机械毕业设计（论文）-三辊导向装置设计【全套图纸】 .doc

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1、内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：三辊导向装置设计学生姓名： 学 号：0704103329专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机07-3班 指导教师： II内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）三辊导向装置设计摘要毕业设计的题目是三辊导向装置。该设备是无缝钢管生产线上的一个重要的设备，处于穿孔机的后台工作阶段，对穿孔出来的钢管起到导向定心的作用。主要要求定心的精度较高，以便以后的加工。具体功能是：穿孔机抱紧顶杆，保证顶头位于轧制中心线，起导向作用，其定心作用。这个题目我们分两位同学同时进行，我的说明书所包括的内容是：无缝钢管的工艺简介及生产方法，设计方案的选择确定，杠杆

2、机构设计分析，液压缸的选择与校核，对三辊定心装置的改进。关键词：无缝钢管；机构设计；校核； IIDesign of three-roller guidesAbstract Graduation is the subject of three roller guides. The seamless steel pipe production line equipment is an important device in the background session punch, punch out on the play-oriented steel centering effect. Hig

3、h precision centering the main requirements for subsequent processing. Specific functions are: hold punch ejector to ensure the head is located in the rolling center line, from the guide, its centering. We divided the subject two students at the same time, I included the manual are: introduction and

4、 process seamless steel tube production methods, determine the choice of design, lever mechanism design and analysis, selection and check the hydraulic cylinder, the three Roll Centering Device.Key words: Seamless steel tube; mechanism design; check目录三辊导向装置设计I摘要IDesign of three-roller guidesIIAbstra

5、ctII第一章 概述11.1无缝钢管生产工艺简介11.2热轧无缝钢管生产方法11.2.1自动式轧管机11.2.2周期式轧管机组21.2.3连续式轧管机组31.2.4三辊式轧管机组41.2.5顶管机组51.3穿孔机简述6第二章 设计方案分析及校核82.1设计题目和参数82.2方案选择92.2.1方案一92.2.2方案二102.2.3方案三112.3机构分析122.3.1机构总体结构122.3.2机构运动分析132.3.3三辊开口度控制机构142.4部分零件的运动分析和计算152.4.1拉板1的运动分析152.4.2拉板1的计算182.4.3 杠杆1的分析计算232.4.4 杠杆3的受力分析和强度

6、校核242.4.5 固定杠杆1、2的轴的设计与校核322.5 辊子的参数选取及棍子上轴的校核34第三章液压缸的选择与校核423.1液压缸主要参数的确定423.2 液压缸结构的选. 473.3 活塞杆及活塞杆的设计校核. 47第四章 三辊定心装置电液控制系统的设计504.1前言504.2三辊定心装置结构和工作原理504.3三辊定心装置液压系统的设计514.4结论53结束语54参考文献55附录：56轴承寿命校核程序57IV内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）第一章 概述1.1无缝钢管生产工艺简介 无缝钢管生产开始于德国曼内斯兄弟1886年发明二辊式斜轧穿孔机。用穿孔机将实心坯穿成空心坯，为制造

7、无缝钢管创造了条件。18911892年周期轧管机相继出现，使空心坯轧成无缝钢管成为现实。此后又发明了自动轧管机、三辊轧管机、连轧管机等制管设备。 与其他轧材的生产过程相比，无缝钢管的生产过程具有工艺方法多、生产工序多、设备多样化等特点。但就其变形过程来讲，可概括为两步工序，一为将实心坯穿成空心坯，一为将空心坯穿成钢管。空心坯的制造方法有两种:一是斜轧穿孔法，二是压力穿孔法。前者多用于自动轧管机组。连轧管机组、三辊轧管机组和旧式的周期轧管机组；后者多用于顶管机组、挤压机组、限动心棒连轧管机组和新式的周期轧管机组。各种轧管机组中，穿孔和轧管两道工序的变形量分配是不同的，有的变形主要在穿孔机上，有的

8、则在轧管机上。 斜轧穿孔法是无缝钢管生产中应用最广泛的方法，而二辊斜轧又是广为流行的形式。从二辊斜轧机发明以来，技术上根本性的改进不多。到了本世纪六十年代，为提高产量和改善质量，广泛采用大送进角、水冷顶头、轴向出料、顶推穿孔等新技术。七十年代又出现了立式穿孔机、旋转导盘和顶杆循环等。在压力穿孔方面，近年出现了推轧穿孔机，用方坯生产空心坯。国外也有用铸造空心坯为原料直接钢管的。 1.2热轧无缝钢管生产方法1.2.1自动式轧管机自动式轧管机是瑞士人斯蒂芬尔于1903年发明的，1906年建立第一套机组。是目前热轧无缝钢管生产的主要方法之一。它由轧辊主传动装置、工作机座、轧管机前台、回送装置、轧管机后

9、台组成。自动轧管机的工作机座为二辊不可逆式纵轧机，其特点是在工作辊的后设置一对高速反向的回送辊。同时为了满足轧后的荒管回送到前台的需要，设有上工作辊和下回送辊快速升降机构。轧管时，顶头由顶杆轴向支持在轧辊圆形孔中构成环形孔形。由穿孔机或延伸机送来的毛管通常要在自动轧机上轧制两道成荒管。每轧一道后，需要快速提升台上工作辊以打开轧辊孔型，同时下回送辊同步快速提升以夹持轧后荒管，而将其快速回送到轧管机前台。然后将工作辊恢复到原工作位置，而回送管恢复到打开位置。回送到前台的荒管需翻90后，再在同一轧辊孔型进行第二道轧制。而经第二道轧制回送到前台的荒管，由翻料装置移出自动轧管机轧制线进入下一工序的轧制（

10、匀整）。下一根毛管轧制重复上述过程。毛管在自动轧管机上轧制两道次的变形量分配，通过两道顶头的直径的大小来调节。1.2.2周期式轧管机组周期式轧管机是一台普通的二辊型钢轧机，两个轧辊座不可逆连续传动。这种轧管机工作时，空心毛管中穿上一根跟直径接近成品管内径的长芯棒。周期式轧管机的轧管上车有变断面的轧槽。整个轧槽可分为三部分：（1）工作锥：约占整个轧槽的六分之一至四分之一。在这段变形区中依靠变直径：变断面槽将毛管由开始咬入时的直径和壁厚压缩成出轧管机后的毛管尺寸，它担负了周期式轧管机的主要变形任务。（2）压光（定径）段：约占整个轧槽的四分之一至三分之一。这一段轧槽底部直径是不变的，任务是把几个工作

11、循环中被工作锥压缩过的毛管进一步压光，是毛管脱离这一区域后能达到接近成品管的要求。（3）非工作带：这一段轧槽保证未经轧管机轧制的毛管不与轧辊接触，使毛管顺利通过由两个轧辊所构成的孔型。在周期式轧管机上，轧管过程大致可分为以下几个阶段：当轧辊转到轧槽的非工作带时，由于孔型高度比毛管外径大，轧机的送料机可以将毛管送进一段。送进动作结束后，轧辊转到孔型尺寸较小的工作锥，毛管被咬入。由于轧槽尺寸在这一段内是变化的，所以，毛管逐渐被碾薄，与此同时，毛管和芯棒会随着轧辊的转动而朝着与送进方向相反的方向后退直到轧辊又转到非工作带为止。当轧辊再次转到非工作带时，第一工作循环结束。这时送料机再度前进，它除了把第

12、一工作循环中已轧完的一段毛管退回外，还要往前多送一段尚未加工过的毛管。为了使毛管外圆规整些，再送回已轧完的一段毛管的同时，送料机还能绕其自身轴线翻转90左右。周期式轧管机就是这样周期性地轧一段毛管，再送进一段毛管，把一根毛管渐渐轧完。因此，对每一段毛管来说，在这种轧机上要经若干的工作循环后才能得到最终的尺寸。正是因为这样，周期式轧管机的延伸系数较大，可达1012，最大可达16，而自动轧机的延伸系数一般不超过2.0.周期式轧管机的延伸系数较大，因此，通常采用小锥度圆钢锭或多边形钢钉作坯料。钢锭经清理、加热后用穿孔机轧成厚壁毛管，再用周期式轧管机轧制。毛管轧完后用热锯切去头、尾，再经加热后送定径机

13、定径。经过定径后的成品管在冷床上冷却后送矫直机矫直。矫直后的钢管进行其他精整工序，然后检查入库。某些大直径钢管为了保证内表面光滑，不经过定径而直接精整。周期式轧管机组的产品范围：小型机组生产钢管外径为48140mm，壁厚为2.2515mm；中型机组生产钢管外径为140273mm或325mm，壁厚为535mm的钢管；大型外径为219426mm，有些机组可达665mm，壁厚为650mm或50mm以上的钢管。周期式轧管机组突出的优点是:可以利用钢锭直接生产无缝钢管；其次是整个车间的机械设备较少，投资省。但是，周期式轧管机的工具复杂，因此，在一套机组上所能生产的钢管品种是有限的。另外，用钢锭直接生产的

14、钢管固然是一个突出的优点，但同时他也带来了这能生产碳素钢管的缺点。近年来为了弥补这一缺点，有些厂采用轧制或锻造钢坯，利用积压水压机穿孔，以便生产合金钢管。综上所述，周期式轧管机组目前主要用来生产一些石油工业用的大、中型无缝钢管和大直径厚壁管。1.2.3连续式轧管机组连续式轧管机组在轧管前的几个工艺环节和所用设备与自动轧管机组基本一样。连续式轧管机是由七架或九架类似的定径机构二辊轧机构成。在连续式轧管机上，毛管套在长度与成品管相近似的长芯棒上，靠轧孔的孔型和长芯棒减壁。由于孔型是椭圆的，而且轧机的配置保证相邻的两架轧机是成90交替的压缩轧件，所以出连续轧机后，毛管和芯棒间有1毫米左右的间隙。可以

15、用链式抽芯棒机把芯棒从毛管中抽出芯棒后，再经过加热炉加热，然后送到定径机或减径机作进一步的加工。为了扩大连续式轧管机组的产品范围，提高产量，近年来在这种轧机组中广泛应用张力减径机。减径后钢管的最小直径可达16.5mm，长度可达40120m，减径后用飞锯或飞剪切断。连续式轧机组的优点：1. 轧制速度高。连续式轧管机的出口速度可达每秒6米；连续式轧管机组的生产过程全部是机械化，小时产量高达1500根，比自动轧机组生产同规格的产品时提高34倍。2. 可以用热轧方法生产其他热轧管机组所不能生产的薄壁管（最薄可达2mm）。生产的钢管壁厚精度高达10%。3. 主要变形任务由连续试轧机完成，穿孔变形量小，毛

16、管厚，穿孔缺陷少。同时可以生产合金钢管。 连续式轧机组的缺点是：需要大量轧辊和长芯棒；工具磨损快，换锯和调整时间多；产品品种范围小。适用于生产尺寸规格较少，产量要求高的无缝钢管。目前这种机组主要生产直径为40168mm，壁厚为215mm，长度为740mm的无缝钢管。1.2.4三辊式轧管机组三辊式轧管机组的工艺流程和连续式轧管机组大体上相同，不同的只是轧管工序。三辊式轧管机在垂直毛管中心线的平面内有三个相同相互间隔120的轧辊，三个轧辊作同向转动。在通过轧辊轴线和毛管中心线的平面内，每一个轧辊中心线与毛管中心线成7夹角，称为碾轧角；在与上述平面垂直的品面内，轧辊中心线与毛管中心线间成39角，称为

17、送进角，送进角即使毛管回转又使毛管前进成螺旋运动，送进角的大小决定毛管前进速度的大小。碾轧角的大小决定长芯棒与轧辊表面的孔型尺寸，即调节变形过程和钢管尺寸。三辊轧管机组的优点可归纳为：1.三辊轧管机靠三个相互间隔120的轧辊和圆柱型长芯棒轧管，毛管在轧制工程中增多了与轧辊接触的机会，因此生产的钢管尺寸精度高，直径公差不超过0.5%，壁厚公差为0.3%，比其他方法生产的热轧无缝钢管精度提高11.5倍。2. 三辊式轧管机只要改变三个轧辊的间距和更换长芯棒，即能迅速改变钢管规格。由于三辊式轧管机的调整时间少，因而生产效率高。穿孔变形量小，一般穿孔延伸系数只有1.52.2，因而可生产高合金钢管。三辊式

18、轧管机组的主要缺点是需要准备大量各种规格的长芯棒。针对上述缺点，三辊式轧管机组最适于生产尺寸精度高，产品批量不大，但尺寸规格较大，需要经常调整轧机的各种厚壁管。例如生产滚动轴承钢管等。一般三辊轧管机组生产直径为40200mm，长达612m的各种碳素钢、合金钢及高合金钢管。三辊式斜轧机的三个轧辊构成一个接近于全封闭的变形区，各种变形区有利于轧制变形，故近年来已采用与三辊轧管机结构相似的三辊穿孔机，以改善穿孔质量，主要用于穿轧合金钢坯。1.2.5顶管机组顶管机组可生产直径57219mm，壁厚为2.515mm，长达810m的碳素钢和合金钢管。顶管机组以热轧方坯为原料，加热后用400700吨立式或卧式

19、水压机冲成环形管。方坯在挤压筒中以四个棱角和挤压筒接触。为了提高环形毛管的精度，在新式顶管机组中，冲孔前增设一台400600吨立式水压机校正方坯的对角线尺寸和锥度。环形毛管经再加热后送到顶管加工。为了提高钢管的尺寸精度，使毛管壁厚均匀，近年来在顶管机前增设一台二辊式毛管延伸机。延伸机的工作原理和穿孔机、匀整机一样。杯型毛管套在顶管的机芯棒上，靠齿轮齿条机构将毛管顶过按顺序排列的模孔。模孔的总数可达21个，每个模孔的延伸系数为1.021.23，因此顶管机的总延伸数可达715。在顶管机上，毛管应该经常同时在两个模孔中工作，在顶管结束时可以同时在三个模孔中工作。在新式顶管机中为了减少模孔的磨损和提高

20、钢管的质量，采用辊式模具，每个模具由三个或四个棍子构成。采用辊式模具后，每一模具的延伸系数可提高到1.53左右。经过顶管机定制后，毛管和芯棒一起送到匀整机。经过匀整后，毛管直径扩大了，毛管与芯棒间产生24mm间隙，在芯棒机上很容易将芯棒抽出。抽掉芯棒后，用热锯切去环形毛管的底部，然后送到定径机或张力机减径机轧制，最后进行精整工序。用顶管机组生产的钢管质量，特别是内表面质量较高；另一个优点是设备比较简单，初投资较少。缺点是金属耗能系数较高，一般在自动轧管机组的金属消耗系数为1.11.15；生产效率比常用的机组都低，只适用于规模较小的企业。坯料用环形转底炉或感应炉加热后，先用450900吨立式水压

21、机穿孔。接着将空心毛管送入盐浴炉，一方面为了再加热，另一方面为了去除氧化铁皮。然后将空心毛管送到卧式水压机，此时先在水压机挤压筒衬套中和芯棒上涂好润滑剂，在坯料后面放上挤压垫，然后用冲头将坯料送入挤压筒，再将坯料从芯棒和挤压模所构成的模孔中挤出,形成钢管。当残料长度达到3040mm时，冲头停止工作。随后，挤压筒后退，以便热锯切去残料。水压机挤出的钢管根据需要可送定径机定径或减径机减径。有些机组中采用立式机械压床挤管，由于机械压床的冲头是用曲柄连杆机构带动的，在挤压过程中冲头速度是变化的，所以不能生产低塑性的特殊合金钢管和高合金钢管。 挤管机组的优点是：由于挤压时坯料受三向压应力，因此，可以加工

22、各种用其他方法不能生产的低塑性、难变形的合金和高合金钢管；挤管机组中更换工具比较容易，使用生产小批量、多品种的钢管；可以生产异形材和异形钢管，也可生产复合金属管。挤管机组的缺点是辅助时间长，生产效率比较低。1.3穿孔机简述穿孔机是热轧无缝钢管生产中最重要的变形工序。它的任务是将加热好的实心管坯穿制成要求的几何尺寸和内外表面质量的毛管。以供下一步工序轧制。同时保证相应的穿孔速度和轧制周期，来适应整个机组的生产节奏。 近几年来，盘式穿孔机和菌式穿孔机在许多钢管厂采用。盘式穿孔机把原来水平并列布置的穿孔机轧辊改为上下垂直布置。同时用一对水平放置的大导盘（直径1.52m）代替导板，导盘由液压马达驱动，

23、这样对管坯施加一个前进力，也同样可以减少顶头前形成孔腔，改善毛管质量等。而菌式穿孔机轧辊呈锥形，锥形辊的直径沿穿孔变形区渐渐增大，从而有利子变形区中轧辊与轧件间的速度（轴向速度与旋转速度）能较好的匹配，减轻变形中会属的堆积，促进延伸，提高穿孔效率和可穿性；同时，减少扭转变形，从而减少内外表面缺陷发生的机率。所以，近几年来这两种穿孔机已在许多钢管厂采用。 目前，包钢无缝钢管厂采用的是菌式（锥形）穿孔机，与连轧机组相匹配。该穿孔机组的优点是：(1) 延伸系数大； (2) 扩径量大，可减少管坯规格种类； (3) 径壁比大；。 (4) 穿高合金钢的能力强； (5) 穿出毛管的质量高。 穿孔机主要由主传

24、动装置、工作机座、前台和后台四部分组成。 这里着重介绍一下穿孔机的后台，它由后台I段和II段组成。 I段包括定心辊，用于支撑杆，毛管导向，限制顶杆和毛管径向振动，保证穿出的毛管壁厚的均匀性；升降辊，用于输送顶杆和毛管。 II段包括顶头冷却箱，顶杆支持辊，项杆小车。 其中本次设计的三辊导向装置就是位于穿孔机后台的I段，对穿孔出来的钢管起到导向和定心的作用。主要要求定心的精度较高，以便以后的加工。具体功能是：穿孔时抱紧顶杆，保证顶头位于轧制中心线；起导向作用；起定心作用。第二章 设计方案分析及校核2.1设计题目和参数 本次设计的题目是三辊导向装置，该装置是无缝钢管穿孔机后台段的一个设备。该三辊导向

25、装置分布在两台穿孔机的后台，有12架三辊导向装置，其中#穿孔机5架，#穿孔机7架，工作中有三个动作，大小缸同时伸缩为抱紧，小缸缩回小开，大缸缩回为大开。三辊导向装置有两架。穿孔机后台段的设备有：三辊导向装置、三辊导向装置、输出辊道、脱管装置、拨料装置、三辊导向定位装置及联接底座。穿孔机后台段的用途：它和穿孔机后台段组合在一起，与穿孔机紧密配合，共同完成管坯的穿孔机工序，具体的功能如下：1. 穿孔时抱紧顶杆，保持顶头位于轧制中心线。2. 起导向、定心作用，使穿孔机穿出的荒管沿轧制线正常前进。3. 使穿出的荒管与顶杆分离，并且将荒管从轧制线侧面拨离轧制线，进入下道工序。4. 换顶头时可以实现其自动

26、快速更换。三辊导向装置部分给定参数如下：导向辊直径320mm蜗轮蜗杆升降机导向辊长度420mm最大静负荷300KN导向辊开口度100520mm行程370mm液压缸活塞直径140mm速比32活塞杆直径140mm提升距离/转0.5mm/r活塞行程385mm/245mm驱动方式手动数量#5架，#7架数量#、#各一件2.2方案选择 设计方案中的传动方案般用机构的简图表示。它反映运动和动力传递路线和各部件的组成和联接关系。 合理的传动方案首先要满足机器的功能要求，例如传递功率的大小，转速和运动形式。此外还要适应工作条件（工作环境、场地、工作制度等），满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率高、使用维护

27、便利、工艺性和经济性合理等要求。要同时满足这些要求是比较困难的，因此要通过分析比较多种方案，来选择能保证重点要求的较好的方案。 针对三辊导向装置的机构设计部分，我分别考虑了三种设计方案，通过分别分析每一个方案的特点，以选择可行的。 2.2.1方案一 采用单液压缸控制三辊的动作，以实现三辊定心装置的作用，结构简图（图1）图1 方案一 在该方案中要满足拿管要求，2号辊必须设计靠后，而这样的话，三个辊的角度产生很大的差异。联动板的结构在设计时过于复杂，甚至不可能达到设计的要求，是不可能对规格为100520mm范围的钢管进行导向。 即使达到设计要求，导向结束后取出荒管的过程也很难实现，只有使三个辊的开

28、口增大，而增大它们开口所导致的结果就是液压缸无法选择，以及导向辊运动范围过大，所占空间过大，导向辊不能及时完成央紧荒管，失去定心的目的。 因此，该方案不合适，不能采用。 2.2.2方案二 采用两个液压缸控制三个辊子的开合，用一个液压缸调整三辊的开口度，结构简图（图2）这种方案的突出优点是调整精度高且便于实现自动控制。但该方案控制较复杂且成本较高，由于液压缸存在泄漏问题，若采用液压缸来调整，需要采用压力传感器或位置传感器来进行位置补偿。该三辊导向装置的主要作用是定心和导向，从经济性和该装置的作用方面考虑，否定了该方案。图2 方案二2.2.3方案三采用两个液压缸控制三个辊子的开合，用一个蜗轮蜗杆调

29、整三辊的开口度，结构简图（图3）图3 方案三该方案设计的机构使用两个液压缸控制三辊的开合，其中一个液压缸控制三个棍子同时加紧，而另一个是控制上面的那个辊子的单独开启，增大角度以方便荒管的顺利取出。单独控制的上面辊子的液压缸与联动板固定在同一根轴上并成一定角度，可以与联动板一起动作，这样在该液压杆在不取管的时候相当于拉板的功能，推拉杠杆，实现三个辊子的同时夹紧和松开的动作。可以通过蜗轮蜗杆调节控制联动板来调整三辊的开口度，因为，开口度不需要经常调节，所以使用这种方式既能较精确的控制开口度，又可以降低成本，且稳定性高。 经过分析，该方案的可行性较好，在经过一些结构的改进和补充就可以满足要求，因此，

30、选择此方案为设计方案。下面将根据此方案和设计要求及参数进行设计计算。2.3机构分析2.3.1机构总体结构根据设计方案最终确定的机构运动原理图如图4所示：图4 三辊导向装置运动简图1 液压缸2 2、 液压缸1 3 、拉板 4、 杠杆2 5、 辊子6 、杠杆3 7、 拉板 8、 杠杆1 9、 联动板为了便于进一步分析三辊导向装置的具体动作过程，根据该运动简图做出了如图5所示的机构简图。通过图5分析出机构中每部分的动作过程。2.3.2机构运动分析图5 三辊导向装置机构简图根据机构简图进行该机构的运动分析，由图5所示，液压缸2推动联动板运动，联动板上有拉板1和拉板3，它们分别接杠杆1和杠杆3，杠杆1带

31、动辊子1，杠杆3带动辊子3一起运动。 当液压缸2伸出时，联动板延顺时针方向转动，控制辊子1的拉板1处于拉状态：控制辊子3的拉板3处于推状态。此时，棍子1、3同时处于夹紧状态。 这时再分析液压缸1，杠杆2与液压缸l直接相连接，液压缸2推动联动板夹紧刚液压缸1不工作，液压缸与联动板固定在同一根轴上并成一定角度，此时的液压缸充当的是拉板2来推动杠杆2使辊子2也同时加紧，以实现三个辊子的同时加紧的运动过程。 拔管时，液压缸2先缩回带动联动板逆时针旋转，同时3个辊子在各自杠杆的作用下，实现同时放松荒管。此时顶杆小车穿孔杆已收回，需要把管拔出。此时液压缸1缩回，辊子2单独打开，留出较大的空间，使荒管顺利取

32、出。2.3.3三辊开口度控制机构导向辊所要导向荒管尺寸大小的控制取决于导向辊的开口度。导向辊开口度的控制如图6所示：图6 控制三辊开口度的蜗轮蜗杆机构简图由图可知：蜗轮蜗杆升降机做上下运动，可使联动板顺时针、逆时针转动一定角度控制3辊的开口度，该升降机的丝杠提升距离与转速比为0.5mm/r，可以手动来精确控制联动板转角。完成3辊导向的可导荒管直径范围的精确控制。2.4部分零件的运动分析和计算2.4.1拉板1的运动分析拉板1相对于拉板3比较特殊，它所铰接的杠杆1，与液压缸1连接的杠杆2是同轴的，这就是造成拉板1与液压缸l的柱塞杆很容易出现碰撞，特别是在液压缸l运动不稳定的情况。所以拉板1设计为一

33、个弧形，该弧的半径为2150mmo拉板1宽200mm。另外考虑到的一点也是拉板1运动分析的主要目的：拉板1在运动过程中是否会存在死点，是否会出现卡死现象。 拉板l处在一个四杆机构中，现就四杆机构的特点及运动情况进行分析：四杆机构，一般的四杆机构的压力角、传动角及死点。 现给定一个四杆机构分析（如图7）：图7 四杆机构的压力角和传动1四杆机构的基本特征如图所示的四杆机构，a、b、c、d分别为杆1、2、3、4的长度。如果杆1为曲柄，能够绕转动副A整周转动，则杆1能顺利通过与机架4处于共线的两个位置AB1和AB2，既可以构成三角形B1C1D和B2C2D2。根据三角形构成原理可以推出以下各式： 当杆1

34、处于AB1位置时，构成B1C1D，可得 a+d b+c 当杆1处于AB2位置时，构成B2C2D2可得 a+b c+da+c b+d 将以上三式分别两两相加可得：ab，ac，ad。 它表明曲柄1为最短杆，且最短杆和最长杆长度之和小于或等于其他两杆长度之和。在有整转动副即曲柄存在的铰链四杆机构中，最短杆两端的转动副均为整转副。因此，若取最短杆为机架，则得双曲柄机构：若取最短杆的任一相邻的机构为机架，则得曲柄摇杆机构；若取最短杆对边为机架，则双摇杆机构。综上分析可得出四杆机构曲柄存在的条件是：1）连架杆或机架为最短杆；2）最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。若四杆机构最短杆与最长杆长度

35、之和大于其余两杆之和，则曲柄不存在，两连架杆均为摇杆。但这种情况下形成的双摇杆机构与上述双摇杆机构不同，它不存在整转副。2.压力角和传动角在生产中要求所设计的连杆机构均不但能实现预期的运动，而且还希望在传动功率过程中有良好的传动性能，即驱动力应能尽量发挥有效作用。如图所示，若不考虑构件惯性力、重心及运动副中摩擦力等影响，原动件曲柄通过连杆作用于从动件摇杆的力F沿连杆BC的方向，它与C点绝对速度VC之间所夹得锐角 称为压力角。力F的有效分力Ft=Fcos。显然， 愈小，Fn愈小。力Fn与力F的夹角称为传动角。由图知，=90-，它又等于连杆与摇杆所加锐角。因此，压力角愈小，传动叫愈大，则对机构工作

36、愈有利。当机构运转时，其传动角的大小事变化的，为了保证架构传动良好，设计时通常应使最小传动角min50。在图7中可以看出，当曲柄AB转到与机架AD重叠共线和拉直两位置AB1、AB2时，BCD将出现极值，即当BCD 90时，该角等于传动角；当BCD 90 时，传动角=180-BCD。比较这两个位置时的传动角，即可求最小传动角min。3.死角位置图8 曲柄摇杆机构的死点位置在图8所示的曲柄摇杆机构中，设摇杆CD为主动杆，而曲柄AB为从动件。当机构处于图示的两个共线位置之一时，连杆与曲柄在一条直线上，出现了传动角=0的情况。这时主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心，不产生力矩。

37、因此，机构在此位置时，不论驱动力多大，也不能使曲柄转动，机构在此种位置称为死点位置。对于传动机构来说，机构有死点位置是不利的，应该采取措施使机构顺利通过死点位置。对于连续运转的机器，可以利用从动件的惯性来通过死点位置。2.4.2拉板1的计算通过上面的论述我们可以看出利用解析法很难对拉板1进行运动分析，为了分析方便可以采用图解法，判断拉板1在运动中是否存在死点机传动角大小的变化，因为在机构运动中，为了保证机构传里性能良好，应使min4050，这个问题在上面以详细介绍。下面就是采用图解法，判断拉板1在运动中是否存在死点及传动角大小的变化。已知:L1=320mm，L2=882mm，L3=520mm,

38、L4=894.48mm，L5=743mm在20-13角之间变化，如图9所示：图9 拉板1的运动简图以下用图解法求出min，以判断机构传力性能是否良好，共有3个分析位置，的两个极限位置和一个=0的位置。以1：10比例会制：1.位置一 =20绘图步骤：（1） 做线段=/10=32mm，与水平方向夹角为20；（2） 以点为圆心，以=/10=88.2mm为半径画弧；（3） 作AE=/10=89.448mm；（4） 作ED=/10=74.3mm；（5） 以D点为圆心，以为半径，=/10=52mm为半径画弧与上弧交点为点；（6） 连接；（7） 在运动图中测量=7970。2.位置二 =0绘图步骤：（1） 作

39、线段=/10=32mm，与水平夹角为0；（2） 以点为圆心，以=/10=88.2mm为半径画弧；（3） 作AE=/10=89.448mm；（4） 作ED=/10=74.3mm；（5） 以D点为圆心，以为半径，=/10=52mm画弧交C2点；（6） 连接；（7） 在运动图中测量=7979。3.位置三 =-13绘图步骤：（1） 作线段=/10=32mm，与水平方向夹角为 -13；（2） 以点为圆心，以=/10=88.2mm为半径画弧；（3） 作AE=/10=890488mm；（4） 作ED=/10=74.3mm；（5） 以D点为圆心，以=/10=52mm为半径画弧与上弧交点为点；（6） 连接;（7

40、） 在运动图中测量=8686。可见，位置一到位置三两个极限位置时，的范围是7086，符合4050的要求，由开始所论述的死点位置得出拉板1不会出现死点，即不会出现卡死现象，可以完成正常的运动周期。2.4.3 杠杆1的分析计算 根据上面叙述的原理图和结构简图，下面对杠杆1作进一步的运动分析。主要是确定辊1转动情况与联动版之间的关系。其运动简图（如下图）： OP与y轴负方向的夹角=129.474-90-22.126 =17.348 AO与x轴负方向的夹角=64.2755 AO与OP的夹角=90+17.348-64.2755=43.0725 VO与OP得夹角=90-43.0725 =46.9275 V

41、O与PD的夹角=180-129.474-46.9275 =3.5985 VO与VP的夹角=90-3.5985=86.4 Vpo与DP的夹角=360-129.474-90 =140.526 Vpo与VP得夹角=140.526-90=50.526 VO=3201 根据V（x）=0 列方程式： VOsin86.4=Vposin50.526=413.736 VP=V0cos86.4+VPOcos50.526 =320cos86.4+413.736cos50.526 =263+20.09 =283.09 =52011=520/283.09=1.83682.4.4 杠杆3的受力分析和强度校核1.受力分析

42、由于机构的润滑较好，所以可以不考虑摩擦力，即为理想情况考虑。先取联动板上联接液压缸2的点和联接拉板3的点作受力分析，受力图如下：Fa=PP液压缸工作压力D液压缸内径Fa=141063.14（）=215.4KN可得力三角形：由前述关系可得:ABC=28.33,CAB=68.56,ACB=180-28.33-68.56=83.11由正弦定理可得： FCsinCAB=FasinACBFb=FasinACBsinCAB =201.95KNFd=Fb=201.95KN取拉板作受力分析可得：拉杆3属于二力杆，所以Fd=Fe=201.95KN 取杠杆3作受力分析：单独拿出杠杆3的a部分作受力分析：作力三角形

43、：由前述可得：ACB= 90 + 70.14 = 160.14CAB=11.95ABC=180 - 11.95 - 160.14 =7.91由正弦定理可得：FfsinABC=FsinCAB 可得出杠杆3的受力分析为： AB的剪力和剪力图：x=-F1=-200.65KNAB的弯矩和弯矩图：M(x)= -F1x=-200.65x当 x=0时 M（0）=0 x=520时 M（520）=104338NmBC的剪力和剪力图：BC的分析：m = F3520sin9.2=16153.7NmBC的弯矩及弯矩图为：M(x) = -Fx + m + F3（x-520cos170.8） =413.559x 1679

44、70.59Nm（513.3x513.3+480）2.杠杆3的强度校核： 合成杠杆3两段的弯矩图可知危险截面为B点。 B点的受力截面图为：Iy = A Z2DA = 90130yz2dz + -130-90yz2dz = 2.64724 10-4 m4h = 2 (130-90)=0.08m W= Iz/h/2 = 6.6 10-3m3=MWmax=MmaxW=M(B)/WMB=167.96+167.95=335.91KNm max=50.89Mpa根据,可选杠杆的材料为 ZG230-4502.4.5 固定杠杆1、2的轴的设计与校核该轴转速不高，载荷较大，它确定杠杆1，杠杆2处于同轴转动。轴上受力