三辊卷板机设计方案

三辊卷板机设计方案摘要卷板机是一种将金属板材卷弯成筒形、弧形或其他形状工件的通用设备。该产品广泛用于锅炉、造船、石油、化工、木工、金属结构及其它机械制造行业。本文设计的是三辊卷板机。通过对几种运动方案的分析比较，最终决定采用设计加工尺寸为的对称式三辊卷板机。该设备主要由辊子、机身、动力传递部件和电机等组成。通过已知设计参数确定了辊子的直径和长度，然后确定上辊和下辊的传动方案。为了保证下面两辊的同步运动，采用减速器输出轴安装齿轮与下辊的齿轮成角度啮合，上辊采用蜗轮蜗杆保证两端的上下运动。然后对辊子、齿轮、轴、键等关键零件进行了强度校核，最后进行了机架的设计。通过本次设计，对三棍卷板机的组成原理及结构有了深刻的认识，设计结果与实际相符，满足使用要求。关键词：卷板机；减速器；压下系统；蜗轮蜗杆目录1绪论 绪论1.1概述卷板机是一种将金属板材卷弯成筒形、弧形或其他形状工件的通用设备。根据三点成圆的原理，利用工作辊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、化工、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。从驱动方式分三辊卷板机有机械式和液压式两种。机械式三辊卷板机分为对称式和非对称式。机械三辊对称式卷板机：其上辊在两个下辊中央对称位置作垂直升降运动，通过丝杠丝母蜗杆传动而获得，两个下辊作旋转运动，通过减速器的输出齿轮与下辊齿轮啮合，为卷制板材提供扭矩。该机缺点是板材端部需借助其它设备进行预弯。图1-1机械对称式三辊卷板机机械三辊非对称式卷板机：该机结构型式为三辊非对称式，上辊为主传动，下辊作垂直升降运动，以便夹紧板材，并通过下滚齿轮与上辊齿轮啮合，同时作为主传动；边辊作倾升降运动，具有预弯和卷圆双重功能。机构紧凑，操作维修方便。液压式三辊卷板机：该机上辊可以垂直升降，垂直升降的液压传动，通过液压缸内的液压油作用活塞杆而获得；下辊作旋转驱动，通过减速器输出齿轮啮合，为卷板提供扭矩，下辊下部有托辊，并可调节。上辊呈鼓形状，提高制品的直线度，使用于超长规格各种截面形状灌。图1-2液压式三辊卷板机该机为上调式对称三辊卷板机，可将金属板材卷成圆形、弧形和一定范围内的锥形工件，本机两个下辊为主动辊，上辊为从动辊。它广泛使用于造船、锅炉、航空、水电、化工、金属结构及机械制造行业。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。卷板机是一种通用性及适应性较高的弯曲整形机械。为提高卷板机的工作效率，提高制品的加工精度，减轻劳动强度，改善工作条件，通常采用板料送料工作台、辅助操作机械、托架平台以及支承滚道等辅助设备。国外有些厂家已有配上自动焊接机、下料机械手等成线或单元供货。1.2卷板机的原理1.2.1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1-3三辊卷板机工作原理图由图1-3：主运动指下辊分别绕、作顺时针或逆时针旋转。辅运动指上辊的上升或下降运动，以及上辊在垂直平面的上翘、翻边运动等。1.2.2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辊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1-4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1-4滚圆机原理图卷圆的基本原理是悬空法。上辊是被动辊，可上下移动；下辊2是主动辊，是固定辊，当板料送入上下辊之间时，钢板的下表面与两个辊的最高点相接触，当上辊下压并超过材料的屈服极限时，板料便产生塑性变形。随着三个辊轴的旋转，便形成一条弧线，这条弧线的外层纤维被拉伸，内层被挤缩，中心层不变，这时钢板被卷成圆。卷制锥形筒节时，应在筒节小头一侧在卷板机上安设止推挡滚，以挡住板料，不让它在卷制时朝小头的方向移动。三辊对称式卷板机的特点是上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动，两下辊作旋转运动。由于卷板机的三辊是对称式的，在弯曲成型过程中，板材前后受力相对均匀，因此能够较好的解决钢板的弹复问题和精度问题。其缺点在于对称式的机器不能弯卷板材的全部长度。板材两端有略小于两个下辊之间距离之半的长度仍然是直的，因此板材保持直挺的两端在弯卷之前需要先在专门的预弯边机上加以预弯。对称式三棍卷板卷板是利用卷板机对板料进行连续三点弯曲的过程。如图1—4所示，卷板工艺过程大致分为4步：A预弯：卷板时平板两端各有一段长度由于接触不到上辊而不发生弯曲，称为剩余直边，工艺上将平板开始弯曲的最小力臂叫做理论剩余直边，其大小与设备结构及其弯曲形式（对称弯曲，不对称弯曲）有关。B对中：对中的目的是使工件母线与辊筒轴平行，防止产生扭斜。C卷圆：卷圆是产品成形的主过程，分为一次进给与多次进给。进给次数取决于工艺限制条件（如冷卷时不得超过允许的最大变形率）及设备限制条件（如不打滑条件和功率条件）。卷圆操作中应注意：1、冷卷时回弹较明显，必须施加一定的过卷量。高强钢回弹较大，为了减少回弹，在最终成形前需进行一次退火，以消除冷作硬化。2、热卷时不必考虑回弹。对于闭合圆筒，一般只要控制板料尺寸，卷至刚好闭合即可。为防止工件卸下后产生变形，应将工件在终卷曲率下进行不断滚弯，直至工件表面颜色发暗为止。a：加载根据经验或计算将工作辊调到所需的最大矫正曲率的位置。b：滚圆将辊筒在矫正曲率下滚卷1—2圈，使整卷曲率均匀一致。c：卸载逐渐卸除载荷，使工件在逐渐减少的矫正载荷下多次滚卷。d：矫圆：矫圆包括加载、滚圆和卸载3个过程：矫圆的目的是尽可能使整圆曲率均匀一致，保证品质量。图1-5卷板工艺过程在卷板机卷取钢板时，由于上辊的压力，使支承在两个下辊上的板材形成三点弯曲。因此板材的成型过程可以看成是三辊卷板机对板材做连续的三点弯曲的过程。加工时将被加工板材的一端送入三辊卷板机的上、下轧辊之间，然后对上辊施加一向下的位移，使位于下方的板材部分因受压而产生一定的塑性弯曲变形。当下辊被驱动作回转运动时，由于板材与轧辊之间存在摩擦力，所以当轧辊转动时板材也就沿其纵向运动。当板材依次通过上辊的下方即变形区时，应力超过屈服极限，则将产生塑性变形，板材也就获得了沿其全长的塑性弯曲变形。适当调整轧辊之间的相对位置，就可以把板材弯成半径不小于上辊半径的任意值。在卷取钢板的过程中，也伴有变形量与应力成正比的弹性变形。研究表明，弹复与弯曲曲率、材料屈服极限有关，并且随下辊之间的距离和上下辊径比的降低而减小。卷板加工属于压力加工范畴，是在锻造加工和轧制加工的基础上发展起来的一种新型加工方法。从加工形式上属于弯曲加工。所谓压力加工，从广义上讲：凡是利用永久变形(塑性变形)将固态坯料制成所需形状和尺寸的固态制件的加工，均被称为压力加工，或压力成形。狭义上的压力成形，一方面是指板料及条料的弯曲、翻边、拉伸等。它们是既保持作为坯料的板料的形态，同时又改变其外观的加工方法。另一方面，像锻造、挤压等，能使材料的大部分产生复杂的塑性变形，并且制件形状和外观都与原材不同。弯曲成形就是将金属材料弯成一定角度、曲率和形状。常用的弯曲加工大体上可分为压弯、折弯和滚弯三种类型。a压弯b折弯c滚弯图1-6对中弯曲方式1、压弯压弯是用压力机或弯板机进行的板料弯曲。最简单的形式，是用一个固定凹模和一个活动凸模的弯曲。(如图1-6a所示)板材、型材、管材的弯曲多用这种成形方法。2、折弯(如图1-6b)折弯是用沿着固定模具周边移动的压弯工具，一边将材料压在固定模具圆角部分，同时又使其贴合在一起的弯曲方法。管材、板材、线材的弯曲多用这种成形方法。3、滚弯(如图1-6c)滚弯是用二至四个轴辊在送进板料的同时做连续弯曲加工的方法。与压弯和折弯相比，滚弯的弯曲半径较大，制件的曲率相等(同一截面的曲率)。所以被广泛用于筒形、锥形、部分筒形或锥形等大口径管件的加工制造之中。滚压成形也被视为是滚弯的一种，是使带料依次通过几组成形轴辊，成形一定断面形状。一般用于结构用轻型型材。卷板机就是滚弯原理的具体应用。1.3卷板机的发展趋势加入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2012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，至年，卷板机工业对制造装备的需求与现在比将增长左右，据预测，卷板机制造业：对数控机床需求将增长；对压铸设备的需求将增长；对纤维复合材料压制设备的需求增长；对工作压力较高的挤或冲压设备需求增长；对液压成形设备需求增长；对模具的需求增长；对加工中心需求增长；对硬车削和硬铣消机床的需求增长；对切割机床的需求增长；对精密加工设备的需求增长；对特种及专用加工设备需求增长；对机器人和制造自动化装置的需求增长；对焊接系统设备增长；对涂装设备的需求增长，对质检验与测试设备的需求增。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。2总体设计方案的确定2.1方案的论证一台卷板机在一般情况下所能卷制的板厚，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筒直径的能力，热卷可达冷卷能力的一倍。按卷制温度不同，可分为冷卷、温卷、热卷。一般情况下都是进行冷弯，冷卷精度高，操作工艺简便，成本低廉，但对钢板的质量要求较高，金相组织一致性要好。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。2.1.1方案1双辊卷板机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，压人下辊的弹性层中，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。上辊压人下辊的深度，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；但当压人量达到某一数值时，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.在一次行程中有做高精度成型的可能；3.板坯即使是经过冲孔、切口、起伏成型等加工，也不致产生折裂及不规则翘曲等；4.不产生皱折，不在制件表面造成划痕；5.可以弯曲多种材料，机器结构简单。双辊卷板机的缺点：1.对于不同弯度的制品，需要跟换相适应的上辊，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，目前一般只能用于以下的板料。图2-1双辊卷板机工作原理图2.1.2方案2三辊卷板机三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.对称式三辊卷板机对称式三棍卷板机，由工作辊、机架、传动系统和机座等组成。通常两个下辊为主动辊，相对于上辊作对称布置，上辊为从动辊，可垂直调节，所以也称对称上调式三棍卷板机。机器一侧安装有倾倒轴承，称为机器的倾倒侧，另侧安装有传动系统，称为机器的传动侧。除去全机械传动的对称式三棍卷板机，还有半液压半机械传动的对称式三棍卷板机。传动侧的翘起机构和倾倒侧的轴承倾倒机构均是为方便卸下卷制成形的筒件。通过倾倒机构能把轴承体倾倒，翘起机构可把上工作辊翘起。在中小型对称式三棍卷板机中大多采用手动倾倒机构和手动翘起机构。在大型的对称式三棍卷板机中，大多采用液压驱动的翘起机构倾倒机构。特点：结构简单、易于制造、重量轻，投资小、维修方便，两侧辊可以做的很近。成型较准确，辊子的作用力比较小，但是不能弯卷板材的全部长度，板材的两端有略小于两个下辊之间距离之半的长度仍然是直的，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.不对称式三辊卷板机不对称三辊卷板机的上辊位于下辊之上而略偏移，因下大轴辊与下小轴辊的距离很小，所以可把钢板的一端进入上下轴辊进行弯曲，要弯曲另端只将钢板掉头，在上下轴辊辊轧即可，因此，可以省去预弯钢板端头工序。特点：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2-1所示：对称弯曲式不对称弯曲式图2-1三辊卷板机工作原理图由于不对称三辊卷板机上辊和两个下辊之间距离不一样，上辊中心线小于两下辊中心的一半，如图2-1所示，而对称式三辊卷板机剩余直边为两下辊中心距的一半。在卷制比较厚板材，和压下里较大时，两个下辊承受的载荷不同，靠近上辊的下辊所承受的力要比另外一个下辊大的多，这样受力不均，长时间的使用对机器寿命要强相当高。它主要卷制薄筒。2.1.3方案3四辊卷板机其原理如图2-2图2-2四辊卷板机四辊卷板机有四个辊，跟三辊相比，辊子数目多一个，还有四辊卷板机的上辊为主动辊，而下辊可上下移动，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。四辊卷板机与对称三辊卷板机的不同之处，是两个侧轴辊排列得很远，在中间有一根下轴辊。当拿掉两个侧轴辊中的一个时，就与不对称的三辊卷板机相同。因此，四轴辊轧圆机弯曲钢板端部不需掉头。特点：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。2.2方案的确定为了选型适当，我们先来看工艺上对辊式卷板机的要求，在辊式卷板机上主要完成三个工序：板边的预弯，卷圆和筒节矫圆。因此所选的卷板机应该保证：板边预弯后，剩余的直边宽度最小；卷圆时行程数最少；矫圆能达到必要时的精确度，为了在整个筒节长度上得到正确的几何形状，上辊的挠度要最小。此外，在生产过程中，生产批量的批量数目不同，材质也不同，要求卷板机必须具有通用性。再根据卷板机的分类，以及上节三辊卷板机不同类型所具有的特点，最后形成我的设计方案：机械对称式三辊卷板机。2.3本章小结通过对双辊卷板机、对称式三辊卷板机，非对称式卷板机和四辊卷板机的比较分析，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、成本高，而且操作技术不易掌握；对称三辊卷板机具有结构简单、紧凑、质量轻、易于制造等优点。考虑到对称式三辊卷板机的诸多优点，通过对几种运动方案的分析、比较，最终决定采用三辊对称式卷板机。3传动系统设计对称式三辊卷板机如图3-1所示：图3.1对称式三辊卷板机如图所示，上辊是从动轮，工作时它依靠两个下辊的转动、通过夹在上下辊间板材的摩擦带动而转动，起调整挤压作用。两个下辊为主动轮，由主电机、联轴器、减速器及开式齿轮副驱动。传动系统主要组成是：驱动两个下辊的主电动机，驱动上辊升降电动机，减速器、蜗轮副、螺杆螺母副。工作时，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。上辊始终和两个下辊转向相反，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，完成上料、卷制、卸料等工作。3.1传动方案的分析及确定一般机械传动分为齿轮传动、带传动、链传动和蜗杆传动。一般卷板机主传动系统有齿轮传动和带传动两种方式。3.1.1齿轮传动如图3-2，电动机传出的扭矩通过一个有保护作用的联轴器，传入一个有分配传动比的减速器，然后通过联轴器传入开式齿轮副，进入带动两轴的传动。如图3-2所示。图3-2齿轮式传动系统图图3-3皮带式传动系统图齿轮传动的特点是：1)效率高。在常用的机械传动中，以齿轮传动效率为最高，闭式传动效率为，这对大功率传动有很大的经济意义。2)结构紧凑。比带、链传动所需的空间尺寸小。

3)传动比稳定。传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮传动获得广泛应用，正是由于其具有这一特点。

4)工作可靠、寿命长。设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可长达一二十年，这也是其它机械传动所不能比拟的。但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。3.1.2带传动由电动机的转矩通过传动带传入减速器直接传入主动轴。如图3-3所示。这种传动的特点：(1)传动带有良好的缓冲消震能力，工作平稳，没有噪音。(2)过载时，传动带在带轮上打滑，可以避免损坏其它机件，起着保险装置的作用。(3)适用于动力机和工作机分离较远的远距离传动。(4)结构简单，价格低廉，维护方便。但是带传动在工作是传动带容易受到拉力作用会发生弹性变形，传动带在使用过程中有被拉长，工作过程还会出现打滑等缺点，并容易被酸、碱、油腐蚀，传动带和带轮之间摩擦放电，有时会产生火花，在和汽油蒸汽或粮食粉尘接触时，应特别当心引起火灾。3.2传动系统的确定比较齿轮传动和带传动，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，鉴于齿轮传动效率较高等优点，选用齿轮传动更合适。3.2.1主传动系统的确定传动系统如图3-4所示：主传动系统由电动机驱动，由联轴器连接减速器，减速器输出连接开式齿轮传动，开式齿轮传动带动下辊旋转。所以选用了圆柱齿轮减速器，减速器通过联轴器和齿轮副带动两个下辊工作。图3-4主传动系统图3.2.2副传动系统的确定考虑运用液压系统做副传动系统，调整上辊升降，但目前使用蜗轮蜗杆传动还是占大数，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，有牙嵌离合器以备调整，副传动系统如图3-4所示。需要卷制锥筒时，把离合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。图3-5副传动系统图3.3本章小结收集资料对各种运动方式进行分析，并结合三辊卷板机的运动特点以及对工作方式的可靠性分析，最后确定传动方案如下：主传动采用齿轮传动，副传动采用蜗轮蜗杆传动。如下图所示：图3-6传动系统图4下辊驱动系统的设计4.1上下辊的参数选择计算1.已知设计参数：加工板料：屈服强度：抗拉强度：辊材：屈服强度：抗拉强度：硬度：板厚：板宽：滚筒与板料间的滑动摩擦系数：滚筒与板料间的滚动摩擦系数：（冷卷）无油润滑轴承的滑动摩擦系数：板料截面形状系数：（矩形）板料相对强化系数板料弹性模量：卷板速度：升降速度：2.确定卷板机基本参数下辊中心矩：上辊直径：下辊直径：上辊轴直径：下辊轴直径：最小卷圆直径：卷板速度：下辊转速：4.2主电机的功率确定卷板机主驱动系统功率的计算是设计主驱动系统和选择电动机的必备参数，所以对卷板机的受力分析和驱动功率的计算对设计卷板机至关重要。4.2.1受力分析卷板机工作时，需要将钢板卷制成钢管。此时，材料所承受应力已全部达到屈服极限。因此，卷管截面上弯曲应力分布如图4-1(b)所示，则截面上弯矩为：式中：—卷板机卷制钢板的最大宽度和厚度—材料的屈服极限图4-1卷板的应力分布考虑材料变形时存在强化，引入强化系数对式(1)进行修正，则：式中—强化系数，可取卷制时，钢板受力情况如图4-2所示。根据受力平衡，可以得到下辊作用于卷板上的支持力：图4-2卷板的受力分析由几何关系，得：考虑到板厚远小于卷管的最小直径，所以，中性层半径；为简化计算，上式可变为：式中：连心线间夹角下辊中心距(m)卷管最小直径下辊直径中性层半径最大的压下力：单根丝杠所受拉力：4.2.2主电机功率的确定卷板机的下辊为驱动辊，作用在下辊的驱动力矩用于克服卷板变形扭矩和摩擦力矩钢板在卷制过程中，存贮于钢板段(图1a与图2)的变形能为，所花费的时间为(为卷板速度)，两者的比值等于变形扭距的功率，即：

变形扭矩而摩擦扭矩包括上、下辊与钢板间的滚动摩擦力矩和辊子轴颈与轴套间的滑动摩擦力矩，可用下式计算式中：滚动摩擦系数，取；滑动摩擦系数，取。下辊驱动力矩等于变形扭矩之和。从驱动电机到下辊传动的效率，传动过程：电机——减速器——末级齿轮传动——下辊。传动效率驱动功率电动机选择：选择系列三相异步电机，考虑工作机的安全系数，电动机的功率选。可选电机如表4.1所示，最终选择型电机：额定功率，满载转速。表4.1电机选型参数表型号额定功率同步转速满载转速额定转015150014602.21510009701.84.3本章小结查手册计算得上、下辊基本参数，再根据数学模型计算出卷板所需驱动功率：，考虑工作机的安全系数，最终选择三相异步电机。5减速器的设计计算5.1传动方案的分析和确定本设计的卷板机卷板时所需的大功率是由一个主电机通过减速器传递给两个下辊来获得的，为了避免两下辊发生干涉，故减速器采用对称式结构。又因减速器转速较高，而减速器输也轴转速较低，故总传动比较大，采用三级减速器设计；考虑到经济性，采用结构简单的展开式减速器。图5-1减速器结构示意图5.2减速器传动装置总的传动比和各级传动比的分配5.2.1总的传动比下辊转速：，满载转速：。所以，总传动比：。5.2.2传动比的分配，其中分别为ⅠⅡ轴、ⅡⅢ轴、ⅢⅣ轴上相互啮合齿轮间传动比。考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取：故：。5.3传动装置各轴的参数计算5.3.1各轴转速减速器各传动轴从高速至低速依次编号为：1轴、2轴、3轴、4轴，各轴转速为：5.3.2各轴功率联轴器效率：，各轴输入效率：，轴承效率：。5.3.3各轴转矩将上述结果汇总于表5.1以备查用。表5.1减速器各轴的转速、功率、扭矩参数表轴名功率转矩转速传动比效率电动机轴15147.68097010.993Ⅰ轴14.746145.1809706.2Ⅱ轴14.161864.138156.54.6Ⅲ轴13.5993819.71934.014.25Ⅳ轴13.05915589.1818.05.4齿轮传动设计与校核5.4.1高速级齿轮设计轴的传递功率，轴转速，齿轮传动，故采用斜齿圆柱齿轮传动。1、齿轮选材，确定许用应力由表6.2选小齿轮40Cr调质大齿轮45正火许用接触应力接触疲劳极限查课本图6—4得：，。应力循环次数由课本式6-7得：接触强度寿命系数，查课本图6-5得；接触强度最小安全系数，；带入上式得许用应力：，所以，许用弯曲应力，由课本式6—12，弯曲疲劳极限，双向传动，查课本图6—7得：；查图6-8，得弯曲强度寿命系数：；查课本图6-9，得弯曲强度尺寸系数：（设模数小于）；弯曲强度最小安全系数，取；将以上各式带入上式中，得：。，。2、齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度，参考6.7、表6.8选取齿轮精度等级：Ⅱ级公差组8级。小轮分度圆直径，确定公式中的各计算值：因为齿轮分布非对称，查表6.9得齿宽系数：；小轮齿数在推荐值中选取：；大轮齿数，圆整取：；齿数比传动比误差，合适。小齿轮转矩由之前得：载荷系数—QUOTEQUOTE使用系数，查表6.3得：—动载系数，推荐值QUOTEQUOTE，取—齿间载荷分配系数，推荐值QUOTEQUOTE，取QUOTEQUOTE—齿向载荷分布系数，推荐值QUOTEQUOTE，取将以上数据带入上式得：载荷系数材料弹性系数查课本表6.4得：节点区域系数按查课本图6—3得：重合度系数由推荐值螺旋角系数故法面模数：，取标准，得；中心距：，圆整取；分度圆螺旋角：；分度圆直径圆周速度：齿宽，圆整取大轮齿宽小轮齿宽3、齿根弯曲疲劳强度校核计算由课本公式6—16当量齿数： 齿形系数查表6.5得：，应力修正系数查表6.5得：， 不变位时，端面啮合角 端面模数重合度重合度系数取所以，齿根弯曲强度满足设计要求。4、齿轮其他主要尺寸大轮分度圆直径根圆直径 顶圆直径 表5.2高速级齿轮参数表名称代号小齿轮1大齿轮2法向模数2.5螺旋角12．09°齿数27167分度圆直径69426.97齿顶圆直径a74431.97齿根圆直径62.75420.72齿宽6256中心距247.92传动比中速级齿轮设计轴的传递功率，轴转速，齿轮传动，故采用直齿圆柱齿轮传动。1、齿轮选材，确定许用应力由课本表6.2选小齿轮40Cr调质大齿轮45正火许用接触应力接触疲劳极限查课本图6—4得：，。应力循环次数由公式得：接触强度寿命系数，查课本图6-5得；接触强度最小安全系数，；带入上式得许用应力：所以，许用弯曲应力，由式6—12，（*）弯曲疲劳极限，双向传动，查课本图6—7得：；查课本图6-8，得弯曲强度寿命系数：；查课本图6-9，得弯曲强度尺寸系数：（设模数m小于5mm）；弯曲强度最小安全系数，取；将以上各式带入上式中，得：，。2、齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度，参考6.7、表6.8选取齿轮精度等级：Ⅱ级公差组8级。小轮分度圆直径，确定公式中的各计算值：因为齿轮分布非对称，查课本表6.9得齿宽系数：；小轮齿数在推荐值中选取：；大轮齿数，圆整取：；齿数比传动比误差，合适。小齿轮转矩由之前得：载荷系数—QUOTEQUOTE使用系数，查表6.3得：—动载系数，推荐值QUOTEQUOTE，取—齿间载荷分配系数，推荐值QUOTEQUOTE，取QUOTEQUOTE—齿向载荷分布系数，推荐值QUOTEQUOTE，取将以上数据带入上式得：载荷系数材料弹性系数查表6.4得：节点区域系数按查图6—3得：重合度系数由推荐值故模数：，取标准，得；中心距：，圆整取；分度圆直径圆周速度：齿宽，圆整取大轮齿宽小轮齿宽3、齿根弯曲疲劳强度校核计算由课本式6—16齿形系数查课本表6.5得：，应力修正系数查课本表6.5得：， 重合度重合度系数所以，齿根弯曲强度满足设计要求。4、齿轮其他主要尺寸大轮分度圆直径根圆直径 顶圆直径 表5.3中速级齿轮参数表名称代号小齿轮3大齿轮4模数4.5齿数27124分度圆直径121.5558齿顶圆直径a130.5567齿根圆直径110.25546.75齿宽10095中心距339.75传动比低速级齿轮设计轴的传递功率，轴转速，齿轮传动比，采用直齿圆柱齿轮传动。1、齿轮选材，确定许用应力因低速重载，为防止齿面胶合，由表6.2选小齿轮34CrNi3调质大齿轮40Cr正火许用接触应力接触疲劳极限查课本图6—4得：，。应力循环次数由公式得：接触强度寿命系数，查图6-5得；接触强度最小安全系数，；带入上式得许用应力：，所以，许用弯曲应力，由式6—12，（*）弯曲疲劳极限，双向传动，查图6—7得：；查图6-8，得弯曲强度寿命系数：；查图6-9，得弯曲强度尺寸系数：（设模数m小于5mm）；弯曲强度最小安全系数，取；将以上各式带入上式中，得：，。2、齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度，参考6.7、表6.8选取齿轮精度等级：Ⅱ级公差组8级。小轮分度圆直径，确定公式中的各计算值：因为齿轮分布非对称，查表6.9得齿宽系数：；小轮齿数在推荐值中选取：；大轮齿数，圆整取：；齿数比传动比误差，合适。小齿轮转矩由之前得：载荷系数（*）—QUOTEQUOTE使用系数，查表6.3得：—动载系数，推荐值QUOTEQUOTE，取—齿间载荷分配系数，推荐值QUOTEQUOTE，取QUOTEQUOTE—齿向载荷分布系数，推荐值QUOTEQUOTE，取将以上数据带入上式得：载荷系数材料弹性系数查表6.4得：节点区域系数按查图6—3得：重合度系数由推荐值故模数：，取标准，得；中心距：；分度圆直径圆周速度：齿宽，圆整取大轮齿宽小轮齿宽3、齿根弯曲疲劳强度校核计算由式课本6—16齿形系数查课本表6.5得：，应力修正系数查表6.5得：， 重合度重合度系数所以，齿根弯曲强度满足设计要求。4、齿轮其他主要尺寸大轮分度圆直径根圆直径 顶圆直径 表5.4低速级齿轮参数表名称代号小齿轮5大齿轮6模数5齿数33141分度圆直径165705齿顶圆直径a175715齿根圆直径152.5692.5齿宽132127中心距435传动比4.255.5轴的设计与校核5.5.1轴3的设计1）计算作用在齿轮上的力转矩轴3上大齿轮分度圆直径中间轴上小齿轮分度圆直径大齿轮上受力圆周力径向力2）初选轴的最小直径选取40Cr为轴的材料，调质处理由式8—2：计算轴的最小直径并加大3%以考虑双键的影响查表8.6取A=104则3）轴的结构设计（1）确定轴的结构方案图5-2轴3结构图（2）确定各轴段直径和长度①段根据圆整，取，齿轮与箱体内壁间隙取，考虑轴承润滑，取轴承距箱体内壁距离，初选轴承型号为32016，其宽度，②段，为使挡油槽端面可靠地压紧齿轮，应比齿轮毂孔长短，③段，取④段，为使挡油槽端面可靠地压紧齿轮，应比齿轮毂孔长短，⑤段，取5.5.2轴4的设计1）计算作用在齿轮上的力转矩轴4上大齿轮分度圆直径大齿轮受力：圆周力径向力2）初选轴的最小直径选取40Cr为轴的材料，调质处理由式8—2：计算轴的最小直径并加大3%以考虑双键的影响查表8.6取A=104则3）轴的结构设计（1）确定轴的结构方案图5-3轴4结构图（2）确定各轴段直径和长度①段根据圆整，取，由和选择联轴器型号为HL9，比毂孔长度短，所以②段取，根据轴承端盖的尺寸确定。③段为便于装拆轴承内圈，且符合标准轴承内径，取暂选轴承型号为32928，其宽度。考虑轴承润滑，取轴承距箱体内壁距离，由几何关系知。④段，用于安装齿轮，取宽度比齿轮宽小作为第四段长：。⑤段用于定位齿轮，取，取。⑥段用于安装轴承，，。5.5.3轴2的设计1）计算作用在齿轮上的力转矩轴2上大齿轮分度圆直径大齿轮受力：圆周力径向力轴向力轴2小齿轮分度圆直径：小齿轮受力：圆周力径向力2）初选轴的最小直径选取40Cr为轴的材料，调质处理由式计算轴的最小直径并加大以考虑双键的影响查表8.6取A=104则3）轴的结构设计（1）确定轴的结构方案图5-4轴2结构图（2）确定各轴段直径和长度①段根据圆整，取，齿轮与箱体内壁间隙取，考虑轴承润滑，取轴承距箱体内壁距离，初选轴承型号为32910，其宽度，②段，为使挡油槽端面可靠地压紧齿轮，应比齿轮毂孔长短，③段，由几何关系知④段，为使挡油槽端面可靠地压紧齿轮，应比齿轮毂孔长短，。⑤段，取。5.5.4轴1的设计1）计算作用在齿轮上的力转矩Ⅰ轴上齿轮分度圆直径圆周力径向力径向力2）初选轴的最小直径选取45号钢为轴的材料，调质处理由式计算轴的最小直径并加大3%以考虑双键的影响，查表8.6取则3）轴的结构设计（1）确定轴的结构方案估算齿轮分度圆直径，选择齿轮轴设计，从右到左依次为轴段。图5-5轴1结构图（2）确定各轴段直径和长度①段根据圆整，取，选择联轴器型号为：联轴器，比毂孔长度短作为第1段长度。②段为使带轮定位，轴肩高度，孔倒角取3mm，且符合标准密封内径。取，取。③段为便于装拆轴承内圈，且符合标准轴承内径，取，暂选轴承型号为32909，其宽度。取。④段，由几何关系知：齿轮轴长。⑤段，取。5.5.5轴的校核因为各轴选材相同40Cr，输出轴轴4低速、重载，所受扭矩最大，应予以优先校核。1.确定轴承及轴齿轮的作用力位置查轴承32928，其支点尺寸为。其受力如下图所示：图5-6轴4受力分析图其中。2.绘制轴的弯矩扭矩图（1）求支反力H水平面V垂直面（2）齿宽中点弯矩H水平面V垂直面合成弯矩3.按弯矩合成强度校核轴的强度当量弯矩，取折合系数，则齿宽中心处当量弯矩：轴的材料为，调质处理。由课本表8.2查得抗拉强度极限，由课本表8.7查得材料许用弯曲应力由课本图8-4查得轴的计算应力为：，故安全。图5-7轴4的计算简图将上述结果汇总如下表：表5.5轴Ⅳ弯扭距计算结果载荷水平面H垂直面支反力R(N)RH1=12161.875NRH2=32063.125NRV1=4426.4NRV2=11669.6N弯矩M(N·mm)MH=2645208N·mmMV=962742N·mm总弯矩(N·mm)M＝2814960N·mm扭矩TT＝15589181N·mm当量弯矩McaMca＝9767913N·mm4.按疲劳强度校核轴的强度（1）轴的细部结构设计键槽：齿轮与轴周向固定采用A型平键联接，轴段1处键为：，轴段4处键为：。配合：参考现有设计图纸或设计手册、图册 轴段1：，轴段4：，轴段3、6：；加工方式分别为：轴段2、3、6：磨削；轴段1、4：精车；轴段5：粗车。（2）选择危险截面选择各截面应力较大、应力集中较严重的截面（轴段3、4结合面）为研究对象。（3）计算危险截面工作应力截面弯矩：截面扭矩：抗弯截面系数：抗扭截面系数：截面上弯曲应力：截面上扭剪应力：弯曲应力幅：弯曲平均应力：扭切应力幅及平均应力：（4）确定轴材料的机械性能查课本表8.2，弯曲疲劳极限，剪切疲劳极限；合金钢材料特性系数。（5）确定中和影响系数轴肩圆角处有效应力集中系数，根据，，由表8.9插值计算得：；配合处综合影响系数，根据，配合，由表8.11插值计算得：，；键槽处有效应力集中系数，根据由表8.10插值计算得；尺寸系数，根据由表8.12差得：；表面状况系数，根据，表面加工方法查图8–2得：。键槽处综合影响系数为：同一截面如有两个以上的集中应力源，取其中较大的综合影响系数来计算安全系数，故按配合处取综合影响系数。（6）计算安全系数由表8.13取需用安全系数，由式8–6：故疲劳强度安全。5.6轴承的选择与校核5.6.1轴承的选择选择轴承类型的依据：安装轴承处的最小直径和轴承所受负荷的大小、方向及性质；轴向固定形式；调心性能要求；刚度要求；转速与工作环境等。

圆锥滚子轴承为向心推力结构，可以同时承受轴向和径向的力。在设计中选用了该系列轴承。根据各轴径尺寸并按照标准确定各轴承参数如下表：表5.6轴承参数表轴号轴承型号基本尺寸（mm）安装尺寸（mm）额定动载荷（kN）额定静载荷（kN）dDT轴I32909456815350.63248.5轴II39910507215350.636.856轴Ⅲ32016802529531.5140220轴Ⅳ32928140190325822083925.6.2轴承的校核 轴Ⅳ作为输出轴，低速重载，其传递扭矩、受力均较其他轴大，又因所选轴承均为圆锥滚子轴承，故按轴Ⅳ上轴承进行校核计算。根据基本尺寸选轴承型号为32928，其主要性能参数为：，，预期寿命。轴承的合成支反力由轴校核部分知：水平方向：；竖直方向：；所以合成支反力：派生轴向力轴承所受的轴向载荷，所以轴承1被压紧。轴承所受的当量动载荷按中等冲击，查表10.6，取载荷系数。i)因为，查表10.5得：。故ii)，查表10.5得：。故计算轴承寿命，按进行计算，由表10.3，取温度系数；故：，所以，合适。5.7各轴上键的选择与校核5.7.1键的选择选择型平键，并根据轴段直径，以及轴段长度，查表11-1得键的尺寸：，汇总结果如下表所示：表5.7：键的选型参数汇总表键位置轴径d(mm)轴段长l(mm)键的公称尺寸(mm)bhc或rL轴I联轴器3058870.25~0.445轴II小齿轮559716100.4~0.680轴II大齿轮556316100.4~0.658轴Ⅲ大齿轮859225140.6~0.885轴Ⅲ小齿轮8512925140.6~0.8120轴Ⅳ联轴6~0.8158轴Ⅳ齿1.21185.7.2键的校核根据键材料：钢、载荷性质：轻微冲击，查表3.2得：许用挤压应力，键的工作长度：，一般，静联接平键最常见的失效形式是压溃，按挤压强度条件：挤压应力校核如下：1．轴I联轴器端校核：，校核通过；2.轴II小齿轮处校核：，校核通过；轴II大齿轮处校核：，校核通过；3.轴Ⅲ大齿轮处校核：，校核通过；轴Ⅲ小齿轮处校核：，校核通过；4.轴Ⅳ联轴器处校核：，校核通过；轴Ⅳ齿轮处校核：，校核通过；5.8本章小结采用额定功率、系列三相异步电机，减速器采用三级展开式设计，经校核计算，减速器各轴、齿轮、键、轴承校核均符合要求6压下系统的设计6.1电机选择6.1.1驱动功率计算压下系统工作功率：其中，最大压下力；为上辊升降速度。压下系统效率：式中：—螺旋副效率，按自锁效率取0.45；—蜗杆机构效率取0.79；—减速器效率取0.8；驱动功率：6.1.2电动机选型根据容量和转速，查机械手册表17-1-35得以下几种电动机的型号：表6.1备用电机参数表方案电机型号额定功率Ped/kW电动机转r/min效率%功率因数噪声质量同步转速满载转速1Y802-2100.8671172Y90L-41.51500140079.00.7967273Y90L-61.1100091073.50.726525考虑安全系数，最终选择Y系列三相异步电动机Y90L-6型电动机。6.2螺旋副设计与校核上辊压下系统是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。下降到一定程度需自锁，故选取梯形螺纹。（1）材料，热处理，许用应力螺杆材料：45，调制处理，，；取安全系数，则许用应力螺母材料：，许用剪应力（2）螺纹直径、螺距螺纹中径：其中，—单根丝杠所受拉力—高径比系数—许用强度螺母旋合高度：螺距其中，—螺杆与螺母旋合部分螺旋圈数牙顶高外螺纹大径（公称直径），选螺纹；基本牙型高度牙顶间隙外螺纹牙高内螺纹牙高外螺纹小径内螺纹小径外螺纹大径牙根部宽度（3）自锁性升角当量摩擦角式中：为摩擦系数，取0.1为牙侧角，梯形螺纹∵∴自锁（4）螺母螺牙强度式中：—螺纹大径，b—牙根部厚度，梯形螺纹—工作圈数，—螺母相对高度（高径比系数），（5）螺杆强度校核，校核通过。其中，为螺纹小径。6.3蜗轮蜗杆设计与校核6.3.1参数计算（1）螺母及蜗轮转速（2）总传动比（3）减速器通用减速器的选型包括提出原始条件、选择类型、确定规格等步骤。规格选择要满足强度、热平衡、轴伸部位承受径向载荷等条件。查手册选择二级减速器，ZLY180型减速器，。基本参数：。（4）蜗杆机构传动比6.3.2蜗杆机构设计及校核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。原始参数：传动比蜗杆转速传递功率在闭式传动中，蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效。因此，通常是按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。（1）选择蜗杆传动类型据GB/T10085-1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）（2）选择材料蜗杆采用45钢，调质处理。蜗轮采用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，为了节省贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用铸铁制造。（3）计算蜗轮输出转矩粗算传动效率：确定作用在蜗轮上的转矩：（4）确定许用接触应力根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造。蜗杆螺旋齿面硬度>45HRC，查表7.6知：蜗轮的基本许用应力：；应力循环次数：接触强度寿命系数：许用接触应力：弯曲强度寿命系数：蜗轮基本许用应力：由表7.6查得许用弯曲应力：（5）齿面接触疲劳强度的设计计算由式7-8其中，蜗杆头数：蜗轮齿数：蜗轮转矩：估取效率：载荷分布不均匀系数：使用系数：查表7.8得：动载系数：由于转速不高，冲击不大，取载荷系数：材料弹性系数：将以上数据带入公式中，得：查表7.3得：模数，蜗杆分度圆直径：，螺杆导程角：蜗轮分度圆直径：蜗轮分度圆速度：，设计合格。（6）齿根弯曲疲劳强度的校核计算蜗轮齿形系数：查表7.9，蜗轮齿根弯曲应力：由式7-10有：（7）热平衡校核计算由式7-15可得蜗杆传动所需的散热面积传动效率，其中，轴承效率（滚动轴承）；搅油效率；滑动速度：根据查表7.10得当量摩擦角：所以，啮合效率；将以上数据带入式中，得传动效率：散热系数，按通风良好，取，油工作温度空气温度；将带入式中，得：箱体的实际尺寸远大于所需正常散热尺寸，所以，合适。6.4上、下辊的设计与校核6.4.1上、下辊的结构设计从上下辊的参数选择计算章节得知：下辊中心矩：，板宽：，上辊直径：，下辊直径：。上辊受力：；最大的压下力：。6.4.2上下辊结构优化设计过去的卷板机，三个受力辊通常是由锻压而成的实心钢柱经车、铣等工艺精加工而成。其缺点是耗费钢材，加工难度大，整机笨重，上辊升降困难。为降低成本，改善性能，试图用厚壁无缝钢管取代实心钢柱制作上下三个工作辊。空心工作辊的优点：1）由于三根工作辊采用了空心圆管，从而降低了成本。2）由于工作辊重量减轻，使其功率消耗减少，节省了电能。3）由于改变有关结构，尺寸减小，传动紧凑合理。比同类规格的卷板机，节省资金一倍多。且工作性能良好，安全可靠空心工作辊结构设计的关键在于处理好空心工作辊与实心轴颈处的连接，确保整机运行可靠安全。因辊子采用无缝钢管，故采用基孔制H7/s6过盈配合。将轴径进行加热处理，然后锤击打入。从结构特点上来看(图6—1)，三辊卷板机主要由1个上辊及2个下辊呈宝塔形状组成。用该设备加工圆(弧)形工件时，由上辊垂直向下移动的同时进行转动，对工件(即钢板)产生向下的压力。必须克服钢板的屈服强度，使其产生弯曲变形。2个下辊则向同一方向进行转动，从而移动钢板，将其加工成一定曲率半径的圆(弧)形工件。因此为了确定，我们完全可以将被加工钢板看作为一简支梁，从而有对钢板的最大弯矩为：弯矩对钢板产生的应力为：钢板的抗弯截面模量：由以上三式可得：(6-1)其中，为被加工钢板屈服极限；为卷板机两下辊之间距离；为被加工钢板最大厚度。图6-1机构分析图由上述可以看出，当加工工件材质一定时，的大小只取决于工件的厚度和宽度b，从而可以确定其两下辊之间的距离。取上辊为分析对象，将P力看作是作用于上辊的一个均布载荷，故上辊就成了一个简支梁，如图6—2所示。图6-2上辊力学模型图由集度产生的弯矩函数为：(6-2)其中，。6.4.3上、下辊校核跨度：式中为最大卷板宽度，为两下辊中心距；1.上辊校核（1）上辊的刚度校核上辊集度：式中为卷板机最大的压下力惯性力矩：其中为辊子内外径之比，取，为卷板机上辊直径；上辊挠度：所以上辊刚度合适。（2）上辊的强度校核最大截面弯矩：(6-14)抗弯截面模量：弯矩对钢板产生的应力：，，故上辊安全。2.下辊校核（1）下辊的刚度校核下辊集度：下辊惯性力矩：下辊挠度：所以下辊刚度合适。

（2）下辊的强度校核最大截面弯矩：抗弯截面模量：弯矩对钢板产生的应力：，，故下辊安全。6.5本章小结计算压下系统的所需功率，得出电动机的功率为0.9kw，查机械设计手册选用型电动机。计算总传动比，减速器选用两侧输出的二级减速器。考虑到自锁性，螺杆采用梯形螺纹，并对其进行强度校核，强度满足要求；对蜗轮蜗杆副进行设计计算，采用渐开线蜗轮蜗杆传动，设计计算螺旋副并验证其自锁性。对蜗杆轴进行设计计算及校核的强度，选择轴承并校核，均满足要求。对三辊卷板机的上下辊结构进行设计计算，对上下辊的强度、刚度进行校核，结果工作辊的强度、刚度都满足要求。为卷制出理想的筒体，应始终保持上、下辊轴之间的间隙均匀一致，保证它们对板材的压紧力和弯曲力相同是非常重要的。为达到这一目的，各辊轴要有足够的刚性，即使在卷制最大规格的板料时各辊轴也不至于发生过大的变形。7机架的设计卷板机是弯曲金属板材的设备，传统卷板机机架为全铸件。随着焊接技术的发展，特别是近年来，焊接结构已经基本上取代了铆接结构，并部分代替铸造和锻造结构。国内外在重型机械制造方面，愈来愈多地用全焊钢结构代替全铸结构。其主要原因在于全焊钢结构重量轻、质量高，生产周期短等特点。7.1全焊钢结构的优点全焊钢结构和铸造件相比具有以下优点：1)因为钢的弹性模量是铸铁的一倍，因此焊接结构比铸铁结构重量减轻25%左右，这对提高现代化机床快速行走部件的工作灵敏度有重大意义。2)全焊钢结构的塑性和韧性比较好，所以它的抗脆断能力比铸铁好。3)钢材的材质均匀，各个方向的物理力学性能基本相同，在一定应力范围内处于弹性状态，因此，全焊钢结构消除了铸件往往不可避免的铸造缺陷，使废品率大幅度下降。4)在进行小批量生产时，具有极大灵活性，缩短了生产周期。5)在加工工艺及选材上赋予了焊接结构设计人员极大的灵活性；相反，铸造结构不论在造形及壁厚方面皆受到极大限制。6)全焊钢结构更加便于维修和安装。7.2机架参数的确定以前，卷板机主要采用经验和类比设计。原西德阿亨工业大学试验表明，侧壁板厚以不小于为宜。根据卷板机的轧制力以及外载受力分析，卷板机机架侧壁板和主要受力面板采用厚为的钢。加强筋选用厚为的钢。7.3机架的焊接工艺1.母材材质为，其焊接性能良好。选用熔渣流动性好、脱渣容易、电弧稳定、熔深适中、飞溅少、焊波整齐、价格低廉的焊条。2.根据钢板厚度，采用直径为的规格，直流正接，手工操作，平焊位置焊接，电流保持在之间。3.在焊接过程中，为防止扭曲变形，采取了一些刚性固定措施，合理安排了组装和焊接顺序，焊后进行了退火处理及整形。7.4本章小结确定机架的材料为厚为的钢，强筋选用厚为的钢。分析机架的加工工艺，采用全焊钢结构。PAGE778结论本次设计的是三辊卷板机，通过对现有三辊卷板机的优、缺点进行综合分析后，最终采用了三辊对称式结构；考虑到三辊卷板机的卷制工作都是通过三个辊子来完成的，所以辊子的材料全部采用。通过计算得出其主传动比较大，因此采用三级展开式减速器。上辊压下系统因两侧都要下降，故采用两端输出的同轴式二级减速器，本次设计都是采用机械传动的方式，避免了采用液压方式容易漏油的缺点。本课题的研究工作总结如下;1.在基于塑性弯曲变形理论的基础上，对卷板设备的运动学、动力学进行了分析，针对对称式三辊卷板机进行了工艺参数的分析，建立了数学模型。2.在满足辊子各强度要求的前提下，对辊子进行了优化设计。3.根据卷板工艺要求，进行了卷板机总体结构方案及传动方案的研究。参考文献[1]成大先.机械设计手册（第三版）[S]，北京：化学工业出版社，2003[2]程志红.机械设计.南京：东南大学出版社，2006.6[3]王宏欣，冯雪梅主编.机械原理.南京：东南大学出版社，2005.8[4]程志红，唐大放主编.机械设计课程上机与设计.南京：东南大学出版社[5]甘永立.几何量公差与检测.上海：上海科学技术出版社，2005.7[6]李爱军，陈国平.画法几何及机械制图.徐州：中国矿业大学出版社，2007.8[7]濮良贵，纪名刚主编.机械设计(第八版)[M]，北京：高等教育出版社，2006[8]李爱军，陈国平.画法几何及机械制图.徐州：中国矿业大学出版社，2007.8[9]李强，高耀东等.对称式三辊卷板机的受力及驱动功率计算分析[J]，锻压技术，2007[10]王静，焦文祥.离合装置在卷板机上的应用[J]，中国设备工程，2002[11]机械工程手册编委会.机械工程手册（第二版）[S]，北京：机械工业出版社，2005[12]王先逵.机械制造工艺学[M]，第二版.北京：机械工业出版社.2005[13]秦建华.参数化设计在卷板机设计中的应用[J]，锻压机械，1999.[14]孙洪江，苏发，胡金平.三辊卷板机卷制任意锥筒的调整计算及卷制过程[J]，煤矿机械，2005[15]张晶，崔鹏程，张本源.大型三辊卷板机机架的强度与刚度分析，武汉工业大学学报，2001.[16]张伟丰.三辊弯板机升降机构的强度分析，金山油化纤，2000[17]何耀群.一种简易卷板机的方案设计，黄石高等专科学校学报，1994[18]魏忠才.三辊卷板机设计力学分析及主参数确定，中州煤炭，2006[19]苏猛，张维斌.卷板机三辊力学状态分析，煤炭技术，2008[20]何耀群.一种简易卷板机的方案设计，黄石高等专科学校学报，1994[21]刘云飞等.三辊卷板机断辊原因分析，稀有金属快报，1996[22]赵立春，赵芸.三辊卷板机工作能力的换算，化工装备，2001[23]胡孟君.三辊卷板机机架结构优化分析，重型机械科技，2001[24]郭永平.特长薄板新型对称三辊卷板机的结构和特点，装备，2009[25]国家标准.渐开线圆柱齿轮精度轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值.，GB/T10095.1-2001[26]国家标准.渐开线圆柱齿轮精度.径向综合偏差与径向跳动的定义和允许值，GB/T10095.2-2001英文原文DedicatedtothesinglescrewcompressormachineupdatedtheIntroductionAbstract:Thispaperdescribesfourareasfromtheexistingsingle-screwmachinelayoutandstructure,andputouttheadvantagesanddisadvantagesofthelist,becauseofthecompressorplantsingle-screwmachinetoolsandmachinetoolexternalSecurityinformation,theaboveintroductionthereisinevitablyone-sidedandwrong,andarethereforesingle-screwcompressorfortheproductionofreferenceworks.First,introducethelayoutofmachinetoolsDecidethesizeofthecompressordisplacementofthestarsround,screwdiameter,meshsizeandthesizeofthecenterdistance,sodifferentindiameterscrew,machinetoolspindleandtherotarycenterarealsodifferent.Tomeettheprocessingofdifferentdiameterscrew,singlescrewCurrentlythelayoutofmachinetoolsingeneralthereareseveraloptions.Thefirstis:machinetoolrotarytoolspindlecenterandthecenterdistanceforthefixedMachinetoolrotarytoolspindlecenterandthecenterdistanceforthefixed,cannotadjustthecenterdistance.Processingofseveralofthescrewdiameteronthecenterdistancerequiredseveraldifferentspecificationsofthemachine.Advantages:simplestructureofthemachine.Disadvantage:Thefirst:eachmachinecanonlyprocessaspecificationofthescrew,whenthemarketonacertainspecificationrequirementswhenthescrewcompressor,resultinginamachine,othermachineidle.Thesecond:themachinetoolspindleboxforrotaryProcessingscrewmachineaccordingtothesizeofthediameterattheprocessingbeforeapointofrotatingspindlebox.Spindleboxthatthemachinecanturnonamachineattheabove-mentionedarticleontheuseoftheimprovements,withthefirststructureofamachinetoolisbasicallythesame.Advantages:thestructureofmachinetooleasytoadapttoavarietyofspecificationsoftheprocessingscrew.Onedisadvantage:aftertherotatingspindleboxandthetoolspindleturningcenterlinedistancebetweenthecenterlineofaccuratemeasurementdifficult.Twodisadvantage:aftertherotatingspindlespindleboxandthefrontsurfaceoftherotarycuttercenterlinedistancebetweenthereductionofthelargerdiameterofthescrewprocessingislimited.Thethird:themachinetoolspindleboxforhorizontalmobileBoxatthebottomofthespindleandthebasethereisarrangedbetweentherectangularslidingrail,spindleboxperpendiculartothedirectionofmovementofspindlecenterlineandperpendiculartothecenterlineofthetoolrotation.Throughthepowerofthespindleboxsplineshafttothebaseofthetoolfeedmechanism.Screwdiameter,accordingtothesizeoftheprocessingintheprocessingofthepreviousroundbyhandtothebodyputintothescrewspindleboxmovedtotheappropriatelocation,andthenscrewthesp