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木材
圆盘
切割
设计
开题
19
CAD
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木材圆盘切割锯的设计含开题及19张CAD图,木材,圆盘,切割,设计,开题,19,CAD
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摘 要木工机械是家具、建材及装修等行业的基础。而木材圆盘切割锯更是木材加工生产过程中必不可少的机械设备，在各种木材加工厂随处可见。圆盘锯又叫圆锯机，是应用很广泛的木工机械，他是由床身、工作台和锯轴组成。大型圆锯机座必须安装在结实可靠的基础上，小型的可以直接安放在地面上，工作台的高度约900mm。锯轴安装在机座的轴承内，锯轴的转动一般用皮带传动，但新式的机床都用电动机直接带动。有些圆锯机的工作台能够倾斜45角，比较新式的圆锯机的工作台，始终保持水平，但是锯片能够自动倾斜，这不仅对工作带来了很大的方便，而且也比较安全。本课题就是设计一台木材圆盘切割锯，用来进行木材的粗加工过程中的切割。该圆盘锯机主要由机架、工作台、锯轴、切削刀片、导尺、传动机构和安全装置等结构组成。本文通过比较，确定了最终设计方案，针对木材圆盘切割锯的结构及其特点要求进行了设计与说明，确定单侧皮带轮传动的运动方式。然后圆盘锯主轴的截面特性，并对主轴和支架的强度、刚度进行了校核验算。以保证所设计的木材圆盘切割锯满足使用要求。关键词：木材圆盘锯切割锯 锯片 皮带轮传动 主轴 机架 电机ABSTRACTWoodworking machinery furniture, building materials and decoration, etc. basis.The wood cutting circular saw is essential for the production process of wood processing machinery and equipment, wood processing plants in a variety of everywhere.Also known as circular saw circular saw, is the application of a wide range of woodworking machinery, he is by the bed, table and saw shaft components.Large circular saw base must be installed on solid and reliable basis, small can be directly placed on the ground, table height of about 900mm.Saw shaft bearings mounted within the base, saw the general use of the rotational axis of the belt drive, but the new machine is directly driven by electric motors.Some saw machine table can be tilted 45 angle, more modern machine table saw, always maintain the level, but can automatically tilt the saw blade, which not only brought about a great convenience, but also safer.The project is to design a circular cutting saw wood, wood used for rough cutting process.The circular saw mainly from the rack, table, saw shaft, cutting blade, guide foot, transmission and safety devices, etc. structures.By comparison, to determine the final design for wood cutting circular saws and characteristics of the structural requirements for the design and description of the drive pulley to determine the movements of one side.Circular saw and then the section properties of the spindle, and spindle and support the strength, stiffness was checked checked. Designed to ensure that the timber meet the requirements of circular cutting saws.Keywords: Wood Cutting Saw Circular Saw Saw Pulley drive Spindle rack Motor目 录摘 要1ABSTRACT2第一章绪论31.1产品分析及国内外发展现状31.2课题分析51.2.1设计内容及要求51.2.2设计方法及技术路线6第二章方案拟定72.1拟定整体方案72.2机械部件方案拟定102.3控制系统方案拟定14第三章机械部件设计计算153.1电动机153.1.1电机的选择和计算153.2 V型带183.2.1 V型带的计算183.2.2选取带型183.2.3确定带轮的基准直径183.2.4验算带的速度193.2.5确定V带长度和中心距193.2.6计算小轮包角203.2.7确定V带根数203.2.8计算作用在轴上的压力213.2.9带轮结构设计213.3 圆锯机主轴223.3.1材料选择223.3.2轴的结构设计223.3.3轴的强度校核223.3.4轴的刚度校核253.4轴承263.4.1轴承的选择263.4.2轴承的校核263.5键的选择263.6润滑与密封273.6.1轴承的润滑273.6.2轴承密封的选择27第四章CAD图纸284.1整体装配图284.2主轴装配图28第五章 设计小结30致谢31参考文献32第一章 绪论1.1产品分析及国内外发展现状木工圆锯机是以圆锯片为道具，使之做连续的旋转运动，完成锯割原木或板材的木工机床。人类在古代就开始使用锯齿形工具锯割木材。1777年荷兰人首先制成了木工圆锯机开始以旋转的方式锯割木材，至今已有200多年的历史。木工圆锯机被广泛应用在原木、板方材的纵剖、裁边和横截等锯割工序上，也有将木工圆锯机作为主锯机进行制材生产的。1、 木工圆锯机的分类木工圆锯机使用广泛，类型较多。按锯割木材纤维方向不同可以分为纵向木工圆锯机、横向木工圆锯机和万能木工圆锯机三大类；按加工的工艺特点不同可分为原木圆锯机、再剖圆锯机、裁边圆锯机、截断圆锯机等；按锯片的数目多少可以分为单锯片的、双锯片的和多锯片的等型式。2、 木工圆锯机的特点木工圆锯机的优点是：结构简单、造价低，便于维修和保养；切削速度高，能适应各种原材料和产品的加工要求；机械进料速度比框锯高，采用毛方下锯法锯割小径原木时，圆锯比框锯出材率略高。因此，在制材和细木工作业中用途最广泛。木工圆锯机的缺点是：锯片工作稳定性差、锯路比其他类型锯机锯路宽，锯屑多，木材损失量大，锯材尺寸精度低，出材率比带锯低；受锯片直径约束，不宜锯割直径超过50cm的大径原木，修锯技术复杂。20世纪70年代以来，随着工业的发展和科学技术的进步，数显、数控和电子计算机技术的采用，减小锯片厚度，提高锯片稳定性等新技术的开发、研制和应用，使木工圆锯机的生产效率、自动化程度、加工精度和操作性能都提高到了一个新的水平。3、 木工圆锯机的主要技术参数（1）锯片直径锯片直径是木工圆锯机的主参数。通过它可以确定加工木料的厚度（或锯路的高度）。通常木工圆锯机所用的锯片直径是300900mm，最大圆锯片直径可达1800mm.（2）锯轴转速和进给速度一般木工圆锯机的锯轴转速在9003000r/min，机动进给速度在10100m/minn。圆锯片直径一定，锯轴转速越高，切削速度越高，切削速度和进给速度要合理分配，否则将影响木工圆锯机的生产效率和加工木料的质量。部分国产圆锯机的主要技术参数见下表1-1表1-1 部分国产圆锯机主要技术参数木材圆盘切割锯是用于木材切割的设备，其主要作用是对各种形状的木材原料或粗料进行切割。木材圆盘切割锯又称圆锯机，其构造简单，安装容易，使用方便，效率较高，应用比较广泛。但是它的锯路高度小，锯路宽度大，出材率低，锯切的质量较差。主要由机架、工作台、锯轴、切削刀片、导尺、传动机构和安全装置等组成。按锯剖方向，圆锯机分为纵剖圆锯和横截圆锯；按工艺要求分为原木圆锯机、再剖圆锯机、裁边圆锯机和截断圆锯机；按锯片数又分为单锯片、双锯片和多锯片圆锯机。纵解圆锯机：纵解圆锯机主要用于纵向锯割板材、板皮和方材，适用于建筑工地和木材加工配料用。通用，由机身（工作台）、锯轴、锯片和防护装置等部分组成。横截圆锯机：横截圆锯机用以将长料截短，适用于工地制作门窗和截配模板，工厂主要用于截配门窗和家具的毛构件。横截圆锯机又有推车截锯机和吊截锯机两种形式。圆锯机的特点：圆锯机传动机构和切削工具简单，安装使用方便，投资少，易于维修，既可以纵剖又可横截，在制材中应用较为广泛。其缺点是稳定性差，加工质量低，不适宜锯解大径级原木；圆锯片较厚，出材率低，耗电量大，劳动强度大，安全性差。目前随着我国经济的发展，我国木工机械行业最近几年来一直发展很快。木工机械设备的产量和出口量每年都增长很快。但是，我们也必须看到，这些生产和出口的木工机械设备中，大多数都是低端产品和低价位设备。而新型设备的生产和技术都不规范，基本依靠从国外进口，这是我国与木工机械设备制造强国的主要差距所在。随着世界经济的发展和世界经济的复苏，机械设备制造业迎来了又一个快速发展的时期。国外木工机械行业发展迅速，各木工机械设备制造国除供应本国木材行业使用外，还大量出口。目前，在木工机械行业处于世界领先地位的是德国和意大利，而我国在相关技术方面与世界发达水平有一定的差距。2、木材圆盘切割锯的发展趋势（1）产品质量、技术和设备可靠性不断提高；（2）产品种类越来越齐全；（3）小型机械设备受到广泛欢迎；（4）设备的数控化程度越来越高；（5）用于新产品研发、技术创新的资金不断增加。1.2课题分析1.2.1设计内容及要求本课题的任务就是设计一台木材圆盘切割锯，用来进行木材的粗加工过程中的切割。该圆盘锯机主要由机架、工作台、锯轴、切削刀片、导尺、传动机构和安全装置等结构组成。具体圆锯机的相关尺寸可以根据根据市面上销售的相关产品和互联网资料获得。于是，自己确定的圆锯机相关尺寸有以下几条：额定电压：380V额定频率：50Hz锯片规格：350304mm最大切削厚度：80mm工作台面的尺寸：1100800800mm1.2.2设计方法及技术路线1、根据设计题目查阅及下载相关资料，了解国内外情况。2、明确设计产品的作用及设计任务，确定设计方案。3、明确设计步骤，合理安排设计时间。4、绘制装配图和零件图。5、修改、整理装配图和零件图。6、撰写设计说明书。7、撰写使用说明书。8、打印并准备答辩。第二章 方案拟定2.1拟定整体方案设计要求：设计一台木材圆盘切割锯，用来进行木材的粗加工过程中的切割。该圆盘锯机主要由机架、工作台、锯轴、切削刀片、导尺、传动机构和安全装置等结构组成。木材圆盘切割锯又称木工圆锯机，目前市场上出售的相关产品分为两类，一种是手提式（便携式）圆盘锯，另一种是台式木工圆锯机。方案一：手持式圆锯机如下图所示的样子，为手持式圆锯机。图1 手提式圆锯机技术参数（Technical Data）:功率：1400W空载转速：5500rpm重量（不带电缆）：4.1kg锯片钻孔：20.0mm锯片直径：184mm切割深度：90 67mm 45 48mm工作环境(Work environment)：温度(Temperature)：040 。配有主轴锁，便于更换锯片，切割深度设置无级可调，同样适合于惯用左手的人使用。电动圆盘锯可用来锯木板、木条和其他等木质制品。电动圆盘锯还可以成功地用在木材做槽，并可广泛地用于各种木工工作，建筑中的木材安装的修配工作、混凝土模板的切边、木板木条的断面加工等等。相关联零部件的互动精度要求较高，计算必须精确，以保证运动件不干涉或运动位置准确。同时，在长时间使用圆锯机的情况下，产生的振动直接传于人身，使人很容易产生疲劳，影响人的健康。此种设计方案，机器的内部零件排列紧密，对于设计要求较高，有一定的设计难度，原则上不选着这种设计方案。方案二：台式木工圆锯机如下图所示的样子，为台式木工圆锯机。图2 MJ104台式木工圆锯机技术参数（Technical Data）:额定功率：3Kw额定电压：380V额定频率：50Hz电机额定转速：2870rpm主轴转速：2870rpm线速度：47m/s锯片规格：350304mm最大切削厚度：80mm整机重量：1205工作环境(Work environment)：温度(Temperature)：040 。基本使用：机械启动后，应待锯片转速正常后进行锯料。进料必须紧贴“挡板”，不许将木料左右摇晃或高抬。送料不能用力过猛，遇木节要缓缓送料。注意事项：操作人员应戴防护眼镜，站在锯片一侧，禁止站在和面对锯片旋转的离心力方向操作，手不得跨越锯片。而木材圆盘切割锯更是木材加工生产过程中必不可少的机械设备，在各种木材加工厂随处可见。木材圆盘切割锯又称圆锯机，其构造简单，安装容易，使用方便，效率较高，应用比较广泛。但是它的锯路高度小，锯路宽度大，出材率低，锯切的质量较差。主要由机架、工作台、锯轴、切削刀片、导尺、传动机构和安全装置等组成。优点:切削力大，切削较厚材料的能力强，安全可靠，固定在地面上时，切削振动减少，切削过程更加平稳，消除了人工对锯削的影响，切削更准确。缺点是设备体积较大，对于抬升不方便的木材板件不方便锯削。此种设计方案相对较简单，机器的零部件排列不是那么紧密，设计相对来说容易一些，对于设计水平有一定的考察性，能够良好的展示设计思路。根据所选的毕业设计题目和要求，毕业设计任务书中要求设计一种简易的木工圆锯机，能够进行木材的锯削，对于加工精度要求不是很高，介于手持式圆锯机的复杂性和零件结构的精确性，所以选择设计方案二：台式木工圆锯机进行设计。台式木工圆锯机一般有以下各部件的设计和校核：（1）电机的选择：整个圆锯机的动力来源于电机，首选会根据设计要求的转速，转矩，线速度等相关信息来确定电机的型号和功率等信息。（2）传动系统的设计：电机产生的动力会有一个传动系统将其传动下去，来带动要工作的部件进行工作。（3）工作系统：工作部件的工作，来完成既定的工作要求。（4）安全系统：用于机器工作中的安全防护，防止发生非人为的故障，造成人身财产的损失等。（5）控制系统：用于控制机器的开关，急停等情况。下面将会一一介绍并说明，各个系统的设计思路及方案。2.2机械部件方案拟定本设计采用台式设计方案，整机样式如下图2-2-1和图2-2-2所示：图2-2-1 木工圆锯机主视效果图图2-2-2 木工圆锯机侧视效果图设备主要部分有：机架机构、安全防护机构、工作平台机构、主轴机构、传动机构和定位机构等。整个机架采用45钢板，通过焊接组合而成，结构相对简单，生产成本较低，且焊接方便，在满足整机要求的条件下，这种方案会产生最高的性价比。下面为机架结构的效果示意图如下图2-2-3图2-2-3 木工圆锯机机架结构图安全防护机构即为圆锯机分料刀和锯片外罩盖。分料刀分料刀是为了防止锯的反冲，安装时要注意：分料刀与锯片齿圈之间的距离不超过5mm，齿超出分料刀下缘不大于5mm。分料刀还有一个作用，防止木材夹锯片。本机的分料刀采取材料为45钢，焊接在机架上面。效果图如下，见图2-2-4。图 2-2-4圆锯机分料刀效果图工作平台机构位于机架上面，为一个平面钢板中间留有锯片空隙，用于伸出锯片，另安装一个盖板，可以方便对锯片进行更换和主轴的保养。效果图见图2-2-5。图2-2-5 工作平台效果图主轴机构，圆锯机的主轴由多个零件组合而成，包括卡盘紧固螺母、法兰卡盘、轴承盖、轴承、J型无骨架油封、中心轴和皮带轮等七部分组成。其作用为将皮带轮传递来的动力带动锯片转动，达到切削的目的。圆锯机主轴的效果图见图2-2-6图2-2-6 圆锯机主轴效果图传动机构，采用电机驱动，皮带传动。整个机构固定在机架上面。效果图见图2-2-7。图2-2-7 传动机构效果图定位机构：本机定位机构为挡板和导尺，圆锯机工作的时候，人工推动木板进给，在推动的过程中难免会产生误差，这时候会对切削效果产生影响，甚至会发生安全事故，这时候需要一个装置使木板按照既定的方向进给，来保证正常加工。2.3控制系统方案拟定本系统控制要求比较简单，控制系统也不复杂。系统所需控制仅有电机的开关，来开启和关闭机器。根据以上需求可以确定控制方式为按钮。采用按钮控制可以实现电路的通断，完成既定的工作任务。而且使用安全，故障率低，性价比极高第三章 机械部件设计计算3.1电动机 3.1.1电机的选择和计算本机动力源来自电动机，电动机带动V型带转动，V型带带动主轴转动，主轴带动锯片转动。主电机功率可由下式计算： (3-2-4)式中 N主电机功率（kW）； 锯片锯削力（N）；v 切削速度（m/s）由公式（3-2-4），主电机功率 N 和切削速度v成正比。1、 进给电机功率的确定式中：N 有效进给有效功率（） N进空进给系统空载功率（） 传动效率 12z-1 常见传动件效率平均值0.85 0.90（1） 进给有效功率P牵进给所需牵引力（）对于锯片，如果不考虑其他因素，只从锯木材所产生的各种力来考虑（）式中： （） 薄切削： （） 厚切削： 摩擦系数： 要求能锯的软硬木材料 所以软木选择松木，硬木选择硬红木，根据不同的木材确定不同的需用功率，从而选定所需要的电机。计算过程如下： 含水率取15%，则查表得 Th取4小时，则查表得1.2 1.75 x=0.45 摩擦角摩擦系数 切削宽度锯的角度 锯的速度取松木的情况：查 表 得 纤维倾斜角与平均运动遇角相等。 取红木的情况：查 表 得 N=2.2KW根据计算得知硬木的N进大于松木的N进，所以根据硬木的N进选取电动机的型号。则选择电动机型号为Y100L-2额定功率P=3kw 同步转速n=2870rpm3.2 V型带 3.2.1 V型带的计算设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下：式中P需要传递的名义功率工作情况系数，按表7.6工作情况系数选取=1.3； 所以 3.2.2选取带型根据、，由教材上图7.11査取，选Z型带。 3.2.3确定带轮的基准直径根据表7.7荐用最小基准直径，可选小带轮直径为，则大带轮的直径为42.5mm。又其传动比i= / = 2则大带轮直径为=i=282=56mm据表7.3取=56mm,其传动比误差=4.25%,故可用。 3.2.4验算带的速度2.1m/s25m/s=式中；小带轮基准直径；故符合要求。 3.2.5确定V带长度和中心距确定V带长度和中心距。根据0.7（+）2(+)初步确定中心距0.7（28+56）=58.8=41.467mm 取d=42mm，3.3 圆锯机主轴3.3.1材料选择所选材料为45号钢，调质处理。3.3.2轴的结构设计轴的结构设计如下图：轴的机构和形状取决于下列因素：轴上零件的类型、布置和固定方式，载荷的性质、大小、方向及分布情况。轴承的类型和尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺要求等。轴的结构应便于轴上零件的定位、固定和装拆，尽量减小应力集中，受力合理，有良好的工艺性。对于要求刚度大的轴，还应从结构上考虑减小轴的变形。轴的结构设计入图所示，根据轴的受力选取3系列深沟球轴承，为了便于轴承的装配，选取装轴承处的直径为d=30mm,其他部分如图所示。3.3.3轴的强度校核1.确定最危险截面根据轴的结构尺寸及弯矩图，转矩图，截面处较大，且有轴承配合引起的应力集中，截面E处弯矩较大，直径较小，又有圆角引起的应力集中截面D处弯矩最大，且有齿轮配合与键槽引起的应力集中，故属危险截面，现对D截面进行强度校核。2.安全系数校核计算由于减速机轴的转动，弯矩引起对称循环的弯应力，转矩引起的为脉动循环的切应力。弯曲应力幅为 （329）式中 W抗弯截面系数，由表19.3-7查的 （330）由于是对称循环应力，故平均应力，根据式 （331）式中钢弯曲对称循环应力时的疲劳极限，由表查得；正应力有效应力集中系数，由表按键槽查得，按配合查得，故取；表面质量系数，轴经车削加工，按表查得；尺寸系数，由机械设计手册表查得。切应力幅为式中抗扭截面系数，由机械设计手册表查得根据式（19.3-3） （332）式中钢扭转疲劳极限，由机械设计手册表19.1-1查得；切应力有效应力集中系数，由机械设计手册表按键槽，按配合，故取；同正应力情况；平均应力折算系数，由机械设计手册表查得；轴D截面的安全系数由机械设计手册式确定 （333）轴的弯矩图和剪力图。由图可以看出有效工作辊筒处为危险截面轴的扭矩为T=9 N.M轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6轴的计算应力为 选定轴的材料为45号钢，调质处理，由机械设计教材第八版中表15-1查的 因此故安全。3.3.4轴的刚度校核1、求当量直径作用力 作用力 2、求当量轴的截面惯性矩3、轴的扭转刚度校核BI轴单位长度扭转角T转轴传递的转矩,G轴材料切弯弹性模量，取L轴受转矩作用的长度对一般传动符合要求3.4轴承3.4.1轴承的选择因为轴承主要承受径向载荷，也可同时承受小的轴向载荷，故选用深沟球轴承。参照工作要求并根据d1 = 20mm，应该选择深沟球轴承6004。因为轴承有较大的径向承载，故选用圆柱滚子轴承。参照工作要求并根据d2 = 40mm，应该选择圆柱滚子轴承N208E3.4.2轴承的校核计算深沟球轴承6004的寿命，根据式20000h计算圆柱滚子轴承N208E的寿命，根据式21000h3.5键的选择根据轴的直径和轴的强度校核，选择圆头普通平键（型）87373.6润滑与密封3.6.1轴承的润滑采用脂润滑，润滑脂填充量不得超过轴承空隙的1/31/2，过多会引起轴承发热。3.6.2轴承密封的选择密封是为了防止灰尘，水份等侵入轴承，并且防止润滑剂流入。根据密封类型的特点：选用毡圈密封，安装前用热矿物油浸渍。在轴承与轴承盖之间安装有油J型无骨架油封，用于防治油的泄漏。第四章 CAD图纸4.1整体装配图4.2主轴装配图圆锯机主轴正视图圆锯机主轴俯视图第五章 设计小结经过几个月的精心准备与设计，毕业设计终于要告一段落了，内心充满了强烈的自豪感，毕竟这是我自己通过艰辛努力做出的设计，我期待着毕业设计的圆满成功。这次实际企业课题产品设计中，我学到了很多在课本上学不到的东西，进一步体会到了作为一名设计者的艰辛与快乐。通过这次的毕业设计，掌握了机械设计的基本过程和方法，并在这个过程中，熟练运用了CAD软件。现在依然还记得，有时候一个人画图到深夜，在昏暗的灯光下，静静的思考，想着每一个细节的设计，考虑每一个零部件的形状。通过设计过程，也增加了自己独自设计产品的耐心，这些将会是我今后的宝贵财富。在整个设计过程中，通过多种渠道进行查询资料，学会了如何在大量的资料里面找到自己需要的信息。同时，通过查询机械设计手册、气压系统设计手册等一系列手册，对各种标准有了更深的了解。在设计时发现要成功的研发设计出一件好的实用的产品，除了要有独特的创意外，还得有非常丰富扎实的专业知识作后盾才可以，同时用正确的设计观和设计思想来指导设计工作也是不可或缺的。总体而言，本次设计基本完成，当然鉴于个人能力有限，设计中肯定还存在着不足之处，比如方案不够创新，始终不能摆脱现代技术条件的制约；对于一些材料以及机械原理和气压方面的东西掌握的不是很扎实；部分设计思想脱离实际。此次设计对于自
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