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1、機(jī)械彎管機(jī)設(shè)計(jì)摘 要 隨著工業(yè)社會(huì)的發(fā)展，各式各樣的家電，交通工具等工業(yè)產(chǎn)品得到了更大范圍的普及，隨著這些產(chǎn)品多樣化的發(fā)展，相應(yīng)的非標(biāo)準(zhǔn)零部件的需求也越來越大。彎管機(jī)作為一種針對管件成型而被設(shè)計(jì)制造的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，在以后的工業(yè)發(fā)展中的作用正在慢慢凸現(xiàn)出來。設(shè)計(jì)出符合不同作用需要同時(shí)維護(hù)方便，經(jīng)濟(jì)的彎管機(jī)顯得更為重要。彎管機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在整個(gè)彎管機(jī)的設(shè)計(jì)中舉足輕重，本文將詳細(xì)論述機(jī)械彎管機(jī)設(shè)計(jì)過程，同時(shí)畫出了必要的零部件圖以及裝配圖。此彎管機(jī)采用滾彎式彎管原理，采用異步電機(jī)提供動(dòng)力，同時(shí)配有蝸輪蝸桿減速器，足以滿足小型作坊企業(yè)的生產(chǎn)需要。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：彎管機(jī)；非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；滾彎式原理The

2、 design of Pipe bending machineAbstract With the development of industrial society,Every kind of home appliances, vehicles and other industrial products by the popularity of a wider range of.With the development of the diversified products,non standard parts corresponding demand is also growing.For

3、pipe forming and design of non-standard equipment manufacturing as the pipe bending machine, in the future development of industry is slowly emerged.Design to meet the different needs and convenient maintenance, bender economy is more important. Bender design in the design of consequence in the bend

4、ing machine.In this paper, the design process in detail small simple bender mechanism.At the same time to draw the necessary spare parts diagram and transmission assembly drawing.This pipe bending machine with bending type bender principle, the use of asynchronous motor to provide power, at the same

5、 time with the worm gear reducer, enough to meet the need of the production of small workshops of enterprises. Key words: Pipe bending machine;Non standard equipment;Mechanism Design;Roll type principle.目 錄摘摘 要要 .IAbstract. II1 緒緒 論論.11.1 課題的研究背景.11.2 課題的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀.21.3 課題設(shè)計(jì)的方向以及意義.32 總體設(shè)計(jì)方案的擬定總體設(shè)計(jì)方案的

6、擬定.52.1 彎管機(jī)的基本原理與選擇.53 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).83.1 工件的工藝分析.83.2 彎曲力矩的計(jì)算.83.3 選取電動(dòng)機(jī).93.4 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的計(jì)算與分配.103.5 各級傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩以及功率計(jì)算.113.6 電動(dòng)機(jī)與渦輪蝸桿減速器之間的傳動(dòng)帶的計(jì)算選取.123.7 蝸輪蝸桿減速箱的計(jì)算與擇取.143.8 聯(lián)軸器的計(jì)算和擇取.143.9 軸承的選擇.153.10 軸的計(jì)算與設(shè)計(jì)及校核.153.11 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算.203.12 大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).233.13 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).244 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).264.1 蓋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算.264.2 彎管機(jī)整體

7、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其參數(shù)的計(jì)算.264.3 擋料架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).29總總 結(jié)結(jié).32I致致 謝謝.33參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).34加 Q 1037774652 有多張 CAD 圖紙，開題報(bào)告0機(jī)械彎管機(jī)設(shè)計(jì)1 緒 論1.1 課題的研究背景工業(yè)一直是衡量一個(gè)國家發(fā)展水平的重要依據(jù)，在以往，常常以鋼材廠量多少作為衡量工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志，但是隨著工業(yè)水平的發(fā)展，衡量工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)準(zhǔn)也越來越多。其中接機(jī)械工業(yè)的發(fā)展水平便是其中一條重要的標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)闄C(jī)械工業(yè)負(fù)擔(dān)著為工業(yè)，農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)提供性能優(yōu)異，操作安全的技術(shù)設(shè)備的重任，同時(shí)，機(jī)械工業(yè)的進(jìn)步在很大程度上影響著一個(gè)國家的交通，國防，經(jīng)濟(jì)發(fā)展等重要方面，可以說機(jī)械工業(yè)擔(dān)負(fù)著

8、一個(gè)國家發(fā)展進(jìn)步的脊梁作用。而在機(jī)械加工生產(chǎn)中，一部分設(shè)備的生產(chǎn)裝配所需要的零件是可以直接訂購的標(biāo)準(zhǔn)件，而另外一些則是需要專門設(shè)計(jì)和制造的非標(biāo)準(zhǔn)件。所以非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)制造關(guān)系到工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量。對于這樣的非標(biāo)準(zhǔn)件，對于需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，更為重要的是如何進(jìn)行加工。在機(jī)械工業(yè)中， 專門用于生產(chǎn)非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)備叫做非標(biāo)設(shè)備。而在非標(biāo)準(zhǔn)件中，管材是應(yīng)用的非常多的一種零件。例如汽車剎車的液壓油管。由于汽車的剎車原理是兩個(gè)剎車片通過液壓油提供的壓力加緊剎車盤，從而達(dá)到剎車的目的，所以液壓油管的好壞決定了汽車制動(dòng)距離的遠(yuǎn)近。不單單只限于汽車的液壓油管，管件的應(yīng)用十分廣泛，包括汽車，鍋爐的熱導(dǎo)管，冰箱

9、背后的輸送管等等，所以管材成型的工藝要求十分重要。折彎機(jī)就是其中一種被廣泛使用的用于管材彎曲塑性的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。不同類型的彎管機(jī)在廣泛的工業(yè)加工中起到了舉足輕重的作用。而在目前的彎管機(jī)市場里，絕大部分的彎管機(jī)都是數(shù)控液壓彎管機(jī)，這種彎管機(jī)的體積較大，同時(shí)造價(jià)昂貴，維修不便。也有少部分的機(jī)械彎管機(jī)，但由于設(shè)備設(shè)計(jì)過于老舊原因，機(jī)械彎管機(jī)同樣占地面積大(由于其夾緊裝置的原因，機(jī)身長度一般子啊3.55m 之間)，而且操作不方便。而在現(xiàn)實(shí)生活中，有很多小型企業(yè)或者家庭作坊需要一種價(jià)格便宜操作便捷的折彎機(jī)，能幫助他們完成一些簡易管件的彎曲工藝。針對這樣的市場需要，能否設(shè)計(jì)出滿足簡易加工需要的折彎機(jī)便是本課

10、題的方向。11.2 課題的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀在我國，由于工業(yè)進(jìn)程起步較慢，所以在折彎機(jī)的研究生產(chǎn)方面我國起步較晚。對于數(shù)控折彎機(jī)而言，第一臺數(shù)控折彎機(jī)由武昌造船廠于 1970 年 10 月研制，這是我國自主研制的第一臺數(shù)控彎管機(jī)，此后我國的數(shù)控折彎機(jī)發(fā)展迅速，僅僅在三年之后即 1973 年武昌造船廠又成功研制了 SKWG-2 型數(shù)控彎管機(jī)。此后，我國很多企業(yè)都逐步研究出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的彎管機(jī)設(shè)備，其中比較具有代表性的企業(yè)有黃石鍛壓機(jī)床廠，濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所，上海沖剪機(jī)床廠等企業(yè)單位。其中黃石鍛壓機(jī)床股份有限公司和濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所聯(lián)合先后完成了 w67K 一100/3000!w67K

11、一 100/3100!w67K 一 100/3200 型數(shù)控三點(diǎn)板料折彎機(jī)。而在步入改革開放后生產(chǎn)力解放的大浪潮中，我國的數(shù)控機(jī)床技術(shù)逐漸開始成熟。目前我國許多大型企業(yè)都擁有了自動(dòng)化程度很高的數(shù)控彎管機(jī)，這些高自動(dòng)化，高作業(yè)精度的彎管機(jī)很大程度上提高了我國工業(yè)生產(chǎn)水平。同時(shí)，我國現(xiàn)在也是世界上主要的彎管機(jī)生產(chǎn)國，我國數(shù)控彎管機(jī)的產(chǎn)量一直能穩(wěn)居世界前列。但是我們在看到自己進(jìn)步的同時(shí)也應(yīng)當(dāng)看到與其他西方國家的差距，早在上世紀(jì)七十年代，美國就已經(jīng)研究出來了由計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控彎管設(shè)備。這一里程碑一樣的技術(shù)革新，極大的提高了當(dāng)時(shí)美國工業(yè)的管件工藝水平，間接的促進(jìn)了美國加工制造水平的又一次提高。而二十世紀(jì)

12、八十年代，日本千代田工業(yè)株式會(huì)社在美國研究成果上更進(jìn)一步，成功研制了 M-1 型管料測量機(jī)和 EC、TC 兩種系列的數(shù)控彎管機(jī)。而在九十年代，隨著數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，西方國家率先研制出了 CNC 彎管機(jī)，這又是一次里程碑式的革新。其中意大利 ERCOLINA 彎管機(jī)在世界范圍內(nèi)都是領(lǐng)先的水平。同時(shí)隨著靜液壓傳動(dòng)技術(shù)以及氣動(dòng)控制的革新與使用，彎管機(jī)的工藝精度又達(dá)到了一個(gè)新的水平線。2 圖圖 1.1 手動(dòng)彎管機(jī)手動(dòng)彎管機(jī) 圖圖 1.2 CNC 彎管機(jī)彎管機(jī)1.3 課題設(shè)計(jì)的方向以及意義 在針對以上問題的思考中，我們發(fā)現(xiàn)其實(shí)這樣的彎管機(jī)所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品主要是用在一些家具器材的承重部件，以及一些液壓

13、機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)器上液壓油輸送管3等，所以針對這些對于工藝精度要求不是太高的管件，從管件彎曲所需特性出發(fā)，設(shè)計(jì)出一種操作方便，基本上能完成一些常見小口徑無縫鋼管的彎曲作業(yè)的彎管機(jī)。同時(shí)相對于傳統(tǒng)的彎管機(jī)對其性能進(jìn)行優(yōu)化，完成必要設(shè)計(jì)需要的同時(shí)減小機(jī)身體積，使其在能完成不同材質(zhì)成分以及更多口徑型號的無縫鋼管作業(yè)要求的同時(shí)也能一定程度上降低了機(jī)器制造成本。而采用異步制動(dòng)電機(jī)的設(shè)計(jì)也能在降低了電氣操作復(fù)雜程度的同時(shí)，提高作業(yè)精度。在機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，考慮到此類彎管機(jī)作業(yè)環(huán)境較為不規(guī)范，所以在機(jī)身設(shè)計(jì)上準(zhǔn)備設(shè)計(jì)分層式結(jié)構(gòu)，即采用蓋板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中板電機(jī)和減速器底板的模式，同時(shí)對于機(jī)身四面進(jìn)行包裹。42 總體設(shè)

14、計(jì)方案的擬定2.1 彎管機(jī)的基本原理與選擇 圖圖 2.1上圖 2.1 為常見的彎管機(jī)的工作原理視圖。工件通過夾緊裝置進(jìn)行固定，工具模轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)工件進(jìn)行彎曲運(yùn)動(dòng)，同時(shí)液壓系統(tǒng)對工件進(jìn)行壓緊，定位銷進(jìn)行輔助定位，從而完成整個(gè)加工過程。而彎管機(jī)在完成一次彎管作業(yè)過程中，常見的彎曲工件的方式有很多，可以按照彎曲形式，彎曲工作溫度，傳動(dòng)方式等等分類。其中按照彎曲形式可以分為，壓彎式，滾彎式，擠壓式和纏繞式。在此，主要列出兩種不同彎曲形式的彎管機(jī)原理，即碾壓式回彎的滾彎式（通過工具模提供彎矩，擋料輪抵消力矩的方式）以及拉拔纏繞式彎曲原理（即通過夾緊塊將工件貼合在工具模上，然后在導(dǎo)向塊的作用下進(jìn)行彎曲作業(yè)）。

15、 下圖 2.1.2 為滾彎式原理圖 圖 2.1.3 為纏繞式原理圖。 5 圖圖 2.1.2 圖圖 2.2 下就兩種彎管原理的優(yōu)缺點(diǎn)作簡要分析：6兩者的優(yōu)點(diǎn)：滾彎式的彎管機(jī)可以用于圓管也可以完成方管作業(yè)，同時(shí)機(jī)構(gòu)簡單。而纏繞式彎管機(jī)則主要是用于方管，但是作業(yè)精度更佳。兩者的缺點(diǎn)：滾彎式作業(yè)精度不足，但是纏繞式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)不方便，同時(shí)造價(jià)較高。由于我們機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的在于應(yīng)用在一些作坊以及小公司的簡易零部件加工，同時(shí)考慮到設(shè)備維護(hù)難度以及工作環(huán)境要求，滾彎式設(shè)計(jì)更能節(jié)約成本，同時(shí)由于其結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)容易，故采用滾彎式。 而滾彎式彎管機(jī)的主要加工步驟是： 1.先用夾緊塊緊固鋼管，同時(shí)保證預(yù)留出足夠

16、的直線長度以完成彎管工序。 2.啟動(dòng)機(jī)器，進(jìn)行彎曲作業(yè)。3.完成彎曲作業(yè)后，松開夾持裝置，拿下管件后并且復(fù)位模具。4.將管件平穩(wěn)置放于檢驗(yàn)夾具上，用標(biāo)準(zhǔn)件檢查管形同時(shí)進(jìn)行校正。5.重復(fù)進(jìn)行以上操作，直到工件滿足其工藝要求。73 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 工件的工藝分析要完成機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先需要從工件本身工藝性質(zhì)出發(fā)，從而設(shè)計(jì)出能完成加工工藝流程的工作機(jī)構(gòu)。此彎管機(jī)工件原料采用無縫鋼管，擬取材質(zhì)為 10 號鋼，該鋼管外徑為 d=30mm,管壁壁厚為 t=2mm 的管件作為目標(biāo)管件進(jìn)行工藝分析。管件在彎曲過程中，當(dāng)彎曲變形程度過大時(shí)，彎曲弧的外管壁則會(huì)變薄，甚至發(fā)生斷裂。而弧的內(nèi)管壁則會(huì)變厚，可能會(huì)出現(xiàn)起皺

17、。所以我們先考慮管件的加工特性。該管件在彎曲作業(yè)時(shí)所能承受的最小彎曲半徑為 d*2=60mm,而在管件進(jìn)行加工時(shí)，其加工的彎曲半徑為 3.5 倍外徑（因?yàn)槠浔诤裥∮?0.02d).即為 30*3.5=105mm，所以此管件滿足彎曲半徑要求。下圖 3.1 和 3.2 分別為該類型管件的加工彎曲半徑示意圖以及所能承受的最小彎曲半徑示意圖。 圖圖 3.1 加工彎曲半徑加工彎曲半徑 圖圖 3.2 最小彎曲半徑最小彎曲半徑注：在我們選擇彎管工件時(shí)應(yīng)當(dāng)注意是否有該管件是否有裂紋，管壁不能外凸。3.2 彎曲力矩的計(jì)算現(xiàn)計(jì)算完成該類型的鋼管所需提供的彎曲力矩?cái)M設(shè) 為鋼管內(nèi)徑r 為管材彎曲時(shí)的彈性應(yīng)力系數(shù)s 為

18、管材彎曲時(shí)的屈服應(yīng)力系數(shù)b 為管材的壁厚t8 為中性層的彎曲半徑（取=95）則此時(shí)彎管力矩公式可以表示成 238433bsr ttrM 通過對管材彎曲時(shí)作業(yè)情況進(jìn)行分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，管材在越來越小的彎曲半徑的情況下時(shí)，我們得提供的力矩是越來越大的，所以當(dāng)管件用進(jìn)行作最小半徑業(yè)的時(shí)候，此時(shí)我們所需提供的力矩便是該管件所需的臨界值。 =2079.46+322.39=2402.03 Nm 238*333*2*264*208*2*263*953M3.3 選取電動(dòng)機(jī) 通過查閱實(shí)際生產(chǎn)資料可知彎管機(jī)的彎管速度一般為 8r/min則 P=M*=2402.03*2012.29KW 602*8 即此彎管機(jī)工作

19、時(shí)所需的功率為 2012.29 kw故所需電機(jī)的功率 P= 電122534P其中 為 V 帶傳動(dòng)效率；1 為蝸輪減速器的傳動(dòng)效率；2 為的傳動(dòng)效率；3齒式聯(lián)軸器 為一般圓柱齒輪效率；4 為滾子軸承的傳動(dòng)效率。5 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表 1-5 后可知 取=0.96、=0.8、=0.99、=0.97、1234=0.98 則5P=2840.99 KW298. 0*97. 0*99. 0*8 . 0*96. 029.20129由于在上述設(shè)計(jì)中，管件工藝分析時(shí)所采用的管件口徑較小，然而在實(shí)際作業(yè)中，彎管機(jī)需要完成對不同型號管型的加工，所以在電機(jī)選取上應(yīng)該選取功率更大的電機(jī)，以滿足可能的需要。同時(shí)由于彎管機(jī)在

20、整個(gè)工藝流程中，需要有自帶的制動(dòng)減速功能，就空間角度考慮，決定選用帶有渦輪渦桿減速器的電機(jī)。但是此時(shí)電機(jī)正反交換的頻率相對較大，所以所選擇的電機(jī)轉(zhuǎn)速不宜過大，以方便進(jìn)行制動(dòng)。現(xiàn)擬取電機(jī)的型號為 Y132S-6，其基本性能如表 3.1 表 3.1 電機(jī) Y132S-6 的主要性能參數(shù)型號額定功率/kw堵轉(zhuǎn)/（N*M）轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)達(dá)矩/(N*M)滿載轉(zhuǎn)速/（r/min）Y132S-632.02.2960 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表 12-3 可知 Y132S-6 電機(jī)的安裝以及外形尺寸如下 圖 3.3 電機(jī)安裝尺寸圖 表 3.2 Y132S-6 電機(jī)的安裝尺寸 型號ABCDEFABHKLY132S-6216

21、14090388010280132124753.4 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的計(jì)算與分配 由表 3.1 可知 Y132S-6 電機(jī)轉(zhuǎn)速 N1=960r/min ，而在 2.3 中已擬定彎管機(jī)的彎管速度 N5 =8r/min10故可得總傳動(dòng)比 =N1/N5=960/8=120i總查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表 1-6 可知V 帶動(dòng)態(tài)的傳動(dòng)比的取值范圍為 07,開式圓柱齒輪的傳動(dòng)比的范圍為 08。 擬取此電機(jī)的傳帶輪 V 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為 =2.5，取此時(shí)圓柱齒輪的傳動(dòng)比1i=3,則可得出蝸輪蝸桿減速器中的傳動(dòng)比為=16。3i2i3.5 各級傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩以及功率計(jì)算為傳動(dòng)比；其中下標(biāo) 1 為電機(jī)與渦輪高速軸間的傳動(dòng)比；下標(biāo)

22、 2 為渦輪高速i軸與渦輪低速軸間的傳動(dòng)比；下標(biāo) 3 為渦輪低速軸與齒輪高速軸間的傳動(dòng)比：下標(biāo)4 為齒輪高速軸與齒輪低速軸間的傳動(dòng)比。 為傳動(dòng)效率；其中下標(biāo) 1 為傳動(dòng)機(jī)與蝸桿高速軸之間 V 帶的傳動(dòng)效率，取值為 0.96；下標(biāo) 2 為蝸桿高速軸與蝸輪間的傳動(dòng)效率取值為 0.8；下標(biāo) 3 為聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率取值為 0.99；下標(biāo) 4 為小齒輪與大齒輪嚙合之間的傳動(dòng)效率取值為 0.97。 為輸入功率；其中下標(biāo) 1 為蝸輪蝸桿減速器蝸桿軸的輸入效率；下標(biāo) 2 為渦P輪蝸桿減速器渦輪軸的輸出效率；下標(biāo) 3 為小齒輪高速軸的輸入效率；下標(biāo) 4 為大齒輪低速軸的輸入效率；下標(biāo) 5 為工作臺上工具模的輸入

23、功率。 為軸的輸入轉(zhuǎn)矩；其中下標(biāo) 0 為電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩：下標(biāo) 1 為蝸輪蝸桿減速器T蝸桿軸的輸入轉(zhuǎn)矩；下標(biāo) 2 為渦輪蝸桿減速器渦輪軸的輸出轉(zhuǎn)矩；下標(biāo) 3 為小齒輪高速軸的輸入轉(zhuǎn)矩；下標(biāo) 4 為大齒輪低速軸的輸入轉(zhuǎn)矩；下標(biāo) 5 為工作臺上工具模的輸入轉(zhuǎn)矩。 （1） 下面進(jìn)行各級裝置 N 的計(jì)算彎矩 由表 3.1 可知 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 N=960 r/min N1=960/2.5=384 r/min 其中 N1 為渦輪的高速軸的轉(zhuǎn)速 1iNm N2=384/16=24 r/min 其中 N2 為渦輪的低速軸的轉(zhuǎn)速21iN N3= N2=24r/min 其中 N3 為高速齒輪的轉(zhuǎn)速（與低速軸嚙合）1

24、1 N4=24/3=8r/min 其中 N4 為低速齒輪的轉(zhuǎn)速32Ni N5= N4=10 r/min 其中 N5 為彎曲模的轉(zhuǎn)速（與低速齒輪嚙合）（2） 下面進(jìn)行各級裝置 P 的計(jì)算由表 3.1 可知 電動(dòng)機(jī) P=3KW則 P =P*=2.88KW 11 P =P1*= 2.304KW 22P =P2*=2.28KW33 P =*=2.21KW43P4 P =2.19KW55*4P（3） 下面進(jìn)行各級裝置的 T 的計(jì)算 =*=9550*= Nm 0T95500mPN396029.84 =* *=*2.5*0.96=71.61 Nm1T0T1i129.84 =*=71.61*16*0.8=91

25、6.68 Nm2T1T2i2 =*=916.68907.51 Nm3T2T3*0.99 =*=907.51=2668.37 Nm4T3T243i299. 0*3*3.6 電動(dòng)機(jī)與渦輪蝸桿減速器之間的傳動(dòng)帶的計(jì)算選取 在電動(dòng)機(jī)和渦輪蝸桿減速器之間，我們需要選擇皮帶和一個(gè)帶輪作為傳動(dòng)裝置，而皮帶的選取取決的電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，即功率和轉(zhuǎn)速，根據(jù)表 2-1 可知，V 型 A 帶較為合適。而 V 型 A 帶的帶輪直徑范圍71mm,現(xiàn)為方便加工計(jì)算，取定直徑為100mm 的型號進(jìn)行計(jì)算。12 現(xiàn)對其工作速度進(jìn)行計(jì)算，從而校核其是否符合要求=5.02 1060*1000d n3.14*100*96060*100

26、0 此時(shí)0163.50120V 帶的根數(shù) z= 0LPPPK K帶帶取 00.97KW= P帶=P帶0.11KW 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 8-2 選取 =K96. 0 =LK99. 0得 z=2.7930.970.11 *0.96*0.99取整后得 3z 133.7 蝸輪蝸桿減速箱的計(jì)算與擇取 在上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們需要將渦輪和蝸桿的夾角設(shè)計(jì)成 90，即根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 183 可知，我們可以選擇單機(jī)蝸桿減速器，蝸桿在蝸輪側(cè)面，蝸輪軸垂直布置。由 3.5 中所列計(jì)算可知 =825.01 Nm （渦輪低速軸）2T P1=2.88 KW （渦輪高速軸）由 3.4 中可知在渦輪蝸桿減速器中 =16 i而蝸輪蝸桿

27、減速器中心距 32)(ZZKTaE即 a124.2mm （驗(yàn)算此數(shù)據(jù)可用）則根據(jù)中心距和傳動(dòng)比 選擇了下述蝸輪蝸桿減速器其主要性能參數(shù)如表 表 3.3 蝸輪蝸桿減速器的主要參數(shù)型號公稱傳動(dòng)比轉(zhuǎn)速中心距額定輸入功率額定輸出轉(zhuǎn)矩CWS-12516750r/min125mm7.781KW1400 Nm3.8 聯(lián)軸器的計(jì)算和擇取完成蝸輪蝸桿減速器的選取后我們需要將蝸桿的輸出軸和小齒輪的高速軸相連，此時(shí)我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)聯(lián)軸器。由 3.5 可知 T =907.51 Nm （小齒輪高速軸）3則渦輪軸的直徑 d 30nPA其中 A =103126 P=2.304KW N=24r/min0而在上述計(jì)算中可以看到

28、，我們需要其能承受的力矩比較大，而由機(jī)械設(shè)計(jì)14表 8-7 可知 彈性柱銷聯(lián)軸器滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)渦輪軸的直徑，即此時(shí)渦輪軸的最小直徑 d=54.9mm 選用 LX4 聯(lián)軸器， LX4 聯(lián)軸器 GB50142003155 1125584YBXJ DX 下表為聯(lián)軸器的主要參數(shù) 表 3.4 聯(lián)軸器參數(shù)表 型號許用轉(zhuǎn)矩Nm許用轉(zhuǎn)速r/min軸孔直徑軸孔長度LX42500387042,48,50,55112843.9 軸承的選擇由于工作時(shí)同時(shí)受有和的作用，因此不能選用彎管機(jī)軸承徑向力軸向力。而在上述計(jì)算中可以看出，此機(jī)構(gòu)的軸件工作時(shí)轉(zhuǎn)速低，所受到的深溝滾子軸承作用力小。所以我們能選用?，F(xiàn)擬定選用 32

29、910 和 30213 二種圓錐圓錐滾子軸承滾子軸承。其主要參數(shù)及基本尺寸如表 3.5 表 3.5 圓錐滾子軸承的主要參數(shù) 型號小徑外徑厚度基本額定動(dòng)載荷脂潤滑下的極限轉(zhuǎn)速3291050902073.2KN4300r/min302136512023102KN3200r/min3.10 軸的計(jì)算與設(shè)計(jì)及校核 軸徑計(jì)算的初步取軸的為鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。材料45 軸徑3*PdAn其中P 為軸功率 2.56 KW傳遞的15為轉(zhuǎn)速 24r/minn軸的A 為許用所確定的，軸的切應(yīng)力系數(shù)為 A=取值103126取 A=115擬定則 342.56115*24d mm54.54取 =4dmm55則 352.41

30、115*8d mm09.77取 =5dmm85 由于需進(jìn)行軸向，故軸與相接處軸肩。半聯(lián)軸器定位半聯(lián)軸器需設(shè)計(jì) 軸肩設(shè)計(jì)：的連接為，并且軸要短于 L，故半聯(lián)軸器長度mm84L段長度軸段長度，軸徑與直徑相等，即。軸肩后擬定mm821L半聯(lián)軸器mm551d 是齒輪段，取的總厚度為。鏈接的mm602d 故取軸承端蓋mm42 由的裝配與拆卸要求以及為了便于對于軸承進(jìn)行潤滑，擬取外端軸承端蓋端蓋面與左端面間的。軸承座要求起支撐，故取半聯(lián)軸器mm102 L距離對軸承作用的壁厚為，取與齒輪間距為。取的寬厚為，軸承座mm25軸承座mm15齒輪mm175故左端需設(shè)計(jì)軸肩齒輪 設(shè)計(jì)：因?yàn)榕c齒輪間距為同時(shí)與軸承間距，

31、則軸肩軸承座mm15軸承座mm8軸肩的，且軸承的厚度為 17mm，而至左端的要長于mm23815長度為軸肩對象對應(yīng)的厚度，取值，直徑。軸承mm18mm60在軸和齒輪以及半聯(lián)軸器之間的軸向定位均擬用平鍵聯(lián)接。查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表 4-1 可知當(dāng)公稱直徑 d 的取值范圍在 5865 時(shí)鍵的截16面為 B（鍵寬）*h（鍵高）=18*11鍵槽的長度為 160mm，因?yàn)槠浼庸な褂面I槽刀加工，并且為使與間的配合軸齒輪有較好的對中性，所以與輪轂的配合選為；公差軸齒輪公差n6/7H同上，因?yàn)榕c之間采用聯(lián)接，取的尺寸為半聯(lián)軸器軸平鍵平鍵，故的配合為。mm70mm10mm16半聯(lián)軸器公差k6/7H又因?yàn)榕c滾動(dòng)之間采

32、用的的軸向，所以此處軸直徑軸軸承過渡配合定位選用的為，軸端倒角為。尺寸公差n6452軸的與載荷校核計(jì)算 31020.96TNm其中 = 352tTFd32*1020.96*10420N4861則 00tantan204861*coscos9.7nrtFFN1794 = 0*tan4861*tan9.7atFFN9 .830根據(jù)軸條件及尺寸，軸的跨距為，則由軸的、裝配可知支承mm221a 彎矩扭矩圖以及結(jié)構(gòu)圖中看出截面 C危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算的C 處軸的可以屬于出截面的、的值如表 3.6HMVMM 表 3.6 界面 C 的系數(shù)表載荷水平面 H垂直面 V支反力 F=2430.5N =2430.5N1

33、NHF2NHF=1005.7N =794 N1NVF2NVF彎矩 M=268570 N/mmHM=111129 N/mm =87734N/mm1VM2VM17總彎矩=290653 N/mm =282536 N/mm1M2M扭矩 T=1 020 960N/mm3T軸的:彎矩圖圖圖 3.4 彎矩圖彎矩圖進(jìn)行時(shí)，通常危險(xiǎn)。則由校核只有的強(qiáng)度截面C= (2-16)2213caMTW2232906530.6*10209600.1*60pa39.31M已，并進(jìn)行，可得 因此鋼選定軸的材料為45調(diào)質(zhì)處理1pa60M18，故安全ca1故小軸的結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3.5 圖圖 3.5 小軸小軸設(shè)計(jì)原理類同。故省略計(jì)算

34、過程，出小軸應(yīng)為軸。由于大軸的小軸在此類似推算也安全因?yàn)檩S是與工作臺相連，同時(shí)因?yàn)楣ぷ髋_在作業(yè)時(shí)要求平穩(wěn)以保證作業(yè)精度，而從上可知此軸的轉(zhuǎn)矩較大，故軸連接擬用連接。與工作臺的矩形花鍵由有靜聯(lián)接 32 *10pmTpzhld現(xiàn)對進(jìn)行計(jì)算。 矩形花鍵設(shè)計(jì)查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可知不均系數(shù)，現(xiàn)擬取載荷分配8 . 07 . 08 . 0則取 花鍵齒數(shù) z8花鍵工作高度 = h2Dd 68622hmm3 19 =齒的工作長度lmm80花鍵的平均直徑 = md2Dd = = md68622mm60則 =56.77Mpa=100140Mpa p32*2657*100.75*8*3*80*65p故此安全矩形花鍵，為

35、了在軸上，在鉆螺紋，其M12-深同時(shí)緊固彎曲模從而軸端孔規(guī)格為30mm，軸的如下圖主要尺寸 圖 3.6 大軸3.11 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算在此機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，只有一對傳動(dòng)齒輪，且為了作業(yè)時(shí)工作臺能保持平穩(wěn)，以及考慮加工維護(hù)，故選用。由于的較低，故方便直齒齒輪傳動(dòng)彎管機(jī)工作速度7 級。：選用精度齒輪材料選擇為小齒輪（），280HBS， 為 45 鋼（）r40C調(diào)質(zhì)硬度為大齒輪調(diào)質(zhì)20240HBS，兩者均為 40HBS硬度為材料硬度差為齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式 213112.32*tEtdHK TZidi所取分別為其中系數(shù)值 載荷系數(shù)tK3 . 1 =小齒輪傳遞的扭矩1Tm96.1020N 齒寬系數(shù)d1 =1

36、89.8MPa 材料的彈性系數(shù)EZ1/2MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 =550Mpa；2 =600Mpa極限小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度1將以上取值代人公式 13.9 mm1td 55mm 為了2*小齒輪直徑為實(shí)現(xiàn)1td1d 因此取1tdmm140此時(shí)齒輪中心距 = 112tdai1401 32mm280 初步定amm280=1730，=初選 =23，=，則=69一般1z080151z0102zi1z m= = 則122 cosazz02*280cos 10236999. 5 取6m 21 = 則12zz2 cosam02*280cos 1069 .91 取12zz92= , 則按2zi1z可得1z

37、232z69 = 則121cos2m zza09.70 = 則小齒輪1td1cosmzmm140 大齒輪2td2cosmzmm420 齒厚1dtbdmm1681402 . 1 取大齒輪厚2bmm170 則小齒輪厚取1bmm175,由 =*103 驗(yàn)算齒輪tF312tTd2*1020.96140N14571 合適 2AtK Fbmm/26.83Nmm/100N，大、的及其綜上小齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸如圖 圖圖 3.7 大齒輪大齒輪22 圖圖 3.8 小齒輪小齒輪3.12 大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可知，其主要是靠鋼板支撐，但是因?yàn)樗x用來作為支撐作用的的厚度不能太大（所選鋼板

38、過厚則重量過大后支撐管設(shè)計(jì)困難，同時(shí)增鋼板大了成本），同時(shí)所選用的軸承的厚度較大，所以通過用螺釘將軸承座緊固在鋼板上，從而支撐起軸承，進(jìn)而支撐軸。軸承的材質(zhì)選用 45 號鋼。這樣的設(shè)計(jì)較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)降低了成本，同時(shí)安裝方便，維修便捷。在螺釘選用上，因?yàn)槠漭S向力不大故采用四根 M10 內(nèi)六角螺釘進(jìn)行緊固。至于軸蓋的設(shè)計(jì)，其參數(shù)與對應(yīng)的軸相適配，材質(zhì)同樣選用 45 號鋼。 上述設(shè)計(jì)的簡圖與參數(shù)如下所示 圖圖 3.9 大軸前端蓋大軸前端蓋 圖圖 3.10 大軸后端蓋大軸后端蓋23 圖圖 3.11 大軸承座大軸承座 圖圖 3.12 小軸承座小軸承座 圖圖 3.13 小軸后端蓋小軸后端蓋 圖圖 3.14 小

39、軸前端蓋小軸前端蓋3.13 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在此設(shè)計(jì)中，軸套的作用為對軸進(jìn)行軸向定位，同時(shí)對軸以及軸承的配合起到保護(hù)的作用，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)后可知的厚度是由所裝配的圓錐滾子軸承的安軸套裝尺寸所決定，即厚度 B=d -d ， 由 3.3 的計(jì)算可知a1 高速軸的軸徑 d =mm 且所選用的圓錐滾子軸承所對應(yīng)的 d 取值范圍為160a57mm-83mm 則此時(shí)擬取 B=6mm而此時(shí)低速軸的軸徑為 90mm 所選用的圓錐滾子軸承所對應(yīng)的 d 取值范圍為a74mm-111mm 此時(shí) 擬取 B=8mm 24軸套采用調(diào)制后的 45 鋼作為材料，下圖為其尺寸參數(shù) 圖圖 3.15 大軸軸套尺寸大軸軸套尺寸 圖圖 3.16 小軸軸套尺小軸軸套尺