毕业设计（论文）-卷板机设计.pdf

诚信声明 本人郑重声明： 本论文及其研究工作是本人在指导教师的指 导下独立完成的， 在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文 献中列出。 本人签名：年月日 毕业设计任务书毕业设计任务书 设计题目：卷板机设计 系部：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化学号： 112011108 学生：杨利江指导教师（含职称）：许鑫（讲师） 1课题意义及目标 全面了解卷板机的机构特点，并进行分类分析，再根据卷板机的设计要求确 定设计的方案。对卷板机的传动装置进行设计，对卷板机中的上、下辊进行设计 与校核，对卷板机中的减速器进行设计计算，以保证设计的卷板机满足要求。 2主要任务 （1）了解机械产品的设计方法。 （2）完成卷板机的设计。 （3）完成相应的工程图。 （4）撰写毕业论文。结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点 符号；格式符合机械工程系学位论文格式的统一要求。 3主要参考资料 1潘骏， 段福斌， 杨文华， 吴立军， 机械设计基础M.南京大学出版社， 2007.05. 2何存兴主编，液压元件M.机械工业出版社.1982.6. 3莫施宁，卷板机（第一版）M.北京：机械工业出版社，1970. 4苏传，卷板机驱动功率的计算J.山东冶金.1999.6(3):42-43. 4进度安排 设计各阶段名称起止日期 1 查阅文献，了解研究目的意义，完成开题报告2014-12-20 到 2014-12-30 2 掌握机械产品的设计方法，了解卷板机结构形式2015-01-01 到 2015-02-28 3 完成卷板机机构的分析与设计2015-03-01 到 2015-04-30 4 完成相应的工程图设计说明书等整体设计2015-05-01 到 2015-05-30 5 完成毕业论文及答辩工作2015-06-01 到 2015-06-10 审核人：审核人：年月日年月日 I 卷板机设计卷板机设计 摘要：摘要： 卷板机是一种将板料通过塑性变形使其变为管料的机械，本次设计确定 的设计方案是对称式三辊卷板机。对称式三辊卷板机有结构简单、质量轻、易于 制造等优点。设计中主要对卷板机的上、下辊以及减速器进行设计校核。设计前 部分详细阐述了卷板机上、下辊结构设计和受力分析，在该结构中上辊下压提供 压力,两下辊做旋转运动,为卷制板材提供扭矩。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，适用于有轻微震动，正反转 且转速不高的场合。设计后部分所涉及的减速器采用了三级展开式圆柱齿轮结 构，齿轮材料为 40Cr，并经调质及表面淬火。校核齿轮、轴、键、轴承确保了 设计的实际可行性。 关键词：关键词：卷板机；电动机；减速器；键；齿轮；辊子 The design of veneer reeling machine Abstract： Veneer reeling machine is a kind of plate material by plastic deformation of the material into the machine.This design is to design the symmetrical three roll veneer reeling machine.Symmetrical three roll veneer reeling machine has the advantages of simple structure, light weight, easy manufacture etc.Mainly in the design of upper and lower roller of plate bending rolls and reducer design checking.Front part of the design is to elaborate the veneer reeling machines Upper and lower rollers structural design and stress analysis, in this configuration upper rollers decline to provide pressure, two lower rollers do the rotary motion, coiled sheet provide torque. YZ160L series YZ-6 motor is selected, whose working characteristic is better than the Y series motor, and it is suitable for the occasion of slight vibration, forward and backward rotation and the rotation speed is not high.The design of the reducer uses the three stage cylindrical gear structure, the gear material is 40Cr, and the surface hardening is quenched and tempered. Checking the actual feasibility of the design of gears, shafts, keys and bearings. Keywords:Veneer reeling machine；Motor；Retarder；Key；Gear；Roller II 目录 1绪论1 1.1概述.1 1.2卷板机的发展趋势.2 2方案的论证及确定4 2.1方案的论证.4 2.1.1方案 1 双辊卷板机4 2.1.2方案 2 三辊卷板机4 2.1.3方案 3 四辊卷板机5 2.2方案的确定.6 3传动设计7 3.1传动方案的分析.7 3.1.1齿轮传动7 3.1.2带传动8 3.2传动系统的确定.9 3.2.1主传动系统的确定9 3.2.2副传动系统的确定10 4动力设计12 4.1主电机的选择和计算.12 4.1.1上下辊的参数选择计算12 4.1.2主电机的功率确定13 4.2上辊的设计计算校核.22 4.2.1上辊结构设计及受力图23 4.2.2刚度校核23 4.2.3上辊强度校核24 4.2.4疲劳强度安全强度校核24 4.2.5上辊在卸料时的校核26 4.3下辊设计计算及校核.26 4.3.1下辊结构及受力图26 4.3.2下辊刚度校核27 4.3.3下辊弯曲强度校核28 III 4.3.4下辊疲劳强度校核29 5.1传动方案的分析和拟定.32 5.2减速器传动装置总的传动比和各级传动比的分配.32 5.2.1总的传动比32 5.2.2传动比的分配33 5.3传动装置各轴的参数计算.33 5.3.1各轴转速33 5.3.2各轴功率33 5.3.3各轴转矩33 5.4齿轮传动设计.34 5.4.1第一级传动设计34 5.4.2第二级传动设计38 5.4.3第三级传动设计41 5.5蜗轮、蜗杆的传动设计.44 5.5.1材料选择45 5.5.2参数的设计45 5.6轴的设计校核计算.47 5.6.1四个轴的结构设计47 5.6.2轴的校核计算49 5.7轴承校核.53 5.7.1参数53 5.7.2求轴承受到的径向力53 5.7.3验算轴承寿命54 5.8键的校核.54 5.9减速器箱体的结构设计.55 6总结56 参考文献57 致谢58 太原工业学院毕业设计 1 1绪论绪论 1.1概述概述 卷板机属于锻压机械八大类产品中的弯曲校正机械类，根据三点成圆原理， 利用辊子的相对位置变化和旋转运动，使金属板材发生连续的弹塑性弯曲，以获 得预定形状和精度的产品， 主要应用于造船、 化工、 金属结构和机械制造等行业。 卷板机主要分为双辊卷板机、三辊卷板机、四辊卷板机以及特殊用途卷板机等。 1.三辊卷板机 三辊卷板机主要分为机械式和液压式两种， 机械式三辊卷板机又可以分为对 称式三辊卷板机和非对称式三辊卷板机。 对称式三辊卷板机的上辊在两个下辊中 央的对称位置作垂直方向上的升降运动， 上辊的动力通过丝杠丝母蜗杆传动而获 得，两个下辊作旋转运动，通过减速器的输出齿轮与下辊齿轮啮合，为卷制板材 提供扭矩。但是该种类型卷板机的缺点是板材的端部要借助其它设备进行预弯。 非对称式三辊卷板机将上辊作为主传动，下辊作垂直方向上的升降运动，并通过 下辊齿轮与上辊齿轮啮合，同时作为主传动，具有预弯和卷圆双重功能，机构紧 凑，操作维修方便。 图 1.1对称式三辊卷板机 2.四辊卷板机 分为侧辊倾斜调整式四辊卷板机和侧辊圆弧调整式四辊卷板机。 太原工业学院毕业设计 2 3.特殊用途卷板机 可以分为立式卷板机、双辊卷板机、船用卷板机、多辊卷板机、锥体卷板机 和多用途卷板机等。 所有卷板机的运动形式可以分为主运动和辅运动两部分， 主运动是指卷板机 上、下辊对加工板材的旋转和弯折，即主运动完成加工任务；辅运动是指卷板机 在加工过程中的装料和下料及上下辊的升降、翘起和倒头架的翻转。以下为对称 式三辊卷板机的工作原理图： 图 1.2对称式三辊卷板机工作原理图 由图 1.2 可知，主运动是指两个下辊分别绕 O2 和 O3 的旋转运动，辅运动 是指上辊的升降运动以及上辊在 O1 垂直平面内的上翘或翻边运动。 1.2卷板机的发展趋势卷板机的发展趋势 自从加入 WTO 后我国的卷板机行业进入一个高速发展的阶段，并且成为国 民经济的重要产业。我国在装备工业上的投入力度大大加强，市场的竞争也越来 越大，产品的更换也要求卷板机不断在技术和工艺上取得更大的优势：1.从国家 发改委立项的情况看，卷板机工业 1000 万以上的项目达近百项；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 公司都开始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 太原工业学院毕业设计 3 机工业的新宠，民营企业已开始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，将引起装备市场的结构变化：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 控设备在增强企业的应变能力、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。因此，至 2010 年，卷板机工业对制造装备的需求与现在 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%；对精密加工设备的需求增长 34%；对特 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%。 在今后的工业生产中，卷板机会一直得到很好的利用。它能节约大量的人力 物力用以弯曲钢板。可以说是不可缺少的高效机械。时代在发展，科技在进步， 国民经济的高速发展将对这个机械品种提出越来越高的要求， 将促使这个设计行 业的迅速发展。 太原工业学院毕业设计 4 2方案的论证及确定方案的论证及确定 2.1方案的论证方案的论证 卷板机在正常工作情况下所能卷制板材的厚度，即工作能力，是指板材在冷 态下， 采用最小卷筒直径时按给定屈服极限可以卷制板材的最大厚度与宽度的能 力，热卷时比冷卷时能力要高出一倍。 按卷制时温度的不同，可以分为冷卷、温卷以及热卷。正常情况下都是进行 冷卷，冷卷时要求的精度高，工艺简便，成本低，但同时板材质量要很高，金相 组织的一致性要好。 2.1.1方案方案 1 双辊卷板机双辊卷板机 双辊卷板机的优点：1.板材不需要预弯，生产效率较高；2.可以弯曲多种材 料，机器结构比较简单。缺点：1.生产不同弯度的产品，需要更换相适应的上辊， 所以不适用于多品种、小批量的生产；2.可弯曲的板材厚度受到一定限制，目前 一般只能用于厚度在 10mm 以下的板材。 2.1.2方案方案 2 三辊卷板机三辊卷板机 三辊卷板机是先阶段最普遍的一种卷板机。利用三点成圆原理，将板材弯曲 成圆形，圆锥形或弧形等。 （1）对称式三辊卷板机 结构简单、便于制造、重量较轻，投资较小、维修方便，两侧辊的距离可以 很近，成型较准确，辊子的作用力较小。缺点：不能完全弯卷板材的全部长度， 板材的两端有略小于两个下辊间距一半的长度仍然是直的，剩余直边较大。一般 对称式三辊卷板机减小剩余直边的工作比较麻烦。 （2）非对称式三辊卷板机 非对称式三辊卷板机的上辊位于两个下辊之上而略有偏移， 因两个下辊的距 离很小，所以可把板材的一端进入上下轴辊进行弯曲，弯曲另一端时只要将板材 太原工业学院毕业设计 5 掉头，在上下轴辊辊轧即可，因此，可以省去预弯板材两端的工序。 特点：结构简单，但正常工作事板材需要掉头进行弯边，操作不太方便，辊 筒受力较大，弯卷能力较小。 辊轧时理论剩余直边，即板材开始弯曲时的最小力臂，其大小与不同设备和 弯曲形式有关，如图 2.1 所示： 图 2.1三辊卷板机工作原理图 由于非对称式三辊卷板机的上辊和两个下辊之间的距离不一样， 上辊中心线 小于两下辊中心距离的一半，如图 2.1 所示，而对称式三辊卷板机产品的剩余直 边为两下辊中心距离的一半。在卷制比较厚板材和下压力较大时，两个下辊承受 的载荷不同，靠近上辊的一个下辊所承受的力要比另外一个下辊大的多，这样受 力不均，长时间的使用对机器寿命要求比较高，所以不对称式卷板机主要用来卷 制薄筒。 2.1.3方案方案 3 四辊卷板机四辊卷板机 四辊卷板机工作原理如图 2.2 所示： 太原工业学院毕业设计 6 图 2.2四辊卷板机工作原理图 四辊卷板机拥有四个辊，跟三辊卷板机相比，辊子数目多了一个，而且四辊 卷板机的主动辊是上辊的运动，而下辊作升降运动，用来夹紧板材，两个侧辊沿 斜线作升降运动，在四辊卷板机上能够完成板材的预弯工作，它靠下辊的上升， 将板材的端头在上、 下辊之间压紧。 再利用侧辊的运动使板材端部发生弯曲变形， 达到所需要求。 四辊卷板机与对称式三辊卷板机的不同点是两个侧辊之间距离较远， 在两侧 辊中间有一根下辊。当去掉两侧轴辊其中的一个时，就可以变成非对称式三辊卷 板机。因此四辊卷板机轧圆弯曲板材端部时不需要掉头。 四辊卷板机的特点是：板材对中方便，工艺通用性好，可以校正扭斜、错边 缺陷。缺点：辊子多，质量体积大，结构复杂。两侧辊相距较远，对称卷圆的精 确度不高，操作比较复杂。 2.2方案的确定方案的确定 通过对以上几种卷板机的比较分析，为了选型适当，工艺上对辊式卷板机的 要求主要完成三个工序：板材的预弯，卷圆和矫圆。设计的卷板机应该保证：板 材预弯后，剩余直边长度最小；卷圆的行程数最少；矫圆能达到精度要求，为了 在整个筒节长度上得到正确的几何形状，上辊的挠度要最小。 实际生产过程中，生产批量数目的不同，材质的不同，要求卷板机要具有通 用性。根据各种类型卷板机的特点，最后确定我的设计方案：122000 对称式三 辊卷板机。 太原工业学院毕业设计 7 3传动设计传动设计 图 3.1对称式三辊卷板机 如图所示，上辊是从动轮，工作时依靠两个下辊的转动通过夹在上下辊板材 的摩擦带动来提供动力，起调整挤压作用。两个下辊为主动轮，由主电机、联轴 器、减速器驱动。传动系统主要组成是：驱动两个下辊的主电动机，驱动上辊升 降的电动机，减速器、蜗轮副、螺母。工作时，两个下辊可以正反两个方向转动， 在上辊的压力下下辊经过反复的滚动，使板料达到所需要的形状。上辊始终和两 个下辊转向相反，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， 完成上料、卷制、卸料等工作。 3.1传动方案的分析传动方案的分析 机械传动可以分为带传动、齿轮传动、蜗杆传动以及链传动。卷板机主传动 系统分为齿轮传动和带传动两种方式。 3.1.1齿轮传动齿轮传动 如图 3.2，电动机传出的扭矩通过联轴器，传入减速器，然后再通过联轴器 传入开式齿轮副，带动两轴的传动。如图 3.2 所示。 太原工业学院毕业设计 8 图 3.2齿轮式传动系统图 齿轮传动的特点是： (1)效率高。在常用的机械传动中，以齿轮传动效率为最高，闭式传动效率 为 96%99%，这对大功率传动有很大的经济意义。 (2)结构紧凑。比带、链传动所需的空间尺寸小。 (3)工作可靠、寿命长。设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工 作十分可靠，寿命可长达一二十年，这也是其它机械传动所不能比拟的。 (4)传动比稳定。传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮传动获得 广泛应用，正是由于其具有这一特点。 但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过 大的场合。 3.1.2带传动带传动 由电动机的转矩通过传动带传入减速器直接传入主动轴。如图 3.3 所示。 太原工业学院毕业设计 9 图 3.3皮带式传动系统图 这种传动的特点： (1)传动带有良好的缓冲消震能力，工作平稳，没有噪音。 (2)过载时，传动带在会在带轮上打滑，可以避免损坏机件，可以起到保险 装置的作用。 (3)适用于动力机和工作机分离较远的远距离传动。 (4)结构简单，价格低廉，维护方便。 但是带传动在工作是传动带容易受到拉力作用会发生弹性变形， 传动带在使 用过程中有被拉长，工作过程还会出现打滑等缺点，并容易被酸、碱、油腐蚀， 传动带和带轮之间摩擦放电， 有时会产生火花， 在和汽油蒸汽或粮食粉尘接触时， 应特别当心引起火灾。 3.2传动系统的确定传动系统的确定 比较齿轮传动和带传动的特点后，考虑到所设计的是三辊卷板机，具有两个 主动辊，而且要求结构紧凑，传动准确，鉴于齿轮传动效率较高等优点，选用齿 轮传动更合适。 3.2.1主传动系统的确定主传动系统的确定 太原工业学院毕业设计 10 传动系统如图 3.4 所示： 图 a主传动系统 图 b副传动系统 图 3.4传动系统图 主传动系统由电动机驱动，由联轴器连接减速器，减速器输出连接开式齿轮 传动，开式齿轮传动带动下辊旋转。 所以选用了圆柱齿轮减速器，减速比 i=134.719，减速器通过联轴器和齿轮 副带动两个下辊工作。 3.2.2副传动系统的确定副传动系统的确定 使用涡轮蜗杆传动做副传动来调整上辊的升降，调整上下辊间距，由上辊升 太原工业学院毕业设计 11 降电动机通过减速器，蜗轮副传动蜗轮内螺母，使螺杆及上辊轴承座升降运动， 为使上辊、 下辊轴线相互平行， 有牙嵌离合器以备调整， 副传动系统如图 3.4 （b） 所示。需要卷制锥筒时，把离合器上的定位螺钉松开，然后使蜗轮空转达到只升 降左机架中升降丝杆的目的。 太原工业学院毕业设计 12 4动力设计动力设计 4.1主电机的选择和计算主电机的选择和计算 4.1.1上下辊的参数选择计算上下辊的参数选择计算 1.已知设计参数 加工板料：Q235-A屈服强度：s=235MPa抗拉强度：b=420MPa 辊材：50Mn屈服强度：s=930MPa抗拉强度：b=1080MPa 硬度：HBS229HB 板厚：s=612mm板宽：b=2000mm 滚筒与板料间的滑动摩擦系数：m =0.18 滚筒与板料间的滚动摩擦系数： f =0.8 无油润滑轴承的滑动摩擦系数：05 . 0 m 板料截面形状系数：5 . 1 1 K 板料相对强化系数： 6 . 11 0 K 板料弹性模量：E=2.06106MPa 卷板速度：6V m/min 2.确定卷板机基本参数 下辊中心矩：st4012=390mm(式 4.1) 上辊直径： 11 1.31.1 a Dt =300mm(式 4.2) 下辊直径： ac DD9 . 08 . 0=240mm(式 4.3) 上辊轴直径： aa Dd6 . 05 . 0=180mm(式 4.4) 下辊轴直径： cc Dd6 . 05 . 0=130mm(式 4.5) 最小卷圆直径： an DD5 . 225 . 1 =600mm(式 4.6) 太原工业学院毕业设计 13 筒体回弹前内径： 12 12/2 n s D D D KSKD ES （） =506.607mm(式 4.7) 4.1.2主电机的功率确定主电机的功率确定 因在卷制板材时，板材不同成形量所需的电机功率也不相同，所以要确定主 电机功率，板材成形需按四次成形计算： 1.成形 40%时 (1）板料变形为 40%的基本参数： 518.1266 4 . 0 607.506 4 . 0 n DDmm 0.4 0.4 1266.518 12 639.259 22 n DS R mm 0.4 0.4 390 22 sin0.235 639.2596 120 2 2 c t sD R 0.4 0.242tg(式4.8） (2）板料由平板开始弯曲时的初始弯矩 M1： 47 11 1.5 4.8 102351.692 10 s MKWNmm(式 4.9） W 为板材的抗弯截面模量： 22 4 2000 12 4.8 10 66 BS W (3）板料变形 40%时的最大弯矩 M0.4： 0 0.41 0.4 () 2 K S MKW R s 4 11.6 12 (1.5) 4.8 10235 2 639.259 7 1.815 10 Nmm(式 4.10） (4）板料从 0.41 n RRM 卷制到 时的变形弯矩： 110.4 0.40 11 ()() 4 c n D MMM RR 76 11240 (1.692 1.815) 103.292 10 639.2594 Nmm(式 4.11） (5）上辊受力： 太原工业学院毕业设计 14 7 5 0.4 0.4 0.40.4 22 1.815 10 2.325 10 639.25960.242 2 a M P S Rtg N(式 4.12） (6）下辊受力： 7 5 0.4 0.4 0.40.4 1.815 10 1.197 10 639.25960.235 2 c M P S RSin N(式 4.13） (7）消耗于摩擦的摩擦阻力矩 2n M： 20.40.4 2 2 ac nacacc a d D Mf PPm Pm Pd D 555 180240 0.82.325 1.192 2100.06 2.325 100.06 1.197 10130 2300 = 6 2.31510Nmm(式 4.14） (8)板料送进时的摩擦阻力矩 T M ： 2 2 ca Taca a D d Mf PPm P D 55 180240 0.83.2922.325 2100.06 3.292 10 2300 6 1.381 10Nmm(式 4.15） (9）拉力在轴承中所引起的摩擦阻力矩 3n M： 155 3 130 32.92 13.81100.061.519 10 240 nTc n c MMmd M D Nmm (式 4.16） (10）卷板机送进板料时的总力矩 p M ： 56 0.18 1.197 102405.171 10 pcc MmPDNmm(式 4.17） (11）卷板机空载时的扭矩 4n M: 1 G：板料重量 G1: 22 6 1 7.8 10 2222 nn DDSS Gb 太原工业学院毕业设计 15 22 6 6001260012 2000 7.8 10588.106 2222 kg(式 4.18） 2 G ：联轴器的重量:选 ZL10， 2 G =180.9kg(式 4.19） 下辊重量 3 G ： 2 6 3 240 22 7.8 1025001764.318 2 G kg(式 4.20） 4123 2 c n d Mm GGG 3 130 0.06588.106 180.9 1764.3189.88 10 2 Nmm(式 4.21） (12）卷板时板料不打滑的条件： 14nTnp MMMM(式 4.22） 663 14 3.292 101.381 109.88 10 nTn MMM 6 4.682 10Nmm 6 5.171 10 p MNmm(式 4.23） 因为 14nTnp MMMM，所以满足。 (13）驱动功率： 6 1234 5.769 10 nnnnn MMMMMNmm(式 4.24） 2 2 qn c dV NMP f D （ ） 65 2 0.1 5.769 103.522 10 0.80.06 75 7.954 240 0.8 （）kw(式 4.25） 2.成形 70%时 (1）板料成型 70%的基本参数： 0.7 506.607 723.724 0.70.7 n D Dmm 0.7 0.7 367.862 2 n DS R mm 0.7 0.7 390 22 0.395 367.8626 120 22 c t Sin DS R 0.7 0.429Tg(式 4.26） 太原工业学院毕业设计 16 (2）板料变形 70%时的最大弯矩： 4 0 0.7 0.7 11.6 12 1.54.8 10235 (2) 2 367.862 s K S MKW R 7 1.905 10Nmm(式 4.27) 7 5 0.7 0.7 0.70.7 22 1.905 10 2.376 10 12 (367.862) 0.429 22 a M P S RTg N(式4.28) 7 5 0.7 0.7 0.70.7 1.905 10 1.289 10 12 (367.862) 0.395 22 c M P S RSin N(式4.29) (3）板料从 0.40.71 n RRM变化到时的板料变形弯矩： 4 11 4 . 07 . 0 7 . 04 . 01 c nn D RR MMM 76 11240 1.851 1.905102.601 10 367.862639.2594 Nmm (式 4.30） (4）消耗于摩擦的扭矩 2n M： 2 2 2 ac nacacc a dD Mf PPM PM Pd D 555 180240 0.82.3762 1.289100.06 2.376100.06 1.289 130 10 2300 6 2.428 10Nmm(式 4.31） (5）板料送进时的摩擦阻力矩 T M ： 2 2 cc Taca a dD Mf PPM P D 556 180240 0.8 (2.7362 1.289) 100.06 2.736101.423 10 2300 Nmm(式 4.32） (6）拉力在轴承中所引起的摩擦损失 3n M： 太原工业学院毕业设计 17 66 31 130 2.601 101.423 100.06 240 c nnT c d MMMm D 5 1.308 10Nmm(式 4.33） (7）机器送进板料时的总力矩 p M ： 56 0.18 1.289 102405.568 10 pcc MMPDNmm(式 4.34） (8）卷板机空载时的扭矩： 3 4 9.88 10 n MNmm(式 4.35） (9）板料不打滑的条件： 636 14 2.601 109.88 101.423 10 nnT MMM 6 4.033 10Nmm (式 4.36） 因 14nnTP MMMM，所以满足。 (10）驱动功率： 1234nnnnn MMMMM 66 (2.6012.4280.13080.00988) 105.169 10Nmm(式 4.37） 2 2 qn c dV NMP f D （ ） 65 2 0.1 5.169 103.665 10 0.80.06 75 7.408 240 0.8 （）kw(式 4.38） 3.成形 90%时 (1)板料成型 90%的基本参数： 0.9 506.607 562.899 0.90.9 n D Dmm 0.9 562.899 12 287.45 2 R mm 0.9 0.9 2 0.472 22 c t Sin DS R 0.9 0.535Tg(式 4.39） (2)板料变形为 90%时的最大弯矩 M0.9： 4 0 0.91 0.9 11.6 12 1.54.8 10235 2 2 287.45 s K S MKW R 7 1.965 10 太原工业学院毕业设计 18 Nmm(式 4.40） 7 5 0.9 0.9 0.90.9 22 1.965 10 2.503 10 12 (287.45) 0.535 22 a M P S RTg N(式 4.41） 7 5 0.9 0.9 0.90.9 1.965 10 1.419 10 12 (287.45) 0.472 22 c M P S RSin N(式 4.42） (3)板料从 0.7 R变化到 9 . 0 R时的板料变形弯矩 1n M： 10.70.9 0.90.7 11 4 c n D MMM RR 7 11240 (1.905 1.965) 10 287.45367.8624 6 1.766 10Nmm(式4.43） (4）消耗于摩擦的扭矩 2n M： 2 2 2 ac nacacc a dD Mf PPmPmP d D 555 180240 0.82.503 1.419 2100.06 2.503 100.06 1.419 10130 2300 6 2.615 10Nmm(式 4.44） (5)板料送进时的摩擦阻力矩 T M ： 2 2 ca Taca a D d Mf PPm P D 45 180240 0.82.503 1.419 2100.06 2.503 10 2300 6 1.509 10Nmm(式 4.45） (6）拉力在轴承中所引起的摩擦损失 3n M： 16 3 130 1.766 1.509100.06 240 nTc n c MMM d M D 5 1.064 10 Nmm(式 4.46） 太原工业学院毕业设计 19 (7)机器送进板料时的总力矩 p M ： 5 0.18 1.149 10240 pcc MMPD 6 4.964 10Nmm(式 4.47） (8)卷板机空载时的扭矩 4n M： 3 4 9.88 10 n MNmm(式 4.48） (9)卷制时板料不打滑的条件： 14nTnp MMMM 6636 14 1.766 101.509 109.88 103.285 10 nTn MMMNmm 6 4.964 10 p MNmm(式 4.49） 因 14nnTP MMMM，所以满足。 (10)驱动功率： 1234nnnnn MMMMM 5 (17.6626.15 1.0640.0988) 10 6 4.497 10Nmm(式 4.50） 2 2 qn c dV NMP f D （ ） 65 2 0.1 4.497 104.468 10 0.80.06 75 7.151 240 0.8 （）kw(式 4.51） 4.成形 100%时 (1)板料成型 100%的基本参数： 1.0 506.607Dmm 1.0 259.304Rmm 1.0 1.0 2 0.506 22 c t Sin DS R 1.0 0.587Tg(式 4.52） (2)板料变形为 100%时的最大弯矩 M1。0： s W R SK KM 2 0 . 1 0 0 . 1 4 11.6 12 (1.5) 4.8 10235 2 259.304 7 1.995 10Nmm(式4.53） 太原工业学院毕业设计 20 (3)板料从 0.91.01 n RRM变化到时的板料变形弯矩： 4 11 9 . 00 . 1 0 . 19 . 01 c nn D RR MMM 7 11240 (1.965 1.995) 10 259.304287.454 5 8.972 10Nmm (式 4.54） 7 5 1.0 1.0 1.01.0 22 1.995 10 2.972 10 12 (259.304) 0.506 22 a M P S RTg N(式 4.55） 7 4 1.0 1.0 1.01.0 1.995 10 1.281 10 12 (259.304) 0.587 22 c M P S RSin N(式 4.56） (4)消耗于摩擦的扭矩 2n M： 2 2 2 ac nacac a dD Mf PPm Pm P d D 555 180240 0.82.972 1.281 2100.06 2.972 100.06 1.281 10130 2300 6 2.725 10Nmm(式 4.57） (5)板料送进时的摩擦阻力矩 T M ： 2 2 ca Taca a D d Mf PPm P D 55 180240 0.82.972 1.281 2100.06 2.972 10 2300 6 1.727 10Nmm(式4.58） (6)拉力在轴承中所引起的摩擦损失 3n M： 154 3 130 8.972 17.27100.068.529 10 240 nTc n c MMm d M D Nmm (式 4.59） (7)机器送进板料时的总力矩 p M ： 太原工业学院毕业设计 21 56 0.18 1.281 102405.534 10 pcc MMPDNmm(式 4.60） (8） 空载时的扭矩： 3 4 9.88 10 n MNmm(式 4.61） (9）板料不打滑的条件： 14nTnp MMMM 5366 14 8.972 109.88 101.727 102.634 10 nnT MMMNmm (式 4.62） 6 5.534 10 p MNmm(式 4.63） 因为 14nnTP MMMM，所以满足。 (10）驱动功率： 1234nnnnn MMMMM 56 (8.97227.258.5290.0988) 104.485 10Nmm(式 4.64） 2 2 qn c dV NMP f D （ ） 65 2 0.1 4.485 104.253 10 0.80.06 75 7.019 240 0.8 （）kw(式 4.65） 综合上述的计算结果总汇与表 4.1： 表 4.1计算结果总汇 成形量 计算结果 40%70%90%100% 简体直径（mm）1266.518723.724562.899506.607 简 体 曲 率 半 径 R(mm) 639.259367.862287.45259.304 初 始 变 形 弯 矩 M1(Nmm) 1.692107 村料受到的最大变 形弯矩 M(Nmm) 1.8151071.9051071.9651071.995107 上辊受力 Pa(N)2.3251052.3761052.5031052.972105 太原工业学院毕业设计 22 续表 4.1： 成形量 计算结果 40%70%90%100% 下辊受力 Pc(N)1.1971051.2891051.4191051.281105 材料送进时摩擦阻 力扭矩 MT 1.3811061.4231061.5091061.727106 空载力矩 Mn49.88103 拉力引起摩擦扭矩 Mn3 1.5191051.3081051.0641058.529104 Mn1+MT+ Mn44.6821064.0331063.2851062.634106 总力矩 Mp5.1711065.5681064.9641065.534106 驱动力矩 Mn5.7691065.1191064.4971064.485106 驱动功率 Nqc(kw)7.9547.4087.1517.019 村 料 变 形 弯 矩 Mn1(Nmm) 3.2921061.8691061.7661068.972105 摩擦阻力扭矩 Mn22.3211062.4281062.6151062.725106 5.主电机的选择： 由表 4.1 可知，成形量为 40%时所需的驱动功率最大，考虑工作机的安全系 数，电动机的功率选 11kw。 因 YZ 系列电机具有较大的过载能力和较高的机械强度， 特别适用于短时或 断续周期运行、频繁起动和制动、正反转且转速不高、有时过负荷及有显著的振 动与冲出的设备。其工作特性明显优于 Y 系列电机，故选 YZ160L6 型电机， 其参数如下： 11N kw；953r r/min；%40 a F；160G kw。 升降电动机选择 YD 系列变极多速三相异步电动机，能够简化变速系统和节 能。故选择 YD90S6/4，其参数如下： N=0.65kw；r=1000r/min；G=15kg。 4.2上辊的设计计算校核上辊的设计计算校核 太原工业学院毕业设计 23 4.2.1上辊结构设计及受力图上辊结构设计及受力图 由上部分计算可知辊筒在成形 100%时受力最大： 5 2.972 10 c P N 5 1.281 10 a P N 故按 maxa P计算，其受力图 4.1： 图 4.1辊筒受力图 4.2.2刚度校核刚度校核 挠度： 32 3 48 384L b L b EI PL f（式4.66） 确定公式各参数： 4 4 8 300 3.976 10 64 64 a D I mm4（Ia为轴截面的惯性矩） 5 2.972 10 a P N 6 2.06 10E N/m2000b mm2470L mm 得： 23 3 84 384 a PLbb f EILL 太原工业学院毕业设计 24 53 23 68 2.972 10247020002000 84 ()() 0.081 384 2.06 103.976 1024702470 （式 4.67） 3 1000 a L f（式 4.68） 因为 aa ff ，所以上辊刚度满足要求。 4.2.3上辊强度校核上辊强度校核 危险截面为、，因、相同，且MM，所以只需校核、 处： ： 7 2353.492 10 2 a I P M Nmm（式 4.69） 7 max3 3.492 10 13.172 32 I M DW N/mm2（式4.70） W 为抗弯截面系数： 33 6 300 2.651 10 3232 D W mm3（式 4.71） 0 49N/mm2（式4.72） max 3.721 s I n （式4.73） ： 2 6 2351.078 10 2 222 aa PPLL M L Nmm（式 4.74） max 0.414 M W N/mm2（式 4.75） max 49 118