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- -0学校代码：10410 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本本 科科 毕毕 业业 论论 文（设文（设 计）计）题目： 刨削式木线机设计刨削式木线机设计 学学 院：院： 工学院工学院 姓姓 名：名： 戴雄辉戴雄辉 学学 号：号： 2010115320101153 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 年年 级：级： 大大 四四 指导教师：指导教师： 林金龙林金龙 职职 称：称： 讲师讲师 二二 0 0 一四一四 年年 五五 月月- -1摘要 木工机械是指在木材加工工艺中，将木材加工的半成品加工成为木制品的一类机械。木工机械的典型设备是木工机床。木工机械与普通机床有相同点，也有很大的区别。由于木工机床加工的对象是木材，木材的不均匀性和各向异性，使木材在不同的方向上具有不同的性质和强度，切屑时作用于木材纤维方向的夹角不同，木材的应力和破坏载荷也不同，促使木材切削过程发生许多复杂的物理化学变化。此外，由于木材的硬度不高，起机械强度极限较低，具有良好的分离性。木材的耐热能力较差，加工时不能超过其焦化温度。所有这些，构成了木工机床独有的特性。木线机是一种装饰木线条的加工机械，它只有换上不同的刀具就能加工出不同的木线条。木线具有很好的装饰作用，应用于装修。木线机是单面压刨床的一种。关键词：木工机械；木线机；单面压刨床- -2AbstractWoodworking machinery refers to the wood processing, wood processing semi-finished products processing have become a kind of mechanical wood products.Typical equipment woodworking machinery is a woodworking machine tool.Woodworking machinery and machine tools have the same point, also has the very big difference. Because the object woodworking machine tool processing is wood, wood inhomogeneity and anisotropy, the wood has properties and strength are different in different directions, the angle between the chip in the fiber direction of the wood of wood of different, stress and load are different, the wood cutting process has many complex physical chemistry change. In addition,because of the hardness of the wood is not high, low mechanical strength, goodseparation. Wood heat capacity is poor, cannot exceed the coking temperatureprocessing. All of these, constitute the unique characteristics of woodworking machine tool. Wood processing machinery machine is a decorative wood line, it has different tools can produce different wood. Wood has a very good decorative role, used for decoration. Wood moulding machine is a kind of one side pressplaner: Keywords: woodworking machinery; wood line machine; one side press planer - -3目 录 摘要 2第一章 绪论5 第二章 木线机的计算与设计62.1 设计要求与参数. .62.2 刨削式木线机的描述.62.3 设计主要参数. . 62.4 设计要求. . 62.5 主运动系统电机计算与设计. 62.6 带传动计算与设计. 82.7 主运动轴的计算和设计. 132.8 进给系统的计算与设计. 162.9 前后进给滚筒带传动设计. 18第三章第三章 轴承的选择22 3.1 滚动轴承的主要类型、性能与特点. . 22 3.2 滚动轴承类型的选择. . 22第四章 工作、箱体和导轨设计24 4.1 材料选择.24 4.2 设计要求. .24第五章 总结26参考文献参考文献27致谢致谢 28- -4 第 一 章 绪 论 随着不断发展,科学技术日新月异,木工机械也发生很大的变化。能够生产各种木工机床的木制品。为了满足人们的生活需求,追求卓越的理念指导下的新型木工机床设计。在当前的开发方面,填补空缺的一些木材产品和升级过时的模型木工机床在木工机械行业是一个很重要的问题。木工机械的工作要求更高,更高效的专业设备,自动化程度高。木工机械设计人员不仅要使新设备的设计,以满足生产工艺要求,并促进改革生产工艺,提高生产效率,改善产品的结构。 木工机械是木制品生产的重要工具。根据类型的木制品生产,木工机械可分为木材机械加工设备和人造板生产设备,根据机械设备的工作特点和他们可以分为切割机床和专用机械设备。我设计了木线机是一种切割机床,更具体地说,它是一个木工刨床。 需要做木工机床在加工各种不同的运动。主运动是木工机床切削运动。进给运动提供切削连续运动的升降运动的表调整工件切割数量。操作者所需的条件。滑行式木线机由切削机制,工作台,压实机理、饲料机制、传导机制、床身和电气控制设备等。 单面的刨床系列产品占整个木工机械行业的9% - 10%左右,外观,结构合理,外观新颖,操作灵活、方便调整,等。羊毛加工成精确的大小,部分所需的形状和形式表面光洁。 木工机械的技术可能性,加工精度和生产效率的技术指标,它们之间相互制约,互相连接。特定于木工机械机床、正确处理各种技术指标。因此,缩短所需的时间相应的运动,提高机床的生产效率,自动化等具有非常重要的意义。我们设计的主题具有重要的参考价值。 - -5第二章第二章 木线机的计算与设计木线机的计算与设计2.12.1 设计要求与参数 设计合理，符合木材的加工要求。2.22.2 刨削式木线机的描述 刨削式木线机属于木工机械，用于批量生产装饰木线线材。其工作是对已加工好的木材板料、条料的单一表面按要求进行成型加工，可生产出不同形状、美观表面的各种板料和条料。为家具制作、室内装修所用的各种木质装饰线材如踢脚线、挂镜线、各种收边、压条等提供材料。2.32.3 设计主要技术参数 主轴转速： 6000r / min 送料速度： 4.25- 25m / min 主轴横向进给量：0 - 25 mm 电机功率： 4.8 kw 板料的最大尺寸：长度 200-1500 mm，宽度 10-150 mm，厚度 10-80 mm。2.42.4 设计要求整机结构合理、操作方便、性能可靠、成本低、生产效率高。2.52.5 主运动系统电机计算与设计图 1 主运动系统1 手轮 2 刀具主轴 3 电动机- -6（3）直接通过三角皮带将运动经过皮带轮传给刀具主轴（2） ，使刀具转动，加工木料。（1）主运动系统电机的选择图 2 工作时刀具的受力简图 公式 P = 10260KBTU 式中： P 切削功率，kw K 单位切削功，3cmmkg B 切削宽度，mm T 切削深度，mm U 进给速度，m/min 可进行计算，得出切削功率 P 。K 的大小是与刀头上每齿的进给量其和切削深度有关。每齿的进给量是根据 公式 U = 1000ZnUZ = ZnUzU 式中：- -7 刀具转速，r/min n 进给速度，m/min U 每齿的进给量，mm/齿zU 每个刀头上的刀数,齿/minZ 每转进给量，mm/rnU 据经验，我选进给速度 4.25m/s，每个刀头上有 4 个刀，即把U=4.25m/s，Z=4，N=6000r/min 代入公式中，并进行计算： 6.5 = 100060004zU 得出 = 0.25 mm/齿 ，即表示每转一圈刀头的进给量是 0.25 mm，与此ZU相对应的是 K，当每齿的进给量和切削深度一定时，相应的单位切削功是一定的。我选切削深度是 8 mm，即 T = 8 mm。单位切削功是 K=2.0。3cmmkg 我选切削宽度是 B 是 120mm ，即 B= 120mm 。由 K= 2.0 ，B= 120 mm ，T= 8 mm ，U= 4 m/s ，代入公式可求3cmmkg出 P。 kw25. 61026025. 481200 . 2P得出 P = 2.039 kW 。 通过查机械手册，由于 Y 系列三相异步电动机具有高效、节能、起动转矩高、噪声低、振动小、运行安全可靠，防止灰尘、铁屑或其他杂物侵入电机内部，具有国际互换性的特点。为此我选择同步转速为 1800r/min 的 Y90L-S 型电动机，其主要参数为：型号额定功率 满载转速额定转矩质量Y90L-S4.8KW1800r/min 2.2NM22kg2.62.6 带传动计算和设计（1）传动类型的选择 在选择传动类型时应依据的主要指标是：传动效率高，轮廓尺寸小，质量小，运动性能良好且符合生产条件（生产可能性，预期生产率及生产成本）等。至于在具体情况下，应该选择哪种传动类型，只有综合比较若干方案的技术经济指标后才能做出具体的决定。- -81.功率与效率。2.传动速度。3.传动的外廓尺寸和质量、传动零件材料的力学性能。 4.机床成本。 装饰线材木线机的主运动系统和进给系统均采用带传动结构。带传动具有结构简单，传动平稳，成本低并能缓冲吸振等特点，在现代机械传动运动中应用广。在带传动中最常用的是 V 带传动，V 带具有标准化、带摩擦力大、传动比大、结构紧凑等优点。V 带两种类型是标准普通 V 带和窄 V 带。窄 V 带和标准普通 V 带相比，当宽度相同时，窄 V 带的高度增加 1/3，安装好后窄 V 带近似平面，能提高工作能力，适用于传递功率大并且要求传动装置紧凑的场合。（2）V 带传动的计算与设计已知条件和设计内容1 已知传递功率 P = 4.8 kW，电机转速 1800 r/min，刀具转速 = 6000 1nr/min，从而求出传动比为 i = 1800/ 6000 0.3设计步骤和方法2 1 算出功率caP 查机械手册得工作情况系数 = 1.2 ,代入计算得 :AK = P = 1.2 4.8 = 5.76（kw）caPAK 2 选择带型 根据功率和小带轮转速，选择 Z 型窄 V 带caP1n 3 算出基准直径 和并验算带速 u1dd2dd 1） 初选主动带轮基准直径，查表，可得主动带轮基准直径=140 mm 1dd1dd。 2） 验算带速 。u u = 10006011dn 100060600040014. 3 - -9 = 125.6（m/s）35 （m/s）， 因为 35 m/s u 300，所以大带轮采用轮辐式，小带轮采用实心式。dd- -10大带轮的结构尺寸为：图 3 电机带轮 槽型 项目 符号 SPZ基准宽度（节宽） （）dbpb 8.5基准线上槽深 minah 2基准线下槽深 minfh 7槽间距 e 12第一槽对称面至端面的距离 f 8最小轮缘厚 min 5.5带轮宽 B 38外径 ad 400轮槽角 38- -11小带轮的结构尺寸：图 4 主轴带轮 槽型 项目 符号 SPZ基准宽度（节宽） （）dbpb 8.5基准线上槽深 minah 2基准线下槽深 minfh 7槽间距 e 12第一槽对称面至端面的距离 f 8最小轮缘厚 min 5.5带轮宽 B 38- -12外径 ad 132轮槽角 382.72.7 主运动轴的计算与设计（1）轴的设计对于我这次设计中所用的轴我查找书籍及相关资料，选择材料为 45 钢，经过各种加工、热处理和表面强化处理。计算主轴最小直径 根据经验选取轴的材料为 45 钢，并经过调质处理，查手册取=1050A = = = 17.5 （mm）mind30nPA360005 . 1105 考虑到主轴上有 1 个键槽，轴径应增大 d （1.051.07）= mind)07. 105. 1 (11 故取= 24 （mm）mind（2）轴的校核- -13图 5 轴的受力简图 1.轴的校核 （1）绘制轴的受力简图 将载荷简化，支点简化，得到轴的受力简图。 （2）校核计算 由扭矩图和弯矩图可知，A 点应力最大，所以 截面为危险截面，即轴的 第三段和第四段的交界处，因而该轴只需校核轴截面左右两侧即可。 截面 左侧： 抗弯截面系数 W = = = 3930.4 （)31 . 0 d3341 . 03mm 抗扭截面系数 = = 7860.8 ()TW330.20.2 34d 3mm 截面 左侧扭矩 T：T = =9550 np410955mmN 截面 左侧弯矩 M： M = =88337.5 tF2370mmN 截面上弯曲应力 ： = 22.475 ()bWMbaMp 截面上扭转切应力： = 1.215 ()TWTTTaMp 轴的材料为 45 钢，调质处理，由手册查得： = 640 ； = 275 ； = 155 baMp1aMp1aMp 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按表查取aa 因 = = 0.06 = = 1.18，经插值后可查得dr340 . 2dD3440 =2.28 =1.66aa 查得轴的材料的敏感性系数为：= 0.82 = 0.85qq 故有效应力集中系数为： = = 2.0511Kq 1 0.822.28 1 = 1.5611Kq ) 128. 2(85. 01 弯曲尺寸系数 扭转尺寸系数0.670.82- -14 轴按磨削加工，得表面质量系数为：0.92 轴未经表面强化处理，即，综合系数值1q = = = 3.15K11k192. 0167. 005. 2 = = = 2.0xK11xxxk192. 0182. 056. 1 碳钢的特性系数为： 0.10.05 计算安全系数 Sca 值，得12753.883.15 22.4750.1 0mSk 11551241.2151.21520.0522mSk 22223.88 1243.871.53.88124cas sSss 故可知其安全。 截面 右侧： 抗弯截面系数 W = 0.1 = 0.1 = 6400 ()3d3403mm 抗扭截面系数 = 0.2 = 0.2 = 12800 ()TW3d3403mm 截面 右侧的弯矩 M 为： M = 88337.5（）mmN 截面上弯曲应力： = = = 13.80 ()bbWM64005 .88337aMp 截面上扭转切应力： = = = 0.746 (）TTTWT128009550aMp = 640 ； = 275 ； = 155 baMp1aMp1aMp = 2.28 =1.66 = 0.82 = 0.85qq 故有效应力集中系数为：- -15 = = = 2.05K) 1(1q) 128. 2(82. 01 = = = 1.56xK) 1(1xxq) 166. 1 (85. 01 弯曲尺寸系数 = 0.67 扭转尺寸系数 = 0.82 轴按磨削加工，得表面质量系数为： = 0.92 轴未经表面强化处理，即 = 1，综合系数值q = = = 3.15K11k192. 0167. 005. 2 = = = 2.0xK11xxxk192. 0182. 056. 1 碳钢的特性系数为： = 0.1 = 0.05 计算安全系数 Sca 值，得12756.333.15 13.80.1 0mSk 1155202.610.7460.74620.0522mSk 22226.33 202.616.331.56.33202.61cas sSss 故可知其安全。2.82.8 进给系统的计算与设计- -16 图 6 刀具切削工件 Z4 小带轮 Z5 出料带轮 Z6 进料带轮 1 弹簧 2 工件 3 出料轮轴 4 进料轮轴 5 工作台（1）电动机的选择 根据经验，选择进给运动电动机的功率为 0.48 kw 调速电机。进给压轮的进给速度为 4.25m/min，取压轮直径 100 mm，进给压轮的转速为 w = =4250/50 = ru85（r/min） ，电机主轴的转速为 170-1000 r/min，传动比为 i=85/170=0.5。（2）进给系统带传动的计算与设计传动的功率 P = 0.48kw，减速的传动比为 2，中心距要求不低于 300mm，电机转速=1000r/min，经减速后转速= 500r/min。又因为木线机的送料速度为1n1n4.25 m/min，且压紧轮的直径为 100 mm，v = ，所以转速 = 85r/min，传动wr 2n比 i = = 2。21nn （3）进给系统轴的计算与设计 根据经验选取轴的材料为 45 钢，并经过调质处理，查手册取=1050A = 105 = 27 （mm）mind0A- -17 又因为考虑到主轴上有 1 个键槽，轴径应增大 (1.051.07) = 11(1.051.07)，所以取 = 40（mm）minddmind 经校核所设计的轴符合要求（此处所用的轴的校核公式与切削轴的校核公式相同不赘述） 。2.92.9 前后进给滚筒带传动设计（1）传动类型的选择 在选择传动类型时应依据的主要指标是：效率高，外廓尺寸小，质量小，运动性能良好及符合生产条件（生产可能性，预期生产率及生产成本）等。至于在具体情况下，究竟选择哪种传动类型，只有综合对比若干方案的技术经济指标后才能做出结论。1.功率与效率。2.传动速度。3.传动的外廓尺寸和质量、传动零件材料的力学性能。 4.机床成本。 装饰线材木线机的进给运动系统采用带传动结构。带传动具有结构简单，传动平稳，成本低和缓冲吸振等特点，在现代机械传动运动中应用广。而在带传动中最常用的是 V 带传动，V 带具有标准化、带摩擦力大、传动比大、结构紧凑等优点。V带两种类型是标准普通 V 带和窄 V 带。窄 V 带和标准普通 V 带相比，当宽度相同时，窄 V 带的高度增加 1/3，安装好后窄 V 带近似平面，能提高工作能力，适用于传递功率大并且要求传动装置紧凑的场合。（2）V 带传动的计算与设计已知条件和设计内容1 已知传递功率 P =0.48kW，电机转速 170-1000r/min，设计步骤和方法2 1 算出功率caP 查机械手册得工作情况系数 = 1.2 ,代入计算得 :AK = P = 1.2 4.8 = 5.76（kw）caPAK 2 选择带型 根据功率和小带轮转速，选择 Z 型窄 V 带caP1n- -18 3 算出基准直径 和并验算带速 u1dd2dd 1） 初选主动带轮基准直径，查表，可得主动带轮基准直径=140 mm 1dd1dd。 2） 验算带速 。u u = 10006011dn 100060600040014. 3 = 125.6（m/s）35 （m/s）， 因为 35 m/s u 130 m/s ，故带速 u 合适。 3） 根据 = i,2dd1dd = i = 40033. 0 =132 （mm）2dd1dd 查机械手册后，圆整，得从动轮基准直径=132 mm 。2dd 4 算出窄 V 带基准长度 和中心距 adL 据 0.7（） 2（），初步确定中心距 = 360 21dddd0a21dddd0amm， 带基准长度 = + + = 724.11736 dL02 a221dddd02124adddd（mm） 查表选取带的基准长度 = 1000 mm， = + = dLa0a 2dLLd497.99632（mm）, 所以实际中心距 a = 497.99632 mm.5 验算主动轮上包角1 要确保 = 180 - 120 ,代入和 15 .5712adddd1dd2dd 得 = 180- 600132400= 168.4096859120，故合适。1- -19 计算窄 V 带的根数 Z，公式 Z = LAcaKKPPP)(10 查表得 为 0.428， 为 0.04, 为 0.971,为 1.06 计算得 Z = 4 0P1PAKLK。 6 计算预紧力得 = 72.364 （N）0F 7 计算作用在轴上的压轴力得 = 264.2 （N）PF 8 带轮结构设计，因为 300，所以大带轮采用腹板式，小带轮采用实心式。dd大带轮的结构尺寸为：图 7 双排带轮 槽型 项目 符号 SPZ基准宽度（节宽） （）dbpb 8.5基准线上槽深 minah 2基准线下槽深 minfh 7槽间距 e 12- -20第一槽对称面至端面的距离 f 8最小轮缘厚 min 5.5带轮宽 B 26外径 ad 200轮槽角 38小带轮的结构尺寸：图 8 小电机带轮 槽型 项目 符号 SPZ基准宽度（节宽） （）dbpb 8.5基准线上槽深 minah 2基准线下槽深 minfh 7槽间距 e 12- -21第一槽对称面至端面的距离 f 8最小轮缘厚 min 5.5带轮宽 B 26外径 ad 100轮槽角 38第三章 轴承的选择3.1 滚动轴承的主要类型、性能、与特点 滚动轴承因为摩擦系数小，并且它已经标准化，选用、润滑、维护都很方便，所以平常在各种机器中使用广泛，所以我在本次设计中使用轴承是滚动轴承。根据轴承中摩擦性质的不同，可把轴承分为滑动摩擦轴承（简称滑动轴承）和滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）两大类。滚动轴承主要有以下几类：滚针轴承,双向推力球轴承、调心滚子轴承、深沟球轴承、推力调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承、调心球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承等。3.2 滚动轴承类型的选择原则1.轴承载荷 轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的依据。球轴承主要元件之间是点接触，用于承受较轻的载荷，根据载荷方向选择轴承类型时，对于纯轴向载荷，一般选用推力轴承。较小的可选用推力球轴承；较大的纯轴向载荷可选用推力滚子轴承。对于纯径向载荷，一般选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。载荷的大小选择轴承类型，滚子轴承主要元件之间是线接触，变形较小，用于承受较大的载荷。2.轴承转速 在通常的转速下，转速的快慢对轴承的选择有一定的影响，只有在转速较高时，就会有比较明显的影响。（1）球轴承能承受较高的极限转速。（2）在内径相同的条件下，外径越小，则滚动体就越小，运转时滚动体加在外 圈滚道上的离心惯性力就越小，因此就更适于在更高的转速下工作。故在 高速时，宜选用同一直径系列中外径较小的轴承。- -22（3）保持架的材料与结构对轴承转速影响极大。实体保持架比冲压保持架允许 高一些的转速。（4）在运行转速很高时，如果轴向载荷不是特别大时，可采用角接触球轴承承担轴向力。 （5）若工作转速略大于设计中规定的极限转速时，可以通过润滑或者提高轴承的公差等级来保持达到想要的转速。 3.安装和拆卸轴承 方便装卸已成为选择轴承的一个重要因素。在轴承许承受较大的轴向力时，需要考虑使用内外可拆分的轴承。另外，轴承种类的选择还应该考虑轴承和整体设计的要求和润滑的各种的要求。 综上所述考虑各个方面的要求，我对这次设计中的轴承进行选择。主轴选用的是角接触球轴承 7000AC 型，进给轴的两端，我选用的是深沟球轴承 60000 型，丝杠选用推力球轴承 51000 型，能够使工作台升降，并且升降平稳，升降精度高。 - -23第四章 工作台、箱体和导轨设计 4.1 材料的选择 工作台和箱体这些零件，在一台机器中的总质量中占有非常的比例（比如在机床中大约占有 60%-80%），并且在相当大的程度上影响着机床的工作精度和工作的强度，噪声；如果同时也作为运动部件的滑道时，也还关系着机器的耐磨性能。因此正确选择机架和箱体等零部件的材料和正确选择其设计结构和形式及尺寸，就能减小机器的重量、减少金属材料的使用、提升工作精度、增加机器的强度和耐磨性这些重要途径。机壳（包括机架、肋板等）和箱体（包括机身、机匣等）的样式很多，分类方法不同。对于一般构造形式来说，可区分为四种类型：机座、机架、基板和箱壳。如果按结构分类，就可以分为整体式和装配式；按制法分类又可分为铸造式、焊接式和拼焊式等。固定式的机器，特别是固定式大型机械，它的机座和箱体的结构都复杂，刚度要求也高，所以通常都是铸造。铸造材料常用既便于施工又廉价的铸铁（包括普通灰铸铁、球墨铸铁、和变形灰铸铁）；只有在需要非常高的强度时、刚度也大时才会使用铸钢；如果减小质量具有很大的作用时，才会使用轻合金。 在这个设计中的箱体和工作台我都是选用的铸件。当中工作台是直接铸造成型的，而箱体是铸造出箱体的前、后箱体部分，通过加工后用螺栓联接成整个箱体，既有利于加工，又节约了成本。机壳和箱体的工作能力的主要指标是刚度、然后是强度和抗振性能；如果同时用作滑道时，滑道部分还应该具有足够的耐磨性。另外，对不同的机械，还应满足其特殊的工作要求，并且便于加工。4.2 设计的要求 机箱的结构设计和尺寸的大小取决于安装在其内外部的零部件的形状和尺寸及- -24其相互配合、受力情况与运动方式。设计时，应该让所有的零部件方便拆装与操作。 对于增强机座和箱体刚度的办法，除了前面所讲的选用完全封闭或者仅一面敞开的空心矩形截面及采用增加斜肋板等结构外，还可以采取尽量减少与其它机件的连接面数；使连接面垂直于作用力；使相连接的各机件间相互连接并靠紧；尽量减少机座和箱体的内应力已经选用的弹性模量较大的材料等措施。设计机架和箱体时，为了使机器装配，拆装，维修，操作方便，应该在适当的位置设有大小适宜的孔洞。金属切削机床的机座应具有便于迅速清除切削或边角料的功能。各种机座均应有方便、可靠的与地基连接的装置。 机器工作时就会产生振动并会发出各种噪声，就会对周围的人和自然环境产生噪声污染。还有隔振也是设计机座与箱体时应该一起考虑的因素，尤其是当机器转速或往复运动速度高且冲击严重时，必须通过阻尼或缓冲等手段使振动在传递过程中迅速衰减到允许的范围内（可根据不同的车间设计规范取定）。最常见的隔振措施是在机座与地基间加装由金属弹簧或橡胶等 弹性元件制成的隔振器，它们可根据计算结果的要求从专业工