管件整形機的主要零部件設(shè)計及校核計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u104841.1輥軸的設(shè)計及校核 1151671.2輥型曲線的設(shè)計 3163011.3整形裝置的設(shè)計 41.1輥軸的設(shè)計及校核本設(shè)計中輥軸作為固定輥和傳動的零件，發(fā)揮著重要作用，因此對輥軸的設(shè)計及校核很有必要。本設(shè)計的輥軸如圖所示：圖1.1輥軸示意圖本設(shè)計的工作輥是一種空間對稱分布，在整形時收到的來自于管件的反作用力也是一樣的，所以在對工作輥軸進行校核時不用對每一個輥軸都進行校核，只要對其中一個輥軸進行校核就可以了。本設(shè)計的輥軸如圖1.1所示，已知其使用的是42CrMo材料，通過查閱資料可以知道該42CrMo材料的參數(shù)如下表1.1：表1.142CrMo工作輥材料參數(shù)彈性模量E（MPa）泊松比v密度ρ(t/mm3)屈服應(yīng)力σs強度極限σb2120000.287.8×10-99301080其中任意一個輥軸的受力分析圖如下圖所示：圖1.2工作輥受力簡圖本設(shè)計的輥軸長L=600mm，進行管件整形時工作輥和管件受力部分長度b=400mm，l=400mm,D是工作輥的直徑，D=120mm,圖1.1中工作輥軸A處的半徑為9mm，B處的半徑為20mm，再根據(jù)參考資料[12]，本設(shè)計選取的電機的額定功率是1KW,輸出轉(zhuǎn)矩為1.18Kw，輥軸材料的許用切應(yīng)力τ為186MPa，許用彎曲應(yīng)力σ為96MPa。輥軸的許可撓度為[y]=0.0001L輥軸軸身剛度校核根據(jù)力平衡方程，支反力FcMx=F對等式兩端進行積分，有：EIzθ=EIzv=輥軸受力的邊界條件是：θv所以U=0；V=0輥軸繞曲線方程式為：v=F12E已知最大繞度發(fā)生在輥軸中間處，將x=L/2代入則：ymax=v|Iz=πy根據(jù)以上計算，ymax（2）輥軸軸身強度的校核計算在管件整形的過程中，工作輥軸受到的力矩包括彎矩和扭矩，在L/2處，有彎矩為：M=Fb+4Fl8式（輥軸的轉(zhuǎn)矩上面的計算已經(jīng)給出，根據(jù)第三強度理論，有：σr3=1上式中W為圓軸截面的抗彎截面系數(shù)，W=πσ因為σr3（3）輥軸軸端強度校核輥軸A處的切應(yīng)力為：τ因為τA工作輥軸在整形時B處受到的最大切應(yīng)力為:τB=T其中WTWT=π所以有：τ因為τB1.2輥型曲線的設(shè)計整形裝置采用三個相互成120度并排的滾軸為主要整形部件，采用電機驅(qū)動方式，且能夠根據(jù)不同材料的管件進行不同的功率調(diào)整。在工作時三個輥軸按照相同的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度進行旋轉(zhuǎn)，并且輥軸是一種表面有曲線的圓柱體，則在管件通過整形裝置的過程中受到了來自三個輥軸的均勻的壓力，發(fā)生非彈性形變。本設(shè)計的輥軸不是圓柱體，而是中間寬兩邊窄的“酒桶”形狀，所以在管件剛進入整形裝置時發(fā)生的是彈性形變，只有當管件完全通過整形裝置后，才會發(fā)生非彈性形變，并被塑造成特定形狀；本設(shè)計的工作輥的表面曲線設(shè)計如圖1.3所示：圖1.3輥形曲線加載區(qū)的錐度δj與卸載區(qū)的錐度δδj=3(2H+2a?δx=6H式中：δjδxA被整形工件的長軸半徑(mm)；D公L工作輥輥軸的長(mm)。根據(jù)上式的計算原理，本設(shè)計的管件整形機可以針對不太大小的待整形管件進行輥軸的設(shè)計，以滿足不同需求。1.3整形裝置的設(shè)計本設(shè)計整形機的核心裝置就是整形裝置，為了設(shè)計結(jié)構(gòu)的簡單穩(wěn)定，本設(shè)計的工作輥并不是三個都受到電機的帶動而旋