轧辊机课程设计说明书

根据工艺过程,由两个执行机构完成:送料机构、轧制机构。其中必需完成的动作:送料、轧制 送料:采用送料辊连续运动送料

轧制：由工作辊将铸坯轧制成一定尺寸的方形、矩形或圆形截面坯料

此轧辊机为垂直四辊轧制，水平轧辊要和竖直轧辊交替工作，避免发生碰撞，且轧辊啮入角要足够小,以免影响送料辊的工作;送料辊采用传动系统带动滚轮利用摩擦来工作。

送料辊将坯料送到指定位置，竖直轧辊开始轧制,之后脱离工作行程进入返回行程，同时水平轧辊开始进入工作行程,依次交替进行。

二、设计方案

方案一

铰链五杆机构, 出于铰链五杆机构是两自由度机构，所以可精确实现要求的任意轨迹，且构件尺寸可在很大范围内任选,但需要给两个主动件,如取连架杆ＡB、DE为主动件,它们的转角与所要实现的轨迹mｍ有关，即与(x,y),(x,y)有关。通常,要精确实现该两主动件间的运动关系是比较麻烦的,如无必要,可用近似方法实现。联系两主动件间运动关系的机构

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常用齿

轮机构、凸轮机构、连杆机构等。 方案二:

采用凸轮连杆机构,凸轮为主动件，带动连杆1和推杆４,在设计此机构时，先根据结构条件选定构件1、２及3的尺寸,并设在构件１等速回转的同时，连杆上的M点沿预定轨迹曲线mm运动，这时构件４的运动即可确定,于是可求得构件４与构件１的运动关系;然后按此关系设计出与构件１固连的凸轮轮廓曲线。此设计虽然比较简单，但是凸轮轮廓曲线较复杂,不容易制作,对于技术要求过高,考虑到生产效率问题，我不打算用此设计。

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方案三

采用四杆机构,AＢ杆为主动件,带动连杆BＣ，在设计此机构时,先根据结构条件选定构件AB、BC、ＣD的尺寸,并设在构件ＡB等速回转的同时,连杆上的M点沿预定轨迹曲线ｍm运动,这时构件ＢC的运动即可确定，于是可求得构件ＣD与构件ＡＢ的运动关系;．可实现复杂轨迹的设计要求，可以传动较大动力,几何形状简单便于加工。但不能准确实现轨迹,且累计误差较大:不适于用在高速场合．

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总结：经过评定与判断,我还是觉得方案一较好,以下给出具体设计。 三、尺寸计算 1、尺寸设计

(见参考文献【２】 (德) K. 洛克， K．—H。 莫德勒编著 机械原理分析、综合、优化 北京:机械工业出版社, 2003 第二章 机构系统学 ２.6。5四杆机构的连杆曲线中图2.51 曲柄摇杆机构A0ABB0不同连杆点K的连杆曲线)根据M点轨迹选取较接近的图，查出各杆杆长，具体尺寸如图

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验证行程速比系数K

k18018018025180251.32 〉1。２

2、机构运动及力的分析 （数学模型)

(1)运动分析（杆组法）

XA0,YA0,

VAx0，VAy0，AAx0,AAy0

XBXALabcos1，YBXALabsin1

VByVAy(YBYA)YA,

VBxVAx(XBXA)XB

ABxAAx2(XBX2A)(YBYA)XB- 5 -

，

AByAAy2(YBYA)(XBXA)2YB

d(XDXB)2(YDYB)2 arctanYDYBXDXB arccosd2L2bcL2cd2dLcd 2

XCXBLbccos2 YCYBLbcsin2

VCxVBx2(YCYB) VCyVBy2(XCXB)

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223(VDxVBx)(XCXD)(VDyVBy)(YCYD)(YCYD)(XCXB)(YCYB)(XCXD)(VDxVBx)(XCXB)(VDyVBy)(YCYB)(YCYD)(XCXB)(YCYB)(XCXD)

VDxVDy0

2(YCYB)3(YCYD)E3

2(XCXB)(XCXD)F23

E(XCXD)F(YCYD)(YCYD)(XCXB)(YCYB)(XCXD)E(XCXB)F(YCYB)(YCYD)(XCXB)(YCYB)(XCXD)

2ACxABx2(XCXB)2(YCYB)2ACyABy2(YCYB)2(XCXB)Lbc2Lbm2Lcm2arccos2LbcLbm

422XEXBLbmsin4YEYBLbmcos4

VExVBx2Lbmcos4

M点和E点是一个

AExABx22Lbmsin42Lbmcos4VEyVBy2Lbmsin4

AEyABy22Lbmcos42Lbmsin4- 7 -

（2) 机构力的分析

解析法: 如图4.2。2所

示

(M

是

将

轧

辊

的

重

力

和

阻

力

和

BC

M(PM+FMx - FMy) Lbmsin4 - PBCM Lbn cos3 2M重力都转移到Ｂ点上的力矩)

MBCM = PBCM LBN MCD = PCD LCD2 XN2212g

312gXBXCXM

3YYYYNBCM

3

LBN(XBXN)2(YBYN)2

FAB(n)PABLabw2 = 2g(n)2PBCMLBNw2 = 2gFBCMFBCM() = PBCMLBN2

2g

FCD() =PCDLCD3

2gMB0

PLBN22 FCxLABsin2FCyLBCcos2M04g

MD0

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PCDLCDcos5PCDLCD23PCDLCD23FCxLCDsin5FCyLCDcos50

212g4g对于BC杆

FX0

PLBNsin32PLBN22cos3FCxFBx0

2g2gFY0

PLBNcos32PLBN22sin3FCyPFByFMy0

2g2g对于AB杆(如图4。2.2）所示

PABLABcos1FBxLABsin1MdFByLABcos10

FFX0

FBxPABLAB2cos1FAX0

Y0

FByFAyPABLAB2sin1PAB

对于CＤ杆(如图4．２。3)

F2.2

X0 图4。

PCDLCD3sin5PCDLCD22cos5FDxFCx0

2g2gFY0

PCDLCD3cos5PCDLCD22sin5FDyPCDFCy0

2g2g

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图４．２。3

解得:

等效阻力矩 Mr等效转动惯量

FMyVMy

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JeMi(i1nVsi)Jsj(2j12mj) 22222VAxVByVBxVCxVMxVByVCyVMyVCxVCy33 2222JeMAB()MBCM()MCDJABJBCM(2)2JCD(3)2222其中

JABMBCMLBN2MCDLCD2MABLAB2 ；JBCM ； JCD

312322VAxVByVBxVCxVMxVByVCyVMy ; VBCM 332222VABVCDVVCyCx

2222VAB、VBCM、VCD为杆ＡB、杆ＢCM、杆CM质心的速度.

三、传动系统

调整制造误差引起的轨迹变化或更换轧辊后要求开口度有稍许变化，所选机构应能便于调节轧辊中心的轨迹.

轧辊中心点Ｍ的轨迹满足上图中的曲线,开口度ｈ应大于14０mｍ,咬入角大约为25,坯料的单边最大压下量约为５0ｍm，从咬入到平整段结束的长度约270mm，平整阶段长度Ｌ约为1０0mm．. 由于 L≈100mm,生产率为1５０0ｍm/mｉn， 所以曲柄转速n0=2n01500=1５r/miｎ 100 601521.57rａｄ／s 602又因为,电机转速为1450～1５０0rpm,取１500ｒｐm 所以,i=

nn＝

01500=１00 15由于传动比较大，我们采用了混合轮系作为传动机构,该机构具有结

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构紧凑,体积小，能传动大功率的特点。传动系统如图

各齿轮齿数机传动比计算如下：

各轮齿数：z1=26 z2=50 z‘=１８ z3=９４ z3'=18 2 z5=8８

带轮直径：d=1２５mｍ dd1

d222'13'354传动机构简图z4=35

=200mｍ

所以传动比

i带=

dddd2200=

125=１．6

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对差动轮系来说，有

即 n1i13i15HHnnnn1355zzzz2132'50941175 2618117nn3n551175 （a) 1178844 1对定轴轮系来说，有 i3'5n3,z5n5z3'即

n3'44 9n5(b)

由于齿轮3’和3为一个构件,故 n3n3'

将（c)式带入(a）式得

44 (ｃ） n59nn44nn91551175 1175

整理后可得 i15故 inn1560.14

啮入角等的分析

i带i151.660.1496.224

在轧制过程中，轧件要受到向后的推力,为使推力尽量小些，以减轻送料辊的载荷，故要求轧辊与轧件开始接触时的啮入角γ尽量小些。γ约取２5º左右，坯料的单边最大压下量约50mm,从咬入到平整段结束的长度约270mｍ。如下图所示:各个量之间的定性分析：

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四、原动机的选择与装配要求： 1)原动机的选择 适用性分析:

(ａ）该机构需要长时间的连续转动且具有稳定的速度,即要求原动件具有恒定的速度,即需要电机有恒定的转速。

（b)笼型三相异步电动机具有结构简单，体积小，易维护,价格低,寿命长,连续运行性好。转速受负载转矩波动影响小,刚好满足轧辊机构的要求.

（c）机构设计要求轧辊中心点M平均速度为v=４5mm/s,返回的平均速度为工作行程三倍。两凸轮设计时的分度为30度,故凸轮转速ｎ=（３０/360)＊（4５/100)＝3/80(r/s）=2．25（ｒ／min) 。

（d)轧辊机构对功率的要求较高，故对电动机的输出转矩要求较高。同时还需考虑变速问题和经济因素。

结论:动力选择三相异步电动机,同步转速 ７５0r/min(８极），５0HZ,380Ｖ

2)原动机装配要求

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需求分析:

(a)必须保证两连杆同步同速旋转,且连杆转速稳定在２。25r/min左右. (ｂ）机构变速过程对噪声、轴力等都无特殊要求,故可选取直齿轮变速或变速箱变速。

(c）输入与输出的传动比i=750／２。２5 (d）装配位置有诸多影响因素

结论：电机轴心位于两连杆圆心连线的垂直平分线上，两主动曲柄同轴装配的两齿轮齿数模数完全相同，且同时与主动轴上齿轮外啮合。输入输出传动比i=７50/2.2５,即主动从动轮齿数比为2。25/750 .

五、运动循环图

送料辊 Φ 铅垂面轧 辊 水平面轧 辊 停止 ０° １4０° 送料 １8０° 3２0° 停止 36０° 轧制 平整 空回行程 空回行程 轧制 平整

心得体会

机械原理课程设计接近尾声，经过两周的奋战我们的课程设计终于完成了,课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．\"千里之行始于足下”,通过这次课程设计,我深深体会到这句千古名言的真正含义.我们今天认真的进行课程设计,学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础.

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课程设计真的有点累．然而，当我一着手整理自己的设计成果,漫漫回味这两周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消. 虽然这是我刚学会走完的第一步,也是人生的一点小小的胜利,然而它令我感到自己成熟的许多,另我有了一种\"春眠不知晓”的感悟． 通过课程设计，使我深深体会到,干任何事都必须耐心，细致．也让我体会到了合作与双赢的快乐． 参考文献 (德) K。 洛克, Ｋ.-Ｈ. 莫德勒编著 机械原理分析、综合、优化 北京:机械工业出版社

wｅｎku．baiｄu。cｏm

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