基于三维的塑料管电动卧式切管机结构设计（CAD 三维设计）
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0毕 业 设 计 说 明 书塑料管电动卧式切管机设计专 业学生姓名班 级学 号指导教师完成日期1基于三维的塑料管电动卧式切管机结构设计摘 要：pvc 塑料管是生产建设中必不可少的材料，它可方便的满足排水，电线安装等的工作场合，其价廉物美的特性深受人们的喜爱。为了提高加工效率，需要设计出一台自动切管机。要求它能实现自动送进管料，切割管料并自动落料的功能。按照任务书的要求，本次设计的切管机能够切割 20mm110mm 的管件。为了完成这个目的，本次设计需要明确管件的切割方式，送料部分的传动结构并设计出整体机架的尺寸结构。设计过程包含有确定工艺方案，设计切削部分的零件结构以及送料部分的设计计算。确定各个零件的尺寸后，根据要求绘出三维建模，然后生成图纸并修改标注。本次设计的切管机结构简单，成本低廉，可以有效的降低工人的工作量，提高工作效率。关键词：切管机；塑料管；管旋式2The design based on three-dimensional for electric Plastic pipes horizontal cutting machineAbstract: Plastic pipe is essential for the production of construction materials，It can easily meet drainage、installation of cables and other workplace,the character for cheap and fine satisfied many features.In order to improve processing efficiency,We need to design an automatic pipe cutting machine.Requires it for automatic feeding material,Cut pipe material and have the function of blanking.In accordance with the requirements of the mission statement,the pipe cutting machine should capable of cutting 20mm 110mm pipe fittings.To accomplish this goal,this design requires cutting expressly fittings,feeding part of the transmission structure and designd the size of the whole structure frame.The design process to determine the process includes programs,the part of the structural design of the cutting portion and design the feeding part of calculations.After determining the size of the various parts,we deed to finish Three-dimensional modeling under request,Then generate drawings and modifies dimension.The design of this cutting machine will be easy and cheap,it can effectively reduce the workload of workers,Improve work efficiency.Key word:Pipe cutting machine;plastic pipe;Structural Design;Rotating tube3目录1 前言 .42 切管机总体设计 .52.1 确定工艺方案 .52.1.1 被加工零件特点 .52.1.2 工艺路线的确认 .52.2 车头部分结构设计 .62.2.1 滚筒及滚筒底座的结构设计 .62.2.2 切割电机及液压缸的选择 .72.2.3 刀片及刀片固定方式的选择 .82.2.4 悬臂的设计 .92.2.5 刀架底座的设计 .102.2.6 车头部分细节补充 .112.3 送料部分的设计 .122.3.1 送料电机的选择 .122.3.2 传动比的分配 .152.3.3 带传动的设计 .152.3.4 轴的计算 .192.3.5 链轮的设计计算 .202.3.6 辊子支撑架的设计计算 .222.3.7 送料部分的细节补充 .223 结论 .234 参考文献 .245 致谢 .256 附录 .264567891 前言PVC 塑料管是生产建设中供水、排气、电线安装等各种场景必不可少的材料，拥有者质量较轻、耐腐蚀、外表美观且易加工矫正的优点。多数情况下，工人手工切断管件就可以满足需求。但在大型施工建造时，完全依靠手工切割会造成大量劳力时间的浪费，因此一项专门的切管机械还是必要的。就切管机而言，目前市场上已经有多款多功能的切管机面世。随着机械行业的迅猛发展，为这份行业做出卓越贡献的数控技术越发深入的影响到各个方面，切管机也不外如此。通过应用数控技术，切管业能够达到很高的加工精度，很有效的加工效率。但就为普通切管作业而言，专门配备一台车床并开发配套的数控技术无疑有些大材小用。绝大多数厂家不会承担起这类设备，为此对现有的人工切管机进行改进，使其拥有一定的自动生产能力，即可满足大部分切管作业的要求。这次设计的课题为基于三维的塑料管电动卧式切管机结构设计。根据要求，定好工艺方案，设计计算传动结构，确定零件尺寸后，要先在 PRO/E 等三维软件中建立好模型，再导入到 CAD 等绘图软件中进行编绘。10塑料管卧式切管机是设计以专门切割塑料管件的机械。根据加工的要求，它需要完成各种直径的塑料管的切割，管料的送进，以及切割完成管件的收集等工作。为此，本次设计主要需要的工作是设计出车头部分的结构和送料部分的结构。要求设计出的切管机能做到成本低廉，且切割完成的管料能够符合精度要求。通过这次的设计方案造出的切管机，能有效减少工人的操作强度，提高工作效率。结构简单，成本低廉，可以维持足够的性价比。在本次设计中，切管机的部分参数是参考市面上切管机厂商的已有数据，在他们总结出的经验上根据国家规定完善了这份切管机的设计。因为个人的水平知识有限，在这份说明书中还有很多遗漏和不足，敬请指导老师批正。2 切管机总体设计2.1 确定工艺方案方案一：电机带动滚筒以进料，使用链锯条切割管料。链锯跳由摆臂等结构控制，进行上下循环的切削运动。优点是切割速度快，但机械结构复杂，链锯对工作环境有着一定的要求且切割精度无法保证。方案二：使用切刀下压方式切断管件。使用伺服电机等方式推进管件，进给需要的管料长度后压块下压固定住管件，切刀在液压缸推动后下压切断管件。优势在于结构简单，但下压的切割方式会对切割面产生较大影响，还需要对切割截面进行抛平、磨光等处理，不易于后续建设的操作。方案三：使用砂轮切割管件。同样使用伺服电机等方式进行送料，区别在于固定管件完好后，砂轮在摇臂作用下运动，摇臂上固定以电机，电机带动砂轮旋转进行切割。11在选用直径足够大的砂轮时，该方案可以同时进给复数的管料，砂轮对叠好的管料进行同一时间点的切割。结构简单，生产效率高。但砂轮成本高易磨损，对切割的管件会产生较多切屑，损耗也会较高。方案四：用圆盘刀片以下压的方式切割管料。管料可以放置于滚筒等承载物上随滚筒旋转，刀片下压进行切割。这样刀片能对管料整个一周都进行连续、均匀的切割。生产效率较高，机械结构也不太复杂，能满足大多数情况下的工作场景。缺点在于一次只能加工一根管料，且切割管料的总长不能过长。本次设计中选用方案四做为设计的对象。2.1.1 被加工零件特点被加工的塑料管件直径要求为 20mm-110mm，常用塑料管件为 pvc 材质。通过在网络上查找资料得知，pvc 管的耐热性能较好，可以在 100左右都能保持不变形，重量轻，耐压性良好。为了便于运输存储方便，管件总长都在 6M 左右，符合方案四的要求。2.1.2 工艺路线的确认根据方案四的说明，需要设计的内容包括负责切割的刀头部分和送料部分的设计，先进行设计的的是车头部分。车头部分的主要部件，包括刀架底座，放置滚筒的滚筒支撑座。刀架底座上连接一由轴固定的悬臂，悬臂一端固定连接有一双头轴电机，电机一端轴带动圆盘刀片切割管件，另一端固定有压管用滚筒。刀盘下压切割管件时滚筒压紧管件以带动管件旋转，这样就可以保证管件受到连续均匀的切割。2.2 车头部分结构设计车头部分由支撑主体的刀架底座，滚筒及滚筒底座，放置刀片电机的悬臂以及各类零件组成。该部分的设计计算部分主要是由管件直径范围，圆盘刀片尺寸以及所定的机架尺寸来确定结构，以下最先开始设计的是滚筒的设计，后续零件都根据滚筒尺寸展开计算。2.2.1 滚筒及滚筒底座的结构设计需要切割的管件直径最小为 20mm，最大直径 110mm。查找 pvc 管的特点后得知该范围内管件壁厚最大为 3.2mm，因此圆盘刀片下切厚度定为 4mm 以保证有效的切割。滚筒材料选择工业上常见的灰铸铁，通常密度为 7.2g/cm。其直径定为100mm，滚筒主体长度定为 180mm，总长度为 232mm。两端为阶梯轴长度为10mm，轴承段长度为 16mm。轴承选择 6006 深沟球轴承，查找机械设计课程设计后确定该轴段的直径为 30mm，轴肩处的直径定为 36mm。在切割直径较小的管件时，为防止圆盘刀片下切过度碰撞到滚筒，在刀片对应12位置设立有倒三角槽，深度定为 4mm。在有切割槽的情况下，可以有效的防止刀片碰触到滚筒，避免财产的损失和危险的产生。为管件能有效的在滚筒上旋转，对滚筒表面做滚花轮处理已加大摩擦防止打滑。查找部分资料后确定滚花轮 t=1.60.35。建立好的滚筒如下图 2-1 所示：查找机械设计手册后，与之配套的轴承选为 6006 深沟球轴承，内径d=30mm，外径 D=55mm，宽度 B=13mm。管件需要有效的支承。两滚筒直径为 100mm，在中心距定为 108mm 时，两滚筒间隙最大为 8mm，这样在直径最小为 20mm 的管件时也能做到有效的支撑管件。滚筒底座同样选择灰铸铁制造，上面布置有 2 对 4 个轴承底座以支撑滚筒轴承。为方便落料，底座可绕固定轴旋转。管件切割完成后，底座在液压缸作用下左端下沉，切割完成的管件即可由于重力自由落下，完成落料。落料完成后，液压缸恢复工作将底座支起，送料部分将管料送入，继续切割以完成循环。右端钻有轴孔 15 与刀架底座想连，另一端底部设有耳环与液压缸想连。同时为避免落料时底座绕轴旋转碰触到送料部分的结构，右端面锻造为半圆柱体。滚筒直径 100mm，中心距 108mm。考虑到轴承座的尺寸，底座宽度最小为：L=108252=158mm在宽度为 158mm 时满足功能要求，但为了美观宽度宽度加至 198mm。滚筒总长为 232mm，轴承座厚度为 20mm，故底座总长度定位 300mm。底座厚度 30mm 即可满足要求。滚筒底座简易图 2-2，耳环位置由后述机架底座决定。13轴承放置在轴承底座后需要加上与之配套的轴承盖来固定，上盖与底座以 M5型内六角圆柱头螺钉想连。如下示意图 2-3 所示：2.2.2 切割电机及液压缸的选择要求切割的管件为 pvc 塑料管，故刀片切割管件时不需要太大的切割力。查看市场上常见切管机技术参数后，切割电机功率定为 1010w，满载转速 910r/min。选用 MQJ2325 型双头轴电机，机座不带底角、端盖部分有凸缘。电机轴径 D=24mm，轴长度 E=50mm，使用 4 个 M6 螺钉与悬臂固定。滚筒部分液压缸选择 HSG 工程液压缸活塞杆端为耳环连接。耳环内劲孔=12mm，外径孔 =32mm，行程 L=255+Smm。该型号液压缸可提供 20100N 的推力和 14000N 的拉力。滚筒部分大概总重：滚筒质量： 滚筒底座质量： 1N 力量接近 200g，托起整体滚筒至少需要 1023.5N 的力，故液压缸完全可承担起滚筒底座和刀具下切时带来的压力。 g8952.71360M10263016g9.1372M42608214悬臂部分液压缸耳环内径孔 =16mm，外径孔 =40mm，行程 L=255+Smm。2.2.3 刀片及刀片固定方式的选择查看市场后，圆盘刀片材料选择 9CrSi。选用这种材料的切刀，切割出的断面光滑平整，同时切断管件时产生摩擦力较小，切割造成的热量较少，不会影响管件的热变形。圆盘刀片直径 =130mm，电机轴直径 =24mm，故刀片内径定位 30mm。刃口角度定为 。刀盘表面布有钻好的螺孔，以便与轴套固定。45刀片以螺钉固定在轴套上，通过轴套与电机主轴连接固定。电机主轴 =24mm，选用 GY3J 型联轴器改装而成的轴套。内径孔 =24mm，外径孔 =69mm，由 3 个 M6螺钉固定圆盘刀片，螺钉辅助圆直径 =54mm。刀片与轴套固定后的示意图 2-4：2.2.4 悬臂的设计圆盘刀片和电机固定在悬臂一端，悬臂另一端与液压缸想连。中部由轴与支撑柱相连接形成杠杆。杠杆尺寸可由电机尺寸，刀架尺寸来确定，支撑轴轴心高度定为 200mm，轴心至两滚筒中心水平距离为 150+3+99=252mm。刀盘中心点到杠杆支点的长度 ：1L取整为 270mm。1L电机固定螺钉的位置直径 =67mm，螺钉型号为 M6。故右端圆盘直径定为75mm，中间留有 30 孔以让电机轴通过。宽度定为 60mm。左端与液压缸耳环(厚度为 16mm)相连，故悬臂厚度定为40mm。杠杆中心点到左端耳环中心点的距离定为 90mm。m56.27054-06-221 15为了减小悬臂与支撑座之间的摩擦，在中间轴处设置凸缘以减小受力面积。凸缘定为圆柱形，直径 =60，两端对称布置，凸缘处总厚度为 60mm。液压缸耳环内径 =16mm，支点处轴孔定为 15mm，液压缸轴和支点轴都用 M14螺栓和螺钉连接。考虑到如何确定刀片下切多少的问题，在悬臂刀盘处设置有压力传感器。压力传感器碰触到管壁时液压缸即停止进给，具体细节在后文可见。初定的悬臂示意图如下 2-5 所示：2.2.5 刀架底座的设计滚筒底座的宽度为 300mm，基座定为 300300mm 的立方体。厚度与滚筒底座厚度保持一致为 30mm。底部支撑结构选用空心立方体的方式，靠近滚筒的部分空出，便于保持平衡。支撑壁厚 50mm，为方便工人操作，高度定为 550mm。悬臂支撑座间距 60mm，为保证刀片正对滚筒上的凹槽，需要计算两支撑座中间面相对于工作台的位置。悬臂中间面至机架右端面的位置 D：机架与滚筒底座的连接通过一根轴来实现。这根轴使用 45 钢为材料与刀架底座焊接在一起，焊接部位还留有厚度为 3mm 的垫片以减小滚筒底座和刀架间的摩擦m109-50116力。刀架底座的示意图如 2-6 所示，详细尺寸见图纸。2.2.6 车头部分细节补充细节一：如何控制送料时管件进给量设置一个与标尺相连的限位挡板，标尺通过一凸缘上的轴孔固定在刀架机座上。工作时，送料部分滚筒旋转带动管件。管件进给碰触到限位挡板时送料部分停止进给从而达到控制进给量的目的。细节二：如何有效的保持管料在滚筒上的旋转前文选择的切割电机为双头轴电机，一段负责与刀片固定完成切割，另一端就是为了完善这个问题。在这空闲的一端通过轴套与一滚筒想连。轴套使用和刀片部分一样的连轴套即可，滚筒表面缠有防滑布进一步加大滚筒与管件的摩擦。为了使滚筒和管料间产生有效的摩擦，缠有布料后的滚筒最低点比刀片最低点略高，比下文的传感器最低点略低。其直径定为 126mm，滚筒高度定为 50mm。17细节三：如何控制切割时刀片下压量在悬臂一侧设置圆柱体凹槽，凹槽里放置有小轴形状的压力传感器，该传感器由一弹簧来维持位置，碰触到管壁时液压缸停止工作。传感器最低点应比刀片最低点高上 3-4mm。完善后的悬臂部分如下：2.3 送料部分的设计根据车头的结构，送料部分同一时间只需要进给一根管件。选择辊子输送机的形式来进给管件。辊子输送机是由包含电机在内的动力部分，支承电机、辊子的整体机架，传送管料的辊子以及各类零件组成。为了维持管件的送进，辊子通过链传动构成一组运动幅，电机通过带传动传动为辊子轴提供动力，使得辊子能够旋转送料。为此，需要设计计算的部分包括：运动设及计算、轴的设计和计算、链传动的设计和计算。根据车头部分的设计计算，已知的数据尺寸有：切割直径为 =20mm 的管件时，管件最低点为辊子表面最高点的高度。管料放置于滚筒上时最低高度 :1H18预计在辊子中间留有凹槽，便于固定住管件的相对位置。查阅辊子输送机设计手册得知，辊子外径 D 的选择范围有：25mm，38mm，50mm，60mm 等，这本次设计中选择 60mm 的外径。辊子间距 P 的选择范围有 50mm，75mm，100mm 等。车头部分滚动底座的宽度为198mm，故支架内辊子长度定为 200mm。PVC 一般长度为 6m，除去放置在车头部分切削的管件，需要支承在输送机上的管件至多有 5m 左右，故输送机应设置有 3 到 4m 长。在本次设计中输送带总长度初步确定为 3m，使用 3 个辊子完成输送。2.3.1 送料电机的选择查看辊子输送机设计手册得知，辊子输送机的输送范围为 0.052m/s,初定方案为 0.2m/s。一般常见的步进电机转速都在 900r/min 以上，如果要让它提供低转速的动力时就需要附加设计一减速箱体，这对工作量和成本来说十分不利。辊子转速较低，为满足转速低这一特点，送料部分选择变频电机作为动力源。变频电机在其调速范围内可以以任意速度运行，因此可以用较低的转速一直运转。辊子与辊子间采用链传动，链条产生的牵引力 ：Pn其中，f 为管件对辊子的摩擦系数；W 为辊子的重力；Q 为辊子链传动损耗系数；为辊子直径；Dr为链轮的节圆直径，暂定为 168mm；s查找资料后得到下表 2-1：与滚筒相接触的物品类型滚筒上承担的负载单位：N 金属表面 木板 硬纸板0110 0.04 0.045 0.05110440 0.032 0.040 0.05441900 0.027 0.032 0.042900 0.02 0.025 0.05表 2-1：不同表面在滚筒上时不同负载的摩擦系数 fm15.6H10-540302DPsrnfWQ19查找 pvc 塑料管材理论重量表得知，pvc 管密度为 1.41.8g ，可计算得出3cm6m 长的 pvc 管重量范围是 3.76kg12.19kg。1N 的力量接近 200g，塑料管的光滑的在金属和木板之间。因此塑料管在辊子上的摩擦系数 f=0.0425。辊子的重力 W：其中，Rd 是主动辊子的重量；Ri 是从动辊子的重量；A 为滚子的数量；Wr 为承担管子的重量；W101.64N查看辊子输送机手册得知：在该出 i=f=0.0425，n 为辊子数 3。则 Q=0.175综上，Pn=0.27KN电机的功率 N：其中，K 为电极系数，取 1.2 即可；V 为链传动速度，即为 0.2m/s；为传动总效率，取 0.64；N0.8KW电动机的额定功率 至少为：j综上所述，电机功率选择 1.5KW 的电机。辊子表面线速度为 0.2m/s,辊子直径为 60mm。故辊子转速 n 为：57.09r/minn辊子与辊子间为链传动，为保持平稳有效的送料，与辊子轴想连的链轮选择相同的尺寸，故其传动比 1。电机与辊子通过带传动连接，查看机械设计课程设计得知，普通 V 带传送的传动比小于 7。在这里带传动的传动比 i 定为 3.170。故电机的转速 N 最小为：N = 3.17057.09 =180.98r/min1.5KW 变频电机的部分参数如下表 2-2 所示：Rerid1A10KPnVi1-iQnKW25.164.08Nj 20输出转速r/min输出扭矩N/m传动比 i 使用系数 f73 188 19.31 1.0178 174 18.05 1.0890 150 15.60 1.25106 127 13.25 1.40118 114 11.83 1.51138 97 10.11 1.64148 91 9.47 1.72176 77 7.97 1.91210 64 6.67 2.1表 2-2输出转速为 210r/min 的变频电机，额定电流为 3.7A。需要搭配适应的变频器，查看变频器型号后选择 ATS48 系列软启动器。具体参数如下表 2-3 所示：使用范围： 通用 品牌： 施耐德系列代号： ATS48 具体型号： ATS48D17Q额定电压： 230V 搭配电机功率： 1.5KW控制方式： 开环 调解方式： PWM 控制电源型号： 三相电外壳： 塑料制壳额定电流： 3.7A表 2-32.3.2 传动比的分配送料部分的传动包含有带传动以及链传动，可确定总传动比 i 为：三根辊子采用相同尺寸的链轮，故链轮的传动比为 1，传动比可以全部分配到带传动上，3.68 的传动比依旧符合带传动的设计要求。2.3.3 带传动的设计68.309.5721inwm21一、确定额定功率已知电机额定功率为 1.5KW，带传动效率 ，带传动的工作系数95.01。1.KA则带传动的额定功率：二、确定带轮直径查看机械设计带传动设计中图 6-13 得知，在 P=1.57KW，电机转速为210r/min 时小带轮基准直径：大带轮基准直径：查看机械设计带传动设计部分表 6-5，大带轮基准直径定为 450mm，此时带传动的传动比：与通过传动发生损耗过后的传送比基本符合。三、计算带轮线速度V 带线速度： 符合 V 带传动的安全要求。四、计算带轮中心距和带基准长度两带轮中心距的计算，根据机械设计得知：辊子中心距地面约有 620mm，初步确定中心距 a=450mm。V 带的基准长度：KW7.95.0.1Pcam125dmi4608.3126.3125401dismvnm/37.1062514.3061dad210217.022p089.0k查看机械设计中表 6-3，选择带的基准长度为 2000mm。 则两带轮的实际中心距 a： 五、验算带轮上的包角 大概数据计算完成后，需要对带轮进行验算。在这里对主动轮上的包角进行验算： 确定主动轮上包角合适，该带传动合理。六、确定 V 带的根数 Z已知小带轮转速为 210r/min，直径为 125mm，传动比 i=3.68。查看机械设计表 6-8 得知，单根 V 带缩能传递的功率 =0.39KW；在传动比不为 1 时单根 V 带的功率增量 。前文已经得到了主动轮上的包3.P角，则查阅表 6-7 后包角系 数由表 6-10 可得，V 带长度系数。03.KL于是，V 带根数 Z：取根数 Z 为 4 根。7、带轮上的预紧力8、带轮轴上的压轴力m43.1864202210 adLdd 285.19243.8645020 ooo 120.45.7-18012 ad08. 03.189.039570 KLcaNqvvZFPac15.3.20223综上的计算过程，列出表格如下：名称 结论 名称 结论 名称 结论型号 A 型 V 带 传动比 3.68 带轮根数 4基准长度 2000mm 预紧力 355.15N带轮的基准直径d1=125mmd2=450mm中心距 519.285 压轴力 2702.14N9、带轮的具体结构在机械设计课程设计表 12-1 中，可确定 V 带轮的结构和尺寸。带轮整体采用实心式带轮辐，电机的主轴直径为 24mm。在槽数为 4 的情况下，得知小带轮的基准直径为 11mm，大带轮的基准直径为 17mm。辊子上的轴径定为30mm。轮毂：圆整为 44mm 和 54mm；轮厚：基准直径：轮缘厚度：NFp14.27072sin15.32sinZomd2.438.10mL48201da125526m402amfeZB52813124带轮的示意图如下：252.3.4 轴的计算送料机上的辊子按照轴的方法计算，目前已经确定的参数如下：辊子转速为 57.09r/min,输送到主动轴上的功率为 1.47KW，随后到从动轴上的功率为 1.43KW。一、材料的选择辊子需要支撑塑料管的进给，而塑料管表面较为光滑。故辊子的材料选择常见的灰铸铁以保持一定的摩擦。二、辊子的最小直径计算辊子的直径已经有了选择范围，目前定为 60mm。但为了确保校核安全，现计算轴的最小直径。轴的最小直径计算公式：该轴上预计有两个键槽，直径还需要要增大 10%。经计算，主动轴最小直径为 35.44mm，带入两个键槽后直径最小为 39.37mm。目前辊子的直径完全符合要求。三、辊子轴的结构设计三根辊子总体结构大致相同，但主动轴是和大带轮连接的轴，一端与大带轮想连，另一端需要与后文叙述的链轮相连。故主动轴的结构与从动轴有差别。主动轴各段轴径的确定：最小直径 d1 为 30mm，最外端与带轮，链轮相连接的轴段。与滚动轴承连接的直径也选为这段。为方便整个切管机的整备维修，轴承与车头部分选用相同的类型，即 6006 深沟球轴承，dDB=305513mm。d2 直径定为 40mm，该段是轴承与辊子主体间的部分，可以固定住辊子在支架上的位置结构。d3 为辊子主体，负责承担管件。直径确定为 60mm，最中间留有凹槽便于放置管件。d2 和 d3 部分总体长度为 200mm。带轮轮毂厚度 L 为 44mm，带轮轮缘厚度为 52mm。故 L1 长度至少为：故 L1 定为 85mm；L2，L4 的轴肩定为 10mm；L3 主体部分，长度为 180mm；L5 部分连接链轮，链轮厚度需要后文确定，先暂时保留； nPCd3s61321slL13526二轴与三轴皆为从动轮，除去没有和带轮想连的部分轴外，与主动轴保持一致。除去大带轮部分的轴段长度定为 25mm。2.3.5 链轮的设计计算 一、确定链轮齿数目前已知的参数有，辊子角速度速即为链轮的角速度相同。链速较低，故链轮齿数定为 17，且三个辊子上的链轮为同一型号。二、确定计算功率实际情况下链传动的工作情况与理论不同，其计算功率：P0 为额定功率，P0=1.50.98 0.960.97=1.36KW；Ka 为工作系数，查看机械设计表 7-3 选择 Ka 值为 1.3；Kz 为链轮齿数系数，取 1.5；Kp 为多排练数系数，这里为单排链，取 1；故 Pc=1.768KW3、确定链节距 P小链轮转速为 57.09r/min,Pc 值为 1.768。在机械设计图 7-15 中，可确定A 系列滚子链的传动功率曲线。在本次设计中我选择 12A 型号的链条，该型号链条的节距为 19.05mm。4、确定链轮的中心距链轮的中心距即为辊子间的中心距，为保证链传动的滚定性，中心距一般选择30 到 50 倍的链节距。这里中心距暂定为 600mm。五、计算链的节数链节数的计算公式 Lp：圆整为 80 节。根据圆整后的链节数，可计算出实际中心距的大小P0ckKpzA9.72211 appaZZLpmap ZLp25.614 2821121 27六、计算链数并确定润滑方式链速：由机械设计图 7-18 推荐的润滑方式得知，本次设计中链速较低，采用人工定期润滑的方式即可满足要求。七、计算轴压力轴压力 FQ：取八、链轮的主要尺寸选用 12A 型链条，已知数据有节距 19.05mm、排距 22.78mm、滚子外径11.91mm。链轮主要尺寸计算方式为：分度圆直径： 齿顶圆直径：取平均数 da=112.29mm齿根圆直径： 尺侧凸缘直径： smpvZn/308.1065.97.5106FQ 3.12NvP584.108.60FQ4.592.1mzpd67.103sin5.9180siopda 57.125.mxmZa 02.96.1inmdf 76.91g2.8028齿宽： br = 12mm链轮确定后，前文未能定下的轴长度也可确定，链轮部分轴长度定为 60mm。2.3.6 辊子支撑架的设计计算辊子轴通过轴承固定在支撑架设置好的轴承座内，支撑架由厚度 30mm，高度40mm 的钢条焊接组成。两条长钢条做为支撑轴承，另有两段短钢条做为连接固定这两根长钢条的桥梁。支撑座由灰铸铁为原材料，在辊子带轮一侧的支撑柱上留有安装变频电机的基座。目前已知的数据有：三组辊子中心距为 614.25mm,辊子直径定为 60mm 且最高点距离地面 656.15mm。可计算得出支撑柱的高度为 586.6mm 时，管件能对应到车头部分滚筒上。送料支架长度定为 2m，三根辊子对称布置在支撑架上。需要规划出的部分包含有轴承低座，轴承盖。轴承底座在生产是可直接在支撑架上留出，并放置有相应的螺纹孔以固定轴承盖。支撑柱除了要负责支承整个框架，在其中一根支撑柱上还要和变频电机相连。故在2.3.7 送料部分的细节补充细节一：两份主体的相对位置本次设计中，为便于运输安装，车头部分与送料部分是分开设计制造的。在切削过程中，为打成最有效率的切割，管件需要正对应两滚筒的中间面。即送料部分和车头部分的位置需要控制在一定的精度内。解决方案为在车头靠近送料刀位置设置一凸缘，计算过送料辊子机的尺寸宽度和中轴线位置，就可以通过简单的约束来确保送料的精准度。细节二：避免管料在辊子上不受控制的径向移动车头部分的切割方式使得一次只能进行一根管子的切割。而辊子上同一时间只放一根管子时这根管料的位置是不受限制的，这对切割作业十分的不利。因此在三根辊子的中部留有凹槽以放置管料。管件切割最小直径为 20mm，因此这份凹槽的宽度不能太大。确定其深度为23mm，宽度在 10mm 即可满足要求。细节三：细小零部件的选择查找机械设计以及机械设计课程设计，对螺钉、垫片、键等进行选择，具体选择在图纸中标注。293 结论到此为止，切管机的设计基本告一段落。在本次设计过程中，我主要的工作有以下几点：(1)、切管机总体方案的对比和选择；(2)、切割部分的设计，包含有电机的选择，刀片及悬臂的设计等；(3)、切割部分机架的设计，包含有刀架底座，滚筒底座等；(4)、送料部分的设计，主要为电机的选择，带传动及链传动的设计计算；(5)、支撑架的设计；(6)、使用 PRO/e 软件进行三维建模，随后生成工程图导入到 CAD 软件中进行修改。这次毕业设计使得我对大学中学习的大部分课程进行了一次有效的梳理总结，机械原理、机械设计、工程图学、理论力学等等课程的回顾，让我得以有效的把所学知识串联了起来。在寻找图书馆的书籍资料，搜集网络上的各种资源的过程中，我更是理解到学习不是一个死板的艺术，充分运用起前人的经验成就可以节省自身大量的时间和精力。这次的课程设计，让我积累了一定的实际经验，但更多的是暴露出自身所不足的问题。工作原理上的想当然，对过往知识的遗漏疏忽等等，都需要我自己去巩固加强，为以后的生活工作提供有效坚实的基础。304 参考文献1 朱龙英，李贵三机械设计M.北京：高等教育出版社，2012.62 周海机械设计课程设计M.西安：电子科技大学出版社,2011.83 陈宏钧实用金属切削手册M.北京:机械工业出版社,2005.44 阮忠唐联轴器、离合器设计与选用指南M.北京:化学工业出版社,20055 曾幼宗钢管技术EB/OL,2006(5):62-626 刘光第辊子输送机的设计与计算M.机械部第五设计研究所7 丁月阳 辊子输送机标准介绍D.上海市机电设计研究所8 张黎华新编机械设计手册M.人民邮电出版社，2008.239-6019 杜慧滨，于冬组合机床与自动化加工技术J轻工科技.2004(12):42-4410 周四新Pro/ENGINEER Wildfire 综合培训教程M.北京:机械工业出版社,200411 刘庆国计算机绘图M.北京:高等教育出版社,200412 Steven R.SchmidManufacturing Engineering and TechnologyMachiningD机械工业出版社. 2004：256-280315 致谢这次的课程设计是在宋树权老师的指导下完成的。从课题的选择，工作原理的掌握，具体结构的构思设计，宋老师都给与了我足够的帮助。因为自己知识水平的不足，我在设计过程中屡屡遇到阻碍和困难，辛苦设计出的作品经常有着自己看不出的遗漏和缺陷。在宋老师的帮助下，我才得以磕磕碰碰的完成切管机的整体设计，在此，我要对所有帮助过我的老师同学们表示深深的感谢。这次的课程设计，是我在大学生活中少有的全身心投入的事业。全心全力的去完成一件作品，是真正的学习和成长的过程。我本身一直有着拖延和懒散的恶习，为此也吃了不少苦头，但一直难以纠正。通过这次的设计后，我想我找到了必须改变这份懒散的决心。未来的社会生活工作只会比这更加严格，为了自己的未来，我还需要更多的学习，希望这次的课程设计能够一直激励着我。326 附录图名 图号 图幅 张数 1 总体装配图 YCJC-00-00 A0 12 切管机切削部分 YCJC-00-01 A1 13 输送机送料部分 YCJC-00-02 A1 14 车头机架 YCJC-00-03 A2 15 悬臂 YCJC-00-04 A3 16 圆盘刀片 YCJC-00-05 A4 17 滚筒 YCJC-00-06 A4 18 辊子轴 YCJC-00-07 A4 19 链轮 YCJC-00-08 A4 110 大带轮 YCJC-00-09 A4 111 切管机总体三维图 YCJC-00-10 A3 1 毕 业 设 计 说 明 书塑料管电动卧式切管机设计专 业学生姓名班 级学 号指导教师完成日期11基于三维的塑料管电动卧式切管机结构设计摘 要：pvc 塑料管是生产建设中必不可少的材料，它可方便的满足排水，电线安装等的工作场合，其价廉物美的特性深受人们的喜爱。为了提高加工效率，需要设计出一台自动切管机。要求它能实现自动送进管料，切割管料并自动落料的功能。按照任务书的要求，本次设计的切管机能够切割 20mm110mm 的管件。为了完成这个目的，本次设计需要明确管件的切割方式，送料部分的传动结构并设计出整体机架的尺寸结构。设计过程包含有确定工艺方案，设计切削部分的零件结构以及送料部分的设计计算。确定各个零件的尺寸后，根据要求绘出三维建模，然后生成图纸并修改标注。本次设计的切管机结构简单，成本低廉，可以有效的降低工人的工作量，提高工作效率。关键词：切管机；塑料管；管旋式2The design based on three-dimensional for electric Plastic pipes hori
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