切管机设计_毕业设计.doc

目 录摘要1关键词11 前言22 工艺方案的拟定23 传动装置的设计与计算33.1 原动机的选择33.1.1 切管机类型的选择33.1.2 切管机转速的选择33.1.3 切管机功率的选择33.1.4 切管机的传动比43.2 传动方案额拟定43.3 各轴的转速、功率和转矩的计算63.4 传动机构的设计与计算83.4.1 带传动设计83.4.2 齿轮模数的确定93.4.3 蜗轮蜗杆模数的确定103.4.4 齿数的确定103.5 结构的总体设计114 结构设计114.1 各轴的最小直径的初算114.1.1 直径初算124.1.2 轴的校核124.2 各主要传动件结构尺寸的计算204.2.1 三角带轮204.2.2 蜗轮、蜗杆214.2.3 齿轮224.3 装配示意图的绘制234.3.1 减速箱234.3.2 轴装配的工艺设计234.4 滚筒系统与进给系统274.4.1 滚筒系统的设计274.4.2 进给系统的设计275 结论28参考文献28致谢29切管机设计摘 要：本次的设计是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。关键词：切管机；结构设计；方案；设计计算；the design of pipe cuttter abstract： what 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.key words:pipe cutting machine, design of structure,plan,design and calculation1 前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”。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。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。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。2 工艺方案的拟定本次设计任务为设计一简单高效的切管机，为此，对如下几种设计方案1进行比较：方案一：用锯弓锯断金属管：需要锯弓往复的切削运动和滑枕摆动的进给与让刀运动。机器的结构比较复杂，锯切运动也不是连续的。当金属直径相差较大时，锯片还要调换，生产效率低。方案二：用切断刀切断金属管：如在车床上切断，但是一般车床主轴不过几十毫米，通不过直径较大的金属管，并且占有一台普通机床，不太经济。或者用专用的切管机，其工作原理是工件夹紧不动，装在旋转刀架上的两把切断刀，既有主切削的旋转运动，又有进给运动，工作效率高，但是机床结构比较复杂。方案三：用砂轮切断金属管：需要砂轮旋转的切削运动和摇臂向下的进给运动。此机构的结构简单，生产效率高，但是砂轮磨损较快费用很高。方案四：用碾压的方法切断金属管：其需要金属管旋转的切削运动和圆盘向下的进给运动。这种方法是连续切削的，生产效率高，机器的结构也不太复杂。但是会使管子的切口内径缩小，一般用于管子要求不高的场合。综合考虑，在本次设计中选用方案四。方案四切管机的工作原理：动力由原动机通过传动装置传递给滚子。由于滚子的旋转运动，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，将圆盘刀片向下进给移动，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。3 传动装置的设计与计算3.1 原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。要选择电动机，必须了解电动机，出厂的每台电动机都有铭牌，上面标有电动机的主要技术参数。因此，要合理地选择电动机，就要比较电动机的这些特性。在进行简单机械设计时，应选择好电动机的类型，转速和功率。3.1.1 电动机类型的选择工业上一般用三相交流电源，所以选用三相交流异步电动机。三相交流异步电机具有结构简单，工作可靠，价格便宜，维护方便等优点，所以应用广泛。在选择电动机的类型时，主要考虑的是：静载荷或惯性载荷的大小，工作机械长期连续工作还是重复短时工作，工作环境是否多灰尘或水土飞溅等方面。在本次设计中由于其载荷变动较小，有灰尘故选择笼式三相交流异步电机。3.1.2 电动机转速的选择 异步电机的转速主要有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/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。3.1.3 电动机功率的选择选择电动机的容量就是合理确定电动机的额定功率，电动机功率的选择与电动机本身发热、载荷大小、工作时间长短有关，但一般情况下电动机容量主要由运行发热条件决定。故根据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，本次设计的切管机的电机额定功率为p=1.5kw满载转速为n=1410r/min,每天工作10小时，载荷变动小用于多尘场合。选用y90l-42型电动机，其额定功率电为1.5kw，满载转速n电=1400r/min，同步转速1500r/min(4极)，最大转矩为2.3nm，质量为27kg。3.1.4 切管机传动比 考虑到工件的旋转速度和刀片强度，初定滚筒转速为70r/min。因此电动机确定后，计算出切管机的传动比为：i总=20 在传动方案确定后,根据i总=i1i2的关系分配传动比. 3.2 传动方案的拟订传动方案的拟定，通常是指传动机构的选择及其布置。这是彼此相联系的两个方面。其运动形式大致分为以下几个方面。（1）传递回转运动的有：带传动，链传动，齿轮传动，蜗轮传动3等；表1 几种主要传动机构的特性比较table 1 main drive mechanism comparison主要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0.920.98三角带0.90.96开式加工齿0.920.96闭式0.950.99开式0.50.7闭式0.70.94自锁0.400.45（2）实现往复直线运动或摆动的有：螺旋传动，齿轮齿条传动，凸轮机构，曲柄滑块机构等；（3）实现间歇运动的有棘轮机构和槽轮机构等；（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所要求的运动规律，载荷的性质以及机器的工作循环进行的。然后在全面分析和比较各种传动机构特性的基础上确定一种较好的传动方案。机器通常由原动机、传动装置和工作机等三部分组成。传动装置位于原动机和工作机之间，用来传递运动和动力，并可以改变转速、转矩的大小或改变运动形式，以适应工作机功能要求。传动装置的设计对整台车的性能、尺寸、重量和成本都有很大影响，因此需要合理的拟定传动方案。在本次毕业设计中，已知切管机的i总=20，若用蜗杆，一次降速原本可以达到，但是由于切割的管子最大直径为80mm，故两个滚筒的中心距不能小于80mm，因此带动两个滚筒的齿轮外径不能大于滚筒的直径（70mm）。若取蜗杆z1=2，蜗轮z2=40，m=4，则蜗轮分度圆直径d2=160mm,比同一轴上的齿轮大，按此布置，蜗轮将要和滚筒相撞，为此，应该加大两轴之间的中心距。这样就要加上一个惰轮，才可以解决这个问题，如图1。 在本次设计中，取蜗轮齿数为z2=50,模数m=4。由于带传动具有缓冲和过载打滑的特性，故可将其作为电机之后的第一级传动，此外开式齿轮传动不宜放在高速级，因为在这种条件下工作容易产生冲击和噪音，故应将齿轮传动放在低速级。一个好的传动方案，除了首先应满足机器的功能要求外，还应当工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、成本低廉以及使用维护方便。经比较各种传动方案，在本次设计中确定采用带传动、蜗杆传动、齿轮传动等机构组成的传动方案。并初步画出其传动系统图，如图2。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t=9550(nm)3可知:当传动的功率p(kw)一定时,转速n(r/min)越高，转矩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 图1 蜗轮蜗杆加中间惰轮传动方案图fig.1 worm gear plus intermediate idler gear diagram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的中心高，造成尺寸不协调，并给机座设计和安装带来困难，又因为齿轮在降速传动中,如果降速比较大,就会使被动齿轮直径过大,而增加径向尺寸,或者因小齿轮的齿数太少而产生根切现象.而其在升速传动中,如果升速比过大,则容易引起强烈的震动和噪音,造成传动不平稳,影响机器的工作性能.为此,各机构的传动比分配情况如下:i1=1.2；i2=50；i3=1.5；i4= （1）i总= i1i2 i3i4=1.2501.5=20 （2）注:传动系统只大齿轮是个惰轮,它不改变传动比只起加大中心距,改变滚筒旋转方向的作用.3.3 各轴转速、功率和转矩的计算已知电动机的数据如下： 查表2可知各级传动效率如下： 图2 带传动、蜗轮蜗杆、中间惰轮、齿轮方案图fig.2 belt drive, the worm gear, intermediate idler gear diagram（1）计算各轴转速如下：（2）各轴功率计算如下：（3）各轴传递的转矩计算如下：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。表2 数据汇总table 2 summarization of date轴号电动机轴传动比1.2501.51/4.5效率0.960.720.940.99转速r/min1410116.723.315.570功率kw1.51.441.030.960.89转矩kg.cm104.5-120.44290.51238.53.4 传动机构的设计与计算 此处省略nnnnnnnnnnnn字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩3.4.2 齿轮模数的确定齿轮模数的大小主要决定于齿轮的材料4，热处理方式和受力的大小等因素。此次齿轮模数的确定可以采用公式法进行设计。查表可知：齿形系数y=0.298，许用弯曲应力弯=19.6kg/mm2,考虑到开式齿轮传动齿面磨损，许用弯曲应力降低20%则实际许用弯曲应力为：弯 =19.680%=15.68kg/mm2对于开式齿轮传动，齿宽系数为m=815，现因齿轮制造精度较低，并且为悬臂支承，故选较小的m值，取m=10。载荷系数k=1.31.5，由于悬臂支承，取k=1.3，根据公式： （8）取标准值m=3mm，强度稍微弱些。在一个传动系统中各齿轮的模数不完全相同，转速较高，传递转距较小，模数也就较小。但是为了加工个测量方便，齿轮模数的种类应越少越好，故此切管机的齿轮模数都取为m=3mm。3.4.3 蜗轮蜗杆模数的确定首先选择材料：蜗杆选用号钢，调质处理；蜗轮采用无锡青铜zqa19-4。根据公式： （9）取标准模数m=4，q=11。3.4.4 齿数的确定齿数主要是根据传动比的要求确定的，所以根据各个传动可以计算出各齿数。（1）确定蜗杆头数和蜗轮齿数。在选择蜗杆头数时，在考虑传动比的要求外还应该考虑到效率、自锁和制造等因素。而蜗轮齿数的选择则主要是考虑是否会产生根切和蜗轮的直径（也即体积问题）。如从提高效率的观点看，头数越多，效率越高。从自锁的观点看，就只能选择单头的。从制造的观点看，头数越多，制造越困难。因此在选择蜗杆头数时，要全面分析上述因素。一般来说，在动力传动中，当主要问题是提高效率时，采用多头；当提高精度（分度蜗杆），自锁性好或要求降速比较大是主要矛盾时，采用单头。综合上述原因，查阅冶金工业出版社的机械零件设计手册第二版上册可知：蜗杆头数z1=1，蜗轮齿数z2=50。（2）确定齿轮齿数：齿轮齿数的选择，应该综合考虑传动比和最小齿数的要求，最小齿数的限制与齿轮的加工方法有关，如用齿轮滚刀或插齿刀加工直齿轮准齿轮，为避免根切，齿数不得小于17，所以在本次设计中初步选取最小齿轮齿数为z4=18。这个齿轮装在切管机滚筒的轴上。由根据工作条件确定的传动比可知：，。 将z4=18代入，则。并由此可以推。从而，可以得到切管机全部齿轮（蜗轮蜗杆）的齿数：z1=1，z2=50，z2=54，z3=81，图3 切管机齿数fig.3 tube cutter teethz4=18。如图33.5 结构的总体设计总体结构设计要考虑这台机器从原动机，传动装置到工作机构的总布局，操纵方式，机器的形式和大致的轮廓尺寸。如切管机设计了一柜式工作台，台面下柜内吊装电动机和减速箱，台面上安装一对滚筒。当按下开关，动力经减速箱传给滚筒，使二滚筒同向旋转。滚筒背后装一单臂式支架，支架上装着一组活动螺杆套筒（即螺旋传动机构），套筒下端装一个圆盘刀片。当旋动手轮，螺母就把套筒和刀片压下，直至切断钢管。4 结构设计4.1 各轴的最小直径初算和校核4.1.1 直径初算由于轴上弯曲应力的分布和轴的结构尚属未知，只知道轴所传递的转矩（转速），所以按照转矩（转速）初算轴的直径。轴：初步选取材料为45钢5，调质处理。根据公式计算。因为轴为悬臂轴，查表可知：取a=14，p=1.44(kw),n1=116.7r/min,则： （10）考虑到键槽的削弱等因素，取标准直径20mm。轴：初步选取材料为45钢，调质处理。取a=12，已知p=1.03(kw)，n2=23.3r/min。则： （11）取标准直径为45mm。轴：此轴为传动心轴，暂选材料为45钢，调质处理，由于其受力情况未知，初选其最小轴径为50mm，待后进行检验。轴：初步选取材料为45钢，调质处理。则： （12）取标准直径为30mm。将所得结果制成下表，供设计计算时应用：表3 各轴最小直径table3 the axis minimum diameter轴 号最小直径（mm）204550304.1.2 轴的校核蜗杆轴的校核。（1）估计轴的基本直径。材料选用 45钢、正火处理。查表得：硬度（hbs）17.217，强度极限， 屈服极限， 弯曲疲劳极限（2）轴的受力分析61)求轴传递的转矩 2)蜗杆上圆周力 蜗杆上径向 蜗杆上轴向力 画出受力图ft1fr1fa13)计算支反力水平面反力 垂直面支反力 轴受转矩 4)许用应力许用应力值 查表得 当量转矩 当量弯矩 蜗轮中间截面处 右轴颈中间截面处 涡轮轴的校核与计算（1） 估计轴的基本直径。材料选用 45钢、正火处理。查表得：硬度（hbs）170-217强度极限， 屈服极限， 弯曲疲劳极限（2） 计算支反力水平面反力 垂直面支反力 (3) 画轴的弯矩图水平面弯矩图 垂直面弯矩图 合成弯矩图 轴受转矩 (4) 许用应力许用应力值 查表得 (5) 画当量弯矩图当量转矩 当量弯矩 蜗轮中间截面处 滚轮轴的校核与计算（1）估计轴的基本直径。材料选用 45钢、正火处理。查表得：硬度（hbs）170-217强度极限,屈服极限,弯曲疲劳极限（2） 轴的受力分析1)求轴传递的转矩 2)蜗杆上圆周力 蜗杆上径向 蜗杆上轴向力 3)计算支反力水平面反力 垂直面支反力 4) 弯矩 合成弯矩 轴受转矩 5)许用应力许用应力值 查表 得 6)当量转矩 当量弯矩 综上得轴的各段直径和长度见表4。表4 轴的各段直径和长度table 4 shaft diameter and length代代号名 名 称推推荐尺寸说说 明举举例：切管机蜗杆轴d1轴轴的最小直径根据扭矩或弯矩强度条件初步计算若此段有键槽，应将直径增加5%dl1=13取为20mmd2安装密封处的直径dd2 d1+2r r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dd3 d2dd3 d1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，d3=25mmd4装在两滚动轴承之间齿轮（蜗轮）处的直径dd4 d3+2rr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dd5d4+2a a轴肩或轴环的高度，a=(0.070.1) d4如如轴，d4=55mm，a=3.855.5mm,取a=5mm,则d5=55+2*5=65mm因此处d4相当于d3=25，a=0.1 d4则d5=25+2*2.5=30mmd6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=（1.21.6）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l81.4a或l8（0.10.15）d如轴l81.4*5=7mm4.2 主要传动件结构尺寸的计算4.2.1 三角带轮已知选用a型三角胶带，小三角带轮计算直径为d小=100mm;查表可知：h顶=3.5mm、=6mm，h=12mm、e=15+ -0.3mm、f=10mm、0=34o、b0=13.1mm。轮宽b=(z-1)e+2f=(2-1)15+210=35mm；外径d顶小=d小+2 h顶=100 +23.5=107mm；孔径d等于电动机输出轴直径，查电动机jo2得d轴=22mm。其结构形式由表可知为实心轮。大三角带轮计算直径d大=125mm；h顶、h、e、f、b等尺寸和小三角带轮一样。0=38o,b0=13.4mm。外径d顶大=d+2h顶=125+23.5=132mm；孔径d等于与其配合的轴的轴径，查表三可知轴的d轴=20mm；结构形式由表7-11可知为辐板式：轮缘直径d缘=d顶大-2（h+）=132-2（12+6）=96mm；轮毂直径d毂=（1.82）d轴=3640mm，取d毂=40mm；轮毂宽度l=(1.51.8) d轴=3036mm，取l=35mm；辐板厚度由表7-11查得为s=10mm；辐板孔圆周定位尺寸： （13），因此，孔直径为4.2.2 蜗轮、蜗杆已知z1=1、z2=50，m=4，q=11，根据表10-2得到：蜗杆分度圆直径d1=qm=114=44mm；蜗轮分度圆直径d2=z2m=504=200mm；蜗杆齿顶圆直径d顶1=m(q+2)=4(11+2)=52mm；蜗轮齿顶圆直径d顶2=m(z2+2)=4(50+2)=208mm；蜗杆齿根圆直径d根1=m(q-2.4)=4(11-2.4)=34.4mm；蜗轮齿根圆直径d根2=m(z2-2.4)=4(50-2.4)=190.4mm；蜗杆分度圆圆柱上螺旋升角，当z1=1、q=11时，查得；蜗杆切制螺纹部分的长度l（11+0.06z2）m=(11+0.0650)4=56mm；蜗轮外圆直径d外=d顶2+2m=208+24=216mm；蜗轮宽度b0.75 d顶1=0.7552=39mm；、轴中心距：可知：轮缘厚度f=1.7m=1.74=6.8mm蜗轮的孔径d取决于轴的结构设计，因蜗轮轴的最小直径为42mm，取孔径d=55mm。轮毂外径d毂=（1.61.8）d=（1.61.8）55=8899mm取d毂=90mm轮毂宽度l=（1.21.8）d=（1.21.8）55=6699mm取l=70mm辐板厚度c1.5m=1.54=6，一般采用c=10mm蜗轮包角2=90o100o,一般采用2=90o4.2.3 齿轮（1）已知轴上齿轮z 2=54，m=3，则：分度圆直径d 2=m z 2=354=162mm齿顶圆直径d 顶2=m(z 2+2)=3（54+2）=168mm齿根圆直径d 根2=m(z 2-2.5)=3 (54-2.5)=154.5mm此次齿轮制造精度教低，且是悬臂布置，故齿宽系数宜选小值，现取m=10所以齿宽b=mm=30mm.由于d 顶2160mm，可采用辐板式结构的锻造齿轮。轮缘内径d缘= d 顶2-10m=168-30=138mm轮毂外径d毂=1.6d轴2=1.645=72mm(d轴2齿轮的孔径，由表三可知d轴2=45mm)辐板厚度c=0.3b=0.330=9mm辐板孔圆周定位尺寸：d0=0.5(d缘+d毂) =0.5(138+72)=105mm （14）辐板孔直径：d孔=0.25(d缘- d毂)=0.25(138-72)=16.5mm，取d孔=17mm。（2）已知轴上齿轮z3=81，m=3，则：分度圆直径d3=mz3=381=243mm齿顶圆直径d顶3=m(z3+2)=3(81+2)=249mm齿根圆直径d根3=m(z3-2.5)=3(81-2.5)=235.5mm齿宽b=30mm。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3-10m=249-30=219mm轮毂外径d毂=1.6d轴3=1.650=80mm(d轴3齿轮的孔径，由表三可知d轴3=50mm)辐板厚度c=0.3b=0.330=9mm辐板孔圆周定位尺寸：d0=0.5(d缘+d毂) =0.5(219+80)=149.5mm （15）辐板孔直径：d孔=0.25(d缘- d毂)=0.25(219-80)=34.75mm，取d孔=35mm。、轴的中心距： （16）（3）已知轴上的齿轮z4=18,m=3则：分度圆直径d4=mz4=318=54mm齿顶圆直径d顶4=m(z4+2)=3(18+2)=60mm齿根圆直径d根4=m(z4-2.5)=3(18-2.5)=46.5mm齿宽b=30mm。由于d根3160mm，故必须采用实心式结构锻造齿轮。、轴的中心距： （17）4.3 装配示意图的绘制已知各主要传动件的基本参数和总体结构图如图4，确定零件的位置和箱体的外廓。 4.3.1 减速箱根据表5中的数据和待定尺寸，并根据总体结构图。暂定箱壳外型尺寸为：长=d外+2+2=162+210+28=198mm，取为200mm宽度估计为165mm高=64+202.5+ d外/2=64+202.5+81+10+8=365.5mm，取为366mm。图4 总体装配图fig4 general assembly图5 减速箱轮廓图fig.5 outline of the gear box表5 减速箱各零件间相互位置尺寸table5 size positions relative to the 4-3-1-1 gear box part代号名 称推荐尺寸说 明切管机减速箱取值b1齿轮宽度由结构设计定b1=30b带轮宽度由结构设计定b=35b轴承宽度根据轴颈直径，按中或轻窄系列决定查手册待定，如蜗杆轴的轴承，暂选为6205，则b=15箱壳壁厚，a为蜗轮传动中心距取=8旋转零件顶圆至箱壳内壁的距离=1.2取=101蜗轮齿顶圆至轴承座边缘的径向距离1=1012取1=10l1蜗杆中心至轴承中心的距离l1=0.8a,a为蜗杆传动中心距已知a=122故l1=97.6l2轴的支承间跨距由设计定l3箱外旋转零件的中面至支承点的距离待定，暂取l4滚动轴承端面至箱壳内壁的距离当用箱壳内的油润滑轴承时，l45当用脂润滑轴承时，并有挡油环时，l4=1015取l4=5l5轴承端面至端盖螺钉头顶面的距离由端盖结构和固紧轴承的方法确定待定，暂选l5=20l6箱外旋转零件端面至端盖螺钉头顶面的距离l6=1520取l6=204.3.2 轴的装配工艺设计（1）初定轴承跨距、设计轴承组合的结构形式。有经验公式确定l1=0.8a，已知蜗杆传动中心距a=122mm,则l1=0.8122=97.6mm，从而得到轴承的跨距为150mm（蜗轮分度圆直径）。由于蜗杆传动同时受到径向力和轴向力，且此处的轴承跨距不大，故采用单列向心推力球轴承6000型。对于轴承尺寸的选择，根据轴颈直径选择轴承的内径，再者考虑到负载荷能力和结构上的特点，此处宜采用轻窄系列。对于轴承组合的结构形式，此处的蜗杆轴较短，传递功率小和转速中等，故采用正排列的向心推力球轴承，因轴的直径为25mm，故选两个6205型和两端固定支座的结构形式，并用垫片调整轴承间隙。（2）轴向零件的周向和轴向固定。轴端三角带轮的周向固定是采用普通平键和过渡配合。根据轴的直径d1(d)=20选用“键632gb1096-79”。三角带轮的轴向固定是靠套筒和轴端档圈。套筒的直径尺寸参照（轴的各段直径和长度）轴端档圈的选用根据机械设计手册选用，其中轴端直径d=20mm选用“档圈28gb892-76”，“螺栓m514gb30-76”，“销2n610gb119-76”，“垫圈5gb93-76”。轴上其它零件的尺寸和固定方式按照下表的经验公式确定。由于蜗杆蜗轮使用的是机油润滑，而轴承使用的是油脂，因此，选用档油欢这种密封结构。为了轴向固定更加可靠，凡是与旋转零件（如带轮、齿轮、蜗轮、轴承等）配合的轴头长度在设计时都比旋转零件的轮毂宽度要短一些。（3）强度校核及结构设计轴在载荷作用下，将产出弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度，将会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应有的工作性能。例如，安装齿轮的轴，若弯曲刚度（或扭转刚度）不足而导致挠度（或扭转角）过大时，将影响齿轮的正确啮合，使齿轮沿齿宽和齿高方向接触不良，造成载荷在齿面上严重分布不均。又如采用滑动轴承的轴，若挠度过大而导致轴颈偏斜过大时，将使轴颈和滑动轴承产生边缘接触，造成不均匀磨损和过渡发热。因此，在设计有刚度要求的轴时，必须进行刚度的校核计算。轴的结构设计及强度校核：轴上装有的主要零件为：轴承、键、轴环、带轮等。由表三可知其最小直径为45mm。已知：z 2齿轮分度圆直径d 2162mm，z3齿轮分度圆直径d3243mm，z4齿轮分度圆直径d454mm，、轴中心距=202.5mm，、轴中心距=148.5mm，两滚筒中心距108mm，轴转矩420.2，轴转矩122.3。验算过程：1）画出受力分析图31a，由于运动是从齿轮z 2经惰轮z3传给两个z4齿轮，在惰轮z3的圆周上就同时作用着p1、p2、p3三个切向力；2）根据滚筒中心距108mm和=148.5mm，我们可以计算出角。因为在直角三角形、 中，所以；3）根据转矩 （18） （19）4）利用力的平移和四边形法则，求作用在轴上的合力。如图31b，用作图法可量得p48360n，p=p1+p4=5185.43+8360=13545.43n5）轴的最大弯矩发生在b支座、即惰轮z3的中面至滚动轴承中面的距离，现取为l3=70mm的位置，其最大弯矩为： （20）6）当轴的材料为45号钢时，转动心轴的b0.26，则： （21）现在设计轴颈的直径为55mm，所以合适。 7）结构中所用润滑为l-cpe/p蜗轮蜗杆油，滚珠轴承脂（sy1514-82），7407号齿轮润滑脂（sy403684），所用密封方式有毡圈式密封，迷宫式密封槽密封。4.4 滚筒系统与进给系统4.4.1 滚筒系统设计滚筒主要通过惰轮带动两个连接在滚筒上的齿轮转动来旋转，从而带动滚筒上的工件旋转，滚筒的粗糙度设定为ra25,采用t7碳素工具钢，滚筒上设计有螺旋槽，主要是工作时