【導(dǎo)讀】出用于卷制最大厚度為10mm、最大寬度為2020mm鋼板的卷板機。本文首先簡單介紹了卷板機的分類、工作。原理及在我國的發(fā)展情況。結(jié)合任務(wù)書要求，通過對常用機構(gòu)類型的論證，選擇了本課題的對稱式三輥卷。由分析整個卷板運動，將其分為主運動和輔運動。論證確定了主運動和輔運動的傳動系統(tǒng)方案后，經(jīng)過計算工作機構(gòu)的工作功率及運動參數(shù)，選擇電動機的型號。設(shè)計和校核工作機構(gòu)的材料和尺寸后，對軸、軸承、聯(lián)軸器。和鍵進行設(shè)計計算，最后簡述了機架的設(shè)計。

　　

【正文】 承和滾動摩擦軸承。滾動軸承起動阻力小、摩擦系數(shù)小，且已標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)用廣泛。滑動軸承多用于特大沖擊振動、轉(zhuǎn)速高、 徑向尺寸受到限制或必須剖分安裝的場合。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。 設(shè)計計算 （ 1）選擇軸承寬徑比 dB/ 根據(jù)機床常用的寬徑比范圍，取寬徑比 1/ ?dB ； 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 22 頁 軸承寬度： mmDdBB 120)/( 2 ??? （ 360） （ 2）計算軸徑圓周速度： smsmnDv g /?????? ?? （ 361） （ 3）計算軸承工作壓力： MP aMP aBDFp 322 ????? （ 362） smM P asmM P apv /????? （ 363） 查表 122??3 ，在滿足 ??vv? 、 ? ?pp? 、 ? ?pvpv? 條件下，選擇整體軸套材料為 110PZCuSn 。 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 23 頁 4 輔運動系統(tǒng)的設(shè) 計 輔運動是指上輥在圖 11 中上下升降的運動，以下對構(gòu)成系統(tǒng)的各部分進行論證設(shè)計。 輔傳動系統(tǒng)的設(shè)計 方案的論證 輔運動屬于直線運動。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。通過對卷板機生產(chǎn)廠家的調(diào)研，卷制本課題最大卷板厚度 mm10?? 薄鋼板的輔傳動系統(tǒng)基本采用機械傳動，而液壓傳動僅廣泛應(yīng)用于 mm30?? 的情況，并且液壓裝置制造要求精度高、成本高。為此，我們選擇機械傳動。 直線運功的機械傳動機構(gòu)，常用的有齒輪齒條傳動、蝸桿齒條傳動和絲杠螺母傳動。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。傳動系統(tǒng)簡圖如圖 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。 功率的計算 上輥的有效功率為 kWkWVFP sW ???? 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 24 頁 從電動機到上輥間的總效率為： 2254322214232151 ????????? ????????????? 其中， 1? 、 2? 、 3? 、 4? 、 5? 分別為聯(lián)軸器、軸承、蝸桿傳動、絲杠螺母傳動和圓柱齒輪減速器的傳動效率，查表 117??4 有 ?? 、 ?? 、 ?? 、 ?? 、 ?? ， 所以電動機所需工作功率為 kWkWPP Wd ??? ??。 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 。 最后選定主電動機型號為 6100 ?LY 。其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表 41。 表 41 6100 ?LY 型電動機技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 額定功率 (kW) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 電流 (A) 效率 (%) 功率因數(shù) cosψ 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)電流額定電流 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 2GD 重量 （ kg) Y100L6 940 33 絲杠螺母傳動的設(shè)計 類型的選擇 絲杠螺母傳動是以傳遞動力為主的傳力螺旋，屬于螺旋傳動。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。由于滑動螺旋結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，傳動平穩(wěn)，能自鎖，廣泛用于金屬切削機床的進給和分度機構(gòu)的傳導(dǎo)螺旋以及摩擦壓力機、千斤頂?shù)膫髁β菪?。因此，我們選擇滑動螺旋。 滑動螺旋的螺紋有梯形、鋸齒形和矩形。鋸齒形螺紋傳動效率高、牙根強度高，與上輥受力情況相符。因此確定為 ?30 鋸齒形螺紋。 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?? 。重載低速，螺母材料選用 310FeZCuAl ，皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 25 頁 查表 11110??6 知 MPabp 50?? ， MPap 35?? 。 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。設(shè)計時通常以耐磨性計算和強度計算確定螺旋傳動的主要尺寸。 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 。 得： mmmmd 32 ????； 查表 57??4 ，已知 Pdd ?? ，選定外螺紋大徑，即公稱直徑 mmd 48? ，螺距 mmP 8? ， 螺母高度： mmmmdH ???? ? （ 42） 旋合圈數(shù)： 12~ 39。 ????? 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(dāng)量摩擦角： ?? 230c o s r c t a n2c o sa r c t a n39。 ??? ?? f （ 47） 螺紋升角： ? 8a rc t a na rc t a n 2 ??? ??? dS （ 48） 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 26 頁 39。??? ，故自鎖可靠。 （ 3）校核螺桿強度 外螺紋小徑： mmmmPdd 3 5 5 3 3 5 5 3 ?????? （ 49） 螺紋摩擦力矩： mmNmmNFdM t????????????3339。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。 螺紋牙根部的寬度： mmmmPb ???? （ 412） 牙頂間隙： mmmmPa c 1 7 7 6 1 7 7 6 ???? （ 413） 內(nèi)螺紋大徑： mmmmadD c ?????? 剪切強度：pmmNmmNbnD F ???? ???? ??? 2234/（ 414） 彎曲強度：bpb mmNmmNnbDFH ???? ???? ????? 222324 1 / （ 415） （ 5）螺桿剛度校核 軸向載荷使導(dǎo)程產(chǎn)生的變形：234EdFSEAFSS F ???? （ 416） 轉(zhuǎn)矩使導(dǎo)程產(chǎn)生的變形：4322162 Gd SMGI SMSS tPtM ?? ???? （ 417） 式中： E — 彈性模 量 ,查表 114 GPaE 120? ； G — 切變模量， GPaG ? 。 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） 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)。 （ 6）穩(wěn)定性計算 由于螺桿主要承受拉伸載荷，故不必進行穩(wěn)定性計算。 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。 外螺紋大徑： mmd 48? 螺距： mmP 8? 牙頂間隙： mmmmPa c 1 7 7 6 1 7 7 6 ???? （ 419） 基本牙型高度： mmmmPH ???? （ 420） 外螺紋牙高： mmmmaHh c ????? （ 421） 內(nèi)螺紋牙高： mmhH ?? 牙頂高： mmmmHZ 32621 ??? （ 422） 外螺紋中徑： mmmmZdd 4264822 ????? （ 423） 內(nèi)螺紋中徑： mmdD 4222 ?? 外螺紋小徑： mmmmPdd 3 5 5 3 3 5 5 3 ?????? （ 424） 內(nèi)螺紋小徑： mmmmHdD 3612482 11 ????? （ 425） 內(nèi)螺紋大徑： mmmmadD c ?????? （ 426） 牙根部寬度： mmmmPb ???? ； （ 427） 牙頂： mmPR 2 4 2 ?? （ 428） 確定傳動系統(tǒng)的總傳動比和分配傳動比 已知螺桿轉(zhuǎn)速： m i n/ i n/8 rrPVn sl ???? 則總傳動比： iinni ld ???? 式中： 1i — 減速器的傳動比； 2i — 蝸桿傳動的傳動比。 皖西學(xué)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。 減速器的選擇 類型的選擇 由于下一級減速傳動為蝸桿傳動，其傳動比范圍較大，因此可以適當(dāng)減小此減速器的傳動比，以達(dá)到降低成本的目的。為此我們選擇單級展開式中硬齒面圓柱齒輪減速器。 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 kWkWPP dW ???? ? ， 查表 142??4 和 表 143??4 ，得工況系數(shù) ?AK ， 計算輸入功率： kWkWKPP AWC ???? 根據(jù) CP1 和與實際輸入轉(zhuǎn)速 m in/9 4 01 rnn dW ?? 接近的公稱轉(zhuǎn)速 min/1000r ，由表 149??4 初選 80ZDZ 型，其額定輸入功率 kWP ? ， 相對轉(zhuǎn)速誤差： %4%6%1001000 94010001 ???????? nnnn W 需要進行額定功率的折算，由式（ 142） ??4 知， kWkWnnPP W 39。1 ????， 因為 CPP 139。1 ? ，所以 80ZDZ 型減速器滿足機械強度要求。 （ 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