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隔水管横焊缝自动对中装置的设计（机械电气部分）（含CAD图纸）
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实习报告 专 业： 数控技术及其应用 班 级： 数控一班 学 生： 唐燕 时 间： 4 月 地 点： 柳州工程机械厂 关 柳州东风汽车厂 柳州钢铁厂 生产实习是我们机自专业知识结构中不可缺少的组成部分，并作为一个独立的项目列入专业教学计划中的。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有吃苦耐劳的 精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础。 掌握机械加工工艺方面的知识及方法 了解切削刀具方面的知识，熟悉常用刀具的结构、选择、用途等 了解机床和数控系统的知识，特别是加工中心等典型的数控设备 了解企业生产管理模式，学习先进的管理方式方法 熟悉、巩固铸 造工艺及设备方面的知识 点 ： 柳州工程机械厂 关 柳州东风汽车厂 柳州钢铁厂 定点实习厂 柳州东风汽车厂简介 东风柳汽公司是东风汽车公司的控股子公司，也是东风汽车公司在南方重要的载货汽车和轻型乘用汽车生产基地，国家大型一档企业。它还是国内第一家生产中型柴油载重汽车的企业，赢得了 “ 柴油东风，柳汽正宗 ” 的美誉。 1991 年，东风柳汽创出了 “ 乘龙 ” 品牌并迅速形成市场知名度，奠定了 “ 一门双杰，东风乘龙 ” 的产品格局。 自从 1997 年成为国内最早通过 量认证的汽车生产企业之后，东风柳汽的事业就上了一个台阶。 2001 年，东风柳汽公司更是推出面向公务、商务和休闲旅游用车市场的新一代多功能轻型车东风 “ 风行 ” 商旅车，吹响了进军国内高档轻型乘用车市场的号角。 目前，东风柳汽已形成年产 “ 东风 ” 和 “ 乘龙 ” 商用车 60000 辆、 “ 风行 ”乘用车 30000 辆的生产能力。 柳州汽车厂六个发展历程 （ 1） 建厂期：上世纪 50 年代，主要以农用机械为主。 （ 2） 1969 年：生产出 用柳江牌卡车。 （ 3） 1981 年：生产出柴油翻斗车 ，同时加入了中国第二汽车制造厂，采用东风品牌。 （ 4） 1991 年：柳汽生产出新品牌 头车）。 （ 5） 1997 年：以 75%的股权加入东风集团，成为其子公司，正式更名为东风柳州汽车有限公司。 （ 6） 2003 年，成立东风集团和雷诺公司 生产基地：主厂、二基地（ 85 年始建，位于柳江县，占地为 714 亩）、三基地 七大车间：车桥车间、机械车间、工装车间、热处理车间、车架车间、车身车间、总装车间 四大部件：汽车前后桥、举升器油缸、车架、车身 生产线：重车线、 大车线、小车线 2003 年生产能力：大车 60000 辆 小车 30000 辆 乘龙精神：自立自强 创优创新 同心同德 为国为民 通过在柳汽公司车桥厂的实习，我们比较全面地了解机械加工及相关典型零件的生产技术过程。初步了解典型的机电一体化产品和设备的生产过程、培养我们收集资料的能力及提高分析问题的能力，使我们更好地学习、掌握机械工程专业知识。 机械加工工艺方面我们重点了解了左壳 锥齿轮差速器这一典型零件的机械加工工艺过程，听了有关技术人员对其的具体分析。并记下了该零件的工艺过程卡和工序卡等工艺文件 。具体如下：（对应的工艺过程卡、工艺简图和工序卡见附录） 由于汽车转弯时，左右两边轮子的行程不同，所以转速不同，为防止转弯时出现滑动、滑拖现象，必须使用差速器调节两边轮子的转速。左壳 锥齿轮差速器是用来固定支承轴承，防止微尘和外来颗粒侵入到锥齿轮差速器里面和防止锥齿轮差速器里面的润滑油外泻。零件结构比较简单，在结构上成对称分布。生产纲领约为 63000 个，属于大批量生产。 毛胚的选择 零件一般是由毛胚加工而成。在现有的生产条件下，毛胚主要有铸件，锻件和冲压件等几个种类。铸件是把熔化的金属液浇注到预 先制作的铸型腔中，待其冷却凝固后获得的零件毛胚。在一般机械中，铸件的重量大都占总机重量的 50%以上，它是零件毛胚的最主要来源。铸件的突出优点是它可以是各种形状复杂的零件毛胚，特别是具有复杂内腔的零件毛胚，此外，铸件成本低廉。其缺点是在其生产过程中，工序多，铸件质量难以控制，铸件机械性能较差，锻件是利用冲击力或压力使用，加热后的金属胚料产生塑性变形，从而获得的零件毛胚。锻件的结构复杂程度往往不及铸件。但是，锻件具有良好的内部组织，从而具有良好的机械性能。所以用于做承受重载和冲击载荷的重要机器零件和工具的毛胚， 冲压件是利用冲床和专用模具，使金属板料产生塑性变形或分离，从而获得的制体。冲压通常是在常温下进行，冲压件具有重量轻，刚性好，尺寸精度高等优点，在很多情况下冲压件可直接作为零件使用。选择毛胚还应该考虑的原因 （ 1）零件的力学性能要求 相同的的材料采用不同的毛胚制造的方法，其力学性能有所不同。铸铁的强度，离心浇注，压力浇注的铸体，金属型浇注的铸体，沙型浇注的铸体依次递减；钢质零件的锻造毛胚，其力学性能高于钢质棒料和铸钢体。 （ 2）零件的结构形状和外廓尺寸，直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料。相差较大时宜采用 锻件。形状复杂的毛胚不宜采用金属型铸造。尺寸较大的毛胚，不宜采用摸锻，压铸和精铸。多采用沙型铸造和自由锻造。外型复杂的小零件宜采用精密铸造的方法 （ 3）生产纲领和批量 生产纲领大时宜采用高精度与高生产率的毛胚制造方法，生产纲领小时，宜采用设备投资小的毛胚制造方法 （ 4）现场生产条件和发展 应该经过技术经济分析和论证 零件的材料为 据零件结构简单和对称分布的特点，零件的生产纲领为大批量生产 . 参观实习厂 一 广西柳工机械股份有限公司是我 国目前生产轮式装载机系列产品规模最大、产量最多、质量最好、设备最全的国家机械工业大型骨干企业，是广西首家由国营大型企业改造、发行社会公众股的股份制企业。 公司位于南疆龙城柳州市。净资产 元，员工 5900 人，生产区占地面积 67万平方米。主要名优产品有：引进美国卡特彼勒公司技术生产的 列轮式装载机、井下装载机和履带式液压挖掘机，已形成 4000台年生产能力的规模。 该公司计划通过实施总投资约 12 亿元的技术改造和外引内联、科、工、贸相结合等措施， 2000 年形成年产装载机、挖掘机和推土机等多种工程机械系列产品 10000 台的综合生产能力，实现年销售收入 元和利税 12 亿元。 本公司还将积极拓展房地产、商业贸易、服务旅游业及经批准的其它经营业务。 二 （ 1） 1952 年，在美国，计算机的应用使得数控技术的产生、发展得以有充分的条件。其最初用途为军工业的生产。 （ 2） 20 世纪 60 年代，晶体管的发明使得数控机床批量生产 得以实现。 （ 3） 20 世纪 70 年代，苏联的数控机床产量超过美国，成为世界上数控机床产量第一的国家。 （ 4） 20 世纪 80 年代，日本的数控机床产量位居第一 产量为全世界产量的 30%,而德国的西门子产量也占 15%。与此同时，在 80 年代初期我国也引进数控加工技术。 数控机床的分类 （ 1）经济型数控机床：一般由普通机床改装而成，精度和复杂程度较低，可实现两轴联动，可进行平面加工，价格较便宜。 （ 2）全能型数控机床：精度和复杂程度较高，一般可实现三至五轴联动，且有刀 具库，可自动换刀。可进行平面和空间立体加工，价格一般较贵。 （ 1） 1978 年，柳州工程机械厂引进了数控切割机和火焰切割机。其主要功能是用于分离机械元件、零件和 X、 Y 轴联动的直线、圆弧切割。 （ 2） 1985 年，柳州工程机械厂从上海气焊机厂引进了 板机，其主要硬件设施有 。 （ 3） 1988 年，柳州工程机械厂引进了一批价值 600 万美元的先进设备： 数控车床 立式、卧式车床 数控火焰切割机 数控折弯机 三坐标测量仪 数控等离子切割步冲机 机器人焊接线（位于结构分厂） 铸制线 双立柱加工中心 X 10000Y 3000Z 1500 600 加工中心是具有刀库的三轴联动数控镗铣床。其系统组成包括：数控系统动系统、测量及反馈系统 I/O 控制系统（ 式加工中心、五面体加工中心等。 （ 1）世界装载机发展史简介 20 世纪初，美国出现第一台装载机，它是用马车和钢丝绳构成，兼有驱动与装载的功能。 20 世纪 40 年代，第一次工业革命期间，装载机采用液压设备作动力，即先导式液压装置。 20 世纪 50 年代，第二次工业革命期间，装载机的变速箱采用液力变矩器，其工作矩为 60 年代时，第三次工业革命期间，装载机采用角接式刚性车架。 到上世纪 70代，产品向细化发展更为突出，16m。其中最有影响力的几个公司为：美国 典 本小松公司等。 （ 2）柳工装载机发展史 上世纪 50 年代，柳工从上海糖果机械厂首次引进装载机生产设备。 到了 60 年代，天津某 研究所与厦门工程机械厂合作开发，仿制成功我国第一台 装载机。此项成果由柳工试验、鉴定合格。 70 年代，转载机装载能力有所提高，由 高到 。 一系列 G 类型产品 （ 3）现代装载机的发展趋势 趋向于环保、高效、节能、可靠 趋于机电一体化 更具舒适性 型号多样，有大、中、小等各种型号 更加智能化 有 自动监控维护的功能 二 . 进厂参观 设备：加工中心 2 数控车床 17 普通车床 24 滚齿机 21 磨床 18 钻床 8 坐标镗床 2 铣床 3 仿形车床 3 拉床 1 插床 1 卧式钻床 5 行车 1 车间面积： 3456 员工总人数： 80（女 17 名），其中包括 8 名党员。有大专学历以上 8 人、高级技师 1 名、技师 1 名、高级工程师 1 名、中级工程师 1 名。 主要产品：变速箱齿轮和轴类以及 品配套件等 生产宗旨：永不接受不合格产品 永不传递不合格产品 永不制造不合格产品 主要设备： 柱移动卧式加工中心 等离子线切割机 剪板机 锻压机床 无箱数控制造 从意大利进口 毛坯来源 （三个） 总装配流程 为期两周的实习结束了，在这进行参观实习期间，在老师和工厂技术人员的带领下看到了很多也学到了很多。让我对原先在课本上许多不很明白的东西在实践观察 中有了新的领悟和认识 在这个科技时代中，高技术产品品种类繁多，生产工艺、生产流程也各不相同，但不管何种产品，从原料加工到制成产品都是遵循一定的生产原理，通过一些主要设备及工艺流程来完成的。因此，在专业实习过程中，首先要了解其生产原理，弄清生产的工艺流程和主要设备的构造及操作。其次，在专业人员指导下，通过实习过程见习产品的设计、生产及开发等环节，初步培养我们得知识运用能力。概括起来有以下几方面： 产目的、生产程序及产品供求情况。 的选择，工艺条件的确定以及流程的编制原则。 术规格、包装和使用要求。 习生产流程及技术设计环节，锻炼自己观察能力及知识运用能力。 在实习过程中，我们不仅从企业职工身上学到了知识和技能，更使我们学会了企业中科学的管理方式和他们的敬业精神。感到了生活的充实和学习的快乐，以及获得知识的满足。真正的接触了社会，使我们消除了走向社会的恐惧心里，使我们对未来充满了信心，以良好的心态去面对社会。同时，也使我们体验到了 工作的艰辛，了解了当前社会大学生所面临的严峻问题，促使自己努力学习更多的知识，为自己今后的工作奠定良好的基础。 这次生产实习的全过程来看，自始至终我们都服从老师的安排，严格要求自己，按时报到，注重安全。 本次实习使我第一次亲身感受了所学知识与实际的应用，理论与实际的相结合，让我们大开眼界，也算是对以前所学知识的一个初审吧！这次生产实习对于我们以后学习、找工作也真是受益菲浅。在短短的一个星期中，让我们初步让理性回到感性的重新认识，也让我们初步的认识了这个社会，对于以后做人所 应把握的方向也有所启发 0 毕业设计说明书 设计题目： 隔水管 横焊缝 自动对中装置的设计 （机械电气部分） 专 业： 数控技术及其应用 班 级： 数控一班 设计学生： 唐燕 指导教师： 黄开有 职称： 副教授 设计时间： 4 月 1 日 6月 15 日 设计地点： 湖南工学院 1 目录 目录 . 1. 第一章 隔水管 横 焊 缝 自 动 对 中 装 置 述 的概 . 第二章 总体方案的设计 . 3. 2计任务 2本工作原理 第三章 机械部分的设计 . 6 3 型块的模型设计 3轨的设计 3动轮装置的设计 3 算驱动轮所需的扭矩 . 9 3传动的设计 . 12 3减速器的 设计 . 14 3动机的选用 . 18 3轴器的选用 . 19 3的设计 . 20 3承的选用 . 23 3滚动轮的设计 3滚轮支承上盖的设计 2 第一章 隔水管 横焊缝 自动对中装置的概述 快速接头隔水管系列产品，是湛江市南油集团合众公司特有的为海洋石油 配套的专用产品，多年来经过不断的开发和改进，已形成了完整配套的技术图纸、成熟的生产技术、工艺流程和加工制造装备，与之相应的业务熟练的工程技术队伍和技术工人队伍。新型快速接头系列产品有： 。本毕业设计的 目的 是将合众公司原来的生产设备改为自动化的设备，并降低工人的劳动强度。 本设计的主要要求： 设计出一种针对 ，对卷制成管状板材的内横、外横能进行自动对中 的装置。要求能实现管的自动对中 、自动找正、定位夹紧 、纵向自动行走，行走速度在 3m/间，可以自动调节，动力为普通三相交流电动机，控制方式为随车控制形式，要求结构实用、重量轻、调节操作方便、技术优先价格合理。 本设计的主要内 容： 1、内外 自动对中装置总体方案的确定。 2、内外 自动对中装置机架结构的设计。 3、内外 自动对中装置 机械 系统的设计。 第二章 总体方案的设计 2计任务 设计一个装置，使两根长各 隔水管自动对中，并且使两管的对中精度达到：两管的轴线同轴偏差 3中 点 后隔水管要实现转动 。 2案的选定 使两根隔水管自动对中的方法有很多，经过了对具体方案的工作原理及可行性的分析，本人决定采用 V 型装置，其大概形状如（图 示。 3 图 、滚轮 2、 V 型块 3、导轨 2本工作原理 2体工作原理 如图 2示，该装置由 、 两组 V 型块组成 。 组可以沿 组固定， 是 组 组 图 21、滚动轮 2、电动机 3、减速器 4、驱动轮 4 、 两组 V 型块 均有 8 个滚轮和中间的一个驱动轮支承， 组 V 型块下边的导轨可以实现隔水管的对接。 2动轮装置的简要说明 如图 2动的传递顺序是：电动机减速器链轮滚轮隔水管 图 2图是驱动轮的安装图，大轴（上边）装滚轮与链轮，小轴装链轮，两装有圆锥滚子滚动轴承，运动由减速器接入小轴， 再经过链传动传到滚轮。 第三章 机械部分的设计 3型块的模型设计 参照 1、 造成型 2、 钢 3、 V 型块的加工要求，对装滚轮部分和下底面进行精加工，加工方法由厂家自己决定，使这两部分的平面度达到 ，粗糙度也达到 。在加工装滚轮凹槽时要使 4 个凹槽的位置度达到 ，所有螺纹孔及销孔的位置度也要达到 5 3轨的设计 一、 导轨的选用 由工作要求承载能力较大而且能够自动补偿磨损的要求，决定选用平面三角复合型滑动导轨，参照 机械设计手册 第三卷，表 28 其形状见图 3 1000图 3寸见表 A 1000 B 200 120 。 二、进行导轨的力学计算 导轨的材料：选用钒钛耐磨铸铁耐磨铸铁为导轨的材料。 表面热处理：在其粗加工后进行一次时效淬火处理，采用电接触加热的表面淬火，最后导轨还要进行磨削 ，使其表面的粗糙度达到预定的要求，取其 硬度 匹配：为了保证导轨的寿命，加工结果应该保证导轨接合面的硬度不同，此取为 100 6 三、导轨的校核 查表可得铸铁的许用压强为 1 知导轨的外形如上图所示，取导轨滑座共承重 8 t， 0 0 0 0108 0 0 0 则滑座每侧的承重为 00004 对三角形导轨设垂直斜向力为 F，如图 3 图 3有 220000 32000030c o F 11500 N 则左侧导轨承受的压强为 M P 10 41 1 图 3 7 故此导轨符合要求。 3动轮装置的设计 3算驱动轮所需的扭矩 如图 3示。 图 3、 每组 V 型装置共有 8 个支承滚轮（若加上驱动轮则为 9 个），每个轮上的支承反力应为（ 2/2G） /4（按照 8个支承点算），即 82 每根管的质量约为： M=500 则 3 3 12 4 5 0 082 考虑到管的外圆柱面的制造误差，有可能 8个支承点存在某些支承点与管子不接触，故 ，取 S 则 8 二、计算使管子转动所需的扭矩 1、 机械传动部分的总传动比 50i 2、 所用电动机的转速为 3、 滚轮的运动参数 507501 15 901 R 、管子的运动参数（按最大管计算） 3812 R R 5、管子的线速度 015 11222 此速度即就是管子自动的速度 。 6、计算滚轮使管子转动所需的扭矩 T 计算在 1s 内使管子的转动的线速度达到 10 32 由本设计可知， t=1s 500 00出 滚轮使管子转动所需的扭矩 T，可以采用动量矩定理： )()(00 M 9 由动量矩定理可得： 13 8 0 0 1010 3322 V 21.5 即滚轮使管子转动所需的扭矩 T 21.5 。 三、对 T 进行校核 查 “ 机械设计手册软件版 可知 钢 则最大静摩擦力 5 9 0 a x 相应最大摩擦力矩 9903812599 10 32 而 T 21.5 会产生相对滑动的现象。 所以 T 符合设计的要求。 3传动的设计 用机械设计手册软件版 以轻松完成链传动的设计，下面是设计的过程。 1、初始条件 10 传递功率 链轮的转速 15 r/均传动比 1 可大或小 大链轮的转速 15 r/动种类 水平传动 传动速度 低速传动 V 3m/s 润滑条件 由设计结果决定 中心距条件 可调 载荷性质 平稳载荷 原动机种类 电动机 润滑方式 人工定期润滑 2、设计结果 1 选择链轮齿数 假定链速 v 3m/s,由表 9取小链轮齿数 17;从动链齿数 1 17=17 2 计算功率 表 9得工作情况系数 = 确定链条节数 初定中心距 0p,则链节数为 2 21 +0 2 12 )2 = p + 21717 + 2 17*17 )2 =97 节 ,取 7 节 4 确定链条的节距 p 由图 9小链轮转速估计 ,链工作在功率曲率顶点左侧时 ,可能出现链板疲劳破坏。由表9得小链轮齿数系数 (191z) (1917) L =(100 (1097) 取单 排链，由表 9得多排链系数 得所需传递的功率为 据小链轮转速 15r/功率 图 9链号 08A 单排链。同时也证实原估 计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。再由表 9得链节距p= 11 5 确定链长 L 及中心距 a L=10001000 m=a=4p(1 + 212221 )2(8)2( =260心距减 少量 a=（ a=（ 260际中心距 a =a=260 a =2556 验算链速 v=100060 11 00060 m/s=s 与原假设相符。 7 验算链轮毂孔 的小链轮毂孔许用最大直径 4于电动机轴径 D=30合适。 8 作用在轴上的轴力 000=377N 按水平布置取压轴力系数 377N=434N 3、链传动的尺寸参数 如图 3示， 名称 符号 小链轮数值 大链轮数值 单位 排距 12 分度圆直径 d 顶圆最大直径 顶圆最小直径 度圆最大弦齿高 度圆最小弦齿高 根圆直径 大齿根距离 3速 器的选用 考虑到负载较大，传动比也相当大，所以选用 单级 普通圆柱蜗杆减速器 ，其简图如图 3示。 13 图 3了正确选用该普通圆柱蜗杆减速器，有必要对该减速器里边所用的蜗轮蜗杆传动进行设计，采用机械设计手册软件版 行设计， 普通圆柱蜗杆传动设计结果报告 ： 一、普通蜗杆设计输入参数 P 2. 蜗杆转矩 3. 蜗轮转矩 4. 蜗杆转速 r/ 5. 蜗轮转速 r/ 6. 理论传动比 i 7. 实际传动比 i 8. 传动比误差 ) 9. 预定寿命 H 4800 (小时 ) 10. 原动机类别 电动机 11. 工作机载荷特性 中等冲击 14 12. 润滑方式 浸油 13. 蜗杆类型 渐开线蜗杆 14. 受载侧面 一侧 二、材料及热处理 1. 蜗杆材料牌号 45(表面淬火 ) 2. 蜗杆热处理 表面淬火 3. 蜗杆材料硬度 55 4. 蜗杆材料齿面粗糙度 m) 5. 蜗轮材料牌号及铸造方法 模 ) 6. 蜗轮材料许用接触应力 H 200 (N/) 7. 蜗轮材料许用接触应力 H 225 (N/) 8. 蜗轮材料许用弯曲应力 F 51 (N/) 9. 蜗轮材料许用弯曲应力 F 45 (N/) 三、蜗杆蜗轮基本参数 设计 (1 选择蜗杆传动类型 根 据 10085推荐，采用渐开线蜗杆（ 2 选择材料 根据库存材料的情况，并考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆用 45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为了 45杆用铸锡磷青铜 属模铸造。 3 按齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。传动中心距 3 22 )( 1）确定载荷系数 K 因工作载荷不均、冲击大，系数K=表 11取使用系数 于转速不高，冲击力不大，可取动载系数 K= K*）确定弹性影响系数 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮杆相配，故 160M 2/1 3）确定接触系数Z 15 先假设蜗杆分度圆直径 1d 和传动中心距 a 的比值 1d /a=表的Z= 4）确定许用接触应力 H 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度 45表得蜗轮的基本许用应力 H =268 力循环次数 N=60j 2010 寿命系数 H = H =68 98）计算中心距 a=中心距 a=80 i=50故从表 11取模数 m=4杆分度圆直径a=图 11可查得接触系数 Z=为 Z Z因此以上计算结果可用。 3 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 1）蜗杆 轴向齿数 径系数 q=10；齿顶圆直径 8根圆直径 度圆导程角 =30 57 50 ；蜗杆轴向齿厚 2）蜗轮 蜗轮齿数 50；变位系数 + 验算传动比 i=1250=50，这时传动比误差为505050=0，没有误差。 蜗轮分度圆直径 50 4=200轮喉圆直径 200+2 （ =128轮齿根圆直径 200轮咽喉母圆直半径 0128=16 校核齿根弯曲疲劳强度 16 F = 当量齿数 32根据 +图 11可查得齿形系数 旋角系数 Y=1-140 =用弯 曲应力 F = F 1查得由 造的蜗轮的基本许用弯曲应力 F =56命系数 F =56 = 8 4 3 曲强度是满足的 四、蜗杆蜗轮精度 目名称 蜗 杆 蜗 轮 . 第一组精度 7 7 . 第二组精度 7 7 . 第三组精度 7 7 . 侧 隙 f f 据所得的结果 来选用普通圆柱蜗杆减速器，查机械传动设计手册 7 考虑到安装与润滑的方便，本设计选用普通圆柱蜗杆减速器的型号是 17 8A Q 4390 86 该减速器的具体参数为 ： 中心距 a 80 动比 i 50 蜗杆头数 1 蜗轮齿数 50 模数 m 4 许用功率 P 1 动效率 量 M 28 速器的具体尺寸参照零件图。 3动机的选用（ 074 查 机械零件设计手册 用电动机的型号是 电机的具体参数是： 电机名称： Y 系列三相异步电动机 类别代号： Y 型号规格： 护等级： 装形式： 数： 8 额定功率： 2.2 速： 730 额定电压： 380 V 额定电流： 18 满载效率： 步转速： 750 满载功率因素： =塞转矩： 2.0 额定转矩： 2.0 净 重： 17 准： 074动机的简图如图 3示。 图 3轴器的选用 联轴器的选用主要依据许用扭矩，还有所用轴的大小。本设计的电动机输出轴的大小为 38，变速器的输入轴大小为 24，输出轴大小为 38。 驱动轮输入轴的大小为 20。 本人选用联轴器所用的资料是 机械零件设计手册 19 电动机与变速器的 联接采用 凸 缘 联轴器 速器与驱动轮输入轴的联接采用 凸缘 联轴器 具体参数为： 型号 许用扭矩 d L D 螺栓数目 40 25/28 62 100 80 8 3 128 63 30/32 82 105 85 8 4 168 3 缘 联轴器 的简图如图 3 3的设计 参照 简明机械设计手册 设计的步骤为： 第一， 根据机械传动方案的整体布局，拟定轴上零件的布置和装配方案。 第二， 选择轴的材料 20 第三， 初步估算轴的材料 第四， 进行轴系零、部件的结构设计 第五， 进行强度计算 第六， 进行刚度计算 第七， 校核键的联接强度 第八， 验算轴承 第九， 根据计算结果修改设计 第十， 绘制零件图 一、轴强度的计算 轴直径的计算公式 3 0 43 11 P 轴传递的功率 n 轴材料许用扭应力 （ ），见表 14 13 A 与轴材料及相应许用扭应力有关的系数，见表 14意：对于 100d 开一个键槽，轴颈就增大 5 P kw n=15 45 =102 d 虑到此设计的传动轴与滚轮的配合，取 2021 二 按照弯矩合成强度计算 1求滚轮上作用力的大小 ,方向 作用在滚轮上的转距为 : 周力 : 22向力 向力 : =轴承的支反力 水平面的支反力 : =直面的支反力 : =(- 2+ 30)/60= =( 2+ 30)/60= 3画弯距图 水平面的弯距 : 30=直面的弯距 : = 30=m, M2c= 30+ 2=m 合成弯距 : 212 M =m 222 M =m 4画弯距图 T= 2=m 当量弯矩的计算公式 轴在危险截面的弯矩 轴在危险截面的扭矩 22 （减速器的输出扭矩） 扭矩校正系数 （对于稳定不变的转矩） 故轴在危险截面的合成弯矩 三、校核轴的强度 （按照第三强度理论） 校核公式 122 查 机械设计 15的材料选用 401 355 在危险截面的抗弯模量 W 的计算公式参照 简明机械设计手册 4于开键槽的轴， 20d b .3t 3 W 8230 23 38 2 3 0 3551 24 25 故 20合要求。 所用到的三根轴的具体形状参照零件图。 三、 校核轴的强度 （按照第三强度理论） 校核公式 122 查 机械设计 15的材料选用 40曲疲劳极限 1 355 在危险 截面 的抗弯 模量 W 的计算公式参照 简明机械设计手册 4于开键槽的轴， 20d b .3t 3 W 8230 38 2 3 0 71 3551 故 20合要求。 26 所用到的三根轴的具体形状参照零件图。 3承的选用 一、基本条件 2 轴颈 0 预期寿命 100000运转时有轻微的冲击。 二、当量动载荷的计算 查 机械设计 13 f p 取 1.1f p 则当量动载荷 35 7332 RP 三、基本额定动载荷 10 660 L （对于滚子轴承 310） 310 6101 0 0 0 0 015603 5 7 3 按照 14C 查 机械传动设计手册 之 选用单列圆锥滚子轴承（ 选用的两种轴承的参数为： 型号 d D C 7 7606E 30 72 77.5 58.8 7204E 20 47 26.8 18.2 其具体形状如图 3示，上图为 7204E，下图为 7606E。 图 328 3动轮的设计 根据装配的需要，设计出如图 3滚轮用于驱动轮和滚动轮。 29 图 3轮 支承上盖 的设计 该零件的设计主要依据装配时的需要，设计出来的图形如图 3示。 30 图 331 鸣 谢 此次设计是我们大学三年最后一次设计，是对我们三年来所学的专业知识的一次全面检查，要求我们能够综合运用三年来所学的知识，在毕业实习的基础上由自己独立设计 隔水管 横焊缝 自动对中装置 通 过此次设计，使我们明白了机械设计的知识，特别是对原来没有巩固的知识进行了一次全面的复 习，并由自己进行设计，记忆深刻 对三年来所学的温习一遍 ,没学好的 ,重新看 ,学一遍 ,收获不小 图及检索参考文献等方面的能力。 历经两个多月的毕业设计终于完成了！首先感谢 黄开 有 副 教授对我的大力支持，感谢他能在百忙中能抽出宝贵的时间来指导我，给了我很多意见及 相关 资料，如果没有他的悉心指导，我想我是不可能那么顺利的完成这次设计。 在这次设计中，我深切体会到一个产品设计过程的艰巨和工作量的巨大，也深切体会到了一个工程技术人员必须有科学认真细致的工作态度，这将对即将走向社会的我有着深远 的影响。 32 设计参考书目： 1、 简明机械设计手册 唐金松主编 1992 年 6 月第一版 2、 机械设计实用手册 吴宗泽主编 1999 年 1 月第一版 3、 机械零件设计手册 陈仕贤等编 4、 机械传动设计手册 修订本 1992 年 12 月第二版 5、 机械制图 第 五 版 大连理工大学工程画教研室 主编 6、 机械设计 第七 版 濮良贵 纪名刚 主编 高等教育出版社 0 毕业设计说明书 设计题目： 隔水管 横焊缝 自动对中装置的设计 （机械电气部分） 专 业： 班 级： 设计学生： 指导教师： 设计时间： 设计地点： 1 目录 目录 . 1. 第一章 隔水管 横 焊 缝 自 动 对 中 装 置 述 的概 . 第二章 总体方案的设计 . 3. 2 计任务 2本工作原理 第三章 机械部分的设计 . 6 3 型块的模型设计 3轨的设计 3动轮装置的设计 3算驱动轮所需的扭矩 . 9 3传动的设计 . 12 3减速器的 设计 . 14 3动机的选用 . 18 3轴器的选用 . 19 3的设计 . 20 3承的选用 . 23 3滚动轮的设计 3滚 轮支承上盖的设计 2 第一章 隔水管 横焊缝 自动对中装置的概述 快速接头隔水管系列产品，是湛江市南油集团合众公司特有的为海洋石油 配套的专用产品，多年来经过不断的开发和改进，已形成了完整配套的技术图纸、成熟的生产技术、工艺流程和加工制造装备，与之相应的业务熟练的工程技术队伍和技术工人队伍。新型快速接头系列产品有： 。本毕业设计的 目的 是将合众公司原来的生产设备改为自动化的设备，并降低 工人的劳动强度。 本设计的主要要求： 设计出一种针对 ，对卷制成管状板材的内横、外横能进行自动对中 的装置。要求能实现管的自动对中 、自动找正、定位夹紧 、纵向自动行走，行走速度在 3m/间，可以自动调节，动力为普通三相交流电动机，控制方式为随车控制形式，要求结构实用、重量轻、调节操作方便、技术优先价格合理。 本设计的主要内容： 1、内外 自动对中装置总体方案的确定。 2、内外 自动对中装置机架结构的设计。 3、内 外 自动对中装置 机械 系统的设计。 第二章 总体方案的设计 2计任务 设计一个装置，使两根长各 隔水管自动对中，并且使两管的对中精度达到：两管的轴线同轴偏差 3中 点 后隔水管要实现转动 。 2案的选定 使两根隔水管自动对中的方法有很多，经过了对具体方案的工作原理及可行性的分析，本人决定采用 V 型装置，其大概形状如（图 示。 3 图 、滚轮 2、 V 型块 3、导轨 2本工作原理 2体工作原理 如图 2示，该装置由 、 两组 V 型块组成 。 组可以沿 组固定， 是 组 组 图 21、滚动轮 2、电动机 3、减速器 4、驱动 轮 4 、 两组 V 型块 均有 8 个滚轮和中间的一个驱动轮支承， 组 V 型块下边的导轨可以实现隔水管的对接。 2动轮装置的简要说明 如图 2动的传递顺序是：电动机减速器链轮滚轮隔水管 图 2图是驱动轮的安装图，大轴（上边）装滚轮与链轮，小轴装链轮，两装有圆锥滚子滚动轴承，运动由减速器接入小轴，再经过链传动传到滚轮。 第三章 机械部分的设计 3型块的模型设计 参照 1、 造成型 2、 钢 3、 V 型块的加工要求，对装滚轮部分和下底面进行精加工，加工方法由厂家自己决定，使这两部分的平面度达到 ，粗糙度也达到 。在加工装滚轮凹槽时要使 4 个凹槽的位置度达到 ，所有螺纹孔及销孔的位置度也要达到 5 3轨的设计 一、 导轨的选用 由工作要求承载能力较大而且能够自动补偿磨损的要求，决定选用平面三角复合型滑动导轨，参照 机械设计手册 第三卷，表 28 其形状见图 3 1000图 3寸见表 A 1000 B 200 120 。 二、进行导轨的力学计算 导轨的材料：选用钒钛耐磨铸铁耐磨铸铁为导轨的材料。 表面热处理：在其粗加工后进行一次时效淬火处理，采用电接触加热的表面淬火，最后导轨还要进行磨削 ，使其表面的粗糙度达到预定的要求， 硬度 匹配：为了保证导轨的寿命，加工结果应该保证导轨接合面的硬度不同，此取为 100 6 三、导轨的校核 查表可得铸铁的许用压强为 1 知导轨的外形如上图所示，取导轨滑座共承重 8 t， 0 0 0 0108 0 0 0 则滑座每侧的承重为 00004 对三角形导轨设垂直斜向力为 F，如图 3 图 3有 220000 32000030c o F 11500 N 则左侧导轨承受的压强为 M P 10 41 1 图 3 7 故此导轨符合要求。 3动轮装置的设计 3算驱动轮所需的扭矩 如图 3示。 图 3、 每组 V 型装置共有 8 个支承滚轮（若加上驱动轮则为 9 个），每 个轮上的支承反力应为（ 2/2G） /4（按照 8个支承点算），即 82 每根管的质量约为： M=500 则 3 3 12 4 5 0 082 考虑到管的外圆柱面的制造误差，有可能 8个支承点存在某些支承点与管子不接触，故 一个安全系数 S，取 S 则 8 二、计算使管子转动所需的扭矩 1、 机械传动部分的总传动比 50i 2、 所用电动机的转速为 3、 滚轮的运动参数 507501 15 901 R 、管子的运动参数（按最大管计算） 3812 R R 5、管子的线速度 015 11222 此速度即就是管子自动的速度 。 6、计算滚轮使管子转动所需的扭矩 T 计 算在 1s 内使管子的转动的线速度达到 10 32 由本设计可知， t=1s 500 00轮使管子转动所需的扭矩 T，可以采用动量矩定理： )()(00 M 9 由动量矩定理可得： 13 8 0 0 1010 3322 V 21.5 即滚轮使管子转动所需的扭矩 T 21.5 。 三、对 T 进行校核 查 “ 机械设计手册软件版 可知 钢 擦系数为 则最大静摩擦力 5 9 0 a x 相应最大摩擦力矩 9903812599 10 32 而 T 21.5 会产生相对滑动的现象。 所以 T 符合设计的要求。 3传动的设计 用机械设计手册软件版 以轻松完成链传动的设计，下面是设计的过程。 1、初始条件 10 传递功率 链轮的转速 15 r/均传动比 1 可大或小 大链轮的转速 15 r/动种类 水平传动 传动 速度 低速传动 V 3m/s 润滑条件 由设计结果决定 中心距条件 可调 载荷性质 平稳载荷 原动机种类 电动机 润滑方式 人工定期润滑 2、设计结果 1 选择链轮齿数 假定链速 v 3m/s,由表 9取小链轮齿数 17;从动链齿数 1 17=17 2 计算功率 表 9得工作情况系数 = 确定链条节数 初定中心距 0p,则链节数为 2 21 +0 2 12 )2 = p + 21717 + 2 17*17 )2 =97 节 ,取 7 节 4 确定链条的节距 p 由图 9小链轮转速估计 ,链工作在功率曲率顶点左侧时 ,可能出现链板疲劳破坏。由表9得小链轮齿数系数 (191z) (1917) L =(100 (1097) 取单排链，由表 9得多排链系数 得所 需传递的功率为 据小链轮转速 15r/功率 图 9链号 08A 单排链。同时也证实原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。再由表 9得链节距p= 11 5 确定链长 L 及中心距 a L=10001000 m=a=4p(1 + 212221 )2(8)2( =260心距减少量 a=（ a=（ 260际中心距 a =a=260 a =2556 验算链速 v=100060 11 00060 m/s=s 与原假设相符。 7 验算链轮毂孔 的小链轮毂孔许用最大直径 4于电动机轴径 D=30合适。 8 作用在轴上的轴力 000=377N 按水平布置取压轴力系数 377N=434N 3、链传动的尺寸参数 如图 3示， 名称 符号 小链轮数值 大链轮数值 单位 排距 12 分度圆直径 d 顶圆最大直径 顶圆最小直径 度圆最大弦齿高 度圆最小弦齿高 根圆直径 大齿根距离 3速器的选用 考虑到负载较大，传动比也相当大，所以选用 单级 普通圆柱蜗杆减速器 ，其简图如图 3示。 13 图 3了正确选用该普通圆柱蜗杆减速器，有必要对该减速器里边所用的蜗轮蜗杆传动进行设计，采用机械设计手册软件版 行设计， 普通圆柱蜗杆传动设计结果报告 ： 一、普通蜗杆设计输入参数 P 2. 蜗杆转矩 3. 蜗轮转矩 4. 蜗杆转速 r/ 5. 蜗轮转速 r/ 6. 理论传动比 i 7. 实际传动比 i 8. 传动比误差 ) 9. 预定寿命 H 4800 (小时 ) 10. 原动机类别 电动机 11. 工作机载荷特性 中等冲击 14 12. 润滑方式 浸油 13. 蜗杆类型 渐开线蜗杆 14. 受载侧面 一侧 二、材料及热处理 1. 蜗杆材料牌号 45(表面淬火 ) 2. 蜗杆热处理 表面淬火 3. 蜗杆材料硬度 55 4. 蜗杆材料齿面粗糙度 m) 5. 蜗轮材料牌号及铸造方法 模 ) 6. 蜗轮材料许 用接触应力 H 200 (N/) 7. 蜗轮材料许用接触应力 H 225 (N/) 8. 蜗轮材料许用弯曲应力 F 51 (N/) 9. 蜗轮材料许用弯曲应力 F 45 (N/) 三、蜗杆蜗轮基本参数 设计 (1 选择蜗杆传动类型 根据 10085推荐，采用渐开线蜗杆（ 2 选择材料 根据库存材料的情 况，并考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆用 45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为了 45杆用铸锡磷青铜 属模铸造。 3 按齿面接触疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。传动中心距 3 22 )( 1）确定载荷系数 K 因工作载荷不均、冲击大，系数K=表 11取使用系数 于转速不高，冲击力不大，可取动载系数 K= K*）确定弹性影响系数 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮杆相 配，故 160M 2/1 3）确定接触系数Z 15 先假设蜗杆分度圆直径 1d 和传动中心距 a 的比值 1d /a=表的Z= 4）确定许用接触应力 H 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 属模铸 造，蜗杆螺旋齿面硬度 45表得蜗轮的基本许用应力 H =268 力循环次数 N=60j 2010 寿命系数 H = H =68 98）计算中心距 a=中心距 a=80 i=50故从表 11取模数 m=4杆分度圆直径a=图 11可查得接触系数 Z=为 Z Z因此以上计算结果可用。 3 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 1）蜗杆 轴向齿数 径系数 q=10；齿顶圆直径 8根圆直径 度圆导程角 =30 57 50 ；蜗杆轴向齿厚 2）蜗轮 蜗轮齿数 50；变位系数 + 验算传动比 i=1250=50，这时传动比误差为505050=0，没有误差。 蜗轮分度圆直径 50 4=200轮喉圆直径 200+2 （ =128轮齿根圆直径 200轮咽喉母圆直半径 0128=16 校核齿根弯曲疲劳强度 16 F = 当量齿数 32根据 +图 11可查得齿形系数 旋角系数 Y=1-140 =用弯曲应力 F = F 1查得由 造的蜗轮的基本许用弯曲应力 F =56命系数 F =56 = 8 4 3 曲强度是满足的 四、蜗杆蜗轮精度 目名称 蜗 杆 蜗 轮 . 第一组精度 7 7 . 第二组精度 7 7 . 第三组精度 7 7 . 侧 隙 f f 据所得的结果 来选用普通圆柱蜗杆减速器，查机械传动设计手册 7 考虑到安装与润滑的方便，本设计选用普通圆柱蜗杆减速器的型号是 17 8A Q 4390 86 该减速器的具体参数为 ： 中心距 a 80 动比 i 50 蜗杆头数 1 蜗轮齿数 50 模 数 m 4 许用功率 P 1 动效率 量 M 28 速器的具体尺寸参照零件图。 3动机的选用（ 074 查 机械零件设计手册 用电动机的型号是 电机的具体参数是： 电机名称： Y 系列三相异步电动机 类别代号： Y 型号规格： 护等级： 装形式： 数： 8 额定功率： 2.2 速： 730 额定电压： 380 V 额定电流： 18 满载效率： 步转速： 750 满载功率因素： =塞转矩： 2.0 额定转矩： 2.0 净 重： 17 准： 074动机的简图如图 3示。 图 3轴器的选用 联轴器的选用主要依据许用扭矩，还有所用轴的大小。本设计的电动机输出轴的大小为 38，变速器的输入轴大小为 24，输出轴大小为 38。 驱动轮输入轴的大小 为 20。 本人选用联轴器所用的资料是 机械零件设计手册 19 电动机与变速器的 联接采用 凸 缘 联轴器 速器与驱动轮输入轴的联接采用 凸缘 联轴器 具体参数为： 型号 许用扭矩 d L D 螺栓数目 40 25/28 62 100 80 8 3 128 63 30/32 82 105 85 8 4 168 3 缘
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