摘 要

空间包络成形装备是一项新兴装备，结合摆碾机与轴向轧环机，实现在空间中对大型环件进行不平表面加工的功能。空间包络成形装备驱动系统是通过对热态环件施加轴向轧制力，使得环件在轴向的截面轮廓成形的的加工装备。

本文以空间包络成形装备驱动系统为研究对象，根据研究和掌握的工作原理和已知的工作参数，来设计并建立空间包络成形装备驱动系统三维模型。同时根据设计内容对关键部件进行静态分析与校核，分析空间包络成形装备驱动系统的工作状态。

论文主要研究内容如下：

第一，根据空间包络成形装备驱动系统实现的功能，判断各个部件的结构与工作状态，并分析和掌握空间包络成型的工作原理。

第二，根据给定参数与空间包络成形装备驱动系统基本结构，对驱动系统内部各个部件进行设计。

第三，根据设计和本科已学的理论力学和材料力学的知识，对空间包络成形装备驱动系统内部重要零部件，如二级斜圆柱齿轮减速器和锥辊，进行力学分析和强度校核，确定部件满足工作需要。

第四，根据设计与计算，利用CATIA软件对空间包络成形装备驱动系统进行三维建模，并通过建立的模型输出二维装配图纸。利用CAD软件来对二维图进行修改与细节重画，使二维图达到工程制图标准，并能够清晰表达出空间包络成形装备驱动系统的结构。

综上所述，本论文在研究空间包络成形装备驱动系统的工作原理后，通过设计和校核，得到有具体参数的空间包络成形装备驱动系统的三维模型与二维工程制图。

关键词：空间包络；驱动系统；减速器；锥辊

Abstract

Space envelope forming equipment is an emerging equipment that combines a pendulum mill with an axial rolling ring machine to achieve the function of manufacturing rough surface machining of large rings in space. The space envelop forming equipment drive system is a processing equipment that applies an axial rolling force to a hot ring so that the ring is shaped in an axial cross-sectional profile.

This paper takes the space envelope forming equipment driving system as the research object, and designs and builds a three-dimensional model of the space envelope forming equipment driving system, which is based on the study and mastery of working principles and known working parameters. At the same time, the key components are statically analyzed and checked according to the design content, and the working status of the space envelope forming equipment drive system is analyzed.

The main research contents of the paper are as follows:

Firstly, according to the functions realized by the space envelope forming equipment drive system, the structure and working status of each component are judged, and the working principle of space envelope forming is analyzed and grasped.

Secondly, according to the basic structure of given parameter and space envelope forming equipment drive system, the various components inside the drive system are designed.

Thirdly, according to the knowledge of theoretical mechanics and material mechanics that have been studied in the design and undergraduate courses, the internal components of the space envelope forming equipment drive system, such as the secondary inclined cylindrical gear reducer and the cone roller, are subjected to mechanical analysis and strength check. , determine the parts to meet the needs of the work.

Fourthly, according to the design and calculation, the CATIA software is used to model the space envelope forming equipment driving system in three dimensions, and a two-dimensional assembly drawing is output through the established model. Using the CAD software to modify and repaint 2D maps, the 2D maps meet engineering drafting standards and clearly express the structure of the space envelope shaping equipment drive system.

In summary, after studying the working principle of the space envelope forming equipment drive system, this paper designs and verifies the three-dimensional model and two-dimensional engineering drawing of the spatial envelop forming equipment driving system with specific parameters.

Key Words： space envelope; drive system; reducer; cone roll

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究目的 1

1.3研究意义 2

1.4国内外研究现状 2

1.5课题主要研究内容 3

第2章 空间包络成形装备驱动系统工作原理 5

第3章 空间包络成形装备驱动系统参数设计 8

3.1引言 8

3.2减速器参数设计 8

3.1.1 减速器各主要部件选择 8

3.1.2 减速器预设计工作参数确定 8

3.1.3 减速器传动比分配 9

3.1.4 传动系统的运动和动力参数计算 9

3.1.5 高速级齿轮传动设计 10

3.1.6低速级齿轮传动设计 14

3.1.7 确定减速器机体的结构方案 18

3.1.8 减速器轴及轴承装置、键的设计 22

3.3 锥辊参数设计 33

3.3.1 锥辊的材料选定 33

3.3.2 确定锥辊几何尺寸 34

3.3.3 锥辊的校核 35

3.3.4 滚动轴承的校核 38

3.4 滑块与机架等部件的设计与选用 40

3.4.1 滑块的设计 40

3.4.2 机架的设计 46

3.4.3 其他部件的设计简图和设计参数 50

第4章 结论 53

参考文献 54

致谢 56

第1章 绪论

1.1 研究背景

目前国内外，随着现代科学技术的发展，施用于各领域的大型环件加工设备逐步提出了更高要求。运载火箭的大型合金环件、航母军舰各类军工的轴承套圈、核反应装置的加强圈等，都对大型环件的抗压能力、抗冲击能力和极端温度条件下的适应能力提出了新的要求。在目前的实际大型环件的生产中，原有的摆辗装备是无法进行大型环件的加工，故而现阶段的大型复杂环件加工耗时耗力，并相对较难实现空间包络成形。

空间包络成型装备系统由此应运而生，在现有的径轴向轧环机作为空间包络成形装备驱动系统的基础上，结合摆辗机，通过在空间包络成型装备摆辗系统中加装具有能够实现异速异向的变速箱系统，实现不平表面的加工，从而实现空间包络成形的目的。作为一个新兴概念的提出，空间包络成形装备的发展目前还尚未成熟，原理概念也处理进一步地研究与讨论中逐步提升。但值得一提的是，空间包络成形装备系统在实际生产中能够较大程度上实现节省加工时间以及节省加工材料的浪费这样的特性，进一步显示了空间包络成形装备具有极其大的发展空间与潜力。同时因为空间包络成形装备生产的特性，决定其能够生产出具有特殊结构的大型环件。无论从原料的节省与复杂加工的能力方面来说，空间包络成形装备的提出是恰好契合了时代对于机械加工设备的要求，具有发展研究的前景与意义。

1.2 研究目的

目前国内外已有大量对大型环件轴向轧制的研究，但大多数的研究侧重于其工作理论和工艺流程上，具备实际意义的文献较少。本文以实际为指导，旨在结合实际经验，对空间包络成形装备的工作原理进行进一步探究，进一步体现其结构特性和操作机制，让理论在实际上得以升华，也让空间包络成形装备的结构整体得到更完整的设计与优化，从而让装备本身得到进一步完善。