金屬切管機(jī)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

I 2009 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （金屬切管機(jī)的設(shè)計(jì)） 專業(yè)名稱 ： 班 級(jí) ： 學(xué) 號(hào) ： 作 者 : 指導(dǎo)教師 : 二零零九年六月 屬切管機(jī)的設(shè)計(jì) 業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：金屬切管機(jī)的設(shè)計(jì) 、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、達(dá)到的指標(biāo)和應(yīng)做的實(shí)驗(yàn)等） 設(shè)計(jì)一用于切割 3/8 英寸 寸的金屬管的機(jī)械設(shè)備。 工作要求：運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力由電機(jī)經(jīng)皮帶傳動(dòng)、蝸輪減速器、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)傳到一對(duì)滾子，從而帶動(dòng)金屬管的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)切割時(shí)的主運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)，操縱手輪，通過(guò)螺旋傳動(dòng)，將圓盤(pán)刀片向下進(jìn)給移動(dòng)，并在不斷增加刀片對(duì)金屬管的壓力過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)金屬管的切割工作。 主要參數(shù)：滾子的轉(zhuǎn)速為 70r/機(jī)額定功率約為 滿載轉(zhuǎn)速約為 1400 r/ 、 完成后應(yīng)交的作業(yè)（包括各種說(shuō)明書(shū)、圖紙等） 1、畢業(yè)論文 1 份 2、總裝配圖 1 份 3、主要零部件圖 若干份 4、外文資料 1 份 三、 完成日期及進(jìn)度 自 2009 年 3 月 16 日起至 2009 年 6 月 14 日止 進(jìn)度安排： 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，調(diào)研、搜集資料； 工藝方案設(shè)計(jì)（工藝方案原理圖）； 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)（傳動(dòng)示意圖，總體方案圖）； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（裝配圖，零件圖）； 編寫(xiě)論文，準(zhǔn)備答辯； 畢業(yè)答辯。 四、同組設(shè)計(jì)者（若無(wú)則留空）： V 五、主要參考資料（包括書(shū)刊名稱、出版年月等） : 1、申永勝主編機(jī)械原理教程第 1 版北京：清華大學(xué)出版社， 1999 2、邱宣懷主編機(jī)械設(shè)計(jì)第 4 版北京：高等教育出版社， 1995 3、黃純穎主編機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)北京：高等教育出版社， 2000 4、何珍秀主編機(jī)械系 統(tǒng)設(shè)計(jì)哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2001 5、徐灝主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2001 6、孟憲源主編現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊(cè)北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1994 系 (教研室 )主任： （簽章） 年 月 日 學(xué)院主管領(lǐng)導(dǎo)： （簽章） 年 月 日 要 金屬 切管機(jī) 是一種 主要用于車輛，工業(yè)或建材生產(chǎn)中的下料工作 的機(jī)器 。工作對(duì)象主要為各種型號(hào)各種材料的管材。 此次的 設(shè)計(jì)主 要是針對(duì)車輛用金屬管材進(jìn)行加工的切管機(jī)，完成的工作主要是切管機(jī)中滾子，機(jī)體和減速箱部分的設(shè)計(jì)。包括傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算，其中有電動(dòng)機(jī)的選擇，傳動(dòng)方案的擬訂，各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算?？傮w結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其中有各軸尺寸的設(shè)計(jì)，各主要傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)。并且針對(duì)以上的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)的校核。最后通過(guò)得到的數(shù)據(jù)，繪制了總體裝配圖，減速機(jī)和滾子部分的裝配圖。然后又針對(duì)各主要基本件，繪制了多張零件圖 。 此次 設(shè)計(jì)所完成的產(chǎn)品主要用于車用通風(fēng)，通水管。本產(chǎn)品在生產(chǎn)中應(yīng)用可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，降低勞動(dòng)強(qiáng) 度。 關(guān)鍵詞： 切管機(jī) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 方案 設(shè)計(jì)計(jì)算 is be in of of to be is of of of It of of of of do It of of we do is to of be at of be at of of of 錄 第一章 前言 . 1 第二章 切管機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 2 動(dòng)機(jī)的選擇 . 3 動(dòng)機(jī)功率的選擇 . 3 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 . 3 動(dòng)機(jī)類型的選擇 . 3 動(dòng)方案的擬定 . 3 算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 . 4 行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 5 傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 5 桿蝸輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 8 輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 10 第三章 結(jié)構(gòu)計(jì)算 . 18 傳動(dòng)軸尺寸的計(jì)算與校核 . 18 桿軸的尺寸計(jì)算與校核 . 18 輪軸的尺寸計(jì)算 與校核 . 19 輪軸的尺寸計(jì)算與校核 . 21 第四章 繪制設(shè)計(jì)裝配圖 與零件圖 . 25 第 五章 結(jié)論 . 26 第六章 致謝 . 27 參考文獻(xiàn) . 28 1 第一章 前言 此次設(shè)計(jì)的切管機(jī)，主要用于機(jī)車車輛上所用通風(fēng)、通水管。因此，下料所要求的精度不高。車輛廠平時(shí)需要切削大量的 3/8 和 4/8 英寸的金屬管。如果用手工切斷，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品質(zhì)量差。因此，需要一臺(tái)，通用性好，耐用以及抗磨損的切管機(jī)。 切管機(jī)的主要參數(shù)為，滾珠轉(zhuǎn)速 70r/盤(pán)刀片的直徑為 80工管件的直徑范圍為 3/8 英寸，電動(dòng)機(jī)的額定功率為 瓦，滿載轉(zhuǎn)速 1400r/天工作十小時(shí)，工作載荷變動(dòng)小。切管機(jī)的工作原理如下：動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)三角帶輸出，渦輪減速箱，開(kāi)始齒輪傳動(dòng)傳到一對(duì)磙子。從而帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)切削時(shí)的主運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，操作手輪，通過(guò)螺旋傳動(dòng)，將圓環(huán)刀片向下運(yùn)動(dòng)，并在不斷增加刀片對(duì)管子的壓力過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)管子的切割工作。為了順利實(shí)現(xiàn)上面的運(yùn)動(dòng)，要對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)做出選擇，擬定傳動(dòng)方案，并且對(duì)于各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩以及各主要傳動(dòng)件的參數(shù)（包括帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、齒輪模數(shù)的確定以及蝸桿蝸輪模數(shù)的確定和齒數(shù)的確定）進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算，對(duì)于各軸的最小直徑，各主要傳動(dòng)件的尺寸，包括（三角帶輪，齒輪，蝸桿蝸輪），也要給出相應(yīng)的計(jì)算。接著，對(duì)各數(shù)值進(jìn)行校核。最后再由經(jīng)過(guò)計(jì)算的數(shù)值來(lái)繪制裝配圖，完成設(shè)計(jì)。由于產(chǎn)品較大，大致可以分為五個(gè)部分：刀頭架，滾子，機(jī)柜，電器和減速箱。而各部分時(shí)分開(kāi)設(shè)計(jì)的，因此要注意考慮各部分的裝配關(guān)系。其中減速箱部分需要著重進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于這里結(jié)構(gòu)眾多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而整個(gè)箱體又時(shí)在整體焊接后需要進(jìn)行裝配密封的部件，所以需要詳 細(xì)標(biāo)注。 切管機(jī)的運(yùn)用，主要是 為了降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力，提高產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)然，保證性價(jià)比也是 這次設(shè)計(jì)的重要考慮項(xiàng)目之一。 由于切管機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中早已廣泛應(yīng)用，在使用與制造方面，已有一定的經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)中有關(guān)切管機(jī)的一些參數(shù)，都采用已有的規(guī)定。因 水平有限，論文中不免有疏忽與錯(cuò)誤的地方，敬請(qǐng)批閱老師指正。 2 第二章 切管機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與動(dòng)力的選擇有關(guān)，在動(dòng)力選擇好之后就可以擬定傳動(dòng)方案，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)的計(jì)算。 工藝方案原理圖如下： 方案說(shuō)明： 用碾 壓的方法切斷金屬管，需要金屬旋轉(zhuǎn)的切削運(yùn)動(dòng)和圓盤(pán)刀片向下的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。這種方法是連續(xù)切削的。生產(chǎn)效率高，機(jī)器的結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜。但是這種傳動(dòng)方案的一大缺點(diǎn)是，在切削時(shí)的擠壓過(guò)程中，管子的內(nèi)徑會(huì)縮小。一般用于對(duì)管子要求不高的場(chǎng)合。 3 動(dòng)機(jī)的選擇 動(dòng)機(jī)功率的選擇 電動(dòng)機(jī)工作環(huán)境為連續(xù)工作，變化很少，并且 載荷 穩(wěn)定的場(chǎng)合。一般 此處： 經(jīng)給出 所以： 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 此處電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速已經(jīng)給出 n 1400r/ 電動(dòng)機(jī)類型的選 擇 經(jīng)查表，得同一功率的三相異步電動(dòng)機(jī)有以下三種型號(hào)、轉(zhuǎn)速的選擇： 2840r/90 1400r/100 940r/據(jù)要求，最終選定三相異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是： 動(dòng)方案的擬定 總的傳動(dòng)比的確定： 207014 00 滾總 綜合考慮各方面要求，確定傳動(dòng)方案如下： 初定傳動(dòng)比： 212i 5023i i 45 i 4 傳動(dòng)方案示意圖如下： 算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 已知電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)如下： 400 0 滾 查表可知各級(jí)傳動(dòng)效率如下： （ 1）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速如下： m 0021400121 m 4502140023122312 m i n/4003423123423 5 m i n/ 4 00453423124534 （ 2）各軸功率計(jì)算如下： m 帶 m 滾蝸帶滾蝸 m 齒滾蝸帶滾齒 m 22234 齒滾蝸帶滾齒 （ 3）各軸傳遞的轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下： 扭電 1 帶扭電扭 3 5 4 2121 滾蝸帶扭電滾蝸扭扭 注：軸 3 為設(shè)計(jì)上特別增加的惰輪，所以，軸 3 不承受轉(zhuǎn)矩，只承受彎矩。 5022/ 滾齒蝸帶扭扭 行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 工況系數(shù) 查表得 K 計(jì)算功率 c 1 選擇帶的型號(hào) 查表得 A 型 小帶輪直徑 查表得 取 001 大帶輪直徑 0 0100)1(112 82 大帶輪轉(zhuǎn)速 m 001981 4 0 0100)1(212 002 （ 2）計(jì)算帶長(zhǎng) 6 求 1 492 1 981 002 12 求 492 1001982 12 初取中心距 50 50 帶長(zhǎng) 2 由 V 帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度圖表，可得 250 （ 3）求中心距與包角 中心距 491250(4142222 小帶輪包角 1 7 51 0 01 9 81 8 0601 8 0121 120 1741 (4)求帶的根數(shù) 帶速 傳動(dòng)比 270014001 2i 帶的根數(shù) 由查表得 由查表得 K 由查表得 93.0 由查表得 00 以 2z （ 5）求軸上載荷 7 張緊力 00220 900 F 軸上載荷 3602174s 60 V 帶輪的尺寸計(jì)算 （ 1）小帶輪 小帶輪直徑 001 查表 得 6 2 0 340 輪寬 52015)12(2)1( 5 外徑 mm 07 頂頂071 頂 孔徑 此處的孔徑依據(jù)電機(jī)的輸出軸為準(zhǔn) 由查表 2軸 2孔 （ 2）大帶輪 大帶輪直徑 982 查表 得 6 2 0 380 外徑 mm 0 5 8222 頂頂052 頂 （ 3）結(jié)構(gòu)選擇 選擇輻板式結(jié)構(gòu) 輪緣直徑 12(2205)(2 頂緣 69緣 輪轂直徑 4036 2 軸轂 ）（ d 輻板孔圓周定位尺寸 轂緣 1 016922 1 轂緣孔 桿蝸輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 查表選?。何仐U采用 45 鋼、表面硬度 45 蝸輪的材料選用 型鑄造 (1)初選【 】的值 當(dāng)量摩擦系數(shù) 設(shè) s /7/4 03.0v 由查表 取最大值 【 】 、 11 、 21z 、 （ 2）中心距的計(jì)算 蝸輪轉(zhuǎn)矩 7072452 使用系數(shù) 查表 得 K 轉(zhuǎn)速系數(shù) 8700()18( 8/18/12 nZ 彈性系數(shù) 根據(jù)蝸輪副材料查表 得 47 壽命系數(shù) 0 0 02 5 0 0 02 5 0 0 0 66 接觸系數(shù) 由查表 得 Z 接觸疲勞極限 由查表 得 56 接觸疲勞最小安全系數(shù) 自定 S 9 中心距 3 23 2m i nm i （ 3）傳動(dòng)基本尺寸 蝸桿頭數(shù) 由查圖表 得 11 、 21z 21z 蝸輪齒數(shù) 10025012 1002 z 模數(shù) 100/170) 3m 蝸桿分度圓直 徑 341 7 11 取 341d 蝸輪分度圓直徑 3 0 01 0 0322 3002 d 蝸桿導(dǎo)程角 1034/32/t a 蝸輪寬度 11)1334(32)12b 蝸桿圓周速度 0 0 060/(7 0 0 0 060/(111 v 相對(duì)滑動(dòng)速度 1c o s/o s/1 vv v 當(dāng)量摩擦系數(shù) 經(jīng)查表 得 045.0v （ 4）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 10 許用接觸應(yīng)力 m 73 最大接觸應(yīng)力 M P 51 7 07 0 7 2 4 7332 05 應(yīng)為 10573 所以 合格 （ 5）齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限 由查表 得 90 彎曲疲勞最小安全系數(shù) 自取 S 許用彎曲疲勞應(yīng)力 13 m i nl i m 35 齒輪最大彎曲應(yīng)力 M P 73 0 01137 0 7 2 4 57 應(yīng)為 57 所以 合格 （ 6）蝸桿軸撓度 驗(yàn)算 軸的慣性距 464/1 451065.0 允許蝸桿撓 度 蝸桿軸撓 度 8/()(t a nt a 2 12 合格 輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 第一對(duì)齒輪（齒輪 2 為惰輪） 齒輪材料選擇 小齒輪材料： 40采用調(diào)制處理，硬度 241、取平均 260齒輪材料： 45 鋼、 采用調(diào)制處理，硬度 229 取平均 240 1） 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 1） 初步計(jì)算 11 轉(zhuǎn)矩 1T 61 7026071 齒寬系數(shù)d 由查表 得 4.0d 接觸疲勞極限 由查圖 得 101 802 初步計(jì)算得許用接觸應(yīng)力 H 1 10 1 2 22 2 由查表 得 85初步計(jì)算小齒輪直徑 1d 323211取 初步齒寬 b 取 5 2）校核計(jì)算 圓周速度 精度等級(jí) 由查表 得 選取八級(jí)精度 齒數(shù) z 與模數(shù) m 初取齒數(shù) 541z 87/ 11 取 3m 則 623/1 8 7/11 621z 932z 使用系數(shù) 由查表 得 K 動(dòng)載系數(shù) 由查表 得 12.1齒間載荷分配系數(shù) 12 2 6 0 72211 K 15075 o s)931621(c o s)11(1a Z 由此 得 1 22 齒向載荷分布系數(shù) 由查表 得 8775(32321 載荷系數(shù) K 彈性系數(shù) 由查表 得 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由查表 得 Z 接觸最小安全系數(shù) 由查表 得 總工作時(shí)間 ht h 800 接觸壽命系數(shù) 由 查表 得 許用接觸應(yīng)力 1H M P m i i 98 1 6 0 m i i z 690 2 H 3 驗(yàn)算 2 6 0 因?yàn)樾∮?690 合格 計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。 （ 2）確定傳動(dòng)主要尺寸 實(shí)際分度圓直徑 d 1 8 662311 1861 d 7993322 792 中心距 a 22)9362(32)( 21 32 齒寬 b db d （ 2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 重合度系數(shù) Y Y 齒間載荷分配系數(shù) 經(jīng)查表 1 Y 1齒間載荷分布系數(shù) (74/ 載荷系數(shù) K 齒形系數(shù) 由圖表 得 應(yīng)力修正系數(shù) 由圖表 得 彎曲疲勞極限 由圖表 得 6001F 4502F 彎曲最小安全系數(shù) 由圖表 得 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由查表 得 Y 由查表 得 114 許用彎曲應(yīng)力 0m i i 1 F 0m i i 2 F 彎曲壽命 由查表 得 驗(yàn)算 F 11 6112212 22 第二對(duì)齒輪的計(jì)算 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 229 平均取 240動(dòng)）。 齒輪 3 為小齒輪，材料選擇 40制處理，硬度值為 24186均取 260(1)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 1)初步計(jì)算 轉(zhuǎn)矩 1T 9 6 5 2 6 6331 9652681 齒寬系數(shù)d 由查表 得 4.0d 接觸疲勞極限 由查圖 得 101 802 初步齒寬 b 取 12 15 （ 2）校核計(jì)算 圓周速度 精度等級(jí) 由查表 得 選取八級(jí)精度 齒數(shù) z 與模數(shù) m 3m 已知 931z i 12 z 使用系數(shù) 由查表 得 K 動(dòng)載系數(shù) 由查表 得 2.1齒間載荷分配系數(shù) 先求 1 91 2 7 99 6 5 2 6 82211 K o s)931121(c o s)11(1a Z 由此 得 1 22 齒向載荷分布系數(shù) 由查表 得 79112(32321 載荷系數(shù) K 彈性系數(shù) 由查 得 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由查表 得 216 接觸最小安全系數(shù) 由查表 得 總工作時(shí)間 ht h 800 接觸壽命系數(shù) 由查表 得 許用接觸應(yīng)力 1H M P m i i 149 1 8 0 m i i z 884 2 H 驗(yàn)算 2791129 6 5 2 6 因?yàn)樾∮?884 所以 合格 計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng) 度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。 （ 3）確定傳動(dòng)主要尺寸 實(shí)際分度圓直徑 d 2 7 993311 2791 d 612322 62 中心距 a 1 5 82)9312(32)( 21 58 齒寬 b 1 1 22 7 db d 12 （ 2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 重合度系數(shù) Y Y 齒間載荷分配系數(shù) 經(jīng)查表