　　This statement is in accordance with the design cylinder content written mainly include the pressure analysis of cylinder axle roller, electric motors choice, the reducer design, lateral roller drive train system design, the design of the roller hydraulic drive train system on the roller and hydraulic control systems simultaneously conducted research. Thereby ensuring an increase in the course of the roller always able to maintain both simultaneously.

　　The four cylinder roller machine mainly boiler plant roller system designed boilers cones, which can be used for various types of boilers cones production and processing are also shipbuilding, petrochemical, aviation, utilities, furniture, and electrical manufacturing industries widely applied to the metal plate material volumes produced cones, circular cone arc boards and various parts.

　　The four cylinder roller machine use its four roller cylinders space layout, the greatest scope to reduce the margin in the remaining departments, reducing production costs, improving production efficiency.

Key words: four-cylinder roller machine Roller machineLeft straight-side Arc board

前言1

第1章绪论2

1.1卷板的分类及特点2

1.2卷板机的分类及特点2

1.3 W12X2000型四辊卷板机的用途5

1.4 传动系统设计6

第2章卷板机轴辊受力分析7

2.1作用在卷板机辊子上的弯曲扭矩7

2.2卷板机的空载扭矩8

2.3四辊卷板机的卷板力8

第3章电动机的选择与计算12

3.1功率计算12

3.2电动机的选择12

第4章主减速器的设计14

4.1电动机的确定14

4.2 传动比的分配15

4.3传动系统的运动和动力参数设计15

4.4 高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算17

4.4.1选择精度等级，材料和齿数17

4.4.2 按齿面接触强度设计17

4.4.3按齿根弯曲疲劳强度设计21

4.4.4几何尺寸计算21

4.5中间级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算22

4.5.1选择精度等级，材料和齿数22

4.5.2. 按齿面接触强度设计22

4.5.3.按齿根弯曲疲劳强度设计24

4.5.4几何尺寸计算26

4.6 低速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算：26

4.6.1选择精度等级，材料和齿数26

4.6.2. 按齿面接触强度设计27

4.6.3按齿根弯曲疲劳强度设计29

4.6.4几何尺寸计算30

4.7高速轴的设计以及轴的校核32

第5章侧辊传动系统的设计36

5.1侧辊电动机的确定36

5.2侧辊减速器的确定36

5.3蜗轮蜗杆传动设计36

第6章下辊筒液压缸的设计41

6.1下辊液压系统的工作原理41

6.2下辊筒液压缸设计42

第7章辊筒轴的强度校核47

第8章专题论文50

8.1前言50

8.2四辊卷板机工作原理50

8.3液压同步控制系统研究及设计原理52

8.4.结论53

致谢54

参考文献55

　　　我所设计的这台四辊卷板机由四个辊筒所组成，其中一个上辊、两个侧辊和一个下辊。最大可以将40mm厚、2m长的钢板卷曲成圆柱、圆锥或其一部分。

　　　上辊为主传动，由主电动机通过主减速器和联轴器与上辊筒相连接，为卷制钢板提供扭矩；下辊作垂直升降运动，通过液压缸内的液压油作用于活塞而获得，以便夹紧板材，为液压传动，在下辊的两侧设有两个侧辊，侧辊可以沿着机架导轨做倾斜运动，由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。

　　　在本次设计中，我设计了一套液压同步控制系统，通过控制电磁换向阀的通断，来控制下辊两端液压缸的同步上升，达到在下辊上升的过程中，下辊中心线能够始终同上辊中心线保持水平，这样就可以避免因钢板位置偏离中间位置，而使下辊受力不均匀，使下辊在上升的过程中一端受力大，一端受力小，使卷出来的圆筒一端大而一端小的情况发生。

　　　本次毕业设计是一次大型综合的设计，通过这次做毕业设计使我对大学四年所学的知识有了更加深刻的回顾，也培养了我使用工具书的能力，同时它也是对我大学四年所学知识的一次检验。通过做毕业设计使我学习到了许多在课本上面所学习不到的致知识，也提高了我的动手能力。相信他们都是我在未来工作中能够用得上的。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。　　

1.1卷板的分类及特点

　　　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。　

1.2卷板机的分类及特点

　　　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1.1-2所示）

　　　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1.1-1所示）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1.1-1非对称式卷板机图1.1-2对称式卷板机

　　　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1.1-3，调节辊筒的数目最少，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。　　　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1.1-4，消除了氧化皮压伤，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1.1-5 没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。　　　四辊卷板机有四个辊，（如图1.1-6所示）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：

预弯及卷圆时，钢板可不调头。

上下辊能夹紧钢板，防止弯曲时滑脱。

侧辊能起定位作用，在进料时可使钢板找正。

　　　4、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W12 40X2000型四辊卷板机进行设计

1.3 W12X2000型四辊卷板机的用途

　　　W12X2000型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40mm的钢板弯曲成圆柱面、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70mm的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，W12X2000型四辊卷板机在锅炉、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。　　　W12 40X2000型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。

参考文献

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垄桂义主编. 机械设计课程设计图册.北京：高等教育出版社, 2000

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黎启柏主编. 液压元件手册. 北京：机械工业出版社, 2000

任金泉主编. 机械设计课程设计. 陕西：西安交通大学出版社, 2003

刘品，刘丽华主编. 互换性与测量技术基础. 黑龙江：哈尔滨工业大学出版社, 2001

机械工程手册编委会主编. 机械工程手册（第7卷）. 北京：机械工业出版社, 1982

机械设计手册编委会主编. 机械设计手册（第3卷）.北京：机械工业出版社, 2004

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常英丽，刘晓涵主编. Z31900SM型四辊卷板机技术改进.2004，（7）：101-102

齿轮A2.gif

齿轮轴A2.gif

端盖A3.gif

减速器A1.gif

蜗杆A1.gif

液压缸A1.gif

装配图A0.gif

内容简介：: 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文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AbstractThis statement is in accordance with the design cylinder content written mainly include the pressure analysis of cylinder axle roller, electric motors choice, the reducer design, lateral roller drive train system design, the design of the roller hydraulic drive train system on the roller and hydraulic control systems simultaneously conducted research. Thereby ensuring an increase in the course of the roller always able to maintain both simultaneously. The four cylinder roller machine mainly boiler plant roller system designed boilers cones, which can be used for various types of boilers cones production and processing are also shipbuilding, petrochemical, aviation, utilities, furniture, and electrical manufacturing industries widely applied to the metal plate material volumes produced cones, circular cone arc boards and various parts. The four cylinder roller machine use its four roller cylinders space layout, the greatest scope to reduce the margin in the remaining departments, reducing production costs, improving production efficiency.Key words: four-cylinder roller machine Roller machineLeft straight-side Arc board55目录前言1第1章绪论21.1卷板的分类及特点21.2卷板机的分类及特点21.3 W12X2000型四辊卷板机的用途51.4 传动系统设计6第2章卷板机轴辊受力分析72.1作用在卷板机辊子上的弯曲扭矩72.2卷板机的空载扭矩82.3四辊卷板机的卷板力8第3章电动机的选择与计算123.1功率计算123.2电动机的选择12第4章主减速器的设计144.1电动机的确定144.2 传动比的分配154.3传动系统的运动和动力参数设计154.4 高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算174.4.1选择精度等级，材料和齿数174.4.2 按齿面接触强度设计174.4.3按齿根弯曲疲劳强度设计214.4.4几何尺寸计算214.5中间级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算224.5.1选择精度等级，材料和齿数224.5.2. 按齿面接触强度设计224.5.3.按齿根弯曲疲劳强度设计244.5.4几何尺寸计算264.6 低速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算：264.6.1选择精度等级，材料和齿数264.6.2. 按齿面接触强度设计274.6.3按齿根弯曲疲劳强度设计294.6.4几何尺寸计算304.7高速轴的设计以及轴的校核32第5章侧辊传动系统的设计365.1侧辊电动机的确定365.2侧辊减速器的确定365.3蜗轮蜗杆传动设计36第6章下辊筒液压缸的设计416.1下辊液压系统的工作原理416.2下辊筒液压缸设计42第7章辊筒轴的强度校核47第8章专题论文508.1前言508.2四辊卷板机工作原理508.3液压同步控制系统研究及设计原理528.4.结论53致谢54参考文献55前言我所设计的这台四辊卷板机由四个辊筒所组成，其中一个上辊、两个侧辊和一个下辊。最大可以将40mm厚、2m长的钢板卷曲成圆柱、圆锥或其一部分。上辊为主传动，由主电动机通过主减速器和联轴器与上辊筒相连接，为卷制钢板提供扭矩；下辊作垂直升降运动，通过液压缸内的液压油作用于活塞而获得，以便夹紧板材，为液压传动，在下辊的两侧设有两个侧辊，侧辊可以沿着机架导轨做倾斜运动，由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。在本次设计中，我设计了一套液压同步控制系统，通过控制电磁换向阀的通断，来控制下辊两端液压缸的同步上升，达到在下辊上升的过程中，下辊中心线能够始终同上辊中心线保持水平，这样就可以避免因钢板位置偏离中间位置，而使下辊受力不均匀，使下辊在上升的过程中一端受力大，一端受力小，使卷出来的圆筒一端大而一端小的情况发生。本次毕业设计是一次大型综合的设计，通过这次做毕业设计使我对大学四年所学的知识有了更加深刻的回顾，也培养了我使用工具书的能力，同时它也是对我大学四年所学知识的一次检验。通过做毕业设计使我学习到了许多在课本上面所学习不到的致知识，也提高了我的动手能力。相信他们都是我在未来工作中能够用得上的。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。1.1卷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。1.2卷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1.1-2所示）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1.1-1所示）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1.1-1非对称式卷板机图1.1-2对称式卷板机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1.1-3，调节辊筒的数目最少，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1.1-3横竖上调式图1.1-4立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1.1-4，消除了氧化皮压伤，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1.1-5 没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。图1.1-5 闭式卷板机图1.1-6 四辊卷板机四辊卷板机有四个辊，（如图1.1-6所示）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。4、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W12 40X2000型四辊卷板机进行设计1.3 W12X2000型四辊卷板机的用途W12X2000型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40mm的钢板弯曲成圆柱面、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70mm的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，W12X2000型四辊卷板机在锅炉、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。1.4 传动系统设计W12 40X2000型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2.1作用在卷板机辊子上的弯曲扭矩板料的最大变形弯矩 M 板料具有原始曲率半径R1时的初始变形弯矩式中：截面的形状系数，矩形断面取材料的相对强化模数，对于30，35钢取 W为横截面的断面模数，矩形截面，(B为材料宽度，为板材的屈服极限，35钢=250MPa)；则W=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。（，为上辊直径，mm; B为板材厚度，mm）。为板材屈服极限 =250MPa为板料由平板（）开始弯曲时的初始变形弯矩 2.2卷板机的空载扭矩式中：、分别为板料、万向接送和主动辊的重量（kg） d-主动辊轴颈的直径（mm） -滑动摩擦系数。用青铜轴套时，取=0.05-0.08所以对取则： 2.3四辊卷板机的卷板力侧辊所受的力为 =辊筒所受到的力为 =则=将板料从平板弯曲到时消耗于板料变形的扭矩因为，所以消耗于摩擦阻力的扭矩式中：f-滚动摩擦系数（mm）滚筒与板料间。冷卷f=0.8mm热卷f=2 mm，工作辊与支承辊间f=0.3mm.-0.05、分别为a、b、c、辊轴径，其中=288mm, =240mm,=204mm。所以将上面数值代入得：板料松紧的摩擦阻力 =送进板料所需的拉力T拉力在轴承中所引起的摩擦损失机器送板料的总力矩式中；-辊筒与未加工板料见滑动摩擦系数=0.2驱动扭矩作用在卷板机辊子上的压力（弯曲力）式中： -钢板材料的屈服极限 b-钢板的宽度(m) h-钢板厚度(mm) t-两侧辊间的中心距（mm）作用在卷板机辊子上的弯曲扭矩式中：D-辊子辊身直径 r-能够卷最小钢管直径则：第3章电动机的选择与计算3.1功率计算确定式中各参数的值：f-辊子与钢板的滚动摩擦系数，钢板为0.0008d-辊筒的轴径v-辊身线速度-传动效率，0.68-0.80-辊子轴承处摩擦系数，滑动轴承为0.050.07=考虑到工作机器的安全系数，取功率为45KW的主电动机。3.2电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Y系列的电动机。Y系列的电动机具有效率高，性能好，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Y280M-8型三相异步电动机，额定功率45KW，满载转速740r/min，额定转矩1.8，最大转矩2.0，质量592kg.第4章主减速器的设计4.1电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Y280M-8型三相异步电动机，额定功率45KW，满载转速740r/min，额定转矩1.8，最大转矩2.0，质量592kg.减速器中各部分的传动效率如下： -联轴器效率，=0.99 -闭式圆柱齿轮传动效率，=0.97 -一对滚动轴承效率，=0.99 -主辊的传动效率，=0.96则各部分的传动效率：=0.9912=工作辊的旋转转速= 取=4r/min4.2 传动比的分配总传动比=由传动方案可知：；所以本设计的三级减速器的总传动比为,主减速器传动系统各级传动比的分配如下： 4.3传动系统的运动和动力参数设计1.传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下：0 轴：（电动机轴） 1轴：（减速器的高速轴） 2 轴（减速器的中间轴） 3 轴（减速器的另一根中间轴）4 轴（减速器的低速轴）将上述计算结果和传动比及传动效率汇总如表4-1表4-1轴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/min)740740113.8520.334.066功率P（kw）4544.5542.7841.0839.45转矩T（Nm）580.74574.933588.6819298.7792663.04L两轴联接件、传动件联轴器齿轮齿轮齿轮传动比i16.55.65传动效率0.990.96030.96030.96034.4 高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 4.4.1选择精度等级，材料和齿数（1）材料及热处理。由表10-1选得大、小齿轮的材料均为40Cr并经调质及表面淬火，齿面硬度为4855HRC。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、大齿轮的齿数。（2）选取螺旋角，初选螺旋角 4.4.2 按齿面接触强度设计(1) 确定公式内的各计算数值：1.试选2. 由文献1，选取区域系数3.由文献1，查得 4.因大、小齿轮均为硬齿面，故宜选取小的齿宽系数，5.由文献1，查得。6.计算接触疲劳许用应力（失效概率1%，安全系数S=1）=7.小齿轮的转矩8.计算应力循环次数由文献1，查得 2）试算小齿轮的分度圆直径 =70.53mm3)计算圆周速度4）计算齿宽b及模数5）计算纵向重合度6）计算载荷系数K根据，7级精度，查文献1，取，由文献1，查得，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，时，=1.22考虑齿轮为7级精度，取，故载荷系数另由文献1，查得。7）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径8）计算模数 1）确定计算参数1.计算载荷系数2.由文献1，查得齿轮的弯曲疲劳强度极限3.由文献1，查得弯曲疲劳寿命系数，4.计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数，5.计算大、小齿轮的并加以比较 4.4.3按齿根弯曲疲劳强度设计对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大，取标准模数m=3，取分度圆直径。取，则。 4.4.4几何尺寸计算1）计算中心距将中心距圆整为278mm.2) 按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，等不必修正。1）计算大、小齿轮的分度圆直径2）计算齿轮的宽度取，4.5中间级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 4.5.1选择精度等级，材料和齿数1）材料及热处理。由表10-1选得大、小齿轮的材料均为40Cr并经调质及表面淬火，齿面硬度为4855HRC。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、大齿轮的齿数。2）选取螺旋角，初选螺旋角 4.5.2. 按齿面接触强度设计 1）确定公式内的各计算数值：1.试选2. 由文献1，选取区域系数3.由文献1，查得 4.因大、小齿轮均为硬齿面，故宜选取小的齿宽系数，5.由文献1，查得。6.计算接触疲劳许用应力（失效概率1%，安全系数S=1）=7.小齿轮的转矩8.计算应力循环次数由文献1，查得 2）试算小齿轮的分度圆直径=135.34mm 3)计算圆周速度3）计算齿宽b及模数4）计算纵向重合度5）计算载荷系数K 根据，7级精度，查文献1，取，由文献1，查得，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，时；=1.30考虑齿轮为7级精度，取，故载荷系数另由文献1，查得。6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径7）计算模数 4.5.3.按齿根弯曲疲劳强度设计1）确定计算参数1.计算载荷系数2.由文献1，查得齿轮的弯曲疲劳强度极限3.由文献1，查得弯曲疲劳寿命系数，4.计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数，5.计算大、小齿轮的并加以比较2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大，取标准模数m=3，取分度圆直径。取，则4.5.4几何尺寸计算1）计算中心距将中心距圆整为468mm.2) 按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，等不必修正3)计算大、小齿轮的分度圆直径4)计算齿轮的宽度取，4.6 低速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算： 4.6.1选择精度等级，材料和齿数1）材料及热处理。由表10-1选得大、小齿轮的材料均为40Cr并经调质及表面淬火，齿面硬度为4855HRC。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。 3）选取螺旋角，初选螺旋角 4.6.2. 按齿面接触强度设计 1).确定公式内的各计算数值1.试选2. 由文献1，选取区域系数3.由文献1，查得 4.因大、小齿轮均为硬齿面，故宜选取小的齿宽系数，5.由文献1，查得。6.计算接触疲劳许用应力（失效概率1%，安全系数S=1）=7.小齿轮的转矩8.计算应力循环次数由文献1，查得 2）试算小齿轮的分度圆直径3) 计算圆周速度4）计算齿宽b及模数5）计算纵向重合度6）计算载荷系数K根据，7级精度，查文献1，取，由文献1，查得，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，时，=1.24考虑齿轮为7级精度，取，故载荷系数另由文献1，查得。7）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径8）计算模数 4.6.3按齿根弯曲疲劳强度设计 1）确定计算参数1.计算载荷系数2.由文献1，查得齿轮的弯曲疲劳强度极限3.由文献1，查得弯曲疲劳寿命系数，4.计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数 5.计算大、小齿轮的并加以比较 2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大，取标准模数m=8.5，取分度圆直径。取，则。 4.6.4几何尺寸计算1）计算中心距将中心距圆整为468mm.2) 按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，等不必修正。3）计算大、小齿轮的分度圆直径4）计算齿轮的宽度取，主减速器中所有齿轮的基本参数如下表4-2：表4-2轴号高速级齿轮中间级齿轮低速级齿轮齿数241562514028140法面模数35.58.5分度圆直径744821427942451226齿根圆直径70.254781357872341215齿顶圆直径77485147.5800253.51234.5中心距278468736齿宽55529085175172螺旋升角14.1014.04齿轮精度等级7 级7级7级4.7高速轴的设计以及轴的校核1.选择轴的材料及热处理轴上小齿轮的直径娇小（），采用齿轮轴结构，轴的材料选用45号钢（调质）。2.轴的受力分析轴的受力简图如下：图4.7-1 轴的受力简图图4.7-2 轴在水平面内的受力图图4.7-3. 轴在垂直面内的受力图图4.7-4 轴在水平面内的弯矩图图4.7-5 轴在垂直面内的弯矩图图4.7-6 轴的合成弯矩图图4.7-7 轴的合成转矩图图中：a)计算齿轮的啮合力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4.7-2所示轴在水平面内的弯矩图如图4.7-4所示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4.7-3所示=4152Nd)求支成承反力，作轴的合成弯矩图、转矩图 3.轴的初步计算=4.轴的结构设计按经验公式，减速器输入轴的轴端直径参考联轴器标准孔直径，取减速器高速轴的轴端直径。第5章侧辊传动系统的设计5.1侧辊电动机的确定侧辊电动机选择Y180L-8型三相异步电动机，额定功率11kw，满载转速730r/min,堵转转矩1.7，最大转矩2.0。5.2侧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。单级圆柱齿轮减速器：传动轴线平行，结构简单，精度易保证，而且应用广泛，直齿一般圆周速度v=2550m/s，应用于重负荷场合，但也用于重载低速的场合。因此我选用了ZD10-8型单级减速器由于侧辊的上升速度为80mm/min，丝杆的螺距为16mm,故蜗轮的转速，因此，此时单级减速器分得的传动比为3.25，而蜗轮蜗杆分得的传动比为28。5.3蜗轮蜗杆传动设计1.选择蜗杆传动类型根据GB/T 10085-1988 的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）2.选择材料考虑到蜗杆传递的功率不大，速度也很小，故蜗杆采用45钢，因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度4555HRC。蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而铁芯用灰铸铁HT100制造。 3.按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由文献2查得，传动中心距1）确定作用在蜗轮上的转矩按，估算效率，则2)确定载荷系数K因工作载荷比较稳定，故载荷分布不均匀系数，由文献2，选取使用系数；由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数1.05；则3)确定弹性影响系数因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故=1604)确定接触系数先假设蜗杆分度圆直径和传动中心距a的比值/a=0.35,从文献2中查得=2.9。5)确定许用接触应力根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC，从文献2中得蜗轮的基本许用应力应力循环次数寿命系数则 6）计算中心距取中心距a=250mm，因i=28,从文献2中取模数m=12.5mm,蜗杆分度圆，这时，由文献2，查得接触系数，因为，因此以上计算结果可用。4.蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸1)蜗杆轴向齿距；直径系数q=10;齿顶圆直径；齿根圆直径；分度圆导程角；蜗杆轴向齿厚。2）蜗轮蜗轮齿数；变位系数；验算传动比，这时传动比误差为=7.1%，是允许的。蜗轮分度圆直径蜗轮喉圆直径蜗轮齿根圆直径蜗轮咽喉母圆半径 5.校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数根据，从文献2中查得齿形系数。螺旋角系数许用弯曲应力从文献中查得铸锡磷青铜ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力。寿命系数弯曲强度是满足的。第6章下辊筒液压缸的设计四辊卷板机下辊筒的升降我采用液压传动的方式来控制，由于下辊筒在运动的过程中对速度的要求不高，液压传动具有传动平稳，易于实现过载保护，易于实现自动化的特点。因此在下辊的传动方式中，我选择了采用液压传动。6.1下辊液压系统的工作原理下辊筒两端的压缸在上升的过程中要求一定要同步，在下辊筒上升的过程中要求下辊筒与上辊筒的轴线保持平行，如果在下辊上升的过程中出现一端上升的速度快，而另一端上升的慢的情况。这样卷制出来圆筒就会一头大一头小的喇叭筒形状，造成加工缺陷。我设计的这套液压控制系统的工作原理图（如图1-2所示）当1DT电磁铁带电时，使得3DT、4DT电磁铁得电，油缸A口进油，使得辊子两端升起，B口回油。完成下辊筒的上升，若在上升的过程中油缸1的一段到达了指定刻度时，油缸2一段尚未到达，则电磁铁3DT断电，油缸1停止进油，直至油缸2一端也到达指定刻度时，4DT电磁铁断电。由此来保证四辊卷板机在加工过程中，下辊与上辊之间间隙保持一致，实现下辊的轴线与上辊的轴线始终保持平行。当2DT电磁铁带电时，使3DT、4DT电磁铁得电，B口进油，使辊子下降，A口回油。图6.1-1 下辊筒液压系统的工作原理图6.2下辊筒液压缸设计一、估算需要克服的总负载力F其中：K-载荷系数 K=1.2-负载力则：液压缸的机械效率：确定液压缸的有效工作压力P，查表取卷板机的工作压力P=16MPa二、计算液压缸的内径、活塞直径D和活塞杆直径d当无杆腔受力时：当有杆腔受力时：确定式中个参数数值D-液压缸内径（mm）d-活塞杆直径（mm）d=(0.3-0.5)D=40mmP-液压缸有效工作压力（MPa）F-液压缸最大牵引力（N）则：三、液压缸缸筒长度L的确定液压缸的缸筒长度=活塞行程+活塞宽度+活塞导向长度+活塞密封长度+其他长度确定式中各参数的数值：活塞的行程L=200mm活塞的最小导向长度H：其中：L-活塞行程 D-缸筒直径圆整后，取H=70mm活塞宽度取B=95mm导向套滑动面长度A当D80mm时， A=（0.6-1.0）d=32mm计算L=32+95+70+300=397mm图6.2-1 液压缸内个段长度四、液压缸的强度和刚度校核1. 缸筒壁厚的校核确定式中个参数的数值：-缸筒内的最大工作压力-缸筒材料的许用应力，=，为材料的抗拉强度，n为安全系数，一般取n=3.5-5,则D-缸筒内径圆整后取2.缸筒壁厚的校核因为126.38故该液压缸的壁厚合格。3.缸底厚度的确定其中：D-缸筒内径 -缸筒的工作压力-缸筒材料的许用应力则：取，缸底的厚度为16mm。4.液压缸缸盖固定螺栓直径的校核确定式中个参数的数值：-螺栓螺纹的底径 K-螺栓拧紧系数，一般K=1.2-2.5，取K=2 F-液压缸的最大作用力Z-螺栓个数-螺栓材料的许用应力，=，为螺栓材料的屈服极限，n为安全系数，一般取n=1.2-2.5，取n=2., 则。则：取=8mm5.活塞杆直径d的强度校核-活塞杆材料的许用应力，=，为材料的抗拉强度，n为安全系数，一般取1.4，则=436MPaF-活塞杆所受的负载力，F=23300Nd-活塞杆直径因为8.25, 则活塞杆直径合格。第7章辊筒轴的强度校核为保证卷出的圆筒不变形，辊筒要有足够的弯曲强度。图7-1图7-2辊筒总受合力支座反力所受均布力辊筒最大弯矩中心C处弯曲模量弯曲应力对于辊筒材料为45钢所以弯曲强度合适。至此本设备的规格性能已全部确定，归纳如下：本机器的技术参数如下:（mm）1. 钢板的最大厚度（mm）402. 钢板的最大宽度（mm）20003. 钢板的屈服极限（MPa） 2504. 满载最小弯曲直径（mm）14005. 上辊直径（mm） 4806. 下辊直径（mm） 4007. 侧辊直径（mm） 3408. 弯板速度(m/min) 69. 下辊的上升速度（mm/min） 8010. 下辊的最大行程（mm） 20011. 工作状态冷卷12. 主减速器的传动比 18013. 辅助减速器的传动比 5.614. 主电动机功率(KW) 4515. 电动机转数(r/min) 74016. 液压系统的工作压力（MPa） 16第8章专题论文四辊卷板机液压同步控制系统的研究摘要：介绍了液压同步控制系统的组成、四辊卷板机下辊液压同步控制系统的工作原理。8.1前言液压同步系统在工业生产中应用很广泛，如卷板机、大型压力机、大型液折边机等。这类机械设备能否生产出合格产品或工件，液压缸的同步精度起着关键的作用。液压缸同步是指两个或两个以上液压缸同时运动时，不管各自的负载如何，都保持相同的运动速度或位移。液压缸制造精度误差、液压控制系统的液压损失、空气的混入及外界负载偏置和结构变形等，都是影响液压缸同步精度的因素。由于不同机械设备对液压缸同步精度的要求有所不同，其机械结果的简繁程度、成本高低也都有所不同。采用那种方案来保证同步精度，要根据具体机械设备工作状况而定。下面针对四辊卷板机同步控制问题进行一些研究。8.2四辊卷板机工作原理四辊卷板机由四个辊子组成，上辊为主传动且上辊位置固定，下辊两端由液压缸带动升降。下辊升起可使其与上辊夹紧板材头部，按需要改变侧辊与上辊的距离进行弯曲板材两端头部。然后下辊下降，两个侧辊升起，板材弯卷成圆柱形。四辊卷板机的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。此外，在两侧辊作用卷板时，下辊还起支承点作用。四辊卷板机下辊筒的升降我采用液压传动的方式来控制，因为下辊的重量本身就很大，在卷板的过程中下辊还要有给上辊一个向上力，使上辊与被卷钢板间产生足够的摩擦力，使上辊与下辊在卷板的过程中能够始终保持夹紧工件，在上辊旋转时，能带动钢板运动。在下辊运动的过程中要求下辊筒可以升高也可以下降到不超过200mm的任意高度上。由于下辊在运动的过程中对速度的要求不高，液压传动具有传动平稳，易于实现过载保护，易于实现自动化的特点。因此在下辊的传动方式上面，我选择了采用液压传动。在四辊卷板机卷板的过程中要求下辊两端液压缸不仅提供压力，还应该具有保压的功能。在设计时下辊的作用力（夹紧力W）小于所卷钢板受压状态时塑性变形所需要的力。图1为上、下两辊的正确工作状态，这时上、下两辊轴线平行，在这种状态下，夹紧力W均匀地作用在钢板整个宽度L上，这时夹紧力不会使钢板产生局部塑性变形，所卷制出的工件是合格的。图8-1 上、下两辊的正确工作状态而在实际的加工过程中，如果钢板放置时偏离辊子中间位置，则下辊两端所受到的力就会不均匀，使得下辊轴线与上辊轴线处于不平行状况时，夹紧力W不是均匀地作用在钢板整个宽度线上，而是出现了集中载荷F。并且钢板的一端与压辊呈现点接触状态，造成所接触部分发生塑性变形，在卷制圆筒时出现一端被压迫，使圆筒一端直径变大。造成上、下两辊轴线不平行的根本原因是由于作用在下辊两端的液压缸在运动中的不同步。所以所就此问题设计了这套四辊卷板机液压缸同步控制系统。图8-2 上、下两辊非正常工作状态8.3液压同步控制系统研究及设计原理在本设备中的液压同步控制系统我采用了开关量控制，即采用电磁换向阀直接进行控制的方法。开

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