三辊卷板机毕业设计

摘要本设计是关于对称式三辊卷板机的设计，主要对卷板机上、下辊及减速器进行设计和计算。设计前半部分详细阐述了卷板机上、下辊结构设计和受力分析。板机结构型式为三辊对称式，在该结构中上辊下压提供压力，两下辊做旋转运动，为卷制板材提供扭矩。它具有结构简单、体积小、重量轻、经济等优点。动力源则选择了YZ系列YZ160L6型电机，其工作特性优于Y系列电机，适用于有轻微震动，正反转且转速不高的场合。总体设计后部分所涉及的减速器采用了三级展开式圆柱齿轮结构。齿轮材料为40CR，并经调质及表面淬火。校核齿轮、轴、键、轴承确保了设计的实际可行性。关键词卷板机；电动机；减速器；键；齿轮ABSTRACTTHISDESIGNISABOUTTHETHREEROLLERSYMMWTRYROLLINGMACHINE,MAINLYCALCATSTHEUPANDDOWNROLLERANDTHEDECELERATORDURINGTHEFRONTPROCESSOFTHEDESIGN,THEROLLINGMACHINESSTRUCTUCREDESIGNANDTHEANALYSISOFSTRENGTHAREDESCRIBEDTHEROLLINGMACHINESTRUCTUREISTHREEROLLERSYMMETRYPRESSUREPROVIDESPRESSUREUNDEROWINGSTRUCTURETHEABOVEAVERAGEROLLER,THEROLLERDOESREVOLUTIONSPORTUNDERTWO,SHEETMATERIALPROVIDESMOMENTOFTORSIONTOROLLOFSYSTEMITHASASERIESOFADVANTAGESSUCHASSIMPLYSTRUCTURE,SMALLVOLUME,LIGHTWEIGHT,ECONOMICALANDSOONYZTYPEYZ160L6MOTORISSELECTEDASTHEPOWERSOURCE,WHICHADAPTSSITUATIONSUCHASSLIENCEQUENCHINGANDLIGHTREVERSEVELOCITYTHELASTPARTOFTHEPAPERISAHOUTDECELERATORWHICHISCHOOSINGTRIPLEEXPANDINGCOLUMMGEARCONSTIUCTIONTHEMATERIALOFGEARIS40CRWHICHHASBEENHARDENINGSURFACETHEGEARS,AXES,KEYS,BEARINGSARECHECKED,SOTOCONFIRMTHISDESIGNISPRACTICALKEYWORDSROLLINGMACHINE；MOTOR；DECELERATOR；KEY；GEAR目录摘要IABSTRACTII前言1第1章绪论311卷板机的原理3111卷板机的运动形式3112弯曲成型的加工方式312卷板机的发展趋势4第2章方案的论证及确定621方案的论证6211方案1双辊卷板机6212方案2三辊卷板机7213方案3四辊卷板机722方案的确定823本章小结8第3章传动设计931传动方案的分析9311齿轮传动9312皮带传动1032传动系统的确定10321主传动系统的确定10322副传动系统的确定1033本章小结11第4章动力设计1241主电机的选择和计算12411上下辊的参数选择计算12412主电机的功率确定1342上辊的设计计算校核22421上辊结构设计及受力图22422刚度校核23423上辊强度校核23424疲劳强度安全强度校核24425上辊在卸料时的校核2543下辊设计计算及校核26431下辊结构及受力图26432下辊刚度校核26433下辊弯曲强度校核27434下辊疲劳强度校核2744本章小结29第5章减速器的设计计算3151传动方案的分析和拟定3152减速器传动装置总的传动比和各级传动比的分配31521总的传动比31522传动比的分配3153传动装置各轴的参数计算32531各轴转速32532各轴功率32533各轴转矩3254齿轮传动设计33541第一级传动设计33542第二级传动设计37543第三级传动设计3955蜗轮、蜗杆的传动设计42551材料选择42552参数的设计4356轴的设计校核计算45561四个轴的结构设计45562轴的校核计算4657轴承校核50571参数50572求轴承受到的径向力50573验算轴承寿命5158键的校核5159减速器箱体的结构设计和齿轮、轴承的润滑52591箱体参数52592减速器齿轮、轴承的润滑52510本章小结52结论54致谢55参考文献56附录157附录263前言机械加工行业在我国有着举足轻重的地位，它是国家的国民经济命脉。作为整个工业的基础和重要组成部分的机械制造业，任务就是为国民经济的各个行业提供先进的机械装备和零件。它的规模和水平是反映国家的经济实力和科学技术水平的重要标志，因此非常值得重视和研究。卷板机是一种将金属板材卷弯成筒形、弧形或其它形状工件的通用设备。根据三点成圆的原理，利用工件相对位置变化和旋转运动使板材产生连续的塑性变形，以获得预定形状的工件。该产品广泛用于锅炉、造船、石油、木工、金属结构及其它机械制造行业。卷板机作为一个特殊的机器，它在工业基础加工中占有重要的地位。凡是钢材成型为圆柱型，几乎都用卷板机辊制。其在汽车，军工等各个方面都有应用。根据不同的要求，它可以辊制出符合要求的钢柱，是一种相当实用的器械。在国外一般以工作辊的配置方式来划分。国内普遍以工作辊数量及调整形式等为标准实行混合分类，一般分为1、三辊卷板机包括对称式三辊卷板机、非对称式三辊卷板机、水平下调式三辊卷板机、倾斜下调式三辊卷板机、弧形下调式三辊卷板机和垂直下调式三辊卷板机等。2、四辊卷板机分为侧辊倾斜调整式四辊卷板机和侧辊圆弧调整式四辊卷板机。3、特殊用途卷板机有立式卷板机、船用卷板机、双辊卷板机、锥体卷板机、多辊卷板机和多用途卷板机等。卷板机采用机械传动已有几十年的历史，由于结构简单，性能可靠，造价低廉，至今在中、小型卷板机中仍广泛应用。在低速大扭矩的卷板机上，因传动系统体积庞大，电动机功率大，起动时电网波动也较大，所以越来越多地采用液压传动。近年来，有以液压马达作为源控制工作辊移动但主驱动仍为机械传动的机液混合传动的卷板机，也有同时采用液压马达作为工作辊旋转动力源的全液压式卷板机。卷板机的工作能力是指板材在冷态下，按规定的屈服极限卷制最大板材厚度与宽度时最小卷筒直径的能力。国内外采用冷卷方法较多。冷卷精度较高，操作工艺简便，成本低廉，但对板材的质量要求较高（如不允许有缺口、裂纹等缺陷），金相组织一致性要好。当卷制板厚较大或弯曲半径较小并超过设备工作能力时，在设备允许的前提下可采用热卷的方法。有些不允许冷卷的板材，热卷刚性太差，则采用温卷的方法。第1章绪论11卷板机的原理111卷板机的运动形式卷板机的运动形式可以分为主运动和辅运动两种形式的运动。主运动是指构成卷板机的上辊和下辊对加工板材的旋转、弯折等运动，主运动完成卷板机的加工任务。辅运动是卷板机在卷板过程中的装料、下料及上辊的升降、翘起以及倒头架的翻转等形式的运动。该机构形式为三辊对称式,上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动,通过丝杆丝母蜗杆传动而获得,两下辊作旋转运动,通过减速机的输出齿轮与下辊齿轮啮合,为卷制板材提供扭矩。图11三辊卷板机工作原理图由图11主运动指上辊绕O1，下辊分别绕O2、O3作顺时针或逆时针旋转。辅运动指上辊的上升或下降运动，以及上辊在O1垂直平面的上翘、翻边运动等。112弯曲成型的加工方式在钢结构制作中弯制成型的加工主要是卷板（滚圆）、弯曲（煨弯）、折边和模具压制等几种加工方法。弯制成型的加工工序是由热加工或冷加工来完成的。滚圆是在外力的作用下，使钢板的外层纤维伸长，内层纤维缩短而产生弯曲变形（中层纤维不变）。当圆筒半径较大时，可在常温状态下卷圆，如半径较小和钢板较厚时，应将钢板加热后卷圆。在常温状态下进行滚圆钢板的方法有机械滚圆、胎模压制和手工制作三种加工方法。机械滚圆是在卷板机（又叫滚板机、轧圆机）上进行的。在卷板机上进行板材的弯曲是通过上滚轴向下移动时所产生的压力来达到的。它们滚圆工作原理如图12所示。A）B）C）A）对称式三辊卷板机B）不对称式三辊卷板机C）四辊卷板机图12滚圆机原理图用三辊弯（卷）板机弯板，其板的两端需要进行预弯，预弯长度为05L（3050）MML为下辊中心距）。预弯可采用压力机模压预弯或用托板在滚圆机内预弯（图13）A）B）A）用压力机模压预弯B）用托板在滚圆机内预弯图13钢板预弯示意图12卷板机的发展趋势加入WTO后我国卷板机工业正在步入一个高速发展的快道，并成为国民经济的重要产业，对国民经济的贡献和提高人民生活质量的作用也越来越大。预计“十五”期末中国的卷板机总需求量为600万辆，相关装备的需求预计超过1000亿元。到2010年，中国的卷板机生产量和消费量可能位居世界第二位，仅次于美国。而其在装备工业上的投入力度将会大大加强，市场的竞争也愈演愈烈，产品的更换也要求卷板机装备工业不断在技术和工艺上取得更大的优势1从国家计委立项的情况看，卷板机工业1000万以上投入的项目达近百项；2卷板机工业已建项目的二期改造也将会产生一个很大的用户群；3由于卷板机的高利润，促使各地政府都纷纷投资（国家投资、外资和民间资本）卷板机制造。其次，跨国公司都开始将最新的车型投放到中国市场，并计划在中国加大投资力度，扩大产能，以争取中国更大的市场份额。民营企业的崛起以及机制的敏锐使其成为卷板机工业的新宠，民营企业已开始成为卷板机装备市场一个新的亮点。卷板机制造业作为机床模具产业最大的买方市场，其中进口设备70用于卷板机，同时也带动了焊接、涂装、检测、材料应用等各个行业的快速发展。卷板机制造业的技术革命，将引起装备市场的结构变化数控技术推动了卷板机制造企业的历史性的革命，数控机床有着高精度、高效率、高可靠性的特点，引进数控设备在增强企业的应变能力、提高产品质量等方面起到了很好的作用，促进了我国机械工业的发展。因此，至2010年，卷板机工业对制造装备的需求与现在比将增长12左右，据预测，卷板机制造业对数控机床需求将增长26；对压铸设备的需求将增长16；对纤维复合材料压制设备的需求增长15；对工作压力较高的挤或冲压设备需求增长12；对液压成形设备需求增长8；对模具的需求增长36；对加工中心需求增长6；对硬车削和硬铣消机床的需求增长18；对切割机床的需求增长30；对精密加工设备的需求增长34；对特种及专用加工设备需求增长23；对机器人和制造自动化装置的需求增长13；对焊接系统设备增长36；对涂装设备的需求增长8，对质检验与测试设备的需求增长16。在今后的工业生产中，卷板机会一直得到很好的利用。它能节约大量的人力物力用以弯曲钢板。可以说是不可缺少的高效机械。时代在发展，科技在进步，国民经济的高速发展将对这个机械品种提出越来越高的要求，将促使这个设计行业的迅速发展。第2章方案的论证及确定21方案的论证一般情况下，一台卷板机所能卷制的板厚，既工作能力，是指板材在冷态下，按规定的屈服极限卷制最大板材厚度与宽度时的最小卷桶直径的能力，热卷可达冷卷能力的一倍。但近年来，冷卷的能力正日益提高。结合上章卷板机的类型，拟订了以下几种方案，并进行了分析论证。211方案1双辊卷板机双辊卷板机的原理如图21所示1上辊2工件3下辊图21双辊卷板机工作原理图上辊是钢制的刚性辊，下辊是一个包有弹性的辊，可以作垂直调整。当下辊旋转时，上辊及送进板料在压力作用下，压入下辊的弹性层中，使下辊发生弹性变形。但因弹性体的体积不变，压力便向四面传递，产生强度很高，但分布均匀的连续作用的反压力，迫使板料与刚性辊连续贴紧，目的是使它随着旋转而滚成桶形。上辊压入下辊的深度，既弹性层的变形量，是决定所形成弯曲半径的主要工艺参数。根据实验研究，压下量越大，板料弯曲半径越小；但当123压入量达到某一数值时，弯曲半径趋于稳定，与压下量几乎无关，这是双辊卷板机工艺的一个重要特征。双辊卷板机具有的优点1板料不需要预弯成形，因此生产率高；2可以弯曲多种材料，机器结构简单。缺点1对于不同弯度的制品，需要更换相适应的上棍，因而不适用多品种，小批量生产。2可弯曲的板料厚度系列受到一定限制，目前一般只能用于10MM以下的板料。212方案2三辊卷板机伞辊卷板机是目前最普遍的一种卷板机。利用三辊滚弯原理，使板材弯曲成圆形，圆锥形或弧形工作。1对称三辊卷板机特点结构简单、紧凑，质量轻、易于制造、维修、投资小、两侧辊可以做的很近。形成较准确，但剩余直边大。一般对称三辊卷板机减小剩余直边比较麻烦。2不对称三辊卷板机特点剩余边小，结构简单，但坯料需要调头弯边，操作不方便，辊筒受力较大，弯卷能力较小。所谓理论剩余直边，就是指平板开始弯曲时最小力臂。其大小与设备及弯曲形式有关。如图22所示图22三辊卷板机工作原理图对称式三辊卷板机剩余直边为两下辊中心距的一半。但为避免板料从滚筒间滑落，实际剩余直边常比理论值大。一般对称弯曲时为板厚620倍。由于剩余直边在校圆时难以完全消除，所以一般应对板料进行预弯，使剩余直边接近理论值。对称弯曲时不对称弯曲时T1T2不对称三辊卷板机，剩余直边小于两下辊中心的一半，如图22所示，它主要卷制薄筒（一般在323000以下）。213方案3四辊卷板机其原理如图23图23四辊卷板机它有四个辊，上辊是主动辊，下辊可上下移动，用来夹紧钢板，两个侧辊可沿斜线升降，在四辊卷板机上可进行板料的预弯工作，它靠下辊的上升，将钢板端头压紧在上、下辊之间。再利用侧辊的移动使钢板端部发生弯曲变形，达到所需要。它的特点是板料对中方便，工艺通用性广，可以校正扭斜，错边缺陷，可以既位装配点焊。但滚筒多。质量体积大，结构复杂。上下辊夹持力使工件受氧化皮压伤严重。两侧辊相距较远，对称卷圆曲率不太准确，操作技术不易掌握，容易造成超负荷等误操作。22方案的确定通过上节方案的分析，根据各种类型卷板机的特点，再根据三辊卷板机的不同类型所具有的特点，最后形成我的设计方案，122000对称上调三辊卷板机。双辊卷板机不需要预弯、结构简单，但弯曲板厚受限制，只适合小批量生产。四辊卷板机结构复杂造价又高。虽然三辊卷板机不能预弯，但是可以通过手工或其它方法进行预弯。23本章小结通过几种运动方案的分析，双辊卷板机虽然不需要预弯，但只适合小批量生产，而且弯曲板厚受限制。四辊卷板机通用性广，但其质量体积大而且操作技术不易掌握。对称三辊卷板结构简单、紧凑、质量轻、易于制造等优点。经过相比较下最终决定采用三辊卷板机。第3章传动设计对称上调式三辊卷板机如图31所示图31对称上调式三辊卷板机它是以两个下辊为主动轮，由主动机、联轴器、减速器及开式齿轮副驱动。上辊工作时，由于钢板间的摩擦力带动。同时作为从动轴，起调整挤压的作用。由单独的传动系统控制，主要组成是上辊升降电动机、减速器、蜗轮副、螺母。工作时，由蜗轮副转动蜗轮内螺母，使螺杆及上辊轴承座作升降运动。两个下辊可以正反两个方向转动，在上辊的压力下下辊经过反复的滚动，使板料达到所需要的曲率，形成预计的形状。31传动方案的分析卷板机传动系统分为两种方式311齿轮传动电动机传出的扭距通过一个有保护作用的联轴器，传人一个有分配传动比的减速器，然后功过连轴器传人开式齿轮副，进入带动两轴的传动。如图32所示。图32齿轮式传动系统图这种传动方式的特点是工作可靠，使用寿命长，传动准确，效率高，结构紧凑，功率和速度适用范围广等。312皮带传动由电动机的转距通过皮带传人减速器直接传人主动轴。如图33所示图33皮带式传动系统图这种传动方式具有传动平稳，噪音下的特点，同时以起过载保护的作用，这种传动方式主要应用于具有一个主动辊的卷板机。32传动系统的确定鉴于上节的分析，考虑到所设计的是三辊卷板机，具有两个主动辊，而且要求结构紧凑，传动准确，所以选用齿轮传动。321主传动系统的确定传动系统如图34所示图34传动系统图所以选用了圆柱齿轮减速器，减速比I134719，减速器通过联轴器和齿轮上辊传动压下系统下辊住传动系统副带动两个下辊工作。322副传动系统的确定为调整上下辊间距，由上辊升降电动机通过减速器，蜗轮副传动蜗轮内螺母，使螺杆及上辊轴承座升降运动，为使上辊、下辊轴线相互平行，有牙嵌离和器以备调整，副传动系统如图34所示。需要卷制锥筒时，把离和器上的定位螺钉松开，然后使蜗轮空转达到只升降左机架中升降丝杆的目的。33本章小结收集资料对各种运动方式进行分析，在结合三辊卷板机的运动特点和工作的可靠性，最后主传动采用齿轮传动，副传动采用蜗轮蜗杆传动。第4章动力设计41主电机的选择和计算411上下辊的参数选择计算1已知设计参数加工板料Q235A1屈服强度235MPA抗拉强度420MPASS辊材MN屈服强度930MPA抗拉强度1080MPA50SS硬度HBSHB29板厚MM板宽B2000MM61S滚筒与板料间的滑动摩擦系数180M滚筒与板料间的滚动摩擦系数F08无油润滑轴承的滑动摩擦系数板料截面形状系数551K板料相对强化系数板料弹性模量E206106MPA610K卷板速度M/MIN6V2确定卷板机基本参数14下辊中心矩390MMST4012上辊直径300MM3ADT下辊直径240MMAC908上辊轴直径180MMAD65下辊轴直径130MMCCDD605最小卷圆直径600MMAN21筒体回弹前内径506607MM12/SKSE（）412主电机的功率确定因在卷制板材时，板材不同成形量所需的电机功率也不相同，所以要确定主电机功率，板材成形需按四次成形计算1成形40时1）板料变形为40的基本参数MM51826407540NDMM392SR0402SIN35651CTS04TG2）板料由平板开始弯曲时的初始弯矩M1KGFMM47158235690SMKWW为板材的抗弯截面模量2481BS3）板料变形40时的最大弯矩M04004142KSMRS4162581023539KGFMM7854）板料从041N卷制到时的变形弯矩104014CNDMRKGFMM76124016928503916395上辊受力KGF75040421802310639542AMPSRTG下辊受力KGF7504041850190639232CPSRIN5）消耗于摩擦的摩擦阻力矩2NM204ACNACCDDMFPMP5551802483519206236197033KGFMM6206）板料送进时的摩擦阻力矩TM2CATACDDMFPM5518024083291063293KGFMM617）拉力在轴承中所引起的摩擦阻力矩3NMKGFMM155310329186924NTCCMMDD8）卷板机送进板料时的总力矩PKGFMM56018970170PCP9）卷板机空载时的扭矩4NM板料重量G1122617810NNDSSBKG226601605810联轴器的重量8选ZL10，1809KG2G2G下辊重量3KG26340278151764384123CNDMMGKGFMM30065809176438981210）卷板时板料不打滑的条件14NTNPMKGFMM66314329038910NTNM68210KGFMM57P因为，所以满足。14NTN11）驱动功率KGFMM6123457910NNNMMQNCDVNPFD（）KW65201579103208675795448（）2成形70时1）板料成型70的基本参数MM075607234NDMM82SR07390223956781CTSINDSR0749TG2）板料变形70时的最大弯矩M074007071625810235237SKSMWRKGFMM7190KGF50707225236103684APSRTGKGF750707190892352CMSIN3）板料从04071NRM变化到时的板料变形弯矩4107041CNDRKGFMM612085913682954）消耗于摩擦的扭矩2NM2ACNACCDDMFPPD555180240837621890623706128930KGFMM245）板料送进时的摩擦阻力矩TM22CTACAADDMFP551802408273618906273KGFMM146）拉力在轴承中所引起的摩擦损失3NM663113020142024CNTDMMDKGFMM5087）机器送进板料时的总力矩PMKGFMM560182904810PCPD8）卷板机空载时的扭矩KGFMM34N9）板料不打滑的条件KGFMM63614201981042NTM6031因，所以满足。NPM10）驱动功率1234NNNKGFMM66608109810592QNCDVNMPFD（）KW6520151903108675748（）3成形90时1）板料成型90的基本参数MM095607289NDMM28145R090722CTSINS0953TG2）板料变形为90时的最大弯矩M09400919162810235275SKSMWRKGFMM71650KGF75090922912031845APSRTGKGF7509096049122CMSIN3）板料从07091NR变化到时的板料变形弯矩1079074CNDR12405628536KGFMM1704）消耗于摩擦的扭矩2NM2ACNACCDDMFPMPD55518024085314920623619033KGFMM625）板料送进时的摩擦阻力矩TM22CATACDDFPM451802408531906233KGFMM6196）拉力在轴承中所引起的摩擦损失3NM16313017650924NTCNCMDDKGFMM50647）机器送进板料时的总力矩PKGFMM50184902PCMP649108）卷板机空载时的扭矩NKGFMM349）卷制时板料不打滑的条件14NTNPMKGFMM663614705981025NTNMKGFMM96P因，所以满足。14NTP10）驱动功率1234NNNMMKGFMM57650698106497102QNCDVNPFD（）KW65201497104806757548（）4成形100时1）板料成型100的基本参数MMMM10567D1025934R1026CTSINDS10587TG2）板料变形为100时的最大弯矩M1。0SWRSKM20101462581023593KGFMM7953）板料从0101N变化到时的板料变形弯矩49010901CNDRMKGFMM712406525387558971KGF5101029046APSRTGKGF7410101512802932CMSIN4）消耗于摩擦的扭矩N22ACNACCDDFPMPD55518024089718062976128033KGFMM6255）板料送进时的摩擦阻力矩TM22CATACDDFPM5518024089718069723KGFMM6126）拉力在轴承中所引起的摩擦损失3NMKGFMM1543130897216852914NTCNCMMDD7）机器送进板料时的总力矩PMKGFMM5601820310PCP8）空载时的扭矩KGFMM349N9）板料不打滑的条件14NTNPMKGFMM53661489720817203410NTKGFMM653P因为，所以满足。14NTP10）驱动功率1234NNNMMKGFMM56897589081402QNCDVNPFD（）KW65201485103086757948（）综合上述的计算结果总汇与表41表41计算结果总汇成形量计算结果407090100简体直径（MM）1266518723724562899506607简体曲率半径RMM63925936786228745259304初始变形弯矩M1KGFMM1692107村料受到的最大变形弯矩MKGFMM1815107190510719651071995107上辊受力PAKGF2325105237610525031052972105下辊受力PCKGF1197105128910514191051281105村料变形弯矩MN1KGFMM3292106186910617661068972105摩擦阻力扭矩MN22321106242810626151062725106材料送进时摩擦阻力扭矩MT1381106142310615091061727106空载力矩MN4988103拉力引起摩擦扭矩MN31519105130810510641058529104MN1MTMN44682106403310632851062634106总力矩MP5171106556810649641065534106驱动力矩MN5769106511910644971064485106驱动功率NQCKW79547408715170195主电机的选择由表41可知，成形量为40时所需的驱动功率最大，考虑工作机的安全系数，电动机的功率选11KW。因YZ系列电机具有较大的过载能力和较高的机械强度，特别适用于短时或断续周期运行、频繁起动和制动、正反转且转速不高、有时过负荷及有显著的振动与冲出的设备。其工作特性明显优于Y系列电机，故选YZ160L6型电机，其参数如下KW；R/MIN；KW。1N953R40AF10G升降电动机选择YD系列变极多速三相异步电动机，能够简化变速系统和节能。故选择YD90S6/4，其参数如下N065KW；R1000R/MIN；G15KG。42上辊的设计计算校核421上辊结构设计及受力图由上部分计算可知辊筒在成形100时受力最大KGFKGF529710CP51280AP故按计算，其受力图41MAX图41辊筒受力图422刚度校核挠度1（41）32348LBEIPLF确定公式各参数MM4（IA为轴截面的惯性矩）44830976106ADIKGFKGF/MMM529710AP62E20BMM40L得23384ALBFIL5323689710040813274310ALF因为，所以上辊刚度满足要求。AF423上辊强度校核危险截面为、，因、相同，且，所以只需校核M、处KGFMM72354910AIPMKGF/MM2MAX3IDWW为抗弯截面系数。MM336025102KGF/MM2049MAX7SINKGFMM2635108APLMKGF/MM2MAX041WMAX493571SN故安全，强度合乎条件。424疲劳强度安全强度校核1MPA108KGF/MM2KGF/MM250CR108B93SKGF/MM21105AB在截面、处5所以采用斜齿152按齿面接触强度计算和确定齿轮尺寸15MM5121312ENTTHDZKTU1确定公式内各参数A试选载荷系数KT13B小齿轮传递扭矩T11093105NMMC齿宽系数1509D材料的弹性影响系数15取20189MPAEZ2COS452INBHZ413（）1075208126089COS9ZE按齿面硬度中间值52HRC查得大小齿轮的接触疲劳强度极限15MPALIM1LI270HF计算应力循环次数N160N1JLN60953128300154117109N24117/62664108G查得接触疲劳寿命系数15ZN110ZN210H计算接触疲劳许用应力15安全系数S1MPA1LIM701HNKSMPA2LI2所以MPA1936H（2）计算A试算小齿轮分度直径D1T由51得21312EHTTDZKTU52309614589031687MM52B计算圆周速度VM/S1567493261600TDNC齿宽BMM1DTBD齿宽与齿高之比B/H模数MTD1T/Z15253/242195MM齿高H225MT22521954939MM齿高之比B/H47407/49399599E计算载荷系数根据V2621M/S，7级精度动载荷系数15KV111KHKF14使用系数KA1KH141KF146故载荷系数KKHKVKHKH1111141142191F按实际载荷系数校正分度圆直径MM取MM331/5267412/685TTD164DG计算模数MMD1/Z15223/242666MM3按齿根弯曲强度设计1552213COSFSDYKTZ1确定公式内的各计算数值A查大小齿轮的弯曲疲劳强度极限15MPA12680FEB查得弯曲疲劳寿命系数1510NY210NZC计算弯曲疲劳许用应力取安全系数S14MPA1LIM0684571NFFZSMPA2LIFFD计算载荷系数K141629AVFKE查取齿形系数151265FY2F查取应力校正系数158S3SYG计算大小齿轮的并加以比较F12651806247FY21832408657FY1206FFY故小齿轮数值较大。2模数设计算MM5232269103COS108627108364M因为齿轮模数M的大小是由齿根弯曲疲劳强度计算所得的承载能力决定的，而齿面接触疲劳强度计算所得的承载能力仅与齿轮直径有关，又因齿面接触疲劳强度计算的模数M大于齿根弯曲疲劳的计算模数，故取弯曲强度算得模数M168MM，圆整后M2MM。校正后的分度圆直径D164MM。齿数Z1、Z2Z1D1/M64/232取Z132Z2Z1200I确定取241MM2980248COS5AA130R5781ZRCA4几何尺寸计算A两齿轮的分度圆直径MM132D71COS508ZMMM24B中心距MM12AD/C齿宽MM故取B165，B260。70963B5验算N511042TFTDN/M304276ATKB故假设合适，设计合理。542第二级传动设计1齿轮参数选择1）选用圆柱直齿传动2）材料热处理因此级传递功率校大，磨损严重，考虑磨损对齿轮强度的削弱，齿轮材料为40CR，表面需调质处理，齿面硬度为4855HRC。3）选取精度等级选7级精度GB1009588。4）选小齿轮数Z124,Z2IZ14824115Z2取116齿数比U482按齿面接触强度设计由公式511确定公式内各参数A试选载荷系数KT13B小齿轮传递扭矩T16432105NMMC齿宽系数15材料的弹性影响系数09D189MPAEZD按齿面硬度中间值52HRC,查得大小齿轮的接触疲劳强度极限15MPALIM1LI270HE计算应力循环次数N160N1JLN60153711（2830015）664108N2664108/481383108F接触疲劳寿命系数15ZN110ZN210G计算接触疲劳许用应力15安全系数S1MPA1LIM070NHMPA2LI1ZS所以MPA170H2计算A试算小齿轮分度直径D1T52213312164208198970THETDKTZU7144MMB计算圆周速度M/DNVC齿宽BMM19DTBD齿宽与齿高之比B/H模数MTD1T/Z17144/24299MM齿高H225MT2252996723MM齿高之比B/H6457/67289597E计算载荷系数动载荷系数15KV103KHKF11使用系数KA1KH1323KF139故载荷系数KKHKVKHKH11031113231499F按实际载荷系数校正分度圆直径MMD1取76MM331/7149/17523TTDG计算模数MMD1/Z175232/243167MM3按齿根弯曲强度设计根据公式521确定公式内的各参数A查大小齿轮的弯曲疲劳强度极限15MPA12680FEB弯曲疲劳寿命系数1510NYNC计算弯曲疲劳许用应力15取安全系数S14MPA1LIM684571FSMPA2LI0NYD计算载荷系数K3957AVFKE查取齿形系数15126F217F查取应力校正系数1558SYSG计算大小齿轮的并加以比较F1265180647FY21780145FY因为所以小齿轮的数值较小。1201FFY2模数设计计算MM532215764310863279M因为齿轮模数M的大小是由齿根弯曲疲劳强度计算所得的承载能力决定的，而齿面接触疲劳强度计算所得的承载能力仅与齿轮直径有关，又因齿面接触疲劳强度计算的模数M大于齿根弯曲疲劳的计算模数，故取弯曲强度算得模数M3227MM，圆整后M4MM。校正后的分度圆直径D171744MM。齿数Z1、Z2Z1D1/M71744/4217取Z125Z2Z1120I4几何尺寸计算A两齿轮的分度圆直径MMMM1D25410ZM2D1048ZMB中心距12AD/90MC齿宽MM故取B190109DB，B285。5验算N512643240TFTDN/M89109ATKB故假设合适，设计合理。543第三级传动设计1齿轮参数选择1）选用圆柱直齿传动2）材料热处理因此级传递功率校大，磨损严重，考虑磨损对齿轮强度的削弱，齿轮材料为40CR，表面需调质处理，齿面硬度为4855HRC。3）选取精度等级选7级精度GB1009588。4）选小齿轮数Z128,Z2IZ145272812676Z2取127齿数比U45272按齿面接触强度设计由公式511确定公式内各参数A试选载荷系数KT13B小齿轮传递扭矩T12935106NMMC得齿宽系数15材料的弹性影响系数09D189MPAEZD按齿面硬度中间值52HRC查得大小齿轮的接触疲劳强度极限15MPALIM1LI270HF计算应力循环次数N160N1JLN60320231（2830015）1383108N21383108/4527306107G接触疲劳寿命系数15ZN110ZN2102H计算接触疲劳许用应力15安全系数S1MPA1LIM0170HNKSMPA2LI293所以MPA12H因为21H2计算A试算小齿轮分度直径D1T62213312951042715893THETDKTZU11808MMB计算圆周速度M/S19320197606TDNVC齿宽BMM18DTBD齿宽与齿高之比B/H模数MTD1T/Z111809/284217MM齿高H225MT22542179488MM齿高之比B/H119/9488112E计算载荷系数动载荷系数15KV102KA1KH1329KF139HF1故载荷系数VH0213941F按实际载荷系数校正分度圆直径MM331/1894/6TTDKG计算模数MMD1/Z11236/28441MM3按齿根弯曲强度设计151确定公式内的各参数A查文献15大小齿轮的弯曲疲劳强度极限12680MPAFEB查文献15得弯曲疲劳寿命系数10NYNC计算弯曲疲劳许用应力15取安全系数S14MPA1LIM0684571NFYSMPA2LID计算载荷系数K02395AVFKE查取齿形系数15125FY216F查取应力校正系数15S8SYG计算大小齿轮的并加以比较F12516095487FY21680457FY故小齿轮数值较大。12098FFY2）模数设计计算MM632159310954768M因为齿轮模数M的大小是由齿根弯曲疲劳强度计算所得的承载能力决定的，而齿面接触疲劳强度计算所得的承载能力仅与齿轮直径有关，又因齿面接触疲劳强度计算的模数M大于齿根弯曲疲劳的计算模数，故取弯曲强度算得模数M4976MM，圆整后M5MM。校正后的分度圆直径D1124MM。齿数Z1、Z2Z1D1/M124/525取Z125Z2Z1114I4几何尺寸计算A分度圆直径MM1D25MM2D4570ZMB中心距12AD/3475MC齿宽MM故取B1115B21109B5验算N6104925TFTDN/M46901805ATKFB故假设合适，设计合理。55蜗轮、蜗杆的传动设计蜗杆传递名义功率835KW，转速N1100R/MIN，传动比I40。蜗杆传动的主要参数有模数、压力角、蜗杆头数、蜗轮齿蜗杆中圆直径及蜗杆直径系数。按照蜗杆的形状，蜗杆传动可分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动等。环面蜗杆传动具有的特点同时齿合的齿的对数多，轮齿受力情况得到较大改善，其承受能力高于普通圆柱蜗杆传动。由于传动三辊卷板机上辊的上下运动需要较大的强度，所以我选择包络环面蜗杆传动。551材料选择蜗杆40CR，表面淬火，HRC50齿面粗糙度RA08蜗轮ZCUSN10P1，传动选用8级精度，标准侧隙，三棍卷板机间隙工作。552参数的设计1求传动的中心距书1KW112348510438PPK式中，K1、K2、K3、K分别为1、10、08、1由1得A175MM，取成标准值A180MM2主要几何尺寸计算1MM，MM，MM，MM，1240Z，231AD245IZD2315ED238BMM，MM2AR5B其余项目由1蜗轮端面模数MM231752540ADMZ径向间隙和根部圆角半径MM04CRM齿顶高MM齿根高MM076AH714FAHC蜗轮分度圆直径MM23125643072ADH蜗轮齿根圆直径MM0718FF蜗杆分度圆直径MM128蜗杆喉部齿根圆直径MM142372FFDH蜗杆喉部齿顶圆直径MM5698AA蜗杆齿顶圆弧半径MM11058010R蜗杆齿根圆弧半径MM3724FFD周节角236094Z蜗杆包容蜗轮齿数2041Z蜗杆工作包角之半55049157蜗杆工作部分长度MM2SIN372SIN826MLD蜗杆最大根径1MAX1FFRLMM2228063405876438蜗杆最大外径MM1MAX12COSAWDR1COS1901蜗杆喉部螺旋导角21372ARTNART84MDI分度圆压力角25RCSIRSI610B蜗轮法面弦齿厚2IN075O372SIN9COS802NMSDMM183蜗轮弦齿高578MM2205COS075AHD64053721COS059蜗杆喉部法面弦齿厚12SIN05COSNMD50423COS197MF37I988COS8902510629MM蜗杆弦齿高12051COS5AHDMM6437029573确定蜗杆螺旋修形量及修缘量1MM8FIAMM06029173FMM14E96F23072495DTZ56轴的设计校核计算561四个轴的结构设计各轴材料为40CR1，A1045MM。0I轴P1089KWN953R/MIND104523538MMIMIN310895取MM，故I轴可设计为齿轮轴。30ID轴I的结构如图52图52轴结构图轴IIP10352KWN15371R/MINA1045MM0DA42516MM取D45MMMIN03P轴结构如图53图53轴结构图轴IIIP9841KWN32023R/MINA1045MM0DAMM取D80MMMIN03/P314598/2370519I轴III的结构图54图54轴结构图轴P9355KWN7071R/MIN由材料40CR查表153取得A01045MM取330/1459/70149DPND120MM轴的结构简图55图55轴图因小轴直径D与联轴器的孔径相配合的，故需先选定联轴器。计算联轴器转矩TCAKAT3118412621041494208NM。选用ZL10（GB501585），其公称转矩为31500NM。120ZB取轴器BA562轴的校核计算1轴的弯矩计算由于轴的作为输出轴其转速最小，扭距最大故只对轴进行校核计算。轴的支承跨距L1551410860337MM。由轴结构图55和弯距的计算得出截面B是轴的危险截面，根据受力图绘出轴的弯矩、扭矩图和当量弯矩图56。B面受力分析A转矩T126107NMMB直径已知D570MMC求圆周力N241TTFDD求径向力FRFRFTTAN44211TAN20016091316NE求支反力RV1、RV2、RH1、RH2RV111579063NRV24512253NRH131813555NRH212397455NF弯矩MH3706106NMMMV1349106NMMG总弯矩NMM2639410VHH扭矩NMM067015TI计算当量弯矩NMM2268CATFT图56轴弯扭距图将上述结果列表52表52轴弯扭距计算结果载荷水平面H垂直面支反力RNRH131813553NRH212397455NRV111579063NRV24512253N弯矩MNMMMH1094106NMMMV3006106NMM总弯矩NMMM3199106NMM扭矩TNMMT756106NMM当量弯矩MCAMCA8