【終稿全套】W11-6×1600卷板機(jī)設(shè)計(jì)【10張CAD圖紙+文檔】
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設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算與說(shuō)明結(jié)果1.2.1 卷板機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式1.2.2彎曲成型的加工方式2.1.1方案1雙輥卷板機(jī)2.1.2方案2 三輥卷板機(jī)2.1.3 方案3四輥卷板機(jī)3.1.1 齒輪傳動(dòng)3.1.2皮帶傳動(dòng)3.2.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的確定3.2.2副傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 5.1.1總傳動(dòng)比5.1.2減速器的選用5.2.1選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)5.2.2按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)5.2.3確定齒輪尺寸6.2.1 求傳動(dòng)的中心距6.2.2 主要幾何尺寸計(jì)算7.1.1上輥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及受力圖7.1.2 剛度校核7.1.3 上輥強(qiáng)度校核 7.1.4 上輥疲勞強(qiáng)度校核7.2.1下輥結(jié)構(gòu)及受力圖7.2.2下輥剛度校核7.2.3 下輥彎曲強(qiáng)度校核:7.2.4 下輥疲勞強(qiáng)度校核8.1.1鍵的類型選擇8.1.2鍵的尺寸8.1.3驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度8.2.1鍵的類型選擇8.2.2鍵的尺寸8.2.3驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度第1章 緒論1.1 概述 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。卷板機(jī)是一種將金屬板材卷制成筒形、弧形或其它形狀工件的通用設(shè)備。根據(jù)三點(diǎn)成圓的原理,利用工作輥相對(duì)位置變化和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使板材產(chǎn)生連續(xù)的塑性變形,以獲得預(yù)定形狀的工件。該產(chǎn)品廣泛用于鍋爐、造船、石油、化工、木工、金屬結(jié)構(gòu)及其它機(jī)械制造行業(yè)。 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對(duì)國(guó)外卷板技術(shù)的不斷學(xué)習(xí)和引進(jìn),使我國(guó)卷板設(shè)備的生產(chǎn)技術(shù)有了很大提高。近幾年,我國(guó)生產(chǎn)的三輥可調(diào)式卷板機(jī)和四輥卷板機(jī)越來(lái)越多地代替了在卷板設(shè)備中一直占據(jù)主要地位的對(duì)稱三輥卷板機(jī)。隨著液壓產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步,國(guó)產(chǎn)液壓元件的精度、性能己達(dá)到較高的水平。所以,液壓傳動(dòng)也越來(lái)越多的應(yīng)用于卷板設(shè)備中。目前,用于卷制中薄板的小功率卷板機(jī)多采用機(jī)械傳動(dòng)或機(jī)液混合驅(qū)動(dòng),用于卷制厚板的大功率卷板機(jī)多采用液壓驅(qū)動(dòng)或多電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng).但由于我國(guó)機(jī)械加工設(shè)備水平與加工技術(shù)水平與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比,仍有一定的差距,所生產(chǎn)的機(jī)械零部件和液壓元件的加工精度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,因機(jī)械摩擦造成的機(jī)械損失和因泄漏造成的液壓損失較高。所以卷制同等規(guī)格的鋼板,所需卷板機(jī)功率要高于國(guó)外的卷板機(jī),使得卷板設(shè)備體積龐大,形體笨重。另外,我國(guó)引進(jìn)國(guó)外數(shù)控卷板技術(shù),在數(shù)控卷板工藝和設(shè)備研究方面作了大量工作。但無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外的卷板機(jī),從數(shù)控技術(shù)的實(shí)現(xiàn)上看,還均不能達(dá)到令人滿意的結(jié)果,還不能根據(jù)被卷制坯料的材質(zhì)、規(guī)格尺寸、卷曲曲率等,正確計(jì)算和調(diào)整工藝參數(shù),達(dá)到真正的全自動(dòng)控制。國(guó)內(nèi)外采用冷卷方法較多。冷卷精度較高,操作工藝簡(jiǎn)便,成本低廉,但對(duì)板材的質(zhì)量要求較高(如不允許有缺口、裂紋等缺陷,金相組織一致性要好)。當(dāng)卷制板厚較大或彎曲半徑較小并超過(guò)設(shè)備工作能力時(shí),在設(shè)備允許的前提下可采用熱卷的方法。熱卷的板材一般是在800-850溫度范圍內(nèi)進(jìn)行保溫均熱,若將工作輥預(yù)熱則效果更佳。熱卷卷板機(jī)與普通冷卷卷板機(jī)有較大的差異,在工藝上也略有不同。熱卷時(shí)不必考慮工作的回彈,但缺點(diǎn)是產(chǎn)生大量的氧化皮及明顯的熱膨脹等,直接影響工件表面質(zhì)量及尺寸精度。關(guān)于卷板機(jī)的分類,國(guó)外一般以工作輥的配置方式來(lái)劃分。國(guó)內(nèi)普遍以工作輥數(shù)量及調(diào)整形式等為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行混合分類,一般分為:1) 三輥卷板機(jī):包括對(duì)稱式三輥卷板機(jī)、非對(duì)稱式三輥卷板機(jī)、水平下調(diào)式三輥卷板機(jī)、傾斜下調(diào)式三輥卷板機(jī)、弧形下調(diào)式三輥卷板機(jī)和垂直下調(diào)式三輥卷板機(jī)。2) 四輥卷板機(jī):分為側(cè)輥傾斜調(diào)整式四輥卷板機(jī)和側(cè)輥圓弧調(diào)整式四輥卷板機(jī)。3) 特殊用途卷板機(jī):有立式卷板機(jī)、船用卷板機(jī)、雙輥卷板機(jī)、錐體卷板機(jī)、多輥卷板機(jī)和多用型卷板機(jī)等。1.2卷板機(jī)的工作原理 卷板機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式可以分為主運(yùn)動(dòng)和輔運(yùn)動(dòng)兩種形式的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)是指構(gòu)成卷板機(jī)的上輥和下輥對(duì)加工板材的旋轉(zhuǎn)、彎折等運(yùn)動(dòng),主運(yùn)動(dòng)完成卷板機(jī)的加工任務(wù)。輔運(yùn)動(dòng)是卷板機(jī)在卷板過(guò)程中的裝料、下料及上輥的升降、翹起以及倒頭架的翻轉(zhuǎn)等形式的運(yùn)動(dòng)。 該機(jī)構(gòu)形式為三輥對(duì)稱式,上輥在兩下輥中央對(duì)稱位置作垂直升降運(yùn)動(dòng),通過(guò)絲桿絲母蝸桿傳動(dòng)而獲得,兩下輥?zhàn)餍D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),通過(guò)減速機(jī)的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合,為卷制板材提供扭矩。圖1-1 三輥卷板機(jī)工作原理圖 由圖1-1可知:主運(yùn)動(dòng)指上輥繞01軸線,下輥分別繞02、03軸線作順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn);輔運(yùn)動(dòng)指上輥的上升或下降運(yùn)動(dòng),以及上輥在與01軸線垂直的平面的上翹、翻邊運(yùn)動(dòng)等。 在鋼結(jié)構(gòu)制作中彎制成型的加工主要是卷板(滾圓)、彎曲(煨彎)、折邊和模具壓制等幾種加工方法。彎制成型的加工工序是由熱加工或冷加工來(lái)完成的。 滾圓是在外力的作用下,使鋼板的外層纖維伸長(zhǎng),內(nèi)層纖維縮短而產(chǎn)生彎曲變形(中層纖維不變)。當(dāng)圓筒半徑較大時(shí),可在常溫狀態(tài)下卷圓,如半徑較小和鋼板較厚時(shí),應(yīng)將鋼板加熱后卷圓。在常溫狀態(tài)下進(jìn)行滾圓鋼板的方法有:機(jī)械滾圓、胎模壓制和手工制作三種加工方法。機(jī)械滾圓是在卷板機(jī)(又叫滾板機(jī)、軋圓機(jī))上進(jìn)行的。 在卷板機(jī)上進(jìn)行板材的彎曲是通過(guò)上滾軸向下移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來(lái)達(dá)到的。它們滾圓工作原理如圖1-2所示。a) b) c) a)對(duì)稱式三輥卷板機(jī) b)不對(duì)稱式三輥卷板機(jī) c)四輥卷板機(jī)圖1-2 卷板機(jī)原理圖 使用三輥卷板機(jī)彎板,其板的兩端需要進(jìn)行預(yù)彎,預(yù)彎長(zhǎng)度為(L為下輥中心距)。預(yù)彎可采用壓力機(jī)模壓預(yù)彎或用托板在滾圓機(jī)內(nèi)預(yù)彎(圖1-3所示)。a)用壓力機(jī)模壓預(yù)彎 b)用托板在卷板機(jī)內(nèi)預(yù)彎圖1-3 鋼板預(yù)彎示意圖1.3卷板機(jī)的操作規(guī)程1.卷板機(jī)必須有專人負(fù)責(zé)管理。2.操作人員必須熟悉卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)性能和使用方法,經(jīng)負(fù)責(zé)管理人員同意后,方可進(jìn)行操作。3.開機(jī)前要仔細(xì)檢查安全裝置是否完好。4.操作時(shí),嚴(yán)禁手、腳放在滾軸和傳動(dòng)部件及工件上。5.工作中斷后,應(yīng)將離合器打至空檔。6.多人協(xié)同作業(yè)必須要有專人指揮。7.嚴(yán)禁超負(fù)荷工作。8.上輥的升降翻轉(zhuǎn)軸承的傾倒復(fù)位及上輥的平衡,須在主傳動(dòng)停機(jī)后進(jìn)行。9.工作場(chǎng)地禁止亂堆工件及雜物,做到時(shí)刻保持機(jī)床及場(chǎng)地清潔。10.作業(yè)完畢,應(yīng)切斷電源,并鎖好電源箱 卷板機(jī)保養(yǎng)規(guī)程。第2章 方案的論證及確定2.1方案的論證 一般情況下,一臺(tái)卷板機(jī)所能卷制的板厚,既工作能力,是指板材在冷態(tài)下,按規(guī)定的屈服極限卷制最大板材厚度與寬度時(shí)的最小卷桶直徑的能力,熱卷可達(dá)冷卷能力的一倍。但近年來(lái),冷卷的能力正日益提高。 結(jié)合上章卷板機(jī)的類型,擬訂了以下幾種方案,并進(jìn)行了分析論證。 雙輥卷板機(jī)的原理如圖2-1所示:321 1.上輥2.工件3.下輥圖2-1 雙輥卷板機(jī)工作原理圖 上輥是鋼制的剛性輥,下輥是一個(gè)具有彈性的彈性輥,可以作垂直調(diào)整。當(dāng)下輥旋轉(zhuǎn)時(shí),上輥及送進(jìn)板料在壓力作用下,壓入下輥的彈性層中,使下輥發(fā)生彈性變形。但因彈性體的體積不變,壓力便向四面?zhèn)鬟f,產(chǎn)生強(qiáng)度很高,但分布均勻的連續(xù)作用的反壓力,迫使板料與剛性輥連續(xù)貼緊,目的是使它隨著旋轉(zhuǎn)而滾成桶形。上輥壓入下輥的深度,既彈性層的變形量,是決定所形成彎曲半徑的主要工藝參數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究,壓下量越大,板料彎曲半徑越?。坏?dāng)壓人量達(dá)到某一數(shù)值時(shí),彎曲半徑趨于穩(wěn)定,與壓下量幾乎無(wú)關(guān),這是雙輥卷板機(jī)工藝的一個(gè)重要特征。 雙輥卷板機(jī)具有的優(yōu)點(diǎn):1.板料不需要預(yù)彎成形,因此生產(chǎn)率高;2.可以彎曲多種材料,機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn):1.對(duì)于不同彎度的制品,需要跟換相適應(yīng)的上棍,因而不適用多品種,小批量生產(chǎn)。 2.可彎曲的板料厚度系列受到一定限制,目前一般只能用于10mm以下的板料。 三輥卷板機(jī)是目前最普遍的一種卷板機(jī)。利用三輥滾彎原理,使板材彎曲成圓形,圓錐形或弧形工作。1.對(duì)稱三輥卷板機(jī)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,質(zhì)量輕、易于制造、維修、投資小、兩側(cè)輥可以做的很近,但剩余直邊大。一般對(duì)稱三輥卷板機(jī)減小剩余直邊比較麻煩。2.不對(duì)稱三輥卷板機(jī)特點(diǎn)剩余邊小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但坯料需要調(diào)頭彎邊,操作不方便,輥筒受力較大,彎卷能力較小。所謂理論剩余直邊,就是指平板開始彎曲時(shí)最小力臂其大小與設(shè)備及彎曲形式有關(guān)。如圖2-2所示: 圖2-2 三輥卷板機(jī)工作原理圖 對(duì)稱式三輥卷板機(jī)剩余直邊為兩下輥中心距的一半,但為避免板料從滾筒間滑落,實(shí)際剩余直邊常比理論值大。一般對(duì)稱彎曲時(shí)為板厚620倍。由于剩余直邊在校圓時(shí)難以完全消除,所以一般應(yīng)對(duì)板料進(jìn)行預(yù)彎,使剩余直邊接近理論值。 不對(duì)稱三輥卷板機(jī),剩余直邊小于兩下輥中心的一半,如圖2-2所示,它主要卷制薄筒(一般在323000以下)。 其原理如圖2-3圖2-3 四輥卷板機(jī) 四輥卷板機(jī)有四個(gè)輥,上輥是主動(dòng)輥,下輥可上下移動(dòng),用來(lái)夾緊鋼板,兩個(gè)側(cè)輥可沿斜線升降,在四輥卷板機(jī)上可進(jìn)行板料的預(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,達(dá)到所需要。 它的特點(diǎn)是:板料對(duì)中方便,工藝通用性廣,可以校正扭斜,錯(cuò)邊缺陷,可以既位裝配點(diǎn)焊。但滾筒多。質(zhì)量體積大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。上下輥夾持力使工件受氧化皮壓傷嚴(yán)重。兩側(cè)輥相距較遠(yuǎn),對(duì)稱卷圓曲率不太準(zhǔn)確,操作技術(shù)不易掌握,容易造成超負(fù)荷等誤操作。2.2 方案的確定 雙輥卷板機(jī)不需要預(yù)彎、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但彎曲板厚受限制,只適合小批量生產(chǎn)。四輥卷板機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)又高。雖然三輥卷板機(jī)不能預(yù)彎,但是可以通過(guò)手工或其它方法進(jìn)行預(yù)彎。 通過(guò)對(duì)上述幾個(gè)方案的分析,各類型卷板機(jī)的特點(diǎn),再考慮到三輥卷板機(jī)的不同類型所具有的特點(diǎn),形成最終的設(shè)計(jì)方案,W11-61600對(duì)稱上調(diào)式三輥卷板機(jī)。第3章 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 對(duì)稱上調(diào)式三輥卷板機(jī)如圖3-1所示: 圖 3-1 對(duì)稱上調(diào)式三輥卷板機(jī) 它是以兩個(gè)下輥為主動(dòng)輪 ,由副電機(jī)、聯(lián)軸器、減速器及開式齒輪副驅(qū)動(dòng)。上輥工作時(shí),由于鋼板間的摩擦力帶動(dòng)。同時(shí)作為從動(dòng)軸,起調(diào)整擠壓的作用。由單獨(dú)的傳動(dòng)系統(tǒng)控制,主要組成是:上輥升降電動(dòng)機(jī)、減速器、蝸輪副、螺母。工作時(shí),由蝸輪副轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪內(nèi)螺母,使螺桿及上輥軸承座作升降運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)下輥可以正反兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng),在上輥的壓力下下輥經(jīng)過(guò)反復(fù)的滾動(dòng),使板料達(dá)到所需要的曲率,形成預(yù)計(jì)的形狀。3.1傳動(dòng)方案的分析 卷板機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)分為兩種方式:齒輪傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)。 電動(dòng)機(jī)傳出的扭距通過(guò)一個(gè)有保護(hù)作用的聯(lián)軸器,傳人一個(gè)有分配傳動(dòng)比的減速器,然后通過(guò)連軸器傳人開式齒輪副,進(jìn)入帶動(dòng)兩軸的傳動(dòng)。如圖3-2所示。圖3-2 齒輪式傳動(dòng)系統(tǒng)圖這種傳動(dòng)方式的特點(diǎn)是:工作可靠,使用壽命長(zhǎng),傳動(dòng)準(zhǔn)確,效率高,結(jié)構(gòu)緊湊,功率和速度適用范圍廣等。由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距通過(guò)皮帶傳人減速器直接傳入主動(dòng)軸。如圖3-3所示:圖3-3 皮帶式傳動(dòng)系統(tǒng)圖 這種傳動(dòng)方式具有傳動(dòng)平穩(wěn),噪音小的特點(diǎn),同時(shí)也起過(guò)載保護(hù)的作用,這種傳動(dòng)方式主要應(yīng)用于具有一個(gè)主動(dòng)輥的卷板機(jī)。3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 鑒于上節(jié)的分析,考慮到所設(shè)計(jì)的是三輥卷板機(jī),具有兩個(gè)主動(dòng)輥,而且要求結(jié)構(gòu)緊湊,傳動(dòng)準(zhǔn)確,所以選用齒輪傳動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)如圖3-4所示:圖 3-4 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 所以選用了圓柱齒輪減速器,減速比i=134.719,減速器通過(guò)聯(lián)軸器和齒輪副帶動(dòng)兩個(gè)下輥工作。 為調(diào)整上下輥間距,由上輥升降電動(dòng)機(jī)通過(guò)蝸輪副傳動(dòng)及蝸輪內(nèi)螺母,使螺桿及上輥軸承座升降運(yùn)動(dòng),為使上輥、下輥軸線相互平行,有牙嵌離和器以備調(diào)整,副傳動(dòng)系統(tǒng)如圖3-4所示。 需要卷制錐筒時(shí),把離和器上的定位螺釘松開,然后使蝸輪空轉(zhuǎn)達(dá)到只升降左機(jī)架中升降絲桿的目的。3.3 本章小結(jié)收集資料對(duì)各種運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行分析,在結(jié)合三輥卷板機(jī)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和工作的可靠性,最后主傳動(dòng)采用齒輪傳動(dòng),副傳動(dòng)采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)。第4章 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選擇4.1 上下輥的參數(shù)選擇 1.已知設(shè)計(jì)參數(shù) 最大卷板厚度:S=6mm 最大卷板寬度:b=1600mm 滿載卷板最小直徑:350mm 上輥直徑:160mm 下輥直徑:150mm 兩下滾中心距210mm 滾筒與板料間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)【1】: 滾筒與板料間的滾動(dòng)摩擦系數(shù):f =0.8無(wú)油潤(rùn)滑軸承的滑動(dòng)摩擦系數(shù): 板料截面形狀系數(shù): 板料相對(duì)強(qiáng)化系數(shù): 板料彈性模量: E=2.06105MPa卷板速度:m/min2. 確定卷板機(jī)基本參數(shù)14 加工板料: 屈服強(qiáng)度:s=245MPa 抗拉強(qiáng)度:b=410MPa 輥材:Cr 屈服強(qiáng)度s=930MPa 抗拉強(qiáng)度:b=1080MPa筒體回彈前內(nèi)徑: 4.2 主電機(jī)的功率確定因在卷制板材時(shí),板材不同成形量所需的電機(jī)功率也不相同,所以要確定主電機(jī)功率,板材成形需按四次成形計(jì)算:1成形40%時(shí)1)板料變形為40%的基本參數(shù) mm mm 2)板料由平板開始彎曲時(shí)的初始彎矩M1kgfmmW為板材的抗彎截面模量3)板料變形40%時(shí)的最大彎矩M0.4 kgfmm4)從 上輥受力: 下輥受力:5)消耗于摩擦的摩擦阻力矩 = kgfmm6)板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩 7)拉力在軸承中所引起的摩擦阻力矩 8)卷板機(jī)送進(jìn)板料時(shí)的總力矩9)卷板機(jī)空載時(shí)的扭矩::板料重量: :聯(lián)軸器的重量 : 選ZL10,=180.9kg:下輥重量: 10)卷板時(shí)板料不打滑的條件: kgfmm kgfmm因?yàn)?,所以滿足,故卷板時(shí)板料不打滑。11)驅(qū)動(dòng)功率:2. 成形70%時(shí)1)板料成型70%的基本參數(shù) mm mm 2)板料變形70%時(shí)的最大彎矩M0.7 kgfmm3)從 4)消耗于摩擦的扭矩 kgfmm5)板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩 6)拉力在軸承中所引起的摩擦損失 7)機(jī)器送進(jìn)板料時(shí)的總力矩 kgfmm8)卷板機(jī)空載時(shí)的扭矩9)板料不打滑的條件 因,所以滿足不打滑條件。10)驅(qū)動(dòng)功率 3.成形90%時(shí)1)板料成型90%的基本參數(shù) 2)板料變形為90%時(shí)的最大彎矩M0.9 3)從 4)消耗于摩擦的扭矩 5)板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩 6)拉力在軸承中所引起的摩擦損失 7)機(jī)器送進(jìn)板料時(shí)的總力矩 8)卷板機(jī)空載時(shí)的扭矩9)卷制時(shí)板料不打滑的條件:kgfmm因,所以滿足。10)驅(qū)動(dòng)功率 4成形100%時(shí)1)板料成型100%的基本參數(shù) 2)板料變形為100%時(shí)的最大彎矩 3)板料從 4)消耗于摩擦的扭矩 5)板料送進(jìn)時(shí)的摩擦阻力矩 6)拉力在軸承中所引起的摩擦損失7) 機(jī)器送進(jìn)板料時(shí)的總力矩 8)空載時(shí)的扭矩9)板料不打滑的條件:因?yàn)?,所以滿足。10)驅(qū)動(dòng)功率 5主電機(jī)的選擇:由上述知,成形量為40%時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)功率最大,考慮工作機(jī)的安全系數(shù),電動(dòng)機(jī)的功率選5.5kw。因YZ系列電機(jī)具有較大的過(guò)載能力和較高的機(jī)械強(qiáng)度,特別適用于短時(shí)或斷續(xù)周期運(yùn)行、頻繁起動(dòng)和制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速不高、有時(shí)過(guò)負(fù)荷及有顯著的振動(dòng)與沖出的設(shè)備。其工作特性明顯優(yōu)于Y系列電機(jī),故選YZ160M1-6型電機(jī),其參數(shù)如下:;r/min;。升降電動(dòng)機(jī)選擇YD系列變極多速三相異步電動(dòng)機(jī),能夠簡(jiǎn)化變速系統(tǒng)和節(jié)能。故選擇YD90S6/4,其參數(shù)如下:N=0.65kw; r=1000r/min; G=25kg。第5章 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1 系統(tǒng)總傳動(dòng)比及減速器的選用 減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置,用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩,以滿足工作需要。 選用減速器時(shí)應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的選用條件,技術(shù)參數(shù),動(dòng)力機(jī)的性能,經(jīng)濟(jì)性等因素,比較不同類型、品種減速器的外廓尺寸,傳動(dòng)效率,承載能力,質(zhì)量,價(jià)格等,選擇最適合的減速器。 ZSY型外嚙合漸開線斜齒圓柱齒輪減速器,可適用于冶金、礦山、起重運(yùn)輸、水泥、建筑、化工、紡織、輕工等行業(yè)。選用型標(biāo)準(zhǔn)減速器3,其公稱傳動(dòng)比為 。由此可計(jì)算得出開式齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比應(yīng)為5.2 開式齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)已知?jiǎng)恿C(jī)為電動(dòng)機(jī),傳動(dòng)不逆轉(zhuǎn),載荷平穩(wěn),傳遞功率,傳動(dòng)比為,轉(zhuǎn)速,預(yù)計(jì)工作30年單班制工作(一年按300天計(jì)),設(shè)計(jì)開式齒輪傳動(dòng)。 1.選用直齒圓柱齒輪。 2.卷板機(jī)為鍛壓機(jī)床,選用7級(jí)精度。 3.小齒輪材料為(調(diào)質(zhì)后表面淬火),硬度為;大齒輪材料為(調(diào)質(zhì)后表面淬火),硬度為。兩者材料硬度之差為。 4.選取小齒輪齒數(shù)為;大齒輪齒數(shù)為,圓整取。 1.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1)由圖10-20c10查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為 ,大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為 。2)由減速器傳動(dòng)比為,可得小齒輪轉(zhuǎn)速為;;計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由圖10-1810查得彎曲疲勞壽命系數(shù):, .3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.4, 4)計(jì)算載荷系數(shù) 查得,。故。 5)由表10-5查取齒形系數(shù):、。 6)查取應(yīng)力校正系數(shù):、。 7)計(jì)算大小齒輪的并加以比較: 由得小齒輪數(shù)值較大。2.設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)開式齒輪設(shè)計(jì)原則,將設(shè)計(jì)模數(shù)m放大10%15%,圓整后。 小齒輪分度圓直徑;大齒輪分度圓直徑;中心距;齒輪寬度,故選取,。第6章蝸輪、蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)蝸桿傳遞名義功率8.35kw,轉(zhuǎn)速n=100r/min,傳動(dòng)比i=40。蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)有模數(shù)、壓力角、蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒蝸桿中圓直徑及蝸桿直徑系數(shù)。按照蝸桿的形狀,蝸桿傳動(dòng)可分為圓柱蝸桿傳動(dòng)、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)和錐蝸桿傳動(dòng)等。環(huán)面蝸桿傳動(dòng)具有很多優(yōu)點(diǎn),其同時(shí)嚙合的齒對(duì)數(shù)多,輪齒受力情況也得到較大改善,其承受能力高于普通圓柱蝸桿傳動(dòng)。由于傳動(dòng)三輥卷板機(jī)上輥的上下運(yùn)動(dòng)需要較大的強(qiáng)度,故選擇包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)。6.1 材料選擇: 蝸桿:40Cr,表面淬火,HRC50齒面粗糙度Ra0.8蝸輪:ZCuSn10P1,傳動(dòng)選用8級(jí)精度,標(biāo)準(zhǔn)側(cè)隙。6.2 參數(shù)的設(shè)計(jì): 式中,K1、K2、K3、K分別為: 1、1.0、0.8、1.由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得a=175mm,取成標(biāo)準(zhǔn)值可得a=180mm。,,,,其余項(xiàng)目由。蝸輪端面模數(shù): mm徑向間隙和根部圓角半徑: mm齒頂高: mm 齒根高: mm蝸輪分度圓直徑 :mm蝸輪齒根圓直徑 :mm蝸桿分度圓直徑 :mm蝸桿喉部齒根圓直徑 :mm蝸桿喉部齒頂圓直徑 :mm蝸桿齒頂圓弧半徑 :mm蝸桿齒根圓弧半徑 :mm周節(jié)角 : 蝸桿包容蝸輪齒數(shù) : 蝸桿工作包角之半 :蝸桿工作部分長(zhǎng)度 :mm蝸桿最大根徑: 蝸桿最大外徑 :蝸桿喉部螺旋導(dǎo)角 :分度圓壓力角 : 蝸輪法面弦齒厚:蝸輪弦齒高 :蝸桿喉部法面弦齒厚 : 蝸桿弦齒高 : 確定蝸桿螺旋修形量及修緣量:mm mmmm 第7章 棍子的校核7.1 上輥的校核 由上部分計(jì)算可知輥筒在成形100%時(shí)受力最大: 故按計(jì)算,其受力圖7-1:Q M 圖7-1上輥受力圖撓度1: 確定公式各參數(shù):(Ia為軸截面的慣性矩) mm mm 得 因?yàn)?,所以上輥剛度滿足要求。危險(xiǎn)截面為、,因、相同,且,所以只需校核、處:處: 由于,故I截面安全。處: 由于,故II截面安全。綜上,上輥強(qiáng)度符合安全條件。輥材:Mpa=108kgf/mm2 kgf/mm2kgf/mm2在截面、處有,所以只需校核、處即可。處:r=0,由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得得公式因上輥轉(zhuǎn)矩T=0,可知確定公式中各參數(shù):應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力處:確定公式中各參數(shù)應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù) 綜上所述,上輥疲勞強(qiáng)度滿足安全條件。7.2 下輥的校核下輥受力如圖7-2TQM圖7-2 下輥受力圖齒輪嚙合效率、聯(lián)軸器效率、軸承效率。所以,總傳動(dòng)效率為由主電機(jī)功率kw、得 撓度1: 確定公式中各參數(shù):(Ic為軸截面的慣性矩) mm mm 得 因?yàn)?,所以下輥剛度滿足要求。由受力圖知彎曲強(qiáng)度危險(xiǎn)截面在、處。處: 由于,故II截面安全。處: 由于,故III截面安全。綜上,下輥強(qiáng)度合乎安全條件。由受力圖可知危險(xiǎn)截面為、截面,故僅校核、即可。kgf/mm2由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得得公式截面: (1)應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力(2)應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副所以,II截面處滿足疲勞強(qiáng)度要求。截面: (1)應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力(2)應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副所以,III截面處滿足疲勞強(qiáng)度要求。截面: (1)應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力(2)應(yīng)力集中系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù) 尺寸影響系數(shù)彎曲平均應(yīng)力和應(yīng)力副所以, 截面處滿足疲勞強(qiáng)度要求。第8章 鍵設(shè)計(jì)鍵聯(lián)接有多中常用類型,而均有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)時(shí)可按使用要求選用適當(dāng)?shù)念愋秃统叽纾匾獣r(shí)驗(yàn)算其強(qiáng)度。鍵聯(lián)接按裝配方式的不同可分為兩大類:1)松聯(lián)接-平鍵和半圓鍵;2)緊聯(lián)接-楔鍵和切向鍵。1.鍵的選擇:鍵以標(biāo)準(zhǔn)化,設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)具體情況選擇鍵的類型和尺寸。 (1)類型選擇:鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)、使用要求和工作狀況來(lái)選擇。選擇時(shí)應(yīng)考慮傳遞轉(zhuǎn)矩的大小,聯(lián)接的對(duì)中性的要求,是否要求軸向固定,聯(lián)接圖軸上的零件是否需要沿軸滑動(dòng)與滑動(dòng)距離的長(zhǎng)短,以及鍵在軸上的位置等。 (2)尺寸選擇:鍵的主要尺寸為其橫截面積與尺寸長(zhǎng)度L。鍵的橫截面積尺寸根據(jù)軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選取。鍵的長(zhǎng)度L一般可按輪轂的長(zhǎng)度選定,取鍵長(zhǎng)略短于輪轂的長(zhǎng)度,并應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度。 鍵的初步尺寸選定后,需進(jìn)行鍵的的校核。2.平鍵聯(lián)接強(qiáng)度的校核:平鍵聯(lián)接的失效形式有以下幾種:對(duì)普通平鍵聯(lián)接而言其失效形式為鍵、軸、輪轂三者中較弱的的工作表面被壓潰;對(duì)導(dǎo)向平鍵和滑鍵聯(lián)接而言,其失效形式為工作面過(guò)度磨損;鍵的剪斷等。但實(shí)際上鍵的剪斷極為罕見,因此,對(duì)于平鍵聯(lián)接通常只需進(jìn)行擠壓強(qiáng)度或耐磨性的計(jì)算,只有在重要的場(chǎng)合才進(jìn)行鍵的抗剪斷強(qiáng)度驗(yàn)算。工作時(shí)對(duì)中要求較高,故選A型普通平鍵。8.1鍵設(shè)計(jì) 已知齒輪傳遞功率,轉(zhuǎn)速,輕微沖擊,軸頸,軸材料為45鋼,設(shè)計(jì)鍵。由2表3-1查得鍵的截面尺寸為鍵寬,鍵高,由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列,取鍵長(zhǎng)鍵工作長(zhǎng)度,擠壓面高度轉(zhuǎn)矩查2表3-2得許用擠壓應(yīng)力由式得擠壓應(yīng)力鍵的標(biāo)記為鍵 GB/T1096-20038.2鍵設(shè)計(jì)已知齒輪傳遞功率,轉(zhuǎn)速,輕微沖擊,軸頸,軸材料為45鋼,設(shè)計(jì)鍵。工作時(shí)對(duì)中要求較高,故選A型普通平鍵由2表3-1查得鍵的截面尺寸為鍵寬,鍵高,由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列,取鍵長(zhǎng)鍵工作長(zhǎng)度,擠壓面高度轉(zhuǎn)矩 : 查2表3-2得許用擠壓應(yīng)力由式得擠壓應(yīng)力鍵的標(biāo)記為鍵 GB/T1096-20038.3本章小結(jié)鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)、使用要求和工作狀況來(lái)選擇。選擇時(shí)應(yīng)考慮傳遞轉(zhuǎn)矩的大小,聯(lián)接的對(duì)中性的要求,是否要求軸向固定,聯(lián)接圖軸上的零件是否需要沿軸滑動(dòng)與滑動(dòng)距離的長(zhǎng)短,以及鍵在軸上的位置等。第9章機(jī)架的設(shè)計(jì)卷板機(jī)是彎曲金屬板材的設(shè)備,傳統(tǒng)卷板機(jī)機(jī)架為全鑄件,隨著焊接技術(shù)的發(fā)展,特別是近30年來(lái)焊接結(jié)構(gòu)已經(jīng)基本上取代了鉚接結(jié)構(gòu),并部分代替鑄造和鍛造結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)在重型機(jī)械制造方面,愈來(lái)愈多地用全焊鋼結(jié)構(gòu),具有重量輕,質(zhì)量高,生產(chǎn)周期短等特點(diǎn)。9.1全焊鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和鑄造件相比具有以下優(yōu)點(diǎn):1)由于鋼的彈性模量是鑄鐵的一倍,因此焊接結(jié)構(gòu)比鑄鐵結(jié)構(gòu)重量減輕25%左右,這對(duì)提高現(xiàn)代化機(jī)床快速行走不見的工作靈敏度有重大意義。2)全焊鋼結(jié)構(gòu)的塑性和韌性比較好,因此它的抗脆斷能力比鑄鐵好。3)鋼材材質(zhì)均勻,各個(gè)方向的物理力學(xué)性能基本相同,在一定應(yīng)力范圍內(nèi)處于彈性狀態(tài),因此,全焊接結(jié)構(gòu)消除了鑄件往往不可避免的鑄造缺陷,使廢品率大幅下降。4)在小批量生產(chǎn)時(shí)具有極大靈活性,縮短了生產(chǎn)周期。5)在加工工藝及選材上賦予了焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的極大靈活性,相反,鑄造及結(jié)構(gòu)不論在造型及壁厚方便皆受到了極大的限制。6)全焊接結(jié)構(gòu)便于維修,安裝。9.2確定機(jī)架的材料和厚度過(guò)去,卷板機(jī)主要采用經(jīng)驗(yàn)和類比設(shè)計(jì)。原西德阿亨工業(yè)大學(xué)試驗(yàn)表明,側(cè)壁板厚以不下于15mm為宜。根據(jù)卷板機(jī)的軋制力及外載受力分析,卷板機(jī)機(jī)架側(cè)壁板和主要受力方面板厚用厚為15mm的Q235B鋼。加強(qiáng)筋選用厚為10mm的Q235B鋼。9.3機(jī)架的焊接工藝1.母材材料為Q235B,其焊接性能良好。選用熔渣流動(dòng)性好、脫渣容易、電弧穩(wěn)定、洛熔深適中、飛濺少、焊波整齊、價(jià)格低廉的J422焊條。2.根據(jù)鋼板的厚度,采用直徑為4mm的規(guī)格,直流正接,手工操作,平焊位置焊接,電流保持在130A-150A之間。3.在焊接過(guò)程中,為防止扭曲變形,采取了一些剛性固定措施,合理安排了組裝和焊接順序,焊后進(jìn)行了退火處理及整形。9.4本章小結(jié)確定機(jī)架材料為厚大于15mm的Q235B鋼。分析機(jī)架的加工工藝,采用全焊接結(jié)構(gòu)。第10章 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)S=6mmb=1600mmm=0.18f=0.8m,=0.05K1=1.5K0=11.6E=2.06105Mpa=245MPa=410MPa=930MPa=1080MP=715.454mm=360.727mm=0.239M1=3.528kgf.mmW=9600kgfmmkgfmmkgfmmkgfmmkgfmmkgfmm=82.335kg=180.9kg=441.08kgkgfmm滿足條件kgfmm=3.450kw=408.831mm=207.416mm=0.368=0.392=3.92310kgf.mmkgfkgf=5.90010kgfmmkgfmmkgfmmkgfmmkgfmmkgfmm滿足條件kgfmm=3.348kw=317.980mmkgf.mmkgfkgfkgf.mmkgf.mmkgf.mmkgf.mm=1.528106kgf.mmkgf.mm滿足條件kgf.mm=3.148kwmmmmkgf.mmkgf.mmkgf=5.846104kgfkgf.mmkgf.mmkgf.mmkgf.mmkgf.mm滿足條件kgf.mm=2.770kwkwrminkwN=0.65kw r=1000r/min G=25kgmmmmmmmmmmmm滿足要求符合安全條件滿足安全條件滿足要求滿足要求。滿足疲勞強(qiáng)度要求鍵鍵參考文獻(xiàn)【1】范宏才主編.現(xiàn)代鍛壓機(jī)械.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994【2】鄭江主編.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:北京大學(xué)出版社,2006【3】成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004【4】成都電焊機(jī)研究所等.焊接設(shè)備選用手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006【5】雷玉成等.焊接成型技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004【6】王政等.焊接工裝夾具及變位機(jī)械圖冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006【7】成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)(上、下冊(cè)).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1997【8】陸玉,何在洲,佟延偉遍.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003【9】吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)-2版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003【10】濮良貴.紀(jì)名剛,機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版),北京:高等教育出版社,2001【11】王政.焊接工裝夾具及變位機(jī)械性能、設(shè)計(jì)、選用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003 【12】劉鴻文.材料力學(xué)、北京,高等教育出版社,2004【13】盧耀祖.內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造與原理、北京,中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1986【14】周龍寶.內(nèi)燃機(jī)學(xué)、北京機(jī)械工業(yè)出版社【15】周宏甫.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社,200446
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