QY3型石油管道牵引机主机设计（全套含CAD图纸）
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3 (2009) 26242634 738. J. 1438, 2008; 7, 2009; , 2009) AD to of is in a to An is NC of of by C in of is an 1, 2. of of by to C is as 3. to of C as to in in C be of in to of in of to in at C It a is or by a as to i) of or or ( in of of AM to in of is to be in +82 2 450 3461, +82 2 3437 3548 009 T. et (2009) 26242634 2625 1. of AM 4. is is to of In of as it is to a to of If by of be or of is to an on , ). A A NC is is of on of is in is as A of is . an by an is is 2. AM as or 5 AM is in a to a of to is to as a 8. is at a as of In a 5is to is is A is by C a of C of In it or of to a a in C It is to to 9. AM X, s s an is to AM to 10. A is on by 11, 12. A is to on 12, 13. is as a of 2626 T. et (2009) 26242634 to An 14 on A is on in A is 15 is to to an AM 14 15 an it is is to is in 16. of on in In an is NC of A in of to of to of on 3. in To a AM a of or on on to a It on of to be to in If is be in of If is or It is to by be a in a , ) (2) to In a be to is in a of to a a to be of to an 5 of in to to at of 2 in a A to L to C YL L a 2. t, C 3 LX is of C to by of it to of at C 17 to 1) () (to as a of to of in T. et (2009) 26242634 2627 () as 4. on Y Y of be by (1) 2). To 2. by 3. C L 4. be no of ,(12,=(1) ,(22,=(2) 5 a is 24. In is to , ) on of is in L by it is L is a to 3 L C In is In it is to , ) as is In is to by To it be to as of is ) In it is to on on A is to 2 L, be by on Y Y to . As 6, if Y is 0), is or to a If is 2628 T. et (2009) 26242634 5. A T. et (2009) 26242634 2629 6. L 7. 0), on Y be by q. (3) to =if r XL 0 (3) To on L ZL q. (4). =r (4) 5) ,21 = (5) by q. (3), (4) 5). To a L, be no of r ). If r is of a to be by q. (6) (7)6) 7) to of in Y Y =(/1) =(/1) 21 = (8) of is a is is to of In of a or at on be in 1. ) ). 2. of of at do An 630 T. et (2009) 26242634 r), of ) ) an ZL(L L by to is in a to we If is we to a If is of an to we a a If is we to a if an to we It be a is or consider 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 1 页 一种新的精确的曲率匹配和优化工具 五轴加工方法 比 ， *和埃里克 L 国大学，汉城， 143国 术学院，曼谷，泰国 摘要： 自由面被广泛应用于计算机辅助设计系统描述零件表面。今天，最先进的加工自由表面是在五轴加工用平端铣刀。然而，五轴加工需要复杂算法刨回避，碰撞检测和功能强大的计算机辅助制（制造）系统支持各种操作。准确和有效的方法是提出了自由曲面五轴数控加工。该算法选择最好的工具 和计划的轨迹曲率匹配和综合自主使用逆运动学工具机。新算法使用的刀具接触轨迹产生的逆运动学和不真实的刀位轨迹线性化分段。 关键词 ：五轴数控加工；曲率分析；轨迹规划；刀具选择 1 引言 曲面零件广泛应用于航空航天，汽车，造船和模具 /模具制造行业。数控（计算机数控）加工自由曲面是一个重要的研究课题 1， 2 。不断增加的复杂自由曲面零件的好处，五轴铣削不断发展改变轴五轴铣削。整个曲面铣削用三轴数控和球头铣刀低效正如 3。由于一个额外的自由度，五轴数控加工提供了许多优势，三轴， 是 更好的工具 ， 交通方便，更快的 材料去除率，减少加工时间，提高表面光洁度。然而，很容易产生碰撞在五轴五轴数控加工碰撞问题。可分为 2类：当地和全局的碰撞。当地的碰撞，最关键的问题之一是在自由曲面加工是指去除多余材料在刀具附近接触（消委会）点由于不匹配的曲率之间的刀具扫描表面和表面的控制点。它的结果在一个高曲率表面加工用刀具直径较大或用工具不当面向如图所示。 冲突是指意外接触 （一）的表面之间的工具（或工具的持有人）和工件（或零件），（二）之间的工件和机器部件），或（三）之间的移动机器部件。自由表面通常有曲率的不规则分布，造 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 2 页 成加工 困难。加工自由曲面时需要援助的先进的计算机辅助设计 /计算机辅助制造软件辅助数值控制（数控）程序员的最佳方向和选择刀具尺寸。手动规划编程的曲面加工是已知是容易出错，效率低下图 1。当地 的刀具干涉。自由曲面加工有超过三度的自由需要高端商用计算机辅助设计 /计算机辅助制造系统的刀具位置（ 定位数据 4。 图 1:当地的刀具干涉 铣削表面分为三个阶段：粗加工，半粗加工和精加工。周密的计划需要确定的五轴刀具加工的自由曲面加工。在整理过程中的五轴加工自由曲面，有缺点，如复杂的工具，工具和工具削弱干扰问题。 因此， 有必要找到一种方法来选择最佳的刀具尺寸和刀具定位为选定的轨（即，螺旋，锯齿，锯齿）。五轴加工中需要考虑的方向的工具，工具，刀具路径优化，避免干扰，提高金属去除率。如果切过切的材料，留下的完成加工操作进行控制，然后数额研磨和抛光可以减少或消除。本文研究的目的是制定一个综合自动路径生成算法基于曲率匹配获得较高的金属去除率和表面光洁度最好用的工具刀具尺寸和最佳倾斜角度（，）。一个新的综合自动加工刀位轨迹生成算法 实施。虚拟 实现虚拟 切割。与传统的图形验证、用户交换校正轨迹的生成，该算法选择最好的工具和计划，给出了基于曲率匹配的自主自由曲面。逆运动学的机械工具集成的轨迹计算。 本文的组织如下。审查有关的工作是在 2 节。 3 部分介绍了曲率匹配和优化工具，基于五轴加工和综合自动刀具路径生成算法。该算法通过实例是出现在 4部分和最后部分是结论。 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 3 页 计算机辅助设计 /计算机辅助制造技术等复杂零件的五轴加工涡轮叶片或叶轮的研究 5。商业计算机辅助设计 /计算机辅助制造系统非常发达，球头加工能力。球头加工广泛应用于曲面加工。当使用一个平面铣刀加 工自由曲面，传统的做法已修复的倾斜角度相对于表面的工具。这种加工过程称为斯特茨铣削方法在 8。该工具是倾向于在一个固定的角度，从表面正常的刀具沿工件表面。在工业上，一个典型的倾斜角度 5和 15之间是尽量选择当地刨。针对此问题的方法是，局部干涉时可能出现刀具不倾斜远离表面。 一部分是由数控程序包含一系列编码指令称为数控代码的准确性直接影响和成本的制造的部件。在航天工业，它需要数十甚至数百小时加工自由曲面零件从固体块准备详细的操作计划和数控零件程序雕塑曲面加工。人类难以规划者选择最佳加工策略由于之间复杂的相互 作用的工具部分的形状，大小，和刀具轨迹 9。 今天，许多商用软件等五轴加工中的应用中，地下储气库，是的，和开放的思想的方式，提供的干涉检查和校正。然而，密集的用户交互仍然需要而使用本软件，避免碰撞。这些系统是无法完成避碰自主 10。 一个新的五轴刀具定位算法的基础上提出曲率匹配之间的刀具和加工表面区域用微分几何方法 11， 12 。一个技术的发展方向的基础上确定平底刀斜率和曲率匹配的五轴加工的 12， 13 。曲率半径作为一个功能都倾斜和倾斜角度，和曲率是同样比较检测局部刨。 一个自动选刀方法制 定的 14已用 C 语言对现有 统。刀具选择算法是基于曲率匹配的带角圆柱铣刀加工，其中当地刨，后方刨，和全局碰撞考虑。一个多轴加工刀具路径生成算法的描述 15 取向，工具是适应避免碰撞和提高材料去除机。发达的模块集成在一个现有的凸轮系统。虽然文献 14和 15提供一种曲率匹配，这是非常不准确的，因为线性路径使用。正确的方法计算的实际路径是详细讨论了在 16。 许多上述的方法是基于曲率匹配的只在一个方向。在本文中，准确和有效的方法是提出了五轴数控加工自由曲面。一种新的算法，提出了 选择最佳的工具和计划的轨迹曲率匹配和综合自主使用逆运动学工具机。方面的局部干涉回避，曲率匹配技术是采用这样的曲率半径的有效工具切割的形状，一个沿进给方向和另一个垂直于送料方向，小于 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 4 页 相应的自由曲面上曲线。 3基于五轴加工的曲率匹配和优化工具 自由表面通常有曲率的不规则分布，从而造成加工困难。磨面，该系统将刀沿多条曲线，通常等参曲线或曲面上投影曲线。扇贝生产之间的连续跟踪的表面加工。术语“扇贝”指的是山脊，尖和其他表面突起之间相邻重叠工具，扩展高于设计表面轮廓。这取决于类型的切割工具，工具，工具的方向和距离之 间的刀具路径。 分类的能力，为不同区域的曲面可用于确定最佳工具在自由曲面加工。如果表面局部凸，刀可能是面向其旋转轴的方向正常的表面，无欺诈。如果表面局部凹或马鞍，刨将发生。这是需要定位的工具，使用曲率匹配。当地表面形状周围点可分为凸，凹鞍。表面曲率发挥了关键作用，在选择刀具尺寸和方向角（，）（见图 2）避免欺诈。在五轴加工与平头立铣刀，刀轴的方向可以调整，以避免欺诈。欺诈的主要问题是在完成一个自由曲面。完成删除最后的材料层获得表面一定距离。刀具干涉已被控制。刀具干涉时可能出现的高曲率的曲面。传统上，方向的 平面铣刀仍然是固定的（被设置为一个角度，范围从 5 到 15 度的主轴轴）在运动。传统的固定方向的做法不能有效地防止刀具路径中出现的刨问题。 球头立铣刀已广泛应用于在弯曲的表面加工，因为历史上这些 3轴机床的位置和要求简单的刀具补偿已经很容易了。然而，相对于平头磨，球头立铣刀的生产刀具和表面之间的差几何匹配和切削速度都为零，在旋转轴。图 2显示了在五轴加工用平头立铣刀工具的术语。 局部坐标系统和工具的坐标系统的定义分析切削操作。工具坐标系应该有轴加大切线真正 2所示。 过 3显示了线性近似的刀具路径（沿轴 而不是真正的弯曲的 用时的错误。 一些研究人员已经开发的技术，避免局部干涉，通过计算有效切削刀具扫描表面的曲率和比较它的正常表面的曲率在 17传统的步骤，通过检测和避免局部干涉的步骤是：（ 1）确定的有效切削轮廓电子（）（称为刀具扫描部分）；和比较曲率的有效切削轮廓（简称有效切割曲率）正常曲率曲面在平面上的刀具扫描部分。变化的工 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 5 页 具取向影响的有效切削轮廓电子（）如图 4所示 。 图 2：沿 图 3：凸 /凹下去的部分 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 6 页 图 4：有效切割形状 有效切削半径的平面和平面刀具的刀具方向才能确定使用均衡器。有效切割半径可有式（ 1）和（ 2）得知。避免刨，有效半径 L 与当地表面曲率半径相等。 图 5 显示了一个自动生成算法的流程图，这是在 实现的流程图 24。在这项研究中，是第一次评估，以确定最佳的刀具直径的大小和方向角（，）是表面曲率信息基于曲率匹配。机床逆运动学 集成在计算刀具路径。对于这种方法所产生的 图 3的弧形线条上显示真正的 补丁。在五轴加工两个发光点之间的实际刀具路径不是线性的，而是弯曲的。 找优化工具的方向 在五轴加工的编程中，这是常见的预定义刨影响加工精度的刀具方向（，）。在本节中，用于计算表面曲率匹配 了避免当地 刨干扰，必须确保有效切割曲率（也称为有效的切割形状的曲率）不小于有效的表面曲率 找工具倾斜角度（） 在五轴加工，更易于定义 工具的方向根据当地的表面性能比基于机全局坐标系统。一个局部坐标系定义分析切割作业。图 2显示了本地坐标系统，倾斜角度和倾斜角度的 可以定义最小的工具，倾角为 Y 平面 面上。最初，倾斜角 L 设置为 0。正如图 6 所示，如果 面上的曲率 非正（ 0），这意味着表面上是凸或马鞍，工具倾角为 果表面是凹（ 0）， 避免过度切割，工具倾角为 3）根据本地的表面曲 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 7 页 率 图 5：一个综合自动化 刀具路径生成算法的流程图 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 8 页 图 6：倾角 图 7：调整倾斜角度 : 割从纸张的方向） 为了避免在 角为 4）式计算。 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 9 页 最小刀具倾角由（ 5）式确定 3）（ 4）（ 5）选择。若要得到真正的解决办法是 R）较大。如果刀的大小 r 是比当地的曲率半径大，需要寻找一个新的倾斜角 L，以确保有效的切割半径 设置的倾斜角为 L，以 的倾斜角度可以由式。 （ 6）（ 7）。这个新的倾斜角度（ 6）（ 7），使有效半径比两个 大刀具尺寸和最佳方位角的计算 进行自由曲面加工刀具路径生成前， 一个最大的有效的刀具半径选择是一个关键的问题。其目的是最大限度地发挥最大可行刀具材料的去除，不会造成当地刨。在一般情 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 10 页 况下，刀具直径较大的，对材料来说有更好的去除率。然而，一个大型的刀具可能会不可避免地导致刨干扰或碰撞在给定的表面上的某些点。越小曲率匹配刨可以纠正在两个方面： ）和倾斜角（）。 最大和最小的倾斜角不仅是机器的限制点，也是工件是否碰撞的关键。地方刨发生点之间的刀具和表面的曲率时不相互匹配。初始的刀具半径（ R），最低和最高值的倾角（）（）是一种算法的输入。 使用 于 靠选择最低值（凹）和刀具半径目的达到精确地计算工具倾角。 导角是指在一个平面上的送纸方向平行。比较工具倾角最大的铅角度，我们已经设置。如果该工具的倾角大于最大的铅角度，我们需要选择一个新的更小的刀具直径。如果有效的刀具半径是小于曲率半径，设置一个倾角等于倾向，我们已经计算和设置倾斜角度等于零，否则计算倾斜角。如果倾斜角度大于最大的倾斜角度，我们需要选择一个新的更小的刀具直径，如果没有设置的倾斜角和倾斜角等于我们计算的角度。它可以被认为是唯一的一个临界点（具有最大正 曲率的点），因为这将导致剜第一，或考虑所有点的动态变化的刀具路径生成过程中的铅和倾斜角度，这一点是最严重的点。该算法计算 向的所有表面 。最后，最佳的刀具半径（最大的刀具半径）计算表面所有的 。倾角（）和倾斜角（）的计算为每一个给定的表面 。图5是算法的。 4一个例子 在本节中，一个凸 /凹表面图 8显示的是。 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 11 页 图 8：凸 /凹下去的部分表面 （ 9），（ 10）和（ 11）一个自由曲面参数曲面方程推导。以下方程绘制在 面 24（图 8）。 表 1显示了使用例如拟议的 新算法（参见图 5）的输入设置参数。 具路径生成 在这项研究中使用的是简单的工具，路径齐格（单程）刀具路径，减少工件在一个方向（沿 它开始从 U =0， V =0到 u= 1， V = 1，通过指定路径的时间间隔（ 如图 8所示。 首先，所有的 和 U 和 V 方向的曲率半径计算的算法。路径间隔的值是 U 的区间值。理想的方法是指定的 U 和 V 的区间值尽可能小，以获取性能数据，即，表面上每一点的曲率的表面，但在实践中我们能不能得到所有表面上的点，所以价值准确的时间间隔应代表表面。换句话说，指定 的区间值是小于最小的表面曲率。 工仿真 仿真软件 25用于加工仿真。五轴虚拟模型实现真正的五轴 用该算法生成的 除几何材料。选择刀具 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 12 页 类型，刀具尺寸和工件，设置参数，模拟五轴虚拟机 图 9）。算法计算为6 10显示了切割模型与我们所提出的算法模拟。该方法与传统方法相比，通过使用 X。图 11 显示了使用 X模拟切割模型。 图 9：在 的 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 13 页 图 10：使用该算法的一个切割模型 图 11：使用 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 14 页 图 12：五轴刀具路径生成在 图 12显示了使用 2所示，构建了一个比较表来证明我们的算法，并比较两种方法之间的物质去除，准确性和准备时间。 是远远低于我们的综合方法的准确如表 2所示的仿真结果。 5结论 提出五五轴联动数控加工自由曲面的准确和有效的方法。在这种方法中，首先 分析了表面划分成凸，凹，鞍。发达的综合自动化刀具路径生成算法选择最佳的工具和计划 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 15 页 工具路径的自主使用的曲率匹配。使用 实施拟议的综合自动刀具路径生成算法。虚拟五轴 网通在 施用于虚拟切削仿真和检查的准确性。新方法使用真正的弯曲的 不是分段线性近似，导致了较高的精度。 使用该方法，咬边和过切的精度可以通过改变步长调整，以满足所需的精度。因此，如果我们可以使用一个更大的刀，那么我们可以有较高的材料去除率，因此，我们可以节省切削时间。该算法可以定制了 广泛的应用范围，在三，四，五轴机，它可用于自由曲面的加工刀具路径编程自动化。 致谢 这项工作是由韩国国际交流财团的支持，为科技（ 国际合作，通过提供赠款，由韩国科学技术部（ 项目参考 作者们大大赞赏赵先生 参考文献 1王十，唐，雕塑曲面五轴联动数控加工，诠释。研究进展。制造业。高科技。 15（ 1999）7 2 尼尔和 Z 汉，流线加工汽轮机叶片， 2004 年，中国智能机电工程与自动化，成都国际会议。 （ 2004） 140 3毛威格士和 ，球厂与钢铁厂月底曲面加工， 111（ 1989） 22 4张陈，钟华和 释的表面加工，刀具方位测定。研究进展。制造业。高科技。 20（ 2002） 735 5 别提款权 何建模和离心式五轴加工算法叶轮，制造系统的研究。 16（ 6）（ 1997） 422 6尚亮和 算机辅助制造技术的离心压缩机叶轮，材料加工技术的研究。 115（ 2001） 284 7 锈钢 2007 年国际民航会议和展览，檀香山，夏威夷， 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 16 页 美国。 （ 2007年） 25 8毛威格士，贝迪及 合曲率曲面在工业中使用的 脑的定义和制造。 6（ 3）（ 1985） 173 9 . 个寻找最大的铣刀，制造业研究几何算法。流程。 3（ 1）（ 2001） 1 10 里克 . 轴联动数控加工，计算机辅助设计与工件几何更新的全球碰撞检测的扫描平面算法。 39（ 11）（ 2007） 1012至 24年。 11的 . C安德森，准确的工具安置和表面光洁度加工的方向，研究的设计和制造。 3（ 4）（ 1993） 251 12 . C安德森，扇贝消除基于精确的五轴工具的位 置，方向，并逐步过计算， 65（ 2）（ 1993） 535 13 L。王和 轴加工， 4（ 1996） 73 14 . 轴工具选择曲率匹配的加工，计算机辅助设计。 34（ 2002）251 15 B. P. 算机辅助设计紧密整合的工具，通过姿势。 35（ 2003） 421 16 5轴数控加工，计算机辅助设计系统误差的补偿。 34（ 2002） 391 17黏李和 面讯问和加工的五轴联动数控模具加工，诠释地带评价。研究，生产的研究。 33（ 1）（ 1997） 225 18蔡乙 ，在复杂曲面数控加工球头立铣刀避免干扰，计算机辅助设计。 2（ 6）（ 1989）371 19 方干扰检测和避免在五五轴数控加工雕塑表面，诠释 ,和他研究的先进制造技术。 25（ 3 2005） 343 20 A. 当地五轴刨曲面加工使用平面工具，计算机辅助设计 32（ 7）（ 2001） 40921 恩， 部最优切削 5轴曲面加工位置，计算机辅助设计 35（ 1）（ 2003） 6922 和堪萨斯州利，干扰检测 3轴模具加工，计算机辅助设计 33（ 8） 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 17 页 （ 2001） 56123 I. D. . J. 算几何的设计和制造，伦敦， 1979） 24的 25 韩国汉城工程设计与制造工程获硕士学位，于 1999年，泰国，他获得来自亚洲研究所技术的工程硕士，并在1992年，获得缅甸仰光技术学院机械工程工程学士学位。成就包括多轴机床， 散事件仿真（ 集成产品设计与过程开发（ 多学科设计优化（ 电子制造。他的 汉城国立大学，分别于 1984年和 1986年。然后，在 1991 年，他获得弗吉尼亚理工学院和州立大学博士学位。李博士目前在汉城，韩国建国大学在航天信息工程学院教授。他担任的朝鲜理事会系统工程，报的编辑。他的研究兴趣包括气动设计和优化，多学科优化，航空航天飞行器设计，计算流体力学，电子制造业。他的 黄河科技学院毕 业设计（文献翻译） 第 18 页 制造方面的副教授，他教先进的制造工艺， 轴联动机床，生态设计和制造系统。从 1980是一个教授，巴马科，马里在巴黎高等国立学校任教。他是在比利时的根特州立大学的研究生。他的研究兴趣包括超冗余的仿生机器人，由 拟金属切削过程中，鲁棒控制， 5轴加工，自适应控制，数控，包装技术，生物医学工程。他一直是工发组织，教科文组织和其他国际组织的顾问。他的电子邮箱地址是： 毕业设计 文献翻译 院（系）名称 工学院机械系 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 于海涛 指导教师 薛东彬 2012 年 03 月 10 日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 石油管道牵引机主机设计 摘 要 石油管道牵引机研究的是在油田工地的输送油管装置的机器，就是在油田工地作业时对输油管其牵引作用的机械装置。此牵引机可以提供连续传输油管时的牵引力，它主要由主机部分、齿轮基座、减速装置、传动装置、输送装置等几部分组成。本课题是设计牵引机的主机部分。需要对输油管牵引机械进行特性分析、整体方案的拟定、动力机的选择等工作。并对输油管牵引机整体系统的各个零部件进行详细的设计计算、强度校核、和图纸设计，要包括输油管牵引机主机中主要零件，如轴、滚筒、支架、轴承座、键螺钉及螺母等 的设计校核与选用，也对牵引机的机体等进行结构设计和分析。 关键词： 牵引机，主机，输送装置 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 il in in s of it of of of is of of of of of to in as of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 录 . 1 题背景及目的 . 1 . 2 要求 . 2 定的条件和要求 . 3 备的介绍 . 3 引机的分类 . 3 筒式牵引机结构 . 4 筒式牵引机主机结构方案 . 4 . 5 4. 设计计算 . 8 定滚筒的数量 . 8 用一组滚筒（两个）对滚牵引油管 . 8 筒的计算 . 9 筒接触直径的确定 . 9 筒结构确定 . 10 的设计与校核 . 10 的设计 . 10 径的校核计算 . 13 承的选用和校核 . 14 选轴承 . 14 核轴承 . 15 的选择 . 15 承端盖的设计 . 16 承座的确定 . 17 簧的选定 . 18 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 弹簧所应平衡的自重估算 . 18 簧的选用 . 20 板的确定 . 20 紧螺栓的选用 . 20 板的结构分析 . 21 架结构设计 . 21 身结构分析 . 22 轴器的选择 . 23 设计总结 . 23 致 谢 . 24 参考文献 . 25 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 机械制造业是国民经济最重要的支柱产业之一，是国民经济的装备部，在国民经济中发挥着十分重要的作用。据相关资料介绍，机械制造业是国民经济最重要的支柱产业之一，机械制造业提供的装备水平对国民经济各个部门的技术进步有着相当大的影响，其规模水平是衡量一个国家国民经济实力和科学技术水平的重要尺度。，在经济全球化和社会信息化 的大趋势下，只有通过推进企业的信息化建设，提高企业核心竞争力，才能带动整个机械制造行业的现代化发展。企业信息化的实质是增强企业的核心竞争力，通过实施信息化，加强技术创新和管理创新能力，使企业及其产品获得市场竞争优势。 机械制造企业信息化是指，充分利用以现代信息技术为代表的高新技术对传统产业的渗透以及信息技术与其它专业技术的融合，在机械产品全生命周期中，通过信息技术的应用、信息资源的开发、利用、集成和共享，达到企业资源的优化配置和高效运转，从而提高机械企业的经济效益和整体竞争力，改造和提升传统的机械企业。按照 这个内涵，机械企业信息化的主要内容可以概括为四个层面： 高产品自身的质量、功能层次、技术含量和高附加值。 泛采用电子信息技术、自动化技术，实现快速、高效、可靠、精密、低耗、低成本生产。 现企业资源的优化组合与综合利用，实现管理信息化。 展网络制造、虚拟制造、网络营销，形成企业之间的动态联盟，提高企业和行业的整体效益和竞争能力。 题背景及目的 在牵引机行业，牵引 机械是一种应用十分广泛的产品。为了不断增大其应用范围，常常需要将其基架系统、传动系统、间隙调整系统、牵引系统进行优化改进，从而提高系统稳定性，并改善质量及性能。考虑到现代动力机械行业的机械化程度的进一步加深，这类机械的需求量还会进一步扩大，如果能设计出一种功能更加完善的新型机械，并互不干涉，不仅能节省材料消耗，降低生产成本，还能方便加工操作，提高工购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 效率。如何能更好的设计出来，占领这个制高点，就要求我们能很快地理解掌握同类产品，消化吸收，再加以综合优化，才能完成。我们应该把这次毕业设计当成我们在工作中的一次 考核，努力并且高质量的去完成它。 要求 该输油管牵引机是用于连续传送输油管时提供牵引力，由主机部分、齿轮基座、减速机等主要部分组成。本课题设计牵引机的主机部分。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 定的条件和要求 该课题的设计要求是传送的油管管径为 3 英寸，油管的传输速度为 40m/牵引力为 20牵引机底座面到管中心高为 960用多滚筒对滚的方式传动。 备的介绍 随着我国综合国力和科技水平的提高，我们对能源的开发和利用也日趋扩大规模。然而我国能源储量有限并且分布不均，这就要求我们在开发利用能源的过程中努力实现对能源的高效、合理的开发。那么，我们就要使用领先技术，以及设备的自动化和科技化。经过我国几代人的努力，我国的机械设备制造水平已取得很大的提高。牵引机作为设备的一种可以反映我国的设备先进化。牵引机主要靠工件与其接触摩擦力来实现传动的。 引机的分类 根据结构可以讲牵引机分为两大类：履带式和滚筒式。 图 (1)如下： 图（ 1） 履带式牵引机主要用于小部件成批量的传送 ，滚筒式牵引机主要用于单件连续型设备的传送。本次设计的牵引机用于连续传送输油管时提供牵引力，因此选择滚筒式牵引机结构。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 筒式牵引机结构 滚筒式牵引机主要由主机部分、齿轮基座、减速机等主要部分组成。它的传动示意图可表示如图（ 2）所示： 图（ 2） 筒式牵引机主机结构方案 为保证输油管传送的方向性和平稳性，牵引机主机采用多组滚筒连续牵引的机构，以三组为例，简图如图（ 3）： 图（ 3） 滚筒式牵引机主机工作原理： 该主机通过滚筒与油管之间 的静摩擦力产生牵引力，三组滚筒同步运动，每组滚筒只承担三分之一的牵引力。图（ 4）所示： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 （ 4） 图中以两侧滚筒均主动为例，油管受摩擦力 f 等于滚筒产生的牵引力 F。油管受正压力为 牵引机主机的动力输入有三种方案： 方案一：下边三个滚筒作为主动轮，上边三个滚筒随动。结构简图如图（ 5）： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 （ 5） 图（ 5）中，油管均匀，重力为 3G，分担在下侧三个滚筒上。油管受下侧每个滚筒牵引力 F 和正压力 有关要带动上侧滚 筒转动，受上侧滚筒静摩擦力 f 和正压力1 方案二：上边三个滚筒作为主动轮，下边三个滚筒随动。结构简图如图（ 6）： 图（ 6） 图示中，油管均匀，重力为 3G，分担在下侧三个滚筒上。油管受上侧每个滚筒牵引力 F 和正压力 关要带动下侧滚筒转动，受下侧滚筒静摩擦力 f 和正压力 方案三：上下六个滚筒均作为主动轮。结构简图如图（ 7）： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 （ 7） 图 (7)中，油管均匀，重力为 3G，分担在下侧三个滚筒上。油管受上侧每个滚筒牵引力 F 和正压力 下侧每个 滚筒牵引力 F 和正压力 方案一和方案二均是牵引机主机单侧滚筒提供牵引力传送油管，其动力传递部分结构简单，尤其是分速器部分。但是其主机要产生所需牵引力，在没个主动滚筒上所要承受的正压力比较大，这对滚筒的强度刚度要求也高些。 方案三中牵引机主机两侧滚筒同时提供牵引力传送输油管，虽然使传送动力的分速器结构复杂一些，但是要产生所需牵引力，分布在每个滚筒上的正压力要小得多，从而使滚筒的尺寸和强度刚度要求低一些。 因此选用方案三。滚筒的组数将在设计中确定。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 . 设计计算 定滚筒的数量 已知牵引机对油管的牵引力为 20管线速度为 40m/管直径为 3 英寸，查 17395该尺寸油管的最小壁厚 滚筒数目确定应满足牵引油管不发生塑性变形的要求。查表由钢管的许用切应力为 =205 22 2 2m i n m i d D D S ，其中 D= 即 : 222m i n D=m in 用一组滚筒（两个）对滚牵引油管 已知总牵引力 0F =20 么个滚筒的牵引力为 021 0 。滚筒的材料选用 45 号优质碳素结构钢，油管材料也是钢材，查表有钢材之间的静摩擦系数为 = 那么油管和滚筒之间的正压力为： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 00 。 滚筒对油管的剪力 , 于是有： M P 可见在这种情况下油管会发生塑性变形，不满足要求。 P的具体尺寸如下图（ 8） 轴 所示： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 （ 8） 轴 轴的载荷分析图（以牵引机下侧轴为例）如下图（ 9） -（ 13）所示： E F C V 1 F N H 1F tF H 2F N V 2图（ 9） A B E F C 0 2 0 8 0 1 1 0 2 1 0图（ 10） 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 B E F C H 1F H 2A B E F C 图（ 11） F C V 1F V 2A B E F C 图（ 12） A B E F C 13） 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 轴径的校核计算 查表可得 700b M P a , 500s M P a , 1 320M P a , 1 185M P a 。 由载荷分布图可知应校核 A， E， F， C 几处的强度。该轴的扭转切应力为静应力，取 。 轴的弯扭合成强度条件为 : 222214 2 W ，那么 A 处，仅有扭矩作用，由于本设计只有两根轴， 故 e 295 492 =1000000Nm ， 则 2 ， A 截面处 223 2 2b t d 得 :W=d 为轴径 100 b=28 t=8代入数据可得 1 。 E 处，有弯扭合成作用， 375000T N m m， 252800M N m m则： 222214 2 W ， E 截面处 2 30 ， d 为 E 处轴径 110 代入数据得 : 11 . 6 P a。 F 处，弯扭合成作用， 375000T N m m， 1264000M N m m，则： 222214 2 W ， F T=1000000Nm W=8314027 = 1 d=110买后包含有 纸和说明书 ,咨询 30 ， d 为 E 处轴径 106 代入数据得 : 15 . 1 7 P a。 C 处，弯扭合成作用， 375000T N m m， 2654400M N m m则： 222214 2 W ， C 截面处 223 2 2b t d ， 为轴径 120b=40t=11 代入数据得 17 . 1 5 P a。 = 1 = 1 通过对危险截 面校核，该轴符合要求。 承的选用和校核 选轴承 该牵引机工作过程中产生轴向载荷很小，因此选用深沟球轴承即可。 由上文可得出轴承动作承受静载荷为 : 2F =载荷为 : 2r 。 而轴承的工作载荷 :P= 轴承预期寿命为 8000h，那么轴承的基本额定动载荷 C 为 66010 ，对于球轴承 3 ， 代入数据可得 :C= 所选轴承的额定动载荷应大于 轴头直径选定为 98过联轴器连接传动，轴上设计有定 r C=买后包含有 纸和说明书 ,咨询 轴肩，根据定为轴肩的设计要求，轴肩高度 a=（ 98，那么第二段轴径为 : 0 642982d 12 而轴承内径应大于 2d 。查表，选用轴承型号为 6222。 该型号轴承的相关参数如下： d=110 D=200 B=3844r , 17 。 核轴承 寿命计算 基本额定静负荷 : 0117 基本额定动负荷 : = 144承支反力 : 计算当量动载荷 : 基本额定寿命 : 6 ( )6 0 n f p 由已知牵引机会受中等冲击或中等惯性冲击 ， 计算可得 : h 63971 所以所选轴承符合要求。 397h 的选择 每个滚筒传递转矩为 :T= 10002d 0 又普通平键的连接购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 度条件为32 1 0l d 。键的材料选铸铁，在轻微冲击下p的值为 50 轴端处与联轴器连接，轴径 1d 为 98表 1096 得键的截面积尺寸为 28 16 （单位 键长最小值为80L ， 0 . 5 0 . 5 1 6 8 则选择键 2 8 1 6 8 0b h L ， 52l L b m m ，则有 0528 101 0 0 02 3 ，所选键强度符 合要求。 轴中的普通平键连接轴与滚筒传递转矩 ，此处轴径为202 ，查表 1096得键的截面积尺寸为 1832 单位 键长最小值为 L=90k=18=9 则选择键 b h L=32 18 90， l=8有 01 0 0 02 M P a， 所选键强度符合要求。 p 承端盖的设计 脂润滑的轴承的轴承盖分为凸缘式和嵌入式两种。 初选凸缘式轴承盖，轴承 6222 的轴承外径为 D=200么轴承盖上螺钉直径为 3d =12钉数为 6 个。那么轴承盖的法兰外径 2D =D+5 3d =200+60=260滚轴设计中上下两轴线的间距是 样上下轴承盖就会产生干涉，不能满足安装要求。 因此选用嵌入式轴承盖，材料为 承盖的结构尺寸值根据经验值确定如下图（ 14）所示： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 （ 14） 图中， 203, 215是根据轴承型号及安装尺寸而定。 d 的值比轴承盖所在位置的轴径大 1于装卸，用毡圈密封。 承座的确定 轴承座在此要设计成非标准件，这里轴承盖使用的是嵌入式，那么轴承座应是上下二分式，用螺栓紧固，螺栓的选用参考轴承座标准件的选定方法，取螺栓直径为 本设计中轴承座有 三种尺寸形式，其中两种如下图（ 15） -（ 17）所示： 图（ 15） 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 （ 16） 图（ 17） 图中轴承座内部开得 10 5 两个槽用于卡住轴承端盖，顶部的两个空是用于装配弹簧。 轴承座壁厚不 能太厚，以免发生干涉。这里取 10 簧的选定 图中弹簧的安装是，为了在牵引机非工作状态下，平衡上侧部件自重。 簧所应平衡的自重估算 1 轴承座，轴承盖及轴承 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 承座的宽是 100面积估算如下： 220 7 8 2 0 2 3 5 2 6 5 2 1 5 2 7 5 4 8 . 3 7 54A m m ，查表得灰铸铁的体积质量是 ,那么轴承座的自重约为 31 7 . 0 1 0 2 7 5 4 8 . 3 7 5 1 0 0 1 9 . 2 8m g K g 轴承盖的自重 3 2 22 7 . 0 1 0 2 1 5 1 1 6 4 0 7 . 24m g K g 查表得轴承自重约为 2 轴的自重估算 轴和滚筒的体积质量接近，都近似取为 ，则它们自重为 32 2 2 22 2 27 . 9 1 01 0 0 1 0 0 1 1 6 5 2 1 2 0 7 8 1 3 2 1 4 04 1 6 0 8 5 1 9 2 2 0 2 3 0 1 4 01 0 9 . 9 螺栓自重忽略不计。 3 故弹簧所要平衡的力为 F= 9 6 . 6 2 1 9 . 2 8 7 . 2 5 . 3 1 0 1 6 0 1 . 6 N 20 m=买后包含有 纸和说明书 ,咨询 弹簧的选用 F 分由四个弹簧承载，每个弹簧受载 0 1 6 0 1 . 6 4 0 0 . 444 结合轴承座的尺寸结构，查表选的圆柱螺旋压缩弹簧尺寸如下：材料中经 d=簧中经 D=14验载荷 距 p=小套筒直径 19 d 板的确定 设计中通过上边的压紧螺栓压紧滚筒，保持一定正压力，产生足够的牵引力来输送油管。 紧螺栓的选用 螺栓与压 板的受力分析如下图（ 18）所示： 压 板 受力 ：F 2图 （ 18） 压紧螺栓对压板的力 F 竖直向上。那么压紧螺栓受压板的力向下，压板和紧固螺母对螺栓产生轴向拉应力，因此应对螺栓进行轴向拉伸应力分析校核。 牵引机正常工作时，每组滚筒正压力为 么每个压紧螺栓的轴向受载购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 栓危险截面的拉伸强度条件为 21 ,转换得 4 1 d。这里螺栓材料为 45， 则 1 300 M P a 代入数据，有 ，为使该部件结构协调，及加载卸载方便，这里将螺栓直径取大些，选 固定压板的螺栓选 板的结构分析 压板要承受压紧螺栓的压紧力，为使压板结构合理，在压板上侧设计加强筋，如下图（ 19）所示： 图 （ 19） 架结构设计 支架上边加工有螺孔 定压板，正面加工有导向槽，定位轴承座。它与机身的连接螺栓主要承受横向剪力作用，螺栓剪切强度条件为 204总共 6 个螺栓来承受剪力，牵引机的牵引力为 20生剪力。每个螺栓
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