板材滚弯机毕业论文.doc

密 级学 号系 别题目：板材滚弯机的设计学生姓名：指导教师：学科专业：机械设计制造及自动化学科类别：工 学2015年05月本科毕业设计(论文)题目：板材滚弯机的设计系 别 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2015年 05月毕业设计（论文）任务书院（系） 机电信息系 专业 机制及其自动化 班 姓名 学号 1.毕业设计（论文）题目： 板材滚弯机的设计 2.题目背景和意义： 板材滚弯机是常见通风与空调工程的施工机械，常用于制作金属圆形风管。目前国内外大、中型滚弯机都采用液压传动，对于中小型滚弯机都采用手动，故使用范围有一定的局限性。本课题要求学生，在熟悉现有折弯设备工作和结构原理的基础上，设计研发出以电力驱动的新型板材滚弯机，以满足市场需求。 此题目重在培养机电类的学生在给定设计任务下的创造性和创新性思维的能力，在预定时间类解决与专业相关的实际问题的能力，同时来培养学生的实践能力和动手能力。 3.设计(论文)的主要内容： (1) 板材滚弯机的总体方案的提出 （2）板材滚弯机的传动方案的设计 （3）板材滚弯机工作辊轴的设计 （4）板材滚弯机的动力性能的校核计算 （5）板材滚弯机的辅助机械结构的分析设计 4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）： （1） 接受设计任务，查阅资料，了解课题的背景，初步原理方案的提出12周； （2）板材滚弯机原理方案的优化比较，论证并选择最优方案，3周； （3）板材滚弯机传动方案的设计，4周 ； （4）板材滚弯机工作辊轴的设计，5周； （5）板材滚弯机的动力性能的校核计算，6周； （6）辅助机械结构的分析设计，7周； （7）绘制相关设计的零件图和装配图，810周； （8）撰写毕业论文，准备答辩，1116周 ； 5.毕业设计（论文）的工作量要求 实验（时数）*或实习（天数）： 15天 图纸（幅面和张数）*： 完成折合A0图纸3张 其他要求： 论文1.5万字以上；外文翻译不少于3000汉字；参考文献中文不少于15篇，外文不少于3篇。 指导教师签名： 年 月 日学生签名： 年 月 日系（教研室）主任审批： 年 月 日板材滚弯机的结构设计摘 要 本文主要介绍了一种成型机械小型滚弯机的工作原理及其设计过程，对其传动系统的参数进行计算和传动执行部件的强度校核，对其整体外观进行合理的改进。并对部分零件做了详细零件图。主要用于金属材料的弯曲成型，可卷制圆形、弧形工件和一定范围内的锥形工件。广泛用于机械制造行业。 本机主要有电机、减速器、120的上辊和两根100的下辊、两根调节丝杆、支架及底座等六大部分组成。 本滚弯机属于三辊下调试，由下辊作为动力执行装置，上辊为垂直可调装置，被动提供压力，通过两者的位置来达到卷曲所要求工件的目的。机器工作操作时，只需根据要求将板材放在滚弯机上，启动滚弯机，调节丝杠带动上辊进行上下位置的调节。一般情况下，操作者根据所要求进行目测控制，达到工件尺寸时停机。关键词: 三辊卷板机；辗；功能；操作constructional design of a bending machine AbstractThis paper explained a molding machine - the working principle of a bending machine and its design process, the parameters of its drive system and drive the implementation of components of the calculation of the intensity calibration, the overall appearance of its reasonable improvements. Parts and a detailed parts diagram. Mainly used for bending forming metal materials can be rolled round, curved work and a range of cone-shaped work pieces. Widely be used in mechanical manufacturing industry. The machine mainly includes motor, reducer, 120 the roller and the next two 100 roller, two adjustment screw, frame and base, such as the six major components. This Bending Machine are rolling machine of three rolls symmetry, as the driving force from the implementation of the next roller device for the vertically adjustable roller devices provide passive pressure, through the location of the two to achieve the required crimp the purpose of the work piece. Operation of the machine work, just in accordance with the requirements on the plate on the machine, start the machine, adjust the roller screw drive to adjust up and down position. Under normal circumstances, the operator in accordance with the requirements of visual control, when the stands reach the work piece size.Key words:Three roller coiling machine ; Roll ;Function ;Operation目录1 绪论11.1滚弯机的介绍11.2目前滚弯机的分类21.2.1三辊滚弯机21.2.2四辊滚弯机51.2.3万能式滚弯机51.2.4船用滚弯机61.3 滚弯机的发展趋势62 滚弯机参数的分析计算72.1 参数分析72.1.1下移力72.1.2卷曲半径和厚度82.2 受力分析92.2.1 卷管所需最大力矩92.2.2 受力情况102.2.3 作用在辊上的力112.2.4 驱动扭矩122.2.5 侧辊上的拉力132.2.6 侧辊之间的距离142.3 设计方案163 滚弯机的结构173.1滚弯机的组成173.2.2减速器213.2.3联轴器223.2.4辊子253.2.5调节丝杠253.2.6齿轮26结论30致 谢31参考文献32毕业设计（论文）独创性声明33毕业设计（论文）知识产权声明34IV1 绪论1 绪论1.1滚弯机的介绍机械制造业在国民经济中占有重要的地位，是国民经济各部门赖以发展的基础，是国民经济的重要支柱，是生产力的重要组成部分。机械制造业不仅为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种生产设备、仪器仪表和工具，而且为制造业包括机械制造业本身提供机械制造装备。机械制造业的生产能力和制造水平标志着一个国家或地区的科学技术水平、经济实力。滚弯设备是当今应用非常普遍的板料加工成型, 是压力容器制造加工的重要设备之一。小型薄板滚弯设备多采用三辊式机械传动, 并常见于对称式, 近年来多采用不对称式。 中厚板多采用全液压式传动, 或主传动为机械式, 辅助传动为液压式。国内生产的三辊和四辊滚弯设备, 三辊多为对称式机械传动。近年来越来越多采用不对称式, 主传动为机械传动, 辅助传动为液压传动。随着滚弯机技术的不断发展进步，大型滚弯机已具备超群制品精度独特的弯曲工艺，高精度端部预弯，连续弯曲无后角，弯曲过程数字控制人机对话控制界面，高效智能操作物理弯曲工艺软件，人机对话窗口，弯曲过程自动补偿。单人操作，高效安全便捷丰富的弯曲形状具有卷制O型、U型、多段R等不同。作为机械加工业中不可缺少的机械设备，滚弯机在机械加工业中的地位已经慢慢的呈现。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。首先滚弯机克服了以往折弯这一难题，与传统的人工操作和热加工后处理相比，加工曲面更圆滑，不仅外观性美观，同时加工质量较传统的加工方式高。特别是在生产效率提高的问题上，更发挥了无可比拟的作用。其次是卷曲卷筒。现在随着社会的发展，对筒类件的需求量大大增加，各种管道及支撑装置等等。通常情况下无缝钢管的使用比较大，但是其加工复杂，导致价格过高，在滚弯机还没有被普遍接受时，很多需求者不得不用性价比低的无缝钢管。滚弯机的普及，克服了这个问题，在对精度要求不是很高的情况下，只需简单的用滚弯机将钢板卷曲成型，配备必要的焊接即可，成本低，效率高。提高单位时间工效是经济效益的直接体现。提高经济效益只靠职工的操作熟练程度是不够的 ,还得有性能良好的设备 ,也就是软、 硬件要相符。就目前该5厂来说 ,大体上职工的技术水平和设备还是相配的 ,唯独缺少的是在加工细节的同时缺少一些设备。如在加工井下所使用的铁制风筒、 电机风叶罩以及曲板调直方面 ,具有性能良好的设备就显得特别重要。在以往都是由该厂职工利用手工制作而成 ,且劳动强度大 ,效率低下 ,加工效果不是十分理想。有时也受机制的制约 ,有些筒状配件(如电机、 风叶罩)不能及时供应到位 ,影响使用 ,且配件到位后 ,价格又十分昂贵 ,造成成本费用增加。再则有些变形的板材需做调直处理 ,那么就需要用加热的方法进行整形 ,劳动强度大 ,效率低 ,又浪费材料。假如有一种设备可以替代这些繁琐的操作，而且能取得更好的效果，对整个社会带来的社会经济效益是巨大的。滚弯设备也就应运而生。板材滚弯机主要由机架、上辊轴、下辊轴、传动系统和操作系统组成。板材由中间一对机械传动导轮夹持送进，成型曲度可由两侧弯曲轮控制，零件的回弹可用逐次调整弯曲轮位置的方法加以补偿，零件的剖面形状可由中间上辊轮、下辊轮和两侧辊轮轮缘形状决定。一般根据零件断面形状配置适当的辊片。滚弯时，由于辊轴的旋转以及辊轴与板材间产生的压力和摩擦力，带动板材移动，自动送进连续滚压，使板材在全部滚到的范围内形成圆滑的弯曲面。板材的曲率取决于辊轴间的相对位置、板材厚度和力学性能，调整辊轴间的相对位置，可将板材弯成小于上辊轴曲率的任意曲率。由于存在弯曲弹复，滚弯件曲率不能等于上辊轴的曲率。滚弯常需多次滚压才能成型，而滚压又会引起板材的冷作硬化，并且弯曲程度越大，冷作硬化现象越明显，致使滚弯件的使用性能越差。滚弯机上辊在两下辊中央对称位置，通过液压缸内的液压油作用于活塞作垂直升降运动，通过减速机的末级齿轮带动两下辊齿轮啮合作旋转运动，为卷制板材提供扭矩。滚弯机规格平整的塑性金属板通过卷板机的三根工作辊(二根下辊、一根上辊)之间，借助上辊的下压及下辊的旋转运动，使金属板经过多道次连续弯曲，产生永久性的塑性变形，卷制成所需要的园筒、锥筒或它们的一部分。滚弯成型方法的优点是通用性强。板材滚弯时，由于钣金件多是较薄的金属板材或型材，均在常温下通过塑性变形滚弯成型，滚弯时不需加热，且一般不用在滚弯机上附加工艺装配。型材滚弯时，只需附加适于不同剖面形状、尺寸的滚轮。滚弯机床结构简单，使用和维护方便。滚弯成型方法的缺点是效率较低，且精度不高。1.2目前滚弯机的分类1.2.1三辊滚弯机三辊滚弯机有机械式和液压式：机械式三辊滚弯机分为对称和非对称。机械式三辊对称式滚弯机 ：机械式三辊对称式滚弯机性能特点：该机结构型式为三辊对称式，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。该机缺点是板材端部需借助其它设备进行预弯。机械三辊非对称式滚弯机 ：机械三辊非对称式滚弯机主要特点：该机结构型式为三辊非对称式，上辊为主传动，下辊垂直升降运动，以便夹紧板材，并通过下辊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。结构紧凑，操作维修方便。液压式三辊滚弯机：液压式三辊对称滚弯机主要特点：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，通过减速机输出齿轮啮合，为滚弯提供扭矩，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，适用于超长规格各种截面形状罐。该机为上调式对称式三辊滚弯机，可将金属板材卷成圆形、弧形和一定范围内的锥形工件，本机种两下辊为主动辊，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。该机适合用于金属板材的弯曲变形，可卷制圆形，弧形和一定范围内的锥形工件，并有板材端部预弯功能，本机型两个下辊为主动辊可水平移动，上辊为从动辊可上下移动，移动方式有机械式和液压式，传动轴均采用万向连轴器连接。W11系列机械式三辊对称式滚弯机： W11系列机械式三辊对称式滚弯机性能特点：该机结构型式为三辊对称式，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。该机缺点是板材端部需借助其它设备进行预弯。W11系列机械三辊非对称式滚弯机：W11系列机械三辊非对称式滚弯机主要特点：该机结构型式为三辊非对称式，上辊为主传动，下辊垂直升降运动，以便夹紧板材，并通过下辊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。结构紧西安工业大学北方信息工程学院（论文）凑，操作维修方便。W11系列液压式三辊对称滚弯机：W11系列液压式三辊对称滚弯机主要特点：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，通过减速机输出齿轮啮合，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，适用于超长规格各种截面形状。1.2.1.1 三辊滚弯机型式 （1） 对称式滚弯机 （见图 1.1）（2） 非对称式滚弯机（见图 1.2） （3） 水平下调式滚弯机（见图 1.3） （4） 垂直下调式滚弯机（见图 1.4） （5） 倾斜下调式滚弯机（见图 1.5） （6） 弧线下调式滚弯机（见图 1.6） 图1.1对称式滚弯机 图1.2非对称式滚弯机 图1.3水平下调式滚弯机 图1.4垂直下调式滚弯机西安工业大学北方信息工程学院（论文） 图1.5 倾斜下调式滚弯机 图1.6弧线下调式滚弯机1.2.2四辊滚弯机该种滚弯机适用于金属板材的弯曲成形工作，可卷制圆形，弧形和一定范围内的锥形工件，并有板材端部预弯功能，剩余直边小，工作效率高，并可在该机上对金属板材进行粗略校平。四辊滚弯机主要为锅炉厂辊制锅炉圆筒而设计，它可以用于各种型号锅炉圆筒的生产和加工，也在造船、石油化工、航空、水电、装潢、及电机制造等工业领域得到了广泛的应用，用以把金属板料卷制成圆筒、圆锥以及弧形板等各种零件。四辊滚弯机工作原理：滚弯机上辊在两下辊中央对称位置，通过液压缸内的液压油作用于活塞作垂直升降运动，通过主减速机的末级齿轮带动两下辊齿轮啮合作旋转运动，为卷制板材提供扭矩。滚弯机规格平整的塑性金属板通过滚弯机的三根工作辊(二根下辊、一根上辊)之间，借助上辊的下压及下辊的旋转运动，使金属板经过多道次连续弯曲，产生永久性的塑性变形，卷制成所需要的园筒、锥筒或它们的一部分。该液压式三辊滚弯机缺点是板材端部需借助其它设备进行预弯。该滚弯机适用于滚弯厚度在 50mm以上的大型滚弯机，两下辊下部增加了一排固定托辊，缩短两下辊跨距，从而提高卷制工件精度及机器整体性能。1.2.3万能式滚弯机万能式滚弯机分为：大型、中型、小型。上辊万能式滚弯机主要特点:超群制品精度独特的弯曲工艺，高精度端部预弯，连续弯曲无后角，弯曲过程数字控制人机对话控制界面，高效智能操作物理弯曲工艺软件，人机对话窗口，弯曲过程自动补偿。单人操作，高效安全便捷丰富的弯曲形状具有卷制O型、U型、多段R等不同的形状。1.2.4船用滚弯机船用滚弯机是卷板机的一种，船用滚弯机结构型式为三辊对称式，上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动，通过液压缸内的液压油作用于活塞杆而获得，为液压传动，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，在两下辊下部设有多组托辊，以提高下辊的刚度，并可进行垂直调节；在上辊的上部设有刚性大梁，在大梁与上辊之间设有多组托辊，以提高上辊的刚度；适用与超宽圆弧形零件的卷制结构型式为三辊对称式，上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动，通过液压缸内的液压油作用于活塞杆而获得，为液压传动，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，在两下辊下部设有多组托辊，以提高下辊的刚度，并可进行垂直调节；在上辊的上部设有刚性大梁，在大梁与上辊之间设有多组托辊，以提高上辊的刚度；适用与超宽圆弧形零件的卷制结构为三辊对称式，上辊在两下辊中央对称位置作垂直升降运动，通过液压缸内的液压油作用于活塞杆而获得，为液压传动，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，在两下辊下部设有多组托辊，以提高下辊的刚度，并可进行垂直调节；在上辊的上部设有刚性大梁，在大梁与上辊之间设有多组托辊，以提高上辊的刚度；适用与超宽圆弧形零件的卷制。1.3 滚弯机的发展趋势目前国内外的滚弯机发展趋向于对各种材料的加工，如对铝合金板材的滚弯，对冷钢板材的滚弯；以及对特殊型材进行滚弯，如球壳网架围护用弧型柃条及其他薄壁型钢滚弯、摆辊式四辊型材滚弯。近年来，双轴柔性滚弯数控系统的研究与开发引起了机械制造业的高度重视。随着科学技术的不断发展进步，传统意义上的滚弯机正被一项项的新技术所升级，从最初的气压液压到现如今的传感控制，加工宽度和厚度越来越大，一次性成型的能力越来越强，节约了大量的劳动时间。在精度方面，从最初的出放式加工到现在的精密卷曲，质量明显提高。相信随着科学技术的进步，结合实际生产中的经验，滚弯机会朝着加工能力更强、加工质量更高的方向发展。362滚弯机参数的分析计算2 滚弯机参数的分析计算2.1 参数分析滚弯机工作时承受的载荷较大，对承受零件的强度要求较高。另外，由于市场竞争激烈，降低滚弯机成本的要求十分迫切。因此，对滚弯机进行精确、可靠的设计计算势在必行。对滚弯机进行设计计算，首先需要对滚弯机进行受力分析，其结果是滚弯机各部件设计的原始参数。而滚弯机主驱动系统驱动功率的计算是设计主驱动系统和选择电动机必备的参数。所以对滚弯机的受力分析和驱动功率的计算对设计滚弯机至关重要。2.1.1下移力下移力是上辊垂直向下移动的外部动力为了确定下移力, 取上辊作为研究对象。 图2.1 下移力分析图由图2.1可知下移力 (2-1)其中, 为工件钢板对上辊的载荷集度,b为钢板宽度。再取工件钢板作为研究对象,将钢板看作一简支梁, 如图2.2。上辊对钢板的最大弯矩 (2-2)其中, 为两下辊之间距离, 钢板的抗弯截面模量: (2-3)其中, 为钢板厚度。若钢板产生永久弯曲,必须使弯矩对钢板产生的应力大于等于钢板的屈服极限s （2-4） 由式（2.1）式（2.4）可得下移力： (2-5)由式（2.5）可以得出这样的结论：下移力F与工件（钢板）对上辊的载荷集度q无关, 它的大小仅与工件的厚度、宽度、材质及两下辊之间距离有关。2.1.2卷曲半径和厚度卷薄板和小筒径工件时容易打滑。标准规定 , 滚弯厚度不能小于参数规定最大滚弯厚度的1/3;最小卷筒直径为上辊直径的2.5倍。 图2.2 滚弯简图工件卷制半径与相关参数的关系当下辊间距时, 工件理想情况下的理论最小弯曲半径为上辊半径, 上辊下移的极限位置 (2-6)但是, 在实际的工作中, 工件实际的最小弯曲半径是大于上辊半径的, 由于受卷制材料以及滚弯机理的约束, 它的计算是相当复杂的, 此处不做详细介绍, 但卷制板材的半径确实可以通过上辊的下移量来确定它的数值。工件卷制半径为 (2-7)上下辊直径与相关参数的关系 对于上辊 (2-8) (2-9)由此可得 (2-10)对于下辊, 由于随着上辊的不断下移, 工件对下辊的压力N是逐渐增大的。下辊驱动转矩与相关参数的关系由于两下辊在驱动力矩的作用下沿同一方向转动, 从而带动钢板由一侧向另一侧移动。而带动钢板移动的条件是下辊的驱动力矩必须大于上、下辊及钢板对下辊的阻力矩之和。即：M驱M阻,由此可以确定驱动下辊转动的原动机的转矩。2.2 受力分析2.2.1 卷管所需最大力矩滚弯机工作时，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。 图2.3 应力分布图因此，卷管截面上弯曲应力分布如图2.3 (b)所示，则截面上弯矩M 为： (2-11)式中 B，d-滚弯机卷制钢板的最大宽度和厚度(m)-材料的屈服极限(kNm )2.2.2 受力情况 卷制时，钢板受力情况如图2.4所示。根据受力平衡，可以得到下辊作用于滚弯上的支持力F2： (2-12)式中连心线与的夹角 (2-13)a 下辊中心距(m)dmin 卷管最小直径(m) 下辊直径(m) 图2.4 钢板受力情况图2.2.3 作用在辊上的力由于侧辊之间被弯曲板材轴线的曲率很复杂以及还有摩擦的影响，所以要精确的确定在轴辊式机中滚弯时作用在轴辊上的力量的数值和方向是很困难的，同时在另一方面，实际需要也并不强求要这个问题有精确的解答。为了使问题简化起见，我们按照苏联科学院通讯院士采利科夫提出的简化计算法（图2.5）来确定作用在轴辊上的力量。根据这个方法，假定轴辊之间板材的曲率半径相同而且等于弯曲半径，并且摩擦的存在并不影响作用力的方向。作者进行的实验工作已经证实了采用这种力的作用情况是允许的。 图2.5 辊轴算法图现在我们来研究一下板材的滚弯是由调节中间轴辊的位置以实现的对称 三轴辊机的基本型式。根据中间轴辊下板材的弯曲力矩和作用在侧辊上的力P的垂直和水平分力力矩之和相等这一条件，我们可以得到由于弯曲板材的压力所造成的作用在周棍上的力量。因而我们得到 (2-14)从力的平行四边形中我们求得 (2-15)当这方程式中代入P6之值后即得 (2-16)角刻有下列方程式确定之： (2-17)h/2之值与曲率半径相较是很小的,因此可以将它略去不计.因此各方程式就成下列的简化形式: (2-18) (2-19) (2-20)在上列各方程式中的R是弹复前的弯曲半径，所以它的数值必须根据给定的半径,即弹复后的弯曲半径而按方程式先行确定。当计算驱动轴的强度时，还应考虑到由于拉力所引起的并垂直于被弯曲板材对轴辊的压力的附加力。拉力的确定将在后面叙述。2.2.4 驱动扭矩对称式三轴辊机的两个侧辊一般都有驱动，所以我们要确定在这些轴辊上的总扭矩。总的扭矩是由消耗在变形上的扭矩，消耗于克服轴辊在弯曲板材上滚动的摩擦阻力及轴辊轴承中的摩擦上的扭矩相加而成。同时解内力和外力所做功的方程式就可以确定消耗在变形上的扭矩。对于弯曲预先弯过的板材（通过轴辊若干次之后的弯卷）的场合 (2-21)式中与预先弯过的板材的弯曲半径（弹复后的半径）R1相应的弯曲力矩。当重复弯曲（通过轴辊）时，正如为塑性弯曲的实验研究所已证实的那样，弯曲力矩只依总的弯曲曲率为转移。消耗于克服轴辊在弯曲板材上滚动的摩擦阻力，和轴辊轴承中的摩擦上的扭矩为： (2-22)在这里确定消耗在客服摩擦上的扭矩时没有考虑到由于拉力所引起的轴承中的摩擦损耗；如更精确的计算所示，这种损耗所占总摩擦损耗的比例不会超过2%，因此没有必要把它计算在内。当机器的结构中有防止轴辊弯曲的支撑辊存在的场合下，由于轴辊对支撑辊的滚动摩擦和支撑辊轴承中的摩擦所引起的扭矩也必须加以考虑。当计算轴辊式机器时，各摩擦系数建议采用下列各值：光滑的加工过的轴辊和未加工过的板材之间的滚动摩擦系数f=0.8；光滑的加工过的轴辊和未加工过的板材之间的滑动摩擦系数f=0.18；具有青铜周涛的轴承中的滑动摩擦系数u=0.050.08。最小的滑动摩擦系数应该应用于具有充分润滑并仔细的制造出来的轴承。侧辊上的总扭矩为： (2-23)2.2.5 侧辊上的拉力侧（驱动的）辊上的拉力取决于消耗在变形上的扭矩和消耗在克服轴辊对弯曲板材的滚动摩擦阻力及中间（不驱动的）辊轴轴承中的摩擦上的扭矩。拉力以及扭矩在侧（驱动的）辊中的分配是不一样的，在大部分场合下，差不多全部扭矩均由进料方向算起的第一个侧辊所负担。这种现象是由于和侧辊相接触的弯曲板材的外层在弯曲过程中发生了伸长的缘故，变形区维语中间轴辊的下面，因而和轴辊相接触的板层在第二个辊轴中永远是较长的，因而其速度也就比第一个轴辊为高。因为两个侧辊的周速是一样的，所以弯曲板材的进料只依靠第一个轴辊来实现，当板材的表面接触到第二个轴辊时就像是超前于轴辊，因而在其上不能传送拉力。当弯曲的曲率增加，第一个侧辊和弯曲板材之间的啮入已不足供板材的进料之用，因而轴辊和弯曲板材之间已发生部分滑动，这时第二个侧辊就开始承担拉力。在极限场合下，当进行该次通过轴辊所能弯成最小可能半径的弯卷时，两个侧辊所承担的拉力大致相等。对侧辊和由配动轴到轴辊中的齿轮传动计算其强度时，应该考虑该零件最恶劣的负荷情况。印俄日在大部分场合下两个侧辊的只论传动和其他零件的尺寸都是一样的，所以这些零件的最大负荷必须认为应该是轴辊对弯曲板材发生滑动时第一个轴辊所承担的负荷，因而轴辊上的最大拉力应是：。式中轴辊和弯曲板材间的滑动摩擦系数。之值必须相当于当轴辊还能使板材进料，换言之,即还没有滑动时所产生的极限值。因为弯曲板材的表面状态（氧化，生锈，油污等）对值的影响很大，所以很精确的选择此值比较困难。当确定机器的主要参数时建议采用0.2。 同时应该考虑到拉力还受电动机功率的限制。2.2.6 侧辊之间的距离侧辊之间的距离是机器的一个主要的几何参数，这个参数一方面能够确定机器的工艺通用性通过一次轴辊可能弯曲的最小半径，另一方面还能确定机器的强度尺寸和功率。因此，设计机器时对正确地选择这个参数必须予以特别的注意。为了十可能弯曲的最小半径和侧辊之间距离的关系这一概念更加清楚期间，为此我们用小号在变形上的扭矩来表达小号在客服摩擦阻力上的扭矩,方程式如下: (2-24)式中R第一次通过轴辊时可能弯曲的最小半径。之值绘于曲线图（图2.6）中。 图2.6 对称式三辊机系数之值的曲线图侧辊的直径及中间轴辊轴颈的直径和其工作部分直径之比对之值有很大的影响。侧辊之间的距离： (2-25)当通过一次轴辊所可能弯曲的最小半径（弹复前）R之值给定后，根据上式(2-25)即可大概的确定侧辊之间距离的数值，然后再更加详细的精确计算这个数值。应该考虑到，随侧辊之间距离的减小，作用在轴辊上的力量就要加大，因而机器的尺寸也就加大。图2.7绘有侧辊之间的距离改变时作用在轴辊上的力量的变化。此外，随侧辊之间距离的减小，机器的效率略有降低。在典型而通用的对称式三轴辊机中侧辊之间的距离取为l，而侧辊的直径则取为。为弯卷圆锥形表面所需的中间轴辊的最大倾角一般取为等于1012。图2.7 对称式三轴辊机中作用在辊上的力和侧辊之间距离的关系当r=20时;- - - -当r=50时中间轴辊的调节量由下列条件确定:轴辊的最高位置必须能保证最厚的板材自由地在轴辊之间通过，而最低的位置则要保证弯曲最薄的板材时有可能得到与中间轴辊的半径相等的弯曲半径。换言之，即在最低的位置上中间的轴辊差不多迎合侧辊相碰。为了最大限度地利用机器的工艺通用性一级提高它的效率，电动机的功率必须选为能够保证通过一次轴辊后得到可能弯曲的最小半径。在对称式三辊机中由于依靠轴辊进料的可能性受到限制，所以没有可能在通过一次后既得到等于中间轴辊半径的板材弯曲半径（最小可能半径）。根据机器的几何参数，可能弯曲的最小半径在R=（1.252.5）范围内变化。R之值随侧辊之间的距离和比值的降低而减小，并随支撑辊半径的增加而减小。2.3 设计方案滚弯机作为现在加工业不可或缺的设备，在长期的生产发展中，依据经验，三辊对称式的结构普遍被认可，且在简易加工中性价比较高。本次设计的滚弯机较市场上的产品相对简单，采取三辊对称式。由联轴器连接电动机与减速器输出动力，通过减速器带动齿轮进行啮合运动，从而完成动力到执行件的传递。执行部分采用下辊对称分布，上辊至于两下辊中心的竖直中心线上，通过丝杠带动可调轴承进行调节上辊的位置。如图2.8所示：图2.8 设计方案简图3滚弯机的结构3 滚弯机的结构3.1滚弯机的组成已知设计参数加工板料：Q235 屈服强度：=235Mp 卷板速度取4m/min 板厚：s=512mm 板宽：b=1600mm确定滚弯机参数下辊中心距：a=(1240)s=220mm 上辊直径：Dcp=（1/1.31/1.1）t=120下辊直径：D6=（0.80.9）Dcp=100 上辊轴直径：dcp=（0.50.6）Dcp=60mm下辊轴直径：d6=（0.50.6）D6=60mm 弯曲的最小半径R=（1.252.5）Dcp=300mm本机主要有电机、减速器、120的上辊和两根100的下辊、两根调节丝杆、支架及底座等六大部分组成。底座及支架均采用槽钢焊接而成 ,上滚筒通过调节丝杆与支架相连 ,下滚筒通过滚筒座与底座相联接。卷板最大宽度取1600mm，卷板最大厚度取12mm，卷筒最小直径取300mm，所有动力传动机构采用标准件。3.2 滚弯机的部件设计3.2.1电动机的选择电动机是将电能转变为机械能的一种机器,保证机器正常运转的重要部件之一，动力提供的可靠性行直接决定了加工质量。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，从毫瓦级到万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便，具有自起动 、加速、制动、反转、掣住等能力，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。在工农业生产中，各种生产机械都广泛应用电动机来驱动，正确地选用与机械负载配套的电动机，可以使电动机在最经济、最合理的方式下运行，从而达到降低能耗、提高效率的目的。电动机根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。按结构及工作原理分类 电动机结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。电动机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。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 ）。通过已知卷板速度,作用力,传动效率进行计算容量（功率）： (3-1)转速： (3-2)传动装置总传动比合理范围: (3-3)为解决滚弯机在使用过程中可能启动换向的问题，因而选择YZR系列冶金及起重用绕线转子与鼠笼转子三相异步电动机。YZR系列冶金及起重用绕线转子与鼠笼转子三相异步电动机系用于各种类型的起重机械及其它类似设备的电力驱动，具有较高的过载能力和机械强度，适用于短时或断续周期性工作制，频繁起动、制动、及有显著的振动与冲击的设备。依据JB/T8797-1998中小型三辊卷板机型式与基本参数（表3.1&表3.2）,选择电动机YZR160M1。 表3.1 滚弯机主参数(mm) 表3.2 对称式滚弯机基本参数(mm)电动机YZR160M1如图3.1所示:图3.1 YZR160M1功率P=7.5kw转速n=920r/min3.2.2减速器减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。 减速机利用齿轮的速度转换器将电机的回转数减速到所需要的回转数，它主要是一种动力传达的机构。在当前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用非常广泛，可以说，几乎在各式机械的传动系统中都可以见到其踪影。从大动力的传输工作到小负荷、精确的角度传输都可以见到减速机的身影，而且在工业的应用上，减速机具有减速及增加转矩的功能，因此减速机广泛用在速度与扭矩的转换设备中。减速机的功用主要有两个方面：一是降速同时提高输出的扭矩，扭矩的输出比列按电机的输出乘以减速比，但不能超出减速机的额定扭矩;二是减速同时降低负载的惯量，惯量的减少是减速比的平方，一般情况下电机都有一个惯量值。减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行（国）标的减速器有40余种。减速器的类别是根据所采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分；减速器的品种是根据使用的需要而设计 的不同结构的减速器；减速器的型式是在基本结构的基础上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素而设计的不同特性的减速器。选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。由减速器的传动比i=电动机满载转速/工作机转速得:传动比i=50。为解决滚弯机在使用过程中可能启动换向的问题，因而减速器选择启动换向的减速器，根据减速比的要求及配合最终选择ZQ-350-I-2Z，如图3.2所示图3.2 ZQ-350-I-2Z3.2.3联轴器 联轴器属于机械通用零部件范畴，用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接，是机械产品轴系传动最常用的联接部件。联轴器种类繁多，按照被联接两轴的相对位置和位置的变动情况，可以分为：固定式联轴器。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方，结构一般较简单，容易制造，且两轴瞬时转速相同，主要有凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。可移式联轴器。主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方，根据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。刚性可移式联轴器利用联轴器工作零件间构成的动联接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿，如牙嵌联轴器（允许轴向位移）、十字沟槽联轴器（用来联接平行位移或角位移很小的两根轴）、万向联轴器（用于两轴有较大偏斜角或在工作中有较大角位移的地方）、齿轮联轴器（允许综合位移）、链条联轴器（允许有径向位移）等，弹性可移式联轴器（简称弹性联轴器）利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴的偏斜和位移，同时弹性元件也具有缓冲和减振性能，如蛇形弹簧联轴器、径向多层板簧联轴器、弹性圈栓销联轴器、尼龙栓销联轴器、橡胶套筒联轴器等。联轴器有些已经标准化。联轴器选择原则： 转矩T：T，选刚性联轴器、无弹性元件或有金属弹性元件的挠性联轴器；T冲击振动，选有弹性元件的挠性联轴器； 转速n：n，非金属弹性元件的挠性联轴器； 对中性：对中性好选刚性联轴器，需补偿时选挠性联轴器； 装拆：考虑装拆方便，选可直接径向移动的联轴器； 环境：若在高温下工作，不可选有非金属元件的联轴器； 成本：同等条件下，尽量选择价格低，维护简单的联轴器。由于动力机的驱动转矩及工作机的负载载矩不稳定，以及由传动零件制造误差引起的冲击和零件不平衡离心惯性力引起的动载荷，使得传动轴系在变载荷（周期性变载荷及非周期性冲击载荷）下动行产生机械振动，这将影响机械的使用寿命和性能，破坏仪器、仪表的正常工作条件，并对轴系零件造成附加动应力，当总应力或交变应力分别超过允许限制时，会使零件产生破坏或疲劳破坏。必要时采用减振缓冲措施，其基本原理是合理的匹配系统的质量、刚度、阻尼及干扰力的大小和频率，使传动装置不在共振区的转速范围内运转，或在运转速度内范围不出现强烈的共振现象。另一个行之有效的方法是在轴系中采用高柔度的弹性联轴器，简称高弹（性）联轴器，以降低轴系的固有频率，并利用其阻尼特性减小扭振振幅。由工作条件和受力情况，选择弹性圆柱销联轴器B3 Y48x110 Z39.5x110（如下图所示）弹性柱销联轴器是利用若干非金属弹性材料制成的柱销，置于两半联轴器凸缘孔中，通过柱销实现两半联轴器联接，该联轴器结构简单，容易制造，装拆更换弹性元件比较方便，不用移动两联轴器。弹性柱销联轴器轴中的柱销在工作时处于剪切和挤压状态，其强度条件就是计算弹性柱销横截面上的剪切强度和柱销与销孔壁的挤压强度。弹性柱销联轴器（GB5014-85)适合于各种同轴线的传动系统，利用尼龙棒横断面剪切强度传递转矩，公称转矩160-160000N.M，工作温度为-20-80。结构简单，具有缓冲减震性能和一定的轴偏移补偿能力，适合在不控制噪音的环境的场合使用。许用补偿量径向0.15-0.25mm 角向0.5。 图3.3 Z39.5x110轴孔直径39.5mm，轴孔长度110mm图3.4 Y48x110轴孔直径48mm，轴孔长度110mm3.2.4辊子1上辊上辊为被动辊，作用是提供一定的向下力，与下辊一起夹紧所卷钢板，使下辊与被卷钢板间产生足够的摩擦力，在下辊旋转时能够带动钢板运动。通过丝杠调节可调轴承，从而带动上辊用以形成卷筒所需的曲率，使板料达到所需的厚度和直径。 图3.5 上辊结构示意图2下辊下辊为滚弯机工作时的动力执行设备，需要进行热处理工艺。因为其固定方式采用滑动轴承，所以在轴上开通润滑油的孔，并配有装油杯所用的螺纹，下图为结构示意图 图3.6下辊结构示意图3.2.5调节丝杠按照国标GB/T17587.3-1998及应用实例，丝杠是用来将旋转运动转化为直线运动；或将直线运动转化为旋转运动的执行元件，并具有传动效率高，定位准确等特点； 当丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杠的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。调节丝杠是滚弯机的重要结构部件，有其带动滑动轴承座工作，从而实现上下辊的位置来加工所需板材的曲率。本次设计的滚弯机配有两根调节丝杠，对称布置，有手轮对其进行人工操作。滚弯机工作时，只需根据需要求的尺寸，人工摇动手轮使丝杠旋转，带动上辊进行上下自由移动。同时丝杠有自锁功能。如图： 图3.7 调节丝杠3.2.6齿轮 根据设计要求，齿轮为最后的驱动件，传动比i=1.5。选用直齿圆柱齿轮传动。（1）材料：高速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度为217-255HBS。高速级大齿轮选用45钢，齿面硬度为217-255HBS。滚弯机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度（GB10095-88）小齿轮齿数=20,大齿轮齿数=1.520=30（2） 按齿面接触强度设计：8级精度制造，载荷系数，取齿宽系数1计算传递转矩=95.5x100000P/n=95.51000007.5/920=77853Nmm齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限lim1=600MPa齿轮的接触疲劳强度极限lim2=550MPa计算接触疲劳许用应力，查设计手册取接触疲劳寿命系数,取失效概率为1%，安全系