[A5-147]设计类-卷板机设计（含全套CAD图纸）
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I 摘 要 本说明书是按照所设计的卷板机内容撰写的，主要包括卷板机轴辊的受力分析、电动机的选择、主减速器的设计、侧辊传动系统的设计、下辊液压传动系统的设计以及对下辊液压同步控制系统进行了研究。从而保证了下辊在上升的过程中始终能够保持两端同步。 四辊卷板机主要为锅炉厂辊制锅炉圆筒而设计，它可以用于各种型号锅炉圆筒的生产和加工，也 在 造船、石油化工 、 航空、水电、装潢、 及电机制造 等工业 领域得到了广泛的应用 ， 用以把金属板料卷制成圆筒、圆锥以及弧形板等各种零件。 该四辊卷板机利用其四个辊筒的空间布置，最大范围地减少 了剩余直边的出现、降低了生产成本、提高了生产效率。 关键词 ： 四辊卷板机 辊制 剩余直边 弧形板 is in of of on an in of to be of to to in 录 摘 要 第 1 章：绪 论 1 板的分类及特点 1 板机的分类及特点 1 12 40四辊卷板机的用途 3 动系统设计 4 第 2 章： 卷板机轴辊受力分析 4 用在卷板机辊子上的弯曲扭矩 4 板机的空载扭矩 5 辊卷板机的卷板力 5 第 3 章 ： 电动机的选择与计算 9 动机功率的计算 9 动机的选择 9 第 4 章： 主减速器的设计 10 动机型号的确定 10 动比的分配 11 动系统的运动和动力参数设计 11 速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 13 择精度等级，材料和齿数 13 齿面接触强度设计 14 齿根弯曲疲劳强度设计 16 轮 几何尺寸 的 计算 17 间级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 18 择精度等级，材料和齿数 18 齿面接触强度设计 18 齿根弯曲疲劳强度设计 20 轮几何尺寸计算 22 速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 22 择精度等级，材料和齿数 22 齿面接触强度设计 23 齿根弯曲疲劳强度设计 25 何尺寸计算 26 速轴的设计以及轴的校核 27 第 5 章 : 侧辊传动系统的设 计 31 辊电动机的确定 31 辊减速器的确定 32 5. 3 蜗轮蜗杆传动设计 31 第 6 章： 下辊筒液压缸的设计 35 辊液压系统的工作原理 35 辊筒液压缸设计 36 第 7 章： 辊筒轴的强度校核 41 第 8 章： 专题论文 43 言 43 辊卷板机工 作原理 43 压同步控制系统研究及设计原理 45 论 46 结束语 47 致谢 48 参考文献 49 附录 1 中文译文 50 附录 2 英文原文 77 1 附 录 I(中文译文 ) 具成本的检测 加工成本是加工工具成本和切削成本的总和。机床成本由闲置费用，加工费用和工具改变费用组成。当改变切削速度的情况下闲置费用保持不变。从机械数据手册 24上表明机械设备成本的公式如下： .)1(211 必须确定切割深度大小和切割速度的数学关系式 我们学习的泰勒模型将被用于确定切削速度对切削刀具寿命的影响 : =C =切削速度 T=切割时产生的标准金额侧翼磨损 (例如 毫米 ) 都是由被使用的材料或者工作条件所决定的常数 . , 为了确定进给时的常数 n和 C我们以 4140 钢在实验的条件下进行研究，以 出了三种类型的进给图形，图 3 3研究对象在干和湿的条件下分别做出的图形，图 3对 研究对象在干和湿两种状态下所做的图形，另外 ,图3 3以 从上述的 图形可以看出不管测量的次数有多少 ,其结果都是呈直线分布的形式下降 ,从曲线我们能够看出，在相同的切削速度的条件下，增加磨损标准和对用冷却液都可以提高工具的使用寿命。然而，对于 说提高磨损标准和降低使用冷却液对提高 却乳液的这种抑制作用和对磨损机构的效果我们把它列入到了第五章。以及其他类型的磨损也将插入到那里研究。 金属的切削研究主要集中在刀具的磨损、刀具的寿命和磨损机理。不过 ,未来的研究应该更加关注其他因素的影响 : 通过工厂体系建立磨损标准，基本 的刀具磨损开端取决于工厂的产品。 2 使用刀具的类型，向碳素钢刀具和高速切削刀具。 这对于研究在干和湿的条件下研究影响刀具寿命的因素常数（ C， n）是有用的。这将提高刀具的寿命，因为它也将影响到切削的经济性 24。 为了确定切削液在选择磨损标准时所起的作用 ,不同的磨损标准和经常的进给成本在 必须被研究。不同切削标准的刀具寿命常数在表（ 3列的表格中被摘录和划分。从图 3。图 3、图 3的常数（ C， n）的价值在表 3以后的图中说明这些参数和磨损标准 的关系。图 3n和磨损标准的关系。当提高 3 (a)以 T）和 )为坐标在不同的磨损标准的情况下所做的图形（干条件） (b)以 T）和 )为坐标在不同的磨损标准的情况下所做的图形（湿条件） 图 3不同的磨损标准下由时间（ T）和速度（ V）为坐标所做的图形（ a）以 T）和 )为坐标在不同的磨损标准的情况下所做的图形（干条件） (b) 以 T）和 )为坐标在不同的磨损标准的 情况下所做的图形（湿条件） 4 (a)以 T）和 )为坐标在不同的磨损标准的情况下所做的图形（干条件 ） (b)以 T）和 )为坐标在不同的磨损标准的情况下所做的图形（湿条件 ） 图 3不同的磨损标准下由时间（ T）和速度（ V）为坐标所做的图形（ a）以 T）和 )为坐标在不同的磨损标准的情况下所做的图形（干条件） (b) 以 T）和 )为坐标在不同的磨损标准的情况下所做的图形（ 湿条件 ） 5 （ a） 以 T）和 )为坐标在不同的磨损标准 的情况下所做的图形（干条件） (b)以 T）和 )为坐标在不同的磨损标准的情况下所做的图形（湿条件） 图 3不同的磨损标准下由时间（ T）和速度（ V）为坐标所做的图形 （ a）以 T）和 )为坐标在不同的磨损标准的情况下所做的图形（干条件） (b) 以 T）和 )为坐标在不同的磨损标准的情况下所做的图形（湿条件） 6 表 3具寿命常数的范围划分 3三种刀具材料下由 C和 n所做的磨损标准图（干条件下） 13 010 C n C n C n 42 18 30 65 60 64 96 96 099 38 05 233 50 12 399 63 25 503 82 25 517 92 30 577 02 32 592 13 38 611 3三种刀具材料下由 C和 n所做的磨损标准图（湿条件下） 13 010 C n C n C n 67 97 87 19 28 10 44 28 67 26 91 19 38 15 03 16 97 18 22 26 这两种条件 下价值能够得到提高，另外，湿润条件 n的价值要比干燥条件 n的价值低，直到磨损标准达到 燥条件的 n开始大于湿润条件的 n。图 3C在磨损标准所做的图形中，在干和湿的条件下磨损标准提高时 C 也随之提高。然而，湿的条件下 C的价值要比干的条件下高。这证明在整个切削过程中通过使用冷却液提高刀具的寿命和提高磨损标准都可以一直的保护切削刀具材料。 8 接下来，图 3料在干和湿的条件下 n与磨损标准之间的关系。磨损价值随着 n的提高而提高。此外，湿 曲线要比干曲线高。图3述的一个常数 C和磨损价值的比例关系。然而，湿条件的 C曲线比干条件下的曲线高，这表面对于材料 说使用冷却液是有益处的。更为重要的这有利于提高磨损标准。 C的价值越高，刀具的使用寿命也就变的越高。图 3明冷却液对刀具性能的影响。因此。 n越高，刀具的使用寿命就越低。图 3以看出通过使用冷却液和提高磨损价值可以降低 C，这说明刀具在湿润的条件下，刀具的使用寿命比较短。之前研究的都是材料 高 n就意味着刀具的寿命将 被缩短。然而。大幅度的提高湿曲线 C超过干曲线 C的补偿下降， 使用寿命将延长。与次相反。 3 他表面了在干和湿的切削条件下不同磨损标准的切削速度的价值的关系 。 9 （ a） 和湿条件下） （ b） 和湿条件下） 图 3以泰勒常数与磨损标准为坐标建立的关系图（ a） n 与磨损标准为坐标建立的关系图（干和湿条件下） (b) 和湿条件下） 10 (a) 和湿条件下） (b) 和湿条件下） 图 3以泰勒常数与磨损标准为坐标建立的关系图（ a） n 与磨损标准为坐标建立的关系图（干和湿条件下） (b) 干 和湿条件下 ） 11 (a) n 与磨损标准为坐标建立的关系图（干和湿条件下） (b)C 与磨损标准为坐标建立的关系图（干和湿条件下） 12 图 3以泰勒常数与磨损标准为坐标建立的关系 图（ a） 和湿条件下） (b) 和湿条件下） . 这两个条件表明当磨损标准增加的同时机床的成本下降。尽管如此，当成本增加的速度达到再增加就叨叨最佳时。图 3，干和湿条件下经济性的比较。干切削的最佳切削速度是90米 /分而湿切削的最佳切削速度是 120米 /分。 在图 3图 3次，当磨损标准增加的时候，成本下降。此外 ，干切削的最佳切削速度是 260米 /分，而湿切削的最佳切削速度是 360米 /分。这表面冷却液对这种材料很重要，它不仅可以降低成本，而且还可以提高生产率。 图 3涂有 切削速度提高时，切削成本也随之提高，当磨损标准提高，切削成本下降。在这两种切削条件下，最佳的切削成本是在速度最低达到 210 米 /分的时候。 图 3它可以明确地反映出对于 却液可以延长刀具的寿命。切削速度从 260 米 /分到 360米 /分为最佳的切削速度。不过，对于 从上面这些数据可以看出对于 速度为 210米 /分 /分的速度范围内干切削要比湿切削的经济效率高。当速度达到 310米 /分是效率最高。对于切削材料 10 米 /分时切削成本有效。因此，不管 成本，它的磨损都远远的超过没有处理的 3 图 3干和湿的条件下，不同的切削速度下切削成本和磨损标准之间的关系。图 3出了处理后的 3除了线表面在切削速度相同的条件下，增加磨损标准，切削成本下降。 在图 3图 3以看出 清楚的表明在湿润的条件下 湿的条件下对 后， 所有条件下它的切削性能都要远远的超过 14 (a)在不同磨损标准下，切削速度与成本的关系图干切削条件下） (b) 在不同磨损标准下，切削速度与成本的关系图（湿切削条件下） 图 3速度与切削成本的变化 （ a）在不同磨损标准下，切削速度与成本的关系图（干切削条件下） (b) 在不同磨损标准下，切削速度与成本的关系图（湿切削条件下） 15 (a) 在磨损标准为 本与切削速度的关系图 (b) 在磨损标准为 本与切削速度的关系图 图 3成本和速度为坐标轴，在干和湿两种情况下分别在两种磨损标准下的比较。 （ a）在磨损标准为 本与切削速度的关系图 (b) 在磨损标准为 本与切削速度的关系图 16 (a)在不同的磨损标准的情况下，切削速度和成本的关系图（干条件下） (b)在不同的磨损标准的情况下，切削速度和成本的关系图 (湿条件下） 图 3切削速度和成本的关系图 （ a）在不同的磨损标准的情况下，切削速度和成本的关系图（干条件下） (b) 在不同的磨损标准的情况下，切削速度和成本的关系图（湿条件下） 17 (a) 在不同的磨损标准的情况下，切削速度和成本的关系图（干条件下） (b) 在不同的磨损标准的情况下，切削速度和成本的关系图（湿条件下） 图 3切削速度和成本的关系图 （ a）在不同的磨损标准的情况下，切削速度和成本的关系图（干条件下） (b) 在不同的磨 损标准的情况下，切削速度和成本的关系图（湿条件下） 18 (a)在磨损标准为 本和速度的关系图 (b)在磨损标准为 本和速度的关系图 图 3不同的磨损标准的情况下，对 a）在磨损标准为 本和速度做出的关系图 (b) 在磨损标准为 米的情况下，成本和速度做出的关系图 19 表 3相同的磨损标准时，三种刀具材料的比较 刀具类型 磨损标准 (最佳 成本 / 速度 (m/ 干 湿 7$ / 90 40$/90 4$ / 210 36$/210 9$ / 260 360 20 (a)在不同的切削速度下，磨损标准与切削成本的关系图（干条件下） (b)在不同的切削速度下，磨损标准与切削成本的关系图（湿条件下） 图 3损标准和成本的关系图（ a）在不同的切削速度下，磨损标21 准与切削成本的关系图（干条件下） (b) 在不同的切削速度下， 磨损标准与切削成本的关系图（湿条件下） (a)在不同的切削速度下，磨损标准与切削成本的关系图（干条件下） (b)在不同的切削速度下，磨损标准与切削成本的关系图（湿条件下） 22 图 3损标准和成本的关系图（ a）在不同的切削速度下，磨损标准与切削成本的关系图（干条件下） (b) 在不同的切削速度下，磨损标准与切削成本的关系图（湿条件下） (a) 在不同的切削速度下，磨损标准与切削成本的关系图（干条件下） (b)在不同的切削速度下，磨损标准与切削成本的关系图（湿条件下） 23 图 3损标 准和成本的变化图 （ a）在不同的切削速度下，磨损标准与切削成本的关系图（干条件下） (b) 在不同的切削速度下，磨损标准与切削成本的关系图（湿条件下） (a)磨损标准为 米的情况下刀具的寿命图（干和湿） （ b） 在磨损标准为 刀具寿 命图（干和湿） 24 图 3磨损标准为 米，干和湿条件下，刀具寿命的比较（ a） 和湿 ） (b) 在磨损标准为 命图（干和湿） 在实验测试的速度范围内，分别在干和湿的情况下，对刀具材料重新进行测试。结果提出了不经过热处理的 面涂有 图 3切削速度分别为 100米 /分、 160 米 /分的情况下，理论和实验的结果。理论和实验结果的一致表明了泰勒公式在刀具寿命预言中是正确的。图 3图 3理论和实验中的结果，在速度为 280 米 /分和速度为 390米 /分的情况下完全的一致被证明。 为 280米 /分和 390米 /分的情况下在图 3节介绍样本结果与其他数字列入附录 。 25 (a)速度为 100米 /分的情况下 (b)速度为 160米 /分的情况下 图 3不同速度的情况下 别在干和湿时理论和实验的结果（ a）速度为 100 米 /分的情况下 论和实验的关系图 (b) 速度为 160米 /分的情况下 26 (a) 速度为 280 米 /分的情况下理论和实验的关系图 (b)速度为 390 米 /分的情况下理论和实验的关系图 图 3不同的速度情况下，分别在干和湿时理论和实验的关系（ a） 速度为 280 米 /分的情况下理论和实验的关系图 (b) 速度为 390米 /分的情况下理论和实验的关系图 27 (a)80 米 /分时理论和实验的关系图 (b)90 米 /分时理论和实验的关系图 图 3不同的速度情况下，分别在干和湿时理论和实验的 关系（ a）速度为 280 米 /分时理论和实验的关系图 (b) 速度为 390 米 /分时理论和实验的关系图 28 附 录 文原文） is of of in 24 is 13. .)1(211 to it is to In s be in to =C . 3= = to a of n or In to n C in 140 in a is of In It be of in on a it be by of as 9 by by of it be . As as on in on to as up by of as of C,n) is it of 24. In to of on SM be of C,n) in 3 of C, n) , in -8 of be n As n. 30 (a) at (b) at 3at (a) at (b) at 31 (a) at (b) at at a)og(at (b) at 32 (a)at (b)at at a) og(at (b) at 33 of C n 13 010 C n C n C n 42 18 30 65 60 64 96 96 099 38 05 233 50 12 399 63 25 503 4 82 25 517 92 30 577 02 32 592 13 38 611 C n 13 010 C n C n C n 67 97 87 19 28 10 44 28 67 26 91 19 38 15 03 16 97 18 22 26 In n is up 5 n to C C as C in by by n to As n is a C C is of by C of on n; C by a in n an in C C In is It 36 (a) n (b) C s a) n (b) C 37 (a) n (b) C s (a) n (b) C 38 (a)n (b)C s (a) n (b) C 39 as as 0.4 .6 0 m/20 m/is as a of is as 60 m/of 60 m/in of of of As as at 210 m/in A at is It be to in of 60m/60 nn/at in is 10 m/m/at 10m/is at 10 m/in of of it is to be in of at 0 as a of by in is of of in in on 41 (a)of at . (b)of at -11 第 1 章 绪 论 近些年随着原子能、石油化工、海洋开发、宇航、军工等部门的迅速发展，卷板机作业的范围正在不断的扩大，要求也在不断提高，现在卷板机已经广泛应用于锅炉、造船、石油化工、航空、水电、装潢、金属结构等行业中，用于将金属板材卷制成圆柱、圆锥或者将任意形状卷曲成圆柱形或其一部分。 板 的分类及特点 卷板按照工作状况分为：冷卷和热卷两种。冷卷的精度高，操作方便，要求钢板不能有缺口及裂缝等缺陷，有时还需在滚弯前进行正火或退火处理。热卷的最大缺陷是产生氧化皮及明显热膨胀。因此，只有当弯制的板超过机器 的冷卷能力或弯曲较大时，才能使用热卷法，但冷卷的板料厚度范围目前正在日益扩大。生产也应根据不同卷制方法的特点结合具体情况适当选用。例如有些不允许冷卷的刚度太差，而且弯曲困难。如果采用温卷的方法就比较合适。 板机的分类及特点 卷板机按照辊筒数量布置形式分为：四辊式卷板机和三辊式卷板机，其中三辊又可以分为对称式和不对称式两种。对称式三辊卷板机：结构紧凑，重量轻，易于制造、维修，投资小，两侧辊可以作得很近，成形准确。但是剩余直边大，一般对称三辊卷板机减小剩余直边比较麻烦。（如图 示） 不对称三辊 卷板机是一根下辊轴和上辊轴中心水平距离到极小位置，另一根下辊轴放在侧边，所以滚出的零件仅起始端有直边。这样在滚零件时，正反两次辊制就可以消除直边问题。（如图 示）其缺点为：在滚弯时大大增加了辊轴的弯曲力，使辊轴容易弯曲，影响零件的精度，坯料需要调头，弯边，操作不方便，辊筒受力较大，弯卷能力较小。 图 对称式卷板机 图 称式卷板机 2 卷板机按辊位调节方式可以分为：上调式和下调式两种，其中上调式可以分为横竖上调式（机械或液压调节）；垂直上调式；下调式又可以分为不对 称下调式（机械或液压调节）；对称下调式（含垂直下调式）（液压调节）水平下调式（液压调节）。 垂直下调式：结构简单、紧凑；剩余直边小，有时设计成上辊可以沿轴向抽出的结构。它的缺点是：弯板时，板料有倾斜动作，对热卷及重型工件不安全，长坯料必须先经初弯，否则会碰地面。 水平下调式：较四辊卷板机的结构紧凑，操作方便剩余直边小，坯料始终保持在同一水平面，进料安全方便。其缺点是：上辊轴承间距较大，坯料对中不如四辊卷板机方便。 横竖上调式：如图 节辊筒的数目最少，具有各种三辊的优点，而且剩余直边小。其缺点：设 计时结构复杂不易处理。 图 竖上调式 图 式 卷板机按照辊筒方位，可以分为立式和卧式。按上辊受力类型，可以分为闭式（上辊中部有托辊）和开式（上辊无中部托辊），其中开式又可以分为有反压力装置的和无反压力装置的。 立式：如图 除了氧化皮压伤，矩形板料可保证垂直进入辊间，防止扭斜，卷薄壁大直径，长条料等刚性较差的工件时，没有因自重而下榻的现象，板样测量较准，占地面积小。其缺点是：短工件只能在辊筒下部卷制，辊筒受力不均匀，易呈锥形；工 件下端面与支撑面摩擦影响上下曲率的均匀性，卸料及工件放平料不方便，非矩形坯料支持不稳定。 闭式：如图 有活动轴承机构结构较简单，上辊加中间支承辊后可作得很细可弯到较大的曲率，上辊刚度好，工件母线直线度好，下辊间距小，可卷薄板且曲率较准确，上辊行程大，有足够的位置装模具，可以作长拆边机用，但只能卷制圆心角小于 180 度的弧形板。 3 图 式卷板机 图 辊卷板机 四辊卷板机有四个辊，（如图 示）上辊是主动辊，下辊可以上下移动，用 以夹紧钢板，两个侧辊可以沿斜向升降，在四辊卷板机上可进行钢板的预弯工作，它靠下辊的上升，将钢板端头压紧在上下辊之间，再利用侧辊的移动使钢板端部发生弯曲变形，从而达到所要求的曲率。 它的优点是： 1、 预弯及卷圆时，钢板可不调头。 2、 上下辊能夹紧钢板，防止弯曲时滑脱。 3、 侧辊能起定位作用，在进料时可使钢板找正。 便于弯曲锥形件，椭圆形件及仿形加工。 综合以上各种卷板机的综合特点，在本次毕业设计中我选择了 0四辊卷板机进行设计 12四辊卷板机的用途 四辊卷板机 是 专供金属板的卷曲和弯曲圆筒之用，是锅炉、造船、石油化工、水泥、电机及电器制造业中的主要设备之一。在常温的情况下，它可以将长达 2m，厚度达 40钢板弯曲成 圆柱面、圆锥面或任意形状的柱面 或其一部分，在加热的情况下，它可以将长达 2m,厚度达 70钢板卷曲成圆柱形或其一部分，它可以对一些厚度大，用常规方法无法弯卷的钢板进行加工，在加工的过程中它还可以对金属板端部进行直接弯曲，免去了端部预弯的工序，这是四辊卷板机比一般三辊卷板机优越之处。因此， 四辊卷板机在锅炉、造船、石油化工、水泥、电机及电 器制造业中得到了广泛应用。同时，这种设备的上市大大减轻了工人的劳动强度，提高了企业的效益。 4 动系统设计 0四辊卷板机是以上辊为主动辊，由主电动机通过主减速器及联轴器，从而带动上辊工作，下辊的作用是提供一定的向上力，（设该力为夹紧力 W），与上辊一起夹紧所卷钢板，使上辊与被卷钢板间产生足够的摩擦力，在上辊旋转时能够带动钢板运动。两个侧辊用以形成卷筒所需的曲率，使板料达到所需的目的。 在我设计的这台四辊卷板机中，我采用了由主电动机通过主减速器以及联轴器，从而带动上辊的旋转。而下辊 的运动我采用在下辊的两端各放一个液压缸，通过液压缸内的液压油作用于活塞而使下辊能够实现上下的升降运动，以便夹紧钢板，用液压系统来控制下辊筒的升降以及两个液压缸在上升的过程中保持同步上升。在下辊的两侧设有两个侧辊，两个侧辊分别由两个电动机通过两个单级减速器以及联轴器带动；两个电动机可以分别单独控制也可以同时控制，两个侧辊可以沿着机架导轨做倾斜运动，通过丝杆丝母蜗轮蜗杆传动。 第 2 章 卷板机轴辊受力分析 用在卷板机辊子上的弯曲扭矩 板料的最大变形弯矩 M 01 2 板料具有原始曲率半径 的初始变形弯矩 101 2 式中：1形断面取 K 0于 30， 35 钢取 140 横截面的断面模数，矩形截面 6/2 ， (B 为材料宽度，s为板材的屈服极限， 35 钢s=250则 W= 5 R 为弯曲最小半径，在最大弯矩产生于板材弯成上辊半径时，得到弯曲的最小半径。（221 ，1B 为板材厚度， 50R 为板料由平板（ 1R ）开始弯曲时的初始变形弯矩 11 k g f m 5 k g f m 51 板机的空载扭矩 23214 n 中： 1G 、 2G 、3向接送和主动辊的重量（ 青铜轴套时，取 =k g fD t L 61 k g 6223 所以对321 取 3101 则： 334 辊卷板机 的 卷板力 6 侧辊所受的力为 s = k g 52 所加液压力 辊筒所受到的力为 22 = 则= k g 将板料从平板弯曲到 R 时消耗于板料变形的扭矩1 411 11 因为 1R ， 所以 g 7771 80)耗于摩擦阻力的扭矩2 2)22(2 式中： 筒与板料间。冷卷 f=卷 f=2 作辊与支承辊间 f= ad、bd、a 、 b 、 c 、辊轴径 ， 其 中8840mm,04 所以将上面数值代入得： g 72 M 22 56 = 送进板料所 需的拉力 T 21 7 拉力在轴承中所引起的摩擦损失 1 7 k g f 机器送板料的总力矩 8 2)(1 式中； 1 = 5 pM k 驱动扭矩 4321 5377 k 作用在卷板机辊子上的压力（弯曲力） s 0225022 22 式中： sm) 作用在卷板机辊子上的弯曲扭矩 422 式中： 则： 4 4022502480 2 9 第 3 章 电动机的选择与计算 率计算 122 D 板为 动轴承为 N = 考虑到工作机器的安全系数，取 功率为 45主电动机。 动机的选择 由于四辊卷板机在工作中没有什么特殊的要求，因此在本次设计中我选用 能好，噪声小，体积小，重量轻，运行可靠，维修方便的特点，主要应用于灰尘多、土扬水溅的场合、如农用机械、矿山机械、搅拌机、碾米机等，为一般用途电动机。 根据前面计算的结果，主电动机选择 三相异步电动机，额定功率 45载转速 740r/定转矩 大转矩 量 59210 第 4 章 主减速器的设计 动机 的确定 按照设计要求以及工作条件选用 Y 系列三相异步电动机，卧式封闭结构，电压 380V。 电动机型号的选择，根据前面计算的结果，主电动机选择 三相异步电动机，额定功率 45载转速 740r/定转矩 量 592减速器中各部分的传动效率如下： cc=gg=bb=各部分的传动效率 ： c 01= 1212= 32= 34= 4= 总= (2)工作辊的旋转转速 11 m 0 61 00 0 r 取r/动比的分配 总传动比总i= 1854740 动方案可知 ： 101i ； 145i 所以本 设计的三级减速器 的总传动比为 185i , 主减速器传动系统各 级 传动 比的分配如下： 101i i i 534i 145i 动系统的运动和动力参数设计 率和转矩计算如下 ： 0 轴：（电动机轴） 4 00 m50 ：（ 减速器的高速轴） m 400101 12 2 轴（减速器的中间轴） m i n/ 896 121212 3 轴（减速器的另一根中间轴） m 0 2 9 89 6 0 8 8232323 4 轴（减速器的低速轴） m 0 13 将上述计算结果和传动比及传动效率汇总如表 4 号 电 动 机 三 级 圆 柱 齿 轮 减 速 器 0 轴 1 轴 2 轴 3 轴 4 轴 转速 n(r/ 740 740 率 P（ 45 矩 T（ 两轴联接件、传动件 联轴器 齿轮 齿轮 齿轮 传动比 i 1 传动效率 速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 择精度等级，材料和齿数 1）材料及热处理。由表 10得大、小齿轮的材料 均为 40经调质及表面淬火，齿面硬度为 48 55 1） 表面淬火，轮齿变形不大，故精度等级、大小齿轮的齿数以及螺旋角分别为：精度等级为 7 级，小齿轮齿数 241 Z 、大齿轮的齿数 1562 Z 。 2） 选取螺旋角，初选螺旋角 14 齿面接触强度设计 321 12 1） 确定公式内的各计算数值： .1由文献 1，选取区域系数 Z 14 1，查得 12 齿轮均为硬齿面，故宜选取小的齿宽系数， 7.0d1，查得 M P 1002l i i m 。 效概率 1%，安全系数 S=1） M P i M P i H = M P 0459902 21 574 93 01 911 991212 由文献 1，查得 算小齿轮的分度圆直径 321 )计算圆周速度 t /1 4）计算齿宽 b 及模数 15 4c 5）计算纵向重合度a 6） 计算载荷系数 K 根据 ， 7 级精度，查文献 1，取 08.1文献 1， K ，从文献 1中的硬齿面；齿轮栏中查得小齿轮相对支承非对称布置， 6 级精度， bK 22 = 22 =虑齿轮为 7 级精度，取 载荷系数 另由文献 1，查得 7） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 3311 8） 计算模数 n 4c 16 3 2121 c 1）确定计算参数 1，查得齿轮的弯曲疲劳强度极限 ,62021 M P 1，查得弯曲疲劳寿命系数 弯曲疲劳安全系数 ， M P M P 齿轮的 加以比较 01 09 1 F Y 2 F Y 齿根弯曲疲劳强度设 计 0 9 o 4 9 3 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数标准模数 m=3，取分度圆直径 。 17 4c 取 241 Z ，则 15 Z 。 何尺寸计算 1）计算中心距 n o 24156c o 1 将中心距 圆整为 2782) 按圆整后的中心距修正螺旋角 24156a r c c r c c 1 a n 因 值改变不多，K， 不必修正。 1） 计算大、小齿轮的分度圆直径 n o s 324c o n 214c o s 31 5 6c o 2） 计算齿轮的宽度 取 22 ， 51 d 18 间级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 择精度等级，材料和齿数 1）材料及热处理。由表 10得大、小齿轮的材料均为 40经调质及表面淬火，齿面硬度为 48 55 1） 表面淬火，轮齿变形不大，故精度等级、大小齿轮的齿数以及螺旋 角分别为：精度等级为 7 级，小齿轮齿数 261 Z 、大齿轮的齿数14 Z 。 2） 选取螺旋角，初选螺旋角 14 按齿面接触强度设计 321 12 1）确定公式内的各计算数值： .1由文献 1，选取区域系数 Z 1，查得 12 齿轮均为硬齿面，故宜选取小的齿宽系数， 6.0d1，查得 M P 1002l i i m 。 效概率 1%，安全系数 S=1） M P i 19 M P i H = M P 0672 107810562 21 3 58 8 68 02 911 991212 由 文献 1，查得 试算小齿轮的分度圆直径 321 1 0 88 6 8 )计算圆周速度 t /81.1 3） 计算齿宽 b 及模数 526 14c 4） 计算纵向重合度a 20 5） 计算载荷系数 K 根据 ， 7 级精度，查文献 1，取 08.1文献 1， K ，从文献 1中的硬齿面齿轮栏中查得小齿轮相对支承非对称布置， 6 级精度， bK 22 = 22 =虑齿轮为 7 级精度，取 载荷系数 另由文献 1，查得 6） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 3311 7） 计算模数 n 4c 3 2121 c 1）确定计算参数 荷系数 21 1，查得齿轮的弯曲疲劳强度极限 ,62021 M P 1，查得弯曲疲劳寿命系数 弯曲疲劳安全系数 ， M P M P 齿轮的 加以比较 1 F Y 2 F Y 2）设计计算 o 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数标准模数 m=3，取分度圆直径 。 4c 取 251 Z ，则 14 Z 何尺寸计算 22 1）计算中心距 n o o 1 将中心距圆整为 4682) 按圆整后的中心距修正螺旋角 r c c r c c 1 a n 因 值改变不多，K， 不必修正 3)计算大、小齿轮的分度圆直径 n o s o n 79414c o s o 4)计算齿轮的宽度 取 52 ， 01 速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算： 择精度等级，材料和齿数 1）材料及热处理。由表 10得大、小齿轮的材料均为 40经调质及表面淬火，齿面硬度为 48 55 2)表面淬火，轮齿变形不大，故精度等级、大小齿轮的齿数以及螺旋角分别为：精度等级为 7 级，小齿轮齿数 28、大齿轮的齿数 1405282 Z 。 3）选取螺旋角，初选螺旋角 14 d 23 按齿面接触强度设计 321 12 1).1由文献 1，选取区域系数 Z 1，查得 12 齿轮均为硬齿面，故宜选取小的齿宽系数， 7.0d1，查得 M P 1002l i i m 。 效概率 1%，安全系数 S=1） M P i M P i H = M P 0459902 21 911 991212 由文献 1，查得 算小齿轮的分度圆直径 24 321 2 98 7 7 计算圆周速度 t /1 4）计算齿宽 b 及模数 4c 5）计算纵向重合度 a 6）计算载荷系数 K 根据 ， 7 级精度，查文献 1，取 08.1文献 1， K ，从文献 1中的硬齿面齿轮栏中查得小齿轮相对支承非对称布置， 6 级精度， bK 22 = 22 =虑齿轮为 7 级精度，取 载荷系数 25 另由文献 1，查得 7）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 3311 8）计算模数 n 4c 齿根弯曲疲劳强度设计 3 2121 c 1）确定计算参数 1，查得齿轮的弯曲疲劳强度极限 ,62021 M P 1，查得弯曲疲劳寿命系数 弯曲疲劳安全系数 M P M P 齿轮的 加以比较 1 F Y 26 2 F Y 2）设计计算 0 o 2 9 8 7 7 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数标准模数 m=分度圆直径 。 4c 取 281 Z ，则 1402852 Z 。 何尺寸计算 1） 计算中心距 n o o 1 将中心距圆整为 4682) 按圆整后的中心距修正螺旋角 r c c r c c 1 a n 因 值改变不多，K， 不必修正。 3）计算大、小齿轮的分度圆直径 n 24514c o s o 27 n 2 614c o s 0c o 4）计算齿轮的宽度 取 722 ， 751 主减速器中所有齿轮的基本参数如下表： 轴 号 高速级齿轮 中间级齿轮 低速级齿轮 齿 数 24 156 25 140 28 140 法面模数度圆直径 74 482 142 794 245 1226 齿根圆直径 78 135 787 234 1215 齿顶圆直径 77 485 00 心 距 278 468 736 齿 宽 55 52 90 85 175 172 螺旋升角 轮精度等级 7 级 7 级 7 级 速轴的设计 以及轴的校核 轴上小齿轮的直径娇小（ 51 ），采用齿轮轴结构，轴的材料选用45 号钢（调质）。 轴的受力简图如下： d 28 图 轴的受力简图 图 在水平面内的受力图 图 轴在垂直面内的受力图 图 在水平面内的弯矩图 29 图 在垂直面内的弯矩图 图 的合成弯矩图 图 的合成转矩图 图中： B 4501 C 15022 11 C 300 a)计算齿轮的啮合力 F t 1533175 o s 20t a o st a a a 30 b)求水平面内的支承反力，做水平面内的弯矩图 轴在水平面内的受礼简图如图 示 110450150153311 0 2 2 15 1 1 01 5 3 3 11 0 M 7665001505110 轴在水平面内的弯矩图如图 示 C）求垂直面内的支承反力，作垂直面内的弯矩图 轴在垂直面内的受力简图如图 示 l 111 450 =4152N 7501 0 M Y 6 2 2 8 0 01504 1 5 2 Y d)求支成承反力，作轴的合成弯矩图、转矩图 58422 3 4 522 0 M 31 3 2210 = 按经验公式，减速器输入轴的轴端直径 2 参考联轴器标准孔直径，取减速 器高速轴的轴端直径 0。 第 5 章 侧辊传动系统的设计 辊 电动机的确定 侧辊电动机选择 三相异步电动机，额定功率 11载转速730r/转转矩 大转矩 辊减速器的确定 在侧辊传动系统中，侧辊电动机通过一个单级减速器把扭矩传到丝杆丝母蜗轮蜗杆传动副，这样既达到了传递扭矩的作用，同时也改变了运动方向。 单级圆柱齿轮
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