三辊卷板机设计

毕业设计1摘要本设计是关于对称式三辊卷板机的设计，主要对卷板机上、下辊及减速器进行设计和计算。设计前部分详细阐述了卷板机上、下辊结构设计和受力分析。板机结构型式为三辊对称式,在该结构中上辊下压提供压力,两下辊做旋转运动,为卷制板材提供扭矩。它具有结构简单、体积小、重量轻、经济、等优点。动力源则选择了YZ系列YZ160L—6型电机，其工作特性优于Y系列电机，适用于有轻微震动，正反转且转速不高的场合。总体设计后部分所涉及的减速器采用了三级展开式圆柱齿轮结构。齿轮材料为40Cr，并经调质及表面淬火。校核齿轮、轴、键、轴承确保了设计的实际可行性。关键词:卷板机；电动机；减速器；键；齿轮毕业设计2ABSTRACTThisdesignisaboutthethree-rollersymmwtryrollingmachine,mainlycalcatstheupanddownrollerandthedeceleratorDuringthefrontprocessofthedesign,therollingmachine`sstructucredesignandtheanalysisofstrengtharedescribed.Therollingmachine`structureisthree-rollersymmetry.Pressureprovidespressureunderowingstructuretheabove-averageroller,therollerdoesrevolutionsportundertwo,sheetmaterialprovidesmomentoftorsiontorollofsystem.Ithasaseriesofadvantagessuchassimplystructure,smallvolume,lightweight,economicalandsoon.YZtypeYZ-160L-6motorisselectedasthepowersource,whichadaptssituationsuchassliencequenchingandlightreversevelocity.Thelastpartofthepaperisahoutdeceleratorwhichischoosingtripleexpandingcolummgearconstiuction.Thematerialofgearis40Crwhichhasbeenhardeningsurface.Thegears,axes,keys,bearingsarechecked,sotoconfirmthisdesignispracticalKeywords:Rollingmachine；Motor；Decelerator；Key；Gear毕业设计3目录摘要………………………………………………………………………………………ⅠAbstract…………………………………………………………………………………Ⅱ第1章绪论…………………………………………………………………………1第2章方案的论证及确定………………………………………………………52.1方案的论证…………………………………………………………………………52.2方案的确定…………………………………………………………………………72.3本章小结……………………………………………………………………………7第3章传动设计………………………………………………………………………83．1传动方案的分析…………………………………………………………………83.1.1齿轮传动…………………………………………………………………83.1.2皮带传动…………………………………………………………………83．2传动系统的确定…………………………………………………………………93.2.1主传动的确定……………………………………………………………93.2.2副传动的确定……………………………………………………………93.3本章小结…………………………………………………………………………9第4章动力的设计…………………………………………………………………104.1主电机选择和计算………………………………………………………………104.1.1上下辊的参数选择………………………………………………………104.1.2主电机的功率确定………………………………………………………104.2上辊的校核………………………………………………………………………194.2.1上辊结构及受力图………………………………………………………204.2.2刚度校核…………………………………………………………………204.2.3上辊强度校核……………………………………………………………214.2.4疲劳强度安全校核………………………………………………………214.2.5上辊在卸料时的校核………………………………………………………22毕业设计44.3下辊的校核………………………………………………………………………224.3.1下辊结构及受力图………………………………………………………234.3.2下辊刚度校核……………………………………………………………244.3.3下辊弯曲强度校核………………………………………………………244.3.4下辊疲劳强度校核………………………………………………………244.4本章小结…………………………………………………………………………26第5章减速器的设计………………………………………………………………275．1传动方案的分析和拟定………………………………………………………275．2减速器传动比的分配与计算…………………………………………………275.2.1总的传动比………………………………………………………………275.2.2传动比的分配……………………………………………………………275．3减速器传动装置总的传动比和各级传动比的分配…………………………275.3.1各轴转速…………………………………………………………………285.3.2各轴功率…………………………………………………………………285.3.3各轴转矩…………………………………………………………………285．4齿轮传动设计…………………………………………………………………295.4.1第一级传动设计…………………………………………………………295.4.2第二级传动设计…………………………………………………………335.4.3第三级传动设计…………………………………………………………365．5蜗轮、蜗杆传动设计…………………………………………………………385.5.1材料的选择………………………………………………………………395.5.2参数的选择………………………………………………………………395.6轴的设计校核计算……………………………………………………………405.6.1四个轴的结构设计………………………………………………………415.6.2轴的校核计算……………………………………………………………425．7轴承校核………………………………………………………………………455.7.1参数………………………………………………………………………465.7.2求轴承受到的径向力……………………………………………………465.7.3验算轴承寿命……………………………………………………………46毕业设计55．8键的校核………………………………………………………………………465．9减速器的结构设计和齿轮、轴承的润滑……………………………………475.9.1箱体参数…………………………………………………………………475.9.2减速器齿轮、轴承的润滑………………………………………………475.10本章小结………………………………………………………………………47结论………………………………………………………………………………………49参考文献…………………………………………………………………………………50致谢………………………………………………………………………………………51毕业设计6第1章绪论1.1概述机械加工行业在我国有着举足轻重的地位，它是国家的国民经济命脉。作为整个工业的基础和重要组成部分的机械制造业，任务就是为国民经济的各个行业提供先进的机械装备和零件。它的规模和水平是反映国家的经济实力和科学技术水平的重要标志，因此非常值得重视和研究。卷板机是一种将金属板材卷弯成筒形、弧形或其它形状工件的通用设备。根据三点成圆的原理，利用工件相对位置变化和旋转运动使板材产生连续的塑性变形，以获得预定形状的工件。该产品广泛用于锅炉、造船、石油、木工、金属结构及其它机械制造行业。卷板机作为一个特殊的机器，它在工业基础加工中占有重要的地位。凡是钢材成型为圆柱型，几乎都用卷板机辊制。其在汽车，军工等各个方面都有应用。根据不同的要求，它可以辊制出符合要求的钢柱，是一种相当实用的器械。在国外一般以工作辊的配置方式来划分。国内普遍以工作辊数量及调整形式等为标准实行混合分类，一般分为：1、三辊卷板机：包括对称式三辊卷板机、非对称式三辊卷板机、水平下调式三辊卷板机、倾斜下调式三辊卷板机、弧形下调式三辊卷板机和垂直下调式三辊卷板机等。2、四辊卷板机：分为侧辊倾斜调整式四辊卷板机和侧辊圆弧调整式四辊卷板机。3、特殊用途卷板机：有立式卷板机、船用卷板机、双辊卷板机、锥体卷板机、多辊卷板机和多用途卷板机等。卷板机采用机械传动已有几十年的历史，由于结构简单，性能可靠，造价低廉，至今在中、小型卷板机中仍广泛应用。在低速大扭矩的卷板机上，因传动系统体积庞大，电动机功率大，起动时电网波动也较大，所以越来越多地采用液压传动。近年来，有以液压马达作为源控制工作辊移动但主驱动仍为机械传动的机液混合传动的卷板机，也有同时采用液压马达作为工作辊旋转动力源的全液压式卷板机。卷板机的工作能力是指板材在冷态下，按规定的屈服极限卷制最大板材厚度与宽度时最小卷筒直径的能力。国内外采用冷卷方法较多。冷卷精度较高，操作工艺简便，成本低廉，但对板材的质量要求较高（如不允许有缺口、裂纹等缺陷），金相组织一致性要好。当卷制板厚较大或弯曲半径较小并超过设备工作能力时，在设备允许的前提下可采用热卷的方法。有些不允许冷卷的板材，热卷刚性太差，则采用温卷的方法。毕业设计71.2卷板机的原理1.2.1卷板机的运动形式卷板机的运动形式可以分为主运动和辅运动两种形式的运动。主运动是指构成卷板机的上辊和下辊对加工板材的旋转、弯折等运动，主运动完成卷板机的加工任务。辅运动是卷板机在卷板过程中的装料、下料及上辊的升降、翘起以及倒头架的翻转等形式的运动。该机构形式为三辊对称式,上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动,通过丝杆丝母蜗杆传动而获得,两下辊作旋转运动,通过减速机的输出齿轮与下辊齿轮啮合,为卷制板材提供扭矩。图1.1三辊卷板机工作原理图由图1.1：主运动指上辊绕O1，下辊分别绕O2、O3作顺时针或逆时针旋转。辅运动指上辊的上升或下降运动，以及上辊在O1垂直平面的上翘、翻边运动等。1.2.2弯曲成型的加工方式在钢结构制作中弯制成型的加工主要是卷板（滚圆）、弯曲（煨弯）、折边和模具压制等几种加工方法。弯制成型的加工工序是由热加工或冷加工来完成的。滚圆是在外力的作用下，使钢板的外层纤维伸长，内层纤维缩短而产生弯曲变形（中层纤维不变）。当圆筒半径较大时，可在常温状态下卷圆，如半径较小和钢板较厚时，应将钢板加热后卷圆。在常温状态下进行滚圆钢板的方法有：机械滚圆、胎模压制和手工制作三种加工方法。机械滚圆是在卷板机（又叫滚板机、轧圆机）上进行的。在卷板机上进行板材的弯曲是通过上滚轴向下移动时所产生的压力来达到的。它们滚圆工作原理如图1.2所示。毕业设计8a）b）c）a）对称式三辊卷板机b）不对称式三辊卷板机c）四辊卷板机图1.2滚圆机原理图