金属切管机的设计毕业论文

I 2009 届毕业设计（论文） （金属切管机的设计） 专业名称 ： 班 级 ： 学 号 ： 作 者 : 指导教师 : 二零零九年六月 属切管机的设计 业设计（论文）题目：金属切管机的设计 、 毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等） 设计一用于切割 3/8 英寸 寸的金属管的机械设备。 工作要求：运动和动力由电机经皮带传动、蜗轮减速器、开式齿轮传动传到一对滚子，从而带动金属管的旋转，实现切割时的主运动，与此同时，操纵手轮，通过螺旋传动，将圆盘刀片向下进给移动，并在不断增加刀片对金属管的压力过程中，实现金属管的切割工作。 主要参数：滚子的转速为 70r/机额定功率约为 满载转速约为 1400 r/ 、 完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等） 1、毕业论文 1 份 2、总装配图 1 份 3、主要零部件图 若干份 4、外文资料 1 份 三、 完成日期及进度 自 2009 年 3 月 16 日起至 2009 年 6 月 14 日止 进度安排： 明确设计任务，调研、搜集资料； 工艺方案设计（工艺方案原理图）； 传动装置的设计（传动示意图，总体方案图）； 结构设计（装配图，零件图）； 编写论文，准备答辩； 毕业答辩。 四、同组设计者（若无则留空）： V 五、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等） : 1、申永胜主编机械原理教程第 1 版北京：清华大学出版社， 1999 2、邱宣怀主编机械设计第 4 版北京：高等教育出版社， 1995 3、黄纯颖主编机械创新设计北京：高等教育出版社， 2000 4、何珍秀主编机械系 统设计哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 2001 5、徐灏主编 机械设计手册北京：机械工业出版社， 2001 6、孟宪源主编现代机构手册北京：机械工业出版社， 1994 系 (教研室 )主任： （签章） 年 月 日 学院主管领导： （签章） 年 月 日 要 金属 切管机 是一种 主要用于车辆，工业或建材生产中的下料工作 的机器 。工作对象主要为各种型号各种材料的管材。 此次的 设计主 要是针对车辆用金属管材进行加工的切管机，完成的工作主要是切管机中滚子，机体和减速箱部分的设计。包括传动装置的设计和计算，其中有电动机的选择，传动方案的拟订，各轴的转速，功率和转矩的计算。总体结构的设计，其中有各轴尺寸的设计，各主要传动件的结构尺寸的设计。并且针对以上的设计计算进行了详细的校核。最后通过得到的数据，绘制了总体装配图，减速机和滚子部分的装配图。然后又针对各主要基本件，绘制了多张零件图 。 此次 设计所完成的产品主要用于车用通风，通水管。本产品在生产中应用可以提高产品质量和经济效益，降低劳动强 度。 关键词： 切管机 结构设计 方案 设计计算 is be in of of to be is of of of It of of of of do It of of we do is to of be at of be at of of of 录 第一章 前言 . 1 第二章 切管机传动装置的设计计算 . 2 动机的选择 . 3 动机功率的选择 . 3 动机转速的选择 . 3 动机类型的选择 . 3 动方案的拟定 . 3 算各轴的转速、功率和转矩 . 4 行传动机构的设计与计算 . 5 传动的设计与计算 . 5 杆蜗轮传动的设计与计算 . 8 轮传动的设计与计算 . 10 第三章 结构计算 . 18 传动轴尺寸的计算与校核 . 18 杆轴的尺寸计算与校核 . 18 轮轴的尺寸计算 与校核 . 19 轮轴的尺寸计算与校核 . 21 第四章 绘制设计装配图 与零件图 . 25 第 五章 结论 . 26 第六章 致谢 . 27 参考文献 . 28 1 第一章 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 4/8 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。 切管机的主要参数为，滚珠转速 70r/盘刀片的直径为 80工管件的直径范围为 3/8 英寸，电动机的额定功率为 瓦，满载转速 1400r/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。因 水平有限，论文中不免有疏忽与错误的地方，敬请批阅老师指正。 2 第二章 切管机传动装置的设计计算 传动装置的设计与动力的选择有关，在动力选择好之后就可以拟定传动方案，进行运动学的计算。 工艺方案原理图如下： 方案说明： 用碾 压的方法切断金属管，需要金属旋转的切削运动和圆盘刀片向下的进给运动。这种方法是连续切削的。生产效率高，机器的结构不太复杂。但是这种传动方案的一大缺点是，在切削时的挤压过程中，管子的内径会缩小。一般用于对管子要求不高的场合。 3 动机的选择 动机功率的选择 电动机工作环境为连续工作，变化很少，并且 载荷 稳定的场合。一般 此处： 经给出 所以： 电动机转速的选择 此处电动机的转速已经给出 n 1400r/ 电动机类型的选 择 经查表，得同一功率的三相异步电动机有以下三种型号、转速的选择： 2840r/90 1400r/100 940r/据要求，最终选定三相异步电动机的型号是： 动方案的拟定 总的传动比的确定： 207014 00 滚总 综合考虑各方面要求，确定传动方案如下： 初定传动比： 212i 5023i i 45 i 4 传动方案示意图如下： 算各轴的转速、功率和转矩 已知电动机的数据如下： 400 0 滚 查表可知各级传动效率如下： （ 1）计算各轴转速如下： m 0021400121 m 4502140023122312 m i n/4003423123423 5 m i n/ 4 00453423124534 （ 2）各轴功率计算如下： m 带 m 滚蜗带滚蜗 m 齿滚蜗带滚齿 m 22234 齿滚蜗带滚齿 （ 3）各轴传递的转矩计算如下： 扭电 1 带扭电扭 3 5 4 2121 滚蜗带扭电滚蜗扭扭 注：轴 3 为设计上特别增加的惰轮，所以，轴 3 不承受转矩，只承受弯矩。 5022/ 滚齿蜗带扭扭 行传动机构的设计与计算 传动的设计与计算 工况系数 查表得 K 计算功率 c 1 选择带的型号 查表得 A 型 小带轮直径 查表得 取 001 大带轮直径 0 0100)1(112 82 大带轮转速 m 001981 4 0 0100)1(212 002 （ 2）计算带长 6 求 1 492 1 981 002 12 求 492 1001982 12 初取中心距 50 50 带长 2 由 V 带基准长度图表，可得 250 （ 3）求中心距与包角 中心距 491250(4142222 小带轮包角 1 7 51 0 01 9 81 8 0601 8 0121 120 1741 (4)求带的根数 带速 传动比 270014001 2i 带的根数 由查表得 由查表得 K 由查表得 93.0 由查表得 00 以 2z （ 5）求轴上载荷 7 张紧力 00220 900 F 轴上载荷 3602174s 60 V 带轮的尺寸计算 （ 1）小带轮 小带轮直径 001 查表 得 6 2 0 340 轮宽 52015)12(2)1( 5 外径 mm 07 顶顶071 顶 孔径 此处的孔径依据电机的输出轴为准 由查表 2轴 2孔 （ 2）大带轮 大带轮直径 982 查表 得 6 2 0 380 外径 mm 0 5 8222 顶顶052 顶 （ 3）结构选择 选择辐板式结构 轮缘直径 12(2205)(2 顶缘 69缘 轮毂直径 4036 2 轴毂 ）（ d 辐板孔圆周定位尺寸 毂缘 1 016922 1 毂缘孔 杆蜗轮传动的设计与计算 查表选取：蜗杆采用 45 钢、表面硬度 45 蜗轮的材料选用 型铸造 (1)初选【 】的值 当量摩擦系数 设 s /7/4 03.0v 由查表 取最大值 【 】 、 11 、 21z 、 （ 2）中心距的计算 蜗轮转矩 7072452 使用系数 查表 得 K 转速系数 8700()18( 8/18/12 nZ 弹性系数 根据蜗轮副材料查表 得 47 寿命系数 0 0 02 5 0 0 02 5 0 0 0 66 接触系数 由查表 得 Z 接触疲劳极限 由查表 得 56 接触疲劳最小安全系数 自定 S 9 中心距 3 23 2m i nm i （ 3）传动基本尺寸 蜗杆头数 由查图表 得 11 、 21z 21z 蜗轮齿数 10025012 1002 z 模数 100/170) 3m 蜗杆分度圆直 径 341 7 11 取 341d 蜗轮分度圆直径 3 0 01 0 0322 3002 d 蜗杆导程角 1034/32/t a 蜗轮宽度 11)1334(32)12b 蜗杆圆周速度 0 0 060/(7 0 0 0 060/(111 v 相对滑动速度 1c o s/o s/1 vv v 当量摩擦系数 经查表 得 045.0v （ 4）齿面接触疲劳强度计算 10 许用接触应力 m 73 最大接触应力 M P 51 7 07 0 7 2 4 7332 05 应为 10573 所以 合格 （ 5）齿轮弯曲疲劳强度验算 齿根弯曲疲劳强度极限 由查表 得 90 弯曲疲劳最小安全系数 自取 S 许用弯曲疲劳应力 13 m i nl i m 35 齿轮最大弯曲应力 M P 73 0 01137 0 7 2 4 57 应为 57 所以 合格 （ 6）蜗杆轴挠度 验算 轴的惯性距 464/1 451065.0 允许蜗杆挠 度 蜗杆轴挠 度 8/()(t a nt a 2 12 合格 轮传动的设计与计算 第一对齿轮（齿轮 2 为惰轮） 齿轮材料选择 小齿轮材料： 40采用调制处理，硬度 241、取平均 260齿轮材料： 45 钢、 采用调制处理，硬度 229 取平均 240 1） 齿面接触疲劳强度计算 1） 初步计算 11 转矩 1T 61 7026071 齿宽系数d 由查表 得 4.0d 接触疲劳极限 由查图 得 101 802 初步计算得许用接触应力 H 1 10 1 2 22 2 由查表 得 85初步计算小齿轮直径 1d 323211取 初步齿宽 b 取 5 2）校核计算 圆周速度 精度等级 由查表 得 选取八级精度 齿数 z 与模数 m 初取齿数 541z 87/ 11 取 3m 则 623/1 8 7/11 621z 932z 使用系数 由查表 得 K 动载系数 由查表 得 12.1齿间载荷分配系数 12 2 6 0 72211 K 15075 o s)931621(c o s)11(1a Z 由此 得 1 22 齿向载荷分布系数 由查表 得 8775(32321 载荷系数 K 弹性系数 由查表 得 节点区域系数 由查表 得 Z 接触最小安全系数 由查表 得 总工作时间 ht h 800 接触寿命系数 由 查表 得 许用接触应力 1H M P m i i 98 1 6 0 m i i z 690 2 H 3 验算 2 6 0 因为小于 690 合格 计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。 （ 2）确定传动主要尺寸 实际分度圆直径 d 1 8 662311 1861 d 7993322 792 中心距 a 22)9362(32)( 21 32 齿宽 b db d （ 2）齿根弯曲疲劳强度验算 重合度系数 Y Y 齿间载荷分配系数 经查表 1 Y 1齿间载荷分布系数 (74/ 载荷系数 K 齿形系数 由图表 得 应力修正系数 由图表 得 弯曲疲劳极限 由图表 得 6001F 4502F 弯曲最小安全系数 由图表 得 应力循环次数 由查表 得 Y 由查表 得 114 许用弯曲应力 0m i i 1 F 0m i i 2 F 弯曲寿命 由查表 得 验算 F 11 6112212 22 第二对齿轮的计算 齿轮 2 为惰轮，即此处的大齿轮。材料为 45 钢，调制处理，硬度为 229 平均取 240动）。 齿轮 3 为小齿轮，材料选择 40制处理，硬度值为 24186均取 260(1)齿面接触疲劳强度计算 1)初步计算 转矩 1T 9 6 5 2 6 6331 9652681 齿宽系数d 由查表 得 4.0d 接触疲劳极限 由查图 得 101 802 初步齿宽 b 取 12 15 （ 2）校核计算 圆周速度 精度等级 由查表 得 选取八级精度 齿数 z 与模数 m 3m 已知 931z i 12 z 使用系数 由查表 得 K 动载系数 由查表 得 2.1齿间载荷分配系数 先求 1 91 2 7 99 6 5 2 6 82211 K o s)931121(c o s)11(1a Z 由此 得 1 22 齿向载荷分布系数 由查表 得 79112(32321 载荷系数 K 弹性系数 由查 得 节点区域系数 由查表 得 216 接触最小安全系数 由查表 得 总工作时间 ht h 800 接触寿命系数 由查表 得 许用接触应力 1H M P m i i 149 1 8 0 m i i z 884 2 H 验算 2791129 6 5 2 6 因为小于 884 所以 合格 计算结果表明，接触疲劳强 度较为合适，齿轮尺寸无需调整。 （ 3）确定传动主要尺寸 实际分度圆直径 d 2 7 993311 2791 d 612322 62 中心距 a 1 5 82)9312(32)( 21 58 齿宽 b 1 1 22 7 db d 12 （ 2）齿根弯曲疲劳强度验算 重合度系数 Y Y 齿间载荷分配系数 经查表