卷板机的设计与运动仿真摘 要：卷板机是一种比较成熟、应用范围较广、对经济的发展起着比较重要作用的行业机械。卷板机的主要功能是将板材弯曲成筒形、锥形、或者是他们的一部分，以获得所需要的成型工件。主要的种类有两辊卷板机、三辊卷板机和四辊卷板机。本设计为三辊式卷板机的设计与运动仿真，主要内容有：对卷板机的整体尺寸进行设计，根据板材的成型过程对电机进行选择，并对上、下辊受力分析、刚度校核、强度校核。完成设计计算部分后，制图并对其进行装配，最后利用Pro-e对所设计卷板机进行三维建模仿真。关键词：卷板机，三维建模，运动仿真 Design and Simulation of Plate Bending MachineAbstract：Plate bending machine is comparatively mature and widely applied and plays an important role in developing economy to machine industry. The main function of plate bending machine is bending the plate into cylindric, taper, or one part of them. Which can acquire the component we need. The main types of plate bending machine are two rollers, three rollers and four rollers plate bending machine.This project is the design and simulation of plate bending machine. The main content of the project is that design the overall dimension , choose suitable electromotor bythe forming process of the plate and analysis the stress of the upper and lower roller, and check them strength and rigidity. After completion of calculate, the next step is that completes drawing and assembling. Finally, 3 - dimension modeling of the plate bending machine aredone by Pro-e.Key words: Bending machine, Dimensional modeling, Motion simulation目 录1 前言11.1 概述11.2 国内外研究进展22 方案的分析及确定42.1 方案的分析42.1.1 二辊卷板机42.1.2 三辊卷板机52.1.3 四辊卷板机62.2 方案的确定63 传动的确定及计算73.1 传动方案的确定73.2 传动系统的确定83.3 主传动系统设计93.3.1 主电机的选择和计算和已知的设计参数93.3.2 分配传动比203.3.3 设计辊子上的齿轮传动203.4 上辊的设计计算及其校核233.4.1 上辊结构及受力图233.4.2 上辊刚度校核233.4.3 上辊强度校核243.5 下辊的设计计算及其校核253.5.1 下辊结构及受力图253.5.2 下辊刚度校核263.5.3 下辊弯曲强度校核264 副传动系统主要部件设计284.1 选择电机284.2 二级减速器的选择284.2.1 蜗轮及与其连接在一起的丝杠螺母的速度284.2.2 传动比的分配和电机的功率294.3 设计丝杠和丝杠螺母螺旋副304.4 设计蜗轮和蜗杆机构314.5 轴承的选择和校核325 装配体的建模与运动仿真345.1 卷板机的建模345.2 卷板机的装配355.3 卷板机的运动仿真366 结论37I1 前言1.1 概述机械行业是国民性的产业，掌握着国家的经济命脉，在我国有着举足轻重的地位。它是国家的国民经济命脉。机械制造业是整个机械行业的基础是整个工业的基础，它的任务是为我国其他的相关行业打下坚实的基础，为其他的制械造业提供先进的零件及必要的条件。机械行业的科技发展水平也是衡量一个国家的工业实力的标准，对他的研究发展也是为我国工业实力的提高提供必要的条件，所以我们有必要也必须对它进行一定的研究。三辊卷板机是对材料进行所需弧度弯曲加工，从而达到对板料的弯度要求。它对机械行业的影响可以说是巨大的，在日常生活中到处都能看见卷板机生产出来的弯曲钢材。只要卷板机的发展得到很大的提升，那整个机械行业甚至工业都会将得到巨大的发展，为我国的工业的前进打下了坚实的基础。卷板机的种类特别多，在国内的分类如下：（1）特殊用途卷板机；（2）二辊卷板机；（3）三辊卷板机；（4）四辊卷板机。我国卷板机使用的事机械传动并且这种方式在我国已有了几十年的历史，因为其工作方式比较简单造价也比较便宜，比较容易制造与生产。但在有的场合机械传动这种方式也不怎么适用，特别是在电机功率大导致电压浮动大时，所以这时一般就使用液压式的传动，这种方式也有其优点。所以近年来就有把机械传动与液压传动联合起来的方式，运用这种方法可以结合两种传动的特性优点让卷板机的性能得到很大的提升。卷板机的卷板方式国内外一般都是采用冷卷方法居多。这种方法的精度很高，方法还比较简单，比较经济，对成本的降低也会有很大的帮助。但是对材料的要求也相对放比较严格，材料的性能一定要达到规定的要求，不然无法达到预期的结果，有些不允许冷卷的板料，由于热的刚性太差，就只能采用温卷的方法。1.2 国内外研究进展我国的经济在家加入世贸经济后，开始步入了高峰，世贸的加入对我国各个行业的影响都不可忽视，当然对于我国的工业也起着巨大的重用，让卷板的发展步入了一个新的时期。我国对于卷板机的需求也越来越多，对于卷板机周边的产品也起到了带头发展的重用，走上了以卷板机为核心，一起发展的道路。在2010年，我国卷板机的的使用量和产量都排在了全球前二的位置。而关于卷板机的发展我国也将会投入更多的财力物力，因为过于卷板机的市场将会越来越越紧张，人们对卷板的设备要求也越来越高了，所以我们必须在此方向投入更多的力量，才不会被淘汰，不但要在量上占据领先位置，而且在质上也要做到排头兵的位置。现在外国的许多公司都看准了中国卷板机市场，都准备着跃跃欲试，而在我国，国家也对此有着高度的重视，不但国资委为此特别提出政策，各个地方政府也响应着国家的号召，纷纷对此进行着投资，民间的投资者也纷纷对此进行准备着，这一切都是源于卷板机的巨大利益。主要是卷板机的发展能给整个工业各个方面的装备设施，带来巨大的前景，为其他的行业也带来新的发展机会，牵涉到我国整个工业经济的发展。所以我们必须要花费更多的力量与心思在这方面，为我国的工业带来新的力量，让他在整个工业经济里起到带头的作用，带来新的经济繁荣。机床模具最大的市场就是卷板机的制造业。其中百分之七十的都是用于卷板机相关行业的，这种带动其他行业发展的能力，是卷板机独有的，为其发展带来许多的好处，这也是其他行业各个方面看好他，重视他的原因。从目前的发展情况来看，由于卷板机的发展为其他行业带来的发展的是巨大的，特别是在工业的其他方面，这种趋势是显而易见的。对这些行业的发展，将为我国的经济起到一个的巨大的重用，反过来说这些行业的发展也会反过来刺激着整个工业的发展，对卷板的要求也将越来越高。卷板机制造业的市场无疑是很大的，就我知道，每年70%的进口设备都是用于卷板机，同时也是由于它的广泛应用，促进了焊接、检测以及材料应用等多个领域的快速发展。我们不得不相信在为来的工业发展中，卷板机将会得到更好的利用。它可以节约大量的人力物力用以弯曲钢板。可以说是不可缺少的高效机械。2 方案的分析及确定2.1 方案的分析通过查阅各种资料对卷板机的种类和作用进行详细的了解之后，首先对卷板机的选型做优缺点分析，然后选择适合自己实际情况的方案进行虚拟设计。现在对卷板机的分型对比如下：2.1.1 二辊卷板机 图2.1 二辊卷板机的工作简图如图2.1所示，二辊卷板机由上、下两条辊轮组成。其上辊可以上下移动，为加料、加工做准备。当下辊旋转时，上辊对板料施加压力压入下辊弹性层及送进板料在压力作用下，压人下辊的弹性层中，使下辊发生弹性变形。从而产生反作用力，使板料贴紧上辊并发生型变，达到弯曲板料的目的。二辊卷板机具有的优点：（1）不需要对板料进行预弯成型，加工的速度也比较快；（2）结构上比较简单，易于公司大批量的制造，非常便于操作；（3）在一次成形过程中可以实现较高的精度；（4）不容易产生折皱，不易在板料表面产生划痕。其缺点：（1）板料的不同对卷板机上辊要求多，只能小批量生产；（2）能加工的板料厚度不能过高，这就对加工板料产生了局限性。2.1.2 三辊卷板机（1）对称三辊卷板机如图2.2所示，该图左为机械三辊对称卷板机工作简图。工作时，上辊由蜗轮蜗杆传动做上下运动进行添料，加工等工作；下辊由主电机经减速器获得扭矩，使得板料在机器内来回运动均匀加工。机械三辊对称卷板机具有的优点：结构简单，易于制造、维修；投资相对较小；形成较为准确。其缺点：板料剩余直边难以消除需要借助其他设备进行预弯。图2.2 三辊卷板机的工作简图（2）不对称三辊卷板机如图2.2所示，该图右为机械三辊非对称式卷板机。工作时，下辊上下运动方便板料的添加和加工。上辊为主传动，上辊和下辊用齿轮啮合，使得下辊也成为主传动形式，这也是与机械三辊对称式卷板机最大的区别。机械三辊非对称式卷板机具有的优点：具有预弯和卷圆功能，剩余边小；结构简单，维修方便。其缺点：板料需要掉头弯边，不易于加工操作；机械弯曲板料能力较弱；卷制板料较薄。2.1.3 四辊卷板机图2.3 四辊卷板机的工作简图如图2.3所示，该图为四辊卷板机的工作简图。工作时下辊上下运动，协助机构夹紧板料，上辊是有主电机带动旋转是板料在设备内匀速运动，达到较好的变型效果，它的侧辊也可以上下运动，从而达到弯曲板料的效果。四辊卷板机的优点：（1）板料对中比较方便；（2）设备自身具有预弯功能；（3）功能强大。其缺点：（1）结构复杂，不易于修理；（2）难以操作；（3）费用相对比较贵。2.2 方案的确定通过对比各类卷板机的加工性能、优缺点及结合自己了解到的市场需求方向，综合以上对卷板机的了解我决定选用结构简单，易于制造、维修、投资相对较小、形成较为准确的机械对称三辊卷板机成为我的设计方案。3 传动的确定及计算3.1 传动方案的确定（1）齿轮传动齿轮传动是人们使用范围最广泛的一种。它的传动效率高达90%以上，是所有传动方式中最高的。而且齿轮的生产也便于模型化，符合要求的产品具有较高的经济价值，再加上齿轮使用时间长，在工作过程种不易损坏，所以在设计中采用此种传动方式作为减速装置。齿轮式传动工作原理