平辊机课程设计

1、一、工作原理及工艺动作分解根据工艺过程，由两个执行机构完成：送料机构、轧制机构。其中必需完成的动作：送料、轧制送料：采用送料辊连续运动送料轧制：由工作辊将铸坯轧制成一定尺寸的方形、矩形或圆形截面坯料此轧辊机为垂直四辊轧制，水平轧辊要和竖直轧辊交替工作，避免发生碰撞，且轧辊啮入角要足够小，以免影响送料辊的工作；送料辊采用传动系统带动滚轮利用摩擦来工作。送料辊将坯料送到指定位置，竖直轧辊开始轧制，之后脱离工作行程进入返回行程，同时水平轧辊开始进入工作行程，依次交替进行。二、设计方案方案一铰链五杆机构, 出于铰链五杆机构是两自由度机构，所以可精确实现要求的任意轨迹，且构件尺寸可在很大范围内任选，但需

2、要给两个主动件，如取连架杆AB、DE为主动件，它们的转角与所要实现的轨迹mm有关，即与，有关。通常，要精确实现该两主动件间的运动关系是比较麻烦的，如无必要，可用近似方法实现。联系两主动件间运动关系的机构常用齿轮机构、凸轮机构、连杆机构等。方案二：采用凸轮连杆机构，凸轮为主动件，带动连杆1和推杆4，在设计此机构时，先根据结构条件选定构件1、2及3的尺寸，并设在构件1等速回转的同时，连杆上的M点沿预定轨迹曲线mm运动，这时构件4的运动即可确定，于是可求得构件4与构件1的运动关系；然后按此关系设计出与构件1固连的凸轮轮廓曲线。此设计虽然比较简单，但是凸轮轮廓曲线较复杂，不容易制作，对于技术要求过高，

3、考虑到生产效率问题，我不打算用此设计。方案三采用四杆机构，AB杆为主动件，带动连杆BC，在设计此机构时，先根据结构条件选定构件AB、BC、CD的尺寸，并设在构件AB等速回转的同时，连杆上的M点沿预定轨迹曲线mm运动，这时构件BC的运动即可确定，于是可求得构件CD与构件AB的运动关系；。可实现复杂轨迹的设计要求，可以传动较大动力，几何形状简单便于加工。但不能准确实现轨迹，且累计误差较大：不适于用在高速场合。总结：经过评定与判断，我还是觉得方案一较好，以下给出具体设计。三、尺寸计算1、尺寸设计（见参考文献【2】 (德) K. 洛克, K.-H. 莫德勒编著 机械原理分析、综合、优化 北京：机械工业

4、出版社，2003 第二章 机构系统学 2.6.5四杆机构的连杆曲线中图2.51 曲柄摇杆机构不同连杆点K的连杆曲线）根据M点轨迹选取较接近的图，查出各杆杆长，具体尺寸如图验证行程速比系数K 1.22、机构运动及力的分析 （数学模型）（1）运动分析（杆组法）,- 16 - M点和E点是一个（2） 机构力的分析解析法： 如图4.2.2所示(M是将轧辊的重力和阻力和BCM重力都转移到B点上的力矩) 对于BC杆对于AB杆（如图4.2.2）所示 对于CD杆（如图4.2.3） 图4.2.2 图4.2.3 解得：等效阻力矩 等效转动惯量其中 ； ； ； 、为杆AB、杆BCM、杆CM质心的速度。3、 传动系统

5、调整制造误差引起的轨迹变化或更换轧辊后要求开口度有稍许变化，所选机构应能便于调节轧辊中心的轨迹。轧辊中心点M的轨迹满足上图中的曲线，开口度h应大于140mm,咬入角大约为25，坯料的单边最大压下量约为50mm，从咬入到平整段结束的长度约270mm，平整阶段长度L约为100mm.。由于 L100mm,生产率为1500mm/min, 所以曲柄转速=15r/min rad/s又因为，电机转速为14501500rpm,取1500rpm 所以，i=100由于传动比较大，我们采用了混合轮系作为传动机构，该机构具有结构紧凑，体积小，能传动大功率的特点。传动系统如图各齿轮齿数机传动比计算如下：各轮齿数：=26

6、 =50 =18 =94 =18 =35 =88 带轮直径：=125mm =200mm所以传动比=1.6对差动轮系来说，有 即 (a)对定轴轮系来说，有 即 (b) 由于齿轮3和3为一个构件，故 (c) 将(c)式带入(a)式得 整理后可得 故 啮入角等的分析在轧制过程中，轧件要受到向后的推力，为使推力尽量小些，以减轻送料辊的载荷，故要求轧辊与轧件开始接触时的啮入角尽量小些。约取25左右，坯料的单边最大压下量约50mm，从咬入到平整段结束的长度约270mm。如下图所示：各个量之间的定性分析：四、原动机的选择与装配要求：1）原动机的选择适用性分析：(a)该机构需要长时间的连续转动且具有稳定的速度

7、，即要求原动件具有恒定的速度，即需要电机有恒定的转速。(b)笼型三相异步电动机具有结构简单，体积小，易维护，价格低，寿命长，连续运行性好。转速受负载转矩波动影响小，刚好满足轧辊机构的要求。(c)机构设计要求轧辊中心点M平均速度为v=45mm/s，返回的平均速度为工作行程三倍。两凸轮设计时的分度为30度，故凸轮转速n=(30/360)*(45/100)=3/80(r/s)=2.25(r/min) 。(d)轧辊机构对功率的要求较高，故对电动机的输出转矩要求较高。同时还需考虑变速问题和经济因素。结论：动力选择三相异步电动机，同步转速 750r/min(8极),50HZ,380V2）原动机装配要求需求分析：(a)必须保证两连杆同步同速旋转，且连杆转速稳定在2.25r/min左右。(b)机构变速过程对噪声、轴力等都无特殊要求，故可选取直齿轮变速或变速箱变速。(c)输入与输出的传动比i=750/2.25(d)装配位置有诸多影响因素结论：电机轴心位于两连杆圆心连线的垂直平分线上，两主动曲柄同轴装配的两齿轮齿数模数完全相同，且同时与主动轴上齿轮外啮合。输入输出传动比i=750/2.25，即主动从动轮齿数比为2.25/750 。五、运动循环图送料辊停止送料停止 0 140 180 320360铅垂面轧辊轧制平整空回行程水