金屬切管機的設計

PAGEI金屬切管機的設計Mentalpipecuttingmachine 一、畢業(yè)設計（論文）內容及要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、達到的指標和應做的實驗等）設計一用于切割3/8英寸4英寸的金屬管的機械設備。工作要求：運動和動力由電機經皮帶傳動、蝸輪減速器、開式齒輪傳動傳到一對滾子，從而帶動金屬管的旋轉，實現(xiàn)切割時的主運動，與此同時，操縱手輪，通過螺旋傳動，將圓盤刀片向下進給移動，并在不斷增加刀片對金屬管的壓力過程中，實現(xiàn)金屬管的切割工作。主要參數(shù)：滾子的轉速為70r/min,電機額定功率約為1.5kw,滿載轉速約為1400r/min。二、完成后應交的作業(yè)（包括各種說明書、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、完成日期及進度自2009年3月16日起至2009年6月14日止進度安排：3.16—3.22明確設計任務，調研、搜集資料；3.23—4.05工藝方案設計（工藝方案原理圖）；4.06—4.26傳動裝置的設計（傳動示意圖，總體方案圖）；4.27—6.07結構設計（裝配圖，零件圖）；6.08—6.14編寫論文，準備答辯；6.15—6.19畢業(yè)答辯。四、同組設計者（若無則留空）：五、主要參考資料（包括書刊名稱、出版年月等）:1、申永勝主編．機械原理教程．第1版．北京：清華大學出版社，19992、邱宣懷主編．機械設計．第4版．北京：高等教育出版社，19953、黃純穎主編．機械創(chuàng)新設計．北京：高等教育出版社，20004、何珍秀主編．機械系統(tǒng)設計．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，20015、徐灝主編．機械設計手冊．北京：機械工業(yè)出版社，20016、孟憲源主編．現(xiàn)代機構手冊．北京：機械工業(yè)出版社，1994系(教研室)主任：（簽章）年月日學院主管領導：（簽章）年月日摘要金屬切管機是一種主要用于車輛，工業(yè)或建材生產中的下料工作的機器。工作對象主要為各種型號各種材料的管材。

此次的設計主要是針對車輛用金屬管材進行加工的切管機，完成的工作主要是切管機中滾子，機體和減速箱部分的設計。包括傳動裝置的設計和計算，其中有電動機的選擇，傳動方案的擬訂，各軸的轉速，功率和轉矩的計算。總體結構的設計，其中有各軸尺寸的設計，各主要傳動件的結構尺寸的設計。并且針對以上的設計計算進行了詳細的校核。最后通過得到的數(shù)據(jù)，繪制了總體裝配圖，減速機和滾子部分的裝配圖。然后又針對各主要基本件，繪制了多張零件圖。

此次設計所完成的產品主要用于車用通風，通水管。本產品在生產中應用可以提高產品質量和經濟效益，降低勞動強度。

關鍵詞：切管機結構設計方案設計計算AbstractMentalpipecuttingmachineistheonemainlybeusedintheproductionofcars,industryandsomeworkofputtingmaterials.Theworkneedtobefinishedisthedesignofbodyofthemachineandtherollofit.Itincludesthedesignandcalculateoftheslowingspeedbox,.Thechooseoftheelectromotor,thedesignofthegearing,therev,themeasuredesignofthemaindeliverparts.Thandotheemandationwork.Afterall,getthedataanddrawingtheengineeringpicture.Itincludesonefinalassemblingpicture,twoassemblingpicturesofeachparts,somesmallpicturesoftheimportantaccessary.Thedesignworkwedothistimeistothepurposeofbeusedattheplaceoffanningpipeanddrainingpipe.Thisproductalsocanbeusedatthesituationofenhancingtheefficiencyofproduction.Maketheworkingeffectionuponandlowdownthelaborforce.Keywords:pipecuttingmachine,designofstructure,plan,designandcalculation目錄第一章前言 1第二章切管機傳動裝置的設計計算 22.1電動機的選擇 32.1.1電動機功率的選擇 32.1.2電動機轉速的選擇 32.1.3電動機類型的選擇 32.2傳動方案的擬定 32.3計算各軸的轉速、功率和轉矩 42.4進行傳動機構的設計與計算 52.4.1帶傳動的設計與計算 52.4.2蝸桿蝸輪傳動的設計與計算 82.4.3齒輪傳動的設計與計算 10第三章結構計算 183.1各傳動軸尺寸的計算與校核 183.1.1蝸桿軸的尺寸計算與校核 183.1.2蝸輪軸的尺寸計算與校核 193.1.3滾輪軸的尺寸計算與校核 21第四章繪制設計裝配圖與零件圖 25第五章結論 26第六章致謝 27參考文獻 28PAGE9第一章前言此次設計的切管機，主要用于機車車輛上所用通風、通水管。因此，下料所要求的精度不高。車輛廠平時需要切削大量的3/8和4/8英寸的金屬管。如果用手工切斷，勞動強度大，生產效率低，產品質量差。因此，需要一臺，通用性好，耐用以及抗磨損的切管機。切管機的主要參數(shù)為，滾珠轉速70r/min,圓盤刀片的直徑為80mm,加工管件的直徑范圍為3/8-4/8英寸，電動機的額定功率為1.5千瓦，滿載轉速1400r/min，每天工作十小時，工作載荷變動小。切管機的工作原理如下：動力由電動機經過三角帶輸出，渦輪減速箱，開始齒輪傳動傳到一對磙子。從而帶動工件的旋轉。實現(xiàn)切削時的主運動。與此同時，操作手輪，通過螺旋傳動，將圓環(huán)刀片向下運動，并在不斷增加刀片對管子的壓力過程中，實現(xiàn)管子的切割工作。為了順利實現(xiàn)上面的運動，要對傳動系統(tǒng)中的電動機做出選擇，擬定傳動方案，并且對于各軸的轉速、功率和轉矩以及各主要傳動件的參數(shù)（包括帶傳動的設計、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）進行設計與計算，對于各軸的最小直徑，各主要傳動件的尺寸，包括（三角帶輪，齒輪，蝸桿蝸輪），也要給出相應的計算。接著，對各數(shù)值進行校核。最后再由經過計算的數(shù)值來繪制裝配圖，完成設計。由于產品較大，大致可以分為五個部分：刀頭架，滾子，機柜，電器和減速箱。而各部分時分開設計的，因此要注意考慮各部分的裝配關系。其中減速箱部分需要著重進行設計，由于這里結構眾多且結構復雜，而整個箱體又時在整體焊接后需要進行裝配密封的部件，所以需要詳細標注。切管機的運用，主要是為了降低勞動強度，節(jié)省人力，提高產品質量。當然，保證性價比也是這次設計的重要考慮項目之一。由于切管機在實際生產中早已廣泛應用，在使用與制造方面，已有一定的經驗，本次設計中有關切管機的一些參數(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誤的地方，敬請批閱老師指正。第二章切管機傳動裝置的設計計算傳動裝置的設計與動力的選擇有關，在動力選擇好之后就可以擬定傳動方案，進行運動學的計算。工藝方案原理圖如下：方案說明：用碾壓的方法切斷金屬管，需要金屬旋轉的切削運動和圓盤刀片向下的進給運動。這種方法是連續(xù)切削的。生產效率高，機器的結構不太復雜。但是這種傳動方案的一大缺點是，在切削時的擠壓過程中，管子的內徑會縮小。一般用于對管子要求不高的場合。2.1電動機的選擇2.1.1電動機功率的選擇電動機工作環(huán)境為連續(xù)工作，變化很少，并且載荷穩(wěn)定的場合。一般Pm＞Pr10%此處：Pm已經給出所以：Pm＝1.5kw2.1.2電動機轉速的選擇此處電動機的轉速已經給出n＝1400r/min2.1.3電動機類型的選擇經查表，得同一功率的三相異步電動機有以下三種型號、轉速的選擇：Y90S-22840r/minY90L-41400r/minY100L-6940r/min根據(jù)要求，最終選定三相異步電動機的型號是：Y90L-42.2傳動方案的擬定總的傳動比ｉ的確定：綜合考慮各方面要求，確定傳動方案如下：初定傳動比：傳動方案示意圖如下：2.3計算各軸的轉速、功率和轉矩已知電動機的數(shù)據(jù)如下：查表可知各級傳動效率如下：（1）計算各軸轉速如下：（2）各軸功率計算如下：（3）各軸傳遞的轉矩計算如下：注：軸3為設計上特別增加的惰輪，所以，軸3不承受轉矩，只承受彎矩。2.4進行傳動機構的設計與計算2.4.1帶傳動的設計與計算工況系數(shù)查表得計算功率選擇帶的型號查表得A型小帶輪直徑查表得取大帶輪直徑大帶輪轉速（2）計算帶長求求初取中心距帶長由V帶基準長度圖表，可得（3）求中心距與包角中心距小帶輪包角>(4)求帶的根數(shù)帶速傳動比帶的根數(shù)由查表得由查表得由查表得由查表得所以（5）求軸上載荷張緊力軸上載荷V帶輪的尺寸計算（1）小帶輪小帶輪直徑查表得mm輪寬外徑孔徑此處的孔徑依據(jù)電機的輸出軸為準由查表（2）大帶輪大帶輪直徑查表得mm外徑（3）結構選擇選擇輻板式結構輪緣直徑輪轂直徑mm輻板孔圓周定位尺寸2.4.2蝸桿蝸輪傳動的設計與計算查表選取：蝸桿采用45鋼、表面硬度>45HRC。蝸輪的材料選用ZCuSn10P1、砂型鑄造初選【】的值當量摩擦系數(shù)設由查表取最大值【】、、、（2）中心距的計算蝸輪轉矩使用系數(shù)查表得轉速系數(shù)彈性系數(shù)根據(jù)蝸輪副材料查表得壽命系數(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)自定中心距（3）傳動基本尺寸蝸桿頭數(shù)由查圖表得、蝸輪齒數(shù)模數(shù)蝸桿分度圓直徑取蝸輪分度圓直徑蝸桿導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)經查表得（4）齒面接觸疲勞強度計算許用接觸應力最大接觸應力應為105MPa<173MPa所以合格（5）齒輪彎曲疲勞強度驗算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)自取許用彎曲疲勞應力齒輪最大彎曲應力應為<所以合格（6）蝸桿軸撓度驗算軸的慣性距允許蝸桿撓度蝸桿軸撓度合格2.4.3齒輪傳動的設計與計算第一對齒輪（齒輪2為惰輪）齒輪材料選擇小齒輪材料：40Gr、采用調制處理，硬度241HB-086HB、取平均260HB大齒輪材料：45鋼、采用調制處理，硬度229HB-286HB、取平均240HB齒面接觸疲勞強度計算初步計算轉矩齒寬系數(shù)由查表得接觸疲勞極限由查圖得初步計算得許用接觸應力值由查表得初步計算小齒輪直徑取初步齒寬b取2）校核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)取則使用系數(shù)由查表得動載系數(shù)由查表得齒間載荷分配系數(shù)先求由此得齒向載荷分布系數(shù)由查表得載荷系數(shù)彈性系數(shù)由查表得節(jié)點區(qū)域系數(shù)由查表得接觸最小安全系數(shù)由查表得總工作時間接觸壽命系數(shù)由查表得許用接觸應力MPa驗算因為小于690MPa合格計算結果表明，接觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸無需調整。（2）確定傳動主要尺寸實際分度圓直徑mm中心距齒寬（2）齒根彎曲疲勞強度驗算重合度系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)經查表齒間載荷分布系數(shù)載荷系數(shù)齒形系數(shù)由圖表得應力修正系數(shù)由圖表得彎曲疲勞極限由圖表得彎曲最小安全系數(shù)由圖表得應力循環(huán)次數(shù)由查表得彎曲壽命系數(shù)由查表得許用彎曲應力彎曲壽命由查表得驗算第二對齒輪的計算齒輪2為惰輪，即此處的大齒輪。材料為45鋼，調制處理，硬度為229HB-286HB。平均取240HB（主動）。齒輪3為小齒輪，材料選擇40Gr，調制處理，硬度值為241HB~286HB,平均取260HB.(1)齒面接觸疲勞強度計算1)初步計算轉矩齒寬系數(shù)由查表得接觸疲勞極限由查圖得初步齒寬b?。?）校核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已知使用系數(shù)由查表得動載系數(shù)由查表得齒間載荷分配系數(shù)先求由此得齒向載荷分布系數(shù)由查表得載荷系數(shù)彈性系數(shù)由查得節(jié)點區(qū)域系數(shù)由查表得接觸最小安全系數(shù)由查表得總工作時間接觸壽命系數(shù)由查表得許用接觸應力驗算因為小于884MPa所以合格計算結果表明，接觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸無需調整。（3）確定傳動主要尺寸實際分度圓直徑mm中心距齒寬（2）齒根彎曲疲勞強度驗算重合度系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)經查表載荷系數(shù)齒形系數(shù)由圖表得應力修正系數(shù)由圖表得彎曲疲勞極限由圖表得彎曲最小安全系數(shù)由圖表得彎曲壽命系數(shù)由查表得許用彎曲應力彎曲壽命由查表得驗算第三章結構計算3.1各傳動軸尺寸的計算與校核3.1.1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，屈服極限，彎曲疲勞極限查表取（2）初估直徑應為最小處開有鍵所以直徑增大（3）軸的受力分析1.求軸傳遞的轉矩2.蝸桿上圓周力蝸桿上徑向蝸桿上軸向力畫出受力圖（b）3.計算支反力水平面反力垂直面支反力水平面（xy）受力圖見圖（c）垂直面（xz）受力圖見圖（e）4.畫軸的彎矩圖水平面彎矩圖見圖（d）圖垂直面彎矩圖見圖（f）圖合成彎矩圖見圖（g）5.畫軸的轉矩圖軸受轉矩轉矩圖見圖（h）6.許用應力許用應力值查表得7.畫當量彎矩圖當量轉矩當量彎矩蝸輪中間截面處右軸頸中間截面處3.1.2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。查表得：硬度（HBS）170-217強度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限查表?。?）初估直徑應為最小處開有鍵所以直徑增大（3）軸的受力分析1.求軸傳遞的轉矩2.蝸桿上圓周力蝸桿上徑向蝸桿上軸向力畫出受力圖（b）3.計算支反力水平面反力垂直面支反力水平面（xy）受力圖見圖（c）垂直面（xz）受力圖見圖（e）4.畫軸的彎矩圖水平面彎矩圖垂直面彎矩圖合成彎矩圖見圖（g）5.畫軸的轉矩圖軸受轉矩轉矩圖見圖（h）6.許用應力許用應力值查表得7.畫當量彎矩圖當量轉矩當量彎矩蝸輪中間截面處3.1.3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強度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限查表?。?）初估直徑應為最小處開有鍵所以直徑增大（3）軸的受力分析1.求軸傳遞的轉矩