编号：毕业设计(论文)说明书题目：O形件金属棒料折弯机设计题目类型：□理论研究□实验研究■工程设计□工程技术研究□软
件开发年月日摘要在基建、房地产和装修用金属工艺门窗等行业，金属棒料O形折弯件被大量的使用，因此研发一款棒料折弯机将具有广泛的市
场应用前景。本折弯机采用三轴辊结构解决现实生活中的金属棒料O形折弯。折弯机利用伺服电机对速度进行实时的控制，同时减速机构精确的传输
速度，在控速的情况下对金属棒料进行O形折弯。通过对减速机构的运动分析和计算，能实时知道折弯工作机所有的转矩和速度，通过电路的控制实
现机构在传输动力时，使折弯机的速度得到调整；根据对三轴辊的位置调整实现对金属棒料折弯圆环半径大小的调整。该折弯机可用于弯曲φ3－φ
10毫米的金属棒料。传动机构采用封闭式，弯曲圆环半径大小由三轴辊位置控制，半径的大小在100－200mm之间，通过截断机对材料进行
截断，机械部分通过电器控制来实现半自动化。关键词：折弯机；棒料；O形件；减速器AbstractIntheindustries
ofcapitalconstruction,realestateanddecorationofmetalproc
essdoorsandwindows,metalbaro-bendingpartsarewidelyused,
sotheresearchanddevelopmentofabarbendingmachinewillha
veabroadmarketapplicationprospect.Thebendingmachineadopts
three-axisrollstructuretosolvetheo-bendofmetalbarinre
allife.Thebendingmachineusestheservomotortocontrolthe
speedinrealtime,atthesametime,thetransmissionspeedoft
hedeceleratingmechanismisaccurate,undertheconditionofcon
trollingthespeed,themetalbarisbentinO-shape.Throughthe
motionanalysisandcalculationofthereductionmechanism,all
thetorqueandspeedofthebendingmachinecanbeknowninreal
time.Whenthemechanismtransmitsthepower,thespeedofthebe
ndingmachinecanbeadjustedthroughthecontrolofthecircuit.
Accordingtothepositionadjustmentofthethree-axisroller,t
heradiusofthemetalbarbendingringcanbeadjusted.Thebendi
ngmachinecanbeusedtobendthemetalbarofφ3-φ10mm.Tr
ansmissionmechanismadoptsclosedstructure，Theradiusofthebe
ndingringiscontrolledbythepositionofthethree-axisroller
,theradiusisbetween100-200mm，Cutoffthematerialwithacut
ter，Themechanicalpartissemi-automaticbycircuitcontrol.Keyw
ords：Bendingmachine；Barstock；O-piece；Retarder目录1绪论11.1折弯机背景1
1.2折弯机的现状11.3折弯机的发展趋势11.4研究目的11.5研究的内容12折弯机设计方案22.1折弯机的方案比较
22.1.1方案一（传统的折弯机）22.1.2方案二（专用的新型折弯机）32.1.3方案的比较、确定32.2设计数据与参数
42.3系统工作原理框架图42.4折弯圆环所需力的计算42.5设计折弯机运转情况62.6设定传动方案62.7选择电动机7
2.8传动装置的总效率72.9选择电动机参数72.10传动装置的总传动比82.11传动装置的分配传动比82.12控制设备
[8]93执行机构的设计103.1三轴辊滚轮设计103.1.1滚轮的设计103.1.2滚轮支撑轴的设计104传动机构的相
关参数设计124.1传动比的分配124.2带的设计参数134.3带轮的设计154.3.1小带轮的结构设计计算154.3.2
大带轮的结构设计计算164.3.3总体设计数据174.4低级速度齿轮数据计算184.4.1按接触疲劳强度设计184.4.2
计算传动相关参数214.4.3校核齿轮214.4.4计算齿轮的结构外形尺寸234.4.5齿轮总结的数据234.5高级速度
齿轮数据计算244.5.1按接触疲劳强度设计244.5.2计算传动相关参数274.5.3校核齿轮274.5.4计算齿轮的结
构外形尺寸294.5.5齿轮总结的数据295齿轮轴的设计315.1高速轴设计315.1.1轴的数据计算315.1.2受力
分析325.1.3弯扭强度校核345.2中间轴设计355.2.1轴的数据计算355.2.2.受力分析375.2.3弯扭强
度校核395.3低级速度轴的设计405.3.1轴的数据计算405.3.2受力分析425.3.3弯扭强度校核446材料的剪
断装置467选取轴承477.1高级速度轴轴承477.2中间轴轴承477.3低速轴轴承488键的计算498.1大带轮键连
接校核498.2小齿轮键连接校核498.3低速级小齿轮键连接校核498.4高速级大齿轮键连接校核498.5低速级大齿轮键连
接校核508.6联轴器键连接校核509联轴器选型519.1低速轴伸出端联轴器5110结论52致谢53参考文献54绪论
折弯机背景折弯机是使用非常广泛的锻压机械，很早就实现了彻底液压化。80年代的时候就实现了数控化，对数据的不完全统计，CINMT’9
5展出了多台折弯机，外国的折弯机有7台，中国的折弯机有11台（台湾的一台折弯机也计入了）。台湾的那一台不是数控折弯机以外，其他的折
弯机全都是数控折弯机。折弯机的现状现在国内生产的折弯机床可以大抵分为经济型折弯机床、普遍型折弯机床、高等型折弯机床三种范例，经济
型折弯机床根本都是开环控制，高等折弯机床方面国内产品约莫只能占到2%，中国的折弯机床产量在连年飙升从曾经的农业劳动国家变成今天的制
造业大国，制造折弯机的企业现在虽然多，但是很多低等，没有到达高等的层次。折弯机的发展趋势现在的中国在开发很多大型项目，如：西部
开发，农村改造城市，这对于机械装备行业可谓是机遇，带动了整个机械行业的发展，折弯机也不例外。折弯机技术的研究是要得到提升的，要得到
创新的。研究目的现在市场上很多都是板料折弯机，棒料折弯机比较少，而且功能也不是很完善，对棒料折弯的圆环不能得到精确的半径，研究一款
能得到精确圆环半径的折弯机是有必要的。研究的内容O形件金属棒料折弯机是对棒料折弯机的结构框架进行改进。本折弯机使用减速机构、大齿
轮、小齿轮、弯曲轴辊，其特征在于结构之中，采用伺服电机与传动机构通过皮带轮联接作减速，小齿轮和大齿轮啮合形成二级减速；之后直联工作
机，齿轮啮合带动工作机的轴辊转动，上下轴辊压紧金属棒料，带动金属棒料前进，遇到前方轴辊受力弯曲。由于采用了伺服电机与减速机构的传动
，输入、输出的转数都比较的精准，弯曲速度稳定，精确，利用变频器控制实现速度的快慢、停止、开始、实现。折弯机设计方案折弯机的方案
比较由题目得知设计的折弯机是对棒料进行O形折弯的。这个折弯机可以对规定规格的圆形钢材进行规定半径的O形折弯，而且在后工序中能够自己
输送材料，自己剪切材料。要实现把金属棒折成圆环可以有以下方案：方案一（传统的折弯机）利用一台专用的传统折弯机床来进行加工，将等待加
工的工件放在折弯机床上进行加工，然后通过的弯曲圆盘对材料进行弯曲。传统的折弯机的工作机制是把金属棒料放在工作台中，利用工作圆盘上的
弯曲轴和中心轴对材料的弯曲进行折弯，虽然也能进行折弯，但是由于本题目的要求是多种型号，多种规格金属棒料折弯成圆环，而且还是不同半径
大小的圆环。如此复杂的题目要求，传统的折弯机几乎完成不了这项工作。传统的折弯机一般只能完成固定规格的金属棒料折弯的圆环，又或者是固
定半径的金属棒圆环。而且，在每一次折弯不同半径大小的圆环都要进行停机更换工作盘上的弯曲轴，非常麻烦，又非常的耽误时间，工作效率大大
折扣。再次说明了传统的折弯机根本完不成这项任务，因此这个方案终究难以实现。方案（1）如图21金属棒受力情况图21金属棒受力情况方案
二（专用的新型折弯机）金属棒料从右侧过来，遇到最左侧的滚轮形成压力，在滚轮的压力作用下弯曲，形成要求中所需要的圆环。圆环半径的大小
可由最左侧的滚轮控制，通过滚轮轴心的上下移动可实现圆环半径大小的变换，得到要求的圆环半径大小。图中都标注出来那个滚轮可以变动，那个
滚轮是固定滚轮了。[7][4][10][9][3]方案的比较、确定在方案（1）中，提到的是传统折弯机的缺点很明显，无法任意变换想要
的圆环半径。相对于方案（1）中，方案（2）主要就是改变这一缺点，使折弯机折弯的圆环可以折弯成任意大小的圆环。具体如下图。方案（2）
是改进了方案（1）的不足之处，改进了方案（1）中难以实现把零件做成所需要的半径要求。把方案（1）中的折弯机改成用滚轮作为折弯工具，
而非是在工作的圆盘中进行折弯。图22金属棒受力情况图23金属受力情况图设计数据与参数表21设计数据与参数弯曲金属棒料直径3----
-10mm金属弯曲后直径大小200---400mm工作台夹紧滚轮的转速44r/min系统工作原理框架图图24工作框图折弯圆环所需
力的计算我们要符合题目要求中的任何数据，所以要以最大动力来做计算，据了解，在相同材料的情况下采用直径最大的金属棒折弯成半径最小的时
候所需要的动力最大，以下用直径为10mm，折弯的圆环半径为100mm作为本次的计算。金属材料的弯曲都是有规定的，必须在规定的弯曲半
径之内对钢筋进行弯曲，金属棒弯曲的部分的形变量要求接近或者超过材料规定额延伸系数，金属棒受到的应力应该要超过材料屈服极限所产生的塑
性形变。[1][2][6]1）按直径为10mm的钢筋金属棒计算（2—1）式中：表示为材料的开始弯曲力矩，表示为圆形材料的抗弯截面
模数，表示为截面模数，对圆截面系数；对于Q235普通碳素结构钢钢筋，（2—2）由公式（2—1）和公式（2—2）得出材料开始弯曲力
矩为。2）金属材料变形硬化后的最后的弯曲力矩金属材料在历经形变的最后阶段时会产生金属材料的硬化，产生金属材料形变硬化后的最后弯曲力
矩为（2—3）（2—4）（2—5）公式中：为Q235普通碳素结构钢钢筋的强度极限，为材料的强化系数，为Q235普通碳素结构钢
钢筋延伸率，，R为弯心半径，是钢筋的直径，由公式（2—3）（2—4）（2—5）得出。3）钢筋弯曲所需距（2—6）公式中K的弯曲时
的滚动摩擦系数，，求得。4）钢筋在工作台中弯曲的所需的力。钢筋工作中弯曲所需要的弯矩(2—7)公式中：α为钢筋轴线与滚轮接触点切
线的夹角L两轴辊的水平距离距离，由公式(2—7)得到。5）工作台的所需转矩工作台选用自己设计的滚轮作为夹紧装置，上料装置，输出转矩
装置。用滚轮的直径为，作为本次设计的计算。(2—8)（2—9）（2—10）根据公式(2—8)（2—9）（2—10）得到弯矩。
6）工作台功率的计算（2—11）式中：为工作台的转矩；为工作轴辊的转速；由公式（2—11）得到。设计折弯机运转情况折弯机每天
运转16个小时，运转年限为10年，每年运转300天，运转使用三相交流电，电压为380V。设定传动方案利用普通V带作为第一级机构传
动，第二级传动机构利用二级圆柱减速齿轮。这个折弯机属于小功率机床，负载的变化不大，可以采用普通V带这种结构作为传动结构。V带能够减
震，结构简单，标准化程度高。二级圆柱减速机构，结构简单，标准化，传动精度高。选择电动机按照动力条件和工作条件，选用Y系列全封闭自扇
冷式结构三相异步电动机，稳定的工作电压为380V。[12]传动装置的总效率（2—12）式中：为联轴器的传动效率；为滚动轴承的传
动效率；为闭式圆柱齿轮的传动效率；为开式圆柱齿轮的传动效率；为V带的传动效率；为工作机的传动效率；由公式（2—12）得出传动总效率
。选择电动机参数电动机需要稳定功率:（2—13）由公式（2—13）得到电动机需要稳定功率。根据相关的书籍和查阅资料知道V带的合
理传动比为2~4，同轴的二级减速机构的传动比为8~40，知道总的传动比为16~160。可以求出电动机的转动范围为。通过各种因素的综
合考虑选定电动机型号为：三相异步电动机Y112M-4，功率，满负载的转速，空转的速度。[12]图25电动机的尺寸表22电机相关的
参数中心高H外观尺寸地脚螺栓尺寸地脚螺栓孔直径K轴伸出尺寸键位尺寸传动装置的总传动比通过利用电动机的满负载转动速度和工作装置的轴
转速，就可以知道整个传动机构需要的总传动比（2—14）由公式（2—14）得到总传动比传动装置的分配传动比设定V带的传动比：减速齿
轮机构的总传动比高级速度的传动比低级速度的传动比控制设备[8]三相异步电动机大体可以概述为由定子和转子两个部分组成，定子和转子是分
开的。定子就是与机座一起固定的，不动的，转子是转动的。三相异步电动机的启动有两种启动方式，降压起动和直接启动。1）降压启动。将电动
机的启动电压降低，连接定子，限制电机的启动电流；当电动机转速稳定之后再把电压提到额定电压，促使电动机稳定运转，这方法称为降压启动。
2）直接启动。直接启动，就是在启动的时候将电机直接接通电源，接到定子上直接启动，启动快，启动电流大，不适合大功率三相异步电动机。综
上所述，折弯机将采用降压启动。采用星形接法的降压启动，启动之后再采用三角接法。接通电流之前先把KM2闭合，电动机再接通电源闭合QS
时，电动机星形接法启动，当电动转速机达到稳定时，闭合KM1，电动机形成三角形接法，电动机正常的运转。电路图2—6降压启动电路图如下
：图2-6降压启动电路图执行机构的设计三轴辊滚轮设计三轴辊滚轮都是采用圆盘形设计。根据材料的随动变化采用两轴辊可上下移动调
节，一轴辊滚轮固定的方式进行设计。为了更细致化，更准确化的设定，上下移动的两轴辊滚轮可以在范围值内随意调节。两移动轴辊滚轮圆心的水
平距离定为160mm，固定轴辊滚轮在两移动滚轮水平距离中间，三轴辊的轴心直接与机架相连接，能够得到巨大的固定力。[4]滚轮的设计滚
轮一采用直径为100MM的圆盘形设计，滚轮的表面硬度要大于材料的表面硬度即可。设材料为普通钢丝，硬度为120HBS，滚轮可采用调质
45钢，硬度为217~255HBS>120HBS。滚轮二采用直径为150MM的圆盘形设计，滚轮的表面硬度要大于材料的表面硬度即可。
设材料为普通钢丝，硬度为120HBS，滚轮可采用调质45钢，硬度为217~255HBS>120HBS。滚轮三采用直径为100MM的
圆盘形设计，滚轮的表面硬度要大于材料的表面硬度即可。设材料为普通钢丝，硬硬度为120HBS，滚轮可采用调质45钢，硬度为217~2
55HBS>120HBS。[16]滚轮支撑轴的设计1）滚轮一轴的设计选取轴的材料为45（调质），齿面硬度217～255HBS，许用
弯曲应力为[σ]=60MPa金属棒料水平力F=7329.4850N,滚轮径向力设置到机架的距离为50mm，设置圆盘宽度为50mm,
则弯矩。转速因转动没有阻力，所以没有功率可算，只要弯矩合格即可。（3—1）（3—2）由公式（3—1）（3—2）得到。取2）滚
轮二轴的设计选取轴的材料为45（调质），齿面硬度217～255HBS，许用弯曲应力为[σ]=60MPa金属棒料水平力F=7329.
4850N,滚轮径向力设置到机架的距离为25MM，设置圆盘宽度为25MM,则弯矩转速，因转动没有阻力，所以没有功率可算，只要弯矩
合格即可.由公式（3—1）（3—2）得到.3）滚轮三轴的设计选取轴的材料为45（调质），齿面硬度217～255HBS，许用弯曲应力
为[σ]=60MPa滚轮径向力设置到机架的距离为50MM，设置圆盘宽度为50MM,则弯矩。，因转动没有阻力，所以没有功率可算，只要
弯矩合格即可。由公式（3—1）（3—2）得到。取传动机构的相关参数设计传动比的分配1）电动机输出的相关参数计算2）高级速度
轴的相关参数计算3）中级速度轴的相关参数计算4）低级速度轴的相关参数计算5）工作装置轴的相关参数计算各轴转
速、功率和转矩列于下表表4－1运动参数及数据轴的名称转动速度功率转动力矩电机轴1440426.5278高级速度轴553.8463.
8466.213中级速度轴156.0133.7256228.073低级速度轴443.615784.619工作机轴443.26497
08.638带的设计参数1）确定功率通过查询相关书籍知道工作状况系数，故2）选择V带型号根据工作功率、和工作转动速度通过相关书籍
选用A型号的V带。3）确定V带轮基准的直径同时验证V带的速度（1）初步选定小带轮基准的直径。通过相关书籍知道，小带轮基准的直径选为
（2）验证V带的速度。（4—1）公式中：为主动轮的转速，r/min；为从动轮的转速，r/min；由公式（4—1）进行计算得到
V带的速度。V带的工作速度在之内，非常的合适。（3）确定大带轮的基本直径。通过公式计算大带轮的基本直径（4—2）由公式（4—2）
进行计算查阅相关资料，取其值为。4）计算出V带的中心距离和V带基准的长度。（4—3）式中：为带轮传动的中心距离，mm。根据公式
（4—3）开始选定V带的中心距离通过相关数据去计算V带基准所需要的长度。（4—4）由公式（4—4）进行计算查阅相关资料选定V带基
准的长度。查阅相关资料计算V带实际的中心距离。（4—5）由公式（4—5）进行计算（4—6）根据公式（4—6）知道V带的中心
距离的变化取值范围为。5）查验小带轮的包角6）确定工作所需要V带的根数相关数据（1）确定一根V带的额定工作功率。通过和查阅相关资料
根据，和选取的A型号带，查阅资料知道查阅相关资料得到，，于是有（2）确定所需V带的根数。工作选取2根V带7）确定一根V带能产生
的拉力查阅相关资料得到A型带的数据，所以（8）确定负载的压轴力带轮的设计小带轮的结构设计计算小带轮轴孔的直径小带轮分度圆的直径小
带轮结构选择为腹板式。详细的计算如下：由于当时,所以图41小带轮结构尺寸详图大带轮的结构设计计算大带轮的轴孔直径大带轮的
分度圆直径大带轮结构选择为轮辐式。详细的计算如下：由于当时,所以图42大带轮大概结构图总体设计数据选用A型号V
带2根，V带基准的长度。小带轮基准的直径，大带轮基准的直径，带轮的中心距离控制在。一根带初拉力。表4－2带传动的基本参数带的型号A
型号中心距离小带轮基准的直径包角大带轮基准的直径带的长度带的选取根数Z2根初拉力带的速度V负载的压轴力低级速度齿轮数据计算1.利
用圆柱直齿齿轮传动，压力角选定为。2查阅相关资料知道，选择7级精度的齿轮。3.选择小齿轮的材料为，硬度为，大齿轮，硬度为4选定小齿
轮的齿数，计算得出大齿轮齿数。按接触疲劳强度设计1）计算小齿轮分度圆的直径（4—7）(1)确定各个参数数据值。①定②计算小齿轮的
扭矩③查阅相关资料知道齿宽系数④查阅相关资料知道区域系数⑤查阅相关资料知道材料的弹性影响系数。⑥计算重合度系数。（4—8）由公
式（4—8）进行计算⑦确定许用应力。查相关阅资料得到大齿轮的接触疲劳极限为：查相关阅资料得到小齿轮的接触疲劳极限为查
相关阅资料计算在此应力下的循环次数：（4—9）由公式（4—9）得到以下数据查阅相关资料知道接触疲劳系数选定失效概率为，安全
系数，(4—10)由公式（4—10）得到下列数据在和中选取最小的值作为齿轮副计算的接触疲劳安全许用应力的值(2)计算小齿轮
分度圆的直径2）调节小齿轮分度圆的大小(1)计载荷系数的相关参数①圆周运转速度②计算齿轮的宽度(2)确定实际工作情况的载荷系数
①查阅相关资料得知系数②根据线速和齿轮的精度等级，通过查阅资料得知动载系数③确定圆周力。查阅相关资料得到齿轮间载荷分配系数得
到实际载荷系数(3)通过查阅资料知道实际载荷系数分度圆的直径（4—11）根据公式（4—11）进行计算(4)计算模数计算传动
相关参数1）算出齿轮的中心距离2）确定两个齿轮分度圆的直径3）确定齿轮宽度取而大齿轮的齿宽等于设计齿宽，。校核齿轮齿根弯
曲强度计算公式（4—12）1)转动力矩、模数和分度圆大小不变齿轮宽度齿的外形系数，修正系数查阅资料知道齿的外形系数查阅资料知道
修正系数（1）选定（2）查阅相关资料确定1）重合度系数2)圆的外围速度3)宽度与高度的对比根据圆的外围速度和齿轮的精度等
级，查阅资料知道齿轮的动载系数查阅资料知道齿的载荷分配系数查阅资料知道，同时知道圆的外围速度查阅资料知道。计算出载荷系数查阅资料
知道小齿轮齿根的弯曲疲劳极限为查阅资料知道大齿轮齿根的弯曲疲劳极限为查阅资料知道弯曲疲劳系数确定安全系数齿根的校核齿轮满
足要求，小齿轮抵抗破坏的能力也大于大齿轮。4)齿轮齿面圆速度齿轮选用7级精度是可以的计算齿轮的结构外形尺寸1)确定齿高2)
确定齿顶圆直径3)确定齿根圆直径齿轮总结的数据表4－3低级速速度齿轮数据数据符号小齿轮大齿轮模数压力角齿顶高系数顶隙系数
螺旋角齿数齿顶高齿根高分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿轮宽度齿轮中心的距离图43低级速度大齿轮示意图高级速度齿轮数据计算1.利用
圆柱直齿齿轮传动，压力角选定为。2查阅相关资料知道，选择7级精度的齿轮。3.选择小齿轮的材料为，硬度为，大齿轮，硬度为4选定小齿轮
的齿数，计算得出大齿轮齿数。按接触疲劳强度设计1）计算小齿轮分度圆的直径(1)确定各个参数数据值。①定②计算小齿轮的扭矩③查阅相关
资料知道齿宽系数④查阅相关资料知道区域系数⑤查阅相关资料知道材料的弹性影响系数。⑥计算重合度系数。由公式（4—8）进行计算⑦
确定许用应力。查阅相关资料得到大齿轮的接触疲劳极限为：查阅相关资料得到小齿轮的接触疲劳极限为查阅相关资料计算在此应力下的循环次
数：由公式（4—9）进行计算查阅相关资料知道接触疲劳系数选定失效概率为，安全系数，由公式（4—10）进行计算在和中选取最小
的值作为齿轮副计算的接触疲劳安全许用应力的值(2)计算小齿轮分度圆的直径2）调节小齿轮分度圆的大小(1)计载荷系数的相关参数①圆
周运转速度②计算齿轮的宽度(2)确定实际工作情况的载荷系数①查阅相关资料得知系数②根据线速度等级，通过查阅资料得知动载系数③确
定圆周力。查阅相关资料得到齿轮间载荷分配系数得到实际载荷系数(3)通过查阅资料知道实际载荷系数分度圆的直径由公式（5—1
1）进行计算(4)模数的计算计算传动相关参数1）算出齿轮的中心距离结合种种因素中心距离调整为。小齿轮齿数，大齿轮的齿数为圆整为
2）确定两个齿轮分度圆的直径3）确定齿轮的宽度取，。校核齿轮齿根弯曲强度计算公式1)转动力矩、模数和分度圆大小不变齿轮宽
度齿的外形系数，修正系数查阅资料知道齿的外形系数查阅资料知道修正系数（1）选定（2）查阅相关资料确定1）重合度系数2)圆的外
围速度3)宽度与高度的对比根据圆的外围速度和齿轮的精度等级，查阅资料知道齿轮的动载系数查阅资料知道齿的载荷分配系数查阅资料知
道，同时知道圆的外围速度查阅资料知道。计算出载荷系数查阅资料知道小齿轮齿根的弯曲疲劳极限为查阅资料知道大齿轮齿根的弯曲疲劳极限
为查阅资料知道弯曲疲劳系数确定安全系数齿根的校核齿轮满足要求，小齿轮抵抗破坏的能力也大于大齿轮。4)齿轮齿面圆速度齿轮选
用7级精度是可以的计算齿轮的结构外形尺寸1)确定齿高2)确定齿顶圆直径3)确定齿根圆直径齿轮总结的数据表4－4高级
速度的齿轮数据数据符号小齿轮大齿轮模数压力角齿顶高系数顶隙系数螺旋角齿数齿顶高齿根高分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿轮宽度齿轮中心
的距离图44高级速度大齿轮示意图齿轮轴的设计高速轴设计轴的数据计算1）高速轴上的功率高速轴上的转速高速轴上的转矩2）初步
确定齿轮轴最小的直径齿轮轴的材料是45（调质），齿面硬度，安全弯曲应力为查阅相关资料选取(5—1)由公式（5—1）进行计算选取
mm图51高级速度齿轮轴的大概图3）确定标准轴径，确定。键确定为A型平键，b，键长。4）采用深沟球轴承。根据，采用深沟球轴承620
8，尺寸为，所以5）确定。轴肩则。轴肩，则。6）端盖厚度，垫片厚度，外面与齿轮箱的距离，螺钉，，箱座壁厚，7）确定小齿轮到内壁之间
距离。确定齿轮箱体内壁到轴承之间的距离，挡油圆环垫的宽度，表5－1高级速度齿轮轴的基本数据轴段第1段第2段第3段第4段第5段
第6段齿轮轴外圆柱直径齿轮轴的长度受力分析已知高速级小齿轮的分度圆直径为：，则查阅相关资料得到轴承的压力中心把轴到轴承的距离分
成三段第一段的距离第二段的距离第三段的距离1）计算轴支撑的反作用力负载传动件的压轴力Q=-662.134N轴的水平支反力轴的垂直支
反力2）轴的弯矩数据及弯矩图C处的水平弯矩B处的水平弯矩C处的垂直弯矩作出水平弯矩图b和垂直弯矩图cC处的合成弯矩
3）作出合弯矩图d作出转矩图e图52高级速度转轴受力图及弯矩图弯扭强度校核校核弯矩最大处抗弯截面系数为抗扭截面系数为最大弯
曲应力为剪切应力为根据这个轴的设计确定折合系数，当量应力为45（调质）钢的极限抗拉强度，轴的许用安全弯曲应力，，所以满足要求
。中间轴设计轴的数据计算1）中间轴上的功率P中间轴上的转速n中间轴上的转矩T2）初步确定齿轮轴最小的直径齿轮轴的材料是45
（调质），齿面硬度，安全弯曲应力为查阅相关资料选取由公式（6—1）进行计算选取mm图53中级速度齿轮轴大概图3）第一段轴和最后一
段轴是安装轴承的部分，确定选用深沟球轴承。深沟球轴承6209，尺寸为，所以直径。4）确定安装齿轮的轴段直径；知道了大齿轮的宽度为所
以。采用轴肩作为定位，轴肩高度，查阅相关资料知道，确定第三段的直径。确定第三段的长度。5）小齿轮和轴分开制作，已知低级速度小齿轮宽
度，查阅相关资料确定第二段长度，第二段的直径。已经知到高级速度大齿轮宽度，查阅相关资料第四段的长度，直径。7）选定低级速度小齿轮距
离箱内壁，确定高级速度大齿轮距离箱体内壁，确定高级速度大齿轮和低级速度小齿轮距离。确定轴承到箱体内壁的距离表5－2中级速度齿轮
轴的基本数据轴段第1段第2段第3段第4段第5段齿轮轴外圆柱直径齿轮轴的长度.受力分析已知高级速度大齿轮的分度圆直径为：，则：低
级速度小齿轮的分度圆直径查阅相关资料得到轴承的压力中心把整个转动轴大体分成三个部分第一段的距离第二段的距离第三段的距离1）计算
轴支撑的反作用力轴的水平支反力轴的垂直支反力2）轴的弯矩数据及弯矩图B处的水平弯矩C处的水平弯矩C处的垂直弯矩B处的垂直弯
矩作出水平弯矩图b和垂直弯矩图c截面B处的合成弯矩C处的合成弯矩作合成弯矩图d作转矩图e图54中级速度转轴受力弯矩图弯扭强度校
核校核弯矩最大处抗弯截面系数为抗扭截面系数为最大弯曲应力为剪切应力为根据这个轴的设计确定折合系数，当量应力为45（调质）
钢的极限抗拉强度，轴的许用安全弯曲应力所以满足要求。低级速度轴的设计轴的数据计算1）低级速度轴上的功率P低级速度轴上的转速n
低级速度轴上的转矩T2）初步确定齿轮轴最小的直径齿轮轴的材料是45（调质），齿面硬度，安全弯曲应力查阅相关资料由公式（6—1
）进行计算选取图5－5低级速度齿轮轴大概图3）伸出的输出轴由负载半联轴器决定，，半联轴器长度为142mm。用普通A型平键，，键长
。4）选用深沟球轴承，，选择深沟球轴承6216，尺寸为，。5）确定安装齿轮处轴段的直径；已经知道大齿轮宽度为，确定轴端的长度。轴
肩高度，确定，确定轴环处的直径。轴环宽度，确定轴段。6）确定轴承端盖的厚度，垫片的厚度，外边物体与减速箱的距离，螺钉，箱座壁厚，7
）确定大齿轮与箱体内壁的距离确定轴承与箱体内壁的距离，滚动轴承的宽度表5－3低级速度齿轮轴的基本数据轴段第1段第2段第3段第4
段第5段第6段齿轮轴外圆柱直径齿轮轴的长度受力分析已知低级速度大齿轮的分度圆直径，查阅相关资料知道轴承的压力中心把整个转动轴分
成三个部分第一段的距离第二段的距离第三段的距离1）计算轴支撑的反作用力轴的水平支反力轴的垂直支反力2）轴的弯矩数据及弯矩图
C处的水平弯矩C处的垂直弯矩作水平弯矩图b和垂直弯矩图cC处的合成弯矩3）作合弯矩图d作转矩图e图5－6低级速度转轴受力弯
矩图弯扭强度校核校核弯矩最大处抗弯截面系数为抗扭截面系数为最大弯曲应力为剪切应力为根据这个轴的设计折合系数，当量应力为45
(调质)钢的极限抗拉强度，轴的许用安全弯曲应力所以满足要求。[11]材料的剪断装置材料的剪切装置由一个固定刀具和一个移动刀具组成，
固定刀具固定在机架上，保持不动，而移动刀具则是由液压缸来驱动。材料被左侧刀刃推动，右边刀刃不动，之后刀刃与材料接触，剪切时材料由
弹性形变进入塑性形变，再刀具继续行进的时候，刀具对材料形成力矩形成如下图的转动，刀具继续推进阻碍金属的转动，刀具的渐渐压入，当达到
力平衡的时候就不再转动。当剪切力远远大于材料的抗剪切力时，被剪材料会产生滑移材料内的断裂线会产生扩展，直到材料完全断裂，完成整个剪
切的过程。[5]图6—1材料剪断示意图选取轴承高级速度轴轴承表7－1高级速度轴轴承的基本数据型号内径外径宽度额定动载荷额定静载
荷根据载荷及速度情况，选择轴承为深沟球轴承。选择的轴承型号为：6208，已知轴的水平支撑反作用力和垂直支撑反作用力，合成支撑反作用
力为：查阅相关资料知道没有轴向力，所以查阅相关资料的得到温度系数（轴承温度小于120度）查阅相关资料得因故只需验算1轴承。
轴承预期寿命为35000小时轴承具有足够寿命。中间轴轴承表7－2中级速度轴轴承的基本数据型号内径外径宽度额定动载荷额定静载荷根
据载荷及速度情况，选择轴承为深沟球轴承。选择的轴承型号为：6209已经知道轴水平支撑反作用力和垂直支撑反作用力，合成支撑反作用力为
：查阅相关资料知道没有轴向力，所以查阅相关资料知道温度系数（轴承温度小于120度）查阅相关资料得因，故只需验算轴承。轴承预
期寿命为35000小时轴承有足够的寿命。低速轴轴承表7－3低级速度轴轴承的基本数据型号内径外径宽度额定动载荷额定静载荷根据载荷
及速度情况，选择轴承为深沟球轴承。选择的轴承型号为：6216，已经知道轴水平支撑反作用力和垂直支撑反作用力，合成支撑反作用力为：
查阅相关资料知道因为不受轴向力，所以根据工况，查得载荷系数表（13-6）得温度系数（轴承温度小于120度）查表（13-4）得
因，故只需验算1轴承。轴承预期寿命为35000小时轴承有足够寿命。键的计算大带轮键连接校核A型平键键的工作长度轮毂键槽的接
触高度为为根据大带轮材料为铸铁，载荷平稳，查得，则其挤压强度为满足强度要求小齿轮键连接校核A型平键键的工作长度轮毂键槽的接触
高度为根据低速级小齿轮材料为40Cr，载荷平稳，查得，则其挤压强度为满足强度要求低速级小齿轮键连接校核A型平键键的工作长度
轮毂键槽的接触高度为为根据低速级小齿轮材料为40Cr，载荷平稳，查得，则其挤压强度为满足强度要求高速级大齿轮键连接校核A型平键
键的工作长度轮毂键槽的接触高度为为根据高速级大齿轮材料为45，载荷平稳，查得，则其挤压强度为满足强度要求低速级大齿轮键连接
校核A型平键2键的工作长度键槽的接触高度为根据低速级大齿轮材料为45，载荷平稳，查得[则其挤压强度为满足强度要求联轴器键连接
校核A型平键键的工作长度轮毂键槽的接触高度为根据联轴器材料为45，载荷平稳，查得，则其挤压强度为满足强度要求联轴器选型低速
轴伸出端联轴器1）载荷计算公称转矩转矩为2）选择型号用LX5联轴器，转矩最大转速主动端孔直径，轴孔长度。从动端孔直径，轴孔长度
联轴器满足要求。结论本次的工程机械设计是一款O形件金属棒料折弯机。折弯机采用电动机作为动力的来源通过设计的二级减速机构作为减速
和增大转矩，在滚轮夹具的作用下形成自动进料，输送到折弯机的执行机构进行折弯。折弯机构由三轴辊滚轮形成，利用滚轮的轴心的位置移动形成
折弯圆环半径大小的变动，做到折弯的圆环半径符合要求，得到精确半径的圆环材料。这个折弯机能进行对3-10mm的金属棒料折弯形成半径大
小为100-200mm的圆环，能通过变频器的控制对进料机构进行控制，调整进料机构的速度。本次设计的O形件折弯机，能对规定规格的棒料
进行折弯，能折弯出规定规格的半径圆环，实现自动进料，解决了生产的实际问题，并且为现实金属棒料折弯提供了一种可供参考的方法。根据文献
中的公式计算和参数的设计相结合的方法分析出的与实际用于估算和选取卷圆机辊轴直径具有很强的实用性。如果想要获得更精确的、更科学的计算
方法和产品的设计，还有更进一步的空间，要进行更进一步的探索和设计。参考文献过镇海.钢筋混凝土原理[M].清华大学出版社,20
13.吴刚,安琳.碳纤维布用于钢筋混凝土梁抗弯加固的试验研究[J].建筑结构,2000(7):3~6.余松敏蔡礼泉板料折弯机折制大圆弧时折弯角度和挡料位置计算[J]锻压技术，1996，2，19~21何东，对称式三辊卷圆机在多段圆弧加工中的应用[J]机电信息，2015，459，44~45曾安明.铝带冷轧机液压剪结构改造及分析[J].铝加工,2014(04):12-14+26袁迎曙,贾福萍,蔡跃.锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能退化模型[J].土木工程学报,2001,34(3):47~52；黄自强自动出料专用卷圆机的研制[J]装备维修技术，2007，4，51~57；石亮杜丹阳孙佳澳三相异步电动机原理与调速[J]中国造船，2012，53（2）；504~507R.I.Nepershin，ShapingaThin-WalledCylindricalShellonaThree-RollBendingMachine[J]，MechanicsofSolids。2011，46，4，554~562TakashiKuboki，ArmadAzrie，YingjunJin，Anewincrementalin-planebendingofthinsheetmetalsformicromachinecomponentsbyusingatiltablepunch[J]，CIRPAnnals-ManufacturingTechnology，2014，GModel，CIRP-1121，No.ofPages4濮良贵.陈国定吴立言机械设计第九版[M].高等教育出版社2013张建中何晓玲机械设计机械设计基础课程设计[M]高等教育出版社2009奚绍中邱秉权工程力学教程第3版[M]高等教育出版社2016孙桓陈作模葛文杰机械原理第八版[M]高等教育出版社2013朱辉单鸿波曹桄金怡画法几何及工程制图第七版[M]上海科学技术出版社2013王运炎朱莉机械工程材料第3版[M]机械工业出版社2008朱林.机电一体化系统设计（第二版），北京：石油工业出版社.2008赵松年.机电一体化机械系统设计.北京：机械工业出版社，1996孙敬华.机械设计基础.安徽科学技术出版社，2007周开勤主编.机械零件手册（第四版）.北京：高等教育出版社，1994徐灏主编.机械设计手册.北京：机械工业出版社，1991第1页共54页I |
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