毕业设计（论文）-切管机设计.doc

南昌航空大学学士学位论文 目录前 言11 传动方案的确定22传动装置的设计与计算42.1电动机的选择42.1.1类型的选择42.1.2转速的选择42.1.3功率的选择r42.2拟定传动方案42.3各轴的转速功率和转矩的计算92.4.传动机构的设计与计算：102.4.1带传动设计102.4.2齿轮模数的确定112.4.3蜗杆、蜗轮模数的确定112.4.4齿数的确定122.5进行总体结构设计，画出总体方案图123.结构设计143.1初算各轴最小直径计算143.2.计算各主要传动件的结构尺寸143.3绘制部件的装配草图183.4绘制设计装配图243.5绘制零件工作图244结论25参考文献26致谢27前 言此次设计的切管机，主要用于机车车辆上所用通风、通水管。因此，下料所要求的精度不高。车辆厂平时需要切削大量的3/8和4英寸的金属管。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。全套图纸加扣3012250582 切管机的主要参数为，滚珠转速70r/min,圆盘刀片的直径为80mm,加工管件的直径范围为3/8-4英寸，电动机的额定功率为1.5千瓦，满载转速1400r/min，每天工作十小时，工作载荷变动小。切管机的工作原理如下：动力由电动机经过三角带输出，涡轮减速箱，开始齿轮传动传到一对磙子。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，将圆环刀片向下运动，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。为了顺利实现上面的运动，要对传动系统中的电动机做出选择，拟定传动方案，并且对于各轴的转速、功率和转矩以及各主要传动件的参数（包括带传动的设计、齿轮模数的确定以及蜗杆蜗轮模数的确定和齿数的确定）进行设计与计算，对于各轴的最小直径，各主要传动件的尺寸，包括（三角带轮，齿轮，蜗杆蜗轮），也要给出相应的计算。接着，对各数值进行校核。最后再由经过计算的数值来绘制装配图，完成设计。由于产品较大，大致可以分为五个部分：刀头架，滚子，机柜，电器和减速箱。而各部分时分开设计的，因此要注意考虑各部分的装配关系。其中减速箱部分需要着重进行设计，由于这里结构众多且结构复杂，而整个箱体又时在整体焊接后需要进行装配密封的部件，所以需要详细标注。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，保证性价比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。1 传动方案的确定常见的几种工艺方法如下：方案一：用砂轮切割金属管，需要砂轮旋转的切屑运动和摇臂向下的进给运动。此机器结构简单，生产效率高，但是砂轮磨损较快，费用较高。方案二：用弓锯锯割金属管，如一般的弓锯机，它需要弓锯往复的切屑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。当金属管直径相差较大时，锯片还需要调换，生产效率低。方案三：用切断刀切断金属管，如在车床上切断，但是一般的车床主轴孔径不过几十毫米，通不过4英寸的金属管，且占用一台普通机床，不太经济。当然，也有类似的专用切管机。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，既有主切屑的旋转运动，又有进给运动，功效高，但机床的结构比较复杂。方案四：用碾压的方法切断金属管，需要金属管旋转的切屑运动和圆盘刀片向下的进给运动。这种方法是连续切屑的，生产效率高，机器的结构也不复杂，生产成本低。但缺点会使管子的切口内径缩小。一般用于管子要求不高的场合。图1-1 工艺方案原理图由于切管机所得的产品多用于通气、通水，因此，对于产品的要求不高。根据这个特点可以选择方案四：用碾压的方法切断金属管。这种方法是连续切削的，生产效率高，机器的结构也不复杂，生产成本低。其原理图如图1-1。方案四切管机的工作原理：动力由电动机带轮蜗杆涡轮直齿轮中间惰轮滚子轴上小齿轮。由于滚子的旋转运动，从而带动工件的旋转，实现切屑时的主运动。与此同时。操作手轮，通过螺旋传动，将圆盘刀片向下进给运动，并在不断增加刀片对管子的压力进程中，实现管子的切割工作。2传动装置的设计与计算2.1电动机的选择根据工作的需要，比较电动机的各种特性，合理地选择电动机，这些特性主要有类型、转速和功率。2.1.1类型的选择因为三相交流异步电动机（特别是鼠笼式感应电动机）具有结构简单、工作可靠、价格便宜和维护方便等特点，所以应用广泛。尤其在中小功率、无需调速而又长期带动稳定或变动载荷的设备中用得较多。目前常用的类型有J2、JO2、JO3、JZ和JZR。由于切管机所在工厂一般较多灰尘，工作机械长期连续工作，启动载荷或惯性载荷较大等特点因此宜选择J02型封闭自泠式电动机。2.1.2转速的选择同一功率的异步电动机有每分钟转数为3000、1500、1000、750的几种。当工作机械转速较高时，一般选择同步转速为3000r/min的电动机较为经济。如果工作机械的 转速较低，将导致传动装置结构复杂，价格较高，所以需要全面考虑。在一般的机械中1500r/min和1000r/min的电动机用得多。它们适应性大、供应普遍。同步转速为750r/min的电动机，由于价格较高、重量大、只有在功率较大、启动次数频繁等情况下才使用。因此在切管机中应该选择1500r/min的转速。2.1.3功率的选择r电动机功率的选择与电动机本身发热、载荷大小、工作时间的长短有关，因此应根据不同的工作情况考虑。对于长期连续工作、载荷稳定或很少变化的工作机械，一般应根据电动机的额定功率约大于所需功率10%来选择电动机。由原始资料可知电动机的功率为1.5kW。根据以上的因素综合分析可以确定电动机型号为JO2-22-4型电动机。并且可以计算出切管机的总传动比为：=n1n2=1410/70=20 （2-1）机械传动装置的设计与动力的选择有关，在动力选择好了以后，就要拟定传动方案，进行运动学的计算。2.2拟定传动方案传动方案的拟定，通常是指传动机构的选择及其布置。这是两个彼此相联系的两个方面。其运动形式大致分为：1 传递回转运动的有：带传动、链传动、齿轮传动、蜗轮传动等；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 实现间歇运动的有槽轮机构、棘轮机构等；4 实现特定运动规律的有凸轮机构和平面连杆机构等。各种传动机构的特性如下表2-1和表2-2： 表2-1.几种主要传动机构的特性比较特性 类 型带 传 动链 传 动齿 轮 传 动蜗 轮 传 动主要 缺点外廓尺寸大，轴上受力较大，传动比不能严格保证，寿命低（30005000小时）瞬时传动比不准确，不能用于精密分度机构，在冲击振动负荷下寿命低要求制造精度高，不能缓冲，高速传动精度不够时有噪音效率低,中、高速传动装置需要用价高的青铜材料，要求制造精度高，加工比较麻烦效率平型带：0.920.98；三角带：0.90.96开式：0.900.93；闭式：0.950.97开式加工齿：0.920.96；闭式加工齿：0.950.99开式：0.50.7；闭式：0.70.94；自锁：0.400.45功率kW平型带常在30以下；三角带常在4075之间常在100以下常在30以下常在50以下速度V m/s平型带30（常用525） 40（常用1215）最低速0.5；低速：0.53；中速：315；高速151550单级传动比，i开口平型带：推荐值24；最大值6；有张紧轮平型带：推荐值35；最大值8；三角带：推荐值24；最大值7推荐值24开式圆柱齿轮：推荐值46；最大值15；闭式圆柱正齿轮：推荐值34；最大值10；闭式圆柱齿轮：推荐值23；最大值6闭式：推荐值1040；最大值100；开式：推荐值1560；最大值100外廓尺寸 大大中、小小成本 低 中 中 高 2-2.几种实现往复移动机构的特性比较机构类型主 要 性 能 特 点平面连杆机构结构简单，制造方便，行程距离较大，连接处为面接触，能承受较大载荷；设计时往往只能近视满足所需的运动规律凸轮机构可满足工作所需的任意运动规律。适用于各种自动机械；但一般行程较短，凸轮制作较复杂，凸轮和从动杆接触表面易磨损，高速运转时冲击较大螺旋机构运动精度较高，工作平稳，故多用于机床的进给机构及机械的调整装置。可传递较大的轴向力，且易实现反向自锁，故常用于起重，升降装置中，但机械效率很低，螺纹易磨损。若采用滚珠螺旋，情况大为改善齿轮齿条机构结构简单，制造方便，适用于行程较大的地方；但运动精度及平稳性不及螺旋机构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。图2-1 传动方案1图2-2 传动方案2 已知切管机的i总=20，若用蜗杆传动，一次降速原是可以达到的，其具体方案如图2-1;但是由于切割的管子直径最大为38英寸，如图2-2所示，两个滚筒的中心距不能小于108毫米，因此带动两个滚筒的齿轮外径不能大于滚筒的直径（D=100）.若取蜗杆z1=2，蜗轮z2=40，m=3，则蜗轮分度圆直径d2=120，比同一轴上的齿轮大，按图2-1方案1的布置，蜗轮就要和滚筒相撞，为此，就要加大两轴之间的中心距。这样就要加上一个惰轮，才能解决这个问题如图2-2方案2所示;由此，最后确定为带传动、蜗杆传动、齿轮传动等机构所组成的传动方案如图2-3方案3。此方案利用了带传动具有缓冲和过载打滑的特性，把它放在电动机之后作为第一级传动是很合图2-3 传动方案3适的。此外，齿轮传动，特别是开式齿轮传动也不宜放在高速段，因为在这种条件下工作时易产生冲击和噪音，所以放在低速段也是合理的。在传动方案确定以后，就要根据：i总=i1i2 （2-2） 的关系分配传i动比。合理分配传动比是设计传动装置的一个主要问题。它将影响传动装置的结构、尺寸、重量、工作条件和制造安装等。在传动比的分配时，一般来讲，要求“降速要先少后多”。这是因为在公式：M扭=97500Nn（kg/cm） （2-3）当传递的功率N（kW）一定时，转速n（r/min）越高，转矩M扭就越小，这样尺寸就可以小一些，重量亦可相应的减轻。为使各传动件的转速尽可能高一些，在分配传动比时，前面的转速要少降一些，后面的转速要多降一些。此外，在齿轮降速传动中，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，齿轮产生根切和在轴的结构上造成困难。在升速传动中，如果升速比过大，就容易引起振动和噪音，造成传动不平稳，影响机器的工作性能。为此，应按表A的推荐值选择单级传动比。这台切管机根据具体情况传动比可分配为:i1=1.2;i2=50;i3=1.5;i4=1/4.5i总=i1i2i3i4=1.2501.5/4.5=20 (2-4) 传动系统中的大齿轮Z3是一个惰轮，它不改变传动比只是起加大中心距，改变滚筒旋向的作用。2.3各轴的转速功率和转矩的计算现在已知切管机的JO2-22-4电动机，其中N电=1.5kW，n电=1410r/min；又知道i1=1.2，i2=50，i3=1.5，i4=1/4.5；由表A，取带=0.96，蜗=0.72，齿=0.94，滚=0.99则各轴的转速为：=1175r/min； （2-5）=23.5r/min； （2-6）=15.7r/min； （2-7）=70.5r/min。 （2-8）各轴的功率为： P1=P电带=1.50.96=1.44kW； （2-9）P2=P1蜗滚=1.50.960.720.99=1.03kW； (2-10) P3=P2齿滚=1.50.960.720.940.992=0.96kW； （2-11） P4=P3齿滚=1.50.960.720.9920.993=0.89kW; （2-12）各轴的转矩为： M电=97500N电n电 （2-13）=97500=103.72kg/cm M1=M电带 （2-14） =103.721.20.96=119.49kg/cm M2=M1蜗滚 （2-15） =103.721.2500.960.720.99=4258.60kg/cm 第三轴因为装的是过渡齿轮（惰轮Z3），所以此轴不承受转矩，只承受弯矩，它是一个心轴。M4=M电带蜗齿齿滚滚 （2-16） =103.721.2501.50.960.720.9420.993 =1229.30kg/cm 表2-3 各轴转速、功率和扭矩电机轴 轴 号 1.2传动比i 50 1.5 14.514101175转速n,r/min 23.5 15.770.51.51.44功率N,kw 1.03 0.960.89103.72119.49转矩M,Kg/cm4258.601229.30将以上所计算的各项数值列表如上表2-3,以备后面计算使用。 2.4.传动机构的设计与计算：2.4.1带传动设计参照机械设计表8-8以及任务书所给条件：每天工作10小时，载荷变动小可知选取工作情况系数KA=1.1，则计算功率为：Pca =KAP=1.21.5=1.65kW根据图8-11可知选用A型。由表8-7和表8-9，取小带轮的基准直径d1=100mm，大带轮d2=i1d1=1.2100=120mm按表8-9选择标准直径d2=125mm。验算带速：=d1ni601000=3.141001410601000=7.36m/s （2-17）因为5m/s7.36m/s25m/s，所以带的速度合适。确定中心距a0，按公式：0.7（d1+d2）a0（d1+d2） （2-18）和结构要求，选取a0=350mm由课本第157页式（8-22）计算带所需的基准长度： Ld计2a0+2（d1+d2）+(d2-d1)24a0 （2-19）=2350+3.142（100+125）+(125-100)24350=1053.7mm 由表8-2选取带的基准长度Ld=1033mm,实际中心距：a=a0+（Ld-Ld计）2=350+(1033-1054)2340mm （2-20）验算小带轮上包角1，按公式：11800-（d2-d1）a57.30 （2-21）1800-(125-100)34057.3017601200合适。计算带的根数Z：计算单根V带的额定功率Pv。由d1=100mm和n1=1410r/min,查表8-4得P0=0.80kW。根据n=1410r/min，i=1.2和Z型带，查表8-5得P0=0.16kW。查表8-6得K=0.99，表8-2得KL=0.89，于是： Pr=（P0+ P0 ）KKL （2-22）=（0.80+0.16）0.990.89kW=0.85kW；Z =Pca/Pz=1.95 （2-23）取2根。2.4.2齿轮模数的确定齿轮模数的大小主要决定于齿轮的材料、热处理方式和受力的大小等因素。可采用类比法及“圆柱齿轮传动”推荐的方法确定。类比法是与工作条件、传递效率和转速相近的同类型机械比较，确定齿轮模数；用公式计算。例如号轴上的齿轮，已知Z2=54，n2=23.5r/min,P2=1.03kW，若选定齿轮材料为45号钢，调质处理。查表得Z=54，齿轮系数=0.298，许用弯曲应力【】=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%，则实际许用应力为=19.680%=15.68kg/mm2。对于开式齿轮传动，齿宽系数m=815，现因齿轮制造精度较低，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.由公式：m125 （2-24）带入数据得：m125(1.31.03)(54104.6723.5)1/33.52mm，由m=3.52mm，则取标准值为m=4。一般来讲，在一个传动系统中各齿轮的模数不完全相同，转速较高，传递转矩较小，模数也就较小。但是为了便于加工和测量，齿轮模数的种类越少越好，故此切管机的齿轮模数都取为m=4mm。2.4.3蜗杆、蜗轮模数的确定 首先选择材料：蜗杆用45号钢，调质处理；蜗轮用无锡青铜ZQA19-4.然后根据公式计算模数。已知P1=1.44kw，=蜗滚0.71； （2-25）n1=1175r/min,z1=1,k=40kg/mm2,取m=10，则：m=296(N/kmz1n1)1/3=296(0.00217)1/33.8mm ; (2-26)由表取标准模数m=4，q=11.2.4.4齿数的确定齿数的确定是根据传动比的要求确定。1） 确定蜗杆头数和蜗杆齿数：蜗杆头数一般为z1=14，常用 z1=12.选择时，除了考虑传动比的要求外，还要考虑效率、自锁和制造等因素。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。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（如分度蜗杆）、自锁性好或要求降速比较大是主要矛盾时，采用单头。蜗轮齿数，一般为z2=2780.小于27会产生根切；大于80，会使蜗轮直径和体积过大，蜗杆长度增加，容易变形。取蜗杆的z2=50传动比i=50，蜗杆头数z1=1。2） 确定齿轮齿数：齿轮齿数的选择，除了考虑传动比的要求外，还要考虑最小齿数的限制。最小齿数的限制与齿轮加工方法有关，如用滚齿刀或插齿到加工直齿标准齿轮，为避免根切，齿数不得小于17，一般设计中常取zmin=1820.切管机上最小的齿轮装在滚筒 的轴上，先取z4=18.传动比是根据机器工作条件确定的，已知i3=z3/z2=1.5，i4=z4/z3=1/4.5，将z4=18带入，则i4=18/z3=1/4.5，z3=184.5=81.并由此推得z3=81/z2=1.5， z2=81/1.5=54.从而，得到切管机全部齿轮（包括蜗杆，蜗轮）的齿数为：z1=1，z2=50，z2=54，z3=81，z4=18.将以上数据填写到图2-3才中，就得到了图2-4。图2-4 传动系统图2.5进行总体结构设计，画出总体方案图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，操作方式，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。当按下电动机开关，动力经减速箱传给滚筒，使二滚筒通向旋转。滚筒背后装一单臂式支架，支架上装着一株活动螺杆套筒，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，直到切断钢管。切管机总体结构图上图2-5所示。此图除了采用机械制图国家标准中规定的符号画出外，一些箱体、机架都用单线条按其特征画出。再标上重要的关系尺寸、规格尺寸和总体的外形尺寸，用以表示主要零部件之间的相互关系、传动线路和工作原理，以及大致的外形轮廓、结构和大小。图2-5 总体方案图303.结构设计3.1初算各轴最小直径计算在计算的初始阶段，由于轴上弯曲应力的分布和轴的结构尚未知晓，只知道轴所传递的扭矩（或功率或转速），故一般按照转矩初算轴的直径。轴：若材料为45号钢，调质处理，根据公式：dA(N/n)1/3； （3-1）计算。因轴为悬臂轴，取A=14，可知轴的p1=1.44kw,n1=1175r/min,则： d14 (1.44/1175)1/31.5 （3-2）考虑键槽的削弱等因素，取标准直径为20mm；轴：若材料为45号钢，调质处理，取A=12，已知p2=1.03kw，n2=23.5r/min则： d12(1.03/23.5)1/34.2 （3-3）取标准直径为45mm；轴是转动心轴，现暂选材料为45号钢，调质处理，最小轴径为50mm，待后进行校验；轴：若材料为45号钢，调质处理，则：d12(0.89/70.5) 1/3 （3-4）取标准直径为30mm。将所得结果列成表3-1，供设计计算时应用。 表3-1 各轴最小直径数值 轴 号 最小直径（mm）204550 30 3.2.计算各主要传动件的结构尺寸（1）三角带轮已知选用Z型三角胶带，小带轮计算直径dd=100mm；查表可知：bd=11mm,ha=2.75mm,=6.0mm,e=150.3mm,f=10mm,0=340,b0=13.2mm;轮宽：B=（z-1）e+2f=(2-1)15+210=35mm; （3-5）外径：d顶大=d+2h顶=100+22.75=105.5mm; （3-6）孔径d等于电动机输出轴直径，查JO2型电动机表得d轴=22mm，而：d1=（1.82）d=39.644； （3-7）取d1=40.结构形式查得为实心轮;大三角带轮计算直径dd=125mm；ha，e，f，b0，B等的尺寸和小三角带轮一样；0=380，外径：da=dd+2ha=125+22.75=130.5mm； （3-8）孔径d等于和其相配合的轴径，查表得轴的d=20mm；结构形式查得为腹板式dd300且dd-d1=125-40=85100; （3-9）轮缘直径： D1=d1-2(H+)=132-2(11+6)=98mm; （3-10）轮毂直径：d1=(1.82)d=3640mm （3-11）取d=38mm； 轮毂宽度：L=(1.51.8)d=3036mm, （3-12）取L=34mm；辐板厚度查得为D=10mm;小齿轮腹板孔圆周定位尺寸：D0=(d缘+d毂)/2=(98+38)/2=68mm； （3-13）S10.5S=0.510=5mm，因此，孔直径：D孔=(d缘-d毂)/2-2S1=20mm。 （3-14）（2）蜗杆、蜗轮已知z1=1、z2=50，m=4，q=11可知：蜗杆分度圆直径：d1=qm=114=44mm; （3-15）蜗轮分度圆直径：d2=z2m=504=200mm; （3-16）蜗杆齿顶圆直径：d顶1=m(q+2)=4(11+2)=52mm; （3-17）蜗轮齿顶圆直径：d顶2=m(z2+2)=4(50+2)=208mm; （3-18）蜗杆齿根圆直径：D根1=m(q-2.4)=4(11-2.4)=34.6mm; （3-19）蜗轮齿根圆直径：D根2=m(z2-2.4)=4(50-2.4)=190.4mm； （3-20）蜗杆分度圆柱上螺旋升角：=arctg(z1/q) （3-21）当z1=1，q=11时，查得=5.19440；蜗杆切制螺纹部分的长度：L（11+0.06z2）m=(11+0.0650)4=56mm; （3-22）蜗轮外圆直径：d=d2+2m=208+24=216mm; （3-23）蜗轮宽度：B0.75d1=0.7542=31.5mm ； （3-24）、轴中心：a=0.5m(q+z2)=0.54（11+50）=122mm; （3-25）涡杆传动中心距： A=(d1+d2)2=(44+200)2=122mm （3-26）(3)齿轮1）已知轴上齿轮z2=54,m=4,则：分度圆直径：d2=mz2=454=216mm； （3-27）齿顶圆直径：d2=m(z2+2)=4(54+2)=224mm； （3-28）齿根圆直径：d2=m(z2-2.5)=4 (54-2.5)=206mm （3-29）对于齿宽的选择，由于此处齿轮制造精度较低，且是悬臂布置，故齿宽系数m宜选小值，现选m=10.所以齿宽：B=mm=104=40mm； （3-30）由于齿顶圆直径d2160，可采取辐板式结构的锻造齿轮。轮缘内径： d=d2-10m=224-104=184mm; （3-31）轮毂外径：d=1.6d2=1.645=72mm； （3-32）辐板厚度：C=0.3B=0.340=12mm； （3-33）辐板孔圆周定位尺寸：d0=0.5(d1+d2)=0.5（144+72）=108mm; （3-34）辐板孔直径：d=0.25(d1-d2)=0.25（144-72）=18mm。 （3-35）2）已结轴上的齿轮z3=81，m=4,则：分度圆直径：d3=mz3=481=324mm; （3-36）齿顶圆直径：d3=m(z3+2)=4(81+2)= 332mm （3-37）齿根圆直径：d3=m(z3-2.5)=4(81-2.5)=314mm； （3-38）齿宽B=40mm；由于齿顶圆直径d3160，故采用辐板式结构锻造齿轮；轮缘内径:d=d3-10m=332-40=292mm (3-39)轮毂外径:d=1.6d3=165=80mm； (3-40)辐板厚度:C=0.3B=0.386.4=25.92mm取C=26mm; (3-41)辐板孔圆周定位尺寸：d0=0.5(d1+d2)=0.5（292+80）=186mm; (3-42)辐板孔直径：d=0.25(d1-d2)=0.25（292-80）=53mm; (3-43)、轴的中心距：a=0.5m(z2+z3)=0.5(54+81)=270mm (3-44)3）已知轴上的齿轮z4=18，m=4，则：分度圆直径:d4=mz4=184=72mm (3-45)齿顶圆直径:d4=m(z4+2)=4(18+2)=80mm (3-46)齿根圆直径:d4=m(z4-2.5)=4(18-2.5)=62mm (3-47)由于d4160mm，故采用实心式结构齿轮。、轴的中心距：a=0.5m(z3+z4)=0.54(81+18)=198mm. (3-48)3.3绘制部件的装配草图已知各部件主要传动件的基本参数和总体结构图。（1） 选择视图为了看图方便，主视图的选择尽可能与总体图一致 。视图的数量应以清楚表达主要零件之间的相互关系、装配连接关系为原则，这里宜选主、左视图。（2） 画图的比例为了能够清楚看图，一般宜选M1:1.此图由于尺寸较大,应缩小比例。(3) 定出各轴中心线的位置(4) 确定轴上零件的位置和箱体的外廓(5) 画出装配图图3-1 装配草图根据表3-1计算各零件的相互位置尺寸和箱体轮廓尺寸并画出装配图如图3-1。对表中待定的数据，可先估计画出。并暂定箱壳外形尺寸为： 长=216+212+210=260mm (3-49) 宽度估计为220mm式中：d为涡轮外圆直径，毫米。表3-1 减速箱各零件间相互位置尺寸代号名称推荐尺寸说明举例：减速箱B1齿轮宽度由结构设计决定B1=40B带轮宽度由结构设计决定B=35b轴承宽度根据轴颈直径，按中或窄系列决定待定，如蜗杆轴的轴承，暂定为6205，则b=15箱壳壁厚a为涡轮传动中心距取=10旋转零件顶圆至箱壳内壁距离=1.2=121涡轮尺顶圆至轴承座边缘的径向距离1=10121取=12L1蜗杆中心至 轴承中心距离L1=0.8a，a为蜗杆传动中心距已知a=122故L1=97.6L2轴的支承间跨距由结构设计决定L3箱外旋转零件的中面至支承点的距离L3=0.5b+L5+L6+0.5b1L3=15/2+25+20+35/2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取L4=5L5轴承端面至端盖螺钉头顶面的距离待定暂且取L5=25L6箱外旋转零件端面至端盖螺钉顶面的距离L6=1520取L6=20 高=64+270+0.5d+ =64+270+108+12+8=464 (6)轴的装配工艺设计要确定箱体结构，进一步画出装配图，还必须进行各轴装配工艺的结构设计。进行轴的装配工艺结构设计，除要选择好轴承以外，还应该考虑轴上零件的结构尺寸。应确保各零件定位准确可靠，装配调整方便和良好的工艺性。为此，轴多做成两端小，中间大的梯形形状。现以轴为例，由表可知最小直径为20毫米。由于蜗杆的齿根圆直径为34.6毫米，从结构上考虑只能和轴做成一体，叫蜗杆轴。1）初定轴承跨距、设计轴承组合的结构形式。由经验公式确定L1=0.8a，已知蜗杆传动中心距a=122mm,则L1=0.8*122=97.6mm，从而得到轴承的跨距为195.2mm（一般约等于涡轮分度圆直径）。由于蜗杆传动同时承受径向和轴向力、且此处的轴承跨距不大，通常采用单列向心推力球轴承6000型。对于轴承的尺寸选择，应首先根据轴颈直径选择轴承的内径，其次考虑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，一般的考虑是当蜗杆较短、传动功率小（小于5kw）、和中转速时（小于1000r/min），像此处的蜗杆轴，可以采用正排列的向心推力球轴承。因轴的直径为25毫米，故选两个6205型和两端固定支座的结构型式，其中的垫片起着调整轴承间隙的作用。2)轴向零件的固定。如图所示，轴端三角带轮的周向固定是采用普通平键和过渡配合20(H8/k7)普通平键联接可查阅标准，根据轴的直径D=20mm选用“键632GB1096-79”。三角带轮的轴向固定是靠套筒和轴端挡圈。根据轴端直径D=20毫米选用“挡圈28GB892-76”,“螺栓M514GB30-76”,“销2n610GB119-76”、“垫圈5GB93-76”。由于蜗杆、涡轮使用的是机油润滑，而轴承用的是油脂，因此，采用了挡油环这种密封结构。为了轴向固定更可靠，凡是与旋转零件（如带轮、齿轮、涡轮、轴承等）配合的轴头长度，一般都要求比旋转零件的轮毂宽度要短一些。轴的结构尺寸和支承间的跨距初步确定以后，必要时就可以求出支反力，画出弯扭联合图，验算轴上危险剖面的疲劳强度。同时有了支反力，也可以验算滚动轴承的寿命。3） 校核第轴的弯曲强度。已知：z2齿轮分度圆直径d2=216mm，z3齿轮分度圆直径d3=324mm，z4齿轮分度圆直径d4=54，、轴中心距a=270mm,、轴中心距a=198mm，两滚筒中心距a=108mm,由表查得轴扭矩M=4258.6kg/cm,轴转矩M=1229.30kg/cm。：画出受力分析图如下图3-2。由于运动是从齿轮z2经惰轮z3传给两个z4轮，在惰轮的圆周上就同时作用着P1、P2、P3三个切向力； 根据滚筒中心距和、轴中心距，可以计算出角。因为在直角三角形中sin=54198=0.2727，所以=15.8270； 根据扭矩M=Pd/2 P1=2M扭d2=24258.621.6=394.31kg (3-50) P2=P3=2M扭d4=21229.305.4=455.30kg (3-51)利用力的平移和平行四边形法则，求作用在轴上的合力。如图，用作图法可量的p4904kg，p=p1+p4=394+904=1298kg。 (3-52)图3-2 轴弯曲强度校核根据轴的受力情况可知，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，其最大弯距为:Mmax=PL3=12987=9086kg/cm (3-53)根据公式,当轴的材料选用45号钢时，查表可得转动的心轴B=0.26，则： dBM1/3=0.2690861/3=0.2620.875.43cm (3-54)现在设计轴颈的直径为55mm，合适。轴的各段直径和长度的计算方法如表3-2:（7） 完成部件装配图 表3-2轴的各段直径和长度 代号名称推荐尺寸说明举例：切管机蜗杆d1轴的最小直径根据扭矩或弯矩强度条件初步算出若此段有键槽，应将直径增加5%（1个键槽）10%（两个键槽）d1=13取为20毫米d2安装密封处的直径 d2d1+2rr:倒圆半径用凸肩定位时，按此式计算d2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 d3d2 d3d1无套筒的；用套筒的，d3必须符合轴承标准由于采用6205型轴承，d3=25毫米d4装在两滚动轴承之间齿轮（蜗杆）处的直径d4d3+2rr:倒圆半径 如轴 55(H7/r7)d5一般轴肩和轴环的直径d5d4+2aa:轴肩或轴环高度，a=(0.070.1)d4如轴，d4=55mm，a=3.855.5mm,取为5mm,则d5=65毫米因此处d4相当于d3=25，则d5=30毫米d6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L7=(1.21.6)dd:轴头直径一般要求L7要比旋转零件轮毂宽度要短一些L8轴环长度L8=1.4a或L8(0.10.15d)如轴L81.55=7mm3.4绘制设计装配图绘制设计装配图是在已经绘制草图的基础上，按照尺寸、比例，精确的绘制。除了具有一般装配图的内容以外，还要求对装配体中主要零件的结构形状表达清楚,详见装配图。3.5绘制零件工作图零件工作图是制造零件时使用的图纸。机械中有两类零件：一类是需要自行设计制作的，叫基本件；另一类是国家已经标准系列化的，如螺栓、螺母、垫圈、销、键、轴承等叫标准件。这些可以外购，不需要另外画。而基本件则必须根据设计装配图全部拆画出来，并在画图中，对零件的细部结构（如倒角、圆角、退刀槽等）进行设计。除了标注全部尺寸以外，还要选择好零件的材料、制定技术要求，详见零件工作图。4结论本次毕业设计根据任务书所给条件先确定了工艺方案、选择出了合适的电动机型号、传动比、传动方案、计算出了各轴的转速、功率和转矩。再由切管机的工作情况选取合适的工作情况系数进而得出选择A型三角胶带，选取合适的大、小带轮直径计算中心距、胶带数。根据齿轮材料选择齿轮模数；根据传动比确定齿数；然后画出总体方案图。按转矩初算轴的直径,以及计算各传动件的结构尺寸。最后根据数据绘制部件的装配草图；绘制设计装配图；拆画零件工作图；编写论文。在本次毕业设计中，对于选取工作情况系数处出现了小小的问题。根据任务书切管机每天工作10小时、载荷变动小、轻载启动，由参考文献机械设计表8-8可知应该选取每天工作小时数（1016）处KA=1.2，之后可以算的应该选取Z型，不过这样求的带数有5根。由于切管机的设