毕业设计（论文）-12×2000卷板机主机设计

1、洛阳理工学院毕业设计（论文）12×2000卷板机主机设计摘 要本设计是关于对称式三辊卷板机的。主要有对卷板机机架类型的设计选择，辊子需要扭矩的计算，电动机的选择，下辊的受力校核，上辊的液压传动设计以及卷板机翻倒机构的液压装置，从而保证了上辊能够在下压过程中提供使板材发生弯曲变形的力，设计中还有关于对当前机械行业应用流行的设计软件solidworks、autocad的学习应用，以便将自己的设计转成三维图形，从而能够直观的了解到本设计。对称式三辊卷板机主要是应用于天然气管道的卷制，它也能够应用于其他场合，在造船、航空、化工能领域也应用广泛。它具有明显的优点：结构简单、占用空间小、质量小、

2、操作方便，稳定性也很好。它主要就是能够使金属板材受到大于其屈服极限的力而发生弯曲变形成圆筒状，圆锥状的零件。关键词：卷板机，上辊，液压缸，机架，电动机Design 12×2000 bending machine mainframe ABSTRACTThis design is symmetrical with about to the three-roll bending machine. There are mainly on the type of rack design options, calculate the roll torque is required, the ch

3、oice of the motor, checking the force rolls, hydraulic design and hydraulic device .Bending roller downward movement to ensure the enough pressure on the roller can be provided ,so the bending of the sheet material force generation, as well as during the design of the current machinery industry appl

4、ications popular design software solidworks and pccad learning application, in order to turn our designs into three-dimensional graphics, allowing us understand of the design intuitively.Symmetric three roller coiling machine is mainly used in rolling natural gas pipelines, it can also be applied to

5、 other situations, in shipbuilding, aviation, and chemical energy fields are also widely used. It has obvious advantages: simple structure, small footprint, low weight, easy operation, stability is also very good. It is possible to make the metal sheet is mainly being greater than the yield limit of

6、 the bending force deformed into a cylindrical shape, a conical part.KEY WORDS: Bending Machine, Cylinder,Hydraulic cylinder, Chassis, Electric motor7目录前言1第1章 绪论21.1卷板机的分类和特点21.1.1 按照不同原则卷板机分类不同21.1.2卷板机各个机构的主要运动31.1.3卷板机将板材弯曲成型的过程41.2国内外卷板机的现状和未来发展51.2.1国内现状51.2.2国外状况和卷板机未来发展6第2章卷板机类型设计方案选择82.1卷板机各

7、种方案的判断与分析82.1.1双辊卷板机82.1.2三辊卷板机92.1.3四辊卷板机112.2卷板机设计方案的确定122.2.1设计卷板机的大体思路简介122.3 本章小结13第3章卷板机组成机构的选择判断143.1根据上、下辊被驱动得出主动力电动机参数143.1.1上、下辊的参数计算143.1.2通过对辊才的受力验证选用合适电动机153.2对上辊的结构尺寸验算判断其是否合理233.2.1对上辊进行受力分析233.2.2 验算上辊的刚度是否满足要求233.2.3 上辊强度校核243.2.4 疲劳强度安全强度校核243.2.5 当板材被卷制完成后对此时的上辊进行校核验算253.4 本章小结26第

8、4章上辊筒液压缸的设计274.1液压缸在本设计中的应用274.1.1 本设计中采用液压缸的优点274.2上辊筒液压缸设计27第5章 卷板机在设计软件上的创建325.1 对Solidworks软件功能的简介325.2 上辊吊的创建325.2.1 上辊吊的工作分析325.2.2 上辊吊的创建过程325.3上辊和轴套的配合375.3.1上辊的创建375.3.2轴承套的创建375.3.3辊才和轴套的配合385.4工程图的创建405.4.1三维图向工程图转化40结论42谢 辞43参考文献44前言机械制造行业在我国有着不可替代和改变的重要的作用，它关系着国家的经济的发展国民经济命的脉。在中国机械制造行业可

9、以称为整个工业的基础和不可替代的组成部分，而制造业的主要和根本任务就是为国民经济各个行业提供发达先进的机械设备和合格产品。它的规模和水平是不仅反映国家的经济实力而且对国家科学技术的发展也具有显著的展现效果，因此我们既要要重视研究也要多读的敢于实践。卷板机可以看做是一种锻压设备，它能够将大型的金属板材卷弯成筒形、弧形或其它形状零部件。卷板机的工作原理主要是根据三点成圆的原理，根据工作辊发生相对位置的变化和在工作辊发生旋转运动从而使大型的金属板材发生连续的塑性变形，从而获得我们预定形状的零部件。卷板机产品现在已经广泛用于化工行业、造船业、石油和天然气行业、木工行业、金属结构改造及其它机械制造行业。

10、卷板机现在在我们的日常生活中越来越常见了，使用范围也逐渐的增大，因此怎样的是卷板机更加方便、简单、快捷化更为显得重要，至今在很多机械工厂里面我们经常会发现中小型卷板机被操作工人使用，并且更多的是那种手动的机械式卷板机和大型的重力液压式卷板机，机械式卷板机目前还是应用广泛，但是产品优良率比较低，液压式卷板机目前在大型工厂里面经常见到，但体型巨大，普及范围小。第1章 绪论1.1卷板机的分类和特点1.1.1 按照不同原则卷板机分类不同卷板机的分类方式：国外一般是根据工作辊的配置方式来进行划分。而国内通常是由工作辊数目及调整方式等为依据实行混合分类，国内卷板机可分为：1、按照卷板机的工作形式可以分为：

11、卷板机有冷卷和热卷之分。冷卷的精度比较高，操作也很简便，但是要求提供的钢材不能有缺口和裂缝的缺点。有时又板材还需要经过一些热处理以保证质量。热卷最容易出现的就是与氧气接触造成板材的表面氧化和板材受热发生了热膨胀等问题从而造成卷板时候卷筒精度不高等问题。2、卷板机可以根据辊才的相对位置不同分为：有非对称式三辊卷板机、对称式三辊卷板机、卷板机还可以根据下辊和侧辊的不同运动方式有下调的、弧形下调的、垂直下调的等等。3、卷板机还可以根据卷辊数目的不同分类：不仅有三辊卷板机还有四辊卷板机，因为工作方式的不同，四辊卷板机可以因为侧辊的相对位置而让侧辊通过倾斜调整和圆弧调整两种方式。4、具有某些特殊用途的卷

12、板机：用于卷制特殊锥体的卷板机和只有两个辊的双辊卷板机。我国的卷板机发展经历了从机械到液压再到数控的发展历程。其中卷板机采用机械控制已有几十年的时间，并且由于构造简单，性能稳定，成本低廉，很多的中小型卷板机仍然使用这种机械传动控制。但是它的速度不高，因而能够提供很大的扭矩，因为传动系统占用空间大，要求电动机功率也大，造成电动机在起动时电网波动也很大，所以越来越多的使用更为安全的液压传动。近几年，卷板机已经发展成为以液压马达作为动力源来控制工作辊相对位置的改变，但是主驱动力大部分依然采用的是机械和液压结合的卷板机，还有一块采用液压马达做为工作辊旋转和相对位置改变的动力源的全液压式卷板机。卷板机的

13、工作能力高低往往是板材在冷态下的表现为依据，也可以说就是在要求的屈服极限下再由所要卷制板材的宽度和厚度来判断能否用着这卷板机卷制出相对应的最小卷筒直径。冷卷方式在国内外都被采用较多。冷卷精度很高，操作工艺方便快捷，成本低，可相应的对板材的质量要求也较高（如不允许有缺口、裂纹等缺陷），同时金相组织的一致性要高。当卷制板被要求卷制厚度很大或弯曲半径较小并超过设备工作能力时，我们可以根据设备是否允许的前提下来判断能否采用热卷的方式。同时对有些不能冷卷的板材，如果热卷的话会造成刚性降低，这时还有一种方法可以使用，就是将板材稍微加热再卷制，这种方法称为温卷。1.1.2卷板机各个机构的主要运动卷板机的主要

14、运动有工作辊的主运动和辅助辊的压紧运动。卷板机的上辊和下辊在板材进入卷板机的时候要发生旋转运动和施加力的上下或者倾斜运动都可以说是卷板机的主运动，它是卷板机完成板材卷制的主要部分。辅助运动主要是指卷板机在板材卷板过程中发生的板材进入、板材卸载和上辊的垂直运动、倾斜弧形运动以及倒头架的倾倒等动作。图1-1中：主运动包括有上辊由于受到外在也压力的作用向下运动，还有上辊由于受板材的摩擦力作用而绕O1的旋转运动。下辊分别绕O2、O3作顺时针或逆时针旋转旋转运动。辅运动指板材卷制完成后的上辊的垂直上升和下降运动，还有上辊在O1垂直平面的倾斜、放倒运动等，还有位于下辊最下端的支撑辊也由于受到摩擦力带动的影

15、响，而会发生的旋转运动。下图1-1中的三辊分布机构形式属于三辊对称式卷板机,上辊处于两个下辊的中心的垂直平分线位置并可以做垂直的升降运动,通过液压缸传动而获得。而两下辊主要做旋转运动,能够使卷制的板材因为受到摩擦而不断的向前运动，而且还为卷制板材提供主要动力，可以通过减速装置的输出齿轮与下辊齿轮啮合获得, 这个时候由于板材要受到上辊和下辊三方面的挤压力，在根据三点成圆的工作原理，卷板机就会在板材不断进料中不断受力，从而不断弯曲。但是该机型缺点是需要对板材两端在进入卷板机的时候无法受力，从而边缘处没有发成弯曲。图1-1 对称式三辊卷板机的原理图1.1.3卷板机将板材弯曲成型的过程卷板机的工作过程

16、主要就是将钢结构加工弯曲成卷板形状，在将平面方正的板材加工成弯曲形状的圆柱形状。不但分有在冷状态和热状态下完成，而且还可以根据不同的卷板机类型通过不一样的运动形式完成卷筒过程。不论何种卷板机，板材都是在外力的作用下发生弯曲变形的，只不过就是改变的形式不同，而且不同的卷板机也能达到不同的效果，有些卷板类型的缺点相反的在另外一种卷板机上就能够满足要求。三辊对称式卷板机是我要设计的卷板机，分有不同的工作辊和辅助辊，卷板机的运动也可以说有主要运动和辅助运动两种运动形式。主要运动就是指上下辊为了让板材发生弯曲而产生的旋转垂直的等运动。辅助运动主要是当加工成型后的卸载运动等其他运动。三辊对称式，是说上辊的

17、结构位于两个下辊的中间对称位置，并且上辊要做上下的垂直运动，和下压运动来满足板材的变形。而下辊的旋转运动就是要使板材进入卷板机并且联合上辊是辊才发生弯曲变形。但是三辊卷板机有自己不能满足的缺点，就是在板材的两端由于是直角边，而辊筒是圆形的，无法保证卷板最后端部能够完全的卷制成圆柱形状，因此要进行预先端部弯曲处理，处理方法如图1-3的（a）（b）。相对而言不对称三辊卷板机和四辊卷板机就改善了这个缺点，他们都可以在板材进入卷板机弯制的时候进行端部弯曲调整的。总的来说，卷板机将板材弯曲成就靠得就是上辊的下压力使板材向下变形，同时下辊的向上的力，最终使板材三点受力在根据三点成圆的原理就可以吧方正的板材

18、弯卷制成筒状。上段所讲的各种卷板机主要工作形式如下图1-2所示。 （a） （b） （c）（a）上调对称式三辊卷板机（b）上调不对称式三辊卷板机（c）四辊卷板机图1-2卷板机的主要工作形式原理图 （a） （b）（a）用压力机模压预弯 （b）用托板在滚圆机内预弯图1-3 使用对称三辊卷板机的预弯示意图1.2国内外卷板机的现状和未来发展1.2.1国内现状 近几年以来，国家不断的发展科技经济提高国家在当今世界机械制造业上的竞争地位，自中国加入WTO后中国的机械制造业更进一步的发展，但是经过几年的的认识和检讨，我们也逐渐的人认识到知识的核心知识要自己掌握，要自己发展，要自己创新。卷板机在上世纪七十年代初

19、期的时候我国就已经有了最早类的机械传动对称式三辊卷板机了，这种卷板机的结构很简单，操作也很容易学会，但是不能进行端部的预弯，所以造成了开始的时候卷制板材即费力又费时间，而且加工出的产品效率低品质也不高。在大概七十年代末期的时候我国成功研制成功了机械传动的四辊卷板机，这种卷板机的预弯功能很好，和三辊卷板机相比而言，性能得到了很大的改善，但是那时候这种卷板机的体积太过庞大，而且材料消耗也比较多，生产周期比较长。后来一直到八十年代中期的时候我国出现了全液压的四辊卷板机和液压水平下调式三辊卷板机并且那时候已经推向了市场，这种卷板机结合了以前卷板机的有些有点，还消除了以前卷板机的缺点，从而使我国的卷板技

20、术得到了很大的发展。新出的两种机型可以预弯还可以在卷筒焊接后再进香校圆，生产效率也是原来的三四倍。八十年代的时候，由于计算机等技术的发展，在机械领域内结合计算机技术控制来发展的机械有了更大的发展，我国也与时俱进的生产出了由PCNC控制的三辊和四辊卷板机，他们能自动的调平，工作辊自动的倾斜升降等功能。到九十年代卷板机不单单卷制圆柱状卷筒了，更发展出了弧线和锥形圆筒的卷制方式。现在国内生产的三辊卷板机比较前进的是水平下调式，它的卷板厚度可达400MM，宽度可达4500MM。目前我国的卷板机自动控制技术和卷板的柔性加工单元都有很多大的发展。当今制造业中，快速精密和批量生产的现代化工业技术，自动化、环

21、保化、柔性化、智能化的弯曲矫正设备越来越被需要，而我国的目前虽然是世界上卷板机产量最多的国家，但是产品总体竞争力不是很强，因此需要我们继续努力发展国家的机械科技力量。1.2.2国外状况和卷板机未来发展当今世界上卷板机生产技术比较先进的国家有德国、意大利、瑞典、日本和英国等一些国家的公司，其中瑞士的四辊卷板机技术的卷板板材厚度和板材宽度等是我国的几倍。而意大利的水平下调式三辊卷板机比较发达，是卷制厚板材和非常厚板材的理想机型。日本英国等国家的大型船用卷板机技术水平很高，他们的数控弧线四辊卷板机已经完全实现了由液压系统控制驱动，两侧的辊都是弧线的运动方式，并且侧辊和上辊的切点更靠近上辊中心线处。最

22、小卷筒直径可以达到上辊直径的1.1倍。目前的他们生产的卷板机传动效率不断增高，占用空间一直在减小，轴承使用虽然多，但是他们的维护频率并不是很高，甚至无需润滑。伴随着计算机控制技术的高速发展，结合他们前进的计算机控制技术，他们的机械制造也应用计算机控制的能力也不断的发展，从而为他们的机械制造行业的更加先进的自动化和柔性化提供了很大的贡献。在今后的社会发展中，卷板机技术更会不断的想自动化和高效率化发展的，卷板机技术在当今的各行各业中都有其重要的不可替代的作用。特别是咋化工，船舶，天然气管道等重大机械领域，卷板机的优化发展更显的尤为重要，甚至在国家的军工行业都有卷板机的贡献。而我国的卷板机技术现在已

23、经形成了完善的制造产业链。已经可以满足国内机械装备制造业的需求了。但是我们依然还需要加快产品开发力度，不能固步自封，要积极的去学习和吸收国外的先进技术，从而能提高我国的自主创新科技能力，做世界上具有强大的卷板机制造高超技术的国家。第2章卷板机类型设计方案选择2.1卷板机各种方案的判断与分析根据机械设计知识的最基础要求，我们知道只要我们所要设计的卷板机所能够完全的卷制的我们被要求的板材厚度，既工作的能力，这里也是指在冷状态下的卷板机，卷板机主要的就是要满足卷制满足达到卷制板材的弯曲强度，一般热卷的能力是冷卷能力的几倍，但是，现在冷卷能力因为更安全更环保而被不断发展。结合上章节中介绍的有关集中卷板

24、机类型，下面我们就这几种卷板机特点进行一一的分析判断从而选择我要设计的最终类型。2.1.1双辊卷板机双辊卷板机的工作原理可如图2-1所示：131.刚性上辊2.板材3.具有弹性层下辊图2-1 双辊卷板机工作原理图 双辊卷板机中一根轧辊采用的是高弹性的复合材料，要让两根轧辊处于相互叠加的位置，从而当下辊做旋转运动时，上辊和板材在摩擦压力作用下，板材被强力挤压到了下辊能变形的弹性变化范围内，由于挤压下辊也将发生弹性变形。可是弹性体的体积一般是不会改变的，那么就会造成压力不断的向四面扩散，最后就产生了强度很高压力，可是分布均匀的不间断的反压力，会迫使板材与刚性辊连续挤压，最终就是要让它随着旋转运动而被

25、滚成圆柱形。当上辊压人下辊的深度不断加深的时候就使板材变弯，也就是说弹性层的变形量迫使板材被卷弯，可以说弹性曾的变形量是影响所形成的弯曲半径的主要因素。在经过使用不同材料和形状的板材经过卷板机卷制后我们可以得到一些影响板材卷制的数据参数，压下量加大的时候，被卷制板材弯曲的半径就会越小；可是压入量不能一直增大，上升到某一数值时，板材的弯曲半径就会变得稳定而不再弯曲，压下量却几乎不影响，这可以说是双辊卷板机的一个明显区别于其他卷板机的不同之处。 双辊卷板机具有的优势：1.我们可以直接对板材的端部进行弯曲变形，从而提高了生产效率；2.能够弯曲多种材料，并且机械设备的结构简单，占用空间小，从而降低了生

26、产成本3. 结构简单，从而操作方便快捷，容易上手。劣势：1.要是卷制不同材料不同弯度的产品，必须更换相对应的上辊，因而它的生产效率比较低。 2.能够卷制板材的厚度会受到很大的约束，卷制板材厚度范围不大。2.1.2三辊卷板机 三辊卷板机是当今使用范围最广泛的一种卷板机。利用三点成圆的原理采用三个卷辊使板材三点受力，从而使板材受力弯曲成圆锥形，弧形或圆形工作。 1.对称式三辊卷板机特点组成卷板机各个部分的机构简单、紧凑，重量小、制造简单、方便维修、成本低、并且两侧辊的相对位置可以设计的很近。使板材的卷制弯曲准确，但剩余直边大。并且常用的对称式三辊卷板机要是减小剩余直边不容易。三辊卷板机卷制板材的工

27、艺过程我们可以概括为：预弯对中卷圆矫圆过程如下图2-2 (a)预弯 （b）对中 （c）卷圆 （d）矫圆图2-2对称式三辊卷板机卷圆过程 2.不对称三辊卷板机特点容易出现剩余直边，结构简单，但板材还是需要调头弯边，操作过程繁琐，辊筒会受到很大的力，导致卷弯能力减小。而理想的剩余直边，也就是板材在开始弯曲的时候他的端部是不能通过卷板机完全的弯曲的，会剩余有一小截直板，这个直板的大学就与使用卷板机是三辊的类型有关而且还有主要影响因素是板材需要被卷制弯曲大小有关。如图2-3所示：（a）对称结构 （b）非对称结构图2-3 两种类型三辊卷板机的结构类型对称式三辊卷板机的剩余直边是下辊中心距离的0.5倍。而

28、现实中为了防止板材在卷制过程中滑落出来，实际中剩余的板材直角边比理想的直角边要多。而且在对称弯曲时最多能达到板材厚度的十几倍。而且在校圆的时候剩余直边被完全消除是不可能的，因此一般要对板料进行预弯，从而使板材卷弯后的剩余直边更加的接近理想值。不对称三辊卷板机，因为上辊不对称的原因可以多少对卷制板材端部剩余直板有所印象，减小的它的范围，大概低于下辊中心距离的一半，所以它主要卷制弯曲的是比较薄的板材如图2-3所示。2.1.3四辊卷板机四辊卷板机卷制板材的结构如图2-4：图2-4 四辊卷板机它由四个辊组成，上辊是主动辊，下辊可上下垂直移动，用于夹紧板材，余下的两个侧辊能够沿斜线上下移动，并且四辊卷板

29、机比三辊卷板机明显带有的优点就是能够直接在它上面进行板材的预弯，下辊的移动可以将钢板顶端部紧压在上、下两辊之间。然后再通过移动两侧辊来使钢板受力从而端部发生弯曲变形，达到使板材弯曲成型的目的。四辊卷板机具有明显的特点：板材放置中间部位准确，生产工艺的广泛性好，能够校正扭斜，有缺陷的错边，而且还可以装配点焊。四辊卷板机也具有明显的缺点：辊筒数目多，造成质量和占用空间较大，结构也比较复杂，因此安装调整繁琐。上、下辊的夹紧力很容易让工件受到氧化皮而被严重压伤。而且由于两侧辊的中心间距离较远，对称卷圆曲率误差可能很大，而且机械结构的复杂也使操作技术不容易很快被掌握，可能出现操作工人操作不当造成的超负荷

30、等问题。2.2卷板机设计方案的确定在上一节中我们明确详细的介绍了各个卷板机的工作情况，根据各个卷板机具有的不同特点，并且通过判断，三辊卷板各个优缺点和其他卷板机优缺点的比较，最后我确定了我的设计方案：采用液压系统升降的对称上调式三辊卷板。双辊卷板机虽然可以不用预弯、设备构造也简单，但是能弯曲板材的厚度范围太小，只适合小批量生产。四辊卷板机也具有很多明显的优点，但是他的占用空间造价等问题也不适合大范围应用。三辊卷板机虽然不能预弯，但我们可以通过手工或者其他的方式对板材进行预弯，然后再通过三辊卷板机对板材进行卷制。2.2.1设计卷板机的大体思路简介本次毕业设计我最终选择设计上调式的对称三辊卷板机，

31、该三辊卷板机主要由固定的下两辊和可以垂直上下移动的上辊组成，该设计中的上辊上下移动由液压装置来驱动，下辊主要通过主电动机，减速器，传动齿轮带动下辊做旋转运动。最终我可以将我的设计卷板机分为五大部分：下辊的传动部分、辅助中的支撑辊装置和平衡装置部分、主体机架和完成板材卷制卸载的翻到机构。各个部分都具有其独特的作用，大体结构如下图2-5所示： 1.下辊传动部分：该部分为卷制板材提供了主要的动力，下辊的主传动体统主要采用了机械式传动，即：主电动机联轴器三级减速器联轴器齿轮下辊。2.支撑辊装置：该部分起到的是个辅助的作用，主要是在下辊最下端再用几个短的辊材支撑下辊，主要是由于防止下辊长度太长，由于长时

32、间的工作造成下辊才发生弯曲变形的误差引起板材卷制的误差。3.平衡装置部分:该部分主要是为了保证卷板机的安全和相对工艺性，当板材被卷制完全的时候，此时成桶状的板材需要卸载，当卷板机后端翻到机构翻倒后上辊就变成悬臂状态，因此需要平衡装置来保持上悬臂的平衡，避免受力不均造成的上辊损害。4.翻到机构：该机构主要是用于卷制板材的卸载，由于板材被卷制成了圆筒状，包裹了上辊，因此卸载的话需要让后机架部分完全的倾倒，从而能保证板材被卸载。5.机架机构：该机构主要起到的是支撑作用，用于支撑上下辊和液压驱动系统。1、底座（支架部分） 2 、联轴器（传动部分） 3、平衡装置 4、齿轮（传动部分） 5、上吊（机架部分

33、） 6、下辊 7、支撑辊 8、上辊 9、倾倒液压缸（翻到机构） 10、液压缸固定件 11、液压缸（传动部分） 12 、主电动机 13、减速器图2-5 设计的卷板机主机方案 2.3 本章小结经过以上各种方案的分析研究，两辊的卷板机虽然可以不用预弯，但它只适合用于小批量生产，并且板材板厚受到限制。四辊卷板机卷制上优点多，可它的质量重空间占有太大而且操作技术繁琐。对称式的三辊卷板机构简单、紧凑、占用空间小、便于制造等优点。相比较后我最终选择采用三辊卷板机。13洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章卷板机组成机构的选择判断3.1根据上、下辊被驱动得出主动力电动机参数 3.1.1上、下辊的参数计算 1. 根

34、据板材和辊材等材料参数从而确定设计参数根据要加工的板料是Q235本卷制板料的厚度：s=12 板料宽度：b=2000MM 板材的屈服强度：s=235MPa 抗拉强度 s=420MPa由板料的材料我们可以选用辊的材料：50Mn辊的屈服强度：s=930 MPa 抗拉强度：s=1080MPa辊才的硬度为：HBs不大于230HB同时我们要选用板材和辊筒之间要发生摩擦，因此可以选用滑动摩擦系数为：m0=0.18 滚动摩擦系数为：f0=0.8而选用的是不是用润滑油润滑轴承与辊才之间的滑动摩擦系数m1=0.05 板材的截面系数为：K1=.1.5 板材的强化系数为：K0=11.6 板料的弹性模量为：E=2060

35、000MPa最后要求的是卷板的速度V不低于6M/min2.通过上述数据我们还可以计算得出下辊中心矩：=310mm 上辊直径：=240mm下辊直径：=200mm 上辊轴直径：=130mm下辊轴直径：=90mm 最小卷圆直径：=600mm 筒体回弹前内径： =507MM3.1.2通过对辊才的受力验证选用合适电动机因为在板材卷制时，板材是逐渐变弯的，所以根据板材不同弯曲量得出的电机功率也是不相同的，所以可以将板材成型分成四次来逐一确定电动机的功率参数：1.在板材变形40%时（在计算过程中为了必要简便，一下计算过程中力的单位采用kgf，一千克所受的力大约为9.8N）（1）板料变形为40%的基本参数 （

36、2）板材进入卷板机被压弯所需要的初始弯矩M1 kgf·mm板材的截面模量：（3）在板材由于上辊挤压被压弯当大概变形40%时所需要的最大弯矩M0.4为 （4）板料卷制从平板到五分之二的时候所受的弯矩： 此时上辊所受力为：kgf此时下辊所受力为 kgf = kgf·mm（6）板材进入卷板机的时候所受到的滚动摩擦力矩 kgf.mm（7）滑动轴承由于受力和辊才摩擦力矩 kgf.mm（8）在板材送入卷板机时需要卷板机提供的总力矩 kgf·mm（9）当不卷制板材的时候，此时卷板机的扭矩:：板材质量G1: kg：下辊的质量:kg kgf.mm（10）综上所述在卷板的时候要求板材

37、不打滑的条件： kgf.mm kgf.mm判断由于，因此满足要求。（11）驱动功率： kgf.mmKW2.在板材变形70%时所得到的基本数据为：（1）由4.1.1给出的数据来确定板材变形70%的基本参数 mm mm 可得 （2）板材继续由于上辊的挤压而变形，当继续变形到大概70%时候的弯矩M0.7 kgf.mkgf（3）板材变形从40%到70%时板材的变形弯矩 kgf·mm（4）板材变形70%要克服摩擦力其去要的摩擦扭矩 kgf.mm（5）板材进入卷板机时所需要的克服摩擦阻力矩 kgf.mm（6）拉力在轴承中所引起的摩擦损失 kgf·mm（7）板材被送进卷板机时所需要的总力

38、矩 kgf·mm（8）在板材不再卷制（70%已成型）的时候卷板此时的扭矩 kgf·mm（9）综上所述要求板材不打滑应满足的条件条件 kgf.mm判断，可得满足要求。（10）驱动功率 kgf.mkw3.在板材变形90%时所得到的基本数据为：（1） 板材变形90%的基本参数 mm mm （2）在板材变形为90%时所需要克服上辊提供的最大弯矩M0.9 kgf.mm（3）板材弯曲变形从70%到90%时需要克服的变形弯矩 kgf.mm（4）用于克服摩擦的所需要的扭矩 kgf·mm（5）在板材送入卷板机时需要克服摩擦而需要克服的摩擦阻力矩 kgf.mm（6）在轴承中克服由拉力

39、引起的摩擦损失 kgf.mm（7）板材进入卷板机时需要的总力矩 kgf·mm（8）卷板机完成板材的90%变形是所需要的扭矩kgf·mm（9）板材在卷制时不能打滑的条件： kgf.mm判断，应此知满足要求。（10）驱动功率kgf.mm= 7.11566 kw4.在板材变形100%时所需要的基本数据为：（1）在板材变形100%得到的基本数据： mm m （2）在板材变形100%时需要使板材厂变弯需要的最大弯矩M1。0;kgf·mm（3）板材从90%到100%克服弯曲应力需要的变形弯矩kgf.mmkgfkgf（4）板材克服木擦需要消耗的扭矩 kgf.mm（5）在板材被送

40、入卷板机时克服摩擦需要的摩擦阻力矩 kgf.mm（6）轴承因为拉力产生的摩擦力所引起的摩擦损失（7）板材被送入卷板机时克服摩擦需要的总力矩：kgf·mm（8）卷板机在空载时需要的kgf·mm（9）板材卷制比率完成后不打滑的条件要求：kgf·mmkgf·mm判断，因此满足要求。（10）驱动功率：kgf·mm kw5.主电机的选择：根据上述计算数据参数可知，在变形40%时所需要的驱动功率最高，为了主电动机的工作安全要选用较高的功率，因此电动机的功率可选用选 11kw。由YZ类型电动机具有很大的过载能力和很大的机械强度，非常适和用于时间短或周期断断续

41、续运转、频繁开关和转动、并且转动速度不高、并且有时能高负荷的电动机。它工作性能比Y系列电机要好，故选用具体型号为YZ160L6型电机，其主要参数如下： kw； r/min； ； kw。3.2对上辊的结构尺寸验算判断其是否合理3.2.1对上辊进行受力分析根据上节的计算判断知道在板材成型100%的时候受力最大：kgf kgf故按计算，上辊的受力分析图为下图3-1：图3-1辊筒受力图3.2.2 验算上辊的刚度是否满足要求kgf kgf/m mm mm 最后可得，最终得到上辊刚度符合要求。3.2.3 上辊强度校核 kgf·mmkgf/mm2mm3kgf/mm2 kgf·mmkgf/

42、mm2 经过以上的演算知道上辊符合要求。3.2.4 疲劳强度安全强度校核1： Mpa=108kgf/mm2 kgf/mm2kgf/mm2在截面、处 <，所以只需校核、处：处：r=0 由1得：因上辊转矩T=0，故：应力集中系数1 表面质量系数 尺寸影响系数 弯曲平均应力MPa处： kgf· mmMPa故：疲劳强度满足条件。3.2.5 当板材被卷制完成后对此时的上辊进行校核验算板材被卷制完成后上辊主要受到的是上辊和板材自身的重力作用而且他的外加力没有图3-2： 板材质量： N上辊质量： N总质量： N图3-2 板材卷制后辊的受力图 根据辊的受力分析图3-2可知：MPa 有以上判断可

43、得辊才在板材卸载时满足要求。3.4 本章小结 卷板机不能一次的卷制成我们想要的形状，并且每次板材被卷制的形状所需要的功率都是不同的，因此我把他的成型过程分成了四次，分析后得出在板材卷制40%时所需功率最大，最后选择电动机的功率为11kw。并且对三辊卷板机辊材受力分析后校核，上下辊的各个参数都满足要求。26 第4章上辊筒液压缸的设计4.1液压缸在本设计中的应用液压缸在本设计中主要与上辊的工作有关，即为了保证上辊能够上下移动，并且上辊作为辅助辊，可以向下提供一个压力，以保证上辊下压，从而保证位于上辊和下辊之间的板材因受力而发生弯曲变形，因此要保证此时我们就要保证使用的液压缸能提供足够的力使上辊工作

44、，保证板材成型。4.1.1 本设计中采用液压缸的优点对称式三辊卷板机上辊筒的上、下垂直移动除了可以采用涡轮蜗杆结构我们还可以使用液压传动系统来实现，在卷制板材的时候上辊是主要提供下压力的部分，而且上辊在卸载卷制好的板材的时候也需要上辊升降，并且板材的卸载还要求卷板机最后的翻到机构能够倾斜以保证卷筒被卸下，液压传动具有传动平稳，易于实现过载保护，易于实现自动化的特点。因此在上辊的传动方式中，我选择了采用液压传动。4.2上辊筒液压缸设计 1.液压缸需要提供的最大力根据上章节知道在变形100%的时候上辊受力最大其中：k载荷系数：k=1.2负载力： 其中有： 液压缸的机械效率：在上一章节中我们已经计算

45、得到卷板机在板材成型40%的时候所需求的驱动功率最大：7.954Kw，并且由于其他部分的影响我们选用卷板机的工作压力是16Mpa 2.通过公式计算选择正确的液压缸的内径、活塞直径D和活塞杆直径d当无杆腔受力时：当有杆腔受力时：确定式中个参数数值D是液压缸内径（mm）d是活塞杆直径（mm）d=(0.3-0.5)D=40mmP是液压缸有效工作压力（MPa）F是液压缸最大牵引力（N）则： 3.液压缸缸筒长度L的校核确定活塞的行程L=200mm活塞的最小导向长度H：字母代表的含义： L是活塞行程 D是缸筒直径 选取恰当数值：H=70mm塞的选用宽度安全取值B=95mm滑动套的长度AD>80mm，

46、 则： A=（0.6-1.0）d=32mm综上所述：L=32+95+70+300=397mm图4.1 液压缸各个部分的长度 4.通过验算来判断液压缸各个部分的强度和刚度是否满足要求 计算主液压缸体缸筒厚度公式中各个字母代表的含义和恰当数值：是液压缸缸筒能够承受缸体内部液体的最高压力值是液压缸外体使用材料的许用应力，=，为材料的抗拉强度，n为安全系数，一般取n的范围3.5到5,则D是缸筒内径取用安全数值12mm 液压缸体外缸筒的校核 判断12>6.38可得出该厚度能够达到要求。.缸底厚度的确定其中：D是缸筒直径 是缸筒的工作压强是缸筒材料的许用应力 保险的话可以取安全厚度20mm。 液压缸

47、该需要螺栓进行密封，选择洽当的螺栓并进行校核上公式中各个字母代表的含义和恰当数值：是螺纹的直径K是螺栓的旋紧系数，范围：K的范围是1.2到2.5，安全可取K=2F是液压缸的最强施加力Z是螺栓数目是螺栓材料的许用应力，=，为螺栓材料的屈服极限，安全系数的范围在1到3之间，我们可以选取取安全系数n=2., 并得出。的： 最后选取=8mm.活塞杆直径d的强度校核-活塞杆材料的许用应力=，为材料的抗拉强度，n为安全系数，一般取1.4，则=436MPaF是活塞杆受的外作用力，F=23300Nd是活塞杆直径最终判断由于40大于8，所以选用的活塞杆直径是符合要求的第5章 卷板机在设计软件上的创建5.1 对S

48、olidworks软件功能的简介Solidworks是一款现代应用广泛的机械设计自动化类软件，操作平台是人们熟悉的Windows操作界面，它结合了以前的一些绘图软件的特点，在操作上更加简便，很容易掌握。我使用的是13版本的Solidworks，其中和前几版本没有什么大的区别，他主要是由三大板块组成：零件、装配和工程图。零件板块主要讲的就是草图的绘制、工件的绘制、零件弯曲面的绘制、钣金设计等；装配板块主要是将在零件功能中绘制的机器个零部件装配在一起，而且在装配的环境下我们依然可以修改各个零部件。在装配体中，我们可以很清楚的看到各个零部件的运动和配合；工程图板块代表的就是将三维模型图自动的转化为我

49、们需要的二维图形，而且能够很完整的保留三维绘图时各个零部件的尺寸等，转化的工程图还能够设置成自己需要的尺寸，剖视图和各个视图。Solidworks还能够将我们绘制的三维模型进行动态分析，制作动画，以便我们更好的了解我们所设计设备的工作状态。5.2 上辊吊的创建5.2.1 上辊吊的工作分析上辊吊是连接上辊和液压系统的连接装置，它要能够保证上辊的垂直运动，而且上辊是提供下压力的主要动力，应此上辊吊也要能够保证承受液压系统提供的力。5.2.2 上辊吊的创建过程1.定位好上辊吊形体后，画出上辊吊下体（1）进入Solidworks，创建新的零件模型图。进入到操作界面，选择【草图】绘制命令，在选择自己习惯

50、的基准面。（2）在基准面上首先通过草图命令中的【矩形】命令绘制出自己需要的形状，然后再通过【剪裁实体】【强劲剪裁】去掉矩形的下边框和对角线。（3）通过【三点圆弧】命令绘制和矩形左右两边相切的圆弧，并在利用【圆】命令绘制出和圆弧同心的圆，如图5-1：图5-1 上辊吊下体草图（4）通过点击草图绘制界面的右上角完成按钮，即可进入到【特征】【拉伸凸台/基体】命令，点击进入【拉伸凸台/基体】定义界面后，输入拉伸确定值即可拉伸出需要的上辊吊下体，如图5-2：2.在上辊吊下体上创建圆柱体。（1）再次点击【草图】【草图绘制】后选择上辊吊下体的上端面作为基准面，进入草草图绘制界面；（2）单击【圆】命令绘制圆环；

51、（3）单击草图界面的右上角草图完成命令，进入到【特征】命令界面，单击【拉伸凸台/基体】后，进入拉伸定义界面如图5-3；（4）确定数值后，得到上辊吊图，在次进入到【特征】界面；图5-2上辊吊下体三维图 图5-3拉伸凸台自定义数值界面3.对上辊吊上体圆柱进行切除命令（1）首先要根据已有的基准面，创建一个新的基准面，点击【参考几何体】【基准面】命令后在和上体圆柱外面相切创建新基准面，如图5-4。（2）单击完成命令后，再次进入到【草图】绘制界面，在选择基准面的时候选用的是新创建的基准面。（3）在新的基准面上绘制草图，单击【圆】命令后，在新基准面上绘制出圆形。（4）圆绘制完成后，即可再次单击完成按钮，进

52、入到【特征】操作界面，然后单击【拉伸切除】，后即可在圆柱表面切除自己需要的通孔，在切除界面应该注意到可以自定义出需要的切除方向和切除深度，切除完成后，单击完成按钮即可得到图5-5：图5-4 创建新基准面4.在上辊吊一侧面打螺纹孔（1）在【特征】操作界面有直接打孔的命令，但是我们首先要确定打孔的位置。（2）由于原来图形你看不能直接确定你要打孔的位置，因此首先要确定孔的位置，可以通过画点来确定。进入【草图】【草图绘制】后选择要打孔的零件端面，单击【点】命令，在打孔的端面画出点击可。（3）点画出后，单击右上角完成按钮，进入到【特征】操作界面，可以看到草图绘制的点此时显示的颜色是浅蓝色或浅黑色。（4）

53、单击【异型孔向导】即可进入到打孔自定义界面。（5）单击打孔定义完成按钮，然后选择打孔位置，在草图绘制点的位置打孔即可，如图5-6：图5-5切除拉伸后得到的图形图5.6上辊吊图5.3上辊和轴套的配合5.3.1上辊的创建1.进入新建【零件】操作界面；2.单击【草图】【草图绘制】进入草图绘制界面；3.通过草图绘制中的【圆】命令、完成命令和【拉伸凸台/基体】命令绘制出需要的上辊。4.通过【特征】【切除拉伸】来切掉上辊最前端平衡部分，从而绘制出如图5-7：图5-7上辊轴5.3.2轴承套的创建1.打开soliworks创建新零件界面，【特征】【旋转凸台/基体】，进入草图绘制界面；2.在草图见面绘制矩形和中

54、心线，单击右上角草图绘制完成按钮；3.由于旋转命令，可以得出轴承套；4.为了保证能够进行润滑，在单击【切除拉伸】命令后，选择一个圆住侧面为基准面，【草图】【草图绘制】，画出以圆心为中心的矩形；5.经过切除命令后可以得到我们需要的轴套图5-8：图5.8轴套5.3.3辊才和轴套的配合1.点击进入新建界面，但是要选择【装配体】，单击确定，如图5-9：2.单击界面左侧【浏览】，选中要装配的上辊；3.单击【插入零件】后，从文件夹中选择轴套；4.单击【配合】按钮，首先利用轴套和上辊同心轴配合关系，配合，在利用，轴套和上辊台阶面接触配合对轴套进行约束配合。得到配合关系如下图5-10：图5-9装配图选择界面图5-10轴和轴套配合5.4工程图的创建5.4.1三维图向工程图转化1.在新建界面的时候选择【工程图】单击确定按钮如图5-11图5-11工程图选项2.工程图中还可以选择自己需要的图幅，单击【高级】后可以看到如图5-12，确定自己需要的图幅图5-12高级选项图幅3.单击【浏览】选出自己要转化的三维零件图4.这