滚压机设计说明书.doc

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YX15-225-900波纹瓦成型工艺及专机设计
摘 要 纹瓦是一种应用于建筑领域的钢材，它质量可靠, 造型美观。体积小，有良好的抗热性和热传导性，在应用方面，它装拆方便、可靠、实用。在建筑领域有着光明的前景。本设计是针对波纹瓦的特点，用滚压成型设备把钢料成型为波纹形。板料的滚压成形是将长的金属带料于前后排的数组成形滚轮中心通过，随着辊轮的回转，在将料送进的同时又顺次进行弯曲加工以成形出所需断面形状的加工方法。滚压成形方法是一种性能优越并具有较大使用价值的一种新型的加工方法。本设计从理论入手，用简单的滚压成型技术，设计出质量可靠，设备简单的成型机。设计重点是滚压成形工艺和辊轮的设计。在设计的过程中，我们用成形方法设计出所需的滚轮数和其参数。
该设计是在参考已有的型号类似的滚压机的基础上设计而成的。

关键词波纹瓦；滚压；成型；辊轮

The Rolling Craft and Machine Design
of YX15-225-900 Ripples Tile
ABSTRACT
The ripples tile is a kind of material that used in the building area, its quantity credibility, shape beauty, volume small, and good anti- heat and hot conductibility. At the applied aspect, it fits out convenience, credibility and practical, and has a bright foreground in the building area. This design is using the roller equipment to model the material into ripples form through the feature of the ripples tile. While the roller is turning around, make the material pass through the center of the roller, then the shape of demanding will be formed. Roll forming is a new kind of to take shape method is a kind of process method which has a superior function and using value. The aim of this design is to design a credible and simplify equipment by using the roll forming commenced from the theories. the point of the design is the designing of rollers and the craft of roll forming. In the process of the design, we calculated the number of the rollers and its parameters through the use of the forming method. During the design I have consulted the similar machine that has already been made.

KEY WORDS ripples tile； rolling； roll forming ；roller
目 录
中文摘要 1
英文摘要 2
绪论 5
1 滚压成形的概述 6
1.1 滚压成型的特点 6
1.2 成形原理 6
1.3 导向线的确定 7
1.4 成行顺序 7
1.5 弯曲方法 7
2 辊轮的设计 9
2.1 滚压成型方案及辊道数的确定 9
2.2 花型展开图 15
3 滚压成形力及扭距和功率的计算 17
3.1 受力分析计算 17
3.2 滚压成形力的计算 18
3.3 辊轮轴的设计 20
3.3.1 计算轴上的载荷 20
3.3.2 初步确定轴的最小直径 22
3.3.3轴的结构设计 22
3.4 辊轮直径和辊轮轴扭距的计算 22
3.4.1 辊轮的节圆直径 22
3.4.2 各辊轮直径及轴扭距的计算 23
3.5 辊轮传动方式的确定及输出扭矩的计算 28
3.5.1链传动 28
3.5.2链传动的效率 28
3.6 电动机和减速器的选择 29
4 传动装置的设计和校核 30
4.1 链传动的设计 30

4.1.1 辊轮轴之间链传动的设计 30
4.1.2轴和电动机之间的滚子链设计 32
4.2 轴的强度校核 34
4.3 齿轮的设计和校核 34
4.4 轴承的设计和校核 36
4.5 键的选择和校核 36
总结 38
参考文献 39
致谢 40

绪 论
机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志。人们要广泛使用机器，是由于机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品质量，特别是能够大大提高生产效率和改善劳动条件。同时不论是集中进行大量生产还迅速完成多种产品、小批量生产，都只有使用机器才便于实现产品的标准化、系列化和通用化，尤其是便于实现高度的机械化、电气化和自动化。因此，机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备和促进技术改造的重要任务， 在现代化建设的进程中起着主导和决定性的作用。所以通过大量设计制造和广泛使用各种各样先进机器，就能大大加强促进国民经济的发展力度，加速我国的社会主义的现代化建设。
面对国内生产任务的增长和国际竞争形势的严峻，各个部门都对机械产品和技术装备提出了日益增长的需求，已经从事和正在培养成长的机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。这是因为工业，农业，国防和科学技术现代化程度，都会通过机械工业的发展程度反映出来。人们所以要广泛使用产品机器，是由于机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品质量，特别是能够大力提高劳动生产效率和改善劳动条件。同时不论是集中进行大量生产还是迅速完成多品种，小批量生产，都是有使用机器才便于实现产品的标准化。系列化，尤其是便于实现高度的机械化，电气化和自动化。因此，机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备和促进技术改造的重要任务，在现代化建设的进程中起着主导作用和决定性作用。所以通过大量设计制造和广泛使用各种各样的先进机器，就能大大加强国民经济发展的力度，加速我国的社会主义现代化建设。
本篇论文主要是根据现代工业的需求所写的，其主要内容是波纹瓦的滚压设计，也就是滚压成型，板料的滚压成型是将长的金属板料于前后直排的数组成型辊轮中通过，随着辊轮的回转，在将板料向前送进的同时又顺次进行弯曲加工，以成行出所需断面形状的加工方法。在现代工业中，传统的冲模成型，效率低，工人劳动强度高。噪音大等缺点被人们已经广泛的认识，为了改变这种状态，我们需要找到新的加工方法来代替它。所以根据工业的需要，我们找到了滚压成行的加工方法。这种方法由于效率高，工人劳动强度低，噪音小等优点得到了大家的肯定。
本文主要讲述波纹瓦的滚压设计的全过程。由于本人的水平有限，设计难免有误，希望各位老师多多指教。
1 滚压成形的概述
1.1 滚压成型的特点
板料的滚压成形是将长的金属带料于前后直排的数组成形辊轮中通过,随着辊轮的回转,在将带料向前送近的同时又顺次进行弯曲加工以成形出所需断面形状的加工方法[1].这种加工方法具有如下特征:
(1) 适合于长的等断面制件的大量生产,由于是辊轮送进,所以就有可能与冲孔,起伏成形,焊接,切断等其加工装置连动进而使多种工艺的连续化生产成为可能；
(2) 由于长尺寸制件的冲压弯曲必须大型设备,因而滚压成形是经济的.但是,在制件尺寸不长的多品种小批量生产的情况下,冲压弯曲却是经济的；
(3) 用拉拔设备成形时,容易产生翘曲扭转缺陷,但是用滚压成形即可防止这些弊病；
(4) 由于板厚方向没有压下量,与轧机相比,滚压成形设备的强度低而简单；
(5) 由于经各辊轮孔型的变形量小,故加工表面良好,涂覆材料也适用；
(6) 由于是作弯曲加工,所以对于很小的尖角成形是不合适的,能成形的尖角大小，取决于材料的弯曲性能。
1.2 成形原理
滚压成形的成形原理如图（1.1）所示那样是由各成形辊轮顺次弯曲并向前送进的滚压成形,如果就第一组辊轮来看就是图所样.板料从辊轮的入口处一面受到弯曲一面向前运动,在辊轮的中心断面4处即成形完毕并从辊轮中穿出来。

图1.1 滚压成形的成形原理
1.3 导向线的确定
为了使板料从平板状态向前移动直至成行出所需断面形状，就需要有水平导向线和垂直导向线。水平导向线从辊轮开始到最后一组辊轮为止保持在同一水平面上，为确定成行辊轮的节圆直径的基准。垂直导向线垂直于辊轮轴线，是丛第一组辊轮至最后一组辊轮使得在次导向线两侧的成行加工都是均等的一条基准线，在对称断面中，次导向线与断面中线一致。

图1.2 横断面
1.4 成行顺序
大体上有三种方法。（1）从板料宽度的中心起顺次向两边乘行的方法，被广泛的用于宽料等的成形之中，由于在中间使材料流向两边，就不用担心发生不合理的拉伸。（2）从板料的两边开始成行再顺次到中间的方法，被用于管形件等的成形之中，在先使边缘成形更为方便时以及由于用边缘成形以提高边缘的纵弯曲强度等场合下，就采用这种方法。（3）在板料的中间和两边都不加区别的同时对各个部分成形的方法，被用于宽料等的成形之中，最初对整体作缓和的过度弯曲，接着再对急剧的角度作精加工。

1.5 弯曲方法
作为基本的弯曲方法有如下几种:
(1)弯曲半径一定使弯曲弧长度逐渐增加的方法,被由于普通钢以及不锈钢的成形之中.边缘成形法如图（1.3）以及中心成形法如图（1.4）就是这一类型。

图1.3 边缘成型

图1.4中心成型
(2)保持弯曲弧的长度一定,一面使弯曲角度加大一面减小半径并急剧作弯曲的方法,除钢材之外也用于强力铝合金的成形中.管件成形中的圆形成形法如图（1.5）就是这种方法.

图1.5 圆形成型
(3)对于Ti,Mg,Al合金等材料,将板胚加热在某些场合是由于成形的需要,也有些场合是为了起到减小弯曲半径.
2 辊轮的设计
2.1 滚压成型方案及辊道数的确定
成形材料的最大高度是基于以直线关系向上增加为出发点,其设计方法为控制成形直边角度使之合理化.对于软质材料采用3º左右即可,但边缘部分的延伸过大恐怕就有发生波纹的危险.对于不锈钢也有资料认为最好是1º35´,但只要取为1º25´对于大部分金属材料都是安全的[1].如果只要把辊轮的工位间距取为d,定出各工位上的成行高度就可以作出花型展开图和各辊轮孔型的设计图如图（2.1）.

图2.1 花型展开图和各辊轮孔型的设计图
要求最小成开长度为1000mm，则辊轮的中心距不能大于500mm，现取辊轮间距d=400mm。由零件图可知，该彩瓦有5个高H1＝15mm的大波纹，8个高H2＝3mm的小波纹，拟定成型方案为先滚压大波纹，再滚压小波纹。
方案一：①取等升角滚压加工φ＝10
h=d×tanφ=400×tan10 =6.98mm
翻转角θ1=arcsin(h/14.5)=19.9o
收缩量Δl = 8×14.5(1-cos19.9o)+2×15(1- cos19.9o)=11.608mm
由上可知,第一道辊滚压后单边收缩量为11.608/2=5.804mm,大于了安全收缩量(<3mm),故φ＝10等升角加工不合适.
②取升角φ＝0.250 则h=d×tanφ=1.745mm
翻转角θ1= arcsin(h/14.5) = 4.883o
收缩量Δl = 8×14.5×(1-cos4.883o)+2×15×(1- cos4.883o)=0.704mm
等升角加工时，每道升距不变，翻转角逐渐变大，收缩量也逐渐增大，该方案中第一道辊收缩量过小，必导致最后几道辊的收缩量过大而超过安全收缩量。
综上，采取等升角加工不能满足设计要求。
方案二：采用等翻转角加工
加工五个大波纹总的收缩量ΔL＝8×14.5×(1-cos45o)+2×15×(1- cos45o)=48.049＋8.787＝56.836mm
八个小波纹总的收缩量ΔL＝16×3×(1-cos45o) =19.882mm
因单边收缩量是控制在3mm以内，即双边收缩量要小于6mm，由此可大概得出大波纹的加工滚道数n=10,小波纹的加工滚道数n=3.
故采取等翻转角加工时，大波纹加工的翻转角θ ＝45/10=4.5o
升距h1=14.5×sin4.5o=1.609mm
收缩量Δl1 = 8×14.5×(1-cos4.5o)+2×15×(1- cos4.5o)=0.599mm
取等翻转角加工时，升角逐渐变小，这是其有利的一面，但收缩量则逐渐增大，由于第一道辊的收缩量偏小，故往后几道辊之间的收缩量会偏大。
综上，采取等翻转角加工也不能满足设计要求。
方案三：综合方案一和方案二，选择合理的升角或翻转角使收缩量控制在安全范围内。
（1） 高为15mm的波纹的加工
①取升角φ＝0.700 则升距h1 = d×tanφ = 4.887 mm
翻转角θ1= arcsin(h1/14.5) = 13.79o
收缩量Δl1 = 8×14.5×(1-cos13.79o)+2×15×(1- cos13.79o)=5.592mm
②取升角φ＝0.300 则升距h2 = d×tanφ = 2.094 mm
h1＋h2= 4.887+2.094 =6.981 mm
θ1＋θ2 = arcsin[(h1＋h2)/14.5] = 19.90o
翻转角θ2 = 19.90o-13.79o＝6.11o
Δl1＋Δl2＝8×14.5×(1-cos19.90o)+2×15×(1- cos19.90o) = 11.591mm
收缩量Δl2＝11.591-5.592 ＝ 5.599 mm
③取升角φ＝0.200 则升距h3 = d×tanφ = 1.396 mm
h1＋h2＋h3= 6.981+1.396=8.377 mm
θ1＋θ2+θ3 = arcsin[(h1＋h2+ h3)/14.5] = 24.11o
翻转角θ3 = 24.11o-19.90o＝4.21o
Δl1＋Δl2＋Δl3＝8×14.5×(1-cos24.11o)+2×15×(1- cos24.11o) = 16.929mm
收缩量Δl3＝16.929-11.591 ＝ 5.338 mm
④取升角φ＝0.180 则升距h4 = d×tanφ = 1.257 mm
h1＋h2+ h3+ h4=8.377+1.257 =9.364 mm
θ1＋θ2+θ3+θ4 = arcsin[(h1＋h2+ h3+ h4)/14.5]
= 28.02o
翻转角θ4 = 28.02o -24.11o＝3.91o
Δl1＋Δl2＋Δl3＋Δl4＝8×14.5×(1-cos28.02o)+2×15×(1- cos28.02o) = 22.739 mm
收缩量Δl3＝22.739-16.929 ＝ 5.810 mm
⑤取升角φ＝0.150 则升距h5 = d×tanφ = 1.047 mm
h1＋h2+ h3+ h4+ h5=9.364+1.047=10.681 mm
θ1＋θ2+θ3+θ4+θ5 = arcsin[(h1＋h2+ h3+ h4+ h5)/14.5] = 31.39o
翻转角θ5 = 31.39o - 28.02o＝3.37o
Δl1＋Δl2＋Δl3＋Δl4＋Δl5＝8×14.5×(1-cos31.39o)+2×15×(1- cos31.39o) = 28.391 mm
收缩量Δl3＝28.391-22.739 ＝ 5.652 mm
⑥取升角φ＝0.130 则升距h6 = d×tanφ = 0.908 mm
h1＋h2+ h3+ h4+ h5+ h6=10.681+0.908= 11.589mm
θ1＋θ2+θ3+θ4+θ5+θ6 = arcsin[(h1＋h2+ h3+ h4+ h5+ h6)/14.5] = 34.41o
翻转角θ6 = 34.41o -31.39o＝3.02o
Δl1＋Δl2＋Δl3＋Δl4＋Δl5＋Δl6＝8×14.5×(1-cos34.41o)+2×15×(1- cos34.41o) = 33.958 mm
收缩量Δl3＝33.958-28.391 ＝5.567 mm
⑦取升角φ＝0.120 则升距h7 = d×tanφ = 0.838 mm
h1＋h2+ h3+ h4+ h5+ h6+ h7=11.589+0.838=12.427 mm
θ1＋θ2+θ3+θ4+θ5+θ6+θ7 = arcsin[(h1＋h2+ h3+ h4+ h5+ h6+ h7)/14.5] = 37.30o
翻转角θ7 = 37.30o -34.41o＝2.89o
Δl1＋Δl2＋Δl3＋Δl4＋Δl5＋Δl6＋Δl7＝8×14.5×(1-cos37.30o)+2×15×(1- cos37.30o) = 39.688 mm
收缩量Δl3＝39.688 - 33.958 ＝ 5.730 mm
⑧取升角φ＝0.110 则升距h8 = d×tanφ = 0.768 mm
h1＋h2+ h3+ h4+ h5+ h6+ h7+ h8=12.427+0.768=13.195 mm
θ1＋θ2+θ3+θ4+θ5+θ6+θ7+θ8 = arcsin[(h1＋h2+ h3+ h4+ h5+ h6+ h7+ h8)/14.5] = 40.05o
翻转角θ8 = 40.05o - 37.30o＝2.75o
Δl1＋Δl2＋Δl3＋Δl4＋Δl5＋Δl6＋Δl7＋Δl8＝8×14.5×(1-cos40.05o)+2×15×(1- cos40.05o) = 45.524 mm
收缩量Δl3＝45.524 - 39.688 ＝ 5.836 mm
经上八道辊滚压之后，翻转角θ已达到40.05o ，余下翻转角45o-40.05o＝4.95o ，再采用两道辊滚压，分配其翻转角分别为θ9＝2.50o ，θ10＝2.45o
⑨取翻转角θ9＝2.50o ，
θ1＋θ2+θ3+θ4+θ5+θ6+θ7+θ8＋θ9＝ 42.55o
h1＋h2+ h3+ h4+ h5+ h6+ h7+ h8+ h9= 14.5sin42.55o =13.867mm
h9= 13.867-13.195 =0.672 mm
升角φ9 = arctan h9÷d = 0.10o
Δl1＋Δl2＋Δl3＋Δl4＋Δl5＋Δl6＋Δl7＋Δl8＋Δl9＝8×14.5×(1-cos42.55o)+2×15×(1- cos42.55o) = 51.095 mm
Δl9 = 51.095–45.524 = 5.571 mm
⑩取翻转角θ9＝2.45o ，
h10= 15-13.867 = 0.633 mm
升角φ10 = arctan h10÷d = 0.09o
Δl1＋Δl2＋Δl3＋Δl4＋Δl5＋Δl6＋Δl7＋Δl8＋Δl9＋Δl10＝8×14.5×(1-cos45o)+2×15×(1- cos45o) = 56.836 mm
Δl10 = 56.836-51.095 = 5.741 mm
以上每道辊的计算结果列表（表2.1）：
表2.1 每道辊对应的数据
辊道数
升角
升距(mm)
翻转角
收缩量(mm)
辊道数
升角
升距
翻转距
收缩量
1
0.70º
4.887
13.79º
5.592
2
0.30º
2.094
6.11º
5.999
3
0.20º
1.396
4.21º
5.338
4
0.18º
1.257
3.91º
5.810
5
0.15º
1.047
3.37º
5.652
6
0.13º
0.908
3.02º
5.567
7
0.12º
0.838
2.89º
5.73
8
0.11º
0.768
2.75º
5.836
9
0.10º
0.672
2.50º
5.571
10
0.09º
0.633
2.45º
5.741
（2）高为3mm的小波纹的加工采用三个滚道加工，按如上方法确定加工方案:
方案一：等升角加工 h=H2÷n=3÷3=1mm
升角φ=arctan(h÷d)=arctan(1÷400)=0.14o
翻转角θ1=arcsin(h÷3)=13.63o
收缩量Δl = 16×3 (1- cos13.63o)=1.918mm
由上可知, 第一道辊收缩量过小，必导致后二道辊的收缩量过大而超过安全收缩量。故等升角加工不合适.
方案二：采用等翻转角加工 θ＝45/3=15o
收缩量Δl=16×3 (1- cos15o)=2.313mm
同上，第一道辊收缩量过小，必导致后二道辊的收缩量过大而超过安全收缩量。故该方案也不可取.
方案三：通过选择合适的翻转角控制收缩量
① 取θ1＝25º，
升距h1 = 3×sin25o = 1.793 mm
升角φ1= arctan(h÷d) = arctan(1.793÷400) = 0.26o
收缩量Δl1 = 16×3 (1- cos25o) = 6.360 mm
② 取θ2＝11º，
h1＋h2 = 3sin（θ1＋θ2）＝2.494 mm
h2 = 2.494-1.793 =0.701 mm
升角φ2 = arctan(h÷/d) = arctan(0.701÷400) = 0.10o
Δl1＋Δl2＝16×3×(1-cos36o)= 12.964 mm
Δl2=12.964-6.360=6.604mm
③ 取θ 3＝9º，
升距h1 =3-2.494 = 0.506 mm
升角φ3= arctan(h÷d) = arctan(0.506÷400) = 0.07o
Δl1＋Δl2＋Δl3＝16×3×(1-cos45o) = 19.882 mm
Δl3＝ 19.882-12.964 = 6.918 mm
计算结果列表如表2.2：
表2.2 辊道对应的数据
辊道数
翻转角
升距(mm)
升角
收缩量(mm)
11
25º
1.793
0.26º
6.360
12
11º
0.701
0.10º
6.604
13
9º
0.506
0.07º
6.918
此方案升角逐渐减小，收缩量分配合理，故选用该方案。加工大波纹的方案三和加工小波纹的方案三，没有太大的升角和翻转角，最后一道工序的升角分别为0.09º 和0.07º，满足最后一次翻转时升角要小的要求，而且加工辊道数也合适.所以以上方案较为合理。
由上述成型方案，其加工辊道数为13道，在滚压完成后为了使板材不发生回弹，在最后加一道空转滚轮起校准作用[1]，故最终确定滚道数n=14。
2.2 花型展开图
由以上的计算绘出彩瓦的花型展开图如图2.2：

图2.2 彩瓦的花型展开图

3 滚压成形力及扭距和功率的计算
3.1 受力分析计算
对于U形滚压成形：
P=k1(a÷µ)σyt²(θ-θ0) (3-1)
上辊轮扭矩：
Tv= k2(a÷2)σyt²(θ-θ0)d (3-2)
下辊轮扭矩：
Td= k3(a÷µ)σyt²(θ-θ0)〔d2+2bsinθ÷(1+k)〕 (3-3)
式中 k=p2÷p3;
k1=(cosθ+k)cos(θ÷2)÷〔cosθ+(1+k)cos(θ÷2)+k〕 (3-4)
k2=(cosθ+k)÷〔cosθ+(1+k)cos(θ÷2)+k〕 (3-5)
k1=(1+k)cos(θ2÷)〔÷cosθ+(1+k)cos(θ÷2)+k〕 (3-6)

图3.1辊压前后

图3.2 下辊轮
µ--摩擦系数(µ=0.1)，
σy—屈服应力 ( 滚压材料Q235，其σs＝235MPa ，取安全系数S=1.5,
σy=σs/S ＝156.7 MPa )，
t—板厚(t = 0.5 mm )，
d1—上辊直径，
d2—下辊直径，
因为板材在送进过程中是匀速前进的，则由板材在水平方向和竖直方向上的受力平衡可得：

用表示、则有：
因为 k=p2/2p3 , 将p2、p3代入该式得:

3.2 滚压成形力的计算
彩板瓦钢板材料为Q235， σs＝235MPa [2]
取安全系数S＝1.5 则σy=σs÷S=235÷1.5=156.7 MPa
滚压成形力:
P = k1(a÷µ)σyt²(θ-θ0) = (a÷µ)σyt²(θ-θ0)
P1 = ×(160÷)×156.7×0.52×(13.79o×π÷180)
= 431.7 N
P2 = ×(160÷)×156.7×0.52×(6.11o×π÷180)
= 188.7 N
P3 = ×(160÷)×156.7×0.52×(4.21o×π÷180)
= 128.4 N
P4 = ×(160÷)×156.7×0.52×(3.91o×π÷180)
= 118.0 N
P5 = ×(160÷)×156.7×0.52×(3.37o×π÷180)
= 100.5 N
P6 = ×(160÷)×156.7×0.52×(3.02o×π÷180)
= 89.0 N
P7 = ×(160÷)×156.7×0.52×(2.89o×π÷180)
= 84.1 N
P8 = ×(160÷)×156.7×0.52×(2.75o×π/180)
= 79.0 N
P9 = ×(160÷)×156.7×0.52×(2.50o×π÷180)
= 71.0 N
P10 = ×(160÷)×156.7×0.52×(2.45o×π÷180)
= 68.6 N
P11 = ×(140÷)×156.7×0.52×(25o×π÷180)
= 666.2 N
P12 = ×(140÷)×156.7×0.52×(11o×π÷180)
= 281.8 N
P13 = ×(140÷)×156.7×0.52×(9o×π÷180)
= 220.7 N
由上式代入数字计算得各辊轮所受成形力如表3.1：
表3.1 各辊轮所受成形力
P1=431.7N
P2=188.7N
P3=128.4N
P4=118.0N
P5=100.5N
P6=89.0N
P7=84.1N
P8=79.0N
P9=71.0N
P10=68.6N
P11=666.2N
P12=281.8N
P13=220.7N

3.3 辊轮轴的设计
3.3.1 计算轴上的载荷
由第二节计算可知，第一道辊和第十一道辊所受滚压成形力最大。根据轴的结构图作出轴的计算简图[3]。并根据计算简图作出轴的受力分析图和弯矩图如图3.3。
① 第一道辊轴：

图3.3 轴的受力分析图和弯矩图

图中 L1=238.5mm L2=100mm
弯矩最大值为：
Mmax=2.5P1×L2+2P1×L1=2.5×431.7×100+2×431.7×238.5=313845.9 N•mm
② 十一道辊轴（如图3.4）：

图3.4 十一道辊轴
图中 L1=150mm L2=77mm L3=124mm
弯矩最大值为：
Mmax=4P11×L3+4P11×L2+2P11×L1=4×666.2×124+4×666.2×77+2×666.2×150=735485 N•mm
3.3.2 初步确定轴的最小直径
选取轴的材料为45号钢，调质处理。其[σ-1]＝60 MPa
由σ= Mmax ÷ W = 32×Mmax ÷πd13 ≤ [σ-1]＝60 MPa 得
轴的最小直径[2]：
dmin ≥ = 49.98 mm
圆整，取得dmin =55 mm
3.3.3轴的结构设计
（1）根据轴向定位的要求确定各段直径和长度。为了满足链轮的轴向定位要求。轴右端制出一轴肩，另外，根据设计要求，两端的轴上要装轴承。辊轮两端，要有圆螺母定位，故在两端需有一段螺纹安装圆螺母。各段长度尺寸在后面的绘图中确定并标出。其如图（3.5）：

图（3.5）圆螺母各段尺寸
（2）.轴上零件的周向定位
轴与辊轮之间都采用普通圆头平键定位联结 ，轴与链轮之间采用普通平头平键 ，辊轮采用左右对称的安装方式。
（3）.确定轴上圆角和倒角尺寸
参考《机械设计手册》表15-2[4]，取轴倒角为2×45o，各轴肩处的圆角尺寸见《机械设计手册》图15-2。
3.4 辊轮直径和辊轮轴扭距的计算
3.4.1 辊轮的节圆直径
辊轮的内径为65mm , 彩板瓦大波纹的成形高度为15mm ,小波纹的成形高度为3mm ,

图（3.5）辊轮节圆及大波纹峰高
辊轮的节圆半径: r = d÷2 + h + H÷2 由此可得
加工大波纹的大辊轮节圆半径
r1 =65÷2+40+15÷2 = 80 mm d01=160 mm
加工小波纹的小辊轮节圆半径
r21 =80-(15-3)÷2 = 74 mm d021=148 mm
r22 =80+(15-3÷)2 = 86 mm d022=172 mm

3.4.2 各辊轮直径及轴扭距的计算
下辊轮扭矩：Td= k3(a÷µ)σyt²(θ-θ0)〔d2+2bsinθ÷(1+k)〕＝(a÷µ)σyt²(θ-θ0)〔d2+2bsinθ÷(1+k)〕
①第一道辊：
上辊轮直径d11＝d01+h1＝160+4.887＝164.887 mm
下辊轮直径d12＝d01-h1=160-4.887=155.113 mm
下辊轮扭矩Td＝(160÷)×156.7×0.5²×(13.79o-0) ×〔155.113+14.5sin13.79o〕=3494.8 N·mm
下辊轴所受扭矩Td1＝3494.8×5＝17.47 N·m
②第二道辊：
上辊轮直径d21＝d11+h2＝164.887＋2.294＝166.981 mm
下辊轮直径d22＝d12–h2=155.113-2.294=153.019 mm
下辊轮扭矩Td＝(160/)×156.7×0.5²×(19.90o-13.79o) ×〔155.113+14.5sin19.90o〕=1554.5 N·mm
下辊轴所受扭矩Td2＝1554.5×5＝7.77 N·m
③第三道辊：
上辊轮直径d31＝d21 + h3＝166.981＋1.396＝168.377 mm
下辊轮直径d32＝d22–h3=153.019-1.396=151.794 mm
下辊轮扭矩Td＝(160÷)×156.7×0.5²×(24.11o -19.90o) ×〔151.794+14.5sin24.11o〕=1076.0 N·mm
下辊轴所受扭矩Td3＝1076.0×5＝5.38 N·m
④ 第四道辊：
上辊轮直径d41＝d31+h4＝168.377＋1.257＝169.634 mm
下辊轮直径d42＝d32–h4=151.794-1.257=150.537 mm
下辊轮扭矩Td＝(160÷)×156.7×0.5²×(28.02o -24.11o) ×〔150.537+14.5sin28.02o〕=1003.3 N·mm
下辊轴所受扭矩Td4＝1003.3×5＝5.02 N·m
⑤ 第五道辊：
上辊轮直径d51＝d41+h5＝169.634＋1.047＝170.681 mm
下辊轮直径d52＝d42-h5=150.537-1.047 = 149.490 mm
下辊轮扭矩Td＝(160÷)×156.7×0.5²×(31.39o -28.02o) ×〔149.490+14.5sin31.39o〕=868.0 N·mm
下辊轴所受扭矩Td5＝868.0×5＝4.34 N·m
⑥ 第六