三辊卷板机毕业设计_1.docx
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1、三辊卷板机毕业设计三辊卷板机设计摘要本设计是关于对称式三辊卷板机的设计，主要对卷板机上、下辊及减速器进行设计和计算。设计前部分具体阐述了卷板机上、下辊构造设计和受力分析。板机构造型式为三辊对称式,在该构造中上辊下压提供压力,两下辊做旋转运动,为卷制板材提供扭矩。它具有构造简单、体积小、重量轻、经济、等优点。动力源则选择了YZ系列YZ160L6型电机，其工作特性优于Y系列电机，适用于有稍微震动，正反转且转速不高的场合。总体设计后部分所涉及的减速器采用了三级展开式圆柱齿轮构造。齿轮材料为40Cr，并经调质及外表淬火。校核齿轮、轴、键、轴承确保了设计的实际可行性。关键词:卷板机；电动机；减速器；键；
2、齿轮ThreeRollerBendingMachineDesignAbstractThisdesignisaboutthethree-rollersymmwtryrollingmachine,mainlycalcatstheupanddownrollerandthedeceleratorDuringthefrontprocessofthedesign,therollingmachinesstructucredesignandtheanalysisofstrengtharedescribed.Therollingmachinestructureisthree-rollersymmetry.Pre
3、ssureprovidespressureunderowingstructuretheabove-averageroller,therollerdoesrevolutionsportundertwo,sheetmaterialprovidesmomentoftorsiontorollofsystem.Ithasaseriesofadvantagessuchassimplystructure,smallvolume,lightweight,economicalandsoon.YZtypeYZ-160L-6motorisselectedasthepowersource,whichadaptssit
4、uationsuchassliencequenchingandlightreversevelocity.Thelastpartofthepaperisahoutdeceleratorwhichischoosingtripleexpandingcolummgearconstiuction.Thematerialofgearis40Crwhichhasbeenhardeningsurface.Thegears,axes,keys,bearingsarechecked,sotoconfirmthisdesignispracticalKeywords:Rollingmachine；Motor；Dece
5、lerator；Key；Gear目录1绪论(1)1.1概述(1)1.2卷板机的发展趋势(3)2般小型卷板机构造及特点分析(4)2.1辊卷板机(4)2.2三辊卷板机(5)2.2.1对称式三棍卷板机构造及特点(5)2.2.2不对称三辊卷板机特点(5)2.3方案确实定(6)3传动设计(7)3.1传动方案的分析及确定(7)3.2主传动系统确实定(8)3.2.1副传动系统确实定(8)4动力设计(9)4.1主电机的选择和计算(9)4.1.1上下辊的参数选择计算(9)4.1.2主电机的功率确定(10)4.2上辊的设计计算校核(20)4.2.1上辊构造设计及受力图(20)4.2.2刚度校核(20)4.2.3上
6、辊强度校核(21)4.2.4疲惫强度安全强度校核(21)4.2.5上辊在卸料时的校核(22)4.3下辊设计计算及校核(23)4.3.1下辊构造及受力图(23)4.3.2下辊刚度校核(24)4.3.3下辊弯曲强度校核(24)4.3.4下辊疲惫强度校核(25)5减速器的设计计算(28)5.1传动方案的分析和确定(28)5.2减速器传动装置总的传动比和各级传动比的分配(28)5.2.1总的传动比(28)5.3传动装置各轴的参数计算(29)5.3.1各轴转速(29)5.3.2各轴功率(29)5.3.3各轴转矩(29)5.4齿轮传动设计(30)5.4.1第一级传动设计(30)5.4.2第二级传动设计(3
7、4)5.4.3第三级传动设计(37)5.5蜗轮、蜗杆的传动设计(40)5.5.1材料选择(40)5.5.2参数的设计(40)5.6轴的设计校核计算(42)5.6.1四个轴的构造设计(42)5.6.2轴的校核计算(43)5.7轴承校核(47)5.7.1轴承参数(47)5.7.2求轴承遭到的径向力(48)5.7.3验算轴承寿命(48)5.8键的校核(48)6设备的维护、润滑与维修(50)7设计可行性分析(51)7.1设备的经济性分析(52)7.1.1设备合理使用期的估算(52)结论(54)致谢(55)参考文献(56)1绪论1.1概述卷板机是一种常见的机械装备，它是一种将金属板材卷弯成筒形、弧形或其
8、他形状工件的通用设备。根据三点成圆的原理，利用工作辊相对位置变化和旋转运动使板材产生连续的塑性变形，以获得预定形状的工件。该产品广泛用于锅炉、造船、石油、化工、木工、金属构造及其它机械制造行业。卷板机采用机械传动以有几十年的历史，由于构造简单，性能可靠，造价低廉，至今在中、小型卷板机中仍广泛应用。卷板机作为一个普遍的机器，它在工业基础加工中占有重要的地位。但凡钢材成型为圆柱型，几乎都用卷板机辊制。其在汽车，军工等各个方面都有应用。根据不同的要求，它能够辊制出符合要求的钢柱，是一种相当实用的器械。卷板机由于使用的领域不同，种类也就不同。从辊数上分三辊卷板机和四辊卷板机。三辊又分对称式三辊卷板机，
9、水平下调式三棍卷板机，弧线下调式卷板机，上辊万能式三辊卷板机，液压数控卷板机。从传动上分机械式和液压式。从卷板机的发展上讲，上辊万能式最落后，水平下调式略先进，弧线下调式最高级。三辊卷板机三辊卷板机有机械式和液压式：机械式三辊卷板机分为对称和非对称。机械式三辊对称式卷板机：机械式三辊对称式卷板机性能特点：该机构造型式为三辊对称式，上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动，通过丝杆丝母蜗杆传动而获得，两下辊作旋转运动，通过减速机的输出齿轮与下辊齿轮啮合，为卷制板材提供扭矩。该机缺点是板材端部需借助其它设备进行预弯。机械三辊非对称式卷板机主要特点：该机构造型式为三辊非对称式，上辊为主传动，下辊垂直升
10、降运动，以便夹紧板材，并通过下辊齿轮与上辊齿轮啮合，同时作为主传动；边辊作倾升降运动，具有预弯和卷圆双重功能。构造紧凑，操作维修方便。液压式三辊对称卷板机主要特点：该机上辊能够垂直升降，垂直升降的液压传动，通过液压缸内的液压油作用活塞杆而获得；下辊作旋转驱动，通过减速机输出齿轮啮合，为卷板提供扭矩，下辊下部有托辊，并可调节。上辊呈鼓形状，提高制品的直线度，适用于超长规格各种截面形状罐。为上调式对称式三辊卷板机，可将金属板材卷成圆形、弧形和一定范围内的锥形工件，本机种两下辊为主动辊，上辊为从动辊。它广泛使用于造船、锅炉、航空、水电、化工、金属构造及机械制造行业。合适用于金属板材的弯曲变形，可卷制
11、圆形，弧形和一定范围内的锥形工件，并有板材端部预弯功能，本机型两个下辊为主动辊可水平移动，上辊为从动辊可上下移动，移动方式有机械式和液压式，传动轴均采用万向连轴器连接。机械式三辊对称式卷板机性能特点：该机构造型式为三辊对称式，上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动，通过丝杆丝母蜗杆传动而获得，两下辊作旋转运动，通过减速机的输出齿轮与下辊齿轮啮合，为卷制板材提供扭矩。该机缺点是板材端部需借助其它设备进行预弯。液压式三辊对称卷板机主要特点：该机上辊能够垂直升降，垂直升降的液压传动，通过液压缸内的液压油作用活塞杆而获得；下辊作旋转驱动，通过减速机输出齿轮啮合，为卷板提供扭矩，下辊下部有托辊，并可调节
12、。上辊呈鼓形状，提高制品的直线度，适用于超长规格各种截面形状罐.卷板机采用机械传动已有几十年的历史，由于构造简单，性能可靠，造价低廉，至今在中、小型卷板机中仍广泛应用。在低速大扭矩的卷板机上，因传动系统体积庞大，电动机功率大，起动时电网波动也较大，所以越来越多地采用液压传动。近年来，有以液压马达作为源控制工作辊移动但主驱动仍为机械传动的机液混合传动的卷板机，也有同时采用液压马达作为工作辊旋转动力源的全液压式卷板机。国内外采用冷卷方法较多。冷卷精度较高，操作工艺简便，成本低廉，但对板材的质量要求较高如不允许有缺口、裂纹等缺陷，金相组织一致性要好。当卷制板厚较大或弯曲半径较小并超过设备工作能力时，
13、在设备允许的前提下可采用热卷的方法。有些不允许冷卷的板材，热卷刚性太差，则采用温卷的方法。卷板机是一种通用性及适应性较高的弯曲整形机械。为提高卷板机的工作效率，提高制品的加工精度，减轻劳动强度，改善工作条件，通常采用板料送料工作台、辅助操作机械、托架平台以及支承滚道等辅助设备。国外有些厂家已有配上自动焊接机、下料机械手等成线或单元供货。1.2卷板机的发展趋势在近十年我国卷板机工业正在步入一个快速发展的时代，也是我国人民经济的重要产业，对我国人民的作用也越来越大，而我国也会在其在装备工业上的投入力度大大加强，在市场经济的刺激下，产品的更换也要求卷板机装备工业不断在技术和工艺上获得更大的优势：1.
14、从国家计委立项的情况看，卷板机工业1000万以上投入的项目达近百项；2.卷板机工业已建项目的二期改造也将会产生一个很大的用户群；3.由于卷板机的高利润，促使各地政府都纷纷投资国家投资、外资和民间资本卷板机制造。其次，跨国公司都开场将最新的车型投放到中国市场，并计划在中国加大投资力度，扩大产能，以争取中国更大的市场份额。民营企业的崛起以及机制的敏锐使其成为卷板机工业的新宠，民营企业已开场成为卷板机装备市场一个新的亮点。卷板机制造业作为机床模具产业最大的买方市场，其中进口设备70%用于卷板机，同时也带动了焊接、涂装、检测、材料应用等各个行业的快速发展。卷板机制造业的技术革命，将引起装备市场的构造变
15、化：数控技术推动了卷板机制造企业的历史性的革命，数控机床有着高精度、高效率、高可靠性的特点，引进数控设备在加强企业的应变能力、提高产品质量等方面起到了很好的作用，促进了我国机械工业的发展。因而，至2020年，卷板机工业对制造装备的需求与如今比将增长12%左右，据预测，卷板机制造业：对数控机床需求将增长26%；对压铸设备的需求将增长16%；对纤维复合材料压制设备的需求增长15%；对工作压力较高的挤或冲压设备需求增长12%；对液压成形设备需求增长8%；对模具的需求增长36%；对加工中心需求增长6%；对硬车削和硬铣消机床的需求增长18%；对切割机床的需求增长30%；对精细加工设备的需求增长34%；对
16、特种及专用加工设备需求增长23%；对机器人和制造自动化装置的需求增长13%；对焊接系统设备增长36%；对涂装设备的需求增长8%，对质检验与测试设备的需求增长16%。在今后的机械生产中，卷板时机得到很好的使用。它能更经济更省力的用以弯曲钢板。能够讲是必须的的高效机械设备。随着时代的发展，科技在进步，国民经济水平的高速发展将对这个机械品种提高，将促使这个设计行业的迅速发展。2般小型卷板机构造及特点分析2.1辊卷板机双辊卷板机的原理如图2.1所示：图2.1双辊卷板机工作原理图上辊是钢制的刚性辊，下辊是一个包有弹性的辊，能够作垂直调整。当下辊旋转时，上辊及送进板料在压力作用下，压人下辊的弹性层中，使下
17、辊发生弹性变形。但因弹性体的体积不变，压力便向四面传递，产生强度很高，但分布均匀的连续作用的反压力，迫使板料与刚性辊连续贴紧，目的是使它随着旋转而滚成桶形。上辊压人下辊的深度，既弹性层的变形量，是决定所构成弯曲半径的主要工艺参数。根据实验研究，压下量越大，板料弯曲半径越小；但当压人量到达某一数值时，弯曲半径趋于稳定，与压下量几乎无关，这是双辊卷板机工艺的一个重要特征。双辊卷板机具有的优点：1.不必端头弯曲，加工速度快；2.在一次行程中有做高精度成型的可能；3.板坯即便是经过冲孔、切口、起伏成型等加工，也不致产生折裂及不规则翘曲等；4.不产生皱折，不在制件外表造成划痕；5.假如把棍轮的压下量取大
18、，即便俩棍轮的间距有所变动而制件的直径也不发生变化，因而设备精度不是很高也行，使用的是简单的装置等等。另一方面，二棍卷板机的缺点是1.由于相对于制件直径的每一个变化都需要制作导向辊轮，故不适于多品种小批量生产；2.不能做厚板的加工最大加工板料69mm。2.2三辊卷板机三辊卷板机是目前最普遍的一种卷板机。利用三辊滚弯原理，使板材弯曲成圆形，圆锥形或弧形工作。2.2.1对称式三棍卷板机构造及特点对称式三棍卷板机，由工作辊、机架、传动系统和机座等组成。通常两个下辊为主动辊，相对于上辊作对称布置，上辊为从动辊，可垂直调节，所以也称对称上调式三棍卷板机。机器一侧安装有倾倒轴承，称为机器的倾倒侧，另侧安装
19、有传动系统，称为机器的传动侧。除去全机械传动的对称式三棍卷板机，还有半液压半机械传动的对称式三棍卷板机。传动侧的翘起机构和倾倒侧的轴承倾倒机构均是为方便卸下卷制成形的筒件。通过倾倒机构能把轴承体倾倒8590，翘起机构可把上工作辊翘起13。在中小型对称式三棍卷板机中大多采用手动倾倒机构和手动翘起机构。在大型的对称式三棍卷板机中，大多采用液压驱动的翘起机构倾倒机构。构造简单、紧凑，质量轻、易于制造、维修、投资小、两侧辊能够做的很近。构成较准确，但剩余直边大。一般对称三辊卷板机减小剩余直边比拟费事。2.2.2不对称三辊卷板机特点剩余边小，构造简单，但坯料需要调头弯边，操作不方便，辊筒受力较大，弯卷能
20、力较小。所谓理论剩余直边，就是指平板开场弯曲时最小力臂。其大小与设备及弯曲形式有关。如图2.2所示：图2.2三辊卷板机工作原理图对称式三辊卷板机剩余直边为两下辊中心距的一半。但为避免板料从滚筒间滑落，实际剩余直边常比理论值大。一般对称弯曲时为板厚620倍。由于剩余直边在校圆时难以完全消除，所以一般应对板料进行预弯，使剩余直边接近理论值。不对称三辊卷板机，剩余直边小于两下辊中心的一半，如图2.2所示，它主要卷制薄筒一般在323000下面。2.3方案确实定通过上节一般小型卷板机构造特点的分析，根据各种类型卷板机的特点，再根据三辊卷板机的不同类型所具有的特点，最后构成本设计方案，122000对称上调
21、三辊卷板机。双辊卷板机不需要预弯、构造简单，但弯曲板厚受限制，只合适小批量生产。固然三辊卷板机不能预弯，但是能够通过手工或其它方法进行预弯。3传动设计对称上调式三辊卷板机如图3所示：图3.1上调式三辊卷板机简图它是以两个下辊为主动轮，由主动机、联轴器、减速器及开式齿轮副驱动。上辊工作时，由于钢板间的摩擦力带动。同时作为从动轴，起调整挤压的作用。由单独的传动系统控制，主要组成是：上辊升降电动机、减速器、蜗轮副、螺母。工作时，由蜗轮副转动蜗轮内螺母，使螺杆及上辊轴承座作升降运动。两个下辊能够正反两个方向转动，在上辊的压力下下辊经过反复的滚动，使板料到达所需要的曲率，构成估计的形状。3.1传动方案的
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