自动弯管机设计

湖南工学院2007届毕业设计（论文）说明书设计（论文）题目：自动弯管机装置及其电器设计院(系)、部：机械工程系学生姓名：张晓伟指导教师：黄开有职称副教授专业：机电一体化班级：0402起讫时间：2007.4-2007.5目录目录………………………………………………………………………………………………1第一章绪论……………………………………………………………………………………21.1弯管机在工业中的地位和各种弯管机的性价比……………………………………………21.2弯管机的基本原理与选择……………………………………………………………………3第二章弯管机的设计……………………………………………………………………42.1工件的工艺分析………………………………………………………………………………52.2计算弯曲力矩…………………………………………………………………………………52.3电机的选取……………………………………………………………………………………62.4传动比的计算与各传动装置的运动参数……………………………………………………82.5皮带与皮带轮的计算与选取…………………………………………………………………92.6蜗轮蜗杆减速箱的计算与选取………………………………………………………………92.7联轴器的计算与选取…………………………………………………………………………102.8轴承的选取……………………………………………………………………………………102.9轴的初步计算与设计及校核…………………………………………………………………142.10齿轮的计算与设计……………………………………………………………………………172.11大小齿轴前后端盖及轴承座的结构设计……………………………………………………182.12轴套的结构设计………………………………………………………………………………192.13盖板的结构设计与计算………………………………………………………………………202.14机身的结构设计与计算………………………………………………………………………212.15弯管机的主要参数……………………………………………………………………………22第三章挡料架的结构设计………………………………………………………………233.1挡料架的结构设计……………………………………………………………………………23第四章用电器选择与电路………………………………………………………………244.1各用电器的选择与电路设计…………………………………………………………………24设计总结…………………………………………………………………………………………27参考文献……………………………………………………………………………………………28第1章绪论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(如图1-1,1-2)，也有机械传动的，但它们的占地面积较大(长度在2.5~4m之间)，价格昂贵(2~5万元人民币或更多)，然而大多数用户都需求是是小占地面积小价格便宜使用方便的自动本设计便是朝这方面的用途方面设计的自动弯管机，设计出一种价格便宜,占地面积少,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更进一步的强化，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。液压弯管机1-1数控弯管机1-21.2弯管机的基本原理与选择弯管机的弯曲原理,在普通情况下有以下二种情况，即滚弯式与缠绕式。如下图1-1、1-2分别是弯管原理图。弯管模滚弯式缠绕式弯管模夹紧块导板图1-3图1-4二者各有优缺点：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。第二章弯管机设计2.1工件工艺分析此工作件采用的直径为30mm,厚为2mm的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。弯管件要求不能有裂纹，不能有过大的外凸,不能有皱纹。其工件如图2-1,2-1.1。图2-1图2-1.12.2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2-1238433bsrttrM(2-1)其中s为弹性应力r为管材内径t为管材壁厚b为屈服应力为中性层的弯曲半径238*333*2*264**208*2*263*953M=2420N·m2.3电机选取由经验选取弯管机的弯管速度为8r/min则有P=M*=8*22346*602KW(2-2)由工作功率为2KW所以电机功率P=412345P工(2-3)1、2、3、4、5分别为带传动、蜗轮传动、联轴器、齿轮、轴承的传动效率。取1=0.96、2=0.9、3=0.99、4=0.97、5=0.98则P=420.96*0.9*0.99*0.97*0.98=2.5KW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。故选用电机的型号为YEP132S-6，其基本性能如表[1]2.1表2.1YEP132-6的主要性能参数型号功率满载时堵转转矩最大转达矩静制动转达矩不小于空载制动时间不大于噪声转速电流效率功率因数YEP132S-63KW960r/min8.8A77%0.672.22.229．4N·m0．4/s71/db电机的主要安装尺寸如下AGHFILECB14089φ3847580280216315132D图2-2表[1]2.2电机的安装尺寸单位（mm）型号ABCDEFGHILYEP-132S-62801408938803152161322105152.4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i总=N1/N5=120由皮带轮的传动比为1~4所以取皮带轮的传动比1i=2.5，由于单付齿轮的传动比为1~8。便拟定取齿轮传动比3i=3,则蜗轮蜗杆的传动比2i=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1i,2i,…为相邻两轴间的传动比；01，12…为相邻两轴间的传动效率；P1，P2…为各轴的输入功率（Kw）；T1,T2…为各轴的输入转矩（N·m）；N1,N2…为各轴的转速（r/min）；（1）各轴转速电机轴转速Nm=960r/min蜗轮小轴端N1=0mNi=9602.5=384r/min（2-4）蜗轮大轴端N2=11Ni=38416=24r/min小齿轮转速N3=N2=24r/min大齿轮转速N4=32Ni=243=8r/min工作台转速N5=N4=8r/min（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*01=3*1=3*0.96=2.88KW（2-5）蜗轮大轴输入功率P2=P112=P1*2=2.88*0.9=2.59KW齿轮小轴输入功率P3=P2*23=P2*3=2.59*0.99=2.56KW齿轮大轴输入功率P4=P334=P3*24=2.56*0.972=2.41KW工作台输入功率P工=P4*45=P4*24*5=2.41*0.972*0.98=2.22KW（3）各轴输入转矩电机输出转矩0T=9550*0mPN=9500*3960=29.84N·m（2-6）蜗轮小轴输入转矩1T=0T*1i*1=29.84*2.5*0.96=71.62N·m蜗轮大轴输入转矩2T=1T*2i*2=71.62*16*0.9=1031.27N·m齿轮小轴输入转矩3T=2T*3=1031.27*0.99=1020.96N·m齿轮大轴输入转矩4T=3T*24*3i=1020.96*3*0.972=2881.86N·m工作台输入转矩5T=4T*24*5=2881.86*0.972*0.98=2657.31N·m2.5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1d=100mm皮带速度验算1060*1000dn=3.14*100*96060*1000=5.03（2-7）所以5max=20所以此带轮合格则从动轮2d=2i*1d=100*2.5=250mm初选daL=1600mm则有a=A+2AB（2-8）其中A=4daL128dd=3.14100250160048=262.63(2-9)B=2218dd=22501008=2812.5所以a=262.63+2262.632812.5=519.6mm主动轮包角=021180*57.5dda=00250100180*57.5519.6(2-10)=0163.50120带的根数z=0LPPPKK带带(2-11)其中取P带=00.97KWP带=0.11KWK=0.96LK=0.99可得z=30.970.11*0.96*0.99=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2T=1031.27N·m蜗轮小轴输入功率P1=2.88KW传动比i=16所以选用蜗轮蜗杆的型号为[1]CWS-125JB/T7935其基本性能如表2-2表[1]2-2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/min125mm7.781KW1400N·m2.7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3T=1020.96N·m且蜗轮蜗杆的蜗轮轴径为55mm故选用ZL4联轴器，其型号为ZL41551125584YBXJDXGB5015—1985其主要尺寸及参数如表2-3表[1]2-3联轴器的主要参数未标单位（mm）型号许用转矩N·m许用转速r/min轴孔直径轴孔长度外径凸圆厚度转动惯量(kg·m2)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