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自动弯管机及其电气设计【19张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: 自动弯管机及其电气设计 cad图纸毕业论文

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自动弯管机及其电气设计

27页 8900字数+说明书+任务书+开题报告+19张CAD图纸【详情如下】

A0自动弯管机装备图.dwg

A0零件图8张.dwg

A0零件图9张.dwg

大轴.dwg

大轴前端盖.dwg

大轴后端盖.dwg

大齿轮.dwg

小轴前端盖.dwg

小齿轮.dwg

挡料架.dwg

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摘要

弯管机的种类多种多样，有CNC数控弯管机，有PLC型弯管机，也有简易型的自动弯管机，而本文正是关于自动弯管机的装置设计及其控制电路的设计，自动弯管机的装置可由机身、电机、减速机构、挡料机构、电器控制机构等组成。

关键词：弯管机；电器控制；弯曲半径

ABSTRACT

This article focuses on the curved tube machine. A variety of the curved tube machine, there is curved tube machine of CNC control, and there is curved tube machine of PLC control, there also is the simple type automatic curved tube machine, but this article is just to the design of the automatic curvede machine and its control electric circuit, and the device of the curved tube machine can construct with the fuselage of machine, motor , the decreaseing-speed organization, block organization, and electric appliances control organization etc.

Key words：motor curved tube machine ；electric appliances control； bent radius

1 绪论………………………………………………………………………………1

1.1弯管机在自工工业中的地位和各种弯管机的性价比……………………1

1.2弯管机的基本原理与选择…………………………………………………2

2 弯管机设计…………………………………………………………………………2

2.1 工件工艺分析…………………………………………………………………2

2.2 计算弯曲力矩…………………………………………………………………3

2.3 电机选取………………………………………………………………………3

2.4 传动比的计算与各传动装置的运动与参数…………………………………5

2.5 皮带轮与皮带的计算与选择…………………………………………………6

2.6 蜗轮蜗杆减速箱的计算与选择………………………………………………7

2.7联轴器的计算与选择………………………………………………………7

2.8 轴承的选择……………………………………………………………………8

2.9 轴的初步计算与设计及校核…………………………………………………8

2.10 齿轮的计算与设计…………………………………………………………12

2.11 大小齿轴前后端盖及轴承座的结构设计…………………………………14

2.12 轴套的结构设计……………………………………………………………15

2.13 盖板的结构设计及计算……………………………………………………16

2.14 机身的结构设计与计算……………………………………………………16

2.15 弯管机的主要参数…………………………………………………………17

3 挡料架的结构设计………………………………………………………………19

3.1 挡料架的结构设计…………………………………………………………19

4 用电器选择与电路………………………………………………………………20

4.1 各用电器的选择与电路设计………………………………………………20

参考文献……………………………………………………………………………22

致谢…………………………………………………………………………………23

附录…………………………………………………………………………………24

参考文献

[1] 徐灏，机械设计手册.第二版.北京：机械工业出版社，2001，9

[2] 濮良贵、纪名刚，机械设计. 第七版.北京：高等教育出版社，2001，6

[3] 罗圣国、李平林、张立乃，机械设计课程设计指导书. 第二版.北京：高等教育出版社，2001，4

[4] 王光铨，机床电力拖动与控制.北京：机械工业出版社，2001，7

[5] 曾纪进，自动弯管机与钢筋管曲机的改进.广州：轻工机械， 1998

[6] 刘江南郭克希，机械设计基础. 湖南大学出版社，2005

[7] 梁景凯，机电一体化技术与系统. 机械工业出版社，1999

[8] 成大先，机械设计图册（第5卷）[M]. 北京：化学工业出版社，2000

[9] 东北工学院，机械零件设计手册[M]. 北京：冶金工业出版社，1979

[10] 李维荣，标准紧固件实用手册[M]. 北京：中国标准出版社，2001

[11] 刘鸿文，材料力学[M]. 北京：高等教育出版社，1992.9

[12] 邹慧君，机械原理课程设计手册[M]. 北京：高等教育出版社，1998

附录

设计总结

近三个月的毕业设计终于结束了，通过这些天的设计学习，自己的专业知识和独立思考问题的能力有了很大的提高，对我走向社会从事专业工作有着深远的影响。现在就谈谈对本次毕业设计过程中的认识和体会。

首先，我学会了查阅资料和独立思考。我的课题是自动弯管机装置及其电器设计。当开始拿到毕业设计题目时，心里面是一片迷茫，不知从何入手，甚至连弯管机是什么样的都不知道，幸好在康老师的指导下及时理清了头绪，避免了走很多的弯路。认真翻阅相关资料如《机械设计手册》，自动弯管机的设计与钢筋弯曲机的改进论文与书籍等，我开始了自己的设计思想，确定了自己的设计方案。我的课题除了弯管机的结构的设计之外，还有其控制电路设计。

由于，弯管机的结构较复杂且零件较多但由于论文上已有一定的结构模型，故我凭着模型以及各位老师对我的讲解，我慢慢的认清了弯管机的全部结构，故我对我自己的一些想法与应用思想都设计到弯管机中去，把原有的模型做适当的改进。使结构更合乎生产安装以及多样化使用的要求。每一个设计都是一个创新、完善的过程。在设计过程中运用所掌握的知识，发挥自己的想象力，完美原有的结构。这个过程也是一个学习的过程。

其次，认识到实践的重要性。这次设计我做了很多重复工作、无用功，但是这些重复工作和无用功积累了设计经验。同时也认识到设计不能只在脑子里想其结构、原理，必须进行实际操作。另外，也应从多个角度来思考问题的所在，尝试其它的方法，以求找到最佳方法，因为即使想的很完美，但到实际的设计时会遇到很多想不到的实际问题。

在设计的过程中，也出现了一些客观不足的问题，就是弯管机的、以及各种标准件如蜗轮减速器，接触器，等没有新眼见过不知道其具体大小与工作情况，只能凭着手册的说明而想像，弯管力矩的计算方法也没有一条统一的式的，只能凭着经验式子来进行计算，其次由于条件不足缺乏实验性，等等多种原因使我的设计是没有完全的根据实际的情况来作合适、客观地修改，而做出来的，难免有些缺点和不足，由于诸多原因，本次设计存在一些不足和有待改善的地方，希望老师能够提出宝贵修改意见。

最后衷心的感谢匡建新老师对我的悉心指导，让我在大学的最后一段时间里学到很多东西。

内容简介：: 2011届毕业设计材料系、部：机械工程系学生姓名：李衍指导教师：康煜华职称：副教授专业：机械设计制造及其自动化班级：机本0704 学号： 214070437 2011 年 6 月湖南工学院毕业设计(论文)开题报告题目自动弯管机装置及其电器设计指导老师学生姓名班级学号专业机械制造设计及其自动化一、课题的意义现今工业发达，无论是哪一种机器设备、健身器材、家具等几乎都有结构钢管，有导管，用以输油、输气、输液等，而在飞机、汽车及其发动机，健身器材，家具等等占有相当重要的地位。各种管型品种之多、数量之大、形状之复杂，给导管的加工带来了不少的困难。对于许多小企业，家庭作坊，或者大企业中需要配管的场合，如工程机械上的压力油管，机床厂的液压管道发动机的油管健身器材的弯管等等，这些场合可能不需要功能全的弯管机，且加工的管件的难度不高，简易手动型的弯管机很可能适应。这系列弯管机采用手动夹紧，机械弯曲，机器结构简单，控制元件极少，因此价格上比较容易被用户接受。二、课题研究目的和意义市面上现有的自动弯管机大多数是液压的，数控的，也有机械传动的，但它们的占地面积较大(长度在2.54m之间)，价格昂贵(25万元人民币或更多)，然而大多数用户需求的是占地面积小价格便宜且使用方便的自动弯管机。液压弯管机1-1 数控弯管机1-2本文便是朝这方面的用途面设计的自动弯管机，设计出一种价格和占地面积使用方便的自动弯管机（长0.9M，宽0.8M，高1.1M，价格9000元人民币左右），并着手对弯管机的性能进得进一步的强化，使其能弯曲不同口径或不同的钢型、采用制动电机以提高弯曲机的弯曲精度。大大的简化了电器控制系统，方便操作。三、国内外自动弯管机概述弯管机是我国国防和基础建设的关键设备，为我国的经济发展和国防建设起到了不可估量的作用。弯管机在前期经过了第一步改造，实现了PLC控制、上位计算机监控管理、人机友好界面。但现有的操纵控制系统较为落后，不能很好的满足生产的需要。在此基础上，迫切需要对弯管机进行第二步改造，将整个操作系统改为中频感应加热控制，对弯管机的工作过程实现快速、精确控制以提高弯管机的工作效率和加工精度。在电力，石油化工等工业和天然气，集中供热等输送工程中，需要大量的弯管，弯头，所以弯管机都作为重要生产设备之一。它的安全、可靠、高效运行，直接关系到白动生产线的生产效率和加工质量。中频加热弯管机具有解热快，氧化少，解热均匀，解热效率高，能保证产品你质量等优点。弯管机的PLC控制和编程对弯管起着至关重要的作用，它的工作性能对整个控制系统都有着重要的影响，所以研究PLC控制和编程极其重要。中频加热液压弯管机组采用了先进的计算机网络控制技术，用PLC编程语言及梯形图形进行逻辑控制连接，采用计算机监控系统监视和控制现场设备工作状态，设置工艺参数，下的大工艺命令，整机与其他弯管设备相比：技术含量高，自动化程度先进，控制精度高，能大大的降低生产成本，提高生产率。控制系统是弯管机的关键组成部分，弯管机的工作性能是系统改造设计的主要目标。弯管机主要由机械装置，液压系统，中频加热系统，PLC控制系统，冷却系统等组成。从系统的观念考虑机械、电气和液压系统之间的匹配问题，得到性能最好的弯管机。我们已经是世界上主要的弯管机生产国家之一，但是目前，管道施工应用的弯管机基本上都是进口的，国外比较著名的弯管机生产厂家有德国的VIETZ公司和美国的CRC公司。通用的技术都是利用静液压传动、气动控制技术来实现弯管机的弯管操作和控制。国内目前仍没有具备生产大型弯管机设计和制造能力的厂家。这主要是国内整体工业化程度不高，国产机械本身的加工精度不够以及专业人才的匮乏，加之国产钢材与进口钢材的差距是导致机械整体质量不高的主要原因。对于弯管机的技术发展有了个基本的了解之后，我们能够更好的发展我国的弯管机行业。四、课题的研究内容、方法、手段与步骤1、研究内容本论文主要是设计出一种价格和占地面积使用方便的自动弯管机（长0.9M，宽0.8M，高1.1M，价格9000元人民币左右），并着手对弯管机的性能进得进一步的强化，使其能弯曲不同口径或不同的钢型、采用制动电机以提高弯曲机的弯曲精度。大大的简化了电器控制系统，方便操作。自动弯管机通用工作流程为：用起重机将管段放置在弯管机工作台上，操作液压卷扬机实现管段在工作台面上位置的准确调整；利用液压钳将管段夹住，操作气动胎芯自动行走，使其进入管段，并将胎芯撑起；操作弯管液压缸，进行管线弯制；松开液压钳，操作液压卷扬机，使弯管在工作台面进行下一个弯管位置的准确调整；重复操作，实现下一次弯管动作。一般一根12m 长的管线需要进行152O次左右的弯管动作，才能达到最大l1的弯曲角度。2、步骤弯管机的基本原理与选择弯管机的弯曲原理,在普通情况下有以情二种，即滚弯式与缠绕式。如下图1、2分别是弯管原理图。二者各有优缺点。缠绕式主要用于方管的弯曲其结构复杂，而滚弯式主要用于圆管弯曲也可用于方管弯曲但没有缠绕式好，但结构简单。故本弯管机采用滚弯式。弯管的步骤大致是：1.留出第1段直线段长度，并夹紧管子。2.弯曲。3.松开夹紧块，取出管子，使模具复位。按管形标准样件在检验夹具上检查管形，并校正。4.重复第1步，直至弯完管子为止。图1 弯管式弯曲图2 缠绕式弯曲工件工艺分析此工作件采用的直径为30mm厚为2mm是无缝钢管做为弯管件，材料为10号钢，其最小弯曲半径为60mm。而弯曲件的弯曲半径为100mm，固其符合加工工艺性。其工件如1-3图。弯管件要求不能有裂纹，不能有过大的外凸。不能有趋纹。1、电机选取。由经验选取弯管机的弯管速度为8r/min。2、传动比的计算与各传动装置的运动与参数。3、皮带轮与皮带的计算与选择由电机转速与功率，确定了采用普通A型皮带作为传动带。4、蜗轮蜗杆减速箱的计算与选择因为蜗轮蜗杆的安装为蜗杆在蜗轮的侧面所以选用CWS型的蜗轮蜗杆减速器5、联轴器的计算与选择由于此联轴器承受的力矩相对较大，且顾及性价比轴孔径的配合关系且弹性柱销齿式联轴器的结构简单，制造容易，不需用专用的加工设备，工作是不需润滑，维修方便，更换易损件容易迅速，费用低，因此选用弹性柱销齿式联轴器。6、轴承的选择由于弯管机需要一个平稳的平台且轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故不能选用深沟滚子轴承。且轴承受力不大，转速也较低，故可选用圆锥滚子轴承，且可选取外径较小的以使空间更紧凑和降低成本。选用32912和32918二种圆锥轴承。7、轴的初步计算与设计及校核8、齿轮的计算与设计9、大小齿轴前后端盖及轴承座的结构设计10、轴套的结构设计11、机身的结构设计与计算12、弯管机的主要参数挡料架的结构设计挡料架在弯管机上的作用主要是用来挡弯曲钢管时的反力，同时也具有定位的作用。有如同夹具一般。由于本弯管机是采用滚弯式的弯管原理，故钢管与挡料轮的接触面较不大，故挡料轮的硬度不能比钢管的硬，故采用黄铜作为挡料轮的材料。挡料轮的结构主要由挡料轮、挡料轴、挡料轮架、轴承、键、轴盖、挡料座、螺纹杆、手轮等一些组成。用电器选择与电路由于此弯管机采用的是半自动的形式，故采用二个行程开关和二个交流接触电器等组成其电路。由于电机的功率为3KW且电压为380Vh频率为50Hz的交流电。故选用行程开关的型号1LX19-131(B)，接触器型选用1CJ-16，2常闭2常开，其工作功率为4KW。按钮使用普通型平钮二个，型号1为LA101P-P。电源开关选用LW8万能转换开关型号1为AC21，其工作功率为3.8KW。短路保护熔断器选用1RL6-25其额定功率为4KW。过载保护采用1JRS1-25/F系列热继电器JRS1-25/F其控制功率为380*3=1124W,因为有二根线所以总功率为1124*3=3372W故合适。电源线采用1BV4（B）即常用铜芯聚氯乙烯绝缘电线4平方毫米的铜线线芯结构为7*0.85。其额定电压为600V其电路设计如下, 任务完成的阶段安排及时间安排毕业设计（论文）进程安排:序号设计（论文）各阶段名称日期（教学周）1 外文资料翻译第4周2 开题报告第5、6周3 总体方案第79周4 设计说明书第15周总结我们已经是世界上主要的弯管机生产国家之一，但是目前，管道施工应用的弯管机基本上都是进口的，国外比较著名的弯管机生产厂家有德国的VIETZ公司和美国的CRC公司。通用的技术都是利用静液压传动、气动控制技术来实现弯管机的弯管操作和控制。国内目前仍没有具备生产大型弯管机设计和制造能力的厂家。这主要是国内整体工业化程度不高，国产机械本身的加工精度不够以及专业人才的匮乏，加之国产钢材与进口钢材的差距是导致机械整体质量不高的主要原因。希望能通过这次设计对国内的机械方面有所了解，为努力发展中国的机械行业做出自己的一份贡献。指导教师批阅意见指导教师(签名)：年月日摘要弯管机的种类多种多样，有CNC数控弯管机，有PLC型弯管机，也有简易型的自动弯管机，而本文正是关于自动弯管机的装置设计及其控制电路的设计，自动弯管机的装置可由机身、电机、减速机构、挡料机构、电器控制机构等组成。关键词：弯管机；电器控制；弯曲半径ABSTRACTThis article focuses on the curved tube machine. A variety of the curved tube machine, there is curved tube machine of CNC control, and there is curved tube machine of PLC control, there also is the simple type automatic curved tube machine, but this article is just to the design of the automatic curvede machine and its control electric circuit, and the device of the curved tube machine can construct with the fuselage of machine, motor , the decreaseing-speed organization, block organization, and electric appliances control organization etc. Key words：motor curved tube machine ；electric appliances control； bent radius目录1 绪论11.1弯管机在自工工业中的地位和各种弯管机的性价比11.2弯管机的基本原理与选择22 弯管机设计22.1 工件工艺分析22.2 计算弯曲力矩32.3 电机选取32.4 传动比的计算与各传动装置的运动与参数52.5 皮带轮与皮带的计算与选择62.6 蜗轮蜗杆减速箱的计算与选择72.7联轴器的计算与选择72.8 轴承的选择82.9 轴的初步计算与设计及校核82.10 齿轮的计算与设计122.11 大小齿轴前后端盖及轴承座的结构设计142.12 轴套的结构设计152.13 盖板的结构设计及计算162.14 机身的结构设计与计算162.15 弯管机的主要参数173 挡料架的结构设计193.1 挡料架的结构设计194 用电器选择与电路204.1 各用电器的选择与电路设计20参考文献22致谢23附录24 1绪论 1.1弯管机在自工工业中的地位和各种弯管机的性价比现今工业发达，无论是哪一种机器设备、健身器材、家具等几乎都有结构钢管，有导管，用以输油、输气、输液等，而在飞机、汽车及其发动机，健身器材，家具等等占有相当重要的地位。各种管型品种之多、数量之大、形状之复杂，给导管的加工带来了不少的困难。对于许多小企业，家庭作坊，或者大企业中需要配管的场合，如工程机械上的压力油管，机床厂的液压管道发动机的油管健身器材的弯管等等，这些场合可能不需要功能全的弯管机，且加工的管件的难度不高，简易手动型的弯管机很可能适应。这系列弯管机采用手动夹紧，机械弯曲，机器结构简单，控制元件极少，因此价格上比较容易被用户接受。市面上现有的自动弯管机大多数是液压的，数控的，也有机械传动的，但它们的占地面积较大(长度在2.54m之间)，价格昂贵(25万元人民币或更多)，然而大多数用户都需求的是小占地面积小价格便宜且使用方便的自动弯管机。图1液压弯管机图2数控弯管机本文便是朝这方面的用途面设计的自动弯管机，设计出一种价格和占地面积使用方便的自动弯管机（长0.9M，宽0.8M，高1.1M，价格9000元人民币左右），并着手对弯管机的性能进得进一步的强化，使其能弯曲不同口径或不同的钢型、采用制动电机以提高弯曲机的弯曲精度。大大的简化了电器控制系统，方便操作。1.2弯管机的基本原理与选择弯管机的弯曲原理,在普通情况下有以情二种，即滚弯式与缠绕式。如下图3、4分别是弯管原理图。图3滚弯式图4缠绕式二者各有优缺点。缠绕式主要用于方管的弯曲其结构复杂，而滚弯式主要用于圆管弯曲也可用于方管弯曲但没有缠绕式好，但结构简单。故本弯管机采用滚弯式。弯管的步骤大致是：1.留出第1段直线段长度，并夹紧管子。 2.弯曲。 3.松开夹紧块，取出管子，使模具复位。按管形标准样件在检验夹具上检查管形，并校正。4.重复第1步，直至弯完管子为止。2弯管机设计2.1工件工艺分析此工作件采用的直径为30mm厚为2mm是无缝钢管做为弯管件，材料为10号钢，其最小弯曲半径为60mm。而弯曲件的弯曲半径为100mm，固其符合加工工艺性。其工件如图3。弯管件要求不能有裂纹，不能有过大的外凸。不能有趋纹。图5 弯曲半径为100mm 图6 最小弯曲半径2.2计算弯曲力矩由弯管力矩公式，由于弯管时弯曲半径越小所用的力矩越大，故以钢管在最小半径弯曲时的力矩来做为管的弯曲弯力矩。其式如下2-1 (2-1) 其中为弹性应力r为管材内径t为管材壁厚为屈服应力为中性层的弯曲半径=2420 Nm 2.3电机选取由经验选取弯管机的弯管速度为8r/min则有 P=M*=2 KW (2-2)由工作功率为2KW 所以电机功率P= (2-3)、分别为带传动、蜗轮传动、联轴器、齿轮、轴承的传动效率。取=0.96、=0.9、=0.99、=0.97、=0.98则P=2.5 KW由于弯管机需要弯多种型式的钢型，固选用较大功率的电机以使弯管机能够适用更大的弯曲范围，又由于弯曲机需要固有制动功能故选用配有制动功能的电机，且电机正反的频率过大，所以电机转速不宜过大，现取电机的转速为960r/min为宜。故先用电机的型号为YEP132S-6，其基本性能如表1表1YEP132-6的主要性能参数型号功率满载时堵转最大静制动空载制噪声转速电流效率功率转矩转达矩转达矩动时间因数不小于不大于YEP1 3KW 960 8.8 77% 0.67 2.2 2.2 294 04/s 71/db32S-6 r/ A Nm min电机的主要安装尺寸如下图7 电机安装尺寸表2 电机的安装尺寸单位（mm）型号 A B C D E F G H I LYEP-132S-6 280 140 89 38 80 315 216 132 210 5152.4传动比的计算与各传动装置的运动与参数由电机转速N1=960r/min ，而弯管机的速度初拟为N5 =8r/min所以总传动比 =N1/N5=120由皮带轮的传动比为14 所以取皮带轮的传动比=2.5，由于单付齿轮的传动比为18 。便拟定取齿轮传动比=3,则蜗轮蜗杆的传动比=16,蜗轮的传动比不大这有利于提高蜗轮的寿命。为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩（或功率）。如将传动装置各轴由高速至低速依次定为1轴、2轴以及, 为相邻两轴间的传动比；，为相邻两轴间的传动效率；P1，P2 为各轴的输入功率（Kw）；T1,T2 为各由的输入转矩（Nm）；N1,N2 为各轴的转速（r/min）；2.4.1各轴转速电机轴转速Nm=960 r/min蜗轮小轴端N1=384 r/min （2-4）蜗轮大轴端N2=24 r/min 小齿轮转速 N3= N2=24 r/min 大齿轮转速N4=8 r/min工作台转速N5= N4=8 r/min2.4.2各轴的输入功率电机输出功率 P0=3KW蜗轮小轴输入功率 P1= P0*=3*=3*0.96=2.88KW （2-5）蜗轮大轴输入功率 P2= P1= P1*=2.88*0.9=2.59KW齿轮小轴输入功率 P3= P2*= P2*=2.59*0.99=2.56KW齿轮大轴输入功率 P4= P3= P3*=2.56*0.972=2.41KW工作台输入功率 = P4*= P4*=2.41*0.972*0.98=2.22KW2.4.3各轴输入转矩电机输出转矩 =9550*=9500*=29.84 Nm （2-6）蜗轮小轴输入转矩=*=29.84*2.5*0.96=71.62 Nm蜗轮大轴输入转矩=*=71.62*16*0.9=1031.27 Nm齿轮小轴输入转矩=*=1031.27*0.99=1020.96 Nm齿轮大轴输入转矩=*=1020.96*3*0.972=2881.86 Nm工作台输入转矩=*=2881.86*0.972*0.98=2657.31 Nm2.5皮带轮与皮带的计算与选择由电机转速与功率，确定了采用普通A型皮带作为传动带。由A型带的小带轮最小直径为70mm，故定小带轮直径为=100mm皮带速度验算=5.03 （2-7）所以5带的根数 z= (2-11)其中取 =00.97KW=0.11KW=0.96=0.99可得 z=2.92取z=32.6蜗轮蜗杆减速箱的计算与选择因为蜗轮蜗杆的安装为蜗杆在蜗轮的侧面所以选用CWS型的蜗轮蜗杆减速器，又因为蜗轮大轴输入转矩 =1031.27 Nm蜗轮小轴输入功率 P1=2.88 KW传动比 =16所以选用蜗轮蜗杆的型号为1 CWS-125 JB/T 7935其基本性能如表3表3 蜗轮减速器的主要友参数型号公称传动比转速中心距额定输入功率额定输出转矩CWS-12516750r/min125mm7.781KW1400 Nm2.7联轴器的计算与选择由于此联轴器承受的力矩相对较大，且顾及性价比轴孔径的配合关系且弹性柱销齿式联轴器的结构简单，制造容易，不需用专用的加工设备，工作是不需润滑，维修方便，更换易损件容易迅速，费用低，因此选用弹性柱销齿式联轴器。由于 =1020.96 Nm且蜗轮蜗杆的蜗轮轴径为55mm 故选用ZL4联轴器，其型号为 ZL4GB50151985其主要尺寸及参数如表4表4联轴器的主要参数未标单位（mm）型号许用转矩Nm许用转速r/min轴孔直径轴孔长度外径凸圆厚度转动惯量(kgm2)重量(Kg)ZL41600400040,45,50,5511284158890.04614.82.8轴承的选择由于弯管机需要一个平稳的平台且轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故不能选用深沟滚子轴承。且轴承受力不大，转速也较低，故可选用圆锥滚子轴承，且可选取外径较小的以使空间更紧凑和降低成本。选用32912和32918二种圆锥轴承。其主要参数及基本尺寸如表5 表5轴承的主要参数未注单位（mm）型号小径外径厚度内圈厚度外圈厚度额定载荷极限转速重量32912608517161434.5KN4000r/min0.24kg329189012523221977.8KN3200r/min0.79kg2.9轴的初步计算与设计及校核初步计算轴径选取轴的材料为45钢，调质处理。 (2-12)P为轴所传递的功率，KW为轴的转速，r/minA由轴的许用切应力所确定的系数，其值可取A=现在取A=115则 =54.54 mm取 =55mm则 =77.09mm取 =85 mm小齿轮轴的装配方案如图8图8 小齿轮的装配方案为了满足半联轴器的轴向定位要求，故在轴与联轴器相接间需制出一个轴肩，由于半联轴器的连接长度为L=84mm又因轴段长度比L要短些故取L1为82mm，且轴径与半联轴器直径一样取d1=55mm。轴肩后却是齿轮段，于是轴承的关系故取d2为60mm，取轴承端盖的总厚度为42mm（由箱体及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面间的距离L2=10mm，由于轴承是由轴承座支撑住的，故取轴承座的高厚为25mm，取齿轮与轴承座之间的距离为15mm由于齿轮的宽度为175mm，齿轮左端需制出一个轴肩，由齿轮与轴承座之间的距离为15mm且轴承座与轴承之间的距离相差为8mm，则此轴肩的长度为23mm，又因为轴承的厚度为17mm则轴肩之至左端要比轴承的厚度要长一点，取18mm，其直径为60mm。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。查得键的截面为 b*h=18*11键槽用键槽刀加工，长为160mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6；同样，半联轴器与轴的联接，选用平键为16mm*10mm*70mm，半联轴器的配合为H7/k6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为n6。取轴端倒角为2*450。轴上载荷的计算与轴的校核=4861 N (2-13)=1794 N (2-14)=830.9 N (2-15)由轴的结构尺寸及安装条件可知，作为得支梁的轴的支承跨距a=221 mm，从轴的结构图以及弯矩各扭矩图中可以看出截面C是危险截面。现将计算出的截面C处的、的值如表6表6截面C处、值载荷水平面H垂直面V支反力F=2430.5N =2430.5N=1005.7N =794 N弯矩M=268570 N/mm=111129 N/mm =87734N/mm总弯矩=290653 N/mm =282536 N/mm扭矩T=1 020 960N/mm图9轴的弯矩图进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。则由=31.39Mpa (2-16)前已选定轴的材料为45钢，调质处理，可得=60Mpa 因此，故安全故小轴的结构尺寸如图10图10小轴的结构尺寸由于大轴的结构设计与计算大部分与小轴类同。故在此，类同的省略，且经验算此轴也为安全轴。不同的时，前不是与半联轴器相连，而是工作台即弯曲模。由于转矩较大且要求工作台要较为平稳及误差小，由此轴与弯曲模的连接采用矩形花键连接。由静联接有，对矩形花键进行验算。 (2-17)式中载荷分配不均系数，与齿数多少有关，一般取=0.70.8，现取=0.8花键的齿数 =8花键齿侧面工作高度= =3mm (2-18)齿的工作长度， =80mm花键平均直径 = = =60mm (2-19)故有 =56.77Mpa=100140Mpa (2-20)故此矩形花键安全另外，为了紧固弯曲模在轴上，从而在轴端钻了螺纹孔，其规格为M12-深30mm，轴的主要尺寸及其结构如下图11图11轴的主要尺寸及其结构如下2.10齿轮的计算与设计由于齿轮传动只有一对，为利于机器的平稳，寿命及制造方便，故选用直齿齿轮传动。此机器为一般工作机器，速度不高故选用7级精度采用锻造制造。材料选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS按齿面接角强度设计 (2-21)式中取载荷系数 =1.3取小齿轮传递的传矩 =1020.96 Nm取齿宽系数 =1查得材料的弹性影响系数 =189.8MPa大齿轮的接触疲劳强度极限=550Mpa；小齿轮的接触疲劳强度极限=600Mpa各取值代入公式则得 13.9 mm由于小齿轮直径为55mm 而为了达到2*故取 =140mm所以齿轮中心矩 =280 mm (2-22)初步定 =280一般=1730，=初选 =23，=，则=69则 m= =5.99 (2-23)取 m=6则 =91.9 (2-24)取 =92则按=可得 =23 , =69则 = (2-25)则小齿轮 =140.00 mm大齿轮 =420.00 mm则齿厚 =1.2*140=168 mm取大齿轮厚 =170mm则小齿轮厚取 =175mm验算齿轮,由 =*103=14571 N (2-26) =83.26N/mm100N/mm 合适 (2-27)大、小齿轮的结构及尺寸如图12，13 图12 大齿轮图13 小齿轮2.11大小齿轴前后端盖及轴承座的结构设计考虑到综合性能故都采用45号钢，由于轴主要是由钢板支撑，但由于钢板不能选用太厚，而轴承的厚度又是过厚故采用加入轴承座用螺钉紧固于钢板从而来支持轴承，从而支持轴，这样较于用轴承套焊接于钢板上或是用超厚钢板来支持轴与轴承大大的降低了成本，同时也便于安装和维修。由于受力不大所以采用四根M10的内六角螺钉来紧固轴的前后端盖及轴承承座，已经足够支撑。它的的结构及尺寸图14，15，16，17，18，19 图14 大轴前端盖图15大轴后端盖图16大轴承座图17小轴承座图18 小轴后端盖图19小轴前端盖2.12轴套的结构设计由于轴套的厚度s在0.5d2.0d之间小轴轴径为60mm 故取小轴的轴套厚度为6mm大轴轴径为90mm 故取大轴的轴套厚度为8mm 轴套的材料为45钢，为能与轴与轴承之间的更好，更耐久的配合，故把轴套进行调质处理，轴套的结构其尺寸如图20，21 图20 大轴轴套图21 小轴轴套2.13 盖板的结构设计及计算由于在盖板上需装好多零件，如行程开关，挡料架，大小齿轮轴的端盖以及用于安装定位的孔。故盖板采用厚度为20mm是45钢。此盖板的长与度主要是由电与蜗轮蜗杆所占的空间位置所取定的，由于电机与蜗轮蜗杆的中心距 a=519.6mm 大飞轮的分度圆直径为 d2=250mm小机的安装地脚宽为 L1=280mm取壁至电机脚的空间长度 L0=90mm取壁到大飞轮的空间长度 L2=110mm壁厚取 b1=10mm又因盖板要比壁凸出以便于与壁配合 b0=10mm故盖板长度 L=2* b0 +2*b1+ +L2 +L0 + L1/2 +d2/2+ a=1024.6mm取 L=1025mm盖板的宽厚主要跟大齿轮的位置及电机各自的相互空间位置有关取齿轮端到壁的距离 B1=100mm齿轮另一端到壁的距离 B2=160同大齿轮的d5=420mm则 B=B1+B2+d5=100+160+420=680mm则得盖板尺寸车 B*L*h=680*1025*20(mm)结合其它结构需要，故其结构及尺寸如图22图22 盖板的结构及尺寸2.14 机身的结构设计与计算由于机身支撑了整套机器的零件，故机身采用厚钢板及钢管焊接而成，由于机器重且机器性能要求平稳，故用地脚螺钉来紧固机器以减少机器的振动，脚板采用45钢厚10mm，尺寸为B*L*h=80*120*10（mm）用四个脚来支撑机器。支撑钢管采用20号方管钢。型号为60*60*4地脚高度取h1=80mm采用45号厚为20mm的钢板来作为底板支撑电机与蜗轮蜗杆减速箱。考虑中板与与底板是距离过及支撑齿轮的问题，故在两侧多加二个钢板以增加机身的强度。侧板的尺寸 B*L*h= 487*540*20(mm)，且在二侧有碟结配合后用溥铁板把前后面给围住。盖板与中板之间是齿轮的箱体机构，四边都采用45号钢，厚度为20mm的钢板与20号钢方管焊接而成，为让机身与盖板容易装拆，以便齿轮箱内各零件容易装拆与维修，故采用盖板与机身用螺钉连接。采用四个螺钉连接。在方管上焊接一块45号钢厚为20mm的小钢板，尺寸B*L*h=80*80*20(mm)机身的基本尺寸及其结构如图23图23机身的结构及尺寸2.15 弯管机的主要参数电源：380V-50Hz 三相交流电电机功率：3KW外形尺寸：B*L*H=680*1025*1038最大弯曲力矩：2657N*m弯曲半径范围：R80R300最大弯曲角度：2000弯曲速度：8r/min整机重量：大约M=300kg3挡料架的结构设计3.1 挡料架的结构设计挡料架在弯管机上的作用主要是用来挡弯曲钢管时的反力，同时也具有定位的作用。有如同夹具一般。由于本弯管机是采用滚弯式的弯管原理，故钢管与挡料轮的接触面较不大，故挡料轮的硬度不能比钢管的硬，故采用黄铜作为挡料轮的材料。挡料轮的结构主要由挡料轮、挡料轴、挡料轮架、轴承、键、轴盖、挡料座、螺纹杆、手轮等一些组成。结构设计上，由于弯管时不同型号的弯曲半径相差可能会很大，但由于单纯在挡料轮架的调整来调整弯曲半径远远不足，故采用挡料架具有不同的定位安装位置，以增加挡料架与弯曲模的调整范围。设计了在挡料架上的调范围为50mm而在位置调整的范围可达100mm。故总调整范围有150mm。锁紧螺纹采用自锁螺纹，用手轮锁紧。滚轮主要由轴支持再结合二个滚子轴承而装于挡料轮架上，这样滚轮滚动时的滚动摩擦小有利于提高弯管的合格率。采用普通黄铜H62材料作为其直径D=100mm高度H=60mm挡料轴采用45号钢轴径 D1=20mm挡料轮架采用45号钢尺寸为 B*L*h=80*84*100(mm)轴承采用深沟滚子轴承 B*D*d=7*32*20键采用45号钢其尺寸为 B*L*h=4*6*40（mm）挡料座采用45号钢其尺寸为 B*L*h=100*190*95(mm)螺纹杆采用45号钢其尺寸为 d*L=16*145(mm)手轮采 d*D=12*100(mm)轴盖采用45号钢其尺寸为 D*H=56*20（mm）挡料架的主要尺寸及结构如图24图24挡料架的结构及尺寸4用电器选择与电路4.1 各用电器的选择与电路设计由于此弯管机采用的是半自动的形式，故采用二个行程开关和二个交流接触电器等组成其电路。由于电机的功率为3KW且电压为380Vh频率为50Hz的交流电。故选用行程开关的型号1LX19-131(B)，接触器型选用1CJ-16，2常闭2常开，其工作功率为4KW。按钮使用普通型平钮二个，型号1为LA101P-P。电源开关选用LW8万能转换开关型号1为AC21，其工作功率为3.8KW。短路保护熔断器选用1RL6-25其额定功率为4KW。过载保护采用1JRS1-25/F系列热继电器JRS1-25/F其控制功率为380*3=1124W,因为有二根线所以总功率为1124*3=3372W故合适。电源线采用1BV4（B）即常用铜芯聚氯乙烯绝缘电线4平方毫米的铜线线芯结构为7*0.85。其额定电压为600V其电路设计如下图25 弯管机电路设计其工作过程，电源线接上，把电源开上，此时电机是不通电的。挡按下SB1时KM1接触器通电，此时常开天关二个KM1闭合通电，而另一个KM1常闭开关则打开断电，且此时电机正转，进行弯曲工作，当弯曲到定角度时（此角度由弯曲角度的大小而调整）碰到了行程开关X1则接触器KM1断电则常开天关二个KM1打开即电机断电，由于电机是旁磁制动电机故电机很快停止运转，常闭开关闭合。此时弯曲过程已经完成，之后按下SB2则二个常开开关KM2闭合通电，而另一个KM2常闭开关打开断电，此时电机反转，当转回初始位置时由于碰到了行程开关X2则接触器KM2断电，则二个常开天关KM2打开断电，而另一个常闭开关闭合通电，电机停止。当再次按下SB1时，则得反复工作。其中电路中设有过载保护、短路保护。当在工作中时，电路中具有自锁功能，因而不用怕操作者不小心按错键而出事故。但当工作中出现意外时，只要转动电源开关，把电源开关断开即可使电机停转，之后处理意外后转动电源开关使电源通电便可继续进行正转或反转进行工作。操作过程及其分析设钢管所需的成形角为，弯曲模设置的旋转角为，刹车后的空行程角为，钢管回弹角为，那么+-。由公式得，当，很小时=据此先将弯曲模下的调角杆按要求在转盘刻度上调至接近所需的角，然后将方钢穿过弯曲模的上下底板，使用注销、固定块将钢管固定下来。转动挡料架的手柄，使挡料架的浚住顶住钢管。按下正转开关SB1，弯曲模工作。通过试弯1一2次后，没定一个准确的角，以后即可作批量生产。在电机正转停后，取出钢管，再启动反转开关弯曲弯回复到原位。由回弹系数 K = 由于材料是10钢，且弯曲半径为R=100mm，管厚t=2mm则=25故其回弹系数K=0.97刚= 故回弹角=3.70由于电动机采用旁磁制动方式刹车，故回空行程角很小或是约等于0参考文献1 徐灏，机械设计手册.第二版.北京：机械工业出版社，2

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