自动弯管机设计

湖南工学院

2007届毕业设计（论文）说明书设计（论文）题目：自动弯管机装置及其电器设计

院(系)、部：机械工程系

学生姓名：***

指导教师：黄开有职称副教授

专业：机电一体化

班级：0402

起讫时间：

目录

目录 (1)

第一章绪论 (2)

弯管机在工业中的地位和各种弯管机的性价比 (2)

弯管机的基本原理与选择 (3)

第二章弯管机的设计 (4)

工件的工艺分析 (5)

计算弯曲力矩 (5)

电机的选取 (6)

传动比的计算与各传动装置的运动参数 (8)

皮带与皮带轮的计算与选取 (9)

蜗轮蜗杆减速箱的计算与选取 (9)

联轴器的计算与选取 (10)

轴承的选取 (10)

轴的初步计算与设计及校核 (14)

齿轮的计算与设计 (17)

大小齿轴前后端盖及轴承座的结构设计 (18)

轴套的结构设计 (19)

盖板的结构设计与计算 (20)

机身的结构设计与计算 (21)

弯管机的主要参数 (22)

第三章挡料架的结构设计 (23)

挡料架的结构设计 (23)

第四章用电器选择与电路 (24)

各用电器的选择与电路设计 (24)

设计总结 (27)

参考文献 (28)

第1章绪论

1.1弯管机在自工工业中的地位和各种弯管机的性价比：

现今工业发达，无论是哪一种机器设备、健身器材、家具等几乎都有结构钢管，有导管，用以输油、输气、输液等，而在飞机、汽车及其发动机，健身器材，家具等等占有相当重要的地位。各种管型品种之多、数量之大、形状之复杂，给导管的加工带来了不少的困难。对于许多小企业，家庭作坊，或者大企业中需要配管的场合，如工程机械上的压力油管，机床厂的液压管道发动机的油管健身器材的弯管等等，这些场合可能不需要功能全的弯管机，且加工的管件的难度不高，简易手动型的弯管机很可能适应。这系列弯管机采用手动夹紧，机械弯曲，机器结构简单，控制元件极少，因此价格上比较容易被用户接受。

市面上现有的自动弯管机大多数是液压的，数控的(如图1-1,1-2)，也有机械传动的，但它们的占地面积较大(长度在~4m之间)，价格昂贵(2~5万元人民币或更多)，然而大多数用户都需求是是小占地面积小价格便宜使用方便的自动

本设计便是朝这方面的用途方面设计的自动弯管机，设计出一种价格便宜,占地面积少,使用方便的自动弯管机（长0.9M，宽0.8M，高1.1M，价格9000元人民币左右），并着手对弯管机的性能更进一步的强化，使其能弯曲不同口径或不同的钢型、采用制动电机以提高弯曲机的弯曲精度。大大的简化了电器控制系统，方便操作。

液压弯管机1-1

数控弯管机1-2

1.2

弯管机的基本原理与选择

弯管机的弯曲原理,在普通情况下有以下二种情况，即滚弯式与缠绕式。 如下图1-1、1-2分别是弯管原理图。

弯管模

滚弯式

缠绕式

弯管模

夹紧块

导板

图 1-3 图 1-4 二者各有优缺点：

缠绕式主要用于方管的弯曲其结构复杂，而滚弯式主要用于圆管弯曲也可用于方管弯曲但没有缠绕式好，但结构简单。故本弯管机采用滚弯式。 弯管的步骤大致是：

1.留出第1段直线段长度，并夹紧管子。

2.弯曲。

3.松开夹紧块，取出管子，使模具复位。按管形标准样件在检验夹具上检查管形，并校正。

4.重复第1步，直至弯完管子为止。

第二章弯管机设计

工件工艺分析

此工作件采用的直径为30mm,厚为2mm的无缝钢管做为弯管件，材料为10号钢，其最小弯曲半径为60mm,而弯曲件的弯曲半径为100mm，固其符合加工工艺性。弯管件要求不能有裂纹，不能有过大的外凸,不能有皱纹。其工件如图2-1,。

图2-1 图

计算弯曲力矩

由弯管力矩公式由于弯管时弯曲半径越小所用的力矩越大，故以钢管在最小半径弯曲时的力矩来做为管的弯曲弯力矩。其式如下2-1

23

4

3s tr

M

πσ

ρ

=(2-1)

其中

s

σ为弹性应力

r为管材内径

t为管材壁厚

b σ为屈服应力

ρ为中性层的弯曲半径

23

4**208*2*263*95M π==2420 N ·m

电机选取

由经验选取弯管机的弯管速度为8r/min 则有 P=M*ω=8*22346*

60

π

≈2 KW (2-2) 由工作功率为2KW 所以电机功率P=

412345

P ηηηηη工

(2-3)

1η、2η、3η、4η、5η分别为带传动、蜗轮传动、联轴器、齿轮、轴承的传动效率。取1η=、2η=、3η=、4η=、5η=则

P=

42

0.96*0.9*0.99*0.97*0.98

= KW

由于弯管机需要弯多种型式的钢型，固选用较大功率的电机以使弯管机能够适用更大的弯曲范围，又由于弯曲机需要固有制动功能故选用配有制动功能的电机，且电机正反的频率过大，所以电机转速不宜过大，现取电机的转速为960r/min 为宜。故选用电机的型号为YEP132S-6，其基本性能如表[1]

表的主要性能参数

电机的主要安装尺寸如下

图2-2

表[1] 电机的安装尺寸 单位（mm ）

传动比的计算与各传动装置的运动与参数

由电机转速N 1=960r/min ，而弯管机的速度初拟为N 5 =8r/min 所以

总传动比 i 总 =N 1/N 5=120

由皮带轮的传动比为1~4 所以取皮带轮的传动比1i =，由于单付齿轮的传动比为1~8 。便拟定取齿轮传动比3i =3,则蜗轮蜗杆的传动比2i =16,蜗轮的传动比不大这有利于提高蜗轮的寿命。

为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩（或功率）。 如将传动装置各轴由高速至低速依次定为1轴、2轴……以及

1i ,2i , … 为相邻两轴间的传动比；

01η，12η… 为相邻两轴间的传动效率； P 1，P 2… 为各轴的输入功率（Kw ）； T 1 ,T 2… 为各轴的输入转矩（N ·m ）； N 1 ,N 2… 为各轴的转速（r/min ）； （1） 各轴转速