電動(dòng)銅管彎管機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

電動(dòng)銅管彎管機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū),電動(dòng),銅管,彎管,設(shè)計(jì),說(shuō)明書(shū),仿單 任務(wù)書(shū) 課題 來(lái) 源 本課題來(lái)源于企業(yè)工程實(shí)際和對(duì)彎管設(shè)備的需要。彎管機(jī)的種類(lèi)很多，有電動(dòng)的和手動(dòng)的等等。本彎管機(jī)屬于小型電動(dòng)彎管設(shè)備，使用家庭等裝潢等常用的動(dòng)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(dòng)彎管機(jī)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(guò)扁和起褶皺等，而且非常費(fèi)力。因此開(kāi)發(fā)一種家庭室內(nèi)裝潢用小型電動(dòng)彎管機(jī)很有必要。同時(shí)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(wèn)題。該課題需要綜合力學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)和強(qiáng)度、剛度、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等各方面的知識(shí)，實(shí)用性強(qiáng)，可以訓(xùn)練學(xué)生觀察問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。 要 求 技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)： 彎管動(dòng)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(shí)，大約時(shí)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(shí)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(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1.5萬(wàn)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(jī)構(gòu)等，A1圖紙2張； 英文資料翻譯2萬(wàn)個(gè)英文字符。 課 題 主 要 內(nèi) 容 及 進(jìn) 度 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容： 1、分析彎管過(guò)程，分析確定主要技術(shù)規(guī)格 2、擬定總體設(shè)計(jì)方案 3、減速和增力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4、主要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算，強(qiáng)度、剛度校核計(jì)算 進(jìn)度計(jì)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(jì)方案 2011.01.15-2010.03.15 進(jìn)行減速器、離合和增力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制原理圖 2011.03.15-2010.04.05 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、繪制總裝圖 2011.04.05-2010.05.10 主要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制零件工作圖 2011.05.10-2010.05.25 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 2010.05.25-2010.06.06 修改及答辯 以上各項(xiàng)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)（請(qǐng)用鋼筆填寫(xiě)） 電動(dòng)銅管彎管機(jī)設(shè)計(jì) 目 錄 第一章 緒論2 1.1 彎管機(jī)在工業(yè)中的地位和各種彎管機(jī)的性?xún)r(jià)比2 1.2 彎管機(jī)的基本原理與選擇3 第二章 彎管機(jī)的設(shè)計(jì)4 2.1 工件的工藝分析5 2.2 計(jì)算彎曲力矩5 2.3 電機(jī)的選取6 2.4 傳動(dòng)比的計(jì)算與各傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)8 2.5 皮帶與皮帶輪的計(jì)算與選取9 2.6 蝸輪蝸桿減速箱的計(jì)算與選取9 2.7 聯(lián)軸器的計(jì)算與選取10 2.8 軸承的選取10 2.9 軸的初步計(jì)算與設(shè)計(jì)及校核14 2.10 齒輪的計(jì)算與設(shè)計(jì)17 2.11 大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18 2.12 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19 2.13 蓋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算20 2.14 機(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算21 2.15 彎管機(jī)的主要參數(shù)22 第三章 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23 3.1 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)24 設(shè)計(jì)總結(jié)27 參考文獻(xiàn)28 第 1 章 緒 論 1.1 彎管機(jī)在自工工業(yè)中的地位和各種彎管機(jī)的性?xún)r(jià)比： 現(xiàn)今工業(yè)發(fā)達(dá)，無(wú)論是哪一種機(jī)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(jī)、汽車(chē)及其發(fā)動(dòng)機(jī)，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(lái)了不少的困難。對(duì)于許多小企業(yè)，家庭作坊，或者大企業(yè)中需要配管的場(chǎng) 合，如工程機(jī)械上的壓力油管，機(jī)床廠的液壓管道發(fā)動(dòng)機(jī)的油管健身器材的彎管等 等，這些場(chǎng)合可能不需要功能全的彎管機(jī)，且加工的管件的難度不高，簡(jiǎn)易手動(dòng)型 的彎管機(jī)很可能適應(yīng)。這系列彎管機(jī)采用手動(dòng)夾緊，機(jī)械彎曲，機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控 制元件極少，因此價(jià)格上比較容易被用戶(hù)接受。 市面上現(xiàn)有的自動(dòng)彎管機(jī)大多數(shù)是液壓的，數(shù)控的(如圖 1-1,1-2)，也有機(jī)械 傳動(dòng)的，但它們的占地面積較大(長(zhǎng)度在 2.54m 之間)，價(jià)格昂貴(25 萬(wàn)元人民幣 或更多)，然而大多數(shù)用戶(hù)都需求是是小占地面積小價(jià)格便宜使用方便的自動(dòng) 本設(shè)計(jì)便是朝這方面的用途方面設(shè)計(jì)的自動(dòng)彎管機(jī)，設(shè)計(jì)出一種價(jià)格便宜,占地 面積少,使用方便的自動(dòng)彎管機(jī)（長(zhǎng) 0.9M，寬 0.8M，高 1.1M，價(jià)格 9000 元人民幣 左右），并著手對(duì)彎管機(jī)的性能更進(jìn)一步的強(qiáng)化，使其能彎曲不同口徑或不同的鋼 型、采用制動(dòng)電機(jī)以提高彎曲機(jī)的彎曲精度。大大的簡(jiǎn)化了電器控制系統(tǒng)，方便操 作。 液壓彎管機(jī) 1-1 數(shù)控彎管機(jī) 1-2 1.2 彎管機(jī)的基本原理與選擇 彎管機(jī)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(diǎn)： 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(méi)有纏繞式好，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。故本彎管機(jī)采用滾彎式。 彎管的步驟大致是： 1.留出第 1 段直線(xiàn)段長(zhǎng)度，并夾緊管子。 2.彎曲。 3.松開(kāi)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(yàn)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(jī)設(shè)計(jì) 2.1 工件工藝分析 此工作件采用的直徑為 30mm,厚為 2mm 的無(wú)縫鋼管做為彎管件，材料為 10 號(hào) 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(guò)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(jì)算彎曲力矩 由彎管力矩公式 由于彎管時(shí)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(shí)的力矩來(lái)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(jī)選取 由經(jīng)驗(yàn)選取彎管機(jī)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(jī)功率 P= (2-3)41235P工 、 、 、 、 分別為帶傳動(dòng)、蝸輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器、齒輪、軸承的傳動(dòng)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(jī)需要彎多種型式的鋼型，固選用較大功率的電機(jī)以使彎管機(jī)能夠適 用更大的彎曲范圍，又由于彎曲機(jī)需要固有制動(dòng)功能故選用配有制動(dòng)功能的電機(jī)， 且電機(jī)正反的頻率過(guò)大，所以電機(jī)轉(zhuǎn)速不宜過(guò)大，現(xiàn)取電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 960r/min 為宜。 故選用電機(jī)的型號(hào)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(mǎn)載時(shí)型號(hào) 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(dòng)轉(zhuǎn)達(dá) 矩不小于 空載制動(dòng)時(shí) 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(jī)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(jī)的安裝尺寸 單位（mm） 型號(hào) 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(dòng)比的計(jì)算與各傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)與參數(shù) 由電機(jī)轉(zhuǎn)速 N1=960r/min ，而彎管機(jī)的速度初擬為 N5 =8r/min 所以 總傳動(dòng)比 =N1/N5=120i總 由皮帶輪的傳動(dòng)比為 14 所以取皮帶輪的傳動(dòng)比 =2.5，由于單付齒輪的傳動(dòng)1i 比為 18 。便擬定取齒輪傳動(dòng)比 =3,則蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比 =16,蝸輪的傳動(dòng)比不大3i 2 這有利于提高蝸輪的壽命。 為進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（或功率）。 如將傳動(dòng)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(dòng)比；1i2 ， 為相鄰兩軸間的傳動(dòng)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(jī)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(tái)轉(zhuǎn)速 N5= N4=8 r/min （2） 各軸的輸入功率 電機(jī)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(tái)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(jī)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(tái)輸入轉(zhuǎn)矩 = * * =2881.86*0.972*0.98=2657.31 Nm5T5 2.5 皮帶輪與皮帶的計(jì)算與選擇 由電機(jī)轉(zhuǎn)速與功率，確定了采用普通 A 型皮帶作為傳動(dòng)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(yàn)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(jì)算與選擇 因?yàn)槲佪單仐U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?yàn)?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(dòng)比 =16i 所以選用蝸輪蝸桿的型號(hào)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(hào) 公稱(chēng)傳動(dòng)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(jì)算與選擇 由于此聯(lián)軸器承受的力矩相對(duì)較大，且顧及性?xún)r(jià)比軸孔徑的配合關(guān)系且彈性柱 銷(xiāo)齒式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，不需用專(zhuān)用的加工設(shè)備，工作是不需潤(rùn)滑， 維修方便，更換易損件容易迅速，費(fèi)用低，因此選用彈性柱銷(xiāo)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(hào)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(hào) 許用轉(zhuǎn) 矩 Nm 許用轉(zhuǎn) 速 r/min 軸孔直徑 軸孔長(zhǎng)度 外徑 凸圓 厚度 轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)需要一個(gè)平穩(wěn)的平臺(tái)且軸承同時(shí)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(hào) 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(jì)算與設(shè)計(jì)及校核 初步計(jì)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(mǎn)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(gè)軸肩，由 于半聯(lián)軸器的連接長(zhǎng)度為 L=84mm 又因軸段長(zhǎng)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(jì)而定） 。根據(jù)軸 承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)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(gè)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(zhǎng)度為 23mm，又因?yàn)檩S承的厚度為 17mm 則軸肩之至左端要比軸承的厚度 要長(zhǎng)一點(diǎn)，取 18mm，其直徑為 60mm。 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)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(zhǎng)為 160mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)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(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配 合來(lái)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(jì)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(xiǎn)截面。現(xiàn)將計(jì)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(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面 C）的 強(qiáng)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(jì)與計(jì)算大部分與小軸類(lèi)同。故在此，類(lèi)同的省略，且經(jīng)驗(yàn) 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(tái)即彎曲模。由于轉(zhuǎn)矩較大且要求工 作臺(tái)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(duì)矩形花鍵進(jìn)行驗(yàn)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(zhǎng)度 =80mml 花鍵平均直徑 = md2 = =60mm (2-19)68 故有 =56.77Mpa =100140Mpa (2-20)p 32*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(jì)算與設(shè)計(jì) 由于齒輪傳動(dòng)只有一對(duì)，為利于機(jī)器的平穩(wěn)，壽命及制造方便，故選用直齒齒 輪傳動(dòng)。此機(jī)器為一般工作機(jī)器，速度不高故選用 7 級(jí)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(qiáng)度設(shè)計(jì) (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(qiáng)度極限 =550Mpa； 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)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)12zcosam 0*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(yàn)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(jì) 考慮到綜合性能故都采用 45 號(hào)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(guò)厚故采用加入軸承座用螺釘緊固于鋼板從而來(lái)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(lái)支持軸與軸 承大大的降低了成本，同時(shí)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(lái)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(jì) 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(jì)及計(jì)算 由于在蓋板上需裝好多零件，如行程開(kāi)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(zhǎng)與度主要是由電機(jī)與 蝸輪蝸桿所占的空間位置所取定的，由于 電機(jī)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(jī)的安裝地腳寬為 L 1=280mm 取壁至電機(jī)腳的空間長(zhǎng)度 L 0=90mm 取壁到大飛輪的空間長(zhǎng)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(zhǎng)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(jī)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(chē) 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(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 由于機(jī)身支撐了整套機(jī)器的零件，故機(jī)身采用厚鋼板及鋼管焊接而成，由于機(jī) 器重且機(jī)器性能要求平穩(wěn)，故用地腳螺釘來(lái)緊固機(jī)器以減少機(jī)器的振動(dòng)， 腳板采用 45 鋼厚 10mm，尺寸為 B*L*h=80*120*10（mm）用四個(gè)腳來(lái)支撐機(jī)器。 支撐鋼管采用 20 號(hào)方管鋼。型號(hào)為 60*60*4 地腳高度取 h1=80mm 采用 45 號(hào)厚為 20mm 的鋼板來(lái)作為底板支撐電機(jī)與蝸輪蝸桿減速箱?？紤]中板 與與底板是距離過(guò)及支撐齒輪的問(wèn)題，故在兩側(cè)多加二個(gè)鋼板以增加機(jī)身的強(qiáng)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(jī)構(gòu)，四邊都采用 45 號(hào)鋼，厚度為 20mm 的鋼板 與 20 號(hào)鋼方管焊接而成，為讓機(jī)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(jī)身用螺釘連接。采用四個(gè)螺釘連接。在方管上焊接一塊 45 號(hào)鋼厚為 20mm 的小鋼板，尺寸 B*L*h=80*80*20(mm) 機(jī)身的基本尺寸及其結(jié)構(gòu)如圖 2-17 圖 2-17 2.15 彎管機(jī)的主要參數(shù) 電 源：380V-50Hz 三相交流電 電機(jī)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(jī)重量：大約 M=300kg 第三章 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擋料架在彎管機(jī)上的作用主要是用來(lái)?yè)鯊澢摴軙r(shí)的反力，同時(shí)也具有定位的 作用。 有如同夾具一般。 由于本彎管機(jī)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(jì)上，由于彎管時(shí)不同型號(hào)的彎曲半徑相差可能會(huì)很大，但由于 單純?cè)?擋料輪架的調(diào)整來(lái)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(jì)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(gè)滾子軸承 而裝于擋料輪架上，這樣滾輪滾動(dòng)時(shí)的滾動(dòng)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(hào)鋼軸徑 D 1=20mm 擋料輪架采用 45 號(hào)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(hào)鋼其尺寸為 B*L*h=4*6*40（mm） 擋料座采用 45 號(hào)鋼其尺寸為 B*L*h=100*190*95(mm) 螺紋桿采用 45 號(hào)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(hào)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(jì) 由于此彎管機(jī)采用的是半自動(dòng)的形式，故采用二個(gè)行程開(kāi)關(guān)和二個(gè)交流接觸電 器等組成其電路。由于電機(jī)的功率為 3KW 且電壓為 380Vh 頻率為 50Hz 的交流電。 故選用行程開(kāi)關(guān)的型號(hào) 1LX19-131(B)， 接觸器型選用 1CJ-16，2 常閉 2 常開(kāi)，其工作功率為 4KW。 按鈕使用普通型平鈕二個(gè)，型號(hào) 1為 LA101P-P。 電源開(kāi)關(guān)選用 LW8 萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)型號(hào) 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(guò)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(xiàn)所以總功率為 1124*3=3372W 故合適。 電源線(xiàn)采用 1BV4（B）即常用銅芯聚氯乙烯絕緣電線(xiàn) 4 平方毫米的銅線(xiàn)線(xiàn)芯結(jié) 構(gòu)為 7*0.85。其額定電壓為 600V 其電路設(shè)計(jì)如下 圖 4-1 其工作過(guò)程，電源線(xiàn)接上，把電源打開(kāi)，此時(shí)電機(jī)是不通電的。當(dāng)按下 SB1 時(shí) 接觸器 KM1 線(xiàn)圈得電，此時(shí)三對(duì)主觸頭閉合,一個(gè)常開(kāi)開(kāi)關(guān) KM1 閉合通電，而另一 個(gè)常閉開(kāi)關(guān) KM1 則打開(kāi)斷電，且此時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，進(jìn)行彎曲工作，當(dāng)彎曲到定角度時(shí) （此角度由彎曲角度的大小而調(diào)整）碰到了行程開(kāi)關(guān) X1,則接觸器 KM1 線(xiàn)圈斷電, 三對(duì)主觸頭斷開(kāi),一個(gè)常開(kāi)開(kāi)關(guān) KM1 斷開(kāi) ,即電機(jī)斷電，由于電機(jī)是旁磁制動(dòng)電機(jī), 故電機(jī)很快停止運(yùn)轉(zhuǎn)，常閉開(kāi)關(guān)閉合。此時(shí)彎曲過(guò)程已經(jīng)完成，之后按下 SB2,則接 觸器 KM2 線(xiàn)圈得電，此時(shí)三對(duì)主觸頭閉合,一個(gè)常開(kāi)開(kāi)關(guān) KM2 閉合通電，而另一個(gè) 常閉開(kāi)關(guān) KM2 則打開(kāi)斷電,此時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)回到初始位置時(shí)由于碰到了行程開(kāi) 關(guān) X2,則接觸器 KM2 線(xiàn)圈斷電，三對(duì)主觸頭斷開(kāi)，一個(gè)常開(kāi)開(kāi)關(guān) KM2 斷開(kāi)，電機(jī) 停止。 當(dāng)再次按下 SB1 時(shí)，則得反復(fù)工作。 其中電路中設(shè)有過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)。 當(dāng)在工作中時(shí)，電路中具有自鎖功能，因而不用怕操作者不小心按錯(cuò)鍵而出事 故。但當(dāng)工作中出現(xiàn)意外時(shí)，只要轉(zhuǎn)動(dòng)電源開(kāi)關(guān)，把電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)即可使電機(jī)停轉(zhuǎn)， 之后處理意外后轉(zhuǎn)動(dòng)電源開(kāi)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(guò)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(chē) 后的空行程角為 ，鋼管回彈角為 ，那么 + - 。由公式得，當(dāng) ， 很小時(shí) = 據(jù)此先將彎曲模下的調(diào)角桿按要求在轉(zhuǎn)盤(pán)刻度上調(diào)至接近所需的 角，然后將 方鋼穿過(guò)彎曲模的上下底板，使用注銷(xiāo)、固定塊將鋼管固定下來(lái)。轉(zhuǎn)動(dòng)擋料架的手 柄，使擋料架的浚住頂住鋼管。按下正轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) SB1，彎曲模工作。通過(guò)試彎 1 一 2 次后，設(shè)定一個(gè)準(zhǔn)確的 角，以后即可作批量生產(chǎn)。在電機(jī)正轉(zhuǎn)停后，取出鋼管， 再啟動(dòng)反轉(zhuǎn)開(kāi)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(dòng)機(jī)采用旁磁制動(dòng)方式剎車(chē)，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(jì)總結(jié) 近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，通過(guò)這些天的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和 獨(dú)立思考問(wèn)題的能力有了很大的提高，對(duì)我走向社會(huì)從事專(zhuān)業(yè)工作有著深遠(yuǎn)的影響。 現(xiàn)在就談?wù)剬?duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的認(rèn)識(shí)和體會(huì)。 首先，我學(xué)會(huì)了查閱資料和獨(dú)立思考。我的課題是自動(dòng)彎管機(jī)裝置及其電器設(shè) 計(jì)。當(dāng)開(kāi)始拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目時(shí)，心里面是一片迷茫，不知從何入手，甚至連彎管 機(jī)是什么樣的都不知道，幸好在黃老師的指導(dǎo)下及時(shí)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) ，自動(dòng)彎管機(jī)的設(shè)計(jì)與鋼筋彎曲機(jī)的改 進(jìn)論文與書(shū)籍等，我開(kāi)始了自己的設(shè)計(jì)思想，確定了自己的設(shè)計(jì)方案。我的課題除 了彎管機(jī)的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之外，還有其控制電路設(shè)計(jì)。 由于，彎管機(jī)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(duì)我的講解，我慢慢的認(rèn)清了彎管機(jī)的全部結(jié)構(gòu)，故我對(duì)我 自己的一些想法與應(yīng)用思想都設(shè)計(jì)到彎管機(jī)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(gè)設(shè)計(jì)都是一個(gè)創(chuàng)新、完善的過(guò) 程。在設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用所掌握的知識(shí)，發(fā)揮自己的想象力，完美原有的結(jié)構(gòu)。這個(gè) 過(guò)程也是一個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程。 其次，認(rèn)識(shí)到實(shí)踐的重要性。這次設(shè)計(jì)我做了很多重復(fù)工作、無(wú)用功，但是這 些重復(fù)工作和無(wú)用功積累了設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)也認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)不能只在腦子里想其結(jié)構(gòu)、 原理，必須進(jìn)行實(shí)際操作。另外，也應(yīng)從多個(gè)角度來(lái)思考問(wèn)題的所在，嘗試其它的 方法，以求找到最佳方法，因?yàn)榧词瓜氲暮芡昝?，但到?shí)際的設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)遇到很多想 不到的實(shí)際問(wèn)題。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，也出現(xiàn)了一些客觀不足的問(wèn)題，就是彎管機(jī)的、以及各種標(biāo) 準(zhǔn)件如蝸輪減速器，接觸器等沒(méi)有親眼見(jiàn)過(guò)不知道其具體大小與工作情況，只能憑 著手冊(cè)的說(shuō)明而想像，彎管力矩的計(jì)算方法也沒(méi)有一條統(tǒng)一的式的，只能憑著經(jīng)驗(yàn) 式子來(lái)進(jìn)行計(jì)算，其次由于條件不足缺乏實(shí)驗(yàn)性，等等多種原因使我的設(shè)計(jì)是沒(méi)有 完全的根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)作合適、客觀地修改，而做出來(lái)的，難免有些缺點(diǎn)和不足， 由于諸多原因，本次設(shè)計(jì)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(jiàn)。 最后，衷心感謝黃開(kāi)有老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，使我在大學(xué)里最后一段時(shí)間里學(xué) 習(xí)到了很多有用的東西。 參考文獻(xiàn) 1. 徐灝，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001，9 2. 濮良貴、紀(jì)名剛，機(jī)械設(shè)計(jì). 第七版.北京：高等教育出版社，2001，6 3. 羅圣國(guó)、李平林、張立乃，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū). 第二版.北京：高 等教育出版社，2001，4 4. 王光銓?zhuān)瑱C(jī)床電力拖動(dòng)與控制.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001，7 5. 曾紀(jì)進(jìn)，自動(dòng)彎管機(jī)與鋼筋管曲機(jī)的改進(jìn).廣州：輕工機(jī)械， 1998 6. 劉江南 郭克希, 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 湖南大學(xué)出版社,2005 7. 梁景凱, 機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng). 機(jī)械工業(yè)出版社,1999 8. 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)(第 5 卷)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000 9. 東北工學(xué)院. 機(jī)械零件零件設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京: 冶金工業(yè)出版社,1979 10. 李維榮.標(biāo)準(zhǔn)緊固件實(shí)用手冊(cè)M.北京：中國(guó)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(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)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(lèi)及技術(shù)現(xiàn)狀 1.2 模彎曲 1.3 彎管機(jī)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(jī)械傳動(dòng)式彎管機(jī) 1.4.2 多功能彎管機(jī) 1.4.3 數(shù)控彎管機(jī) 1.4.4 中頻感應(yīng)彎管機(jī) 1.5 國(guó)內(nèi)外電動(dòng)彎管機(jī)發(fā)展概況 1.6 論文背景及內(nèi)容 第二章 電動(dòng)銅管彎管機(jī)基本原理及組成 2.1 電動(dòng)銅管彎管機(jī)工作原理 2.2 電動(dòng)銅管彎管機(jī)加工的特點(diǎn) 2.3 電動(dòng)銅管彎管機(jī)的組成 2.3.1 機(jī)械部分 2.4電動(dòng)銅管彎管機(jī)參數(shù)及特點(diǎn) 2.5 小結(jié) 第三章 電動(dòng)銅管彎管機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 機(jī)械設(shè)計(jì)思想 3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)整體構(gòu)思 3.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì) 3.3.1 模具設(shè)計(jì) 3.3.2 彎曲模的設(shè)計(jì) 3.3.3 夾緊口的計(jì)算 3.3.4 隨動(dòng)模的設(shè)計(jì) 3.3.5 管材彎曲力矩的計(jì)算 3.3.6 所需彎管機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 3.3.7 電動(dòng)銅管彎管機(jī)總體裝配圖 3.4 小結(jié) 第四章 電動(dòng)銅管彎管機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.1行星齒輪減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1.1已知條件 4.2選取齒輪的傳動(dòng)類(lèi)型和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 4.3行星輪傳動(dòng)比以及配齒計(jì)算 4.4選輸入端定齒輪精度等級(jí)、材料 4.5按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 4.4 小結(jié) 第五章 軸的設(shè)計(jì) 5.1 計(jì)算作用在軸上的力 5.2 計(jì)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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 第八章 減速機(jī)構(gòu)箱體的設(shè)計(jì) 第九章 底座的設(shè)計(jì) 總結(jié) 參考文獻(xiàn) 致謝 第一章 概述 1.1 管材彎曲加工的種類(lèi)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(jī)械、工程機(jī)械、動(dòng)力機(jī)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(mén)，占有十分重要的地位。用管材制造的彎曲管件，無(wú)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(diǎn)，彎曲加工時(shí)不僅易引起橫斷面形狀發(fā)生變化，而且也會(huì)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(diǎn)、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(duì)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(diǎn)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(wèn)題： 根據(jù)管件的材料種類(lèi)、精度要求及相對(duì)彎曲半徑、相對(duì)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小；采用的彎曲模具及設(shè)備盡可能簡(jiǎn)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(shí)加熱與否可分為冷彎和熱彎；按彎曲時(shí)有無(wú)填充物可分為有芯（填料）彎管和無(wú)芯（填料）彎管。有時(shí)為滿(mǎn)足管件的特定形狀要求，或?yàn)闇p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(lái)說(shuō)，對(duì)于生產(chǎn)批量不大且具有一定長(zhǎng)度的彎管件，在無(wú)專(zhuān)用彎管設(shè)備的情況下，可利用簡(jiǎn)單的彎管裝置進(jìn)行手工繞彎；而當(dāng)生產(chǎn)批量較大時(shí)，應(yīng)在專(zhuān)用彎管設(shè)備上繞彎。對(duì)于生產(chǎn)中最為常見(jiàn)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?gòu)澒芙孛娴幕?，往往需在管?nèi)充填填料或芯棒后進(jìn)行彎曲。對(duì)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(xiàn)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(jī)上進(jìn)行彎曲加工。根據(jù)其工藝特點(diǎn)，又可分為有芯彎管、無(wú)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(lèi)彎管裝置制造成本低，調(diào)節(jié)使用也方便，故適用于沒(méi)有專(zhuān)用彎管設(shè)備的小批量生產(chǎn)中。 推彎，是在一般壓力機(jī)、液壓機(jī)或?qū)Ｓ猛浦茩C(jī)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(diǎn)，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(jī)上利用模具或胎具對(duì)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(gè)驅(qū)動(dòng)輥輪對(duì)管材進(jìn)行彎曲加工，其滾彎方法及滾彎?rùn)C(jī)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(guò)改變輥輪的間隔，就可作任意曲率半徑的彎曲。滾彎方法對(duì)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(duì)彎制環(huán)形或螺旋線(xiàn)形彎管件特別方便。 3.2 設(shè)計(jì)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(shí)間在8~10秒； （4）銅管不能起皺。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，計(jì)算銅管彎成90?（1/4周），大約時(shí)間在8~10秒時(shí)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(dòng)銅管彎管機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì) 3.3.1模具設(shè)計(jì) 模具是彎管過(guò)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(dòng)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(xiàng)簡(jiǎn)稱(chēng)四要素)確定以后，設(shè)計(jì)彎曲模時(shí)，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(duì)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(duì)強(qiáng)化系數(shù)。 所得R'直徑圓整后，可作為設(shè)計(jì)參數(shù)使用。 通常，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，當(dāng)Rx=2~10時(shí).還可按下列經(jīng)驗(yàn)公式確定: 彎曲合金鋼管時(shí)R'=0.94R; 彎曲碳鋼管時(shí)R’=(0.96~0.98)R。 當(dāng)Rx≤1.5時(shí)，可不考慮回彈因素。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求管件彎曲半徑R=60mm，所以彎曲模的半徑為58mm。 設(shè)計(jì)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(jì) 管坯一段固定在彎管機(jī)底部缺口處 3.3.4隨動(dòng)模的設(shè)計(jì) 隨動(dòng)模壓緊力大小一般由經(jīng)驗(yàn)決定，該力過(guò)小，易引起管件內(nèi)壁起皺，反之，該力過(guò)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(dòng)模如圖2： 圖2 隨動(dòng)模 隨動(dòng)模的長(zhǎng)度L'不易過(guò)大，通常情況下，L'可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算: L'=2πR360α+1.6D 式中：α——所彎管的最大彎曲角度 由設(shè)計(jì)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(dòng)摩長(zhǎng)度分別為160mm和150mm。 3.3.5管材彎曲力矩的計(jì)算 管材彎曲力矩的計(jì)算是決定彎管機(jī)最重要的力能參數(shù)。只有計(jì)算出管材的彎曲力矩后，才能確定彎管機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)力矩、主傳動(dòng)軸機(jī)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(guò)程是一個(gè)包括幾何非線(xiàn)性、材料非線(xiàn)性和接觸非線(xiàn)性的復(fù)雜問(wèn)題，彎曲時(shí)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(shí)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(jì)算出管材的彎曲力矩是非常難的。大多是利用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。 圖3管材彎曲狀態(tài) 由于彎管機(jī)所彎管件是完全對(duì)稱(chēng)且材質(zhì)均勻的空心管件，同時(shí)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(guò)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(jì)?？梢圆捎媒?jīng)驗(yàn)公式計(jì)算管材彎曲力矩。 按照下面經(jīng)驗(yàn)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(duì)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(jī)驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 為防止彎曲件斷面形狀的畸變，新型彎管機(jī)采用尖頭式芯棒來(lái)支撐管材彎曲變形區(qū)的斷面。但是，由于彎管過(guò)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(shí)，也使彎管機(jī)所需的驅(qū)動(dòng)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(dòng)模)，該滑槽與管坯之間也存在摩擦阻力。因此，新型彎管機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩要克服管子彎曲變形的阻抗力矩，即 MT = M + MYM MT——彎管機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩(Nm)； M——管材彎曲力矩(Nm)； MYM——隨動(dòng)模摩擦力矩（Nm）。 因?yàn)樾景襞c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(jì)算公式表示出來(lái)，在生產(chǎn)中只能進(jìn)行估算。當(dāng)采用移動(dòng)式滑槽（隨動(dòng)模）時(shí)，壓料摩擦力矩MYM=0.12M；當(dāng)相對(duì)壁厚Sx=t/D = 0.068，相對(duì)彎曲半徑Rx= 2.73時(shí)，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(dòng)銅管彎管機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.1行星齒輪減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(jì)算，經(jīng)減速器輸出取2r/min。 4.2選取齒輪的傳動(dòng)類(lèi)型和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 由于手電鉆轉(zhuǎn)速高，輸入800r/min，經(jīng)過(guò)減速器后輸出2r/min進(jìn)行彎管，轉(zhuǎn)速比400:1，而且減速機(jī)構(gòu)要小，Ф120×35的體積內(nèi)，所以使用行星齒輪減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行減速。傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖4所示： 圖4 行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 4.3行星輪傳動(dòng)比以及配齒計(jì)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(jí)、材料 行星齒輪減速器，速度不高，故選用7級(jí)精度(GB10095-88) 材料選擇 由《機(jī)械設(shè)計(jì)（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(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 d≥ 2.32 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 試選載荷系數(shù) Kt=1.3。 2） 計(jì)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(qiáng)度極限 = 590 MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 = 500 MPa 。 6) 接觸疲勞壽命系數(shù) K= 1.05 , K= 1.18 。 7）計(jì)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(jì)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(jì)算圓周速度v。 v = = 3.14×49.18×800/60/1000=2.06 m/s (c) 計(jì)算齒寬 b。 b = ?? d = 0.4 49.18 = 19.67 mm (d) 計(jì)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(jì)算載荷系數(shù)。 K = K K K K 根據(jù)v =2.06m/s ，7級(jí)精度,查得動(dòng)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(jí)精度、小齒輪由相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)，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(shí)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(jì)算模數(shù) m m = = 46.63/19= 2.45 mm 4.6按照齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為： m ≥ 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 (a) 由圖10-20c可查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 = 400 MPa ,大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)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(jì)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(jì)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(jì)算大、小齒輪的 并加以比較 = = O.O1688 = = 0.01909 大齒輪的數(shù)值較大。 14