切管机毕业设计

京 江 学 院JINGJIANG COLLEGE OF J I A N G S U U N I V E R S I T Y本 科 毕 业 设 计旋管式切管机MENTAL PIPE CUTTING MACHINE学生学号： 学生姓名： 专业班级： 指导教师姓名： 江苏大学京江学院本科毕业设计2指导教师职称： 讲师 2010 年 6 月 4 日目录引言 2第一章 旋管式切管机传动方案的选择 21.1 传动方案 21.2 传动方案的选择 2第二章旋管式切管机传动装置设计与计算 22.1 传动装置的总体设计与计算 22.1.1 电动机的选择 22.1.2 电动机功率的选择 22.1.3 电动机转速的选择 22.1.4 电动机型号确定 22.1.5 传动方案的拟定 22.1.6 各轴的转速、功率和转矩 22.2 进行传动机构设计与计算 22.2.1 带轮的设计与计算 22.2.2 涡轮蜗杆的传动与计算 22.2.3 齿轮的设计与计算 22.3 各传动轴尺寸的计算与校核 22.3.1 蜗杆轴的计算与校核 22.3.2 涡轮轴的校核与计算 22.3.3 滚轮轴的校核与计算 2第三章滚筒系统和进给系统的设计 231 滚筒系统的设计 23.2 进给系统的设计 2第四章绘制设计装配图及零件图 2江苏大学京江学院本科毕业设计3结论 2致谢 2参考文献: 2摘 要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。关键词：切管机 结构设计 方案 设计计算江苏大学京江学院本科毕业设计4AbstractMental pipe cutting machine is the one mainly be used in the production of cars, industry and some work of putting materials. The work need to be finished is the design of body of the machine and the roll of it. It includes the design and calculate of the slowing speed box,. The choose of the electromotor, the design of the gearing, the rev, the measure design of the main deliver parts. Than do the emandation work. After all ,get the data and drawing the engineering picture. It includes one final assembling picture, two assembling pictures of each parts, some small pictures of the important accessary.The design work we do this time is to the purpose of be used at the place of fanning pipe and draining pipe. This product also can be used at the situation of enhancing the efficiency of production. Make the working effection upon and low down the labor force.Key words: pipe cutting machine, design of structure,plan,design and calculation江苏大学京江学院本科毕业设计5引言钢管主要用来输送流体(一般叫做输送管、英文叫“pipe”)和用作锅炉等的热交换器管(叫做管子，英文叫“tube”)。钢管是一种多功能的经济断面钢材。它在国民经济各部门应用愈来愈广泛，需求量也越来越大。管材的需要量之所以急剧增长，是因为管子能用各种材料来制造。而且质量和精度也高。钢管作为输送管广泛地用于输送油、气、水等各种流体，如石油及天然气的钻探开采与输送、锅炉的油水与蒸汽管道、一般的水煤气管道。化工部门一般用管道化方式生产与运输各种化工产品。所以钢管被人们称为工业的“血管” 。钢管作为结构管大量地用于机械制造业和建筑工业，如用于制作房架、塔吊、钢管柱、各种车辆的构架等。在断面面积相同的条见下，钢管比圆钢、方钢等的抗弯能力大，刚性好，其单位体积的重量轻。因此，钢管是一种抗弯能力较强的结构材料。钢管还作为中空的零件毛坯用于制造滚动轴承、液压支柱、液压缸简体、空心轴、花键套、螺母以及手表壳等，这既节约金属又节省加工工时。钢管又是军队工业中的重要材料，如用于制造枪管、炮筒及其他武器。随着航空、火箭、导弹、原子能与宇宙空间技术等的发展，精密、薄壁、高强度钢管的需求量正迅速增长。随着钢管的需求量的日益增大，钢管的生产也显得尤其的重要，因此切管机的设计生产就成了当前所急需解决的课题。江苏大学京江学院本科毕业设计6下面是一般产品的设计流程，我将按下面的流程进程切管机的设计：此次设计的切管机，主要用于常用的通风、通水管。因此，下料所要求的精度不高。本切管机主要切削大量的薄壁的金属管。如果用手工切断，劳动强度大，生产效率低，产品质量差。因此，需要一台，通用性好，耐用以及抗磨损的切管机。切管机的主要参数为，滚子的转速为 70r/min,电动机的额定功率为 1.5 千瓦，满载转速 1410r/min，每天工作八小时，工作载荷变动小。切管机的工作原理如下：动力由电动机经过三角带输出，涡轮减速箱，开始齿轮传动传到一对磙子。从而带动工件的旋转。实现切削时的主运动。与此同时，操作手轮，通过螺旋传动，将圆环刀片向下运动，并在不断增加刀片对管子的压力过程中，实现管子的切割工作。为了顺利实现上面的运动，要对传动系统中的电动机做出选择，拟定传动方案，并且对于各轴的转速、功率和转矩以及各主要传动件的参数（包括带传动的设计、齿轮模数的确定以及蜗杆蜗轮模数的确定和齿数的确定）进行设计与计算，对于各轴的最小直径，各主要传动件的尺寸，包括（V 带轮，齿轮，蜗杆蜗轮），也要给出相应的计算。接着，对各数值进行校核。最后再由经过计算的数值来绘制装配图，完成设计。由于产品较大，大致可以分为五个部分：刀头架，滚子，机柜，电器和减速箱。而各部分时分开设计的，因此要注意考虑各部分的装配关系。其中减速箱部分需要着重进行设计，由于这里结构众多且结构复杂，而整个箱体又时在整体焊接后需要进行装配密封的部件，所以需要详细标注。切管机的运用，主要是为了降低劳动强度，节省人力，提高产品质量。当然，保证经济性也是这次设计的重要考虑项目之一。江苏大学京江学院本科毕业设计7由于切管机在实际生产中早已广泛应用，在使用与制造方面，已有一定的经验，本次设计中有关切管机的一些参数，都采用已有的规定。因水平有限，论文中不免有疏忽与错误的地方，敬请批阅老师指正。第一章 旋管式切管机传动方案的选择1.1 传动方案本次设计共有三个方案供参考，方案如下：江苏大学京江学院本科毕业设计81.2 传动方案的选择类型特性V 带传动 齿轮传动 蜗杆传动主要特点 中心距变化范围大，结构简单，传动平稳，能缓冲，可起过载安全保险的作用外观尺寸小，传动比准确，效率高，寿命长，设用的效率和速度范围大外廓尺寸小，传动比大且准确，工作平稳，可制成自锁的传动主要缺点 外廓尺寸大，轴上受力较大，传动比不能严格保证，寿命低要求制造精度高，不能缓冲，高速传动精度不够时有噪音效率低。中，高速传动装置需价格较高的青铜材料，要求制造精度高，加工较麻烦效率 V 带 0.96 开式加工齿轮 0.92-0.96；闭式 0.95-0.99开式 0.70-0.75闭式 0.7-0.94自锁 0.40-0.45功率（KM） 小于等于 100 常在 30 以下 常在 50 以下江苏大学京江学院本科毕业设计9速度 V，m/s 小于 30 小于等于 18/36/100 小于 50单级传动比 2-4 2-4 小于等于 5-8 10-40外廓尺寸 较大 小 小使用寿命 较短 长 中机构类型 主要性能特点平面连杆机构 结构简单，制造方便，行程距离较大，连接处为面接触，能承受较大载荷；设计时往往只能近似满足所需的运动规律凸轮机构 可满足工作需要的任意运动规律，适用于各种自动机械；但一般行程较短，凸轮制作复杂，凸轮和从动杆接触面易磨损，高速运转时冲击较大螺旋机构 运动精度较高，工作平稳，故多用于机床的进给机构及机械的调整装置。可传递较大的轴向力，且易实现反行自锁，故常用于起重升降，但机械效率低，螺纹易磨损。若采用滚珠螺旋，情况大为改善齿轮齿条机构 结构简单，制造方便，适用于行程较大的地方；但运动精度及平稳不如螺旋机构方案 c 的基本参数给出，传动比为 20，综合各方面因素选择方案 c。参考文献2、 9、15江苏大学京江学院本科毕业设计10第二章旋管式切管机传动装置设计与计算2.1 传动装置的总体设计与计算传动装置用来将原动机输出的运动和动力，以一定的转速、转矩或推力传递给执行机构。切管机工艺方案如下：2.1.1 电动机的选择一般机械装置设计中，原动机多选用电动机。电动机输出连续转动，工作时经传动装置调整和转矩，可满足工作机的各种运动和动力要求。2.1.2 电动机功率的选择电动机工作环境为连续工作，变化很少，并且载荷稳定的场合。一般 PmPr10%此处：Pm 已经给出所以：Pm1.5kw江苏大学京江学院本科毕业设计112.1.3 电动机转速的选择此处电动机的转速已经给出 n1410r/min2.1.4 电动机型号确定经查表，得同一功率的三相异步电动机有以下三种型号、转速的选择：Y90S-2 2840r/minY90L-4 1400r/minY100L-6 940r/min根据要求，最终选定三相异步电动机的型号是： Y90L-4参考文献2152.1.5 传动方案的拟定总的传动比的确定：20714滚总 ni综合考虑各方面要求，确定传动方案如下：初定传动比：21i5023i.134i5.7/45i2.1.6 各轴的转速、功率和转矩已知电动机的数据如下：kwpm4.1min/10rnin/70r滚查表可知各级传动效率如下：96.0带72.蜗 9.0齿9.滚江苏大学京江学院本科毕业设计12（1）计算各轴转速如下： min/702141 rini/14523123iiin/3.90342134 riinn mi/705./1.544532145 riii （2）各轴功率计算如下： kwPm4.196.051 带 kwm 03.19.7206.512 滚蜗带滚蜗 m 94.2.123 齿滚蜗带滚齿 kPP 850907265234 齿滚蜗带滚齿（3）各轴传递的转矩计算如下： mkgnMwm *5.104.9750扭 电 ci *1 6.291 带扭 电扭 mkgiMi *3 .85.0729.502.4211滚蜗带扭 电滚蜗扭扭 注：轴 3 为设计上特别增加的惰轮（过渡齿轮） ，所以，轴 3 不承受转矩，只承受弯矩。cmkgiiM* 3242.593 9.0.7096.57/10/10 32432 滚齿蜗带扭扭 轴号 电动机轴 江苏大学京江学院本科毕业设计13传动比 2 50 1.5 1/7.5效率 0.96 0.72 0.92 0.99转速 r/min 1400 700 14 9.3 70功率 kw 1.5 1.44 1.03 0.94 0.85转矩 kg.cm 104.5 200.64 6852.9 593.22.2 进行传动机构设计与计算 参考文献2192.2.1 带轮的设计与计算工况系数 查表得 1.AK计算功率 kwPKAc 65.1. kwPc65选择带的型号 查表得 A 型小带轮直径 查表得 取 mD10大带轮直径 mnD1987014).1()(2 982大带轮转速 in/7098).0()(212r in/702rn（2）计算带长求 mD1492012 Dm 149mD求 9812 初取中心距 a350 a350江苏大学京江学院本科毕业设计14带长 maDLm72.1486.06350492149322 mL72.14由 V 带基准长度图表，可得 50（3）求中心距与包角中心距 mDLamm3.965 498)1250(419.1208)4 222 ma3.965小带轮包角 174603.9580121a120174(4)求带的根数带速 smnDv /3.71064.3106 smv/3.7传动比 2741i 2i带的根数 由查表得 由查表得 kwP3.0 98.0K由查表得 由查表得 9lKkwP71所以4.2 93.08)17.032(65)(0lcz 2z（5）求轴上载荷张紧力 903.710)98.52(3.7615. 220qvKvzPFc 90F江苏大学京江学院本科毕业设计15轴上载荷 NFzQ3602174sin902sin210 NFQ360(6)V 带轮的尺寸计算1）小带轮小带轮直径 mD10查表 得 mm mh5.3顶 6mH12e3.5f1040.30b轮宽 fezB521)(2)( mB35外径 mhD107.301顶顶 D107顶孔径 此处的孔径依据电机的输出轴为准由查表 d2轴 md2孔2）大带轮大带轮直径 D1982查表得 mm mh5.3顶 6mH12me3.05f103804.30b外径 hD255.292顶顶 D205顶3）结构选择选择辐板式结构轮缘直径 mHDd169)2(05顶缘 md169缘江苏大学京江学院本科毕业设计16轮毂直径 mm403628.1轴毂 ）（ dd 40毂d辐板孔圆周定位尺寸 m5.1240690毂缘 m5.10S1 S1d5.452401692毂缘孔 d5.4孔2.2.2 涡轮蜗杆的传动与计算 参考文献1291115查表选取：蜗杆采用 45 钢、表面硬度45HRC。 蜗轮的材料选用 ZCuSn10P1、砂型铸造(1)初选【 】的值ad/1当量摩擦系数 设 ；smvs /7/403.v由查表取最大值 72.1v【 】 、 、 、ad/120.11z.01（2）中心距的计算蜗轮转矩 mNinPiTI7024572.0.1.966112 mNT702452使用系数 查表 得 1.AK转速系数 57.0)187()18(8/2 nZ 57.0nZ弹性系数 根据蜗轮副材料查表 得 aEMP14江苏大学京江学院本科毕业设计17寿命系数 13.20566LhZn 6.13nZ接触系数 由查表得 85.2接触疲劳极限 由查表得 MPaH6min接触疲劳最小安全系数自定 3.1inS中心距 mSZTKaHhnEa8.169)13.75.08214()3 2mini2 ma8.169（3）传动基本尺寸蜗杆头数 由查图表得 、 121z21z蜗轮齿数 02512iz 02模数 /7).4(azm 3m蜗杆分度圆直径 取34102./1 d 41d蜗轮分度圆直径 322z 302蜗杆导程角 104/tan1dm 1tan蜗轮宽度 20)134(5.12b 20b蜗杆圆周速度 25.1)106/(73411 ndv 25.1v江苏大学京江学院本科毕业设计18相对滑动速度 28.11cos/25.cos/vs 28.1v当量摩擦系数 经查表 得 045.v1.3v（4）齿面接触疲劳强度计算许用接触应力 MPaSZHhnh173.256.0minliMPah173最大接触应力 aTKZaEH105170245.85.2147332 aH10应为 105MPa173MPa 所以 合格（5）齿轮弯曲疲劳强度验算齿根弯曲疲劳强度极限 由查表得 MPaF190lim弯曲疲劳最小安全系数自取 4.inS许用弯曲疲劳应力 1354.90minliFSF35齿轮最大弯曲应力 MPadbTKA1570724.22 PaF17应为 所以 合格FPa135（6）蜗杆轴挠度验算轴的惯性距 454106.6/3/mdI 45106.mI允许蜗杆挠度 m012. 2.江苏大学京江学院本科毕业设计19蜗杆轴挠度 合格038. )48/(tant2212EIlFvt 016.2.2.3 齿轮的设计与计算 参考文献12111517第一对齿轮（齿轮 2 为惰轮）齿轮材料选择小齿轮材料：40Gr 、采用调制处理，硬度 241HB-286HB 、取平均 260HB大齿轮材料：45 钢、 采用调制处理，硬度 229HB-286HB 、 取平均 240HB（1） 齿面接触疲劳强度计算1）初步计算转矩 1TmNnP70261403.5.915.961 mNT70261齿宽系数 由查表得 d 4.d接触疲劳极限 由查图 得 limH MPaH710lim582li初步计算得许用接触应力 HMPaH639710.1lim MPaH710aHH5280.2lim2 aH52值 由查表得 dA 8dA初步计算小齿轮直径 1d江苏大学京江学院本科毕业设计20取mTAdHd1685.124.0753211 md168初步齿宽 b 取d1b302）校核计算圆周速度 smndv/137.01064871 smv/137.0精度等级 由查表得 选取八级精度齿数 z 与模数 m初取齿数 541z 815.412 zi取3/87/1d 3m则 61 621z925.12 zi 9使用系数 由查表 得 AK 5.AK动载系数 由查表 得 v 12v齿间载荷分配系数 H先求 NdTFt5.714870261mbKtA /79.1cos)3162(.8.2za 79.1a江苏大学京江学院本科毕业设计2185.0379.14aZ 85.0Z由此 得 .85.022zKH 4.1HK齿向载荷分布系数 由查表得2.175106.)1875(603231bcdBAH 2.1HK载荷系数 K8.22.145HVAK8.2弹性系由查表得 MPaZE.189节点区域系数 由查表得 HZ 5.2H接触最小安全系数 由查表得 minS 01minS总工作时间 hth 4802.301 hth48接触寿命系数 由查表得 NZ .1NZ25许用接触应力 1HMPaSzHNH79805.187min1li1 MPaH7981MPa69.2min2li2HNz 602H验算 MPbdKTzHE4.570311875026.8.21921 MPaH4.570因为小于 690MPa 合格江苏大学京江学院本科毕业设计22计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。（2）确定传动主要尺寸实际分度圆直径 mmd1862311mz 168d7922 m249中心距 a02)3()(1za a0齿宽 bmdb31b3（3）齿根弯曲疲劳强度验算重合度系数 Y67.09.1520Y 67.0Y齿间载荷分配系数 经查表 FKFKY8./ 1FK齿间载荷分布系数 F 2.3)5.2/(74/hb载荷系数 4.8.17.1FVA 4.3齿形系数 由图表得 FY 521FY.2应力修正系数 由图表得 s 71s8.2sY弯曲疲劳极限 由图表得 limF 601limF452li弯曲最小安全系数 由图表得 limFS 3.limFS应力循环次数 由查表得 LN 7106.1LN792.2L弯曲寿命系数 由查表得 XY 1XY江苏大学京江学院本科毕业设计23许用弯曲应力 7.43.19506min1li1FXNFSY 7.41FMPa8.35.74min2li2FXNF 8.352F弯曲寿命 由查表得 NY 9.01NY72验算 7.4163.175.23850.2111YmbdKTsFF 7.416FMPa11F8.317.1528.46122sFFY MPaF8.3222F第二对齿轮的计算齿轮 2 为惰轮，即此处的大齿轮。材料为 45 钢，调制处理，硬度为 229HB-286HB。平均取 240HB（主动） 。齿轮 3 为小齿轮，材料选择 40Gr，调制处理，硬度值为 241HB286HB,平均取260HB.(1)齿面接触疲劳强度计算1)初步计算转矩 1TmNnP965283.94015.10. 6631 mNT965281齿宽系数 由查表得 d 4.0d江苏大学京江学院本科毕业设计24接触疲劳极限 由查图得 limH MPaH710lim582li初步齿宽 b 取d301b32）校核计算圆周速度 smnv/14.01063.92761 smv/14.0精度等级 由查表得 选取八级精度齿数 z 与模数 m已知 3931z5.7/i4.25.7/12iz 4.12z使用系数 由查表得 AK 5AK动载系数 由查表得 v .v齿间载荷分配系数 H先求 NdTFt6912796581mbKtA /58.1cos)9312(.2za 58.1a8.05.4aZ 9.0Z由此得 26.189.012zKH 26.1HK齿向载荷分布系数 由查表得江苏大学京江学院本科毕业设计253.11206.)2791(6.0332bcdbBAKH 3.1HK载荷系数 K9.23.165HVAK9.2弹性系数 由查得 EZ MPaZE8.1节点区域系数 由查表得 H 2H接触最小安全系数 由查表得 minS 05.minS总工作时间 hth 4802.301 hth48接触寿命系数 由查表得 NZ 7.1NZ62许用接触应力 1HMPaSzHN4905.17min1li1 MPaH14984.6min2li2HNHz 82H验算 MPbdKTzHE7.81 5.7/129168.9.0221 MPaH7.81因为小于 884MPa 所以合格计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。3）确定传动主要尺寸实际分度圆直径 mmd279311mz 2791d622 m362江苏大学京江学院本科毕业设计26中心距 a1582)931(2)(1zma ma158齿宽 b74.01dbb2（2）齿根弯曲疲劳强度验算重合度系数 Y72.058.12.0 72.0Y齿间载荷分配系数 经查表 FKFKY./14.1FK载荷系数 7.38.42.51FVA 7.3齿形系数 由图表得 FY 021FY5.2应力修正系数