xxjd1301槽型冷弯机械传动系统链传动模块设计.doc

新乡学院本科毕业论文（设计）

毕 业 论 文（设 计）

论文（设计）题目：XXJD-1301槽型冷弯机械传动系统——链传
动模块设计

姓 名
学 号
院 系 机电工程学院
专 业 机械设计制造及其自动化
年 级 2009级
指导教师

2013 年 6 月 5 日

目 录
摘 要 1
ABSTRACT 2
第1章 绪论 3
1.1冷弯成型定义及发展 3
1.2冷弯成型新技术 3
1.3冷弯成型机的组成及工作过程 5
第2章 传动部分的选择 6
2.1传动部分的组成及工作过程 6
2.2电动机的选择 6
2.2.1电动机种类的选择 6
2.2.2选择电动机结构型式 6
2.2.3 电动机功率的计算 7
2.2.4 确定电动机具体型号 7
2.2.5确定各部件的功率与线速度 7
2.2.6确定各轴的转速及转矩 7
2.3减速器的选择及轴的设计校核 8
2.3.1减速器的选择 8
2.3.2中间轴的设计及校核 8
第3章 设计方案的提出与确定 14
3.1方案的提出 14
3.2 方案的确定 15
第4章 链传动设计 16
4.1 链传动的特点及应用 16
4.3链传动的主要参数选择 17
4.4链传动设计计算 18
第5章 链传动的建模与仿真过程 26
5.1链轮链条的建模过程 26
5.2链轮链条的装配过程 30
5.3链轮链条的仿真过程 31
第6章 结论 33
参考文献 34
致 谢 35

新乡学院本科毕业论文（设计）

摘 要
冷弯成型是通过顺序配置的多道次成型轧辊，把卷材、带材等金属板带不断地进行横向弯曲，以制成特定断面型材的塑性加工工艺。 本文是关于冷弯成型机械传动部分链轮链条的设计。首先研究并收集了冷弯成型机的一些基本资料；接着针对冷弯成型机在工作过程中电机的功率小、电机与传动轴之间的距离较远等要求提出了两种方案，一种是链传动；另一种是带传动，通过对两种方案的比较，选择了链传动；最后是对链传动的计算设计。在设计之后，利用solidworks软件进行三维建模和运动仿真过程。直观的演示了其运动过程。

关 键 词：冷弯成型机；链传动；三维建模；运动仿真

ABSTRACT
Cold roll forming is through multi-pass forming roll sequence configuration, the sheet, strip and other metal plates with constantly subjected to transverse bending, plastic processing technology into a special section.This paper is about the design of cold roll forming machine transmission part of chain and sprocket. Firstly introduces some basic situation of cold roll forming machine; then the cold roll forming machine requirements put forward two kinds of schemes, comparing two schemes, choose the chain transmission; finally, according to the design requirement of the chain driveAfter the design, 3D modeling and motion simulation process using SolidWorks software. Visual demonstration of the process of its motion.

Key words：Cold roll forming；chain transmission；Three-dimensional modeling；Motion simulation

第1章 绪论
1.1冷弯成型定义及发展
冷弯成型是通过顺序配置的多道次成型轧辊，把卷材、带材等金属板带不断地进行横向弯曲，以制成特定断面型材的塑性加工工艺。
目前我国对cold roll forming这一工艺有多种叫法，一种是从俄文翻译过来的，称为冷弯成型，冷弯型钢（冶金行业多用此说法），一种是从英文等外文翻译过来的，有滚轧成型，辊轧成型，辊弯成型，滚压成型：还有一种是我国台湾的，有滚轮成型，冷轧成型等，英文名称比较确定，有Rollforming,Roll-forming,Roll Forming等。
国外冷弯成型技术工艺己具有100多年历史了，大致分为三个阶段。
第一阶段(1838一1909)是探索和试制阶段，这阶段辊弯成型理论和冷弯型钢的研究工作进展缓慢。随着工业运输业的迅速发展，辊弯成型工艺生产的冷弯型钢己经不能满足用户要求。
第二阶段(1910一1959)是创立和逐步推广辊式冷弯成型工艺的阶段。
第三阶段(1960年到现在)是辊弯成型生产迅速发展的阶段。国外冷弯型钢生产的发展动向，归纳起来，有以几方面:
（1） 产量不断增加
（2） 研究工作正在深入
（3） 新工艺不断出现
（4） 产品品种不断增加，产品结构不断更新
在我国，从50年代末开始建设冷弯机组以来，经历了发展、调整的曲折过程，70年代末仅有6家，80年代我国的冷弯型钢迅速发展，到1982年产量仅1.6万吨，到1989年，全国20多个生产厂家，产量发展到30余万吨，设计能力达到60余万吨，其中冶金系统14个重点厂，机组45套，冷弯型钢品种规格也在不断增多，现已经达800余种。
1.2冷弯成型新技术
(1)冷弯实验研究新进展

实验研究是冷弯成型研究十分重要的组成部分,其主要有两种形式,一是真实成型实验;二是模拟实验,前者优点在于材料变形能真实反应实际生产情况,直观可靠,针对性强;缺点是实验设备规模大,投资大,费用较高;后者优点在于投资小,方便灵活,不受较多客观条件限制,研究具有普遍性;缺点是不能全面地反映冷弯变形的真实情况,只能侧重研究某一方面。目前,国内外主要集中在真实成型实验研究上,而且一般是对槽钢、焊管的成型过程进行研究,目的是提高冷弯产品形状、尺寸精度,防止缺陷,探索冷弯变形特征、规律以及合理的变形分配模型。研究的对象一般有型钢变形过程的曲面形状、纵横向变形、弯曲回弹、成型力等等。
冷弯模拟实验尚处于起步阶段,没有成熟的、规范化的标准实验手段,现有的模拟实验研究对象各不相同,研究方式也有区别。如Byahumanyun针对镀锌板冷弯成型中镀层破裂现象,采用单拉和张力弯曲实验,集中研究了冷弯成型对镀锌板镀层破裂的影响。另外,槽钢经冷弯变形切成定尺后,端部常因残余应力作用而产生扭曲现象。为了研究如何消除这一现象,日本学者小奈弘和神马敬设计了两种模拟实验装置,发现若给槽钢的腿部足够的压缩变形,使之产生新的塑性变形,可消除上述缺陷。加拿大Terry.r.Walk-er等人特意设计了模拟实验装置来研究电焊管成型过程的轴向应变分布。
(2）冷弯成型研究应用有限元技术的进展
有限元法是解决工程技术问题的可靠工具。目前冷弯成型分析应用有限元法有两大趋势,一是致力于独力开发冷弯成形有限元软件。日本学者小野田等人长期研究电焊管成型的有限元模拟问题,使用刚塑性有限元法分别对电焊管坯在开口孔型和闭口孔型中的变形进行研究。解决了W弯曲法中管坯边部的减薄或增厚现象,计算分析结果与实际很相符。二是使用商用大型有限元软件包对冷弯成型进行分析,并用于冷弯工具设计。如Harstain利用商用有限元软件着重分析了钢管定径成型时的应力应变分布、管壁的厚度变化、回弹控制;Walker等人使用非线性有限元软件ABAQUS,对直缝焊管成型过程的应变、应力进行计算,建立了预报焊管成型过程的边缘失稳模型,并得到了调整轧机参数的依据。虽然,目前对冷弯成型的数值模拟研究并不完整,主要集中于简单断面型材,但已显示了其无比的优越性和强大的生命力。使用数值模拟手段,可以准确地计算分析成型过程、检验工具设计模型、设计结果,从而使工具设计成本和风险性大大降低。因此,与有限元分析法相结合是冷弯CARD（计算机辅助轧辊设计）发展的趋势。
1.3冷弯成型机的组成及工作过程
冷弯成型机简单的来说就是应用了冷弯成型技术进行生产加工的这类机械的总称。按生产加工过程，冷弯成型机的主要组成机构有：物料传送机构、动力机构、进料导向机构、传动机构、校直机构、电气控制机构和液压切断机构。
物料传送机构:用于存放卷材、带材等加工原材料的机构。可以自行转动实现物料的传送。
动力机构：由三相异步电动机输出转矩，通过电气控制机构和减速器的调节，使输出的转矩满足加工的要求。
进料导向机构：由一对光滑圆辊子组成。对卷材进行初步的平整和纠正。
传动机构：由电机、轴、齿轮等组成。
校直机构：该机构是由若干对相同形状的辊子组成。形状根据产品要求而定。电气控制机构：应用PLC技术对电机转速和液压剪断机构进行控制。
液压剪断机构：由液压装置和刀具对最后定型的卷材进行剪断，而达到规格要
求。
冷弯成型机的工作过程如下：卷材（带材）固定在物料存放架上，随着物料存放架的转动，卷材在进料导向机构的引导下进入冷弯成型机关键的成型部分——由若干成对的具有渐变形状的辊子组成。辊子在传动机构的带动下不断转动。卷材进入成对辊子之间的间隙中，按照辊子特定的形状进行塑性变形，最终达到产品所要求的规格尺寸。由于在塑性变形过程中，卷材会发生边部波浪、袋形波、纵向弯曲、角部皱褶、裂纹及扭曲等变形缺陷。其中的弯曲、扭曲变形可通过校直机构进行校直。通过校直机构后，卷材到达液压剪断机构部位，进行剪断。其中电气控制机构用于控制电机转速和液压剪断机构的剪断动作。

第2章 传动部分的选择
2.1传动部分的组成及工作过程
传动部分由电动机、减速器、链轮链条、齿轮和轴等组成。
电动机在经过变频以及减速机后由链条连接主传动轴和链轮，再通过固定在轴上的两个锥齿轮带动轧辊。两个轧辊在用联轴器连接，使其完成要求的加工过程。
2.2电动机的选择
2.2.1电动机种类的选择
由于三相笼型异步电动机具有结构简单、运行可靠、维修方便和价格便宜等特点，并且它采用的动力电源是很普遍的三相交流电源。因此广泛应用于国民经济和日常生活的各个领域，是生产量最大、应用面最广的电动机。但它的启动和调速性能差，功因数低。对调速，启动性能要求不高的一般生产机械中，如机床、水泵、通风机、家用电器等，应优先采用笼型异步电动机。故本设计采用笼型异步电动机。
2.2.2选择电动机结构型式
电动机的安装型式有卧式和立式两种。一般情况下用卧式，特殊情况用立式。 电动机的安装型式有卧式和立式两种。一般情况下用卧式，特殊情况用立式。电动机的外壳防护形式有开启式、防护式、封闭式及防爆式几种。开启式电动机，在定子两侧与端盖上都有很大的通风口，这种电动机价格便宜、散热条件好，但容易进灰尘、水滴、铁屑等，只能在清洁、干燥的环境中使用。防护式电动机在机座下面有通风口，散热好，能防止水滴、铁屑等从上方落入电动机内，但不能防止灰尘和潮气侵入，所以，一般在比较干燥、灰尘不多、较清洁的环境中使用。封闭式电动机有自扇冷式、他扇冷式和密闭式三种；前两种型式的电动机是机座及端盖上均无通风孔，外部空气不能进入电动机内部。可用在潮湿、有腐蚀性气体、灰尘多、易受风雨侵蚀等较恶劣的环境中。密闭式电动机，外部的气体、液体都不能进入电动机内部。一般用于在液体中工作的机械，如潜水泵电动机等。防爆式电动机适用于有易燃、易爆气体的场所，如油库、煤气站、加油站及矿井等场所。本设计电动机工作场所较为良好，故采用卧式防护式笼型异步电动机。
2.2.3 电动机功率的计算
根据本人设计的小型冷弯机的使用要求，轧辊速度是0.02米每秒，联轴器的效率为99%，链轮的效率为96%，轴承的效率为93%，大小齿轮的传递效率为97%。主体部分的预计为5KW。
因为依照整体传动方案可计算出KW，所以，
KW7KW （2-1）
2.2.4 确定电动机具体型号
所以根据计算出的结果和查阅了设计手册后最终确定出了电动机的具体型号：
本机选用Y系列小型三相异步电动机Y160M-6，其主要技术参数如下所示：
功率KW：7.5 电流A：6.58A 转速r/min：970 效率（%）：82%
频率：50HZ 电压：380V
2.2.5确定各部件的功率与线速度
（2-2）
2.2.6确定各轴的转速及转矩
（2-3）

（2-4）

2.3减速器的选择及轴的设计校核
2.3.1减速器的选择
减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩
以满足各种工作机械的需要。在原动机和工作机之间用来提高转速的独立闭式传动装置成为增速器。减速器的种类很多，按照传动形式不同可分为齿轮减速器，蜗杆减速器和星星减速器；按照传动级减速器；按照传动的不知形式又分为展开式，分流式。常见减速器的特点：
（1） 齿轮减速器的特点是效率及可靠性高，工作寿命长，维护简便，因而应用广泛。
（2） 蜗杆减速器的特点是在外廓尺寸不大的情况下，可以获得大的传动比，工作平稳，噪声较小，但效率较低。其中应用最广的式单级蜗杆减速器，两级蜗杆减速器应用较少。
（3） 行星减速器其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大，但制造精度要求较高，结构复杂，且价格略贵。
综合冷弯机的设计使用要求，在确保设计经济性的前提下最终选择单级圆柱齿轮减速器。经过计算可确定减速器的传动比i=4，该减速器的基本结构由齿轮、轴及轴承组合、箱体等大部分组成。
2.3.2中间轴的设计及校核
1 轴的材料选择及最小直径估算
根据工作条件，小齿轮的直径较小（），采用齿轮轴结构，选用45钢，正火，硬度HB=170～217HBS。
按扭转强度法进行最小直径估算，即 初算轴径，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。
值由表2.1可知：A0=112
表2.1轴材料及力学性能
轴的材料
Q235,20
35
45
40Cr,35SiMn,38SiMnMo
[τ]（MPa）
12～20
20～30
30～40
40～52
C
160～135
135～118
118～106
106～98
，因中间轴最小直径处安装滚动轴承，取为标准值 。
2 中间轴的结构设计

图2.1 中间轴
1）各轴段的直径的确定
：最小直径，滚动轴承处轴段，，滚动轴承选30206
：低速级小齿轮轴段
：轴环，根据齿轮的轴向定位要求
：高速级大齿轮轴段
：滚动轴承处轴段
2）各轴段长度的确定
：由滚动轴承、装配关系确定
：由低速级小齿轮的毂孔宽度确定
：轴环宽度
：由高速级大齿轮的毂孔宽度确定
：由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定
3 中间轴的校核
1）轴上力的作用点位置和支点跨距的确定
轴上安装30206轴承，它的负荷作用中心到轴承外端面距离为a=13.8mm≈14mm，跨距l=l21+l22+l23+l24+l25-2a=156.5mm，高速级大齿轮的力作用点C到支点A的距离l1=l24/2+l25-a=38.25mm，低速级小齿轮的力作用点D到右支点B的距离l3=l22+l21-a=53.25mm。两齿轮力作用点之间距离l2=l-l1-l3=65mm。
轴的受力简图为：

图2.2 轴受力简图
2）计算轴上作用力
齿轮2：;

齿轮3：； （2-5）
（2-6）
3）计算支反力
垂直面支反力

图2.3 垂直面支撑反力
由，得
（2-7） 由，得
由轴上合力校核：
，计算无误 （2-8）
水平面支反力

图2.4 水平面支撑反力
由，得
由，得 （2-9）
由轴上合力校核： （2-10）
，计算无误
总支反力为

（2-11）
绘制转矩、弯矩图
a、垂直面内弯矩图
C处弯矩
（2-12）
D处弯矩
（2-13）

图2.5 垂直面弯矩图

b、水平面内弯矩图
C处弯矩
（2-14）
D处弯矩
（2-15）

图2.6 水平面弯矩图
c、合成弯矩图

（2-16）

图2.7 合成弯矩图
d、转矩图

图2.8 转矩图
弯扭合成校核
进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和转矩的截面（即截面D）的强度。去折算系数为
（2-17）
已选定轴的材料为45钢正火处理， ，因此。

第3章 设计方案的提出与确定
3.1方案的提出
针对冷弯成型机传动部分中减速器后面的传动，给出以下两个方案可供选择：
方案一：选择带传动，如下图3.1所示
带传动的优点：
①结构简单,适用于两轴中心距较大的传动场合；
②传动平稳无噪声,能缓冲、吸振；
③过载时带将会在带轮上打滑,可防止薄弱零部件损坏,起到安全保护作用。

图3.1 带传动
方案二：选择链传动，如图3.2所示

图3.2 链传动

链传动的优点：
(1)能在低速、重载和高温条件下及灰土飞扬的不良环境中工作；
(2)和带传动比较,它能保证准确的平均传动比，传递功率较大，且作用在轴和轴承上的力较小；
(3)传递效率较高,一般可达0.95～0.97；
(4)链条的铰链磨损后,使得节距变大造成脱落现象；
(5)安装和维修要求较高，链轮材料一般是结构钢等；
(6)可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力。
3.2 方案的确定
针对上述两种方案的比较，考虑到冷弯成型机在低速环境下工作，且要求有比较准确的传动比，两轴中心相距又较远。方案二比方案一更适合，因此选择链传动。

第4章 链传动设计
4.1 链传动的特点及应用

图4.1 链传动示意图
链传动及其传动比
链传动由主动链轮、从动链轮和绕在两轮上的一条闭合链条所组成，靠链条与链轮之间的啮合来传递运动和动力。
链传动是由链条和具有特殊齿形的链轮组成的传递运动和（或）动力的传动。
它是一种具有中间挠性件（链条）的啮合传动。

链传动的传动比就是主动链轮的转速与从动动轮转速之比值，也等于两链轮齿数的反比。
链条的主要参数：基本节距
链传动的常用类型
分类：
传动链
输送链
曳引链
传动链：
（1）滚子链（套筒滚子链）
（2）齿形链
链传动的应用特点
与带传动相比
能保证准确的平均传动比。
传递功率大，且张紧力小，作用在轴和轴承上的力小。
传动效率高，一般可达0.95～0.98。
能在低速、重载和高温条件下，以及尘土飞扬、淋水、淋油等不良环境中工作。
能用一根链条同时带动几根彼此平行的轴转动。
由于链节的多边形运动，所以瞬时传动比是变化的，瞬时链速不是常数，传动
中会产生动载荷和冲击，因此不宜用于要求精密传动的机械上。
安装和维护的要求高。
链条的铰链磨损后，使链条节距变大，传动中链条容易脱落。
无过载保护作用。
4.3链传动的主要参数选择
（1）初定链轮齿数
为减小链传动的动载荷，提高链传动的平稳性，小链轮不宜过少，小链轮齿数Z
不少于15，而大链轮齿数也不宜过多通常打链轮最大齿数不超过114。由于链节数常为偶数，考虑到链条和链轮的均匀磨损，链轮齿数一般应取于链节数互为质数的奇数，优先选用的链轮齿数系列为：17,19,21,23,25,38,57,76,95,114。
（2）传动比i
传动比过大，链条在小链轮上的包角就会过小，参与的啮合齿数减小，每个齿轮承受的载荷过大，从而加剧齿轮的磨损，易出现跳齿和脱链现象。推荐传动比i=10:6,10:5,10:4,10:3.5。取传动比为2:1。
（3）中心距a
中心距的大小对链传动的工作性能也有较大的影响。中心距过小，链在小链轮上的包角减小，且链的循环频率增加而影响传动寿命；中心距过大，传动外廓尺寸以造成松边垂度太大而产生抖动。一般初选中心距a0=(30～50)p,最大可为amax=80p. （4）链的节距和排数
满足一定的承载能力下，为使结构紧凑和延长寿命，应尽量选用较小节距的单排链。
4.4链传动设计计算
计算：
（1）小链轮齿数z1，根据表4.1
取z1=25
表4.1 小链轮齿数
i
1~2
2~3
3~4
4~5
5~6
6
z1
31~27
27~25
25~23
23~21
21~17
17~15

优先选用齿数：17，19，21，23，25，38，57，76，95，114
z1、z2取奇数，则链条节数为偶数时，可使链条和链轮轮齿磨损均匀。
（2）大链轮齿数z2
z2=z1×n=25×2=50 （4-1）
（3）实际传动比 （4-2）
（4）设计功率 （4-3）
工况系数，查表4.2可知kA，Pd=kAp=7.425KW。
表4.2 工作情况系数kA
载荷种类
电动机或汽轮机
内燃机
载荷平稳
1.0
1.2
中等冲击
1.3
1.4
较大冲击
1.5
1.7
（5） 单排链条传递功率，查表4.3和表4.4，齿数系数KZ=1.34，排数系数=1。

表4.3小链轮齿数系数kz
Z1
21
23
25
27
Kz
1.11
1.23
1.34
1.46
Kz1
1.16
1.33
1.51
1.69
表4.4多排链系数km
排数
1
2
3
4
Km
1.0
1.7
2.5
3.3
=5.62kw （4-4）
（6）链节距p
根据p0=3.46km，n1=60.6r/min，曲线和n1确定的点，应在所选型号链的功率曲线下方附近（不超过直线）。结果为16A，节距p=25.4mm。
（7）验算小链轮轴直径
链轮中心孔最大许用直径
（8）初定中心距
为优，无张紧轮时取
表4.5 i和a的组合方式
i
<4
≥4

0.2z1（i+1）p
0.33z1(i-1)p
（4-5）

（9）确定链条节数 （4-6）
=78.29
取（个）
（10）链条长度 （4-7）
(11)链速 （4-8）
(12)有效圆周力 （4-9）
(13)作用在轴上的力F
水平或倾斜的传动 （4-10）
接近垂直的传动
工况系数，
F=1.2×1×2283.1=2739.7N
(14)润滑方式：定期人工润滑
(15)链条标记：16A-1-80GB 1243-1997
1表示排数，80表示节数
(16)链轮的几何尺寸
滚子直径d1=15.88mm p=25.4mm
分度圆直径 （4-11）
小链轮
大链轮
齿顶圆
，
对于三圆弧-直线齿形 （4-12）
小链轮齿顶圆=214.78mm，取整215mm
大链轮齿顶圆=417.44mm，取整418mm
齿根圆直径df=d-d1 （4-13）
小链轮齿根圆直径df=d-d1= 202.66-15.88=186.78mm，取188mm
大链轮齿根圆直径df=d-d1= 404.52-15.88=388.64mm，取388mm
节距多变形以上的齿高ha=0.27p=0.27×15.88=4.286mm（对于三圆弧-直线齿形）
最大齿根距LX
奇数齿 （4-14）
偶数齿 （4-15）
小链轮=202.26mm
大链轮=404.32mm
轴凸缘直径
（4-16）
链轮=110.032mm
轮毂厚度h
，——孔的直径 （4-17）
表4.6轮毂厚度系数k
d
<50
50～100
100～150
>150
K
3.2
4.8
6.4
9.5
小链轮=18.1mm，取整20mm
大链轮=21.05mm，取整25mm

轮毂长度l
l=3.3h lmin=2.6h （4-18）
小链轮l=3.3×20=66mm
大链轮l=3.3×25=82.5mm，取整82mm
轮毂直径dh=dk+2h，dhmax﹤dg （4-19）
小链轮dh=40+2×20=80mm
小链轮 dh=60+2×25=95mm
齿宽
单排 （4-20）
单排=0.95×15.75=15mm
齿侧半径

倒角宽 （4-21）
，取2.1mm
倒角深h=0.5p=0.5×15.875=7.9375mm （4-22）
齿侧凸缘圆角半径ra≈0.04p=1.01mm （4-23）
(17)链轮公差
1)齿根圆直径和量柱测量距极限偏差
表4.7主要尺寸的偏差
项 目
极限偏差
孔径
H8
齿顶圆
h11
齿根圆直径极限偏差
h11
齿宽
h14
量柱测量距极限偏差
h11

表4.8奇偶齿的计算公式
项目
符号
计算公式
量柱测量距
偶数齿

奇数齿

小链轮齿根圆直径= 186.78mm
，
小链轮齿顶圆=93.50mm
=
孔径=

2)径向圆跳动
小链轮径向圆跳动=min{0.0008df+0.008}=0.0008×76.24+0.008=0.068992
端面跳动=min{0.0009df+0.008}=0.0009×76.24+0.008=0.076616
（18）链轮的主要尺寸：
表4.9 链轮主要尺寸
名称
符 号
小链轮
大链轮
分度圆直径
d
202.66mm
404.52mm
齿顶圆直径
da
214.78mm
417.44mm
齿根圆直径
df
186.78mm
388.64mm
齿高
ha
6.858mm
确定的最大轴凸缘直径
dg
110．02mm
350.286mm

表4.10链轮齿形的尺寸
名　称
计　算 公　式
计算结果
齿沟圆弧半径r1 (mm)
r1=0.5025dr+0.05
8.03
齿沟半角（°）a/2
a/2=55°-60°/z
52.6
工作段圆弧中心O2的坐标M T(mm)
M=0.5drsina/2
6.31
T=0.8drcosa/2
7.72
工作段圆弧半径r2(mm)
r2=1.3025dr+0.05
20.73
工作段圆弧中心角β（°）
β=18°-56°/z
14.71
齿顶圆弧中心O3的坐标W V(mm)
W=1.3drcos180°/z
20.48
V=1.3drsin180°/z
2.59
齿形半角r/2
r/2=17°-64°/z
14.44
齿顶圆弧半径r3(mm)
r3=dr(1.3cosr/2+0.8cosβ-1.3025)-0.05
11.55
工作段直线部分长度dc(mm)
dc=dr(1.3sinr/2-0.8sinβ)
1.92
e点至齿沟圆弧中心连线的距离H(mm)
H=[r32-(1.3dr-p0/2)2]1/2,P0=P(1+(2r1-dr)/d)
9.25

注：齿沟圆弧半径r1允许比表中公式计算的大0.0015dr+0.06mm。

第5章 链传动的建模与仿真过程
5.1链轮链条的建模过程
5.1.1链轮的建模:
(1)打开solidworks软件，点击新建图标，然后选择零件，确定即可以进入三维建模环境。
（2）进入草图环境，草绘如下图5.1所示

图5.1 草绘截面
（3）点击,然后按下图5.2所示填写，选择步骤（2）所画的草绘图，点击对勾即可。

图5.2 命令框
（4）点击，在草绘环境画出下图5.3所示，然后在方向1中选择完全贯通，点击对勾即可。

图5.3 齿形截面
(5)圆形阵列步骤4
（6）在中心拉伸一个中心孔直径为30mm
（7）对链轮齿进行倒圆角，半径为3mm
（8）草绘一个齿顶圆。绘制完成，如下图5.4所示：

图5.4 链轮效果图
5.1.2 链条的建模
（1）打开solidworks软件，点击新建图标，然后选择零件，确定即可以进入三维建模环境。
（2）点击，草绘如下图5.5所示，厚度为6mm，选择两侧对称。

图5.5 草绘链条截面
（3）点击，在草绘环境草绘如下图5.6所示，厚度为1mm。

图5.6 草绘链条外表面
（4）镜像步骤3
（5）草绘点，点的位置在步骤1所画图的中心
（6）点击，在草绘环境草绘如下图5.7所示

图5.7 草绘链孔
（7）绘制完成，如下图5.8所示

图5.8 链条1的三维图
链条2的绘制和1相似，绘制结果如下图5.9

图5.9 链条2的三维图
5.2链轮链条的装配过程
(1) 打开solidworks软件，点击新建按钮，选择装配体，即可进入装配环境。
(2) 点击按钮，选择要装配的链轮和支板零件图插入
(3) 点击按钮，选择标准配合里的同轴心，使两链轮与支板同轴心。在选择高级配合里的宽度，使两个链轮与支板两面的距离相等。如下图5.10所示

图5.10 装配链轮
(4) 在链轮两个面之间新建一个基准面，点击皮带轮按钮，选择两个链轮的齿顶圆作为作为基准，生成皮带轮。
(5) 打开皮带轮零件图，点击选择3D草绘，再点击选择套合曲线，点击带轮曲线形成套合曲线，完成保存。
(6) 插入链条1，选择高级配合里的宽度选项，选择链轮的两个外表面和链条的两个外表面，使链条中心始终在步骤4中建的基准面重合。
(7) 点击高级配合按钮里的路径配合，选择链条的一个草绘中心点和步骤5画的套合曲线，点击完成。同理，选择另一个中心点和套合曲线，完成一个链条的装配，如下图5.11所示

图5.11 装配链条1
（8） 插入链条2，选择高级配合力的宽度配合，将链条2与链条1的中心面重合，再选择标注配合的同心轴，使两个链条中心重合。装配后如下图5.12所示。

图5.12装配链条2
（9）同理，将所有链条都装上。装配后如下图5.13所示。

图5.13链轮链条装配图
5.3链轮链条的仿真过程
（1） 在评估菜单点击按钮，点击计算看是否有干涉。
（2） 点击下面的运动算例，点击引力按钮，选择Y轴方向为引力方向，方向垂直向下即可。
（3） 点击马达按钮，速度设定为6RPM。
（4） 点击接触按钮，选择所有的链轮和链条，确认即可。
（5） 将运动的时间设置为10秒，点击计算按钮，大约十分钟后即可计算完毕。
（6） 点击运动按钮，完成仿真过程。导出仿真文件。
（7） 如图5.14为整体装配图。

图5.14 冷弯成型机装配简图

第6章 结论
毕业论文是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次对冷弯成型机设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的