轧辊机课程设计说明书.doc

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一、工作原理及工艺动作分解

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，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。

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。

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

验证行程速比系数K

>1.2

2、机构运动及力的分析（数学模型）

（1）运动分析（杆组法）

,,,,

-16-

M点和E点是一个

（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BCM重力都转移到B点上的力矩）

对于BC杆

对于AB杆（如图4.2.2）所示

对于CD杆（如图4.2.3）

图4.2.2

图4.2.3

解得：

等效阻力矩

等效转动惯量

其中

；；

；

、、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==15r/min

rad/s

又因为，电机转速为1450~1500rpm,取1500rpm

所以，i===100

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：

=26=50=18=94=18=35=88

带轮直径：

=125mm=200mm

所以传动比===1.6

对差动轮系来说，有

即（a）

对定轴轮系来说，有

即（b）

由于齿轮3’和3为一个构件，故（c）

将（c）式带入（a）式得

整理后可得

故

啮入角等的分析

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：

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

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

停止

送料

停止

 Φ

0°

140°

180°

320°

360°

铅垂面轧辊

轧制

平整

空回行程

水平面轧辊

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．

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

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