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哈工大華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
姓 名： 宋相材 院 （系）機(jī)電與汽車工程學(xué)院
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 號：1095111
任務(wù)起至日期： 2013 年 9 月 20 日 至 2013 年 12 月 17 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：風(fēng)閥體板料折彎機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
立題的目的和意義：
畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科生大學(xué)生大學(xué)學(xué)習(xí)階段的綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生把所學(xué)的技術(shù)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識和與工程實(shí)踐相結(jié)合，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的理論分析能力、工程設(shè)計(jì)與計(jì)算能力和事跡操作能力，具有良好的創(chuàng)新意識，使其畢業(yè)后能更好地適應(yīng)實(shí)際工作的需求。
技術(shù)要求與主要內(nèi)容：
風(fēng)閥體板料折彎機(jī)是為某企業(yè)研制的風(fēng)閥體加工自動(dòng)生產(chǎn)線上的一臺(tái)設(shè)備。
生產(chǎn)批量：3萬件/年;截面形狀：呈U字型（詳見參考圖樣）；技術(shù)參數(shù)：加工材料Q235，縱向長度為1424mm，板厚2.0~4.0mm。
設(shè)計(jì)（論文）完成后應(yīng)提交的成果
1、工程設(shè)計(jì)圖
折彎機(jī)總裝圖 1張
傳動(dòng)裝置裝配圖 1張
主要零件圖 3張
2、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（10000字以上） 1份
進(jìn)度安排：
9月20日開題報(bào)告
11月5日中期檢查
12月5日結(jié)題驗(yàn)收
12月13日上交畢業(yè)論文；
12月17、18日畢業(yè)答辯
同組設(shè)計(jì)者及分工： 邢彥召
風(fēng)閥體板料折彎機(jī)軋制工藝設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師簽字___________________
年 月 日
系（教研室）主任意見：
系（教研室）主任簽字___________________
年 月 日
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目 風(fēng)閥體板料折彎機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號 1109511127
學(xué) 生 宋相材
指 導(dǎo) 教 師 段鐵群
答 辯 日 期 2013年12月
哈工大華德學(xué)院
- 1 -
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目 風(fēng)閥體板料折彎機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號 1109511127
學(xué) 生 宋相材
指 導(dǎo) 教 師 段鐵群
答 辯 日 期 2013.12.17
哈工大華德學(xué)院
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘 要
風(fēng)閥是中央空調(diào)的組成部分?，F(xiàn)在隨著人民生活的需求量日益增大，使得風(fēng)閥的使用量越來越大。風(fēng)閥體板料大都是由薄壁板料加工而成，為了增加板料剛度需要進(jìn)行折彎處理。本彎邊機(jī)采用輥壓成形對板料進(jìn)行折彎處理。
板料在塑性彎曲時(shí)，由于中性層會(huì)發(fā)生內(nèi)移，使得板材受拉伸的區(qū)域擴(kuò)大，受壓縮的區(qū)域減少，從而使板材的平均長度增加，在分析板材滾彎變形時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變的基礎(chǔ)上，運(yùn)用彈塑性理論對板材的中性層移動(dòng)、厚度減薄及長度增加進(jìn)行了分析計(jì)算。
本設(shè)計(jì)的任務(wù)是完成一臺(tái)板料彎邊機(jī)的總體設(shè)計(jì)和部件設(shè)計(jì)，側(cè)重點(diǎn)在動(dòng)力箱的設(shè)計(jì)。在熟悉板料彎曲拉伸理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出板料折彎機(jī)的工作原理，計(jì)算出相關(guān)參數(shù)，并確定部件及零件的型號、尺寸和動(dòng)力參數(shù)。繪制彎邊機(jī)聯(lián)系尺寸圖、動(dòng)力箱的部裝圖及箱體零件圖，并對主要零部件進(jìn)行相關(guān)的校核計(jì)算。
板帶材產(chǎn)品薄而寬的斷面決定了板帶材產(chǎn)品在生產(chǎn)和應(yīng)用上有其特有的優(yōu)勢條件。本設(shè)備具有結(jié)構(gòu)相對緊湊、性能可靠、生產(chǎn)成本相對便宜、工作效率高等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞 風(fēng)閥體；板料；彎邊機(jī)；動(dòng)力箱
Abstract
Wind valve is an integral part of the central air-conditioning.Now with the lives of the people growing demand Valve allows the use of more and more.Valve body sheets are made ofthin-walled sheet metal which need bending processing in order to increase the stiffness of sheet. The design task is to complete a sheet metal bending mill design which focuse on the design of the power box. On the basis of in a familiar with stretch of sheet metal bending theory design of sheet metal bending mill working principle calculate inertia and related mechanical parameters and to identify parts and components model and size power and other parameters. Drawing size chart power box assembly and the main parts of work chart and main components of the associated check calculation.
Product thin plate strip wide cross-section of the board decided to strip products in the production and application has its unique advantages. The device has a relatively compact structure reliable performance the cost of production is relatively cheap high efficiency.
Keywords wind Valve sheet metal mill power box
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 輥壓成型的功能和用途 1
1.3 輥彎成型 2
1.4 本設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容 3
第2章 軋制工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算 4
2.1 毛坯料的計(jì)算 4
2.1.1 計(jì)算板材的尺寸 4
2.1.2 最小彎曲半徑 5
2.2 咬入條件計(jì)算 5
2.2.1 對每道軋制力進(jìn)行計(jì)算 5
2.2.2 第二道的受力分析 6
2.3 終定方案 8
第3章 總體方案設(shè)計(jì) 9
3.1 總體布局 10
3.2 結(jié)構(gòu)及構(gòu)件選擇 10
3.3 工作原理 11
3.4 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 11
第4章 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 13
4.1 電機(jī)的選擇 13
4.2 動(dòng)力箱的傳動(dòng)方案 13
4.3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 14
4.3.1 分配傳動(dòng)比 14
4.3.2 各軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 15
4.4 軸徑初定 16
第5章 運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 19
5.1 帶輪計(jì)算 19
5.2 蝸桿蝸輪設(shè)計(jì) 21
5.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 24
5.3.1 第一對齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 24
5.3.2 第二對齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 28
5.4 軸的校核計(jì)算 33
第6章 主要機(jī)件的選用與校核 38
6.1 箱體的選擇 38
6.2 軸承的選擇及校核 38
6.2.1 軸承的選擇 38
6.2.2 軸承的校核 39
6.3 聯(lián)軸器的選擇 41
結(jié) 論 43
致 謝 44
參考文獻(xiàn) 45
附錄1 譯文 46
附錄2 英文參考資料 49
-1-
第1章 緒 論
1.1 課題背景
金屬板料成型加工設(shè)備是汽車、電子信息、家用電器和儀表等行業(yè)最重要的工藝裝備之一。因此，風(fēng)閥體板料彎邊機(jī)動(dòng)力箱的設(shè)計(jì)也充分體現(xiàn)了課題研究的重要性。
目前，國內(nèi)外金屬板料成型裝備正朝著高精度、數(shù)控等方向不斷發(fā)展。因其本身的重要性，所以其技術(shù)水平很大程度決定了制件的質(zhì)量和成本。
金屬板料成型設(shè)備在20世紀(jì)已經(jīng)得到了全面的發(fā)展。形成了較完備的體系并達(dá)到了較高的技術(shù)水平?，F(xiàn)今板料成型設(shè)備技術(shù)持續(xù)發(fā)展，并形成了許多新種類產(chǎn)品，如高精密壓力機(jī)、彎邊機(jī)、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)以及無模成型壓力機(jī)等。
中央空調(diào)的通風(fēng)口大部分都是由薄壁板材加工而成。為了增加剛度需要彎邊，采用沖壓加工比較困難，因?yàn)榘宀妮^長，一般都長一米多，因此模具的加工困難。而用手工加工不但精度差而且效率低。沒法滿足高效的自動(dòng)化的大批量的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。采用輥壓成形能很好地解決以上問題。本成形彎邊機(jī)是專為通風(fēng)口滾邊而設(shè)計(jì)的，所加工的材料厚度約為2.0~4.0mm。材料為延展性較強(qiáng)的鋼板或類似的金屬材料，軋輥轉(zhuǎn)速可調(diào)，工作臺(tái)可以上下升降、前后調(diào)節(jié)。工件最終的形狀為“U”型。
輥壓成品的制作步驟：按照所需規(guī)格將一定寬度的金屬板片經(jīng)輸入裝置水平勻速地送人成型輥壓機(jī)，金屬板片經(jīng)過串聯(lián)的12對主軋輥和11對輔助軋輥的輥壓加工，逐漸變形成為所需的“U”形槽形狀。最后經(jīng)輸出裝置送走進(jìn)入下一走加工裝置[1]。
1.2 輥壓成型的功能和用途
由卷料輥制成的各種剖面形狀的板彎型材，重量輕，生產(chǎn)率高。適用于大批量生產(chǎn)各種復(fù)雜剖面形狀的制件。由于使用多對輥輪的連續(xù)成形，可以軋制出許多薄壁、剛度大、質(zhì)輕而且斷面形狀復(fù)雜的制件型材。
加上順序輥壓過程可以與沖洗、起伏、卷筒、焊接等多種工藝裝置連動(dòng)，形成流水作業(yè)，因此生產(chǎn)效率高，成本低，是現(xiàn)代加工制品中廣泛應(yīng)用和大力推廣的一種無切削加工方，如自來水管、波紋板、自行車鋼圈、塑料龍骨、不銹鋼窗框和各種通風(fēng)口的生產(chǎn)。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘要
風(fēng)閥是中央空調(diào)的組成部分?，F(xiàn)在隨著人民生活的需求量日益增大，使得風(fēng)閥的使用量越來越大。風(fēng)閥體板料大都是由薄壁板料加工而成，為了增加板料剛度需要進(jìn)行折彎處理。本彎邊機(jī)采用輥壓成形對板料進(jìn)行折彎處理。
板料在塑性彎曲時(shí)，由于中性層會(huì)發(fā)生內(nèi)移，使得板材受拉伸的區(qū)域擴(kuò)大，受壓縮的區(qū)域減少，從而使板材的平均長度增加，在分析板材滾彎變形時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變的基礎(chǔ)上，運(yùn)用彈塑性理論對板材的中性層移動(dòng)、厚度減薄及長度增加進(jìn)行了分析計(jì)算。
本設(shè)計(jì)的任務(wù)是完成一臺(tái)板料彎邊機(jī)的總體設(shè)計(jì)和部件設(shè)計(jì)，側(cè)重點(diǎn)在動(dòng)力箱的設(shè)計(jì)。在熟悉板料彎曲拉伸理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出板料折彎機(jī)的工作原理，計(jì)算出相關(guān)參數(shù)，并確定部件及零件的型號、尺寸和動(dòng)力參數(shù)。繪制彎邊機(jī)聯(lián)系尺寸圖、動(dòng)力箱的部裝圖及箱體零件圖，并對主要零部件進(jìn)行相關(guān)的校核計(jì)算。
板帶材產(chǎn)品薄而寬的斷面決定了板帶材產(chǎn)品在生產(chǎn)和應(yīng)用上有其特有的優(yōu)勢條件。本設(shè)備具有結(jié)構(gòu)相對緊湊、性能可靠、生產(chǎn)成本相對便宜、工作效率高等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞 風(fēng)閥體；板料；彎邊機(jī)；動(dòng)力箱。
The design of transmission?device of a wind?valve?plate bending machine
Abstract
Wind valve is an integral part of the central air-conditioning.Now with the lives of the people growing demand Valve allows the use of more and more.Valve body sheets are made ofthin-walled sheet metal which need bending processing in order to increase the stiffness of sheet. The design task is to complete a sheet metal bending mill design which focuse on the design of the power box. On the basis of in a familiar with stretch of sheet metal bending theory design of sheet metal bending mill working principle calculate inertia and related mechanical parameters and to identify parts and components model and size power and other parameters. Drawing size chart power box assembly and the main parts of work chart and main components of the associated check calculation.
Product thin plate strip wide cross-section of the board decided to strip products in the production and application has its unique advantages. The device has a relatively compact structure reliable performance the cost of production is relatively cheap high efficiency.
Keywords wind Valve; sheet metal; mill; power box。
不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印
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目錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 輥壓成型的功能和用途 1
1.3 輥彎成型 2
1.4 本設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容 3
第2章 軋制工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算 4
2.1 毛坯料的計(jì)算 4
2.1.1 計(jì)算板材的尺寸 4
2.1.2 最小彎曲半徑 4
2.2 咬入條件計(jì)算 4
2.3 終定方案 7
第3章 總體方案設(shè)計(jì) 8
3.1 總體布局 8
3.2 結(jié)構(gòu)及構(gòu)件選擇 9
3.3 工作原理 10
3.4 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 10
第4章 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 11
4.1 電機(jī)的選擇 11
4.2 動(dòng)力箱的傳動(dòng)方案 11
4.3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 12
4.3.1 分配傳動(dòng)比 12
4.3.2 各軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 12
4.4 軸徑初定 14
第5章 運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 16
5.1 帶輪計(jì)算 16
5.2 蝸桿蝸輪設(shè)計(jì) 18
5.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 21
5.3.1 第一對齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 21
5.3.2 第二對齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 24
5.4 軸的校核計(jì)算 28
第6章 主要機(jī)件的選用與校核 33
6.1 箱體的選擇 33
6.2 軸承的選擇及校核 33
6.2.1 軸承的選擇 33
6.2.2 軸承的校核 33
6.3 聯(lián)軸器的選擇 35
結(jié)論 37
參考文獻(xiàn) 38
致謝 39
附錄A 40
附錄B 46
千萬不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行
IV
第1章 緒論
1.1 課題背景
金屬板料成型加工設(shè)備是汽車、電子信息、家用電器和儀表等行業(yè)最重要的工藝裝備之一。因此，風(fēng)閥體板料彎邊機(jī)動(dòng)力箱的設(shè)計(jì)也充分體現(xiàn)了課題研究的重要性。
目前，國內(nèi)外金屬板料成型裝備正朝著高精度、數(shù)控等方向不斷發(fā)展。因其本身的重要性，所以其技術(shù)水平很大程度決定了制件的質(zhì)量和成本。
金屬板料成型設(shè)備在20世紀(jì)已經(jīng)得到了全面的發(fā)展。形成了較完備的體系并達(dá)到了較高的技術(shù)水平。現(xiàn)今板料成型設(shè)備技術(shù)持續(xù)發(fā)展，并形成了許多新種類產(chǎn)品，如高精密壓力機(jī)、彎邊機(jī)、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)以及無模成型壓力機(jī)等。
中央空調(diào)的通風(fēng)口大部分都是由薄壁板材加工而成。為了增加剛度需要彎邊，采用沖壓加工比較困難，因?yàn)榘宀妮^長，一般都長一米多，因此模具的加工困難。而用手工加工不但精度差而且效率低。沒法滿足高效的自動(dòng)化的大批量的現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。采用輥壓成形能很好地解決以上問題。本成形彎邊機(jī)是專為通風(fēng)口滾邊而設(shè)計(jì)的，所加工的材料厚度約為2.0~4.0mm。材料為延展性較強(qiáng)的鋼板或類似的金屬材料，軋輥轉(zhuǎn)速可調(diào)，工作臺(tái)可以上下升降、前后調(diào)節(jié)。工件最終的形狀為“U”型。
輥壓成品的制作步驟：按照所需規(guī)格將一定寬度的金屬板片經(jīng)輸入裝置水平勻速地送人成型輥壓機(jī)，金屬板片經(jīng)過串聯(lián)的12對主軋輥和11對輔助軋輥的輥壓加工，逐漸變形成為所需的“U”形槽形狀。最后經(jīng)輸出裝置送走進(jìn)入下一走加工裝置[1]。
1.2 輥壓成型的功能和用途
由卷料輥制成的各種剖面形狀的板彎型材，重量輕，生產(chǎn)率高。適用于大批量生產(chǎn)各種復(fù)雜剖面形狀的制件。由于使用多對輥輪的連續(xù)成形，可以軋制出許多薄壁、剛度大、質(zhì)輕而且斷面形狀復(fù)雜的制件型材。
加上順序輥壓過程可以與沖洗、起伏、卷筒、焊接等多種工藝裝置連動(dòng)，形成流水作業(yè)，因此生產(chǎn)效率高，成本低，是現(xiàn)代加工制品中廣泛應(yīng)用和大力推廣的一種無切削加工方，如自來水管、波紋板、自行車鋼圈、塑料龍骨、不銹鋼窗框和各種通風(fēng)口的生產(chǎn)。
1.3 輥彎成型
在強(qiáng)度要求較高的管件對接焊時(shí)，從優(yōu)化焊接結(jié)構(gòu)方面考慮，需要各種規(guī)格的開口襯環(huán)作為焊縫襯墊。襯環(huán)的制作一般采用無縫鋼管機(jī)械加工或者板料鈑金加工而成，但在大批量生產(chǎn)中，由于受工廠現(xiàn)在設(shè)備限制，通常采用無縫鋼管鋸割下料、車加工割斷、洗缺口機(jī)械加工方法制作，特別是當(dāng)選用較大直徑開口襯環(huán)時(shí)，這種加工方法給工廠帶來一定困難，不僅效率低，而且成本高。
針對上述情況，通過工藝實(shí)踐，進(jìn)行工藝攻關(guān)，采用板材剪切下料、端頭預(yù)彎、輥彎成型的鈑金加工方法；設(shè)計(jì)制造預(yù)彎夾具，在普通車床上進(jìn)行，收到了良好的效果，生產(chǎn)成本比無縫鋼管機(jī)械加工制作成本降低兩倍，效率也提高四倍多。
如圖1-1所示，為某工廠使用的輥彎機(jī)結(jié)構(gòu)。其工作原理是將滾花芯軸固定車床主軸上，輥彎夾具固定在刀架上，手動(dòng)進(jìn)給中拖板，使輥彎夾具上兩輥輪壓輪壓緊工件，使工件在受到兩輥壓輪一定的力的作用下發(fā)生彎曲與芯軸貼合；主軸旋轉(zhuǎn)，工件靠與芯軸之間的摩擦力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)工件在輥彎力矩的作用下輥彎、旋轉(zhuǎn)成型[2]。
圖1-1輥彎機(jī)結(jié)構(gòu)
1.4 本設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容
本課題專門針對某風(fēng)閥體生產(chǎn)商設(shè)計(jì)風(fēng)閥體流水線生產(chǎn)過程中的其中一道工序，即將板料軋彎兩個(gè)。在了解風(fēng)閥體的使用狀況和軋制工藝的前提下，做一個(gè)總體設(shè)計(jì)，側(cè)重點(diǎn)在動(dòng)力箱的設(shè)計(jì)。在熟悉板料彎曲理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出板料彎邊機(jī)的工作原理。具體工作內(nèi)容如下。
1．軋制工藝設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算 這部分內(nèi)容是在閱讀大量軋制工藝資料的前提下，對風(fēng)閥體的整個(gè)加工工藝過程作一個(gè)分析，這是作為板料彎邊機(jī)工作原理設(shè)計(jì)的重要參考依據(jù)。其次是對毛坯料進(jìn)行初步計(jì)算、咬入條件計(jì)算和確定板料彎曲的最終加工方案。
2．板料彎邊機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 這部分內(nèi)容包括軋機(jī)的方案比較、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的選擇、軋機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析等。
3．動(dòng)力箱的設(shè)計(jì) 這部分為本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，是對動(dòng)力箱整個(gè)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)。包括電機(jī)的選擇、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力計(jì)算、運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核以及主要機(jī)件的選用與校核等。
4．編寫設(shè)計(jì)說明書 寫出設(shè)計(jì)說明書、繪制軋機(jī)總裝圖、動(dòng)力箱的裝配圖及主要零件工作圖。
第2章 軋制工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算
2.1 毛坯料的計(jì)算
2.1.1 計(jì)算板材的尺寸
風(fēng)閥體板料縱向長度為1424mm，材料許用應(yīng)力M，彈性模量M。軋制后截面幾何形狀及尺寸見圖2-1。
M
圖2-1 板材截面幾何形狀及尺寸
板料拉伸后彎角處中性層長度可表示為
式中 ，o；
由于，可得。
；
，mm。
將數(shù)值代入式(2-1)， 因?yàn)樗膫€(gè)彎角相同，所以板料中性層總寬度為 L=285.72mm。
2.1.2 最小彎曲半徑
最大和最小半徑是影響板材性能的兩個(gè)重要參數(shù)，因此有必要對其進(jìn)行計(jì)算。由關(guān)系式 (2-1)
式中 。由手冊，查得C為0.5。因此， 。
本設(shè)計(jì)的。
2.2 咬入條件計(jì)算
本設(shè)計(jì)要求兩個(gè)軋彎90度。初定每個(gè)90度分6道，共12道。第一道軋角為0度，起導(dǎo)向及定位作用。最后一道為90度起定型及出料作用。板厚為2mm的金屬板料每道最大彎角為25度，因此定為第一次彎90度的第一道0度，第二道20度，第三道40度，第四道60度，第五道80度，第六道90度。第二次彎90度的定為第七道20度，第八道40度，第九道60度，第十道80度，第十一道90度，第十二道也為90度。最后的一道是為了終定型及板料出料。
考慮每道彎角為20度，板料進(jìn)入軋輥因難，因此在每道軋輥之間加一道輔助軋輥，對板材進(jìn)行一次預(yù)彎。金屬板材厚2mm的每道輔助彎角最大為15度，因此定為每道10度，第一道不預(yù)彎，為0度。只起進(jìn)一走定向作用。能使軋制精度提高。在12道主軋輥之間共加11道輔助軋輥。第一道0度，第二道30度，第三道50度，第四道70度，第五道90度，第六道94度（考慮到回彈的作用），第七道30度，第八道50度，第九道70度，第十道90度，第十一道94度（考慮到回彈）[3]。
2.2.1．對每道軋制力進(jìn)行計(jì)算
查表得，可得。軋制的受力幾何圖見圖2-2。
圖2-2 軋制的受力幾何圖
根據(jù)公式 (2-2)
mm
mm
即R要大于65mm，初定軋輥半徑為70mm
2.2.2第二道的受力分析
（本設(shè)計(jì)取軋制速度為15m/min）。如圖2-2可得到彎曲梁高度為
=18.772 mm
因此，可得到彎曲力矩的計(jì)算式
(2-3)
彎曲中心層半徑為 mm
N.mm
又由彎曲力的計(jì)算式為 (2-4) mm
代入上式，可得 N
又由阻力矩的計(jì)算式
其中， mm
代入上式，得到 N.mm
由摩擦力 N
得到， N.mm。
則總力矩為 N.mm
根據(jù)上述的計(jì)算過程，可以得到各道次軋制力見表2-1。
表2-1 各道次軋制力計(jì)算
名稱
彎曲角度(度)
咬入高度(mm)
軋輥半徑R(mm)
軋輥徑向力(N)
軋輥圓周力
(N)
彎矩
(N.mm)
第一道
軋輥
0
0
70
0
0
0
第二道
軋輥
20
1.282
70
2140
310
42565
第三道
軋輥
40
1.128
70
1828.7
274.3
35330
第四道
軋輥
60
0.838
70
1341.5
201.23
24294.9
第五道
軋輥
80
0.446
70
765.6
114.84
12303.2
第六道
軋輥
90
0.057
70
469.22
70.383
5863.84
第七道
軋輥
20
1.282
70
2140
310
42565
表2-1續(xù)
第八道
扎輥
40
1.128
70
1828.7
274.3
35330
第九道
軋輥
60
0.838
70
1341.5
201.23
24294.9
第十道
軋輥
80
0.446
70
765.6
114.84
12303.2
第十一道軋輥
90
0.057
70
469.22
70.383
5863.84
第十二道軋輥
90
0.057
70
469.22
70.383
5863.84
2.3 終定方案
本設(shè)計(jì)采用12對主軋輥，11對輔助軋輥，第一對主軋輥為0度，（1～6）為軋第一個(gè)型，（7～12）為第二個(gè)型。
六對主扎輥角度分別為0度、20度、40度、60度、80度、90度。
各道彎角所受的彎矩見表2-2。根據(jù)計(jì)算，采用R=70mm的軋輥（以中心距為準(zhǔn)，即中心距為140mm）。
表2-2 第一個(gè)彎角所受的彎矩
彎角
彎矩
0度
0
20度
M=42565N.mm
40度
M=35330N.mm
60度
M=24294.9N.mm
80度
M=12303.2N.mm
90度
M=5863.84N.mm
十一個(gè)輔助軋輥分別為0度、30度、50度、70度、90度、94度。30度、50度、70度、90度、94度。第六道、十一道輔助軋輥為94度是為了考慮金屬板材的回彈。
第3章 總體方案設(shè)計(jì)
機(jī)床設(shè)計(jì)和其他產(chǎn)品設(shè)計(jì)一樣，都是根據(jù)市場的需求、現(xiàn)有制造條件和可能采用的新工藝以及有關(guān)科學(xué)技術(shù)知識進(jìn)行的一種創(chuàng)造性勞動(dòng)。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床設(shè)計(jì)工作已經(jīng)由單純類比發(fā)展到分析計(jì)算；由單純靜力分析發(fā)展到包括靜態(tài)、動(dòng)態(tài)以及熱變形、熱應(yīng)力等的分析；由定性分析發(fā)展到定量分析，使機(jī)床產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段就能預(yù)測其性能，提高了一次成功率。特別是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展和應(yīng)用以及生產(chǎn)社會(huì)化的有利條件下的今天，不僅能提高機(jī)床設(shè)計(jì)的效率，縮短設(shè)計(jì)周期，而且許多零部件均可外購，縮短了產(chǎn)品的制造周期，可更好地滿足市場的需求。
本板料彎邊機(jī)的總體設(shè)計(jì)也是符合上述要求的其設(shè)計(jì)的流程見圖3-1。
圖3-1 彎邊機(jī)的設(shè)計(jì)流程圖
3.1 總體布局
風(fēng)閥體板料彎邊機(jī)現(xiàn)在主要有兩種形式，即立式與臥式。立式結(jié)構(gòu)雖然占用空間小，但在實(shí)際流水線生產(chǎn)過程中存在連續(xù)性差，生產(chǎn)效率低，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝性差、成本高等缺點(diǎn)。
臥室結(jié)構(gòu)雖然占用空間較大，但在實(shí)際流水線作業(yè)中連續(xù)性好，生產(chǎn)效率高，而且結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、安裝方便且傳動(dòng)鏈易于控制等優(yōu)點(diǎn)。
綜合對比以上兩種結(jié)構(gòu)形式，顯然臥式結(jié)構(gòu)最適合風(fēng)閥體生產(chǎn)廠家的實(shí)際情況，所以本設(shè)計(jì)選用臥式結(jié)構(gòu)。
3.2 結(jié)構(gòu)及構(gòu)件選擇
本設(shè)備主要是由電機(jī)、帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、輥輪傳動(dòng)系統(tǒng)以及輸入輸出裝置組成見圖3-2。
圖3-2 彎邊機(jī)總體圖
由于本設(shè)備的整個(gè)工作臺(tái)可以上下、前后調(diào)整位置，電機(jī)與減速箱的距離是可變的，因此采用了帶傳動(dòng)，并且可以通過調(diào)節(jié)電機(jī)座上的螺桿來改變皮帶的松緊。另外帶傳動(dòng)還具有緩沖、吸振、運(yùn)行平穩(wěn)等特點(diǎn)。采用蝸桿傳動(dòng)是因?yàn)樗哂袀鲃?dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)的特點(diǎn)。由于要做成一個(gè)大的動(dòng)力箱的話蝸桿軸很長強(qiáng)度不好，所以把動(dòng)力箱分成6個(gè)，每個(gè)動(dòng)力箱帶動(dòng)2對主軋輥，，每個(gè)之間再用聯(lián)軸器串聯(lián)聯(lián)接，這樣能滿足蝸桿的撓度要求。同時(shí)蝸輪扭矩較大，能夠滿足與蝸輪同軸的大齒輪同時(shí)帶動(dòng)兩組齒輪工作的要求。采用齒輪傳動(dòng)，主要是其瞬間傳動(dòng)比恒定，從而使軋輥轉(zhuǎn)速恒定。在電機(jī)的選擇上，因?yàn)橐筌堓伒霓D(zhuǎn)速可調(diào)，所以采用了變頻調(diào)速器來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級變速。
3.3 工作原理
如圖3-2所示，成型輥壓機(jī)工作原理為：電機(jī)通電后，通過帶傳動(dòng)把動(dòng)力傳到6根串聯(lián)的蝸桿上。6根蝸桿分置在6個(gè)減速箱內(nèi)，箱體間通過聯(lián)軸器連接。每根蝸桿帶動(dòng)一根蝸輪軸旋轉(zhuǎn)。大齒輪與蝸輪同軸，每個(gè)大齒輪分別與其左右兩側(cè)的兩個(gè)大齒輪相嚙合，每個(gè)與大齒輪同軸的小齒輪又和它上方的小齒輪嚙合，這樣一個(gè)大齒輪就能帶動(dòng)四個(gè)小齒輪旋轉(zhuǎn)。小齒輪的尺寸是一樣的，每個(gè)小齒輪軸作為減速器的輸出軸。減速器共有上下兩排24個(gè)輸出軸。這12對輸出軸經(jīng)過萬向聯(lián)軸器接到12對主軋輥軸上，經(jīng)過調(diào)速電機(jī)，使軋輥獲得所需的轉(zhuǎn)速，來實(shí)現(xiàn)對工件的漸進(jìn)加工，11對輔助軋輥對工件的加工起輔助作用。
3.4 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
由于最終形成的“U”型槽變形較大，所以在輥壓系統(tǒng)中共采用了12對主軋輥和11對輔助軋輥對金屬板料進(jìn)行漸變加工，這樣可以提高加工精度。為了使各個(gè)軋輥與加工工件接觸處的線速度方向相同，采用一個(gè)大齒輪帶動(dòng)其左右兩側(cè)的兩個(gè)相同尺寸的大齒輪，每個(gè)與大齒輪同軸的小齒輪再帶動(dòng)其上方的一個(gè)小齒輪的方法，來得到我們所需的轉(zhuǎn)向關(guān)系。而且各個(gè)小齒輪的尺寸完全一致，每根軋輥軸有相同的角速度。為了調(diào)整工作臺(tái)的高度，以適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)線中下一道工序?qū)ぜ叨鹊囊?，在本設(shè)備中采用了蝸桿傳動(dòng)和螺旋傳動(dòng)相結(jié)合的方法。通過蝸桿傳動(dòng)以及蝸輪軸孔和螺桿的螺旋傳動(dòng)，把蝸桿的水平旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成螺桿的垂直運(yùn)動(dòng)，以此改變工作臺(tái)的高度。這相對于用墊鐵來改變高度，既減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，又提高了精度。
第4章 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
4.1 電機(jī)的選擇
前六道的力矩為0、42565N.mm、35330N.mm、24294.9N.mm、12303.2N.mm、5863.84N.mm可見力矩是減小的。取最大力矩T=42565，可計(jì)算出電機(jī)的功率P及轉(zhuǎn)速n為
(4-1)
其中，v=0.25m/s (4-2)
代入上式，得
取
取最大的力矩來計(jì)算即M=42565 N.mm。共12道主軋輥，11道輔助軋輥。
N.mm
KW
考慮到經(jīng)過多重傳送，且打算采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，設(shè)備精度不高，而且為了設(shè)備以后升級，可軋更厚的板材和提高軋制速度，取功率為5.5KW的Y132W—4型同步轉(zhuǎn)速電機(jī)，轉(zhuǎn)速為1500r/min[4]。
4.2 動(dòng)力箱的傳動(dòng)方案
本設(shè)計(jì)所采用5.5KW（Y132W—4）型同步轉(zhuǎn)速電機(jī)，由上可知轉(zhuǎn)速為1500r/min。軋制速度初定為10m/min=0.167m/s。則有
動(dòng)力箱的傳動(dòng)示意圖見圖4-1。先經(jīng)過帶輪減速后再傳到動(dòng)力箱，動(dòng)力箱采用二級傳動(dòng),第一級為蝸桿傳動(dòng),第二級為齒輪傳動(dòng)。
1．電機(jī) 2.皮帶3.9.聯(lián)軸器 4.渦桿軸 5.蝸桿 6.大齒輪
7.萬向聯(lián)軸器 8.10.小齒輪
圖4-1 傳動(dòng)方案
4.3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算
4.3.1 分配傳動(dòng)比
考慮到蝸輪蝸桿的傳動(dòng)能力較大，為進(jìn)一步簡化結(jié)構(gòu)，方便零件的生產(chǎn)和加工，增強(qiáng)機(jī)構(gòu)的通用性，在第一級蝸輪蝸桿傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)比稍大些，而第二級齒輪傳動(dòng)采用等轉(zhuǎn)速傳動(dòng)。現(xiàn)分配如下。
1）分配傳動(dòng)比，初定帶傳動(dòng)；
2）變速器第一級；
3）變速器第二級；
所以總傳動(dòng)比。
4.3.2 各軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算
0軸，即為電機(jī)軸，其轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下。
kw， r/min
N.m (4-3)
Ⅰ軸，即為減速器高速軸(蝸桿軸), 查得帶傳動(dòng)的效率為0.95,則可得
kw
r/min
N.m
Ⅱ軸，即為減速器蝸輪軸,共有6根,功率按平分計(jì)算。查得蝸桿傳動(dòng)的效率為0.80,滾動(dòng)軸承的效率為0.98,則可得
kw
r/min
N.m
Ⅲ軸，即為下軋輥軸, 查得齒輪傳動(dòng)的效率為0.97,滾動(dòng)軸承的效率0.98,則可得
kw
r/min
N.m
Ⅳ軸，即為上軋輥軸，查得齒輪傳動(dòng)效率為0.97，滾動(dòng)軸承的效率為0.98，則可得
kw
r/min
N.m
由上述計(jì)算，可得到各軸的傳動(dòng)參數(shù)見表4-1
表4-1 各軸傳動(dòng)參數(shù)
軸序號
功率(kw)
轉(zhuǎn)速(r/min)
轉(zhuǎn)矩(N．m)
傳動(dòng)比i
效率
0
5．5
1500
35.02
1
Ⅰ
5.225
909
54.89
1．65
0．95
Ⅱ
0．68
22.75
285.45
40
0．75
Ⅲ
0．6464
22.75
269.9
1
0．95
Ⅳ
0．6145
22.75
257.8
1
0．95
4.4 軸徑初定
1．Ⅰ軸 蝸桿軸由關(guān)系式
(4-4)
采用45鋼，，代入上式，得到
mm
即最小直徑應(yīng)大于21mm。
2．Ⅱ軸， 蝸輪軸由關(guān)系式
其中，，采用45鋼，取。代入上式，得到
即最小直徑應(yīng)大于35mm。
3．Ⅲ軸 即為下軋輥軸由關(guān)系式
其中，，采用45鋼，取，代入上式，得到
mm
即最小直徑應(yīng)大于35mm。
4．Ⅳ軸 蝸輪軸由關(guān)系式
其中，，采用45鋼，取。代入上式，得到
mm
即最小直徑應(yīng)大于34mm。
由上述計(jì)算，可得各軸的最小半徑見表4-2。
表4-2 各軸的最小半徑
軸號
最小半徑(mm)
Ⅰ
21
Ⅱ
35
Ⅲ
35
Ⅳ
34
第5章 運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核
5.1 帶輪計(jì)算
由上一章可知，電動(dòng)機(jī)為Y132W-4，功率P=5.5KW，轉(zhuǎn)速n=1440r/min。則帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核具體如下。
1．定V帶型號和帶輪直徑 工作情況系數(shù)Ka，可查得Ka=1.3
功率 Pc=Ka.P=1.35.5=7.15 KW
選帶型號，由功率Pc可知，取B型
小帶輪直徑，可取D1=100mm
大帶輪直徑，由D2==170 mm （設(shè)）
大帶輪轉(zhuǎn)速， =838.5 r/min
2．計(jì)算帶長 由以下公式
=135 mm
=35 mm
初定中心距a=600mm。
則帶長
=1636.04 mm
基準(zhǔn)長度取 mm。
3．求中心距和包角 中心距
=687 mm
小輪包角
=173.52°。
4．求帶根數(shù) 帶速
=7.536 m/s
傳動(dòng)比
=1.26
帶根數(shù) 可查得P0=1.27KW，Ka=0.74，取KL=0.92，得到=5根
5．計(jì)算軸上載荷 張緊力
=235.3 N (由表11.4 q=0.17kg/m )
軸上載荷
=2350 N
5.2 蝸桿蝸輪設(shè)計(jì)
蝸桿采用45鋼，表面硬度>45HRC。蝸輪材料采用ZCuSn10P1，砂型鑄造。具體計(jì)算如下。
1．初選 當(dāng)量摩擦系數(shù)，
取大值，選值，在i=40線上中間區(qū)域選一點(diǎn)，有
。
2．中心距計(jì)算 蝸輪轉(zhuǎn)矩
=347637 N.mm
使用系數(shù)取
轉(zhuǎn)速系數(shù)，=1.08
彈性系數(shù)，根據(jù)蝸輪副材料查得
壽命系數(shù)，=1.13<1.6
接觸系數(shù)，可查得
接觸疲勞極限，可查得
接觸疲勞最小安全系數(shù)，自定，選
中心距，
，取a=190mm。
3．傳動(dòng)基本尺寸 蝸桿頭數(shù)
查表得
蝸輪齒數(shù)，=40
模數(shù)，
取。
蝸桿分度圓直徑，
取 mm。
蝸輪分度圓直徑，
=280 mm
蝸桿導(dǎo)程角，，查得
蝸輪寬度，
取。
蝸桿圓周速度，=4.995 m/s
相對滑動(dòng)速度，=5.02 m/s
當(dāng)量摩擦系數(shù)，可查得
，。
4．齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 許用接觸應(yīng)力，
=202.3 MPa
最大接觸應(yīng)力，
=171.6<202.3MPa合格。
5．輪齒彎曲疲勞驗(yàn)算 齒根彎曲疲勞極限
可查得
彎曲疲勞最小安全系數(shù)，自取，
許用彎曲疲勞應(yīng)力，=82 MPa
輪齒最大彎曲應(yīng)力，
=27.6<82 MPa合格。
6．蝸桿軸撓度驗(yàn)算 軸慣性矩，
=5.96×106mm4，
允許蝸桿撓度,得
蝸桿撓度，
=0.027 mm合格。
7．溫度計(jì)算 傳動(dòng)嚙合效率，
=0.807
攪油效率，自定，
軸承效率，自定，
總效率,=0.79
散熱面積估算, =1.467m2
箱體工作溫度
=52.6°＜70°合格[5]。
5.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
5.3.1 第一對齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
齒輪用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB~286HB，平均取240HB。計(jì)算步驟如下。
1．齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
（1）初步計(jì)算
轉(zhuǎn)矩，=288808 N.m
齒寬系數(shù)，由表12.13，取
接觸疲勞極限，由圖12.17C，取
初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力，
，可查得
初步計(jì)算的小齒輪直徑，
取d1=180mm。
初步齒寬，=57.6，取 mm。
（2）校核計(jì)算
圓周速度，=0.214 m/s
精度等級選8級
齒數(shù)Z和模數(shù)m，取齒數(shù)
使用系數(shù)，可查得
動(dòng)栽系數(shù)，可查得
齒間載荷分配系數(shù)，先求
N
由此得， 。
齒向載荷分布系數(shù),
=1.502
載荷系數(shù)，=
彈性系數(shù)，可查得=
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，可查得=2.5
接觸最小安全系數(shù)，可查得=1.05
總工作時(shí)間，
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，=
接觸壽命系數(shù)，可查得
接觸應(yīng)力， MPa
MPa
驗(yàn)算， <
計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。
（3）確定傳動(dòng)主要尺寸和實(shí)際分度圓直徑
模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值m=6，齒數(shù)為Z=30。對分度圓進(jìn)行圓整，即
mm
mm
中心距a
a= mm
齒寬b
= mm
mm
2．齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 驗(yàn)算如下,
重合度系數(shù)，=
齒間載荷分配系數(shù)，
齒向載荷分配系數(shù)，=取=1.21。
載荷系數(shù)，
齒型系數(shù)，可查得=2.34，=2.34
應(yīng)力修正系數(shù)，可查得=1.72，=1.72
彎曲疲勞極限，可查得=600 MPa，=450 MPa
彎曲最小安全系數(shù)，可查得=1.2
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，，
彎曲壽命系數(shù)，可查得=0.95，=0.97
尺寸系數(shù)，=1.0
許用彎曲應(yīng)力
MPa
MPa
驗(yàn)算
MPa
MPa
〈，〈
傳動(dòng)無嚴(yán)重過載，故不作靜強(qiáng)度校核。
5.3.2 第二對齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
齒輪用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB~286HB，平均取240HB。計(jì)算過程如下。
1．齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
（1）初步計(jì)算
轉(zhuǎn)矩 T3，=271345 N.m
齒寬系數(shù)，可查得
接觸疲勞極限，可查得
初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力，
，可查得初步計(jì)算的小齒輪直徑
取。
初步齒寬，=44.8mm，取。
（2）校核計(jì)算
圓周速度=0.167(m/s)
精度等級，選8級
齒數(shù)Z和模數(shù)m，取齒數(shù)
取m=6mm
使用系數(shù)，可查得
動(dòng)栽系數(shù)，可查得
齒間載荷分配系數(shù)
N
由此得。
齒向載荷分布系數(shù)
=1.325
載荷系數(shù)=
彈性系數(shù)，可查得=
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，可查得=2.5
接觸最小安全系數(shù)，可查得=1.05
總工作時(shí)間，h
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=
接觸壽命系數(shù)，可查得
接觸應(yīng)力,
MPa
MPa
驗(yàn)算，
<
計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。
（3）確定傳動(dòng)主要尺寸和實(shí)際分度圓直徑。
模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值m=6，齒數(shù)為Z=25。對分度圓進(jìn)行圓整，即
mm
mm
中心距a
a=mm
齒寬b
b1=mm
mm取==63mm
2．齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 步驟如下
重合度系數(shù),=
齒間載荷分配系數(shù)，
齒向載荷分配系數(shù)，=
取=1.21。
載荷系數(shù),
齒型系數(shù)，可查得=2.34，=2.34
應(yīng)力修正系數(shù)，可查得=1.72，=1.72
彎曲疲勞極限，可查得=600MPa，=450MPa
彎曲最小安全系數(shù)，可查得=1.2
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，，
彎曲壽命系數(shù)，可查得=0.95，=0.97
尺寸系數(shù)，=1.0
許用彎曲應(yīng)力，
MPa
MPa
MPa
MPa
〈，〈
故傳動(dòng)無嚴(yán)重過載，故不作靜強(qiáng)度校核。
5.4 軸的校核計(jì)算
本動(dòng)力箱共有四類軸，分別為減速器高速軸(蝸桿軸)、減速器蝸輪軸、下軋輥軸和上軋輥軸。由于第一個(gè)動(dòng)力箱受力相對較大，故本校核計(jì)算以第一個(gè)箱體為例，而這四根軸中，在取同樣的軸徑下，以減速器高速軸(蝸桿軸)受力最大，也最為復(fù)雜。故只校核減速器高速軸(蝸桿軸)即可。以下以彎曲應(yīng)力計(jì)算法進(jìn)行校核。
減速器高速軸(蝸桿軸)的校核計(jì)算如下。
1.初步計(jì)算 軸的計(jì)算如下。
1）最小軸徑的計(jì)算，有關(guān)系式
(5-1)
采用45鋼，故。mm，即最小直徑應(yīng)大于21mm。
2）小齒輪受力計(jì)算
圓周力，N.mm
徑向力，N.mm
軸的受力見圖5-1，
圖5-1 軸的受力圖
計(jì)算支承反力為，
水平面反力，
N
垂直面反力，
N
由彎矩公式得到
水平面的最大彎矩，
N.mm
垂直面的最大彎矩，
N.mm
水平面（xy平面）受力圖見圖5-2a，
垂直面（xz平面）受力圖見圖5-2c，
水平面彎矩圖見圖5-2b，
垂直面彎矩圖見圖5-2d，
FQ=2350N Fr1=8333.3N
Fr1′=3033.1N FR=665.9N
圖5-2a 軸的水平面受力圖
圖5-2b 軸的水平面彎矩圖
圖5-2c 軸的垂直面受力圖
MXZ=220832.45N.mm
圖5-2d 軸的垂直面彎矩圖
合成彎矩為，
=N.mm
合成彎矩見圖5-3，轉(zhuǎn)矩見圖5-4，
MXy=80377.15N.mm
圖5-3 軸的合成彎矩圖
T=400N
圖5-4 軸的轉(zhuǎn)矩圖
許用應(yīng)力為，
用插入法可得到，
MPa
應(yīng)力校正系數(shù)，
當(dāng)量轉(zhuǎn)矩，
N.mm
當(dāng)量轉(zhuǎn)矩見圖5-5，
αT=232000N.mm
圖5-5 軸的當(dāng)量轉(zhuǎn)矩圖
當(dāng)量最大彎矩發(fā)生安裝在小齒輪的中間截面處[6]，則，
=
=320399.08 N.mm
當(dāng)量彎矩圖如圖5-6，
圖5-6 當(dāng)量彎矩圖
3）校核軸徑
校驗(yàn)
=34mm
所以軸并無嚴(yán)重過載,不要進(jìn)行強(qiáng)度校核[7]。
第6章 主要機(jī)件的選用與校核
6.1 箱體的選擇
焊接結(jié)構(gòu)較之鑄造結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度和剛度高、重量輕、生產(chǎn)周期短以及施工簡便等優(yōu)點(diǎn)。如表6-1，對鑄造與焊接的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較[8]。
表6-1 鑄造焊接比較
項(xiàng)目
鑄鐵機(jī)架
焊接機(jī)架
機(jī)架重量
較重
鋼板焊接毛坯比鑄造毛坯輕30%，比鑄鋼毛坯輕20%
強(qiáng)度、剛度及抗震性
鑄造機(jī)架的強(qiáng)度與剛度較低，但內(nèi)摩擦大，阻尼作用大，故抗震性好
強(qiáng)度高、剛度大，對同一結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度為鑄鐵2.5倍，鋼的疲勞強(qiáng)度為鑄鐵的三倍
材料價(jià)格
鑄鐵材料來源方便、廉價(jià)
價(jià)格高
生產(chǎn)周期
生產(chǎn)周期長，資金周轉(zhuǎn)慢，成本高
生產(chǎn)周期短、能適應(yīng)市場競爭的需要
設(shè)計(jì)條件
由于技術(shù)上的限制，鑄件壁厚不能相差過大。而為了取出芯砂、設(shè)計(jì)時(shí)只能用開口式結(jié)構(gòu)，影響厚度
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活、壁厚可以相差很大，并且可以根據(jù)工況需要，不同部位選用不同性能材料
用途
大批量生產(chǎn)的中小型機(jī)架
單件小批量生產(chǎn)大、中型機(jī)架，如大型水壓機(jī)衡梁，底座機(jī)立柱，大的軋鋼機(jī)機(jī)架等
綜上類比，最后選擇焊接箱體，選擇板材為25mm的Q235。
6.2 軸承的選擇及校核
6.2.1 軸承的選擇
根據(jù)文獻(xiàn)進(jìn)行類比，考慮到軸承同時(shí)受到徑向和軸向的聯(lián)合載荷，故選擇圓錐滾子軸承。其承載能力大，且內(nèi)、外圈可以分離，方便安裝同時(shí)又能進(jìn)行游隙調(diào)整，非常適合本動(dòng)力箱。
6.2.2 軸承的校核
動(dòng)力箱頭端的軸承相對以其他軸承所承載的載荷較大且復(fù)雜，故該校核以頭端軸承為準(zhǔn)進(jìn)行校核計(jì)算，現(xiàn)計(jì)算如下。
已知傳動(dòng)功率，轉(zhuǎn)速。要求軸承的使用壽命大于，脂潤滑。
蝸桿圓周力,=3700 N
周向力, N
軸向力,
并求得兩軸承的徑向反力分別為 N， N。
力的作用方向見圖6-1
圖6-1 軸承的受力圖
1．壽命計(jì)算 附加軸向力FR=FA×tan20°=377N
N
N
軸承軸向力，因>軸承2被壓緊Fa1=Fs1=278.44N
N
，可查得
可查得
沖擊載荷系數(shù)，考慮中等沖擊，可查得
當(dāng)量載荷系數(shù),
N
N
軸承壽命，因，只計(jì)算軸承2壽命
>
2．靜載荷計(jì)算，可查得
當(dāng)量靜載荷 MPa
(MPa)取大者，故。
MPa
MPa取大者，故 N。
安全系數(shù)，正常使用滾子軸承?？刹榈?
計(jì)算額定靜載荷，=2.53553=8883N
3．許用轉(zhuǎn)速驗(yàn)算 載荷系數(shù)，
，可查得=1
，可查得=1
載荷分布系數(shù)，，可查得=0.96
，可查得=0.75
許用轉(zhuǎn)速，=4800r/min
r/min
均大于工作轉(zhuǎn)速909r/min。
6.3 聯(lián)軸器的選擇
由文獻(xiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)》，聯(lián)軸器的選擇原則：對于載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、同軸度好、無相對移動(dòng)的可選用剛性聯(lián)軸器，有相對位移的需選無彈性元件的撓性聯(lián)軸器。載荷和速度不大、同軸度不易保證的，宜選用定剛度彈性聯(lián)軸器；載荷、速度變化較大的最好選用具有緩沖、減振作用的變剛度彈性聯(lián)軸器。對于動(dòng)載荷較大的機(jī)器，宜選用重量輕、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的聯(lián)軸器。對聯(lián)軸器的其他要求是：裝拆方便，尺寸較小，質(zhì)量較輕，維護(hù)簡單等。
經(jīng)過對各類聯(lián)軸器的類比，結(jié)合本機(jī)床的使用環(huán)境、工作要求等因素最終選擇彈性萬向聯(lián)軸器。它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、維護(hù)方便、允許軸向移動(dòng)大等特點(diǎn)。萬向材料為MC尼龍。尼龍有一定的彈性，彈性模量比金屬底得多，可緩沖沖擊。尼龍耐磨性好，摩擦系數(shù)小，有自潤滑作用。非常適合本設(shè)計(jì)要求。
- 44 -
結(jié)論
經(jīng)過這一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我解決問題的能力有了很大的提高。不僅鞏固了前三年時(shí)間里所學(xué)的理論知識，還讓我初步了解了設(shè)計(jì)一種機(jī)械類產(chǎn)品的主要流程：怎樣去收集、整理各種資料和素材，怎樣根據(jù)生產(chǎn)要求和施工環(huán)境具體設(shè)計(jì)，怎樣去完善、合理的整理和編寫說明書。通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)也讓我深深的體會(huì)到，現(xiàn)實(shí)當(dāng)中設(shè)計(jì)生產(chǎn)一種機(jī)械產(chǎn)品的過程是相當(dāng)復(fù)雜和煩瑣的，并不像自己想象和理論上那么簡單。順利地完成一項(xiàng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，不僅需要扎實(shí)的理論知識，還要考慮到許多現(xiàn)實(shí)的因素，這些收獲都為我以后的學(xué)習(xí)和工作起到很大的指導(dǎo)作用。
在設(shè)計(jì)風(fēng)閥體板料彎邊機(jī)動(dòng)力箱的設(shè)計(jì)工程中，我采用了上述方案，但這種方案并不是唯一的最簡單的。所以仍有很大的空間繼續(xù)使該機(jī)簡化。
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致謝
經(jīng)過大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，我對機(jī)械方面知識有了一個(gè)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。通過原來的課程設(shè)計(jì)，我在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，對設(shè)計(jì)工作有了一個(gè)初步認(rèn)識，對設(shè)計(jì)步驟也進(jìn)行了熟悉和掌握。在即將畢業(yè)之前，我懷著對以后工作的美好憧憬和渴望，希望把學(xué)到的知識應(yīng)用于生產(chǎn)。我也需要系統(tǒng)地檢驗(yàn)學(xué)習(xí)的知識。畢業(yè)設(shè)計(jì)恰好為我提供了這樣一個(gè)“演習(xí)”的機(jī)會(huì)。設(shè)計(jì)過程是我在校期間所學(xué)知識、理論及各種能力的綜合應(yīng)用與升華，是創(chuàng)新潛能得到激發(fā)的過程。它培養(yǎng)了我理論聯(lián)系實(shí)際的正確思想，訓(xùn)練綜合運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識去分析和解決設(shè)計(jì)過程中遇到的各種問題。我在設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)了自己的知識漏洞，通過學(xué)習(xí)進(jìn)行了彌補(bǔ)。
本次設(shè)計(jì)工作是在段鐵群教授的指導(dǎo)下進(jìn)行的，在整個(gè)課題的研究和論文撰寫過程中，都得到段教授的熱情幫助和指導(dǎo)。在此特別向段教授表示衷心的感謝!
同時(shí)，在本課題的研究過程中，還得到課題組所有同學(xué)的大力幫助和支持在此一并感謝。
最后還要感謝所有關(guān)心和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友!并衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授，你們辛苦了！
附錄A
Introduction to Machine Design
Machine design is the application of science and technology to devise new or improved products for the purpose of satisfying human needs .It is a vast field of e ing technology which not only concerns itself with the original conception of the product in terms of its size, shape and construction details, but also considers the various factors involved in the manufacture, marketing and use lf the product.
People who perform the various functions of machine design are typically called designers, or design e s. Machine design is basically a creative activity. However, in addition to being innovative, a design e must also gave a solid background in the areas lf mechanical drawing, kinematics, dynamics, materials e ing, strength of materials and manufacturing processes.
As stated previously, the purpose lf machine design is to produce a product which will serve a need for man. Inventions, discoveries and scientific knowledge by themselves do not necessarily benefit people; only if they are incorporated into a designed product will a benefit be derived. It should be recognized, therefore, that a human need must be identified before a particular product is designed.
Machine design should be considered to be an opportunity to use innovative talents to envision a design of a product, to analyze the system and then male sound judgments on how the product is to be manufactured. It is important to understand the fundamentals of e ing rather than memorize mere facts and equations. There are no facts or equations which alone can be used to provide all the correct decisions required to produce a good design. On the other hand, any calculations made must be done with the utmost care and precision. For example, if a decimal point is misplaced, an otherwise acceptable design may not function.
Good designs require trying new ideas and being willing to tale a certain amount lf risk, knowing that if the new idea does not work the existing method can be reinstated. Thus a designer must have patience, since there id no assurance of success for the time and effort expended. Creating a completely new design generally requires that many old and well-established methods be thrust and attitudes. A design e should constantly search for ways to improve an exiting product and must decide what old, proven concepts should be used and what new, untried ideas should be incorporated.
New designs generally have “bugs” or unforeseen problems which must be worked out before the superior characteristics of the new designs can be enjoyed. Thus there is a chance for a superior product, but only at higher risk. It should be emphasized that, if a design does not warrant radical new methods such methods should not be applied merely for the sake of change.
During the beginning staged of d