d 并驗(yàn)算帶速 v ① 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d 。根據(jù)式（ 815a)??3 ,計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 2dd ， mmmmdid dd 4 7 61 4 ???? （ 314） 根據(jù)表 88??3 ，圓整為 mmdd 5002 ? 。 （ 7）計(jì)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(zhǎng)度質(zhì)量： mkgq /? ，所以： NNqvzvK PKF ca )(500)(500)(22m i n0????? ????????? （ 321） （ 8）計(jì)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(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 13 頁(yè) 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及幾何尺寸計(jì)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(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 14 頁(yè) n— 帶輪的轉(zhuǎn)速， min/r ； az — 輪輻數(shù)。 型號(hào)的選用計(jì)算 （ 1）機(jī)械強(qiáng)度的校核計(jì)算 減速器的實(shí)際輸入功率 kWPP W ?? ，查表 142??4 和表 143??4 ，得工況系數(shù) ?AK計(jì)算輸入功率 kWkWKPP AWC ???? 。1 ????? 所以 355ZSZ 型滿(mǎn)足機(jī)械強(qiáng)度要求。 ??? 型減速器的相關(guān)尺寸如下表 34，表 35。 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及熱處理方法 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)； 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(jí)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(duì)半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，為保證齒根有足夠的彎曲疲勞強(qiáng)度，應(yīng)適當(dāng)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)值 14?m 。工作中帶動(dòng)板材在卷制過(guò)程中的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，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(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 20 頁(yè) 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(shí)際用途，確定為圓頭（ A 型）普通平鍵。 表 36 鍵的公稱(chēng)尺寸及鍵槽尺寸 鍵的公 稱(chēng)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(chēng) 尺寸 偏差 公稱(chēng) 尺寸 偏差 min max 32 18 140 11 + 0 + 0 連接強(qiáng)度計(jì)算 平鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)， 其主要失效形式是工作面被壓潰。 即一個(gè)鍵就可滿(mǎn)足擠壓強(qiáng)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(dòng)軸承。輔傳動(dòng)系統(tǒng)即將電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為上輥的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)于此類(lèi)型運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)，機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)都得到了廣泛應(yīng)用。結(jié)合輔運(yùn)動(dòng)低速短行程及自鎖性的特點(diǎn)，我們低速極選用蝸桿傳動(dòng)加絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，高速極選用減速器。 轉(zhuǎn)速的選擇 在綜合考慮了電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的性能、尺寸、重量和價(jià)格等因素后，選擇同步轉(zhuǎn)速為min/1000r 。螺旋傳動(dòng)按螺紋間摩擦狀態(tài)可分為滑動(dòng)螺旋、滾動(dòng)螺旋與精壓螺旋。鋸齒形螺紋傳動(dòng)效率高、牙根強(qiáng)度高，與上輥受力情況相符。 設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）耐磨性計(jì)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(qiáng)：ppmmNmmNnHd Fp ???? ??? 22312/?? （ 45） （ 2）自 鎖性計(jì)算 導(dǎo)程 mmmmnpS 881 ???? （ 46） 查表 1117??6 ，摩擦因數(shù) ?f ，牙型角 ?30?? ； 當(dāng)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(dāng)量應(yīng)力：Ptca dMdF ??? ??????????????????? 233223 34 （ 411） （ 4）螺母螺紋強(qiáng)度校核 由于螺母材料強(qiáng)度低于螺桿，只需校核螺母螺紋強(qiáng)度。 幾何尺寸計(jì)算 參照表 57??4 ，得 出滑動(dòng)螺旋的相關(guān)幾何尺寸。為此我們選擇單級(jí)展開(kāi)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(fù)荷率系數(shù) ?K ；由圖 143??4 ，自然通風(fēng)下環(huán)境溫度系數(shù) ?K ；由表 。1 ????， 因?yàn)?CPP 139。 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 28 頁(yè) 而具體 的傳動(dòng)比數(shù)值需要按實(shí)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(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 27 頁(yè) 查表 1116??6 ，知 S? 在螺桿每米長(zhǎng)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(qiáng)，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(diǎn) 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(dòng)螺旋。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表 41。 1— 上輥 2— 電動(dòng)機(jī) 3— 聯(lián)軸器 4— 齒輪減速器 5— 絲杠螺母?jìng)鲃?dòng) 6— 蝸桿傳動(dòng) 圖 41 輔運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 輔電動(dòng)機(jī)的選擇 類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 與主 電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式相同，但其功率比主電動(dòng)機(jī)降低一個(gè)等級(jí)，查表 161??4 ，選擇為 Y 系列（ IP44）封閉式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。為此，我們選擇機(jī)械傳動(dòng)。