卷板机压辊传动系统设计

图书分类号：密 级：毕业设计(论文)30x2000卷板机压辊传动系统设计 30x2000 MACHINE ROLLER DRIVE SYSTEM DESIGN学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期：年月日 学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名：日期：年月日 日期：年月日摘要本次设计我们主要是针对卷板机传动系统的设计，其中包含了卷板机的电机选择，齿轮的计算以及整个系统的运动形式等问题首先介绍了卷板机的发展及应用，而后通过对卷板机结构的分析，选择了卷板机的类型。在对卷板机上辊和下辊的计算校核过程中，我们了解到上下辊之间的内在联系。因为每种卷板机有各自的特征，最终确定了本次设计需要的机器类型。因为主要是针对卷板机传动系统的设计，所以我们主要都是针对传动系统中的零件的选择及计算问题。比如，电机、涡轮，减速器，涡杆以及传动的条件等。此次卷板机有构造相对简易、占据空间小、重量比较轻、价格合适等众多的优点。所以此卷板机非常受到大众的喜爱，这也是我们此次设计的选择的原因这一。材料要进行表面的40cr调制处理及淬火。为了是实际设计更准确到位，对各个不见都都进行了校核，确保了本设计的可具体执行性。关键词：卷板机；传动系统；设计；计算。AbstractWe mainly is aims at the design the design of the machine drive system, which includes the machine motor selection,The calculation of gear and the motion form of the whole system。 Firstly introduces the grow up and application of plate bending rolls, and then through the analysis of the structure of plate bending rolls,Select the type of machine. .Roller and lower roller plate bending rolls in the calculation of the checking process, we learn about the inner link between the upper and lower roller.Because of different characteristics of different machine ,Finally determine the types of machines we need .Because the machine is mainly aimed at the design of the drive system, So we are mainly on the selection and calculation of the parts for transmission systems。 For example, motor, worm gear ，worm gear reducer, and drive conditions, etc.The machine structure is relatively simple and easy, to occupy the space is little, weight is lighter, the price is right, and many other advantages.So this machine is very popular with the masses, that is why the design we choose this one.Gear materials and the conditioning and surface hardening of 40 cr. To is more accurate in practical design, to every missing check, ensure that the design can be performed.Keywords Lapping machine The drive system design calculation.目录摘要.Abstract.第一章 绪 论11.1 论述11.2卷板机的原理31.2.1 卷板机运动的形式31.2.2 弯曲成型31.3卷板机的发展趋势4第二章 方案论证及确定62.1方案论证62.1.1方案1双棍卷板机62.1.2 方案2 三辊卷板机62.1.3方案362.2 确定方案8 2.3 本章小节.8第三章 传动设计93.1传动方案分析93.1.1 齿轮传93.1.2 带传动93.2确定传动系统103.2.1确定主传动103.2.2 确定副传动系统103.3 本章小结10第四章 动力系统设计114.1主电机的计算和确定114.1.1上下辊参数的选择114.1.2 确定主电机功率224.2 上辊的计算与校核224.2.1结构设计与受力分析224.2.2 刚度的校核234.2.3 强度校核234.2.4 疲劳强度及安全强度校核244.2.5 卸料时的校核计算244.3 下辊计算与校核254.3.1结构和受力分析254.3.2刚度的校核计算：264.3.3 弯曲强度的校核计算274.3.4 疲劳强度校核274.4 本章小结31第五章 减速器的设计3151 传动系统方案的分析及拟定3152 减速器传动装置总的传动比与各级传动比的确定315.2.1 总体传动比315.2.2 传动比的分配 3153传动系统各轴的参数确定315.3.1 各轴的转速325.3.2 各轴功率325.3.3 各轴转矩3254 齿轮传动的设计325.4.1第一级传动设计335.4.2 第二级传动设计375.4.3 第三级传动系统415.5 蜗轮与蜗杆传动设计445.5.1 材料选择445.5.2 参数的设计445.6 轴的设计计算及校核465.6.1 四个轴的设计465.6.2 轴的校核计算4857 轴承校核计算525.7.1参数535.7.2轴承受的径向力535.7.3验算轴承寿命5358 键的校核计算5359 减速器箱体的设计以及齿轮、轴承的润滑545.9.1 箱体参数545.9.2 减速器齿轮、轴承的润滑545.10 本章小结54结 语56致谢57参考文献.58第一章 绪 论1.1 论述无论在世界上的哪个国家，械行业具有无可取代的地位，它是国家经济实力的象征。其飞速发展不仅显示着国家的实力，也对其他行业的促动有很重要的作用。作为带动其他行业的工业和机械加工行业不可或缺的一项行业是提供先进的高端机械设备及各种工业零件。其涉及的领域与生产能力显示着我国经济的能力和科学的成就。所以，我们要予以正视和关心。卷板机是可以让板料卷成圆弧形和其余外形部件的一种很使用的机器。由三点可以确定一个圆的道理，根据工件所处位置的改变与旋转可以让板料发生塑性形变，来实现预设形状的工件。该器械应用范围广，如石油的开采、建造轮船、等其他行业。卷板机在机械加工行业中有着不可取代的位置，其特殊性是难以被代替的重要因素。板料成型圆柱形，一般都是由卷板机卷制而成。另外，在车辆建造、军事等其他行业也有很广泛的涉及。按照不一样的要求标准，能够卷制不同的钢柱，相当实用。在外国大多以卷板机生产辊设备在生产过程中的方式分类，我国通常是根据卷板机生产辊的个数和调节的方式来分类。一直到现在中、小卷板机中依然有广阔范围的应用，低速转矩的卷板机，由于传动系统占据空间较大，电机卷板机应用机械应用已经很多年，由于机械性能可靠、制造价格低廉、结构构造简单，功率也比一般的机器大大很多，由于电力系统在开启时的稳定性不好，跳动范围很大，因此愈来愈多的采取液压传动方式。卷板机是一种实用性很高的机器的，但在工作中我们往往会对机械有更高的要求。比如，加强精度的要求；是机械的效率更高；减弱劳动的强度；在更好的环境下工作等等通常选用板料送料的方式，部分辅助的操作机械，支撑滚道以及托架等设备。外国已经有商家配有自动的焊接机器和下料的机械等供货单元。在液压装置中，密封是为了避免固体颗粒或液体从外界进入到机器的内部，损坏设备。如果密封设备有泄漏现象，就会可能导致能源的损失，机器的毁坏及坏境变得恶劣等问题。严重的也可能危及到生命安全问题。所以我们要格外重视。由此可以看出，机器的密封问题也是机器寿命和可行性的一个重要依据。如今提高卷板机的性能也是我们的一项重要任务。无论任何企业在使用卷板机时都一定要便面加工过程有泄漏现象的发生及灰尘的影响，因此要求一定要有密封的装备来加以保护。其实卷板机的液压装置里有元器件是用来密封的。卷板机加工业，有着非常好的市场以及形式，很快它将作为一个新兴的发展方向。国内液压和自动化控制技术取得了长足进展，虽然中国作为世界上此此项机器生产数最多的国家，不过在国内整个竞争能力并非想象的那么强大。其主要表现在如下几个方面：1、从生产产品结构上可以看出，我国生产的卷板机多大属于中小型或者功能和性能边角低，卷制材料达到四万千牛、卷制厚度达一百六十毫米及更高的卷板机大多事从国外买进的。2、很多外国公司会提供系统的修正方法给用户客户，升级整体的机械装备以及加强生产技术方面的能力等，如此这些都非常符合市场需求。如今我国此方面的水平相对还比较低，仅仅能负责单机部分。3、现在我国很多基础的配件还不能够给予卷板机相关方面提供更大的帮助。4、与之相关的数控技术机器设备和国外相比仍有非常远的发展之路要走。我国卷板机工业的推动发展以中小厂家为主要力量，其生产技术及发掘能力都有所欠缺，整个产业的实力相比其他国家明显偏弱。5、卷板卷制要义尤其是厚度比较大、硬度比较高的板材卷制要义探究、卷制过程实验及建模的分析等都需要更深层次的研究。所以我国卷曲机的发展方向大致如下：1、由于国内工设、模具、压力器皿等工业向更大的方向转化，卷板机也跟随着向要求更高的方向发展。比如，对提高板材的厚度、材料以及生产更大型的机器。因为直边小，节约原料，生产效率也高，所以四辊卷板机也有了很好的进步空间。2、很多其他行业的飞速发展也促使着卷板机工业将要向单边、专业型以及信息化的方向发展。3、根据卷板机为重要组成部分的机械加工装备进行了整体化配备，进而为用户提供系统的指导。如风力塔筒的卷制整个结构的解决办法等值实现。4、数控是接卸加工重要的技术手段，以其为操控指导卷板机进行加工，组成韧性卷制加工工序是卷板机以后发展的新的趋势。我国卷板机厂家如果能够根据上述几个点进行深入，把我国的卷板机工业推向发展高潮指日可待，同时也能带动国内其他机械行业的发展。工作能力：指在冷轧板，板厚度的最小宽度和最大制动能力时，直径（在一定条件下的屈服极限）。正常情况下采取冷卷办法，冷卷精确度一般较高，控制起来也相对简单，价格也比较低廉，不过对质量要求比一般的板材要较高，对金相组织统一性要求也比较严格。如果弯曲板的厚度相对比较大或者卷曲半径相对比较小超出装备的运行限度时，如果装备许可，可以采取热卷的方式。也有需要采取温卷的办法（当有不能进行冷卷的材料，热卷性能又很差）。1.2卷板机的原理1.2.1 卷板机运动的形式主运动和辅运动是卷板机的主要运动。主运动是指轧机辊和下辊下拐点完成的加工所需材料的控制，旋转的机械运动，主运动主要负责处理任务的完成。辅助线圈运动时在轧制机装卸辊升降，和头部倾斜的倾斜运动等。如下是三辊对称式的模式，上辊位于2下辊中心的地方并且竖直的起落运动，由丝螺母杆的传送带动，2个下辊进行旋转形式的运动，对减速器和滚筒齿轮的输出后，提供给轧板所需的扭矩。从这里你可以看到，主要的形式是在02和O3各自在滚筒从左往右或从右往左的旋转。而辅助的运动是上辊在O1所处的竖直的面上的运动及起落运动。1.2.2 弯曲成型弯板、卷曲、叠边及模形的压溃等是钢材料制作过程中常用的方式。热加工和冷加工是弯制成型的加工主要方法受外力的驱动下，钢料板材的外面的纤维长度增加，内部的纤维边短进而发生卷曲形变便是滚圆。如果滚筒的半径相对很大，可以在正常的条件下进行弯板，如果半径相对很小或者板材的厚度太大，可以将板材进行一定的预热然后再卷制。常温条件下，有3种类型的钢轮的制作方法，分别是冲压模具，机械和手工滚圆。卷板机上可以完成机械的滚圆。卷板机卷曲材料是由向下运动的上辊创造的压力实现。其工作原理如图1.2.三辊卷板机卷制材料时，在预弯板的两端，0.5L预弯长度（30 - 50）mm，L是下辊中心距，可用于预弯钢板轧制机预弯或预弯压成型。1.3卷板机的发展趋势自我国成为世贸组织常任理事国过以后，我国卷板机行业不断地去的进步，且逐渐步入国家重点投入的的项目行列。对促进经济的进步及咱们的占有很大的比重。我国对装备工业投入的力度也在逐年增加，现如今市场的竞争也会越来越激烈，机械放面产物的不断改进也要求着卷板机行业在机械的性能上要获得越来越多的成绩：（1）从国家立项状况来看，卷板机画面行业已有近百项一千万甚至越来越多多的投入；（2）卷板机行业已经有非常多的群体，因为卷板机涉及到很多行业的应用（3）因为此行业有回报率很高，列国政府先后投资到此商业建设中去。并且很多国际公司也敏锐的发现中国这个超大市场，他们也将目标转向其中，并将更多的新型机器投入到我国市场中去。计划在中国进行更多的投资，增加其产品的生产量，为争取更大的市场比重。如今很多民营企业的兴起及机制的敏感也都将促使卷板机工业成为他们的新爱。民营企业也从一开始的落后逐渐成为卷板机市场的一大闪光点。机床与模具加工最主要的需求客户便是卷板机制造业，其从国外买来的装备百分之七十用在卷板机，而且卷板机制造业还推动了涂装、焊接、材料应用、测试等很多其他方面的进步。设备的市场结构也将线圈制造技术革命深刻影响的机理：数控技术是驱动的机械发展改革性的技术机械制造业，数控设备具有精度高，效率高的特点，可靠性高，数控装备对增加公司的应变能力和保证商品的品质等很多方面影响都很大，推动进各国机械行业的快速发展。所以，到两千一零年，卷板机制造业对于制造设备的需求同过去相比增加了百分之十二左右。卷板机带动着很多行业的发挥进步，各个行业对卷板机制造业的供应也有很大的增加。根据估算，压铸设备对其供应也将会增长百分之十五；复合材料的压制装备的供应增加百分之十六；受压较大的挤及冲压装备的供应增加百分之十二；液压的成形装备的供应增加百分之十八；模具的供应增加百分之三十六；加工中心的供应增加了百分之六；铣床和车削的供应增长了百分之十八；切割机床的供应量增加了百分之三十；精密加工装备的供应增加百分之三十四；特别和专用的加工装备的供应方增加百分之二十三；对于机器人和其他自动化设备的供应增加百分之十三；焊接是被增加百分之三十六；涂料装备的供应增加百分之八；质检和测试装备的供应增加百分之十六。在以后的加工行业，卷板机将会获得“重用”的机会。它不仅给我们节省了很多的人力，还节省很多资金。是不可或缺的高效机械帮手。社会快速的发展，科技在飞度的进步，经济在如今这个高速发展的时代对机械品种及各种性能也有了更高的要求，这些都将促使这个行业飞速发展。第2章 方案论证及确定2.1方案论证通常，工作能力是冷卷的时，在一定的条件下卷制最厚和最宽的板材需求的最小直径的本领，热卷时卷板机的卷制能力能够达到冷卷时能力的一倍。不过最近一段时间，卷板机的冷卷能力也逐渐得到加强。根据第一章卷板机的各个类型，制定了下面几种设计方案，来分析及论证2.1.1方案1双棍卷板机上辊是刚性的钢辊，下辊是一种高弹性辊，能够竖调节变换。下辊扭转时，上辊和板材压入到下辊的弹性层里面，推动下辊产生一定程度的形状改变。但是由于弹性体的体积，压力会通过左右，强度高，抗压力的连续动作的均匀分布。要让板材变为桶形，那么就要让板材和辊一直紧紧的挨着，然后跟着扭转就可变为想要的形状。弹性层的形变大小，取决于所产生卷曲半径主要的工艺参数。根据分析表明，压入程度愈大，板材卷曲半径愈小；压入到达一定值时，卷曲半径接近平稳状态，和压入程度基本基本没关系，如此就是双辊卷板机的独特的特点。双辊卷板机的优点：1.板材不用预弯成形，所以有高出产率特点；2.卷曲材料种类非常多，设备构造简易。弊端：1.针对不一样弯度的产品，要使用匹配的上辊，所以更适合大批量及产品类型表少的加工。2.卷曲的板材厚度受到条件得约束，当前仅可以使用厚度小于或等于十厘米的板材。2.1.2 方案2 三辊卷板机当前最常见就是三辊卷板机。用三点圆的原理，可以弯曲成圆弧板和锥形形状，等等。对称三辊卷板机的好处与不足：重量较轻、构造简易、便于生产、投入也小、维护很方便，两端的辊子之间的间距能够加工的相对小点。成型也比较准确，辊子的作用小，不过不能弯曲板材的全部长度，但剩下的直边大。通常想除去过剩的直边对对称三辊卷板机并不是件容易的事不对称三辊卷板机的特点：特征：过剩边短，构造简易，不过材料要转头弯边，不易控制，辊筒被力影响大，弯曲性能很弱。所说的理论余留直边是说从最开始卷曲时的最小臂力。其数值受装备以及卷曲的方式的影响。下图所示没有团队说三辊机辊和2辊距离上辊筒中心线之间，小于滚子中心的一半，如图所示，对称式三辊卷板机就是其中的2个剩余直边辊中心尺寸的一半。当卷制比较厚的板材时，两个下辊承受的载荷是不同的，距上辊比较近的那个下辊会比另外一个距上辊较远的那个下辊承受更大的力，如此受力不均匀，长期的使用对机器的寿命要求很高，它主要卷制相对薄的板材。2.1.3方案3 四辊如下图卷板机的原理图四辊卷板机含有4个辊子，上辊为驱动辊，而下辊可以作升降运动，是用做加紧材料，2个侧辊则可以沿着斜线上下运动，四辊卷板机可以完成板材的预弯，由下辊的向上移动，把钢板端头紧压在上、下辊之间。再由侧辊的运动让板材头部产生弯曲形变，实现需求。其特点：板料便于对中，工程艺术实用性比较广泛，可矫正扭歪，错边的不足也能够就位配合位置焊接。但是滚筒比较多。质量和体积大，结构也复杂。上下辊加进产生的力会让零件有很大程度上的的氧化面压损。由于2侧辊的距离并不近，对称园曲率精准度不够，操控技术不好把握，很可能出现超载荷等不正当的操控。2.2 确定方案经过上面的几个方案比较及分析，为选型合适，先看工艺上辊式卷板机的要求，辊式卷板机主要完成三个流程：卷筒和筒节的矫圆，板边预弯。进行卷板机时选择时要保证：板边的预弯过后，剩余直边的宽度最小，卷圆形成形成最少，矫圆时可以达到要的精确度，上辊的挠度要最小才能在整个筒节长度上取得准确的几何形状。生产过程中，产品的批量数目不一样，材质也不同，因此要求卷板机必须有通用性。由各个种类卷板机的特征和三辊卷板机不同种类的各自特色。终于确定我的设计方案，30x2000对称式卷板机。2.3本章小结通过上述的分析，尽管双辊卷板机不用事先卷曲，不过是仅适宜少量的出产，因为弯曲板的厚度也要受制约；四辊卷板机的实用性虽然很普遍，其质占据空间大，质量也很重，也不易操纵，对称三辊卷板机构造相对简易，也比较贴紧，份量轻也便于制造。所以最终决定使用三辊卷板机。因为本次我们主要是针对卷板机压辊传动系统的设计，所以一下我们不仅要对卷板机的传动系统进行方案的分析，计算，确定以及校核等，还对传动系统的个零部件进行选择确定。第三章 传动设计结 语通过本次对称式三辊卷板机的设计以及对目前三辊卷板机的性能分析，最后我们选择了