无缝钢管切割机切割装置设计

I第1章绪论1.1研究意义本课题研究的是机械技术领域中的切割机构，旨在解决自动切割机操作复杂等问题。研究提高钢管切割的精度和效率的方案。无缝钢管的切割是钢管制造和加工过程中非常重要环节，质量和效率都会直接影响到钢管的后续加工和使用。设计和研发高效、精准的钢管切割机切割装置，可以提高切割精度和效率，从而提高钢管的质量和生产效率。研究促进无缝钢管加工自动化。随着科技的不断进步，工业自动化已成为未来的发展趋势。设计和研发高效、智能的无缝钢管切割机切割装置。研究如何让传动，切割，控制更加简便，可以促进无缝钢管加工的自动化程度，提高生产效率和质量，降低成本和风险，具有重要的意义。1.2国内外研究现状通过对主要管道切割机，锯床型管道切割机，大型通风管道切割机，微型切割机，切管机微电脑，美国对切割进行了有限元仿真和实验性研究，研究了多线切割机。而我国的切割技术在设计不断改进，品种不断增加，应用领域也不断扩大。同时，存在很多方面不足，如，结构复杂，调节与维修困难，生产效率低等，阻碍了切割机的发展。近年来，在我国的切割机行业中，现在正逐步过渡到使用一些具有智能控制功能和仪器仪表。切割机也朝着多样多功能、多角度切割、节能和环保的方向不断发展。钢管：包括无缝钢管和焊接钢管等，具有高强度、耐腐蚀和适合高压的特点。切割机的核心组成有切割，传动，控制三大方面，切割装置为切割机的核心部件，所以研究切割装置显得极为重要，要想提高切割机空间，重量，体积，效率，质量方面，从切割装置入手效果最为显著。因此，必须有针对性地进行设计研究，选用不同的机构或材料来满足不同管材的切割需求。1.3研究内容针对要求设计一种切割装置结构简单、性能可靠、满足生产要求的无缝钢管切割机切割装置。研究市场上的路邦89-325管道切割机，小型绳锯机SQ-200弧形厚板绳切机械，三维五轴激光切割机等切割机。此设计的切割机械应主要是针对金属管材进行加工。设计任务主要是钢管切割机进行切割装置的设计。需要考虑传动和切割装置的具体零部件的设计和计算，绘画机器轮廓图，计算数据，编制总装配图，还要绘制零部件图纸。第2章总体设计2.1确定机械切割工艺方案切割是一种常见的加工工艺，它通过在工件表面切割出所需形状和尺寸的方式来实现工件加工。切割的原理是利用刀具或切割工具对工件进行切割或切割刀具的相对运动，使工件上的材料被切割或切割达到所需形状和尺寸。本次设计一钢管切割装置，有三种设计方案对比：方案一：切断刀对管切割，在车床上进行切断。工作原理是用卡盘夹紧零件并带动其旋转，安装在刀架上的刀具完成切割进给运动。其特点是效率高，但结构复杂。方案二：两个电机，一个电机控制砂轮刀片旋转运动切割钢管，一个电机控制电压杆方向向下运动:机构结构较为复杂，生产效率高，但砂轮磨损快，只适用于精准切割，对于无缝钢管切割不经济。方案三：滚筒旋转金属管，此切割运动金属管旋转和刀片切割管材。工作是进行连续切割，可以提高效率，机器的结构类型精简将传动机构与夹紧切割装置进行了一体化尝试。根据毕设要求和结合生产实际。对所选择方案的结构优点和切割质量加以具体说明。方案一，结构更为复杂，所能切割材料类型有限，所切割的钢管粗糙不一，另外还需要改装额外的机床不经济,噪声较大，比较不安全。方案二，结构属于简单，生产效率也高，切割表面粗糙度较为小，切割更为工整适合精密器件，但砂轮的消耗与更换不经济和不方便。另外，方案一和二容易造成锯条的锯齿和砂轮损坏，从而影响表面工整，这两个方案破坏了被加工表面精度，增加生产成本，为了解决能实现钢管切割，切割较为工整问题，切割设计中选用方案三。工艺方案确定后，并根据相关数据，查找必要的特殊尺寸，工艺方案原理图如图2.1图2.1工艺方案原理图综上，考虑到一些限制条件，蜗杆传动是合适的选择，根据信息，在滚筒设计中根据这些条件，我们可以得到如下的设计方案：1.滚筒中心距离>=108mm，设计齿轮的外径<=Ø100mm。2.采用=2的蜗杆和=40的蜗轮，蜗轮的外径为160mm。3.在蜗杆和蜗轮之间安装惰轮，防止避免蜗轮和滚筒相撞。4.选择=50，模数m=4的齿轮作为传动机构的一部分。因此，我们可以采用蜗杆传动和齿轮传动相结合的方式，来设计实现滚筒的传动机构。这个组合方案可以满足滚筒设计中的尺寸和工作条件要求，以及同一轴上不同直径齿轮的配合问题。图2.2传动系统图2.2工作原理管机的工作原理：动力来自电动机→皮带轮→蜗杆→直齿轮→中间辊→滚轮轴上的小齿轮。最顶层滚筒起夹紧作用，三个滚筒使之钢管夹紧。由于滚子的旋转运动，从而带动工件的整体运动，使圆盘刀片向下做进给移动，实现切削时的主要切割。通过操纵手轮调节方向，让圆盘刀片向下进给，不断增加刀片对钢管的压力，实现钢管切割。确定了包括带传动、蜗杆传动以及齿轮传动等多种机构的传动方案。同时，我们还绘制了传动系统的结构图，并使用它来清晰地阐述不同传动元件之间的相互作用关系。图2.3机械切割图手轮2-丝杠螺母传动机构3-从动滚轮4-丝杠5-圆盘刀片第3章传动结构的设计3.1电动机的选择3.1.1类型的选择在工业领域中，采用笼式三相交流异步电动机。在选择电动机类型时，我们主要考虑机器的长期连续工作时间、工作负荷或静态负荷惯性短期重复劳动，并要考虑工作环境中的灰尘和溅射物。根据本次设计的特点，机器的载荷变化较小，有灰尘和铁屑存在，因此选择了笼式三相交流异步电动机。3.1.2功率的选择电动机选用Y90L-4型，确定好电机型号后，可以计算出切管机的传动比:i总===20 （3-1）在本设计中，设计任务给定的管道切割机的工作参数，切削力：F=280000N，棍筒转速：n=70r/min，切管尺寸范围：50～60mm。现初步选取棍筒直径为=80mm，两棍筒中心距a=100mm，刀片直径为=80mm进行计算。根据公式：工作所需的电动机功率：—工作机工作所需的电源，是指主动侧杆管工作机所需要的功率，kW;；—电机工作机的主动侧杆缸效率。工作机所需工作功率，由机器的工作阻力和机器的运动参数（如：线速度、转速和角速度）。3.2传动结构计算3.2.1进行传动机构的设计与计算1.带传动设计皮带传动适用范围广泛，可以适用于需要传递动力的场所，特别是轴距变化较大或较长的应用场景。它的结构简单，运转平稳，不易受到冲击和振动，可以有效地减震和保证安全。此外，由于传动比不能做到精确，其使用寿命也较短，通常为3000～5000小时。因此，在选择皮带传动时需要综合考虑各种因素，包括使用环境、传动效率、负载情况等等，以确保其正常工作并延长使用寿命。在本次设计中，选取带的传动系数，计算功率为： （3-2）由和=1400r/min，查表用A型三角带。小带轮=100mm，考虑到标准直径的适用性，我们选取大带轮的直径为125mm。验算带轮： （3-3）小于25m/s，适合。初定中心距，按公式：构造，选取=350mm.三角带长度计算，按下述公式计算：（3-4）选取标准长度为=1033mm，计算内圆周长度=1000mm。则实际中心距为：（3-5）验算小带轮上包角，公式计算：（3-6）计算三角带轮根数。当带轮速度v=7.4m/s，小带轮直径=100mm，A型时，由表查得0.96，=0.99，=0.89，所以：（3-7）选取z=2根。2.齿轮模数的确定这里采用公式法进行齿轮模数设计，步骤如下：本例中，齿形系数y为0.297，许用弯曲应力限制在19.61kg/mm2。需要将许用弯曲应力减少20%以提高齿轮寿命。经过计算，降低后的许用弯曲应力为[]约15.68kg/mm2。开式齿轮传动，齿宽系数通常在8～15范围内。开式齿轮传动中，由于齿宽系数为=8～15，悬臂支承，所以选的值，取=9。载荷系数K=1.3～1.5，取K=1.4，使用悬臂支撑，由公式： （3-8）选择低强度的情况下，我们可以取标准齿轮模数m=3mm。为了便于加工和测量，我们将无缝钢管切割机中的齿轮模数统一取为m=3mm。3.蜗轮蜗杆模数的确定对于涡轮蜗杆材料的选择：蜗杆选用的45号钢，调质处理；蜗轮材料为无锡青铜ZQA19-4。由公式：（3-9）取标准模数m=4，q=11。4.齿数的确定根据传动比对齿数的选择：查阅《机械零件设计手册》可知：选取最小齿轮齿数为=18。蜗轮齿数和蜗杆头数的确定：查阅《机械零件设计手册》可知：蜗杆头数=1，蜗轮齿数=50。（3-10）将=18代入，则。并由此可以推得：。得到切管机全部齿轮（蜗轮蜗杆）齿数：=54，=81，=18，=1，=50。如图3．1图3.1各轴齿数与配速比图3.2.2计算各主要传动件的结构尺寸1.三角带轮已知选用A型三角胶带，小三角带轮计算直径为=100mm：=δ=6mm、3.5mm、H=12mm、=13.1mm、f=10mm、=、e=15+-0.3mm。轮宽；外径；电动机的输出轴位于大三角带轮的孔径处，输出轴的直径为d。根据查询得知，该电动机型号为，输出轴直径为22mm。其结构形式为实心轮。大三角带轮计算直径=125mm；小三角带轮尺寸和、e、f、δ、H、B等一样。=,=13.4mm。，外径；查可知Ⅰ轴的=20mm，孔径d等于与其配合的轴Ⅰ的轴径；由结构形式可知为辐板式：轮毂直径，取=40mm轮缘直径，查辐板厚度得为S=10mm；轮毂宽度L=(1.5～1.8)=30～36mm，取L=35mm；辐板孔圆周定位尺寸：（3-11），因此，孔直径为2.蜗轮和蜗杆已知=1、=50，m=4，q=11：蜗杆分度圆直径=qm=114=44mm；蜗轮的分度圆直径为，根据模数m和齿数的关系可得，==200mm。杆齿顶圆直径=m(q+2)=4(11+2)=52mm；蜗轮齿顶圆直径=m(+2)=4(50+2)=208mm；蜗杆的齿根圆直径为，在已知模数m和齿数q的情况下，可通过公式·-2.4)计算得出。例如，当模数m=4、齿数q=11时，=4(11-2.4)=34.4mm。蜗轮齿根圆直径=m(-2.4)=4(50-2.4)=190.4mm；蜗杆分度圆圆柱上螺旋升角，当=1、q=11时，查得；在蜗杆的制造过程中，螺纹部分的长度需要满足一定的要求，可以通过公式L≥（11+0.06）m来计算。其中，表示蜗轮的齿数，m表示模数。例如，当蜗轮齿数为50，模数m为4时，可以计算出L≥（11+0.06×50）×4=56mm。根据这个结果，蜗杆的螺纹部分长度至少应该为56mm。蜗轮外圆直径=+2m=208+24=216mm；蜗轮宽度B≤0.75=0.7552=39mm；Ⅰ、Ⅱ轴中心距：（3-12）可知：轮缘厚度f=1.7m=1.74=6.8mm根据常见的蜗轮蜗杆传动设计规范和实际加工难度等因素综合考虑，可设蜗轮轮毂外径为（1.6～1.8）蜗轮孔径直径，即=（1.6～1.8）55=88～99mm。在确定具体的轮毂外径时，需要根据实际情况进行选择，以保证轴的强度和尺寸的要求。取=90mm轮毂宽度（3-13）取L=70mm辐板厚度，一般采用c=10mm蜗轮包角2,一般采用2=3.齿轮1）已知Ⅱ轴上齿轮=54，m=3，则：齿顶圆直径（3-14）分度圆直径（3-15）齿根圆直径（3-16）由于齿轮精度不高，悬臂布置的设计，所以齿宽系数应该选小值，现取所以齿宽.由于>160mm，采用辐板式结构的来锻造齿轮。轮缘内径轮毂外径(——齿轮的孔径=45mm)辐板厚度 （3-17）辐板孔圆周定位尺寸：（3-18），取=17mm。齿轮示意图如图3.2图3.2Ⅱ轴齿轮示意图2)已知Ⅲ轴上齿轮=81，m=3，则：（3-19）齿顶圆的直径（3-20）齿根圆的直径（3-21）分度圆的直径（3-22）设计齿宽B=30mm。由于>160mm，可采用辐板式结构的锻造齿轮。轮缘内径（3-23）轮毂外径=1.63=1.650=80mm（3-24）设计辐板孔圆周定位尺寸：=0.5(+)=0.5(219+80)=149.5mm（3-25）辐板孔直径：Ⅱ、Ⅲ两轴的中心距：（3-26）Ⅲ轴上齿轮如图3.3图3.3Ⅲ轴齿轮示意图3）已知Ⅳ轴上的齿轮=18,m=3则：齿根圆直径（3-27）齿顶圆直径=m(+2)=3(18+2)=60mm（3-28）分度圆直径=m=318=54mm（3-29）齿宽B=30mm。由于<160mm，故必须采用实心式结构锻造齿轮。Ⅲ、Ⅳ两轴的中心距：（3-30）在Ⅳ轴上的齿轮如图3-4所示图3.4Ⅳ轴齿轮示意图3.3滚动轴承的选取1.轴承的选择在结构设计中，我采用了既有转速高的优点，有能够承受少量轴向力的角接触球轴承，（其中轴向力的主要来源是安装或拆卸带轮时所承受的载荷估算载荷大小为100N。据分析，在安装和拆卸带轮时的力相同的情况下，拆卸带轮时，轴承所受的力更大，所以选取轴向力的方向向右。M为电极的输出转矩，F为砂轮的切割阻力，在切割过程中，电极的输出转矩与砂轮所受的切割阻力矩大小相同，方向相反，在切割时相互抵消，所以在计算过程中不再考虑电极输出转矩和切割阻力对轴承的影响。由于轴承受一定的轴向力，所以选取接触角的角接触球轴承。其代号为7207ACJ，基本额定动载荷，基本额定静载荷。2.确定轴承型号由《简明机械零件手册》查得轴径时，应选轴承的代号为7207ACJ，其额定动载荷为>=故选用代号为7207ACJ的轴承合适。第4章切割装置设计4.1圆盘刀片4.1.1圆盘刀片设计应满足的基本要求切削分切削力、背向力、进给力。圆盘刀片的主要功能是切削，因此其设计应考虑切削性能的要求。包括刀片材质、硬度、刃口形状、刃口角度等因素，以保证切削效率、切削质量和寿命。1.刚度和强度：圆盘刀片在切削作业过程中需承受较大的负载，加工精度和稳定性取决于其刚度和强度。因此，刀片的设计应考虑其刚度和强度，以满足加工要求。2.热稳定性：在高温和高速切削状态下，圆盘刀片易发生热变形、热疲劳等问题，影响切削质量和寿命。因此，刀片的设计应考虑其热稳定性和散热性能，以提高生产效率和刀具寿命。3.圆盘刀片的装配：刀具是生产过程中不可缺少的工具，刀片设计需考虑其可靠性和安全性。应确保刀具不易损坏、易于更换和维护，并尽可能减少操作人员的操作误差，提高生产效率。圆盘刀片，又称切割机刀片，是由碳化钨材料整体组成，并有许多其他名称:切割机、割机刀片、圆盘切割机刀片等。4.1.2圆盘刀的选择1.材料的选择：选用高品质的材料，以提高圆盘刀的硬度和强度，避免刀片的损坏和失效。实际许用应力需要根据具体情况进行计算，以确保使用的安全性和可靠性。一些高强度的高速合金钢牌号，其许用应力可以超过700MPa，例如：1）.ASP60粉末冶金高速钢：715MPa；2）.HSSS690Q高强度结构钢：760MPa；3）.Vanadis23超硬高速钢：800-900MPa；4）.M42高速钢：350-450MPa。一般的圆盘刀片要求高速合金钢的许用应力可以计算为其屈服强度除以一个安全系数。一般情况下，高速合金钢的安全系数取值为2.0～3.0。因此，选取安全系数为2.5，又因要切割棒料在128-285Mpa,则该材料的许用应力为：285×2.5=712.5MPa。高强度高速钢和高强度结构钢是钢材中的高端品种，价格相对较高，而ASP60粉末冶金高速钢则是高速钢中的一款高端产品，相对而言价格更加昂贵，但是ASP60高速钢具有更高的硬度和韧性，使用寿命更长。因此，选择合金钢中ASP60高速钢。2.刀片的几何尺寸：确定合理的刀片几何尺寸，以保证刀片的刚度和强度，达到良好的加工精度和稳定性。背向力,刀片根据进给力确定了圆盘刀片的材料。根据刚度校核确定圆盘刀片的最小尺寸，切削力，棒料剪断剪应力大于材料许用剪应力。因此，棒料能够被切断条件（4-1）刃口设计：刃口设计应遵循圆盘刀受力平稳、切削质量较好、刀片寿命较长的原则。在标准原件中选择较为合理，因为刀片还有另外的设计选择经济的要求。非标件相比标准件更为昂贵。表4.1圆刀片规格型号规格外径内径厚度b刀口角度Ø140×Ø40×514040545°Ø140×Ø30×514030560°Ø150×Ø35×314030560°Ø150×Ø35×315035345°Ø100×Ø30×510030545°Ø80×Ø16×58016545°图4.1圆盘刀经过调研，双刃圆盘刀片其规格为80*1.0*16mm，材料为ASP60高速合金钢。4.1.3圆盘刀片的切割运动（1）设计要求机械切割装置，圆盘刀片和丝杠螺母机构能够在走刀过程中纵向移动，迅速准确地达到工作位，在切割过程中能够随着铸棒纵向移动，切完后在返回初始位置。该装置主要是为了实现切割机砂轮片的纵向和旋转运动，使之完成切割动作。为了设计和制造方便，在方案设计中纵、横行走装置的原理大致相同，即采用结构简单而又便于控制的丝杠传动方式，丝杠机构带动纵向圆盘刀片在棒料旋转同时，电机带动刀片旋转切割。在设计过程中，考虑到能量的损耗程度，纵向行走装置采用了丝杠，既提高了运动系统的运动精度，又很大程度的减小了摩擦力，达到了节能的效果。（2）直线切割的运动计算经过查阅资料，可以得知棒料的许用剪应力，取最大值285。考虑到本次设计的切管机要能有效切断最大棒料粗为10mm，因此该机器所需的最小切断力可由上述公式得出。（4-2）取切割机的。丝杠螺母进给到固定管材，电机带动带轮-蜗轮蜗杆-滚筒，滚筒带动管材旋转，滚筒转速会与棒料转速同速，。4.2丝杠螺母机构设计4.2.1螺纹副耐磨性计算丝杠螺母传动机构差动传动《机械设计（第四版）》公式（6.20），螺纹中径计算公式：式中，螺母为整体式并且磨损后间隙不能调整，；该螺旋机构为人力驱动，因此提高20%，。（4-3）

表4.2滑动螺旋副材料的许用压力[P]螺杆—螺母的材料滑动速度许用压力钢—青铜低速18-25≤3.011-186-127-10>151-2钢—钢低速10-13钢—铸铁<2.413-186-124-7图4.2螺旋副受力图牙型角，螺距P由螺纹标准选择P=6mm牙顶间隙acp=1.5-5,ac=0.25;p=6-12,ac=0.5;p=14-44,ac=1;外螺纹大径（公称直径），d=44mm中径（4-4）牙高（4-5）小径（4-6）内螺纹大径（4-7）牙高（4-8）中径（4-9）小径（4-10）牙顶宽（4-11）牙槽底宽（4-12）螺纹升角（4-13）因此选用T44×6的螺杆，其参数为：表4.3的螺杆公称直径（mm）d螺距（mm）P中径（mm）大径（mm）小径（mm）446414537384.2.2螺纹牙强度计算。图4.3螺母螺纹圆的受力（4-14）（4-15）（4-16）（4-17）（4-18）表4.4滑动螺旋副材料的许用应力螺旋副材料许用应力(MPa)螺杆[σ][σ]b[τ]钢σs/(3~5)螺母青铜

40~6030~40铸铁

40~5540钢

(1.0~1.2)[σ]0..6[σ]（1）螺杆强度计算螺杆有F和扭矩T，根据第四强度理论，其强度条件为;（4-19）（4-20）（2）螺纹副自锁条件（4-21）梯形螺纹的牙型斜角，其当量摩擦角（4-22）式中,为螺纹升角；为螺旋副的当量摩擦系数,见下表4.5。对于螺旋传动的保证自锁可靠，实际应取本设计满足这一条件，因此能够自锁。表4.5滑动螺旋副的当量摩擦系数螺杆—螺母的材料当量摩擦系数钢—青铜0.08-0.10淬火钢—青铜0.06-0.08钢—钢0.11-0.17钢—铸铁0.12-0.15（3）螺杆稳定性计算为防止失稳定，螺杆承受的轴向力F必须小于临界载荷。则螺杆的稳定性条件为：（4-23）（4-24）式中，螺杆的稳定临界载荷表4.6螺杆的长度系数端

部

支

撑

情

况长度系数μ两端固定0.50一端固定，一端不完全固定0.60一端铰支，一端不完全固定0.70两端不完全固定0.75两端铰支1.00一端固定，一端自由2.00（4-25） （4-26）所以，该螺杆是稳定的。4.3滚筒的设计4.3.1滚筒轴设计计算轴Ⅲ上装有的主要零件为：轴承、键、轴环等。由表三可知其最小直径为45mm。已知：齿轮的分度圆直径＝162mm，z3齿轮的分度圆直径＝243mm，齿轮分度圆直径＝54mm，Ⅱ、Ⅲ轴中心距=202.5mm，Ⅲ、Ⅳ轴中心距=148.5mm，两滚筒中心距108mm，Ⅱ轴转矩＝420.2，Ⅳ轴转矩＝122.3。验算过程：画出受力分析图4－4a，因为动力从齿轮经惰轮传给两个齿轮，在惰轮的圆周上就有着同时作用着、、三个切向力；根据滚筒中心距108mm和αⅢⅣ=148.5mm，我们可以计算出α角。因为在直角三角形Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ中，，所以；①根据转矩（4-27）（4-28）②使用平移和四边形法则，对作用在Ⅲ轴上的合力计算。如图3－1b，使用作图法可得P4≈8360N，P=P1+P4=5185.43+8360=13545.43N③因为Ⅲ轴的最大弯距在B点、所以惰轮z3的中面到滚动轴承中面的距离，现取为l3=70mm的位置，则其最大弯矩：（4-29）④选取轴的材料使用45号钢，转动心轴的B＝0.26，所以：（4-30）现在设计轴颈的直径为55mm，所以合适。图4.4滚筒轴的受力分析1、按扭矩强度条件计算由于碳钢制造轴较广泛，取材料为45钢，采用调至处理，硬度为217HBS~255HBS。根据由参考文献[2]表15-3查的=126～103，取=110（4-31），有一轴键轴径增大5%~7%综合考虑并圆整，取d=30mm4.3.2滚筒结构的设计1.滚筒最小直径的确定按照国标标准的有关规定，滚筒直径根据胶带形式、强度、紧边和松边张力以及滚筒类型由下式确定.（4-32）滚筒直径的选择问题。为了保证滚筒和台面相配合，选用了直径为27毫米的滚筒。（单位是kN/(帆布胶带、人造纺材芯胶带、钢绳芯胶带)）。(帆布胶带，人造纺材芯胶带,钢绳芯胶带）2.幅板厚度的确定幅板厚度的计算式为（4-33）式中h为幅板厚度，K为与半径比率有关的无因次系数（4-34）为了确定转角，确定轴和幅板的力矩分配系数x（4-35）在0.1—0.4取值，焊接滚筒，直径大于1000mm,幅板为软性时，腹板厚度=0.15-0.25焊接滚筒,直径小于1000mm,幅板为刚性时，腹板厚度=0.3-04；（4-37）确定带钢的厚相对复杂的任务。在计算带钢厚度后，有必要进行应力分析。等厚带钢的危险应力点位于带钢的内径上，可由下式得到（4-38）经过计算和分析,得出当或时、最大值，此时,幅板的主应力为（4-39）（4-40）在校核幅板强度时，一般只需要即可。根据弹性力学理论，幅板在弯曲力矩的作用下，其转角可以表达为（4-41）由以上式子得到（4-42）因为，最大应力发生在幅板内径上，即发生在位置上。为了确定最大时的相应高度h,则（4-43）（4-44）带入求导可求出h，所以当时，最大,因此，在确定幅板厚度时，应确保以提高滚筒寿命。3.轮毂尺寸的确定轮毂的宽度为，采用锁紧器连接时，；采用过盈连接时，轮毂的直径(外径)计算（4-45）用锁紧器连接时，就是锁紧器外环与轮毂之间的压强,此时（4-46）（4-47）当采用过盈连接时，就是轴与轮毂之间的压强，此时综上计算得到大小为：（4-48）4.滚筒厚度的确定滚筒设计中滚筒厚度是设计最复杂的，胶带和滚筒相互作用的压力分布复杂。滚筒太厚与太薄都会都会影响滚筒的质量，进而影响到机械设计机构整体的切割。因此，设计过程中根据原则，滚筒的厚度大于或等于幅板的厚度即可满足使用要求。设计参考表4.7选用按疲劳强度计算（4-49）表4.7滚筒体厚度滚筒直径/mm滚筒壳长度/mm1800200024002800630161880018202222100020222424125020222426150022242426180022242628所以滚筒轴的直径d为（4-50）按刚度计算（4-51）式中f为轴弯曲产生的扰度，取f=（1/2000～1/3000)，为轴承间距，E为材料弹性模量，低碳钢，J为轴惯性矩，所以滚筒直径（4-52）由此可得两滚筒的直径，取其中最大值为设计值,即取d=10mm图4.5滚筒图4.4圆盘刀片的回收利用刀具磨损实验结果表明，刀具磨损过程可以分为三个阶段：（1）初期磨损阶段,新刃磨的刀具刚投入使用，后刀面与工件的实际接触面积很小，再加上刚刃磨后的后刀面微观凸凹不平，单位接触面积上承受的正压力极大，刀具磨损速度极快，此阶段称为刀具的初期磨损阶段。刀具刃磨以后如能用细粒度磨粒的油石对刃磨面进行研磨，可以显著降低刀具的初期磨损量。（2）正常磨损阶段,经过初期磨损后，刀具后刀面的微观粗糙表面已经磨平，刀具后刀面与工件的接触面积逐渐增大，单位接触面积上承受的压力逐渐减小，磨损速度趋缓。此阶段的刀具磨损称为正常磨损阶段，它是刀具的有效工作阶段。（3）急剧磨损阶段,当刀具磨损量增加到一定限度时，切削力、切削温度将急剧增高，刀具磨损速度加快，直至丧失切削能力，此阶段称为刀具的急剧磨损阶段。在急剧磨损阶段让刀具继续工作是一件得不偿失的事情，既保证不了加工质量，又将大量消耗刀具材料，如出现刀刃崩裂的情况，损失就更大。刀具在进入急剧磨损阶段之前必须更换。当刀片出现正常磨损时，将刀片更换下来用抛光机减小磨损程度。4.5总体设计方案图在机械传动系统的设计中，总体结构设计是至关重要的。这包括对原动机的选择、各个装置的布局、操作方法和机器的组成和大致轮廓尺寸的考虑。在选择原动机时，需要考虑其输出功率、转速、扭矩等参数，以确保传动系统可以满足其要求。在布局设计方面，需要充分考虑各个装置之间的空间关系，确保整个机器紧凑、易于组装。在机器组成方面，需要确定传动机构的类型和数量、材料以及其它配件的选择。而在轮廓尺寸方面，要考虑整机的外形尺寸、重量和便携性等因素。图4.6机械切割机总体结构图图4.7机械切割机总体图结论在这次设计的过程中，通过一定文献参考首先对切割机传动方案和切割方案进行了分析和比较，并确定了最终方案，我自己的思考和解决问题