毕业设计（论文）-电缆卷筒减速器结构设计及典型零件工艺设计（含全套CAD图纸） .docVIP

由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，cad图纸等，联系153893706电缆卷筒减速器结构设计及典型零件工艺设计学 生： 指导老师： 摘 要：本文对长期堵转力矩电机式卷筒的圆柱直齿轮减速器的设计思想、结构特点和工作原理进行了介绍，还对电缆卷筒减速器结构进行了设计以及典型零件进行工艺设计和夹具设计，并进一步对满足有关性能指标的能力进行了分析和计算，以验证本电缆卷筒减速器设计的科学性和合理性。 关键词：电缆卷筒；圆柱直齿轮；减速器；结构设计；工艺设计the design of cable reel reducer structural and the typical part process author: tutor: (oriental science technology college of hunan agricultural university, changsha 410128)abstract: this paper introduced the design concept, the unique feature and the working principle of column spur gear reduction of long-timely hindered rotation motor type cable drum, and further has carried on the analysis and the computation to the ability which is met to the related performance index, which confirmed the scientific and the rationality of designs of this cable reel reduction gear.keywords: cable drum; cylindrical spur gear; reducer; structure design; technology design1 前言电缆卷筒最近几年发展很快，广泛应用于需要移动供电并能自动卷取和释放电缆，与移动设备保持同步运行的机械装置，随着它的广泛应用性而日益普及，已经逐步成为人们生活中应用广泛的物品，同时，也是目前许多国家重点研究的方向，特别是在一些发展中国家，如中国，已经成为重点研究开发对象1。2 概述2.1 电缆卷筒的用途电缆卷筒是广泛应用于需要移动供电并能自动卷取和释放电缆，与移动设备保持同步运行的机械装置。如：起重电磁铁、板坯夹钳、液压抓斗、电动平板车、港机、堆取料机、门式专业起重机及其它各种起重机等。2.2 电缆卷筒的分类电缆卷筒有两种分类形式：按卷取材料分为：电缆卷筒 软管卷筒（传输介质为气体、液体） 光缆卷筒按动力形式分为：弹力卷筒 力矩电机式卷筒 长期堵转力矩电机式卷筒 磁滞式卷筒 磁力偶合式卷筒 恒张力卷筒 重锤式卷筒本文详述长期堵转力矩电机式卷筒的减速器设计。2.3 jm系列长期堵转力矩电机式电缆卷筒2.3.1 结构特点jm系列长期堵转力矩电机式电缆卷筒广泛应用于斗轮堆取料机、门式起重机、装船机、集装箱起重机、塔式起重机等需要平移的大型机械设备。动力源和信号源位于行程中点或端点，通过电缆卷筒的收放电缆来传递动力源和控制信号。如图1所示为电缆卷筒总体结构示意图，长期堵转力矩电动机式电缆卷筒，包括有电缆卷盘1、底座2、减速器3、集电器箱4、电动机5。且电缆卷盘、减速机输出轴、集电器箱，电缆插入轴均设置在同一轴线上；减速机与集电器箱固定在同一个底座上，其技术要点是：长期堵转力矩式电动机轴上的小齿轮通过立式安装法兰盘与减速机上的齿轮啮合，成为封闭式结构；减速机的输出轴是空心轴，集电器箱电缆通过该空心轴引入。该电缆卷筒是一个结构紧凑、零部件数量少、故障率低、使用寿命长、调试简单、维护方便，收、放电缆比较理想的设备。2.3.2 电缆卷筒型号1-电缆卷盘 2-底座 3-减速器 4-集电器箱 5-电动机图1 电缆卷筒总体结构示意图fig.1 overall structure diagram of the cable reel本文中采用的电缆卷筒型号是jm25-80-4p，电缆规格ycw为325110，如图2所示。j表示电缆卷筒，m表示长期堵转力矩电机，25表示输出的力矩为25kgm，80表示容缆长度为80m，4p表示动力用电缆相数为4相。2.4 长期堵转力矩电机式卷筒的基本构成2.4.1 总体基本结构此处已删除参考文献表2.469，得： ff=9.8142.7d0f0.8kf （n） m=9.810.021d02f0.8km （n.m）分别求出钻11mm孔的ff和m 。14mm孔的ff和m。9mm孔的ff和m。7mm的孔的ff和m 。 ff11=9.8142.7110.350.81 =1990n m11=9.810.0211120.350.81 =10.8n.m ff14=9.8142.7140.40.81 =2817.6n m14=9.810.0211420.40.81 =19.41n.m ff9=9.8142.790.350.81 =1627.78n m9=9.810.021920.350.81 =7.2n.m ff7=9.8142.770.30.81 =1119 m7=9.810.021720.30.81 =4n.m它们均小于机床的最大进给力7840n和机床的最大扭转力矩196n.m，故机床刚度足够取m101切削速度为12m/min。由此算出转速3：n= =r/min =382.2r/min按机床实际转速取n=360r/min，则实际切削速度为： v= =11.3m/min取m81切削速度为12m/min，由此算出转速1： n=r/min =477r/min按机床实际转速取n=480r/min，则实际切削速度为 v= =12.1m/min（5）工序160，磨分割面平面加工余量，得精加工余量z精为0.3mm。已知分割面总余量z总=0.5mm，故粗磨余量0.2mm。精磨分割面工序中，以分割面上端面到分割面的尺寸为设计尺寸x分精=12mm，则粗磨分割面的尺寸x粗=12.3mm。查文献6表743，得粗加工公差，取其公差t粗=0.15，所以x粗=12.50.075 校核粗加工余量z精 z精=x粗min-x精 =（12.3-0.075）-12 =0.225故余量足够。参考文献6表744，取粗磨vs=16m/s，取精磨vs=20m/s，参考文献3表13.430取粗磨vw=16m/s，取精磨vw=20m/s，取粗磨ap=0.024，取精磨ap=0.0086。校核机床功率（一般只校核粗加工工序）参考文献3得磨削功率为： pm=ftvs/1000kw ft=cfapavs-vw取：cf=30，a=0.87 ，=0.0860.87 ，=0.61 ft=300.0860.8716160.61 =300.12165.43 =312.56n pm= 5kw取机械传动效率为m=0.8，则pm=ph .m由参数文献3表13.36得ph=8.5kw pm=8.50.8 =6.8kw 5.5kw故功率足够。（6）工序210，工序220和工序230粗镗，半精镗和精镗72h7，80h7，180h7轴承座孔表8 查文献3表3.213得精镗余量为table 8 check table 3.2-13 have fine boring margin for72h7 80h7 180h7 0.1mm 0.1mm 0.1mm表9 查文献3表3.214查得半精镗余量为table 9 check table 3.2-14 check the fine boring margin72h7 80h7 180h70.2mm 0.2mm 0.2mm表10 由精镗余量、半精镗余量和毛坯余量可以得出粗镗余量为table 10 by fine boring allowance, semi-fine boring allowance and allowance blank can be drawn for rough boring allowance72h7 80h7 180h75.5-0.3=5.2mm 5.5-0.3=5.2mm 5.5-0.3=5.2mm粗镗，半精镗和精镗工序余量，工序尺寸及公差列表11如下：因粗精镗时都是以分割面上端面及两销孔定位，故该加工孔与上端面的工序尺寸12mm以及粗镗，半精镗，精镗的工序尺寸及平行度0.030mm与销孔之间的尺寸均系基准重合，所以不需要作常常内计算，三孔的同轴度0.020，0.025，0.025分别由机床保证。180h7孔的轴线与轴承支座端面的垂直度0.10mm是间接得到保证的，在垂直方向上，它由a面以及两定位销孔之间的位置精度来保证，经误差计算和公式校核，可满足精度要求。粗镗时的余量分别为5.2mm，5.2mm，5.2mm故粗镗取ap=2.6mm，粗镗两次。查文献3表11.41取v=0.4m/s，取进给量f=0.2mm/r表11 镗孔余量和工序尺寸公差table 11 boring allowance and tolerance of procedure dimension加工表面 加工方法 余量 精度等级 工序尺寸及公差72h7 粗镗 5.2 h10 71.70+0.12080h7 粗镗 5.2 h10 79.70+0.12180h7 粗镗 5.2 h10 179.70+0.12072h7 半精镗 0.2 h8 71.90+0.015 续表2加工表面 加工方法 余量 精度等级 工序尺寸及公差80h7 半精镗 0.2 h8 79.90+0.040180h7 半精镗 0.2 h8 179.9+0.04072h7 精镗 0.1 h7 72+0.02580h7 精镗 0.1 h7 800+0.025180h7 精镗 0.1 h7 1800+0.025则 n1= = 341r/min n2= = 308r/min n3= = 222r/min查文献2表2.421得 fz=9.8160nfzcfzapxfzffzvfznkfz pm=fzv10-2取cfz=180，xfz=1，yfz=0.75，nfz=0，kfz=1则 fz=9.816001802.60.20.750.41 1373.1n pm=1373.10.4103 =0.55kw取机床效率为0.85则 1.50.85=1.27kw0.55kw。故机床功率足够半精镗，精镗时，余量分别为0.2mm和0.1mm，故ap分别为0.2mm，0.1mm。 查文献2表2.4180取：v=1.2m/s=72m/min，取f=0.12mm/f 半精镗： n1= = =490r/min n2= = =443r/min n3 = = =319r/min精镗时： n1= = =488r/min n2= = =441r/min n3= = =318r/min7.3 选择加工设备及刀具、夹具、量具由于生产类型为大批量生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水作业生产线。工件在各机床上装卸及各机床间的传送均有人工完成。铣顶斜面：选择x52z型立式铣床3选择25mm莫氏锥柄面铣刀表，专用夹具和游标卡尺4。铣分割面：选择x53k型的立式铣床2，选择直径d为200mm的c类可转位面铣刀2工序90：粗铣铣端面采用卧式双面组合铣床。因切削功率较大，故采用功率为5.5kw的itx32型铣削头2，选择直径为125mm的c类可转位面铣刀2，专用夹具，游标卡尺。工序100：精铣端面采用功率为1.5kw的itxb20m型铣削头组成的卧式两面组合铣床，铣刀具类型与粗铣相同，采用专用夹具。工序110、120：钻911孔，锪418孔，钻814孔，锪824孔，选用摇臂钻床z30252，选用锥柄麻花钻2，选用1811带可换导柱锥柄平底锪钻3，专用夹具，快换夹头，游标卡尺及塞规。工序130：钻攻m10螺纹孔，m10螺纹底孔采用阶梯麻花钻2及丝锥夹头。采用专用夹具，用螺纹塞规测量。工序140：钻214孔，选择钻床z30252，选用锥柄麻花钻2，专用夹具及塞规。工序150：选择z3025b摇臂钻床3，螺纹底孔用锥柄阶梯麻花钻2,攻螺纹采用机用丝锥2及丝锥夹头，采用专用夹具，用螺纹塞规测量。工序160：选择m7120a磨床磨削分割面3，专用夹具，游标卡尺。工序180：采用钻床z3205，选择锥柄麻花钻，锥柄机用1：50锥度销子铰刀，专用夹具及塞规2。工序200：2m87h深15均布选用摇臂钻床，采用机用丝锥，丝锥夹头，专用夹具和螺纹塞规2。工序210：粗镗72h7，80h7， 180h7三轴承孔采用卧式双面组合镗床，选择功率为1.5kw的ita20镗削头。选择粗镗通孔的镗刀，专用夹具，游标卡尺2。工序220：半精镗72h7，80h7， 180h7三轴承孔采用卧式双面组合镗床，选择功率为1.5kw的ita20镗削头，选择半精镗通孔的镗刀，专用夹具，游标卡尺2。工序230：精镗72h7，80h7， 180h7三轴承孔采用卧式双面组合镗床，选择功率为1.5kw的ita20镗削头。选择精镗通孔的镗刀，专用夹具，游标卡尺2。7.4 时间定额计算根据设计要求，设计只要求只需计算指定设计夹具的工序时间。下面计算工序70和工序90的时间定额.7.4.1 机动时间参考文献3表9.431得铣削切削余量时间计算公式： tm=（lm+l1+l2）/vf (21)参考文献3表9.433查得l1+l2=60又lm=380mm由前面知fz粗=0.2mm/z，fz精=0.5mm/转又z=10，粗铣转速150r/min，精铣转速300r/min，所以 vf粗=fzz150r/min =0.2mm/z10150r/min =300mm/min vf精= fzz300r/min =150mm/min所以 tm粗=（380+60）/300=44/30min tm精=（380+60）/150=44/15min所以 tb= tm粗+ tm精 =44/30+44/15 =4.4min7.4.2 辅助时间参考文献2表2.541确定如表所示：表12 辅助时间table 12 auxiliary time操作内容 每次需要时间 铣分割面 时间 主轴变速 0.025 - -变换进给量 0.025 2 0.05装卸刀具 0.025 1 0.06卡尺测量 0.1 2 0.2 开停车 0.015 - -主轴运转 0.02 - -清除铁屑 0.04 - -该工步的辅助时间为0.31min，装卸工件时间参数参考文献2表2.542取1.47min，所以辅助时间 ta=0.37+1.47+0.025+0.02+0.04 =1.855min7.4.3 作业时间 tb=ta+tb (22) =4.4min+1.85min =6.255min7.4.4 布置工作地时间参考文献2取a=3.5%，则： ts=ta =6.2553.5% 0.22min7.4.5 休息与生理需要时间参考文献2取=3%，则ta=t =6.2553% 0.19min7.4.6 准备与终结时间参考文献2表2.544，取各部分时间为：中等件：33min；平面定位：1min；使用夹具：10min；试切：1min。由题目已知生产批量为3000件，则： te/n=（33+1+10+1）/3000 =0.015min7.4.7 单件时间 tp=tb+ta+ts+tr (23) =4.4+1.855+0.22+0.19 =6.665min7.4.8 单件计算时间 tc=tp+tp/n (24) =6.665+0.015 =6.68min8 钻孔夹具设计本次设计的夹具为第180道工序:以分割面外形定位，钻、锪814孔，该夹具适用于z3025摇臂钻床。 8.1 确定设计方案这道工序所加工的孔在分割面上，且与端面垂直，按照基准重合原则并考虑到目前只有分割面经过加工，为了避免使用粗基准，应以分割面和两销孔定位。又为提高钻孔精度和提高钻孔效率，可使用钻套起引导作用。从对工件的结构形状分析，若工件以分割面朝下放置在支撑板上，定位夹紧都比较稳定可靠，这样会增加钻模板的长度，降低了孔的加工精度。因此装夹时要特别注意精度要求，满足加工要求。夹具以夹具体安装面和定位板、定位销定位，两边用螺旋压板机构夹紧。工件以分割面朝下在夹具上定位，限制了三个自由度。其余两销限制三个自由度，采用一面两销定位，一共限制六个自由度，实现完全定位。8.2 计算加紧力参考文献10表1211得，因为夹具的加紧力与切削力方向相反，实际所需加紧力f夹与切削力关系为f夹=kf式中k为安全系数。由参考文献10，当加紧力与切削力方向相反时。取k=3.由前面的计算可知f=2817.6n所以 f夹=kf=32817.6n=8452.8n (25)由于采用了铰链压板，其受力图如下图。图15 铰链压板受力图fig.15 the hinge plate diagram由图中知，f0=n=2881.6n由参考文献参考文献10从强度考虑，两个楔形块能承受6693n的许用加紧力，所以两个楔形块夹紧完全能满足要求。8.3 定位精度分析由于钻孔精度主要有钻套精度和夹具体精度决定。8.4 操作说明定位完成后，夹紧时，拧紧螺栓螺母将工件加紧。加工完毕后，卸掉夹具体。松开螺母，取出工件。本次设计中还按老师要求画出了具体的零件图，具体结构可参见附图。9 结论本文通过对电缆卷筒减速器的结构原理，结构特点和性能及箱盖加工工艺的分析与设计，可知该结构紧凑，易于加工制造，可适应正反转，其齿轮和轴有足够的刚度和强度，能够保证运行的可靠性。其结果表明该电缆卷筒减速器能够适应各种工矿，并且具有自我保护能力，具有一定的工程实用价值和推广价值。参考文献1 郑修本,冯冠大.机械制造工艺学m.机械工业出版社,1991.78-93.2 李洪.机械加工工艺手册m.北京出版社,1990.13-18.3 孟少农.机械加工工艺手m.北京出版社,1990.25-99.4 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