机电一体化毕业设计（论文)-定尺机装置设计(全套图纸） .doc

泰州职业技术学院毕业设计说明书（论文）15泰 州 职 业 技 术 学 院毕业设计（论文）说明书全套cad图纸，联系153893706题目 定尺机装置 系部名称 机电工程系 专业名称 机电一体化 班级名称 05机电普（1）班 学生姓名 学号 指导教师 职称 副教授 2007 年 12 月 20 日 目 次 1、引言 12、冶金行业及钢铁行业的介绍及说明13、本设计产品定尺机的结构及作用 24、本设计产品定尺机的计算及设计说明2 4.1气缸的选型及气缸的优点 3 4.2气缸的选型及气缸的缺点 35、气缸的造型及计算过程3 6、销轴的受力强度计算 4 6.1销轴的计算采用截面法 4 6.2销轴的材料及许用应力的确定 47、电机的选型及功率计算过程5 7.1初选电动机功率 5 7.2功率计算 68、蜗杆蜗轮传动设计计算及作用 6 8.1蜗杆传动的特点 6 8.2计算蜗轮输出转矩t7 8.3确定许用接触应力 7 8.4求载荷系数k 7 8.5计算m和q的值 8 8.6主要几何尺寸计算 8 8.7蜗轮齿面接触强度校核验算 89、梁的设计及强度计算8 9.1梁的强度计算 9 9.2大梁的强度校核 1010、定尺机气动系统原理及结构 10 结论 11致谢 12参考文献 131、引言定尺机装置是在学完了机械设计和有关的专业课,并在生产实习的基础上进行的一个设计环节.这是我们在对毕业设计的一次深深的总复习,也是一次理论联系实际的训练.因此,在毕业设计中占有重要的地位.就我个人而言,希望通过这次毕业设计,对自己今后将从事的工作,进行一次适应性的训练,通过设计锻炼自己分析问题,解决问题的能力,为以后的工作打下一个良好的基础.由于能力有限,设计中尚有许多不是之处,希望各位教师给予批评指示.2、冶金行业及钢铁行业的介绍及说明钢铁工业是国民经济体系中的重要环节，它既是煤炭、电力、水、耐火材料、铁矿石、废钢等的消费炉，又是建筑、铁路、汽车、船舶、压力客器、农机、家电、机械制造等行业的主要原材料供应商。鉴于此，各单位，各研究所不仅需要了解冶金行业的统计数据，也迫切需要了解钢铁行业“上游”能源和“下游”钢铁产品的主要消费行业（建筑、制造业）的统计数据。为此，冶金行业以得到国家统计局和中国统计学会的支持，加强了企业的信息服务工作，从现在开始，国家已按月对金属制品专业会提供有关行业的产品质量，有关行业产品的进出口信息，以便更好地为各企业服务。为了抓好钢铁工业的生产及信息交流。国家已给这个钢铁老大创造的良好的舞台及优越的条件以便更好地为国家、社会服务。已介绍了钢铁工业与国家的关系及其重要的作用。大家可以说都见过钢铁，但我想大家并不一定知道钢铁的生产过程。我国可以说是冶铁有着悠久的历史了。在我国春秋时期已有冶金的历史了。大家可以从历史书上得知钢铁的生产过程，但现在已是二十一世纪了，钢铁的生产过程也不可能像过去那样的了。下面就简单介绍一下钢铁的生产过程：铁矿石铁水毛坯所需规格钢铁检验合格成品。上面只是棒材的粗略的生产线，在这其中将有许多的工艺过程。例：在毛坯到所需规格钢材时中间的工艺过程。砂轮锯后定尺型钢材料检查台架前辊道检查台架前辊齐头上钢装置水平移送装置下钢装置检查台架后辊道过跨检查台前辊道改尺辊固定挡板双面挡板齐定尺锯切短尺型钢移送练平移堆垛收集台车收集槽打件，待吊运检验，合格成品。上面的一般精整线加工工艺过程，是棒材成型后的一般工艺过程，这只是钢材加工生产的一小部分。经过简单介绍，可能大家对钢材的生产加工过程已有一个小小的了解。 3、本设计产品定尺机的结构及作用本设计产品定尺机的组成由定尺小车和大梁两部分组成。定尺小车是由电机、蜗轮蜗杆传动、气缸、销轴、滚轮等组成。大梁是由前梁、后梁、横梁、定位尺、定位销等组成。定尺机就由以上各零部件等组成的。（见附总装图，零件图）定尺机的作用：钢材在加工生产过程中并不是像现在市场上出现的那样，各种钢材都是规格好的。在生产加工过程中，如果没有定尺机，棒材将是不规格的，长长短短的了，所以要是没有定尺机可想而知，将有多少变为废钢材，在一根棒材出炉后，将是一根很长的火热的出来的温度达到200摄氏度以上。在辊入辊道上行走，按业主所需的长度来调整定尺机尺寸的长度。例如：所需的圆钢长度为六米，这时只要将定尺机小车移动所需要的尺寸就可以定位了。再通过另一道工序冷剪辊中心将其棒材剪下来，冷剪中心线与定尺机的最近距离已是固定的，所以只要移动定尺小车到所需尺寸上，业主所需棒材的长度就定好了，紧接着下一道工序。（冷床的收集装置）以上讲的是本设计产品定尺机的内部结构及其作用，从以前说明我们可以看出定尺机在整个精整线上的重要作用了。4、本设计产品定尺机的计算及设计过程气缸的选型及气缸的特点：在看到气缸二字时，也许大家会问，为何不选油缸呢？这里先介绍一下气缸传动的优缺点。4.1 气缸的选型及气缸的优点：1、对于传动形式而言，气缸作为线性驱动器可在空间的任意位置组建它所需的运动轨迹，安装维护简单。2、工作介质是取之不尽，用之不竭的空气，空气本身不花钱，排气处理简单，不污染环境，成本低，压力等级低，使用安全。3、气缸动作速度一般为50500mm/s,比液压和电气方式的动作速度快，其间，通过单向节流阀，可使气缸速度无级调节。近代气动技术发展，气缸最低速度可在3mm/s平行运动。4、可靠性高，使用寿命长。5、利用空气的可压缩性，可贮存能量，实现集中供气，可短时间释放能量，以获得间歇运动中的高速响应，可实现缓冲。6、全气动控制具有防火，防爆，耐潮的能力与液压方式相比，气动方式可在高温场合使用。虽然气压传动有如此多的优点，但在有些场合它还是有问题的，不如油缸的。4.2 气缸的选型及气缸的缺点：由于空气具有压缩性，气缸的动作速度易受载荷的变化而变化。气缸在低速运动时，由于摩擦力占推力的比例较大，气缸的低速稳定性不如液压缸。虽然在许多应用场合，气缸的输出力能满足工作要求，但其输出力比液压缸小。5、气缸的造型及计算过程1、因棒材加工生产过程中温度都在200摄氏度以上，所以在高温环境不需选用耐热气缸。2、生产过程中环境非常恶劣，尘土飞扬，所以需在活塞杆伸出端安装防尘罩，以提高气缸的使用寿命。3、气缸的行程的选用.因棒材生产的范围直径为14mm-300mm之间，所以气缸的行程要在280mm.气缸的计算.初定棒材的运动速度为2m/s,运动时间为1分钟,棒材的质量为7.85.(1)棒材的加速度为：a=/t=(2-0)/(60-0)=1/30(m/s)(2)棒材的冲击压力为:f=ma=7.85(1/30) =0.26kn(3)压强为：p=f/a=0.26/（945155）=0.26/0.14=0.18mpa(4)根据现场的条件和工作要求，所以选气缸为中间性的.根据以前的计算和要求所得(气缸为国家标准的).因气缸是国家标准的,所以各大厂家生产出来的气缸都是标准的.得:气缸标号为:qgs 160280b-mt4注: qgs 是气缸的型号.此类气缸性能良好,质量可靠,规格齐全,生产厂家众多,可互换性能好,安装使用方便.160是气缸的缸程.280b是气缸的最大行程.mt4指气缸为中间轴销安装型.6、销轴的受力强度计算6.1销轴的计算采用截面法.6.2销轴的材料及许用应力的确定:（1）选用35港调质处理. （2）查表得强度极限b=550mpa.（3）查表得其许用弯曲应力-1b=49mpa.（4）销轴的截面魔模数为zp=d3/16=54cm3.（5）材料的拉伸屈服点s=300.（6）销轴的剪切力: =4f/d2zp=(40.26105 )/(3.1456254 )=11mpa因销轴取常用材料35钢,且35刚为通用材料,则查表得: p=80mpa.因计算得:=11mpa.p=80mpa.所以销轴的直径定为56mm,为此可以适合工作条件.7、电机的选型及功率计算过程.因现场工作环境比较恶劣,温度比较高,则初选电机类型为y系列三相异步电动机.(见标准jb3074-82).对y系列电动机,通常多选用同步转速为:1500r/min或1000r/min.(经验得):则初选电机的同步转速为1000r/min.电机功率计算.7.1初选电动机功率:绘制负载图:首先算出(或通过实测及对比得出)生产机械静阻负载图t0=f(t)或p= f(t),然后根据公式初步计算电动机轴功率,根据计算功率并考虑一定的余量再初选电动机功率,随着调速范围和启动频繁程度的提高,余量系数也应随之加大.为了验算初选电动机是否合适，需要根据负载状态，生产机械的工艺系数和初选电动机的参数，根据公式计算电动机动态转距和加减速时间，绘制电动机转距负载图t0=f(0)或电流负载图i0=f(t).右图是转距负载图: 7.2功率计算：经上面验算得：电机转速为940r/min(满载时)电机的额定转矩为150n*m(由上面表图所示): p=t0n0/9550=150940/9550=1.5kw由上面的计算得：功率p=1.5kw，转速为940r/min,级数为6级.由上面的电机的技术数据选电机为电动机y100l-61.5kg,见标准jb3074-82.8、蜗杆蜗轮传动设计计算及作用 蜗杆传动的特点:传动比大，结构尺寸小，用于动力传动时传动比可达880，用于运动传递时传动比可达1000;传动平稳，噪音振动小;传动率低，当蜗杆为主动件时，效率一般为0.70.8，在需要时可将传动设计成具有自锁性能的机构，但此时效率仅为0.4左右;蜗轮一般采用有色金属制造，主要为了散热和减小磨损（如青铜等）.8.1计算蜗轮输出转矩t2:因蜗杆传动是由电机直接带动的则输入功率p1=1.5kw,转速n1=940r/min,传动比i=46,工作时间10年，每日工作24h,每小时载荷时间30min,工作环境温度40以上选择材料和加工精度:蜗杆选用20crmnti,调质处理hb=230269，蜗轮选用ht150，切制轮齿，加工精度8级;初选几何参数: 查表得：当i=46时，z1=1；z2=z1i=146=46;8.2计算蜗轮输出转矩t2: 粗算传动效率: =(1003.5i)%=(1003.546)%=0.76 t2=9550p1i/n1=95501.50.7646/940=532.8n*m 8.3确定许用接触应力hp: 根据表得：当蜗轮材料为ht150时，hp=hbpzszn 查表得hbp=140n/mm （许用接触应力）由表得滑动速度vs=0.25m/s 采用浸油润滑，由图求得zs=1 由图的注中公式求得n=60n2t =60940/46103002430/60 =5.05 (n为应力循环次数) 根据n由图查得zn=1.05 （寿命系数） 所以：hp=hbpzszn=14011.05=147 n/mm8.4求载荷系数k由表知：k=k1*k2*k3*k4*k5*k6，设v2 3m/s，按表取k1=1，传动为8级精度，k2=1；由于k=30/60=50%，由图14-4-5得k3=0.84，由表14-4-17查表得k4=1.78，由表14-4-18查得k5=1015，由图14-4-6查得k6=0.76所以k=110.841.781.150.85=1.58.5计算m和q的值 m = =15.9mm 查表 :取m=15则m=8,所以q=88.6主要几何尺寸计算 a=0.5m(q+z2+2x2)=0.58(8+46-20.5)=218mm 注：x2为变位系数，x2= -0.5d1=d1=q*m=810=80mm d2=m*z2=846=368mm8.7蜗轮齿面接触强度校核验算 h=14783/368 =127 n/mm因为h=147 n/mm hhp所以接触强度足够了.则蜗轮的传动比i=46,此蜗轮蜗杆设计正确9、梁的设计及强度计算机架结构的主要构件是梁,桁架可看作是一个组合的梁,立式塔架也可看成是一个直立的悬臂梁.为了保证小车运行自如无卡阻,所以侧板及顶板接头尽量少,并且侧板与顶板接头位置间隔大于400mm.底板（轨道板件11,见图所示）的接头应尽量少.大梁制造时,其大梁的中间部位应向上拱起度为1.5/1000.大梁水平方向的不直度不大于1.2/1000.全长的不直度为不大于10mm.垂直方向的不直度不大于0.6/1000,全长的不直度应不大于5mm.大梁不是经常拆装的，所以采用焊接连接.因大梁为钢板对焊拼接的,则腹板和翼缘板焊缝可相互错开约s=200mm,以免使焊缝过于密集,以保证大梁的强度要求.这样可以提高大梁的强度及刚度要求以提高大梁的使用寿命.9.1梁的强度计算梁的设计已有上面知.如果梁的强度要求达不到要求,那么将前功尽气.梁的计算必须满足刚度要求为主.就应对强度受力校核.梁的强度计算主要是考虑受弯时的正应力.应大梁只受定尺小车的运行重力及大梁的 力,则大梁只手单向弯曲时拉伸压力.因大梁是q235的钢板焊接而成的,则q234的抗拉许用应力为l=100mpa,y1=420mm.(见图所示b10101，05，大梁).作弯矩图:大梁横截面尺寸图:9.2大梁的强度校核因大梁的截面对中性轴对称，所以在截面上最大拉力发生在截面的上边缘各点处:l max=(mby1)/i2 = 12mby1/bh =（12254200.001）/8000.001（12200.001） =254200.001/0.1152=91.1（mpa）因大梁的抗拉应力为l=100mpa.l maxl =100mpa.则大梁的强度条件是满