XXJDU型冷弯成型机轧辊部分的设计

1、XXJD-U型冷弯成型机轧辊部分的设计摘 要本次设计的冷弯成型机借助旋转轧辊相互接触摩擦的作用，将被轧制的金属体（轧件）拽入轧辊的缝隙间，在轧辊压力作用下，使轧件主要在厚度方向上完成塑性成型。次设计的设计主要包括：电动机的选取，传动部分的设计，轧辊轴系部件的设计，机架的设计，设计过程按照国家标准和机械设计标准来设计的。轧辊的设计是本次设计的重点，设计中参照了机械设计手册进行了精确的设计，并进行了强度校核。在设计的各部件的基础上设计组装一台简单的冷弯成型机，主要针对用来加工U型薄壁件而设计的。可保证加工后的产品性能良好，表面光洁度高，板型好，能够达到所需的要求。关键词：冷弯成型机；轧辊；传动部件

2、；强度校核英文题目ABSTRACTThe design of the cold roll forming machine with rotating roller contact friction effect, will be metal rolling (workpiece) gap pulled into a roll, the roll pressure, so that the workpiece is mainly in the thickness direction to complete the plastic forming.This design mainly includ

3、es: the selection of motor, the transmission part design, design of roll shaft parts, the design of the frame, the design process in accordance with national standards and mechanical design criteria for design.The roller design is the focus of this design, design according to the mechanical design m

4、anual for the precise design, and check the intensity.Design of a simple cold roll forming machine based on all parts of the design, mainly for the processing of U type thin-wall parts and design. To ensure that products after processing the good performance, high surface smoothness, flatness, and t

5、o meet the requirements.KEY WORDS:Cold roll forming machine；roller；transmission parts；strength check目录前言1第1章 绪论21.1 明确设计任务21.2 本课题在国内外的研究现状21.2.1 国外冷弯成型技术21.2.2 国内冷弯成型技术41.3 课题研究的内容及拟采用的方法51.4 课题研究中的主要难点以及解决的方法5第2章 总体方案设计62.1 驱动方案的设计6 机械传动系统拟定的一般原则62.1.2 拟定的驱动方案7 确定最终驱动方案82.2确定各传动机构的传动效率9第3章 电动机的选择1

6、03.1 选择电动机的类型及结构形式103.2 电动机功率的选择113.3 确定各轴的功率113.4 确定各轴转速123.5 确定传递的转矩12第4章 轧辊的设计134.1 材料的选择134.2 轧辊弯曲角度的分配134.3 轧辊宽度和直径14 第一道次尺寸的确定154.3.2 第二道次尺寸的确定16 第三道次尺寸的确定184.3.5 第五道次尺寸的确定19 第六道次的确定214.4 轧机上配合部分尺寸的拟定23第5章 传动方案中锥齿轮和链轮的设计245.1 链及链轮的设计245.2 锥齿轮的设计25第6章 轴的设计及校核306.1 拟定轴上零件的装配方案306.2确定各轴段尺寸和各轴的校核3

7、0第7章 机架357.1 机架设计的一般要求357.2 机架材料的选择357.3 本设计机架的结构和主要尺寸36结论37谢 辞38参考文献39外文资料翻译40前言 冷弯成型是通过顺序配置的多道次成型轧辊，把卷材、带材等金属板带不断地进行横向弯曲，以制成特定断面型材的塑性加工工艺。目前我国对cold roll forming这一工艺有多种叫法，一种是从俄文翻译过来的，称为冷弯成型，冷弯型钢（冶金行业多用此说法），一种是从英文等外文翻译过来的，有滚轧成型，辊轧成型，辊弯成型，滚压成型。冷弯成型是一种节材、节能、高效的金属板料成型新工艺、新技术。利用这一工艺，不但可以生产出高质量的型钢产品，而且能够

8、缩短产品开发的周期、提高生产效率，从而提高企业的市场竞争力。常见的门坎加强板零件,形状简单的汽车冲压件都是运用冷弯技术加工出来的。近年来，冷弯型钢产品作为重要的结构件在建筑、汽车制造、船舶制造、电子工业及机械制造业等许多领域得到了广泛的应用。其产品从普通的导轨、门窗等结构件到一些为特殊用途而制造的专用型材，类型极其广泛。冷弯型钢单位重量的断面性能优于热轧型钢产品，并且具有很高的表面光洁度和尺寸精度，因此冷弯型钢代替热轧型钢可以取得既节约钢材又节省能源的双重效果，所以人们对冷弯型钢的发展给予了高度重视。正是用户对冷弯型钢产品的品种、规格、质量等方面的不断渴求，促使冷弯成型工艺技术的迅猛发展。 第

9、1章 绪论1.1 明确设计任务设计一台冷弯成型机，使工料经过放料架、六辊调平机、控料测速装置送入冷弯成型机，工件经过数次轧辊形成截面为U型槽的薄壁工件，工件最终通过定长剪断装置形成成品放入成品托料架上。本论文主要研究的是冷弯成型部分的设计。已知材料为较软的铝制件，长度尺寸L=40cm，成品断面为对称U型槽，制品弯曲角度约为，型材板厚约为,弯曲内角圆角半径为R=3mm,立边长度H=3cm。其实体图如图1-1图1-1成品零件图1.2 本课题在国内外的研究现状1.2.1 国外冷弯成型技术国外辊弯成型技术工艺己具有100多年历史了，大致分为三个阶段1。第一阶段(1838-1909)是探索和试制阶段，这

10、阶段辊弯成型理论和冷弯型钢的研究工作进展缓慢。随着工业运输业的迅速发展，辊弯成型工艺生产的冷弯型钢己经不能满足用户要求。第二阶段(1910-1959)是创立和逐步推广辊式冷弯成型工艺的阶段。第三阶段(1960年到现在)是辊弯成型生产迅速发展的阶段。国外冷弯型钢生产的发展动向，归纳起来，有以几方面:1) 产量不断增加自本世纪六十年代以来，国外冷弯型钢的产量迅速增加，这是总趋势，根据各国历年冷弯型钢的统计数字看，冷弯型钢的产量与钢材的产量相对稳定在一定的比例，一般为1.5:100至4:100。如前苏联1975年制订的发展规划中规定1990年冷弯型钢产量在钢材产量中所占比例将达到4%，随着冷弯型钢生

11、产工艺的改进，产品规格和品种不断增加，产品质量不断提高，应用范围日益扩大，前苏联1979年正对原发展规划重新规定，规定1990年将达到5%，其它一些国家也计划使冷弯型钢产量增加，现在国外冷弯型钢产量约1000万吨每年，占世界钢材总量的3%。2) 研究工作正在深入国外对辊式冷弯成型理论、成型工艺和成型设备的研究工作正在深入进行，对冷弯型钢实际应用的研究工作也取得了一系列进展。例如前苏联和美国已经用电子计算机来研究冷弯成型中的力能参数，探讨耗能最低的变形方法。3) 新工艺不断出现辊式冷弯成型工艺自1910年美国研究成功以来，经过几十年的改进和完善，成型工艺日趋成熟。随着冷弯型钢在实际应用上的技术经

12、济效果日益为人们所认识，冷弯型钢被广泛应用于国民经济各个领域。用户对冷弯型钢的质量要求越来越严格，要求品种规格多样化，这样就促使辊弯成型工艺不断改进以适应于用户要求，国外在发展辊弯成型工艺与研制的相应设备中，采用了带插入式的立辊成型机，成型辊集中调节的成型机组简称CTA机组(Central Tool Adjustment)，直缘成型机组。4) 产品品种不断增加，产品结构不断更新。随着冷弯型钢生产的发展和应用范围的扩大，冷弯型钢的品种不断增加，产品结构不断更新，产品标准逐步完善。随着新工艺的不断出现，坯料材质和规格范围日益扩大，现在国外生产的冷弯型钢品种规格已有一万多个，其中冷弯型钢的规格范围为

13、:坯料展开宽度10mm-2500mm，厚度0.1mm32mm。从冷弯型钢的材质来看，本世纪七十年代以前主要是普碳钢，越占90%；七十年代以来，通过实际应用的技术经济比较，推广采用高强度低合金钢、合金钢和不锈钢，使普碳钢产品所占的比重逐年下降，合金钢、高强度低合金钢和不锈钢产品所占的比重逐年上升。1.2.2 国内冷弯成型技术在我国，从50年代末开始建设冷弯机组以来，经历了发展、调整的曲折过程，70年代末仅有6家，80年代我国的冷弯型钢迅速发展，到1982年产量仅1.6万吨，到1989年，全国20多个生产厂家，产量发展到30余万吨，设计能力达到60余万吨，其中冶金系统14个重点厂，机组45套，冷弯

14、型钢品种规格也在不断增多，现已经达800余种。在改革开放的有利形式下，国民经济建设对钢材品种和质量提出了新的要求，冷弯型钢的优点逐步为人们所认识和接受，冷弯型钢的生产取得了较大的发展。迄今己经有100余套冷弯机组，年生产能力达150万吨，共1000余个品种规格。例如:山包头设计研究院为消化吸收国外某些先进技术结合国内市场具体情况而开发研制的中219mm中口径焊管成型机组，即CR机组（composite roll mill）属于一种新型辊式成型机组，该机组特点是:(1) 粗成型段采用共享辊与更换辊组合方式，更换产品规格时，部分机架的轧辊不必更换，可节省部分轧辊的储备量。(2)平辊用组合辊片，粗成

15、型段为六机架，立辊群轧辊倾斜布置，车辊体积小，比传统辊式成型机轧辊重量减轻1/3以上，设备结构更紧凑。(3)辊型曲线简单，制造与修复方便，轧辊重复利用率高。(4)成型稳定，轧机对薄壁管和后壁管成型适用性强，产品规格范围广。该院设计的CR-219成型机组第一套设备已于1992年8月在天津津海联营钢管厂正式投产。然而，无论从产量、质量、品种、消耗和应用领域方面，还是装备水平、工艺水平方面，与国外发达国家相比差距甚大，与年产近亿吨产钢国的地位极不相称。可以预计，冷弯型钢在我国必将有一个更大的发展。1.3 课题研究的内容及拟采用的方法轧机的传动轴和轧辊轴通过锥齿轮啮合装与轧辊支架内。动系统采用链轮传动

16、，电机选用变频调速电机，便于调整轧制速度，电通过减速器减速驱动电机齿轮，电机齿轮带动大齿轮运转，连接链轮，进而通过轧辊支架内的传动机构带动轧辊运转。轧制力与轧制功率可以通过公式计算电机的选择根据轧辊轧辊转速和轧制速度进行选择。1.4 课题研究中的主要难点以及解决的方法本课题研究的是旋转传动式冷弯成型机，在研究中主要有以下几个难点：传动方案的确定，电动机的选择，轧辊的设计，机架的形状的确定。1、电动机的选择：电动机的功率选择是否合适；通常，我们均采用三相据我所设计的机器的诸多要求，经过反复的思考与计算推演，我最终选用Y系列三相异步交流电动机。2、轧辊的设计：辊轮形状、尺寸、轧制角度的确定；通常，

17、我们根据成型产品的形状尺寸、生产批量等根据经验及公式要求确定辊的尺寸，角度。在满足使用要求及生产效率的前提下，尽量使结构简单、经济合理、安全可靠、维修方便、提高三化程度（标准化、系列化、通用化）。3、传动方案及的设计：传动方案的确定，零件的尺寸设计及校核；利用学过的知识综合考虑，通过对比的方法确定出最合理、简单、经济的方案，各传动零件的材料、尺寸的确定及强度校核。第2章 总体方案设计2.1 驱动方案的设计2.1.1 机械传动系统拟定的一般原则 1采用尽可能简短的运动链2采用简短的运动链，有利于降低机械的重量和制造成本，也有利于提高机械传动效率和减小积累误差。为了使运动链见你短，在机械的几个运动

18、链之间没有严格的速比要求的情况下，可以考虑每一个运动一个原动机来驱动，并注意原动机类型和运动参数的选择，以简化传动链。2优先选用基本结构由于基本结构简单，设计方便，技术成熟，故在满足功能要求的条件下，应优先选用基本机构。若基本机构不能满足或者不能很好的满足机械的运动或动力要求时，可以适当地对其进行变异或组合。3应使机械油较高的机械效率；机械的效率取决于组成机械的各个机构的效率。一次，当机械中包含有机械效率较低的机构时，就会使机械的总效率降低。但要注意，机械中各运动链所传递的功率往往相差很大，在设计时应着重考虑使传递效率最大的主运动链具有较高的机械效率，而对于传动效率很小的辅助运动链，其机械效率

19、的高低则可以妨碍次要地位，而着眼于其它方面的要求（如简化机构，减小外廓尺寸等）。4合理分配传动比运动链的传动比应合理分配给各级传动机构，具体分配方法应注意两点：1）每一级的传动应在常用的范围之内选取。如一级传动比过大，对机构的性能和尺寸都是不利的。例如当齿轮传动的传动比大于8至10时，一般应设计成两级传动。2）当传动链为减速传动时，必须十分注意机械的安全运转问题，防止发生损坏机械或伤害人身的可能性。例如起重机械的起吊部分，必须防止荷重的作用下自动倒转，为此在传动链中应设置具有自锁能力的机构或者装设制动器。又如，为防止机械因超载而损坏，可采用具有超载打滑现象的摩擦传动或装置安全联轴器等。2.1.

20、2 拟定的驱动方案成型道次数的确定：形状因子 （ 其中F是左右立边长度之和，n为弯曲角度数，t为板厚。）根据图2-1可知成型道次数确定为N=6。图2-1对称断面的形状因子与成型道次拟定的驱动方案链驱动：若用一条链驱动所有上下轴，轴的调节量就很小，速度会受到限制，改变链的驱动会有比较大的上轴垂直调节能力。链驱动是成本较低的方案，通常不用于高质量轧机。齿轮驱动：可以用圆柱或圆锥齿轮组驱动轴，这种齿轮布置的问题是上轴调节能力。少量移动上轴，就会使齿轮减少接触高度。这种啮合会引起传动不平稳，容易使齿发生损坏。混合驱动：混合驱动是为了减小成本，一些公司偶尔采用的链传动或齿轮传动的组合或者某些上轴不驱动的

21、驱动方式。不驱动上轴：如果上轴都驱动，大的圆周速度差会产生问题。于是，一些制造的成型机的上轴不再设置驱动。然而，下轴驱动轧辊，板料间的摩擦力仅为双轴驱动摩擦力的一半。因此，在头几道次中经常会出现问题，主要是：a、板料不能拉入轧机；b、在产品成型时产生大的速度波动；c、不能推入产品进入矫直头、弯曲机组或其它设备。因此，除驱动第一第二和最后一两个上轴，经常不驱动上轴，这样便于按需要装置齿轮。通常，中间道次上设置上轴驱动，这需要轧机设计者提出，偶尔由安装技术员更正。 确定最终驱动方案通过对以上内容的了解和分析结合我在实习工厂所观察的冷弯成型机，和实际设计的了冷弯机的质量不高，经过和老师的多次探讨和修

22、改最终我确定了冷弯成型机的整体传动方案：驱动下轴不驱动上轴的方案，利用锥齿轮进行传动。方案如下图2-21是电动机，2是链及链轮，3是输入轴，4是锥齿轮，5是传动轴图2-2传动方案2.2确定各传动机构的传动效率参阅参考文献并结合本人所设计的冷弯成型机的整体传动方案和各传动机构自身的特点确定各机构的传动效率3如下：锥齿轮的传动效率是：链的传动效率是： 滚动轴承的传动效率是： 第3章 电动机的选择3.1 选择电动机的类型及结构形式电动机是一种旋转式机器,它将电能转变为机械能,它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子,其导线中有电流通过并受磁场的作用而使转动,这些机器

23、中有些类型可作电动机用,也可作发电机用。电动机是把电能转换成机械能的设备，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成，分布于各个用户处，电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子与转子组成。通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电动机的做功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，

24、从毫瓦级到千瓦级。电动机的使用和控制非常方便，具有自起动 、加速、制动、反转等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。各种电动机中应用最广的是交流异步电动机（又称感应电动机 ）。它使用方便 、运行可靠 、价格低廉 、结构牢固，但功率因子较低，调速也较困难。大容量低转速的动力机常用同步电动机（见同步电机）。同步电动机不但功率因子高，而且其转速与负载大小无关，只决定于电网频率。工作较稳定。在要求宽范围调速的场合多用直流电动机。但它有换向器，结构复杂，

25、价格昂贵，维护困难，不适于恶劣环境。20世纪70年代以后，随着电力电子技术的发展，交流电动机的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，已开始得到应用 。电动机在规定工作制式（连续式、短时运行制、断续周期运行制）下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称为它的额定功率，使用时需注意铭牌上的规定。电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配，避免出现飞车或停转。电动机的调速方法很多，能适应不同生产机械速度变化的要求。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。从能量消耗的角度看，调速大致可分两种 ： 保持输入功率不变 。通过改变调速装置的能量消耗，调节输出功率以调节电动机的转速。控制电动机输

26、入功率以调节电动机的转速。3.2 电动机功率的选择根据本人设计的冷弯成型机的使用要求，最大轧制力是15吨，轧制速度是0.2米每秒，可求出轧机主体部分的=15×0.2=3 因为依照整体传动方案可计算出：=则= = =7.38 本机选用Y系列小型三相异步电动机Y160L-8,其主要技术参数为：功率7.5,满载转速720r/min,最大转矩2.0,最小转矩1.0，效率（%）86。3.3 确定各轴的功率带入数值得： (注：为通过链与电机连接的轴，为轧辊下轴)3.4 确定各轴转速设与电机连接的链轮的传动比为=6，功率为的轴上的链轮与第一道轧辊下轴的传动比为，第一道轧辊下轴与第二道轧辊下轴的传动

27、比，第二道轧辊下轴与第三道轧辊下轴传动比是，第三与道轧辊下轴第四道轧辊下轴传动比为，第四道轧辊下轴与第五道轧辊下轴传动比为，第六道轧辊下轴与第五道下轴传动比为。所以：功率为的轴的转速=/=720/6=120r/min,第一道轧辊下轴的转速=/=120/3=40,第二道上下轴的转速为=40r/min,第三道上下轴的转速为=40r/min,第四道下轴的转速为=40r/min,第五道轧辊的下轴的转速为=40r/min,第六道轧辊的转速为=40r/min。3.5 确定传递的转矩579.3 1719 1635.43 1551.19 1475.48 1403.85 1332.23 1267.76 第4章

28、轧辊的设计4.1 材料的选择轧辊是高频焊管和冷弯型钢生产的主要工具，其质量直接影响到产品的质量、产量和成本。良好的轧辊材料体现在两个方面：1.根据带钢变形规律进行孔型设计，保证其合理性。2.轧辊材料必须具有高强度、高硬度、高耐磨性和韧性，保证其有较长的寿命。依据带钢变形规律，我们选用边缘弯曲成型法、双半径弯曲组合成型法、W反弯弯曲成型法、排辊直缘成型方式。在孔型设计方面，使用计算机进行辅助设计和辊轧变形的模拟分析，优化轧辊设计。成型辊和定径辊一般采用GCrl5SiMn、Crl2MoV等冷作模具钢材料，挤压辊除了具有成型辊的硬度、韧性要求外，还因具有较好的红硬性和热疲劳性，所以采用5Cr4M02

29、W2VSi、4Cr3M03W4vTiNb、SKD61(JISG4404)等热作模具钢材料。所有材料经锻造、球化退火、粗车、半精车、淬火和低温回火、磨端面和内孔、孔型弧精加工、研磨抛光制成成品，硬度可达HRC6163。由于冷弯成型生产效率高，材料可能占65%-95%的制造成本。为了以合理的价格加工出合格的产品，选择合格的产品是非常重要的，设计人员选择材料时必须考虑以下因素:机械、性能、外观、价格、可制造性、材料获得、设备及轧辊的生产能力、表面敏感性、耐热性、耐腐蚀性、耐磨性、产品的重量、市场接受能力、导电性等其它特性。本设计基于以上条件的要求，结合实际情况。确定本次设计的轧辊部分的材料选为经过调

30、质处理的Crl2MoV。4.2 轧辊弯曲角度的分配已知成型道次数N=6,最终弯曲角度，且断面为对称断面，由公式4可求得每道次的弯曲角度。代入参数后得：= （注：i=1,2,3,4,5,6。）则U型断面的成型工序图：图4-1成型工序图4.3 轧辊宽度和直径采用定半径成型方法,每道次以最终半径进行弯曲。采用公式进行计算弯角部分的尺寸5。已成型板料断面的分割及各部分的尺寸，如图4-2 图4-2成型板料尺寸=30-6=24mm =20-6=14=(6+0.53)90/360=11.78mm 第一道次尺寸的确定1.断面尺寸其(部分对称)断面图,如图4-3图4-3第一道次断面尺寸=2.88-）=+（R+t

31、）=(Rt)+Rtan()Rtan()+代入数据得：=29.91mm =19.91mm = 29.62mm =19.62mm2.轧辊宽度和直径的确定7驱动直径的确定： 由V=Dn (其中n=40r/min,V是材料输送速度0.53m/s)则=254.78mm。设上辊的宽度取120mm,下辊宽度取140mm,赋予的值为270mm；如图4-4图4-4第一道次轧辊宽度和直径=19.62mm =254.78mm=60-=60-19.62=40.38mm =-2tan22=222.15mm=19.91mm =254.78mm=(270-254.78)/tan22=37.67mm =270mm=70-=7

32、0-37.67-19.91=12.42mm(其中、表示的是宽度部分尺寸，、表示是直径部分尺寸)4.3.2 第二道次尺寸的确定1.断面尺寸其(部分对称)断面图,如图4-5=5.50-）=+（R+t）=(R+t)+Rtan()Rtan()+代入数据得：=30.60mm =20.60mm = 29.44mm =19.44mm图4-5第二道次断面尺寸2.轧辊宽度和直径的确定由于V和n都没有变，所以驱动直径D也不变，即D=254.78mm。设上辊的宽度取120mm,下辊宽度取160，赋予的值为300mm；如图4-6=19.44mm =254.78mm图4-6第二道次轧辊宽度和直径=60-=60-19.4

33、4=40.56mm =-2tan42=181.74mm=20.60mm =254.78mm=(300-254.78)/tan42=50.22mm =300mm=80-=100-50.22-20.60=9.18mm 第三道次尺寸的确定1.断面尺寸其(部分对称)断面图,如图4-7=7.85mm-）=+（R+t）=(R+t)+Rtan()Rtan()+代入数据得：=31.16mm =21.16mm = 29.43mm =19.43m2.轧辊宽度和直径的确定驱动直径=254.78mm。设上辊的宽度取100mm，下辊的宽度取140mm，赋予的值为320mm；如图4-8图4-7第三道次断面尺寸=19.43

34、mm =254.78mm=50-=50-19.43=30.57mm =-2tan60=148.88mm=21.16mm =254.78mm=(320-254.78)/tan60=37.65mm =320mm=70-=90-37.65-21.16=11.19mm图4-8第三道次轧辊宽度和直径4.3.5 第五道次尺寸的确定1.断面尺寸其(部分对称)断面图,如图4-11图4-11第五道次断面尺寸-）=+（R+t）=(R+t)+Rtan()Rtan()+代入数据得：=32.66mm =22.66mm =29.86mm =19.86mm2.轧辊宽度和直径的确定驱动直径=254.78mm。设上辊的宽度取5

35、0mm,下辊的宽度取80mm,赋予的值为380mm；如图4-12=19.86mm =254.78mm=25-=25-19.86=5.14mm =-2tan86=107.77mm=22.66mm =254.78mm=(380-254.78)/tan86=8.76mm =380mm=60-=40-8.76-22.66=8.58mm图4-12第五道次断面尺寸 第六道次的确定1.断面尺寸其(部分对称)断面图,如图4-13-）=+（R+t）=(R+t)+Rtan()Rtan()+图4-13第六道次断面尺寸代入数据得：=33mm =23mm =30mm =20mm2.轧辊宽度和直径的确定驱动直径=254.

36、78mm。设上辊的宽度取40mm,下辊的宽度取72mm,赋予的值为320mm；如图4-14=20mm =254.78mm=23mm = =254.78mm=36-=36-23=13mm =320mm图4-14第六道次轧辊宽度和直径4.4 轧机上配合部分尺寸的拟定轴直径d：考虑各轧辊的断面尺寸，初选轴直径为d=100mm。道次间距L：道次间距是水平方向的轴心距离；综合考虑最大最小的轧辊直径、制造的经济型等要求；选各道次间距为L=400mm。下轴和轧机台面间距离h：本轧机采用下轴固定，不可调节的设计方案。下轴轴心与轧机台面间距离（或轴下方最高点）限制了最大下辊直径8。初设计下轴和轧机台面间距离为h

37、=200mm。装轧辊的轴段长度设为300mm。第5章 传动方案中锥齿轮和链轮的设计5.1 链及链轮的设计1选择链轮齿数9取小链轮齿数为=17，大链轮齿数为=1022.确定计算功率 确定=1.0,=1.52,双排链，则根据公式可得计算功率为=11.07 Kw3.选择链条型号及节距根据计算功率Kw及。可选24A-1,链条节距为P=38.1mm，滚子直径=22.23mm,内链节内宽=25.22mm,销轴直径=11.11,内链板高度=36.2mm。4.计算链节数及中心距初选中心距=（3050）p=(3050)×38.1=11431905mm。取=1500mm相应的链长节数为：=142.40取

38、链长节数为142节。查表9-7得中心距计算系数=0.23556，则链传动的最大中心距为：=0.23556×38.1×2×142-(17+102)1480mm5.计算链速v=1.30m/s6.计算压轴力有效圆周力为：=5769 N链水平布置时的压轴力系数为=1.15，则压轴力为：=1.15×57696634 N大小链轮的主要参数，如下表：名称小链轮大链轮链号24-A24-A节距38.138.1滚子直径22.2322.23齿数17102齿根圆直径185.1171214.981节圆直径207.3471237.211最大齿顶径232.7421262.606最小齿

39、顶径219.6321252.48最大弦齿高14.49012.996最小弦齿高7.9357.935齿侧倒角4.9534.953齿侧半径38.138.1齿全宽25.2225.22表5-1大小链轮的主要参数5.2 锥齿轮的设计本设计要求两种规格相配合的锥齿轮，一种(设为第1种)用于功率输入轴与传动轴之间的配合传动，另一种规格（设为第2种）用于轧辊下轴与传动轴之间的传动。这两种锥齿轮都设计为轴交角为90度的直齿锥齿轮。1.设计参数、精度等级、材料及齿数10直齿锥齿轮传动都是以大端参数为标准值的。在强度计算时常以齿宽中点处的当量齿数作为计算依据。第一种规格的齿轮已知设计参数:其齿数比=3(等于传动比 )

40、，输入功率P= =7.28kw.小齿轮转速 =120r/min，第二种规格的齿轮已知设计参数： =1,小齿轮的转速 =40r/min。冷弯成型机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。齿轮材料：40Cr，硬度为280HBS。选小齿轮当量齿数 =24 ,2.确定许用应力111）许用接触应力 查、，并取二者之间的小值计算取安全系数=1 计算应力循环次数 = 60nt (n是与相对应的齿轮转速)查循环基数计算当时，取=1计算2）许用弯曲应力 查得 ，取安全系数=1.251.5 取 计算 = ， =4×计算 171但172 计算 ， 3.计算工作转矩 4.根据接触强度，试求小齿轮分度圆直径

41、初步计算时，取 ； 一般：=0.30.6查出； 求出试算值 。5.精确计算小齿轮的直径取 , , 圆周速度 m/s依据精确等级和圆周速度，查 计算，求出。 计算 ，取整数后，作为齿轮的宽度，注意：6.根据弯曲疲劳强度，计算齿轮的模数 mm由 ，得 、代入 、 中的大值 一般可取610。计算（不必取整数）由，（一般取b/R=1/3）求出模数m并根据下表取标准值。表5-2锥齿轮模数锥齿轮模数（摘自GB12368-90）1.001.1251.251.3751.51.752.252.52.7533.253.53.754.555.566.577.588.57.计算几何尺寸修正小齿轮的齿数：，（此处为根据

42、接触强度计算的值）并取大于该数的整数（不四舍五入）作为小齿轮的齿数，计算， 取整数。则计算出的锥齿轮的相关参数12如下表：第一种规格：=21，=63, 表5-3输入锥齿轮参数名称代号计算公式小齿轮数值大齿轮数值分度锥角,18.44071.560分度直径d,94.5283.5锥距R149.42149.42齿顶高4.54.5齿根高99齿顶圆直径103.04286.35齿根圆直径77.42277.80齿顶角1.7201.720齿根角3.4403.440齿顶锥角20.16073.28齿根锥角15068.120分度圆齿厚7.067.06齿宽3838当量齿数22.14199.17当量齿数比99平均模数3.

43、63.6平均分度圆直径75.6226.8当量齿轮的分度圆直径79.70717.02第二种规格：=25，=25, 表5-4传动锥齿轮参数名称代号计算公式小齿轮数值大齿轮数值分度锥角,450450分度直径d,125125锥距R88.3988.39齿顶高33齿根高5.55.5齿顶圆直径132.07132.07齿根圆直径110.86110.86齿顶角3.243.24齿根角6.456.45齿顶锥角48.2448.24齿根锥角38.5538.55分度圆齿厚7.85785齿宽2525当量齿数 5.36 35.36 当量齿数比 1 1平均模数44平均分度圆直径100100当量齿轮的分度圆直径141.42141

44、.428.结构设计 画出大小锥齿轮零件图(见CAD图)。第6章 轴的设计及校核6.1 拟定轴上零件的装配方案选取轴的材料为45钢,调制处理13。根据设计的合理性及经济性可设计各道次的轴尺寸相同。本设计中轴的设计原则：由于各轴各部分都要装带轮、轴承、轧辊，轴装在矫直轴上，用机架支撑。根据设计的简便性，横跨机架部分的轴可根据对称性设计。轴的轴向定位可用定位套，套筒定位，轴的周向定位用键定位。初步估算轴的最小直径 取，于是得: 因为各道次的转速相同，而最大。故只需验证第一道轧辊上轴的最小直径即可。 =115=64.05mm。所以可以以为各轴的最小直径。各道次上轴装有链轮，成对滚动轴承，侧板，定位套，

45、轧辊部分。下轴装有锥齿轮，成对滚动轴承，侧板，定位套，轧辊部分。6.2确定各轴段尺寸和各轴的校核1.下轴左端装锥齿轮处的直径尺寸定位=90mm,第二段与轴承配合部分的直径取=95mm,第三段装轧辊部分的直径取=100mm.因轴承在工作时既受径向力的作用也存在轴向力。故选单列角接触球轴承，参照工作要求根据由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的角接触球轴承7319C型。其基本尺寸为。5处包括起紧固作用的两块侧板和角接触球轴承，根据实际需要及设计经验可设侧板厚度=15mm,所以=B+2=45+215=75mm。2处为定位套筒长度20mm,套筒厚度取=2mm,所以=20mm。设=10mm，

46、应比齿轮的宽度稍大一些，则设=70mm。3段主要装的是轧辊，根据以上所设计的轧辊宽度综合考虑，可取=300mm。1处选键A2570，5处选键A2590。图6-1轧辊下轴的结构综合考虑，本设计只需校核1轴14（即第一道次上轴）。1）转矩和轧制力转矩1652.15则轧制力=/=21652.15 /0.1=32995.2 N 2）确定锥齿轮上的载荷 N=8479.77 N N41065.53 N 8070.33 N 4507.63 31250.68 N 22770.91 N 3542.06 3197.715732.796-2轴的载荷分析图 按弯扭合成应力校核轴的强度15进行校核时只校核承受最大弯矩和

47、扭矩的截面（即危险截面A和B）的强度。根据求数据得：截面A：13.75MPa截面B：38.23MPa已选定轴的材料为45钢，调质，查得,因此截面A、B都安全。2.输入轴如图：图6-3输入轴的结构根据公式求得最小轴径为处装输入小锥齿轮，轴径选为46mm,选=50mm选键C1432。2处装角接触球轴承，2处比1处高些，选=50mm,根据国家标准选取7210C型的角接触球轴承，其基本尺寸为,所以=20mm。3处也要有一轴间，所以可取=60mm。其强度校核同理下轴。经校核，安全。3.传动轴传动轴上装的零件有：对称支撑轴承，输入端的大锥齿轮，各道次下轴上的输入传动锥齿轮。如图6-4图6-4传动轴的结构根

48、据公式可求得最小轴径为=64.07mm。1和3处装轴承，选，选型号为7214AC的角角接触球轴承，其基本尺寸，所以。2处装锥齿轮，选，选建A2040。同下轴的分析设计，校核，安全。第7章 机架7.1 机架设计的一般要求机架设计的一般要求: 1)在满足强度和刚度的前提下,机架的重量应要求轻,成本低； 2)抗震性好。把受迫震动振幅限制在允许范围内； 3)噪声小，结构美观； 4)温度场分布合理,热变形对精度的影响小； 5)机构设计合理,工艺性良好,便于铸造,焊接和机械加工。7.2 机架材料的选择机架材料的选用，主要根据机架的使用要求，由于多数机架形状较复杂，故一般采用铸造，由于铸铁的铸造性能好，价廉

49、和吸震性强，应用最广。铸铁的优点： 1)它的流动性好，体收缩和线收缩小，容易获得形状复杂的铸件； 2)在铸造中加入少量合金元素可提高耐磨性能； 3)铸铁的内摩擦大、阻尼作用强，故动态刚性好； 4)铸铁还具有切削性能好、价钱便宜和易于大量生产等优点。工作台中用于镶嵌导轨的支承件选用HT100，其特点是力学性能较小，承受轻负荷，价钱较便宜。HT150流动性好，可承受中等弯曲应力（约为107 Mpa）摩擦面压强大于5Mpa,可用来制造工作台，及工作台底座。减速器壳体材料选择ZL111。适用于砂型、金属型铸造系铝硅铜镁钛多金，其优点为： 1)铸造性能良好，流动性好，充型能力优良，一般无热裂倾向，线收缩

50、小，气密性高，可经受高压气压和液压作用； 2)在熔炼中需进行变质处理，可经热处理强化，在铸态或热处理后的力学性能是铅硅系合金中最好的，可和高强度铝合金ZL20想媲美； 3)可切削加工性和焊接性良好。7.3 本设计机架的结构和主要尺寸 基于以上原则，本设计的机架的形状如下，其实体图如图8-1图7-1机架实体机架总体尺寸较大，通常加工过程中采用板料焊接成型，焊接件多用铸钢件，结构的设计遵循在满足使用要求的前提下力求简单经济的原则16，各尺寸要严格满足配合件之间的要求，使装配方便合理。机架上主要尺寸的设计如下：1.机架上设有送料平衡板，有支撑架支撑。平衡板的厚度为20mm，长度为50mm。弯曲弧度为

51、1500，支撑高为300mm。2.机架。3.机架上装有支撑传动轴的支撑座1和2，两者间距为3600mm,还有2个起中间支撑作用的支撑架其间距为1800mm。4.机架上采用组梁焊接，各梁间距420mm。5.电机装在机架上，用电机通用安装架安装支撑固定。6.其他尺寸具体见机架CAD图。 结论本课题研究的是U型冷完成型机轧辊的设计：通过课题安排，首先分析计算给定成型零件的特征来设计计算出各道次轧辊的尺寸、形状，还包括其关联部件的选用、校核，最终设计出一台简单的冷弯成型机（机械部分）。设计的过程包括电机的选取、传动部分的设计、轴系部分的设计、各部分定位件的选取及机架的设计。在设计过程中，每一部分的设计

52、都非常细致、严谨，查阅了很多的资料，严格按照国家标准进行。机械设计应该尽可能的简化设计机器的结构尺寸，做到经济合理，在满足工作要求的同时还要满足国家制定的标准。在设计过程中有些数据设计算出来了，但设计的时候还是根据一些经验分配、选取参数来设计和绘图，而且在轧辊的尺寸拟定和传动部分还是出现了不太合理的地方，有待于改进。比如：如何传动才能保证零件较高的精度；材料的选择是否考虑承载载荷和材料的浪费。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结，但是真的面对毕业设计时发现自己的想法基本是错误的。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。谢 辞经过几个月的毕业设计，我基本完成了U型冷完成型机轧辊部分及其相关传动部分的设计。通过这次设计我获益良多，总体提高了自我创新意识和绘图能力。但在这次毕业设计过程中，遇到了不少困难，碰到了自己难以解决的难题。这期间多亏了马利民老师的细心指导和身边同学的热心帮助。首先我要感谢马老师，在设计中是他给了我细心