弯管机设计--毕业论文.docx

摘 要目前科学技术发展的非常迅速，在工业机械中的弯管机的型式也有各种各样的，弯管机成了工业加工中不可替代的机械设备，而且弯曲管的性能也随着工业的需求也不断地提高。弯管机有电动的和手动等形式,也有数控型的弯管机、液压弯管机，市场上主要以数控弯管机为主导，但是不同的弯管机可以满足市场的不同的需求以及不同的工艺制造。在本文中设计的是关于自动弯管机的零配件装置设计以及其简单控制电路的设计，具有构造合理，操作起来方便，价格适中，便于安装和拆卸，而且还可以用于别的操作等很多优点，在国内电动弯管机市扬应用非常广泛。自动弯管机的装置一般都是由电机、整体的机架、挡料机构、减速器、电器控制设备等组成。主要实现对钢管的弯曲、塑造等功能。关键词：弯管机的种类；装置；弯曲；电器控制 ABSTRACTAt present the development of science and technology very quickly, in industrial machinery bender type also have a variety of, bending machine into the remedial alternative industrial processing equipment, and bending performance of the tube with the needs of industry will continue to improve. Pipe bender electric and manual form, CNC bending machine, hydraulic bending machine, on the market mainly by CNC bending machine led, but different bending machine can meet the market demand and different manufacturing process. Designed in this paper is about the automatic bending machine fittings device design and design of its control circuit is simple and has the advantages of reasonable structure, the operation is convenient, affordable, easy to installation and disassembly, but also can used for other operations, and many other advantages, is widely in the domestic application of electric pipe bending machine, Yang. Automatic pipe bending machine is generally composed of the motor, the whole frame, the gear, reducer, electrical control equipment, and so on. The main realization of the steel tube bending, shaping and other functions.Key words: pipe bending machine type；device；electrical control；bending 目录第一章 绪 论11.1电动弯管机在机械工业中的地位及各种弯管机的优点11.2弯管机的基本原理与选择2第二章 弯管机设计52.1工件工艺分析52.2计算弯曲力矩62.3电机的选取62.4传动装置的参数和运动与参数和传动比的计算72.5皮带轮与皮带的计算与选择92.6蜗轮蜗杆减速箱的计算与选择112.7联轴器的计算与选择122.8轴承的选择122.9轴的初步计算与设计及校核132.10齿轮的计算与设计182.11轴承座的结构及大小齿轴前后端盖设计202.12轴套的结构设计222.13 盖板的结构设计及计算222.14 机身的结构设计与计算242.15 弯管机的主要参数25第三章 挡料架的结构设计263.1 挡料架的结构设计26第四章 用电器选择与电路284.1 各用电器的选择与电路设计28致谢32附录A33附录B39 江西理工大学应用科学学院毕业设计第一章 绪 论1.1电动弯管机在机械工业中的地位及各种弯管机的优点 2013年我国弯管机机械设备行业发展持续增长，对我国的管道行业有巨大的贡献。不过在年底弯管机的增长并没有达到预期目标，在一个月内首次出现了个位数增长的数量。从7月份开始金属切削弯管机月产量一直都不景气，全年产品销售率低于上年水平。可以看出，当时的金融危机对我国弯管机工具行业以及其他行业的影响越来越明显。现如今工业发展迅速，现在很多机器设备、房屋建造、航天设备等几乎都有钢管结构，如管道一般是输送石油、煤气、天然气、水及某些固体物料等。而且钢管与人类生活、工业工厂补课替代的产品，生产技术不仅仅是钢铁工业的快速发展，而且现代钢产量占着钢铁行业主要的地位。钢管的用途有：热工设备用管、管道用管、机械工业用管、化学工业用管、石油地质钻探用管、其他各部门用管等。钢和钢制品的规格非常，钢管的性能要求也是各式各样的。所有这些条件都比较难区分用户的要求或工作条件的变化。各式各样的管道的加工和改造对生产带来了很大的困难。和许多小型和中小型企业，或大型企业的需要，作为机械的主要组成部分的钢管，如工程机械设备上的压力油管，机床的金属液压管道发动机的油管和家具的弯管等等。这些管道需要操作简单，易于操作的弯管机来加工，而实现这样加工的处理也不是非常困难，所以使用简易手动型的弯管机很容易适应。本系列弯管机采用手动夹紧，机械弯曲，结构简单，采用机械传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数量。因此电动型弯管机在国内液压弯管机市扬占比非常大，并且价格比较容易被用户接受。现在市场上的全自动弯管机大多是数控弯管机和液压弯管机，也有机械驱动型弯管机，但它们的体积一般都比较大(长度大概在2.5m到4m之间)，价格偏贵(在2至5万元人民币甚至更多)，主用于电力施工，如家俱、锅炉、船舶、桥梁、公铁路建设、装潢等方面的管道铺设及修造，具有功能众多、结构合理、移动方便、操作简单、安装快速等优点。而数控弯管设备价格比较昂贵，一般应用于大型工厂，并且使用起来没有电动弯管机方便，所以在国内弯管机市场中主导着产品的主要位置。现在生产需求大多数都是需要占地面积小灵活性强而且价格比较便宜并且使用更方便的自动弯管机。电动弯管机可提高产品质量、提高生产率、降低成本，可以在工业中得到更好的发展。 如图就是液压弯管机和数控弯管机。图1.1液压弯管机图1.2数控弯管机本文章就是以以上这些便捷的特点这个方面的用途而且简单来设计的自动弯管机，设计出来的是一种价格低并且占地面积小使用起来方便的自动弯管机（规格：长0.56M，宽0.5M，高0.8M，价格在8000元人民币左右），并开始设计为更加能加强钢管折弯机的性能，使其可以弯曲不同的直径或不同类型和材质的钢，使用制动电动机改善折弯机折弯精度。极大地简化了电气控制系统,操作方便。1.2弯管机的基本原理与选择二十世纪传统的弯管都是以操作者的个人经验和设备的简单操作来控制产品的质量。因此，弯曲出来的管件体形一般比较大而且还要经过多次的校正，而且弯曲大管径弯管出来的质量一般都很难控制其精度，弯曲的圆度不标准，内半径处起皱、外侧破裂等问题，而且早期的弯管机的弯曲工序比较多，操作过程繁琐。弯管机经过一段时间的发展，从早期的手工弯管到现在的机器自动弯管，不仅降低了生产成本，提高了生产效率，保证了加工质量，而且精度也有大大提高。为满足生产出不同弯曲程度与弯曲半径的管子，弯管机的类型也在不断改进、提高，有电动弯管机、液压弯管机（单头、双头）、CNC控制自动弯管机。为了保证管件的质量和精度，应在首先对管件的变形程度进行控制，选用何种材料和如何弯曲会都会影响到钢管弯曲成形的效果。相对弯曲半径R/D和相对厚度t/D数值的大小和R/T和t/D值越小，表示棺材弯曲的角度越大，这不仅体现出管弯曲变形的失败和损坏，而且还要要考虑管件能否达到预期的精度。常用的钢管弯曲成形一般有绕弯、推弯、滚弯以及压弯等方法,而在使用这些方法中绕弯是最为容易实现机械自动化的,因此绕弯弯曲法是在弯管机中应用得最普遍的方法,而且在现代工业市场上弯管机大部分都是采用绕弯为主。弯管机在制作管件弯曲管道的过程中,弯管的弯曲部分会受到两侧的拉伸力,弯管弯曲部分的内侧则会受到挤压而产生的压力, 当管件的弯曲角度过大时，此时会使弯曲中性层的外侧壁变薄,甚至是导致弯管外侧破裂；而切将会增厚内侧管壁,甚至会出险失稳并且起皱的现象。内侧壁产生的褶皱,会残留很大的应力，而且还会产生应力集中,弯管截面的变形和破裂将会严重影响管件的流量。同时,弯管的断面可能还会产生畸变,出先形状为椭圆形的畸变。并且还会减薄或拉裂弯曲的管壁,这将会严重影响管件的力学性能,甚至会使加工的管件作废。所以必须严格控制外侧减薄量、截面的椭圆度、内侧的波浪度这三个变形量。 图1.3滚弯式 图1.4缠绕式 上图这两种都有各自的优点和缺点，图1.3的缠绕式主要是用于折弯方形管的复杂结构，而图1.4中的滚弯式则主要用于弯曲方形弯管，也可用于弯曲圆型管，而且缠绕式的原理结构比较简单，所以在本设计中这台弯管机采用的是滚弯式。一般的弯曲过程： 1.预留第一段长度，并将管道夹紧。 2.弯曲。 3.松开夹紧块，然后再取出管子并将模具重置，按照标准的样件在夹具上检查管型，并进行校正。 4.重复第1步，直到折弯钢管为止。第二章 弯管机设计2.1工件工艺分析在弯曲工件时不能超过材料塑形允许值而产生破裂，这会使中性外侧拉伸为变形区内最大的伸长变型和中性层内侧压缩变形，而且受切向压应力作用导致薄壁结构部分不至于超过钢管的最大拉伸限度而起皱。该工作件是采用10号钢材料，30mm的直径和2mm厚的一个无缝钢管弯管，半径是60mm的最小弯曲半径，半径为100mm的最大弯曲半径，选择这样的加工是很符合加工的工艺性。加工的工件如图3，弯管件要求内侧壁不能出现起皱，外侧壁不能有裂纹等现象。而且还要考虑管件的使用要求，材料的力学性能和弯曲方法是管材弯曲是否能够达到预期目的的关键。如果当管件需要存在椭圆度的要求时，应该加以控制弯曲幅度以防断面产生畸变，如果当要求管件需要有承受内压力的强度时，应该加以控制他的壁厚产生减薄的成形极限。管件的成形极限应包括以下几个内容：1)超过材料塑性的允许值而产生破裂会导致中性层外侧拉伸变形区内最大的伸长变形； 2) 中性层内侧压缩变形区内，受切向压应力作用的薄壁结构部分不能超过失稳而起皱； 3)当管件有椭圆度的要求时，应控制其断面产生畸变； 4)当管件有承受内压力的强度要求时，应控制其壁厚减薄的成形极限。折弯机的折弯原理，一般情况下，有2种，如图3、4所示，分别是滚弯式与缠绕式弯管的原理。 图2.1 最大弯曲半径100mm 图2.2最小弯曲半径60mm2.2计算弯曲力矩由弯管力矩公式可得出，所用的力矩越大弯管的弯曲半径就越小，所以在这里就以钢管在最小半径弯曲时的力矩比作管的弯曲弯力矩。其式如下2-1所示。M= (2-1)式中M为弯曲力矩 ；为弹性应力；r为管材内径 ；t为管材壁厚；为屈服应力； 为中性层的弯曲半径；为因摩擦而增大的系数。即M= =2420Nm 2.3电机的选取从弯管机的经验可以选择速度是8r/min做为弯管的速度则有P=M=2 KW （2-2）因为电动机的工作功率为,所以计算电机功率 P= （2-3） 式中的、分别是带传动、蜗轮传动、联轴器、齿轮、轴承的传动效率。取=则 P=2.5 KW因为需要各式各样的钢型做为弯管机的材料，所以选择使用较大功率的电机可以使弯管机弯曲到更大的范围，由于弯管机需要有固定值的制动功能，所以这里需要选择有制动功能的电动机，而电动机的频率和电动机的反向速度都比较大，所以选择的电动机的转速不能过大。综合考虑得到：选取的电机转速为950r/min比较合适，所以选用6IK250RGN-CF无极调速电机做为本设计的电机，其电机基本性能如表1所示。表2-1 6IK250RGN-CF的主要性能参数型号功率满载时堵转空载制噪声转速电流31K250RGNCF3KW29.48.895071/db950r/min2.2 电机主要安装的尺寸如下所示。图2.3 电机安装尺寸 表2-2 电机的安装尺寸 单位（mm）型号 A B C D E F G H I L 6IK250RGN-CF 280 140 89 38 80 315 216 132 210 5152.4传动装置的参数和运动与参数和传动比的计算因为选取的电机的转速N1=950r/min ；弯管机的速度为N5 =8r/min，即可以确定电机的总传动比为 =N1/N5=118.75 在本设计中单级减速器采用的是阶梯轴，如何将轴上零件的固定、定位以及装配：可将轴装配在箱体中间并且和两轴承是对称分布的，首先可以装配齿轮，使左面用轴肩定位，轴的右面用套筒轴向固定，靠周向平键来固定齿轮。用轴肩和轴承盖来固定左轴承，用套筒和轴承盖来固定右轴承，采用过盈配合来固定两轴承的周向。并且将联轴器装配在轴的右端，固定方式采用平键做为周向固定。轴肩做轴向固定，因为皮带轮的传动比为1:4，既可确定选择的皮带轮的传动比=2.3，又因为齿轮的传动比为1:8，即可初次判定齿轮的传动比 =2.5,而且这里的蜗轮蜗杆的传动比=16，蜗轮蜗杆传动比较小所以不利于提高蜗杆齿轮寿命。为设计传动部件的计算，计算各轴的转速和力矩。假设将传动装置的各个轴由高速到低速分别确定为1轴、2轴而且, 为相邻两轴间的传动比；, 为相邻两轴间的传动效率；P1，P2 为各轴的输入功率（Kw）；T1,T2 为各由的输入转矩（Nm）；N1,N2 为各轴的转速（r/min）；2.4.1各轴转速电机轴转速Nm=950 r/min蜗轮小轴端N1=384 r/min （2-4）蜗轮大轴端N2=24 r/min小齿轮转速 N3= N2=24 r/min大齿轮转速N4=8 r/min工作台转速N5= N4=8 r/min大齿轮转速N4=8 r/min2.4.2各轴的输入转矩电机输出转矩 T0=9550=9500=29.84 Nm （2-5）蜗轮小轴输入转矩T1=T0I1=29.842.50.96=71.62 Nm蜗轮大轴输入转矩T2=T1I2=71.62160.9=1031.27 Nm齿轮小轴输入转矩T3=T2=1031.270.99=1020.96 Nm齿轮大轴输入转矩T4=T3I3=1020.9630.972=2881.86 Nm 工作台输入转矩T5=T4=2881.860.9720.98=2657.31 Nm2.4.3各轴输入功率电机输出功率 P0=3KW蜗轮小轴输入功率 P1= P0=3=30.96=2.88KW （2-6）蜗轮大轴输入功率 P2= P1= P1=2.880.9=2.59KW齿轮小轴输入功率 P3= P2= P2=2.590.99=2.56KW齿轮大轴输入功率 P4= P3= P3=2.560.972=2.41KW工作台输入功率 = P4= P4=2.410.9720.98=2.22KW2.5皮带轮与皮带的计算与选择由电机的转速和功率得知，传动带可使用普通A型的皮带，皮带的计算公式：电动机转速/拖动机械的转速=拖动机械皮带轮直径/电动机皮带轮直径。由公式可以导出：电动机皮带轮直径= 拖动机械的转速拖动机械皮带轮直径/电动机转速。因为A型带的小带轮最小直径为60mm，所以可以初次判定小带轮的直径为=130mm。皮带速度的计算为 = = 5.12 （2-7）因为5 (2-10)带的根数 z= (2-11)其中取 =00.97KW=0.11KW=0.96=0.99可得 z=取z=3。2.6蜗轮蜗杆减速箱的计算与选择 由于蜗轮蜗杆的安装方式是蜗杆在蜗轮的侧面，减速箱内的传动零件和轴承都需要有良好的润滑性，这不仅可以减小部件的摩擦损失，提高工件的传动效率，还可以防止零件腐蚀，降低机器的噪声。电动机的一端安装在离高速轴齿轮较远的；电动机安置在离低速轴齿轮较远的地方.所以选用WGJ型的蜗轮蜗杆减速器。蜗轮大轴输入转矩 =1031.32 Nm蜗轮小轴输入功率 P1=2.87 KW传动比 =16 所以选用蜗轮蜗杆的型号为 其基本性能如表2.3所示。表2-3 蜗轮减速器的主要参数型号传动比中心距转速额定输入功率额定输出转矩WGJ250-716125mm750r/min7.781KW1400 Nm 附件：1.窥视孔：传动零件的啮合、润滑及轮齿等损坏情况都窥可以用视孔来检查，而且还可以做为注油孔来使用，向减速器箱体内注入适量的润滑油。2.通气器：使箱体内受热膨胀的气体能自由排出，使箱体内外压力保持平衡，不会导致润滑油沿分箱面或轴伸密封件处向外渗漏。3.定位销：剖分式箱体是由箱盖和箱座通过联接而组成的，为了确保零件能保持精确位置的加工和组装，尤其是为了确保轴承孔的加工精度和安装精度。4.启箱螺钉：由于减速器的装配细分表面涂以硅酸钠的外壳密封或密封胶,经常因为当拆卸胶结紧密很难打开,扭曲和盒螺丝盖子可以抬高。5.放油孔及放油螺塞：为排放减速器箱体内污油和便于清洗箱体内部，在箱座油池的最低处设置放油孔，箱体内底面做成斜面，向放油孔方向倾斜使油易于流出。2.7联轴器的计算与选择 在选取型号时应按照转矩Tc计算,可以根据标准系列中选定大概的转矩Tn，而且应要满足TnTc，从附录中可查得联轴器的最大径向尺寸D、轴向尺寸L0和许用转速n，这样就能够满足联轴器的转速 n n。 因为这个联轴器承受的力矩相对比较大，而且考虑到轴与轴之间的耦合关系和弹性销齿式联轴器的结构关系，而且这还比较容易制造，可以不需要用到专用的加工设备机器，而且工作中是不需要添加润滑油的，维修比较方便简单，容易更换易损件而且比较简单操作，费用较低，因此综上条件可选用弹性柱销齿式联轴器较合适。由于 Nm 综上可得出蜗轮蜗杆的蜗轮轴径为54mm，所以选用ZL4联轴器，其型号为ZL4GB50151985，其主要尺寸及参数如表2.4所示。 表2-4联轴器的主要参数 未标单位（mm）型号：许用转矩：（Nm）外径：（r/min）许用转速：轴孔长度：轴孔直径：凸圆厚度：转动惯量：(kgm2)重量：(Kg)ZL41600158400011240,45,50,55890.04614.82.8轴承的选择 深沟球轴承一般含有密封圈和防尘盖，这些特性可以满足不同场合的环境。深沟球轴承结构相对于其他类型的轴承结构比较简单而且生产非常普遍，而且是具有代表性的一种类型。使用较方便，常用的深沟球轴承的构造一般是由一个内圈、一个外圈还有一组钢球和一组保持架组成，深沟球轴承类型代号为6。而且深沟球轴承适用于噪声低、振动幅度小等场合，非常耐用，不需要经常维护，带钢板防尘盖或橡胶密封圈的密封型轴承内预先充填了适量的，外圈带止动环或凸缘的轴承，即容易轴向定位，又便于外壳内的安装最大负荷型轴承的尺寸与标准轴承相同。所以选择深沟球轴承6306和6308。其主要参数及基本尺寸如表2-5所示。 表2-5轴承的主要参数 未注单位（mm）型号大径厚度额定载荷 极限转速 重量630630721934.5KN4000r/min0.24kg630840902377.8KN3200r/min0.79kg2.9轴的初步计算与设计及校核初步计算轴径。选取轴的材料为45钢，做调质处理。 P为轴所传递的功率，单位为KW；为轴的转速，单位为r/min。 A由轴的许用切应力所确定的系数来确定，可值取A=103126，现在取A=115。则 =55.23mm取 =55mm则 =78.2mm取 =78 mm大轴的设计方案如图2.8所示。图2.8 大轴的设计方案为了满足半联轴器的轴向定位要求以及尺寸分布标准，因此要在轴与联轴器相接间需制出一个轴肩，而且需要确定好轴上零件的定位、固定和装配。右轴承用套筒和轴承盖固定，而左轴承需用轴肩和轴承盖固定，利用过盈配合来固定两轴承的周向。采用阶梯轴单级减速器，箱体中央装配轴，两轴承之间形成对称，首先可以先将齿轮装配起来，左面可用轴肩定位；右面可用套筒轴周向固定，齿轮依靠平键周向固定。联轴器需要装配在轴的右端，这里应该采用平键作周向固定；轴肩作轴向固定，而且因为半联轴器的连接长度为L=162mm这比轴段长度L要长所以取L1=160mm，按照计算这里的转矩cT应该小于联轴器公称转矩的条件，依照标准GB/T 5014-2003和根据文献中表15-3查得，这里的公称转矩为3150(Nm)。半联轴器长度为172mm,半联轴器与轴配合的长度为mmL1321，半联轴器的孔径mmd631所以选取mmd63-。一般蜗杆轴线位置，蜗杆的轴向位置对装配质量没有影响，而且是由箱体安装孔来确定的。取轴承端盖的总厚度是42mm，可以确定半联轴器左端面与端盖的外端面之间的距离L2=6mm，因为轴承座是用来支撑轴承的，可取齿轮与轴承座之间的距离为15mm，选取轴承座的厚度为26mm，由于齿轮的宽度为162mm，由齿轮与轴承座之间的距离为15mm，在需要设计轴肩的左端齿轮和轴承座及轴承的差异为8毫米之间的距离，轴肩的长度应为23mm，因为轴承的厚度是17毫米而且左边的端盖长于轴承的厚度，所以取厚度为18mm，直径为62mm。设计到这了已经确定好了轴的直径和各段的长度。齿轮与轴的周向定位和半联轴器都是采用平键联接，轴和齿轮的连接应该考虑到端盖的结合，在附录中查得键的截面为 bh=1612uop。键槽可使用简单的键槽刀加工，而且为了保证良好的对称性来确定齿轮与轴配合，所以选择齿轮与轴的配合度为H7/n6，长度为160mm，相同的，在半联轴器和联轴器的连接中，为15mm12mm68mm平键的使用，根据半联轴器的配合度依据可知为H7/k6。滚动轴承与轴的周向定位采用过渡配合决定的，所以它应该是轴的公差直径N5，轴端倒角为245。轴上载荷的计算与轴的校核 = =4861 N (2-13) =1794 N (2-14) =830.9 N (2-15)由于轴的结构尺寸和安装条件，做为支梁的轴的支承跨距a=216 mm，根据个人经验及设计要求可从弯矩各扭矩图以及轴的结构图中可以看出截面C既是危险截面。所以可将计算得出的截面C处的、的值如表2.6所示。表2.6截面C处、值 载荷 水平面H垂直面V支反力F=2430.5N =2430.5N=1005.7N =794 N弯矩M=268570 N/mm=111129 N/mm =87734N/mm总弯矩=290653 N/mm =282536 N/mm扭矩T=1 020 960N/mm图2.9轴的弯矩图经过检查，通常只检查轴轴承的最大弯矩和扭矩的横截面（即危险截面C）的强度。则由 = = (2-16)前面已经选定轴的材料为45钢，经调质处理，可得因此，故此轴安全。所以小轴的结构尺寸如图2.10所示。图2.10小轴的结构尺寸由于大轴的结构设计和计算方法大都与小轴轴的计算方法相似。所以在设计和计算中省略了相同的计算，并通过计算这个轴也为安全轴。不相同的时，前面设计的不是与半联轴器相连，而是与工作台相连，也就是弯曲模。由于力矩较大，工作台更稳定，误差也比较小，所以轴与弯曲模的连接应使用矩形花键连接。 由静联接可知，可对此矩形花键进行准确的检验和计算。 齿数的多少取决于不均匀载荷分配系数，一般取=0.70.8，可取=0.8，花键的齿数计算知z=8。花键齿侧面工作高度 = =3mm (2-17)齿的工作长度 花键平均直径 = = =60mm (2-18)所以可知=56.77Mpa (2-19)故此矩形花键安全。 同时，为了解决弯曲和轴的固定，应在轴端增加螺纹孔，规格M12深30mm。轴的结构尺寸如图。 图2.11轴的主要尺寸及其结构2.10齿轮的计算与设计因为这里只有一对齿轮，因此，为了有利于机器的正常运行和设备的耐用性，易于制造，故这里就选用直齿齿轮传动。这台机器是一台工作的机器，速度低，所以选择用7级精度锻造制造。材料选择：二者材料的硬度差为40HBS，大齿轮材料为45号钢（调质）硬度为238HBS，小齿轮材料为38Cr（调质），硬度为280HBS。根据齿面解除疲劳计算出来的模量模数m大于齿的弯曲疲劳强度，因为齿轮模数的大小主要取决于承载力的弯曲强度，与齿面接触的疲劳强度确定的承载能力，这只与齿轮的直径（即模数与齿数的乘积）有关，通过弯曲强度计算的模数可以选择m=3.36,并就标准值近圆整为m=3，根据接触疲劳强度划分圆直径d1=93.36mm，算出的小齿轮的齿数313 396.931 mdz大齿轮的齿数Z2=4.01x31=124.31，取Z2=124。齿面接角强度设计 (2-20)式中取载荷系数 =1.3取小齿轮传递的传矩 =1020.96 Nm取齿宽系数 =1大齿轮的接触疲劳强度极限=;小齿轮的接触疲劳强度极限=。各取值代入公式，则得 由于小齿轮直径为，而为了达到200。故取 =所以齿轮中心矩 = =280mm (2-21)初步定=mm。一般，,初选 ，=，则。则 m=5.99 (2-22)取 m=6则 = = =91.9 （2-23）取。 则按可得=23，则 = (2-24)则小齿轮 =大齿轮 则齿厚 = =165mm取大齿轮厚 =170mm则小齿轮厚取 =验算齿轮,由=103=14571 N (2-25) =83.26N/mm100N/mm合适。 (2-26)动轮的结构及尺寸如图2.12所示。 图2-12动轮2.11轴承座的结构及大小齿轴前后端盖设计考虑到总体性能，因为轴主要是靠材质为钢来支撑的，所以这里就都采用45号钢，但因为板又不能太厚，由于轴承的厚度太厚，所以轴承座用螺钉紧固于钢板来支承轴承，这样与轴承套焊接轴承套焊接在钢板或超厚钢板用以支持轴和轴承，这样就大大的降低了用料的成本。为了便于设备的安装和后续的维修，由于支撑力的不足，在这里可以是使用四角螺来固定前六个M10和封底的轴和轴承座，这样就可以足够的支撑。它的的结构及尺寸图2.13，2.14，2.15，2.16，2.17，2.18所示。 图2.13 大轴前端盖 图2.14大轴后端盖 图2.15大轴轴承 图2.16小轴轴承 图2.17 小轴后端盖 图2.18小轴前端盖2.12轴套的结构设计在机器运行的零配件中，因为长期与零部件的摩擦会导致设备的磨损，当减速器和轴之间的磨损程度较大时必须要及时更换零件，所以在设计减速器和轴的材料时应选用硬度较低的，而且选用柔韧性较好的轴套，这样就可以适当的减少轴和减速器的摩擦，并在套筒或衬套磨损到一定程度要进行更换，这可以节省更换轴或机座的费用。由于轴套的厚度之间。 轴套的结构其尺寸如图2.19，2.20所示。 图2.19 大轴轴套 图2.20小轴轴套2.13 盖板的结构设计及计算电动机上需要安装很多的配件在盖板上的，安装的位置要紧凑简单合理，这样方便操作和节省空间。比如行程开关、大小齿轮轴的端盖、还有用于安装定位的孔，因此，选用选用45号的钢做为弯管机的盖板，其盖的厚度为20毫米，盖板的长度和宽度主要取决于减速器和电机的布局。电机与蜗轮蜗杆的中心距 a=519.6mm 大飞轮的分度圆直径为 d2=250mm小机的安装地脚宽为 L1=280mm取壁至电机脚的空间长度 L0=90mm取壁到大飞轮的空间长度 L2=110mm壁厚取 b1=10mm又因盖板要比壁凸出以便于与壁配合 b0=10mm故盖板长度 L=2 b0 +2b1+ +L2 +L0 + L1/2 +d2/2+ a =1024.6mm取L=1025mm。盖板的宽厚主要跟大齿轮的位置及电机各自的相互空间位置有关，取齿轮端到壁的距离 B1=100mm齿轮另一端到壁的距离 B2=160同大齿轮的d5=420mm则 B=B1+B2+d5=100+160+420=680mm则得盖板尺寸车 BLh=680102520(mm)结合其它结构的需要，其结构及尺寸如图2.21所示。图2.21盖板的结构及尺寸2.14 机身的结构设计与计算 该机器采用的是支撑钢管，型号是20号的方型管。型号为60604,地脚高度取h1=80mm，采用45号厚为20mm的钢板来支支撑蜗轮蜗杆减速箱和底板，由于机身支撑整台机器部件，因此，机身采用厚钢板和钢管焊接，由于机器重且机器性能要求平稳，使用地脚螺钉这样可以减少整个设备的震动，脚板采用45钢厚10mm，尺寸为 BLh= 48754010(mm)用四个脚来支撑机器。所以两边都要多用钢板来增加机身的强度。侧板的尺寸为 BLh= 48754020(mm)，并在两侧盘上用节点与前面和背面的铁所包围。盖板和中间板之间是齿轮箱体机构，采用45号钢做为机箱的四边，钢板厚度为20mm，是20钢焊接方钢管焊接起来的，为了使机身和盖板易于安装和拆卸，使变速箱易于拆卸和修理，因此，盖板和机身的连接方式采用螺钉连接。采用四个螺钉连接。在方管上焊接一块45号钢厚为20mm的小钢板，尺寸BLh=808020(mm)，机身的基本尺寸及其结构如图2.22所示。 图2.22机身的结构及尺寸2.15 弯管机的主要参数电 源：380V-50Hz 三相交流电电机功率：3KW外形尺寸：BLH=68010251038最大弯曲力矩：2657Nm弯曲半径范围：R80R300最大弯曲角度：2000弯曲速度：8r/min整机重量：大约M=300kg第三章 挡料架的结构设计3.1 挡料架的结构设计弯管机的挡料架的效果主要是用来防止钢管的阻力，而且还有一定的定向功能。 有如同夹具一般。 此弯管机采用的是滚弯式的工作原理，因此，钢管和挡料轮的接触面很小，钢管的硬度不能比挡料轮的软，即挡料轮的材料可采用黄铜。 挡料轮、挡料轴、挡料轮架、轴承、键、轴盖、挡料座、螺纹杆、手轮等是组成挡料轮的主要结构。 因为设计在挡料架上的可调范围为50mm而挡料架的位置调整的范围可达100mm。所以总调整范围一共有150mm。在结构设计上，因为在弯曲半径不同弯曲的弯管模型，可能相差比较大，但仅由于挡料架的调整的齿轮的弯曲半径是远远不够，因此，使用的挡料架架将有不同的定位安装位置，这可以增挡料架的调整范围。 采用普通黄铜H62材料作为其直径D=100mm高度H= 60mm 挡料轴采用45号钢轴径 D1=20mm 挡料轮架采用45号钢尺寸为 BLh=8084100(mm) 轴承采用深沟滚子轴承 BDd=73220 键采用45号钢其尺寸为 BLh=4640（mm） 挡料座采用45号钢其尺寸为 BLh=10019095(mm) 螺纹杆采用45号钢其尺寸为 dL=16145(mm) 手轮采 dD=12100(mm) 轴盖采用45号钢其尺寸为 DH=5620（mm）挡料架的结构及尺寸如图3.1所示。 图3.1挡料架的结构及尺寸 第四章 用电器选择与电路4.1 各用电器的选择与电路设计 根据机械的生命周期理论，零部件经过一段时间，会因为出现损坏而对整个机械设备的运作产生重大的损失。所以，如果能提前发现设备的隐患，对设备定期的检查和维修，并在有条件的情况下，对有磨损或达到疲劳值的元件进行修复，这样既能保证电气设备的正常运行，又能有效节约成本。 因为这台弯管机是采用半自动运行的形式，所以可采用二个交流接触电器和二个行程开关等元件组成电路。由于电机的功率为3KW且电压为380Vh频率为50Hz的交流电。故选用 行程开关的型号1LX19-131(B)，接触器型选用1CJ-16，2常闭2常开，其工作功率为4KW。按钮使用普通型平钮二个，型号1为LA101P-P。 电源开关选用LW8万能转换开关型号1为AC21，其工作功率为3.8KW；短路保护熔断器选用1RL6-25其额定功率为4KW；过载保护采用1JRS1-25/F系列热继电器JRS1-25/F其控制功率为3803=1124W,因为有二根线所以总功率为11243=3372W故合适。 电源线采用1BV4（B）即常用铜芯聚氯乙烯绝缘电线4平方毫米的铜线线芯结构为70.85，其额定电压为600V。 其电路设计如图4.1所示。 图4.1 弯管机电路设计其工作过程，电源线接上，把电源开上，此时电机是不通电的。挡按下SB1时KM1接触器通电，此时常开天关二个KM1闭合通电，而另一个KM1常闭开关则打开断电，且此时电机正转，进行弯曲工作，当弯曲到定角度时（此角度由弯曲角度的大小而调整）碰到了行程开关X1则接触器KM1断电则常开天关二个KM1打开即电机断电，由于电机是旁磁制动电机故电机很快停止运转，常闭开关闭合。此时弯曲过程已经完成，之后按下SB2则二个常开开关KM2闭合通电，而另一个KM2常闭开关打开断电，此时电机反转，当转回初始位置时由于碰到了行程开关X2则接触器KM2断电，则二个常开天关KM2打开断电，而另一个常闭开关闭合通电，电机停止。当再次按下SB1时，则得反复工作，其中电路中设有过载保护、短路保护。 当在工作中时，电路中具有自锁功能，因而不用怕操作者不小心按错键而出事故。但当工作中出现意外时，只要转动电源开关，把电源开关断开即可使电机停转，之后处理意外后转动电源开关使电源通电便可继续进行正转或反转进行工作。操作过程及其分析设钢管所需的成形角为，弯曲模设置的旋转角为，刹车后的空行程角为，钢管回弹角为，那么+-。由公式得，当，很小时=据此先将弯曲模下的调角杆按要求在转盘刻度上调至接近所需的角，然后将方钢穿过弯曲模的上下底板，使用注销、固定块将钢管固定下来。转动挡料架的手柄，使挡料架的浚住顶住钢管。按下正转开关SB1，弯曲模工作。通过试弯1一2次后，没定一个准确的角，以后即可作批量生产。在电机正转停后，取出钢管，再启动反转开关弯曲弯回复到原位。 由于材料是10钢，且弯曲半径为R=100mm，管厚t=2mm。则故其回弹系数K=0.97则= 故回弹角=3.70由于电动机采用旁磁制动方式刹车，故回空行程角很小或是约等于0。参考文献1 徐灏，机械设计手册.第二版.M北京：机械工业出版社，2001，92 濮良贵、纪名刚，机械设计. 第七版M.北京：高等教育出版社，2001，63 罗圣国、李平林，机械设计课程设计指导书M. 第二版.北京：高等教育出版社，2001，44 王光铨，机床电力拖动与控制.M北京：机械工业出版社，2001，75 曾纪进，自动弯管机与钢筋管曲机的改进J.广州：轻工机械， 19986 刘江南 郭克希，机械设计基础M. 湖南大学出版社，20057 梁景凯，机电一体化技术与系统M. 机械工业出版社，19998 成大先，机械设计图册（第5卷）M. 北京：化学工业出版社，20009 东北工学院，机械零件设计手册M. 北京：冶金工业出版社，197910 李维荣，标准紧固件实用手册M. 北京：中国标准出版社，200111 刘鸿文，材料力学M. 北京：高等教育出版社，1992.912 邹慧君，机械原理课程设计手册M. 北京：高等教育出版社，199813 濮良贵、纪名刚主编,机械设计(第七版)M，北京：高等教育出版社，2001致谢时光荏苒，四年的时间在刚入学的时候觉得非常的漫长，但是在这四年里我也发生了巨大的蜕变，从懵懂无知的少年到成熟稳重的青年，感谢学校和老师对我的教导，老师们以自己丰富的教学经验和社会经验无私的教导我们。尤其感谢刘伟导师在毕业设计中对我的心教导和帮助，让我学到了的知识是这辈子都会受益的，而且我也要感谢我的父母，含辛茹苦的把我养大；感谢同学们在生活中和学习上对我的帮助个鼓励，在大学这段时间能够和你们一起学习一起成长；感谢班主任对我的关爱和教导，让我更加懂怎么去关心和帮助别人，正因为有了这美好的