液压式管道爬行切割机设计(不是火焰式!).doc

e液压式管道爬行割切机设计e（e）指导教师：e【摘要】 本论文是液压式管道爬行切割机设计。切割是一种物理动作。狭义的切割是指用刀等利器将物体（如食物、木料等硬度较低的物体）切开；广义的切割是指利用工具，如机床、火焰等使物体在压力或高温的作用下断开。管道切割机是管道切割过程中不可缺少的专业设备。气体火焰切割是热切割中最早被采用和最常用的工艺方法，这种切割方法设备简单、操作方便灵活、投资费用少、切割质量好等特点。尤其是能够切割各种含曲线形状的零件和大厚度工件等一系列特点使得它自进入工业领域以来一直作为工业生产中切割碳钢和低合金钢的基本方法而被广泛采用。液压式管道爬行切割机是天然气、原油和燃料导管管道或容器安装时进行下料切割和坡口切割的切割机工具。随着石油管道的不断发展，气动式管道爬行火焰切割技术已被广泛应用于切割管道过程中。为了缩短同行业之间的差距，提高切割的整体质量，气动式管道爬行切割技术应用迫在眉睫。此项技术的应用，具体体现在火焰切割机上，不仅可以提高切割管道的整体质量，还可以大大降低工人的劳动强度，为各种备品、备件的制作节省了时间。气动式管道爬行火焰切割机具有切割精度较高、外观质量好、节省燃料、整体下料布局合理、自动化程度高等特点。火焰切割就是利用气体火焰的热能将工件切割处金属预热到一定温度后，喷出高速切割氧炔气流使预热。随着社会的发展和人民生活水平的提高，石油，天然气以及各种输送能源的的方式越来越多，而管道运输是石油，天然气运输的重要方式，并且所占比例越来越大，大量管道需要焊接，而切割又是焊接的首道工序。切割面质量、切割效率及材料利用率的高低都直接影响焊接产品的质量和生产成本，因此切割是焊接生产的重要工艺。综合考虑了石油管道切割及其坡口机的发展状况和特定的工作环境，为了满足我国市场且方便野外作业，管道爬行火焰切割机的设计应运而生，它有操作少，结构简单,效率高等优点已在石油管道切割中广泛使用。【关键词】 切割机 火焰切割 液压爬行 坡口Hydraulic design of pipe crawlingFlame Cutting MachineEetutor: eAbstract:This paper is the design of the hydraulic pipe crawling cutting machine. Cutting is a physical action. The narrow cut is a knife and other weapon objects (objects such as food, wood and other low hardness) cut; broad cutting refers to the use of tools, such as machine tools, flame and other objects disconnect in the pressure or high temperature under . The pipe cutting machine is the indispensable professional equipment in the pipe cutting process. The gas flame cutting, thermal cutting the first to be adopted and the most common process methods, this cutting method of simple equipment, convenient and flexible operation, investment costs, good cutting quality. In particular, is able to cut all kinds of parts of the curve shape and the large thickness of the work piece, a series of features to make it since the beginning of the industrial areas has been the basic method has been widely used as cutting carbon and low alloy steel in the industrial production. Hydraulic pipe crawling cutting machine is the installation of natural gas, crude oil and fuel conduit pipe or container cutting and beveling cutting machine tools. With the continuous development of the oil pipeline, pneumatic pipe crawling flame cutting technology has been widely used in cutting the pipeline process. In order to shorten the gap between the same industry, cutting the overall quality of the pneumatic pipe crawling cutting technology is imminent. The application of this technology, embodied in flame cutting machine, not only can improve the overall quality of the cut pipe, can also greatly reduce the labor intensity, saving time for the production of a variety of spare parts. Pneumatic pipe crawling flame cutting machine with high cutting precision, the appearance of good quality, save fuel, reasonable layout of the overall cutting, the high degree of automation. Flame cutting is the use of a gas flame to heat the work piece cutting at the metal is preheated to a temperature, emitting high-speed cutting gas flow of oxy-acetylene preheat. With the social development and peoples living standards improve, oil, natural gas and a variety of delivery of energy in the way more and more, and pipeline transportation is an important way of oil, natural gas transportation, and a growing proportion of a large number of pipe welding, while cutting and welding process. The cutting surface quality, cutting efficiency and material utilization level of a direct impact on the welding quality of the product and production costs, so cutting is an important process of welding production. Considering the oil pipeline cutting and opening the groove machine development and the specific work environment, in order to meet our market and to facilitate field work, the design of pipe crawling flame cutting machine came into being, it has less operation, simple structure, high efficiency advantages have been widely used in the oil pipeline cutting.Keyboard：Cutting machine Flame cutting Hydraulic crawling Groove2e目 录引言1第一章 液压式管道爬行切割机31.1 研究现状31.2应用领域及发展趋势51.3研究目的和意义6第二章切割机的系统方案设计82.1切割机的实体图82.2 具体设计方案的选择82.2.1 动力控制系统的选择82.2.2动力调节装置方案的选择92.3切割机总体设计方案102.3.1总体布局102.3.2液压系统原理图设计11第三章 气割系统设计123.1 气割原理及其优缺点123.2气割要求及操作133.3氧-乙炔切割153.4切割系统装置选择15第四章 传动部分设计计算174.1动力源选择174.1.1.相关计算174.2.2.动力源正确选择174.2传动原理图184.3链轮的设计及其计算184.3.1链传动的特点和应用194.3.2链传动的设计计算19第五章.导向支撑系统设计235.1导向部分设计235.2 支撑部分设计235.2.1支撑板设计245.2.2支架设计245.3导杆设计25设计总结26致 谢27参考文献28 38引言我国是一个海洋大国，面临太平洋及其所属渤海、黄海、东海、南海，大陆海岸线长达1.8万多公里，有300多平方公里的领海和管辖海域。海洋资源是近几年国际上激烈竞争的焦点之一，是各国重要的战略目标。21世纪是世界向海洋进军的世纪。为进行海上石油开发、海洋科学研究、海底矿藏勘探开发、海底管道、电缆等的敷设和检查、海底打捞救生以及军事应用，迫切需要进一步开发水下作业技术。水下技术，是我国一个起步较晚，但近些年来发展很快的领域。目前尽管在水下科学技术方面已取得了一定成绩，但是还需要进一步发展多元科学技术，以使海洋作业更加方便、快捷。其中水下工程技术就是需要尽快发展的一种多元科学技术。水下工程技术通常是指海洋工程中围绕海底油气及其它矿产资源的勘探、开采和救助打捞工程所需要的设备、设施的设计、建造及施工工艺和作业技术。自上世纪60年代以来，水下工程技术迅速发展。60年代到70年代期间，美、英、法、德、日、挪威等世界主要海洋国家，相继建立了一批海洋开发研究机构，如日本海洋技术中心（JAMSTEC）、法国国立海洋开发中心（CNEXO）、挪威水下技术中心（NUC）等，极大地促进了海洋开发进程及海洋技术研究工作。此外，各国近海工程公司和潜水公司，也纷纷进行水下科学技术的研究和水下作业设施的开发，其中美国、英国、法国等一些公司等都具有较强的实力，在潜水技术、ROV技术、水下作业工具技术、水下焊接技术及装备、水下检测技术与检测仪器方面处于领先地位。海底油气输送管道维修作业系统是水下工程技术的一个部分，维修作业的主要任务是研制一套海洋环境下能够对单双层海底管道进行吊装、切割、去表皮、开坡口、对口、清理等作业的机具并能够快速修复海底管道。随着我国石油天然气管道事业的发展，大量管道需要焊接，而切割又是焊接的首道工序。切割面质量、切割效率及材料利用率的高低都直接影响焊接产品的质量和生产成本，因此切割是焊接生产的重要工艺。但我国管道切割机技术落后大多靠进口。综合考虑了石油管道切割及开坡口机的发展状况和特定的工作环境，为了满足我国市场且方便野外作业，液压式管道爬行火焰切割机的设计应运而生，它有操作少，结构简单,效率高等优点。管道施工中的钢管切割不能采用钢管旋转的方式 而只能采用割炬绕钢管旋转的方式。在目前的设备和技术水平条件下,依靠链条的爬管式钢管火焰切割机有明显的技术和经济优势。目前我国技术落后，为了缩短我国与世界发达国家在这一领域技术水平的差距,我国的科技工作者应在对国外坡口机的先进技术进行研究的基础上，针对不同材料，从切削性能、切削精度、可靠性等因素出发，深入研究，采用先进控制方法，设计自己的自动化爬管式坡口机，为我国的管道工程技术发展做出贡献 2。随着我国管道事业的发展，完善施工装备配套和提高施工装备技术水平已成为当务之急，而管道工程建设量逐年加大如目前正在建设中的西气东输工程将来的伊尔库斯克过境管道建设等工程都给管道施工单位带来了市场带来了参与竞争的机遇3 随着经过企业改制和产品结构的调整,但就这一产业的总体而言，企业普遍加工技术落后，产品比较单一，经营状况不理想。随着国外一些产品进入中国市场，市场的竞争状况将更趋激烈。当前，首要的任务是研制开发新产品，塑造精品，树立企业新形象，进一步提高产品的内外在质量。 金属切割技术日新月异，各种切割设备应运而生，如目前市场上出现的空气等离子弧切割机、火焰切割机、型钢切割机、管道切割机等。它们的出现能大大提高管材切割质量，提高工作效率，降低切割成本，减轻了劳动强度。近年来中国切割机机行业取得了很大的发展，但是行业发展中也存在一些问题，和国外相比仍有很大的差距。中国制造业由于缺乏核心技术，贴牌生产仍然是“中国制造”普遍的生存模式。很多高端产品表面上市中国生产，其实核心技术都来自国外。为此，“十二五”明确指出必须坚持发挥市场基础性作用与政府引导推动相结合，科技创新与实现产业化相结合，深化体制改革，以企业为主体，推进产学研结合，让高端制造业成为国民经济的先导产业和支柱产业。制造业的升级和转型，对于切割机行业有着深远影响和重大意义。本次毕业设计研究液压式管道爬行火焰切割机希望能在这一领域做出一点贡献。第一章 液压式管道爬行切割机1.1 研究现状近年来，随着国家重大工程的不断开发建设，机械行业整体都出现了较大的发展，管道行业作为其中的重要组成部分之一也在迅速发展，而管道切割机作为常用的常属切削工具在实际生产中早已广泛应用。切割机：钢带式火焰切割和坡口机采用铝制机身，重量轻，适合现场切割管道，坡口机的导轨采用不锈钢凸缘导轨，一种导轨可适用多种管径（钢带通过搭接，直径可调），行走稳定准确，切割线不错位。坡口角度可调。带有15mm电动遥控器，速度可调，正反转控制，非常适应海上平台导管架切割和管道切割。产品适用管径为250-2400mm的管道。马鞍形环齿轮式火焰切割( 坡口机适合车间高效率下料，而且可扩展成斜口切割机。铝制机身，重量轻，装配精度极高，鞍座和环齿轮同轴度达到)0.64mm，端面垂直度达到0.38mm。电动型配15mm长遥控电缆，可调速和正反转。一种机型可适用四种相邻管径。坡口角度可调。配双割把架，可以同时割出双侧坡口。配圆度靠轮，可以适应不圆的管子切割。系列产品，适用管径为50-1200mm的管道。国外具有代表性的坡口机产品有以下几种：1. 火焰切割/坡口机美国H&M公司生产火焰切割/坡口机：钢带式火焰切割和坡口机采用铝制机身，重量轻，适合现场切割管道，坡口机的导轨采用不锈钢凸缘导轨，一种导轨可适用多种管径（钢带通过搭接，直径可调），行走稳定准确，切割线不错位。2管端切割机意大利“ 古倍喜” 公司生产内卡式、外卡式坡口机和管端坡口车床。内卡式管道坡口机有两个型号，适合于小管径管道加工坡口。它由气动操作，防爆，适用于石化炼油企业管道维修。坡口机工作时通过超强自锁内卡芯轴卡于管道内，不打滑，不振颤，不弯曲变形。外卡式管道坡口机有多个型号，采用多刀车削方式，适用于小管径管道。管端坡口车床内径卡紧，便携，尤其适合厚壁管端加工处理。3.全自动柔性切管机日本板桥全自动柔性轴切管机结构比较特殊，机头没有任何动力马达，动力来自柔性扭矩传输缆轴。可以对管道进行切割、开槽等作业。适用于铸铁管、水泥管、钢管、石棉管和塑料管等。能够快速、安全作业，也可在水中作业。最大切割厚度达60mm。4. 爬管式管道切割/坡口机美国瓦奇T-L-C爬管式切割( 坡口机是一种便携式铣削机，它通过链条将机体固定在管道上，驱动链轮使机体带着旋转的切割刀和坡口刀沿链条爬行一周，完成管道的切割和开坡口。它由液压驱动，可以在管子水平或者垂直方向作业，也可以在壕沟和180m 深水下作业。它可以在带压的管道或者罐体上进行冷切割和坡口加工，加工精度高，安全防爆，特别适合恶劣环境（ 风沙、污泥、水下） 工作，适合海上钻井、铺管及各种水上安装工程。美国瓦奇闸刀式管道切割锯是系列产品。可以割锯实心( 空心管道和棒料。可用于自来水公司、输气公司、炼油厂、核电站、化工厂等行业。闸刀式管锯固定时需用带链条的台钳将闸刀锯和管子夹紧，精加工的铸铁V形马鞍底座确保切口的平直。管锯可在管外的任何位置安装，垂直和水平作业的效果同样出色。它可以采用气动、液动或电动控制，摇把负责手工进给，马达负责锯割，一个标准壁厚的150mm管子在6min内便可以割断。锯条采用通用的硬质合金高强度锯条，更换方便，由于在切割回程中是将刀刃从割口处提升，因此刀刃寿命大大延长。除了上述切割( 坡口机外，还有：美国Mathey公司生产的爬管式切割( 坡口机，原理同瓦奇坡口机，性能稍有差异。德国GF公司生产的适用于薄壁细长管切割( 开坡口的BA系列管道切割兼坡口机；适用于锅炉、换热器管道处理的DBD 系列坡口机；适用于现场和车间厚壁管道管端处理加工的坡口机。美国“力得BRB公司生产用于城市公用供暖、供气管道施工的手动切割刀等等。综上所述，国外用于现场作业的切割( 坡口机成型产品可靠性高，适合于现场作业，但在很大程度上是由人手工操作的，自动化程度并不高。在管道铺设或管接修复过程中，需要对管道进行切割/开坡口作业，以便进行焊接。切割/坡口机是管道换接修复过程中不可缺少的专业设备，它所涉及的各项技术在国外有成形产品出售。中国的切割机具和相关技术长期处于落后状态，但近30年来却有了飞速的发展。各有关单位包括生产切割设备的企业在内，先后研制和开发了各种半自动和全自动的切割设备。国外一些知名切割机具制造企业，如德国伊萨、梅塞尔、美国捷锐、日本田中及小池酸素等公司，也先后来到中国投资建厂。各企业广泛使用各种半自动和全自动切割机进行各种直线、曲线及成形切割，收到了较好的经济效益，把切割技术推向崭新的阶段。气体火焰切割是最早也是最普遍采用的一种加工工艺方法。近年来，在燃气中以乙炔为基础，先后开发了丙烷气、丙烯气、液化石油气天然气、煤气、氢气和各种新型燃气，且价格相对便宜，回火几率小，并根据各种气体的不同特性研制了专用的切割机具，为燃气能源多元化，开辟了广阔的前景。我国的产品多数为模仿国外制造。近年来，随着国家重大工程的不断发展，机械行业整体都出线了较大的发展，管道行业作为其中的重要部分之一也在迅速发展，而管道切管机作为常用的金属切削工具在实际生产中早已广泛应用切割机是一种管材加工及应用行业的专用加工设备,能实现不同规格的管材的加工及切割工作。 管道切割机的运用主要是为了降低劳动强度，节省人力，提高产品质量。随着经济建设的飞速发展，机械工业在经济建设中的作用日益突出，许多建设中的原材料以及人们日常所需的生活物资都要通过管道来运输，因此，管道在我国工业发展中有着举足轻重的地位，管道的安装以及保养也就极为重要了。而管道切割机的液压站就显得尤为重要，设计好一个性能优越的切割机液压站就可以对管道的顺利运输起到重要的作用，一个性能优越的管道切割机可以让管道的性能得到最大限度的提升！1.2应用领域及发展趋势应用领域：主要应用于天然气、原油和燃料导管管道或容器安装时进行下料切割和坡口切割的切割机工具。发展趋势：海洋油气资源的开发是海洋开发的紧要构成局部，其中海底破损油气管道的维修又是确保海底开采的油气顺利运输、防止海洋污染的必要保证。我国在北海、南海和东海等海域进行海上油气开发，海底油气输送管道一般有单层管和双层管两种，单层管主要结构是单层钢管外面覆盖一层钢筋混凝土，双层管主要结构是在两层钢管中间添加有保温层。北海、南海和东海的海底油气管道铺设已经近20年，许多管道面临着破损的危险。目前，我国海底破损油气管道都是聘请国外的专业公司进行维修，大多是美国的公司，每次维修都需要花费几百万元人民币，价格昂贵。随着时间的推移，现在工作的海底油气管道破损率会越来越高，每年需要维修的次数也会不断增加，因此急需将海底油气管道维修作业系统国产化。针对海底管道维修系统希望建立一系列性能可靠、体积小巧、自动化程度高的作业机具，用于管道维修。这不仅能使我国在相关领域的科技水平得到提高，避免受国外公司技术保密的限制，提高海底油气管道维修的效率，同时还能使每年维修海底油气管道的费用大大降低。缩短我国与世界发达国家在这一领域技术水平的差距，同时还会提高我国在海洋开发方面的国际地位和竞争能力。从目前国外发展现状来看，爬管式坡口机不仅能在水下工作，也能在干式环境中工作，而且能适应大范围管径的管道切割/开坡口作业。但是该坡口机属于半自动的，针对不同材质、不同性能的材料所用切削速度应是多少，需要靠人工根据经验作现场调整。如遇能见度较差的海情，作业将非常困难；而且我国海域环境较为复杂，该坡口机还需要进一步完善。我国的科技工作者应在对国外坡口机的先进技术进行研究的基础上，针对不同材料，从切削性能、切削精度、可靠性等因素出发，深入研究，采用先进控制方法，设计自己的自动化爬管式坡口机，为我国的管道切割工程技术发展做出贡献。1.3研究目的和意义研究目的:现代社会人们对石油及其天然气的使用更加广泛，特别是我国国民经济的发展，使得石油及其天然气的使用量大大增加，怎样更好的运输成为人们越来越关心的问题了。虽然输送方式很多，但是管道运输仍然是一中最重要的方式，并且所占比例越来越大，管道需要焊接，而切割又是焊接的首道工序。然而切割的好坏直接影响到焊接的质量。我们国家的经济及其国力却直接影响到切割的质量，所使用的大多依靠进口。所以我们国家便研制出有这本国特色及其高质量、高效率、操作简便的管道爬行切割机。研究意义:我们国家的机械工业在近些年有了飞速的发展特别是切割领域发展更为迅速，无论是新技术的开发还是就能源的利用都得到了长足的发展。切割包括冷热两类切割，而热切割有气体火焰切割、电弧切割、等离子切割和激光切割等各种工艺方法。自动化半自动化切割技术的发展，使得切割技术可以代替部分机械加工，大大提高了工作效率，并且大大提高了金属材料的利用率。液压式管道爬行切割机有着很多的优势，他可以切割大厚板材，设备较为简单操作灵活方便，切割质量好并且陈本低廉。所以，通过本次毕业设计，可以培养我的综合运用所学的基本理论，基本技能和专业知识的能力。培养我正确的设计思维，掌握工程设计的一般程序，规范和方法。培养我的设计，计算，工程制图，实验研究，数据处理，查阅文献，外文资料的阅读和翻译，计算机的应用，文字表达等基本工作实践能力，使得我初步掌握科学研究的科学方法和思路。 2.电机选择2.1电动机选择（倒数第三页里有东东）2.1.1选择电动机类型2.1.2选择电动机容量电动机所需工作功率为：；工作机所需功率为：；传动装置的总效率为：；传动滚筒 滚动轴承效率 闭式齿轮传动效率 联轴器效率 代入数值得：所需电动机功率为：略大于 即可。选用同步转速1460r/min ；4级 ；型号 Y160M-4.功率为11kW2.1.3确定电动机转速取滚筒直径1.分配传动比（1）总传动比(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比则低速级的传动比2.1.4 电机端盖组装CAD截图 图2.1.4电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1电动机轴 2.2.2高速轴2.2.3中间轴2.2.4低速轴2.2.5滚筒轴3.齿轮计算3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2绞车为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。3材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240 HBS，二者材料硬度差为40 HBS。4选小齿轮齿数，大齿轮齿数。取5初选螺旋角。初选螺旋角3.2按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10-21）进行试算，即3.2.1确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数1。（2）由机械设计第八版图10-30选取区域系数。（3）由机械设计第八版图10-26查得，则。（4）计算小齿轮传递的转矩。（5）由机械设计第八版表10-7 选取齿宽系数（6）由机械设计第八版表10-6查得材料的弹性影响系数（7）由机械设计第八版图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。13计算应力循环次数。（9）由机械设计第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数; 。（10）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由机械设计第八版式（10-12）得（11）许用接触应力3.2.2计算（1）试算小齿轮分度圆直径=49.56mm（2）计算圆周速度（3）计算齿宽及模数 =2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.01（4）计算纵向重合度0.318124tan=20.73（5）计算载荷系数K。已知使用系数根据v= 7.6 m/s,7级精度，由机械设计第八版图10-8查得动载系数由机械设计第八版表10-4查得的值与齿轮的相同，故由机械设计第八版图 10-13查得由机械设计第八版表10-3查得.故载荷系数11.111.41.42=2.2（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a）得（7）计算模数 3.3按齿根弯曲强度设计由式（10-17）3.3.1确定计算参数（1）计算载荷系数。 =2.09（2）根据纵向重合度 ，从机械设计第八版图10-28查得螺旋角影响系数（3）计算当量齿数。（4）查齿形系数。由表10-5查得（5）查取应力校正系数。由机械设计第八版表10-5查得（6）由机械设计第八版图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲强度极限 ；（7）由机械设计第八版图10-18取弯曲疲劳寿命系数 ，；（8）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S1.4,由机械设计第八版式（10-12）得（9）计算大、小齿轮的 并加以比较。=由此可知大齿轮的数值大。3.3.2设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲劳强度计算 的法面模数，取2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径100.677mm 来计算应有的齿数。于是由取 ，则 取 3.4几何尺寸计算3.4.1计算中心距a=将中以距圆整为141mm.3.4.2按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。3.4.3计算大、小齿轮的分度圆直径3.4.4计算齿轮宽度圆整后取.低速级取m=3;由 取圆整后取表 1高速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m22压力角2020分度圆直径d=227=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径表 2低速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m33压力角2020分度圆直径d=327=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径4.轴的设计4.1低速轴4.1.1求输出轴上的功率转速和转矩 若取每级齿轮的传动的效率,则4.1.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为圆周力 ,径向力 及轴向力 的4.1.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据机械设计第八版表15-3,取 ,于是得输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩, 查表考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003或手册,选用LX4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为2500000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=112mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.1.4轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案 图4-1（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)根据联轴器为了满足半联轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=65mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故1-2 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313。其尺寸为dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。3）取安装齿轮处的轴段4-5段的直径 ；齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度 ，故取h=6mm ，则轴环处的直径 。轴环宽度 ，取。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取 低速轴的相关参数：表4-1功率转速转矩1-2段轴长84mm1-2段直径50mm2-3段轴长40.57mm2-3段直径62mm3-4段轴长49.5mm3-4段直径65mm4-5段轴长85mm4-5段直径70mm5-6段轴长60.5mm5-6段直径82mm6-7段轴长54.5mm6-7段直径65mm（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=20mm12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为L=63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。4.2中间轴4.2.1求输出轴上的功率转速和转矩4.2.2求作用在齿轮上的力（1）因已知低速级小齿轮的分度圆直径为：（2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为：4.2.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径。图 4-24.2.4初步选择滚动轴承.（1）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为dD*T=35mm72mm18.25mm，故，；（2）取安装低速级小齿轮处的轴段2-3段的直径 ；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为95mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度，取。（3）取安装高速级大齿轮的轴段4-5段的直径齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为56mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。 4.2.5轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=22mm14mm。键槽用键槽铣刀加工，长为63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。中间轴的参数：表4-2功率10.10kw转速362.2r/min转矩263.61-2段轴长29.3mm1-2段直径25mm2-3段轴长90mm2-3段直径45mm3-4段轴长12mm3-4段直径57mm4-5段轴长51mm4-5段直径45mm4.3高速轴4.3.1求输出轴上的功率转速和转矩若取每级齿轮的传动的效率,则4.3.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为4.3.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表 ,考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003 或手册,选用LX2型弹性柱销联轴器,其公称转矩为560000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=82mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.4轴的结构设计4.4.1拟定轴上零件的装配方案图4-34.4.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联 轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=45mm .半联轴器与轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上 而不压在轴的端面上,故 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故 ；而 ，mm。3）取安装齿轮处的轴段4-5段,做成齿轮轴；已知齿轮轴轮毂的宽度为61mm，齿轮轴的直径为62.29mm。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取。 5）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面b*h=14mm*9mm ，键槽用键槽铣刀加工，长为L=45mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。高速轴的参数：表4-3功率10.41kw转速1460r/min转矩1-2段轴长80mm1-2段直径30mm2-3段轴长45.81mm2-3段直径42mm3-4段轴长45mm3-4段直径31.75mm4-5段轴长99.5mm4-5段直径48.86mm5-6段轴长61mm5-6段直径62.29mm6-7段轴长26.75mm6-7段直径45mm5.齿轮的参数化建模5.1齿轮的建模（1）在上工具箱中单击按钮，打开“新建”对话框，在“类型”列表框中选择“零件”选项，在“子类型”列表框中选择“实体”选项，在“名称”文本框中输入“dachilun_gear”，如图5-1所示。图5-1“新建”对话框2取消选中“使用默认模板”复选项。单击“确定”按钮，打开“新文件选项”对话框，选中其中“mmns_part_solid”选项，如图5-2所示，最后单击”确定“按钮，进入三维实体建模环境。图5-2“新文件选项”对话框（2）设置齿轮参数1在主菜单中依次选择“工具”“关系”选项，系统将自动弹出“关系”对话框。2在对话框中单击按钮，然后将齿轮的各参数依次添加到参数列表框中，具体内容如图5-4所示，完成齿轮参数添加后，单击“确定”按钮，关闭对话框。图5-3输入齿轮参数（3）绘制齿轮基本圆在右工具箱单击，弹出“草绘”对话框。选择FRONT 基准平面作为草绘平面，绘制如图5-4所示的任意尺寸的四个圆。（4）设置齿轮关系式，确定其尺寸参数1按照如图5-5所示，在“关系”对话框中分别添加确定齿轮的分度圆直径、基圆直径、齿根圆直径、齿顶圆直径的关系式。2双击草绘基本圆的直径尺寸，将它的尺寸分别修改为、修改的结果如图5-6所示。 图5-4草绘同心圆 图5-5“关系”对话框 图5-6修改同心圆尺寸 图5-7“曲线：从方程”对话框（5）创建齿轮齿廓线1在右工具箱中单击按钮打开“菜单管理器”菜单，在该菜单中依次选择“曲线选项” “从方程” “完成”选项，打开“曲线：从方程”对话框，如图5-7所示。2在模型树窗口中选择坐标系，然后再从“设置坐标类型”菜单中选择“笛卡尔”选项，如图5-8所示，打开记事本窗口。3在记事本文件中添加渐开线方程式，如图5-9所示。然后在记事本窗中选取“文件” “保存”选项保存设置。图5-8“菜单管理器”对话框 图5-9添加渐开线方程4选择图5-11中的曲线1、曲线2作为放置参照，创建过两曲线交点的基准点PNTO。参照设置如图5-10所示。曲 线1曲 线 2图5-11基准点参照曲线的选择 图5-10“基准点”对话框5如