WJ017-01-圆钢棒料剪切机-三维【原创设计】
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圆钢
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分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院 毕业设计 (论文 ) 圆钢棒料剪切机 所在学院 机械与电气工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 12 机自 x 班 姓 名 学 号 指导老师 2016 年 3 月 31 日 信 承 诺 我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文） 圆钢棒料剪切机 均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 2016 年 3 月 31 日 要 本文设计的题目是圆钢棒料剪切机的机械机构设计。圆钢棒料截断机是通过皮带传动的带轮，通过带轮传动，通过切割装置下降后，能够逐渐碰到圆钢棒料上面，当他们拉达到极限开关位置时，限位开关会再开关打它会监测控制转移到停止信号。在这种情况下，停止转动牵引系统和聚焦系统的发动机，两个电动机驱动切断系统和输送设备开始旋转。当需要关闭操作时，关闭移动方向时刀具接触圆钢棒料 的刀片将被运动，直至截止。 本文件的内容： （ 1）圆钢棒料切断装置的整体结构设计。 （ 2）圆钢棒料截断的设备性能分析。 （ 3）选择发动机。 （ 4）圆钢棒料截断机的传动系统、执行元件及机架设计。 （ 5）设计元件计算分析及校核。 （ 6）制出总装，部装图及零件图。 关键词： 圆钢棒料剪切机 ;联轴器 ;滚珠丝杠 is is a a by it it t to In by to to of of be of (1) of (2) (3) (4) (5) of (6) to V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1引言 . 1 钢棒料剪切机特点 . 1 钢棒料剪切机分类 . 1 钢棒料剪切机的发展现状 . 1 课题研究的内容及方法 . 错误 !未定义书签。 要的研究内容 . 错误 !未定义书签。 计要求 . 错误 !未定义书签。 键的技术问题 . 错误 !未定义书签。 2 圆钢棒料剪切机总体结构设计 . 5 计的要求与数据 . 5 钢棒料需用力计算 . 5 钢棒料截断需用功率计算 . 5 步带传动计算 . 6 步带计算选型 . 6 步带的主要参数（结构部分） . 9 同步带的设计 . 11 步带轮的设计 . 12 紧装置设计 . 13 3 . 15 向滚珠丝杆副的选择 . 16 程确定 . 16 定丝杆的等效转速 . 16 计工作台质量及负重 . 16 定丝杆的等效负载 . 16 确定丝杆所受的最大动载荷 . 17 度的选择 . 18 择滚珠丝杆型号 . 18 核 . 19 界压缩负荷验证 . 19 界转速验证 . 20 杆拉压振动与扭转振动的固有频率 . 21 机的选择 . 21 机轴的转动惯量 . 22 机扭矩计算 . 23 4 . 25 轴滚动导轨副的计算、选择 . 25 珠丝杠计算、选择 . 26 进电机惯性负载的计算 . 29 5 截断系统设计计算 . 32 截断系统 主轴的基本要求 . 32 旋转精度 . 32 刚度 . 32 抗振性 . 33 温升和热变形 . 33 耐磨性 . 34 轴组件的布局 . 34 轴结构的初步拟定 . 34 轴的材料与热处理 . 34 轴的技术要求 . 35 轴直径的选择 . 35 轴前后轴承的选择 . 36 轴承的选型及校核 . 37 主轴前端悬伸量 . 38 主轴支承跨距 . 38 轴结构图 . 39 轴的校核 . 39 承寿命校核 . 42 主轴组件的润滑和密封 . 42 轴组件中相关部件 . 44 结论 . 46 参考文献 . 47 致 谢 . 48 1 引言 1 1引言 钢棒料剪切机 特点 该装置包括 全自动和半自动 圆钢棒料剪切机 。 自动截断装置也被称为电能转化为动能通过电动机控制刀切割，实现抗剪圆钢棒料的效果。半自动手动控制被切断，因此，削钢操作。目前比较封闭归液压圆钢棒料液压切断装置分为两大类充 电和携带式 。 便携式 圆钢棒料剪切机 便携式 圆钢棒料剪切机 钢棒料剪切机 分类 截断各种普通碳素结构钢，热轧钢，扁钢，方钢。 截断 圆钢： 材质是 直径： 60截断 扁钢最大规格： 70截断 方钢： 材质是 最大规格： 32截断 角钢最大规格： 50钢棒料剪切机的发展现状 在国内外截断装置比较： 线缩短意味着容易复制，而不是原因增加了利润，所以基本上维持现状的制造商几十年来，不愉快的发展，与国外的同事比较特别是在以下几个方面 的差距。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 2 1）外国切断装置偏心轴偏心较大，如日本垂直切断装置偏心 24 毫米，而国内通常是 17 毫米。显然和材料，小齿轮结构，但带来的困扰用户，易于管理。因为如果搭载切小料一大截，刀具路径的变化并没有改变床单，有时需要转危为安。 2）外国机架截止装置被焊接钢结构 ，零件的加工精度，特别是优良的粗糙度，热处理，从而使截止装置承受过度的应力，疲劳破坏，磨损等多个制造的机器。 3）国内截止装置叶片设计不合理，一个单一的螺栓，刀片厚度足够薄， 40 型和 50叶片型厚度 17 毫米国内外是双螺栓， 25 27 毫米厚，使得刀片力和外国寿命等性能比国内好的方面。 4）国内每分钟砍切意味着更少。中国是一般的 28 至 31 倍的国外 15 20 倍，比最高的高效率高 30 倍。 5）外国的模式一般采用半开放式结构，齿轮，油脂润滑，曲轴，连杆轴承，红色座椅切割机，捻轴承手头加润滑油。国内的模型结构全开，全关， 半开半闭 3 种润滑油润滑，并重点对两种飞溅润滑。 6）国内边界品位家电的外观，整体表现不理想 ;国外厂商一般都是规模化生产，愿意的技术和设备进行投资，以提供一个自动化程度较高，质量保证过程的完整体系。尤其是外观质量卓越，覆盖时间戳工艺成型，喷漆烤漆处理，色彩搭配科学合理，不在外面哪里焊缝，毛刺，锐边，非常明亮，干净。尽管一些国内厂商历史较长，但不成规模，加上设备老化，加工体力打，经验，生产流程一致的系统数十年，因此产生粗糙的外观质量，感知是坏的。 在国内外截断对比装置：作为高科技手段截断容易复制，不为利润增加的 原因，所以各厂家基本保持了几十年的现状，不愉快的发展，与国外同行相比尤其，在以下几个方面的差距。 1）外国切断装置偏心轴偏心较大，如日本垂直切断装置偏心 24 毫米，而国内通常是 17 毫米。显然和材料，小齿轮结构，但带来的困扰用户，易于管理。因为如果搭载切小料一大截，刀具路径的变化并没有改变床单，有时需要转危为安。 1 引言 3 2）外国机架截止装置被焊接钢结构，零件的加工精度，特别是优良的粗糙度，热处理，从而使截止装置承受过度的应力，疲劳破坏，磨损等多个制造的机器。 3）国内截止装置叶片设计不合理，一个单一的螺栓，刀片厚度足 够薄， 40 型和 50叶片型厚度 17 毫米国内外是双螺栓， 25 27 毫米厚，使得刀片力和外国寿命等性能比国内好的方面。 4）国内每分钟砍切意味着更少。中国是一般的 28 至 31 倍的国外 15 20 倍，比最高的高效率高 30 倍。 5）外国的模式一般采用半开放式结构，齿轮，油脂润滑，曲轴，连杆轴承，红色座椅切割机，捻轴承手头加润滑油。国内的模型结构全开，全关，半开半闭 3 种润滑油润滑，并重点对两种飞溅润滑。 6）国内边界品位家电的外观，整体表现不理想 ;国外厂商一般都是规模化生产，愿意的技术和设备进行投资，以提供一个自动化程度较 高，质量保证过程的完整体系。尤其是外观质量卓越，覆盖时间戳工艺成型，喷漆烤漆处理，色彩搭配科学合理，不在外面哪里焊缝，毛刺，锐边，非常明亮，干净。虽然国内一些生产企业和部分生产历史悠久，但不成规模，加上设备老化，加工体力打，经验，生产流程一致的系统十年，外观粗糙的质量，感觉不好。 课题研究的内容及方法 要的研究内容 现在坐镇主场切削钢大量的设计信息理论和切割设备文件和相关的知识和国外，考虑到截断钢的结构特点切割设备，工作任务具体特点和推广使用钢切割设备切，采用了一些切割助剂分析固定切 断和生产过程中，切割设备自动化的目的。 为了实现这些目标，内容这里介绍如下： 1 根据部位的环境要求的特性，并提高本身被固定在装置中，钢圆棒的整体设计封闭剪切设备。 2 出设备的全面性能参数切割线，根据静态分析引擎确定的实际情况的初始模型。 3 与切割机构的应用程序开始，以完成钢结构的设计的各部分 ; 4 大部分审计的强度和刚度的完成 。 计要求 1 按功能来实现提出加强设备截短总体设计 ; 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 4 2，完成圆钢棒料截短器件结构的详细设计 ; 3，通过相应的设计计算，完整的发动机选择 ; 4，结构设计完后，制成各装配图及 重要零件图。 键的技术问题 1 方案比较 ; 2 机箱整体设计 ; 3 机制设计 ; 4 强度校核 . 2 圆钢棒料剪切机的结构设计 5 2 圆钢棒料剪切机总体结构设计 主要技术要求： 1. 剪切直径为 20 2. 每分钟能剪切 30次以上； 3. 设计寿命 10 年。 钢棒料需用力计算 看资料就知道 ,圆钢棒料的许用剪应力公式是 142128 帕 ,设最大值 142帕。因切断的刚筋粗度公式是 5020 然本切断机最小 截断力公式是： 2 1 8 4 84)50( 241 4 2422m a a x设截断机 Q=22000N。 钢棒料截断需用功率计算 截断处的功率 P ： 传动时，带传动效率值 = 减速器效率值 = 滚动轴承之传动效率值 = 滑动轴承效率值 看上面式子结果：总传动效率算式 = 得出来：电机功率最低时是 查手册并选择发动机操作环境和马达的类型： Y 系列封闭感应电动机，代号5瓦的输出功率，输出速度 56R/分钟。 齿轮电动机作为驱动的这种选择装置。检查 速电机规格表，使用下面的齿轮减宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 6 速电机 。 表 选电 动 机的参数 电机额定功率 Pm/出转速 r/输出扭矩 m 减速机 速比 i 输出轴许用径向载荷 使用系数 速机 型号 电机 型号 重量/6 47 870 4 这在一定程度上型电动机的当时对机器输送带的工件，起始功率比使用其大正常此时功率和减速电机的本身就是一个在发动机起动一定功率过剩因数驾驶员利用率的程度。 切断选择金刚石砂轮刀具的刀具片 50的能力，以及在规格是 定切断刀具片是 棕刚玉材质，粒度是 20#1 。 步带传动计算 步带计算选 型 使用功率是按照用于功率的名称的共同需要确定，负载，驱动电动机和的时间和其他因素的期间，每天的工作性质的性质，通过以下表达式： d A P式子里， 名义功率 工作情况系数，据下表 表 圆钢棒料剪切机的结构设计 7 d 1） 设定带型以及节距 按照传动功率 及小带轮的转速 下图来设定带型以及节距。里面 6 图 步带选型 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 8 预设同步带型是 H：，节距 ） 设定小带轮齿数 出小带轮最小齿数值是 14。 实际齿数应比 14大， 预设 4，因此，大带轮齿数式子： z2=i 4。 算得 4， 4。 设定带轮的节圆直径 带轮节圆直径： =34/带轮节圆直径： =34/ 验证带速 v 从式子， v= 0000得出以下式子， s 0m/s,里面 0m/s a) 设 定带长 以及 中心矩 从相关书目找出 )(2)(所以有： 1 0 现在预设轴间间距 00、同步带带长及其齿数设定 0L=22 0 a( 21 ) 2 圆钢棒料剪切机的结构设计 9 = 2/) =1、带轮啮合齿数计算 即7。 12、基本额定功率01000 )(20a ，查下表 2m=m。 因此同步带的基准额定功率是 0P=1 0 0 0 0 0(2 = 2基准宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量 13、计算作用在轴上力 = 同步带的主要参数（结构部分） 1、同步带的节线长度 当工作频带 ，这是与中心线长度啮合应保持不变，所以命名为带齿距线的中心线，和场线作为带，这被称为节距线长度的标称长度的周边。在带传动中，带节线长度是一个重要参数。当中央传输距离被定时到节线的长度过大，过小，这将是用于与牙齿和齿，因此，正常啮合的标准带已梯形齿带长度，差值内的不同向后指定公共，它要求生产带宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 10 磁力线的长度都必须订明限度的偏差范围（见表 2 表 2节线长度表 2、带的节距 图 2两个齿对应点沿上延伸所得的度量字段邻近所述同步带的带节线。与高度的大小决定了带齿皮带的每个部分和带尺 寸，间距的尺寸，带的各部分的尺寸越大，具有较高的承载能力一起。所以，用一个音调带是最重要的参数。沥青带系统尊贵系列在皮带车型不同的地方。在行业中，与通过模具刺进行检查。标准梯形齿同步带的齿大小表 2 3，在带齿根的宽度 轮廓的齿和齿根的侧面的齿形轮廓是在 带的齿根宽度，齿剪，防能力增强，可以将形成相应较大裁荷。 图 2带的标准尺寸 表 2形齿标准同步带的齿形尺寸 2 圆钢棒料剪切机的结构设计 11 4、带的齿根圆角 带齿齿根回角半径 大小与带齿工作时齿根应力集中程度有关 t 齿根圆 角半径大，可减少齿的应力集中，带的承载能力得到提高。但是齿根回角半径也不宜过大，过大则使带齿与轮齿啮合时的有效接触面积城小，所以设计时应选适当的数值。 5、带齿齿顶圆角半径八 带齿齿项圆角半径八的大小将影响到带齿与轮齿啮合时会否产生于沙。由于在同步带传动中，带齿与带轮齿的啮合是用于非共扼齿廓的一种嵌合。因此在带齿进入或退出啮合时，带齿齿顶和轮齿的顶部拐角必然会超于重叠，而产生干涉，从而引起带齿的磨损。因此为使带齿能顺利地进入和退出啮合，减少带齿顶部的磨损，宜采用较大的齿顶圆角半径。但与齿根圆角半径一 样，齿顶圆角半径也不宜过大，否则亦会减少带齿与轮齿问的有效接触面积。 6、齿形角 梯形齿形角与天的大小，与牙齿和牙齿上接合的影响更大。拍拍网齿形角太小，齿纵向横截面是在传输的时间大致矩形是不嵌入在沟槽易引起干扰光滑带齿。但齿角过大时，它会容易滑动的齿的顶部，以产生带齿齿槽齿跳跃现象 . 同步带的设计 我选梯形带。尺寸见 2形带图见图 2 表 2步带尺寸 型号 节距 齿形角 齿根厚 齿高 齿根圆角半径 齿顶圆半径 H 8 40。 波大红鹰学院毕业设计（论文） 12 图 2步带 步带轮的设计 同步带轮设计要求： 1、确保带齿能顺利地啮入与啮出 以便利与啮合驱动器的非共调节，因此，与牙齿和牙齿的角落较少的干扰带齿啮合的齿在顶部滑动或与齿轮食道实施。 2，必须齿廊曲线齿接合，以减少失真，能够获得大的接触面，以改善其在选探针齿的承载能力，所述齿廓曲线，应用牙咬入或脱离与变形制成，摩擦损失，并保证与带齿均匀接触，是一个很大的表面积，以使齿轮能承受较大的负荷。 3，有良好的加了工艺性 处理好同步带轮可以减少仪器的数量，作为 一个成员，它可以提高生产效率，降低生产成本咬牙切齿。 4，具有合理的齿形角 齿形角齿滑轮是重要机械和几何参数，一个大的压力角利于平稳和带齿啮咬，但很容易地确定以使爬以产生齿轮和跳齿现象，并且齿角过小，可以用牙齿造成干扰的牙齿，导致牙齿使用合理的齿形角接触。 设计结果同步带轮 用滑轮梯形齿，如图 2 2 圆钢棒料剪切机的结构设计 13 图 2步带轮 紧装置设计 不仅用于切割准确地把握根据各站接收到的信号的运动的夹紧机构，并在移动铁棒，刀和终端在切割过程切断所以铸棒同步。 夹紧部分由机器人驱动而到达端子筒和放松。本节的两个可行性是：首先，由机器人还负责铸造两个杆的夹紧，按要求切为一块的夹紧。第二是使用两个机器人，每个机器人负责夹紧铸造的门闩。第一种情况，通过一个两缸和三个气缸的机器人实现铸棒夹具。第二个方案，每个机器人两个气缸则要达到两个铸棒夹 。考虑到最初的设计工作量小，安装方便，操作简单，所以第一个优先方案。 夹紧机械手 夹紧气缸横向行走气缸纵向行走板横向行走板纵向行走气缸图 2 夹紧部分原理图 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 14 在夹紧的图 2紧缸所示部分原则上，机器人能够拧紧或松开夹紧工件时，活塞移动到右侧，机器人夹持工件，当活塞移动到左侧，放松工作操纵器。气缸，以便于在桌子横向移动的运行中，机器人可以被控制，以便在工件夹紧到左边或右边，其结果是剪辑切割工件。行走过程中纵向作用完成完成切割过程中，按表，使其返回到起始位置。整个 工作过程由 3 X 结构及传动设计 15 3 表 3支承方式 简图 特点 一端固定一端自由 结构简单，尽可能调整螺丝临界速度和稳定性支柱层设计。这种植物的容量小，端部的轴向刚度，只适用于短丝杆。 一端固定一端游动 需要对螺母和支承确保结束同轴，从而使结构更复杂，更难处理，并且螺杆轴向刚度相同栏中小于临界速度和螺杆的扩展空间的长度的稳定性更高的两端，这种安装方法通常在一个较长的螺钉时，高速的场合，在大的力的增加，角接触球轴承的数量，使用高速的是不经济的推力球轴承代替角接触球轴承。 两端固定 只有无轴承空隙，轴向刚度螺旋一端固定四倍。在正常情况下，也不会在压力下，不存在杆的稳定性的螺钉，固有频率是比固定端更高。可以预先拉伸之后预拉伸和热膨胀的问题，结构和过程更加困难可以减少下垂螺钉的重量适合的场合的刚性和精度要求位移这样的装置。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 16 向滚珠丝杆副的选择 滚珠螺杆是丝杆，螺母和滚珠组合物的机构。它的作用是将旋转运动和转移转化直线运动。螺丝和螺母球之间使滚动元件当螺杆旋转时，驱动球 滚动。 点 x 允许 300 毫米，具有最快处理速度 18 米 /分，锭子 50 公斤的质量中，表 80公斤的质量，运动部件 30千克的质量， 300 毫米表的最大行程最大行程。 马达和螺杆通过耦合连接，使得比 i= 1 时，选择电机 Y 系列异步电动机的最大速度 g i n ,/1 5 0 0m a xm a x 最大转矩，即丝杠的导程式子如下 121 5 0 0/1 8 0 0 0/ m a xm a x 取 2确定丝杆的等效转速 基本公式 (/ h 最大进给速度时丝杆的转速 m (1 5 0 012/1 8 0 0 0/m a xm a x h 最小进给速度时丝杆的转速 m (0 8 丝杆的等效转速 m )(/()( 212m i a x m 式式子里，设定 21 2 ，因此 m i n )/( 0 0)/()( 212m i a x m 工作台重量 移动部件重量 9 工作负载 是指机器工作时的轴向力球的实际作用，并与数值人工喂养牵引失去他的3 X 结构及传动设计 17 实验。选择用于滑动导轨，摩擦系数取为 般取 问题是采取 钉的强度 : x 2 1 5 52 2-)2 2(-)2 2( 3a x ）（）（）（0F 它的等效载荷式子如下（设定 21 ， 12 2n n ） m 1494)( 312211223m i a x 316 060 )nT(定 .2 定 定 1 定 1 设定 1 工作寿命，取丝杆的工作寿命是 15000h 由上式计算得 7300N 表 3类机械预期工作时间 波大红鹰学院毕业设计（论文） 18 表 3 3 3精度的选择 精密滚珠丝杠将由电机的定位精度的影响，精密滚珠丝杠参数，铅误差精密机床的定位是最明显的。通常在 300中风低于目标量的任何变化的调节螺钉的初步设计设置在最后的控制精度决定 1/3 1/2位置值。中， 3（ 1极其准确）， 虑到要求的精确度和经济的选择的 轴的精度等级 3级中，Z 计算得出 则 23) X 结构及传动设计 19 公称直径 2 动返向器，双螺母垫片预紧滚珠丝杆副，丝杆的型号为 3。 公称直径 0杆外径 钢球直径 丝杆底径圈数 =3 圈 0 刚度 73N/ m. 定位精度滚珠丝杠和振动系统的固有频率，扭转自然频率的扭转刚性的张力和
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