軋輥機課程設(shè)計說明書

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1、 一、工作原理及工藝動作分解 根據(jù)工藝過程，由兩個執(zhí)行機構(gòu)完成：送料機構(gòu)、軋制機構(gòu)。其中必需完成的動作：送料、軋制 送料：采用送料輥連續(xù)運動送料 軋制：由工作輥將鑄坯軋制成一定尺寸的方形、矩形或圓形截面坯料 此軋輥機為垂直四輥軋制，水平軋輥要和豎直軋輥交替工作，避免發(fā)生碰撞，且軋輥嚙入角要足夠小，以免影響送料輥的工作；送料輥采用傳動系統(tǒng)帶動滾輪利用摩擦來工作。 送料輥將坯料送到指定位置，豎直軋輥開始軋制，之后脫離工作行程進(jìn)入返回行程，同時水平軋輥開始進(jìn)入工作行程，依次交替進(jìn)行。 二、設(shè)計方案 方案一 鉸鏈五桿機構(gòu), 出于鉸鏈五桿機構(gòu)是兩自由度機構(gòu)，所以可精確實現(xiàn)要求的任意

2、軌跡，且構(gòu)件尺寸可在很大范圍內(nèi)任選，但需要給兩個主動件，如取連架桿AB、DE為主動件，它們的轉(zhuǎn)角與所要實現(xiàn)的軌跡mm有關(guān)，即與，有關(guān)。通常，要精確實現(xiàn)該兩主動件間的運動關(guān)系是比較麻煩的，如無必要，可用近似方法實現(xiàn)。聯(lián)系兩主動件間運動關(guān)系的機構(gòu)常用齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)等。 方案二： 采用凸輪連桿機構(gòu)，凸輪為主動件，帶動連桿1和推桿4，在設(shè)計此機構(gòu)時，先根據(jù)結(jié)構(gòu)條件選定構(gòu)件1、2及3的尺寸，并設(shè)在構(gòu)件1等速回轉(zhuǎn)的同時，連桿上的M點沿預(yù)定軌跡曲線mm運動，這時構(gòu)件4的運動即可確定，于是可求得構(gòu)件4與構(gòu)件1的運動關(guān)系；然后按此關(guān)系設(shè)計出與構(gòu)件1固連的凸輪輪廓曲線。此設(shè)計雖然比較簡單，但是凸

3、輪輪廓曲線較復(fù)雜，不容易制作，對于技術(shù)要求過高，考慮到生產(chǎn)效率問題，我不打算用此設(shè)計。 方案三 采用四桿機構(gòu)，AB桿為主動件，帶動連桿BC，在設(shè)計此機構(gòu)時，先根據(jù)結(jié)構(gòu)條件選定構(gòu)件AB、BC、CD的尺寸，并設(shè)在構(gòu)件AB等速回轉(zhuǎn)的同時，連桿上的M點沿預(yù)定軌跡曲線mm運動，這時構(gòu)件BC的運動即可確定，于是可求得構(gòu)件CD與構(gòu)件AB的運動關(guān)系；?？蓪崿F(xiàn)復(fù)雜軌跡的設(shè)計要求，可以傳動較大動力，幾何形狀簡單便于加工。但不能準(zhǔn)確實現(xiàn)軌跡，且累計誤差較大：不適于用在高速場合。 總結(jié)：經(jīng)過評定與判斷，我還是覺得方案一較好，以下給出具體設(shè)計。 三、尺寸計算 1、尺寸設(shè)計 （見參考文獻(xiàn)【2】 (

4、德) K. 洛克, K.-H. 莫德勒編著 機械原理分析、綜合、優(yōu)化 北京：機械工業(yè)出版社，2003 第二章 機構(gòu)系統(tǒng)學(xué) 2.6.5四桿機構(gòu)的連桿曲線中圖2.51 曲柄搖桿機構(gòu)不同連桿點K的連桿曲線）根據(jù)M點軌跡選取較接近的圖，查出各桿桿長，具體尺寸如圖 驗證行程速比系數(shù)K >1.2 2、機構(gòu)運動及力的分析 （數(shù)學(xué)模型） （1）運動分析（桿組法） ,,,,, , , , - 16 - M點和E點是一個 （2） 機構(gòu)力的分析 解

5、析法： 如圖4.2.2所示(M是將軋輥的重力和阻力和BCM重力都轉(zhuǎn)移到B點上的力矩) 對于BC桿 對于AB桿（如圖4.2.2）所示 對于CD桿（如圖4.2.3）

6、 圖4.2.2 圖4.2.3 解得： 等效阻力矩 等效轉(zhuǎn)動慣量 其中 ； ； ； 、、為桿AB、桿BCM、桿CM質(zhì)心的速度。 3、 傳動系統(tǒng) 調(diào)整制造誤差引起的軌跡變化或更換軋輥后要求開口度有稍許變化，所選機構(gòu)應(yīng)能便于調(diào)節(jié)軋輥中心的軌跡。 軋輥中心點M的軌跡滿足上圖中的曲線，開口度h應(yīng)大于140mm,咬入角大約為25，坯料的單邊最大壓下量約為50mm，從咬入到平整段結(jié)束的長度約270mm，平

7、整階段長度L約為100mm.。 由于 L≈100mm,生產(chǎn)率為1500mm/min, 所以曲柄轉(zhuǎn)速==15r/min rad/s 又因為，電機轉(zhuǎn)速為1450~1500rpm,取1500rpm 所以，i===100 由于傳動比較大，我們采用了混合輪系作為傳動機構(gòu)，該機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，能傳動大功率的特點。傳動系統(tǒng)如圖 各齒輪齒數(shù)機傳動比計算如下： 各輪齒數(shù)：=26 =50 =18 =94 =18 =35 =88 帶輪直徑：=125mm =200mm 所以傳動比===1.

8、6 對差動輪系來說，有 即 (a) 對定軸輪系來說，有 即 (b) 由于齒輪3’和3為一個構(gòu)件，故 (c) 將(c)式帶入(a)式得 整理后可得 故 嚙入角等的分析 在軋制過程中，軋件要受到向后的推力，為使推力盡量小些，以減輕送料輥的載荷，故要求軋輥與軋件開始接觸時的嚙入角γ盡量小些。γ約取25左右，坯料的單邊最大壓下量約

9、50mm，從咬入到平整段結(jié)束的長度約270mm。如下圖所示：各個量之間的定性分析： 四、原動機的選擇與裝配要求： 1）原動機的選擇 適用性分析： (a)該機構(gòu)需要長時間的連續(xù)轉(zhuǎn)動且具有穩(wěn)定的速度，即要求原動件具有恒定的速度，即需要電機有恒定的轉(zhuǎn)速。 (b)籠型三相異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，易維護(hù)，價格低，壽命長，連續(xù)運行性好。轉(zhuǎn)速受負(fù)載轉(zhuǎn)矩波動影響小，剛好滿足軋輥機構(gòu)的要求。 (c)機構(gòu)設(shè)計要求軋輥中心點M平均速度為v=45mm/s，返回的平均速度為工作行程三倍。兩凸輪設(shè)計時的分度為30度，故凸輪轉(zhuǎn)速n=(30/360)*(45/100)=3/80(r/s)=2.

10、25(r/min) 。 (d)軋輥機構(gòu)對功率的要求較高，故對電動機的輸出轉(zhuǎn)矩要求較高。同時還需考慮變速問題和經(jīng)濟(jì)因素。 結(jié)論：動力選擇三相異步電動機，同步轉(zhuǎn)速 750r/min(8極),50HZ,380V 2）原動機裝配要求 需求分析： (a)必須保證兩連桿同步同速旋轉(zhuǎn)，且連桿轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在2.25r/min左右。 (b)機構(gòu)變速過程對噪聲、軸力等都無特殊要求，故可選取直齒輪變速或變速箱變速。 (c)輸入與輸出的傳動比i=750/2.25 (d)裝配位置有諸多影響因素 結(jié)論：電機軸心位于兩連桿圓心連線的垂直平分線上，兩主動曲柄同軸裝配的兩齒輪齒數(shù)模數(shù)完全相同，且同時與主動軸上

11、齒輪外嚙合。輸入輸出傳動比i=750/2.25，即主動從動輪齒數(shù)比為2.25/750 。 五、運動循環(huán)圖 送料輥 停止 送料 停止 Φ 0 140 180 320 360 鉛垂面軋輥 軋制 平整 空回行程 水平面軋輥 空回行程 軋制 平整 心得體會 機械原理課程設(shè)計接近尾聲，經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我們的課程設(shè)計終于完成了，課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，

12、通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我們今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)． 課程設(shè)計真的有點累．然而，當(dāng)我一著手整理自己的設(shè)計成果，漫漫回味這兩周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消． 雖然這是我剛學(xué)會走完的第一步，也是人生的一點小小的勝利，然而它令我感到自己成熟的許多，另我有了一種”春眠不知曉”的感悟． 通過課程設(shè)計，使我深深體會到，干任何事都必須耐心，細(xì)致．也讓我體會到了合作與雙贏的快樂。 參考文獻(xiàn) (德) K. 洛克, K.-H. 莫德勒編著 機械原理分析、綜合、優(yōu)化 北京：機械工業(yè)出版社 百度文庫