三輥卷板機設計方案摘要卷板機是一種將金屬板材卷彎成筒形、弧形或其他形狀工件的通用設備。該產品廣泛用于鍋爐、造船、石油、化工、木工、金屬結構及其它機械制造行業。本文設計的是三輥卷板機。通過對幾種運動方案的分析比較，最終決定采用設計加工尺寸為的對稱式三輥卷板機。該設備主要由輥子、機身、動力傳遞部件和電機等組成。通過已知設計參數確定了輥子的直徑和長度，然后確定上輥和下輥的傳動方案。為了保證下面兩輥的同步運動，采用減速器輸出軸安裝齒輪與下輥的齒輪成角度嚙合，上輥采用蝸輪蝸桿保證兩端的上下運動。然后對輥子、齒輪、軸、鍵等關鍵零件進行了強度校核，最后進行了機架的設計。通過本次設計，對三棍卷板機的組成原理及結構有了深刻的認識，設計結果與實際相符，滿足使用要求。關鍵詞：卷板機；減速器；壓下系統；蝸輪蝸桿目錄1緒論 緒論1.1概述卷板機是一種將金屬板材卷彎成筒形、弧形或其他形狀工件的通用設備。根據三點成圓的原理，利用工作輥相對位置變化和旋轉運動使板材產生連續的塑性變形，以獲得預定形狀的工件。該產品廣泛用于鍋爐、造船、石油、化工、木工、金屬結構及其它機械制造行業。卷板機作為一個特殊的機器，它在工業基礎加工中占有重要的地位。凡是鋼材成型為圓柱型，幾乎都用卷板機輥制。其在汽車、軍工等各個方面都有應用。根據不同的要求，它可以輥制出符合要求的鋼柱，是一種相當實用的器械。在國外一般以工作輥的配置方式來劃分。國內普遍以工作輥數量及調整形式等為標準實行混合分類，一般分為：1）、三輥卷板機：包括對稱式三輥卷板機、非對稱式三輥卷板機、水平下調式三輥卷板機、傾斜下調式三輥卷板機、弧形下調式三輥卷板機和垂直下調式三輥卷板機等。從驅動方式分三輥卷板機有機械式和液壓式兩種。機械式三輥卷板機分為對稱式和非對稱式。機械三輥對稱式卷板機：其上輥在兩個下輥中央對稱位置作垂直升降運動，通過絲杠絲母蝸桿傳動而獲得，兩個下輥作旋轉運動，通過減速器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。圖1-1機械對稱式三輥卷板機機械三輥非對稱式卷板機：該機結構型式為三輥非對稱式，上輥為主傳動，下輥作垂直升降運動，以便夾緊板材，并通過下滾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。機構緊湊，操作維修方便。液壓式三輥卷板機：該機上輥可以垂直升降，垂直升降的液壓傳動，通過液壓缸內的液壓油作用活塞桿而獲得；下輥作旋轉驅動，通過減速器輸出齒輪嚙合，為卷板提供扭矩，下輥下部有托輥，并可調節。上輥呈鼓形狀，提高制品的直線度，使用于超長規格各種截面形狀灌。圖1-2液壓式三輥卷板機該機為上調式對稱三輥卷板機，可將金屬板材卷成圓形、弧形和一定范圍內的錐形工件，本機兩個下輥為主動輥，上輥為從動輥。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。2）四輥卷板機：分為側輥傾斜調整式四輥卷板機和側輥圓弧調整式四輥卷板機。3）特殊用途卷板機：有立式卷板機、船用卷板機、雙輥卷板機、錐體卷板機、多輥卷板機和多用途卷板機等。卷板機采用機械傳動已有幾十年的歷史，由于結構簡單，性能可靠，造價低廉，至今在中、小型卷板機中仍廣泛應用。在低速大扭矩的卷板機上，因傳動系統體積龐大、電動機功率大，起動時電網波動也較大，所以越來越多地采用液壓傳動。近年來，有以液壓馬達作為源控制工作輥移動但主驅動仍為機械傳動的機液混合傳動的卷板機，也有同時采用液壓馬達作為工作輥旋轉動力源的全液壓式卷板機。卷板機的工作能力是指板材在冷態下，按規定的屈服極限卷制最大板材厚度與寬度時最小卷筒直徑的能力。國內外采用冷卷方法較多。冷卷精度較高，操作工藝簡便，成本低廉，但對板材的質量要求較高（如不允許有缺口、裂紋等缺陷），金相組織一致性要好。當卷制板厚較大或彎曲半徑較小并超過設備工作能力時，在設備允許的前提下可采用熱卷的方法。有些不允許冷卷的板材，熱卷剛性太差，則采用溫卷的方法。卷板機是一種通用性及適應性較高的彎曲整形機械。為提高卷板機的工作效率，提高制品的加工精度，減輕勞動強度，改善工作條件，通常采用板料送料工作臺、輔助操作機械、托架平臺以及支承滾道等輔助設備。國外有些廠家已有配上自動焊接機、下料機械手等成線或單元供貨。1.2卷板機的原理1.2.1卷板機的運動形式卷板機的運動形式可以分為主運動和輔運動兩種形式的運動。主運動是指構成卷板機的上輥和下輥對加工板材的旋轉、彎折等運動，主運動完成卷板機的加工任務。輔運動是卷板機在卷板過程中的裝料、下料及上輥的升降、翹起以及倒頭架的翻轉等形式的運動。該機構形式為三輥對稱式，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。圖1-3三輥卷板機工作原理圖由圖1-3：主運動指下輥分別繞、作順時針或逆時針旋轉。輔運動指上輥的上升或下降運動，以及上輥在垂直平面的上翹、翻邊運動等。1.2.2彎曲成型的加工方式在鋼結構制作中彎制成型的加工主要是卷板（滾圓）、彎曲（煨彎）、折邊和模具壓制等幾種加工方法。彎制成型的加工工序是由熱加工或冷加工來完成的。滾圓是在外力的作用下，使鋼板的外層纖維伸長，內層纖維縮短而產生彎曲變形（中層纖維不變）。當圓筒半徑較大時，可在常溫狀態下卷圓，如半徑較小和鋼板較厚時，應將鋼板加熱后卷圓。在常溫狀態下進行滾圓鋼板的方法有：機械滾圓、胎模壓制和手工制作三種加工方法。機械滾圓是在卷板機（又叫滾板機、軋圓機）上進行的。在卷板機上進行板材的彎曲是通過上輥軸向下移動時所產生的壓力來達到的。它們滾圓工作原理如圖1-4所示。a）b）c）a）對稱式三輥卷板機b）不對稱式三輥卷板機c）四輥卷板機

圖1-4滾圓機原理圖卷圓的基本原理是懸空法。上輥是被動輥，可上下移動；下輥2是主動輥，是固定輥，當板料送入上下輥之間時，鋼板的下表面與兩個輥的最高點相接觸，當上輥下壓并超過材料的屈服極限時，板料便產生塑性變形。隨著三個輥軸的旋轉，便形成一條弧線，這條弧線的外層纖維被拉伸，內層被擠縮，中心層不變，這時鋼板被卷成圓。卷制錐形筒節時，應在筒節小頭一側在卷板機上安設止推擋滾，以擋住板料，不讓它在卷制時朝小頭的方向移動。三輥對稱式卷板機的特點是上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運動，兩下輥作旋轉運動。由于卷板機的三輥是對稱式的，在彎曲成型過程中，板材前后受力相對均勻，因此能夠較好的解決鋼板的彈復問題和精度問題。其缺點在于對稱式的機器不能彎卷板材的全部長度。板材兩端有略小于兩個下輥之間距離之半的長度仍然是直的，因此板材保持直挺的兩端在彎卷之前需要先在專門的預彎邊機上加以預彎。對稱式三棍卷板卷板是利用卷板機對板料進行連續三點彎曲的過程。如圖1—4所示，卷板工藝過程大致分為4步：A預彎：卷板時平板兩端各有一段長度由于接觸不到上輥而不發生彎曲，稱為剩余直邊，工藝上將平板開始彎曲的最小力臂叫做理論剩余直邊，其大小與設備結構及其彎曲形式（對稱彎曲，不對稱彎曲）有關。B對中：對中的目的是使工件母線與輥筒軸平行，防止產生扭斜。C卷圓：卷圓是產品成形的主過程，分為一次進給與多次進給。進給次數取決于工藝限制條件（如冷卷時不得超過允許的最大變形率）及設備限制條件（如不打滑條件和功率條件）。卷圓操作中應注意：1、冷卷時回彈較明顯，必須施加一定的過卷量。高強鋼回彈較大，為了減少回彈，在最終成形前需進行一次退火，以消除冷作硬化。2、熱卷時不必考慮回彈。對于閉合圓筒，一般只要控制板料尺寸，卷至剛好閉合即可。為防止工件卸下后產生變形，應將工件在終卷曲率下進行不斷滾彎，直至工件表面顏色發暗為止。a：加載根據經驗或計算將工作輥調到所需的最大矯正曲率的位置。b：滾圓將輥筒在矯正曲率下滾卷1—2圈，使整卷曲率均勻一致。c：卸載逐漸卸除載荷，使工件在逐漸減少的矯正載荷下多次滾卷。d：矯圓：矯圓包括加載、滾圓和卸載3個過程：矯圓的目的是盡可能使整圓曲率均勻一致，保證品質量。圖1-5卷板工藝過程在卷板機卷取鋼板時，由于上輥的壓力，使支承在兩個下輥上的板材形成三點彎曲。因此板材的成型過程可以看成是三輥卷板機對板材做連續的三點彎曲的過程。加工時將被加工板材的一端送入三輥卷板機的上、下軋輥之間，然后對上輥施加一向下的位移，使位于下方的板材部分因受壓而產生一定的塑性彎曲變形。當下輥被驅動作回轉運動時，由于板材與軋輥之間存在摩擦力，所以當軋輥轉動時板材也就沿其縱向運動。當板材依次通過上輥的下方即變形區時，應力超過屈服極限，則將產生塑性變形，板材也就獲得了沿其全長的塑性彎曲變形。適當調整軋輥之間的相對位置，就可以把板材彎成半徑不小于上輥半徑的任意值。在卷取鋼板的過程中，也伴有變形量與應力成正比的彈性變形。研究表明，彈復與彎曲曲率、材料屈服極限有關，并且隨下輥之間的距離和上下輥徑比的降低而減小。卷板加工屬于壓力加工范疇，是在鍛造加工和軋制加工的基礎上發展起來的一種新型加工方法。從加工形式上屬于彎曲加工。所謂壓力加工，從廣義上講：凡是利用永久變形(塑性變形)將固態坯料制成所需形狀和尺寸的固態制件的加工，均被稱為壓力加工，或壓力成形。狹義上的壓力成形，一方面是指板料及條料的彎曲、翻邊、拉伸等。它們是既保持作為坯料的板料的形態，同時又改變其外觀的加工方法。另一方面，像鍛造、擠壓等，能使材料的大部分產生復雜的塑性變形，并且制件形狀和外觀都與原材不同。彎曲成形就是將金屬材料彎成一定角度、曲率和形狀。常用的彎曲加工大體上可分為壓彎、折彎和滾彎三種類型。a壓彎b折彎c滾彎圖1-6對中彎曲方式1、壓彎壓彎是用壓力機或彎板機進行的板料彎曲。最簡單的形式，是用一個固定凹模和一個活動凸模的彎曲。(如圖1-6a所示)板材、型材、管材的彎曲多用這種成形方法。2、折彎(如圖1-6b)折彎是用沿著固定模具周邊移動的壓彎工具，一邊將材料壓在固定模具圓角部分，同時又使其貼合在一起的彎曲方法。管材、板材、線材的彎曲多用這種成形方法。3、滾彎(如圖1-6c)滾彎是用二至四個軸輥在送進板料的同時做連續彎曲加工的方法。與壓彎和折彎相比，滾彎的彎曲半徑較大，制件的曲率相等(同一截面的曲率)。所以被廣泛用于筒形、錐形、部分筒形或錐形等大口徑管件的加工制造之中。滾壓成形也被視為是滾彎的一種，是使帶料依次通過幾組成形軸輥，成形一定斷面形狀。一般用于結構用輕型型材。卷板機就是滾彎原理的具體應用。1.3卷板機的發展趨勢加入后我國卷板機工業正在步入一個高速發展的快道，并成為國民經濟的重要產業，對國民經濟的貢獻和提高人民生活質量的作用也越來越大。預計“十五”期末中國的卷板機總需求量為600萬輛，相關裝備的需求預計超過1000億元。到2012年，中國的卷板機生產量和消費量可能位居世界第二位，僅次于美國。而其在裝備工業上的投入力度將會大大加強，市場的競爭也愈演愈烈，產品的更換也要求卷板機裝備工業不斷在技術和工藝上取得更大的優勢：1.從國家計委立項的情況看，卷板機工業1000萬以上投入的項目達近百項；2.卷板機工業已建項目的二期改造也將會產生一個很大的用戶群；3.由于卷板機的高利潤，促使各地政府都紛紛投資（國家投資、外資和民間資本）卷板機制造。其次，跨國公司都開始將最新的車型投放到中國市場，并計劃在中國加大投資力度，擴大產能，以爭取中國更大的市場份額。民營企業的崛起以及機制的敏銳使其成為卷板機工業的新寵，民營企業已開始成為卷板機裝備市場一個新的亮點。卷板機制造業作為機床模具產業最大的買方市場，其中進口設備用于卷板機，同時也帶動了焊接、涂裝、檢測、材料應用等各個行業的快速發展。卷板機制造業的技術革命，將引起裝備市場的結構變化：數控技術推動了卷板機制造企業的歷史性的革命，數控機床有著高精度、高效率、高可靠性的特點，引進數控設備在增強企業的應變能力、提高產品質量等方面起到了很好的作用，促進了我國機械工業的發展。因此，至年，卷板機工業對制造裝備的需求與現在比將增長左右，據預測，卷板機制造業：對數控機床需求將增長；對壓鑄設備的需求將增長；對纖維復合材料壓制設備的需求增長；對工作壓力較高的擠或沖壓設備需求增長；對液壓成形設備需求增長；對模具的需求增長；對加工中心需求增長；對硬車削和硬銑消機床的需求增長；對切割機床的需求增長；對精密加工設備的需求增長；對特種及專用加工設備需求增長；對機器人和制造自動化裝置的需求增長；對焊接系統設備增長；對涂裝設備的需求增長，對質檢驗與測試設備的需求增。在今后的工業生產中，卷板機會一直得到很好的利用。它能節約大量的人力物力用以彎曲鋼板。可以說是不可缺少的高效機械。時代在發展，科技在進步，國民經濟的高速發展將對這個機械品種提出越來越高的要求，將促使這個設計行業的迅速發展。2總體設計方案的確定2.1方案的論證一臺卷板機在一般情況下所能卷制的板厚，既工作能力，是指板材在冷態下，按規定的屈服極限卷制最大板材厚度與寬度時的最小卷筒直徑的能力，熱卷可達冷卷能力的一倍。按卷制溫度不同，可分為冷卷、溫卷、熱卷。一般情況下都是進行冷彎，冷卷精度高，操作工藝簡便，成本低廉，但對鋼板的質量要求較高，金相組織一致性要好。結合上章卷板機的類型，擬訂了以下幾種方案，并進行了分析論證。2.1.1方案1雙輥卷板機上輥是鋼制的剛性輥，下輥是一個包有彈性的輥，可以作垂直調整。當下輥旋轉時，上輥及送進板料在壓力作用下，壓人下輥的彈性層中，使下輥發生彈性變形。但因彈性體的體積不變，壓力便向四面傳遞，產生強度很高，但分布均勻的連續作用的反壓力，迫使板料與剛性輥連續貼緊，目的是使它隨著旋轉而滾成桶形。上輥壓人下輥的深度，既彈性層的變形量，是決定所形成彎曲半徑的主要工藝參數。根據實驗研究，壓下量越大，板料彎曲半徑越小；但當壓人量達到某一數值時，彎曲半徑趨于穩定，與壓下量幾乎無關，這是雙輥卷板機工藝的一個重要特征。雙輥卷板機具有的優點：1.板料不需要預彎成形，因此生產率高；2.在一次行程中有做高精度成型的可能；3.板坯即使是經過沖孔、切口、起伏成型等加工，也不致產生折裂及不規則翹曲等；4.不產生皺折，不在制件表面造成劃痕；5.可以彎曲多種材料，機器結構簡單。雙輥卷板機的缺點：1.對于不同彎度的制品，需要跟換相適應的上輥，因而不適用多品種，小批量生產。2.可彎曲的板料厚度系列受到一定限制，目前一般只能用于以下的板料。圖2-1雙輥卷板機工作原理圖2.1.2方案2三輥卷板機三輥卷板機是目前最普遍的一種卷板機。利用三輥滾彎原理，使板材彎曲成圓形，圓錐形或弧形工作。1.對稱式三輥卷板機對稱式三棍卷板機，由工作輥、機架、傳動系統和機座等組成。通常兩個下輥為主動輥，相對于上輥作對稱布置，上輥為從動輥，可垂直調節，所以也稱對稱上調式三棍卷板機。機器一側安裝有傾倒軸承，稱為機器的傾倒側，另側安裝有傳動系統，稱為機器的傳動側。除去全機械傳動的對稱式三棍卷板機，還有半液壓半機械傳動的對稱式三棍卷板機。傳動側的翹起機構和傾倒側的軸承傾倒機構均是為方便卸下卷制成形的筒件。通過傾倒機構能把軸承體傾倒，翹起機構可把上工作輥翹起。在中小型對稱式三棍卷板機中大多采用手動傾倒機構和手動翹起機構。在大型的對稱式三棍卷板機中，大多采用液壓驅動的翹起機構傾倒機構。特點：結構簡單、易于制造、重量輕，投資小、維修方便，兩側輥可以做的很近。成型較準確，輥子的作用力比較小，但是不能彎卷板材的全部長度，板材的兩端有略小于兩個下輥之間距離之半的長度仍然是直的，剩余直邊大。一般對稱三輥卷板機減小剩余直邊比較麻煩。2.不對稱式三輥卷板機不對稱三輥卷板機的上輥位于下輥之上而略偏移，因下大軸輥與下小軸輥的距離很小，所以可把鋼板的一端進入上下軸輥進行彎曲，要彎曲另端只將鋼板掉頭，在上下軸輥輥軋即可，因此，可以省去預彎鋼板端頭工序。特點：結構簡單，但坯料需要調頭彎邊，操作不方便，輥筒受力較大，彎卷能力較小。所謂理論剩余直邊，就是指平板開始彎曲時最小力臂。其大小與設備及彎曲形式有關。如圖2-1所示：對稱彎曲式不對稱彎曲式圖2-1三輥卷板機工作原理圖由于不對稱三輥卷板機上輥和兩個下輥之間距離不一樣，上輥中心線小于兩下輥中心的一半，如圖2-1所示，而對稱式三輥卷板機剩余直邊為兩下輥中心距的一半。在卷制比較厚板材，和壓下里較大時，兩個下輥承受的載荷不同，靠近上輥的下輥所承受的力要比另外一個下輥大的多，這樣受力不均，長時間的使用對機器壽命要強相當高。它主要卷制薄筒。2.1.3方案3四輥卷板機其原理如圖2-2圖2-2四輥卷板機四輥卷板機有四個輥，跟三輥相比，輥子數目多一個，還有四輥卷板機的上輥為主動輥，而下輥可上下移動，用來夾緊鋼板，兩個側輥可沿斜線升降，在四輥卷板機上可進行板料的預彎工作，它靠下輥的上升，將鋼板端頭壓緊在上、下輥之間。再利用側輥的移動使鋼板端部發生彎曲變形，達到所需要。四輥卷板機與對稱三輥卷板機的不同之處，是兩個側軸輥排列得很遠，在中間有一根下軸輥。當拿掉兩個側軸輥中的一個時，就與不對稱的三輥卷板機相同。因此，四軸輥軋圓機彎曲鋼板端部不需掉頭。特點：板料對中方便，工藝通用性廣，可以校正扭斜，錯邊缺陷，可以既位裝配點焊。但滾筒多。質量體積大，結構復雜。上下輥夾持力使工件受氧化皮壓傷嚴重。兩側輥相距較遠，對稱卷圓曲率不太準確，操作技術不易掌握，容易造成超負荷等誤操作。2.2方案的確定為了選型適當，我們先來看工藝上對輥式卷板機的要求，在輥式卷板機上主要完成三個工序：板邊的預彎，卷圓和筒節矯圓。因此所選的卷板機應該保證：板邊預彎后，剩余的直邊寬度最小；卷圓時行程數最少；矯圓能達到必要時的精確度，為了在整個筒節長度上得到正確的幾何形狀，上輥的撓度要最小。此外，在生產過程中，生產批量的批量數目不同，材質也不同，要求卷板機必須具有通用性。再根據卷板機的分類，以及上節三輥卷板機不同類型所具有的特點，最后形成我的設計方案：機械對稱式三輥卷板機。2.3本章小結通過對雙輥卷板機、對稱式三輥卷板機，非對稱式卷板機和四輥卷板機的比較分析，雙輥卷板機雖然不需要預彎，但只適合小批量生產，而且彎曲板厚受限制；四輥卷板機通用性廣，但其質量體積大、成本高，而且操作技術不易掌握；對稱三輥卷板機具有結構簡單、緊湊、質量輕、易于制造等優點。考慮到對稱式三輥卷板機的諸多優點，通過對幾種運動方案的分析、比較，最終決定采用三輥對稱式卷板機。3傳動系統設計對稱式三輥卷板機如圖3-1所示：圖3.1對稱式三輥卷板機如圖所示，上輥是從動輪，工作時它依靠兩個下輥的轉動、通過夾在上下輥間板材的摩擦帶動而轉動，起調整擠壓作用。兩個下輥為主動輪，由主電機、聯軸器、減速器及開式齒輪副驅動。傳動系統主要組成是：驅動兩個下輥的主電動機，驅動上輥升降電動機，減速器、蝸輪副、螺桿螺母副。工作時，兩個下輥可以正反兩個方向轉動，在上輥的壓力下下輥經過反復的滾動，使板料達到所需要的曲率，形成預計的形狀。上輥始終和兩個下輥轉向相反，由蝸輪副轉動蝸輪內螺母，使螺桿及上輥軸承座作升降運動，完成上料、卷制、卸料等工作。3.1傳動方案的分析及確定一般機械傳動分為齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動和蝸桿傳動。一般卷板機主傳動系統有齒輪傳動和帶傳動兩種方式。3.1.1齒輪傳動如圖3-2，電動機傳出的扭矩通過一個有保護作用的聯軸器，傳入一個有分配傳動比的減速器，然后通過聯軸器傳入開式齒輪副，進入帶動兩軸的傳動。如圖3-2所示。圖3-2齒輪式傳動系統圖圖3-3皮帶式傳動系統圖齒輪傳動的特點是：1)效率高。在常用的機械傳動中，以齒輪傳動效率為最高，閉式傳動效率為，這對大功率傳動有很大的經濟意義。2)結構緊湊。比帶、鏈傳動所需的空間尺寸小。

3)傳動比穩定。傳動比穩定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動獲得廣泛應用，正是由于其具有這一特點。

4)工作可靠、壽命長。設計制造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動，工作十分可靠，壽命可長達一二十年，這也是其它機械傳動所不能比擬的。但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。3.1.2帶傳動由電動機的轉矩通過傳動帶傳入減速器直接傳入主動軸。如圖3-3所示。這種傳動的特點：(1)傳動帶有良好的緩沖消震能力，工作平穩，沒有噪音。(2)過載時，傳動帶在帶輪上打滑，可以避免損壞其它機件，起著保險裝置的作用。(3)適用于動力機和工作機分離較遠的遠距離傳動。(4)結構簡單，價格低廉，維護方便。但是帶傳動在工作是傳動帶容易受到拉力作用會發生彈性變形，傳動帶在使用過程中有被拉長，工作過程還會出現打滑等缺點，并容易被酸、堿、油腐蝕，傳動帶和帶輪之間摩擦放電，有時會產生火花，在和汽油蒸汽或糧食粉塵接觸時，應特別當心引起火災。3.2傳動系統的確定比較齒輪傳動和帶傳動，考慮到所設計的是三輥卷板機，具有兩個主動輥，而且要求結構緊湊，傳動準確，鑒于齒輪傳動效率較高等優點，選用齒輪傳動更合適。3.2.1主傳動系統的確定傳動系統如圖3-4所示：主傳動系統由電動機驅動，由聯軸器連接減速器，減速器輸出連接開式齒輪傳動，開式齒輪傳動帶動下輥旋轉。所以選用了圓柱齒輪減速器，減速器通過聯軸器和齒輪副帶動兩個下輥工作。圖3-4主傳動系統圖3.2.2副傳動系統的確定考慮運用液壓系統做副傳動系統，調整上輥升降，但目前使用蝸輪蝸桿傳動還是占大數，為調整上下輥間距，由上輥升降電動機通過減速器，蝸輪副傳動蝸輪內螺母，使螺桿及上輥軸承座升降運動，為使上輥、下輥軸線相互平行，有牙嵌離合器以備調整，副傳動系統如圖3-4所示。需要卷制錐筒時，把離合器上的定位螺釘松開，然后使蝸輪空轉達到只升降左機架中升降絲桿的目的。圖3-5副傳動系統圖3.3本章小結收集資料對各種運動方式進行分析，并結合三輥卷板機的運動特點以及對工作方式的可靠性分析，最后確定傳動方案如下：主傳動采用齒輪傳動，副傳動采用蝸輪蝸桿傳動。如下圖所示：圖3-6傳動系統圖4下輥驅動系統的設計4.1上下輥的參數選擇計算1.已知設計參數：加工板料：屈服強度：抗拉強度：輥材：屈服強度：抗拉強度：硬度：板厚：板寬：滾筒與板料間的滑動摩擦系數：滾筒與板料間的滾動摩擦系數：（冷卷）無油潤滑軸承的滑動摩擦系數：板料截面形狀系數：（矩形）板料相對強化系數板料彈性模量：卷板速度：升降速度：2.確定卷板機基本參數下輥中心矩：上輥直徑：下輥直徑：上輥軸直徑：下輥軸直徑：最小卷圓直徑：卷板速度：下輥轉速：4.2主電機的功率確定卷板機主驅動系統功率的計算是設計主驅動系統和選擇電動機的必備參數，所以對卷板機的受力分析和驅動功率的計算對設計卷板機至關重要。4.2.1受力分析卷板機工作時，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。因此，卷管截面上彎曲應力分布如圖4-1(b)所示，則截面上彎矩為：式中：—卷板機卷制鋼板的最大寬度和厚度—材料的屈服極限圖4-1卷板的應力分布考慮材料變形時存在強化，引入強化系數對式(1)進行修正，則：式中—強化系數，可取卷制時，鋼板受力情況如圖4-2所示。根據受力平衡，可以得到下輥作用于卷板上的支持力：圖4-2卷板的受力分析由幾何關系，得：考慮到板厚遠小于卷管的最小直徑，所以，中性層半徑；為簡化計算，上式可變為：式中：連心線間夾角下輥中心距(m)卷管最小直徑下輥直徑中性層半徑最大的壓下力：單根絲杠所受拉力：4.2.2主電機功率的確定卷板機的下輥為驅動輥，作用在下輥的驅動力矩用于克服卷板變形扭矩和摩擦力矩鋼板在卷制過程中，存貯于鋼板段(圖1a與圖2)的變形能為，所花費的時間為(為卷板速度)，兩者的比值等于變形扭距的功率，即：

變形扭矩而摩擦扭矩包括上、下輥與鋼板間的滾動摩擦力矩和輥子軸頸與軸套間的滑動摩擦力矩，可用下式計算式中：滾動摩擦系數，取；滑動摩擦系數，取。下輥驅動力矩等于變形扭矩之和。從驅動電機到下輥傳動的效率，傳動過程：電機——減速器——末級齒輪傳動——下輥。傳動效率驅動功率電動機選擇：選擇系列三相異步電機，考慮工作機的安全系數，電動機的功率選。可選電機如表4.1所示，最終選擇型電機：額定功率，滿載轉速。表4.1電機選型參數表型號額定功率同步轉速滿載轉速額定轉015150014602.21510009701.84.3本章小結查手冊計算得上、下輥基本參數，再根據數學模型計算出卷板所需驅動功率：，考慮工作機的安全系數，最終選擇三相異步電機。5減速器的設計計算5.1傳動方案的分析和確定本設計的卷板機卷板時所需的大功率是由一個主電機通過減速器傳遞給兩個下輥來獲得的，為了避免兩下輥發生干涉，故減速器采用對稱式結構。又因減速器轉速較高，而減速器輸也軸轉速較低，故總傳動比較大，采用三級減速器設計；考慮到經濟性，采用結構簡單的展開式減速器。圖5-1減速器結構示意圖5.2減速器傳動裝置總的傳動比和各級傳動比的分配5.2.1總的傳動比下輥轉速：，滿載轉速：。所以，總傳動比：。5.2.2傳動比的分配，其中分別為ⅠⅡ軸、ⅡⅢ軸、ⅢⅣ軸上相互嚙合齒輪間傳動比。考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近，取：故：。5.3傳動裝置各軸的參數計算5.3.1各軸轉速減速器各傳動軸從高速至低速依次編號為：1軸、2軸、3軸、4軸，各軸轉速為：5.3.2各軸功率聯軸器效率：，各軸輸入效率：，軸承效率：。5.3.3各軸轉矩將上述結果匯總于表5.1以備查用。表5.1減速器各軸的轉速、功率、扭矩參數表軸名功率轉矩轉速傳動比效率電動機軸15147.68097010.993Ⅰ軸14.746145.1809706.2Ⅱ軸14.161864.138156.54.6Ⅲ軸13.5993819.71934.014.25Ⅳ軸13.05915589.1818.05.4齒輪傳動設計與校核5.4.1高速級齒輪設計軸的傳遞功率，軸轉速，齒輪傳動，故采用斜齒圓柱齒輪傳動。1、齒輪選材，確定許用應力由表6.2選小齒輪40Cr調質大齒輪45正火許用接觸應力接觸疲勞極限查課本圖6—4得：，。應力循環次數由課本式6-7得：接觸強度壽命系數，查課本圖6-5得；接觸強度最小安全系數，；帶入上式得許用應力：，所以，許用彎曲應力，由課本式6—12，彎曲疲勞極限，雙向傳動，查課本圖6—7得：；查圖6-8，得彎曲強度壽命系數：；查課本圖6-9，得彎曲強度尺寸系數：（設模數小于）；彎曲強度最小安全系數，取；將以上各式帶入上式中，得：。，。2、齒面接觸疲勞強度設計計算確定齒輪傳動精度等級，按估取圓周速度，參考6.7、表6.8選取齒輪精度等級：Ⅱ級公差組8級。小輪分度圓直徑，確定公式中的各計算值：因為齒輪分布非對稱，查表6.9得齒寬系數：；小輪齒數在推薦值中選取：；大輪齒數，圓整取：；齒數比傳動比誤差，合適。小齒輪轉矩由之前得：載荷系數—QUOTEQUOTE使用系數，查表6.3得：—動載系數，推薦值QUOTEQUOTE，取—齒間載荷分配系數，推薦值QUOTEQUOTE，取QUOTEQUOTE—齒向載荷分布系數，推薦值QUOTEQUOTE，取將以上數據帶入上式得：載荷系數材料彈性系數查課本表6.4得：節點區域系數按查課本圖6—3得：重合度系數由推薦值螺旋角系數故法面模數：，取標準，得；中心距：，圓整取；分度圓螺旋角：；分度圓直徑圓周速度：齒寬，圓整取大輪齒寬小輪齒寬3、齒根彎曲疲勞強度校核計算由課本公式6—16當量齒數： 齒形系數查表6.5得：，應力修正系數查表6.5得：， 不變位時，端面嚙合角 端面模數重合度重合度系數取所以，齒根彎曲強度滿足設計要求。4、齒輪其他主要尺寸大輪分度圓直徑根圓直徑 頂圓直徑 表5.2高速級齒輪參數表名稱代號小齒輪1大齒輪2法向模數2.5螺旋角12．09°齒數27167分度圓直徑69426.97齒頂圓直徑a74431.97齒根圓直徑62.75420.72齒寬6256中心距247.92傳動比中速級齒輪設計軸的傳遞功率，軸轉速，齒輪傳動，故采用直齒圓柱齒輪傳動。1、齒輪選材，確定許用應力由課本表6.2選小齒輪40Cr調質大齒輪45正火許用接觸應力接觸疲勞極限查課本圖6—4得：，。應力循環次數由公式得：接觸強度壽命系數，查課本圖6-5得；接觸強度最小安全系數，；帶入上式得許用應力：所以，許用彎曲應力，由式6—12，（*）彎曲疲勞極限，雙向傳動，查課本圖6—7得：；查課本圖6-8，得彎曲強度壽命系數：；查課本圖6-9，得彎曲強度尺寸系數：（設模數m小于5mm）；彎曲強度最小安全系數，取；將以上各式帶入上式中，得：，。2、齒面接觸疲勞強度設計計算確定齒輪傳動精度等級，按估取圓周速度，參考6.7、表6.8選取齒輪精度等級：Ⅱ級公差組8級。小輪分度圓直徑，確定公式中的各計算值：因為齒輪分布非對稱，查課本表6.9得齒寬系數：；小輪齒數在推薦值中選取：；大輪齒數，圓整取：；齒數比傳動比誤差，合適。小齒輪轉矩由之前得：載荷系數—QUOTEQUOTE使用系數，查表6.3得：—動載系數，推薦值QUOTEQUOTE，取—齒間載荷分配系數，推薦值QUOTEQUOTE，取QUOTEQUOTE—齒向載荷分布系數，推薦值QUOTEQUOTE，取將以上數據帶入上式得：載荷系數材料彈性系數查表6.4得：節點區域系數按查圖6—3得：重合度系數由推薦值故模數：，取標準，得；中心距：，圓整取；分度圓直徑圓周速度：齒寬，圓整取大輪齒寬小輪齒寬3、齒根彎曲疲勞強度校核計算由課本式6—16齒形系數查課本表6.5得：，應力修正系數查課本表6.5得：， 重合度重合度系數所以，齒根彎曲強度滿足設計要求。4、齒輪其他主要尺寸大輪分度圓直徑根圓直徑 頂圓直徑 表5.3中速級齒輪參數表名稱代號小齒輪3大齒輪4模數4.5齒數27124分度圓直徑121.5558齒頂圓直徑a130.5567齒根圓直徑110.25546.75齒寬10095中心距339.75傳動比低速級齒輪設計軸的傳遞功率，軸轉速，齒輪傳動比，采用直齒圓柱齒輪傳動。1、齒輪選材，確定許用應力因低速重載，為防止齒面膠合，由表6.2選小齒輪34CrNi3調質大齒輪40Cr正火許用接觸應力接觸疲勞極限查課本圖6—4得：，。應力循環次數由公式得：接觸強度壽命系數，查圖6-5得；接觸強度最小安全系數，；帶入上式得許用應力：，所以，許用彎曲應力，由式6—12，（*）彎曲疲勞極限，雙向傳動，查圖6—7得：；查圖6-8，得彎曲強度壽命系數：；查圖6-9，得彎曲強度尺寸系數：（設模數m小于5mm）；彎曲強度最小安全系數，取；將以上各式帶入上式中，得：，。2、齒面接觸疲勞強度設計計算確定齒輪傳動精度等級，按估取圓周速度，參考6.7、表6.8選取齒輪精度等級：Ⅱ級公差組8級。小輪分度圓直徑，確定公式中的各計算值：因為齒輪分布非對稱，查表6.9得齒寬系數：；小輪齒數在推薦值中選取：；大輪齒數，圓整取：；齒數比傳動比誤差，合適。小齒輪轉矩由之前得：載荷系數（*）—QUOTEQUOTE使用系數，查表6.3得：—動載系數，推薦值QUOTEQUOTE，取—齒間載荷分配系數，推薦值QUOTEQUOTE，取QUOTEQUOTE—齒向載荷分布系數，推薦值QUOTEQUOTE，取將以上數據帶入上式得：載荷系數材料彈性系數查表6.4得：節點區域系數按查圖6—3得：重合度系數由推薦值故模數：，取標準，得；中心距：；分度圓直徑圓周速度：齒寬，圓整取大輪齒寬小輪齒寬3、齒根彎曲疲勞強度校核計算由式課本6—16齒形系數查課本表6.5得：，應力修正系數查表6.5得：， 重合度重合度系數所以，齒根彎曲強度滿足設計要求。4、齒輪其他主要尺寸大輪分度圓直徑根圓直徑 頂圓直徑 表5.4低速級齒輪參數表名稱代號小齒輪5大齒輪6模數5齒數33141分度圓直徑165705齒頂圓直徑a175715齒根圓直徑152.5692.5齒寬132127中心距435傳動比4.255.5軸的設計與校核5.5.1軸3的設計1）計算作用在齒輪上的力轉矩軸3上大齒輪分度圓直徑中間軸上小齒輪分度圓直徑大齒輪上受力圓周力徑向力2）初選軸的最小直徑選取40Cr為軸的材料，調質處理由式8—2：計算軸的最小直徑并加大3%以考慮雙鍵的影響查表8.6取A=104則3）軸的結構設計（1）確定軸的結構方案圖5-2軸3結構圖（2）確定各軸段直徑和長度①段根據圓整，取，齒輪與箱體內壁間隙取，考慮軸承潤滑，取軸承距箱體內壁距離，初選軸承型號為32016，其寬度，②段，為使擋油槽端面可靠地壓緊齒輪，應比齒輪轂孔長短，③段，取④段，為使擋油槽端面可靠地壓緊齒輪，應比齒輪轂孔長短，⑤段，取5.5.2軸4的設計1）計算作用在齒輪上的力轉矩軸4上大齒輪分度圓直徑大齒輪受力：圓周力徑向力2）初選軸的最小直徑選取40Cr為軸的材料，調質處理由式8—2：計算軸的最小直徑并加大3%以考慮雙鍵的影響查表8.6取A=104則3）軸的結構設計（1）確定軸的結構方案圖5-3軸4結構圖（2）確定各軸段直徑和長度①段根據圓整，取，由和選擇聯軸器型號為HL9，比轂孔長度短，所以②段取，根據軸承端蓋的尺寸確定。③段為便于裝拆軸承內圈，且符合標準軸承內徑，取暫選軸承型號為32928，其寬度。考慮軸承潤滑，取軸承距箱體內壁距離，由幾何關系知。④段，用于安裝齒輪，取寬度比齒輪寬小作為第四段長：。⑤段用于定位齒輪，取，取。⑥段用于安裝軸承，，。5.5.3軸2的設計1）計算作用在齒輪上的力轉矩軸2上大齒輪分度圓直徑大齒輪受力：圓周力徑向力軸向力軸2小齒輪分度圓直徑：小齒輪受力：圓周力徑向力2）初選軸的最小直徑選取40Cr為軸的材料，調質處理由式計算軸的最小直徑并加大以考慮雙鍵的影響查表8.6取A=104則3）軸的結構設計（1）確定軸的結構方案圖5-4軸2結構圖（2）確定各軸段直徑和長度①段根據圓整，取，齒輪與箱體內壁間隙取，考慮軸承潤滑，取軸承距箱體內壁距離，初選軸承型號為32910，其寬度，②段，為使擋油槽端面可靠地壓緊齒輪，應比齒輪轂孔長短，③段，由幾何關系知④段，為使擋油槽端面可靠地壓緊齒輪，應比齒輪轂孔長短，。⑤段，取。5.5.4軸1的設計1）計算作用在齒輪上的力轉矩Ⅰ軸上齒輪分度圓直徑圓周力徑向力徑向力2）初選軸的最小直徑選取45號鋼為軸的材料，調質處理由式計算軸的最小直徑并加大3%以考慮雙鍵的影響，查表8.6取則3）軸的結構設計（1）確定軸的結構方案估算齒輪分度圓直徑，選擇齒輪軸設計，從右到左依次為軸段。圖5-5軸1結構圖（2）確定各軸段直徑和長度①段根據圓整，取，選擇聯軸器型號為：聯軸器，比轂孔長度短作為第1段長度。②段為使帶輪定位，軸肩高度，孔倒角取3mm，且符合標準密封內徑。取，取。③段為便于裝拆軸承內圈，且符合標準軸承內徑，取，暫選軸承型號為32909，其寬度。取。④段，由幾何關系知：齒輪軸長。⑤段，取。5.5.5軸的校核因為各軸選材相同40Cr，輸出軸軸4低速、重載，所受扭矩最大，應予以優先校核。1.確定軸承及軸齒輪的作用力位置查軸承32928，其支點尺寸為。其受力如下圖所示：圖5-6軸4受力分析圖其中。2.繪制軸的彎矩扭矩圖（1）求支反力H水平面V垂直面（2）齒寬中點彎矩H水平面V垂直面合成彎矩3.按彎矩合成強度校核軸的強度當量彎矩，取折合系數，則齒寬中心處當量彎矩：軸的材料為，調質處理。由課本表8.2查得抗拉強度極限，由課本表8.7查得材料許用彎曲應力由課本圖8-4查得軸的計算應力為：，故安全。圖5-7軸4的計算簡圖將上述結果匯總如下表：表5.5軸Ⅳ彎扭距計算結果載荷水平面H垂直面支反力R(N)RH1=12161.875NRH2=32063.125NRV1=4426.4NRV2=11669.6N彎矩M(N·mm)MH=2645208N·mmMV=962742N·mm總彎矩(N·mm)M＝2814960N·mm扭矩TT＝15589181N·mm當量彎矩McaMca＝9767913N·mm4.按疲勞強度校核軸的強度（1）軸的細部結構設計鍵槽：齒輪與軸周向固定采用A型平鍵聯接，軸段1處鍵為：，軸段4處鍵為：。配合：參考現有設計圖紙或設計手冊、圖冊 軸段1：，軸段4：，軸段3、6：；加工方式分別為：軸段2、3、6：磨削；軸段1、4：精車；軸段5：粗車。（2）選擇危險截面選擇各截面應力較大、應力集中較嚴重的截面（軸段3、4結合面）為研究對象。（3）計算危險截面工作應力截面彎矩：截面扭矩：抗彎截面系數：抗扭截面系數：截面上彎曲應力：截面上扭剪應力：彎曲應力幅：彎曲平均應力：扭切應力幅及平均應力：（4）確定軸材料的機械性能查課本表8.2，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限；合金鋼材料特性系數。（5）確定中和影響系數軸肩圓角處有效應力集中系數，根據，，由表8.9插值計算得：；配合處綜合影響系數，根據，配合，由表8.11插值計算得：，；鍵槽處有效應力集中系數，根據由表8.10插值計算得；尺寸系數，根據由表8.12差得：；表面狀況系數，根據，表面加工方法查圖8–2得：。鍵槽處綜合影響系數為：同一截面如有兩個以上的集中應力源，取其中較大的綜合影響系數來計算安全系數，故按配合處取綜合影響系數。（6）計算安全系數由表8.13取需用安全系數，由式8–6：故疲勞強度安全。5.6軸承的選擇與校核5.6.1軸承的選擇選擇軸承類型的依據：安裝軸承處的最小直徑和軸承所受負荷的大小、方向及性質；軸向固定形式；調心性能要求；剛度要求；轉速與工作環境等。

圓錐滾子軸承為向心推力結構，可以同時承受軸向和徑向的力。在設計中選用了該系列軸承。根據各軸徑尺寸并按照標準確定各軸承參數如下表：表5.6軸承參數表軸號軸承型號基本尺寸（mm）安裝尺寸（mm）額定動載荷（kN）額定靜載荷（kN）dDT軸I32909456815350.63248.5軸II39910507215350.636.856軸Ⅲ32016802529531.5140220軸Ⅳ32928140190325822083925.6.2軸承的校核 軸Ⅳ作為輸出軸，低速重載，其傳遞扭矩、受力均較其他軸大，又因所選軸承均為圓錐滾子軸承，故按軸Ⅳ上軸承進行校核計算。根據基本尺寸選軸承型號為32928，其主要性能參數為：，，預期壽命。軸承的合成支反力由軸校核部分知：水平方向：；豎直方向：；所以合成支反力：派生軸向力軸承所受的軸向載荷，所以軸承1被壓緊。軸承所受的當量動載荷按中等沖擊，查表10.6，取載荷系數。i)因為，查表10.5得：。故ii)，查表10.5得：。故計算軸承壽命，按進行計算，由表10.3，取溫度系數；故：，所以，合適。5.7各軸上鍵的選擇與校核5.7.1鍵的選擇選擇型平鍵，并根據軸段直徑，以及軸段長度，查表11-1得鍵的尺寸：，匯總結果如下表所示：表5.7：鍵的選型參數匯總表鍵位置軸徑d(mm)軸段長l(mm)鍵的公稱尺寸(mm)bhc或rL軸I聯軸器3058870.25~0.445軸II小齒輪559716100.4~0.680軸II大齒輪556316100.4~0.658軸Ⅲ大齒輪859225140.6~0.885軸Ⅲ小齒輪8512925140.6~0.8120軸Ⅳ聯軸6~0.8158軸Ⅳ齒1.21185.7.2鍵的校核根據鍵材料：鋼、載荷性質：輕微沖擊，查表3.2得：許用擠壓應力，鍵的工作長度：，一般，靜聯接平鍵最常見的失效形式是壓潰，按擠壓強度條件：擠壓應力校核如下：1．軸I聯軸器端校核：，校核通過；2.軸II小齒輪處校核：，校核通過；軸II大齒輪處校核：，校核通過；3.軸Ⅲ大齒輪處校核：，校核通過；軸Ⅲ小齒輪處校核：，校核通過；4.軸Ⅳ聯軸器處校核：，校核通過；軸Ⅳ齒輪處校核：，校核通過；5.8本章小結采用額定功率、系列三相異步電機，減速器采用三級展開式設計，經校核計算，減速器各軸、齒輪、鍵、軸承校核均符合要求6壓下系統的設計6.1電機選擇6.1.1驅動功率計算壓下系統工作功率：其中，最大壓下力；為上輥升降速度。壓下系統效率：式中：—螺旋副效率，按自鎖效率取0.45；—蝸桿機構效率取0.79；—減速器效率取0.8；驅動功率：6.1.2電動機選型根據容量和轉速，查機械手冊表17-1-35得以下幾種電動機的型號：表6.1備用電機參數表方案電機型號額定功率Ped/kW電動機轉r/min效率%功率因數噪聲質量同步轉速滿載轉速1Y802-2100.8671172Y90L-41.51500140079.00.7967273Y90L-61.1100091073.50.726525考慮安全系數，最終選擇Y系列三相異步電動機Y90L-6型電動機。6.2螺旋副設計與校核上輥壓下系統是由上輥升降電動機通過減速器，蝸輪副傳動蝸輪內螺母，使螺桿及上輥軸承座升降運動。下降到一定程度需自鎖，故選取梯形螺紋。（1）材料，熱處理，許用應力螺桿材料：45，調制處理，，；取安全系數，則許用應力螺母材料：，許用剪應力（2）螺紋直徑、螺距螺紋中徑：其中，—單根絲杠所受拉力—高徑比系數—許用強度螺母旋合高度：螺距其中，—螺桿與螺母旋合部分螺旋圈數牙頂高外螺紋大徑（公稱直徑），選螺紋；基本牙型高度牙頂間隙外螺紋牙高內螺紋牙高外螺紋小徑內螺紋小徑外螺紋大徑牙根部寬度（3）自鎖性升角當量摩擦角式中：為摩擦系數，取0.1為牙側角，梯形螺紋∵∴自鎖（4）螺母螺牙強度式中：—螺紋大徑，b—牙根部厚度，梯形螺紋—工作圈數，—螺母相對高度（高徑比系數），（5）螺桿強度校核，校核通過。其中，為螺紋小徑。6.3蝸輪蝸桿設計與校核6.3.1參數計算（1）螺母及蝸輪轉速（2）總傳動比（3）減速器通用減速器的選型包括提出原始條件、選擇類型、確定規格等步驟。規格選擇要滿足強度、熱平衡、軸伸部位承受徑向載荷等條件。查手冊選擇二級減速器，ZLY180型減速器，。基本參數：。（4）蝸桿機構傳動比6.3.2蝸桿機構設計及校核蝸桿傳動的主要參數有模數、壓力角、蝸桿頭數、蝸輪齒蝸桿中圓直徑及蝸桿直徑系數。按照蝸桿的形狀，蝸桿傳動可分為圓柱蝸桿傳動、環面蝸桿傳動和錐蝸桿傳動等。原始參數：傳動比蝸桿轉速傳遞功率在閉式傳動中，蝸桿副多因齒面膠合或點蝕而失效。因此，通常是按齒面接觸疲勞強度進行設計，而按齒根彎曲疲勞強度進行校核。（1）選擇蝸桿傳動類型據GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）（2）選擇材料蝸桿采用45鋼，調質處理。蝸輪采用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，為了節省貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用鑄鐵制造。（3）計算蝸輪輸出轉矩粗算傳動效率：確定作用在蝸輪上的轉矩：（4）確定許用接觸應力根據蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造。蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，查表7.6知：蝸輪的基本許用應力：；應力循環次數：接觸強度壽命系數：許用接觸應力：彎曲強度壽命系數：蝸輪基本許用應力：由表7.6查得許用彎曲應力：（5）齒面接觸疲勞強度的設計計算由式7-8其中，蝸桿頭數：蝸輪齒數：蝸輪轉矩：估取效率：載荷分布不均勻系數：使用系數：查表7.8得：動載系數：由于轉速不高，沖擊不大，取載荷系數：材料彈性系數：將以上數據帶入公式中，得：查表7.3得：模數，蝸桿分度圓直徑：，螺桿導程角：蝸輪分度圓直徑：蝸輪分度圓速度：，設計合格。（6）齒根彎曲疲勞強度的校核計算蝸輪齒形系數：查表7.9，蝸輪齒根彎曲應力：由式7-10有：（7）熱平衡校核計算由式7-15可得蝸桿傳動所需的散熱面積傳動效率，其中，軸承效率（滾動軸承）；攪油效率；滑動速度：根據查表7.10得當量摩擦角：所以，嚙合效率；將以上數據帶入式中，得傳動效率：散熱系數，按通風良好，取，油工作溫度空氣溫度；將帶入式中，得：箱體的實際尺寸遠大于所需正常散熱尺寸，所以，合適。6.4上、下輥的設計與校核6.4.1上、下輥的結構設計從上下輥的參數選擇計算章節得知：下輥中心矩：，板寬：，上輥直徑：，下輥直徑：。上輥受力：；最大的壓下力：。6.4.2上下輥結構優化設計過去的卷板機，三個受力輥通常是由鍛壓而成的實心鋼柱經車、銑等工藝精加工而成。其缺點是耗費鋼材，加工難度大，整機笨重，上輥升降困難。為降低成本，改善性能，試圖用厚壁無縫鋼管取代實心鋼柱制作上下三個工作輥。空心工作輥的優點：1）由于三根工作輥采用了空心圓管，從而降低了成本。2）由于工作輥重量減輕，使其功率消耗減少，節省了電能。3）由于改變有關結構，尺寸減小，傳動緊湊合理。比同類規格的卷板機，節省資金一倍多。且工作性能良好，安全可靠空心工作輥結構設計的關鍵在于處理好空心工作輥與實心軸頸處的連接，確保整機運行可靠安全。因輥子采用無縫鋼管，故采用基孔制H7/s6過盈配合。將軸徑進行加熱處理，然后錘擊打入。從結構特點上來看(圖6—1)，三輥卷板機主要由1個上輥及2個下輥呈寶塔形狀組成。用該設備加工圓(弧)形工件時，由上輥垂直向下移動的同時進行轉動，對工件(即鋼板)產生向下的壓力。必須克服鋼板的屈服強度，使其產生彎曲變形。2個下輥則向同一方向進行轉動，從而移動鋼板，將其加工成一定曲率半徑的圓(弧)形工件。因此為了確定，我們完全可以將被加工鋼板看作為一簡支梁，從而有對鋼板的最大彎矩為：彎矩對鋼板產生的應力為：鋼板的抗彎截面模量：由以上三式可得：(6-1)其中，為被加工鋼板屈服極限；為卷板機兩下輥之間距離；為被加工鋼板最大厚度。圖6-1機構分析圖由上述可以看出，當加工工件材質一定時，的大小只取決于工件的厚度和寬度b，從而可以確定其兩下輥之間的距離。取上輥為分析對象，將P力看作是作用于上輥的一個均布載荷，故上輥就成了一個簡支梁，如圖6—2所示。圖6-2上輥力學模型圖由集度產生的彎矩函數為：(6-2)其中，。6.4.3上、下輥校核跨度：式中為最大卷板寬度，為兩下輥中心距；1.上輥校核（1）上輥的剛度校核上輥集度：式中為卷板機最大的壓下力慣性力矩：其中為輥子內外徑之比，取，為卷板機上輥直徑；上輥撓度：所以上輥剛度合適。（2）上輥的強度校核最大截面彎矩：(6-14)抗彎截面模量：彎矩對鋼板產生的應力：，，故上輥安全。2.下輥校核（1）下輥的剛度校核下輥集度：下輥慣性力矩：下輥撓度：所以下輥剛度合適。

（2）下輥的強度校核最大截面彎矩：抗彎截面模量：彎矩對鋼板產生的應力：，，故下輥安全。6.5本章小結計算壓下系統的所需功率，得出電動機的功率為0.9kw，查機械設計手冊選用型電動機。計算總傳動比，減速器選用兩側輸出的二級減速器。考慮到自鎖性，螺桿采用梯形螺紋，并對其進行強度校核，強度滿足要求；對蝸輪蝸桿副進行設計計算，采用漸開線蝸輪蝸桿傳動，設計計算螺旋副并驗證其自鎖性。對蝸桿軸進行設計計算及校核的強度，選擇軸承并校核，均滿足要求。對三輥卷板機的上下輥結構進行設計計算，對上下輥的強度、剛度進行校核，結果工作輥的強度、剛度都滿足要求。為卷制出理想的筒體，應始終保持上、下輥軸之間的間隙均勻一致，保證它們對板材的壓緊力和彎曲力相同是非常重要的。為達到這一目的，各輥軸要有足夠的剛性，即使在卷制最大規格的板料時各輥軸也不至于發生過大的變形。7機架的設計卷板機是彎曲金屬板材的設備，傳統卷板機機架為全鑄件。隨著焊接技術的發展，特別是近年來，焊接結構已經基本上取代了鉚接結構，并部分代替鑄造和鍛造結構。國內外在重型機械制造方面，愈來愈多地用全焊鋼結構代替全鑄結構。其主要原因在于全焊鋼結構重量輕、質量高，生產周期短等特點。7.1全焊鋼結構的優點全焊鋼結構和鑄造件相比具有以下優點：1)因為鋼的彈性模量是鑄鐵的一倍，因此焊接結構比鑄鐵結構重量減輕25%左右，這對提高現代化機床快速行走部件的工作靈敏度有重大意義。2)全焊鋼結構的塑性和韌性比較好，所以它的抗脆斷能力比鑄鐵好。3)鋼材的材質均勻，各個方向的物理力學性能基本相同，在一定應力范圍內處于彈性狀態，因此，全焊鋼結構消除了鑄件往往不可避免的鑄造缺陷，使廢品率大幅度下降。4)在進行小批量生產時，具有極大靈活性，縮短了生產周期。5)在加工工藝及選材上賦予了焊接結構設計人員極大的靈活性；相反，鑄造結構不論在造形及壁厚方面皆受到極大限制。6)全焊鋼結構更加便于維修和安裝。7.2機架參數的確定以前，卷板機主要采用經驗和類比設計。原西德阿亨工業大學試驗表明，側壁板厚以不小于為宜。根據卷板機的軋制力以及外載受力分析，卷板機機架側壁板和主要受力面板采用厚為的鋼。加強筋選用厚為的鋼。7.3機架的焊接工藝1.母材材質為，其焊接性能良好。選用熔渣流動性好、脫渣容易、電弧穩定、熔深適中、飛濺少、焊波整齊、價格低廉的焊條。2.根據鋼板厚度，采用直徑為的規格，直流正接，手工操作，平焊位置焊接，電流保持在之間。3.在焊接過程中，為防止扭曲變形，采取了一些剛性固定措施，合理安排了組裝和焊接順序，焊后進行了退火處理及整形。7.4本章小結確定機架的材料為厚為的鋼，強筋選用厚為的鋼。分析機架的加工工藝，采用全焊鋼結構。PAGE778結論本次設計的是三輥卷板機，通過對現有三輥卷板機的優、缺點進行綜合分析后，最終采用了三輥對稱式結構；考慮到三輥卷板機的卷制工作都是通過三個輥子來完成的，所以輥子的材料全部采用。通過計算得出其主傳動比較大，因此采用三級展開式減速器。上輥壓下系統因兩側都要下降，故采用兩端輸出的同軸式二級減速器，本次設計都是采用機械傳動的方式，避免了采用液壓方式容易漏油的缺點。本課題的研究工作總結如下;1.在基于塑性彎曲變形理論的基礎上，對卷板設備的運動學、動力學進行了分析，針對對稱式三輥卷板機進行了工藝參數的分析，建立了數學模型。2.在滿足輥子各強度要求的前提下，對輥子進行了優化設計。3.根據卷板工藝要求，進行了卷板機總體結構方案及傳動方案的研究。參考文獻[1]成大先.機械設計手冊（第三版）[S]，北京：化學工業出版社，2003[2]程志紅.機械設計.南京：東南大學出版社，2006.6[3]王宏欣，馮雪梅主編.機械原理.南京：東南大學出版社，2005.8[4]程志紅，唐大放主編.機械設計課程上機與設計.南京：東南大學出版社[5]甘永立.幾何量公差與檢測.上海：上海科學技術出版社，2005.7[6]李愛軍，陳國平.畫法幾何及機械制圖.徐州：中國礦業大學出版社，2007.8[7]濮良貴，紀名剛主編.機械設計(第八版)[M]，北京：高等教育出版社，2006[8]李愛軍，陳國平.畫法幾何及機械制圖.徐州：中國礦業大學出版社，2007.8[9]李強，高耀東等.對稱式三輥卷板機的受力及驅動功率計算分析[J]，鍛壓技術，2007[10]王靜，焦文祥.離合裝置在卷板機上的應用[J]，中國設備工程，2002[11]機械工程手冊編委會.機械工程手冊（第二版）[S]，北京：機械工業出版社，2005[12]王先逵.機械制造工藝學[M]，第二版.北京：機械工業出版社.2005[13]秦建華.參數化設計在卷板機設計中的應用[J]，鍛壓機械，1999.[14]孫洪江，蘇發，胡金平.三輥卷板機卷制任意錐筒的調整計算及卷制過程[J]，煤礦機械，2005[15]張晶，崔鵬程，張本源.大型三輥卷板機機架的強度與剛度分析，武漢工業大學學報，2001.[16]張偉豐.三輥彎板機升降機構的強度分析，金山油化纖，2000[17]何耀群.一種簡易卷板機的方案設計，黃石高等專科學校學報，1994[18]魏忠才.三輥卷板機設計力學分析及主參數確定，中州煤炭，2006[19]蘇猛，張維斌.卷板機三輥力學狀態分析，煤炭技術，2008[20]何耀群.一種簡易卷板機的方案設計，黃石高等專科學校學報，1994[21]劉云飛等.三輥卷板機斷輥原因分析，稀有金屬快報，1996[22]趙立春，趙蕓.三輥卷板機工作能力的換算，化工裝備，2001[23]胡孟君.三輥卷板機機架結構優化分析，重型機械科技，2001[24]郭永平.特長薄板新型對稱三輥卷板機的結構和特點，裝備，2009[25]國家標準.漸開線圓柱齒輪精度輪齒同側齒面偏差的定義和允許值.，GB/T10095.1-2001[26]國家標準.漸開線圓柱齒輪精度.徑向綜合偏差與徑向跳動的定義和允許值，GB/T10095.2-2001英文原文DedicatedtothesinglescrewcompressormachineupdatedtheIntroductionAbstract:Thispaperdescribesfourareasfromtheexistingsingle-screwmachinelayoutandstructure,andputouttheadvantagesanddisadvantagesofthelist,becauseofthecompressorplantsingle-screwmachinetoolsandmachinetoolexternalSecurityinformation,theaboveintroductionthereisinevitablyone-sidedandwrong,andarethereforesingle-screwcompressorfortheproductionofreferenceworks.First,introducethelayoutofmachinetoolsDecidethesizeofthecompressordisplacementofthestarsround,screwdiameter,meshsizeandthesizeofthecenterdistance,sodifferentindiameterscrew,machinetoolspindleandtherotarycenterarealsodifferent.Tomeettheprocessingofdifferentdiameterscrew,singlescrewCurrentlythelayoutofmachinetoolsingeneralthereareseveraloptions.Thefirstis:machinetoolrotarytoolspindlecenterandthecenterdistanceforthefixedMachinetoolrotarytoolspindlecenterandthecenterdistanceforthefixed,cannotadjustthecenterdistance.Processingofseveralofthescrewdiameteronthecenterdistancerequiredseveraldifferentspecificationsofthemachine.Advantages:simplestructureofthemachine.Disadvantage:Thefirst:eachmachinecanonlyprocessaspecificationofthescrew,whenthemarketonacertainspecificationrequirementswhenthescrewcompressor,resultinginamachine,othermachineidle.Thesecond:themachinetoolspindleboxforrotaryProcessingscrewmachineaccordingtothesizeofthediameterattheprocessingbeforeapointofrotatingspindlebox.Spindleboxthatthemachinecanturnonamachineattheabove-mentionedarticleontheuseoftheimprovements,withthefirststructureofamachinetoolisbasicallythesame.Advantages:thestructureofmachinetooleasytoadapttoavarietyofspecificationsoftheprocessingscrew.Onedisadvantage:aftertherotatingspindleboxandthetoolspindleturningcenterlinedistancebetweenthecenterlineofaccuratemeasurementdifficult.Twodisadvantage:aftertherotatingspindlespindleboxandthefrontsurfaceoftherotarycuttercenterlinedistancebetweenthereductionofthelargerdiameterofthescrewprocessingislimited.Thethird:themachinetoolspindleboxforhorizontalmobileBoxatthebottomofthespindleandthebasethereisarrangedbetweentherectangularslidingrail,spindleboxperpendiculartothedirectionofmovementofspindlecenterlineandperpendiculartothecenterlineofthetoolrotation.Throughthepowerofthespindleboxsplineshafttothebaseofthetoolfeedmechanism.Screwdiameter,accordingtothesizeoftheprocessingintheprocessingofthepreviousroundbyhandtothebodyputintothescrewspindleboxmovedtotheappropriatelocation,andthenscrewthesp