第緒論1.1選題背景隨著社會現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)行，中央空調(diào)系統(tǒng)被用于城市樓房的情形越來越普遍，因此通風(fēng)管道材料的需求量每年都在增加。據(jù)暖通協(xié)會最新調(diào)查數(shù)據(jù)，2010年我國通風(fēng)管道材料就擁有2.5億平方米以上的市場需求量，每年仍舊以近兩成的速度增加。發(fā)展到如今，通風(fēng)管道的市場需求量更是達(dá)到了更大的規(guī)模。而在風(fēng)管材料的選擇上，鍍鋅薄鋼板這種材料占到了很大的比重。將未處理的鋼板直接泡在處于溶液狀態(tài)的鋅中，讓薄鋅層包裹在鋼板表面之后，便可得到鍍鋅薄鋼板。經(jīng)過鍍鋅處理的薄鋼板能夠大大加強(qiáng)抵抗大氣環(huán)境的腐蝕，常溫下加工的塑性變形能力也很好，而且生產(chǎn)加工的成本較低，所以在生產(chǎn)風(fēng)機(jī)管道的產(chǎn)業(yè)中通常選擇將鍍鋅薄鋼板作為原材料。風(fēng)管在傳統(tǒng)制作中主要通過手工方法，比如生產(chǎn)方形風(fēng)管，需要手工切割左右、頂部和底部的板材，然后將左右、頂部和底部的板材組合起來，形成帶有釘子固定的風(fēng)管。這種生產(chǎn)方式需要密集的勞動力，效率極低，制造成的風(fēng)管容易漏氣也不那么防水。因此，市面上開始出現(xiàn)了一些管道咬口機(jī)來替代人工加工風(fēng)管，目前咬口機(jī)已經(jīng)向國外輸送了接近60萬臺，已經(jīng)達(dá)到了任何一年都無法達(dá)到的高度。咬口機(jī)的迅猛發(fā)展不僅帶動了國內(nèi)GDP的高速發(fā)展還對我國在國際地位上的提高都有卓越的表現(xiàn)。在現(xiàn)代化建設(shè)大力進(jìn)行的社會背景下，迎合通風(fēng)管道龐大的市場需求而設(shè)計(jì)出來的管道咬口機(jī)，在升級生產(chǎn)模式、解放勞動力、提高生產(chǎn)效率、發(fā)展經(jīng)濟(jì)效益等方面更是有著顯而易見的重要意義。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀管道咬口機(jī)的核心技術(shù)是輥壓成型技術(shù)，也被稱為滾壓成型、輥軋成型、冷彎成型。輥壓成型過程中會涉及到許多復(fù)雜的問題，包括板材在成型時(shí)的縱向和橫向的彈性、塑性形變規(guī)律，輥輪組與板材的接觸情況等，再加上板材特性及厚度、截面形狀的復(fù)雜程度等種種因素都會影響到成型過程，從而導(dǎo)致成型工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)和輥輪設(shè)計(jì)具有非常大的復(fù)雜性。因此在傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式中，成型工藝參數(shù)和輥輪的設(shè)計(jì)只能依靠經(jīng)驗(yàn)去確定，在制作出原型機(jī)后經(jīng)過多次調(diào)試和修改參數(shù)才能得出最終的機(jī)器，很多的資源和人力會被浪費(fèi)掉。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（CAD/ACE）和有限元分析數(shù)值模擬技術(shù)去解決這些復(fù)雜的問題是一種很好的方法。我國引入輥壓成型技術(shù)的時(shí)間大概是上個世紀(jì)末期，因其加工效率高和工藝簡單的優(yōu)點(diǎn)促進(jìn)我國對輥壓成型技術(shù)的研究。在發(fā)展進(jìn)程中，首先使用CAD/CAE技術(shù)的是北方工業(yè)大學(xué)。將我國的輥壓成型技術(shù)與國外進(jìn)行對比，成型設(shè)備方面和成型工藝方面仍存在明顯的差距。成型設(shè)備上，國外的設(shè)備工序集成度高，能完成多種工序，而國內(nèi)的設(shè)備工序單一，自動化程度也稍遜一籌。成型工藝方面，我國大體上只能完成單一截面成型，與國外的CTA成型、柔性輥壓成型等多種成型工藝相比仍有很大差距需要去彌補(bǔ)。因此國外咬口機(jī)先進(jìn)的制造技術(shù)依舊是我國目前無法覬覦的，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：1、機(jī)器做工的精密程度。想要制造的咬口機(jī)更為精密，就要從它的切削、磨削以及研磨等加工中體現(xiàn)出來，這樣所制造出來的機(jī)器除了機(jī)械結(jié)構(gòu)更為緊密之外，它的實(shí)用性以及使用壽命也會更高。2、自動一體化的程度。目前國外的一體化的技術(shù)已經(jīng)非常的成熟了，這一技術(shù)除了能夠增強(qiáng)工作效率之外，還能讓制造出來的咬口機(jī)質(zhì)量更好。除此以外，有了自動一體化技術(shù)的駐足，能夠代替人工在比較危險(xiǎn)的工作環(huán)境工作，并且不會產(chǎn)生任何的影響。3、信息技術(shù)的植入以及產(chǎn)出。信息技術(shù)的提取需要花費(fèi)大量的財(cái)力物力以及時(shí)間成本，為了能夠得到對于咬口機(jī)研究的有用信息，國外對咬口機(jī)的研究已經(jīng)長達(dá)十年之久。為了能夠與國際接軌，我國大力引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，開設(shè)合資公司共同對咬口機(jī)進(jìn)行制造生產(chǎn)，重金聘請國外專家進(jìn)行指導(dǎo)，經(jīng)過兩方的精準(zhǔn)磨合，咬口機(jī)的零部件再也不用從國外進(jìn)口，相對于以往來說產(chǎn)品質(zhì)量以及技術(shù)水平都有所提高，但是仍然與國外許多發(fā)達(dá)國家有一定的差距。而歐美等發(fā)達(dá)國家在2010年之后，為了促進(jìn)咬口機(jī)的智能化發(fā)展，在咬口機(jī)的制造上不斷的創(chuàng)新，引用新的技術(shù)來讓咬口機(jī)改新?lián)Q代，讓咬口機(jī)的發(fā)展更上一層臺階。在這上面他們這些國家也是不惜血本的加大投入，當(dāng)然付出必有回報(bào)，如今咬口機(jī)在這些國家當(dāng)中的性能已經(jīng)不是其他國家能夠媲美的了。1.3研究目的目前市面上風(fēng)管生產(chǎn)線的咬口機(jī)大多只能在一次流水線中對一塊板材的單側(cè)邊進(jìn)行折邊加工，加工效率較差，而部分改進(jìn)后的咬口機(jī)盡管可以對板材兩邊進(jìn)行加工，但是其在加工精度上還是會存在一定問題。有的咬口機(jī)進(jìn)行輥壓加工時(shí)，因輥壓過程中的板材前后厚度不一致，或者因?yàn)檩亯旱妮佪喼睆讲灰恢拢瑢?dǎo)致輥壓加工行進(jìn)速度和回程速度均不一致，其有可能造成輥輪損壞。且易因輥壓的板材厚度過高產(chǎn)生過載現(xiàn)象，設(shè)備過載時(shí)如果未設(shè)置保險(xiǎn)裝置，易造成設(shè)備毀壞。本文研究的主要問題在于如何合理、有效地設(shè)計(jì)出一系列的輥輪，通過輥壓成型的技術(shù)對鍍鋅薄鋼板加工成型時(shí)，能將平整的鋼板截面在加工后得到單立和單平兩種咬口類型的橫截面，并將兩種功能結(jié)合到同一臺管道咬口機(jī)上。在解決加工功能單一的同時(shí)，結(jié)合鍍鋅薄鋼板特點(diǎn)設(shè)計(jì)出能滿足生產(chǎn)需求、具備創(chuàng)新構(gòu)思的理想機(jī)器。1.4研究內(nèi)容本課題主要內(nèi)容為“咬口機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”，重點(diǎn)設(shè)計(jì)咬口機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，了解咬口機(jī)的工作原理及緊固件生產(chǎn)工藝基本知識，及應(yīng)用現(xiàn)狀，熟悉其優(yōu)缺點(diǎn)，學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)方法，完成咬口機(jī)設(shè)計(jì)，并能夠靈活應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行自動化機(jī)械裝置設(shè)計(jì)，從而達(dá)到熟悉自動化機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)能力。本次設(shè)計(jì)中具體的工作內(nèi)容如下：完成咬口機(jī)基本機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案；分析鍍鋅薄鋼板的力學(xué)性能以確定咬口機(jī)的基本參數(shù)分析單平、單立咬口的成型過程以設(shè)計(jì)輥輪組；對傳動系統(tǒng)中的零部件進(jìn)行計(jì)算校核；完成重要零件的設(shè)計(jì)并繪制圖紙；完成咬口機(jī)整機(jī)的三維建模及裝配圖。2管道咬口機(jī)簡介2.1核心技術(shù)介紹管道咬口機(jī)的核心技術(shù)為輥壓成型技術(shù)，輥壓成型（coldrollforming）這一工藝有多種叫法，輥軋成型或輥壓成型的叫法是從英文翻譯過來的，冷彎成型或冷彎型鋼的叫法則是從俄文翻譯過來，這種叫法也多被鋼鐵冶金行業(yè)使用。該技術(shù)主要是建立在所使用材料的物理性質(zhì)基礎(chǔ)上的。依靠材料的塑性移動進(jìn)行適度的滾壓，在此基礎(chǔ)上把材料加工成人們所需的各種零部件產(chǎn)品。輥壓成型是指利用表面光滑或加工有一定形狀的旋轉(zhuǎn)軋輥對原料進(jìn)行壓延，制得一定形狀產(chǎn)品的操作。在輥壓操作時(shí)，物料與軋輥直接接觸而發(fā)生變形，輥壓前物料厚度，輥壓后物料厚度，稱為絕對壓下量。在輥壓過程中，料層內(nèi)部因壓力方向不同而呈現(xiàn)出不同的流動狀態(tài)。在軋輥工作區(qū)前段的輥壓初期，因軋輥對于料層的徑向壓力較小，因摩擦作用，料層表面速度接近軋輥表面速度，而內(nèi)部則相對于料層表面呈反向流動，其速度值甚至大于物料表面的向前運(yùn)動速度值。進(jìn)入軋距附近后軋輥壓力急劇增大，料層內(nèi)部所受到的壓力接近表面處的壓力，而且料層表面與內(nèi)部的速度相對運(yùn)動減少，整體運(yùn)動速度加快，當(dāng)通過軋距后的瞬間，因軋輥壓力作用，物料內(nèi)部開始相對于表層向前流動，料層中心部分向前移動速度高于軋輥表面速度，軋輥的徑向壓力迅速下降。2.2成型特點(diǎn)輥壓成型技術(shù)是一種連續(xù)進(jìn)行的線接觸施工工藝技術(shù)，與其他施工工藝相比，需要的變形力較小。在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，可以進(jìn)行多個工件的作業(yè)，與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，不僅效率提高，成品率也提高了不少。與其他的成型工藝相比，輥壓成型技術(shù)不僅有節(jié)約資金材料以及施工時(shí)間的特點(diǎn)，在產(chǎn)品的生產(chǎn)上也有許多明顯的優(yōu)點(diǎn)：能生產(chǎn)出質(zhì)量高的產(chǎn)品，生產(chǎn)的產(chǎn)品在強(qiáng)度上往往高于目標(biāo)參數(shù)。將這種工藝應(yīng)用在加工長短難以切削的工件上是最合適的，不僅保證了產(chǎn)品質(zhì)量，還可以減少產(chǎn)品出廠時(shí)間，大大節(jié)約了一筆資金。在進(jìn)行大量的工件生產(chǎn)時(shí)選用這種技術(shù)，可以得到最可觀的經(jīng)濟(jì)效益。2.3工作過程圖2-1成型過程管道咬口機(jī)在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，以電機(jī)為動力源經(jīng)各齒輪和傳動軸使一系列帶有成型槽的輥輪做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在常溫下將板材送進(jìn)管道咬口機(jī)兩組輥輪的中心，能夠讓旋轉(zhuǎn)的輥輪在咬緊板材后實(shí)現(xiàn)材料送進(jìn)的功能，與此同時(shí)，依序排列的輥輪組對板材依次彎曲成型，最終加工出理想的咬口形狀。大致成型方法如圖2-1圖2-1成型過程3管道咬口機(jī)的結(jié)構(gòu)方案3.1功能結(jié)構(gòu)方案在本次設(shè)計(jì)中，為實(shí)現(xiàn)在一臺管道咬口機(jī)完成單平、單立兩種類型咬口樣式的作業(yè)目標(biāo)，采取在在臺面上平行安裝單平成型輥輪組和單立成型輥輪組的方法。這種方法雖然在工作時(shí)不可避免的提高了電機(jī)的工作負(fù)載，但是能滿足同時(shí)加工兩種類型咬口的工作需求，大大提高了生產(chǎn)效率。3.2傳動方案在管道咬口機(jī)傳動方案的設(shè)計(jì)中，采用豎直放置的調(diào)速電機(jī)為原動機(jī)，經(jīng)一對圓錐齒輪將動力傳遞到水平放置的下輥輪主軸，下輥輪主軸的兩端都裝有輥輪和傳動齒輪，該傳動齒輪用于帶動相對的上輥輪主軸做反向運(yùn)動，每對主軸之間設(shè)一中間齒輪，以保證每對輥輪的轉(zhuǎn)速相等。選用調(diào)速電機(jī)，因其啟動平滑而力矩大的優(yōu)點(diǎn)適用于管道咬口機(jī)軋制力的工作需求，而且調(diào)速范圍廣易于控制能滿足不同的速度要求，免去減速器設(shè)計(jì)的同時(shí)能一定程度上減小管道咬口機(jī)的體積。錐齒輪的選用，則是因?yàn)樗芡瓿呻姍C(jī)和主軸的傳動的同時(shí)還具有降低噪音、減少工作震動的優(yōu)點(diǎn)。3.3主體結(jié)構(gòu)管道咬口機(jī)的主體結(jié)構(gòu)如圖3-1所示：圖3-1咬口機(jī)結(jié)構(gòu)圖1機(jī)座2電機(jī)3錐齒輪4主軸5定位塊6單立第一組輥輪7主軸傳動齒輪8單立第二組輥輪9中間齒輪10單立第三組輥輪11單立第四組輥輪12單立第五組輥輪13單立第六組輥輪14單立第七組輥輪15單立第八組輥輪16單平第一組輥輪17單平第二組輥輪18單平第三組輥輪19單平第四組輥輪20單平第五組輥輪21單平第六組輥輪22單平第七組輥輪23單平第八組輥輪24輥輪安裝側(cè)板25輥輪間隙調(diào)節(jié)螺桿工作原理：輥輪安裝側(cè)板24有兩塊，對稱安裝在機(jī)座1的臺面上，輥輪安裝側(cè)板24可以安裝8對主軸4，每對主軸4上下方向安裝，每根主軸4上裝有主軸傳動齒輪7、兩側(cè)裝有單平、單立輥輪各一個，不同組的輥輪形狀各不同，第一組輥輪為校平輥輪，形狀一樣，其他每組中的兩個輥輪形狀也不同；錐齒輪3有一對，一個裝在電機(jī)2上，一個裝在每對主軸4的下主軸上，電機(jī)2安裝在機(jī)座1上，電機(jī)2通過錐齒輪3傳動帶動第一對主軸4的下面軸轉(zhuǎn)動，每對主軸4上有一對嚙合主軸傳動齒輪7，可使這對主軸反向轉(zhuǎn)動，從第一對主軸4到第八對主軸4中間裝有中間齒輪9，通過中間齒輪9的作用，使的第一對主軸4到第八對主軸4轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)速均一致（上排與下排轉(zhuǎn)動方向相反）；機(jī)座1的工作臺面上裝有定位塊5，通過調(diào)節(jié)定位塊5可以折出不同尺寸的單平和單立咬口；工作時(shí)將鈑金貼緊定位塊5往前推，每對輥輪在電機(jī)2的作用下相向轉(zhuǎn)動，每對輥輪之間的間隙與鈑金的厚度一致，通過摩擦力的作用，輥輪帶著鈑金依次通過每組輥輪，由于的形狀不一樣，鈑金出來后形狀依次發(fā)生變化，（以單立咬口為例）通過每組輥輪的作用，得到想要的形狀（以單立咬口為例每次出來后，角度遞增15度），為了適用于不同厚度的鈑金，通過輥輪間隙調(diào)節(jié)螺桿25來調(diào)節(jié)每組輥輪的間隙來實(shí)現(xiàn)。4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1輥輪組的設(shè)計(jì)4.1.1零件分析本設(shè)計(jì)中管道板材的材料選擇的是牌號DX51D+Z或牌號DX51D+ZF的鍍鋅薄鋼板，料厚0.5~1.5mm，查表可知這種鍍鋅薄鋼板公稱厚度為0.3~5.0mm的屈服強(qiáng)度在140~300ReL或Rp0.2/MPa之間，則輥輪在加工時(shí)能滿足300R圖4-1單立圖4-1單立、單平的咬口截面4.1.2輥輪基準(zhǔn)點(diǎn)為了保證鍍鋅薄鋼板能在成型過程中順滑地向前平穩(wěn)移動，需要選取在整個軋制成型過程中截面幾乎不發(fā)生形變的點(diǎn)作為輥輪組的基準(zhǔn)點(diǎn)。由此基準(zhǔn)點(diǎn)確定的軋制成型垂直導(dǎo)向基準(zhǔn)線約束輥輪組的軋制成型面，使成型面在縱向上保持一致。在水平方向上，將第一組輥輪在基準(zhǔn)點(diǎn)的直徑作為輥輪組的基準(zhǔn)直徑，接下來的輥輪組在變化直徑時(shí)以此作為基準(zhǔn)。基準(zhǔn)點(diǎn)如圖4-2所示。圖4-2單立、單平輥輪的基準(zhǔn)點(diǎn)4.1.3彎曲角度輥輪在對鋼板進(jìn)行軋制加工的工程中，需要由一定的彎曲角度限制，角度過大會導(dǎo)致軋制過程卡頓、板材產(chǎn)生褶皺的不良情況；角度過小的話，軋制工步繁瑣，浪費(fèi)零件材料。在本次對單立、單平輥輪的成型輥輪設(shè)計(jì)中，每組輥輪組取15°~30°的變化。4.1.4花型展開圖和成型順序根據(jù)咬口截面形狀，按軋制成形的相反順序，將彎曲的板材逐漸展開成平整的原始狀態(tài)板材。按同一基準(zhǔn)點(diǎn)，將展開的形狀疊放在一起，就可得到板材軋制過程疊加圖，也叫花型展開圖。花型展開圖展開的過程也就是，板材軋制成型的過程，輥輪形狀的設(shè)計(jì)也是依據(jù)于此。單平、單立輥輪的花型展開圖如圖4-3。輥輪在軋制鍍鋅薄鋼板的成型順序也是依照花型圖的標(biāo)號順序來進(jìn)行。圖4-3單立、單平咬口花型展開圖4.1.5輥輪直徑與輥輪數(shù)雖然花型展開圖上看，輥輪的基準(zhǔn)點(diǎn)在水平上重合，但在實(shí)際情況中基準(zhǔn)點(diǎn)位置的各個輥輪的直徑并不完全相同，而是以第一組輥輪的直徑基準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓牡谝唤M輥輪往后的每一組輥輪直徑都依次增大1mm，稍微增大的直徑會讓輥輪組的成型速度依次微量增加，以保證板材在軋制成型過程中出現(xiàn)堆積的情況。在輥輪的設(shè)計(jì)中，輥輪數(shù)組的確定面對的情形很復(fù)雜，目前并無合適的公式能夠?qū)ζ溥M(jìn)行精確的計(jì)算。在實(shí)際情況中，一般會按照經(jīng)驗(yàn)根據(jù)花型展開圖去確定輥輪組數(shù)，只要設(shè)計(jì)的輥輪組數(shù)能夠流暢地完成板材的軋制，保證板材成型到位即可。在本設(shè)計(jì)中，則對單立、單平的軋制成型均設(shè)置了8組輥輪。4.1.6輥輪組的最終設(shè)計(jì)經(jīng)過分析咬口的截面形狀，完成輥輪基準(zhǔn)點(diǎn)的確定并結(jié)合輥輪成型過程分析之后，最終得到輥輪組機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4-4所示。在輥輪制造中使用的材料有很多，最常用的是鋼、鑄鐵、有的場合，使用非金屬材料。根據(jù)輥輪材料的引入，本設(shè)計(jì)中輥輪的材料選用40Cr鋼。圖4-4輥輪形狀4.2各軸的參數(shù)的計(jì)算一、需要將驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算出來。查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第315頁得出轉(zhuǎn)速選擇的范圍在700~1000r/min之間，取n1=960r/min。二、需要將惰輪軸的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速計(jì)算出來查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第556頁得出：d∝、m∝，在機(jī)構(gòu)緊密的過程當(dāng)中比較適合使用。但是會增加空載功率N空氣和噪音的LP的數(shù)值：N空=)KW式中：da大的平均直徑-所有的中間雜志（毫米）；圖4-5電機(jī)轉(zhuǎn)速圖查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第335頁得出各軸轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下：電動機(jī)軸2軸4軸機(jī)-2軸機(jī)-6錐齒輪軸7錐齒輪各參數(shù)值列表如下：表4-1各軸參數(shù)4.3軸齒輪的計(jì)算4.3.1常見材料及熱處理查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第856頁得出常用的齒輪材料見表4-2：表4-2常用齒輪的材料及其力學(xué)性能通常對上表材質(zhì)的比較而言，機(jī)械6錐齒輪的材質(zhì)選擇使用40Cr是較為合適的，直齒輪的材質(zhì)選擇使用20CrMnTi是較為合適的，機(jī)械3雙齒輪的材質(zhì)選擇使用20CrMnTi是較為合適的。4.3.2圓錐齒輪的各參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算已知：齒數(shù)=36，模數(shù)=2，配對齒輪齒數(shù)=20，模數(shù)=2查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第56頁得出分度圓直徑：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第55頁得出分度圓錐角：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第25頁得出齒頂高：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第565頁得出齒根高：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第345頁得出全齒高：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第55頁得出頂隙c：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第565頁得出齒頂圓直徑：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第565頁得出齒根圓直徑：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第345頁得出錐矩：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第235頁得出齒頂角：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第65頁得出齒根角：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第23頁得出當(dāng)量齒角：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第43頁得出根錐角：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第65頁得出頂錐角：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第12頁得出當(dāng)量齒輪分度圓半徑：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第234頁得出當(dāng)量齒輪齒頂圓半徑：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第435頁得出當(dāng)量齒輪齒頂壓力角：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第12頁得出不發(fā)生根切的最少齒數(shù)：4.3.3受力分析為了能夠讓受力分析更加的簡單，所以需要讓你荷沿齒寬均勻分布，得出的公式如下所示：計(jì)算結(jié)果如下：4.3.4計(jì)算載荷通過上述的受力分析得出，和都是作用在齒輪上的名義載荷。為了將載荷精確的計(jì)算出來，因此還要對原動力機(jī)械與工作機(jī)械振動與沖擊、齒輪嚙合過程中的動態(tài)載荷進(jìn)行一定的思量，并且還需將其周向力計(jì)算出來：式中：Ｋ在其中設(shè)計(jì)所示的為載荷系數(shù)K=其中：在其中設(shè)計(jì)所示的為利用系數(shù)來考慮原動機(jī)引起的動態(tài)負(fù)載的影響和機(jī)器的工作特性。該值可以檢查如下：4-4：表4-3使用系數(shù)通過上表的研究與觀察得出。數(shù)值：=1.25在其中設(shè)計(jì)所示的為動載系數(shù)，數(shù)值：=1.3在其中設(shè)計(jì)所示的為齒輪的載荷分布系數(shù)，數(shù)值：=1.2在其中設(shè)計(jì)所示的為用齒間的載荷分布系數(shù)來考慮不同載荷分布對齒輪輪齒的影響，數(shù)值：=1。因此得出：K=F4.3.5齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核1.將許應(yīng)力確定下來之后，需要檢測《機(jī)械工藝裝置簡要說明書》P368頁圖10—38得=1500MPa，=1.0~1.2，取=1.1，=2，所以：2.需要將齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)算計(jì)算工作轉(zhuǎn)矩:T=9.55×查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第3頁得出載荷系數(shù)K=1.95查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第345頁得出=2.5，=，因?yàn)椴皇呛芏啵?0.90需要將計(jì)算齒面接觸應(yīng)力計(jì)算出來:1247.75MP<最后通過計(jì)算結(jié)果分析之后，能夠與本次的設(shè)計(jì)相吻合。4.3.6輪齒彎曲強(qiáng)度的校核1）將許應(yīng)力確定下來之后，查《機(jī)械工藝裝置簡要說明書》P368頁圖10—38得=480MPa。=1.4～1.5，取=1.5；u=1.8，所以：需要將齒彎曲強(qiáng)度條件進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)算，計(jì)算工作轉(zhuǎn)矩：T=9.55×1查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第3頁得出確定載荷系數(shù)K=1.95，取0.80需要將輪齒彎曲應(yīng)力計(jì)算出來σ最后通過計(jì)算結(jié)果分析之后，能夠與本次的設(shè)計(jì)相吻合。4.4錐齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核4.4.1錐齒輪部分主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算已知：齒數(shù)=20，模數(shù)=2，配對齒輪齒數(shù)=36，模數(shù)=2查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第36頁得出分度圓直徑：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第32頁得出分度圓錐角：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第562頁得出齒頂高：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第62頁得出全齒高：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第23頁得出頂隙c：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第25頁得出齒頂圓直徑：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第52頁得出齒根圓直徑：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第145頁得出錐矩：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第562頁得出齒頂角：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第31頁得出齒根角：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第15頁得出當(dāng)量齒角：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第145頁得出根錐角：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第51頁得出頂錐角：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第52頁得出當(dāng)量齒輪分度圓半徑：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第115頁得出當(dāng)量齒輪齒頂圓半徑：查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第347頁得出當(dāng)量齒輪齒頂壓力角：4.4.2軸端部分參數(shù)設(shè)計(jì)良好的軸端設(shè)計(jì)能夠?qū)C(jī)器的外形與尺寸更好的展現(xiàn)出來，并且能夠讓設(shè)計(jì)方案有很大的改進(jìn)空間，因此需要符合下列幾個條件：（1）讓軸類零件更好的安裝、拆卸與維護(hù)；（2）需要具備良好的加工工藝；（3）錐齒輪的軸端的結(jié)構(gòu)需要與所設(shè)計(jì)的CAD圖紙相吻合。4.4.3錐齒輪軸的固定為了確保錐齒輪的固定狀態(tài)以及它的裝配質(zhì)量，齒輪軸的中心與手動起升系統(tǒng)的齒輪軸要處于相對較高的位置。錐齒輪和錐齒輪軸線的垂直度不能超過210°的主要原因是為了讓齒輪軸的軸向位置能夠更加方便的被調(diào)整。4.5II軸齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算及校核4.5.1尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第52頁得出齒數(shù)：z=36；查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第356頁得出模量:m=2；查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第125頁得出節(jié)圓直徑：D=72查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第123頁得出齒頂：；查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第735頁得出齒根高：；查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第25頁得出頂隙：；查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第263頁得出齒頂圓直徑：=76；查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第2頁得出齒根圓直徑：；查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第21頁得出齒高：；查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第45頁得出基圓直徑：；查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第67頁得出齒距：P=πm=6.28；查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第576頁得出齒厚：S=P/2=3.14；查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第73頁得出齒槽寬:e=P/2=3.14;查書機(jī)械設(shè)計(jì)及其使用[M]第15頁得出參考中心距：將各參數(shù)列入表4-4：表4-4齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)4.5.2結(jié)構(gòu)分析圖4-3為齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。圖4-3齒輪4.5.3受力分析定向力可分為圓形力和徑向力：F計(jì)算結(jié)果為：4.6軸承選擇與校核4.6.1軸承的分類通過對以往的學(xué)習(xí)以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來說,支撐軸當(dāng)中的零部件就是軸承，軸承的主要作用是用來做摩擦工作的，因此它具有滑動摩擦和和滾動摩擦兩種類別，滑動摩擦就是我們所說的滑動軸承，而滾動摩擦顧名思義就是我們所說的滾動摩擦。在對于滾動軸承的使用當(dāng)中，我們得知它的摩擦系數(shù)不是很大，并且起動阻力較小以及維護(hù)潤滑也不是特別的麻煩，因此滾動軸承是機(jī)械裝置當(dāng)中的首選軸承。但是又因?yàn)闈L動軸承徑向的尺寸大小偏大，所以對于工作運(yùn)行在中、低速的機(jī)器來說是最為合適的。滑動軸承則與滾動軸承正好相反，滾動軸承不適用的場合就需要使用到滑動軸承，特別是對于工作轉(zhuǎn)速高，沖擊和振動都比較大的場合當(dāng)中應(yīng)用是非常廣泛的。4.6.2滾動軸承及類型滾動軸承的顧名思義需要通過零部件之間的滾動接觸來讓零部件進(jìn)行轉(zhuǎn)動。對于普遍使用的滾動軸承來說，它們的標(biāo)準(zhǔn)化能夠?yàn)橐院蟮臋C(jī)械設(shè)計(jì)節(jié)省掉許多的時(shí)間的煩惱。滾動軸承的類別比較多元化，在這里我們根據(jù)軸承受載荷的作用方向來進(jìn)行區(qū)分：通過徑向接觸到的軸承通過向心角接觸到的軸承通過軸向接觸到的軸承4.6.3滾動軸承的失效形式在滾動軸承運(yùn)行工作的同時(shí)，因?yàn)槊總€零部件之間都會有一定的間隙，因此它的受力狀況也會出現(xiàn)不定時(shí)的偏差。在滾動軸承運(yùn)行工作的同時(shí)，它所受到的載荷力也在隨時(shí)發(fā)生改變，滾動體中心的圓周速度能夠作為它頻率變化的參考依據(jù)。假如使用的是角接觸軸承的話，就需要讓下半圈滾動體全部處于受載的工作狀態(tài)當(dāng)中。通過對以往的學(xué)習(xí)以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來說，滾動軸承有兩種不一樣的失效形式，它們分別是疲勞點(diǎn)蝕以及塑性變形。4.6.4軸承的選擇計(jì)算查表，得e=0.234因查表知得計(jì)算軸承的壽命已知球軸承，因工作溫度低于120℃，得=1按公式得所以，選6005深溝球軸承合用同理，可以計(jì)算錐齒輪軸上所選的深溝球軸承6010GB/T276—96也合用。4.6.5校核Ⅱ軸軸承是否滿足工作要求（1）畫軸承的受力簡圖圖5.1軸承的受力圖（2）求軸承徑向支反力、①垂直平面支反力、②水平面支反力、③合成支反力、（3）求兩端面軸承的派生軸向力、（4）確定軸承的軸向載荷、由于因此軸承1被放松：軸承2被放松：（5）算軸承的當(dāng)量載荷、查[3]表13-5：可得：e=0.68查[3]表有：，取得：查[3]表有：，取，得：因?yàn)镻r2（6）校核所選軸承由于兩支承用相同的軸承，故按當(dāng)量動載荷較大的軸承2計(jì)算，滾子軸承的0.68，查[3]表13-6取沖擊載荷系數(shù)1.2，查[3]表13-7取溫度系數(shù)1.0，計(jì)算軸承工作壽命：結(jié)論：選定的軸承合格，軸承型號最終確定為：7209AC。4.7鍵的選擇通過對以往的學(xué)習(xí)以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來說鍵的種類很多，較為常用的鍵聯(lián)結(jié)有平鍵聯(lián)結(jié)、半圓聯(lián)結(jié)和楔鍵聯(lián)結(jié)以及各種花鍵。其中平鍵聯(lián)結(jié)的綜合性能是最好的，主要原因是通過以往的使用總結(jié)，它的結(jié)構(gòu)最為簡單，并且制造起來也非常的節(jié)約成本，易于安裝與拆卸，能夠最大限度的承受載荷帶來的沖擊，因此平鍵聯(lián)結(jié)的使用范圍也是最為廣泛的。半圓聯(lián)結(jié)是由兩個側(cè)面來當(dāng)作工作面的，它作為連鍵聯(lián)結(jié)的話會導(dǎo)致軸的強(qiáng)度變低，所以只適合在傳遞不是很多的扭矩當(dāng)中應(yīng)用。楔鍵聯(lián)結(jié)的使用主要是在大齒輪以及V帶輪上。花鍵聯(lián)結(jié)的應(yīng)用較為安全可靠，在扭矩較大的場合當(dāng)中也能夠靈活應(yīng)用，花鍵聯(lián)結(jié)的導(dǎo)向性能以及對中性能都是很好的，在機(jī)械裝置的制造使用當(dāng)中應(yīng)用頗為廣泛。在對鍵進(jìn)行選擇的同時(shí)要對它的類型以及尺寸上面做最大范圍的考慮，鍵的類型要與鍵聯(lián)結(jié)的結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，鍵的尺寸大小要與規(guī)定的強(qiáng)度以及規(guī)格來思量，其中b表示的是鍵寬，h表示的是鍵高，L表示的是鍵的長度。鍵截面的尺寸大小按照公式來進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。通過對以往的學(xué)習(xí)以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來說錐齒輪軸上的軸頭處選平鍵聯(lián)結(jié)，B型66L=10GB1095-79。4.8鍵聯(lián)結(jié)強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)連接計(jì)算公式：因此有：已知明顯，所以它的強(qiáng)度能夠與本次的設(shè)計(jì)相吻合。4.8.1主動軸上鍵的強(qiáng)度校核大型錐齒輪與軸間的強(qiáng)度校核（1）普通平鍵的頭（類型）根據(jù)軸的直徑D=40mm和輪廓長度L=48mm，參考文獻(xiàn)[3]表6-1，選擇鍵12×8。（2）強(qiáng)度檢查45鋼的關(guān)鍵材料，參考[3]表6-2，容許應(yīng)力[]=100~120MPa。鍵的工作長度為40mm，根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]公式（6-1）不得不擠壓應(yīng)力：<[]，鍵選的合適。車輪與軸之間的粘結(jié)強(qiáng)度校核（1）普通平鍵的頭（類型）根據(jù)D＝25mm軸的直徑，檢查參考[3]表6-1，選擇鍵8x7。（2）強(qiáng)度45鋼的關(guān)鍵材料，核對參考文獻(xiàn)[3]6-2，所以容許應(yīng)力[]=100~120MPa。=50mm的關(guān)鍵工作長度，根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]公式（6-1）壓應(yīng)力：<[]，鍵選的合適。4.8.2從動軸鍵的強(qiáng)度校核檢查離合器和從動軸之間的強(qiáng)度（1）普通平鍵的頭（類型）根據(jù)軸的直徑D=20mm，參考文獻(xiàn)[3]表6-1，選擇鍵6×6。（2）強(qiáng)度檢查45鋼的關(guān)鍵材料，核對參考文獻(xiàn)[3]6-2，所以容許應(yīng)力[]=100~120MPa。=50mm的關(guān)鍵工作長度，根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]公式（6-1）壓應(yīng)力：<[]，鍵選的合適。5咬口機(jī)三維建模5.1SolidWorks三維建模技術(shù)SolidWorks軟件的存在為汽車，交通，航空航天等產(chǎn)業(yè)提供了便利的條件，因此SolidWorks軟件在此類行業(yè)的應(yīng)用生產(chǎn)中使用的規(guī)模也頗為龐大。它除了能夠讓零件在三維空間得以展現(xiàn)，還不缺失二維制圖的的功能，并且與其他三維軟件的兼容措施也不容小覷，除了運(yùn)動仿真的運(yùn)用，還能夠?qū)τ邢拊M(jìn)行相應(yīng)的分析。通過世界上研發(fā)出來的第一臺Windows3dCAD系統(tǒng)為SolidWorks軟件的出現(xiàn)奠定了一定的基礎(chǔ)。CAD技術(shù)的出現(xiàn)為機(jī)械行業(yè)的進(jìn)步與穩(wěn)固發(fā)展也做出了很大的貢獻(xiàn)5.2咬口機(jī)三維建模咬口機(jī)的三維模型如圖5-1所示。圖5-1SolidWorks三維模型建模如下首先選取前基準(zhǔn)面，進(jìn)行草繪。操作過程如下：1、用鼠標(biāo)點(diǎn)擊草繪按鈕，選取前視基準(zhǔn)面繪制草圖。2、繪制好該特征的草圖之后，點(diǎn)擊拉伸按鈕進(jìn)行特征生成，旋轉(zhuǎn)按鈕里面具有參數(shù)選擇的功能，可以設(shè)置厚度，選取不同類型尺寸的生成。同理，其他主要運(yùn)動構(gòu)件的三維模型，方法基本一致，只是使用的特征按鈕不一樣，操作方法基本相同。固定軸如下圖所示。圖5-2固定軸上蓋板的三維模型如圖5-3所示，通過拉伸切除命令得出。圖5-3上蓋板滑塊三維建模如圖5-4所示，通過拉伸切除、陣列命令即可得到。圖5-4滑塊工作臺的模型如圖5-5所示，通過拉伸，陣列掃描命令，即可求得所得模型。圖5-5工作臺出于篇幅有限，其他零件的模型就不再一一贅述，詳見3D圖檔。5.3咬口機(jī)裝配通過對以往的學(xué)習(xí)以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來說在裝配咬口機(jī)的同時(shí)需要對它的每一個零件與之貼合的安裝在一起，不管是角與角之間還是面與面之間，緊密貼合是最為重要的，因此同心軸裝配的好方法就體現(xiàn)了出來。緊接著就是對咬口機(jī)的裝配進(jìn)行詳細(xì)的介紹。在3D軟件當(dāng)中有裝配的界面，需要將零部件放在一邊，能夠方便裝配，在把裝配的文件夾打開，打開之后就需要做如下的操作了：使用鼠標(biāo)點(diǎn)擊新建的按鈕，整體形式選擇的就是一個文件夾，需要再點(diǎn)擊裝配體按鈕，再對裝配的文件進(jìn)行選擇，最后把裝配的頁面打開。通過對以往的學(xué)習(xí)以及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)來說在裝配的同時(shí)，需要經(jīng)常使用同心、重合、距離等相關(guān)的命令，所以需要在整體設(shè)置當(dāng)中將自己較為趁手的快捷鍵設(shè)置好。圖5-6咬口機(jī)6總結(jié)在本次設(shè)計(jì)中，充分考慮了鍍鋅薄鋼板通風(fēng)管道的特性，根據(jù)輥壓成型技術(shù)完成了能加工單立、單平咬口的管道咬口機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，用簡化解析法分析了單立、單平咬口的截面形狀，分析兩種咬口的加工工藝，從而設(shè)計(jì)出了對應(yīng)的輥輪組。再結(jié)合輥輪的工作功率要求和管道的成型速度要求完成電機(jī)的計(jì)算選型，在此基礎(chǔ)上完成工作軸的計(jì)算設(shè)計(jì)，便完成了管道咬口機(jī)的大體設(shè)計(jì)。將兩組輥輪整合完成的管道咬口