轧辊机机械设计

机械原理

课程设计

课程设计名称：轧辊机设计

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学院：材料科学与工程学院

班级：09913

学号：***********

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目录

1.设计题目…………………………………………………………

2.工作原理及工艺动作分解……………………….……………...

3.执行机构选型……………………………………………………

4.机构运动方案的选择和评定……………………………………

5.机构运动简图……………………………………………………

6.机械运动原理……………………………………………………

7.轧辊机机构的尺度设计…………………………………………

8.原动机的选择与装配要求………………………………………

9.参考文献与资料…………………………………………………

一·设计题目：轧辊机设计

1）工作原理及工艺动作过程

图1 所示轧辊机是由送料辊送进铸坯，由工作辊将铸坯轧制成一定尺寸的方形、矩形或圆形截面坯料的初轧轧机。它在水平面内和铅垂面内各布置一对轧辊（图中只画了铅垂面内的一对轧辊）。两对轧辊交替轧制。轧机中工作辊中心M应沿轨迹mm运动，以适应轧制工作的需要。坯料的截面形状由轧辊的形状来保证。

因此，轧辊机主要由工作辊和送料辊机构组成。

2)原始数据及设计要求

根据轧制工艺，并考虑减轻设备的载荷对轧辊中心点M的轨迹可提出如下基本要求：

（a）在金属变形区末段，应是与轧制中心线平行的直线段，在此直线段内轧辊对轧件进行平整，以消除轧件表面因周期间歇轧制引起的波纹。因此，希望该平整段L尽可能长些。

（b）轧制是在铅垂面和水平面内交替进行的，当一个面内的一对轧辊在轧制时，另一面内的轧辊正处于空回行程中。从实际结构上考虑，轧辊的轴向尺寸总大于轧制品截面的宽度，所以，要防止两对轧辊在交错而过时发生碰撞。为此，轧辊中心轨迹曲线mm除要有适当的形状外，还应有足够的开口度h，使轧辊在空行程中能让出足够的空间，保证与轧制行程中的轧辊不发生“拦路”相撞的情况。

(c)在轧制过程中，轧件要受到向后的推力，为使推力尽量小些，以减轻送料辊的载荷，故要求轧辊与轧件开始接触时的啮入角γ尽量小些。γ约取25º左右，坯料的单边最大压下量约50mm，从咬入到平整段结束的长度约270mm。

(d)为调整制造误差引起的轨迹变化或更换轧辊后要求开口度有稍许变化，所选机构应能便于调节轧辊中心的轨迹。

(e)要求在一个轧制周期中，轧辊的轧制时间尽可能长些。

3)设计方案提示

(a)能实现给定平面轨迹要求的机构可以有铰链连杆机构、双凸轮

机构、凸轮—连杆机构、齿轮—连杆机构等。

(b)采用两自由度的五杆机构，可精确实现要求的任意轨迹，且构

件尺寸可在很大范围内任选，但需要给两个主动件，联系两主动件间运动关系的机构常用齿轮机构、凸轮机构、连杆机构等。

(c)由于本机器中机构的受力较大，应考虑到工作寿命要求。

(d)工作辊的方案设计应考虑轨迹和开口度的调节是否可能和方

便，能否按要求布置在机器中，结构上是否便于实现。

(e)送料辊的运动方案可以通过机械传动系统来完成。

4)设计任务及要求

(a)根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；

(b)进行工作辊机构、送料辊机构的选型；

(c)机械运动方案的评定和选择；

(d)根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，

(e)分配传动比，并画出传动方案图；

(f)对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；

(g)对执行机构进行运动分析，画出运动线图；

(h)画出机械运动方案简图；

(i)编写设计计算说明书。

二·工作原理及工艺动作分解

根据工艺过程，由两个执行机构完成：送料机构、轧制机构。其中必需完成的动作：送料、轧制

1）送料：采用送料辊连续运动送料

2）轧制：由工作辊将铸坯轧制成一定尺寸的方形、矩形或圆

形截面坯料

因此，轧辊机的运动方案设计重点考虑送料与轧制机构这两个机构的选型和设计问题。

三．设计方案详解：

1）轧辊中心点M运动轨迹设计要求

2）设计方案的拟定和比较

根据设计要求，轧辊中心点M可走下图所示轨迹，而且在长度约300mm工作行程中作匀速运动，在其前后作变速运动，回程时有急回运动特性。对这种运动要求。通常，要用若干个基本机构组合成

的组合机构，各司其职，协调动作，才能实现。在选择机构时，一般先考虑选择满足轨迹要求的机构(基础机构)，而沿轨迹运动时的速度要求，则往往通过改变基础机构主动件的运动速度来满足。

能实现给定平面轨迹要求的机构可以有连杆机构、凸轮机构、凸轮—连杆机构、齿轮—连杆机构等。下面我们列举其中的几个方案，如：

方案一

方案(一)：铰链连杆机构, 利用铰链四杆机构ABCD连杆上某一点M，可近似实现要求的轨迹。

方案二

方案(二)：双凸轮机构, 双滑块构件3上点M的运动分别由凸轮

1和5来控制。一般来说，点M可精确实现任意给定的轨迹。

方案三

方案(三)：铰链五杆机构, 出于铰链五杆机构是两自由度机构，

所以可精确实现要求的任意轨迹，且构件尺寸可在很大范围内任选，

但需要给两个主动件，如取连架杆AB 、DE 为主动件，它们的转角

与所要实现的轨迹mm 有关，即与),(y x ϕϕ=，),(y x ψψ=有关。通常，

要精确实现该两主动件间的运动关系是比较麻烦的，如无必要，可用近似方法实现。联系两主动件间运动关系的机构常用齿轮机构、凸轮机构、连杆机构等。

方案(四)：凸轮—连杆机构, 利用凸轮—连杆机构一般可以精确实现要求的轨迹。

方案四

方案五