三辊卷板机的设计作者伟人指导教师宋诚生摘要：卷板机是一种将金属板材弯卷成筒体、锥体、曲面体或其他形体的通用成型设备。
本设计旨在设计出用于卷制最大厚度为10mm、最大宽度为2000mm钢板的卷板机。
本文首先简单介绍了卷板机的分类、工作原理及在我国的发展情况。
结合任务书要求，通过对常用机构类型的论证，选择了本课题的对称式三辊卷板机。
由分析整个卷板运动，将其分为主运动和辅运动。
论证确定了主运动和辅运动的传动系统方案后，经过计算工作机构的工作功率及运动参数，选择电动机的型号。
再对传动系统中各传动装置分别进行类型选择、材料及热处理选择、设计计算和校核。
设计和校核工作机构的材料和尺寸后，对轴、轴承、联轴器和键进行设计计算，最后简述了机架的设计。
关键词：三辊卷板机参数化设计校核The Design of The Three Roller Coiling MachineAbstract：The bending machine is a common molding equipment which could bend plate into a cylinder, cone, curved body or other body .This design is aimed to design the bending machine rolling the maximum thickness of 10mm, maximum width of 2000mm plate .This article first briefly describes the classification of the bending machine, working principle and development in China. Through the demonstration of the common types of institutions and the task book , having chosen this three roller coiling machine. By the analysis of the entire coiling movement, it could be divided into the main and the auxiliary movement. After determining the drive system program of the main and the auxiliary movement , then calculating the power of working bodies and motion parameters, reaching the model of motor .And select the type of transmission system , materials and heat treatment , design calculations and check. Design and check the materials and size, shaft, bearings, couplings and key design calculations, the final rack design.Key words：The three roller coiling machine Parameter design Check目录1 绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 工作原理 (2)1.3 卷板机在我国的发展 (2)2 机构方案的论证及确定 (4)2.1 方案的论证 (4)2.2 方案的确定 (5)3 主运动系统的设计 (6)3.1 主传动系统的设计 (6)3.2 主电动机的选择 (7)3.3 确定传动系统的总传动比和分配传动比 (10)3.4 带传动的设计 (11)3.5 减速器的选择 (14)3.6 末级输出齿轮传动设计 (15)3.7 下辊的校核 (18)3.8 键的选择 (20)3.9 下辊轴承的设计 (21)4 辅运动系统的设计 (23)4.1 辅传动系统的设计 (23)4.2 辅电动机的选择 (23)4.3 丝杠螺母传动的设计 (24)4.4 确定传动系统的总传动比和分配传动比 (27)4.5 减速器的选择 (28)4.6 蜗杆传动的设计 (29)4.7 上辊的校核 (33)4.8 上辊轴承的设计 (35)4.9 辅电动机与减速器联轴器的选择 (35)4.10 减速器与蜗杆轴联轴器的选择 (36)4.11 蜗杆轴的设计 (37)4.12 蜗杆轴轴承的选择 (40)4.13 蜗轮轴的设计 (42)4.14 蜗轮轴轴承的选择 (43)5 上、卸料机构的设计 (44)5.1 机构设计 (44)5.2 设计校核 (44)6 机架的设计 (46)6.1 结构设计 (46)6.2 材料和厚度 (46)结论 (46)致谢 (46)参考文献 (47)1 绪论1.1 概述机械制造业是国民经济的中流砥柱，在国家经济实力中具有非常重要的作用和地位。
国民经济各部门的技术进步直接受制于机械制造业提供的装备水平。
机械制造业的规模水平是反映国民经济实力和科学技术水平的重要指标，世界各国都把发展机械制造业作为振兴和发展本国经济的战略重点之一。
机械制造生产能力和制造水平，主要取决于机械制造装备的先进程度。
因此，决定了机械装备设计在整个机械制造业中举足轻重的地位。
我国是制造大国，更应该注重机械装备设计的资金投入和创新。
卷板机是一种将金属板材弯卷成筒体、锥体、曲面体或其他形体的通用成型设备，在工业基础加工中占有重要的地位。
该设备广泛用于石油、金属结构、木工、造船、锅炉及其它机械制造行业。
卷板机的分类，国外通常以工作辊的配置方式来划分，国内一般以工作辊数量及调节方式等做为标准进行混合分类。
如表1-1。
表1-1 卷板机种类1.2 工作原理卷板是指板材在外力的作用下，使板材的外层纤维拉长，内层纤维缩短而产生弯曲变形。
卷板机的工作能力是指板材在冷态下，按规定的屈服极限卷制最大板材厚度与宽度时最小卷筒直径的能力。
图1-1 卷板机工作原理图选择对称上调式三辊卷板机说明卷板的工作原理，如图1-1。
三辊卷板机的运动形式分为主运动和辅运动。
两个下辊是主动辊，是固定不动的，可绕图1.1中2O 、3O 同时作顺时针或逆时针旋转，属于主运动。
上辊是被动辊，在传动系统的带动下可上下升降，也可以在图1-1中1O 垂直平面作上翘和翻边等运动，属于辅运动。
卷制时，板料被送入上下辊之间，板材的下表面与两个下辊的最高点相接触，当上辊下压并超过材料的屈服极限时，板材便产生塑性变形，形成一段弧线。
在两个下辊的旋转下，由于摩擦力板材也随之旋转，使板材形成沿其全长的塑性变形，根据三点成圆原理，最后板材被卷制成圆，如图1-2所示。
图1-2 卷板过程1.3 卷板机在我国的发展我国的卷板机制造始于六十年代末，最早为机械传动的对称式三辊卷板机，这种机型结构简单，但不能预弯板材端部。
七十年代末，长冶锻压机床厂研制成功了机械传动四辊卷板机，此种卷板机虽然能直接预弯，也改善了性能，但其结构庞大，制造周期长，没有得到普遍推广。
八十年代中，该厂又推出全液压四辊卷板机和液压水平下调式三辊卷板机，这两种机型即可一次上料完成简体成形，又可对简体进行焊接后的校圆，工作效率得到了显著的提高。
八十年代末，由PC、NC控制的三、四辊卷板机进入国内市场。
该机具有工作辊自动调平、下辊倾斜可水平水平升降等功能。
后来出现NC弧形下调式三辊卷板机，除具备四辊卷板机的优点外，还可以进行板材端部预弯。
该机结构紧凑合理，重量轻，受到市场的广泛欢迎。
经过三十多年的发展，在国家的大力扶持下，企业通过多次技术改造，引进了美英等国家先进卷板技术。
目前研制的新型板材卷制设备的设计水平与制造水平均已达到亚洲先进，并可与世界先进的卷板机生产厂家的产品相媲美。
卷板机制造业作为机床模具产业最大的买方市场，也带动了焊接、检测、材料应用等各个行业的快速发展。
卷板机制造业的技术革命，将引起装备市场的结构变化，最终将促进我国机械加工工业的发展。
近些年，随着原子能、石油化工、宇航、海洋开发、军工等部门的迅速发展，卷板机作业的范围正在不断的扩大，要求也在不断的提高。
作为一种不可或缺的高效机械，卷板机在今后的工业生产中一定会得到更好的利用。
时代在发展，科技在进步，国民经济的高速发展将对这个机械品种提出越来越高的要求，将促使这个设计行业的迅速发展。
2 机构方案的论证及确定在选择卷板机构类型时，首先要确保需要卷制的板材在其工艺范围以内，还要保证卷制的加工精度，同时要考虑到其生产率﹑制造维修难易程度﹑经济性等。
我们结合上章所述卷板机的类型，选择较为常用的几种机构，拟订方案，并进行分析论证。
2.1 方案的论证2.1.1 方案1三辊卷板机三辊卷板机是目前最普遍使用的一种卷板机，制造技术成熟，结构简单，维修方便，经济适用。
（1）对称式三辊卷板机上辊在两下辊中央对称位置，结构简单紧凑，易于制造维修，重量轻，投资小，成型较准确，辊筒受力较小，但是不能弯卷板材的全部长度，板材的两端有略小于两下辊距离一半的长度是直的，即剩余直边大，需要配预弯设备，如图1-2。
（2）不对称式三辊卷板机上辊位于下辊之上而略偏移，结构较简单，剩余直边少，但板料需要掉头弯边，操作不方便，辊筒受力较大，卷弯能力小，常用来卷制薄而短的轻型筒节，工作能力一般在32×3000mm以下，如图2-1。
图2-1 不对称式卷板机2.1.2 方案2四辊卷板机四辊卷板机有四个辊，上辊是主动辊，下辊可以上下移动，两个侧辊可以沿斜向升降。
特点是板材对中方便，工艺通用性广，可直接完成板材的预弯，卷圆时无需掉头，可以矫正扭斜错边等缺陷，可即位装配电焊。
但质量体积大，结构复杂。
上下辊夹持力使工件受氧化压伤严重，操作技术不易掌握。
常用于重型工件卷制及自动化水平和技术水平较高的场合，如图2-2。
图2-2 四辊卷板机2.2 方案的确定一个好的设计应该是技术上实用，操作和维修方便，经济上合理和运转安全可靠。
通过上述几个机构类型的比较，我们可以得出，虽然四辊卷板机对中方便，可直接完成板材的预弯，工艺通用性广，但其质量体积大，操作复杂，价格高昂，用于卷制本课题的10×2000mm 薄钢板实属浪费。
而不对称式相比对称式结构较复杂，操作不方便。
结合了实际需要和现实局限，最后确定了我的设计方案：对称式三辊卷板机。
3 主运动系统的设计主运动是指两个下辊绕图1-1中2O 、3O 同时作顺时针或逆时针旋转。