板材滾彎機畢業(yè)論文.doc

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1、密 級學 號系 別題目：板材滾彎機的設計學生姓名：指導教師：學科專業(yè)：機械設計制造及自動化學科類別：工 學2015年05月本科畢業(yè)設計(論文)題目：板材滾彎機的設計系 別 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 姓 名 學 號 導 師 2015年 05月畢業(yè)設計（論文）任務書院（系） 機電信息系 專業(yè) 機制及其自動化 班 姓名 學號 1.畢業(yè)設計（論文）題目： 板材滾彎機的設計 2.題目背景和意義： 板材滾彎機是常見通風與空調(diào)工程的施工機械，常用于制作金屬圓形風管。目前國內(nèi)外大、中型滾彎機都采用液壓傳動，對于中小型滾彎機都采用手動，故使用范圍有一定的局限性。本課題要求學生，在熟悉現(xiàn)有折彎設備工

2、作和結構原理的基礎上，設計研發(fā)出以電力驅動的新型板材滾彎機，以滿足市場需求。 此題目重在培養(yǎng)機電類的學生在給定設計任務下的創(chuàng)造性和創(chuàng)新性思維的能力，在預定時間類解決與專業(yè)相關的實際問題的能力，同時來培養(yǎng)學生的實踐能力和動手能力。 3.設計(論文)的主要內(nèi)容： (1) 板材滾彎機的總體方案的提出 （2）板材滾彎機的傳動方案的設計 （3）板材滾彎機工作輥軸的設計 （4）板材滾彎機的動力性能的校核計算 （5）板材滾彎機的輔助機械結構的分析設計 4.設計的基本要求及進度安排（含起始時間、設計地點）： （1） 接受設計任務，查閱資料，了解課題的背景，初步原理方案的提出12周； （2）板材滾彎機原理方案的

3、優(yōu)化比較，論證并選擇最優(yōu)方案，3周； （3）板材滾彎機傳動方案的設計，4周 ； （4）板材滾彎機工作輥軸的設計，5周； （5）板材滾彎機的動力性能的校核計算，6周； （6）輔助機械結構的分析設計，7周； （7）繪制相關設計的零件圖和裝配圖，810周； （8）撰寫畢業(yè)論文，準備答辯，1116周 ； 5.畢業(yè)設計（論文）的工作量要求 實驗（時數(shù)）*或實習（天數(shù)）： 15天 圖紙（幅面和張數(shù)）*： 完成折合A0圖紙3張 其他要求： 論文1.5萬字以上；外文翻譯不少于3000漢字；參考文獻中文不少于15篇，外文不少于3篇。 指導教師簽名： 年 月 日學生簽名： 年 月 日系（教研室）主任審批： 年 月

4、 日板材滾彎機的結構設計摘 要 本文主要介紹了一種成型機械小型滾彎機的工作原理及其設計過程，對其傳動系統(tǒng)的參數(shù)進行計算和傳動執(zhí)行部件的強度校核，對其整體外觀進行合理的改進。并對部分零件做了詳細零件圖。主要用于金屬材料的彎曲成型，可卷制圓形、弧形工件和一定范圍內(nèi)的錐形工件。廣泛用于機械制造行業(yè)。 本機主要有電機、減速器、120的上輥和兩根100的下輥、兩根調(diào)節(jié)絲桿、支架及底座等六大部分組成。 本滾彎機屬于三輥下調(diào)試，由下輥作為動力執(zhí)行裝置，上輥為垂直可調(diào)裝置，被動提供壓力，通過兩者的位置來達到卷曲所要求工件的目的。機器工作操作時，只需根據(jù)要求將板材放在滾彎機上，啟動滾彎機，調(diào)節(jié)絲杠帶動上輥進行上

5、下位置的調(diào)節(jié)。一般情況下，操作者根據(jù)所要求進行目測控制，達到工件尺寸時停機。關鍵詞: 三輥卷板機；輾；功能；操作constructional design of a bending machine AbstractThis paper explained a molding machine - the working principle of a bending machine and its design process, the parameters of its drive system and drive the implementation of components of the

6、calculation of the intensity calibration, the overall appearance of its reasonable improvements. Parts and a detailed parts diagram. Mainly used for bending forming metal materials can be rolled round, curved work and a range of cone-shaped work pieces. Widely be used in mechanical manufacturing ind

7、ustry. The machine mainly includes motor, reducer, 120 the roller and the next two 100 roller, two adjustment screw, frame and base, such as the six major components. This Bending Machine are rolling machine of three rolls symmetry, as the driving force from the implementation of the next roller dev

8、ice for the vertically adjustable roller devices provide passive pressure, through the location of the two to achieve the required crimp the purpose of the work piece. Operation of the machine work, just in accordance with the requirements on the plate on the machine, start the machine, adjust the r

9、oller screw drive to adjust up and down position. Under normal circumstances, the operator in accordance with the requirements of visual control, when the stands reach the work piece size.Key words:Three roller coiling machine ; Roll ;Function ;Operation目錄1 緒論11.1滾彎機的介紹11.2目前滾彎機的分類21.2.1三輥滾彎機21.2.2四

10、輥滾彎機51.2.3萬能式滾彎機51.2.4船用滾彎機61.3 滾彎機的發(fā)展趨勢62 滾彎機參數(shù)的分析計算72.1 參數(shù)分析72.1.1下移力72.1.2卷曲半徑和厚度82.2 受力分析92.2.1 卷管所需最大力矩92.2.2 受力情況102.2.3 作用在輥上的力112.2.4 驅動扭矩122.2.5 側輥上的拉力132.2.6 側輥之間的距離142.3 設計方案163 滾彎機的結構173.1滾彎機的組成173.2.2減速器213.2.3聯(lián)軸器223.2.4輥子253.2.5調(diào)節(jié)絲杠253.2.6齒輪26結論30致 謝31參考文獻32畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明33畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲

11、明34IV1 緒論1 緒論1.1滾彎機的介紹機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要的地位，是國民經(jīng)濟各部門賴以發(fā)展的基礎，是國民經(jīng)濟的重要支柱，是生產(chǎn)力的重要組成部分。機械制造業(yè)不僅為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)、科研和國防等部門提供各種生產(chǎn)設備、儀器儀表和工具，而且為制造業(yè)包括機械制造業(yè)本身提供機械制造裝備。機械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造水平標志著一個國家或地區(qū)的科學技術水平、經(jīng)濟實力。滾彎設備是當今應用非常普遍的板料加工成型, 是壓力容器制造加工的重要設備之一。小型薄板滾彎設備多采用三輥式機械傳動, 并常見于對稱式, 近年來多采用不對稱式。 中厚板多采用全液壓式傳動, 或主傳動為機械式, 輔助傳動為液壓式。

12、國內(nèi)生產(chǎn)的三輥和四輥滾彎設備, 三輥多為對稱式機械傳動。近年來越來越多采用不對稱式, 主傳動為機械傳動, 輔助傳動為液壓傳動。隨著滾彎機技術的不斷發(fā)展進步，大型滾彎機已具備超群制品精度獨特的彎曲工藝，高精度端部預彎，連續(xù)彎曲無后角，彎曲過程數(shù)字控制人機對話控制界面，高效智能操作物理彎曲工藝軟件，人機對話窗口，彎曲過程自動補償。單人操作，高效安全便捷豐富的彎曲形狀具有卷制O型、U型、多段R等不同。作為機械加工業(yè)中不可缺少的機械設備，滾彎機在機械加工業(yè)中的地位已經(jīng)慢慢的呈現(xiàn)。它廣泛使用于造船、鍋爐、航空、水電、化工、金屬結構及機械制造行業(yè)。首先滾彎機克服了以往折彎這一難題，與傳統(tǒng)的人工操作和熱加工

13、后處理相比，加工曲面更圓滑，不僅外觀性美觀，同時加工質量較傳統(tǒng)的加工方式高。特別是在生產(chǎn)效率提高的問題上，更發(fā)揮了無可比擬的作用。其次是卷曲卷筒。現(xiàn)在隨著社會的發(fā)展，對筒類件的需求量大大增加，各種管道及支撐裝置等等。通常情況下無縫鋼管的使用比較大，但是其加工復雜，導致價格過高，在滾彎機還沒有被普遍接受時，很多需求者不得不用性價比低的無縫鋼管。滾彎機的普及，克服了這個問題，在對精度要求不是很高的情況下，只需簡單的用滾彎機將鋼板卷曲成型，配備必要的焊接即可，成本低，效率高。提高單位時間工效是經(jīng)濟效益的直接體現(xiàn)。提高經(jīng)濟效益只靠職工的操作熟練程度是不夠的 ,還得有性能良好的設備 ,也就是軟、 硬件要

14、相符。就目前該5廠來說 ,大體上職工的技術水平和設備還是相配的 ,唯獨缺少的是在加工細節(jié)的同時缺少一些設備。如在加工井下所使用的鐵制風筒、 電機風葉罩以及曲板調(diào)直方面 ,具有性能良好的設備就顯得特別重要。在以往都是由該廠職工利用手工制作而成 ,且勞動強度大 ,效率低下 ,加工效果不是十分理想。有時也受機制的制約 ,有些筒狀配件(如電機、 風葉罩)不能及時供應到位 ,影響使用 ,且配件到位后 ,價格又十分昂貴 ,造成成本費用增加。再則有些變形的板材需做調(diào)直處理 ,那么就需要用加熱的方法進行整形 ,勞動強度大 ,效率低 ,又浪費材料。假如有一種設備可以替代這些繁瑣的操作，而且能取得更好的效果，對整

15、個社會帶來的社會經(jīng)濟效益是巨大的。滾彎設備也就應運而生。板材滾彎機主要由機架、上輥軸、下輥軸、傳動系統(tǒng)和操作系統(tǒng)組成。板材由中間一對機械傳動導輪夾持送進，成型曲度可由兩側彎曲輪控制，零件的回彈可用逐次調(diào)整彎曲輪位置的方法加以補償，零件的剖面形狀可由中間上輥輪、下輥輪和兩側輥輪輪緣形狀決定。一般根據(jù)零件斷面形狀配置適當?shù)妮伷?。滾彎時，由于輥軸的旋轉以及輥軸與板材間產(chǎn)生的壓力和摩擦力，帶動板材移動，自動送進連續(xù)滾壓，使板材在全部滾到的范圍內(nèi)形成圓滑的彎曲面。板材的曲率取決于輥軸間的相對位置、板材厚度和力學性能，調(diào)整輥軸間的相對位置，可將板材彎成小于上輥軸曲率的任意曲率。由于存在彎曲彈復，滾彎件曲率

16、不能等于上輥軸的曲率。滾彎常需多次滾壓才能成型，而滾壓又會引起板材的冷作硬化，并且彎曲程度越大，冷作硬化現(xiàn)象越明顯，致使?jié)L彎件的使用性能越差。滾彎機上輥在兩下輥中央對稱位置，通過液壓缸內(nèi)的液壓油作用于活塞作垂直升降運動，通過減速機的末級齒輪帶動兩下輥齒輪嚙合作旋轉運動，為卷制板材提供扭矩。滾彎機規(guī)格平整的塑性金屬板通過卷板機的三根工作輥(二根下輥、一根上輥)之間，借助上輥的下壓及下輥的旋轉運動，使金屬板經(jīng)過多道次連續(xù)彎曲，產(chǎn)生永久性的塑性變形，卷制成所需要的園筒、錐筒或它們的一部分。滾彎成型方法的優(yōu)點是通用性強。板材滾彎時，由于鈑金件多是較薄的金屬板材或型材，均在常溫下通過塑性變形滾彎成型，滾

17、彎時不需加熱，且一般不用在滾彎機上附加工藝裝配。型材滾彎時，只需附加適于不同剖面形狀、尺寸的滾輪。滾彎機床結構簡單，使用和維護方便。滾彎成型方法的缺點是效率較低，且精度不高。1.2目前滾彎機的分類1.2.1三輥滾彎機三輥滾彎機有機械式和液壓式：機械式三輥滾彎機分為對稱和非對稱。機械式三輥對稱式滾彎機 ：機械式三輥對稱式滾彎機性能特點：該機結構型式為三輥對稱式，上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運動，通過絲桿絲母蝸桿傳動而獲得，兩下輥作旋轉運動，通過減速機的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合，為卷制板材提供扭矩。該機缺點是板材端部需借助其它設備進行預彎。機械三輥非對稱式滾彎機 ：機械三輥非對稱式滾彎機主要特

18、點：該機結構型式為三輥非對稱式，上輥為主傳動，下輥垂直升降運動，以便夾緊板材，并通過下輥齒輪與上輥齒輪嚙合，同時作為主傳動；邊輥作傾升降運動，具有預彎和卷圓雙重功能。結構緊湊，操作維修方便。液壓式三輥滾彎機：液壓式三輥對稱滾彎機主要特點：該機上輥可以垂直升降，垂直升降的液壓傳動，通過液壓缸內(nèi)的液壓油作用活塞桿而獲得；下輥作旋轉驅動，通過減速機輸出齒輪嚙合，為滾彎提供扭矩，下輥下部有托輥，并可調(diào)節(jié)。上輥呈鼓形狀，提高制品的直線度，適用于超長規(guī)格各種截面形狀罐。該機為上調(diào)式對稱式三輥滾彎機，可將金屬板材卷成圓形、弧形和一定范圍內(nèi)的錐形工件，本機種兩下輥為主動輥，上輥為從動輥。它廣泛使用于造船、鍋爐

19、、航空、水電、化工、金屬結構及機械制造行業(yè)。該機適合用于金屬板材的彎曲變形，可卷制圓形，弧形和一定范圍內(nèi)的錐形工件，并有板材端部預彎功能，本機型兩個下輥為主動輥可水平移動，上輥為從動輥可上下移動，移動方式有機械式和液壓式，傳動軸均采用萬向連軸器連接。W11系列機械式三輥對稱式滾彎機： W11系列機械式三輥對稱式滾彎機性能特點：該機結構型式為三輥對稱式，上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運動，通過絲桿絲母蝸桿傳動而獲得，兩下輥作旋轉運動，通過減速機的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合，為卷制板材提供扭矩。該機缺點是板材端部需借助其它設備進行預彎。W11系列機械三輥非對稱式滾彎機：W11系列機械三輥非對稱式滾

20、彎機主要特點：該機結構型式為三輥非對稱式，上輥為主傳動，下輥垂直升降運動，以便夾緊板材，并通過下輥齒輪與上輥齒輪嚙合，同時作為主傳動；邊輥作傾升降運動，具有預彎和卷圓雙重功能。結構緊西安工業(yè)大學北方信息工程學院（論文）湊，操作維修方便。W11系列液壓式三輥對稱滾彎機：W11系列液壓式三輥對稱滾彎機主要特點：該機上輥可以垂直升降，垂直升降的液壓傳動，通過液壓缸內(nèi)的液壓油作用活塞桿而獲得；下輥作旋轉驅動，通過減速機輸出齒輪嚙合，為卷板提供扭矩，下輥下部有托輥，并可調(diào)節(jié)。上輥呈鼓形狀，提高制品的直線度，適用于超長規(guī)格各種截面形狀。1.2.1.1 三輥滾彎機型式 （1） 對稱式滾彎機 （見圖 1.1）

21、（2） 非對稱式滾彎機（見圖 1.2） （3） 水平下調(diào)式滾彎機（見圖 1.3） （4） 垂直下調(diào)式滾彎機（見圖 1.4） （5） 傾斜下調(diào)式滾彎機（見圖 1.5） （6） 弧線下調(diào)式滾彎機（見圖 1.6） 圖1.1對稱式滾彎機 圖1.2非對稱式滾彎機 圖1.3水平下調(diào)式滾彎機 圖1.4垂直下調(diào)式滾彎機西安工業(yè)大學北方信息工程學院（論文） 圖1.5 傾斜下調(diào)式滾彎機 圖1.6弧線下調(diào)式滾彎機1.2.2四輥滾彎機該種滾彎機適用于金屬板材的彎曲成形工作，可卷制圓形，弧形和一定范圍內(nèi)的錐形工件，并有板材端部預彎功能，剩余直邊小，工作效率高，并可在該機上對金屬板材進行粗略校平。四輥滾彎機主要為鍋爐廠輥

22、制鍋爐圓筒而設計，它可以用于各種型號鍋爐圓筒的生產(chǎn)和加工，也在造船、石油化工、航空、水電、裝潢、及電機制造等工業(yè)領域得到了廣泛的應用，用以把金屬板料卷制成圓筒、圓錐以及弧形板等各種零件。四輥滾彎機工作原理：滾彎機上輥在兩下輥中央對稱位置，通過液壓缸內(nèi)的液壓油作用于活塞作垂直升降運動，通過主減速機的末級齒輪帶動兩下輥齒輪嚙合作旋轉運動，為卷制板材提供扭矩。滾彎機規(guī)格平整的塑性金屬板通過滾彎機的三根工作輥(二根下輥、一根上輥)之間，借助上輥的下壓及下輥的旋轉運動，使金屬板經(jīng)過多道次連續(xù)彎曲，產(chǎn)生永久性的塑性變形，卷制成所需要的園筒、錐筒或它們的一部分。該液壓式三輥滾彎機缺點是板材端部需借助其它設備

23、進行預彎。該滾彎機適用于滾彎厚度在 50mm以上的大型滾彎機，兩下輥下部增加了一排固定托輥，縮短兩下輥跨距，從而提高卷制工件精度及機器整體性能。1.2.3萬能式滾彎機萬能式滾彎機分為：大型、中型、小型。上輥萬能式滾彎機主要特點:超群制品精度獨特的彎曲工藝，高精度端部預彎，連續(xù)彎曲無后角，彎曲過程數(shù)字控制人機對話控制界面，高效智能操作物理彎曲工藝軟件，人機對話窗口，彎曲過程自動補償。單人操作，高效安全便捷豐富的彎曲形狀具有卷制O型、U型、多段R等不同的形狀。1.2.4船用滾彎機船用滾彎機是卷板機的一種，船用滾彎機結構型式為三輥對稱式，上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運動，通過液壓缸內(nèi)的液壓油作

24、用于活塞桿而獲得，為液壓傳動，兩下輥作旋轉運動，通過減速機的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合，為卷制板材提供扭矩，在兩下輥下部設有多組托輥，以提高下輥的剛度，并可進行垂直調(diào)節(jié)；在上輥的上部設有剛性大梁，在大梁與上輥之間設有多組托輥，以提高上輥的剛度；適用與超寬圓弧形零件的卷制結構型式為三輥對稱式，上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運動，通過液壓缸內(nèi)的液壓油作用于活塞桿而獲得，為液壓傳動，兩下輥作旋轉運動，通過減速機的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合，為卷制板材提供扭矩，在兩下輥下部設有多組托輥，以提高下輥的剛度，并可進行垂直調(diào)節(jié)；在上輥的上部設有剛性大梁，在大梁與上輥之間設有多組托輥，以提高上輥的剛度；適用與超寬

25、圓弧形零件的卷制結構為三輥對稱式，上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運動，通過液壓缸內(nèi)的液壓油作用于活塞桿而獲得，為液壓傳動，兩下輥作旋轉運動，通過減速機的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合，為卷制板材提供扭矩，在兩下輥下部設有多組托輥，以提高下輥的剛度，并可進行垂直調(diào)節(jié)；在上輥的上部設有剛性大梁，在大梁與上輥之間設有多組托輥，以提高上輥的剛度；適用與超寬圓弧形零件的卷制。1.3 滾彎機的發(fā)展趨勢目前國內(nèi)外的滾彎機發(fā)展趨向于對各種材料的加工，如對鋁合金板材的滾彎，對冷鋼板材的滾彎；以及對特殊型材進行滾彎，如球殼網(wǎng)架圍護用弧型柃條及其他薄壁型鋼滾彎、擺輥式四輥型材滾彎。近年來，雙軸柔性滾彎數(shù)控系統(tǒng)的研究與開

26、發(fā)引起了機械制造業(yè)的高度重視。隨著科學技術的不斷發(fā)展進步，傳統(tǒng)意義上的滾彎機正被一項項的新技術所升級，從最初的氣壓液壓到現(xiàn)如今的傳感控制，加工寬度和厚度越來越大，一次性成型的能力越來越強，節(jié)約了大量的勞動時間。在精度方面，從最初的出放式加工到現(xiàn)在的精密卷曲，質量明顯提高。相信隨著科學技術的進步，結合實際生產(chǎn)中的經(jīng)驗，滾彎機會朝著加工能力更強、加工質量更高的方向發(fā)展。362滾彎機參數(shù)的分析計算2 滾彎機參數(shù)的分析計算2.1 參數(shù)分析滾彎機工作時承受的載荷較大，對承受零件的強度要求較高。另外，由于市場競爭激烈，降低滾彎機成本的要求十分迫切。因此，對滾彎機進行精確、可靠的設計計算勢在必行。對滾彎機進

27、行設計計算，首先需要對滾彎機進行受力分析，其結果是滾彎機各部件設計的原始參數(shù)。而滾彎機主驅動系統(tǒng)驅動功率的計算是設計主驅動系統(tǒng)和選擇電動機必備的參數(shù)。所以對滾彎機的受力分析和驅動功率的計算對設計滾彎機至關重要。2.1.1下移力下移力是上輥垂直向下移動的外部動力為了確定下移力, 取上輥作為研究對象。 圖2.1 下移力分析圖由圖2.1可知下移力 (2-1)其中, 為工件鋼板對上輥的載荷集度,b為鋼板寬度。再取工件鋼板作為研究對象,將鋼板看作一簡支梁, 如圖2.2。上輥對鋼板的最大彎矩 (2-2)其中, 為兩下輥之間距離, 鋼板的抗彎截面模量: (2-3)其中, 為鋼板厚度。若鋼板產(chǎn)生永久彎曲,必須

28、使彎矩對鋼板產(chǎn)生的應力大于等于鋼板的屈服極限s （2-4） 由式（2.1）式（2.4）可得下移力： (2-5)由式（2.5）可以得出這樣的結論：下移力F與工件（鋼板）對上輥的載荷集度q無關, 它的大小僅與工件的厚度、寬度、材質及兩下輥之間距離有關。2.1.2卷曲半徑和厚度卷薄板和小筒徑工件時容易打滑。標準規(guī)定 , 滾彎厚度不能小于參數(shù)規(guī)定最大滾彎厚度的1/3;最小卷筒直徑為上輥直徑的2.5倍。 圖2.2 滾彎簡圖工件卷制半徑與相關參數(shù)的關系當下輥間距時, 工件理想情況下的理論最小彎曲半徑為上輥半徑, 上輥下移的極限位置 (2-6)但是, 在實際的工作中, 工件實際的最小彎曲半徑是大于上輥半徑的

29、, 由于受卷制材料以及滾彎機理的約束, 它的計算是相當復雜的, 此處不做詳細介紹, 但卷制板材的半徑確實可以通過上輥的下移量來確定它的數(shù)值。工件卷制半徑為 (2-7)上下輥直徑與相關參數(shù)的關系 對于上輥 (2-8) (2-9)由此可得 (2-10)對于下輥, 由于隨著上輥的不斷下移, 工件對下輥的壓力N是逐漸增大的。下輥驅動轉矩與相關參數(shù)的關系由于兩下輥在驅動力矩的作用下沿同一方向轉動, 從而帶動鋼板由一側向另一側移動。而帶動鋼板移動的條件是下輥的驅動力矩必須大于上、下輥及鋼板對下輥的阻力矩之和。即：M驅M阻,由此可以確定驅動下輥轉動的原動機的轉矩。2.2 受力分析2.2.1 卷管所需最大力矩

30、滾彎機工作時，需要將鋼板卷制成鋼管。此時，材料所承受應力已全部達到屈服極限。 圖2.3 應力分布圖因此，卷管截面上彎曲應力分布如圖2.3 (b)所示，則截面上彎矩M 為： (2-11)式中 B，d-滾彎機卷制鋼板的最大寬度和厚度(m)-材料的屈服極限(kNm )2.2.2 受力情況 卷制時，鋼板受力情況如圖2.4所示。根據(jù)受力平衡，可以得到下輥作用于滾彎上的支持力F2： (2-12)式中連心線與的夾角 (2-13)a 下輥中心距(m)dmin 卷管最小直徑(m) 下輥直徑(m) 圖2.4 鋼板受力情況圖2.2.3 作用在輥上的力由于側輥之間被彎曲板材軸線的曲率很復雜以及還有摩擦的影響，所以要精

31、確的確定在軸輥式機中滾彎時作用在軸輥上的力量的數(shù)值和方向是很困難的，同時在另一方面，實際需要也并不強求要這個問題有精確的解答。為了使問題簡化起見，我們按照蘇聯(lián)科學院通訊院士采利科夫提出的簡化計算法（圖2.5）來確定作用在軸輥上的力量。根據(jù)這個方法，假定軸輥之間板材的曲率半徑相同而且等于彎曲半徑，并且摩擦的存在并不影響作用力的方向。作者進行的實驗工作已經(jīng)證實了采用這種力的作用情況是允許的。 圖2.5 輥軸算法圖現(xiàn)在我們來研究一下板材的滾彎是由調(diào)節(jié)中間軸輥的位置以實現(xiàn)的對稱 三軸輥機的基本型式。根據(jù)中間軸輥下板材的彎曲力矩和作用在側輥上的力P的垂直和水平分力力矩之和相等這一條件，我們可以得到由于彎

32、曲板材的壓力所造成的作用在周棍上的力量。因而我們得到 (2-14)從力的平行四邊形中我們求得 (2-15)當這方程式中代入P6之值后即得 (2-16)角刻有下列方程式確定之： (2-17)h/2之值與曲率半徑相較是很小的,因此可以將它略去不計.因此各方程式就成下列的簡化形式: (2-18) (2-19) (2-20)在上列各方程式中的R是彈復前的彎曲半徑，所以它的數(shù)值必須根據(jù)給定的半徑,即彈復后的彎曲半徑而按方程式先行確定。當計算驅動軸的強度時，還應考慮到由于拉力所引起的并垂直于被彎曲板材對軸輥的壓力的附加力。拉力的確定將在后面敘述。2.2.4 驅動扭矩對稱式三軸輥機的兩個側輥一般都有驅動，所

33、以我們要確定在這些軸輥上的總扭矩?？偟呐ぞ厥怯上脑谧冃紊系呐ぞ兀挠诳朔S輥在彎曲板材上滾動的摩擦阻力及軸輥軸承中的摩擦上的扭矩相加而成。同時解內(nèi)力和外力所做功的方程式就可以確定消耗在變形上的扭矩。對于彎曲預先彎過的板材（通過軸輥若干次之后的彎卷）的場合 (2-21)式中與預先彎過的板材的彎曲半徑（彈復后的半徑）R1相應的彎曲力矩。當重復彎曲（通過軸輥）時，正如為塑性彎曲的實驗研究所已證實的那樣，彎曲力矩只依總的彎曲曲率為轉移。消耗于克服軸輥在彎曲板材上滾動的摩擦阻力，和軸輥軸承中的摩擦上的扭矩為： (2-22)在這里確定消耗在客服摩擦上的扭矩時沒有考慮到由于拉力所引起的軸承中的摩擦損耗；

34、如更精確的計算所示，這種損耗所占總摩擦損耗的比例不會超過2%，因此沒有必要把它計算在內(nèi)。當機器的結構中有防止軸輥彎曲的支撐輥存在的場合下，由于軸輥對支撐輥的滾動摩擦和支撐輥軸承中的摩擦所引起的扭矩也必須加以考慮。當計算軸輥式機器時，各摩擦系數(shù)建議采用下列各值：光滑的加工過的軸輥和未加工過的板材之間的滾動摩擦系數(shù)f=0.8；光滑的加工過的軸輥和未加工過的板材之間的滑動摩擦系數(shù)f=0.18；具有青銅周濤的軸承中的滑動摩擦系數(shù)u=0.050.08。最小的滑動摩擦系數(shù)應該應用于具有充分潤滑并仔細的制造出來的軸承。側輥上的總扭矩為： (2-23)2.2.5 側輥上的拉力側（驅動的）輥上的拉力取決于消耗在

35、變形上的扭矩和消耗在克服軸輥對彎曲板材的滾動摩擦阻力及中間（不驅動的）輥軸軸承中的摩擦上的扭矩。拉力以及扭矩在側（驅動的）輥中的分配是不一樣的，在大部分場合下，差不多全部扭矩均由進料方向算起的第一個側輥所負擔。這種現(xiàn)象是由于和側輥相接觸的彎曲板材的外層在彎曲過程中發(fā)生了伸長的緣故，變形區(qū)維語中間軸輥的下面，因而和軸輥相接觸的板層在第二個輥軸中永遠是較長的，因而其速度也就比第一個軸輥為高。因為兩個側輥的周速是一樣的，所以彎曲板材的進料只依靠第一個軸輥來實現(xiàn)，當板材的表面接觸到第二個軸輥時就像是超前于軸輥，因而在其上不能傳送拉力。當彎曲的曲率增加，第一個側輥和彎曲板材之間的嚙入已不足供板材的進料之

36、用，因而軸輥和彎曲板材之間已發(fā)生部分滑動，這時第二個側輥就開始承擔拉力。在極限場合下，當進行該次通過軸輥所能彎成最小可能半徑的彎卷時，兩個側輥所承擔的拉力大致相等。對側輥和由配動軸到軸輥中的齒輪傳動計算其強度時，應該考慮該零件最惡劣的負荷情況。印俄日在大部分場合下兩個側輥的只論傳動和其他零件的尺寸都是一樣的，所以這些零件的最大負荷必須認為應該是軸輥對彎曲板材發(fā)生滑動時第一個軸輥所承擔的負荷，因而軸輥上的最大拉力應是：。式中軸輥和彎曲板材間的滑動摩擦系數(shù)。之值必須相當于當軸輥還能使板材進料，換言之,即還沒有滑動時所產(chǎn)生的極限值。因為彎曲板材的表面狀態(tài)（氧化，生銹，油污等）對值的影響很大，所以很精

37、確的選擇此值比較困難。當確定機器的主要參數(shù)時建議采用0.2。 同時應該考慮到拉力還受電動機功率的限制。2.2.6 側輥之間的距離側輥之間的距離是機器的一個主要的幾何參數(shù)，這個參數(shù)一方面能夠確定機器的工藝通用性通過一次軸輥可能彎曲的最小半徑，另一方面還能確定機器的強度尺寸和功率。因此，設計機器時對正確地選擇這個參數(shù)必須予以特別的注意。為了十可能彎曲的最小半徑和側輥之間距離的關系這一概念更加清楚期間，為此我們用小號在變形上的扭矩來表達小號在客服摩擦阻力上的扭矩,方程式如下: (2-24)式中R第一次通過軸輥時可能彎曲的最小半徑。之值繪于曲線圖（圖2.6）中。 圖2.6 對稱式三輥機系數(shù)之值的曲線圖

38、側輥的直徑及中間軸輥軸頸的直徑和其工作部分直徑之比對之值有很大的影響。側輥之間的距離： (2-25)當通過一次軸輥所可能彎曲的最小半徑（彈復前）R之值給定后，根據(jù)上式(2-25)即可大概的確定側輥之間距離的數(shù)值，然后再更加詳細的精確計算這個數(shù)值。應該考慮到，隨側輥之間距離的減小，作用在軸輥上的力量就要加大，因而機器的尺寸也就加大。圖2.7繪有側輥之間的距離改變時作用在軸輥上的力量的變化。此外，隨側輥之間距離的減小，機器的效率略有降低。在典型而通用的對稱式三軸輥機中側輥之間的距離取為l，而側輥的直徑則取為。為彎卷圓錐形表面所需的中間軸輥的最大傾角一般取為等于1012。圖2.7 對稱式三軸輥機中作

39、用在輥上的力和側輥之間距離的關系當r=20時;- - - -當r=50時中間軸輥的調(diào)節(jié)量由下列條件確定:軸輥的最高位置必須能保證最厚的板材自由地在軸輥之間通過，而最低的位置則要保證彎曲最薄的板材時有可能得到與中間軸輥的半徑相等的彎曲半徑。換言之，即在最低的位置上中間的軸輥差不多迎合側輥相碰。為了最大限度地利用機器的工藝通用性一級提高它的效率，電動機的功率必須選為能夠保證通過一次軸輥后得到可能彎曲的最小半徑。在對稱式三輥機中由于依靠軸輥進料的可能性受到限制，所以沒有可能在通過一次后既得到等于中間軸輥半徑的板材彎曲半徑（最小可能半徑）。根據(jù)機器的幾何參數(shù)，可能彎曲的最小半徑在R=（1.252.5）

40、范圍內(nèi)變化。R之值隨側輥之間的距離和比值的降低而減小，并隨支撐輥半徑的增加而減小。2.3 設計方案滾彎機作為現(xiàn)在加工業(yè)不可或缺的設備，在長期的生產(chǎn)發(fā)展中，依據(jù)經(jīng)驗，三輥對稱式的結構普遍被認可，且在簡易加工中性價比較高。本次設計的滾彎機較市場上的產(chǎn)品相對簡單，采取三輥對稱式。由聯(lián)軸器連接電動機與減速器輸出動力，通過減速器帶動齒輪進行嚙合運動，從而完成動力到執(zhí)行件的傳遞。執(zhí)行部分采用下輥對稱分布，上輥至于兩下輥中心的豎直中心線上，通過絲杠帶動可調(diào)軸承進行調(diào)節(jié)上輥的位置。如圖2.8所示：圖2.8 設計方案簡圖3滾彎機的結構3 滾彎機的結構3.1滾彎機的組成已知設計參數(shù)加工板料：Q235 屈服強度：=

41、235Mp 卷板速度取4m/min 板厚：s=512mm 板寬：b=1600mm確定滾彎機參數(shù)下輥中心距：a=(1240)s=220mm 上輥直徑：Dcp=（1/1.31/1.1）t=120下輥直徑：D6=（0.80.9）Dcp=100 上輥軸直徑：dcp=（0.50.6）Dcp=60mm下輥軸直徑：d6=（0.50.6）D6=60mm 彎曲的最小半徑R=（1.252.5）Dcp=300mm本機主要有電機、減速器、120的上輥和兩根100的下輥、兩根調(diào)節(jié)絲桿、支架及底座等六大部分組成。底座及支架均采用槽鋼焊接而成 ,上滾筒通過調(diào)節(jié)絲桿與支架相連 ,下滾筒通過滾筒座與底座相聯(lián)接。卷板最大寬度取1

42、600mm，卷板最大厚度取12mm，卷筒最小直徑取300mm，所有動力傳動機構采用標準件。3.2 滾彎機的部件設計3.2.1電動機的選擇電動機是將電能轉變?yōu)闄C械能的一種機器,保證機器正常運轉的重要部件之一，動力提供的可靠性行直接決定了加工質量。通常電動機的做功部分作旋轉運動，這種電動機稱為轉子電動機；也有作直線運動的，稱為直線電動機。電動機能提供的功率范圍很大，從毫瓦級到萬千瓦級。電動機的使用和控制非常方便，具有自起動 、加速、制動、反轉、掣住等能力，能滿足各種運行要求；電動機的工作效率較高，又沒有煙塵、氣味，不污染環(huán)境，噪聲也較小。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，各種生產(chǎn)機械都廣泛應用電動機來驅動，正確地選

43、用與機械負載配套的電動機，可以使電動機在最經(jīng)濟、最合理的方式下運行，從而達到降低能耗、提高效率的目的。電動機根據(jù)電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機。按結構及工作原理分類 電動機結構及工作原理可分為直流電動機，異步電動機和同步電動機。同步電動機還可分為永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。異步電動機可分為感應電動機和交流換向器電動機。電動機按起動與運行方式可分為電容起動式單相異步電動機、電容運轉式單相異步電動機、電容起動運轉式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。電動機按用途可分為驅動用電動機和控制用電動機。電動機按轉子的結構

44、可分為籠型感應電動機（舊標準稱為鼠籠型異步電動機）和繞線轉子感應電動機（舊標準稱為繞線型異步電動機）。各種電動機中應用最廣的是交流異步電動機（又稱感應電動機 ）。通過已知卷板速度,作用力,傳動效率進行計算容量（功率）： (3-1)轉速： (3-2)傳動裝置總傳動比合理范圍: (3-3)為解決滾彎機在使用過程中可能啟動換向的問題，因而選擇YZR系列冶金及起重用繞線轉子與鼠籠轉子三相異步電動機。YZR系列冶金及起重用繞線轉子與鼠籠轉子三相異步電動機系用于各種類型的起重機械及其它類似設備的電力驅動，具有較高的過載能力和機械強度，適用于短時或斷續(xù)周期性工作制，頻繁起動、制動、及有顯著的振動與沖擊的設備

45、。依據(jù)JB/T8797-1998中小型三輥卷板機型式與基本參數(shù)（表3.1&表3.2）,選擇電動機YZR160M1。 表3.1 滾彎機主參數(shù)(mm) 表3.2 對稱式滾彎機基本參數(shù)(mm)電動機YZR160M1如圖3.1所示:圖3.1 YZR160M1功率P=7.5kw轉速n=920r/min3.2.2減速器減速器是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉速和增大轉矩，以滿足工作需要，在某些場合也用來增速，稱為增速器。 減速機利用齒輪的速度轉換器將電機的回轉數(shù)減速到所需要的回轉數(shù)，它主要是一種動力傳達的機構。在當前用于傳遞動力與運動的機構中，減速機的應用非常廣泛，可以說，幾乎在各式機械

46、的傳動系統(tǒng)中都可以見到其蹤影。從大動力的傳輸工作到小負荷、精確的角度傳輸都可以見到減速機的身影，而且在工業(yè)的應用上，減速機具有減速及增加轉矩的功能，因此減速機廣泛用在速度與扭矩的轉換設備中。減速機的功用主要有兩個方面：一是降速同時提高輸出的扭矩，扭矩的輸出比列按電機的輸出乘以減速比，但不能超出減速機的額定扭矩;二是減速同時降低負載的慣量，慣量的減少是減速比的平方，一般情況下電機都有一個慣量值。減速器的類別、品種、型式很多，目前已制定為行（國）標的減速器有40余種。減速器的類別是根據(jù)所采用的齒輪齒形、齒廓曲線劃分；減速器的品種是根據(jù)使用的需要而設計 的不同結構的減速器；減速器的型式是在基本結構的

47、基礎上根據(jù)齒面硬度、傳動級數(shù)、出軸型式、裝配型式、安裝型式、聯(lián)接型式等因素而設計的不同特性的減速器。選用減速器時應根據(jù)工作機的選用條件，技術參數(shù)，動力機的性能，經(jīng)濟性等因素，比較不同類型、品種減速器的外廓尺寸，傳動效率，承載能力，質量，價格等，選擇最適合的減速器。由減速器的傳動比i=電動機滿載轉速/工作機轉速得:傳動比i=50。為解決滾彎機在使用過程中可能啟動換向的問題，因而減速器選擇啟動換向的減速器，根據(jù)減速比的要求及配合最終選擇ZQ-350-I-2Z，如圖3.2所示圖3.2 ZQ-350-I-2Z3.2.3聯(lián)軸器 聯(lián)軸器屬于機械通用零部件范疇，用來聯(lián)接不同機構中的兩根軸（主動軸和從動軸）使

48、之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接，是機械產(chǎn)品軸系傳動最常用的聯(lián)接部件。聯(lián)軸器種類繁多，按照被聯(lián)接兩軸的相對位置和位置的變動情況，可以分為：固定式聯(lián)軸器。主要用于兩軸要求嚴格對中并在工作中不發(fā)生相對位移的地方，結構一般較簡單，容易制造，且兩軸瞬時轉速相同，主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。可移式聯(lián)軸器。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對位移的地方，根據(jù)補償位移的方法又可分為剛性可移式聯(lián)軸器和彈性可移式聯(lián)軸器。剛性可移式聯(lián)軸器利

49、用聯(lián)軸器工作零件間構成的動聯(lián)接具有某一方向或幾個方向的活動度來補償，如牙嵌聯(lián)軸器（允許軸向位移）、十字溝槽聯(lián)軸器（用來聯(lián)接平行位移或角位移很小的兩根軸）、萬向聯(lián)軸器（用于兩軸有較大偏斜角或在工作中有較大角位移的地方）、齒輪聯(lián)軸器（允許綜合位移）、鏈條聯(lián)軸器（允許有徑向位移）等，彈性可移式聯(lián)軸器（簡稱彈性聯(lián)軸器）利用彈性元件的彈性變形來補償兩軸的偏斜和位移，同時彈性元件也具有緩沖和減振性能，如蛇形彈簧聯(lián)軸器、徑向多層板簧聯(lián)軸器、彈性圈栓銷聯(lián)軸器、尼龍栓銷聯(lián)軸器、橡膠套筒聯(lián)軸器等。聯(lián)軸器有些已經(jīng)標準化。聯(lián)軸器選擇原則： 轉矩T：T，選剛性聯(lián)軸器、無彈性元件或有金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器；T沖擊振動，

50、選有彈性元件的撓性聯(lián)軸器； 轉速n：n，非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器； 對中性：對中性好選剛性聯(lián)軸器，需補償時選撓性聯(lián)軸器； 裝拆：考慮裝拆方便，選可直接徑向移動的聯(lián)軸器； 環(huán)境：若在高溫下工作，不可選有非金屬元件的聯(lián)軸器； 成本：同等條件下，盡量選擇價格低，維護簡單的聯(lián)軸器。由于動力機的驅動轉矩及工作機的負載載矩不穩(wěn)定，以及由傳動零件制造誤差引起的沖擊和零件不平衡離心慣性力引起的動載荷，使得傳動軸系在變載荷（周期性變載荷及非周期性沖擊載荷）下動行產(chǎn)生機械振動，這將影響機械的使用壽命和性能，破壞儀器、儀表的正常工作條件，并對軸系零件造成附加動應力，當總應力或交變應力分別超過允許限制時，會使零件產(chǎn)

51、生破壞或疲勞破壞。必要時采用減振緩沖措施，其基本原理是合理的匹配系統(tǒng)的質量、剛度、阻尼及干擾力的大小和頻率，使傳動裝置不在共振區(qū)的轉速范圍內(nèi)運轉，或在運轉速度內(nèi)范圍不出現(xiàn)強烈的共振現(xiàn)象。另一個行之有效的方法是在軸系中采用高柔度的彈性聯(lián)軸器，簡稱高彈（性）聯(lián)軸器，以降低軸系的固有頻率，并利用其阻尼特性減小扭振振幅。由工作條件和受力情況，選擇彈性圓柱銷聯(lián)軸器B3 Y48x110 Z39.5x110（如下圖所示）彈性柱銷聯(lián)軸器是利用若干非金屬彈性材料制成的柱銷，置于兩半聯(lián)軸器凸緣孔中，通過柱銷實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器聯(lián)接，該聯(lián)軸器結構簡單，容易制造，裝拆更換彈性元件比較方便，不用移動兩聯(lián)軸器。彈性柱銷聯(lián)軸器軸

52、中的柱銷在工作時處于剪切和擠壓狀態(tài)，其強度條件就是計算彈性柱銷橫截面上的剪切強度和柱銷與銷孔壁的擠壓強度。彈性柱銷聯(lián)軸器（GB5014-85)適合于各種同軸線的傳動系統(tǒng)，利用尼龍棒橫斷面剪切強度傳遞轉矩，公稱轉矩160-160000N.M，工作溫度為-20-80。結構簡單，具有緩沖減震性能和一定的軸偏移補償能力，適合在不控制噪音的環(huán)境的場合使用。許用補償量徑向0.15-0.25mm 角向0.5。 圖3.3 Z39.5x110軸孔直徑39.5mm，軸孔長度110mm圖3.4 Y48x110軸孔直徑48mm，軸孔長度110mm3.2.4輥子1上輥上輥為被動輥，作用是提供一定的向下力，與下輥一起夾緊

53、所卷鋼板，使下輥與被卷鋼板間產(chǎn)生足夠的摩擦力，在下輥旋轉時能夠帶動鋼板運動。通過絲杠調(diào)節(jié)可調(diào)軸承，從而帶動上輥用以形成卷筒所需的曲率，使板料達到所需的厚度和直徑。 圖3.5 上輥結構示意圖2下輥下輥為滾彎機工作時的動力執(zhí)行設備，需要進行熱處理工藝。因為其固定方式采用滑動軸承，所以在軸上開通潤滑油的孔，并配有裝油杯所用的螺紋，下圖為結構示意圖 圖3.6下輥結構示意圖3.2.5調(diào)節(jié)絲杠按照國標GB/T17587.3-1998及應用實例，絲杠是用來將旋轉運動轉化為直線運動；或將直線運動轉化為旋轉運動的執(zhí)行元件，并具有傳動效率高，定位準確等特點； 當絲杠作為主動體時，螺母就會隨絲杠的轉動角度按照對應規(guī)

54、格的導程轉化成直線運動，被動工件可以通過螺母座和螺母連接，從而實現(xiàn)對應的直線運動。調(diào)節(jié)絲杠是滾彎機的重要結構部件，有其帶動滑動軸承座工作，從而實現(xiàn)上下輥的位置來加工所需板材的曲率。本次設計的滾彎機配有兩根調(diào)節(jié)絲杠，對稱布置，有手輪對其進行人工操作。滾彎機工作時，只需根據(jù)需要求的尺寸，人工搖動手輪使絲杠旋轉，帶動上輥進行上下自由移動。同時絲杠有自鎖功能。如圖： 圖3.7 調(diào)節(jié)絲杠3.2.6齒輪 根據(jù)設計要求，齒輪為最后的驅動件，傳動比i=1.5。選用直齒圓柱齒輪傳動。（1）材料：高速級小齒輪選用45鋼調(diào)質，齒面硬度為217-255HBS。高速級大齒輪選用45鋼，齒面硬度為217-255HBS。滾彎機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度（GB10095-88）小齒輪齒數(shù)=20,大齒輪齒數(shù)=1.520=30（2） 按齒面接觸強度設計：8級精度制造，載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù)1計算傳遞轉矩=95.5x100000P/n=95.51000007.5/920=77853Nmm齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限lim1=600MPa齒輪的接觸疲勞強度極限lim2=550MPa計算接觸疲勞許用應力，查設計手冊取接觸疲勞壽命系數(shù),取失效概率為1%，安全系