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AD 机床 设计

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江阴职业技术学院毕业设计说明书第六章主要零部件的设计6.1 切削力、功率的计算1 计算切削力、功率 由经验公式： 切削力 其中 B切刃接触面的周长，mm t被切材料厚度,mm 抗剪强度，MPa我们可以设：被切焊管直径为60mm,厚度为3mm,材料为Q235。又知道，锯片厚度为3.5mm。在上面的公式中B随着锯切深度的变化而变化，是变量，当锯齿切到焊管的直径时，B最大，约为（锯片厚度+焊管厚度）4。被锯切焊管部位的温度愈高，其抗剪强度愈低（如下表1所示），从而锯切力就愈小。由于该锯切系统采用自然冷却方式，不能及时地将热量散去，且锯片的转速很高（据估算可达到5000r/min）,所以在工作过程中焊管可以瞬间达到900度以上的高温，根据表1，此时抗剪强度为59MPa。表1 钢材Q235在不同受热温度状态下的抗剪强度 所以 =(3.5+3) 43.559 =5369N产生的转矩 T=D/2 其中， D锯片直径所以， T= 53690.45/2=1208 Nm所需功率为 P= 其中 锯齿的线速度 又由公式 = ，得P=代入数据可得 P=5019Kw即切削功率为5019Kw6.2 电机的选择1电动机类型的选择1）根据电动机的工作环境选择电动机类型 安装方式的选择电动机安装方式有卧式和立式两种，卧式电动机的价格较立式的便宜，所以通常情况下多选用卧式电动机，一般只在为简化传动装置且必须垂直运转时才选用立式电动机。在此选用卧式电动机。 防护形式的选择电动机防护形式有开启式、封闭式、防护式和防暴式四种。 开启式电动机在定子两侧与端盖上有较大的通风口，散热条件好，价格便宜，但水气、尘埃等杂物容易进入，因此只在清洁、干燥环境下使用。 封闭式电动机又可分为自扇冷式、他扇冷式和密闭式三种。前两种可在潮湿、多尘埃、有腐蚀性气体或易受风雨的环境中工作。第三种可浸入液体中使用。 防护式电动机在机座下方开有通风口，散热较好，能防止水滴、铁屑等杂物从上方落入电动机，但不能防止尘埃和潮气入侵，所以适宜与较清洁干净的环境中。 防暴式电动机适用于有爆炸危险的环境中，如油库、矿井中。我们所设计的机械定尺飞锯机一般安装在焊管机组的后面，鉴于其生产环境，因此选择封闭式电动机。2）根据生产机械的负载性质选择电动机类型对于不要求调速、对启动性能亦无过高要求的生产机械，应优先考虑使用一般鼠笼式异步电动机。若要求启动转矩较大，则可选用高启动转矩的鼠笼式异步电动机。对于要求经常启、制动，且负载转矩较大、又有一定调速要求的生产机械，应考虑用线绕式异步电动机。 经常对于只需要几种速度，而不需要无级调速的生产机械，为了简化变速机构，可选用多变速异步电动机。对于要求恒速稳定运行的生产机械，且需要补偿电网功率因素的场合，应优先选用同步电动机。对于需要大的启动转矩，又要求恒功率调速的生产机械，常选用直流串励或复励电动机。对于要求大范围无级调速，且要求经常启动、制动、正反转的生产机械，则可选用带调速装置的直流电动机或鼠笼式异步电动机。电动机分为交流电动机和直流电动机两种。由于直流电动机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此选用交流电动机。综上所述根据在满足生产机械对拖动系统静态和动态特性要求的前提下，力求结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉的原则下。选用封闭扇冷式Y系列异步电动机。2 电动机额定电压的选择电动机额定电压一般选择与供电电压一致。普通工厂的供电电压为380V或220V。选择电动机额定电压220V。3 电动机额定转速的选择容量相同的同类型电动机，有几种不同的转速系列可供选择，如三相异步电动机常用的有四种同步转速，即3000、1500、1000、750r/min（相应的电动机定子绕组的极对数为2、4、6、8）。低速电动机的极对数多，转矩也大，因此外廓尺寸及重量都较大，价格较高，但可以使传动装置总传动比减小，使传动装置的体积、重量较小；高速电动机则相反。因此确定电动机转速时要综合考虑，分析比较电动机及传动装置的性能，尺寸、重量和价格等因素。通常多选用同步转速1500和1000r/min的电动机（轴不需要逆转时常用前者），但由于此电机用于驱动飞锯，需高速运转，因此选用电动机的额定转速为3000r/min左右。4 电动机容量的选择电动机的选择主要是容量的选择，如果电动机的容量选小了，一方面不能充分发挥机械设备的能力，使生产效率降低，另一方面电动机经常在过载下运行，会使他过早损坏，同时还可能出现启动困难、经受不起冲击负载等故障。如果电动机容量选大了，则不仅使设备投资费用增加，而且由于电动机经常轻载下运行，运行效率和功率因数（对异步电动机而言）都会下降。电动机所需工作功率按式 Pw=Pa 代入数据得 Pw=14KW由电动机至锯片的传动总效率为 a=12其中1、2分别为带传动和轴承的传动效率， 1=0.96 2=0.98所以，代入数据可得 Pw=15KW查产品目录且进行市场调研选取Y160M2-2型异步电动机。Y160M2-2型异步电动机的外形及主要尺寸如下：图12 电动机外形其主要参数如下： 额定功率：15KW 同步转速：3000r/min满载时， 额定电流：29.4A 转速：2930 r/min 效率：88.2% 功率因数：0.88重量：125kg6.3 带传动设计1 V带轮结构设计带轮材料常采用灰铸铁、钢、铝合金或工程塑料等。V带带轮按轮辐结构不同划分为实心、腹板、孔板和椭圆轮辐四种结构型式。当带轮直径dd(2.5-3)d 时（d为轴径），可采用实心式。 当dd300 mm时，若d2-d1100 mm,采用孔板式。当dd300 mm时，应采用椭圆轮辐式。有经验公式可供带轮结构设计时参考。各种型号V带轮的轮缘宽B、轮毂孔径d和轮毂长L的尺寸，可查阅GB10412-89。 最终设计成的带轮形状如下图12所示:图14 V带轮2 V带传动设计计算 1) 选择V带型号V带有普通V带、窄V带、宽V带、大楔角V带等多种类型，其中普通V带应用最广，窄V带的使用也日见广泛。普通V带由顶胶、抗拉体（承载层）、底胶和包布组成。抗拉体由帘布或线绳组成，是承受负载拉力的主体。其上下的顶胶和底胶分别承受弯曲时的拉伸和压缩变形。线绳结构普通V带具有柔韧性好的特点，适用于带轮直径较小，转速较高的场合。窄V带采用合成纤维绳或钢丝绳作承载层，与普通V带相比，当高度相同时，其宽度比普通V带小约30。窄V带传递功率的能力比普通V带大，允许速度和挠曲次数高，传动中心距小。适用于大功率且结构要求紧凑的传动。普通V带有Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，窄V带有SPZ、SPA、SPB、SPC四种型号。V带都制成无接头的环形。V带的楔角都是 ，带弯曲时受拉部分在横向要收缩，受压部分在横向要伸长，因而楔角将减小。为保证带和带轮工作面能良好接触，除直径很大的带轮外，带轮沟槽的楔角都应适当减小。带的型号可根据计算功率PC和小带轮转速n1选取。 计算功率PC=KAP式中 KA-工作情况系数 P-名义传动功率（kW）当工况位于两种型号相邻区域时，可分别选取这两种型号进行计算，最后进行分析比较，选用较好者。2) 确定带轮基准直径在V带轮上，与所配用V带的节面宽度bp 相对应的带轮直径称为基准直径dd 。带轮愈小，传动尺寸结构越紧凑，但带的弯曲应力愈大，带容易疲劳断裂。为避免产生过大的弯曲应力，对各种型号的V带都规定了最小带轮基准直径ddmin 。设计时小带轮基准直径 可参考相关手册选取，大带轮基准直径按公式计算，并圆整为标准尺寸。圆整后应检验传动比或从动轮转速 是否在允许的变化范围内。3) 验算带速带速太高，会因离心力太大而降低带和带轮间的正压力，从而降低摩擦力和传动的工作能力，同时也降低带的疲劳强度；带速太低，所需有效拉力F大，要求带的根数多。带速计算式为 （m/s） 式中 小带轮转速。 一般情况下，带速V在5-25m/s之间为宜，为充分发挥V带的传动能力，V带传动的最佳范围应为10-20m/s。4) 确定中心距a和带的基准长度Ld 初定中心距带传动的中心距不宜过大，否则将由于载荷变化引起带的颤动。中心距也不宜过小，因为：中心距愈小，带的长度愈短，在一定带速下单位时间内带的应力变化次数愈多，会加速带的疲劳损坏；当传动比i较大时，段的中心距将导致包角1过小。对于V带传动，中心距a一般可取0.7（dd1+dd2）=a0=2（dd1+dd2） 带长当a0确定后，根据开口带传动的几何关系可计算带的基准长度Ld0。 Ld0= 根据计算结果Ld0,查表选取接近的标准基准长度Ld。 5) 确定带的初拉力初拉力的大小是保证带传动正常工作的重要因素。初拉力过小，摩擦力小，容易打滑；初拉力过大，带的寿命低，轴和轴承受力大。推荐单根V带张紧后的初拉力F0 为 6) 计算带轮轴上所受的压力FQ为了设计带轮的轴和轴承，需求出传动作用在轴上的压力，该压力可以近似按下式计算： 式中 F0单根带的初拉力（N） Z带的根数； a1小带轮上的包角。 具体计算过程： 计算设计功率Pc由表11.3查得工作情况系数 ，故Pc=KAP=1.415kw=21kw 选择带型号根据Pc=21kw,n1=2930r/min，由手册初步选用A型带 选取带轮基准直径,由表选取小带轮基准直径dd1=150mm，则（设滑动率，取传动比i=4/3）取直径系列值： 验算带速V在(5-25m/s) 范围内，带速合适。 确定中心a 和带的基准长度在 范