QGJ-I型无缝钢管定长切割机的设计（全套含CAD图纸）
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下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985本科毕业设计题目无缝钢管切割机设计系别专业学生姓名学号指导教师职称下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985摘要钢管切割机机在生产生活中起到的影响非常大，钢管切割机种类多种型号各异。目前我国的切割市场的发展趋势逐渐加快，对于新型切割机的要求更加严格，跟家趋向于钢管切割机的适用范围成本以及工作效率等多方面要求。为促进了发展方式的转变，实现了又好又快发展。使产业的产能、销售收入、利润成倍增长，达到更快更好地技术水准。提高生产加工、出口，应该努力改进机械工艺。机械工业对于我国的发展建设起到很重要的地位。我国的机械工业虽然取得了很大的成绩，但同工业发达国家相比，在生产能力、技术水平、经济效益和管理水平等方面，仍然存在一定的差距，还不能完全事业国民经济发展的需要。所以，我国的机械工业应该更加快速的建设发展，通过对技术改造，提高产品的设计水平，制造工艺水平和管理水平，使机电产品的质量和品种逐步达到和赶上工业发达国家的水平。关键词切割机原理、CAD实体设计、平面草图、切割、钢管、传动、机构、装配。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985目录引言11、确定工艺方案12、传动装置的设计与计算121、电动机的选择1211、类型的选择1212、转速的选择1213、功率的选择122、拟订传动方案123、计算各轴的转速、功率和转矩424、进行传动机构的设计与计算6241、带传动设计6242、齿轮模数的确定7243、蜗轮蜗杆模数的确定7244、齿数的确定825、进行总体结构设计，画出总体方案图93、结构设计1531、初算各轴的最小直径1532、计算各主要传动件的结构尺寸1533、绘制部件的装配草图1934、绘制设计装配图2335、绘制零件工作图25结论27参考文献28致谢29下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或11970985下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396或119709851引言众所周知，机械对于人类的作用，他大大的提高了人类产业能量，从原始的石器时代到金属时代，我们伟大的先祖就进行了简单的机械加工，对于当时环境下，其生产的效率和精度都是非常的低下。随着时代的发展机械化逐渐成为代替手工的重要地位，机械制造生产的飞速发展，人们通过对精度效率成本更低选择、更加入人性化的设计理念。中国虽然是一个文明古国，但是其在工业制造方面和与欧美等发达国家起步比较晚，机械化进程有着一定的差距。其机械制造技术却远远比不上西方等发达国家，现在我们更加注重机械制造技术的先进与加工的精度，生产的效率，以及生产的成本产生等。随着对机械化生产的巨大需求，机械类行业得到飞速发展。通过本次设计的目的和要求就是设计一个简单易于操作的钢管切割机机，其目的是为了更加高效廉价的做出大量需求产品，并且改变手工切割慢的问题，适合大多数不是批量加工钢管或者对钢管的加工加工精度不高工厂使用。随着世界各地各项技术飞速发展的时代，尤其的随着计算机技术的高速发展，机械制造行业也得到了飞速的发展，其主要表现在数控加工等方面，数控方面有着一定成熟的技术。数控技术加工的精度高，对于精密仪器批量生产是一个很大的福音，但是因为造价原因小型工厂，还是比较适用于这类机械。圆满的的解决小厂所需求的问题，有没有出翔精密加工不堪重负的经济因素和资源的浪费。对此，在本次设计中，根据工厂生产加工的一些实际情况，对现有的钢管切割机改进。使本次设计的钢管切割机的操作简单、生产成本低、维护简单、生产效率高等优点。此设计的切管机主要是针对各种用途金属管材进行加工。本次设计的任务主要是钢管切割机中减速箱及有关零件进行的设计。对于传动装置的设计和计算，机器轮廓的设计。并且计算的数据，绘制总体装配图，减速机装配图，减速箱焊接图等。对各个零部件图，进行绘制。本次设计的钢管切割机为适应小工厂，高效简洁的生产效率提高有着积极的作用。11、确定工艺方案本次的设计任务为设计一高效简单的钢管切割机，因此设想，有几种设计方案进行对比方案一锯弓来锯断金属管需要锯弓往复的做重复切削以及让刀运动和滑枕摆动的进给。机器的类型属于复杂，锯切也不是连续运动的。当金属直径相差较大时，锯片还要调换，生产效率低。方案二首先切断刀对金属管进行切割如过在车床上进行切断，因为一般车床的主轴也只有几十毫米，对于金属管可能无法通过，使用一台普通机床，不那么实惠。或者用专门的切管机，它的工作原理是工件要夹紧不动，装在刀架上的两把切断刀，既有主切削的旋转运动，又有其进给运动，工作效率高，但是机床结构属于比较复杂。方案三用砂轮切断金属管通过砂轮旋转的切削运动以及摇臂向下的进给运动。此机构的结构属于简单，生产效率也高，但是砂轮磨损较快成本很高。方案四用碾压的方法使金属管断裂是需要圆盘向下的进给运动以及金属管旋转的切削运动。使用方法是做连续切削的，使生产效率提高高，机器的结构类型属于不太复杂。但是会使管子的切口内径缩小，随意对于高精度场合不适用。本次设计的要求为滚子转速N70R/MIN,圆盘刀片直径A80MM,需要管件的直径为3/84，电机额定功率I为P15KW载荷变动小，满载转速是N1410R/MIN,每天工作10小时。根据毕设要求和结合生产实际。在本次设计中选用方案四。工艺方案确定后，并根据有关数据，加上其它一些必要的尺寸，得出工艺方案的原理图如图11图11工艺方案原理图方案四管机的工作原理动力由电动带轮蜗杆蜗轮直齿轮中间滚轮滚子轴上小齿轮。由于滚子的旋转运动，从而带动工件的整体运动，实现切削时的主要切割。同时，搬动手轮，通过调节方向，使圆盘刀片向下做进给移动，并在不断的增加刀片对钢管的压力中，实现钢管切割。12、传动装置的设计与计算21、电动机的选择对于电动机每个都有出厂铭牌，标识着主要技术参数。所以，要对电动机的特性进行了解以及对比。进行机械设计前，对选择好电动机的型号，转速和功率。211、类型的选择工业上一般用选用三相交流异步电动机。三相交流异步电机指其结构简单，工作稳定，造价低，维护方便等优点，使用广泛。对于电动机类型的选择，主要考虑工作机械长期连续工作以及重复短时工作静载荷或惯性载荷的大小，工作环境是否有灰尘飞溅。在此次设计中其载荷变动较小，有灰尘所以选择笼式三相交流异步电机。212、转速的选择异步电机的转速主要有750R/MIN、1000R/MIN、1500R/MIN、3000R/MIN几种。当工作机械的转速较高时，选用同步转速为3000R/MIN的电机比较合适。如果工作机械的转速太低（即传动装置的总传动比太大）将导致传动装置的结构复杂，价格较高。在本次设计中可选的转速有1500R/MIN和750R/MIN。在一般机械中这两种转速的电机适应性大，应用比较普遍。213、功率的选择选择电动机的合理额定功率，电动机功率的选择以及电动机本身是否发热、载荷的大小、工作时间长短有关，但一般情况下电动机容量主要电动机是否发热决定。所以电动机的额定功率大于所需功率10来选择电动机。综上所述，本次设计的切管机电机额定功率为P15KW满载转速为N1410R/MIN,每天工作10小时，载荷变动小用于多尘场合。选用Y90L4型电动机，其额定功率P电15KW，满载转速N电1400R/MIN，同步转速1500R/MIN4极，最大转矩为23NM。电动机确定后，计算出切管机的传动比为I总20（21）N电工140722、拟订传动方案传动方案的选择，是指传动机构的选择布置。这是彼此相关联的。运动形式大致分为；（1）传递的回转运动有齿轮传动，带传动，链传动，蜗轮传动等；（2）做往复直线摆动或运动的有齿轮齿条传动，螺旋传动，凸轮机构以及曲柄滑2块机构等；（3）做间歇运动的有棘轮机构以及槽轮机构等；（4）实现特定运动规律的有凸轮机构和平面连杆机构等。传动机构的选择就是根据机器工作机构的不同运动规律，载荷的性质和机器的循环工作的进行。最后在全方面比较和分析各种传动机构原理的基础上确定一种适合的工作方案。机器一般由原动机、传动装置以及工作机等三部分组成。传动装置是再原动机与工作机之间，用来传递动力，改变转速、转矩的大小或运动方式的改变，来符合工作机功能要求。传动装置对整台车的性能、大小、重量和造价都有很大影响，因此需要符合要求的拟定传动方案。在这次设计课题中，已知切管机的I总20，若用蜗杆，一次降速原本可以达到，其方案如图21。但是由于钢管的切割最大直径为4，如图中11所以两个滚筒的之间中心间距不能小于108MM，齿轮外径不能大于滚筒的直径（100MM）。若取蜗杆Z12，蜗轮Z240，M4，D2160MM,比同一轴上的齿轮大，按图221的布置，为避免蜗轮和滚筒相撞，需要加大两轴之间的中心距离。这样就要加上一个惰轮，就解决这个问题，如图222。在本次设计中，取蜗轮齿数为Z250,模数M4。对于带传动缓冲和打滑的特性，所以将选取电动机一级传动，为避免电动机电动机产生的噪音开式齿轮传动不宜放在高速级，所以将齿轮传动放在低速级。选取适合方案，首先应满足机器的要求功能，还应当工作稳定、结构简单、易于操作、成本低廉以及使用便于维修。对比各种传动方案，在此次设计中确定选取带传动、蜗杆传动、齿轮传动等机构组成的传动方案。并画出其传动系统图结构图，如图223。图221蜗轮蜗杆传动方案图3图222蜗轮蜗杆加中间惰轮传动方案图在选取完成传动方案后,根据I总I1I2的关系分配传动比并对个机构的关系特性进行对比,如表221图223带传动、蜗轮蜗杆、中间惰轮、齿轮方案图4表221几种主要传动机构的特性比较类型特性带传动齿轮传动蜗杆传动主要优点中心距变化范围较大,结构简单,传动平稳,能缓冲,起过载安全保护作用外廓尺寸小,传动比准确,效率高,寿命长,适用的功率和速度范围大外廓尺寸小,传动比大而准确,工作平稳,可制成自锁的传动单级传动比,I开口平型带24,最大值6,三角带型24,最大值7有张紧轮平型带35最大值8开式圆柱齿轮46,最大值15开式圆柱正齿轮34,最大值10闭式圆柱齿轮23,最大值6闭式1040,最大值100开式1560,最大值100外廓尺寸大中,小小成本低中高效率平型带092098三角带09096开式加工齿092096闭式095099开式0507闭式07094自锁040045考虑到传动装置的结构,尺寸,重量,工作条件和制造安装等因素,必须对传动比进行合理的分配根据公式T9550NM可知当传动的功率PKW一定时,转速NR/MIN越高,转PN矩T就越小为此,在进行传动比的分配时遵循”降速要先少后多”V带传动的传动比不能过大，否则会使大带轮半径超过减速器中心点高，使尺寸不适合，并给安装和机座设计带来不便，由于齿轮在降速的传动机构中,如果比较大降速,就会使被动齿轮直径过大,造成增加了径向尺寸,如果齿数太少就会造成根切现象而其在升速传动中,如果升速比过大,就会有强烈的震动和噪音的产生,不能平稳传动,对机器的工作性能有影响为此,对各传动机构比分配情况如下I112I250I315I4（22）15I总I1I2I3I412501520（23）4注传动系统惰轮是个大齿轮,它不能改变传动比只能增加中心距,对滚筒旋转方向的改变作用23、计算各轴的转速、功率和转矩由表一我们可知，取带096，蜗072，齿094，滚099（一对滚动轴承的效率），根据公式（24）122121,950,NPNTTIIN及5可知各轴的转速为（25）14067/MIN2NRI电（26）2123/I50I电（27）3123415/MINNRII电（28）41234070/I5/4NII电各轴的功率为（29）P电带1961（KW）（210）蜗滚电带蜗滚507203（）（211）P2齿滚电带蜗齿滚P1969496（KW）（212）23齿滚电带蜗滚齿507008（）各轴传递的转矩为（213）15992340PT电电电（NM）N（214）12396178I电带（）（215）2120396507420TITI蜗滚电带蜗滚（NM）第三轴，由于过渡齿轮（惰轮）的安装，故此轴不承受转矩，只是受弯矩，它是一根心轴。6（216）12342323050196079401/4TI电带蜗滚齿（NM）将以上各数据制成如表231所示的表格表231各轴计算结果轴号电机轴传动比I1250151/45转速NR/MIN1410116723315570功率PKW15144103096089转矩T（NM）10231178420021223在传动比的计算时，首先确定齿轮模数和带轮直径，实际传动比等于两带轮直径之比，或者两齿轮齿数之比，结果与表中数据可能不一致。当I160MM，可采用辐板式结构的锻造齿轮。轮缘内径D缘D顶210M16830138MM轮毂外径D毂16D轴2164572MMD轴2齿轮的孔径，由表三可知D轴245MM辐板厚度C03B03309MM辐板孔圆周定位尺寸D005D缘D毂0513872105MM（35）辐板孔直径D孔025D缘D毂02513872165MM，取D孔17MM。齿轮示意图如图321图321轴齿轮示意图2）已知轴上齿轮Z381，M3，则分度圆直径D3MZ3381243MM齿顶圆直径D顶3MZ323812249MM齿根圆直径D根3MZ325381252355MM齿宽B30MM。由于D根3160MM，可采用辐板式结构的锻造齿轮。轮缘内径D缘D顶310M24930219MM轮毂外径D毂16D轴3165080MMD轴3齿轮的孔径，由表三可知D轴350MM辐板厚度C03B03309MM辐板孔圆周定位尺寸D005D缘D毂05219801495MM（36）18辐板孔直径D孔025D缘D毂025219803475MM，取D孔35MM。、轴的中心距（37）231548205AMZM、轴上齿轮如图322图322轴齿轮示意图3）已知轴上的齿轮Z418,M3则分度圆直径D4MZ431854MM齿顶圆直径D顶4MZ42318260MM齿根圆直径D根4MZ42531825465MM齿宽B30MM。由于D根3D12RR倒圆直径，查阅手册中非配合处的过度圆角半径用凸肩定位时按此式计算，用套筒定位时另取带轮的定位靠套筒，此处的D2是指套筒外径D3安装滚动轴承处的直径DD3D2DD3D1无套筒的；套筒的D3必须符合轴承的标准由于采用205型轴承，D325MMD4装在两滚动轴承之间齿轮（蜗轮）处的直径DD4D32RR倒圆角半径，查阅手册确定如如轴D5一般轴肩和轴环的直径DD5D42AA轴肩或轴环的高度，A00701如如轴，D455MM，A385因此处D4相当于D325，A01D4则25D455MM,取A5MM,则D5552565MMD52522530MMD6滚动轴承定位轴肩直径查阅手册轴承部分的D1值L7安装旋转零件的轴头长度LL7（1216）DDD轴头直径一般要求L7要比旋转零件的轮毂宽度要短一些L8轴环长度L814A或L8（01015）D如轴L81457MM减速箱焊接图如图343图343减速箱焊接图35、绘制零件工作图机械零件种类有两种一类需要自行设计制作的，叫基本件；基本件必须根据设计装配图，全部拆画，并详细对部结构进行设计。所以此次设计中选取需要的滚筒工作图和蜗杆工作图单独拆画零件图滚筒零件图如图35126图351滚筒零件图蜗杆零件图如图352图352蜗杆零件图15结论通过对学习知识的运用和对切管机的设计计算，并且查阅资料，对切管机进行了初步的设计。在设计的过程中，主要的需要做的传动方案的选择上和对机构的设计计算中,应该选取合适的传动方案以及对减速箱各个部分零件的计算以及核准。设计思路完成后，对已有数据的基础之上装配图的轮廓，需要通过对各个参数的对照进一步确定，最后形成总体装配图。对滚子零件的工作图，蜗杆的零件图等零件图绘制。通过本次课题的设计，对大学中所学知识的运用理解，有了一个比较全面的复习。在设计与计算的过程中，也出现了一些问题。通过查阅资料，对问题解决的上有了信心，也对所学知识哪里薄弱有所认识，并且针对解决。形成独立的思考解决能力，是在这次设计中我所学到的。当然，从中也大致了解了同类产品的设计理念方法，这也将是非常珍贵的实践经验。相信对以后的的工作中学习生活，都会有巨大的影响。15参考文献1璞良贵，纪名刚主编机械设计第七版北京高等教育出版社，20012孙桓，陈作模主编机械原理第六版北京高等教育出版社，20023成大先主编机械设计手册北京化学工业出版社，20044赵学田主编机械设计自学入门北京冶金工业出版社，19825纪名刚编机械设计高等教育出版社，20016廖念钊等互换性与技术测量北京中国计量出版社,20017濮良贵等机械设计北京高等教育出版社,20018刘鸿文材料力学北京高等教育出版社,20049吴宗泽机械设计使用手册北京化学工业出版社,200010王昆等机械设计、机械设计基础课程设计北京高等教育出版社,200511陈宏钧实用金属切削手册北京机械工业出版社,200512于惠力等机械零部件设计禁忌北京机械工业出版社,200613艾云龙等工程材料及成型技术南昌南昌航空工业学院出版社,200414阮忠唐联轴器、离合器设计与选用指南北京化学工业出版社,200515周四新PRO/ENGINEERWILDFIRE综合培训教程北京机械工业出版社,200416刘庆国等计算机绘图北京高等教育出版社,200417菜春源新编机械设计手册沈阳辽宁科学技术出版社,199318YEZHONGHE,LANZHAOHUIMECHANISMSANDMACHINETHEORYHIGHEREDUCATIONPRESS,2001715致谢在此，非常感谢毕业设计中指导我的老师。他总是细心地指导指导和帮助，认真的和我讨论设计中出现的问题，老师严谨的工作态度也给我留下了深刻的印象。最后，再次向在我的这次毕业设计中给予我帮助、指导我的各位老师与同学，表达最深刻谢意。附表2长城学院本科毕业设计（论文）中期检查表系工程技术系专业机械设计制造及其自动化检查日期201547学生姓名宫贺冉论文题目QGJ无缝钢管切割机设计任务书已完成（），进行中（）参考文献10篇其中外文文献1篇外文翻译已完成（），进行中（）；完成字数约4000字（翻译成的汉字字数）开题报告已完成（），进行中（）；完成字数约5000字正文已完成（），进行中（）；完成比比例100已完成的任务目前完成了开题报告，外文翻译，设计说明书的撰写以及部分图纸的绘制。待完成的任务部分图纸尚未完成。存在的问题一些标注不合理。一些结构设计太简单，实用性差，不足以用于实际生产。采取的办法查阅资料，对设计上出现的错误予以改正。指导教师意见建议多联系实际，多考虑实际制造生产方面的问题。指导教师签名注按表中的要求填写，选项打钩（）；中国地质大学长城学院毕业设计（论文）任务书学生姓名宫贺冉学号05211639班级2011级机制6班指导教师王泽河职称教授单位河北农大毕业设计（论文）题目QGJI型无缝钢管定长切割机的设计毕业设计（论文）主要内容和要求1调研相关产品，搜集相关资料。2分析资料，拟定可行的设计方案。3对比方案，确定最终方案。4详细设计设备总体结构等。5绘制装配图及零件图。6撰写设计说明书。该切割机主要用于切割碳素钢钢管，钢管长度可控，采用快速夹紧机构加紧工件，切割采用砂轮片或高速钢锯片，动力采用电动机。毕业设计（论文）主要参考资料1机械设计手册2机械设计教材3液压与气动教材4各种切割机毕业设计（论文）应完成的主要工作1确定最终方案。2详细设计。3用计算机绘制较完整的装配图及相关零件图。不少于2张0号图纸。4撰写设计说明书一篇，不少于6000字，论文格式按照科技论文的写作格式进行。5完成3000字英文文献翻译一份。（与课题相关的内容）6完成开题报告一份7完成文献综述一份毕业设计（论文）进度安排序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注课题信息课题性质设计论文课题来源教学科研生产其它发出任务书日期201412指导教师签名年月日教研室意见教研室主任签名年月日学生签名中国地质大学长城学院本科毕业设计外文资料翻译系别工程技术系专业机械设计制造及其自动化姓名宫贺冉学号052116392015年4月1日切管机金属切管机是一种主要用于车辆，工业或建材生产中的下料工作的机器。工作对象主要为各种型号各种材料的管材。此次的设计主要是针对车辆用金属管材进行加工的切管机，完成的工作主要是切管机中滚子，机体和减速箱部分的设计。包括传动装置的设计和计算，其中有电动机的选择，传动方案的拟订，各轴的转速，功率和转矩的计算。总体结构的设计，其中有各轴尺寸的设计，各主要传动件的结构尺寸的设计。并且针对以上的设计计算进行了详细的校核。最后通过得到的数据，绘制了总体装配图，减速机和滚子部分的装配图。然后又针对各主要基本件，绘制了多张零件图。此次设计所完成的产品主要用于车用通风，通水管。本产品在生产中应用可以提高产品质量和经济效益，降低劳动强度。数控机床的网络化将极大地满足柔性生产线、柔性制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式，如敏捷制造（AGILEMANUFACTURING，AM）、虚拟企业（VIRTUALENTERPRISE，VE）、全球制造（GLOBALMANUFACTURING，GM）的基础单元。目前先进的数控系统为用户提供了强大的联网能力，除了具有RS232C接口外，还带有远程缓冲功能的DNC接口，可以实现多台数控机床间的数据通信和直接对多台数控机床进行控制。有的已配备与工业局域网通信的功能以及网络接口，促进了系统集成化和信息综合化，使远程在线编程、远程仿真、远程操作、远程监控及远程故障诊断成为可能。ABSTRACTMENTALPIPECUTTINGMACHINEISTHEONEMAINLYBEUSEDINTHEPRODUCTIONOFCARS,INDUSTRYANDSOMEWORKOFPUTTINGMATERIALSTHEWORKNEEDTOBEFINISHEDISTHEDESIGNOFBODYOFTHEMACHINEANDTHEROLLOFITITINCLUDESTHEDESIGNANDCALCULATEOFTHESLOWINGSPEEDBOX,THECHOOSEOFTHEELECTROMOTOR,THEDESIGNOFTHEGEARING,THEREV,THEMEASUREDESIGNOFTHEMAINDELIVERPARTSTHANDOTHEEMANDATIONWORKAFTERALL,GETTHEDATAANDDRAWINGTHEENGINEERINGPICTUREITINCLUDESONEFINALASSEMBLINGPICTURE,TWOASSEMBLINGPICTURESOFEACHPARTS,SOMESMALLPICTURESOFTHEIMPORTANTACCESSARYTHEDESIGNWORKWEDOTHISTIMEISTOTHEPURPOSEOFBEUSEDATTHEPLACEOFFANNINGPIPEANDDRAININGPIPETHISPRODUCTALSOCANBEUSEDATTHESITUATIONOFENHANCINGTHEEFFICIENCYOFPRODUCTIONMAKETHEWORKINGEFFECTIONUPONANDLOWDOWNTHELABORFORCENETWORKOFNCMACHINETOOLWILLGREATLYSATISFYTHEFLEXIBLEPRODUCTIONLINE,FLEXIBLEMANUFACTURINGSYSTEMS,MANUFACTURINGENTERPRISEINFORMATIONINTEGRATIONONTHEDEMAND,BUTALSOTHEREALIZATIONOFNEWMANUFACTURINGMODE,SUCHASAGILEMANUFACTURINGAGILE,MANUFACTURING,AM,VIRTUALLENTERPRISEVIRTUALENTERPRISE,VE,THEGLOBALMANUFACTURINGGLOBALMANUFACTURING,GMOFTHEBASEUNITTHEADVANCEDCNCSYSTEMPROVIDESAPOWERFULNETWORKINGCAPABILITIESFORTHEUSER,BUTALSOHASARS232CINTERFACE,INTERFACEWITHREMOTEBUFFERFUNCTIONOFTHEDNC,CANREALIZETHEDATACOMMUNICATIONBETWEENMULTIPLECNCMACHINETOOLSANDDIRECTCONTROLOFMULTIPLECNCMACHINETOOLSSOMEHAVEBEENEQUIPPEDWITHINDUSTRIALLOCALAREANETWORKCOMMUNICATIONFUNCTIONANDNETWORKINTERFACE,PROMOTETHESYSTEMINTEGRATIONANDINFORMATIONINTEGRATION,THEREMOTEONLINEPROGRAMMING,REMOTESIMULATION,REMOTEOPERATION,REMOTEMONITORINGANDREMOTEFAULTDIAGNOSISPOSSIBLE中国地质大学长城学院毕业设计（论文）开题报告学生姓名宫贺冉学号05211639专业班级11级机制6班指导教师王泽河职称教授单位河北农大课题性质设计论文课题来源科研教学生产其它毕业设计（论文）题目QGJI型无缝钢管定长切割机的设计开题报告（阐述课题的目的、意义、研究现状、研究内容、研究方案、进度安排、预期结果、参考文献等）一、课题的目的及意义1、研究目的当今时代正是中国发展的黄金时代，中国又是一个发展中国家，要想谋求更大的发展，行业的转型是一定的，所以轻工业的转型，重工业与机械制造的行业的重视是必然的。就这一点来看，让我们清晰看到机械行业的发展前景有着如此大的潜力。它与其他行业有着千丝万缕的联系，随着经济的发展和科技的进步，越来越多的产品智能化、自动化、网络化，单纯的机械已经不能适应行业发展的需要，渐渐地就出现了机电一体化。现代机械的机电一体化的目标是综合利用机、电、信息、控制等各方面的相关技术的优势，扬长避短以达到系统优化的效果，取得显著地社会效益和技术经济效益。2、研究意义本课题研究的切割机的切割机构属于机械技术领域，它解决了现有的自动切割机所存在的精度不高，操作复杂，智能化低等问题。本课题针对目前市场上的切割机设计的不足，对棒料切割机进行改造创新，增加智能化程度，设计出具有控制方便，性能稳定，结构简单，调节、维修方便，安全可靠，低能耗，在切割过程中能使棒料位置稳定、切割长度准确，生产率高，运行平稳，提高产品质量，提高生产效率等优点的具有广泛应用前景的方案。二、研究现状机电一体化产品广泛应用各种加工业，切割技术也有了飞速的发展，手工切割已经适应不了现代工业发展的要求。如今已进入以通用机械时代。几十年来，切割技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断的修改，品种也在不断的增加，应用领域也在不断的扩大。而目前市面上有很多型号的棒料切割机结构复杂，调节，维修不方便，生产效率低，智能化低等不足。三、研究内容本报告研究的切割机，融合了液压自动控制、机器人技术和PLC控制技术。PLC控制各个液压换向阀的电磁铁，由液压缸驱动机械手完成顺序切割过程，实现了机械设计、电器控制和液压传动控制的有效结合。此棒料切割机是一种既能有效的提高生产率，又在价格和使用方面能被广大用户所接受的一种新型的自动控制切割机。四、研究方案1调研相关产品，搜集相关资料。2分析资料，拟定可行的设计方案。3对比方案，确定最终方案。4详细设计设备总体结构等。5绘制装配图及零件图。6撰写设计说明书。该切割机主要用于切割碳素钢钢管，直径小于100MM，钢管长度可控，采用快速夹紧机构加紧工件，切割采用砂轮片或高速钢锯片，动力采用电动机，转速2800RPM。五、进度安排1、20140923至20121415确定毕业论文的选题，收集资料，整理资料，完成论文的任务书。2、20141016至20121428编写论文提纲，撰写开题报告，进行开题。3、20141029至20141104实习期间进行一步查找资料，作社会调查。4、20141105至20141127撰写论文，完成第一稿，并交指导教师。5、20141128至20121202指导教师阅改论文。6、20141203至20141216修改论文，完成第2稿，并交指导教师。7、20141217至20141221指导教师阅改论文，完成中期检查表。8、20141222至20141229修改论文，完成第3稿，并交指导教师。9、20141230至20141231指导教师阅改论文，并返还学生，修改后立即交指导教师。10、20150416至20150430专家评阅。11、20150501至20150515毕业论文答辩。12、20150516至20150531评定学生最终论文成绩，评出院内优秀论文六、预期结果通过对切割过程的观察和研究，本课题采用了机电一体化系统设计思想，对其整体造型、机械结构和控制系统进行设计,此钢管切割机电一体化系统主要由四个部分组成机械本体、电子控制单元、执行器和动力源。工作原理是电动机通过带传动带动切割片做高速旋转运动，电机与工作台之间采用铰支撑方式，升降液压缸可推动切割片进行上下移动带动刀片完成顺序切割动作。切割机采用PLC控制各个液压换向阀的电磁铁，实现棒料的自动下料和切割以及检测工作。随动工作台前进速度也可以通过夹紧机械手夹紧棒料使之与棒料速度同步。横向切割时的切割速度可以通过液压缸来调节。现场运行情况表明，此切割机具有动作快、运动平稳以及与计算机联机方便等优点，能够降低工人的劳动强度，实现自动控制，提高劳动生产率。七、参考文献1陈建俊电机与电气控制北京北京交通大学出版社，20042牛永奎,冷芳传感器与应用北京清华大学出版社，20073朱梅,朱光力液压与气动技术西安电子科技大学出版社,20074实训教学指导书书天津市龙洲科技仪器有限公司指导教师意见指导教师签名年月日教研室意见审查结果同意不同意教研室主任签名年月日摘要钢管切割机机在生产生活中起到的影响非常大，钢管切割机种类多种型号各异。目前我国的切割市场的发展趋势逐渐加快，对于新型切割机的要求更加严格，跟家趋向于钢管切割机的适用范围成本以及工作效率等多方面要求。为促进了发展方式的转变，实现了又好又快发展。使产业的产能、销售收入、利润成倍增长，达到更快更好地技术水准。提高生产加工、出口，应该努力改进机械工艺。机械工业对于我国的发展建设起到很重要的地位。我国的机械工业虽然取得了很大的成绩，但同工业发达国家相比，在生产能力、技术水平、经济效益和管理水平等方面，仍然存在一定的差距，还不能完全事业国民经济发展的需要。所以，我国的机械工业应该更加快速的建设发展，通过对技术改造，提高产品的设计水平，制造工艺水平和管理水平，使机电产品的质量和品种逐步达到和赶上工业发达国家的水平。关键词切割机原理、CAD实体设计、平面草图、切割、钢管、传动、机构、装配。目录引言11、确定工艺方案12、传动装置的设计与计算121、电动机的选择1211、类型的选择1212、转速的选择1213、功率的选择122、拟订传动方案123、计算各轴的转速、功率和转矩424、进行传动机构的设计与计算6241、带传动设计6242、齿轮模数的确定7243、蜗轮蜗杆模数的确定8244、齿数的确定825、进行总体结构设计，画出总体方案图93、结构设计1531、初算各轴的最小直径1532、计算各主要传动件的结构尺寸1533、绘制部件的装配草图1934、绘制设计装配图2235、绘制零件工作图25结论15参考文献15致谢1515中国地质大学长城学院本科毕业设计文献综述系别工程技术系专业机械设计制造及其自动化姓名宫贺冉学号052116392015年4月1日钢管切割机1切割机的研究现状机电一体化产品广泛应用各种加工业，切割技术也有了飞速的发展，手工切割已经适应不了现代工业发展的要求。如今已进入以通用机械时代。几十年来，切割技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断的修改，品种也在不断的增加，应用领域也在不断的扩大。而目前市面上有很多型号的棒料切割机结构复杂，调节，维修不方便，生产效率低，智能化低等不足。2切割机的研究意义切割机的切割机构属于机械技术领域，它解决了现有的自动切割机所存在的精度不高，操作复杂，智能化低等问题。本课题针对目前市场上的切割机设计的不足，对棒料切割机进行改造创新，增加智能化程度，设计出具有控制方便，性能稳定，结构简单，调节、维修方便，安全可靠，低能耗，在切割过程中能使棒料位置稳定、切割长度准确，生产率高，运行平稳，提高产品质量，提高生产效率等优点的具有广泛应用前景的方案。3切割机的研究目的当今时代正是中国发展的黄金时代，中国又是一个发展中国家，要想谋求更大的发展，行业的转型是一定的，所以轻工业的转型，重工业与机械制造的行业的重视是必然的。就这一点来看，让我们清晰看到机械行业的发展前景有着如此大的潜力。它与其他行业有着千丝万缕的联系，随着经济的发展和科技的进步，越来越多的产品智能化、自动化、网络化，单纯的机械已经不能适应行业发展的需要，渐渐地就出现了机电一体化。现代机械的机电一体化的目标是综合利用机、电、信息、控制等各方面的相关技术的优势，扬长避短以达到系统优化的效果，取得显著地社会效益和技术经济效益。4切割机的研究内容切割机，融合了液压自动控制、机器人技术和PLC控制技术。PLC控制各个液压换向阀的电磁铁，由液压缸驱动机械手完成顺序切割过程，实现了机械设计、电器控制和液压传动控制的有效结合。此棒料切割机是一种既能有效的提高生产率，又在价格和使用方面能被广大用户所接受的一种新型的自动控制切割机。参考文献1邱宣怀机械设计（第四版）高等教育出版社，1997233237、3173192纪名刚机械设计（第七版）高等教育出版社，20013443763黄纯颖机械创新设计高等教育出版社，200087984何珍秀机械系统设计哈尔滨工业大学出版社，20013243545孙桓机械原理（第七版）高等教育出版社，2006217233、3454346申永胜机械原理教程第1版清华大学出版社，19991567单辉祖材料力学（第二版）高等教育出版社，20041621788徐祖茂机械工程图学上海交通大学出版社，20051109张黎华新编机械设计手册人民邮电出版社，200823960110成大先机械设计手册化学工业出版社，200415020011龚溎义机械零件课程设计图册人民教育出版社，19934514912徐灏机械设计手册机械工业出版社，200116524313孟宪源现代机构手册机械工业出版社，199412225614STEVENRSCHMIDMANUFACTURINGENGINEERINGANDTECHNOLOGYMACHINING机械工业出版社2004256280本科毕业设计题目无缝钢管切割机设计系别专业学生姓名学号指导教师职称摘要钢管切割机机在生产生活中起到的影响非常大，钢管切割机种类多种型号各异。目前我国的切割市场的发展趋势逐渐加快，对于新型切割机的要求更加严格，跟家趋向于钢管切割机的适用范围成本以及工作效率等多方面要求。为促进了发展方式的转变，实现了又好又快发展。使产业的产能、销售收入、利润成倍增长，达到更快更好地技术水准。提高生产加工、出口，应该努力改进机械工艺。机械工业对于我国的发展建设起到很重要的地位。我国的机械工业虽然取得了很大的成绩，但同工业发达国家相比，在生产能力、技术水平、经济效益和管理水平等方面，仍然存在一定的差距，还不能完全事业国民经济发展的需要。所以，我国的机械工业应该更加快速的建设发展，通过对技术改造，提高产品的设计水平，制造工艺水平和管理水平，使机电产品的质量和品种逐步达到和赶上工业发达国家的水平。关键词切割机原理、CAD实体设计、平面草图、切割、钢管、传动、机构、装配。目录引言11、确定工艺方案12、传动装置的设计与计算121、电动机的选择1211、类型的选择1212、转速的选择1213、功率的选择122、拟订传动方案123、计算各轴的转速、功率和转矩424、进行传动机构的设计与计算6241、带传动设计6242、齿轮模数的确定7243、蜗轮蜗杆模数的确定8244、齿数的确定825、进行总体结构设计，画出总体方案图93、结构设计1531、初算各轴的最小直径1532、计算各主要传动件的结构尺寸1533、绘制部件的装配草图1934、绘制设计装配图2235、绘制零件工作图25结论15参考文献15致谢151引言众所周知，机械对于人类的作用，他大大的提高了人类产业能量，从原始的石器时代到金属时代，我们伟大的先祖就进行了简单的机械加工，对于当时环境下，其生产的效率和精度都是非常的低下。随着时代的发展机械化逐渐成为代替手工的重要地位，机械制造生产的飞速发展，人们通过对精度效率成本更低选择、更加入人性化的设计理念。中国虽然是一个文明古国，但是其在工业制造方面和与欧美等发达国家起步比较晚，机械化进程有着一定的差距。其机械制造技术却远远比不上西方等发达国家，现在我们更加注重机械制造技术的先进与加工的精度，生产的效率，以及生产的成本产生等。随着对机械化生产的巨大需求，机械类行业得到飞速发展。通过本次设计的目的和要求就是设计一个简单易于操作的钢管切割机机，其目的是为了更加高效廉价的做出大量需求产品，并且改变手工切割慢的问题，适合大多数不是批量加工钢管或者对钢管的加工加工精度不高工厂使用。随着世界各地各项技术飞速发展的时代，尤其的随着计算机技术的高速发展，机械制造行业也得到了飞速的发展，其主要表现在数控加工等方面，数控方面有着一定成熟的技术。数控技术加工的精度高，对于精密仪器批量生产是一个很大的福音，但是因为造价原因小型工厂，还是比较适用于这类机械。圆满的的解决小厂所需求的问题，有没有出翔精密加工不堪重负的经济因素和资源的浪费。对此，在本次设计中，根据工厂生产加工的一些实际情况，对现有的钢管切割机改进。使本次设计的钢管切割机的操作简单、生产成本低、维护简单、生产效率高等优点。此设计的切管机主要是针对各种用途金属管材进行加工。本次设计的任务主要是钢管切割机中减速箱及有关零件进行的设计。对于传动装置的设计和计算，机器轮廓的设计。并且计算的数据，绘制总体装配图，减速机装配图，减速箱焊接图等。对各个零部件图，进行绘制。本次设计的钢管切割机为适应小工厂，高效简洁的生产效率提高有着积极的作用。11、确定工艺方案本次的设计任务为设计一高效简单的钢管切割机，因此设想，有几种设计方案进行对比方案一锯弓来锯断金属管需要锯弓往复的做重复切削以及让刀运动和滑枕摆动的进给。机器的类型属于复杂，锯切也不是连续运动的。当金属直径相差较大时，锯片还要调换，生产效率低。方案二首先切断刀对金属管进行切割如过在车床上进行切断，因为一般车床的主轴也只有几十毫米，对于金属管可能无法通过，使用一台普通机床，不那么实惠。或者用专门的切管机，它的工作原理是工件要夹紧不动，装在刀架上的两把切断刀，既有主切削的旋转运动，又有其进给运动，工作效率高，但是机床结构属于比较复杂。方案三用砂轮切断金属管通过砂轮旋转的切削运动以及摇臂向下的进给运动。此机构的结构属于简单，生产效率也高，但是砂轮磨损较快成本很高。方案四用碾压的方法使金属管断裂是需要圆盘向下的进给运动以及金属管旋转的切削运动。使用方法是做连续切削的，使生产效率提高高，机器的结构类型属于不太复杂。但是会使管子的切口内径缩小，随意对于高精度场合不适用。本次设计的要求为滚子转速N70R/MIN,圆盘刀片直径A80MM,需要管件的直径为3/84，电机额定功率I为P15KW载荷变动小，满载转速是N1410R/MIN,每天工作10小时。根据毕设要求和结合生产实际。在本次设计中选用方案四。工艺方案确定后，并根据有关数据，加上其它一些必要的尺寸，得出工艺方案的原理图如图11图11工艺方案原理图方案四管机的工作原理动力由电动带轮蜗杆蜗轮直齿轮中间滚轮滚子轴上小齿轮。由于滚子的旋转运动，从而带动工件的整体运动，实现切削时的主要切割。同时，搬动手轮，通过调节方向，使圆盘刀片向下做进给移动，并在不断的增加刀片对钢管的压力中，实现钢管切割。12、传动装置的设计与计算21、电动机的选择对于电动机每个都有出厂铭牌，标识着主要技术参数。所以，要对电动机的特性进行了解以及对比。进行机械设计前，对选择好电动机的型号，转速和功率。211、类型的选择工业上一般用选用三相交流异步电动机。三相交流异步电机指其结构简单，工作稳定，造价低，维护方便等优点，使用广泛。对于电动机类型的选择，主要考虑工作机械长期连续工作以及重复短时工作静载荷或惯性载荷的大小，工作环境是否有灰尘飞溅。在此次设计中其载荷变动较小，有灰尘所以选择笼式三相交流异步电机。212、转速的选择异步电机的转速主要有750R/MIN、1000R/MIN、1500R/MIN、3000R/MIN几种。当工作机械的转速较高时，选用同步转速为3000R/MIN的电机比较合适。如果工作机械的转速太低（即传动装置的总传动比太大）将导致传动装置的结构复杂，价格较高。在本次设计中可选的转速有1500R/MIN和750R/MIN。在一般机械中这两种转速的电机适应性大，应用比较普遍。213、功率的选择选择电动机的合理额定功率，电动机功率的选择以及电动机本身是否发热、载荷的大小、工作时间长短有关，但一般情况下电动机容量主要电动机是否发热决定。所以电动机的额定功率大于所需功率10来选择电动机。综上所述，本次设计的切管机电机额定功率为P15KW满载转速为N1410R/MIN,每天工作10小时，载荷变动小用于多尘场合。选用Y90L4型电动机，其额定功率P电15KW，满载转速N电1400R/MIN，同步转速1500R/MIN4极，最大转矩为23NM。电动机确定后，计算出切管机的传动比为I总20（21）N电工140722、拟订传动方案传动方案的选择，是指传动机构的选择布置。这是彼此相关联的。运动形式大致分为；（1）传递的回转运动有齿轮传动，带传动，链传动，蜗轮传动等；（2）做往复直线摆动或运动的有齿轮齿条传动，螺旋传动，凸轮机构以及曲柄滑2块机构等；（3）做间歇运动的有棘轮机构以及槽轮机构等；（4）实现特定运动规律的有凸轮机构和平面连杆机构等。传动机构的选择就是根据机器工作机构的不同运动规律，载荷的性质和机器的循环工作的进行。最后在全方面比较和分析各种传动机构原理的基础上确定一种适合的工作方案。机器一般由原动机、传动装置以及工作机等三部分组成。传动装置是再原动机与工作机之间，用来传递动力，改变转速、转矩的大小或运动方式的改变，来符合工作机功能要求。传动装置对整台车的性能、大小、重量和造价都有很大影响，因此需要符合要求的拟定传动方案。在这次设计课题中，已知切管机的I总20，若用蜗杆，一次降速原本可以达到，其方案如图21。但是由于钢管的切割最大直径为4，如图中11所以两个滚筒的之间中心间距不能小于108MM，齿轮外径不能大于滚筒的直径（100MM）。若取蜗杆Z12，蜗轮Z240，M4，D2160MM,比同一轴上的齿轮大，按图221的布置，为避免蜗轮和滚筒相撞，需要加大两轴之间的中心距离。这样就要加上一个惰轮，就解决这个问题，如图222。在本次设计中，取蜗轮齿数为Z250,模数M4。对于带传动缓冲和打滑的特性，所以将选取电动机一级传动，为避免电动机电动机产生的噪音开式齿轮传动不宜放在高速级，所以将齿轮传动放在低速级。选取适合方案，首先应满足机器的要求功能，还应当工作稳定、结构简单、易于操作、成本低廉以及使用便于维修。对比各种传动方案，在此次设计中确定选取带传动、蜗杆传动、齿轮传动等机构组成的传动方案。并画出其传动系统图结构图，如图223。图221蜗轮蜗杆传动方案图3图222蜗轮蜗杆加中间惰轮传动方案图在选取完成传动方案后,根据I总I1I2的关系分配传动比并对个机构的关系特性进行对比,如表221图223带传动、蜗轮蜗杆、中间惰轮、齿轮方案图4表221几种主要传动机构的特性比较类型特性带传动齿轮传动蜗杆传动主要优点中心距变化范围较大,结构简单,传动平稳,能缓冲,起过载安全保护作用外廓尺寸小,传动比准确,效率高,寿命长,适用的功率和速度范围大外廓尺寸小,传动比大而准确,工作平稳,可制成自锁的传动单级传动比,I开口平型带24,最大值6,三角带型24,最大值7有张紧轮平型带35最大值8开式圆柱齿轮46,最大值15开式圆柱正齿轮34,最大值10闭式圆柱齿轮23,最大值6闭式1040,最大值100开式1560,最大值100外廓尺寸大中,小小成本低中高效率平型带092098三角带09096开式加工齿092096闭式095099开式0507闭式07094自锁040045考虑到传动装置的结构,尺寸,重量,工作条件和制造安装等因素,必须对传动比进行合理的分配根据公式T9550NM可知当传动的功率PKW一定时,转速NR/MIN越高,转PN矩T就越小为此,在进行传动比的分配时遵循”降速要先少后多”V带传动的传动比不能过大，否则会使大带轮半径超过减速器中心点高，使尺寸不适合，并给安装和机座设计带来不便，由于齿轮在降速的传动机构中,如果比较大降速,就会使被动齿轮直径过大,造成增加了径向尺寸,如果齿数太少就会造成根切现象而其在升速传动中,如果升速比过大,就会有强烈的震动和噪音的产生,不能平稳传动,对机器的工作性能有影响为此,对各传动机构比分配情况如下I112I250I315I4（22）15I总I1I2I3I412501520（23）4注传动系统惰轮是个大齿轮,它不能改变传动比只能增加中心距,对滚筒旋转方向的改变作用23、计算各轴的转速、功率和转矩由表一我们可知，取带096，蜗072，齿094，滚099（一对滚动轴承的效率），根据公式（24）122121,950,NPNTTIIN及5可知各轴的转速为（25）14067/MIN2NRI电（26）2123/I50I电（27）3123415/MINNRII电（28）41234070/I5/4NII电各轴的功率为（29）P电带1961（KW）（210）蜗滚电带蜗滚507203（）（211）P2齿滚电带蜗齿滚P1969496（KW）（212）23齿滚电带蜗滚齿507008（）各轴传递的转矩为（213）15992340PT电电电（NM）N（214）12396178I电带（）（215）2120396507420TITI蜗滚电带蜗滚（NM）第三轴，由于过渡齿轮（惰轮）的安装，故此轴不承受转矩，只是受弯矩，它是一根心轴。6（216）12342323050196079401/4TI电带蜗滚齿（NM）将以上各数据制成如表231所示的表格表231各轴计算结果轴号电机轴传动比I1250151/45转速NR/MIN1410116723315570功率PKW15144103096089转矩T（NM）10231178420021223在传动比的计算时，首先确定齿轮模数和带轮直径，实际传动比等于两带轮直径之比，或者两齿轮齿数之比，结
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