隔水管橫焊縫自動對中裝置的設計(機械電氣部分).doc

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畢業(yè)設計說明書 設計題目：　　隔水管橫焊縫自動對中裝置的設計（機械電氣部分） 專　　業(yè)：　　數(shù)控技術及其應用 班　　級：　 數(shù)控一班 設計學生：　　唐燕 指導教師：　　黃開有　職稱：　副教授 設計時間：　　4月1日－6月15日 設計地點：　　湖南工學院 　 目錄 目錄………………………………………………………………………………….1. 第一章 隔水管橫焊縫自動對中裝置述的概…………………………..………………….3. 第二章 總體方案的設計………………………………..………………………….3. 2-1 設計任務…………………………………………………………….3. 2-2 基本工作原理……………………………………………………….4. 第三章 機械部分的設計…………………………………………………………...6 3-1　V型塊的模型設計………………………………………………….6. 3-2　導軌的設計………………………………………………………….7. 3-3　驅動輪裝置的設計………………………………………………….9 　　3-3-1　計算驅動輪所需的扭矩…………………………………….9 　　3-3-2　鏈傳動的設計……………………………………………….12 3-3-3 減速器的設計……………………………………………….14 　　3-3-4　電動機的選用……………………………………………….18 　　3-3-5　聯(lián)軸器的選用……………………………………………….19 　　3-3-6　軸的設計…………………………………………………….20 　　　　　 3-3-7　軸承的選用………………………………………………….23 　　　　　 3-3-8 滾動輪的設計……………………………………………….27 　　　　　 3-3-9 滾輪支承上蓋的設計……………………………………….27 第一章　隔水管橫焊縫自動對中裝置的概述 　　快速接頭隔水管系列產(chǎn)品，是湛江市南油集團合眾公司特有的為海洋石油配套的專用產(chǎn)品，多年來經(jīng)過不斷的開發(fā)和改進，已形成了完整配套的技術圖紙、成熟的生產(chǎn)技術、工藝流程和加工制造裝備，與之相應的業(yè)務熟練的工程技術隊伍和技術工人隊伍。新型快速接頭系列產(chǎn)品有：＊SR-30、SR-24、SR-20、＊SR-16、SR-13　3/8系列產(chǎn)品。本畢業(yè)設計的目的是將合眾公司原來的生產(chǎn)設備改為自動化的設備，并降低工人的勞動強度。 本設計的主要要求： 設計出一種針對＊SR-30、SR-24、SR-20、＊SR-16、SR-13　3/8系列產(chǎn)品制造中，對卷制成管狀板材的內橫、外橫能進行自動對中的裝置。要求能實現(xiàn)管的自動對中、自動找正、定位夾緊、縱向自動行走，行走速度在0.1－3m/min之間，可以自動調節(jié)，動力為普通三相交流電動機，控制方式為隨車控制形式，要求結構實用、重量輕、調節(jié)操作方便、技術優(yōu)先價格合理。 本設計的主要內容： 1、內外自動對中裝置總體方案的確定。 　　2、內外自動對中裝置機架結構的設計。 　　3、內外自動對中裝置機械系統(tǒng)的設計。 第二章　總體方案的設計 2-1　設計任務 　　 設計一個裝置，使兩根長各5.5m的隔水管自動對中，并且使兩管的對中精度達到：兩管的軸線同軸偏差3mm。對中點后隔水管要實現(xiàn)轉動。 2-2　方案的選定 使兩根隔水管自動對中的方法有很多，經(jīng)過了對具體方案的工作原理及可行性的分析，本人決定采用V型裝置，其大概形狀如（圖2.2）所示。 圖2.2 1、滾輪　　　2、V型塊　　　3、導軌 2-3　基本工作原理 2-3-1　總體工作原理 如圖2-3-1所示，該裝置由Ⅰ、Ⅱ兩組V型塊組成。Ⅰ組可以沿V型塊下邊的導軌直線移動，Ⅱ組固定，V型塊下邊有導軌，但是V型塊與導軌相對固定不動。 　　　　　　組　　　　　　　　　　　　　?、颉〗M 圖2-3-1 1、滾動輪　　2、電動機　　3、減速器　　4、驅動輪 Ⅰ、Ⅱ兩組V型塊均有8個滾輪和中間的一個驅動輪支承，Ⅰ組V型塊下邊的導軌可以實現(xiàn)隔水管的對接。 2-3-2　驅動輪裝置的簡要說明 　　如圖2-3-2所示，運動的傳遞順序是：電動機－減速器－鏈輪－滾輪－隔水管 圖2-3- 　　　該圖是驅動輪的安裝圖，大軸（上邊）裝滾輪與鏈輪，小軸裝鏈輪，兩裝有圓錐滾子滾動軸承，運動由減速器接入小軸，再經(jīng)過鏈傳動傳到滾輪。 第三章 　機械部分的設計 3-1　V型塊的模型設計 　　參照V型底座的零件圖。 1、V型塊的加工方法：鑄造成型 2、V型塊的材料：鑄鋼 3、 V型塊的加工要求，對裝滾輪部分和下底面進行精加工，加工方法由廠家自己決定，使這兩部分的平面度達到IT7級，粗糙度也達到IT7級。在加工裝滾輪凹槽時要使4個凹槽的位置度達到IT7級，所有螺紋孔及銷孔的位置度也要達到IT7級 3-2　導軌的設計 一、導軌的選用 由工作要求承載能力較大而且能夠自動補償磨損的要求，決定選用平面三角復合型滑動導軌，參照《機械設計手冊》第三卷，表28-112。 其形狀見圖3-2-1。 　圖3-2-1 尺寸見表28.3-5，取A＝1000 mm，B＝200 mm，α＝120。 二、進行導軌的力學計算 　　導軌的材料：選用釩鈦耐磨鑄鐵耐磨鑄鐵為導軌的材料。 　　 　　表面熱處理：在其粗加工后進行一次時效淬火處理，采用電接觸加熱的表面淬火，最后導軌還要進行磨削，使其表面的粗糙度達到預定的要求，取其值為0.8。 　　硬度匹配：為了保證導軌的壽命，加工結果應該保證導軌接合面的硬度不同，此取為100HBS， 三、導軌的校核 　　查表可得鑄鐵的許用壓強為1 MPa，已知導軌的外形如上圖所示，取導軌滑座共承重8 t， 　　　　　　　 　 則滑座每側的承重為　 　對三角形導軌設垂直斜向力為F，如圖3-2-2所示， 　　　　　　　　　　　　圖3-2-2 則有 2Fcos30=20000 ≈11500 N 則左側導軌承受的壓強為 　　　　　　 3-3-6　軸的設計　　參照《簡明機械設計手冊》P367 　　　軸設計的步驟為： 　　 第一， 根據(jù)機械傳動方案的整體布局，擬定軸上零件的布置和裝配方案。 第二， 選擇軸的材料 第三， 初步估算軸的材料 第四， 進行軸系零、部件的結構設計 第五， 進行強度計算 第六， 進行剛度計算 第七， 校核鍵的聯(lián)接強度 第八， 驗算軸承 第九， 根據(jù)計算結果修改設計 第十， 繪制零件圖 一、軸強度的計算 　　 　　軸直徑的計算公式 　　　　 　　　　?。健? 　　P－　軸傳遞的功率 　　n－　 －　軸材料許用扭應力（），見表14－13 　　A－　與軸材料及相應許用扭應力有關的系數(shù)，見表14-13 注意：對于　　，開一個鍵槽，軸頸就增大5-7%。 　　P＝0.01　kw n=15 　MPa A=102 　　　mm mm 考慮到此設計的傳動軸與滾輪的配合，取 mm 二　按照彎矩合成強度計算 1求滾輪上作用力的大小,方向 作用在滾輪上的轉距為: T=21.5Nm 圓周力: F===0.478N 徑向力 F==0.176N 周向力: F= Ftan=0.068N 2軸承的支反力 水平面的支反力: R=R= F/2=0.239N 垂直面的支反力: R=(- Fd/2+ F30)/60=133.2 N R=( Fd/2+ F30)/60=500.4 N 3畫彎距圖 水平面的彎距: M= R30=0.0717Nm 垂直面的彎距: M= R30=39.96 Nm, M= R30+ F d/2=5.007 Nm 合成彎距: M==39.96 Nm M==5.007 Nm 4畫彎距圖 T= F d/2=0.2145 Nm 當量彎矩的計算公式　　 軸在危險截面的彎矩 軸在危險截面的扭矩 　?。p速器的輸出扭矩） 扭矩校正系數(shù) 　　?。▽τ诜€(wěn)定不變的轉矩） 故軸在危險截面的合成彎矩 　　 　 三、校核軸的強度?。ò凑盏谌龔姸壤碚摚? 　　校核公式 　　　　 　　　　查《機械設計》P366　表15-1，軸的材料選用40 相應的彎曲疲勞極限　＝355　MPa 軸在危險截面的抗彎模量W的計算公式參照《簡明機械設計手冊》P370之表14-16，對于開鍵槽的軸， mm mm mm 　 故　 mm，符合要求。 　　所用到的三根軸的具體形狀參照零件圖。 三、校核軸的強度?。ò凑盏谌龔姸壤碚摚? 　　校核公式 　　　　 　　　　查《機械設計》P366　表15-1，軸的材料選用40 相應的彎曲疲勞極限?。?55　MPa 軸在危險截面的抗彎模量W的計算公式參照《簡明機械設計手冊》P370之表14-16，對于開鍵槽的軸， mm mm mm 　 故　 mm，符合要求。 　　所用到的三根軸的具體形狀參照零件圖。 3-3-7　軸承的選用 一、基本條件3248　N 　　　　　　 　　　　　　軸頸　 　　　　　　預期壽命　　 　　　　　　運轉時有輕微的沖擊。 二、當量動載荷的計算 　　查《機械設計》P323　表13-6 　取　 則當量動載荷 　　　　　　　 三、基本額定動載荷 　　　　　　　　?。▽τ跐L子軸承?。剑? 　　　　　　　 　　　　　　　　 按照　　查《機械傳動設計手冊》之P1671， 選用單列圓錐滾子軸承（GB297-84） 選用的兩種軸承的參數(shù)為： 型號　　　　 d D C 　 7606E 30 mm 72 mm 77.5 58.8　 7204E 20 mm 47 mm 26.8 18.2　 其具體形狀如圖3-3-7所示，上圖為7204E，下圖為7606E。 圖3-3-7 3-3-7　滾動輪的設計 根據(jù)裝配的需要，設計出如圖3-3-10所示的滾輪，該滾輪用于驅動輪和滾動輪。 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3-3-6 3-3-7　滾輪支承上蓋的設計 該零件的設計主要依據(jù)裝配時的需要，設計出來的圖形如圖3-3-11所示。 　　　　　　　　　　　　　　　　圖3-3-7 鳴 謝 此次設計是我們大學三年最后一次設計，是對我們三年來所學的專業(yè)知識的一次全面檢查，要求我們能夠綜合運用三年來所學的知識，在畢業(yè)實習的基礎上由自己獨立設計隔水管橫焊縫自動對中裝置 通過此次設計，使我們明白了機械設計的知識，特別是對原來沒有鞏固的知識進行了一次全面的復習，并由自己進行設計，記憶深刻.在即將畢業(yè)時,對三年來所學的溫習一遍,沒學好的,重新看,學一遍,收獲不小.同時增強了在計算、繪圖及檢索參考文獻等方面的能力。 歷經(jīng)兩個多月的畢業(yè)設計終于完成了！首先感謝黃開有副教授對我的大力支持，感謝他能在百忙中能抽出寶貴的時間來指導我，給了我很多意見及相關資料，如果沒有他的悉心指導，我想我是不可能那么順利的完成這次設計。 在這次設計中，我深切體會到一個產(chǎn)品設計過程的艱巨和工作量的巨大，也深切體會到了一個工程技術人員必須有科學認真細致的工作態(tài)度，這將對即將走向社會的我有著深遠的影響。 設計參考書目： 1、《簡明機械設計手冊》　唐金松主編　　1992年6月第一版 2、《機械設計實用手冊》　吳宗澤主編　　1999年1月第一版 3、《機械零件設計手冊》　陳仕賢等編 4、《機械傳動設計手冊》　修訂本　　　　1992年12月第二版 5、《機械制圖》第五版　大連理工大學工程畫教研室　主編 6、《機械設計》第七版　濮良貴　紀名剛　主編　高等教育出版社