畢業(yè)論文-卷板機(jī)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真_第1頁(yè)
畢業(yè)論文-卷板機(jī)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真_第2頁(yè)
畢業(yè)論文-卷板機(jī)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真_第3頁(yè)
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畢業(yè)論文-卷板機(jī)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真_第5頁(yè)
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畢業(yè)設(shè)計(jì)卷板機(jī)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真機(jī)械工程系學(xué)生姓名:學(xué)號(hào):機(jī)械工程系機(jī)械電子工程系部:機(jī)械電子工程專業(yè):指導(dǎo)教師:二零一五年六月誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明:本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的,在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。本人簽名:年月日

畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目:卷板機(jī)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真系部:機(jī)械工程系專業(yè):機(jī)械電子工程學(xué)號(hào):學(xué)生:指導(dǎo)教師(含職稱):1.課題意義及目標(biāo)卷板機(jī)是一種比較成熟、應(yīng)用范圍較廣、對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著比較重要作用的行業(yè)機(jī)械。卷板機(jī)的主要功能是將板材彎曲成筒形、錐形、或者是他們的一部分,以獲得所需要的成型工件。本課題主要是設(shè)計(jì)卷板機(jī)的整體尺寸,選擇合適的動(dòng)力裝置,對(duì)其中主要的零部件進(jìn)行校核計(jì)算,繪制三維圖形,并對(duì)裝配好的卷板機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。2.主要任務(wù)(1)通過(guò)廣泛調(diào)研、查閱文獻(xiàn)、參觀實(shí)習(xí),了解并掌握卷板機(jī)的種類、用途以及工作原理,確定主體設(shè)計(jì)方案。(2)確定卷板機(jī)的尺寸,對(duì)卷板機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。(3)對(duì)卷板機(jī)進(jìn)行三維建模及運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。(4)按時(shí)完成畢業(yè)論文。要求論文論述清楚、文理通順、圖表規(guī)范、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、內(nèi)容完備。遵守紀(jì)律,以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng),按時(shí)完成各項(xiàng)任務(wù)。3.主要參考資料[1]邢偉榮.卷板機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].鍛壓裝備與制造技術(shù),2010-02.[2]王吉龍.美制大型三輥卷板機(jī)液壓及電氣控制系統(tǒng)的改造研究[D].蘭州理工大學(xué)2011.[3]郭屹.大型水平下調(diào)式三輥機(jī)卷板機(jī)的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化[D].太原科技大學(xué).2014.4.進(jìn)度安排設(shè)計(jì)各階段名稱起止日期1查閱文獻(xiàn),了解研究目的意義,完成開題報(bào)告2014.12.01至2014.12.312廣泛閱讀相關(guān)文獻(xiàn),確定設(shè)計(jì)方案2015.01.01至2015.03.103完成卷板機(jī)的整體設(shè)計(jì),完成中期檢查2015.03.11至2015.04.304完成卷板機(jī)的三維建模與運(yùn)動(dòng)仿真2015.05.01至2015.05.155撰寫畢業(yè)論文,準(zhǔn)備答辯2015.05.16至2015.06.10審核人:年月日PAGEIII卷板機(jī)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真摘要:卷板機(jī)是一種比較成熟、應(yīng)用范圍較廣、對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著比較重要作用的行業(yè)機(jī)械。卷板機(jī)的主要功能是將板材彎曲成筒形、錐形、或者是他們的一部分,以獲得所需要的成型工件。主要的種類有兩輥卷板機(jī)、三輥卷板機(jī)和四輥卷板機(jī)。本設(shè)計(jì)為三輥式卷板機(jī)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真,主要內(nèi)容有:對(duì)卷板機(jī)的整體尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì),根據(jù)板材的成型過(guò)程對(duì)電機(jī)進(jìn)行選擇,并對(duì)上、下輥受力分析、剛度校核、強(qiáng)度校核。完成設(shè)計(jì)計(jì)算部分后,制圖并對(duì)其進(jìn)行裝配,最后利用Pro-e對(duì)所設(shè)計(jì)卷板機(jī)進(jìn)行三維建模仿真。關(guān)鍵詞:卷板機(jī),三維建模,運(yùn)動(dòng)仿真DesignandSimulationofPlateBendingMachineAbstract:Platebendingmachineiscomparativelymatureandwidelyappliedandplaysanimportantroleindevelopingeconomytomachineindustry.Themainfunctionofplatebendingmachineisbendingtheplateintocylindric,taper,oronepartofthem.Whichcanacquirethecomponentweneed.Themaintypesofplatebendingmachinearetworoller’s,threeroller’sandfourroller’splatebendingmachine.Thisprojectisthedesignandsimulationofplatebendingmachine.Themaincontentoftheprojectisthatdesigntheoveralldimension,choosesuitableelectromotorby

theformingprocessoftheplateandanalysisthestressoftheupperandlowerroller,andcheckthemstrengthandrigidity.Aftercompletionofcalculate,thenextstepisthatcompletesdrawingandassembling.Finally,3-dimensionmodelingoftheplatebendingmachinearedonebyPro-e.Keywords:Bendingmachine,Dimensionalmodeling,Motionsimulation

目錄1前言 11.1概述 11.2國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 22方案的分析及確定 42.1方案的分析 42.1.1二輥卷板機(jī) 42.1.2三輥卷板機(jī) 52.1.3四輥卷板機(jī) 62.2方案的確定 63傳動(dòng)的確定及計(jì)算 73.1傳動(dòng)方案的確定 73.2傳動(dòng)系統(tǒng)的確定 83.3主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 93.3.1主電機(jī)的選擇和計(jì)算和已知的設(shè)計(jì)參數(shù) 93.3.2分配傳動(dòng)比 203.3.3設(shè)計(jì)輥?zhàn)由系凝X輪傳動(dòng) 203.4上輥的設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核 233.4.1上輥結(jié)構(gòu)及受力圖 233.4.2上輥剛度校核 233.4.3上輥強(qiáng)度校核 243.5下輥的設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核 253.5.1下輥結(jié)構(gòu)及受力圖 253.5.2下輥剛度校核 263.5.3下輥彎曲強(qiáng)度校核 264副傳動(dòng)系統(tǒng)主要部件設(shè)計(jì) 284.1選擇電機(jī) 284.2二級(jí)減速器的選擇 284.2.1蝸輪及與其連接在一起的絲杠螺母的速度 284.2.2傳動(dòng)比的分配和電機(jī)的功率 294.3設(shè)計(jì)絲杠和絲杠螺母螺旋副 304.4設(shè)計(jì)蝸輪和蝸桿機(jī)構(gòu) 314.5軸承的選擇和校核 325裝配體的建模與運(yùn)動(dòng)仿真 345.1卷板機(jī)的建模 345.2卷板機(jī)的裝配 355.3卷板機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真 366結(jié)論 37太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE391前言1.1概述\t"C:/Users/NINI/Desktop/%E4%B8%89%E8%BE%8A%E5%8D%B7%E6%9D%BF%E6%9C%BA%E7%9B%B8%E5%85%B3/report_737013907_2015-5-27-17-44-30/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"機(jī)械行業(yè)是國(guó)民性的產(chǎn)業(yè),掌握著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈,在我國(guó)有著舉足輕重的地位。它是國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈。機(jī)械制造業(yè)是整個(gè)機(jī)械行業(yè)的基礎(chǔ)是整個(gè)工業(yè)的基礎(chǔ),它的任務(wù)是為我國(guó)其他的相關(guān)行業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),為其他的制械造業(yè)提供先進(jìn)的零件及必要的條件。機(jī)械行業(yè)的科技發(fā)展水平也是衡量一個(gè)國(guó)家的工業(yè)實(shí)力的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)他的研究發(fā)展也是為我國(guó)工業(yè)實(shí)力的提高提供必要的條件,所以我們有必要也必須對(duì)它進(jìn)行一定的研究。三輥卷板機(jī)是對(duì)材料進(jìn)行所需弧度彎曲加工,從而達(dá)到對(duì)板料的彎度要求。\t"C:/Users/NINI/Desktop/%E4%B8%89%E8%BE%8A%E5%8D%B7%E6%9D%BF%E6%9C%BA%E7%9B%B8%E5%85%B3/report_737013907_2015-5-27-17-44-30/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"它對(duì)機(jī)械行業(yè)的影響可以說(shuō)是巨大的,在日常生活中到處都能看見卷板機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的彎曲鋼材。只要卷板機(jī)的發(fā)展得到很大的提升,那整個(gè)機(jī)械行業(yè)甚至工業(yè)都會(huì)將得到巨大的發(fā)展,為我國(guó)的工業(yè)的前進(jìn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。\t"C:/Users/NINI/Desktop/%E4%B8%89%E8%BE%8A%E5%8D%B7%E6%9D%BF%E6%9C%BA%E7%9B%B8%E5%85%B3/report_737013907_2015-5-27-17-44-30/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"卷板機(jī)的種類特別多,在國(guó)內(nèi)的分類如下:(1)特殊用途卷板機(jī);(2)二輥卷板機(jī);(3)三輥卷板機(jī);(4)四輥卷板機(jī)\t"C:/Users/NINI/Desktop/%E4%B8%89%E8%BE%8A%E5%8D%B7%E6%9D%BF%E6%9C%BA%E7%9B%B8%E5%85%B3/report_737013907_2015-5-27-17-44-30/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"。我國(guó)卷板機(jī)使用的事機(jī)械傳動(dòng)并且這種方式在我國(guó)已有了幾十年的歷史,因?yàn)槠涔ぷ鞣绞奖容^簡(jiǎn)單造價(jià)也比較便宜,比較容易制造與生產(chǎn)。但在有的場(chǎng)合機(jī)械傳動(dòng)這種方式也不怎么適用,特別是在電機(jī)功率大導(dǎo)致電壓浮動(dòng)大時(shí),所以這時(shí)一般就使用液壓式的傳動(dòng),這種方式也有其優(yōu)點(diǎn)。所以近年來(lái)就有把機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)聯(lián)合起來(lái)的方式,運(yùn)用這種方法可以結(jié)合兩種傳動(dòng)的特性優(yōu)點(diǎn)讓卷板機(jī)的性能得到很大的提升。卷板機(jī)的卷板方式\t"C:/Users/NINI/Desktop/%E4%B8%89%E8%BE%8A%E5%8D%B7%E6%9D%BF%E6%9C%BA%E7%9B%B8%E5%85%B3/report_737013907_2015-5-27-17-44-30/PaperPass-VIP%E4%B8%93%E4%B8%9A%E7%89%88-%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"國(guó)內(nèi)外一般都是采用冷卷方法居多。這種方法的精度很高,方法還比較簡(jiǎn)單,比較經(jīng)濟(jì),對(duì)成本的降低也會(huì)有很大的幫助。但是對(duì)材料的要求也相對(duì)放比較嚴(yán)格,材料的性能一定要達(dá)到規(guī)定的要求,不然無(wú)法達(dá)到預(yù)期的結(jié)果,有些不允許冷卷的板料,由于熱的剛性太差,就只能采用溫卷的方法。1.2國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展我國(guó)的經(jīng)濟(jì)在家加入世貿(mào)經(jīng)濟(jì)后,開始步入了高峰,世貿(mào)的加入對(duì)我國(guó)各個(gè)行業(yè)的影響都不可忽視,當(dāng)然對(duì)于我國(guó)的工業(yè)也起著巨大的重用,讓卷板的發(fā)展步入了一個(gè)新的時(shí)期。我國(guó)對(duì)于卷板機(jī)的需求也越來(lái)越多,對(duì)于卷板機(jī)周邊的產(chǎn)品也起到了帶頭發(fā)展的重用,走上了以卷板機(jī)為核心,一起發(fā)展的道路。在2010年,我國(guó)卷板機(jī)的的使用量和產(chǎn)量都排在了全球前二的位置。而關(guān)于卷板機(jī)的發(fā)展我國(guó)也將會(huì)投入更多的財(cái)力物力,因?yàn)檫^(guò)于卷板機(jī)的市場(chǎng)將會(huì)越來(lái)越越緊張,人們對(duì)卷板的設(shè)備要求也越來(lái)越高了,所以我們必須在此方向投入更多的力量,才不會(huì)被淘汰,不但要在量上占據(jù)領(lǐng)先位置,而且在質(zhì)上也要做到排頭兵的位置。現(xiàn)在外國(guó)的許多公司都看準(zhǔn)了中國(guó)卷板機(jī)市場(chǎng),都準(zhǔn)備著躍躍欲試,而在我國(guó),國(guó)家也對(duì)此有著高度的重視,不但國(guó)資委為此特別提出政策,各個(gè)地方政府也響應(yīng)著國(guó)家的號(hào)召,紛紛對(duì)此進(jìn)行著投資,民間的投資者也紛紛對(duì)此進(jìn)行準(zhǔn)備著,這一切都是源于卷板機(jī)的巨大利益。主要是卷板機(jī)的發(fā)展能給整個(gè)工業(yè)各個(gè)方面的裝備設(shè)施,帶來(lái)巨大的前景,為其他的行業(yè)也帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)會(huì),牽涉到我國(guó)整個(gè)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。所以我們必須要花費(fèi)更多的力量與心思在這方面,為我國(guó)的工業(yè)帶來(lái)新的力量,讓他在整個(gè)工業(yè)經(jīng)濟(jì)里起到帶頭的作用,帶來(lái)新的經(jīng)濟(jì)繁榮。機(jī)床模具最大的市場(chǎng)就是卷板機(jī)的制造業(yè)。其中百分之七十的都是用于卷板機(jī)相關(guān)行業(yè)的,這種帶動(dòng)其他行業(yè)發(fā)展的能力,是卷板機(jī)獨(dú)有的,為其發(fā)展帶來(lái)許多的好處,這也是其他行業(yè)各個(gè)方面看好他,重視他的原因。從目前的發(fā)展情況來(lái)看,由于卷板機(jī)的發(fā)展為其他行業(yè)帶來(lái)的發(fā)展的是巨大的,特別是在工業(yè)的其他方面,這種趨勢(shì)是顯而易見的。對(duì)這些行業(yè)的發(fā)展,將為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)起到一個(gè)的巨大的重用,反過(guò)來(lái)說(shuō)這些行業(yè)的發(fā)展也會(huì)反過(guò)來(lái)刺激著整個(gè)工業(yè)的發(fā)展,對(duì)卷板的要求也將越來(lái)越高。卷板機(jī)制造業(yè)的市場(chǎng)無(wú)疑是很大的,就我知道,每年70%的進(jìn)口設(shè)備都是用于卷板機(jī),同時(shí)也是由于它的廣泛應(yīng)用,促進(jìn)了焊接、檢測(cè)以及材料應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域的快速發(fā)展。我們不得不相信在為來(lái)的工業(yè)發(fā)展中,卷板機(jī)將會(huì)得到更好的利用。它可以節(jié)約大量的人力物力用以彎曲鋼板。可以說(shuō)是不可缺少的高效機(jī)械。

2方案的分析及確定2.1方案的分析通過(guò)查閱各種資料對(duì)卷板機(jī)的種類和作用進(jìn)行詳細(xì)的了解之后,首先對(duì)卷板機(jī)的選型做優(yōu)缺點(diǎn)分析,然后選擇適合自己實(shí)際情況的方案進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)?,F(xiàn)在對(duì)卷板機(jī)的分型對(duì)比如下:2.1.1二輥卷板機(jī)圖2.1二輥卷板機(jī)的工作簡(jiǎn)圖如圖2.1所示,二輥卷板機(jī)由上、下兩條輥輪組成。其上輥可以上下移動(dòng),為加料、加工做準(zhǔn)備。當(dāng)下輥旋轉(zhuǎn)時(shí),上輥對(duì)板料施加壓力壓入下輥彈性層及送進(jìn)板料在壓力作用下,壓人下輥的彈性層中,使下輥發(fā)生彈性變形。從而產(chǎn)生反作用力,使板料貼緊上輥并發(fā)生型變,達(dá)到彎曲板料的目的。二輥卷板機(jī)具有的優(yōu)點(diǎn):(1)不需要對(duì)板料進(jìn)行預(yù)彎成型,加工的速度也比較快;(2)結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單,易于公司大批量的制造,非常便于操作;(3)在一次成形過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)較高的精度;(4)不容易產(chǎn)生折皺,不易在板料表面產(chǎn)生劃痕。其缺點(diǎn):(1)板料的不同對(duì)卷板機(jī)上輥要求多,只能小批量生產(chǎn);(2)能加工的板料厚度不能過(guò)高,這就對(duì)加工板料產(chǎn)生了局限性。2.1.2三輥卷板機(jī)(1)對(duì)稱三輥卷板機(jī)如圖2.2所示,該圖左為機(jī)械三輥對(duì)稱卷板機(jī)工作簡(jiǎn)圖。工作時(shí),上輥由蝸輪蝸桿傳動(dòng)做上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行添料,加工等工作;下輥由主電機(jī)經(jīng)減速器獲得扭矩,使得板料在機(jī)器內(nèi)來(lái)回運(yùn)動(dòng)均勻加工。機(jī)械三輥對(duì)稱卷板機(jī)具有的優(yōu)點(diǎn):①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于制造、維修;②投資相對(duì)較??;③形成較為準(zhǔn)確。其缺點(diǎn):板料剩余直邊難以消除需要借助其他設(shè)備進(jìn)行預(yù)彎。圖2.2三輥卷板機(jī)的工作簡(jiǎn)圖(2)不對(duì)稱三輥卷板機(jī)如圖2.2所示,該圖右為機(jī)械三輥非對(duì)稱式卷板機(jī)。工作時(shí),下輥上下運(yùn)動(dòng)方便板料的添加和加工。上輥為主傳動(dòng),上輥和下輥用齒輪嚙合,使得下輥也成為主傳動(dòng)形式,這也是與機(jī)械三輥對(duì)稱式卷板機(jī)最大的區(qū)別。機(jī)械三輥非對(duì)稱式卷板機(jī)具有的優(yōu)點(diǎn):①具有預(yù)彎和卷圓功能,剩余邊小;②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修方便。其缺點(diǎn):①板料需要掉頭彎邊,不易于加工操作;②機(jī)械彎曲板料能力較弱;③卷制板料較薄。2.1.3四輥卷板機(jī)圖2.3四輥卷板機(jī)的工作簡(jiǎn)圖如圖2.3所示,該圖為四輥卷板機(jī)的工作簡(jiǎn)圖。工作時(shí)下輥上下運(yùn)動(dòng),協(xié)助機(jī)構(gòu)夾緊板料,上輥是有主電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)是板料在設(shè)備內(nèi)勻速運(yùn)動(dòng),達(dá)到較好的變型效果,它的側(cè)輥也可以上下運(yùn)動(dòng),從而達(dá)到彎曲板料的效果。四輥卷板機(jī)的優(yōu)點(diǎn):(1)板料對(duì)中比較方便;(2)設(shè)備自身具有預(yù)彎功能;(3)功能強(qiáng)大。其缺點(diǎn):(1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不易于修理;(2)難以操作;(3)費(fèi)用相對(duì)比較貴。2.2方案的確定通過(guò)對(duì)比各類卷板機(jī)的加工性能、優(yōu)缺點(diǎn)及結(jié)合自己了解到的市場(chǎng)需求方向,綜合以上對(duì)卷板機(jī)的了解我決定選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于制造、維修、投資相對(duì)較小、形成較為準(zhǔn)確的機(jī)械對(duì)稱三輥卷板機(jī)成為我的設(shè)計(jì)方案。

3傳動(dòng)的確定及計(jì)算3.1傳動(dòng)方案的確定(1)齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)是人們使用范圍最廣泛的一種。它的傳動(dòng)效率高達(dá)90%以上,是所有傳動(dòng)方式中最高的。而且齒輪的生產(chǎn)也便于模型化,符合要求的產(chǎn)品具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,再加上齒輪使用時(shí)間長(zhǎng),在工作過(guò)程種不易損壞,所以在設(shè)計(jì)中采用此種傳動(dòng)方式作為減速裝置。齒輪式傳動(dòng)工作原理圖如圖3.1所示。圖3.1齒輪傳動(dòng)工作原理圖(2)蝸輪蝸桿傳動(dòng)蝸輪蝸桿傳動(dòng)如圖3.2所示。蝸輪蝸桿傳動(dòng)能得到比較大的傳動(dòng)比,而且結(jié)構(gòu)緊湊,在兩交錯(cuò)軸之間傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的方向,在空間上垂直。這種傳動(dòng)方式噪聲很小,傳動(dòng)平穩(wěn)。而且此傳動(dòng)避免了液壓式傳動(dòng)漏油的缺陷和手調(diào)試調(diào)節(jié)的不便,所以設(shè)計(jì)中采用蝸輪蝸桿的傳動(dòng)方案。圖3.2蝸輪蝸桿傳動(dòng)簡(jiǎn)圖3.2傳動(dòng)系統(tǒng)的確定(1)主傳動(dòng)系統(tǒng)的確定主傳動(dòng)系統(tǒng)為電動(dòng)機(jī)提供轉(zhuǎn)矩,電動(dòng)機(jī)伸出軸與減速器軸通過(guò)聯(lián)軸器連接,經(jīng)過(guò)三級(jí)減速器,由減速器的輸出軸末端的齒輪與兩下輥上的齒輪嚙合,帶動(dòng)兩個(gè)下輥轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)提供動(dòng)力。主傳動(dòng)系統(tǒng)工作簡(jiǎn)圖如圖3.3所示。圖3.3主傳動(dòng)工作簡(jiǎn)圖(2)副傳動(dòng)系統(tǒng)的確定副傳動(dòng)系統(tǒng)的主要作用是使上輥?zhàn)錾颠\(yùn)動(dòng),電動(dòng)機(jī)伸出軸通過(guò)聯(lián)軸器傳遞到二級(jí)減速器上,經(jīng)過(guò)減速器,伸出軸通過(guò)聯(lián)軸器連接到蝸桿上,蝸輪蝸桿配合帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng),蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)鍵帶動(dòng)絲杠螺母轉(zhuǎn)動(dòng),絲杠和絲杠螺母旋合,使絲杠做升降運(yùn)動(dòng)。副傳動(dòng)系統(tǒng)工作簡(jiǎn)圖如圖3.4所示。圖3.4副傳動(dòng)工作簡(jiǎn)圖

3.3主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3.1主電機(jī)的選擇和計(jì)算和已知的設(shè)計(jì)參數(shù)(1)加工板料:屈服強(qiáng)度:抗拉強(qiáng)度:輥材型號(hào):50Mn屈服強(qiáng)度:抗拉強(qiáng)度:硬度:板厚:板寬:滾筒與板料間的滑動(dòng)摩擦系數(shù):滾筒與板料間的滾動(dòng)摩擦系數(shù):無(wú)油潤(rùn)滑軸承的滑動(dòng)摩擦系數(shù):板料截面形狀系數(shù):板料相對(duì)強(qiáng)化系數(shù):板料彈性模量:卷板速度:(2)卷板機(jī)基本參數(shù)的確定下輥中心矩:上輥的直徑:下輥的直徑:上輥軸的直徑:下輥軸的直徑:最小卷圓直徑:筒體回彈前的直徑:其中為常數(shù),(3)主電機(jī)功率的確定在卷制板料的過(guò)程中,板料在不同的成型階段,板料的變形量不同,促使板料進(jìn)一步的變形所需要的力的大小不同,即所需要電動(dòng)機(jī)的功率也會(huì)不相同,按照板料的變形過(guò)程,分四次成形過(guò)程來(lái)計(jì)算確定主電機(jī)的功率:eq\o\ac(○,1)板料變形到40%時(shí)的基本參數(shù)為:板料從開始彎曲是的彎矩為:上式中的W是板料的抗彎截面模量:eq\o\ac(○,2)板料彎曲到其完全變形40%時(shí)的最大彎矩為:eq\o\ac(○,3)上輥的受力為:eq\o\ac(○,4)下輥的受力為:eq\o\ac(○,5)從卷板開始到卷制板料彎曲到其完全變形的40%所消耗的彎矩為:eq\o\ac(○,6)從卷制板料開始到其完全變形的40%,消耗在摩擦上的阻矩為:eq\o\ac(○,7)板料在松緊過(guò)程中的阻矩為:eq\o\ac(○,8)在軸承中拉力引起的摩擦阻矩為:eq\o\ac(○,9)卷板機(jī)在送進(jìn)板料過(guò)程中的力矩為:eq\o\ac(○,10)卷板機(jī)在卷板時(shí)板料材不發(fā)生打滑的條件為:由以上的計(jì)算可知,,所以滿足板料不打滑的條件,合乎要求。eq\o\ac(○,11)驅(qū)動(dòng)力矩為:eq\o\ac(○,12)驅(qū)動(dòng)功率N為:(4)板料成形70%時(shí)eq\o\ac(○,1)板料彎曲到其完全成形的70%時(shí)的基本參數(shù)為eq\o\ac(○,2)卷板機(jī)卷制板料到時(shí)的最大彎矩M0.7為:eq\o\ac(○,3)上輥受力為:eq\o\ac(○,4)下輥受力為:eq\o\ac(○,5)卷板機(jī)卷制板料到過(guò)程中,消耗的彎矩為:eq\o\ac(○,6)卷制板料過(guò)程中消耗在摩擦的阻矩為:eq\o\ac(○,7)板料在送進(jìn)過(guò)程中的摩擦阻矩為:eq\o\ac(○,8)卷制板料使拉力在軸承中引起的摩擦阻矩為:eq\o\ac(○,9)卷板機(jī)在送進(jìn)板料過(guò)程中的力矩為:eq\o\ac(○,10)卷板機(jī)在卷板過(guò)程中板料不發(fā)生打滑的條件為:通過(guò)以上的計(jì)算可以看出,,滿足不打滑的條件,合乎要求。eq\o\ac(○,11)卷板機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩為:eq\o\ac(○,12)驅(qū)動(dòng)功率N為:(5)卷制板料到其完全變形的90%時(shí):eq\o\ac(○,1)板料變形到90%的基本參數(shù)為:eq\o\ac(○,2)板料變形到90%時(shí)的最大彎矩為:eq\o\ac(○,3)上輥的受力為eq\o\ac(○,4)下輥的受力為:=eq\o\ac(○,5)消耗在變形上的扭力矩為:eq\o\ac(○,6)消耗在摩擦上的阻力矩為:eq\o\ac(○,7)板料在送進(jìn)過(guò)程中的阻力矩為:eq\o\ac(○,8)拉力在軸承中所引起的阻力矩為:eq\o\ac(○,9)卷板機(jī)在運(yùn)料過(guò)程中的力矩為:eq\o\ac(○,10)卷板機(jī)工作時(shí)板料不發(fā)生打滑的條件為:通過(guò)以上計(jì)算可知:,滿足不打滑的條件,合乎要求。eq\o\ac(○,11)驅(qū)動(dòng)力矩為:=eq\o\ac(○,12)驅(qū)動(dòng)功率為:(6)板料完全成形時(shí)(成形100%):eq\o\ac(○,1)卷板機(jī)卷制板料變形到100%時(shí)的基本參數(shù)為:eq\o\ac(○,2)卷板機(jī)卷制板料變形到100%時(shí)的最大彎矩M1.0為:eq\o\ac(○,3)上面輥?zhàn)拥氖芰椋篹q\o\ac(○,4)下面輥?zhàn)邮芰椋篹q\o\ac(○,5)卷板機(jī)卷制板料變形到100%過(guò)程中消耗在變形上的最大彎矩為:eq\o\ac(○,6)卷板機(jī)卷制板料過(guò)程中消耗在摩擦的阻矩為:eq\o\ac(○,7)卷制板料時(shí)板料在送進(jìn)過(guò)程中的摩擦阻矩為:eq\o\ac(○,8)卷制板料時(shí)拉力在軸承中引起的摩擦阻矩為:eq\o\ac(○,9)卷板機(jī)卷板時(shí)板料在送進(jìn)過(guò)程時(shí)的力矩為:eq\o\ac(○,10)卷板機(jī)卷板時(shí)板料不發(fā)生打滑的條件為:由以上的計(jì)算可知,,滿足板料不打滑的條件,合乎要求。eq\o\ac(○,11)驅(qū)動(dòng)力矩為:eq\o\ac(○,12)驅(qū)動(dòng)功率為:綜上所述,現(xiàn)將計(jì)算結(jié)果匯總?cè)绫?.1所示。

表4.1卷板過(guò)程板料受力計(jì)算結(jié)果成形量計(jì)算結(jié)果40%70%90%100%簡(jiǎn)體的直徑(mm)1266.518723.724562.897506.607簡(jiǎn)體的曲率半徑(mm)639.259367.862287.449259.304板料初始變形彎矩1.692×107村料受到的最大變形彎矩M()1.815×1071.905×1071.995×107上輥的受力(N)2.325×1052.606×1052.848×105下輥的受力(N)1.197×1051.400×1051.610×105板料變形彎矩()3.292×1062.576×1068.971×105摩擦阻力轉(zhuǎn)矩1.993×1062.650×1062.972×106材料送進(jìn)過(guò)程中的摩擦阻力扭矩1.382×1061.558×106拉力引起摩擦扭矩1.519×1051.440×1058.431×1044.674×1064.134×1062.624×106總的力矩5.171×1066.060×1066.955×106驅(qū)動(dòng)力矩6.543×1066.784×1065.584×106驅(qū)動(dòng)功率N(kW)8.7549.2788.000(7)確定主電動(dòng)機(jī)由以上所列表格可知,成形量為其完全變形的70%時(shí),所需要的驅(qū)動(dòng)功率最大,為9.278kW,同時(shí)考慮到電動(dòng)機(jī)安全系數(shù)的影響,選擇電動(dòng)機(jī)的功率為11kW。根據(jù)所需電動(dòng)機(jī)的容量和轉(zhuǎn)速,同時(shí)考慮到卷板機(jī)的工作要求,并且需要一定的經(jīng)濟(jì)性,參考資料如何正確選用電動(dòng)機(jī)[3]選擇的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為:Y180L-8。其基本參數(shù)為N=11kWr=730r/min3.3.2分配傳動(dòng)比選擇通用減速器應(yīng)根據(jù)使用條件、工作環(huán)境、類型規(guī)格等次序進(jìn)行。由以上的計(jì)算可知,傳動(dòng)比較大,二級(jí)減速器不能滿足要求,通過(guò)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]可得,選用的減速器為ZSY型,基本的參數(shù)為:A=896mm,B=280mm,H=214,,,,所選用的三級(jí)齒輪,分配給每一級(jí)相應(yīng)的傳動(dòng)比,安照先小后大的原則,選定的傳動(dòng)比為:,,。為了制造的方便,三級(jí)傳動(dòng)齒輪選擇同樣的模數(shù):m=4。三級(jí)減速器如圖3.5所示。圖3.5三級(jí)減速器3.3.3設(shè)計(jì)輥?zhàn)由系凝X輪傳動(dòng)傳動(dòng)比為:由于減速器伸出軸與輥?zhàn)由系凝X輪嚙合運(yùn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速較小,所選取齒輪的傳動(dòng)方式為開式齒輪傳動(dòng)。主要的參數(shù)為:傳動(dòng)比小齒輪的轉(zhuǎn)速傳遞的功率(1)齒輪的材料小齒輪和大齒輪都采用鋼材料,進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,硬度為。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]上表格可知,,查表選擇齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)為,選擇其彎曲疲勞安全系數(shù)為。(2)齒輪的強(qiáng)度校核對(duì)于開始傳動(dòng)的齒輪,齒輪的主要失效形式是齒面磨損,發(fā)生齒面磨損后,使得齒面厚度減小,結(jié)果往往容易導(dǎo)致齒根發(fā)生折斷現(xiàn)象,故需要按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]得到齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為:確定齒輪的加工精度為級(jí),選取載荷系數(shù)取為,齒寬系數(shù)取為作用在小齒輪上的轉(zhuǎn)矩為:取小齒輪的齒數(shù)為:,則查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[1],取齒形系數(shù)為:,應(yīng)力修正系數(shù)為:,現(xiàn)對(duì)模數(shù)進(jìn)行圓整,取模數(shù)(3)齒輪幾何尺寸的計(jì)算齒輪的分度圓直徑:中心距為:齒輪齒寬的選擇:根據(jù)小齒輪的齒寬要大于大齒輪的齒寬的原則,現(xiàn)在選擇小齒輪的齒寬為,大齒輪的齒寬為。小齒輪三維圖如圖3.6所示。圖3.6小齒輪大齒輪三維圖如圖3.7所示。圖3.7大齒輪3.4上輥的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核3.4.1上輥結(jié)構(gòu)及受力圖通過(guò)以上的計(jì)算可知看出,上輥的最大受力為:下輥的最大受力為:對(duì)上輥進(jìn)行分析受力如圖3.8所示。圖3.8上輥受力分析圖3.4.2上輥剛度校核上輥的撓度為:下面確定以上公式中的各參數(shù):(為截面的軸慣性矩),,代入公式得:而通過(guò)以上的計(jì)算可這,所以上輥滿足剛度要求,可以安全使用。3.4.3上輥強(qiáng)度校核危險(xiǎn)截面為、、,、一樣,且,所以只需校核、處:Ⅰ:上式中的W為抗彎截面系數(shù):Ⅱ:強(qiáng)度在安全使用范圍之內(nèi),可以放心使用。3.5下輥的設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核3.5.1下輥結(jié)構(gòu)及受力圖下輥的受力分析如圖3.9所示。

圖3.9下輥受力分析圖下輥的受力為:主電機(jī)齒輪嚙合的效率為:聯(lián)軸器的效率為:軸承的效率為:總的傳動(dòng)效率為:卷板的速度為:,下輥的轉(zhuǎn)速為:下輥上的轉(zhuǎn)矩為:3.5.2下輥剛度校核撓度的計(jì)算公式為:I為橫截面的軸慣性矩:下輥的最大受力為:,彈性系數(shù)為:,撓度為:通過(guò)以上的計(jì)算可知,故輥?zhàn)臃弦?,可以安全使用?.5.3下輥彎曲強(qiáng)度校核由上書的受力圖可知彎曲強(qiáng)度最危險(xiǎn)截面在Ⅱ和Ⅲ處,對(duì)于Ⅱ處:(式中的),計(jì)算安全系數(shù):,安全系數(shù)大于1,可以放心使用。Ⅲ處:計(jì)算安全系數(shù),安全系數(shù)合乎要求,可以放心使用。

4副傳動(dòng)系統(tǒng)主要部件設(shè)計(jì)4.1選擇電機(jī)(1)上輥升降系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)功率為:上輥升降系統(tǒng)的效率為:上式中:——絲杠和絲杠螺母之間的效率,按照其自鎖的效率選為0.45——蝸桿蝸輪之間的效率選為0.7——二級(jí)減速器的效率選為0.8(2)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)功率為:根據(jù)計(jì)算所得到的驅(qū)動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速,并且考慮到功耗的影響,查如何正確使用電動(dòng)機(jī)[3]選擇的電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為:Y132M-8型號(hào)三相異步電動(dòng)機(jī)。其基本參數(shù)為N=3kWr=710r/min4.2二級(jí)減速器的選擇蝸輪及與其連接在一起的絲杠螺母的速度總的傳動(dòng)比為:4.2.2傳動(dòng)比的分配和電機(jī)的功率輸入效率:聯(lián)軸器的效率為:軸承的效率為:輸入軸:==中間軸:==輸出軸:==按照以上計(jì)算所得出的數(shù)據(jù),二級(jí)減速器的使用條件,類型,規(guī)格,經(jīng)濟(jì)性等要求,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[1],選用的二級(jí)減速器的類型為:ZLY160型減速器,基本的參數(shù)為:,,,如圖4.1所示。圖4.1二級(jí)減速器設(shè)計(jì)絲杠和絲杠螺母螺旋副上輥的升降系統(tǒng)為電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、二級(jí)減速器、蝸輪蝸桿、絲杠和絲杠螺桿螺旋副,動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)提供,通過(guò)一步步的傳遞,最后到絲杠,并且要求絲杠有自鎖功能,故絲杠螺母副選用梯形螺紋。螺桿需要承受較大的拉力,并且還要具有一定的抗壓能力,故選用的材料為鋼,需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理以增加其性能,強(qiáng)度為,,而與螺桿相配合的螺母則采用球墨鑄鐵,其許用剪切應(yīng)力為:(1)計(jì)算螺紋直徑及其螺距單根絲杠所能夠承受的最大壓力為:在上式中,,取;根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,取螺母的高度為:螺距為:(式中n的值小于10~12)壓頂?shù)母叨葹椋和饴菁y大徑為:選取的梯形螺紋的型號(hào)為:基本牙型的高度為:牙頂?shù)拈g隙為:外螺紋的牙高為:內(nèi)螺紋的牙高為:外螺紋的小徑為:內(nèi)螺紋的小徑為:外螺紋的大徑為:牙根部的寬度為:(2)絲杠與絲杠螺母副螺紋的自鎖特性當(dāng)量摩擦角為:通過(guò)以上的計(jì)算可知,,所以梯形螺紋具有自鎖功能。4.4設(shè)計(jì)蝸輪和蝸桿機(jī)構(gòu)(1)選用漸開線齒輪,蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為:根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)[2]里244頁(yè)表11-1選用推薦值蝸桿頭數(shù)齒輪齒數(shù)(2)蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)傳動(dòng)比為:蝸桿轉(zhuǎn)速:傳遞功率為:eq\o\ac(○,1)蝸桿類型的選擇:選用漸開線蝸桿。eq\o\ac(○,2)蝸輪蝸桿材料的選擇:蝸桿選用45鋼制造,需要經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理,并且要求齒面光潔并且具有較高的硬度,蝸輪的材料采用鑄錫磷青銅(ZCuSn10P1),同時(shí)考慮到蝸輪尺寸較大、經(jīng)濟(jì)性的要求,青銅僅用于蝸輪齒圈的制造,而蝸輪芯部則用鑄鐵HT100制造。蝸桿如圖4.2所示。圖4.2蝸桿蝸輪如圖4.3所示。圖4.3蝸輪

(3)蝸輪輸出轉(zhuǎn)矩的計(jì)算粗略計(jì)算:作用在蝸輪上的力矩為:軸承的選擇和校核蝸桿的轉(zhuǎn)矩為:蝸輪的轉(zhuǎn)矩為:下面計(jì)算蝸輪蝸桿所受的各力的大?。核栌?jì)算的力有:軸向力,圓周力,徑向力根據(jù)以上計(jì)算的各力來(lái)計(jì)算蝸輪所承受的最大的力為:查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[1],選取的深溝球軸承為:6010,預(yù)期壽命為:基本的尺寸為:,,,基本額定動(dòng)載荷為:,基本額定靜載荷為:軸承的校核根據(jù)深溝球軸承的壽命計(jì)算公式:查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[1],溫度系數(shù)取為1.0,軸承所承受的載荷為:,軸承的轉(zhuǎn)速為,對(duì)于球軸承,將以上數(shù)據(jù)代入公式進(jìn)行計(jì)算可得:由以上的計(jì)算可以看出,,滿足軸承的使用要求,即蝸桿上所用的軸承6010合乎要求,可是安全使用。

5裝配體的建模與運(yùn)動(dòng)仿真 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我所采用的建模和運(yùn)動(dòng)仿真三維軟件是Pro-e,Pro-e軟件是目前國(guó)際上專業(yè)設(shè)計(jì)人員使用最先進(jìn)的,廣泛的,具有多種功能的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)仿真軟件。其技術(shù)創(chuàng)新符合現(xiàn)代前沿技術(shù)發(fā)展的潮流。該軟件具有以下幾個(gè)特點(diǎn):創(chuàng)新、簡(jiǎn)單易學(xué)、操作方便和運(yùn)行穩(wěn)定。并且能夠很好的與第三方軟件進(jìn)行集成應(yīng)用。卷板機(jī)的建模根據(jù)cad裝配圖,利用Pro-e繪制三維模型。Pro-e的操作界面色彩豐富,命令直觀、簡(jiǎn)單易懂、易于操作、上手速度快,能夠讓初學(xué)在很短的時(shí)間內(nèi)熟悉其操作環(huán)境;其完全中文的操作環(huán)境,并且文件可以保存成含有漢字的文件名,為其應(yīng)用者提供很大的方便。同時(shí),用Pro-e所做的三維實(shí)體、裝配和工程圖具有關(guān)聯(lián)性,如果其中一方的尺寸發(fā)生了變化,那么其他兩個(gè)的相關(guān)尺寸也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變,這為圖形的修改提供了很大的益處。左支架建模如圖5.1所示。圖5.1左支架的建模5.2卷板機(jī)的裝配裝配的主要思路有自下而上的設(shè)計(jì)和自上而下的設(shè)計(jì),自下而上的設(shè)計(jì)是先將零件在三維建模中建成單個(gè)的零件,然后在裝配體的環(huán)境下,導(dǎo)入零件圖,根據(jù)裝配的要求,按照一定的約束條件配合條件,組合成裝配體。自上而下的設(shè)計(jì),是在裝配的環(huán)境下,根據(jù)所需要的組件的尺寸、類型定出所需要的三維實(shí)體,再通過(guò)對(duì)裝配的編輯命令,建出所需要的零件。兩中裝配方法各有不同的特點(diǎn),可以根據(jù)自己的使用習(xí)慣來(lái)選擇,而在設(shè)計(jì)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)者用的較多的是將兩者結(jié)合起來(lái)使用,這樣可以大大提高工作的效率。此次裝配中除了自定義的剛性連接之外,還需要加入銷釘連接、滑動(dòng)桿連接為運(yùn)動(dòng)仿真做好準(zhǔn)備。如圖5.2所示。圖5.2卷板機(jī)的裝配卷板機(jī)的運(yùn)動(dòng)仿真在虛擬卷板機(jī)設(shè)計(jì)時(shí),為了能夠在虛擬的環(huán)境中模擬現(xiàn)實(shí)中的機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng),需要在建立模型后用一些虛擬

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