【《弧形折弯机的传动机构选择与计算案例》4300字】

弧形折弯机的传动机构选择与计算案例第1章弧形折弯机的总体设计1.1折弯机系统设计双向弧形折弯机是制造连续简单弯曲或者复杂形状的不可缺少的设备，这个设备的优点有以下几点：结构简单、质量可靠、维修方便，且制造出来的弯曲线型金属的精度高、质量好。双向弧形折弯机按照系统划分可分为三个主要系统，分别为动力系统，传动系统，执行系统,如下图3-1所示：传动系统传动系统执行系统动力系统夹紧模具螺母螺杆齿轮齿条夹紧模具螺母螺杆齿轮齿条蜗轮蜗杆液压缸电动机压紧模具图3-1系统框图1.2送料装置的总体设计送料装置主要由一级减速器、齿轮齿条、送料小车、管材旋转机构、机架、管材夹持机构等组成，如图3-2所示。根据上一章对弧形折弯机现状的了解，弧形折弯机的送料装置常用的大致有两种方式，丝杠传动送料与齿轮齿条送料。普通丝杠相对于其他类型丝杠的优势在于自锁功能，但是由于普通丝杠不合适做高速的往返运动，而且在工作一定去时间后，这类丝杠会出现一个现象就是会产生工作间隙，导致精度降低。滚珠丝杠传动在水平宽度较大时会产生自重的下垂变形，因此不适合弧形折弯机的长时间的运动加工。相对于丝杠传动的优缺点来说，齿轮齿条就可以很好避免这些缺点，齿轮齿条传动的承载力很高，最终要的是因为弯管要实现精确的送料，而齿轮齿条正好满足此要求，齿轮齿条的送料传动精度最高可达到0.1mm。因此考虑到本次设计的实际情况，弧形折弯机需要高度往复而且送料距离较长，而且对送料的直线度要求较高，因此采用齿轮齿条送料。在工作过程中，送料乘用车3上的一级减速器的输出使齿条4出现移动，并根据所需的长度将线型钢材5送入弯曲机构，以实现准确的送料。在进行第一次折弯操作之后，操作线型钢材5使蜗杆蜗杆机构2旋转以使线型钢材以一定角度旋转，并且使得弯曲机实现了在两个方向上实现线型钢材弯曲的目的。其中，线型钢材的旋转是通过蜗杆蜗杆机构实现的。夹具2.蜗轮涡杆1.进料乘用车2.齿轮齿条5.线型钢材图3-2送料装置机构简图1.3弯曲装置的总体设计弯曲装置在结构上分为几个部分，其中主要的有弯曲模、夹紧模、弯曲装置调整机构和机架等，这些装置主要作用让进料器送来的待弯曲工件弯曲成，达到要求的弯曲件，弯曲调整机构则具有不同的半径，可满足不同的需求，避免由于换模而出现的不对心的情况，此机构能发生横移的原因是采用了丝杠副这个机构，如图3-3所示。1.弯曲圆模2.弯曲支撑体3镙旋副2.压紧模具5.夹紧模具6.线型钢材件图3-3弯曲装置机构简图在工作过程中，通过送料器送出的线型钢材6进入折弯装置后，通过弯曲园模1和夹紧模5采用液压缸的移动将其拧紧，压紧磨具4由于液压缸的作用对线型钢材6起到了支撑作用，避免了其弯曲时发生的变形的现象。通过拧紧后控制液压缸，使弯曲圆模1和夹紧模具5一起移动，从而实现线型钢材的弯曲。因为有线型钢材的半径不同，或者需要线材的半径不同，而需要更换摸具，更换后线型钢材中心和模具中心出现不对正的现象。所以螺旋副3的作用就是防止此现象的发生。此时，螺旋副3的作用就是用来实现折弯装置的横移，从而纠正材模不对心的情况，有利于下一次的加工工作。丝杠副由于结构和作用的不同可分为三大类：普通滑动式螺旋传动、涡旋式螺旋传动和静压螺旋传动三种。静压螺旋传动装置通常应用于高精度运动传动装置，而涡旋式螺旋传动装置结构复杂，且高成本的缺点和对径向载荷承受的能力不高。而滑动式螺旋传动机构的结构是普通的梯形结构，结构相对简单，加工方便，成本低廉，因此传动装置相对稳定。因此选用滑动螺旋传动来实现设计中横移装置。通过分析双向弧形折弯机的工作特点，由于送料装置需要精确送料长度因此采用电机驱动，而弯曲装置由于弯曲力较大则采用液压驱动。这样两装置分别采用不同的控制方式，安装简单而且便于专人维修。第2章传动机构的选择与计算2.1电动机的选择因为功率的计算采用以下近似的理论计算方法。该方法基于电动机的工作效率应与单位时间相同的原理，则可得电动机的工作效率应如下计算：P=FV（4-1）转速取0.4m/S，F取近似值为13KN代入（4-1得）由以上可得电动机功率约为5.2kw2.2分配传动比1）总传动比：为使V带传动外轮廓尺寸不至于过大，初取，则减速器传动比为：2）分配减速器各级传动比由于公式的原因，其中i1代表的是高转速齿轮的传动比，i2代表的是低转速齿轮的传动比。由于，则可取，。2.3电机轴计算1）各轴转速Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴2）各轴输入功率Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴3）各轴输入转矩Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴整理上述计算结果于下表2.1表2.1运动和动力参数轴名输入功率P/kW输入转矩T/Nm转速nr/min传动比iⅠ轴2.9129.93604Ⅱ轴2.7498.7903Ⅲ轴2.61462.330结合以上计算的结果总结得出的电动机与主轴的转速，可以由结果初步的决定电动机到主轴之间的减速比：i=723/180=2.0根据所学知识，在此处电动机至主轴传动中，我使用带传动与链传动作为传动方式，而在传动中需要减速以提升转矩，而分别在链传动和带传动中做减速可有效的减少装置所占空间位置。而根据计算结果，带传动传动比设置为4。2.4带传动的设计计算参考机械工业出版社发行的设计资料《机械设计手册》，参考内容为第二版的第四卷由以上计算可知电机轴转速＝360/min,输入功率P=1.80kw1）由表可查得工况系数＝1.2，＝P＝1.2×1.80=2.6kw2）带型的确定：由以上计算结果，可在《机械设计手册》图11.1-2得所需要的带为B型带。3）带轮的基准直径，传动比和弹性滑动系数可选定：所以大带轮基准直径为：4）输入轴实际转速5)带速v结果计算在5m/s～30m/s，符合要求。6)初定轴间距按公式取=500mm7)所需基准长度由《机械设计手册》表11.1-7，得标准基准长度。8）实际轴间距a最小轴间距最大轴间距9）小带轮包角10）V带的根数Z（4-2）由《机械设计手册》表11.1-15，得由《机械设计手册》表11.1-15，得则综合上述得11）单根V带预紧力（4-3）由表31.1-14查得m＝0.17kg/m,则。12）压轴力13）带轮结构设计根据已选型号电动机查阅数据，该电机型号为Y160M-8，数据查得：长度L=112MM。轴伸直径=39mm。根据设计要求，小带轮数据与上述相同小带轮设计为实心轮式的带轮结构，而大带轮设计为四孔板式的带轮结构。以下为小带轮结构示意图（图4-1）：图4-1小带轮以下为大带轮结构示意图（图4-2）：图4-2大带轮带轮的制作材料代号为HT150，加工的技术要求为不可在轮槽工作面有打磨痕迹，并且槽间距的误差范围设置为。因为皮带工作久了就会在电机上发生松动，所以电动机会要求皮带要沿着两个皮带轮的中心线方向移动，根据这个要求我给出了应对方案：为了电动机的位置方便调整，在电机安装座上开两个圆孔。2.5链传动的设计计算1）链轮齿数的选择，分别代表大、小链轮的齿数，小链轮的速度为4~8m/s，，根据设计要求选择齿数，选择传动比根据需要，选择传动比i=2～1.5，选择i=2。链轮材料选用45钢，调质处理HRC45～60计算功率（4-4）式中代表工况系数，选择，p为电机功率为5.2kw，代入4-4得分度圆直径公式：（4-5）齿顶圆直径公式：（4-6）齿根圆直径公式：（4-7）通过对大链轮数据的计算得：d=63mm通过对小链轮数据的计算得：d=32mm4）链传动的张紧在链条传动工程中，由于会出现防止链条较大时啮合不良和链条震动的现象，我对此采取的对策是使用调节螺栓定期张紧链条，以此来减少此现象的发生张紧机构示意图如图4-3图4-3张紧机构5）链轮的润滑有针对性的润滑会使得链轮减少冲击，提高链条的工作时间。润滑方式为：通过人工使用带刷式油壶定时间在链条和链节上加油。润滑油型号选用H7302.6主轴弧形夹紧装置的设计弧形夹紧装置部分的机构设计在本设计中属于比较重要的部分之一，而折弯机在弯曲的过程中需要一个很稳且很数值很高的夹紧力，这个夹紧力主要作用于主轴发生旋转实现零件弯曲上。根据以上要求，只有选择液压动力才符合条件我设计的装置示意图如下4-4图液压顶紧装置在上图中，在弧形弯曲机器工作的过程中，使手轮发生旋转，而丝杠使夹紧块往前走进行夹紧，下一步工作过程则是压板，在液压缸的作用下，，推动滑块往前走保持在该位置，这样就能实现夹紧的作用了。丝杠螺母机构有根据它的作用还有着另一个名称：螺旋传动机构。此机构的主要作用是用于线型运动和旋转运动的中转站。一些主要是用于传输能量。还有一些用于机床工作台的进给杆，主要用于传动机构的运动。还有一部分在相对位置有一个螺旋传动机构，以调节零件的缺陷。丝杠螺母机构通过作用和结构的不同可分为两种类型：第一种为滑动摩擦机构，第二种为滚动摩擦机构。本设计考虑到实际和结合丝杠螺母两种类型的优点比较。发现滑动摩擦的结构简单，加工方便以及具有自锁功能的优点比较契合本设计如下所示；图4-5滑动摩擦丝杠示意图其工作原理是通过摇动手轮，使得螺杆想前移动，而螺杆移动的过程中还需要固定调整块的作用才能实现。在轴的上方安装着一个轴承，轴承带着推力，而在轴承座的中转下，推力轴承的力最终传给滑动调整块，过程的最后则是调整块开始滑动，从而起到夹紧作用由于丝杠的工作环境的原因，丝杠需要经常加润滑油以保持丝杠性能，适合丝杠使用的润滑油一般是普通机油或者140号主轴油，加油的方式可以通过丝杠上面的油孔倒入螺纹道内；2.7轴的设计与校核2.7.1输入轴的设计1）选择轴的材料轴的材料选45钢，由机械材料资料可查得45钢硬度为230HBS2)初步估算轴的最小直径取A=112则减速器输入轴的最小直径：d=A=112×=21.0由于，轴会受到在轴与小带轮链接处的键槽的作用力，计算出的数值需要提高7%，则取3）轴的结构设计123456图4-6输入轴尺寸图①确定各段轴直径自右向左各段轴的轴直径分别为：；；；；；②确定各段轴30长度自左向右轴各段的长度分别为：；；；；；③周向定位输入轴的大皮带轮和轴的圆周位置通过一个扁平按钮连接。查表可得并选择。安装到H7/r6上，以确保在大型皮带轮和轴上的传动效果。由于轴的周向定位和滚动轴承之间的关系为过渡配合。在此，所选轴的直径尺寸公差为m6，并且链通常选择标准型号平键④轴肩上的过渡圆角圆角半径取，倒角取4）校核轴的强度由于轴在工作的过程中所受的主要作用力为扭矩，则只校核扭矩的剪切应力。校核疲劳强度①分析各面危险度根据上图可知，截面长度最长的是2和5，所以这两个截面扭矩最大，根据计算应力和应力集中的计算方法是比较直径，因为截面5直径比2小，所以截面5处应力较大且集中。根据这个结论可计算危险系数最大的截面是截面5，需要计算5的疲劳强度。②5截面疲劳强度的计算截面5左边的剪切应力为：2.7.2输出轴的设计与校核1）选择轴的材料选用45