qgj-ⅱ型鋼管定長切割機的設計+機械設計制造及自動化1203班

1、<p><b>　　河北農(nóng)業(yè)大學</b></p><p>　　本 科 畢 業(yè) 設 計</p><p>　　題 目： QGJ-Ⅱ型鋼管定長切割機的設計 </p><p>　　學 院： 現(xiàn)代科技學院 </p><p>　　專業(yè)班級： 機械設計制造及其自動化</p>

2、<p>　　學 號： 2012614270307 </p><p>　　學生姓名： 狄 猛 </p><p>　　指導教師姓名：王澤河 王偉 張博 </p><p>　　指導教師職稱： 教授 講師 助教 </p><p>　　二O一六年 五 月三十 日</p

3、><p>　　鋼管定長切割機的設計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　現(xiàn)在正是中國發(fā)展騰飛的關(guān)鍵時刻，作為一個還處于發(fā)展中的國家，如果要更加進步，各個行業(yè)就必須要轉(zhuǎn)型，所以輕工業(yè)的轉(zhuǎn)型，對于重工業(yè)與機械制造的行業(yè)的重視是必然的。這樣看來，機械制造行業(yè)的發(fā)展前景一片樂觀。它與其他行業(yè)有著千絲萬縷的聯(lián)系，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技

4、的進步，越來越多的產(chǎn)品智能化、自動化、網(wǎng)絡化，單純的機械已經(jīng)不能適應行業(yè)發(fā)展的需要，漸漸地就出現(xiàn)了機電一體化?，F(xiàn)代機械的機電一體化的目標是綜合利用機、電、信息、控制等各方面的相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢，揚長避短以達到系統(tǒng)優(yōu)化的效果，取得顯著地社會效益和技術(shù)經(jīng)濟效益。本課題研究的切割機的切割機構(gòu)屬于機械技術(shù)領(lǐng)域，它解決了現(xiàn)有的自動切割機所存在的精度不高，操作復雜，智能化低等問題。本課題針對目前市場上的切割機設計的不足，對鋼管切割機進行改造創(chuàng)新，增加智

5、能化程度，設計出具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、維修方便，安全可靠，低能耗，在切割過程中能使棒料位置穩(wěn)定、切割長度準確，生產(chǎn)率高，運行平穩(wěn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點的具有廣泛應用前景的方案。</p><p>　　關(guān)鍵詞：切割機原理、CAD實體設計、切割、鋼管。</p><p>　　Design of steel Pipe fixed Length Cutting Machi

6、ne</p><p><b>　　Abstract：</b></p><p>　　Now is the moment of China's development to take off, as a country that is still in development, if you want to progress, various industries

7、 have to transition, transformation of light industry, for the attention of the heavy industry and machinery manufacturing industry is inevitable. It would appear that the development of machinery manufacturing industry

8、is optimistic about the future. It is inextricably linked with other industries, with the economic development and the progress of science a</p><p>　　Keywords:Principle of cutting machine；CAD solid design；Gr

9、aphic sketches；Cutting.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引 言1</b></p><p>　　1 確定工藝方案2</p><p>　　2 傳動裝置的設計與計算2</p><p>　　2.1 電動機的選擇

10、2</p><p>　　2.1.1 類型的選擇3</p><p>　　2.1.2 轉(zhuǎn)速的選擇3</p><p>　　2.1.3 功率的選擇3</p><p>　　2.2 擬訂傳動方案3</p><p>　　2.3 計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩6</p><p>　　2.4 進行傳動機構(gòu)的

11、設計與計算7</p><p>　　2.4.1 帶傳動設計7</p><p>　　2.4.2 齒輪模數(shù)的確定8</p><p>　　2.4.3 蝸輪蝸桿模數(shù)的確定9</p><p>　　2.4.4 齒數(shù)的確定9</p><p>　　2.5 進行總體結(jié)構(gòu)設計，畫出總體方案圖10</p><p

12、><b>　　3 結(jié)構(gòu)設計11</b></p><p>　　3.1 初算各軸的最小直徑11</p><p>　　3.2 計算各主要傳動件的結(jié)構(gòu)尺寸11</p><p>　　3.3 繪制部件的裝配草圖15</p><p><b>　　結(jié)論20</b></p><p&

13、gt;<b>　　引言</b></p><p>　　眾所周知，機械對于人類的作用，他大大的提高了人類產(chǎn)業(yè)能量，從原始的石器時代到金屬時代，我們偉大的先祖就進行了簡單的機械加工，對于當時環(huán)境下，其生產(chǎn)的效率和精度都是非常的低下。隨著時代的發(fā)展機械化逐漸成為代替手工的重要地位，機械制造生產(chǎn)的飛速發(fā)展，人們通過對精度效率成本更低選擇、更加入人性化的設計理念。中國雖然是一個文明古國，但是其在工業(yè)制造

14、方面和與歐美等發(fā)達國家起步比較晚，機械化進程有著一定的差距。其機械制造技術(shù)卻遠遠比不上西方等發(fā)達國家，現(xiàn)在我們更加注重機械制造技術(shù)的先進與加工的精度，生產(chǎn)的效率，以及生產(chǎn)的成本產(chǎn)生等。隨著對機械化生產(chǎn)的巨大需求，機械類行業(yè)得到飛速發(fā)展。通過本次設計的目的和要求就是設計一個簡單易于操作的鋼管切割機機，其目的是為了更加高效廉價的做出大量需求產(chǎn)品，并且改變手工切割慢的問題，適合大多數(shù)不是批量加工鋼管或者對鋼管的加工加工精度不高工廠使用。 &l

15、t;/p><p>　　隨著世界各地各項技術(shù)飛速發(fā)展的時代，尤其的隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，機械制造行業(yè)也得到了飛速的發(fā)展，其主要表現(xiàn)在數(shù)控加工等方面，數(shù)控方面有著一定成熟的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)加工的精度高，對于精密儀器批量生產(chǎn)是一個很大的福音，但是因為造價原因小型工廠，還是比較適用于這類機械。圓滿的的解決小廠所需求的問題，有沒有出翔精密加工不堪重負的經(jīng)濟因素和資源的浪費。對此，在本次設計中，根據(jù)工廠生產(chǎn)加工的一些實際情況，

16、對現(xiàn)有的鋼管切割機改進。使本次設計的鋼管切割機的操作簡單、生產(chǎn)成本低、維護簡單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。</p><p>　　此設計的切管機主要是針對各種用途金屬管材進行加工。本次設計的任務主要是鋼管切割機中減速箱及有關(guān)零件進行的設計。對于傳動裝置的設計和計算，機器輪廓的設計。并且計算的數(shù)據(jù)，繪制總體裝配圖.對各個零部件圖，進行繪制。</p><p>　　本次設計的鋼管切割機為適應小工廠，高效簡

17、潔的生產(chǎn)效率提高有著積極的作用。</p><p><b>　　1確定工藝方案</b></p><p>　　本次的設計任務為設計一種簡單的鋼管定長切割機，以下幾種設計方案進行對比：</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　用弓鋸切割金屬管，如一般的弓鋸機，需要弓鋸作往復切削運

18、動和滑枕擺動進切削運動和給運動與讓刀運動。機器結(jié)構(gòu)比較復雜，切削運動不連續(xù)，當金屬管直徑相差較大時還需要調(diào)換鋸條，生產(chǎn)效率低。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　首先切斷刀對金屬管進行切割：如過在車床上進行切斷，因為一般車床的主軸也只有幾十毫米，對于金屬管可能無法通過，使用一臺普通機床，不那么實惠?；蛘哂脤ｉT的切管機，它的工作原理是工件

19、要夾緊不動，裝在刀架上的兩把切斷刀，既有主切削的旋轉(zhuǎn)運動，又有其進給運動，工作效率高，但是機床結(jié)構(gòu)屬于比較復雜。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　用砂輪切斷金屬管：通過砂輪旋轉(zhuǎn)的切削運動以及搖臂向下的進給運動。此機構(gòu)的結(jié)構(gòu)屬于簡單，生產(chǎn)效率也高，但是砂輪磨損較快成本，費用很高。</p><p><b>

20、;　　方案四：</b></p><p>　　用碾壓的方法使金屬管斷裂：是需要圓盤向下的進給運動以及金屬管旋轉(zhuǎn)的切削運動。使用方法是做連續(xù)切削的，使生產(chǎn)效率提高高，機器的結(jié)構(gòu)類型屬于不太復雜。但是會使管子的切口內(nèi)徑縮小，隨意對于高精度場合不適用。</p><p>　　本次設計的要求為滾子轉(zhuǎn)速n=70r/min,圓盤刀片直徑a=80mm,需要 管件的直徑為3/8″～4″，電機額定功

21、率i為P=1.5Kw載荷變動小，滿載轉(zhuǎn)速是N=1410r/min,每天工作10小時。根據(jù)畢設要求和結(jié)合生產(chǎn)實際。</p><p>　　在本次設計中選用方案四。</p><p>　　工藝方案確定后，并根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，加上其它一些必要的尺寸，得出工藝方案的原理圖如圖1-1</p><p>　　圖1-1工藝方案原理圖</p><p>　　方案四管機的

22、工作原理：動力由電動→帶輪→蝸桿→蝸輪→直齒輪→中間滾輪→滾子軸上小齒輪。由于滾子的旋轉(zhuǎn)運動，從而帶動工件的整體運動，實現(xiàn)切削時的主要切割。同時，搬動手輪，通過調(diào)節(jié)方向，使圓盤刀片向下做進給移動，并在不斷的增加刀片對鋼管的壓力中，實現(xiàn)鋼管切割。</p><p>　　2傳動裝置的設計與計算</p><p><b>　　2.1電動機的選擇</b></p>&

23、lt;p>　　對于電動機每個都有出廠銘牌，標識著主要技術(shù)參數(shù)。所以，要對電動機的特性進行了解以及對比。進行機械設計前，對選擇好電動機的型號，轉(zhuǎn)速和功率。</p><p>　　2.1.1類型的選擇</p><p>　　工業(yè)上一般用選用三相交流異步電動機。三相交流異步電機指其結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，造價低，維護方便等優(yōu)點，使用廣泛。對于電動機類型的選擇，主要考慮：工作機械長期連續(xù)工作以及重復

24、短時工作靜載荷或慣性載荷的大小，工作環(huán)境是否有灰塵飛濺。在此次設計中其載荷變動較小，有灰塵所以選擇籠式三相交流異步電機。</p><p>　　2.1.2轉(zhuǎn)速的選擇</p><p>　　異步電機的轉(zhuǎn)速主要有750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min幾種。當工作機械的轉(zhuǎn)速較高時，選用同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的電機比較合適。如果工作機械的轉(zhuǎn)速太低（即傳動裝置

25、的總傳動比太大）將導致傳動裝置的結(jié)構(gòu)復雜，價格較高。在本次設計中可選的轉(zhuǎn)速有1500r/min和750r/min。在一般機械中這兩種轉(zhuǎn)速的電機適應性大，應用比較普遍。</p><p>　　2.1.3功率的選擇</p><p>　　對于發(fā)動機的選擇，應該選擇合理的額定功率。而功率的選擇以及電動機本身是否發(fā)熱、載荷的大小、工作時間的長短有關(guān)，但一般情況下電動機容量主要由電動機是否發(fā)熱決定。所以

26、電動機的額定功率大于所需功率10%來選擇電動機。</p><p>　　綜上所述，本次設計的切管機電機額定功率為P=1.5Kw滿載轉(zhuǎn)速為N=1410r/min,每天工作10小時，載荷變動小用于多塵場合。選用Y90L-4型電動機，其額定功率P電=1.5Kw，滿載轉(zhuǎn)速n電=1400r/min，同步轉(zhuǎn)速1500r/min(4極)，最大轉(zhuǎn)矩為2.3N·m。</p><p>　　電動機確定后

27、，計算出切管機的傳動比為：</p><p>　　i總===20 （2-1）</p><p><b>　　2.2擬訂傳動方案</b></p><p>　　傳動方案的選擇，是指傳動機構(gòu)的選擇布置。這是彼此相關(guān)聯(lián)的。運動形式大致分為；</p><p>　?。?）傳遞的回轉(zhuǎn)運動有：齒輪傳動，

28、帶傳動，鏈傳動，蝸輪傳動等；</p><p>　?。?）做往復直線擺動或運動的有：齒輪齒條傳動，螺旋傳動，凸輪機構(gòu)以及曲柄滑塊機構(gòu)等；</p><p>　　（3）做間歇運動的有棘輪機構(gòu)以及槽輪機構(gòu)等；</p><p>　　（4）實現(xiàn)特定運動規(guī)律的有凸輪機構(gòu)和平面連桿機構(gòu)等。</p><p>　　傳動機構(gòu)的選擇就是根據(jù)機器工作機構(gòu)的不同運動規(guī)律

29、，載荷的性質(zhì)和機器的循環(huán)工作的進行。最后在全方面比較和分析各種傳動機構(gòu)原理的基礎(chǔ)上確定一種適合的工作方案。</p><p>　　機器一般由原動機、傳動裝置以及工作機等三部分組成。傳動裝置是再原動機與工作機之間，用來傳遞動力，改變轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的大小或運動方式的改變，來符合工作機功能要求。傳動裝置對整臺車的性能、大小、重量和造價都有很大影響，因此需要符合要求的擬定傳動方案。在這次設計課題中，已知切管機的i總=20，若用

30、蝸桿，一次降速原本可以達到，其方案如圖2-1。但是由于鋼管的切割最大直徑為4″，如圖中1-1所以兩個滾筒的之間中心間距不能小于108mm，齒輪外徑不能大于滾筒的直徑（Ø100mm）。若取蝸桿z1=2，蝸輪z2=40，m=4，d2=160mm,比同一軸上的齒輪大，按圖2-2-1的布置，為避免蝸輪和滾筒相撞，需要加大兩軸之間的中心距離。這樣就要加上一個惰輪，就解決這個問題，如圖2-2-2。在本次設計中，取蝸輪齒數(shù)為z2=50,模數(shù)

31、m=4。對于帶傳動緩沖和打滑的特性，所以將選取電動機一級傳動，為避免電動機電動機產(chǎn)生的噪音開式齒輪傳動不宜放在高速級，所以將齒輪傳動放在低速級。選取適合方案，首先應滿足機器的要求功能，還應當工作穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、成本低廉以及使用便于維修。對比各種傳動方案，在此次設計中確定選</p><p>　　圖2-2-1蝸輪蝸桿傳動方案圖</p><p>　　圖2-2-2蝸輪蝸桿加中間惰輪傳動方

32、案圖</p><p>　　圖2-2-3帶傳動、蝸輪蝸桿、中間惰輪、齒輪方案圖</p><p>　　在選取完成傳動方案后,根據(jù)i總=i1·i2……的關(guān)系分配傳動比.并對個機構(gòu)的關(guān)系特性進行 對比,如表2-2-1:</p><p>　　表2-2-1幾種主要傳動機構(gòu)的特性比較</p><p>　　考慮到傳動裝置的結(jié)構(gòu),尺寸,重量,工作條件

33、和制造安裝等因素,必須對傳動比進行合理的分配.根據(jù)公式T=9550(N·m)可知:當傳動的功率P(Kw)一定時,轉(zhuǎn)速n(r/min)越高,轉(zhuǎn)矩T就越小.為此,在進行傳動比的分配時遵循”降速要先少后多”.V帶傳動的傳動比不能過大，否則會使大帶輪半徑超過減速器中心點高，使尺寸不適合，并給安裝和機座設計帶來不便，由于齒輪在降速的傳動機構(gòu)中,如果比較大降速,就會使被動齒輪直徑過大,造成增加了徑向尺寸,如果齒數(shù)太少就會造成根切現(xiàn)象.而其

34、在升速傳動中,如果升速比過大,就會有強烈的震動和噪音的產(chǎn)生,不能平穩(wěn)傳動 ,對機器的工作性能有影響.為此,對各傳動機構(gòu)比分配情況如下:</p><p>　　i1=1.2;i2=50;i3=1.5;i4=（2-2）</p><p>　　i總= i1i2 i3i4=1.2501.5=20 （2-3）</p><p>　　注:傳動系統(tǒng)惰輪是個大齒輪,它不能改變傳動比只能增

35、加中心距,對滾筒旋轉(zhuǎn)方向的改變作用.</p><p>　　2.3計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩</p><p>　　由表一我們可知，取帶=0.96，蝸=0.72，齒=0.94，滾=0.99（一對滾動軸承的效率），根據(jù)公式：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　可知各軸的轉(zhuǎn)速為

36、：</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　（2-8）</b></p><p>

37、<b>　　各軸的功率為：</b></p><p><b>　　（2-9）</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p><b>　　（2-11）</b></p><p><b>　?。?-12）</b>&

38、lt;/p><p><b>　　各軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為：</b></p><p><b>　?。?-13）</b></p><p><b>　?。?-14）</b></p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　第三軸

39、，由于過渡齒輪（惰輪）的安裝，故此軸不承受轉(zhuǎn)矩，只是受彎矩，它是一根心軸。</p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　將以上各數(shù)據(jù)制成如表2-3-1所示的表格：</p><p>　　表2-3-1各軸計算結(jié)果</p><p>　　在傳動比的計算時，首先確定齒輪模數(shù)和帶輪直徑，實際傳動比等于兩帶輪

40、直徑之比，或者兩齒輪齒數(shù)之比，結(jié)果與表中數(shù)據(jù)可能不一致。當i<5時，容許誤差不大于+ -2.5%；當i≥5時，則不容許大于+ -4%。</p><p>　　2.4進行傳動機構(gòu)的設計與計算</p><p>　　2.4.1帶傳動設計</p><p>　　帶傳動適用的場地：對于中心距變化情況很大，結(jié)構(gòu)很簡單，能平穩(wěn)傳動，能緩沖，對安全保險起過載的作用。缺點是軸上受力

41、較大，外廓尺寸大，傳動比不能做到精確，使用壽命低（約3000~5000小時）</p><p>　　在本次設計中，選取帶的傳動系數(shù)KⅠ=1.1，所以計算功率為：</p><p>　　P計= KⅠ·P電=1.11.5=1.65(Kw)（2-17）</p><p>　　由P計和n1=1400r/min，可查知，選用A型三角帶。</p><p&

42、gt;　　初步選定小帶輪直徑d1=100mm,大帶輪直徑d2=i1·d1=1.2100=120mm,取其標準直徑d2=125mm</p><p><b>　　驗算帶輪：</b></p><p><b>　?。?-18）</b></p><p>　　小于25m/s，適合。</p><p>　

43、　初定中心距a0，按公式：0.7（d1+d2）<a0<2(d1+d2)和構(gòu)造，選取a0=350mm.</p><p>　　三角帶長度計算，按下述公式計算：</p><p><b>　?。?-19）</b></p><p>　　選取標準長度為L計=1033mm，計算內(nèi)圓周長度L內(nèi)=1000mm。則實際中心距為：</p>

44、<p><b>　?。?-20）</b></p><p>　　驗算小帶輪上包角α1，按下述公式計算：</p><p><b>　　（2-21）</b></p><p>　　計算三角帶輪根數(shù)。當帶輪速度v=7.36m/s，A型，小帶輪直徑d1=100mm時，由表查得N00.96，K包角=0.99，K帶長=0.89，

45、所以：</p><p><b>　　（2-22）</b></p><p><b>　　取z=2根。</b></p><p>　　2.4.2齒輪模數(shù)的確定</p><p>　　用公式法對齒輪模數(shù)進行設計。查表可知：齒形系數(shù)y=0.298，許用彎曲應力[σ彎]=19.6kg/mm2,想到開式齒輪傳動齒面

46、的磨損，使許用彎曲應力降低20%對應彎曲應力為：</p><p>　　[σ彎]‘ =19.6·80%=15.68kg/mm2</p><p>　　開式齒輪傳動中，由于齒寬系數(shù)為ψm=8～15，齒輪制造精度較低，為懸臂支承，所以選的ψm值，取ψm=10。</p><p>　　載荷系數(shù)K=1.3～1.5，取K=1.3，使用懸臂支撐，由公式：</p>

47、<p><b>　　（2-23）</b></p><p>　　取標準值m=3mm，選取低強度。使傳動系統(tǒng)中齒輪模數(shù)不完全相同，由于轉(zhuǎn)速較高，傳遞轉(zhuǎn)距較小，模數(shù)也就較小。為了方便加工測量，應使齒輪模數(shù)較小，無縫鋼管切割機齒輪模數(shù)都取為m=3mm。</p><p>　　2.4.3蝸輪蝸桿模數(shù)的確定</p><p>　　對于材料的選擇：

48、蝸桿選用的45號鋼，調(diào)質(zhì)處理；蝸輪選取無錫青銅ZQA19-4。</p><p><b>　　由公式：</b></p><p><b>　?。?-24）</b></p><p>　　取標準模數(shù)m=4，q=11。</p><p>　　2.4.4齒數(shù)的確定</p><p>　　根據(jù)

49、傳動比對齒數(shù)的選擇，各個傳動比有：</p><p>　　1）.選取蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)：在選擇蝸桿頭數(shù)時，對傳動比和工作效率的考慮、自鎖和制造等原因。蝸輪齒數(shù)的選取則主要是考蝸輪的直徑（也即體積問題）和根切問題。從工作效率角度來看，頭數(shù)越多，效率越高。對于自鎖，就只能選擇單頭的。對于制造方面，頭數(shù)越多，制造起來越困難。所以要考慮到以上問題全面分析。一般來講，在動力傳動中，為提高效率時，一般選取多頭；為提高精度（分度

50、蝸桿），自鎖性和要求的降速矛盾時，可采取單頭。分析上述原因，查閱《機械零件設計手冊》可知：蝸桿頭數(shù)z1=1，蝸輪齒數(shù)z2=50。</p><p>　　2）.確定齒輪齒數(shù)：對于齒輪齒數(shù)的選擇，應符合傳動比和最小齒輪。最小齒數(shù)的限制使用與齒輪的加工有關(guān)系，如果選取齒輪滾刀，為避免根切，齒數(shù)不得小于17考慮以上因素初步選取最小齒輪齒數(shù)為z4=18。這個齒輪裝在切管機滾筒的軸上。由根據(jù)工作條件確定的傳動比可知：，。 &l

51、t;/p><p>　　將z4=18代入，則。并由此可以推得：。</p><p>　　從而，可以得到切管機全部齒輪（蝸輪蝸桿）的齒數(shù)：z1=1，z2=50，z2=54，z3=81，z4=18。如圖2-4-1</p><p>　　圖2-4-1切管機齒輪（蝸輪蝸桿）的齒數(shù)</p><p>　　2.5進行總體結(jié)構(gòu)設計，畫出總體方案圖</p>

52、<p>　　要考慮總體結(jié)構(gòu)設計首先考慮原動機，對于各個裝置的布局，操做方法，機器的組成和大致的輪廓尺寸。如鋼管切割機設計成為柜式工作方式，電動機和減速箱吊裝在臺面下柜內(nèi)，臺面上安裝一對滾筒。啟動開關(guān)裝置，動力經(jīng)減速箱傳遞給滾筒，使二滾筒同方向旋轉(zhuǎn)。使用支架活動螺旋套筒，滾筒背后裝一單臂式支架，圓盤刀片在套筒下安裝。當旋動手輪，螺母就把套筒和刀片壓下，直至切斷鋼管。</p><p>　　切管機總體結(jié)構(gòu)如

53、圖2-5-1</p><p>　　圖2-5-1總體結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　3結(jié)構(gòu)設計</b></p><p>　　3.1初算各軸的最小直徑</p><p>　　由于只知道軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速），軸上彎曲應力的分布和軸的結(jié)構(gòu)屬于未知根據(jù)轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速）初算軸的直徑。</p><p>　?、褫S

54、：初步選取材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)公式計算。因為Ⅰ軸為懸臂軸，查表可知：取A=14，PⅠ=1.44(Kw),n1=116.7r/min,則：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　考慮到鍵槽的削弱等因素，取標準直徑20mm。</p><p>　　Ⅱ軸：初步選取材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取A=12，已知PⅡ=1.0

55、3(Kw)，n2=23.3r/min。則：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　取標準直徑為45mm。</p><p>　?、筝S：轉(zhuǎn)動機軸，選取45號鋼，進行調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)其受力未知，初選其最小軸徑為50mm，分析進行處理檢驗。</p><p>　?、糨S：初步選取材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。則

56、：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　取標準直徑為30mm。</p><p>　　將所得結(jié)果制成下表，供設計計算時應用：</p><p>　　表3-1-1各軸最小直徑</p><p>　　3.2計算各主要傳動件的結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>&

57、lt;b>　?。?）三角帶輪</b></p><p>　　已知選用A型三角膠帶，小三角帶輪計算直徑為d小=100mm;查表7-10可知：</p><p>　　h頂=3.5mm、δ=6mm，H=12mm、e=15+ -0.3mm、f=10mm、0=34o、b0=13.1mm。</p><p>　　輪寬B=(z-1)e+2f=(2-1)15+210=3

58、5mm；</p><p>　　外徑d頂小=d小+2 h頂=100 +23.5=107mm；</p><p>　　孔徑處電動機輸出軸直徑為d，查電動機JO2得知d軸=22mm；</p><p>　　其結(jié)構(gòu)形式由表7-11可知為實心輪。</p><p>　　大三角帶輪計算直徑d大=125mm；</p><p>　　h頂、δ

59、、H、e、f、B等尺寸和小三角帶輪一樣。</p><p>　　0=38o,b0=13.4mm。</p><p>　　外徑d頂大=d+2h頂=125+23.5=132mm；</p><p>　　孔徑d等于與其配合的軸Ⅰ的軸徑，查表三可知Ⅰ軸的d軸=20mm；</p><p>　　結(jié)構(gòu)形式由表7-11可知為輻板式：</p><

60、p>　　輪緣直徑d緣=d頂大-2（H+δ）=132-2（12+6）=96mm；</p><p>　　輪轂直徑d轂=（1.8～2）d軸=36～40mm，取d轂=40mm；</p><p>　　輪轂寬度L=(1.5～1.8) d軸=30～36mm，取L=35mm；</p><p>　　輻板厚度由表7-11查得為S=10mm；</p><p>

61、;　　輻板孔圓周定位尺寸：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　，因此，孔直徑為</b></p><p><b>　　（2）蝸輪、蝸桿</b></p><p>　　已知z1=1、z2=50，m=4，q=11，根據(jù)表10-2得到：</

62、p><p>　　蝸桿分度圓直徑d1=qm=114=44mm；</p><p>　　蝸輪分度圓直徑d2=z2m=504=200mm；</p><p>　　蝸桿齒頂圓直徑d頂1=m(q+2)=4(11+2)=52mm；</p><p>　　蝸輪齒頂圓直徑d頂2=m(z2+2)=4(50+2)=208mm；</p><p>　　

63、蝸桿齒根圓直徑d根1=m(q-2.4)=4(11-2.4)=34.4mm；</p><p>　　蝸輪齒根圓直徑d根2=m(z2-2.4)=4(50-2.4)=190.4mm；</p><p>　　蝸桿分度圓圓柱上螺旋升角，當z1=1、q=11時，查得；</p><p>　　蝸桿切制螺紋部分的長度L≥（11+0.06z2）m=(11+0.0650)4=56mm；<

64、;/p><p>　　蝸輪外圓直徑d外=d頂2+2m=208+24=216mm；</p><p>　　蝸輪寬度B≤0.75 d頂1=0.7552=39mm；</p><p><b>　?、瘛ⅱ蜉S中心距：</b></p><p>　　可知：輪緣厚度f=1.7m=1.74=6.8mm</p><p>　　軸

65、的結(jié)構(gòu)設計影響蝸輪的孔徑d，由于蝸輪軸的最小直徑為42mm，則孔徑d=55mm。</p><p>　　輪轂外徑d轂=（1.6～1.8）d=（1.6～1.8）55=88～99mm</p><p><b>　　取d轂=90mm</b></p><p>　　輪轂寬度L=（1.2～1.8）d=（1.2～1.8）55=66～99mm</p>

66、<p><b>　　取L=70mm</b></p><p>　　輻板厚度c≥1.5m=1.54=6，一般采用c=10mm</p><p>　　蝸輪包角2=90o～100o,一般采用2=90o</p><p><b>　?。?）齒輪</b></p><p>　　1）已知Ⅱ軸上齒輪z'

67、; 2=54，m=3，則：</p><p>　　分度圓直徑d' 2=m z' 2=354=162mm</p><p>　　齒頂圓直徑d' 頂2=m(z' 2+2)=3（54+2）=168mm</p><p>　　齒根圓直徑d' 根2=m(z' 2-2.5)=3 (54-2.5)=154.5mm</p>

68、<p>　　由于齒輪精度不高，懸臂布置的設計，所以齒寬系數(shù)應該選小值，現(xiàn)取Ψm=10</p><p>　　所以齒寬B=Ψm·m=30mm.</p><p>　　由于d' 頂2>160mm，可采用輻板式結(jié)構(gòu)的鍛造齒輪。</p><p>　　輪緣內(nèi)徑d緣= d' 頂2-10m=168-30=138mm</p>

69、<p>　　輪轂外徑d轂=1.6d軸2=1.645=72mm(d軸2——齒輪的孔徑，由表三可知</p><p><b>　　d軸2=45mm)</b></p><p>　　輻板厚度c=0.3B=0.330=9mm</p><p>　　輻板孔圓周定位尺寸：</p><p>　　d0=0.5(d緣+d轂) =0.

70、5(138+72)=105mm（3-5）</p><p><b>　　輻板孔直徑：</b></p><p>　　d孔=0.25(d緣-d轂)=0.25(138-72)=16.5mm，取d孔=17mm。</p><p>　　齒輪示意圖如圖3-2-1</p><p>　　圖3-2-1Ⅱ軸齒輪示意圖</p>&l

71、t;p>　　2）已知Ⅲ軸上齒輪z3=81，m=3，則：</p><p>　　分度圓直徑d3=mz3=381=243mm</p><p>　　齒頂圓直徑d頂3=m(z3+2)=3(81+2)=249mm</p><p>　　齒根圓直徑d根3=m(z3-2.5)=3(81-2.5)=235.5mm</p><p><b>　　齒寬

72、B=30mm。</b></p><p>　　由于d根3>160mm，可采用輻板式結(jié)構(gòu)的鍛造齒輪。</p><p>　　輪緣內(nèi)徑d緣= d頂3-10m=249-30=219mm</p><p>　　輪轂外徑d轂=1.6d軸3=1.650=80mm(d軸3——齒輪的孔徑，由表三可知</p><p><b>　　d軸3=

73、50mm)</b></p><p>　　輻板厚度c=0.3B=0.330=9mm</p><p>　　輻板孔圓周定位尺寸：</p><p>　　d0=0.5(d緣+d轂) =0.5(219+80)=149.5mm（3-6）</p><p><b>　　輻板孔直徑：</b></p><p&g

74、t;　　d孔=0.25(d緣- d轂)=0.25(219-80)=34.75mm，取d孔=35mm。</p><p><b>　　Ⅱ、Ⅲ軸的中心距：</b></p><p><b>　　（3-7）</b></p><p>　?、筝S上齒輪如圖3-2-2</p><p>　　圖3-2-2Ⅲ軸齒輪示意圖&

75、lt;/p><p>　　3）已知Ⅳ軸上的齒輪z4=18,m=3則：</p><p>　　分度圓直徑d4=mz4=318=54mm</p><p>　　齒頂圓直徑d頂4=m(z4+2)=3(18+2)=60mm</p><p>　　齒根圓直徑d根4=m(z4-2.5)=3(18-2.5)=46.5mm</p><p><

76、;b>　　齒寬B=30mm。</b></p><p>　　由于d根3<160mm，故必須采用實心式結(jié)構(gòu)鍛造齒輪。</p><p><b>　　Ⅲ、Ⅳ軸的中心距：</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　3.3繪制部件的裝配草圖</p&

77、gt;<p>　　已知設計裝配圖及各項基本參數(shù)。如圖3-3-1，分析確定各零件的位置和箱體的尺寸：</p><p>　　圖3-3-1減速箱輪廓圖</p><p>　　1)對于表中的數(shù)據(jù)和待定尺寸，觀察結(jié)構(gòu)圖。選取箱殼外型尺寸為：</p><p>　　長=d外+2△+2δ=162+210+28=198mm，取為200mm</p><p

78、>　　寬度估計為165mm</p><p>　　高=64+202.5+△+δ+ d外/2=64+202.5+81+10+8=365.5mm，取為366mm。</p><p>　　表3-3-1減速箱各零件間相互位置尺寸</p><p>　　2)軸的裝配工藝設計</p><p>　　a）對于軸承跨距、設計軸承組合的結(jié)構(gòu)方式選取。有經(jīng)驗公式確

79、定L1=0.8a，已知蝸桿傳動中心距a=122mm,則L1=0.8122=97.6mm，從而得到軸承的跨距為150mm（蝸輪分度圓直徑）。</p><p>　　同時受到徑向力和軸向力的渦輪傳動，對于軸承跨距不大，可選取單列向心推力球的軸承6000型。</p><p>　　軸承尺寸的選擇方式，根據(jù)軸頸直徑來選擇軸承，考慮到負載荷能力以及結(jié)構(gòu)上的特點，應適用于輕窄系列。</p>

80、<p>　　對于軸承組合的構(gòu)成方式，由于蝸桿軸較短，根據(jù)傳遞功率小和轉(zhuǎn)速中等，選取正排列的向心推力球軸承，已知軸的直徑為25mm，所以選擇兩個6205型和兩端固定支座的結(jié)構(gòu)形式，并且使用用墊片調(diào)整軸承之間隙。</p><p>　　b）軸向零件的周向和軸向固定。</p><p>　　如圖（軸裝配工藝的結(jié)構(gòu)設計d）所示，軸端三角帶輪的周向固定是采用普通平鍵和過渡配合。根據(jù)軸的直徑d1

81、(D)=20選用“鍵632GB1096-79”。套筒的直徑尺寸根據(jù)《機械設計手冊》選用參照（軸的各段直徑和長度）軸端檔圈，其中軸端直徑d=20mm選用“檔圈28GB892-76”，“螺栓M514GB30-76”，“銷2n610GB119-76”，“墊圈5GB93-76”。</p><p>　　零件尺寸及固定方式根據(jù)表中公式。對于機油潤滑的蝸桿蝸輪，軸承則選用是油脂，所以，選用檔油歡這種密封結(jié)構(gòu)。為了有更加穩(wěn)定的軸

82、向固定，旋轉(zhuǎn)零件的輪轂寬度使旋轉(zhuǎn)零件（如帶輪、齒輪、蝸輪、軸承等）要超過配合的軸頭長度在設計時要。</p><p>　　c ) 強度校核及結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　在設計有剛度要求的軸時，要進行剛度的校核計算。</p><p>　　1）.軸Ⅲ的結(jié)構(gòu)設計及強度校核：</p><p>　　軸Ⅲ上裝有的主要零件為：軸承、鍵、軸環(huán)、帶輪等。由表三

83、可知其最小直徑為45mm。已知：z' 2齒輪的分度圓直徑d' 2＝162mm，z3齒輪的分度圓直徑d3＝243mm，z4齒輪分度圓直徑d4＝54mm，Ⅱ、Ⅲ軸中心距αⅡⅢ=202.5mm，Ⅲ、Ⅳ軸中心距αⅢⅣ=148.5mm，兩滾筒中心距108mm，Ⅱ軸轉(zhuǎn)矩＝420.2，Ⅳ軸轉(zhuǎn)矩＝122.3。</p><p><b>　　驗算過程：</b></p><p&

84、gt;　　畫出受力分析圖3－1a，因為動力從齒輪z' 2經(jīng)惰輪z3傳給兩個z4齒輪，在惰輪z3的圓周上就有著同時作用著P1、P2、P3三個切向力；</p><p>　　根據(jù)滾筒中心距108mm和αⅢⅣ=148.5mm，我們可以計算出α角。因為在直角三角形Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 中，所以；</p><p><b>　?、俑鶕?jù)轉(zhuǎn)矩</b></p><p&g

85、t;<b>　　（3-9）</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　②使用平移和四邊形法則，對作用在Ⅲ軸上的合力計算。如圖3－1b，使用作圖法可得P4≈8360N，P=P1+P4=5185.43+8360=13545.43N</p><p>　?、垡驗棰筝S的最大彎距在B點、所以惰輪z3

86、的中面到滾動軸承中面的距離，現(xiàn)取為l3=70mm的位置，則其最大彎矩：</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　?、苓x取軸的材料使用45號鋼，轉(zhuǎn)動心軸的B＝0.26，所以：</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　現(xiàn)在設計軸頸的直徑為55mm

87、，所以合適。</p><p>　?、萁Y(jié)構(gòu)中所用潤滑為L-CPE/P蝸輪蝸桿油，滾珠軸承脂（SY1514--82），7407號齒輪潤滑脂（SY4036—84）</p><p>　　所用密封方式有氈圈式密封，迷宮式密封槽密封</p><p>　?、掭SⅢ的受力分析如圖3-3-3</p><p>　　圖3-3-3軸Ⅲ的受力分析</p>

88、<p>　?、谳S的各段直徑和長度的計算方法列于表3-4-1</p><p>　　表3-4-1軸的各段直徑和長度</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　通過對學習知識的運用和對切管機的設計計算，并且查閱資料，對切管機進行了初步的設計。在設計的過程中，主要的需要做的：</p><p>　?、?/p>

89、傳動方案的選擇上和對機構(gòu)的設計計算中,應該選取合適的傳動方案以及對減速箱各個部分零件的計算以及核準。</p><p>　?、谠O計思路完成后，對已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上裝配圖的輪廓，需要通過對各個參數(shù)的對照進一步確定，最后形成總體裝配圖。</p><p>　?、蹖L子零件的工作圖，蝸桿的零件圖等零件圖繪制。</p><p>　　通過本次課題的設計，對大學中所學知識的運用理解

90、，有了一個比較全面的復習。在設計與計算的過程中，也出現(xiàn)了一些問題。通過查閱資料，對問題解決的上有了信心，也對所學知識哪里薄弱有所認識，并且針對解決。形成獨立的思考解決能力，是在這次設計中我所學到的。當然，從中也大致了解了同類產(chǎn)品的設計理念方法，這也將是非常珍貴的實踐經(jīng)驗。相信對以后的的工作中學習生活，都會有巨大的影響。</p><p><b>　　參考文獻</b></p>&l

91、t;p>　　[1]鐘延志,曹占倫,劉東明.新編常用金屬材料手冊[M].北京：人民郵電出版社 2001.</p><p>　　[2]戴枝榮,張遠明.工程材料 (第二版) [M].北京：高等教育出版社，2003.</p><p>　　[3]李亞江.切割技術(shù)及應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　[4]蔣秀珍.機械學基礎(chǔ)[M].北京：科學

92、出版社，2001.</p><p>　　[5]秦大同，謝里陽..現(xiàn)代機械設計手冊 (單行本機架導軌及機械振動設計) [M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　[6]吳宗澤.機械設計實用手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[7]王少懷.機械設計師手冊（中冊）[M] .北京：電子工業(yè)出版社,2006.</p>

93、<p>　　[8]徐東安 王少懷. 機械設計實用手冊 （簡裝本 下冊）[M] .北京：機械工業(yè)出版社 2006.</p><p>　　[9]李建功.機械設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.</p><p>　　[10]李建功，馮麗艷. 機械設計課程設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.</p><p>　　[11]蔡春源．簡明機械零件手

94、冊[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2006．</p><p>　　[12]濮良貴，紀名剛. 機械設計[M]．8版．北京：高等教育出版社，2006．</p><p>　　[13]徐 灝．機械設計手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2001.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　時光飛逝，四年的大學生

95、活將隨著本次畢業(yè)設計的完成而畫上完美的句號。</p><p>　　感謝王澤河、王偉和張博老師在本次畢業(yè)設計中對我的悉心指導，不論是從課題選擇到具體的寫作過程，還是論文初稿與定稿，都透露出老師的心血和汗水。在本次畢業(yè)論文設計期間，老師一絲不茍的工作作風，治學嚴謹?shù)膽B(tài)度，讓我受益匪淺，深受感動。多謝老師在專業(yè)知識上的指導和提出的一些富于創(chuàng)造性的建議，在這樣無私的幫助和熏陶下，我終于順利完成了我的畢業(yè)設計。 在此，向老