需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 學校代碼： 10410 學 號： 20050428 本 科 畢 業(yè) 設 計 題目： 法蘭成型機的總體設計 學 院 ： 工 學 院 姓 名 ： 李 達 林 學 號 ： 20050428 專 業(yè) ： 機械設計制造及其自動化 班 級 ： 機制 052 班 指導教師 ： 吳彥紅老師 二 年 五月法蘭成型機的總體設計 摘 要 本設計是關于法蘭成型機（又名對稱式三輥卷圓機）的總體設計，主要對卷圓機上下輥輪、壓下裝置以及卷圓機的總體進行設計和計算。 卷圓機結構型式為三輥對稱式，在該結構中上輥下壓提供壓力，兩下輥做旋轉(zhuǎn)運動，為卷制板材提供扭矩。該機是將各種型材卷制成法蘭和圓環(huán)的一種高質(zhì)量、高效益的卷圓裝置，具有結構緊湊、操作簡便、壽命長、噪聲小、一機多用、質(zhì)優(yōu)價廉等優(yōu)點，是工廠實現(xiàn)機械化生產(chǎn)的配套設備，該設備的上市可以大大減輕工人的勞動 強度，提高企業(yè)生產(chǎn)效益。 關鍵詞： 法蘭成型機；卷圓機；卷制；塑性變形 is of to on of in is of a is 目 錄 第一章 緒 論 . - 1 - 1 1 設計任務 . - 1 - 1 2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 . - 3 - 外發(fā)展現(xiàn)狀 . - 3 - 內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 . - 3 - 1 3 本課程來源 . - 4 - 第二章 法蘭成型機工作方案的選擇 . - 4 - 2 1 法蘭成型方案 的確定 . - 4 - 2 2 法蘭卷制成型方式的選擇 . - 5 - 第三章 傳動方案及總體結構的設計 . - 6 - 3 1 傳動方案的設計 . - 6 - 3 2 法蘭成型機總體結構的設計 . - 7 - 第四章 力學分析與主參數(shù)的確定 . - 8 - 4 1 卷圓的工藝過程分析 . - 8 - 4 2 卷圓過程中的力學分析 . - 8 - 4 3 工作輥輪的設計 . - 8 - 輥輪受力情況分析 . - 8 - 蘭成型機的主參數(shù)的確定 . - 9 - 第五章 壓下裝置的設計 . - 10 - 5 1 卷圓成型直徑與標尺刻度的關系 . - 10 - 5 2 壓下裝置的設計 . - 11 - 5 3 上輥輪軸的設計 . - 11 - 的材料及結構的確定 . - 11 - 的受力分析 . - 12 - 核軸的強度 . - 14 - 5 4 螺旋傳動設計 . - 14 - 第六章 其它各主要零部件的設計及選用 . - 16 - 6 1 箱體的設計 . - 16 - 6 2 “ 五大輪 ” 的設計 . - 16 - 6 3 各主要部件的選用 . - 17 - 第七章 法蘭成型機的主要技術參數(shù) . - 17 - 第八章 設備的使用及其保養(yǎng) . - 18 - 8 1 設備使用注意事項 . - 18 - 8 2 設備的潤滑和保養(yǎng) . - 18 - 總結 . - 19 - 參考文獻 . - 19 - 致謝 . - 20 - 法蘭成型機的總體設計 - 1 - 第一章 緒 論 1 1 設計任務 法蘭成型機的總體設計 - 2 - 卷圓是利用機械的方法使材料內(nèi)部所承受的應力全部達到屈服極限，并將其卷制成所需半徑的管筒件的一種冷加工方法。在傳統(tǒng)的機械加工中，工廠為了得到圓環(huán)狀、管筒狀零件，往往是由經(jīng)驗豐富的鈑金工用輥壓、折彎的方法使材料內(nèi)部發(fā)生塑性變形，從而得到所需的工件，這種方法 對生產(chǎn)人員的要求很高，且生產(chǎn)周期長、噪聲大、勞動強度大，不適合用于大規(guī)模及自動化生產(chǎn)。由于法蘭是一種基礎類零件，在各工程中應用非常普遍，因此，為了滿足工廠對生產(chǎn)所提出的高效、低耗、無污染的要求，必須對法蘭成型機進行科學合理的設計，使該設備的生產(chǎn)能力最法蘭成型機的總體設計 - 3 - 為優(yōu)化，從而達到高效、安全，并具有一定的社會效益和良好的經(jīng)濟效益。根據(jù)參觀工廠已有的卷圓設備以及參考有關書籍，我們設定主要技術參數(shù)如下 ： 輥 輪 工 作 速 度 為 2m/ 設 計 本 臺 機 器 的 目 的 是 將 尺 寸 為30 3 1256料為 扁鋼卷制成內(nèi)圓直徑為 370圓直徑為430法蘭盤。 參與此次設計的共兩個人，本人負責的是法蘭成型機的總體設計。 1 2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 外發(fā)展現(xiàn)狀 50 年來，卷圓機隨著科技特別是微電子、計算機技術的進步而不斷發(fā)展。美國、德國、日本三國的卷圓機技術非常先進，經(jīng)驗很多，并且分別有自己的特點。 在美國，政府重視卷圓機工業(yè)的發(fā)展，因而不斷提出卷圓機的發(fā)展方向，提供充足的經(jīng)費，特別講求“效率”、“創(chuàng)新”，注重基礎科研。 由于美國首先結合汽車、軸承行業(yè)的生產(chǎn)需求開發(fā)了大批自動生產(chǎn)線，所以美國的高性能卷圓機技術在世界一直居領先地位。但因為偏重基礎科研，忽視應用技術，有一段時間卷圓機的產(chǎn)量增加緩慢，直到糾正偏向后，產(chǎn)量又逐漸上升。 德國政府講求“實際”與“實效”，堅持以人為本，不斷提高人員素質(zhì)，他們還特別重視理論與實際相結合，基礎科研與應用技術并重，在卷圓機產(chǎn)品質(zhì)量上精益求精。德國的卷圓機質(zhì)量及性能良好、先進實用，出口遍及全世界，尤其是大型、重型、精密卷圓機，在質(zhì)量、性能上居世界前列。 日本政府對卷圓機工業(yè)的發(fā)展異常重視，并通過 規(guī)劃、法規(guī)進行引導。在重視人才及卷圓機部件配套方面學習德國，在質(zhì)量管理及卷圓機技術方面學習美國，而且做得更好。日本在發(fā)展卷圓機的過程中，狠抓關鍵，突出發(fā)展卷圓機系統(tǒng)。日本 司在產(chǎn)量上居世界第一，銷售額占世界市場的50%，對加速日本和世界卷圓機的發(fā)展起了重要作用。 內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 我國是世界上 卷圓機機 床產(chǎn)量最多的國家，但在國際市場競爭中仍處于較低水平；即使國內(nèi)市場也面臨著嚴峻的形勢，一方面國內(nèi)市場對各類卷圓機機床產(chǎn)品特別是數(shù)控機床有大量的需求，而另一方面卻有不少國產(chǎn)機床滯銷積壓，國外卷圓機 機床產(chǎn)品充斥市場。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營上、產(chǎn)品制造質(zhì)量上和促銷手段上等原因外，一個主要的原因是我國生產(chǎn)的數(shù)控卷圓機 機床品種、性能和結構不夠先進，新產(chǎn)品的開發(fā)周期長，從而不能及時針對用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。 我國工廠由于缺乏卷圓機設計的科學分析工具 (如分析和評價軟件、整機結構有限元分析方法以及卷圓機機床性能測試裝置等 )，自行開發(fā)的新產(chǎn)品大多基于直觀經(jīng)驗和類比設計，使設計一次成功的把握性降低，往往需要反復法蘭成型機的總體設計 - 4 - 試制才能定型，從而可能錯過新產(chǎn)品推向市場的良機。 卷圓機 用戶根據(jù)使用需要，在訂貨時往往提出一些特殊要 求，甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時有的用戶臨時提出一些要求，這就需要迅速變型設計卷圓機和修改相應的卷圓機圖紙及卷圓機技術文件。在國外，這項卷圓機修改工作在計算機的輔助下一般僅需數(shù)天至一周，而在我國卷圓機機床廠用手工操作就至少需 1 2 個月，且由于這些圖紙和文件涉及多個部門，常會出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨期。由于長期以來形成的卷圓機設計、工藝和制造部門分立，缺乏有效的協(xié)同開發(fā)的模式，不能從制訂方案開始就融入各方面的正確意見，容易造成產(chǎn)品的反復修改，延長了開發(fā)的周期。 為解決這些問題，必須對產(chǎn)品開 發(fā)的整個過程綜合應用計算機技術，發(fā)展優(yōu)化和仿真技術，提高產(chǎn)品結構性能，使用相應的產(chǎn)品虛擬開發(fā)軟件，這樣才能有效地解決產(chǎn)品開發(fā)的落后局面，使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟效益。 1 3 本課程來源 本課題來源是通過指導老師與同盛機械廠的協(xié)商，安排我們在工廠住宿，并在一臺已經(jīng)用于生產(chǎn)的卷圓機的基礎上，對其進行更加合理的有利于節(jié)約能源和資源的結構調(diào)整。目的是使我們真正地了解一臺機器從課題的選擇到方案的確定，還有設計參數(shù)的選擇和計算的整個過程，意義是對整個大學四年學習的一次檢測，是我們踏出校園走上工作崗位的一次練兵。 第 二章 法蘭成型機工作方案的選擇 2 1 法蘭成型方案的確定 如圖 2示，制造該法蘭零件的方法有以下兩種： 利用沖壓的方法，設計一套專門用來制造該零件的模具，這種方法最突出的優(yōu)點就是生產(chǎn)效率高，只要設計出一套模具和與之相配套的模架便可大量生產(chǎn)同一型號的法蘭零件，但此法也有明顯的不足之法蘭成型機的總體設計 - 5 - 處： 30徑為 370計出來的模具體形巨大，非常笨重，成本較 圖 2蘭環(huán) 高； 對加工壞料的材質(zhì)有限制，只適合加工塑性較好的低碳鋼； 工產(chǎn)生的廢料也較多。 卷制法。即利用輥輪將 30 3扁鋼卷制成所需的法蘭環(huán)。鋼板在輥輪上彎曲變形，是一個橫向彎曲的過程，如圖 2示。鋼板在外負荷力矩 生彎曲變形時，中性層以上的縱向纖維受到壓縮變形，中性層以下的縱向纖維受到拉伸變形。根據(jù)外負荷力矩的大小，當鋼板表面層的最大應力小于鋼板材質(zhì)的屈服極限時，各層的縱向纖維都處于彈性變形狀態(tài)，隨著外負荷彎 曲力矩的增大，鋼板各層纖維繼續(xù)產(chǎn)生變形。當外負荷增加到一定數(shù)值，鋼板表層縱向纖維應力 圖 2板彎曲變形示意圖 超過了材料屈服極限時，纖維產(chǎn)生塑性變形，負荷越大，塑性變形區(qū)由表層向中性層擴展的深度也越大。當鋼板整個斷面的縱向纖維應力都超過材料的屈服極限時，所有縱向纖維都處于塑性變形狀態(tài)，彎曲過程完成。當鋼板完全卷制成所需的圓環(huán)時，再將首尾端焊合即可。利用這種方法加工法蘭環(huán)，只要輥輪提供的扭矩大，基本上不會受到加工壞料材質(zhì)的影響，且不會產(chǎn)生廢料，操作方便實用，不失為一種加工大中型法蘭的好方 法。 綜合以上兩種方法的優(yōu)缺點，我們選用卷制法加工。因為扁鋼在卷制過程中，中性層以上部分受到壓縮變形，而中性層以下部分受到拉伸變形，唯獨中性層長度沒有變化，所以需要提供的扁鋼長度為 L= 4 3 0 3 7 02 1256 2 2 法蘭卷制成型方式的選擇 目前市場上出現(xiàn)的卷圓機種類較多，大致分類如圖 2示。三輥式結構卷制原理是利用三個輥輪對板料進行連續(xù)的三點彎曲卷制成弧體，下輥為 主動輥，上輥作垂直升降運動，結構較簡單，而四輥式卷圓機是以上輥為主動輥，由主電動機通過主 減速器以及聯(lián)軸 器，從而帶動上輥的工作，下輥的作用是提供一定的向上力，與上輥一起夾緊， 2圓機分類 所卷鋼板使上輥與被卷鋼板間產(chǎn)生足夠的摩擦力，在上輥旋轉(zhuǎn)時能夠帶動鋼板運動。兩個側輥用以形成卷筒所需的曲率，使板料達到所需的目的，其工作原理如圖 2用四輥卷圓結構可以免去端部預彎法蘭成型機的總體設計 - 6 - 的工序，但是傳動系統(tǒng)較復雜，機器較笨重，因此我們采用三輥式卷圓結構。 而三輥式卷圓機又分為機械式三輥對稱式卷圓機、機械式三輥非對稱式卷圓機、液 壓式三輥卷圓機，它們的主要特 點分別為： 圖 2輥卷圓機工作原理圖 a. 機械式三輥對稱式卷圓機：如圖 2示，該結構型式為三輥對稱式，上輥在兩下輥中央對稱位置作垂直升降運動，通過螺桿螺母傳動而獲得，兩下輥作旋轉(zhuǎn)運動，通過減速機的輸出齒輪與下輥齒輪嚙合，為卷制板材提供扭矩。該機缺點是板材端部需借助其它設備進行預彎。 b. 機械式三輥非對稱式卷圓機：如圖 2示，該機結構型式為三輥非對稱式，上輥為主傳動，下輥作垂直升降運動，以便夾緊板材，并通過下輥齒輪與上輥齒輪嚙合，同時作為主傳動，邊輥作傾升降運動，具有預彎和卷圓雙重功能。 c. 液壓式 三輥卷圓機：如圖 2示，該機上輥可以垂直升降，垂直升降的液壓傳動是通過液壓缸內(nèi)的液壓油作用活塞桿而獲得，下輥作旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，通過減速機輸出齒輪嚙合，為卷圓提供扭矩，下輥下部有托輥并可調(diào)節(jié)。 圖 2械式三輥對稱 圖 2械式三輥非對稱 圖 2壓式三輥卷圓 式卷圓機工作原理圖 式卷圓機工作原理圖 機工作原理圖 由于非對稱式和液壓式卷圓機的傳動系統(tǒng)較復雜，制造精度要求高，難度大， 而臥式結構相比于立式結構，外形大方，結構緊湊，且傳動系統(tǒng)布置較簡單，因此我們設計的法蘭成型機采用機械式三輥對稱式臥式結構方案。 第三章 傳動方案及總體結構的設計 3 1 傳動方案的設計 為了使傳動功率損失最小，傳動級數(shù)最少，機器結構最緊湊，我們采用傳動比非常大的蝸輪蝸桿傳動方案，且根據(jù)“傳動比大的放在靠電機處”的原則，將其放在帶傳動的下一級傳動中。通過“過橋”齒輪與下輥輪齒輪的嚙合作用，帶動兩個下輥輪旋轉(zhuǎn)，因為兩個下輥輪齒輪的參數(shù)完全一致，且“過橋”齒輪中心在兩個輥輪的對稱中心上，所以兩個下輥輪作同步旋轉(zhuǎn) 運法蘭成型機的總體設計 - 7 - 動。傳動方案示意圖如圖 3示。 圖 3動系統(tǒng)示意圖 3 2 法蘭成型機總體結構的設計 由于我們采用的是機械式三輥對稱式結構，兩下輥作旋轉(zhuǎn)的主運動，而上輥作垂直升降運動，因此我們采用“手柄 傳動螺母 傳動方式，將手柄的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成上輥的垂直升降運動，從而達到壓緊板材的目的。其總體結構布置示意圖如圖 3示。 1. 減速箱 法蘭成型機的總體設計 - 8 - 圖 3蘭成型機示意圖 第四章 力學分析與主參數(shù)的確定 4 1 卷圓的工 藝過程分析 對稱式三輥卷圓機在卷制鋼板時，兩下輥做旋轉(zhuǎn)運動，上輥做垂直升降運動，板材平放在兩下輥上，由于軋輥與板之間存在著摩擦力，所以當下輥轉(zhuǎn)動時，板材也沿縱向運動，同時由上輥施加壓制力，當板材所受應力超過屈服極限，則產(chǎn)生塑性變形，板材被彎曲。 4 2 卷圓過程中的力學分析 板材在被卷制過程中首先要克服板材的撓曲變形受力，變形到一定的程度時板材要克服本身的彈性和塑性抗力，因此施加在板材上的力應有 3 個部分：（ 1）克服板材的撓曲變形力；（ 2）克服板材的彈性變形力；（ 3）克服板材的塑性變形力。 4 3 工作輥輪的 設計 輥輪受力情況分析 卷制時，鋼板受力情況如圖 4示，根據(jù)受力平衡，可以得到下輥作用于鋼板上的支持力 式中 連心線 角， =m d + d ； a 下輥中心距（ m）； 卷圓最小直徑（ m）； 下輥直徑（ m）； 考慮到板寬 b 遠小于卷圓的最小直徑 性 層半徑 R 簡化計算，上式可變?yōu)椋?F2 （ 根據(jù)受力平衡，上輥作用于鋼板上的力即 圖 4卷鋼板的受力分析 壓下力 ： （ （ 1） 根據(jù)哈爾濱工業(yè) 大學的胡衛(wèi)龍老師和王仲仁老師 1992 年在鍛壓機械的第 27 卷第4 期上發(fā)表的論文 各種卷板成形工藝的輥筒受力分析 可知，下輥輪受到的力為： 2 ()M （ 2） 法蘭成型機的總體設計 - 9 - 式中 M 板材被彎曲到中性層半徑為 R 時所需的彎曲力矩（ N m）； 下輥輪半徑， r2= 根據(jù)安徽理工大學的孟凡凈 老師和周哲波老師 2006 年 5 月在煤礦機械上發(fā)表的論文 大型卷板機的力學模型 文章編號為： 10032006） 05知，鋼板的塑性極限彎矩為： 212 sM （ 3） 式中 h 卷板的厚度（ m）； b 卷板的寬度（ m）； s 卷板材料的屈服極限（ 235 初選下輥輪的直徑為 170心距為 200慮到鋼板在卷制時會與下輥輪發(fā)生軸向滑動，我們在鋼板與輥輪接觸處設置一環(huán)形槽，槽深 2此下輥輪的實際 直徑為 166 由式（ 2）和（ 3）得： 2 2 = 3 2 62 0 0 8 5 3 ( 3 0 1 0 ) 2 3 5 1 02 0 0 2 0 0 N N 所以，下輥輪作用在鋼板上的力為 據(jù)（ 1）式得上輥輪對鋼板的壓力為： 因為 R=a=200以 =30 , 法蘭成型機的主參數(shù)的確定 如圖 4示， 1組成了一個直角三角形，其三邊邊長分別為 2()2，2a， 1()2，根據(jù)它們之間的三角關系可得： 212 2 2( ) ( ) ( )2 2 2D a DR b H R （ 4） 其中， 1D 、 2D 分別為上、下輥輪直徑， 般取最大值）， R 為加工工件曲率半徑， H 為上下輥中心高， 而，由式（ 4）完全可以確定該機的各參數(shù)，其值 可靠，可以作為設計其系列產(chǎn)品的理論依據(jù)。 在本次設計中，由于 R=200b=302D =166mm,a=200為已知，而只有 1 的值 圖 4參數(shù)的結構分析 未知，它們之間存在著一一映射的關系。設計 1D =160了防止鋼板在它上面發(fā)生軸向滑動，我們也在鋼板與輥輪接觸處設 置一環(huán)形槽，槽深 2此上輥輪的實際直徑為 156其值代入（ 4）式得： 2 2 21 6 6 2 0 0 1 5 6( 2 0 0 3 0 ) ( ) ( 2 0 0 )2 2 2H 法蘭成型機的總體設計 - 10 - 2313 = 2100 + 2( 122)H 得 H= （ 所以在卷制過程中，只需將上下輥中心高調(diào)整 為 可。 第五章 壓下裝置的設計 5 1 卷圓成型直徑與標尺刻度的關系 由上一章的公式（ 4）可得上下輥中心高 H 與各主參數(shù)的關系為： H= 2122( ) ( ) ( )2 2 2D a DR b R （ 1） 在公式中， 1D 、 2D 、 a 均為固定值，而 R 與 b 是用戶給定的值。 如圖 5示， x 為上輥中心到標尺指針的垂直高度，為定值； y 為下輥中心到標尺“ 0” 刻度的垂直高度，為定值； L 為標尺指針在標尺上所指定的刻度值，隨用戶給定的參數(shù)確定。它們之間的關系為： H+x=L+y H=L+ （ 2） 將（ 2）式代入（ 1）式得： L= 2122( ) ( ) ( )2 2 2D a DR b R x y （ 3） 將已知的值代入（ 3）式得： L= 22( 8 3 ) 1 0 0 ( 7 8 ) 1 2 0 2 2 3R b R （ 簡化后，得： L= 22( 8 3 ) 1 0 0 ( 25)R （ 根據(jù)實際情況知，在卷圓機上卷制的寬度（角鋼為厚度）一般為 15 b 60（ 卷制半徑一般為 100 R 500（ 因此，以此范圍為計算作圖范圍，繪制標尺刻度值 L 與卷制半徑 R、卷制寬度（或厚度） b 之間的關系表。這樣就給使用廠家的實際生產(chǎn)帶來很大的方便。 圖 5下輥中心高與標尺刻度的關系 表 1 L= 22( 8 3 ) 1 0 0 ( 25)R 單位： 00 150 200 250 300 350 400 450 500 15 L b 法蘭成型機的總體設計 - 11 - 20 5 0 5 0 5 0 55 60 由于此次設計的上輥輪行程為 40標尺指針在標尺上的指示范圍為（ 60， 100） 此計算出來的 L 值若不在此范圍內(nèi)，則在本臺機器上無法將其加工成所需工件。 5 2 壓下裝置的設計 鋼板在卷制過程中，曲率的控制是通過調(diào)整上輥的壓下量來實現(xiàn)的，壓下量可通過標尺任意調(diào)整，實現(xiàn)了一定范圍內(nèi)的曲率半徑的卷曲。上輥的壓下采用“螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并移動”的螺旋傳動方式，并通過滑塊使 上輥軸與螺桿保持相對靜止，從而達到上輥軸與螺桿同步升降的目的。其設計效果圖如圖 5示。 圖 5下裝置設計效果圖 5 3 上輥輪軸的設計 的材料及結構的確定 上輥輪軸是該機器的重要零件，承受著兩下輥輪的合力，設計時應滿足合理的結構，法蘭成型機的總體設計 - 12 - 足夠的強度，以及良好的工藝性等。 1選擇軸的材料 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼，碳鋼具有足夠高的強度，對應力集中敏感性較低，便于進行各種熱處理及機械加工，價格低、供應充足，應用最廣。合金鋼機械性能更高，常用于制造高速、重載的軸，或 受力大而要求尺寸小、重量輕的軸。通過進行各種熱處理、化學處理及表面強化處理，可以提高用碳鋼或合金鋼制造的軸的強度及耐磨性。特別是合金鋼，只有進行熱處理后才能充分顯示其優(yōu)越的機械性能。由于本臺機器要求此軸具有較高的強度且軸徑不能過大，因此我們選用合金鋼，其牌號為 38造成形及調(diào)質(zhì)處理，毛壞直徑 60度 293321拉強度極限 b =930服極限s =785曲疲勞極限 1 =440切疲勞極限 1 =280用彎曲應力 1 b =75 2擬出軸的結構 根據(jù)軸的工作情況和軸的材料，我初選軸徑為 35為軸主要承受的是徑向載荷，所以安裝在上輥輪與軸之間的軸承的類型選用圓柱滾子軸承，由機械設計手冊高教版中知圓柱滾子軸承（摘自 得 d=40=80=23號為 32508。由于上輥輪的寬度為 42以應在上輥輪中再安裝一個型號為 32208 的圓柱滾子軸承，d=40=80=18后用密封圈密封。 如圖 5示，由于軸在滑塊內(nèi)的長度為 18塊到軸承的間距為 34套的寬度為 20輥輪寬度為 42此軸的工作長度為： L=20+42+18+34=114 （ 3軸上零件的定位和固定 為了防止軸和零件在工作時發(fā)生軸 向移動，保證其準確的工作位置，安裝在軸上的所有零件必須有準確的定位和牢靠的固定。為了限制軸的軸向移動，軸與滑塊采用螺紋聯(lián)接，從而保證軸與滑塊的相對靜止，軸肩對軸承軸向定位，壓板和銅套對上輥輪進行軸向定位，再利用雙頭螺栓和螺母對壓板進行鎖緊。 的受力分析 1繪制軸的受力簡圖 如圖 5上輥輪、滑塊對其作用的力集中作用在軸上 圖 5輥輪軸的受力簡圖 法蘭成型機的總體設計 - 13 - 由于軸只受到上輥輪和滑塊對它的作用力，因此這兩個力等值反向，均為 以，作用在 軸上 范圍內(nèi)的力的集度為： P= 7 1 8 6 0 2 （ KN/m） 作用在 范圍內(nèi)的力的集度為： q= （ KN/m） 1 繪制上輥輪軸的剪力圖、彎矩圖 在軸的 段內(nèi) ，剪力和彎矩都不能用同一方程式來表示，所以應分四段考慮，對每一段都列出剪力方程和彎矩方程，方程中， x以 ()N 為單位， ()N m 為單位。 在 內(nèi)， () （ 0 x () （ 0 x 在 內(nèi)， ()( =( x （ x ()( 0 . 0 2 ) ( 0 . 1 1 4 )p x x =1 8 6 . 4 3 ( 0 . 0 2 ) ( 0 . 1 1 4 ) （ x 在 內(nèi)， () （ x ()x （ x 在 內(nèi)， () = 0 6 ) 4 3 5x （ x () x (x = x (x （ x 法蘭成型機的總體設計 - 14 - 圖 5輥輪軸的剪力圖與彎矩圖 核軸的強度 由彎矩圖知， 算出 c= 0 . 1 1 4 0 . 0 6 2 ) K N m m 因為材料為 38許用彎曲應力 1 b=75C 截面當量彎矩應力為： c =3233 2 0 3 (0 ) = 1 b （ W 為軸的抗彎截面模量） 所以， C 截面安全。 5 4 螺旋傳動設計 為了達到將螺桿的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為滑塊的升降運動，我們采用了“螺母固定，螺桿轉(zhuǎn)動并作直線運動”的滑動螺旋傳動方式。對于這種以傳遞運動為主的傳導螺旋，其失效形式主要是由于磨損而產(chǎn)生的過大間隙或變形造成運動精度下降，設計時應以螺紋耐磨性計算和螺桿的剛度計算來確定螺旋傳動的主要尺寸參數(shù)。由于在本次設計中，螺桿受到較大的受壓的軸向載荷，因此，需對其進行強度核算和壓桿穩(wěn)定性核算，檢驗螺旋是否滿足自鎖條件。 1選擇材料和許用應力 螺桿材料選 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理， 23 6 0 /s N m m ,由機械設計手冊第三卷（成大先主編）第 12 篇表 12得： 3 5s =12072 2/N 手動可取 100 2/N 螺母材料為 10 3e 。由表 12得： 24 0 6 0 /b N m m ，取 50 2/N = 23 0 4 0 /N m m ，取 35 2/N 此螺旋傳動系手動低速，由表 12得： 21 8 2 5 /p N m m ，取 20 2/N 2 按耐磨性計算螺紋中徑 螺紋的中徑為： 法蘭成型機的總體設計 - 15 - 2 0 d p其中， F 軸向載荷， N； p 許用 比壓， 2/N 其值可查表 12 螺母（或螺桿）的轉(zhuǎn)角， 因為 值可根據(jù)螺母的形式選定，取 =