自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計【2013年最新整理畢業(yè)論文】

編號 無錫 太湖學院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目： 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 信機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 學 號： 0923267 學生姓名： 劉 贊 指導(dǎo)教師： 高漢華 （職稱： 副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫 太湖學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明 ：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 96 學 號： 0923267 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無錫 太湖學院 信 機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、 題目 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源于生產(chǎn)實際。 切管機在許多制造行業(yè)中占有舉足輕重的地位 ， 他可以 將 傳統(tǒng)的手工作業(yè)轉(zhuǎn)變成批量生產(chǎn)，其生產(chǎn)效率可以大幅度提高，工人勞動強度 顯著 降低，更為重要的是產(chǎn)品質(zhì)量有了顯著的提高 。 因此在許多制造行業(yè) 中 切管機得到了廣泛的應(yīng)用。 某機車車輛廠，每天都要切割大量 50 60 mm 材料為 Q235的金屬管，現(xiàn)需設(shè)計制造一臺切管機。 1.切管尺寸范圍： 50 60 mm。 2.切管力： F=3500N。 3.切管時滾筒轉(zhuǎn)速： 70r/min。 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達到的要求： 1.通過該設(shè)計使學生熟悉機械設(shè)計的一般思路。 2.使學生掌握機械設(shè)計的方法和技巧。 II 3. 通過設(shè)計鞏固機械制圖、金屬材料、機械設(shè)計基礎(chǔ)等課程的知識。 4.完成自動切管機方案設(shè)計、主要部件的參數(shù)計算。 5.完成標準件的選用。 6.完成零、部件圖 8 張以上。 7.完成自動切管機總裝圖 1 張。 8.撰寫畢業(yè)說明書一份。 計算正確完整，文字簡潔通順，書寫整齊清晰。 論文中所引用的公式和數(shù)據(jù)應(yīng)注明出處。 論文字數(shù)不少于 1.5 萬字。 四、接受任務(wù)學生： 機械 96 班 姓名 劉 贊 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 III 教 研 室 主 任 學科組組長研究所所長 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 IV 摘 要 自動切管機主要用于加工各種用途的管件，包括各種材料的金屬管件，本次設(shè)計的自動切管機及送料機構(gòu)所加工的管件主要是直徑在 60 70mm之間。本論文設(shè)計的自動切管機及送料機構(gòu)，能自 動切管和送料達到自動加工金屬管件的目的 。 完成的工作主要是自動切管機中圓錐齒輪減速器、切管機棍筒、機架及自動送料機構(gòu)工作方案的設(shè)計。 其中， 切管機的工用原理是：電動機 通過 V帶傳動， 圓錐齒輪 減速箱、開式齒輪傳動到一對 棍筒 ，然后 帶動金屬管的旋轉(zhuǎn)， 獲得 切割時的主運動。 同時， 圓盤刀片向下移動，實現(xiàn)管子的切割工作。 其中包括確定切管機設(shè)計方案的制定、傳動裝置的設(shè)計和計算（包括電動機的選擇、擬定傳動方案、各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩的計算、傳動機構(gòu)的設(shè)計與計算等）。根據(jù)已有的經(jīng)驗公式，對上述各項進行了詳細的計算和強度校核之后，確定了 各個零件之間的尺寸位置。最后繪制切管機裝配圖、部件圖以及部分零件圖。 本設(shè)計所完成的切管機主要用于車間中對 60 70mm管件的切管加工，對提高生產(chǎn)效率，減輕工人的勞動強度有著積極的意義。 關(guān)鍵詞： 切管機； 減速器；棍筒 V Abstract Automatic cutting machine mainly being used in processing various functional tube parts ,primarily includes varieties materials metals tube parts . This time the designed automatic cutting machine and conveying mechanism essentially process the tube parts which diameter between 6070mm.The task of this time designed automatic cutting machine and conveying mechanism , automatic pipe cutting and feeding mechanism to achieve automatic processing of metal pipe fitting objective. The main work is the automatic pipe cutting bevel gear machine reducer, pipe cutting machine roller, frame and the automatic feeding programme of work organization design. Among them, pipe cutting machine working principle is: the motor through driving V, bevel gear reducer, gear transmission to a pair of roller, and then drive the metal tube rotary, obtain the main movement during cutting. At the same time, move down the disc blade, cutting the pipe. Including the determination of design and calculation formulation, transmission pipe cutting machine design scheme (including the choice of motor, the proposed transmission scheme, the shaft speed, power and torque calculation of the transmission mechanism, design and calculation.).According to the already experienced-formula,the mutual dimension among each components being fixed .Finally ,draw the assemble chart； components chart as well as portion spare parts chart. The designed of pipe cutting machine is mainly used for pipe processing of 60 70mm pipe cutting workshop, to improve production efficiency, is of positive significance to reduce the labor intensity of workers. Key words: pipe cutting machine； reducer； drum sticks VI VII VIII VI 目 錄 摘 要 . IV Abstract .V 目 錄 . VI 1 緒論 . 1 1.1 課題的意義、目的、研究范圍 . 1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 . 1 1.3 本課題應(yīng)達到的要求 . 2 2 自動切管機設(shè)計方案的擬定 . 3 2.1 自動切管設(shè)計方案的分析 . 3 2.1.1 切管方案的擬定 . 3 2.1.2 切管方案的比較 . 4 2.2 切管方案的確定 . 4 3 自動切 管機傳動裝置的設(shè)計 . 5 3.1 傳動裝置的分析 . 5 3.1.1 棍筒傳動裝置方案的初步擬定 . 5 3.1.2 各傳動裝置方案的比較 . 6 3.2 棍筒傳動裝置方案的確定 . 6 4 切管機傳動裝置的計算 . 7 4.1 電動機的選擇 . 7 4.1.1 電動機的類型和結(jié)構(gòu)分析 . 7 4.1.2 選擇切管機電動機的功率 . 7 4.1.3 確定切管機電動機的轉(zhuǎn)速 . 8 4.2 計算總傳動比及分配各級的傳動比 . 8 4.3 運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 . 9 4.3.1 各軸轉(zhuǎn)速計算 . 9 4.3.2 各軸輸入功率計算 . 9 4.3.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩計算 . 9 5 切管機傳動零件的設(shè)計計算 .11 5.1 V 帶輪傳 動的設(shè)計計算 .11 5.2 圓錐齒輪傳動的設(shè)計計算 . 13 5.3 圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 . 16 6 自動切管機軸的設(shè)計計算 . 19 6.1 主動軸設(shè)計計算 . 19 6.2 錐齒輪輸出軸設(shè)計計算 . 22 6.3 惰輪軸設(shè)計計算 . 25 6.4 棍筒軸設(shè)計計算 . 26 7 鍵聯(lián)接的選擇及計算 . 27 VII 7.1 電機與電動機帶輪聯(lián)接采用平鍵連接 . 27 7.2 主動軸與減速器機帶輪聯(lián)接采用平鍵連接 . 27 7.3 錐齒輪輸出軸與小圓柱齒輪聯(lián)接采用平鍵連接 . 27 7.4 錐齒輪輸出軸與大錐齒輪聯(lián)接采用平鍵連接 . 28 7.5 惰輪軸與惰輪聯(lián)接采用平鍵連接 . 28 7.6 棍筒輸出軸與大圓柱齒輪聯(lián)接采用平鍵連接 . 28 8 滾動軸承設(shè)計 . 29 8.1 主動軸的軸承設(shè)計計算 . 29 8.2 輸出軸的軸承設(shè)計計算 . 30 9 減速機箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 32 10 密封及潤滑的設(shè)計 . 34 10.1 密封 . 34 10.2 潤滑 . 34 11 自動送料機構(gòu)工作方案設(shè)計 . 35 11.1 自動送料裝置的總體設(shè)計及工作原理 . 35 11.2 主要組成部分的設(shè)計計算 . 35 11.2.1 驅(qū)動的設(shè)計和計算 . 35 11.2.2 軸向運動的傳動機構(gòu)設(shè)計和計算 . 36 11.2.3 夾具的設(shè)計和計算 . 36 11.2.4 控制系統(tǒng)的選擇 . 36 11.2.5 電動機的選擇 . 36 11.2.6 機架的設(shè)計 . 37 11.2.7 其他部分的設(shè)計 . 37 12 結(jié)論與展望 . 37 12.1 結(jié)論 . 37 12.2 不足之處及未來展望 . 38 12.2.1 不足之處 . 38 12.2.2 未來展望 . 38 致 謝 . 38 參考文獻 . 39 附 錄 . 40 YEJ 系列電磁制動三相異步電動機安裝及外形尺寸 . 40 附錄二 . 41 YEJ 系列電磁制 動三相異步機技術(shù)數(shù)據(jù) . 41 附錄三 . 42 常見機械傳動的主要特性 . 42 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 1 1 緒論 機械制造業(yè)在國民經(jīng)濟中起著重要的作用的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。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，正是因為這 一點，并推動機械制造業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，人們在超前進到一個更高的精度，效率更高，成本更低，更人性化的方向發(fā)展。數(shù)控技能床，加工中心，柔性制造系統(tǒng)，集成制造系統(tǒng)，虛擬制造，敏捷制造，和其他不斷出現(xiàn)的先進制造技術(shù)和在新的先進生產(chǎn)模式的新提高企業(yè)的生產(chǎn)能力和市場適應(yīng)能力，產(chǎn)品性能大幅提高，機械制造行業(yè)呈現(xiàn)激烈的國際競爭中高速發(fā)展的勢頭。 1.1 課題的意義、目的、研究范圍 傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，長期使用相對落后的手工切割金屬管操作，進行批量生產(chǎn)，不僅是勞動密集，生產(chǎn)效率不高，質(zhì)量差的產(chǎn)品，合格率，導(dǎo)致成本高。隨著機械制造 業(yè)的快速發(fā)展和人民的要求越來越高，產(chǎn)品，工廠，以提高生產(chǎn)效率，生產(chǎn)精度，降低生產(chǎn)成本，因此自動切管機的需求已是迫在眉睫。 自動切管機在制造業(yè)中占有舉足輕重的地位，因為自動切管機可以被轉(zhuǎn)換成傳統(tǒng)的手工生產(chǎn)，自動化生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率，勞動強度已大大降低，產(chǎn)品質(zhì)量已顯著改善，以滿足精度要求的產(chǎn)品。特別是在汽車制造業(yè)，石油，冶金和許多其他制造業(yè)，管道切割機具有自動送料機構(gòu)已被廣泛使用。 自動切管機切割機和送料機構(gòu)的設(shè)計主要是設(shè)計用于金屬管道切割。其主要內(nèi)容是在切管機，切割機構(gòu)和齒輪箱和其相關(guān)聯(lián)的部分的進給機構(gòu) ，其中主要包括傳輸?shù)脑O(shè)計和計算 ；整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，檢查設(shè)計計算的研究設(shè)計和設(shè)計，并通過獲得的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的總裝配圖，然后繪制相關(guān)零件圖 ；最后切管機，自動送料機構(gòu)組合，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的目的。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 機械制造業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的手工工作已經(jīng)不能滿足今天的產(chǎn)品精度高，效率高，成本低，發(fā)展，自動化在許多領(lǐng)域取得了很好的效果，自動化已經(jīng)深入人心。所以自動切管機誕生了。有許多切管機，車床主要管道切割機，鋸床型管道切割機，大型通風管道切割機，微型切割機，切管機微電腦，微電腦切帶機，微管切割機，微電腦切片機， 微電腦帶機，微電腦切帶機，微剪彩機，微電腦松緊帶切割機，微電腦切膜機，粘扣帶圓角切割機，微型切割機， FFC軟電纜切割機，切片自動化配套設(shè)備。 圖 1.1 車床 切斷金屬示意圖 無錫太湖學院學士學位論文 2 圖 1. 2 弓鋸 切割金屬 示 意圖 圖 1.3 砂輪 片 切割 機 車床切割機操作工件旋轉(zhuǎn)，翻不動，切割表面質(zhì)量，可以取得非常理想的狀態(tài)，但效率較低，多芯片，不易折斷，特別是大型加工噪聲的切割材料，把壽命不長，切有限由床料的長度。高溫，在組織切口的變化。鋸切割機類工作工件不旋轉(zhuǎn)，噪音，大口徑管材切割，鋸片刀的直徑增大，面對中心切料歪斜， 平行度低，加工表面質(zhì)量好，加工材料時，會丟失，尤其是在粗切，將有一小片的一側(cè)的前板坯料，影響下道工序的定位，以及從頭開始的手可能。輪切管機工作產(chǎn)生較大的火花，有很大的噪音，切割表面質(zhì)量差，加工時，材料丟失。 1.3 本課題應(yīng) 達到的要求 通過自動切管機，送料機構(gòu)設(shè)計，使鋼 60-70mm的自動切管機，自動處理。喂奶后自動切管機，自動切管材料，切割完成上下料，自動送料，繼續(xù)切割循環(huán)工作。可以達到傳統(tǒng)的手工工作，投入批量生產(chǎn)，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，大大提高生產(chǎn)效率，大大降低了勞動強度的目的。 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 3 2 自動 切管機 設(shè)計方案 的擬 定 2.1 自動切管 設(shè)計方案的分析 設(shè)計是一個項目，旨在校準的繁瑣，復(fù)雜的工作，可以組織的大方向，有序，高效的執(zhí)行。在最大程度上，減少抗工人，誤差和偏差的工作過程中，使所生產(chǎn)的產(chǎn)品，它應(yīng)該是能夠?qū)崿F(xiàn)良好的任務(wù)，它應(yīng)該達到實現(xiàn)的功能。 2.1.1 切管 方案的擬定 根據(jù)傳統(tǒng)切割金屬管的方法和改進方法現(xiàn)擬定以下幾種方案： 方案一： 使用車床， 通過切斷刀的進給運動來切斷金屬管； 其 工作 原理圖如圖 2.1 所示： 圖 2.1 車床 切斷刀切斷金屬管 原理 圖 方案二： 使用砂輪切割機， 通過砂輪 片 的高速旋轉(zhuǎn)來 切 斷金屬管； 其 工作 原理圖如圖 2.2 所示： 圖 2.2 砂輪切割金屬管 原理 圖 無錫太湖學院學士學位論文 4 方案三： 使用切管機， 通過棍筒旋轉(zhuǎn)碾壓的方法來 切 斷金屬管； 其 工作 原理圖如下： 圖 2.3 棍 筒旋轉(zhuǎn)碾壓割斷金屬管 原理 圖 2.1.2 切管 方案的比較 方案一 程序需要切斷的金屬管的機器上，只占用一個共同的工具，同時夾緊需要一定的時間，則處理效率不高，夾緊過程中很容易變形，該金屬管的夾緊。低生產(chǎn)率和容易順壞管，但可用于直接輸送機的送料。 方案二輪需要同時通過搖臂旋轉(zhuǎn)飼料切割金屬管，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，生產(chǎn)效率高，而且切割時砂輪磨損大，容易損 壞。因此，這種解決方案是只適用于小批量的間歇生產(chǎn)，大規(guī)模生產(chǎn)不能滿足。 方案三的金屬管，同時旋轉(zhuǎn)圓盤刀片不斷地向下移動，為了達到目的切割管道，機器結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，能滿足大量切管的目的。其結(jié)構(gòu)簡單，也不需要加強，以方便自動處理管。 2.2 切管 方案的確定 基于以上的分析和比較，生產(chǎn)的實際需求和設(shè)計要求，設(shè)計選擇方案三的設(shè)計。 切割原理是由一電動機的輸入運動和力，通過減速齒輪機構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)滾筒棒，用棒之間的缸和管道，管旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的切削工具的主運動，并通過刀片的摩擦切割機制進給運動，達到切割金屬管。 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 5 3 自 動 切管機 傳動裝置 的 設(shè)計 3.1 傳動裝置的分析 發(fā)送裝置 是 運動和功率之間的數(shù)據(jù)傳輸遠程兼實現(xiàn)其他效果的移動設(shè)備，其功能如下： 如圖 1所示，能量分布 ； 2，速度的變化 ； 3，運動形式的改變。 該驅(qū)動裝置是機器的主要組成部分。 。 3.1.1 棍筒 傳動裝置方案的 初步 擬定 根據(jù)設(shè)計要求現(xiàn)擬定以下幾種傳動方案： 方案 一 ：渦輪蝸桿 -圓柱齒輪傳動，其示意圖如圖 3.1所示： 圖 3.1 渦輪蝸桿 -圓柱齒輪傳動 方案 二 ：二級圓柱齒輪傳動，其示意圖如圖 3.2所示： 圖 3.2 二級圓柱齒輪傳動 無錫太湖學院學士學位論文 6 方案三：圓錐齒輪 -圓柱 齒輪傳動，其示意圖如圖 3.3所示： 圖 3.3 圓錐齒輪 -圓柱齒輪傳動 3.1.2 各 傳動裝置方案的比較 方案一：該蠕蟲 - 圓柱齒輪，其結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，傳動平穩(wěn)，噪音低，但在長期連續(xù)運行的條件下，由于效率低蝸輪，功率損耗，適用于負載較小，間歇工作的情況下，往往需要更昂貴的耐磨材料，具有良好的耐磨性和良好的潤滑裝置，因而成本較高。 方案二：采用兩個圓柱齒輪傳動，其承載能力和調(diào)速范圍大，傳動比恒定，可靠，效率高，壽命長。但其制造和安裝精度高，吵鬧，和更高的成本，而設(shè)計寬度尺寸較大。 方案三：使用錐齒輪 - 圓柱齒輪傳動，其承載能力和調(diào)速范圍大，傳動比恒定，可靠，效率高，壽命長。同時設(shè)計寬度更小的尺寸也是適合于長期連續(xù)運行。但是，其處理成本也較高。 3.2 棍筒 傳動裝置方案的確定 工作機，以滿足性能要求的傳輸方案，傳動機構(gòu)可以是不同的類型，在不同的組合和排列順序的組合物。合理的解決方案，應(yīng)確保運行可靠，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，易加工，成本低，傳動效率高，使用維修設(shè)施。當使用計劃往往是難以滿足這些要求，因此，確保重點的要求。 上述比較分析傳輸方案的基礎(chǔ)上，考慮合理的傳輸方案，所以這種設(shè)計選擇方案三，用于傳輸?shù)囊?求。 是通過滑輪由電機帶動，然后通過錐齒輪的錐齒輪和惰輪驅(qū)動桿管進行傳輸，從而達到切割金屬管的目的。 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 7 4 切管機 傳動裝置的計算 4.1 電動機的選擇 選擇電機，您必須了解電機，每個電機的出廠銘牌，標用電機的主要技術(shù)參數(shù)。因此，合理選擇電動機，電動機將比較這些特點，在設(shè)計中應(yīng)選擇電機類型，結(jié)構(gòu)，動力和速度，并在目錄中找到它的類型和大小。 4.1.1 電動機的類型和結(jié)構(gòu) 分析 電動機交流電動機和直流電動機兩種。由于直流電動機需要直流電源的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較高，維護相對不便，因此不應(yīng)該使用沒有特殊的要 求。 一般工業(yè)用三相交流電源，所以沒有特殊的要求，通常選擇三相交流電機。三相交流異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠，價格便宜，維修方便等，因此被廣泛使用。交流電機的異步和同步電機的類別。異步電動機鼠籠傷口兩個，其中一個普通的鼠籠式感應(yīng)電機應(yīng)用最。設(shè)計荷載的變化，由于其規(guī)模較小，所以使用三相籠型異步電動機，封閉結(jié)構(gòu)，電壓為 380V，因為有時需要快速停止，頻繁啟動，所以使用 YEJ系列。 4.1.2 選擇 切管機 電動機的功率 工作所需 的 電動機功率： wdaPP kW 計算公式 ： wP 工作機工作所需的電源，是指主動側(cè)桿管工作機所需要的功率， kW； a 電機工作機的主動側(cè)桿缸效率 。 工作機所需工作功率 wP ，由機器 的 工作阻力和 機器的 運動參數(shù)（ 如： 線速度 、 轉(zhuǎn)速 和角速度）計算求得。 在本設(shè)計中，設(shè)計任務(wù)給定的管道切割機的工作參數(shù)，切削力 ： F=3500N，棍筒轉(zhuǎn)速：n=70r/min，切管尺寸范圍： 50 60mm?，F(xiàn)初步選取 棍筒 直徑為 D滾 =80mm，兩 棍筒 中心距 a=100mm，刀片直徑為 D刀 =80mm進行計算。 根據(jù)公式： 34 2 1 01 0 0 0 6 0 1 0 0 0 6 1 0w n D FF v n r FP 滾 其中： F 切割刀片工作機的工作阻力 ， N； v 工作機刀片的速度 ， m/s； n 棍筒 的轉(zhuǎn)速， r/min； r 工作機 棍筒 的半徑， mm； D滾 工作機 棍筒 的直徑， mm。 傳動裝置的總效率 a 表示 組成傳動 的 各 個 裝置部分運動副效率之乘積，即 1 2 3= . . . . .a n 其中： 1 、 2 、 3 . n 分別為每一傳動副（帶、齒輪）、每對軸承的效率。 無錫太湖學院學士學位論文 8 傳動副的效率數(shù)值可按附錄一選取 。 查附錄一，取帶傳動效率 1 0.96 ，滾動軸承傳動效率 2 0.98 ，開式圓柱齒輪傳動效率 3 0.95 ，圓錐 齒輪傳動效率 4 0.95 。 故總效率 42 421 2 3 4 0 . 9 8 0 . 9 5 0 . 9 5 = 0 . 7 5 80 . 9 6a 76 1 0wad apn D FP 滾 將以上數(shù)值代入公式，得： 77 1 . 3 60 . 7 5 87 0 8 0 3 5 0 06 1 0 6 1 0d a kWn D FP 滾 4.1.3 確定 切管機 電動機的轉(zhuǎn)速 棍筒的工作轉(zhuǎn)速為 n=70r/min； 按附錄一推薦的傳動比合理范圍，取 V帶傳動的傳動比 1 2 4i ，二級圓錐 圓柱齒輪減速器傳動比 2 5 16i ，則總傳動比合理范圍為 10 64ai ，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為 ： 1 0 6 4 ) 7 0 7 0 0 4 4 8 0 / m i n(da rnni 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750r/min， 1000r/min， 1500r/min和 3000r/min。 據(jù)的力量和速度，有三個附錄 II適用電機型號，所以有 4個齒輪傳動比的方案，如表4-1中所示 。 表 4-1 傳動比方案 方案 電動機型號 額定功率 KW 電動機轉(zhuǎn)速 v(r/min) 傳動裝置的傳動比 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 總 傳動比 V 帶傳動比 減速器 1 YEJ90S-2 1.5 3000 2840 40.57 3.5 11.59 2 YEJ90L-4 1.5 1500 1400 20 2.9 6.9 3 YEJ100L-6 1.5 1000 940 13.43 2.6 5.16 考慮到電機和傳動裝置的尺寸，重量，價格，和皮帶傳動，齒輪減速比，同時考慮到錐齒輪的大小，所以選擇方案三。因此，所選的電機模型 YEJ100L-6，其主要性能如表 4-1所示 。 表 4-2 YEJ100L-6 的主要性能 型號 額定功率 kW 滿 載 時 啟 動 電 流額 定 電 流 啟 動 轉(zhuǎn) 矩額 定 轉(zhuǎn) 矩 最 大 轉(zhuǎn) 矩額 定 轉(zhuǎn) 矩 轉(zhuǎn)速r/min 電流 A 效率 % 功率因素 YEJ100L-6 1.5 940 4.0 77.5 0.74 6.0 2.0 2.0 主要外形和安裝尺寸如表 4-2 所示 。 4.2 計算總傳動比及分配各級的傳動比 1、總傳動比 ai n 電 /n 940/70 13.43； 2、分配各級傳動比 ： 根據(jù)附錄一，合理的 V 帶輪傳動比為 24，二級圓錐 圓柱齒輪傳動比為 56，故取自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 9 V 帶輪傳動比為 2.64，則二級圓錐 圓柱齒輪傳動比為 u 齒輪 =ia/i=13.43/2.64=5.09(符合 )。 對于圓錐 圓柱齒輪減速器，可取圓錐齒輪傳動比為 i1=0.25i，并盡量使 i13，最大允許到 4，以使圓錐齒 輪直徑最小。但同時考慮到圓柱齒輪的尺寸，綜合考慮兩種因素，決定取 i1=3.9，則 i2 總 =5.09/3.9=1.3，現(xiàn)擬定 i2=3， i3=1/2.3。 表 4-3 YEJ100L-6 的外形和安裝尺寸 中心高 H 外形尺寸 底角安裝 尺寸 地腳螺栓孔直徑 軸伸尺寸 裝鍵部位尺寸 ( / 2 )L A C A D H D AB K DE FG 100 405282.5245 160140 12 2860 824 4.3 運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 4.3.1 各軸轉(zhuǎn)速 計算 軸 1 0 940 3 5 6 / m i n2 . 6 4m rnn i 軸 12 1 356 9 1 . 3 / m i n3 . 9 rnn i 惰輪 2239 1 . 3 3 0 . 4 / m i n3 rnn i 棍筒 3343 0 . 4 7 0 / m i n1 / 2 . 3 rnn i 4.3.2 各軸輸入功率 計算 軸 011 1 . 3 6 0 . 9 6 1 . 3d kWPP 軸 2 1 1 2 1 . 3 0 . 9 8 0 . 9 5 1 . 2 1kWPP 惰輪 的 軸 3 2 2 3 1 . 2 1 0 . 9 8 0 . 9 5 1 . 1 5kWPP 棍筒 的 軸 4 3 3 4 1 . 1 5 0 . 9 8 0 . 9 5 1 . 0 7kWPP 4.3.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 計算 電動機 需要的 軸輸出轉(zhuǎn)矩 ： 1 . 3 69 5 5 0 9 5 5 0 1 3 . 8 2940ddmNmPT n 軸 1 0 0 1 1 3 . 8 2 2 . 6 4 0 . 9 6 3 5 . 0 1d NmT T i 軸 2 1 1 1 2 3 5 . 0 1 3 . 9 0 . 9 8 0 . 9 5 1 2 7 . 1 5 mNT T i 無錫太湖學院學士學位論文 10 惰輪軸 為 3 2 2 2 3 1 2 7 . 1 5 3 0 . 9 8 0 . 9 5 3 5 5 . 1 3mNT T i 棍筒軸 為 3 4 3 3 4 3 5 5 . 1 3 1 / 2 . 3 0 . 9 8 0 . 9 5 1 4 3 . 7 5 mNT T i 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 11 5 切管機 傳動零件的設(shè)計計算 5.1 V帶輪傳動的設(shè)計計算 1、 確定計算功率 需要為 ： 初 步擬 定該切管機工作壽命 是 10年，兩班制 的 工作 制度 。 根據(jù) 參考文獻 1表 8-7可 查得， 其 工作情況系數(shù) 1.3Ak ， 1 . 3 1 . 5 1 . 9 5c a A kWP k P 2、 選擇 V帶： 根據(jù) caP 、 n ，查參考文獻 1圖 8-11 選用 A型 V帶 。 確 固定皮帶輪速度參考直徑和驗證： 從參考文獻 1表 8-6和 8-8，以基準的馬達皮帶輪直徑 1 106d mmd 11 1 0 6 9 4 0 5 . 2 26 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 /d ndv m s 5 2 5/m s v m s 帶速合適 。 3、 計算大輪的基準直徑： 12 1 122 7 9 . 8d d d mmnd i d dn 根據(jù)文獻 1表 8-8，圓潤。 4，確定 V形皮帶的中心距為基準長度 ： 根據(jù) 01 2 1 20 . 7 2( ) ( )d d d dd d a d d 初定中心距 0 450mma 00210 1 224()2 ( )2ddd d daddL a d d 0215234 4 5 0( 2 8 0 1 0 6 )2 4 5 0 ( 1 0 6 2 8 0 )2d mmL 從參考文獻 1表 8-2與參考長度選舉 。 5，計算實際中心距離： ： 00 4 8 8 . 42dd mmLLaa 6、 電機滑輪包角 ： 1 211 8 0 1 5 9 . 6 1 2 05 7 . 3()ddadd 7、 計算帶的根數(shù)： 根據(jù) 1 106d mmd ， 1 9 4 0 / m i nrn 無錫太湖學院學士學位論文 12 利用插值法，查參考文獻 1表 8-4a得 0 0 .9 9kWP 根據(jù) 1 9 4 0 / m i nrn ， 2.64i 查參考文獻 1表 8-4b得 0 0 .1 1 kWP 利用插值法， 根據(jù) 文獻 1表 8-5得 0 .9 4 8k 使用 考文獻 1表 8-2得 0.99lk 00( ) 1 . 0 3r l kWP P P k k 1 . 9 51 . 0 3 1 . 8 9caPrzP 故取 2z 根 。 8、 計算 V帶的初拉力的最小值： 從 參 考文獻 1表 8-3可以查 得 A型 V帶長度 是質(zhì)量 0 .1 0 /q kg m 0 m i n2( 2 . 5 )500 cakP qvk z vF 0 m i n 2( 2 . 5 0 . 9 4 8 ) 1 . 9 55 0 0 0 . 1 5 . 2 20 . 9 4 8 2 5 . 2 2F 0 m i n 1 5 5 . 6 NF 9、 計算壓軸力： 10 m i n221 5 9 . 62 2 1 5 5 . 6 s i n 6 1 2 . 62 s i n =p NzFF 。 10、 V帶輪的尺寸計算： 1) 電動機帶輪 需要的 尺寸 的 計算 ： 從 上面計算 可以聽 知， 電動機帶輪 為 A型，其直徑為 1 106d mmd 查表，得 ： bd=11.0， hamin=2.75， hfmin=8.7， e=150.3， fmin=9， =34 輪轂寬度 B=(z-1)e+2f(2-1)15+2933mm，取 B=35mm 輪轂外徑 da=dd+2ha=106+22.75=111.5mm 輪轂孔徑 由電動機輸出軸尺寸決定，由表 4-3，得 d孔 =28mm，鍵槽寬 b=8mm。 2) 減速器機帶輪 的尺寸計算 ： 由上面計算可知， 減速器機帶輪 為 A型，其直徑為 2 280d mmd 查參考文獻 1表 8-10，得 ： bd=11.0， hamin=2.75， hfmin=8.7， e=150.3， fmin=9， =38 輪轂寬度 B=(z-1)e+2f(2-1)15+2933mm，取 B=35mm 輪轂外徑 da=dd+2ha=280+22.75=285.5mm 3) 結(jié)構(gòu)選擇 ： 電動機帶輪 ： 2.5 dddd1300mm 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 13 采用腹板式結(jié)構(gòu)。 減速器 機帶輪 ： dd2300mm，且 D1-d1100mm 采用孔板式結(jié)構(gòu)。 5.2 圓錐齒輪傳動的設(shè)計計算 1、 選擇齒輪類型，精度等級，材料和牙齒 ； 從參考文獻 1表 10-8理查德，通用減速機的精度水平是 68，減速機的精度等級為 7。 從參考文獻 1表 10-1選擇小齒輪材料 40Cr鋼（淬火），硬度 280HBS，大齒輪材料為45鋼（淬火和回火），硬度 240HBS。 選小齒輪齒數(shù) z1 =21,大齒輪齒數(shù) z2 =i 齒 z1 =3.921= 81.9，取 z2 =82。 則齒數(shù)比為 21/ 8 2 / 2 1 3 . 9 0 5u z z 。 2、 齒面接觸強度設(shè)計 ； 試選載荷系數(shù) Kt=1.3 取齒寬系數(shù) 0.33R 由參考文獻 1表 10-6查的材料的彈性影響系數(shù) 1 / 21 8 9 .8E M p aZ 從文獻 1圖 10-21d的齒的表面硬度的小齒輪接觸疲勞強度極限調(diào)查 m i n 1 600H M P a ， 大齒輪的接觸 面的 疲勞強度極限 m i n 2 550H M P a 由參考文獻 1式 10-13可得 應(yīng)力 的 循環(huán)次數(shù) 為： 1160 hN n jL =603561(2810365)=1.247109 912 1 . 2 4 7 1 03 . 9 0 5NN u =3.194108 由參考文獻 1圖 10-19取接觸 面的 疲勞壽命系數(shù) 為： k HN1=0.92， k HN2=0.95 可計算 失效概率 是 1%，安全系數(shù) S=1 H 1=1 lim1HNK s =0.92600=552Mpa H 2=2 lim 2HNK s =0.95550=522.5MPa 試計算小齒輪 的 分度圓直徑 d1t 根據(jù) 12332322112 . 9 2 ( ) ( 1 0 . 5 )1 8 9 . 8 1 . 3 3 5 . 0 1 1 02 . 9 2 ( )5 2 2 . 5 0 . 3 3 ( 1 0 . 5 0 . 3 3 ) 3 . 9 0 5E tH RRKTZddttu =51.80mm 11 45 1 . 8 3 5 6 0 . 9 7 /6 0 1 0 0 0 6 1 0tdnv m s 模數(shù) m t=d1t/z1=51.80/21=2.47 計算 其 載荷系數(shù) ： 無錫太湖學院學士學位論文 14 根據(jù) 0.97 /v m s ， 7級精度，由參考文獻 1圖 10-8查的動載系數(shù) k v=1.05， 查參考文獻 1表 10-3，得齒間載荷分配系數(shù) 1HFKK 由參考文獻 1表 10-2查得使用系數(shù) 1AK 由參考文獻 1表 10-9查得 1H beK 1 . 5 1 . 5H F H b eK K K 故載荷系數(shù) 1 1 . 0 5 1 1 . 5 1 . 5 7 5A V H HK K K K K 按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓 的 直徑 為： 331 1 1 . 5 7 55 1 . 8 0 5 5 . 2 21 . 3t tKd d m mK 計算模數(shù) m =d1/z1=55.22/21=2.63mm。 3、 齒根彎曲強度 的 設(shè)計 由參考文獻 1圖 10-20c查得小齒輪彎曲疲勞強度 的 極限 值 1 500FE M P a ，大齒輪的彎曲疲勞強度極限 2 380FE M P a 由參考文獻 1圖 10-18取彎曲疲 的 勞壽命系數(shù) k FN1=0.85， k FN2=0.88 取 其設(shè)計 彎曲疲勞安全系數(shù) 為 S=1.4 F 1=11FN FEK s =0.85500/1.4=303.57Mpa F 2=22FN FEK s =0.88380/1.4=238.86Mpa 1 1 . 0 5 1 1 . 5 1 . 5 7 5A V F FK K K K K 節(jié)圓錐角 ： 1 a r c t a n ( 1 / ) 1 4 . 3 6u 219 0 7 5 . 6 4 當量齒數(shù) ： 11 1 2 1 . 6 7 7c o sv zz 222 3 3 0 . 6 3c o sv zz 根據(jù) 參考文獻 1表 10-5用插值法 可以 查得 Y Fa1=2.73， Y Sa1=1.57 Y Fa2=2.06， Y Sa2=1.97 1112222 . 7 3 1 . 5 7 0 . 0 1 4 1 2 3 0 3 . 5 72 . 0 6 1 . 9 7 0 . 0 1 6 9 8 2 3 8 . 8 6F a S aFF a S aFYYYY 可得 13 22133 22224( 1 0 . 5 ) 14 1 . 5 7 5 3 5 . 0 1 1 0 0 . 0 1 6 9 80 . 3 3 ( 1 0 . 5 0 . 3 3 ) 2 1 3 . 9 0 5 1F a S aFRRK T Y YmZum =2.09mm 另外考慮 到小圓錐齒輪的尺寸不宜太小，因此取 m =3mm。 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 15 4、 幾何計算 ： 錐距離計算 ： R= 21 211 ( )2mz zz=126.98mm 節(jié)圓直徑 ： d1 = mz1 = 63 mm d2 = mz2 = 246 mm 平均節(jié)圓直徑 ： d m1 = d1(1-0.5 R ) = 52.6mm d m 2 = d2 (1-0.5 R ) = 205.4mm 齒寬 ： B= R R=0.33126.98=41.9mm 齒頂圓直徑 ： da1=m(z1+2cos1)=68.8mm da2=m(z2+2cos2)=247.49mm 齒根圓直徑 ： df1=m(z1-2.4cos1)=56.02mm df2=m(z2-2.4cos2)=244.21mm 5、 受力分析 如圖 5.1所示： 圖 5.1 錐齒輪受力 分析示意圖 Ft1=-Ft2=2T1/dm1=235.01/52.6=1.33kN Fa1=-Fr2= Ft tansin1 =1.33tan20 sin14.36 =0.12kN Fr1=-Fa2= Ft tancos1 =1.33tan20 cos14.36 =0.469kN 6、 結(jié)構(gòu)設(shè)計 ： 小 圓錐 減速器 齒輪： 齒根圓到鍵槽底部的 距離 e1.6mt時， 齒輪與軸形成為一體 。 初步估計 e1.6mt， 所以 把 齒輪和軸 做在一起 。 大圓錐齒輪： 160mmda2= 247.49mm500mm 采用腹板式結(jié)構(gòu)的齒輪。 其腹板寬度 C(34)m=912mm， 又 常用齒輪的 C值不應(yīng)小于 10mm， 故取 C=12mm。 錐齒輪的邊緣上的腹板 D0da-(1014)m=205.79217.39，現(xiàn)取 D0=210mm； 圓錐齒輪腹板下緣 D31.7 D4； (D4為軸徑 ) 無錫太湖學院學士學位論文 16 圓錐齒輪輪轂寬度 l(11.2)D4； 圓錐齒輪腹板孔中心圓 D1 ( D0+D3)/2； 圓錐齒輪腹板孔徑 D2(0.250.35)( D0-D3)。 5.3 圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 1、 選擇齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) ： 由參考文獻 1表 10-8查得，通用減速器精度等級為 6 8，取減速器精度等級為 7。 由參考文獻 1表 10-1選擇小齒輪材料為 QT600-2，硬度為 300HBS，大齒輪材料為QT600-2，硬度為 300HBS。 選小齒輪齒數(shù) z1 =17，大齒輪齒數(shù) z2 =i 齒 z1 =1.317=22.1，取 z2 =22。 則齒數(shù)比為 21/ 2 2 / 1 7 1 . 2 9 4u z z 。 2、 齒面接觸強度設(shè)計 ： 試選載荷系數(shù) Kt=1.1 取齒寬系數(shù) 1d 由參考文獻 1表 10-6查的材料的彈性影響系數(shù) 1 / 21 4 3 .7E M p aZ 由參考文獻 1圖 10-21(a)按齒面硬度查的小齒輪接觸疲勞強度 的 極限m i n 1 700H M P a ，大齒輪的接觸疲勞強度極限 m i n 2 700H M P a 由參考文獻 1式 10-13計算 其 應(yīng)力循環(huán) 的 次數(shù) 1160 hN n jL =6091.31(2810365)=3.199108 812 3 . 1 9 9 1 01 . 2 9 4NN u =2.472108 由參考文獻 1圖 10-19取接觸疲勞壽命 的 系數(shù) k HN1=0.96， k HN2=0.98 取 其 失效 的 概率為 1%，安全系數(shù) S=1 H 1=1 lim1HNK s =0.96700=672Mpa H 2=2 lim 2HNK s =0.98700=686MPa 試計算小齒輪分度圓直徑 d1t 根據(jù) ： 1 233 231112 . 3 2 ( )1 . 1 1 2 7 . 1 5 1 0 1 . 2 9 4 1 1 4 3 . 72 . 3 2 ( )1 1 . 2 9 4 6 7 2EtdHKT uZdudtt =51.96mm 11 46 2 . 9 6 9 1 . 3 0 . 3 0 /6 0 1 0 0 0 6 1 0tdnv m s 模數(shù) ： m t=d1t/z1=51.96/17=3.06mm 齒高 ： h=2.25mt=2.253.06=6.87mm b/h=51.96/6.87=7.57 計算 其 載荷系數(shù) 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 17 根據(jù) 0.30 /v m s ， 7級精度，由參考文獻 1圖 10-8查的動 載荷 系數(shù) k v=1.03， 查參考文獻 1表 10-3，得齒間載荷分配系數(shù) 1HFKK 由參考文獻 1表 10-2查得使用系數(shù) 1AK 由參考文獻 1表 10-4用插值法查得 7級精 度、小齒輪為非對稱布置時 1.425HK 由 b/h=7.57， 1.425HK 查參考文獻 1圖 10-13得 1.30FK 故載荷系數(shù) 1 1 . 0 3 1 1 . 3 0 1 . 3 3 9A V H HK K K K K 按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 331 1 1 . 3 3 95 1 . 9 6 5 5 . 4 81 . 1t tKd d m mK 計算模數(shù) m =d1/z1=55.48/17=3.26mm 3、 齒根彎曲強度設(shè)計 由參考文獻 1圖 10-20(a)查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 1 480FE M P a ，大齒輪的彎曲疲勞強度極限 2 480FE M P a 。 由參考文獻 1圖 10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) k FN1=0.87， k FN2=0.89 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 F 1=11FN FEK s =0.87480/1.4=298.29Mpa F 2=22FN FEK s =0.89480/1.4=305.14Mpa 1 1 . 0 5 1 1 . 3 1 . 3 3 9A V F FK K K K K 由參考文獻 1表 10-5查得 Y Fa1=2.97， Y Sa1=1.52 Y Fa2=2.72， Y Sa2=1.57 1112222 . 9 7 1 . 5 2 0 . 0 1 5 1 3 2 9 8 . 2 92 . 7 2 1 . 5 7 0 . 0 1 3 9 9 3 0 5 . 1 4F a S aFF a S aFYYYY 根據(jù) 13 2133222 1 . 3 3 9 1 2 7 . 1 5 1 0 0 . 0 1 5 1 31 1 7F a S aFdK T Y YmZm =2.61mm 考慮到小圓錐齒輪的尺寸不宜太小，因此取 m =2.75mm 則小齒輪齒數(shù)為 z1=d1/m=55.48/2.7520 大齒輪齒數(shù)為 z2=1.29420=25.88，取 z2=26 4、 幾何尺寸計算 分度圓直徑 d1 = mz1 = 55 mm d2 = mz2 = 71.5 mm 無錫太湖學院學士學位論文 18 齒寬 B= d d1=155=55mm 中心距 a=( d1+ d2)/2=63.25mm 5、 結(jié)構(gòu)設(shè)計 齒頂圓直徑 da1160mm 采用實心結(jié)構(gòu)的齒輪 。 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 19 6 自動 切管機 軸的設(shè)計計算 6.1 主動 軸設(shè)計計算 1、 按扭矩強度條件計算 由于 小圓錐齒輪采用 40Cr并調(diào)質(zhì)處理 ，故取軸材料為 40Cr，采用調(diào)至處理，硬度為241HBS286HBS。 根據(jù)30 PdAn 由參考文獻 1表 15-3查的 A0=126103，取 A0=110 3 1 . 31 1 0 1 6 . 9 4356d m m 100d mm ，有一軸鍵 軸徑增大 5%7% 綜合考慮并圓整，取 d=18mm 主動軸設(shè)計草圖如圖 6.1所示 圖 6.1 主動軸設(shè)計圖 根據(jù)布局軸顯示： 從第一部分的最小直徑 d1=20mm時，根據(jù)的輪轂 L=（ 1.5 2） =30 40毫米，使用 L= B=35毫米，取 L1=32毫米 ； 從有權(quán)采取第二直徑 d2=25mm時，可根據(jù)軸承端蓋的裝配和拆卸，以及機柜厚度要求，軸承端蓋 的左端和滑輪表面的距離為 30mm，長度 L2=第二左 40毫米的 從有權(quán)采取第三直徑 D3 =30mm時，手動選擇 30,206根據(jù)軸承的類型軸承， B =16毫米，取 L3=14毫米 從圓錐滾子定位軸肩的第四段，軸的直徑應(yīng)不小于或等于安裝噠 =36毫米，為便于拆卸，并小于它的最大直徑為 46mm的內(nèi)直徑，所以他們選擇 = d4上 36毫米， L4=40毫米 根據(jù)軸承從左邊對稱第五段直徑 D5=30MM的原則，再考慮齒輪定位套筒長度 L0=10mm時， L5=24毫米 2，根據(jù)計算的彎曲和扭轉(zhuǎn)強度條件合成 （ A）軸計算簡圖（即力學模型 ），如圖 6.2所示 ； 無錫太湖學院學士學位論文 20 圖 6.2 主動軸力學模型 121 0 . 1 2 6 3 3 . 7 824 5 . 5 9 9 . 5 1 6 2 . 5 0aN V a N VN V N VPPrM N mF M F FF F F F 121 0 . 1 2 6 3 3 . 7 824 5 . 5 3 . 7 8 9 9 . 5 0 . 6 1 2 6 1 6 2 . 5 00 . 6 1 2 6 0 . 4 6 9aN V N VN V N VM N mFF 解得： 121 .5 81 .7 2 NVNVF kNF kN 124 5 . 5 9 9 . 5 0N H N HN H N H tFFF F F 123 5 8 9 01 . 3 3N H N HN H N HFF 解得： 122 .4 51 .1 2 NHNHF kNF kN 1NV aFF 解得： 1 0 .1 2NVF kN (2) 做出彎矩圖如圖 6.3 所示 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 21 圖 6.3 主動軸 彎矩圖 (3) 校核軸的強度 由彎矩圖所示： 左部分第五段是危險的，所以要檢查。 軸脈動周期，所以他們選擇 查參考文獻 1表 15-1太多， 1 7 0 M p a 根據(jù) 22()ca MTW 得 ： 其中 W= d3/32 11 9 . 4 8 ca M p a 所以軸的尺寸是安全的 。 無錫太湖學院學士學位論文 22 6.2 錐齒輪輸出軸設(shè)計計算 1、 按扭矩強度條件計算 ： 由于碳鋼制造軸較廣泛，取材料為 45鋼，采用調(diào)至處理，硬度為 217HBS255HBS。 根據(jù)30 PdAn 由參考文獻 1表 15-3查的 A0=126103，取 A0=110 3 1 . 2 11 1 0 2 6 . 0 39 1 . 3d m m 100d mm ，有一軸鍵 軸徑增大 5%7% 綜合考慮并圓整，取 d=28mm。 主動軸設(shè)計 草圖如圖 6.4 所示 圖 6.4 錐齒輪輸出軸設(shè)計圖 根據(jù)布局軸顯示： 從第一段的最小直徑 d1 = 28 毫米，根據(jù)圓柱齒輪的寬度 B = 55 毫米， L1 = 52 毫米。 右起第二直徑 d2 = 34 毫米，根據(jù)軸承端蓋組裝和拆卸，以及箱體厚度要求，采取的內(nèi)軸承蓋的端部和左端面的距離為 35mm的圓柱齒輪，右起第二個長度 L2 =40 毫米。 從有權(quán)采取 D3 =第三直徑為 40mm，手動選擇 30,208 根據(jù)軸承的類型軸承， B = 18 毫米， L3 = 15MM 圓錐滾子定位軸肩的第 四段，軸的直徑應(yīng)不小于或等于安裝噠 =47 毫米，為便于拆卸，并小于它的最大直徑為 60mm的內(nèi)直徑，并考慮到對稱情況，所以采取 D4 =48 毫米，采取 L4 =92.5 毫米。 徑的第五段從右側(cè)直徑 d5 的 = 45 毫米，傘齒輪 L =（ 1 1.2） = 45 54 毫米，以 L5 = 48毫米 根據(jù)軸承對稱，第六段的原則，采取正確的直徑 D6 = 40 毫米，再考慮齒輪定位套管長度 L = 25 毫米，所以他們選擇 L6 =39.5 毫米。 2，根據(jù)條件的彎曲和扭轉(zhuǎn)強度合成計算為如下： （ A）軸計算簡圖（即力學模型），如圖 6.5 所 示 ； 圖 6.5 錐齒輪輸出軸力學模型 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 23 2 1 12221222F t 2 T / d 2 3 5 5 . 1 3 / 1 6 5 4 . 3 1 k NF r F t t a n 1.5 5 1 851 5 072N5kr a N vN v N vttF M F FF F F F r 解得： 12 1 . 3 65 . 7 9NvNvF k NF k N 21 2 211( 1 / 2 )5 5 1 8 1 2 5 5 05 7 . 6 8 7t N H rN H N H tara mF F FF F F FM F d N 解得： 12 2 . 3 30 . 5 7NHNHF k NF k N 1NV aFF 解得： 1 0 . 4 6 9NVF k N 做出彎矩圖如圖 6.6 所示 無錫太湖學院學士學位論文 24 圖 6.6 錐齒輪 輸 出 軸彎矩圖 (2) 校核軸的 強度 由彎矩圖可知： 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 25 左起第五段為危險截面，故對其進行校核。 因軸受脈動循環(huán)，故取 0.6 查參考文獻 1表 15-1 得， 1 6 0 M pa 根據(jù) 22()ca MTW 得， 15 5 . 6 3 ca M p a 所以軸的尺寸是安全的 6.3 惰 輪軸設(shè)計計算 1、 按 軸增加 5至 7 根據(jù)條件計算扭矩強度 由于碳鋼軸更寬，材料為 45 鋼，使用調(diào)整后的處理，硬度 為 217HBS255HBS。 根據(jù)30 PdAn。 由參考文獻 1表 15-3 查的 A0=126103，取 A0=110 3 1 . 1 51 1 0 3 6 . 9 33 0 . 4d m m 100d mm ，有一軸鍵 軸增加 5至 7 考慮和圓形，取 D=40 毫米。 傳動軸的設(shè)計草圖，如圖 6.5 所示 圖 6.5 惰輪軸設(shè)計圖 2、 軸的布局 從左至右第一款的最小直徑 d1=40 毫米，寬度根據(jù)惰 B =55 毫米 ，考慮到套和軸承安裝， L1=115 毫米。 左起第二直徑 D2 =50 毫米，根據(jù)軸承間距為 120mm，第二從右邊的長度 L2=105。 從左至右采取第三直徑 D3 =40 毫米，根據(jù)軸承的類型軸承 6008 手動選擇， B =15 毫米，取 L3=13 毫米。 惰僅由轉(zhuǎn)矩的效果，沒有彎矩 M=0 從左側(cè)的第一款，險段進行檢查。 軸脈動周期，所以他們選擇 查參考文獻 1表 15-1， 無錫太湖學院學士學位論文 26 1 6 0 M pa 根據(jù) 22()ca MTW 得， 13 3 . 2 9 ca M p a 所以軸的尺寸是安全的 。 6.4 棍筒 軸設(shè)計計算 1、 按扭矩強度條件計算 由于碳鋼制造軸較廣泛，取材料為 45 鋼，采用調(diào)至處理，硬度為 217HBS255HBS。 根據(jù)30 PdAn 由參考文獻 1表 15-3 查的 A0=126103，取 A0=110 3 1 . 0 71 1 0 2 7 . 2 9 970d m m 100d mm ，有一軸鍵 軸徑增大 5%7% 綜合考慮并圓整，取 d=30mm 主動軸設(shè)計草圖如圖 6.6 所示 圖 6.6 棍筒軸設(shè)計圖 2、 根 布局顯示了軸 從第一款的直徑取 D1=30MM 的，根據(jù)一個大型圓柱齒輪的寬度 B =42 毫米，考慮到安裝套管，取 L =40 毫米的。 從左至右第一款最小直徑 d2= 35 毫米，手動選擇根據(jù)軸承的類型軸承 207， B=18MM，服用左旋 = 16MM。 從左側(cè)的第一款，險段進行檢查。 軸脈動周期，所以他們選擇 0.6 查參考文獻 1表 15-1 得， 1 6 0 M pa 根據(jù) 22()ca MTW 得， 15 5 . 2 ca M p a 所以軸的尺寸是安全的 。 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 27 7 鍵聯(lián)接的選擇及計算 7.1 電機 與 電動機帶輪 聯(lián)接采用平鍵連接 1、 選擇鍵連接的類型和尺寸 電機 軸徑 d1=28mm， L1=60mm 查參考文獻 1表 6-1 得， 選用 A 型平鍵 845 GB/T 1096-2003 2、 校核鍵連接的強度 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由參考文獻 1表 6-2 查得許用擠壓應(yīng) p=100120Mpa，取其平均值， wP =110Mpa，鍵的工作長度 l=L-b=37mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=3.5mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=13.82Nm 根據(jù) 32 1 0pTkld 得， p 7.63Mpa a (合適 )。 7.2 主動軸 與 減速器機帶輪 聯(lián)接采用平鍵連接 1、 選擇鍵連接的類型和尺寸 ： 軸徑 d1=20mm， L1=32mm 查參考文獻 1表 6-1 得， 選用 A 型平鍵 622 GB/T 1096-2003。 2、 校核鍵連接的強度 ： 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由參考文獻 1表 6-2查得許用擠壓應(yīng)力 p=100120Mpa，取其平均值， p=110Mpa，鍵 的工作長度 l=L-b=16mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=3mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=31.05Nm 根據(jù) 32 1 0pTkld 得， p64.69Mpa p (合適 ) 7.3 錐齒輪 輸出軸與 小圓柱 齒輪聯(lián)接采用平鍵連接 1、 選擇鍵連接的類型和尺寸 ： 軸 徑 d1=28mm， L1=52mm 查參考文獻 1表 6-1 得， 選用 A 型平鍵 840 GB/T 1096-2003 2、檢查粘結(jié)強度的連接： 鍵，軸與齒輪材料為鋼，參考 文 獻 1表 6-2 查得許用擠壓應(yīng)力 p =100120Mpa，取其平均值， p=110Mpa，鍵的工作長度 l=L-b=32mm，鍵與 齒輪 鍵槽的接觸高度k=0.5h=3.5mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=127.15Nm 根據(jù) 32 1 0pTkld 得， 無錫太湖學院學士學位論文 28 p81.09Mpa p (合適 ) 7.4 錐齒輪 輸出軸與大 錐 齒輪聯(lián)接采用平鍵連接 1、 選擇鍵連接的類型和尺寸 軸徑 d5=45mm， L1=48mm 查參考文獻 1表 6-1 得， 選用 A 型平鍵 143 6 GB/T 1096-2003 2、 校核鍵連接的強度 鍵、軸和 齒輪 的材料都 是鋼，由參考文獻 1表 6-2 查得許用擠壓應(yīng)力 p =100120Mpa，取其平均值， p=110Mpa，鍵的工作長度 l=L-b=34mm，鍵與 齒輪 鍵槽的接觸高度k=0.5h=4.5mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=127.15Nm 根據(jù) 32 1 0pTkld 得， p36.94Mpa p (合適 ) 7.5 惰輪 軸與 惰輪 聯(lián)接采用平鍵連接 1、 選擇鍵連接的類型和尺寸 軸徑 d1=40mm， B=55mm 查參考文獻 1表 6-1 得， 選用 B 型平鍵 1245 GB/T 1096-2003 2、 校核鍵連接的強度 鍵、軸和 齒輪 的材料都是鋼，由參考文獻 1表 6-2 查得許用擠壓應(yīng)力 p=100120Mpa，取其平均值， p=110Mpa，鍵的工作長度 l=45mm，鍵與 齒輪 鍵槽的接觸高度 k=0.5h=4mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=355.13 Nm 根據(jù) n 得， p98.65Mpa p (合適 ) 7.6 棍筒 輸出軸與大 圓柱齒 輪聯(lián)接采用平鍵連接 1、 選擇鍵連接的類型和尺寸 軸徑 d2=30mm， B=55mm 選 用 A 型平鍵 845 GB/T 1096-2003 2、 校核鍵連接的強度 鍵 齒輪 、和軸的材料都是鋼，由參考文獻 1表 6-2 查得許用擠壓應(yīng)力 p=100120Mpa，取其平均值， p=110Mpa，鍵的工作長度 l=L-b=37mm，鍵與 齒輪 鍵槽的接觸高度k=0.5h=3.5mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=143.75N.m 根據(jù) ( / 2 )L A C A D H D 得， p74.01Mpa p (合適 )。 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 29 8 滾動軸承設(shè)計 8.1 主動軸 的軸承設(shè)計計算 1、 求兩軸承受的徑向載荷 ，如圖 8.1 所示： 圖 8.1 主動軸軸承受力示意圖 由受力分析可知： 122 .4 51 .1 2 NHNHF kNF kN 121 . 5 81 . 7 2 NVNVF kNF kN 0 .1 2ae kNF 則 221 1 1 2 . 9 9r r V r HF F F k N 222 2 2 2 . 0 5r r V r HF F F k N 2、 計算軸承當量動載荷 軸承預(yù)計壽命 Lh=1610365=58400 h 因軸承在工作條件下受到 Fr徑向作用和軸向力作用，查 參考文獻 2得， 30206軸承的判斷系數(shù) e=0.37，基本額定載荷 C=43.2kN，系數(shù) Y=1.6。 由參考文獻 1表 13-7得， Fd=Fr/(2Y) 對于滾子軸承 10/3 Fd1=Fr1/(2Y)=2990/(21.6)=934.4N Fd2=Fr2/(2Y)=2050/(21.6)=640.6N Fd2 Fd1+Fae 軸承 2壓緊，軸承 1放松 Fa1= Fd1 =934.4N Fa2= Fd1+ Fae =1054.4N Fa1/ Fr1=934.4/2990=0.313 e 根據(jù)參考文獻 1表 13-5得，徑向動載荷系數(shù) X1=1， X2=0.4，軸向動載荷系數(shù) Y1=0， Y2= Y=1.6 查參考文獻 1表 13-6得， 取中等沖擊或中等慣性沖擊， fp=1.5 查參考文獻 1表 13-4得， 取 ft=1 則 ： P1=fp(X1Fr1+Y1Fa1)=1.5(12990+0815.6)=4485N P2=fp(X2Fr2+Y2Fa2)=1.5(0.42050+1.61054.4)=3760.56N P1P2 無錫太湖學院學士學位論文 30 12hhLL 6 10 ()60 th fCL nP 89082h hL 58400h 故所選軸承滿足壽命要求。 8.2 輸出軸的軸承設(shè)計計算 1、 求兩軸承受的徑向載荷 ，如圖 8.2所示： 圖 8.2 錐齒輪輸出軸軸承受力示意圖 由受力分析可知： 122 .3 30 .5 7NHNHF kNF kN 121 . 3 65 . 7 9NvNvF kNF kN 0 . 4 6 9aeF kN 則 ： 221 1 1 2 . 6 9r r V r HF F F k N 222 2 2 5 . 8 2r r V r HF F F k N 2、 計算軸承當量動載荷 ： 軸承預(yù)計壽命 Lh=1610365=58400 h 因軸承在工作條件下受到 Fr徑向作用和軸向力作用，查 參考文獻 2表 12.21得， 30208軸承的判斷系數(shù) e=0.37，基本額定載荷 C=63kN，系數(shù) Y=1.6 由參考文獻 1表 13-7得， Fd=Fr/(2Y) 對于滾子軸承 10/3 Fd1=Fr1/(2Y)=2690/(21.6)=840.6N Fd2=Fr2/(2Y)=5820/(21.6)=1818.8N Fd1 Fd2+Fae 軸承 1壓緊，軸承 2放松 Fa1= Fd2+ Fae =1818.8+469=2287.8N Fa2= Fd2=1818.8N Fa1/ Fr1=2287.8/2690=0.8505 e Fa2/ Fr2=1818.8/5820=0.3125 e 根據(jù)參考文獻 1表 13-5得，徑向動載荷系數(shù) X1=1， X2=1，軸向動載荷系數(shù) Y1 =0， Y2=0 查參考文獻 1表 13-6得， 取中等沖擊或中等慣性沖擊， fp=1.5 查參考文獻 1表 13-4得， 取 ft=1 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 31 則 P1=fp(X1Fr1+Y1Fa1)=1.5(12690+02287.8)=4035N P2=fp(X2Fr2+Y2Fa2)=1.5(15820+01818.8)=8730N P1 58400 h 故所選軸承滿足壽命要求。 無錫太湖學院學士學位論文 32 9 減速機 箱體 結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、 窺視孔窺視孔蓋 可以看到在上部的驅(qū)動齒輪減速在窺視孔打開，以檢查齒面接觸模式和間隙，了解齒輪嚙合。因此，潤滑油被注射進入體內(nèi)。窺孔上的蓋，以防止污染物進入體內(nèi)和潤滑 油飛濺。 2，調(diào)整墊片 從多芯片薄軟金屬墊片，用于調(diào)整軸承的游隙。部分焊盤也調(diào)整傳動部件的軸向位置的作用。 3，放油螺塞 減速機底部有排水孔排放廢油，油脂在使用前插頭插入。 4，呼吸 檔位操作，由于摩擦生熱，從而使人體的溫度，壓力的增加，導(dǎo)致油從該間隙向外泄漏。因此，翻蓋的頂部或窺視孔安裝通氣帽，讓身體熱起來氣體逸 出自 由達到身體內(nèi)外壓力相等，提高機體縫隙的密封性能。 5，油標準 油標用來檢查油位，以確保正常量的油。 6，啟蓋螺絲 經(jīng)常涂蓋和底座結(jié)合緊密，不易分離后，與地表水聯(lián)合玻璃或密封的組合。為了便于服用蓋，法蘭蓋往往從一到兩蓋的螺釘，啟蓋，該螺釘可以從最上方的可動蓋擰開。也可以被安裝在軸承蓋蓋螺絲啟，為了消除端蓋。環(huán)軸向調(diào)節(jié)的需要，例如啟把兩個蓋螺絲，便于調(diào)節(jié)。 如圖 7所示，定位銷 為了確保精密軸承孔安裝定位銷孔的位置之前，遠遠無聊安裝后蓋子和底座采用高強度螺栓。如果車身結(jié)構(gòu)是對稱的，在銷孔的位置 不應(yīng)被對稱地布置。 8，第一環(huán)頭螺釘，吊環(huán)和掛鉤封面上第一環(huán)頭螺釘或鑄鐵環(huán)或鉤蓋處理或刪除。 如圖 9所示，密封裝置 在延伸必須安裝在軸與蓋之間的間隙的密封件，以防止漏油和污染物進入體內(nèi)。 減速箱結(jié)構(gòu)尺寸選擇，如表 9-1所示 ： 表 9-1 減速機箱體結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 符號及尺寸 名稱 符號及尺寸 機座壁厚 8 df、 d1、 d2 至外機壁距離 1 22C 機蓋壁厚 1 8 df、 d2 至凸緣邊緣距離 2 20C 機座凸緣厚度 1.5 12b 軸承旁凸臺半徑 1 20R 機蓋凸緣厚度 111 .5 1 2b 凸臺高度 h 根據(jù)低速級軸承外徑確定，以便于扳手操作為準 機座底凸緣厚度 2 2 .5 2 0b 續(xù)表 9-1 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 33 地腳螺釘直徑 16fd 外機壁至軸承座端面距離 1 50l 地腳螺釘數(shù)目 4n 齒輪端面與內(nèi)機壁距離 2 12 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 1 12d 機蓋、機座肋厚 1 7m ， 7m 機蓋與機座聯(lián)接螺栓直徑 2 10d 軸承端蓋外徑 2 125D ， 2 112D 聯(lián)接螺栓 d2 的間距 150l 軸承端蓋凸緣厚度 9t 軸承端蓋螺釘直徑 3 8d 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 2sD 窺視孔蓋螺釘直徑 4 5d 定位銷直徑 8d 無錫太湖學院學士學位論文 34 10 密封及潤滑的設(shè)計 10.1 密封 由于使用低速電動機，在室溫下，電動馬達可用于常用毛氈密封。毛氈密封圈，毛氈環(huán)與套管內(nèi)填充堵塞泄漏間隙達到密封的目的。毛氈具有天然的彈性，是松孔海綿，儲存潤滑油和擋塵。軸旋轉(zhuǎn)時，毯子和可反復(fù)刮了自己的無油自潤滑。 10.2 潤滑 1，齒輪，由于驅(qū)動構(gòu)件的圓周速度 V 12 米 /秒，使用浸油潤滑，所以身體需要 有足夠的油潤滑和冷卻。同時，為了避免沉淀物拋出攪拌油，油的頂部的底表面上的齒不小于30 50mm的距離 H。對于單級變速箱，浸油 齒全高的深度，你可以設(shè)置所需的石油量。對于單級傳動，每 1kW 的油需要 V0=0.35 0.7dm3。 2，滾動軸承，由于傳動部件的速度是不高，而且往往難以供給，所以使用潤滑脂潤滑。不僅密封簡單，容易流失，并且可以形成完全獨立的膜的滑動面。 自動切管機及送料機構(gòu)設(shè)計 35 11 自動送料機構(gòu)工作方案設(shè)計 11.1自動切管機 送料裝置的總體設(shè)計及工作原理 如圖 11.1所示，該裝置主要由步進電機、機架、 可 移動 的 氣動夾具、 PLC控制系統(tǒng) 、滾珠絲杠傳動副、固定氣動夾具等 裝置 組成。 在 管件切割前，先依靠定位板將 該 管件放 入夾具 上進行加緊 。 在 確 定 管件 固定好 后， 用 控制按鈕啟動 機器 進行 全部的切割管件工作 。切管 中，先啟 動氣動夾具將管件夾 好 ， 再由 步進電 動 機 啟動 聯(lián)軸器 使得 絲桿 進行 轉(zhuǎn)動， 達到 固定 的在 螺母上的移動夾具 的 軸向 進行的 運動。并且由控制系統(tǒng)控制步進電機 進行 轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)管的 精確 切割，誤差精度為 0.1mm。 然后，把 管件放置 在 夾具后， 由 該 切管機 自動送料裝置的工作原理如圖 11.2所示。 先用 PLC控制系統(tǒng)對夾具的夾緊、步進電機轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)和放松進行控制。 然后 自動送料裝置 的 工作過程中每 一個 環(huán)節(jié)，都要相應(yīng)的輸入、輸出信號， 最后 完成整個工作 的 過程。其中 S1表示管件 的 切割長度。 11.2主要 的 組成部分的設(shè)計計算 11.2.1驅(qū)動 裝置 的設(shè)計和計算 驅(qū)動方 法的 多樣，可選擇直線電動機驅(qū)動、用往復(fù)磁鐵驅(qū)動、電動機的機械 放 式驅(qū)動、氣動、液壓驅(qū)動等。 切管機的 自動送料裝置驅(qū)動有兩部分： 一是夾具 的 夾緊和放松運動驅(qū)動；二是管件送料軸向運動的驅(qū)動。 因為 夾具的夾緊、放松驅(qū)動 則 采用氣動方式 ， 管件軸 的 向運動需要?？慷?