自动弯管机设计

湖南工学院湖南工学院 20072007 届毕业设计（论文）说明书届毕业设计（论文）说明书 设计（论文）题目：自动弯管机装置及其电器设计自动弯管机装置及其电器设计 院(系)、部： 机械工程系 学生姓名： 张晓伟 指导教师： 黄开有 职称 副教授 专 业： 机电一体化 班 级： 0402 起讫时间： 2007.4-2007.5 目目 录录 目录1 第一章 绪论2 1.1 弯管机在工业中的地位和各种弯管机的性价比2 1.2 弯管机的基本原理与选择3 第二章 弯管机的设计4 2.1 工件的工艺分析5 2.2 计算弯曲力矩5 2.3 电机的选取6 2.4 传动比的计算与各传动装置的运动参数8 2.5 皮带与皮带轮的计算与选取9 2.6 蜗轮蜗杆减速箱的计算与选取9 2.7 联轴器的计算与选取10 2.8 轴承的选取10 2.9 轴的初步计算与设计及校核14 2.10 齿轮的计算与设计17 2.11 大小齿轴前后端盖及轴承座的结构设计18 2.12 轴套的结构设计19 2.13 盖板的结构设计与计算20 2.14 机身的结构设计与计算21 2.15 弯管机的主要参数22 第三章 挡料架的结构设计23 3.1 挡料架的结构设计23 第四章 用电器选择与电路24 4.1 各用电器的选择与电路设计24 设计总结27 参考文献28 第 1 章 绪 论 1.1弯管机在自工工业中的地位和各种弯管机的性价比：弯管机在自工工业中的地位和各种弯管机的性价比： 现今工业发达，无论是哪一种机器设备、健身器材、家具等几乎都有结构钢管， 有导管，用以输油、输气、输液等，而在飞机、汽车及其发动机，健身器材，家具 等等占有相当重要的地位。各种管型品种之多、数量之大、形状之复杂，给导管的 加工带来了不少的困难。对于许多小企业，家庭作坊，或者大企业中需要配管的场 合，如工程机械上的压力油管，机床厂的液压管道发动机的油管健身器材的弯管等 等，这些场合可能不需要功能全的弯管机，且加工的管件的难度不高，简易手动型 的弯管机很可能适应。这系列弯管机采用手动夹紧，机械弯曲，机器结构简单，控 制元件极少，因此价格上比较容易被用户接受。 市面上现有的自动弯管机大多数是液压的，数控的(如图 1-1,1-2)，也有机械 传动的，但它们的占地面积较大(长度在 2.54m 之间)，价格昂贵(25 万元人民币 或更多)，然而大多数用户都需求是是小占地面积小价格便宜使用方便的自动 本设计便是朝这方面的用途方面设计的自动弯管机，设计出一种价格便宜,占地 面积少,使用方便的自动弯管机（长 0.9M，宽 0.8M，高 1.1M，价格 9000 元人民币 左右），并着手对弯管机的性能更进一步的强化，使其能弯曲不同口径或不同的钢 型、采用制动电机以提高弯曲机的弯曲精度。大大的简化了电器控制系统，方便操 作。 液压弯管机 1-1 数控弯管机 1-2 1.2弯管机的基本原理与选择弯管机的基本原理与选择 弯管机的弯曲原理,在普通情况下有以下二种情况，即滚弯式与缠绕式。 如下图 1-1、1-2 分别是弯管原理图。 弯管模 滚弯式 缠绕式 弯管模 夹紧块 导板 图 1-3 图 1-4 二者各有优缺点： 缠绕式主要用于方管的弯曲其结构复杂，而滚弯式主要用于圆管弯曲也可用于 方管弯曲但没有缠绕式好，但结构简单。故本弯管机采用滚弯式。 弯管的步骤大致是： 1.留出第 1 段直线段长度，并夹紧管子。 2.弯曲。 3.松开夹紧块，取出管子，使模具复位。按管形标准样件在检验夹具上检查管 形，并校正。 4.重复第 1 步，直至弯完管子为止。 第二章 弯管机设计 2.1 工件工艺分析工件工艺分析 此工作件采用的直径为 30mm,厚为 2mm 的无缝钢管做为弯管件，材料为 10 号 钢，其最小弯曲半径为 60mm,而弯曲件的弯曲半径为 100mm，固其符合加工工艺性。 弯管件要求不能有裂纹，不能有过大的外凸,不能有皱纹。其工件如图 2-1,2-1.1。 图 2-1 图 2-1.1 2.2 计算弯曲力矩计算弯曲力矩 由弯管力矩公式 由于弯管时弯曲半径越小所用的力矩越大，故以钢管在最小 半径弯曲时的力矩来做为管的弯曲弯力矩。其式如下 2-1 (2-1) 23 84 33 bs r ttr M 其中 为弹性应力 s r 为管材内径 t 为管材壁厚 为屈服应力 b 为中性层的弯曲半径 =2420 N·m 23 8*333*2*264*208*2*26 3*953 M 2.3 电机选取电机选取 由经验选取弯管机的弯管速度为 8r/min 则有 P=M*=2 KW (2-2) 8*2 2346* 60 由工作功率为 2KW 所以电机功率 P= (2-3) 4 12345 P 工 、分别为带传动、蜗轮传动、联轴器、齿轮、轴承的传动效 1 2 3 4 5 率。取=0.96、=0.9、=0.99、=0.97、=0.98 则 1 2 3 4 5 P=2.5 KW 4 2 0.96*0.9*0.99 *0.97*0.98 由于弯管机需要弯多种型式的钢型，固选用较大功率的电机以使弯管机能够适 用更大的弯曲范围，又由于弯曲机需要固有制动功能故选用配有制动功能的电机， 且电机正反的频率过大，所以电机转速不宜过大，现取电机的转速为 960r/min 为宜。 故选用电机的型号为 YEP132S-6，其基本性能如表12.1 表 2.1YEP132-6 的主要性能参数 满载时型号功率 转速电流效率功率因数 堵转转 矩 最大转 达矩 静制动转达 矩不小于 空载制动时 间不大于 噪声 YEP132S-63KW960r/min8.8A77%0.672.22.2 294N·m04/s 71/db 电机的主要安装尺寸如下 A G H F I L E C B 1 4 08 9 3 8 4 7 5 8 0 2 8 0 2 1 6 3 1 5 1 3 2 D 图 2-2 表12.2 电机的安装尺寸 单位（mm） 型号 ABCDEFGHIL YEP-132S-6280140893880315216132210515 2.4 传动比的计算与各传动装置的运动与参数传动比的计算与各传动装置的运动与参数 由电机转速 N1=960r/min ，而弯管机的速度初拟为 N5 =8r/min 所以 总传动比 =N1/N5=120 i总 由皮带轮的传动比为 14 所以取皮带轮的传动比 =2.5，由于单付齿轮的传动 1 i 比为 18 。便拟定取齿轮传动比=3,则蜗轮蜗杆的传动比=16,蜗轮的传动比不大 3 i 2 i 这有利于提高蜗轮的寿命。 为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩（或功率）。 如将传动装置各轴由高速至低速依次定为 1 轴、2 轴以及 , 为相邻两轴间的传动比； 1 i 2 i ， 为相邻两轴间的传动效率； 01 12 P1，P2 为各轴的输入功率（Kw）； T1 ,T2 为各轴的输入转矩（N·m）； N1 ,N2 为各轴的转速（r/min）； （1） 各轴转速 电机轴转速 Nm=960 r/min 蜗轮小轴端 N1=384 r/min （2-4） 0 m N i 960 2.5 蜗轮大轴端 N2=24 r/min 1 1 N i 384 16 小齿轮转速 N3= N2=24 r/min 大齿轮转速 N4=8 r/min 3 2 N i 24 3 工作台转速 N5= N4=8 r/min （2） 各轴的输入功率 电机输出功率 P0=3KW 蜗轮小轴输入功率 P1= P0*=3*=3*0.96=2.88KW （2- 01 1 5） 蜗轮大轴输入功率 P2= P1= P1*=2.88*0.9=2.59KW 12 2 齿轮小轴输入功率 P3= P2*= P2*=2.59*0.99=2.56KW 23 3 齿轮大轴输入功率 P4= P3= P3*=2.56*0.972=2.41KW 34 2 4 工作台输入功率 = P4*= P4*=2.41*0.972*0.98=2.22KWP 工45 2 4 5 （3） 各轴输入转矩 电机输出转矩 =9550*=9500*=29.84 N·m （2- 0 T 0 m P N 3 960 6） 蜗轮小轴输入转矩 =* *=29.84*2.5*0.96=71.62 N·m 1 T 0 T 1 i 1 蜗轮大轴输入转矩 =*=71.62*16*0.9=1031.27 N·m 2 T 1 T 2 i 2 齿轮小轴输入转矩 =*=1031.27*0.99=1020.96 N·m 3 T 2 T 3 齿轮大轴输入转矩 =*=1020.96*3*0.972=2881.86 N·m 4 T 3 T 2 4 3 i 工作台输入转矩 =*=2881.86*0.972*0.98=2657.31 N·m 5 T 4 T 2 4 5 2.5 皮带轮与皮带的计算与选择皮带轮与皮带的计算与选择 由电机转速与功率，确定了采用普通 A 型皮带作为传动带。 由 A 型带的小带轮最小直径为 70mm，故定小带轮直径为=100mm 1 d 皮带速度验算 =5.03 （2-7） 10 60*1000 d n 3.14*100*960 60*1000 所以 5 0 163.5 0 120 带的根数 z= (2-11) 0 L P PPK K 带带 其中取 =00.97KWP 带 =0.11KWP 带 =0.96K =0.99 L K 可得 z=2.92 3 0.970.11 *0.96*0.99 取 z=3 2.6 蜗轮蜗杆减速箱的计算与选择蜗轮