自動切管機結(jié)構(gòu)設(shè)計

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1、第1章緒論（具體的CAD圖和計算公式和完整的設(shè)計說明書和中英文翻譯加q q聊八零七零六一五七九）1.1 課題背景中國是一個擁有上下五千年的歷史文明的國家。我們偉大的祖先從原始的石器時代到金屬時代,就能夠進行機械加工的簡單操作的流程，但是其生產(chǎn)的效率和精度在當時的生產(chǎn)條件下都是非常的 低下。追隨著時代不斷進步的腳步，人們在變換著方法來提高自己的生活水平和生存條件，就是基 于這一點上面，機械制造自動化的快速發(fā)展速度越來越快速，一個精度更加高、效率更加高、成本 更加低、更加人性化的時代正在向著人們不斷靠近。中國雖然是一個豐厚底蘊的文明古國，但是和 西方這些發(fā)達的國家比較起來，它在工業(yè)制造工藝的方面和

2、發(fā)達國家比較起來還是存在較大的差 距，機械制造的技術(shù)是也有很大的差距的，從事機械行業(yè)的人都曉得，機械制造技術(shù)的先進程度與 加工的精確度，生產(chǎn)的效率，以及生產(chǎn)的成本多少有著直接的關(guān)系。隨著我國工業(yè)及民用建筑的迅 速增長，國民經(jīng)濟的發(fā)展速度也越來越快，金屬管材在機械制造、壓力容器、民用家電等行業(yè)被大 量使用，因此切管機在國內(nèi)很多行業(yè)中都被廣泛應(yīng)用，為了滿足機械行業(yè)的發(fā)展需求，我們必須進 一步提高切管機的制造技術(shù)1。1.2 課題研究意義當今這個時代的各項技術(shù)的發(fā)展速度是很迅速的，尤其是計算機的應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展速度也是非 常快速的，機械制造業(yè)的發(fā)展速度也隨之得到了很大的進步和提高，它主要體現(xiàn)出來的方面有

3、生產(chǎn) 效率跟隨數(shù)控制造這些方面的迅速進步中也得到了快速的提高。數(shù)控加工的高精度對于大多數(shù)人來 說都是第一個選擇，但是使用數(shù)控加工等方法來對金屬管材進行加工制造對于一些規(guī)模不大的工廠 和企業(yè)來說就有點不太適合，并且對資源的浪費程度也到了一個很高的地步，實在是入不敷出。因 此，本次畢業(yè)設(shè)計對根據(jù)工廠平時的實際情況，對原有的切管技術(shù)進行更進一步的改進。使得本次 畢業(yè)設(shè)計的切管機能夠擁有操作不復(fù)雜、維護不復(fù)雜、生產(chǎn)的成本少、生產(chǎn)效率高，并且能夠符合 產(chǎn)家要求等優(yōu)點。1.3 研究課題選擇本次畢業(yè)設(shè)計的切管機要求達到的目標主要是能夠?qū)Ω鞣N各樣用途的金屬管材進行切削。本次 畢業(yè)設(shè)計主要是把切管機中的減速箱、

4、滾筒及相關(guān)的零件作為設(shè)計內(nèi)容。其中有對于傳動機構(gòu)的計 算和設(shè)計，總體結(jié)構(gòu)的計算進行校核以及設(shè)計。然后再通過計算取得的精確數(shù)據(jù)，繪畫出總體的裝 配圖，減速機的裝配圖，滾筒的裝配圖等，接著又對各主要基本的零件，繪畫出了多張的零件圖。本次畢業(yè)設(shè)計的切管機能夠使緩解工人的勞動強度，提高生產(chǎn)的效率這些方面體現(xiàn)出來。1.4 現(xiàn)狀以及發(fā)展的道路世界不是一層不變的，它總是在無時無刻的變化著，每天都擁有新的景象。切管機這個行業(yè)在 國內(nèi)業(yè)也不會排除，很多需要切管機的廠商們都對這個行業(yè)的發(fā)展趨勢產(chǎn)生普遍的關(guān)注?，F(xiàn)如今，日本能夠在這個領(lǐng)域靠切管機技術(shù)獲取了大量的利潤，就是因為卷筒紙分切機、紙管 機設(shè)備、切管機的更新發(fā)

5、展速度能夠遙遙領(lǐng)先，追隨者日本的腳步，東南亞四小龍也迅速發(fā)展了起 來，在生產(chǎn)線的制造和包裝機械設(shè)備的方面有能夠有符合社會需求的新技術(shù)，在歐共體中，意大利 的生產(chǎn)線更新?lián)Q代和包裝機械設(shè)備的步伐遠遠比其它的國家來得快速。從上面的種種現(xiàn)象看出來更 新就是關(guān)鍵！更新?lián)Q代的方式是采取更換局部零部件或關(guān)鍵性部件和關(guān)鍵性技術(shù)，從而達到更換一臺機組設(shè) 備的目標，那么更新原包裝機械裝備或生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力也能也能迅速提高。這樣的做法就能夠使 得大部分零部件、機組的零件獲得循環(huán)的使用，既能夠把設(shè)備的原有價值大幅度提高，而且又大幅 度減少了成本的需求，使得原材料和所需要的勞動力達到了節(jié)省這個目標。這種發(fā)展的勁頭能夠體

6、現(xiàn)出切管機設(shè)備越來越向標準化、組裝化、系列化、聯(lián)機化、綜合化的 標準進步。整個包裝機械設(shè)備的領(lǐng)域也慢慢地融入了民用、軍用的高技術(shù)。切管機設(shè)備也能夠在越 來越激烈的市場競爭中加快更新?lián)Q代和技術(shù)改進的步伐 2。1.5 本章小結(jié)隨著我國工業(yè)及民用建筑迅速增長，國民經(jīng)濟的發(fā)展速度日益增快，管材在機械制造、壓力容 器、民用家電等行業(yè)被大量使用，因此切管機在國內(nèi)很多行業(yè)中都被廣泛得應(yīng)用，為了滿足機械行 業(yè)元越來越快的發(fā)展需求，我們必須要進一步提高切管機的制造技術(shù)，積極創(chuàng)新，跟上時代發(fā)展的 腳步。本章重點闡述了關(guān)于我國現(xiàn)有切管機的真實情況以及本次畢業(yè)設(shè)計的研究方向和設(shè)計意義， 而且從多種的相同角度說明了本次

7、畢業(yè)設(shè)計的新穎獨到之處，從目前實際生產(chǎn)運用的情況中可以看 到，切管機良莠不齊，而且都存在著不少問題，比如：1.結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；2.可以切割管材直徑范圍比較??；3.振動比較大、定位不準確、精度比較低；4.刀具耐用度低、自動化程度低；5價格比較高。 本次畢業(yè)設(shè)計的切管機主要是能夠?qū)Ω鞣N各樣的用途的金屬管材進行切割。本次畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容主 要是對切管機中的減速箱、滾筒及相關(guān)的零件進行的設(shè)計。其中有對于傳動機構(gòu)的計算和設(shè)計，總 體結(jié)構(gòu)的計算進行校核以及設(shè)計。然后再通過計算過取得的精確數(shù)據(jù)，繪畫出總體的裝配圖，減速 機的裝配圖，滾筒的裝配圖等，接著又對各主要基本的零件，繪畫出了多張的零件圖。使得本次畢 業(yè)設(shè)

8、計的切管機能夠擁有操作不復(fù)雜、維護不復(fù)雜、生產(chǎn)的成本少、生產(chǎn)效率和能夠符合產(chǎn)家要求 等優(yōu)點。第2章確定設(shè)計方案2.1 設(shè)計要求設(shè)計過程中的要求：1、切管機結(jié)構(gòu)要符合實際；2、載荷變動小3、操作時要確保安全；4、優(yōu)化設(shè)計要用合理的方法。2.2 切管機的工作參數(shù)滾子轉(zhuǎn)速：n=70r/min圓盤刀片直徑：a=80mm加工管件的直徑為：3/8 -4電機額定功率：i為P=1.5Kw滿載的轉(zhuǎn)速為：N=1410r/min每天工作：10小時2.3 切管機的設(shè)計方案的確定本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計一款操作簡單以及生產(chǎn)高效的切管機，因此針對以下的幾種提出的設(shè)計方案進行比較：萬案一：鋸弓鋸斷金屬管：鋸弓往復(fù)的切削運動

9、和滑枕的擺動進給與讓刀的運動來進行實現(xiàn)。機器的構(gòu) 造會比較復(fù)雜和鋸切運動不是連續(xù)不斷是缺點。如果在加工過程中金屬管的直徑有較大的相差時， 還得更換鋸片，由此可見生產(chǎn)效率不是很高。萬案一:切斷刀切割金屬管：比如在車床上對管子進行切割，但是車床主軸一般不超過幾十毫米，直徑 較大的金屬管通不過去，并且一臺普通機床對費用有點耗費。要是使用專門的切管機；它的工作原 理是夾緊工件不動，安裝在轉(zhuǎn)換的刀架上的兩把切割刀，既有進給運動，又有主切割的旋轉(zhuǎn)運動, 工作效率高，但是機床的構(gòu)造會比較繁雜。方案二:砂輪切割金屬管：砂輪旋轉(zhuǎn)的切削運動和搖臂向下的進給運動來實現(xiàn)切割金屬管。這種機構(gòu)的 構(gòu)造不復(fù)雜，生產(chǎn)效率高，

10、可是砂輪的磨損對費用要求有點高。方案四：碾壓的方法切割金屬管：金屬管旋轉(zhuǎn)的切削運動和圓盤向下的進給運動來進行實現(xiàn)。這種方法 實現(xiàn)了連續(xù)切割，生產(chǎn)效率高，機器的構(gòu)造也不是很復(fù)雜?？墒乔懈顣r會使管子的切口內(nèi)徑縮短， 一般使用的場合是用于管子要求不高的。根據(jù)工作參數(shù)和結(jié)合生產(chǎn)實際，最終確定在本次設(shè)計中選用方案四。本次確定的方案的工作原理：切管機有相應(yīng)的一個柜式工作臺，臺面下柜內(nèi)吊裝電動機和減速 箱，臺面上安裝一對滾筒。按下開關(guān)后，動力的傳動是由電動機-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，動力傳給滾筒，使二滾筒同向旋轉(zhuǎn)，從而帶動鋼 管的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)切削時的主運動。單

11、臂式的支架裝在滾筒的背后，有一組活動的螺桿套筒（即螺旋 傳動機構(gòu)）裝在支架上，切割用的圓盤刀片就裝在套筒的下方。當轉(zhuǎn)動手輪，螺母就會把刀片和套 筒往下壓，直到切斷鋼管。1 -機柜2-開關(guān)3-減速箱4-電動機5-帶輪6-蝸桿7-渦輪8-滾子軸9-滾筒10-管子11-刀片12-刀架13-手輪圖2-1切管機機構(gòu)示意圖31第3章傳動機構(gòu)的設(shè)計與計算3.1 電動機的選擇對電動機了解清楚才能選擇電動機。出廠的電動機上面都會有銘牌，電動機的主要技術(shù)參數(shù)都 在銘牌上。所以，選擇電動機需要比較電動機的這些特性，在這次的畢業(yè)設(shè)計中必須要選擇好電動 機的類型，轉(zhuǎn)速和功率 。3.1.1 選擇類型選用結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠

12、，價格便宜，維護方便等優(yōu)點的三相交流異步電動機是工業(yè)上普遍的選擇。靜載荷或慣性載荷的大在電動機的類型的選擇時是主要考慮的方面，切管機不論是連續(xù)工作，還是重復(fù)短時的工作，工作所在的環(huán)境都會有很多灰塵等方面。因此在本次畢業(yè)設(shè)計中選用籠式三相交流異步電機。3.1.2 選擇轉(zhuǎn)速異步電機的轉(zhuǎn)速主要有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min幾種。選擇同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的電機比較適合工作時的轉(zhuǎn)速較高的場合。當工作機械的轉(zhuǎn)速太低（即傳動結(jié)構(gòu)的總傳動比較大）會導(dǎo)致傳動裝置的機構(gòu)比較復(fù)雜，價格偏高。在本次畢業(yè)設(shè)計的切管機可選擇1500r/min和750r/min這兩種

13、轉(zhuǎn)速。在一般工業(yè)中這兩種轉(zhuǎn)速的電動機的適應(yīng)性比較大，應(yīng)用性比較普遍3。3.1.3 選擇功率合理確定電動機的額定功率必須要選擇電動機的容量，電動機功率的選擇與電動機的本身發(fā)熱量、工作時間長短、載荷大小等因素有關(guān)，可是一般情況下運行發(fā)熱條件決定電動機的容量。所以根據(jù)電動機的額定功率要大于所需要的功率10%來選用電動機。本次畢業(yè)設(shè)計的切管機的電動機的額定功率為P= 1.5Kw ,滿載轉(zhuǎn)速為N= 1410r/min,每天工作的時間為10小時，載荷變動小適合用在灰塵多的環(huán)境。所以選用Y90L-4型的電動機，它的額定功率p電=1.5kw ,同步轉(zhuǎn)速1500r/min （4極），滿載轉(zhuǎn)速 n電=1400r/

14、min ,最大轉(zhuǎn)矩是 2.3N m。計算切管機的傳動比為：1400703.2 確定傳動方案傳動方案的確定，通常是指傳動機構(gòu)的選擇及其布置。這是緊密關(guān)聯(lián)的兩個方面。它的運動方 式基本可以分為；1 .回轉(zhuǎn)運動的傳遞的方式有：帶傳動，鏈傳動，齒輪傳動，蝸輪傳動等；2 .實現(xiàn)擺動或直線往復(fù)運動的有：齒輪齒條傳動，螺旋傳動，曲柄滑塊機構(gòu)，凸輪機構(gòu)等；3 .實現(xiàn)間歇運動的有：槽輪機構(gòu)和棘輪機構(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。根據(jù)設(shè)備工作機構(gòu)所需要的運動形式，載荷的性質(zhì)以及設(shè)備的工作重復(fù)進行來選用傳動機構(gòu)。確定一種較好的傳動方案是要在進行全方面分析和對比各種傳動機構(gòu)特性的基礎(chǔ)上。原

15、動機、傳動機構(gòu)和工作機等三部分組成了設(shè)備的傳動系統(tǒng)。傳動機構(gòu)位于工作機和原動機之 間，用來傳遞動力和運動的，也可以變換轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的大小或變換運動的方式，從而適應(yīng)工作機所 需功能要達到的要求。整各設(shè)備的性能、尺寸、重量和成本都會受到傳動機構(gòu)的設(shè)計的影響，所以 擬定合理的傳動方案是很需要的。在本次的畢業(yè)設(shè)計中，已算出切管機的i總=20,如果用蝸桿，只需要一次降速就可以達到，其方案如圖3-1。但是由于加工的管子最大的直徑為4，如圖2-1,所以兩個滾筒的中心距離不能夠小于108mm ,因此帶動兩個滾筒的齒輪外徑不能大于滾筒的直徑(? 100mm)。如果取蝸桿 Zi=2,蝸輪Z2=40, m=4,則蝸輪

16、分度圓直徑 d2=160mm,比同一軸上的 齒輪大，按照圖 3-1的裝配，蝸輪將會和滾筒相撞，因此加大兩軸之間的中心距是很需要的。這樣就需要加上一個惰輪，才能夠解決這個問題，如圖 3-2。在本次畢業(yè)設(shè)計中，取蝸輪齒數(shù)為Z2=50,模數(shù)m=4o由于帶傳動具有緩沖和過載打滑的特性，所以可以將其作為在電機之后的第一級傳動， 由于在這種條件下齒輪工作容易產(chǎn)生沖擊和噪音，所以開式齒輪傳動不宜放在高速級，故低速級是 齒輪傳動的選擇。滿足設(shè)備的功能需求和尺寸緊湊、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉以及使用維護方便這些方面才能使傳動方案能夠達到要求。經(jīng)過比較想到的傳動方案，在本次畢業(yè)設(shè)計中確定采 用帶傳動、蝸桿傳動

17、、齒輪傳動等機構(gòu)組成的傳動方案。圖3-1蝸輪蝸桿傳動方案圖蝸桿傳動主要的優(yōu)點傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，中心距變化范圍較大，能緩沖并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單級傳動比,i開口平型帶：24,最大值06,三角帶型：24,最大值0 7有張緊輪平型帶:35最值0 8外廓尺寸成本n效率低平型帶0.920.98三角帶0.90.96外廓尺寸小，傳動比大而準確，工作平穩(wěn)，可制成自鎖的傳動開式圓柱齒輪：46,最日古一閉式：1040,最大值0大值0 15.開式圓柱正100齒輪：34,最大值0 10.開式：1560,最大值0閉式圓柱齒輪：23,最100大值 6中，小開

18、式力口工齒0.920.96閉式0.950.99開式0.50.7閉式0.70.94 自鎖 0.40 0.45圖3-2蝸輪蝸桿加中間惰輪傳動方案圖在確定傳動方案后，根據(jù)=i1，i2的關(guān)系進行傳動比的分配。下面對這個機構(gòu)的主要特性進行比較，如表3-1:表3-1主要的幾種傳動機構(gòu)的特性比較帶傳動齒輪傳動14.51 i二20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是傳動比進行合理的分配.的時候必須考慮到的方面。根據(jù)公式T=9550pN m(3-1)n可知，當傳動的功率 P一定時，轉(zhuǎn)速n越高，轉(zhuǎn)矩T就越小.因此,對傳動比的分配要謹遵”降速要先 少后多”V帶傳動的傳動比不能過大，不然大帶輪半徑超

19、過減速器的中心會過高，造成尺寸不一致，還給機座的設(shè)計和安裝帶來問題，又由于齒輪在降速傳動的過程中，如果降速比過大，就會使被動齒輪直徑過大，而增大徑向的尺寸， 還會由于小齒輪的齒數(shù)太少而產(chǎn)生根切的情況，然而其在升速傳動的過程中，如果提速比較過大，就會容易引發(fā)劇烈的噪音和震動，造成傳動不穩(wěn)定從而，影響 設(shè)備的工作性能，因此，各個機構(gòu)的傳動比分配情況如下i1 =1.2 i2 =50 i3 =1.5 i4注:傳動系統(tǒng)中的大齒輪是個惰輪 ，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.3.3 各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩的計算查表得：取“帶=096 , “渦=0.72 ,嚙=0.94 ,“滾=0 （一對

20、滾動軸承的效率），根據(jù)公式:（3-2）可知各軸的轉(zhuǎn)速為：各軸的功率為：各軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為：第三軸，由于過渡齒輪（惰輪）的關(guān)系此軸不承受轉(zhuǎn)矩，只受彎矩，而且它是一根心軸。將以上各數(shù)據(jù)制成如表 3-2所示的表格：表3-2各軸的計算結(jié)果軸號電機軸InmIV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 (N m)10.2311.78420.02122.3當帶輪直徑和齒輪模數(shù)確定下來后，兩帶輪直徑之比就等于實際的傳動比也可以是兩齒輪齒數(shù)之比，計算的結(jié)果可能與上述表格計算的數(shù)值出現(xiàn)不一致的狀況。當i對

21、，則不容許超過 4%。3.4 進行傳動機構(gòu)的設(shè)計與計算3.4.1 設(shè)計帶傳動帶傳動適用的場合6: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。不足之軸上受力較大，處是外廓尺寸大，傳動比不能嚴格保證，壽命低（約30005000小時）取帶的工作情況系數(shù)為K1=1.1,則功率為：7P計=K i .睢=1.11.5 = 1.65 Kw由p十計和n =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 =i d =1.2父100 = 120mm取其標準 直徑d2 =125mm驗算帶輪：二 dE1 二 1001400v =

22、= 7.36m/s601000601000因為v小于25m/s,適合。初定中心距aO,按結(jié)構(gòu)要求和公式：(3-3) 選取三角帶長度按下述公式計算：取標準長度為L計=1033 mm，其內(nèi)圓周長度 L內(nèi)= 1000 mm。所以實際中心距為：驗算小帶輪上包角 ai,按下述公式計算：V 1 7 6 1 2;0 合適計算三角帶輪根數(shù)。當帶輪速度v=7.36m/s, A型，小帶輪直徑 d =100 mm時，由表查得No 之0.96 , K包角=0.99, K帶長=0.89 ,所以：取z=2根。3.4.2 蝸桿蝸輪傳動的設(shè)計與計算蝸桿采用45鋼、表面硬度45HRC6。蝸輪的材料為 ZCuSn10P1,為砂型

23、鑄造(1)初選d1/a的值當量摩擦系數(shù)設(shè) 由查表取最大值(2)中心距的計算蝸輪轉(zhuǎn)矩使用系數(shù)查表得轉(zhuǎn)速系數(shù)彈性系數(shù)根據(jù)蝸輪副材料查表可知壽命系數(shù) 接觸系數(shù)由查表得接觸疲勞極限由查表得接觸疲勞最小安全系數(shù)查表得 中心距(3)傳動基本尺寸蝸桿頭數(shù)由查表得蝸輪齒數(shù)模數(shù)蝸桿分度圓直徑蝸輪分度圓直徑tanz1 m/d 1 = 2 父 3/ 34 = 10蝸桿導(dǎo)程角蝸輪寬度蝸桿圓周速度相對滑動速度當量摩擦系數(shù)經(jīng)查表得(4)計算齒面接觸疲勞強度許用接觸應(yīng)力最大接觸應(yīng)力105MPa173MPa.合格(5)驗算齒輪彎曲疲勞強度齒根彎曲疲勞強度極限由查表得彎曲疲勞最小安全系數(shù)查表得許用彎曲疲勞應(yīng)力齒輪最大彎曲應(yīng)力;

24、二合格(6)驗算蝸桿軸撓度軸的慣性距允許蝸桿撓度蝸桿軸撓度3.4.3 設(shè)計與計算齒輪傳動1 .第一對齒輪(1)齒輪材料選擇小齒輪材料：40Gr、采用調(diào)制處理，硬度 241HB-086HB、取平均260HB大齒輪材料：45鋼、采用調(diào)制處理，硬度 229HB-286HB、取平均240HB(2)計算齒面接觸疲勞強度初步計算轉(zhuǎn)矩T1齒寬系數(shù)甲d由查表得甲d =0.4接觸疲勞極限 Th lim 由查表得Hiim 1=710 MPa er h lim 2 =580 MPaAd =85許用接觸應(yīng)力CTh初步計算A d值由查表得初步計算小齒輪直徑d1取 d1 =187.3mm初步齒寬b 取b = 75mm校核

25、計算圓周速度精度等級由查表得選取八級精度齒數(shù)z與模數(shù)m初取齒數(shù)z1 = 54zi =dm=187/3=62取M -3使用系數(shù)Ka由查表得動載系數(shù)K v由查表得齒間載荷分配系數(shù) K H .先求Zi =62K A =1.5KV =1.12Z2 = 93由此得齒向載荷分布系數(shù) K H B由查表得載荷系數(shù)K彈系數(shù)由查表得節(jié)點區(qū)域系數(shù)Z H由查表得接觸最小安全系數(shù)SH min查表得總工作時間接觸壽命系數(shù)Zn由查表得許用接觸應(yīng)力二H1驗算Sh min =1.05二 h ； 690Mpa .合格因此表明了接觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸不用調(diào)整。(2)確定傳動主要尺寸實際分度圓直徑dd1 = mz1 = 3

26、62 =186d2 =mz2 =3 93=279中心距a齒寬b(3)驗算齒根彎曲疲勞強度重合度系數(shù)Y齒間載荷分配系數(shù)Kf .齒間載荷分布系數(shù)Kf載荷系數(shù)K齒形系數(shù)Yfq由查表得應(yīng)力修正系數(shù)工由查表得彎曲疲勞極限cTFim由查表得彎曲最小安全系數(shù)SFlim由查表得應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nl由查表得彎曲壽命系數(shù)Yx由查表得許用彎曲應(yīng)力彎曲壽命Yn由查表得驗算Kf 一 二1.47 Y . =1/0.68Fh = 1.38Yf-1 =2.5Yf .2 =2.2二 Fliml =6000 Flim2 =450SF lim -1.3Nl2=1.92 107yx -1Yni =0.95Yn2 =0.97F 1 : -

27、, F 1 F2 : - F 2 2 .計算第二對齒輪齒輪2為惰輪，即此處的大齒輪。材料為 45鋼，調(diào)制處理，硬度為229HB-286HB.平均取240HB (主動)。齒輪3是小齒輪，材料選擇 40Gr,調(diào)制處理，硬度值為 241HB 286HB,平均取260HB.(1)計算齒面接觸疲勞強度1.初步計算轉(zhuǎn)矩T1齒寬系數(shù)中d由查表得中d =0.4接觸疲勞極限仃Hlim由查表得OHlim1 =710MPa。h lim 2 = 580MPa初步齒寬b取2 .校核計算 圓周速度精度等級由查得選取八級精度 齒數(shù)z與模數(shù)m已知使用系數(shù)Ka由查表得 動載系數(shù)K v由查表得齒間載荷分配系數(shù)Kh-.先求由此得齒

28、向載荷分布系數(shù)K H P由查表得載荷系數(shù)K彈性系數(shù)Ze由查得 節(jié)點區(qū)域系數(shù)Zh由查表得接觸最小安全系數(shù)SHmin由查表得 總工作時間接觸壽命系數(shù)Zn由查表得 許用接觸應(yīng)力二H1驗算以此表明了接觸疲勞強度較為合適，3 .傳動主要尺寸的確定 實際分度圓直徑db =112 mmm=3Zi =93i =1/7.5z2 =iz1 =1/7.5 93 =12.4Ka =1.5Kv =1.2K h ； =1.3Ze =189.8、MPaZ h - 2SH min = 1.05Zni =1.7 Zn2 =1.6h h di+2r r一倒圓直徑，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

29、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d3 d2d3 di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裝在兩滾動軸承d4 d3+2rd4之間齒輪(蝸輪)r倒圓角半徑，查閱手如口軸處的直徑冊確定如口軸，d5一般軸肩和軸環(huán)的直徑d5= d4+2a a一軸肩或軸環(huán)的高度，a=(0.070.1) d4d4=55mm,a=3.855.5mm,取a=5mm,貝 Ud 5=55+2*5=65mm因此處d4相當于da=25, a=0.1 d4 貝1Jd5=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

30、頭長度L7= (1.21.6) dd-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L 8k 1.4a 或 L 8y如 口 軸 L8 yL 8軸環(huán)長度(0.10.15) d1.4*5=7mm由于軸上彎曲應(yīng)力的分布和軸的結(jié)構(gòu)尚屬未知，只知道軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速），所以按照轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速）初算軸的直徑。I軸：選取材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)公式（4-1） 計算。因為I軸為懸臂軸，查表可知：取A =14pI =1.44KWn1=116.7r/mi n則：由于鍵槽的削弱等因素，取標準直徑為20mm。n軸：選取材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取 A =12,已知Pn=1.03Kw , n2 =23.3r/m

31、in則：標準直徑取45mm。出軸：此軸為傳動心軸，暫選材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由于其受力情況未知，初選其最小軸徑為50mm,待后進行檢驗。W軸：選取材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。則：取標準直徑為30mm。將所得結(jié)果制成下表，供設(shè)計計算時應(yīng)用：表4-2各軸的最小直徑軸 號I口miv最小直徑（mm）204550304.2 計算各主要傳動件的結(jié)構(gòu)尺寸4.2.1 三角帶輪已知選用A型三角膠帶，小三角帶輪計算直徑為d小=100mm ;查表可知: hg =3.5mm、B=6mm , H =12mm、e =150.3mm、f = 10 mm、 =34 二、b0 = 13.1mm。輪寬外徑孔徑d等于電動機輸出軸直

32、徑，查電動機 JO2得d軸=22 mm其結(jié)構(gòu)形式查表可知為實心輪。大三角帶輪計算直徑 d大=125mmh、8、H、e 、f、B等尺寸和小三角帶輪一樣。0 =38bo =13 4mm外徑孔徑d等于與其配合的軸I的軸徑，查表可知I軸的 d軸=20 mm結(jié)構(gòu)形式由查表可知為輻板式：輪緣直徑輪轂直徑，取d轂=40 mm輪轂寬度一取L = 35 mm輻板厚度查表得為 S=10mm； 輻板孔圓周定位尺寸：因此，孔直徑為4.2.2 蝸輪和蝸桿已知 z1 =1、z2 =50 , m=4 , q =11 ,查表得：蝸桿分度圓直徑蝸輪分度圓直徑蝸桿齒頂圓直徑蝸輪齒頂圓直徑蝸桿齒根圓直徑蝸輪齒根圓直徑蝸桿分度圓圓柱

33、上螺旋升角？=arctan2,當z, =1、q=11時，查得 九=51140q蝸桿切制螺紋部分的長度蝸輪外圓直徑蝸輪寬度1、 n軸中心距:可知：輪緣厚度f =1.7m =1.7 4 = 6.8mm蝸輪的孔徑d取決于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，因蝸輪軸的最小直徑為42mm,取孔徑d = 55mm輪轂外徑取轂=90 mm輪轂寬度取L = 70 mm輻板厚度c1.5m=1.5x4=6 , 一般采用c=10mm蝸輪包角2 =90100,一般采用2尸=904.2.3 齒輪(1)已知n軸上齒輪 z2=54, m = 3,貝U:分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑因為齒輪制造的精度比較低，而且是懸臂布置，所以齒寬的系數(shù)宜選擇小

34、值，取Wm=10齒寬由于d頂2 16cmm ,可選用輻板式結(jié)構(gòu)的鍛造齒輪。輪緣內(nèi)徑輪轂外徑d轂=1.6d蟀一一齒輪的孔徑，查表可知 d軸2 =45mm輻板厚度輻板孔圓周的定位尺寸：輻板孔直徑：取電=17mm齒輪示意圖如圖4-1圖4-1 口軸齒輪示意圖(2)已知出軸上齒輪 z3=81, m=3,則:分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒寬B = 30 mm因為d根3 A 160 mm ,可選用輻板式結(jié)構(gòu)的鍛造齒輪。輪緣內(nèi)徑輪轂外徑d轂=16 d軸3 =1.6父50 =80mm （d燧齒輪的孔徑，查表可知 d根3 = 50 mm ）輻板厚度輻板孔圓周定位尺寸：輻板孔直徑：d孔=35 mmn、in軸的中心

35、距:圖4-2 W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 =3 18 = 54mm齒頂圓直徑d頂 4 =m(z4+2)=3(18 + 2) = 60mm齒根圓直徑根4 =m(4 -2.5) =3(182.5) = 16.5mm齒寬B = 30 mm因為根3 160mm ,所以必選用實心式結(jié)構(gòu)鍛造齒輪。出、IV軸的中心距:a限 iy=2m(z3 +z4)= ；m3(18+81) = 148.5mm圖4- 31V軸齒輪示意圖4.3 軸的裝配工藝設(shè)計1 .初定軸承跨距、設(shè)計軸承組合的結(jié)構(gòu)形式有經(jīng)驗公式確定 L =0.8a ,已知蝸桿傳動中心距 a =

36、122mm ,則L =08父122 = 97.6mm ,從而得 到軸承的跨距為150mm （蝸輪分度圓直徑）。由于蝸桿傳動同時受到徑向力和軸向力，且此處的軸承跨距不大，故采用單列向心推力球軸承6000 型。對于軸承尺寸的選擇，根據(jù)軸頸直徑選擇軸承的內(nèi)徑，再者考慮到負載荷能力和結(jié)構(gòu)上的特點，此處宜采用輕窄系列。對于軸承組合的結(jié)構(gòu)形式，此處的蝸桿軸較短，傳遞功率小和轉(zhuǎn)速中等，故采用正排列的向心推力 球軸承，因軸的直徑為 25mm,故選兩個6205型和兩端固定支座的結(jié)構(gòu)形式，并用墊片調(diào)整軸承間 隙。2 .固定軸向零件的周向和軸向軸段三角帶輪的周向固定是采用普通平鍵和過渡配合920 H8。根據(jù)軸的直徑

37、di=20k7選用“鍵6 M 32GB1 096-79。三角帶輪的軸向固定是靠套筒和軸端檔圈。套筒的直徑尺寸參照（軸 的各段直徑和長度）軸端檔圈的選用根據(jù)10,其中軸端直徑d=20mm選用“檔圈28GB892-76螺栓 M5 M 14GB30-76”，“銷 2n6 M 10GB119-76 ”，“墊圈 5GB93-76”。軸上其它零件的尺寸和固定方式按照下表的經(jīng)驗公式確定。由于蝸桿蝸輪使用的是機油潤滑， 而軸承使用的是油脂，因此，選用檔油歡這種密封結(jié)構(gòu)。為了軸向固定更加可靠，凡是與旋轉(zhuǎn)零件 （如帶輪、齒輪、蝸輪、軸承等）配合的軸頭長度在設(shè)計時都比旋轉(zhuǎn)零件的輪轂寬度要短一些。4.4 各傳動軸尺寸

38、的計算與校核4.4.1 剛度的校對和申核的重要性載荷的作用應(yīng)用到軸上，平面上的形狀發(fā)生變化或形狀變形將會發(fā)生。若形狀大聲變化的量超過最高限度，那么軸上的零件的正常運作將會受到影響，甚至機器原有的工作質(zhì)量都會丟失。比如，齒輪軸在安裝的過程中，若扭轉(zhuǎn)的剛度（或彎曲的剛度）不夠而促使扭轉(zhuǎn)的角度（或撓的角度）過 于太大時，那么齒輪的正確的嚙合的程度將會受到影響，使齒輪在齒高和齒寬的位置接觸的面積不 完全，從而使載荷在齒的平面上分布不均勻的情況比較嚴重。又比如使用滑動的軸承上面的軸，如 果撓度過于太大而致使軸的頸部傾斜過于太大的時候，會使軸的頸與滑動的軸承發(fā)生邊緣的觸碰， 形成不平均的摩擦損壞和發(fā)熱的過

39、度。所以，對于軸的剛度要求給出的時候，在設(shè)計的過程中，一 定要對剛度進行仔細的的校對和申核的相關(guān)計算10。4.4.2 蝸桿軸的尺寸計算與校核（1）估計軸的基本直徑。材料選用45鋼、正火處理。 查表得：硬度（HBS） 17.217強度極限ab =600 MPa ,屈服極限。$ =300MPa ,彎曲疲勞極限o=275MPa查表取C =118（2）初估直徑因為最小處有鍵所以直徑增大3%（3）軸的受力分析1 .求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩2 .蝸桿上圓周力Ft1蝸桿上徑向Fri蝸桿上軸向力F 43 .計算支反力 水平面反力 垂直面支反力4 .軸受轉(zhuǎn)矩5 .許用應(yīng)力許用應(yīng)力值 查表得卜b=60M P a6 .當量彎

40、矩的計算 當量轉(zhuǎn)矩 當量彎矩蝸輪中間截面處的當量彎矩蝸右軸頸中間截面處的當量彎矩蝸7 .4.3蝸輪軸的尺寸計算與校核(1)估計軸的基本直徑。材料選用45鋼、正火處理.o查表得：硬度 (HBS) 170-217強度極限6 =600 MPa ,屈服極限5 =300 MPa ,彎曲疲勞極限cr= 275MPa查表取C =118(2)初估直徑d -38mm應(yīng)為最小處開有鍵所以直徑增大3%d之39mm(3)軸的受力分析1 .求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩2 .蝸桿上圓周力Ft1蝸桿上徑向Fr1蝸桿上軸向力F -1.3 .計算支反力水平面反力垂直面支反力軸受轉(zhuǎn)矩T =TiT =341070N m4 0b L 105 MP

41、a4 .許用應(yīng)力許用應(yīng)力值查表得Jb l-60MPa當量轉(zhuǎn)矩當量彎矩蝸輪中間截面處5 .4.4惰輪軸的尺寸計算與校核軸出上裝有的主要零件為：軸承、鍵、軸環(huán)、帶輪等。由表 4-2可知其最小直徑為 45mm 0已 知：z 2齒輪分度圓直徑 d 2=162mm,z3齒輪分度圓直徑 d3 = 243mm ,z4齒輪分度圓直徑 d4= 54mm , n、出軸中心距 如202.5mm,出、IV軸中心距 沏X148.5mm ,兩滾筒中心距 108mm, n軸轉(zhuǎn)矩 Tpj = 420.2N M , N軸轉(zhuǎn)矩 Tn = 122.3 N M。 驗算過程：由于運動是從齒輪 Z 2經(jīng)惰輪Z3傳給兩個Z4齒輪，在惰輪Z

42、3的圓周上就同時作用著 R、P2、 P3三個切向力；根據(jù)滾筒中心距108mm和 如iv=148.5mm ,我們可以計算出 a角。因為在直角三 角形出、 IV、V 中所以：=2 1 19根據(jù)轉(zhuǎn)矩T =P -2(2)利用力的平移和四邊形法則，求作用在出軸上的合力。用作圖法可量得(3)出軸的最大彎矩都集中在B支座，也就是惰輪 Z3的中面到滾動軸承中面的長度。取l3=70mm的位置，則最大彎矩為 ：1 .當軸的材料為45號鋼時，轉(zhuǎn)動心軸的 B=0.26,則：現(xiàn)在設(shè)計軸頸的直徑為55mm,所以合適。2 .結(jié)構(gòu)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

43、(SY4036 84)所用密封方式有氈圈式密封，迷宮式密封槽密封圖4-4軸W的受力分析4.4.5滾輪軸的尺寸計算與校核(1)估計軸的基本直徑。材料選用45鋼，正火處理查表得：硬度( HBS) 170-217彎曲疲勞極限二-二275 MPa強度極限g =600 MPa ,屈服極限 工=300 MPa ,d _ 15mmd - 35mm查表取C =118(2)初估直徑因為最小處有鍵所以直徑增大3%(3)軸的受力分析1 .求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩2 .蝸桿上圓周力Fti蝸桿上徑向F r1蝸桿上軸向力F ：!3 .計算支反力水平面反力垂直面支反力4 .軸的彎矩水平面彎矩合成彎矩5 .軸的轉(zhuǎn)矩軸受轉(zhuǎn)矩T =T1T

44、 =70 72 N5m6 .許用應(yīng)力許用應(yīng)力值查表得卜上】二60M P a當量轉(zhuǎn)矩當量彎矩7 .5確定減速箱的尺寸根據(jù)表4-2的數(shù)數(shù)據(jù)和尺寸，并根據(jù)切管機機構(gòu)示意圖。確定箱殼外型尺寸為:長：寬度為165mm高:表4-2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Bi齒輪寬度由結(jié)構(gòu)設(shè)計定Bi=30B帶輪寬度由結(jié)構(gòu)設(shè)計定B=35b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=15S箱殼壁厚0 之0.04a+(2L 3)之8, a為蝸輪傳動中心距取S =8旋轉(zhuǎn)零件頂圓A至箱殼內(nèi)壁的 =1.2 SM A =10距離蝸輪齒頂圓至i軸承座邊緣

45、的i=10 12MA i=10徑向距離Li蝸桿中心至軸承中心的距離Li=0.8a,a為蝸桿傳動中心距已知a=122故 L1=97.6L2軸的支承間跨距由設(shè)計L3箱外旋轉(zhuǎn)零件的中面至支承點的距離b6或BL3=2L5 L62L3 =竺 120 15 竺=60 22L4滾動軸承端面至箱殼內(nèi)壁的距離當用箱殼內(nèi)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由端蓋 結(jié)構(gòu)和軸承端面至端固緊軸選L5=20L5蓋螺釘頭頂面承的方的距離法確定箱外旋轉(zhuǎn)零件 端面至端蓋螺L6L6=15 20取 L6=20釘頭頂面的距第5章總結(jié)為期半年多的畢業(yè)設(shè)計在今天終于完成了。在這設(shè)計過程中了

46、，大學(xué)四年所學(xué)專業(yè)知識的掌握 程度得到了很好地考驗，明白了哪些知識還要繼續(xù)學(xué)習掌握。對于切管機的設(shè)計，在這四年中學(xué)到了各種機械方面的知識，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。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。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)

47、計。其中包括傳動裝置的設(shè)計和計算。總體結(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。根據(jù)切管機的結(jié)構(gòu)特點提出多個可行的設(shè)計方案，最后在根據(jù)實際各種情況選擇最合理的設(shè)計 方案。首先確定切管機幾個主要的零部件，如帶輪、蝸輪軸、套管、蝸桿軸、滾輪軸承等。在繪制 圖紙時，首先繪制切管機的總裝配圖，再到減速箱的裝配圖， 最后到各個零件圖。 在繪制完圖紙后,就進行切管機的設(shè)計計算和校核，并且在確定切管機的相關(guān)制動參數(shù)后，對切管機在切割管子時的 工作質(zhì)量進行

48、技術(shù)，最后對切管機的設(shè)計進行優(yōu)化。本設(shè)計的主要設(shè)計思路及過程：(1)整個切管機制動過程方案的確定通過查閱書本和各種文獻，了解現(xiàn)代切管機的工作原理，把各種資料進行整理分類，確定出最 合理的方案。(2)切管機主要零部件的設(shè)計根據(jù)各種資料，對切管機主要零部件的形狀進行設(shè)計并選用合適的材料，如渦輪軸、蝸桿軸、 帶輪等。設(shè)計要求符合實際，選擇材料要符合強度。(3)對切管機進行校核對切管機的各個軸的剛度情況進行計算和校核，使其結(jié)果符合國家規(guī)定。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我從中學(xué)到了以前沒有在書本上學(xué)到的專業(yè)知識，深刻掌握了切管機的機 械結(jié)構(gòu)及其工作原理。通過本次畢業(yè)設(shè)計的學(xué)習，我加深了解了設(shè)計的整個過程，從中了解到設(shè)計 是一個負責的過程，要有耐心和毅力。在設(shè)計過程中，指導(dǎo)老師幫我發(fā)現(xiàn)了設(shè)計中的很多缺陷，對 我后來不斷完善設(shè)計提供了極大的幫助。我從畢業(yè)設(shè)計中學(xué)到了很多的實際經(jīng)驗，這對我以后在工 作中打下扎實的基礎(chǔ)。附錄圖紙列表