QGJ-I型無縫鋼管定長切割機的設計

QGJ-I型無縫鋼管定長切割機的設計,QGJ-I型無縫鋼管定長切割機的設計,qgj,無縫鋼管,定長,切割機,設計 附表2： 長城學院本科畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 系： 工程技術系 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 檢查日期：2015.4.7 學生姓名 宮賀冉 論文題目 QGJ-無縫鋼管切割機設計 任務書 已完成（ √ ），進行中（ ） 參考文獻 10 篇：其中外文文獻 1 篇 外文翻譯 已完成（ √ ），進行中（ ）；完成字數(shù)約： 4000 字（翻譯成的漢字字數(shù)） 開題報告 已完成（ √ ），進行中（ ）；完成字數(shù)約： 5000 字 正文 已完成（ √ ），進行中（ ）；完成比比例： 100 % 已完成的 任務 目前完成了開題報告，外文翻譯，設計說明書的撰寫以及部分圖紙的繪制。 待完成的 任務 部分圖紙尚未完成。 存在的 問題 一些標注不合理。一些結構設計太簡單，實用性差，不足以用于實際生產(chǎn)。 采取的 辦法 查閱資料，對設計上出現(xiàn)的錯誤予以改正。 指導教師 意見 建議多聯(lián)系實際，多考慮實際制造生產(chǎn)方面的問題。 指導教師簽名： 注：按表中的要求填寫，選項打鉤（√）； 中國地質大學長城學院畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名 宮賀冉 學號 05211639 班 級 2011級機制6班 指導教師 王澤河 職稱 教授 單 位 河北農(nóng)大 畢業(yè)設計（論文）題目 QGJ-I型無縫鋼管定長切割機的設計 畢業(yè)設計（論文）主要內容和要求： 1.調研相關產(chǎn)品，搜集相關資料。 2.分析資料，擬定可行的設計方案。 3.對比方案，確定最終方案。 4. 詳細設計設備總體結構等。 5.繪制裝配圖及零件圖。 6.撰寫設計說明書。 該切割機主要用于切割碳素鋼鋼管，鋼管長度可控，采用快速夾緊機構加緊工件，切割采用砂輪片或高速鋼鋸片，動力采用電動機。 畢業(yè)設計（論文）主要參考資料： 1.機械設計手冊 2.機械設計教材 3.液壓與氣動教材 4 各種切割機 畢業(yè)設計（論文）應完成的主要工作： 1.確定最終方案。 2.詳細設計。 3.用計算機繪制較完整的裝配圖及相關零件圖。不少于2張0號圖紙。 4.撰寫設計說明書一篇，不少于6000字，論文格式按照科技論文的寫作格式進行。 5.完成3000字英文文獻翻譯一份。（與課題相關的內容） 6.完成開題報告一份 7.完成文獻綜述一份 畢業(yè)設計（論文）進度安排： 序號 畢業(yè)設計（論文）各階段內容 時間安排 備注 課題信息： 課題性質： 設計t 論文□ ? 課題來源： 教學□ 科研t 生產(chǎn)□ 其它□ 發(fā)出任務書日期： 2014.12 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見： 教研室主任簽名： 年 月 日 學生簽名： 中國地質大學長城學院畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 宮賀冉 學號 05211639 專業(yè)班級 11級機制6班 指導教師 王澤河 職稱 教授 單 位 河北農(nóng)大 課題性質 設計√ 論文□ 課題來源 科研□ 教學√ 生產(chǎn)□ 其它□ 畢業(yè)設計（論文）題目 QGJ-I型無縫鋼管定長切割機的設計 開題報告（闡述課題的目的、意義、研究現(xiàn)狀、研究內容、研究方案、進度安排、預期結果、參考文獻等） 一、課題的目的及意義 1、研究目的： 當今時代正是中國發(fā)展的黃金時代，中國又是一個發(fā)展中國家，要想謀求更大的發(fā)展，行業(yè)的轉型是一定的，所以輕工業(yè)的轉型，重工業(yè)與機械制造的行業(yè)的重視是必然的。就這一點來看，讓我們清晰看到機械行業(yè)的發(fā)展前景有著如此大的潛力。它與其他行業(yè)有著千絲萬縷的聯(lián)系，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，越來越多的產(chǎn)品智能化、自動化、網(wǎng)絡化，單純的機械已經(jīng)不能適應行業(yè)發(fā)展的需要，漸漸地就出現(xiàn)了機電一體化?，F(xiàn)代機械的機電一體化的目標是綜合利用機、電、信息、控制等各方面的相關技術的優(yōu)勢，揚長避短以達到系統(tǒng)優(yōu)化的效果，取得顯著地社會效益和技術經(jīng)濟效益。 2、研究意義： 本課題研究的切割機的切割機構屬于機械技術領域，它解決了現(xiàn)有的自動切割機所存在的精度不高，操作復雜，智能化低等問題。本課題針對目前市場上的切割機設計的不足，對棒料切割機進行改造創(chuàng)新，增加智能化程度，設計出具有控制方便，性能穩(wěn)定，結構簡單，調節(jié)、維修方便，安全可靠，低能耗，在切割過程中能使棒料位置穩(wěn)定、切割長度準確，生產(chǎn)率高，運行平穩(wěn)，提高產(chǎn)品質量，提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點的具有廣泛應用前景的方案。 二、研究現(xiàn)狀 機電一體化產(chǎn)品廣泛應用各種加工業(yè)，切割技術也有了飛速的發(fā)展，手工切割已經(jīng)適應不了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求。如今已進入以通用機械時代。幾十年來，切割技術的研究和發(fā)展一直比較活躍，設計在不斷的修改，品種也在不斷的增加，應用領域也在不斷的擴大。而目前市面上有很多型號的棒料切割機結構復雜，調節(jié)，維修不方便，生產(chǎn)效率低，智能化低等不足。 三、研究內容 本報告研究的切割機，融合了液壓自動控制、機器人技術和PLC控制技術。PLC控制各個液壓換向閥的電磁鐵，由液壓缸驅動機械手完成順序切割過程，實現(xiàn)了機械設計、電器控制和液壓傳動控制的有效結合。此棒料切割機是一種既能有效的提高生產(chǎn)率，又在價格和使用方面能被廣大用戶所接受的一種新型的自動控制切割機。 四、研究方案 1.調研相關產(chǎn)品，搜集相關資料。 2.分析資料，擬定可行的設計方案。 3.對比方案，確定最終方案。 4. 詳細設計設備總體結構等。 5.繪制裝配圖及零件圖。 6.撰寫設計說明書。 該切割機主要用于切割碳素鋼鋼管，直徑小于100mm，鋼管長度可控，采用快速夾緊機構加緊工件，切割采用砂輪片或高速鋼鋸片，動力采用電動機，轉速2800rpm。 五、進度安排 1、2014-09-23至2012-14-15 確定畢業(yè)論文的選題，收集資料，整理資料，完成論文的任務書。 2、2014-10-16至2012-14-28 編寫論文提綱，撰寫開題報告，進行開題。 3、2014-10-29至2014-11-04 實習期間進行一步查找資料，作社會調查。 4、2014-11-05至2014-11-27 撰寫論文，完成第一稿，并交指導教師。 5、2014-11-28至2012-12-02 指導教師閱改論文。 6、2014-12-03至2014-12-16 修改論文，完成第2稿，并交指導教師。 7、2014-12-17至2014-12-21 指導教師閱改論文，完成中期檢查表。 8、2014-12-22至2014-12-29 修改論文，完成第3稿，并交指導教師。 9、2014-12-30至2014-12-31 指導教師閱改論文，并返還學生，修改后立即交指導教師。 10、2015-04-16至2015-04-30 專家評閱。 11、2015-05-01至2015-05-15 畢業(yè)論文答辯。 12、2015-05-16至2015-05-31 評定學生最終論文成績，評出院內優(yōu)秀論文 六、預期結果 通過對切割過程的觀察和研究，本課題采用了機電一體化系統(tǒng)設計思想，對其整體造型、機械結構和控制系統(tǒng)進行設計,此鋼管切割機電一體化系統(tǒng)主要由四個部分組成：機械本體、電子控制單元、執(zhí)行器和動力源。工作原理是電動機通過帶傳動帶動切割片做高速旋轉運動，電機與工作臺之間采用鉸支撐方式，升降液壓缸可推動切割片進行上下移動帶動刀片完成順序切割動作。切割機采用PLC控制各個液壓換向閥的電磁鐵，實現(xiàn)棒料的自動下料和切割以及檢測工作。隨動工作臺前進速度也可以通過夾緊機械手夾緊棒料使之與棒料速度同步。橫向切割時的切割速度可以通過液壓缸來調節(jié)?，F(xiàn)場運行情況表明，此切割機具有動作快、運動平穩(wěn)以及與計算機聯(lián)機方便等優(yōu)點，能夠降低工人的勞動強度，實現(xiàn)自動控制，提高勞動生產(chǎn)率。 七、參考文獻 [1]陳建俊.電機與電氣控制.北京：北京交通大學出版社，2004 [2]牛永奎,冷芳.傳感器與應用.北京：清華大學出版社，2007 [3]朱梅,朱光力.液壓與氣動技術.西安電子科技大學出版社,2007 [4]實訓教學指導書書.天津市龍洲科技儀器有限公司. 指導教師意見： 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見： 審查結果： 同 意□ 不 同 意□ 教研室主任簽名： 年 月 日 中國地質大學長城學院 本科畢業(yè)設計文獻綜述 系 別： 工程技術系 專 　業(yè)： 機械設計制造及其自動化 姓 名： 宮賀冉 學 號： 05211639 2015年 4月　1　日 鋼管切割機 1.切割機的研究現(xiàn)狀 機電一體化產(chǎn)品廣泛應用各種加工業(yè)，切割技術也有了飛速的發(fā)展，手工切割已經(jīng)適應不了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求。如今已進入以通用機械時代。幾十年來，切割技術的研究和發(fā)展一直比較活躍，設計在不斷的修改，品種也在不斷的增加，應用領域也在不斷的擴大。而目前市面上有很多型號的棒料切割機結構復雜，調節(jié)，維修不方便，生產(chǎn)效率低，智能化低等不足。 2.切割機的研究意義 切割機的切割機構屬于機械技術領域，它解決了現(xiàn)有的自動切割機所存在的精度不高，操作復雜，智能化低等問題。本課題針對目前市場上的切割機設計的不足，對棒料切割機進行改造創(chuàng)新，增加智能化程度，設計出具有控制方便，性能穩(wěn)定，結構簡單，調節(jié)、維修方便，安全可靠，低能耗，在切割過程中能使棒料位置穩(wěn)定、切割長度準確，生產(chǎn)率高，運行平穩(wěn)，提高產(chǎn)品質量，提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點的具有廣泛應用前景的方案。 3.切割機的研究目的 當今時代正是中國發(fā)展的黃金時代，中國又是一個發(fā)展中國家，要想謀求更大的發(fā)展，行業(yè)的轉型是一定的，所以輕工業(yè)的轉型，重工業(yè)與機械制造的行業(yè)的重視是必然的。就這一點來看，讓我們清晰看到機械行業(yè)的發(fā)展前景有著如此大的潛力。它與其他行業(yè)有著千絲萬縷的聯(lián)系，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，越來越多的產(chǎn)品智能化、自動化、網(wǎng)絡化，單純的機械已經(jīng)不能適應行業(yè)發(fā)展的需要，漸漸地就出現(xiàn)了機電一體化?，F(xiàn)代機械的機電一體化的目標是綜合利用機、電、信息、控制等各方面的相關技術的優(yōu)勢，揚長避短以達到系統(tǒng)優(yōu)化的效果，取得顯著地社會效益和技術經(jīng)濟效益。 4.切割機的研究內容 切割機，融合了液壓自動控制、機器人技術和PLC控制技術。PLC控制各個液壓換向閥的電磁鐵，由液壓缸驅動機械手完成順序切割過程，實現(xiàn)了機械設計、電器控制和液壓傳動控制的有效結合。此棒料切割機是一種既能有效的提高生產(chǎn)率，又在價格和使用方面能被廣大用戶所接受的一種新型的自動控制切割機。 . 參考文獻 [1] 邱宣懷. 機械設計（第四版）. 高等教育出版社， 1997：233-237、317-319 [2] 紀名剛. 機械設計（第七版）. 高等教育出版社，2001：344-376 [3] 黃純穎．機械創(chuàng)新設計．高等教育出版社，2000：87-98 [4] 何珍秀．機械系統(tǒng)設計．哈爾濱工業(yè)大學出版社，2001：324-354 [5] 孫桓. 機械原理（第七版）. 高等教育出版社， 2006：217-233、345-434 [6] 申永勝．機械原理教程(第1版)．清華大學出版社，1999：1-56 [7] 單輝祖. 材料力學（第二版）. 高等教育出版社， 2004：162-178 [8] 徐祖茂. 機械工程圖學. 上海交通大學出版社， 2005：1-10 [9] 張黎華. 新編機械設計手冊. 人民郵電出版社， 2008：239-601 [10] 成大先. 機械設計手冊. 化學工業(yè)出版社， 2004：150-200 [11] 龔溎義. 機械零件課程設計圖冊. 人民教育出版社， 1993：45-149 [12] 徐灝．　機械設計手冊．機械工業(yè)出版社，2001：165-243 [13] 孟憲源．現(xiàn)代機構手冊．機械工業(yè)出版社，1994：122-256 [14] Steven R.Schmid. Manufacturing Engineering and Technology—Machining. 機械工業(yè)出版社. 2004：256-280 本科畢業(yè)生畢業(yè)論文（設計）誠信承諾書 畢業(yè)論文 （設計）題目 QGJ-無縫鋼管切割機 學生姓名 宮賀冉 專業(yè) 機械 學號 05211639 指導老師 王澤河 職稱 教授 所在系別 工程技術系 誠信承諾 本人慎重承諾和聲明： 我承諾在畢業(yè)論文（設計）活動中遵守學校有關規(guī)定，恪守學術規(guī)范，在本人的畢業(yè)論文中不剽竊、抄襲他人的學術觀點、思想和成果，不篡改研究數(shù)據(jù)，如有違規(guī)行為發(fā)生，我愿承擔一切責任，接受學校的處理。 學生（簽名）：宮賀冉 15年 06月 01日 中國地質大學長城學院 本 科 畢 業(yè) 設 計 題目 無縫鋼管切割機設計 系 別 工程技術系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學生姓名 宮賀冉 學 號 05211639 指導教師 王澤河 職 稱 教授 2015 年 04 月 18 日 摘 要 ?? ? ? 鋼管切割機機在生產(chǎn)生活中起到的影響非常大，鋼管切割機種類多種型號各異。目前我國的切割市場的發(fā)展趨勢逐漸加快，對于新型切割機的要求更加嚴格，跟家趨向于鋼管切割機的適用范圍成本以及工作效率等多方面要求。為促進了發(fā)展方式的轉變，實現(xiàn)了又好又快發(fā)展。使產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能、銷售收入、利潤成倍增長，達到更快更好地技術水準。提高生產(chǎn)加工、出口，應該努力改進機械工藝。機械工業(yè)對于我國的發(fā)展建設起到很重要的地位。我國的機械工業(yè)雖然取得了很大的成績，但同工業(yè)發(fā)達國家相比，在生產(chǎn)能力、技術水平、經(jīng)濟效益和管理水平等方面，仍然存在一定的差距，還不能完全事業(yè)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。所以，我國的機械工業(yè)應該更加快速的建設發(fā)展，通過對技術改造，提高產(chǎn)品的設計水平，制造工藝水平和管理水平，使機電產(chǎn)品的質量和品種逐步達到和趕上工業(yè)發(fā)達國家的水平。 ? ?? 關鍵詞：切割機原理、CAD實體設計、平面草圖、切割、鋼管、傳動、機構、裝配。 目 錄 引 言 1 1、確定工藝方案 1 2、傳動裝置的設計與計算 1 2.1、電動機的選擇 1 2.1.1、類型的選擇 1 2.1.2、轉速的選擇 1 2.1.3、功率的選擇 1 2.2、擬訂傳動方案 1 2.3、計算各軸的轉速、功率和轉矩 4 2.4、進行傳動機構的設計與計算 6 2.4.1、帶傳動設計 6 2.4.2、齒輪模數(shù)的確定 7 2.4.3、蝸輪蝸桿模數(shù)的確定 8 2.4.4、齒數(shù)的確定 8 2.5、進行總體結構設計，畫出總體方案圖 9 3、結構設計 15 3.1、初算各軸的最小直徑 15 3.2、計算各主要傳動件的結構尺寸 15 3.3、繪制部件的裝配草圖 19 3.4、繪制設計裝配圖 22 3.5、繪制零件工作圖 25 結論 15 參考文獻 15 致 謝 15 中國地質大學長城學院 2015 屆畢業(yè)設計 引 言 眾所周知，機械對于人類的作用，他大大的提高了人類產(chǎn)業(yè)能量，從原始的石器時代到金屬時代，我們偉大的先祖就進行了簡單的機械加工，對于當時環(huán)境下，其生產(chǎn)的效率和精度都是非常的低下。隨著時代的發(fā)展機械化逐漸成為代替手工的重要地位，機械制造生產(chǎn)的飛速發(fā)展，人們通過對精度效率成本更低選擇、更加入人性化的設計理念。中國雖然是一個文明古國，但是其在工業(yè)制造方面和與歐美等發(fā)達國家起步比較晚，機械化進程有著一定的差距。其機械制造技術卻遠遠比不上西方等發(fā)達國家，現(xiàn)在我們更加注重機械制造技術的先進與加工的精度，生產(chǎn)的效率，以及生產(chǎn)的成本產(chǎn)生等。隨著對機械化生產(chǎn)的巨大需求，機械類行業(yè)得到飛速發(fā)展。通過本次設計的目的和要求就是設計一個簡單易于操作的鋼管切割機機，其目的是為了更加高效廉價的做出大量需求產(chǎn)品，并且改變手工切割慢的問題，適合大多數(shù)不是批量加工鋼管或者對鋼管的加工加工精度不高工廠使用。 隨著世界各地各項技術飛速發(fā)展的時代，尤其的隨著計算機技術的高速發(fā)展，機械制造行業(yè)也得到了飛速的發(fā)展，其主要表現(xiàn)在數(shù)控加工等方面，數(shù)控方面有著一定成熟的技術。數(shù)控技術加工的精度高，對于精密儀器批量生產(chǎn)是一個很大的福音，但是因為造價原因小型工廠，還是比較適用于這類機械。圓滿的的解決小廠所需求的問題，有沒有出翔精密加工不堪重負的經(jīng)濟因素和資源的浪費。對此，在本次設計中，根據(jù)工廠生產(chǎn)加工的一些實際情況，對現(xiàn)有的鋼管切割機改進。使本次設計的鋼管切割機的操作簡單、生產(chǎn)成本低、維護簡單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。 此設計的切管機主要是針對各種用途金屬管材進行加工。本次設計的任務主要是鋼管切割機中減速箱及有關零件進行的設計。對于傳動裝置的設計和計算，機器輪廓的設計。并且計算的數(shù)據(jù)，繪制總體裝配圖，減速機裝配圖，減速箱焊接圖等。對各個零部件圖，進行繪制。 本次設計的鋼管切割機為適應小工廠，高效簡潔的生產(chǎn)效率提高有著積極的作用。 0 1、確定工藝方案 本次的設計任務為設計一高效簡單的鋼管切割機，因此設想，有幾種設計方案進行對比： 方案一： 鋸弓來鋸斷金屬管：需要鋸弓往復的做重復切削以及讓刀運動和滑枕擺動的進給。機器的類型屬于復雜，鋸切也不是連續(xù)運動的。當金屬直徑相差較大時，鋸片還要調換，生產(chǎn)效率低。 方案二： 首先切斷刀對金屬管進行切割：如過在車床上進行切斷，因為一般車床的主軸也只有幾十毫米，對于金屬管可能無法通過，使用一臺普通機床，不那么實惠。或者用專門的切管機，它的工作原理是工件要夾緊不動，裝在刀架上的兩把切斷刀，既有主切削的旋轉運動，又有其進給運動，工作效率高，但是機床結構屬于比較復雜。 方案三： 用砂輪切斷金屬管：通過砂輪旋轉的切削運動以及搖臂向下的進給運動。此機構的結構屬于簡單，生產(chǎn)效率也高，但是砂輪磨損較快成本很高。 方案四： 用碾壓的方法使金屬管斷裂：是需要圓盤向下的進給運動以及金屬管旋轉的切削運動。使用方法是做連續(xù)切削的，使生產(chǎn)效率提高高，機器的結構類型屬于不太復雜。但是會使管子的切口內徑縮小，隨意對于高精度場合不適用。 本次設計的要求為滾子轉速n=70r/min,圓盤刀片直徑a=80mm,需要 管件的直徑為3/8″～4″，電機額定功率i為P=1.5Kw載荷變動小，滿載轉速是N=1410r/min,每天工作10小時。根據(jù)畢設要求和結合生產(chǎn)實際。 在本次設計中選用方案四。 工藝方案確定后，并根據(jù)有關數(shù)據(jù)，加上其它一些必要的尺寸，得出工藝方案的原理圖如圖1-1 圖1-1工藝方案原理圖 方案四管機的工作原理：動力由電動→帶輪→蝸桿→蝸輪→直齒輪→中間滾輪→滾子軸上小齒輪。由于滾子的旋轉運動，從而帶動工件的整體運動，實現(xiàn)切削時的主要切割。同時，搬動手輪，通過調節(jié)方向，使圓盤刀片向下做進給移動，并在不斷的增加刀片對鋼管的壓力中，實現(xiàn)鋼管切割。 2、傳動裝置的設計與計算 2.1、電動機的選擇 對于電動機每個都有出廠銘牌，標識著主要技術參數(shù)。所以，要對電動機的特性進行了解以及對比。進行機械設計前，對選擇好電動機的型號，轉速和功率。 2.1.1、類型的選擇 工業(yè)上一般用選用三相交流異步電動機。三相交流異步電機指其結構簡單，工作穩(wěn)定，造價低，維護方便等優(yōu)點，使用廣泛。對于電動機類型的選擇，主要考慮：工作機械長期連續(xù)工作以及重復短時工作靜載荷或慣性載荷的大小，工作環(huán)境是否有灰塵飛濺。在此次設計中其載荷變動較小，有灰塵所以選擇籠式三相交流異步電機。 2.1.2、轉速的選擇 異步電機的轉速主要有750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min幾種。當工作機械的轉速較高時，選用同步轉速為3000r/min的電機比較合適。如果工作機械的轉速太低（即傳動裝置的總傳動比太大）將導致傳動裝置的結構復雜，價格較高。在本次設計中可選的轉速有1500r/min和750r/min。在一般機械中這兩種轉速的電機適應性大，應用比較普遍。 2.1.3、功率的選擇 選擇電動機的合理額定功率，電動機功率的選擇以及電動機本身是否發(fā)熱、載荷的大小、工作時間長短有關，但一般情況下電動機容量主要電動機是否發(fā)熱決定。所以電動機的額定功率大于所需功率10%來選擇電動機。 綜上所述，本次設計的切管機電機額定功率為P=1.5Kw滿載轉速為N=1410r/min,每天工作10小時，載荷變動小用于多塵場合。選用Y90L-4型電動機，其額定功率P電=1.5Kw，滿載轉速n電=1400r/min，同步轉速1500r/min(4極)，最大轉矩為2.3N·m。 電動機確定后，計算出切管機的傳動比為： i總===20 （2-1） 2.2、擬訂傳動方案 傳動方案的選擇，是指傳動機構的選擇布置。這是彼此相關聯(lián)的。運動形式大致分為； （1）傳遞的回轉運動有：齒輪傳動，帶傳動，鏈傳動，蝸輪傳動等； （2）做往復直線擺動或運動的有：齒輪齒條傳動，螺旋傳動，凸輪機構以及曲柄滑塊機構等； （3）做間歇運動的有棘輪機構以及槽輪機構等； （4）實現(xiàn)特定運動規(guī)律的有凸輪機構和平面連桿機構等。 傳動機構的選擇就是根據(jù)機器工作機構的不同運動規(guī)律，載荷的性質和機器的循環(huán)工作的進行。最后在全方面比較和分析各種傳動機構原理的基礎上確定一種適合的工作方案。 機器一般由原動機、傳動裝置以及工作機等三部分組成。傳動裝置是再原動機與工作機之間，用來傳遞動力，改變轉速、轉矩的大小或運動方式的改變，來符合工作機功能要求。傳動裝置對整臺車的性能、大小、重量和造價都有很大影響，因此需要符合要求的擬定傳動方案。在這次設計課題中，已知切管機的i總=20，若用蝸桿，一次降速原本可以達到， 其方案如圖2-1。但是由于鋼管的切割最大直徑為4″，如圖中1-1所以兩個滾筒的之間中心間距不能小于108mm，齒輪外徑不能大于滾筒的直徑（?100mm）。若取蝸桿z1=2，蝸輪z2=40，m=4，d2=160mm,比同一軸上的齒輪大，按圖2-2-1的布置，為避免蝸輪和滾筒相撞，需要加大兩軸之間的中心距離。這樣就要加上一個惰輪，就解決這個問題，如圖2-2-2。在本次設計中，取蝸輪齒數(shù)為z2=50,模數(shù)m=4。對于帶傳動緩沖和打滑的特性，所以將選取電動機一級傳動，為避免電動機電動機產(chǎn)生的噪音開式齒輪傳動不宜放在高速級，所以將齒輪傳動放在低速級。選取適合方案，首先應滿足機器的要求功能，還應當工作穩(wěn)定、結構簡單、易于操作、成本低廉以及使用便于維修。對比各種傳動方案，在此次設計中確定選取帶傳動、蝸桿傳動、齒輪傳動等機構組成的傳動方案。并畫出其傳動系統(tǒng)圖結構圖，如圖2-2-3。 圖2-2-1蝸輪蝸桿傳動方案圖 圖2-2-2蝸輪蝸桿加中間惰輪傳動方案圖 在選取完成傳動方案后,根據(jù)i總=i1·i2……的關系分配傳動比.并對個機構的關系特性進行 對比,如表2-2-1: 圖2-2-3 帶傳動、蝸輪蝸桿、中間惰輪、齒輪方案圖 表2-2-1 幾種主要傳動機構的特性比較 特 性 類 型 帶傳動 齒輪傳動 蝸桿傳動 主要優(yōu)點 中心距變化范圍較大,結構簡單,傳動平穩(wěn),能緩沖,起過載安全保護作用 外廓尺寸小,傳動比準確,效率高,壽命長,適用的功率和速度范圍大 外廓尺寸小,傳動比大而準確,工作平穩(wěn),可制成自鎖的傳動 單級傳動比,i 開口平型帶:2～4,最大值≤6,三角帶型: 2～4, 最大值≤7有張緊輪平型帶:3～5最大值≤8 開式圓柱齒輪: 4～6,最大值≤15. 開式圓柱正齒輪: 3～4,最大值≤10. 閉式圓柱齒輪: 2～3,最大值≤6 閉式: 10～40,最大值≤100 開式: 15～60,最大值≤100 外廓尺寸 大 中,小 小 成本 低 中 高 效率 平型帶0.92～0.98 三角帶0.9～0.96 開式加工齒0.92～0.96 閉式0.95～0.99 開式0.5～0.7閉式0.7～0.94自鎖0.40～0.45 考慮到傳動裝置的結構,尺寸,重量,工作條件和制造安裝等因素,必須對傳動比進行合理的分配.根據(jù)公式T=9550(N·m)可知:當傳動的功率P(Kw)一定時,轉速n(r/min)越高,轉矩T就越小.為此,在進行傳動比的分配時遵循”降速要先少后多”.V帶傳動的傳動比不能過大，否則會使大帶輪半徑超過減速器中心點高，使尺寸不適合，并給安裝和機座設計帶來不便，由于齒輪在降速的傳動機構中,如果比較大降速,就會使被動齒輪直徑過大,造成增加了徑向尺寸,如果齒數(shù)太少就會造成根切現(xiàn)象.而其在升速傳動中,如果升速比過大,就會有強烈的震動和噪音的產(chǎn)生,不能平穩(wěn)傳動 ,對機器的工作性能有影響.為此,對各傳動機構比分配情況如下: i1=1.2;i2=50;i3=1.5;i4= （2-2） i總= i1i2 i3i4=1.2501.5=20 （2-3） 注:傳動系統(tǒng)惰輪是個大齒輪,它不能改變傳動比只能增加中心距,對滾筒旋轉方向的改變作用. 2.3、計算各軸的轉速、功率和轉矩 由表一我們可知，取帶=0.96，蝸=0.72，齒=0.94，滾=0.99（一對滾動軸承的效率），根據(jù)公式： （2-4） 可知各軸的轉速為： （2-5） （2-6） （2-7） （2-8） 各軸的功率為： （2-9） （2-10） （2-11） （2-12） 各軸傳遞的轉矩為： （2-13） （2-14） （2-15） 第三軸，由于過渡齒輪（惰輪）的安裝，故此軸不承受轉矩，只是受彎矩，它是一根心軸。 （2-16） 將以上各數(shù)據(jù)制成如表2-3-1所示的表格： 表2-3-1各軸計算結果 軸號 電機軸 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 傳動比i 1.2 50 1.5 1/4.5 轉速n(r/min) 1410 116.7 23.3 15.5 70 功率P(Kw) 1.5 1.44 1.03 0.96 0.89 轉矩T（N·m） 10.23 11.78 420.02 122.3 在傳動比的計算時，首先確定齒輪模數(shù)和帶輪直徑，實際傳動比等于兩帶輪直徑之比，或者兩齒輪齒數(shù)之比，結果與表中數(shù)據(jù)可能不一致。當i<5時，容許誤差不大于+ -2.5%；當i≥5時，則不容許大于+ -4%。 2.4、進行傳動機構的設計與計算 2.4.1、帶傳動設計 帶傳動適用的場地：對于中心距變化情況很大，結構很簡單，能平穩(wěn)傳動，能緩沖，對安全保險起過載的作用。缺點是軸上受力較大，外廓尺寸大，傳動比不能做到精確，使用壽命低（約3000~5000小時） 在本次設計中，選取帶的傳動系數(shù)KⅠ=1.1，所以計算功率為： P計= KⅠ·P電=1.11.5=1.65(Kw) （2-17） 由P計和n1=1400r/min，可查知，選用A型三角帶。 初步選定小帶輪直徑d1=100mm,大帶輪直徑d2=i1·d1=1.2100=120mm,取其標準直徑d2=125mm 驗算帶輪： （2-18） 小于25m/s，適合。 初定中心距a0，按公式：0.7（d1+d2）160mm，可采用輻板式結構的鍛造齒輪。 輪緣內徑d緣= d' 頂2-10m=168-30=138mm 輪轂外徑d轂=1.6d軸2=1.645=72mm(d軸2——齒輪的孔徑，由表三可知 d軸2=45mm) 輻板厚度c=0.3B=0.330=9mm 輻板孔圓周定位尺寸： d0=0.5(d緣+d轂) =0.5(138+72)=105mm （3-5） 輻板孔直徑： d孔=0.25(d緣- d轂)=0.25(138-72)=16.5mm，取d孔=17mm。 齒輪示意圖如圖3-2-1 圖3-2-1Ⅱ軸齒輪示意圖 2）已知Ⅲ軸上齒輪z3=81，m=3，則： 分度圓直徑d3=mz3=381=243mm 齒頂圓直徑d頂3=m(z3+2)=3(81+2)=249mm 齒根圓直徑d根3=m(z3-2.5)=3(81-2.5)=235.5mm 齒寬B=30mm。 由于d根3>160mm，可采用輻板式結構的鍛造齒輪。 輪緣內徑d緣= d頂3-10m=249-30=219mm 輪轂外徑d轂=1.6d軸3=1.650=80mm(d軸3——齒輪的孔徑，由表三可知 d軸3=50mm) 輻板厚度c=0.3B=0.330=9mm 輻板孔圓周定位尺寸： d0=0.5(d緣+d轂) =0.5(219+80)=149.5mm （3-6） 輻板孔直徑： d孔=0.25(d緣- d轂)=0.25(219-80)=34.75mm，取d孔=35mm。 Ⅱ、Ⅲ軸的中心距： （3-7） Ⅲ軸上齒輪如圖3-2-2 圖3-2-2Ⅲ軸齒輪示意圖 3）已知Ⅳ軸上的齒輪z4=18,m=3則： 分度圓直徑d4=mz4=318=54mm 齒頂圓直徑d頂4=m(z4+2)=3(18+2)=60mm 齒根圓直徑d根4=m(z4-2.5)=3(18-2.5)=46.5mm 齒寬B=30mm。 由于d根3<160mm，故必須采用實心式結構鍛造齒輪。 Ⅲ、Ⅳ軸的中心距： （3-8） Ⅳ軸上的齒輪如圖3-2-3所示 圖3-2-3Ⅳ軸齒輪示意圖 3.3、繪制部件的裝配草圖 已知設計裝配圖及各項基本參數(shù)。如圖3-3-1，分析確定各零件的位置和箱體的尺寸： 圖3-3-1總體裝配圖 圖3-3-2減速箱輪廓圖 1)對于表中的數(shù)據(jù)和待定尺寸，觀察結構圖。選取箱殼外型尺寸為： 長=d外+2△+2δ=162+210+28=198mm，取為200mm 寬度估計為165mm 高=64+202.5+△+δ+ d外/2=64+202.5+81+10+8=365.5mm，取為366mm。 表3-3-1減速箱各零件間相互位置尺寸 代號 名 稱 推薦尺寸 說 明 切管機減速箱取值 B1 齒輪寬度 由結構設計定 B1=30 B 帶輪寬度 由結構設計定 B=35 b 軸承寬度 根據(jù)軸頸直徑，按中或輕窄系列決定 查手冊 待定，如蝸桿軸的軸承，暫選為6205，則b=15 δ 箱殼壁厚 ，a為蝸輪傳動中心距 取δ=8 △ 旋轉零件頂圓至箱殼內壁的距離 △=1.2δ 取△=10 △1 蝸輪齒頂圓至軸承座邊緣的徑向距離 △1=10～12 取△1=10 L1 蝸桿中心至軸承中心的距離 L1=0.8a, a為蝸桿傳動中心距 已知a=122 故L1=97.6 L2 軸的支承間跨距 由設計定 L3 箱外旋轉零件的中面至支承點的距離 待定，暫取 L4 滾動軸承端面至箱殼內壁的距離 當用箱殼內的油潤滑軸承時，L4≈5 當用脂潤滑軸承時，并有擋油環(huán)時，L4=10～15 取L4=5 L5 軸承端面至端蓋螺釘頭頂面的距離 由端蓋結構和固緊軸承的方法確定 待定，暫選L5=20 L6 箱外旋轉零件端面至端蓋螺釘頭頂面的距離 L6=15～20 取L6=20 2)軸的裝配工藝設計 a）對于軸承跨距、設計軸承組合的結構方式選取。有經(jīng)驗公式確定L1=0.8a，已知蝸桿傳動中心距a=122mm,則L1=0.8122=97.6mm，從而得到軸承的跨距為150mm（蝸輪分度圓直徑）。 同時受到徑向力和軸向力的渦輪傳動，對于軸承跨距不大，可選取單列向心推力球的軸承6000型。 軸承尺寸的選擇方式，根據(jù)軸頸直徑來選擇軸承，考慮到負載荷能力以及結構上的特點，應適用于輕窄系列。 對于軸承組合的構成方式，由于蝸桿軸較短，根據(jù)傳遞功率小和轉速中等，選取正排列的向心推力球軸承，已知軸的直徑為25mm，所以選擇兩個6205型和兩端固定支座的結構形式，并且使用用墊片調整軸承之間隙。 b）軸向零件的周向和軸向固定。 如圖（軸裝配工藝的結構設計d）所示，軸端三角帶輪的周向固定是采用普通平鍵和過渡配合。根據(jù)軸的直徑d1(D)=20選用“鍵632GB1096-79”。套筒的直徑尺寸根據(jù)《機械設計手冊》選用參照（軸的各段直徑和長度）軸端檔圈，其中軸端直徑d=20mm選用“檔圈28GB892-76”，“螺栓M514GB30-76”，“銷2n610GB119-76”，“墊圈5GB93-76”。 零件尺寸及固定方式根據(jù)表中公式。對于機油潤滑的蝸桿蝸輪，軸承則選用是油脂，所以，選用檔油歡這種密封結構。為了有更加穩(wěn)定的軸向固定，旋轉零件的輪轂寬度使旋轉零件（如帶輪、齒輪、蝸輪、軸承等）要超過配合的軸頭長度在設計時要。 c ) 強度校核及結構設計 在設計有剛度要求的軸時，要進行剛度的校核計算。 1）.軸Ⅲ的結構設計及強度校核： 軸Ⅲ上裝有的主要零件為：軸承、鍵、軸環(huán)、帶輪等。由表三可知其最小直徑為45mm。已知：z' 2齒輪的分度圓直徑d' 2＝162mm，z3齒輪的分度圓直徑d3＝243mm，z4齒輪分度圓直徑d4＝54mm，Ⅱ、Ⅲ軸中心距αⅡⅢ=202.5mm，Ⅲ、Ⅳ軸中心距αⅢⅣ=148.5mm，兩滾筒中心距108mm，Ⅱ軸轉矩＝420.2，Ⅳ軸轉矩＝122.3。 驗算過程： 畫出受力分析圖3－1a，因為動力從齒輪z' 2經(jīng)惰輪z3傳給兩個z4齒輪，在惰輪z3的圓周上就有著同時作用著P1、P2、P3三個切向力； 根據(jù)滾筒中心距108mm和αⅢⅣ=148.5mm，我們可以計算出α角。因為在直角三角形Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 中，所以； ①根據(jù)轉矩 （3-9） （3-10） ②使用平移和四邊形法則，對作用在Ⅲ軸上的合力計算。如圖3－1b，使用作圖法可得P4≈8360N，P=P1+P4=5185.43+8360=13545.43N ③因為Ⅲ軸的最大彎距在B點、所以惰輪z3的中面到滾動軸承中面的距離，現(xiàn)取為l3=70mm的位置，則其最大彎矩： （3-11） ④選取軸的材料使用45號鋼，轉動心軸的B＝0.26，所以： （3-12） 現(xiàn)在設計軸頸的直徑為55mm，所以合適。 ⑤結構中所用潤滑為L-CPE/P蝸輪蝸桿油，滾珠軸承脂（SY1514--82），7407號齒輪潤滑脂（SY4036—84） 所用密封方式有氈圈式密封，迷宮式密封槽密封 ⑥軸Ⅲ的受力分析如圖3-3-3 圖3-3-3軸Ⅲ的受力分析 3.4、繪制設計裝配圖 在已經(jīng)繪制設計裝配圖畫草圖的基礎上，參考設計尺寸，比例， 精確地繪制。對比具有一般裝配圖的內容以外，對裝備的主要零件進行詳細分析。應該有部件裝配圖和總裝配圖。 ①繪制滾筒裝配圖，如圖3-4-1所示 圖3-4-1滾筒裝配圖 ②軸的各段直徑和長度的計算方法列于表3-4-1· ③繪制減速箱裝配圖，如圖3-4-2 圖3-4-2減速箱裝配圖 表3-4-1軸的各段直徑和長度 代代號 名 名 稱 推推薦 薦 尺 寸 說說 明 舉舉例：切管機蝸桿軸 d1 軸軸的最小直徑 根據(jù)扭矩或彎矩強度條件初步計算 若此段有鍵槽，應將直徑增加5% dl1=13取為20mm d2 安裝密封處的直徑 dd2> d1+2r r—倒圓直徑，查閱手冊中非配合處的過度圓角半徑 用凸肩定位時按此式計算， 用套筒定位時另取 帶輪的定位靠套筒，此處的d2是指套筒外徑 d3 安裝滾動軸承處的直徑 dd3> d2 dd3> d1 無套筒的； 套筒的d3必須符合軸承的標準 由于采用205型軸承，d3=25mm d4 裝在兩滾動軸承之間齒輪（蝸輪）處的直徑 dd4> d3+2r r—倒圓角半徑，查閱手冊確定 如如Ⅱ軸 d5 一般軸肩和軸環(huán)的直徑 dd5≈d4+2a a—軸肩或軸環(huán)的高度，a=(0.07~0.1) d4 如如Ⅱ軸，d4=55mm，a=3.85~5.5mm,取a=5mm,則d5=55+2*5=65mm 因此處d4相當于d3=25，a=0.1 d4則d5=25+2*2.5=30mm d6 滾動軸承定位軸肩直徑 查閱手冊軸承部分的D1值 L7 安裝旋轉零件的軸頭長度 LL7=（1.2~1.6）d dd---軸頭直徑 一般要求L7要比旋轉零件的輪轂寬度要短一些 L8 軸環(huán)長度 L8≈1.4a或L8≈（0.1~0.15）d 如Ⅱ軸L8≈1.4*5=7mm ④減速箱焊接圖如圖3-4-3 圖3-4-3減速箱焊接圖 3.5、繪制零件工作圖 機械零件種類有兩種：一類需要自行設計制作的，叫基本件；基本件必須根據(jù)設計裝配圖，全部拆畫，并詳細對部結構進行設計。所以此次設計中選取需要的滾筒工作圖和蝸桿工作圖單獨拆畫零件圖： ①滾筒零件圖如圖3-5-1 圖3-5-1滾筒零件圖 ②蝸桿零件圖如圖3-5-2 圖3-5-2蝸桿零件圖 結論 通過對學習知識的運用和對切管機的設計計算，并且查閱資料，對切管機進行了初步的設計。在設計的過程中，主要的需要做的： ①傳動方案的選擇上和對機構的設計計算中,應該選取合適的傳動方案以及對減速箱各個部分零件的計算以及核準。 ②設計思路完成后，對已有數(shù)據(jù)的基礎之上裝配圖的輪廓，需要通過對各個參數(shù)的對照進一步確定，最后形成總體裝配圖。 ③對滾子零件的工作圖，蝸桿的零件圖等零件圖繪制。 通過本次課題的設計，對大學中所學知識的運用理解，有了一個比較全面的復習。在設計與計算的過程中，也出現(xiàn)了一些問題。通過查閱資料，對問題解決的上有了信心，也對所學知識哪里薄弱有所認識，并且針對解決。形成獨立的思考解決能力，是在這次設計中我所學到的。當然，從中也大致了解了同類產(chǎn)品的設計理念方法，這也將是非常珍貴的實踐經(jīng)驗。相信對以后的的工作中學習生活，都會有巨大的影響。 參考文獻 [1] 璞良貴，紀名剛主編.機械設計.第七版.北京：高等教育出版社，2001 [2] 孫桓，陳作模主編.機械原理.第六版.北京：高等教育出版社，2002 [3] 成大先主編.機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2004 [4] 趙學田主編.機械設計自學入門.北京：冶金工業(yè)出版社，1982 [5] 紀名剛編.機械設計.高等教育出版社，2001 [6] 廖念釗等.互換性與技術測量.北京:中國計量出版社,2001 [7] 濮良貴等.機械設計.北京:高等教育出版社,2001 [8] 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Mechanisms and Machine Theory. Higher Education Press, 2001.7 致 謝 在此，非常感謝畢業(yè)設計中指導我的老師。他總是細心地指導指導和幫助，認真的和我討論設計中出現(xiàn)的問題，老師嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度也給我留下了深刻的印象。最后，再次向在我的這次畢業(yè)設計中給予我?guī)椭?、指導我的各位老師與同學，表達最深刻謝意。