鋼管固定式Q119型切管機(jī)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 摘 要 鋼管是一種多功能的經(jīng)濟(jì)斷面鋼材。它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門應(yīng)用愈來愈廣泛，需求量也越來越大。管材的需要量之所以急劇增長(zhǎng)，是因?yàn)楣茏幽苡酶鞣N材料來制造。而且質(zhì)量和精度也高。隨著鋼管的需求量的日益增大，鋼管的生產(chǎn)也顯得尤其的重要，至此，這里先對(duì)切管機(jī)這一鋼管生產(chǎn)中的設(shè)備做一下介紹。首先，切管機(jī)在鋼管精整工段中占有很重要的地位。根據(jù)鋼管產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，凡是成品鋼管共兩端必須切齊整，且切頭斷面應(yīng)與鋼管中心線垂直。而熱軋并經(jīng)矯直后的管子均達(dá)不到上述技術(shù)條件的要求，鋼管兩端往往有裂紋、撕破、結(jié)疤和壁厚不均等缺陷，故 需要切頭尾。成品鋼管按訂貨要求的定尺或倍尺，還有待處理品的改尺，均需要切斷。此外，冷拔冷軋鋼管生產(chǎn)時(shí)，中間管料和成品鋼管都需切斷和切頭尾。本設(shè)計(jì)對(duì)鋼管固定式 切管機(jī)的主傳動(dòng)部分進(jìn)行原理性設(shè)計(jì)。包括切削功率的計(jì)算，主傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)和校核等。詳細(xì)內(nèi)容見正文部分。 關(guān)鍵詞：鋼管 ； 切管機(jī) ； 切削功率 ； 校核 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 is of It in of a is to by to in to in to is be to to to or of to to to In to on to 119 so 買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 目 錄 1 緒論 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 言 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 管機(jī)的作用 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 內(nèi)外切管機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 究?jī)?nèi)容與方法 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 管機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)的布置 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 究?jī)?nèi)容與方法 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 2 方案選擇與評(píng)述 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 管機(jī)功能原理設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 管機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 3 主要參數(shù)選擇與計(jì)算 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 機(jī)容量選擇 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 配傳動(dòng)比 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 動(dòng)裝置的整體布置 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 4 主要零件的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 速軸與中間軸之間的齒輪嚙合 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 速軸與中間軸之間的齒輪嚙合 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 輪的潤(rùn)滑 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 的設(shè)計(jì)及軸承的選擇 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 的強(qiáng)度校核 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 承的強(qiáng)度校核 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 速軸上的軸承強(qiáng)度校核 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 間軸上的軸承強(qiáng)度校核 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 的較核 錯(cuò)誤 !未 定義書簽。 速軸上的鍵校核 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 間軸上的鍵校核 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 5 減速器齒輪軸的應(yīng)力分析 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 結(jié)束語 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 致謝 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 1 緒論 言 鋼管主要用來輸送流體 (一般叫做輸送管、英 文叫“ )和用作鍋爐等的熱交換器管 (叫做管子，英文叫“ )。 鋼管是一種多功能的經(jīng)濟(jì)斷面鋼材。它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門應(yīng)用愈來愈廣泛，需求量也越來 越大。管材的需要量之所以急劇增長(zhǎng)，是因?yàn)楣茏幽苡酶鞣N材料來制造。 而且質(zhì)量和精度也高。 鋼管作為輸送管廣泛地用于輸送油、氣、水等各種流體，如石油及天然氣的鉆探開采與輸送、鍋爐的油水與蒸汽管道、一般的水煤氣管道。化工部門一般用管道化方式生產(chǎn)與運(yùn)輸各種化工產(chǎn)品。所以鋼管被人們稱為工業(yè)的“血管”。 鋼管作為結(jié)構(gòu)管大量地用于機(jī)械制造業(yè)和建筑工業(yè)，如用于制作房架、塔 吊、鋼管柱、各種車輛的構(gòu)架等。在斷面面積相同的條見下，鋼管比圓鋼、方鋼等的抗彎能力大，剛性好，其單位體積的重量輕。因此，鋼管是一種抗彎能力較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)材料。 鋼管還作為中空的零件毛坯用于制造滾動(dòng)軸承、液壓支柱、液壓缸簡(jiǎn)體、空心軸、花鍵套、螺母以及手表殼等，這既節(jié)約金屬又節(jié)省加工工時(shí)。 鋼管又是軍 隊(duì)工業(yè)中的重要材料，如用于制造槍管、炮筒及其他武器。隨著航空、火箭、導(dǎo)彈、原子能與宇宙空間技術(shù)等的發(fā)展，精密、薄壁、高強(qiáng)度鋼管的需求量正迅速增長(zhǎng)。 隨著鋼管的需求量的日益增大，鋼管的生產(chǎn)也顯得尤其的重要，至此，本文將對(duì) 切管機(jī)這一生產(chǎn)設(shè)備做一下介紹。 管機(jī)的作用 首先， 切管 機(jī) 在鋼管精整工段中占有很重要的地位。根據(jù)鋼管產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，凡是成品鋼管共兩端必須切齊整，且切頭斷面應(yīng)與鋼管中心線垂直。而熱軋并經(jīng)矯直后的管子均達(dá)不到上述技術(shù)條件的要求，鋼管兩端往往有裂紋、撕破、結(jié)疤和壁厚不均等缺陷，故需要切頭尾。成品鋼管按訂貨要求的定尺或倍尺，還有待處理品的改尺，均需要切斷。此外，冷拔冷軋鋼管生產(chǎn)時(shí)，中間管料和成品鋼管都需切斷和切頭尾。 其次，在長(zhǎng)距離輸油氣管線建設(shè)與維護(hù)作業(yè)中，管材必須經(jīng)切管機(jī)切斷，然后才能使用。 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 總體上講切管機(jī)的作用是： (1)按合同要求將飛鋸、矯直后的鋼管切成定尺長(zhǎng)度或通常長(zhǎng)度； (2)對(duì)鋼管端而進(jìn)行加工，使符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求； (3)對(duì)有缺陷的待修鋼管進(jìn)行中間切斷，切除缺陷部分，鋼管改尺 (通常長(zhǎng)度或短尺長(zhǎng)度 )交貨； (4)將飛鋸切斷的倍尺長(zhǎng)度的鋼管切成單倍尺長(zhǎng)度。 內(nèi)外切管機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 管材在機(jī)械制造、石油化工、壓力容器、民用家電等行業(yè)的大量使用 ,促進(jìn)了研 究設(shè)計(jì)人員對(duì)管材加工工藝方法及加工設(shè)備的相關(guān)研究。而下料工序是管材加工后續(xù)工序的基 礎(chǔ) ,通常采用普通機(jī)床 (如車床、鋸床等 )來分割管材 近年來 ,切管機(jī)床的研制取得了很大進(jìn)展。 早在上個(gè)世紀(jì) 六、 七十年代， 我國(guó)就已經(jīng)能夠自主研發(fā)并生產(chǎn)各種型號(hào)的切管機(jī)及其輔助設(shè)備。尤其是 應(yīng)城 縣，它們生產(chǎn)的 切管機(jī)遍及全國(guó)鋼鐵、鍋爐、汽車等上百家企業(yè)。到九十年代， 由于我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展并不斷的 吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，針對(duì)客戶不同需求，開發(fā)出新一代的高速切管機(jī)、 數(shù)控切管機(jī)等等 。這些新產(chǎn)品已經(jīng)用于國(guó)內(nèi)主要的無縫鋼管生產(chǎn)企業(yè)、全國(guó)五大鍋爐廠、一汽、二汽等汽車行業(yè)。 但是和國(guó)外的一些尖端設(shè)備相比還是有一定的差距的。 國(guó)外的切 管機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)工作一直走在我國(guó)的前面。現(xiàn)如今像 司已經(jīng)成功開發(fā)出了智能化高速切管機(jī)，它將智能化軟件應(yīng)用其中，使的切削過程更加精確化，切削后鋼管的質(zhì)量更高。同時(shí)，其切管直徑更大，以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。 究?jī)?nèi)容與方法 管機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)的布置 為了縮短切管的時(shí)間，提高切管機(jī)組的生產(chǎn)效率，在兩臺(tái)切管機(jī)中心線上的輥道之間再增加一條輥道。這條輥道用來將第一臺(tái)切管機(jī)切頭以后的鋼管送到第二臺(tái)切管機(jī)的位置，這樣可以爭(zhēng)取時(shí)間，減少在第二臺(tái)切管機(jī)的輥道上的輸送的距離。 鞍山鋼鐵集團(tuán)無縫鋼管 廠生產(chǎn)車間布置見圖 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 機(jī) 2 7. 剪切機(jī) 圖 管機(jī)在管材生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)布置圖 究?jī)?nèi)容與方法 一個(gè)正確的設(shè)計(jì)必須滿足兩方面的要求即：技術(shù)要求 安全可靠，操作和維修方便；經(jīng)濟(jì)要求 結(jié)構(gòu)緊湊，工藝性好，效率高，用料少，成本低，壽命長(zhǎng)。設(shè)計(jì)的機(jī)械能否滿足上述基本要求，是通過正確地選擇和設(shè)計(jì)組成機(jī)械的零件與機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn) 的。 首先要對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行研究，弄清設(shè)計(jì)目的、任務(wù)和要求，制定設(shè)計(jì)計(jì)劃；設(shè)計(jì)人員還必須充分了解生產(chǎn)過程的現(xiàn)狀，特別是薄弱環(huán)節(jié)。因此要深入實(shí)際廣泛進(jìn)行調(diào)查 研究，并對(duì)工藝方案提出初步設(shè)想。工藝方法不同，設(shè)計(jì)出來的機(jī)器也不同，所以工藝 方法的確定，是整 個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。對(duì) 于 切管機(jī)，設(shè)計(jì)人員經(jīng)過調(diào)查研究，得出了常見的幾種工藝方法。工藝方案確定以后，設(shè)計(jì)人員使著手做一些細(xì)致的工作。 下圖是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般流程圖，它說明了產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)過程，我們將按照其進(jìn)行切管機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 圖 品設(shè)計(jì)流程 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 2 方案選擇與評(píng)述 管機(jī)功能原理設(shè)計(jì) 所謂“功能原理設(shè)計(jì)”就是對(duì)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的主要功能提出一些原理性的構(gòu)思，亦即針對(duì)產(chǎn)品的主要功能進(jìn)行原理性設(shè)計(jì)。功能原理設(shè)計(jì)的主要工作內(nèi)容是：構(gòu)思實(shí)現(xiàn)功能目 標(biāo)的新的解法原理。這里 運(yùn)用功能原理設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法 “黑箱法”。 1 切管機(jī)的原理方案設(shè)計(jì) 第一步：用黑箱法尋找總功能的轉(zhuǎn)換關(guān)系，見圖 箱示 意圖 。 圖 箱示意圖 第二步：總功能分解 （ 1） 總功能分解的依據(jù) 機(jī)器一般都由五部分組成：即動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、控制和支承系統(tǒng)。其技術(shù)過程通常是：原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而這四部分都安裝在支承部件上。為了表示這種技術(shù)過程和周圍環(huán)境的關(guān)系，用技術(shù)流程圖來表示，見圖 技術(shù)流程圖已較清楚地將機(jī)器的技術(shù)輪廓展示出來了，可直接 求得總功能的解，并為總功能的分解提供了可靠的依據(jù)。 1 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 圖 術(shù)流程圖 （ 2） 總功能分解 將總功 能分解為一級(jí)、二級(jí)分功能，依次類推，直到可找到相應(yīng)的原理解為止。 1如圖 示。 圖 功能分解 第三步：建立功能結(jié)構(gòu)圖。首先建立總功能與一級(jí)分功能的功能結(jié)構(gòu)圖，如圖 a） 、（ b）。然后，建立二級(jí)功能的結(jié)構(gòu)圖。 1如圖 c）。 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 （ a） （ b） （ c） 圖 能結(jié)構(gòu) 第四步：尋找原理解法和原理解組合 功能結(jié)構(gòu)圖建立后，就可以尋找各功能元的解，然后用 形態(tài)學(xué)矩陣法對(duì)功能元的解進(jìn)行組合，可得到設(shè)計(jì)方案的多種解 。 1見表 組合方案數(shù) 2333453 3240 考慮到現(xiàn)場(chǎng)的工作要求：高速運(yùn)轉(zhuǎn)，穩(wěn)定切削，結(jié)構(gòu)緊湊等原因，對(duì)方案進(jìn)行選擇如表 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 表 理解法及最優(yōu)解選擇 1 2 3 4 5 回轉(zhuǎn) 鋼管回轉(zhuǎn)式 鋼管固定式 進(jìn)給 液壓進(jìn)給 電動(dòng)進(jìn)給 手工進(jìn)給 夾緊 液壓夾緊 電動(dòng)夾緊 手動(dòng)夾緊 能量轉(zhuǎn)換 電動(dòng)機(jī) 柴油機(jī) 液壓泵 能量分配傳遞 齒輪傳動(dòng) 皮帶傳動(dòng) 齒輪皮帶式 鏈傳動(dòng) 油泵 制動(dòng) 帶式制動(dòng) 闡瓦制動(dòng) 片式制動(dòng) 圓錐形制動(dòng) 變速 液壓式 齒輪式 液壓 管機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)床以刀盤旋轉(zhuǎn)管料不轉(zhuǎn)為準(zhǔn)則進(jìn)行總體布局設(shè)計(jì)。 機(jī)床具備以下運(yùn)動(dòng)功能 : （ 1） 主運(yùn)動(dòng) :主軸部件刀盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ；（ 1） 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) :水平和垂直進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)主軸箱沿管料周向運(yùn)動(dòng) ；（ 3） 輔助運(yùn)動(dòng) :送料機(jī)構(gòu)送料油缸帶動(dòng)拖板移動(dòng)實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)送料 ； 送料機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊動(dòng)塊移動(dòng)實(shí)現(xiàn)管料的夾持和定位，見圖 圖 管機(jī)的整體布局 方 案 序 號(hào) 技 術(shù) 解 分 功 能 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 3 主要參數(shù)選擇與計(jì)算 機(jī)容量選擇 已知：切管機(jī)輸出 兩種轉(zhuǎn)速 出n=110r/ 出n=220r/對(duì)應(yīng)切削力 442N 221N 最大切斷直徑 d=90算并選擇電機(jī) （ 1） 選擇電動(dòng)機(jī)系列 對(duì)無調(diào)速要求的機(jī)械，應(yīng)選用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)?？紤]到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境，為防止灰塵、鐵屑或其它飛揚(yáng)物件進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部，故選用 封閉式籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)， 列。 （ 2） 選擇電動(dòng)機(jī)功率 V 01000 =0110/601000 =s 442N 1 刀具切削速度 ； 刀具的切削功率 傳動(dòng)裝置總效率 = 帶 齒 2 承 2 按 2表 ： 皮帶傳 動(dòng)效率 帶 =輪嚙合效率 齒 =輪精度為 7 級(jí)） 滾動(dòng)軸承效率 承 =傳動(dòng)總效率 =r= = 3附表 40選擇 列封閉式籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī) ，額定功率轉(zhuǎn)速 1430r/ 列 系列封閉式籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī) ，額定功率速 960r/ 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 （ 3） 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速 1430r/ 960r/種方案進(jìn)行比較，由 3附表 40得 動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，計(jì)算出總的傳動(dòng)比于表 表 動(dòng)機(jī)方案 方案號(hào) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 /步轉(zhuǎn)速/(r/電動(dòng)機(jī)質(zhì)量/傳動(dòng)比 1 430 46 出n=110r/n=220r/ 60 63 出n=110r/n=220r/較兩種方案可見，方案 2 雖然總傳動(dòng)比較小，但質(zhì)量和價(jià)格較高。考慮機(jī)器的經(jīng)濟(jì)性和裝配，決定選用方案 1。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 定功率為 同步轉(zhuǎn)速1430r/ 動(dòng)裝置的 設(shè)計(jì) 配傳動(dòng)比 根據(jù)表 2 i 帶 =n=110r/， 則齒輪減速器的傳動(dòng)比 i 減 =i 總 /i 帶=13/2=， 傳動(dòng)比較大，所以應(yīng)采用兩級(jí)齒輪傳動(dòng)。出n=220r/， 則齒輪減速器的傳動(dòng)比 i 減 = i 總 /i 帶 =時(shí)為滿足切管機(jī)的兩個(gè)不同的工作轉(zhuǎn)速，須有一雙聯(lián)滑移齒輪變速組和一定比傳動(dòng)組組成。為滿足最后低速軸大齒輪的尺寸和裝配要求，高速軸齒輪傳動(dòng)比應(yīng)取較小值，暫取出n=110r/， 出n=220r/此可知出n=110r/，低速軸齒輪傳動(dòng)比 i 減 / n=220r/，低速軸齒輪傳動(dòng)比 i 減 / 表 動(dòng)裝置的整體布置 （ 1） 帶、齒輪的布置 帶傳動(dòng)為摩擦傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸振，但傳動(dòng) 比不準(zhǔn)確，傳遞相同扭矩時(shí)，購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 結(jié)構(gòu)尺寸較大。因此，應(yīng)布置在高速級(jí)因?yàn)閭鬟f相同功率，轉(zhuǎn)速愈高，轉(zhuǎn)矩愈小，可使 表 動(dòng)比的分配 i 總 總傳動(dòng)比 i 帶 帶傳動(dòng)比 速軸傳動(dòng)比 速軸傳動(dòng)比 出n=110r/3 2 n=220r/ 2 傳動(dòng)的結(jié)構(gòu) 緊湊。 齒輪傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，穩(wěn)定，應(yīng)置于低速級(jí)。 （ 2）滑移齒輪的軸向布置 變速組中的滑移齒輪一般宜布置在主動(dòng)軸上，因它的轉(zhuǎn)速一般比從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速高，則其上的滑移齒輪的尺寸小，重量輕，操作省力。為避免使軸產(chǎn)生較大的彎曲變形，通常在傳動(dòng)中將滑移齒輪直徑較小的一端盡量靠近軸的支承點(diǎn)。 傳動(dòng)裝置的整體布置見圖 圖 動(dòng)裝置的整體布置 動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 0軸 ： 0軸即電動(dòng)機(jī)軸 r=3 動(dòng) 比 轉(zhuǎn) 速 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 430 r/0=9550 5503/1430 Nm=20 Nm=04 Nm 1 軸： 1 軸即減速器高速軸 帶 =3kw n1=n0/i 帶 =1430/2 r/15 r/1=9550 55015 Nm=m=04 N 軸： 2 軸即減速器中間軸 1 齒 承 =n=110 r/ 715/1.5 r/77r/9550 955077 Nm=m=04 Nn=220 r/ n1/715/r/53 r/9550955053 Nm=04 N 軸： 3 軸即減速器低速軸 2 齒 承 =n=110 r/ 477/r/10 r/2=9550 955010 Nm=m=05 Nn=220 r/ 953/r/20r/2=9550 955020 Nm=m=05 N買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 4 主要零件的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 確定計(jì)算功率 算功率 根據(jù)傳遞的功率 P，并 考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)短等因素的影響而確定的。即 中： 計(jì)算功率，單位為 P 傳遞的額定功率，單位為 工作情況系數(shù)。 已知 P= 查 4表 8得 3=. 根據(jù)計(jì)算功率 小帶輪轉(zhuǎn)速 3圖 8定帶型為 A 型。 3. （ 1） 初選帶輪的基準(zhǔn)直徑 根據(jù) V 帶截型，參考 4表 8表 8取 005 （ 2） 驗(yàn)算帶的速度 v 根據(jù) 4式 8計(jì)算帶的速度，并應(yīng)使 v于普通 V 帶 5 30m/s。 v=0 1000 =100 1430/60 1000 =s25m/s 所以帶輪直徑 適。 （ 3） 計(jì)算從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑 i 100=200. 確定中心矩 a 和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 里中心矩未給出，可根據(jù)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)需要處定中心矩 2（ （ 100 200） 2 （ 100 200） 210600買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 取 00定后，根據(jù)傳動(dòng)的幾何關(guān)系，按 48算所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld： Ld 2 （ （ /4 2 400 100 200） /2（ 200 /4 400 據(jù) Ld 參考 4表 8取和 Ld 相近的 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 選 250根據(jù) 計(jì)算實(shí)際中心矩參考 48有： a (Ld)/2 400 (1250 . 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 1 使包角 1120 1=180 （ a =180（ 200 100） 165120 滿足要求。 6. 確定帶的根數(shù) z 參考 48z= 中 ： 考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱包角系數(shù)，查 4表 8= 考慮 帶的長(zhǎng)度不同時(shí)的 影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱長(zhǎng)度系數(shù)，查 4表 8 單根 4表 80= 計(jì)入傳動(dòng)比的，單根 38 z= z=3。 7. 確定帶的預(yù)緊力 考 48，并考慮離心力的不利影響時(shí)，單根 V 帶所需的預(yù)緊力為 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 00 1） / q 位為 kg/m,查 4表 8q=m； 00 1） /3 = 145N 由于新帶容易松弛，所以對(duì)自動(dòng)張緊的帶傳動(dòng)，安裝新帶時(shí)的預(yù)緊力為 =0=145= 8. 計(jì)算帶傳動(dòng)作用在軸上的力（簡(jiǎn)稱壓軸力） 安全設(shè)計(jì)安裝帶輪的軸和軸承，必須確定帶傳動(dòng)作用在軸上的力 果不考慮帶的兩邊的拉力差，則壓軸力可以近似地按帶的兩邊的 預(yù)緊力 的 合力來計(jì)算。見圖 圖 軸力的分析 1/2)=2 3 65 /2) N=1294 N 式中： Z 帶的根數(shù)； 單根帶的 預(yù)緊力； 1 主動(dòng)輪上的包角。 輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 速軸與中間軸之間的齒輪嚙合 輸出轉(zhuǎn)速 10r/ 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 1. 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料、齒數(shù)。 （ 1） 按圖 動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 （ 2）切管機(jī)為一般機(jī)器，查 5表 232擇 7 級(jí)精度。 （ 3）材料選擇。由 4表 10擇小齒輪為 40 質(zhì)），硬度為 280齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240者硬度差為 40 （ 4）選小齒輪齒數(shù) 8,大齒輪齒數(shù) z2=28 2。 2. 按 齒輪接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由 410進(jìn)行試算，即 221 /)1( （ 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù)值 試選載荷系數(shù) 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩 104N 由 4表 10取齒寬系數(shù) d ，考慮到是金屬切削機(jī)床，傳遞功率不大，所以這里取 d= 由 4表 10得材料的彈性影響系數(shù) 89。 由 4圖 10齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 00齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 50 由 4式 10算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 060 715 1（ 24 360 10） =109 =109/109 由 4圖 10得接觸疲勞壽命 計(jì)算接觸 疲勞許用應(yīng) 力 取失效概率為 1 ，安全系數(shù) S=1，由 410： H 1= =600 540買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 H 2= =550 06 2） 計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑 入 H 中較小的值 221 /)1( =3 224 計(jì)算圓周速度 v v= 0 1000 =715/60 1000m/s =s 計(jì)算齒寬 b b= d 計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h 模數(shù) 8高 h=b/h= 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) v=s， 7 級(jí)精度，由 4圖 10得動(dòng)載系數(shù) 直齒輪，假設(shè) s 時(shí)，為 1 3倍的模數(shù) 。 的設(shè)計(jì)及軸承的選擇 的設(shè)計(jì) 1. 高 速軸的設(shè)計(jì) 軸徑的設(shè)計(jì) 初步確定軸的最小直徑，選取軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù) 4表 1510，于是得： 11 /10 3 715/88.2 慮到現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境及機(jī)器的裝配等原因，實(shí)際的軸的最小直徑應(yīng)該等于理論值乘以一個(gè)安全系數(shù) S， 即 =里取 S= =1 圓整后得 =25即左端軸承配合處的軸徑 d=25 當(dāng)軸截面上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱。對(duì)于直徑所選軸承符合要求。 左面軸承的 校 核 )/()60/(10 16 = 36 ) 6/1 7 2 0 0()7 1 560/(10 =000h 故所選軸承符合要求。 間軸上的軸承強(qiáng)度校核 （ 1）求兩軸承 受到的徑向載荷 2F 2F （ 2）計(jì)算軸承的當(dāng)量載荷 1= 12因?yàn)椴捎弥饼X輪傳動(dòng) ，所以 Y=0。因軸承有中等沖擊載荷，按 4表 13 根據(jù)表 表 算，并將計(jì)算結(jié)果置于下表： 表 承載荷計(jì)算 1 P2 n 出 =110r/39 N 549 N n 出 =220r/75 N 269 N 載 荷 輸 出 轉(zhuǎn) 速 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 對(duì)比兩種轉(zhuǎn)速下的軸承受力情況，可見當(dāng) n 出 =110r/，軸承受力較大。但當(dāng) 220r/，軸承轉(zhuǎn)速較高，有可能使軸承的壽命降低而產(chǎn)生失效。所以 校 核時(shí)應(yīng)按照 兩種轉(zhuǎn)速下的軸承受力情況分別校核。 )/()60/(10 6 C 軸承基本額定動(dòng)載荷； P 軸承支反力； n 軸承轉(zhuǎn)速； 為指數(shù)，對(duì)于球軸承 =3。 n 出 =110r/， 2。 所以 )/()60/(10 16 = 36 ) 0 5/1 7 2 0 0()4 7 760/(10 =000h n 出 =220r/， 1。 所以 )/()60/(10 26 = 36 ) 3/1 7 2 0 0()9 5 360/(10 =000h 綜上所述 ,故所選軸承符合要求。 的較核 1. 對(duì)于 普通平鍵，它的強(qiáng)度條件為 p=2T/p 式中： T 傳遞的扭矩，單位 為 N k 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 ,k=處為鍵的高度，單位為 l 鍵的工作長(zhǎng)度，單位為 頭平鍵 l=頭平鍵 l=L,這里 L 為鍵的公稱長(zhǎng)度，單位為 b 為鍵的寬度，單位為 d 軸的直徑，單位為 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 p 鍵，軸，輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為 里根據(jù) 4表 6取 p=100 2. 對(duì)于花鍵，它的強(qiáng)度條件為 p=2T/p 式中： 載荷分配不均勻系數(shù)，與齒數(shù)的 多少有關(guān)，一般取 =數(shù)多時(shí)取小值； z 花鍵的齒數(shù)； l 齒的工作長(zhǎng)度，單位為 h 花鍵齒側(cè)面的工作高度，矩形花鍵， h=(2處 D 為外花鍵的大徑， d 為內(nèi)花鍵的小徑， C 為倒角尺寸，單位為 花鍵的平均直徑，矩形花鍵， D+d） /2，單位為 p 花鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力，單位為 速軸上的鍵校核 1. 軸與皮帶輪 配合處的鍵校核 帶入數(shù)值進(jìn)行計(jì)算得： p=p 故安全。 2. 滑移齒輪處的花鍵校核 帶入數(shù)值進(jìn)行計(jì)算得： p=p 故安全。 間軸上的鍵校核 比較 兩種轉(zhuǎn)速下軸所承受的轉(zhuǎn)矩，可見當(dāng) n 出 =110r/，軸的轉(zhuǎn)矩較大，并以此對(duì)其進(jìn)行校核，此時(shí) T=56070N 帶入數(shù)值進(jìn)行計(jì)算得： p=p 故安全。 2. 右面齒輪配合處的鍵校核 帶入數(shù)值進(jìn)行計(jì)算得： p=p 故安全。 購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 5 減速器齒輪軸的應(yīng)力分析 利用有限元分析軟件 減速器齒輪軸進(jìn)行有限元分析，了解了其應(yīng)力和應(yīng)變的分布情況，確定了其危險(xiǎn)部位，為軸的設(shè)計(jì)和失效分析提供了準(zhǔn)確而可靠的理論依據(jù)。 1. 應(yīng)用有限元分析軟件 結(jié)構(gòu)分析中，有限元法是應(yīng)用比較廣泛的一種分析方法，因?yàn)樗梢越鉀Q擁有任意的結(jié)構(gòu)形狀和邊界條件的問題。采用有限元法可以對(duì)各種機(jī)械結(jié)構(gòu)件進(jìn)行靜態(tài)分析、動(dòng)態(tài)分析和固有特性分析。有限元法的基本思想是將問題的求解域劃分為一系列的單元，單元和單元之間由節(jié)點(diǎn)連 接，利用單元節(jié)點(diǎn)物理量通過選定的函數(shù)關(guān)系可以求得單元內(nèi)部點(diǎn)的待求物理量。由于被劃分出來的這些單元的形狀簡(jiǎn)單，所以由平衡關(guān)系或者能量關(guān)系就能很容易的建立節(jié)點(diǎn)量之間的方程式，進(jìn)而組合各個(gè)單元方程形成總體代數(shù)方程，根據(jù)邊界條件就可對(duì)方程式進(jìn)行求解。采用有限元法有如下優(yōu)點(diǎn)：縮短設(shè)計(jì)和分析的周期；減少成本；降低材料的消耗；增加產(chǎn)品的可靠性；可以進(jìn)行模擬試驗(yàn)分析；可以預(yù)先發(fā)現(xiàn)潛在的問題；進(jìn)行事故分析并查找原因。 一種大型通用有限元商業(yè)分析軟件。它既可進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析也可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有多物理場(chǎng)耦合的功能，允 許將各種各樣的耦合計(jì)算施加于同一模型上，可以用于結(jié)構(gòu)的靜力分析、動(dòng)力分析、非線性分析、電磁分析、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析、設(shè)計(jì)優(yōu)化、彈性接觸分析等，總之， 能強(qiáng)大，可以應(yīng)有于結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學(xué)等多方面。 實(shí)體建模采用基于 三維實(shí)體描述方法、幾何體素以及布爾運(yùn)算。 計(jì)數(shù)據(jù)訪問模塊（ 夠?qū)?建模型轉(zhuǎn)換到 件中，這樣可以節(jié)省建模的工作量。 本文的研究對(duì)象是某一款減速器的齒輪軸。軸結(jié)構(gòu)是機(jī)械設(shè)備中常見的重要設(shè)備，它本身設(shè)計(jì)的合理與否影響到 整個(gè)設(shè)備的安全運(yùn)行。在過去，一般采用常規(guī)的力學(xué)方法對(duì)軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不過這種傳統(tǒng)的方法是將實(shí)際結(jié)構(gòu)和所受的載荷，根據(jù)力學(xué)模型進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化后再進(jìn)行理論計(jì)算的，如果軸的結(jié)構(gòu)有變化復(fù)雜的部位，則這一部位的應(yīng)力、應(yīng)變分布等規(guī)律就不能被完全掌握。減速器的齒輪軸是整個(gè)設(shè)備的重要部分，由于軸的形狀較為復(fù)雜，局部有鍵槽、軸肩等特殊形狀，這些部位會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，如果使用常規(guī)的方法，就很難準(zhǔn)確了解其應(yīng)力和應(yīng)變的規(guī)律。 所以我們采用有限元法，運(yùn)用有限元分析軟件 時(shí)考慮局部較復(fù)雜部位，尋找其 應(yīng)力和應(yīng)變分布規(guī)律，為該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全工作提供購(gòu)買文檔送 子版圖紙， 1970985 或 401339828 詳實(shí)的理論依據(jù)。 2. 有限元計(jì)算模型 減速器的齒輪軸選用 45號(hào)碳素結(jié)構(gòu)鋼制造，因?yàn)樵摬牧系臋C(jī)械性能較好，材料的彈性模量為 200109 松比為 服極限