759 自動(dòng)彎管機(jī)及其電氣設(shè)計(jì)（有cad圖）
759 自動(dòng)彎管機(jī)及其電氣設(shè)計(jì)（有cad圖）,759,自動(dòng)彎管機(jī)及其電氣設(shè)計(jì)（有cad圖）,自動(dòng),彎管,及其,電氣設(shè)計(jì),cad
摘 要
彎管機(jī)的種類(lèi)多種多樣，有CNC數(shù)控彎管機(jī)，有PLC型彎管機(jī)，也有簡(jiǎn)易型的自動(dòng)彎管機(jī)，而本文正是關(guān)于自動(dòng)彎管機(jī)的裝置設(shè)計(jì)及其控制電路的設(shè)計(jì)，自動(dòng)彎管機(jī)的裝置可由機(jī)身、電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、擋料機(jī)構(gòu)、電器控制機(jī)構(gòu)等組成。
關(guān)鍵詞：彎管機(jī)；電器控制；彎曲半徑
ABSTRACT
This article focuses on the curved tube machine. A variety of the curved tube machine, there is curved tube machine of CNC control, and there is curved tube machine of PLC control, there also is the simple type automatic curved tube machine, but this article is just to the design of the automatic curvede machine and its control electric circuit, and the device of the curved tube machine can construct with the fuselage of machine, motor , the decreaseing-speed organization, block organization, and electric appliances control organization etc.
Key words：motor curved tube machine ；electric appliances control； bent radius
目 錄
1 緒 論………………………………………………………………………………1
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……………………1
1.2 彎管機(jī)的基本原理與選擇…………………………………………………2
2 彎管機(jī)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………2
2.1 工件工藝分析…………………………………………………………………2
2.2 計(jì)算彎曲力矩…………………………………………………………………3
2.3 電機(jī)選取………………………………………………………………………3
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)…………………………………5
2.5 皮帶輪與皮帶的計(jì)算與選擇…………………………………………………6
2.6 蝸輪蝸桿減速箱的計(jì)算與選擇………………………………………………7
2.7聯(lián)軸器的計(jì)算與選擇………………………………………………………7
2.8 軸承的選擇……………………………………………………………………8
2.9 軸的初步計(jì)算與設(shè)計(jì)及校核…………………………………………………8
2.10 齒輪的計(jì)算與設(shè)計(jì)…………………………………………………………12
2.11 大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………14
2.12 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………15
2.13 蓋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算……………………………………………………16
2.14 機(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………………………16
2.15 彎管機(jī)的主要參數(shù)…………………………………………………………17
3 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………19
3.1 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………19
4 用電器選擇與電路………………………………………………………………20
4.1 各用電器的選擇與電路設(shè)計(jì)………………………………………………20
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………22
致謝…………………………………………………………………………………23
附錄…………………………………………………………………………………24
1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(chǎng)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，也有機(jī)械傳動(dòng)的，但它們的占地面積較大(長(zhǎng)度在2.5~4m之間)，價(jià)格昂貴(2~5萬(wàn)元人民幣或更多)，然而大多數(shù)用戶(hù)都需求的是小占地面積小價(jià)格便宜且使用方便的自動(dòng)彎管機(jī)。
圖1液壓彎管機(jī)
圖2數(shù)控彎管機(jī)
本文便是朝這方面的用途面設(shè)計(jì)的自動(dòng)彎管機(jī)，設(shè)計(jì)出一種價(jià)格和占地面積使用方便的自動(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)的性能進(jìn)得進(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。
1.2彎管機(jī)的基本原理與選擇
彎管機(jī)的彎曲原理,在普通情況下有以情二種，即滾彎式與纏繞式。如下圖3、4分別是彎管原理圖。
圖3滾彎式 圖4纏繞式
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。
2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是無(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。其工件如圖3。彎管件要求不能有裂紋，不能有過(guò)大的外凸。不能有趨紋。
圖5 彎曲半徑為100mm 圖6 最小彎曲半徑
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)
其中
為彈性應(yīng)力
r為管材內(nèi)徑
t為管材壁厚
為屈服應(yīng)力
為中性層的彎曲半徑
=2420 N·m
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)
由工作功率為2KW 所以電機(jī)功率P= (2-3)
、、、、分別為帶傳動(dòng)、蝸輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器、齒輪、軸承的傳動(dòng)效率。取=0.96、=0.9、=0.99、=0.97、=0.98則
P==2.5 KW
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。故先用電機(jī)的型號(hào)為YEP132S-6，其基本性能如表1
表1YEP132-6的主要性能參數(shù)
型號(hào) 功率 滿(mǎn)載時(shí) 堵轉(zhuǎn) 最大 靜制動(dòng) 空載制 噪聲
轉(zhuǎn)速 電流 效率 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)達(dá)矩 轉(zhuǎn)達(dá)矩 動(dòng)時(shí)間
因數(shù) 不小于 不大于
YEP1 3KW 960 8.8 77% 0.67 2.2 2.2 29．4 0．4/s 71/db
32S-6 r/ A N·m
min
電機(jī)的主要安裝尺寸如下
圖7 電機(jī)安裝尺寸
表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=120
由皮帶輪的傳動(dòng)比為1~4 所以取皮帶輪的傳動(dòng)比=2.5，由于單付齒輪的傳動(dòng)比為1~8 。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；
，… 為相鄰兩軸間的傳動(dòng)效率；
P1，P2… 為各軸的輸入功率（Kw）；
T1,T2… 為各由的輸入轉(zhuǎn)矩（N·m）；
N1,N2… 為各軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；
2.4.1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）
蝸輪大軸端N2===24 r/min
小齒輪轉(zhuǎn)速 N3= N2=24 r/min
大齒輪轉(zhuǎn)速N4===8 r/min
工作臺(tái)轉(zhuǎn)速N5= N4=8 r/min
2.4.2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 （2-5）
蝸輪大軸輸入功率 P2= P1= P1*=2.88*0.9=2.59KW
齒輪小軸輸入功率 P3= P2*= P2*=2.59*0.99=2.56KW
齒輪大軸輸入功率 P4= P3= P3*=2.56*0.972=2.41KW
工作臺(tái)輸入功率 = P4*= P4**=2.41*0.972*0.98=2.22KW
2.4.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩
電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 =9550*=9500*=29.84 N·m （2-6）
蝸輪小軸輸入轉(zhuǎn)矩=**=29.84*2.5*0.96=71.62 N·m
蝸輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩=**=71.62*16*0.9=1031.27 N·m
齒輪小軸輸入轉(zhuǎn)矩=*=1031.27*0.99=1020.96 N·m
齒輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩=**=1020.96*3*0.972=2881.86 N·m
工作臺(tái)輸入轉(zhuǎn)矩=**=2881.86*0.972*0.98=2657.31 N·m
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=100mm
皮帶速度驗(yàn)算
==5.03 （2-7）
所以5<<=20
所以此帶輪合格
則從動(dòng)輪 =*=100*2.5=250 mm
初選 =1600mm
則有 a=A+ （2-8）
其中 A===262.63 (2-9)
B===2812.5
所以 a=262.63+=519.6 mm
主動(dòng)輪包角 == (2-10)
=>
帶的根數(shù) z= (2-11)
其中取 =00.97KW
=0.11KW
=0.96
=0.99
可得 z==2.92
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 N·m
蝸輪小軸輸入功率 P1=2.88 KW
傳動(dòng)比 =16
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3
表3 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 N·m
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 N·m
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 ZL4GB5015—1985
其主要尺寸及參數(shù)如表4
表4聯(lián)軸器的主要參數(shù) 未標(biāo)單位（mm）
型號(hào)
許用轉(zhuǎn)矩N·m
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(kg·m2)
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5
表5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)
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=
現(xiàn)在取A=115
則 =54.54 mm
取 =55mm
則 =77.09mm
取 =85 mm
小齒輪軸的裝配方案如圖8
圖8 小齒輪的裝配方案
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(zhǎng)=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
==4861 N (2-13)
=1794 N (2-14)
=830.9 N (2-15)
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?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面C處的、、的值如表6
表6截面C處、、值
載荷
水平面H
垂直面V
支反力F
=2430.5N =2430.5N
=1005.7N =794 N
彎矩M
=268570 N/mm
=111129 N/mm =87734N/mm
總彎矩
=290653 N/mm =282536 N/mm
扭矩T
=1 020 960N/mm
圖9軸的彎矩圖
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)
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，可得=60Mpa 因此<，故安全
故小軸的結(jié)構(gòu)尺寸如圖10
圖10小軸的結(jié)構(gòu)尺寸
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。
不同的時(shí)，前不是與半聯(lián)軸器相連，而是工作臺(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 ，對(duì)矩形花鍵進(jìn)行驗(yàn)算。 (2-17)
式中
載荷分配不均系數(shù)，與齒數(shù)多少有關(guān)，一般取=0.7~0.8，現(xiàn)取=0.8
花鍵的齒數(shù) =8
花鍵齒側(cè)面工作高度= =3mm (2-18)
齒的工作長(zhǎng)度 ， =80mm
花鍵平均直徑 = = =60mm (2-19)
故有 =56.77Mpa<=100~140Mpa (2-20)
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11
圖11軸的主要尺寸及其結(jié)構(gòu)如下
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)
式中
取載荷系數(shù) =1.3
取小齒輪傳遞的傳矩 =1020.96 N·m
取齒寬系數(shù) ==1
查得材料的彈性影響系數(shù) =189.8MPa
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=600Mpa
各取值代入公式
則得 13.9 mm
由于小齒輪直徑為55mm 而為了達(dá)到2*
故取 =140mm
所以齒輪中心矩
==280 mm (2-22)
初步定 =280
一般=1730，=初選 =23，=，則==69
則 m= ==5.99 (2-23)
取 m=6
則 ==91.9 (2-24)
取 =92
則按=可得 =23 , =69
則 == (2-25)
則小齒輪 ==140.00 mm
大齒輪 =420.00 mm
則齒厚 =1.2*140=168 mm
取大齒輪厚 =170mm
則小齒輪厚取 =175mm
驗(yàn)算齒輪,由 ==*103=14571 N (2-26)
=83.26N/mm<100N/mm 合適 (2-27)
大、小齒輪的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖12，13
圖12 大齒輪 圖13 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14，15，16，17，18，19
圖14 大軸前端蓋 圖15大軸后端蓋 圖16大軸承座
圖17小軸承座 圖18 小軸后端蓋 圖19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0.5d~2.0d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20，21
圖20 大軸軸套 圖21 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 d2=250mm
小機(jī)的安裝地腳寬為 L1=280mm
取壁至電機(jī)腳的空間長(zhǎng)度 L0=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 B1=100mm
齒輪另一端到壁的距離 B2=160
同大齒輪的d5=420mm則 B=B1+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22
圖22 蓋板的結(jié)構(gòu)及尺寸
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)配合后用溥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23
圖23機(jī)身的結(jié)構(gòu)及尺寸
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*1038
最大彎曲力矩：2657N*m
彎曲半徑范圍：R80~R300
最大彎曲角度：2000
彎曲速度：8r/min
整機(jī)重量：大約M=300kg
3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)趽趿陷喖艿恼{(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 D1=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)
手輪采 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24
圖24擋料架的結(jié)構(gòu)及尺寸
4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)[1]LX19-131(B)，
接觸器型選用[1]CJ-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L(zhǎng)A101P-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[1]RL6-25其額定功率為4KW。
過(guò)載保護(hù)采用[1]JRS1-25/F系列熱繼電器JRS1-25/F其控制功率為380*3=1124W,因?yàn)橛卸€(xiàn)所以總功率為1124*3=3372W故合適。
電源線(xiàn)采用[1]BV4（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25 彎管機(jī)電路設(shè)計(jì)
其工作過(guò)程，電源線(xiàn)接上，把電源開(kāi)上，此時(shí)電機(jī)是不通電的。擋按下SB1時(shí)KM1接觸器通電，此時(shí)常開(kāi)天關(guān)二個(gè)KM1閉合通電，而另一個(gè)KM1常閉開(kāi)關(guān)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斷電則常開(kāi)天關(guān)二個(gè)KM1打開(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則二個(gè)常開(kāi)開(kāi)關(guān)KM2閉合通電，而另一個(gè)KM2常閉開(kāi)關(guān)打開(kāi)斷電，此時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)回初始位置時(shí)由于碰到了行程開(kāi)關(guān)X2則接觸器KM2斷電，則二個(gè)常開(kāi)天關(guān)KM2打開(kāi)斷電，而另一個(gè)常閉開(kāi)關(guān)閉合通電，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，沒(méi)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 =
由于材料是10鋼，且彎曲半徑為R=100mm，管厚t=2mm
則==25
故其回彈系數(shù)K=0.97
剛===
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
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
致謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)獲得老師們的大力幫助，尤其是導(dǎo)師康煜華老師的悉心幫助與指導(dǎo)，他那嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的態(tài)度，敏捷開(kāi)闊的思維使我終身受益，在此我表示深深敬意與最真摯的感謝！
同時(shí)設(shè)計(jì)中我也得到很多同學(xué)的幫助，在此深表謝意！
附錄
設(shè)計(jì)總結(jié)
近三個(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?，F(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，幸好在康老師的指導(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，故我憑著模型以及各位老師對(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(guān)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)有新眼見(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(guān)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)。
最后衷心的感謝匡建新老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，讓我在大學(xué)的最后一段時(shí)間里學(xué)到很多東西。
外文翻譯
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
Augustine J.Fredrich
摘要：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是選擇材料和構(gòu)件類(lèi)型，大小和形狀以安全有用的樣式承擔(dān)荷載。一般說(shuō)來(lái)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)暗指結(jié)構(gòu)物如建筑物和橋或是可移動(dòng)但有剛性外殼如船體和飛機(jī)框架的工廠(chǎng)穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)的移動(dòng)時(shí)彼此相連的設(shè)備（連接件），一般被安排在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ； 結(jié)構(gòu)分析 ； 結(jié)構(gòu)方案 ； 工程要求
Abstract: Structure design is the selection of materials and member type ,size, and configuration to carry loads in a safe and serviceable fashion .In general ,structural design implies the engineering of stationary objects such as buildings and bridges ,or objects that maybe mobile but have a rigid shape such as ship hulls and aircraft frames. Devices with parts planned to move with relation to each other(linkages) are generally assigned to the area of mechanical .
Key words: Structure Design ； Structural analysis ；structural scheme ； Project requirements
Structure Design
Structural design involved at least five distinct phases of work: project requirements, materials, structural scheme, analysis, and design. For unusual structures or materials a six phase, testing, should be included. These phases do not proceed in a rigid progression , since different materials can be most effective in different schemes , testing can result in change to a design , and a final design is often reached by starting with a rough estimated design , then looping through several cycles of analysis and redesign . Often, several alternative designs will prove quite close in cost, strength, and serviceability. The structural engineer, owner, or end user would then make a selection based on other considerations.
Project requirements. Before starting design, the structural engineer must determine the criteria for acceptable performance. The loads or forces to be resisted must be provided. For specialized structures, this may be given directly, as when supporting a known piece of machinery, or a crane of known capacity. For conventional buildings, buildings codes adopted on a municipal, county , or , state level provide minimum design requirements for live loads (occupants and furnishings , snow on roofs , and so on ). The engineer will calculate dead loads (structural and known, permanent installations ) during the design process.
For the structural to be serviceable or useful , deflections must also be kept within limits ,since it is possible for safe structural to be uncomfortable “bounce” Very tight deflection limits are set on supports for machinery , since beam sag can cause drive shafts to bend , bearing to burn out , parts to misalign , and overhead cranes to stall . Limitations of sag less than span /1000 ( 1/1000 of the beam length ) are not uncommon . In conventional buildings, beams supporting ceilings often have sag limits of span /360 to avoid plaster cracking, or span /240 to avoid occupant concern (keep visual perception limited ). Beam stiffness also affects floor “bounciness,” which can be annoying if not controlled. In addition , lateral deflection , sway , or drift of tall buildings is often held within approximately height /500 (1/500 of the building height ) to minimize the likelihood of motion discomfort in occupants of upper floors on windy days .
Member size limitations often have a major effect on the structural design. For example, a certain type of bridge may be unacceptable because of insufficient under clearance for river traffic, or excessive height endangering aircraft. In building design, ceiling heights and floor-to-floor heights affect the choice of floor framing. Wall thicknesses and column sizes and spacing may also affect the serviceability of various framing schemes.
Materials selection. Technological advances have created many novel materials such as carbon fiber and boron fiber-reinforced composites, which have excellent strength, stiffness, and strength-to-weight properties. However, because of the high cost and difficult or unusual fabrication techniques required , they are used only in very limited and specialized applications . Glass-reinforced composites such as fiberglass are more common, but are limited to lightly loaded applications. The main materials used in structural design are more prosaic and include steel, aluminum, reinforced concrete, wood , and masonry .
Structural schemes. In an actual structural, various forces are experienced by structural members , including tension , compression , flexure (bending ), shear ,and torsion (twist) . However, the structural scheme selected will influence which of these forces occ
收藏