電動銅管彎管機設(shè)計

電動銅管彎管機設(shè)計,電動銅管彎管機設(shè)計,電動,銅管,彎管,設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 課 題 電動銅管彎管機設(shè)計 專 業(yè) 年 級 2007級 姓 名 學(xué) 號 學(xué) 院（系）院長（簽字） 指 導(dǎo) 教 師 （簽字） 2010 年 11 月 30 日 注：本任務(wù)書由上海電機學(xué)院教務(wù)處印制。 任務(wù)書反面： 課題 來 源 本課題來源于企業(yè)工程實際和對彎管設(shè)備的需要。彎管機的種類很多，有電動的和手動的等等。本彎管機屬于小型電動彎管設(shè)備，使用家庭等裝潢等常用的動力電鉆，主要應(yīng)用于室內(nèi)或家庭裝潢等。 課 題 的 目 的 、 意 義 手動彎管機使用很多，尤其是在歐美應(yīng)用極為廣泛。但彎管要求很多，如不能過扁和起褶皺等，而且非常費力。因此開發(fā)一種家庭室內(nèi)裝潢用小型電動彎管機很有必要。同時由于電鉆轉(zhuǎn)速高功率小，很難勝任，所以不得不考慮減速、離合和增力等關(guān)鍵技術(shù)問題。該課題需要綜合力學(xué)、機構(gòu)學(xué)和強度、剛度、結(jié)構(gòu)設(shè)計等各方面的知識，實用性強，可以訓(xùn)練學(xué)生觀察問題、解決問題的能力。 要 求 技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)： 彎管動力：使用手電鉆（功率700-800W，轉(zhuǎn)速800r/min左右） 彎管角度：90?-160?的任意角度 彎管速度：彎成90?時，大約時間為8-10秒 彎管要求：不起皺 彎管銅管尺寸兩種（兩管需同時彎曲）：1.彎銅管直徑Ф22mm，壁厚1.5mm； 2.彎銅管直徑Ф16mm，壁厚1.2mm。 工作量要求： 設(shè)計計算說明書1.5萬字以上； 完成總裝圖，A0圖紙1張； 完成零、部件圖，減速箱、增力機構(gòu)等，A1圖紙2張； 英文資料翻譯2萬個英文字符。 課 題 主 要 內(nèi) 容 及 進(jìn) 度 設(shè)計主要內(nèi)容： 1、分析彎管過程，分析確定主要技術(shù)規(guī)格 2、擬定總體設(shè)計方案 3、減速和增力機構(gòu)的設(shè)計計算 4、主要零部件設(shè)計計算，強度、剛度校核計算 進(jìn)度計劃表： 2010.11.01-2009.12.01 收集資料，分析主要技術(shù)規(guī)格，研讀資料 2010.12.01-2010.01.15 進(jìn)行方案比較，擬訂總體設(shè)計方案 2011.01.15-2010.03.15 進(jìn)行減速器、離合和增力機構(gòu)設(shè)計，繪制原理圖 2011.03.15-2010.04.05 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、繪制總裝圖 2011.04.05-2010.05.10 主要零部件設(shè)計計算，繪制零件工作圖 2011.05.10-2010.05.25 撰寫設(shè)計計算說明書 2010.05.25-2010.06.06 修改及答辯 以上各項由指導(dǎo)教師填寫（請用鋼筆填寫） 2011 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 （論文）題目：電動銅管彎管機設(shè)計 院(系)、部： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 專 業(yè)： 班 級： 起訖時間： 目 錄 目錄1 第一章 緒論2 1.1 彎管機在工業(yè)中的地位和各種彎管機的性價比2 1.2 彎管機的基本原理與選擇3 第二章 彎管機的設(shè)計4 2.1 工件的工藝分析5 2.2 計算彎曲力矩5 2.3 電機的選取6 2.4 傳動比的計算與各傳動裝置的運動參數(shù)8 2.5 皮帶與皮帶輪的計算與選取9 2.6 蝸輪蝸桿減速箱的計算與選取9 2.7 聯(lián)軸器的計算與選取10 2.8 軸承的選取10 2.9 軸的初步計算與設(shè)計及校核14 2.10 齒輪的計算與設(shè)計17 2.11 大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計18 2.12 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計19 2.13 蓋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算20 2.14 機身的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算21 2.15 彎管機的主要參數(shù)22 第三章 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計23 3.1 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計23 第四章 用電器選擇與電路24 4.1 各用電器的選擇與電路設(shè)計24 設(shè)計總結(jié)27 參考文獻(xiàn)28 第 1 章 緒 論 1.1 彎管機在自工工業(yè)中的地位和各種彎管機的性價比： 現(xiàn)今工業(yè)發(fā)達(dá)，無論是哪一種機器設(shè)備、健身器材、家具等幾乎都有結(jié)構(gòu)鋼管， 有導(dǎo)管，用以輸油、輸氣、輸液等，而在飛機、汽車及其發(fā)動機，健身器材，家具 等等占有相當(dāng)重要的地位。各種管型品種之多、數(shù)量之大、形狀之復(fù)雜，給導(dǎo)管的 加工帶來了不少的困難。對于許多小企業(yè)，家庭作坊，或者大企業(yè)中需要配管的場 合，如工程機械上的壓力油管，機床廠的液壓管道發(fā)動機的油管健身器材的彎管等 等，這些場合可能不需要功能全的彎管機，且加工的管件的難度不高，簡易手動型 的彎管機很可能適應(yīng)。這系列彎管機采用手動夾緊，機械彎曲，機器結(jié)構(gòu)簡單，控 制元件極少，因此價格上比較容易被用戶接受。 市面上現(xiàn)有的自動彎管機大多數(shù)是液壓的，數(shù)控的(如圖 1-1,1-2)，也有機械 傳動的，但它們的占地面積較大(長度在 2.54m 之間)，價格昂貴(25 萬元人民幣 或更多)，然而大多數(shù)用戶都需求是是小占地面積小價格便宜使用方便的自動 本設(shè)計便是朝這方面的用途方面設(shè)計的自動彎管機，設(shè)計出一種價格便宜,占地 面積少,使用方便的自動彎管機（長 0.9M，寬 0.8M，高 1.1M，價格 9000 元人民幣 左右），并著手對彎管機的性能更進(jìn)一步的強化，使其能彎曲不同口徑或不同的鋼 型、采用制動電機以提高彎曲機的彎曲精度。大大的簡化了電器控制系統(tǒng)，方便操 作。 液壓彎管機 1-1 數(shù)控彎管機 1-2 1.2 彎管機的基本原理與選擇 彎管機的彎曲原理,在普通情況下有以下二種情況，即滾彎式與纏繞式。 如下圖 1-1、1-2 分別是彎管原理圖。 彎 管 模 滾 彎 式 纏 繞 式彎 管 模夾 緊 塊 導(dǎo) 板 圖 1-3 圖 1-4 二者各有優(yōu)缺點： 纏繞式主要用于方管的彎曲其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而滾彎式主要用于圓管彎曲也可用于 方管彎曲但沒有纏繞式好，但結(jié)構(gòu)簡單。故本彎管機采用滾彎式。 彎管的步驟大致是： 1.留出第 1 段直線段長度，并夾緊管子。 2.彎曲。 3.松開夾緊塊，取出管子，使模具復(fù)位。按管形標(biāo)準(zhǔn)樣件在檢驗夾具上檢查管 形，并校正。 4.重復(fù)第 1 步，直至彎完管子為止。 第二章 彎管機設(shè)計 2.1 工件工藝分析 此工作件采用的直徑為 30mm,厚為 2mm 的無縫鋼管做為彎管件，材料為 10 號 鋼，其最小彎曲半徑為 60mm,而彎曲件的彎曲半徑為 100mm，固其符合加工工藝性。 彎管件要求不能有裂紋，不能有過大的外凸,不能有皺紋。其工件如圖 2-1,2-1.1。 圖 2-1 圖 2-1.1 2.2 計算彎曲力矩 由彎管力矩公式 由于彎管時彎曲半徑越小所用的力矩越大，故以鋼管在最小 半徑彎曲時的力矩來做為管的彎曲彎力矩。其式如下 2-1 (2-1) 2384bsrttrM 其中 為彈性應(yīng)力s r 為管材內(nèi)徑 t 為管材壁厚 為屈服應(yīng)力b 為中性層的彎曲半徑 =2420 Nm 238*364*082695M 2.3 電機選取 由經(jīng)驗選取彎管機的彎管速度為 8r/min 則有 P=M* = 2 KW (2-2)8*23460 由工作功率為 2KW 所以電機功率 P= (2-3)41235P工 、 、 、 、 分別為帶傳動、蝸輪傳動、聯(lián)軸器、齒輪、軸承的傳動效12345 率。取 =0.96、 =0.9、 =0.99、 =0.97、 =0.98 則2345 P= =2.5 KW20.96*.0.97*8 由于彎管機需要彎多種型式的鋼型，固選用較大功率的電機以使彎管機能夠適 用更大的彎曲范圍，又由于彎曲機需要固有制動功能故選用配有制動功能的電機， 且電機正反的頻率過大，所以電機轉(zhuǎn)速不宜過大，現(xiàn)取電機的轉(zhuǎn)速為 960r/min 為宜。 故選用電機的型號為 YEP132S-6，其基本性能如表 12.1 表 2.1YEP132-6 的主要性能參數(shù) 滿載時型號 功率 轉(zhuǎn)速 電流 效率 功率因數(shù) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 矩 最大轉(zhuǎn) 達(dá)矩 靜制動轉(zhuǎn)達(dá) 矩不小于 空載制動時 間不大于 噪聲 YEP132S-6 3KW 960r/min 8.8A 77% 0.67 2.2 2.2 294Nm 04/s 71/db 電機的主要安裝尺寸如下 AG H FILE C B1 4089 38 47 5 80 28 0 21 6 315 132 D 圖 2-2 表 12.2 電機的安裝尺寸 單位（mm） 型號 A B C D E F G H I L YEP-132S-6 280 140 89 38 80 315 216 132 210 515 2.4 傳動比的計算與各傳動裝置的運動與參數(shù) 由電機轉(zhuǎn)速 N1=960r/min ，而彎管機的速度初擬為 N5 =8r/min 所以 總傳動比 =N1/N5=120i總 由皮帶輪的傳動比為 14 所以取皮帶輪的傳動比 =2.5，由于單付齒輪的傳動1i 比為 18 。便擬定取齒輪傳動比 =3,則蝸輪蝸桿的傳動比 =16,蝸輪的傳動比不大3i 2 這有利于提高蝸輪的壽命。 為進(jìn)行傳動件的設(shè)計計算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（或功率）。 如將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為 1 軸、2 軸以及 , , 為相鄰兩軸間的傳動比；1i2 ， 為相鄰兩軸間的傳動效率；0 P1，P 2 為各軸的輸入功率（Kw）； T1 ,T2 為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（Nm）； N1 ,N2 為各軸的轉(zhuǎn)速（r/min）； （1） 各軸轉(zhuǎn)速 電機軸轉(zhuǎn)速 Nm=960 r/min 蝸輪小軸端 N1= = =384 r/min （2-4）0i962.5 蝸輪大軸端 N2= = =24 r/min1i384 小齒輪轉(zhuǎn)速 N3= N2=24 r/min 大齒輪轉(zhuǎn)速 N4= = =8 r/min32i 工作臺轉(zhuǎn)速 N5= N4=8 r/min （2） 各軸的輸入功率 電機輸出功率 P0=3KW 蝸輪小軸輸入功率 P1= P0* =3* =3*0.96=2.88KW （2-1 5） 蝸輪大軸輸入功率 P 2= P1 = P1* =2.88*0.9=2.59KW2 齒輪小軸輸入功率 P 3= P2* = P2* =2.59*0.99=2.56KW33 齒輪大軸輸入功率 P 4= P3 = P3* =2.56*0.972=2.41KW44 工作臺輸入功率 = P4* = P4* * =2.41*0.972*0.98=2.22KW工 525 （3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電機輸出轉(zhuǎn)矩 =9550* =9500* =29.84 Nm （2-0T0mN396 6） 蝸輪小軸輸入轉(zhuǎn)矩 = * * =29.84*2.5*0.96=71.62 Nm10i1 蝸輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩 = * * =71.62*16*0.9=1031.27 Nm2T2 齒輪小軸輸入轉(zhuǎn)矩 = * =1031.27*0.99=1020.96 Nm33 齒輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩 = * * =1020.96*3*0.972=2881.86 Nm424i 工作臺輸入轉(zhuǎn)矩 = * * =2881.86*0.972*0.98=2657.31 Nm5T5 2.5 皮帶輪與皮帶的計算與選擇 由電機轉(zhuǎn)速與功率，確定了采用普通 A 型皮帶作為傳動帶。 由 A 型帶的小帶輪最小直徑為 70mm，故定小帶輪直徑為 =100mm1d 皮帶速度驗算 = =5.03 （2-7）106*dn3.4*0961 所以 5 .02 帶的根數(shù) z= (2-11)LPK帶 帶 其中取 =00.97KWP帶 =0.11KW帶 =0.96K =0.99L 可得 z= =2.9230.971*0.96 取 z=3 2.6 蝸輪蝸桿減速箱的計算與選擇 因為蝸輪蝸桿的安裝為蝸桿在蝸輪的側(cè)面所以選用 CWS 型的蝸輪蝸桿減速器， 又因為 蝸輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩 =1031.27 Nm2T 蝸輪小軸輸入功率 P1=2.88 KW 傳動比 =16i 所以選用蝸輪蝸桿的型號為 1 CWS-125 JB/T 7935 其基本性能如表 2-2 表 12-2 蝸輪減速器的主要友參數(shù) 型號 公稱傳動比 轉(zhuǎn)速 中心距 額定輸入功率 額定輸出轉(zhuǎn)矩 CWS-125 16 750r/min 125mm 7.781KW 1400 Nm 2.7 聯(lián)軸器的計算與選擇 由于此聯(lián)軸器承受的力矩相對較大，且顧及性價比軸孔徑的配合關(guān)系且彈性柱 銷齒式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，不需用專用的加工設(shè)備，工作是不需潤滑， 維修方便，更換易損件容易迅速，費用低，因此選用彈性柱銷齒式聯(lián)軸器。 由于 =1020.96 Nm3T 且蝸輪蝸桿的蝸輪軸徑為 55mm 故選用 ZL4 聯(lián)軸器， 其型號為 ZL4 GB5015198515284YBXJD 其主要尺寸及參數(shù)如表 2-3 表 12-3 聯(lián)軸器的主要參數(shù) 未標(biāo)單位（mm） 型號 許用轉(zhuǎn) 矩 Nm 許用轉(zhuǎn) 速 r/min 軸孔直徑 軸孔長度 外徑 凸圓 厚度 轉(zhuǎn)動慣量 (kgm2) 重量 (Kg) ZL4 1600 4000 40,45,50,55 112 84 158 89 0.046 14.8 2.8 軸承的選擇 由于彎管機需要一個平穩(wěn)的平臺且軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故不 能選用深溝滾子軸承。且軸承受力不大，轉(zhuǎn)速也較低，故可選用圓錐滾子軸承，且 可選取外徑較小的以使空間更緊湊和降低成本。選用 32912 和 32918 二種圓錐軸承。 其主要參數(shù)及基本尺寸如表 2-4 表 12-4 軸承的主要參數(shù) 未注單位 （mm） 型號 小徑 外徑 厚度 內(nèi)圈厚度 外圈厚度 額定載荷 極限轉(zhuǎn)速 重量 32912 60 85 17 16 14 34.5KN 4000r/min 0.24kg 32918 90 125 23 22 19 77.8KN 3200r/min 0.79kg 2.9 軸的初步計算與設(shè)計及校核 初步計算軸徑 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 (2-12)3*PdAn P 為軸所傳遞的功率， KW 為軸的轉(zhuǎn)速，r/min A 由軸的許用切應(yīng)力所確定的系數(shù)，其值可取 A=10326 現(xiàn)在取 A=115 則 =54.54 mm342.561*d 取 =55mm4 則 =77.09mm352.1*8d 取 =85 mm5 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，故在軸與聯(lián)軸器相接間需制出一個軸肩，由 于半聯(lián)軸器的連接長度為 L=84mm 又因軸段長度比 L 要短些故取 L1 為 82mm，且軸徑 與半聯(lián)軸器直徑一樣取 d1=55mm。軸肩后卻是齒輪段，于是軸承的關(guān)系故取 d2 為 60mm，取軸承端蓋的總厚度為 42mm（由箱體及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定） 。根據(jù)軸 承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面 間的距離 L2=10mm，由于軸承是由軸承座支撐住的，故取軸承座的高厚為 25mm，取 齒輪與軸承座之間的距離為 15mm 由于齒輪的寬度為 175mm，齒輪左端需制出一個軸 肩，由齒輪與軸承座之間的距離為 15mm 且軸承座與軸承之間的距離相差為 8mm，則 此軸肩的長度為 23mm，又因為軸承的厚度為 17mm 則軸肩之至左端要比軸承的厚度 要長一點，取 18mm，其直徑為 60mm。 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。查得鍵的截面為 b*h=18*11 鍵槽用鍵槽刀加工，長為 160mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故 選擇齒輪輪轂與軸的配合為 H7/n6；同樣，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為 16mm*10mm*70mm，半聯(lián)軸器的配合為 H7/k6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配 合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 n6。取軸端倒角為 2*450。 軸上載荷的計算與軸的校核 3102.96TNm = =4861 N (2-13)5tFd 3*.104 =1794 N (2-14) 0tantan24861*coscos9.7rF =830.9 N (2-15)0tta 由軸的結(jié)構(gòu)尺寸及安裝條件可知，作為得支梁的軸的支承跨距 a=221 mm，從軸 的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩各扭矩圖中可以看出截面 C 是危險截面。現(xiàn)將計算出的截面 C 處 的 、 、 的值如表 2-5HMV 表 2-5 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F =2430.5N =2430.5N1N2NHF=1005.7N =794 N1NF2VF 彎矩 M =268570 N/mmH =111129 N/mm =87734N/mmVM 總彎矩 =290653 N/mm =282536 N/mm12 扭矩 T =1 020 960N/mm3 軸的彎矩圖: 圖 2-4 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面 C）的 強度。則由 = =31.39Mpa (2-16) 2213caMTW2239065.*1096 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，可得 =60Mpa 因此 ，故1ca1 安全 故小軸的結(jié)構(gòu)尺寸如圖 2-5 圖 2-5 由于大軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算大部分與小軸類同。故在此，類同的省略，且經(jīng)驗 算此軸也為安全軸。 由于軸不是與半聯(lián)軸器相連，而是與工作臺即彎曲模。由于轉(zhuǎn)矩較大且要求工 作臺要較為平穩(wěn)及誤差小，由此軸與彎曲模的連接采用矩形花鍵連接。 由靜聯(lián)接有 (2-17) 32*10pmTpzhld 對矩形花鍵進(jìn)行驗算。 載荷分配不均系數(shù)，與齒數(shù)多少有關(guān)，一般取 =0.70.8，現(xiàn)取 =0.8 花鍵的齒數(shù) =8z 花鍵齒側(cè)面工作高度 = h2Dd =3mm (2-18)68 齒的工作長度 =80mml 花鍵平均直徑 = md2 = =60mm (2-19)68 故有 =56.77Mpa =100140Mpa (2-20)p32*57100. p 故此矩形花鍵安全 另外，為了緊固彎曲模在軸上，從而在軸端鉆了螺紋孔，其規(guī)格為 M12-深 30mm，軸的主要尺寸及其結(jié)構(gòu)如下圖 2-6 圖 2-6 2.10 齒輪的計算與設(shè)計 由于齒輪傳動只有一對，為利于機器的平穩(wěn)，壽命及制造方便，故選用直齒齒 輪傳動。此機器為一般工作機器，速度不高故選用 7 級精度采用鍛造制造。材料選 擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS 按齒面接角強度設(shè)計 (2-21) 21312.*tEtdHKTZid 式中 取載荷系數(shù) =1.3tK 取小齒輪傳遞的傳矩 =1020.96 Nm1T 取齒寬系數(shù) =1d 查得材料的彈性影響系數(shù) =189.8MPaEZ1/2MPa 大齒輪的接觸疲勞強度極限 =550Mpa； 小齒輪的接觸疲勞強度極限2 =600Mpa1 各取值代入公式 則得 13.9 mm1td 由于小齒輪直徑為 55mm 而為了達(dá)到 2*t1d 故取 =140mm1t 所以齒輪中心矩 = =280 mm (2-22)12tdai403 初步定 =280 一般 =17 30， = 初選 =23， = ，則 = =691z0851z02zi1 則 m= = =5.99 (2-23)12cosa*8cos369 取 m=6 則 = = 91.9 (2-24)12zcosam0*8cos16 取 =9212 則按 = 可得 =23 , =692zi1zz 則 = = (2-25)12cosa09.7 則小齒輪 = =140.00 mm1tdsmz 大齒輪 =420.00 mm2tco 則齒厚 =1.2*140=168 mm1dtb 取大齒輪厚 =170mm2 則小齒輪厚取 =175mm1 驗算齒輪,由 = = *103=14571 N (2-26)tF31tTd*02.964 =83.26N/mm100N/mm 合適 (2-27)2AtKFb 大、小齒輪的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 2-7，2-8 圖 2-7 大齒輪 圖 2-8 小齒輪 2.11 大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計 考慮到綜合性能故都采用 45 號鋼，由于軸主要是由鋼板支撐，但由于鋼板不能 選用太厚，而軸承的厚度又是過厚故采用加入軸承座用螺釘緊固于鋼板從而來支持 軸承，從而支持軸，這樣較于用軸承套焊接于鋼板上或是用超厚鋼板來支持軸與軸 承大大的降低了成本，同時也便于安裝和維修。由于受力不大所以采用四根 M10 的 內(nèi)六角螺釘來緊固軸的前后端蓋及軸承承座，已經(jīng)足夠支撐。 它的的結(jié)構(gòu)及尺寸圖 2-9，2-10，2-11，2-12，2-13，2-14 圖 2-9 大軸前端蓋 圖 2-10 大軸后端蓋 圖 2-11 大軸承座 圖 2-12 小軸承座 圖 2-13 小軸后端蓋 圖 2-14 小軸前端蓋 2.12 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于軸套的厚度 s 在 0.5d2.0d 之間 小軸軸徑為 60mm 故取小軸的軸套厚度為 6mm 大軸軸徑為 90mm 故取大軸的軸套厚度為 8mm 軸套的材料為 45 鋼，為能與軸與軸承之間的更好，更耐久的配合，故把軸套進(jìn)行調(diào) 質(zhì)處理，軸套的結(jié)構(gòu)其尺寸如圖 2-15，2-16 圖 2-15 大軸軸套 圖 2-16 小軸軸套 2.13 蓋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 由于在蓋板上需裝好多零件，如行程開關(guān)，擋料架，大小齒輪軸的端蓋以及用于 安裝定位的孔。故蓋板采用厚度為 20mm 是 45 鋼。此蓋板的長與度主要是由電機與 蝸輪蝸桿所占的空間位置所取定的，由于 電機與蝸輪蝸桿的中心距 a=519.6mm 大飛輪的分度圓直徑為 d 2=250mm 電機的安裝地腳寬為 L 1=280mm 取壁至電機腳的空間長度 L 0=90mm 取壁到大飛輪的空間長度 L2=110mm 壁厚取 b1=10mm 又因蓋板要比壁凸出以便于與壁配合 b0=10mm 故蓋板長度 L=2* b0 +2*b1+ +L2 +L0 + L1/2 +d2/2+ a=1024.6mm 取 L=1025mm 蓋板的寬厚主要跟大齒輪的位置及電機各自的相互空間位置有關(guān) 取齒輪端到壁的距離 B 1=100mm 齒輪另一端到壁的距離 B 2=160 同大齒輪的 d5=420mm 則 B=B 1+B2+d5=100+160+420=680mm 則得蓋板尺寸車 B*L*h=680*1025*20(mm) 結(jié)合其它結(jié)構(gòu)需要，故其結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 2-16 圖 2-16 2.14 機身的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 由于機身支撐了整套機器的零件，故機身采用厚鋼板及鋼管焊接而成，由于機 器重且機器性能要求平穩(wěn)，故用地腳螺釘來緊固機器以減少機器的振動， 腳板采用 45 鋼厚 10mm，尺寸為 B*L*h=80*120*10（mm）用四個腳來支撐機器。 支撐鋼管采用 20 號方管鋼。型號為 60*60*4 地腳高度取 h1=80mm 采用 45 號厚為 20mm 的鋼板來作為底板支撐電機與蝸輪蝸桿減速箱?？紤]中板 與與底板是距離過及支撐齒輪的問題，故在兩側(cè)多加二個鋼板以增加機身的強度。 側(cè)板的尺寸 B*L*h= 487*540*20(mm)，且在二側(cè)有碟結(jié)配合后用薄鐵板把前后面給 圍住。 蓋板與中板之間是齒輪的箱體機構(gòu)，四邊都采用 45 號鋼，厚度為 20mm 的鋼板 與 20 號鋼方管焊接而成，為讓機身與蓋板容易裝拆，以便齒輪箱內(nèi)各零件容易裝拆 與維修，故采用蓋板與機身用螺釘連接。采用四個螺釘連接。在方管上焊接一塊 45 號鋼厚為 20mm 的小鋼板，尺寸 B*L*h=80*80*20(mm) 機身的基本尺寸及其結(jié)構(gòu)如圖 2-17 圖 2-17 2.15 彎管機的主要參數(shù) 電 源：380V-50Hz 三相交流電 電機功率：3KW 外形尺寸：B*L*H=680*1025*1060 最大彎曲力矩：2657N*m 彎曲半徑范圍：R80R300 最大彎曲角度：200 0 彎曲速度：8r/min 整機重量：大約 M=300kg 第三章 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 擋料架在彎管機上的作用主要是用來擋彎曲鋼管時的反力，同時也具有定位的 作用。 有如同夾具一般。 由于本彎管機是采用滾彎式的彎管原理，故鋼管與擋料輪的接觸面較不大，故 擋料輪的硬度不能比鋼管的硬，故采用黃銅作為擋料輪的材料。 擋料輪的結(jié)構(gòu)主要由擋料輪、擋料軸、擋料輪架、軸承、鍵、軸蓋、擋料座、 螺紋桿、手輪等一些組成。 結(jié)構(gòu)設(shè)計上，由于彎管時不同型號的彎曲半徑相差可能會很大，但由于 單純在 擋料輪架的調(diào)整來調(diào)整彎曲半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，故采用擋料架具有不同的定位安裝位置， 以增加擋料架與彎曲模的調(diào)整范圍。設(shè)計了在擋料架上的調(diào)范圍為 50mm 而在位置調(diào) 整的范圍可達(dá) 100mm。故總調(diào)整范圍有 150mm。 鎖緊螺紋采用自鎖螺紋，用手輪鎖緊。滾輪主要由軸支持再結(jié)合二個滾子軸承 而裝于擋料輪架上，這樣滾輪滾動時的滾動摩擦小有利于提高彎管的合格率。 采用普通黃銅 H62 材料作為其直徑 D=100mm 高度 H=60mm 擋料軸采用 45 號鋼軸徑 D 1=20mm 擋料輪架采用 45 號鋼尺寸為 B*L*h=80*84*100(mm) 軸承采用深溝滾子軸承 B*D*d=7*32*20 鍵采用 45 號鋼其尺寸為 B*L*h=4*6*40（mm） 擋料座采用 45 號鋼其尺寸為 B*L*h=100*190*95(mm) 螺紋桿采用 45 號鋼其尺寸為 d*L=16*145(mm) 手輪的尺寸為 d*D=12*100(mm) 軸蓋采用 45 號鋼其尺寸為 D*H=56*20（mm） 擋料架的主要尺寸及結(jié)構(gòu)如圖 3-1 圖 3-1 第四章 用電器選擇與電路 4.1 各用電器的選擇與電路設(shè)計 由于此彎管機采用的是半自動的形式，故采用二個行程開關(guān)和二個交流接觸電 器等組成其電路。由于電機的功率為 3KW 且電壓為 380Vh 頻率為 50Hz 的交流電。 故選用行程開關(guān)的型號 1LX19-131(B)， 接觸器型選用 1CJ-16，2 常閉 2 常開，其工作功率為 4KW。 按鈕使用普通型平鈕二個，型號 1為 LA101P-P。 電源開關(guān)選用 LW8 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)型號 1為 AC21，其工作功率為 3.8KW。 短路保護(hù)熔斷器選用 1RL6-25 其額定功率為 4KW。 過載保護(hù)采用 1JRS1-25/F 系列熱繼電器 JRS1-25/F 其控制功率為 380*3=1124W,因 為有二根線所以總功率為 1124*3=3372W 故合適。 電源線采用 1BV4（B）即常用銅芯聚氯乙烯絕緣電線 4 平方毫米的銅線線芯結(jié) 構(gòu)為 7*0.85。其額定電壓為 600V 其電路設(shè)計如下 圖 4-1 其工作過程，電源線接上，把電源打開，此時電機是不通電的。當(dāng)按下 SB1 時 接觸器 KM1 線圈得電，此時三對主觸頭閉合,一個常開開關(guān) KM1 閉合通電，而另一 個常閉開關(guān) KM1 則打開斷電，且此時電機正轉(zhuǎn)，進(jìn)行彎曲工作，當(dāng)彎曲到定角度時 （此角度由彎曲角度的大小而調(diào)整）碰到了行程開關(guān) X1,則接觸器 KM1 線圈斷電, 三對主觸頭斷開,一個常開開關(guān) KM1 斷開 ,即電機斷電，由于電機是旁磁制動電機, 故電機很快停止運轉(zhuǎn)，常閉開關(guān)閉合。此時彎曲過程已經(jīng)完成，之后按下 SB2,則接 觸器 KM2 線圈得電，此時三對主觸頭閉合,一個常開開關(guān) KM2 閉合通電，而另一個 常閉開關(guān) KM2 則打開斷電,此時電機反轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)回到初始位置時由于碰到了行程開 關(guān) X2,則接觸器 KM2 線圈斷電，三對主觸頭斷開，一個常開開關(guān) KM2 斷開，電機 停止。 當(dāng)再次按下 SB1 時，則得反復(fù)工作。 其中電路中設(shè)有過載保護(hù)、短路保護(hù)。 當(dāng)在工作中時，電路中具有自鎖功能，因而不用怕操作者不小心按錯鍵而出事 故。但當(dāng)工作中出現(xiàn)意外時，只要轉(zhuǎn)動電源開關(guān)，把電源開關(guān)斷開即可使電機停轉(zhuǎn)， 之后處理意外后轉(zhuǎn)動電源開關(guān)使電源通電便可繼續(xù)進(jìn)行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)進(jìn)行工作。 操作過程及其分析設(shè)鋼管所需的成形角為 ，彎曲模設(shè)置的旋轉(zhuǎn)角為 ，剎車 后的空行程角為 ，鋼管回彈角為 ，那么 + - 。由公式得，當(dāng) ， 很小時 = 據(jù)此先將彎曲模下的調(diào)角桿按要求在轉(zhuǎn)盤刻度上調(diào)至接近所需的 角，然后將 方鋼穿過彎曲模的上下底板，使用注銷、固定塊將鋼管固定下來。轉(zhuǎn)動擋料架的手 柄，使擋料架的浚住頂住鋼管。按下正轉(zhuǎn)開關(guān) SB1，彎曲模工作。通過試彎 1 一 2 次后，設(shè)定一個準(zhǔn)確的 角，以后即可作批量生產(chǎn)。在電機正轉(zhuǎn)停后，取出鋼管， 再啟動反轉(zhuǎn)開關(guān)彎曲彎回復(fù)到原位。 由回彈系數(shù) K = （4-1）0 由于材料是 10 鋼，且彎曲半徑為 R=100mm，管厚 t=2mm 則 = =25*2Rt1 故其回彈系數(shù) K=0.97 剛 = = = 0K9.703. 故回彈角 =3.70 由于電動機采用旁磁制動方式剎車，故回空行程角很小或是約等于 0 所以彎曲模的轉(zhuǎn)角 = - + =93.70 設(shè)計總結(jié) 近兩個月的畢業(yè)設(shè)計終于結(jié)束了，通過這些天的設(shè)計學(xué)習(xí)，自己的專業(yè)知識和 獨立思考問題的能力有了很大的提高，對我走向社會從事專業(yè)工作有著深遠(yuǎn)的影響。 現(xiàn)在就談?wù)剬Ρ敬萎厴I(yè)設(shè)計過程中的認(rèn)識和體會。 首先，我學(xué)會了查閱資料和獨立思考。我的課題是自動彎管機裝置及其電器設(shè) 計。當(dāng)開始拿到畢業(yè)設(shè)計題目時，心里面是一片迷茫，不知從何入手，甚至連彎管 機是什么樣的都不知道，幸好在黃老師的指導(dǎo)下及時理清了頭緒，避免了走很多的 彎路。認(rèn)真翻閱相關(guān)資料如機械設(shè)計手冊 ，自動彎管機的設(shè)計與鋼筋彎曲機的改 進(jìn)論文與書籍等，我開始了自己的設(shè)計思想，確定了自己的設(shè)計方案。我的課題除 了彎管機的結(jié)構(gòu)的設(shè)計之外，還有其控制電路設(shè)計。 由于，彎管機的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且零件較多但由于論文上已有一定的結(jié)構(gòu)模型，故 我憑著模型以及黃老師對我的講解，我慢慢的認(rèn)清了彎管機的全部結(jié)構(gòu)，故我對我 自己的一些想法與應(yīng)用思想都設(shè)計到彎管機中去，把原有的模型做適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。使 結(jié)構(gòu)更合乎生產(chǎn)安裝以及多樣化使用的要求。每一個設(shè)計都是一個創(chuàng)新、完善的過 程。在設(shè)計過程中運用所掌握的知識，發(fā)揮自己的想象力，完美原有的結(jié)構(gòu)。這個 過程也是一個學(xué)習(xí)的過程。 其次，認(rèn)識到實踐的重要性。這次設(shè)計我做了很多重復(fù)工作、無用功，但是這 些重復(fù)工作和無用功積累了設(shè)計經(jīng)驗。同時也認(rèn)識到設(shè)計不能只在腦子里想其結(jié)構(gòu)、 原理，必須進(jìn)行實際操作。另外，也應(yīng)從多個角度來思考問題的所在，嘗試其它的 方法，以求找到最佳方法，因為即使想的很完美，但到實際的設(shè)計時會遇到很多想 不到的實際問題。 在設(shè)計的過程中，也出現(xiàn)了一些客觀不足的問題，就是彎管機的、以及各種標(biāo) 準(zhǔn)件如蝸輪減速器，接觸器等沒有親眼見過不知道其具體大小與工作情況，只能憑 著手冊的說明而想像，彎管力矩的計算方法也沒有一條統(tǒng)一的式的，只能憑著經(jīng)驗 式子來進(jìn)行計算，其次由于條件不足缺乏實驗性，等等多種原因使我的設(shè)計是沒有 完全的根據(jù)實際的情況來作合適、客觀地修改，而做出來的，難免有些缺點和不足， 由于諸多原因，本次設(shè)計存在一些不足和有待改善的地方，希望老師能夠提出寶貴 修改意見。 最后，衷心感謝黃開有老師對我的悉心指導(dǎo)，使我在大學(xué)里最后一段時間里學(xué) 習(xí)到了很多有用的東西。 參考文獻(xiàn) 1. 徐灝，機械設(shè)計手冊.第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2001，9 2. 濮良貴、紀(jì)名剛，機械設(shè)計. 第七版.北京：高等教育出版社，2001，6 3. 羅圣國、李平林、張立乃，機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書. 第二版.北京：高 等教育出版社，2001，4 4. 王光銓，機床電力拖動與控制.北京：機械工業(yè)出版社，2001，7 5. 曾紀(jì)進(jìn)，自動彎管機與鋼筋管曲機的改進(jìn).廣州：輕工機械， 1998 6. 劉江南 郭克希, 機械設(shè)計基礎(chǔ). 湖南大學(xué)出版社,2005 7. 梁景凱, 機電一體化技術(shù)與系統(tǒng). 機械工業(yè)出版社,1999 8. 成大先. 機械設(shè)計圖冊(第 5 卷)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000 9. 東北工學(xué)院. 機械零件零件設(shè)計手冊M.北京: 冶金工業(yè)出版社,1979 10. 李維榮.標(biāo)準(zhǔn)緊固件實用手冊M.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001 11. 劉鴻文. 材料力學(xué)M.北京：高等教育出版社，1992.9 12. 鄒慧君. 機械原理課程設(shè)計手冊M.北京：高等教育出版社， 1998 摘要 Abstract 第一章 概述 1.1 管材彎曲加工的種類及技術(shù)現(xiàn)狀 1.2 模彎曲 1.3 彎管機彎管要求和工藝分析 1.4 常用的先進(jìn)彎管設(shè)備 1.4.1 機械傳動式彎管機 1.4.2 多功能彎管機 1.4.3 數(shù)控彎管機 1.4.4 中頻感應(yīng)彎管機 1.5 國內(nèi)外電動彎管機發(fā)展概況 1.6 論文背景及內(nèi)容 第二章 電動銅管彎管機基本原理及組成 2.1 電動銅管彎管機工作原理 2.2 電動銅管彎管機加工的特點 2.3 電動銅管彎管機的組成 2.3.1 機械部分 2.4電動銅管彎管機參數(shù)及特點 2.5 小結(jié) 第三章 電動銅管彎管機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 機械設(shè)計思想 3.2 機械結(jié)構(gòu)整體構(gòu)思 3.3 機械結(jié)構(gòu)具體設(shè)計 3.3.1 模具設(shè)計 3.3.2 彎曲模的設(shè)計 3.3.3 夾緊口的計算 3.3.4 隨動模的設(shè)計 3.3.5 管材彎曲力矩的計算 3.3.6 所需彎管機驅(qū)動力矩的計算 3.3.7 電動銅管彎管機總體裝配圖 3.4 小結(jié) 第四章 電動銅管彎管機傳動機構(gòu)的設(shè)計 4.1行星齒輪減速機構(gòu)設(shè)計 4.1.1已知條件 4.2選取齒輪的傳動類型和傳動簡圖 4.3行星輪傳動比以及配齒計算 4.4選輸入端定齒輪精度等級、材料 4.5按齒面接觸強度設(shè)計 4.4 小結(jié) 第五章 軸的設(shè)計 5.1 計算作用在軸上的力 5.2 計算支力和彎矩 5.3 截面校核 5.4 小結(jié) 第六章 軸承的選擇 第七章 增力機構(gòu)的設(shè)計 第八章 減速機構(gòu)箱體的設(shè)計 第九章 底座的設(shè)計 總結(jié) 參考文獻(xiàn) 致謝 摘要 Abstract 第一章 概述 1.1 管材彎曲加工的種類及技術(shù)現(xiàn)狀 管材的彎曲加工，在金屬結(jié)構(gòu)、農(nóng)牧機械、工程機械、動力機械以及鍋爐、石油化工、輕工、管道工程、航空航天等工業(yè)部門，占有十分重要的地位。用管材制造的彎曲管件，無論是平面彎曲件，還是空間彎曲件，除大量應(yīng)用于氣體、液體的輸送管路外，在金屬結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用也十分廣泛。采用管材彎曲加工管件，除了常用鋼、銅、鋁管外，也在使用各種合金及其他金屬管件作為管坯。 管材彎曲加工與板材彎曲加工相比，雖然從變形性質(zhì)等方面看非常相似，但由于管材空心橫斷面的形狀特點，彎曲加工時不僅易引起橫斷面形狀發(fā)生變化，而且也會使壁厚發(fā)生變化。因此，在彎曲加工方法、需要解決的工藝難點、產(chǎn)品的缺陷形式和防止措施、彎曲用模具（或工具）及設(shè)備等方面，兩者之間存在很大差別。 對管材進(jìn)行彎曲加工，必須在充分考慮管材的橫斷面形狀特點和影響彎曲加工的各種因素的基礎(chǔ)上，注重解決一下工藝問題： 根據(jù)管件的材料種類、精度要求及相對彎曲半徑、相對厚度，選用合適的彎曲加工方法；采用適當(dāng)?shù)氖┘油饬蛲饬氐姆椒安扇”匾墓に嚧胧?，使管件的斷面形狀畸變和壁厚變化量盡可能?。徊捎玫膹澢＞呒霸O(shè)備盡可能簡單、通用，操作盡可能方便、安全；應(yīng)保證一定的生產(chǎn)率，加工成本盡可能低。 管材彎曲方法頗多。按彎曲方式可分為繞彎、推彎、壓彎和滾彎；按彎曲時加熱與否可分為冷彎和熱彎；按彎曲時有無填充物可分為有芯（填料）彎管和無芯（填料）彎管。有時為滿足管件的特定形狀要求，或為減輕彎曲加工工藝難度，也采用其他的特殊彎管方法，如折皺彎管方法等。 一般來說，對于生產(chǎn)批量不大且具有一定長度的彎管件，在無專用彎管設(shè)備的情況下，可利用簡單的彎管裝置進(jìn)行手工繞彎；而當(dāng)生產(chǎn)批量較大時，應(yīng)在專用彎管設(shè)備上繞彎。對于生產(chǎn)中最為常見的彎管頭，一般均用模具壓彎或推彎。為了提高棺材的可塑性，以便獲得較大的變形程度，通常應(yīng)采用加熱彎曲，例如熱壓彎頭、芯棒式熱推彎頭以及中頻感應(yīng)電熱彎管和火焰加熱彎管等。為了減少彎管截面的畸變，往往需在管內(nèi)充填填料或芯棒后進(jìn)行彎曲。對于曲率半徑要求大的厚壁管件，尤其是要求彎制成環(huán)形或螺旋線形的管件，在生產(chǎn)中采用滾彎成形特別方便。 現(xiàn)將生產(chǎn)中常用的彎管方法歸納如下： 繞彎，是在立式或臥式彎管機上進(jìn)行彎曲加工。根據(jù)其工藝特點，又可分為有芯彎管、無芯彎管和頂壓彎管三種。管材的冷作彎曲加工，大都是采用繞彎方式。另外，在生產(chǎn)中也常利用彎管裝置進(jìn)行手工彎管，它也屬于繞彎方式。由于這類彎管裝置制造成本低，調(diào)節(jié)使用也方便，故適用于沒有專用彎管設(shè)備的小批量生產(chǎn)中。 推彎，是在一般壓力機、液壓機或?qū)Ｓ猛浦茩C上進(jìn)行彎曲加工，主要用于彎制彎頭。根據(jù)推彎工藝特點，又可分為型模式冷推彎管和芯棒式熱推彎管兩種。型模式冷推彎管是在常溫下將管坯壓入帶有彎曲空腔的型模中，從而形成管彎頭。芯棒式熱推彎管是在推力和牛角芯棒阻力的作用下，邊加熱邊推制，使管坯產(chǎn)生周向擴(kuò)展和軸向彎曲變形，從而將較小直徑的管坯推制成較大直徑的彎頭。 壓彎，是最早用于管材彎曲加工的工藝方法，它是在液壓機上利用模具或胎具對管坯進(jìn)行彎曲加工，壓彎方法既可彎制帶直段的管件，又可彎制彎頭。目前，壓彎主要用于壓制彎頭，它在彎頭生產(chǎn)中已獲得廣泛應(yīng)用。 滾彎，是用三個驅(qū)動輥輪對管材進(jìn)行彎曲加工，其滾彎方法及滾彎機工作原理與板材滾彎基本相同，區(qū)別僅在于管材滾彎所用的輥輪具有與彎曲管坯斷面形狀相吻合的工作表面，通過改變輥輪的間隔，就可作任意曲率半徑的彎曲。滾彎方法對彎曲半徑有一定限制，僅適用于曲率半徑要求大的厚壁管件，尤其對彎制環(huán)形或螺旋線形彎管件特別方便。 3.2 設(shè)計要求 （1）銅管Ф22，壁厚1.5mm和，Ф16，壁厚1.2mm； （2）手電鉆功率700~800W，轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)左右/min； （3）銅管彎成90?，大約時間在8~10秒； （4）銅管不能起皺。 根據(jù)設(shè)計要求，計算銅管彎成90?（1/4周），大約時間在8~10秒時的轉(zhuǎn)速。1/4周8~10秒，1周為： 4×(8~10）=（32~40）秒/每周 x轉(zhuǎn)/分=x轉(zhuǎn)/60秒=1轉(zhuǎn)/(32~40）秒 x = 60/(32~40) = (1.875~1.5)轉(zhuǎn)/分 即， 輸入轉(zhuǎn)速：n1=800 r/min 輸出轉(zhuǎn)速：n2=1.875~1.5 r/min 減速比：i=n1/n2=800/1.875~1.5=(426~533)/1 3.3 電動銅管彎管機機械結(jié)構(gòu)具體設(shè)計 3.3.1模具設(shè)計 模具是彎管過程中的核心結(jié)構(gòu)，好的模具能彎出高質(zhì)量的管件，大大降低廢品的產(chǎn)生，彎管模具主要包括彎曲模、夾緊口、隨動模。 3.3.2彎曲模 當(dāng)所彎管件規(guī)格(管件外徑D、壁厚s、彎曲半徑R、屈服極限σs四項簡稱四要素)確定以后，設(shè)計彎曲模時，一般要考慮管材的回彈因素，以確定模具的彎曲半徑R'： R'=R1+2mσsRxE 式中:R一一管件彎曲半徑(回彈后彎曲半徑); σs一一管件屈服極限，N/mm2; E一一管件彈性模數(shù)，N/mm2 ; Rx一一相對彎曲半徑，Rx=R/D ; m=K1十K0/2Rx, K1為管材截面形狀系數(shù)，K0為鋼材的相對強化系數(shù)。 所得R'直徑圓整后，可作為設(shè)計參數(shù)使用。 通常，為簡便起見，當(dāng)Rx=2~10時.還可按下列經(jīng)驗公式確定: 彎曲合金鋼管時R'=0.94R; 彎曲碳鋼管時R’=(0.96~0.98)R。 當(dāng)Rx≤1.5時，可不考慮回彈因素。 根據(jù)設(shè)計要求管件彎曲半徑R=60mm，所以彎曲模的半徑為58mm。 設(shè)計的彎曲模結(jié)構(gòu)如圖1： 圖1 彎曲模結(jié)構(gòu) 3.3.3夾緊口設(shè)計 管坯一段固定在彎管機底部缺口處 3.3.4隨動模的設(shè)計 隨動模壓緊力大小一般由經(jīng)驗決定，該力過小，易引起管件內(nèi)壁起皺，反之，該力過大，則管件外壁減薄明顯，均影響彎管質(zhì)量，一般經(jīng)試彎管件后，必須將其調(diào)至適當(dāng)狀態(tài)。隨動模如圖2： 圖2 隨動模 隨動模的長度L'不易過大，通常情況下，L'可按下列經(jīng)驗公式計算: L'=2πR360α+1.6D 式中：α——所彎管的最大彎曲角度 由設(shè)計要求，R=60mm，α=120°，大管D=22mm，小管D=16mm分別算得， L’=2π×60×120/360 + 1.6×22≈160mm (大管) L’=2π×60×120/360 + 1.6×16≈150mm (小管) 所以，隨動摩長度分別為160mm和150mm。 3.3.5管材彎曲力矩的計算 管材彎曲力矩的計算是決定彎管機最重要的力能參數(shù)。只有計算出管材的彎曲力矩后，才能確定彎管機所需的驅(qū)動力矩、主傳動軸機構(gòu)各部件結(jié)構(gòu)尺寸、夾緊力大小以及彎管模半徑等一系列參數(shù)。 由于管材彎曲成形過程是一個包括幾何非線性、材料非線性和接觸非線性的復(fù)雜問題，彎曲時的力矩不僅取決于管材的材料性能、斷面形狀與尺寸以及彎曲半徑等基本參數(shù)，同時也與彎曲方法、使用的模具結(jié)構(gòu)等因素有很大的關(guān)系，因此要從理論上精確計算出管材的彎曲力矩是非常難的。大多是利用經(jīng)驗公式進(jìn)行計算。 圖3管材彎曲狀態(tài) 由于彎管機所彎管件是完全對稱且材質(zhì)均勻的空心管件，同時管材彎曲基本上屬于純彎曲。假設(shè)彎曲(如圖3)后變形區(qū)仍為平剖面，卸載前后應(yīng)力中性層在斷面中的位置不變，并通過斷面重心，如圖管材厚度方向上的壓應(yīng)力和圓周方向的變形均忽略不計?？梢圆捎媒?jīng)驗公式計算管材彎曲力矩。 按照下面經(jīng)驗公式，可確定管材的彎曲力矩。 M=W σs W——抗彎截面系數(shù)(mm3)，對圓形管 W= π/32×223×(224-194)/224 = 33434.72/32×(1-（19/22)4)=1044.835×（1-0.5563）=463.593 mm3 σ許= 120MPa，青銅QSn4-3，（12~25）mm，σb≥370MPa, 所以取σs = 185MPa 需要扭矩M =σs×W = 185 N/mm2×463.593 mm3 = 85764.705Nmm =85.765 Nm（銅管Ф16×1.2的為18.75 Nm） 所需力F=185N/mm2×（222-192）×3.14/4=17862.675N （銅管Ф16×1.2的為10316.784N） 所以，M=M1+M2=85.765+18.75=104.515Nm； F=17862.675+10316.784=28179.5N。 3.3.6 所需彎管機驅(qū)動力矩的計算 為防止彎曲件斷面形狀的畸變，新型彎管機采用尖頭式芯棒來支撐管材彎曲變形區(qū)的斷面。但是，由于彎管過程中芯棒與管壁之間的摩擦阻力極大，故芯棒的使用在提高彎制管件質(zhì)量的同時，也使彎管機所需的驅(qū)動力矩大幅度增加。另外，為了防止管子在水平面內(nèi)發(fā)生偏擺而影響繞彎工作的正常進(jìn)行，我們使用了滑槽式壓料裝置(隨動模)，該滑槽與管坯之間也存在摩擦阻力。因此，新型彎管機的驅(qū)動力矩要克服管子彎曲變形的阻抗力矩，即 MT = M + MYM MT——彎管機的驅(qū)動力矩(Nm)； M——管材彎曲力矩(Nm)； MYM——隨動模摩擦力矩（Nm）。 因為芯棒與管壁接觸處的摩擦力受到諸如管材的表面狀態(tài)、芯棒的形狀及位置及壓料力的大小等多重因素的影響，目前還不可能準(zhǔn)確地用計算公式表示出來，在生產(chǎn)中只能進(jìn)行估算。當(dāng)采用移動式滑槽（隨動模）時，壓料摩擦力矩MYM=0.12M；當(dāng)相對壁厚Sx=t/D = 0.068，相對彎曲半徑Rx= 2.73時，芯軸摩擦力矩MXM=1.6M。將它們代入上式，得 MT=M+0.12M =1.12M 將前面的管材彎曲力矩M=372Nm代入上式，得 MT=2.72M=1.12×104.515=117.04Nm 第四章 電動銅管彎管機傳動機構(gòu)的設(shè)計 4.1行星齒輪減速機構(gòu)設(shè)計 4.1.1已知條件 使用功率700-800W，轉(zhuǎn)速800r/min左右的便攜式手電鉆，根據(jù)之前計算，經(jīng)減速器輸出取2r/min。 4.2選取齒輪的傳動類型和傳動簡圖 由于手電鉆轉(zhuǎn)速高，輸入800r/min，經(jīng)過減速器后輸出2r/min進(jìn)行彎管，轉(zhuǎn)速比400:1，而且減速機構(gòu)要小，Ф120×35的體積內(nèi)，所以使用行星齒輪減速機構(gòu)進(jìn)行減速。傳動簡圖如下圖4所示： 圖4 行星齒輪傳動機構(gòu)簡圖 4.3行星輪傳動比以及配齒計算 齒輪1、雙聯(lián)齒輪2-2’、齒輪3和系桿H組成行星齒輪系，有公式： i1H=1-i13H i13H=（-1）2z2z3z1z2’ i1H=ω1ωH=1400 所以取齒輪1齒數(shù)為z1=20,齒輪2齒數(shù)z2=21,齒輪2’齒數(shù)z2’=20，齒輪3齒數(shù)z3=19。 4.4選定輸入端齒輪精度等級、材料 行星齒輪減速器，速度不高，故選用7級精度(GB10095-88) 材料選擇 由《機械設(shè)計（第八版）》表10-1選擇小齒輪材料為 (調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。 4.5按齒面接觸強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式進(jìn)行試算，即 d≥ 2.32 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1） 試選載荷系數(shù) Kt=1.3。 2） 計算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1=9550×0.8/800=9550Nmm 3) 由表10-7可查得取齒寬系數(shù)= 0.4 。 4）由表10-6可查得材料的彈性影響系數(shù) Z= 189.8 MPa 。 5) 齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 = 590 MPa；大齒輪的接觸疲勞強度極限 = 500 MPa 。 6) 接觸疲勞壽命系數(shù) K= 1.05 , K= 1.18 。 7）計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù) S= 1.1，則接觸疲勞許用應(yīng)力為： []= = = 563.13 MPa []= = = 490.91 MPa 8）計算 (a) 試算小齒輪分度圓直徑d，代入[]中較小的值。 d≥ 2.32 ?(1.3×9550/0.4)×（1.05+1）/1×（189/490.91）2 =49.18 mm (b) 計算圓周速度v。 v = = 3.14×49.18×800/60/1000=2.06 m/s (c) 計算齒寬 b。 b = ?? d = 0.4 49.18 = 19.67 mm (d) 計算齒寬與齒高之比 。 模數(shù) m= = 49.18/19 = 2.59mm 齒高 h = 2.25 m = 2.252.59 = 5.83 mm 齒高比 =19.67/5.83 = 3.37 (e) 計算載荷系數(shù)。 K = K K K K 根據(jù)v =2.06m/s ，7級精度,查得動載荷系數(shù) K= 1.05 ；直齒齒輪的齒間載荷分配系數(shù) K= K= 1 ；由表10-2可查得使用系數(shù)K= 1 ；由表10-4用插值法可以查得7級精度、小齒輪由相對支承非對稱布置時，K = 1.056 ；由 = 3.37 ， K = 1.056 查得 K= 1.045 。將各數(shù)值代入上式，載荷系數(shù)為： K = 1 1.05 1 1.056 = 1.1088 (f) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，校正公式如下： d = d 代入數(shù)值可得： d =49.18 = 46.63 mm (g) 計算模數(shù) m m = = 46.63/19= 2.45 mm 4.6按照齒根彎曲強度設(shè)計 彎曲強度的設(shè)計公式為： m ≥ 1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 (a) 由圖10-20c可查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 = 400 MPa ,大齒輪的彎曲疲勞強度=310 MPa ； (b) 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) K= 0.90 , K= 0.95 ； (c) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S = 1.4，則彎曲疲勞許用應(yīng)力為： [] = = = 257.14 MPa [] = = = 210.36 MPa (d) 計算載荷系數(shù) K K = K K K K= 1 × 1.05 × 1 × 1.045 = 1.097 (e) 查取齒形系數(shù)以及應(yīng)力校正系數(shù) 由表10-5查得： 齒形系數(shù) Y = 2.80 Y = 2.41 應(yīng)力校正系數(shù) Y = 1.55 Y = 1.666 (f) 計算大、小齒輪的 并加以比較 = = O.O1688 = = 0.01909 大齒輪的數(shù)值較大。 13