切管機設(shè)計[含CAD高清圖紙和說明書]
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畢業(yè)設(shè)計(論文)題目 切管機設(shè)計專 業(yè) 名 稱 機械設(shè)計制造及其自動化班 級 學(xué) 號 078105204學(xué) 生 姓 名 陳陽指 導(dǎo) 教 師 吳暉填 表 日 期 2011 年 5月 10 日目 錄引 言11. 確定工藝方案22. 傳動裝置的設(shè)計與計算42.1 電動機的選擇42.1.1 類型的選擇42.1.2 轉(zhuǎn)速的選擇42.1.3 功率的選擇42.2 擬訂傳動方案52.3 計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩82.4 進行傳動機構(gòu)的設(shè)計與計算102.4.1 帶傳動設(shè)計102.4.2 齒輪模數(shù)的確定112.4.3 蝸輪蝸桿模數(shù)的確定122.4.4 齒數(shù)的確定122.5 進行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計,畫出總體方案圖133. 結(jié)構(gòu)設(shè)計153.1 初算各軸的最小直徑153.2 計算各主要傳動件的結(jié)構(gòu)尺寸163.3 繪制部件的裝配草圖203.4 繪制設(shè)計裝配圖243.5 繪制零件工作圖284. 結(jié)論295. 致謝306. 參考文獻31 31引 言中國是一個上下有五千年歷史的文明古國,從原始的石器時代到金屬時代,我們偉大的祖先就進行了簡單的機械加工,但是在當(dāng)時的生產(chǎn)條件下,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,人們在想方設(shè)法改善自己的生存條件和生活水平,正是由于這點,促進了機械制造生產(chǎn)的飛速發(fā)展,人們在超著一個精度更高、效率更高、成本更低、更加人性化的方向發(fā)展。中國雖然是一個文明古國,其擁有幾千年的歷史背景和文化積淀,但是其在工業(yè)制造方面和發(fā)達國家還是存在較大的差異,其機械制造技術(shù)卻遠遠比不上西方等發(fā)達國家,眾所周知,機械制造技術(shù)的先進與否直接與加工的精度,生產(chǎn)的效率,以及生產(chǎn)的成本產(chǎn)生直接關(guān)系。隨著機械化生產(chǎn)的速度發(fā)展,人們對機械產(chǎn)品的要求也越來越高,其主要表現(xiàn)在實用和經(jīng)濟等方面。本次設(shè)計的目的和要求就是設(shè)計一個簡單實有的切管機,其目的在于能夠高效而廉價的加工出生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品,并且要求其生產(chǎn)效率較高,適合大多數(shù)不是批量加工管件或者對管件加工要求不高的工廠使用。 在當(dāng)今這個各項技術(shù)飛速發(fā)展的時代,尤其的隨著計算機技術(shù)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,生產(chǎn)效率也隨著其得到了飛速的發(fā)展。數(shù)控技術(shù)加工的精度高,得到了無數(shù)人的喜愛,但是對于一些小型的工廠和對管件加工并不頻繁的企業(yè)來說,應(yīng)用數(shù)控等方法來加工這些管件就有點大材小用,而且嚴重浪費了資源。為此,在本次設(shè)計中,特根據(jù)工廠生產(chǎn)加工的實際情況,對現(xiàn)有的切管技術(shù)進行改進。使本次設(shè)計的切管機具備了操作簡單、生產(chǎn)成本低、維護簡單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。 本次設(shè)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(shè)計的任務(wù)主要是對切管機中減速箱及有關(guān)零件進行的設(shè)計。其中包括傳動裝置的設(shè)計和計算??傮w結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及對設(shè)計計算進行校核。并且通過得到的數(shù)據(jù),繪制總體裝配圖,減速機裝配圖,減速箱焊接圖等。然后又針對各主要基本件,繪制了多張零件圖 本次設(shè)計的切管機為減輕工人的勞動強度,提高生產(chǎn)效率有著積極的意義。1. 確定工藝方案此次的設(shè)計任務(wù)為設(shè)計一簡單高效的切管機,為此,對如下幾種設(shè)計方案進行比較:方案一:用鋸弓鋸斷金屬管:需要鋸弓往復(fù)的切削運動和滑枕擺動的進給與讓刀運動。機器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,鋸切運動也不是連續(xù)的。當(dāng)金屬直徑相差較大時,鋸片還要調(diào)換,生產(chǎn)效率低。方案二:用切斷刀切斷金屬管:如在車床上切斷,但是一般車床主軸不過幾十毫米,通不過直徑較大的金屬管,并且占有一臺普通機床,不太經(jīng)濟?;蛘哂脤S玫那泄軝C,其工作原理是工件夾緊不動,裝在旋轉(zhuǎn)刀架上的兩把切斷刀,既有主切削的旋轉(zhuǎn)運動,又有進給運動,工作效率高,但是機床結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。方案三:用砂輪切斷金屬管:需要砂輪旋轉(zhuǎn)的切削運動和搖臂向下的進給運動。此機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單,生產(chǎn)效率高,但是砂輪磨損較快費用很高。方案四:用碾壓的方法切斷金屬管:其需要金屬管旋轉(zhuǎn)的切削運動和圓盤向下的進給運動。這種方法是連續(xù)切削的,生產(chǎn)效率高,機器的結(jié)構(gòu)也不太復(fù)雜。但是會使管子的切口內(nèi)徑縮小,一般用于管子要求不高的場合。本次設(shè)計的要求為滾子轉(zhuǎn)速n=70r/min,圓盤刀片直徑a=80mm,加工管件的直徑為3/84,電機額定功率i為P=1.5Kw滿載轉(zhuǎn)速為N=1410r/min,每天工作10小時,載荷變動小。根據(jù)畢設(shè)要求和結(jié)合生產(chǎn)實際。在本次設(shè)計中選用方案四。工藝方案確定后,并根據(jù)有關(guān)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:動力由電動機帶輪蝸桿蝸輪直齒輪中間惰輪滾子軸上小齒輪。由于滾子的旋轉(zhuǎn)運動,從而帶動工件的旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)切削時的主運動。與此同時,操作手輪,通過螺旋傳動,將圓盤刀片向下進給移動,并在不斷增加刀片對管子的壓力過程中,實現(xiàn)管子的切割工作。2. 傳動裝置的設(shè)計與計算2.1 電動機的選擇要選擇電動機,必須了解電動機,出廠的每臺電動機都有銘牌,上面標(biāo)有電動機的主要技術(shù)參數(shù)。因此,要合理地選擇電動機,就要比較電動機的這些特性。在進行簡單機械設(shè)計時,應(yīng)選擇好電動機的類型,轉(zhuǎn)速和功率。2.1.1 類型的選擇工業(yè)上一般用三相交流電源,所以選用三相交流異步電動機。三相交流異步電機具有結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,價格便宜,維護方便等優(yōu)點,所以應(yīng)用廣泛。在選擇電動機的類型時,主要考慮的是:靜載荷或慣性載荷的大小,工作機械長期連續(xù)工作還是重復(fù)短時工作,工作環(huán)境是否多灰塵或水土飛濺等方面。在本次設(shè)計中由于其載荷變動較小,有灰塵故選擇籠式三相交流異步電機。2.1.2 轉(zhuǎn)速的選擇 異步電機的轉(zhuǎn)速主要有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min幾種。當(dāng)工作機械的轉(zhuǎn)速較高時,選用同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的電機比較合適。如果工作機械的轉(zhuǎn)速太低(即傳動裝置的總傳動比太大)將導(dǎo)致傳動裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價格較高。在本次設(shè)計中可選的轉(zhuǎn)速有1500r/min和750r/min。在一般機械中這兩種轉(zhuǎn)速的電機適應(yīng)性大,應(yīng)用比較普遍。2.1.3 功率的選擇選擇電動機的容量就是合理確定電動機的額定功率,電動機功率的選擇與電動機本身發(fā)熱、載荷大小、工作時間長短有關(guān),但一般情況下電動機容量主要由運行發(fā)熱條件決定。故根據(jù)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(shè)計的切管機電機額定功率為P=1.5Kw滿載轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速n電=1400r/min,同步轉(zhuǎn)速1500r/min(4極),最大轉(zhuǎn)矩為2.3Nm。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擬定,通常是指傳動機構(gòu)的選擇及其布置。這是彼此相聯(lián)系的兩個方面。其運動形式大致分為;(1)傳遞回轉(zhuǎn)運動的有:帶傳動,鏈傳動,齒輪傳動,蝸輪傳動等;(2)實現(xiàn)往復(fù)直線運動或擺動的有:螺旋傳動,齒輪齒條傳動,凸輪機構(gòu),曲柄滑塊機構(gòu)等;(3)實現(xiàn)間歇運動的有棘輪機構(gòu)和槽輪機構(gòu)等;(4)實現(xiàn)特定運動規(guī)律的有凸輪機構(gòu)和平面連桿機構(gòu)等。 傳動機構(gòu)的選擇就是根據(jù)機器工作機構(gòu)所要求的運動規(guī)律,載荷的性質(zhì)以及機器的工作循環(huán)進行的。然后在全面分析和比較各種傳動機構(gòu)特性的基礎(chǔ)上確定一種較好的傳動方案。機器通常由原動機、傳動裝置和工作機等三部分組成。傳動裝置位于原動機和工作機之間,用來傳遞運動和動力,并可以改變轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的大小或改變運動形式,以適應(yīng)工作機功能要求。傳動裝置的設(shè)計對整臺車的性能、尺寸、重量和成本都有很大影響,因此需要合理的擬定傳動方案。在本次畢業(yè)設(shè)計中,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。但是由于切割的管子最大直徑為4,如圖1-1故兩個滾筒的中心距不能小于108mm,因此帶動兩個滾筒的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,則蝸輪分度圓直徑d2=160mm,比同一軸上的齒輪大,按圖2-2-1的布置,蝸輪將要和滾筒相撞,為此,應(yīng)該加大兩軸之間的中心距。這樣就要加上一個惰輪,才可以解決這個問題,如圖2-2-2。在本次設(shè)計中,取蝸輪齒數(shù)為z2=50,模數(shù)m=4。由于帶傳動具有緩沖和過載打滑的特性,故可將最為在電機之后的第一級傳動,此外開式齒輪傳動不宜放在高速級,因為在這種條件下工作容易產(chǎn)生沖擊和噪音,故應(yīng)將齒輪傳動放在底速級。一個好的傳動方案,除了首先應(yīng)滿足機器的功能要求外,還應(yīng)當(dāng)工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、成本低廉以及使用維護方便。經(jīng)比較各種傳動方案,在本次設(shè)計中確定采用帶傳動、蝸桿傳動、齒輪傳動等機構(gòu)組成的傳動方案。并初步畫出其傳動系統(tǒng)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傳動方案確定后,根據(jù)i總=i1i2的關(guān)系分配傳動比.下面對個機構(gòu)的主要特性進行比較,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(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhǔn)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(zhǔn)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:24,最大值6,三角帶型: 24, 最大值7有張緊輪平型帶:35最大值8開式圓柱齒輪: 46,最大值15. 開式圓柱正齒輪: 34,最大值10. 閉式圓柱齒輪: 23,最大值6閉式: 1040,最大值100開式: 1560,最大值100外廓尺寸大中,小小成本低中高效率平型帶0.920.98三角帶0.90.96開式加工齒0.920.96閉式0.950.99開式0.50.7閉式0.70.94自鎖0.400.45 考慮到傳動裝置的結(jié)構(gòu),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(Nm)可知:當(dāng)傳動的功率P(Kw)一定時,轉(zhuǎn)速n(r/min)越高,轉(zhuǎn)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的中心高,造成尺寸不協(xié)調(diào),并給機座設(shè)計和安裝帶來困難,又因為齒輪在降速傳動中,如果降速比較大,就會使被動齒輪直徑過大,而增加徑向尺寸,或者因小齒輪的齒數(shù)太少而產(chǎn)生根切現(xiàn)象.而其在升速傳動中,如果升速比過大,則容易引起強烈的震動和噪音,造成傳動不平穩(wěn),影響機器的工作性能.為此,各機構(gòu)的傳動比分配情況如下: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)只大齒輪是個惰輪,它不改變傳動比只起加大中心距,改變滾筒旋轉(zhuǎn)方向的作用.2.3 計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)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: (2-5)可知各軸的轉(zhuǎn)速為: (2-6) (2-7) (2-8) (2-9) 各軸的功率為: (2-10) (2-11) (2-12) (2-13)各軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為: (2-14) (2-15) (2-16)第三軸,因為裝的是過渡齒輪(惰輪),所以此軸不承受轉(zhuǎn)矩,只受彎矩,它是一根心軸。(2-17)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(jié)果軸號電機軸傳動比i1.2501.51/4.5轉(zhuǎn)速n(r/min)1410116.723.315.570功率P(Kw)1.51.441.030.960.89轉(zhuǎn)矩T(Nm)10.2311.78420.02122.3在計算傳動比的時候,當(dāng)帶輪直徑和齒輪模數(shù)確定后,實際傳動比就等于兩帶輪直徑之比,或者兩齒輪齒數(shù)之比,其結(jié)果可能出現(xiàn)與上表數(shù)據(jù)不一致。當(dāng)i5時,容許誤差不大于+ -2.5%;當(dāng)i5時,則不容許大于+ -4%。2.4 進行傳動機構(gòu)的設(shè)計與計算2.4.1 帶傳動設(shè)計帶傳動適用的場合:中心距變化范圍較大,結(jié)構(gòu)簡單,傳動平穩(wěn),能緩沖,可起過載安全保險的作用。缺點是外廓尺寸大,軸上受力較大,傳動比不能嚴格保證,壽命低(約30005000小時)在本次設(shè)計中,取帶的工作情況系數(shù)K=1.1,則計算功率為:P計= KP電=1.11.5=1.65(Kw) (2-18)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=i1d1=1.2100=120mm,取其標(biāo)準(zhǔn)直徑d2=125mm驗算帶輪: (2-19)小于25m/s,適合。初定中心距a0,按公式:0.7(d1+d2)a0160mm,可采用輻板式結(jié)構(gòu)的鍛造齒輪。輪緣內(nèi)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3-2-1軸齒輪示意圖2)已知軸上齒輪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3160mm,可采用輻板式結(jié)構(gòu)的鍛造齒輪。輪緣內(nèi)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。、軸的中心距: (3-7)軸上齒輪如圖3-2-2圖3-2-2軸齒輪示意圖3)已知軸上的齒輪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 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 d2dd3 d1無套筒的;套筒的d3必須符合軸承的標(biāo)準(zhǔn)由于采用205型軸承,d3=25mmd4裝在兩滾動軸承之間齒輪(蝸輪)處的直徑dd4 d3+2rr倒圓角半徑,查閱手冊確定如如軸d5一般軸肩和軸環(huán)的直徑dd5d4+2a a軸肩或軸環(huán)的高度,a=(0.070.1) d4如如軸,d4=55mm,a=3.855.5mm,取a=5mm,則d5=55+2*5=65mm因此處d4相當(dāng)于d3=25,a=0.1 d4則d5=25+2*2.5=30mmd6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(zhuǎn)零件的軸頭長度LL7=(1.21.6)ddd-軸頭直徑一般要求L7要比旋轉(zhuǎn)零件的輪轂寬度要短一些L8軸環(huán)長度L81.4a或L8(0.10.15)d如軸L81.4*5=7mm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 機械零件有兩種:一類需要自行設(shè)計制作的,叫基本件;基本件必須根據(jù)設(shè)計裝配圖,全部拆畫,并對細部結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。在本次設(shè)計中選取其中我滾筒工作圖和蝸桿工作圖作為零件圖拆畫: 滾筒零件圖如圖3-5-1圖3-5-1滾筒零件圖 蝸桿零件圖如圖3-5-2圖3-5-2蝸桿零件圖4. 結(jié)論通過對相關(guān)資料的查閱和對切管機的設(shè)計計算,并且對切管機進行了初步的設(shè)計。在設(shè)計過程中,主要的工作有如下幾點:對傳動方案的選擇和對機構(gòu)的設(shè)計計算,其中包括選擇合適的傳動方案和對減速箱部分各個零件的設(shè)計計算以及校核。設(shè)計計算結(jié)束后,在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上,畫出了總體裝配圖的輪廓,通過對各個參數(shù)的進一步確定,最后終于得到了總體裝配圖。對幾個主要的零部件進行了繪制,其中包括滾子零件的工作圖,蝸桿的零件圖等。從這一設(shè)計題目的綜合運用中,更是把所學(xué)的這些知識有了一個大的融會與應(yīng)用,從而所學(xué)的知識也不再是死的,有了一個比較全面的復(fù)習(xí)。在設(shè)計與計算的過程中,也遇到了許多的困難與問題。通過查找資料,將這些問題解決的這種獨立的解決問題和思考的方法,是在這次設(shè)計中我得到的一個最大的收獲。當(dāng)然,從中也大致了解了一些產(chǎn)品設(shè)計的基本方法,這也將是一次寶貴的實踐經(jīng)驗。相信在以后的工作中,將會有很大幫助。5. 致謝在此,最要感謝的是指導(dǎo)我這次畢業(yè)設(shè)計的老師。他不厭其煩的指導(dǎo)和幫助,以及其本人嚴謹而認真的工作研究態(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(shè)計中幫助、指導(dǎo)我的各位老師與同學(xué),表達最真誠的謝意。6.參考文獻1 璞良貴,紀(jì)名剛主編.機械設(shè)計.第七版.北京:高等教育出版社,20012 孫桓,陳作模主編.機械原理.第六版.北京:高等教育出版社,20023 成大先主編.機械設(shè)計手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20044 趙學(xué)田主編.機械設(shè)計自學(xué)入門.北京:冶金工業(yè)出版社,19825 紀(jì)名剛編.機械設(shè)計.高等教育出版社,20016 廖念釗等.互換性與技術(shù)測量.北京:中國計量出版社,20017 濮良貴等.機械設(shè)計.北京:高等教育出版社,20018 劉鴻文.材料力學(xué).北京:高等教育出版社,20049 吳宗澤.機械設(shè)計使用手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,200010 王昆等.機械設(shè)計、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計.北京:高等教育出版社,200511 陳宏鈞.實用金屬切削手冊.北京:機械工業(yè)出版社,200512 于惠力等.機械零部件設(shè)計禁忌.北京:機械工業(yè)出版社,200613 艾云龍等.工程材料及成型技術(shù).南昌:南昌航空工業(yè)學(xué)院出版社,200414 阮忠唐.聯(lián)軸器、離合器設(shè)計與選用指南.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,200515 周四新.Pro/ENGINEER Wildfire 綜合培訓(xùn)教程.北京:機械工業(yè)出版社,200416 劉慶國等.計算機繪圖.北京:高等教育出版社,200417 菜春源.新編機械設(shè)計手冊.沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,199318 Ye Zhonghe, Lan Zhaohui. 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