水泥瓦切割機設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、畢 業(yè) 論 文論文題目 水泥瓦切割機設(shè)計 系 別 電子信息工程系 專 業(yè) 機械制造設(shè)計及其自動化 班 級 學 號 學生姓名 指導教師（簽名） 完成時間 2013 年 5 月摘要水泥瓦切割機是專門用來切割水泥瓦的設(shè)備。云石機切割水泥瓦時會產(chǎn)生很多粉塵，對人體造成極大的危害。本設(shè)計依照云石機的工作原理來設(shè)計切割機的切割部分，在云石機的基礎(chǔ)上還做了改進，在保留云石機方便切割的同時，還能通過相應(yīng)的部件來克服粉塵對人體的危害。本人通過查閱各類石材切割機的造型及工作原理，得出了大概造型，借助pro/e建模仿真、cad繪圖等軟件，設(shè)計出了專門用來切割水泥瓦的設(shè)備-水泥瓦切割機。該切割機是用三相異步電動機來提

2、供動力，借助v帶輪和v帶的傳動來使圓鋸片旋轉(zhuǎn)，再通過工作臺的移動來實現(xiàn)水泥瓦的切割的。同時用水來克服切割過程中產(chǎn)生的多灰塵現(xiàn)象，在方便切割的同時也不會對人體產(chǎn)生傷害。關(guān)鍵詞：水泥瓦切割機； 云石機； 三相異步電機； 帶輪傳動； 圓鋸片iiithe design of cement tile cutting machineabstractcement tile cutting machine is special equipment for cutting cement tile. marble cutting machine for cement watts will produce a lo

3、t of dust, causing great harm to human body. this design according to the working principle of marble machine to design the cutting part cutting machine, based on a marble machine is improved, in the marble machine cutting conveniently at the same time, but also to overcome the dust harm to human bo

4、dy by the corresponding components.i through access to all kinds of stone cutting style and working principle, that probably other, using pro/e modeling and simulation, cad drawing software, designed specifically for cutting tile cement equipment, cement tile cutting machine. the cutting machine is

5、used in three-phase asynchronous motor to provide power, by means of transmission to make circular rotating v belt wheel and v band, then moves through the table to realize the cement tile cutting. at the same time, use water to overcome much dust phenomenon in the cutting process, the cutting conve

6、niently also will not harm the human body.keywords: cement tile cutting machine marble three-phase asynchronous motor belt drive saw blades目錄第一章 前言11.1 水泥瓦的概述11.2 國內(nèi)外石材切割機的發(fā)展狀況11.3 設(shè)計的意義2第二章 水泥瓦切割機整機設(shè)計32.1切割機的加工工藝要求32.2水泥瓦切割機的設(shè)計簡圖32.3 設(shè)計原理3第三章 機架的設(shè)計53.1 機架的設(shè)計思路53.2 水箱的設(shè)計63.3 槽鋼的選擇93.4 萬向輪的選擇11第四章 工作

7、臺的設(shè)計134.1 工作臺的整體設(shè)計134.2 電動機的選擇134.3 v帶和帶輪的選擇144.4 軸的設(shè)計184.5 軸承的選擇224.6 鍵的選擇及強度校核244.7 v腳輪的選擇254.8 鋸片的選擇及切割深度26第五章 電路控制部分285.1 電路控制的概述285.2 電路控制的設(shè)計28第六章 總的裝配設(shè)計306.1 裝配總圖306.2 工作原理306.3 創(chuàng)新點的設(shè)計30第七章 總結(jié)與展望317.1 總結(jié)317.2 工作展望31參考文獻33致謝34第一章 前言1.1 水泥瓦的概述隨著社會的發(fā)展和科技的進步，很多東西慢慢地被淘汰，也有很多東西經(jīng)過改造以新的形象出現(xiàn)在我們的生活里面。瓦片

8、，人們第一個想到的就是那由泥土燒制而成，又重又小的弧狀物體，但隨著科技的進步，這些使用的麻煩，易碎且不易更換的瓦片現(xiàn)在已經(jīng)不再被農(nóng)村人使用，取而代之的是一種叫做水泥瓦的瓦片。水泥瓦是以水泥為基體材料，配以天然石棉纖維增強，經(jīng)成型、加壓、高溫蒸養(yǎng)而制成。以前稱作石棉瓦，顧名思義主要材料是石棉纖維，水泥含量低。經(jīng)過幾年的改造，現(xiàn)在稱為水泥瓦，主要成分還是水泥和石棉纖維，但水泥所占的比例相對與以前的來說大了很多。水泥瓦種類很多，大小不一，在農(nóng)村使用最多的還是大瓦片的那種。該種瓦片由硅酸鹽水泥和黃沙經(jīng)過水的調(diào)和而成，外表成波浪狀，有著1800mm745mm（4.5mm6mm）的尺寸，由于經(jīng)濟耐用，安裝

9、方便，容易更換，多被用來封蓋養(yǎng)殖場房頂、家禽類的窩、暫時住房等不需要長久使用的場所,同時還有廠房、鍋爐房、倉庫、車庫等都有用到水泥瓦，在自然災害發(fā)生地還可以用來建造災民的臨時住房，不管是在商業(yè)、農(nóng)業(yè)、自然災害等領(lǐng)域，水泥瓦都扮演著很重要的角色。隨著水泥瓦使用數(shù)量的增多，關(guān)于水泥瓦修剪設(shè)備的應(yīng)用越顯得有必要。由于瓦廠造出來的瓦片都是固定的，水泥瓦比較堅硬寬大，導致瓦片的切割成了使用者和出售商頭疼的問題。1.2 國內(nèi)外石材切割機的發(fā)展狀況對于能用來大量切割水泥瓦的有一些大型的石材切割機。石材加工機械主要是采用國產(chǎn)的龍門鋸石機，該種機械分單鋸片和多鋸片兩種類型，主要結(jié)構(gòu)是鋸片部分和工作臺，一次可加工

10、10mm以上各種厚度的花崗石、大理石等石材。要加工工件時，把工件放在工作臺上固定好，控制工作臺的來回移動即可加工。但龍門鋸石機花銷成本太高，不適合民用水泥瓦的切割。為了能有更高的工作效率，出現(xiàn)了plc應(yīng)用在石材切割設(shè)備中,plc 是適用于現(xiàn)場運行的微機控制器，抗干擾能力強、編程簡單，價格適中，非常適合用于石材加工機械1。而最近出現(xiàn)了一種新型的plc技術(shù)-矩形科技混合型plc，該技術(shù)已經(jīng)運用到石材切割機中。該種石材切割機能把工件的位置轉(zhuǎn)變成電流信號轉(zhuǎn)換成0-10v的電信號，從而通過對電信號反饋的信息來控制切割速度和切割位置來達到提高自動化的目的。在2007年美國芝加哥國際建材展覽會上，出現(xiàn)了石材

11、切割機器人。該種機器人的鋸片可以進行三維空間內(nèi)任意加工方位的改變和定位，其加工靈活性和位置準確性是多維數(shù)控加工中心上具有六維功能加工動力頭所不能媲美的2。云石機在石材的切割過程中的使用是最普遍的。云石機這種切割雖也還是需要人來操作，但借助于電力，有效高的工作效率，切削深度100mm110mm之間，符合農(nóng)村人所需求的便攜操作簡單的要求，缺點是切割過程中所產(chǎn)生的粉塵過多，而且粉塵所奔向的是操作者，對人造成一定的傷害和極大的不便。1.3 設(shè)計的意義國內(nèi)外能用來切割水泥瓦的設(shè)備很多，但是多運用了高科技來實現(xiàn)切割，不符合大多數(shù)人的使用，而且價格高昂，不適用于水泥瓦的切割。云石機經(jīng)濟實用，可安全性不高，況

12、且切割石材產(chǎn)生的粉塵對人體的危害大，也不太適合用來切割水泥瓦。水泥瓦切割很需要有專門的設(shè)備來實現(xiàn)既方便又實用，同時能讓大多數(shù)人承受的起的價格。本設(shè)計運用三相異步電機，通過帶輪傳動帶動金剛石鋸片，借助導軌使工作臺直線運動，從而實現(xiàn)了對水泥瓦的直線切割。另外還通過水來降低了切割過程中所產(chǎn)生的大量灰塵對人體的危害。本設(shè)計所用的零配件價格低廉，組裝出來的整機價格也很實惠，適用于大多數(shù)人。36第二章 水泥瓦切割機整機設(shè)計2.1切割機的加工工藝要求農(nóng)村所需求的水泥瓦除了整塊的使用之外，在一些情況下需要有一定尺寸的瓦塊，以保證水泥瓦的充分利用。圖2-1 水泥瓦切割效果圖2-1是水泥瓦所要求的切割效果，由于一

13、般房子都是方形狀的，故所要求的瓦片也是方形狀的，所以切割出來的瓦片絕大多數(shù)都應(yīng)該是方的，三角狀、圓形狀等較復雜的形狀不需求。要有上圖的切割效果，就要求切割設(shè)備除了能縱向直線切割外，還應(yīng)具備橫向移動的能力，不然達不到多次切割的效果。2.2水泥瓦切割機的設(shè)計簡圖1-大帶輪； 2-v帶；3-小帶輪；4-軸承；5-鋸片；6-電機圖2-2 工作臺機構(gòu)簡圖 2.3 設(shè)計原理圖2-2所畫只是工作臺的機構(gòu)簡圖，工作臺是通過v腳輪跟導軌貼合的。電機通電后帶動了大帶輪旋轉(zhuǎn)，大帶輪與v帶貼合，v帶把扭矩傳給小帶輪，小帶輪帶動鋸片旋轉(zhuǎn)，從而使切割機工作。要能夠切割水泥瓦，應(yīng)該把工作臺放在導軌上，使其能左右移動。在切割

14、瓦片的過程中，要有水噴射到圓鋸片上，來降低切割過程中所產(chǎn)生的粉塵對人體的危害。要實現(xiàn)移動切割，可以用輪子與地接觸，并且輪子應(yīng)該能固定不動，保證切割過程中整個設(shè)備不因電機的震動而移動，同時也保證了切口的平整性。第三章 機架的設(shè)計3.1 機架的設(shè)計思路3.1.1機架材料的選擇在機器（或儀器）中支承或容納零部件的零件稱之為機架3。機架是機械設(shè)備的整體框架，除了對機器上的零件機構(gòu)起到支撐作用外，還要能滿足機構(gòu)部件的功能，比如移動、旋轉(zhuǎn)等。水泥瓦切割機要切割的是有一定寬度和長度的瓦片，瓦片由混泥土制成，有較高的硬度；動力由異步電機提供，電機的旋轉(zhuǎn)存在一定的震動，所以所選的材料應(yīng)該具備一定的硬度跟撓度，本

15、設(shè)計選擇的是鋼和鐵，這兩種有一定的鋼度、硬度、撓度，并且應(yīng)用廣泛，價格便宜。3.1.2 機架的構(gòu)思所設(shè)計的切割機要有能移動的功能，在與地板接觸的地方應(yīng)該用到滾輪；要使工作臺直線移動來確保切割的平整度，可以選擇導軌來達到目的。水泥瓦切割過程中產(chǎn)生很多粉塵，而水能有效地防止粉塵對人體的危害，所以機架上應(yīng)該有蓄水部件，給切割過程供水。圖3-1 機架如圖3-1所示，機架的設(shè)計方案是由兩根角鋼、兩根槽鋼、兩根導軌、四個萬向輪和水箱組成，其中角鋼跟槽鋼、導軌與槽鋼、萬向輪與角鋼、角鋼與水箱都是用焊接來固定。槽鋼的一邊焊有鐵擋板，用來定導軌的終點，而另一端則是開口，這是為了安放工作臺時所需要的。導軌能讓工作

16、臺直線移動，確保切割出瓦片的平整度；萬向輪能讓這個設(shè)備在地上運動，同時還有剎車功能，從而固定住切割機的移動；水箱則是用來蓄水的。3.2 水箱的設(shè)計3.2.1 水箱容量的計算水箱蓄水部分是上半部的長方體，兩個支撐腳是不注水的，故可計算出最大容水量v。長：a=950mm， 寬：b=150mm， 高：h=300mm 為了計算方便取水的質(zhì)量為。3.2.2 水箱表面積的計算水箱表面積的計算是通過pro/e軟件測出來的，量出來的各個表面的面積如下：圖3-2 正面面積圖3-3 側(cè)面面積圖3-4 頂面面積圖3-5 腳面面積圖3-6 腹面面積圖3-7 底面面積通過軟件的測量，可以得出水箱的總表面積s：為了計算方

17、便，可選取3.2.3 水箱質(zhì)量的計算選擇的是1mm厚度的鋼板，鋼板規(guī)格如下：表3-1 鋼板理論重量表鋼板厚度鋼板厚度0.352.751294.20.53.9314109.90.755.8915117.7517.8516125.61.29.4218141.31.259.81201571.511.7822172.71.7513.7424188.4水箱總體的質(zhì)量=水的質(zhì)量+箱體鐵皮的質(zhì)量由表3-1可知道，厚度是1mm的鋼板密度為,從而求得箱體鐵皮的總質(zhì)量：；3.3 槽鋼的選擇3.3.1 槽鋼的介紹槽鋼是截面為凹槽形的長條鋼材。槽鋼是截面為凹槽形的長條鋼材，槽鋼分普通槽鋼和輕型槽鋼。槽鋼按形狀又可分為

18、四種：冷彎等邊槽鋼、冷彎不等邊槽鋼、冷彎內(nèi)卷邊槽鋼、冷彎外卷邊槽鋼4。3.3.2 槽鋼的校核圖3-8 槽鋼的截面h-高度；b-腿寬度；-腰厚度；t-平均腿厚度；-內(nèi)圓弧半徑； -軸與軸間距圖3-8是槽鋼的一些參數(shù)及其所代表的意義，機架所用的的槽鋼的受力分析如下：圖3-9 槽鋼的受力分析圖選用8#熱軋槽鋼，兩根槽鋼要承受的是工作臺的壓力，工作臺上有電機、鋼板、機蓋、兩個大小不一的帶輪、鋸片及其固定零件等。用到的電機型號是y2-90l-4，電機質(zhì)量，估算工作臺上其他物件的總的質(zhì)量單根槽鋼所受的壓力：；槽鋼的計算長度:；（1）查表可知5，相關(guān)參數(shù)如下：（2）通過相關(guān)資料可知（3）計算槽鋼內(nèi)力(4)

19、強度及剛度驗算求剪應(yīng)力：最大撓度：綜上所述，所選擇的槽鋼遠遠滿足承載要求。對于不等邊角鋼的驗算，由于每根角鋼所受到的壓力只有185n，力太小，有以上的驗算可知對于槽鋼的撓度及應(yīng)力只有一點點，故可沒必要校核就可知滿足強度要求。3.4 萬向輪的選擇3.4.1 萬向輪的介紹萬向輪以其轉(zhuǎn)向靈活、使用維護方便、成本低等優(yōu)點, 廣泛用于廠礦企業(yè)的工位轉(zhuǎn)運器具輕工業(yè)、物流、商場物品搬運拖車等領(lǐng)域，有活動輪和固定輪6?；顒虞喴簿臀覀兯f的萬向輪，它的結(jié)構(gòu)允許360度旋轉(zhuǎn)；固定腳輪沒有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，不能轉(zhuǎn)動。通常是兩種腳輪一般都是搭配用的，比如手推車的結(jié)構(gòu)是前邊兩個固定輪，后邊靠近推動扶手的是兩個活動萬向輪。3.4

20、.2 萬向輪材料的選擇通常萬向輪有尼龍輪、超級聚氨脂輪、高強度聚氨脂輪、高強度人造膠輪、鐵輪、打氣輪。超級聚氨脂輪和高強度聚氨脂輪由于硬度高，所以能承受較大的重載荷，不管在平坦的路面還是在比較顛簸的地方都能使用；高強度人造膠輪材料柔軟，不能承載大載荷，適用低重量載荷的運載情況，并且大部分只能在水泥地、木地板、瓷磚地板等這些路面平整度較高的場合；尼龍輪、鐵輪適用于地面不平或地面上有鐵屑等物質(zhì)的場地；而打氣輪則適用于輕荷重及路面軟不平坦的場合。水泥瓦切割機工作場所不分室內(nèi)外，并且要求場地平坦，所以選擇高強度聚氨脂輪來做為機架的支撐輪。該材料有機械強度搞、耐磨、減震、不傷地板等功能，帶支撐鋼套的雙滾

21、珠精密軸承，使輪子更加穩(wěn)重和承重。3.4.3 萬向輪尺寸的選擇市場上有一些萬向輪可供選擇，以下是所選萬向輪的規(guī)格：輪片直徑:50mm輪寬:25mm安裝高度:74mm安裝孔直徑:8mm底板尺寸：7051mm安裝孔距：5335mm單輪最大承載:60kg3.4.4 萬向輪載荷的校核需要計算校核的是輪子的總載荷是否符合要求。需要四個輪子來支撐機架，如果地面是平坦的，可認為是四個輪負荷；如果地面不平坦，則是三個輪負荷。整部切割機總的重量包括機架的總質(zhì)量、水箱裝滿水后的質(zhì)量、工作臺的質(zhì)量，至于v帶等一些不是很重的零部件可以大概估算。機架還需計算的有角鋼的質(zhì)量、槽鋼的質(zhì)量、導軌的質(zhì)量。本設(shè)計用到的角鋼是50

22、#熱軋不等邊角鋼，槽鋼8#熱軋槽鋼，導軌選擇2#邊厚度d=4mm的熱軋等邊角鋼，長度分別為0.7m、1.5m和1.5m。查表可知，不等邊角鋼的理論重量為2.494kg/m，槽鋼的為8.045kg/m，等邊角鋼的為1.145kg/m。；用到的電機型號是y2-90l-4，電機質(zhì)量；工作臺上有鋼板、機蓋、兩個大小不一的帶輪、鋸片及其固定零件等，估算工作臺的質(zhì)量整機的總質(zhì)量：地面比較平坦時單個萬向輪所承受的載荷：地面不平坦時單個萬向輪所承受的載荷：無論是在平地還是在不平地，單個輪子所承受的載荷都小于額定負載，故所選的萬向輪符合設(shè)計要求。第四章 工作臺的設(shè)計4.1 工作臺的整體設(shè)計工作臺要求能移動，并且

23、要能實現(xiàn)切割水泥瓦的功能。本設(shè)計的工作臺放在導軌上，由v腳輪跟導軌貼合，上面裝有電源開關(guān)、電機、帶輪、鋸片等。打開電源開關(guān)使電機轉(zhuǎn)動，電機通過帶輪傳輸，把轉(zhuǎn)矩傳給鋸片，帶動了鋸片旋轉(zhuǎn)，之后移動工作臺就可以實現(xiàn)水泥瓦的切割。圖4-1 工作臺整體4.2 電動機的選擇電動機選擇內(nèi)容應(yīng)包括：電動機的類型、電壓、轉(zhuǎn)速、以及容量（功率）等、而且這些方面的參數(shù)應(yīng)綜合考慮7。4.2.1 電動機功率的選擇由于很難找到電機選擇的相關(guān)數(shù)據(jù)，如果通過計算來選擇所需要電機的功率可行性不高，所以可根據(jù)類比法來選擇電機的額定功率。云石機是現(xiàn)在用來切割水泥瓦比較普遍的一種設(shè)備，可以通過云石機的相關(guān)數(shù)據(jù)來確定所選的電機。以下是

24、一種云石機的部分數(shù)據(jù)：表4-1 東成云石機 z1e-ff-110額定電壓（v）220額定頻率（hz）50砂輪片最大直徑（mm）110砂輪片孔徑（mm）30額定輸入功率（kw）1.2額定轉(zhuǎn)速（r/min）13000凈重（kg）3.0所以設(shè)計的水泥瓦切割機所切割的深度與云石機的切割深度差不多，故可以依照該云石機的額定功率來定所選電機的功率，考慮到其他因素，可以選擇比云石機大點的功率，可選擇電機額定功率p額=1.5kw。4.2.2 電動機類型的選擇查相關(guān)資料可知8，由于所設(shè)計的切割機不要求調(diào)速、對啟動性能沒有過高的要求，故可優(yōu)先考慮一般的鼠籠式異步電機?？紤]到電動機工作環(huán)境多粉塵且濕度較高，選擇封閉

25、型、外殼防護等級為ip54的電動機。4.2.3 電動機轉(zhuǎn)速的選擇還是通過類比法來確定電動機的轉(zhuǎn)速。瓷磚切割機切割的材料與水泥瓦切割機的相似，都是石材，并且瓷磚硬度比水泥瓦高得多，可以通過瓷磚切割機的轉(zhuǎn)速來定水泥瓦切割機的轉(zhuǎn)速。以下是一種瓷磚切割機的相關(guān)參數(shù)：表4-2 10寸橋式瓷磚切割機產(chǎn)品型號dv61010v電機200v/50hz/單相額定功率1.5kw轉(zhuǎn)速3000rpm切割角度0- 45刀片芯軸25.4mm刀片規(guī)格250mm最佳切深15mm最佳切長900mm最大直切長度1000mm平臺尺寸1060638mm凈重54kg包裝尺寸1420580455mm毛重58kg有以上表4-2可知，所選的電

26、機轉(zhuǎn)速應(yīng)該在3000rpm左右。電機可以通過一些調(diào)速設(shè)備來使工作轉(zhuǎn)速達到所要求的效果，由以上所用的數(shù)據(jù)可選擇的y2系列（ip54）三相異步電機y2-90l-4,該電機額定功率為1.5kw，轉(zhuǎn)速為1400r/min,可通過帶輪來改變轉(zhuǎn)速，使鋸片的轉(zhuǎn)速達到2800r/min.4.3 v帶和帶輪的選擇4.3.1 v帶的選擇因為v 帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)、抗沖擊能力強、傳遞功率較大、成本較低等優(yōu)點, 所以廣泛應(yīng)用于各類機械中9。（1）確定計算功率pca查相關(guān)資料可得10，工作情況系數(shù)（2）計算小輪轉(zhuǎn)速（3）驗算帶速（4） （5）計算帶長(6)計算基準長度（7）計算傳動的實際中心距（8）驗算小帶輪

27、的包角（9）確定帶的根數(shù)所以選擇的根數(shù)為2（10）確定帶的最小初拉力 （4-1）（11）計算最小軸壓力 （4-2）4.3.2 小帶輪的選擇圖4-2 小v帶輪根據(jù)相關(guān)資料可知，由于小帶輪的基準直徑，4.3.3 大帶輪的選擇圖4-3 大v帶輪由于大帶輪的基準直徑,故選擇輻板式v帶輪。大帶輪的大徑:想要設(shè)計的軸的直徑：大帶輪的厚度：當時，4.4 軸的設(shè)計軸的設(shè)計應(yīng)考慮很多方面的因素和要求，其中主要問題是軸的材料、結(jié)構(gòu)、強度和剛度，對于高速運轉(zhuǎn)的軸還應(yīng)考慮振動穩(wěn)定性問題11。圖4-3 軸的設(shè)計圖4.4.1 軸的整體設(shè)計考慮到經(jīng)濟實用性，選擇45鋼來作為軸的材料。如圖4-2，左邊16的部分用來固定圓鋸片

28、，兩個25的部分用來與軸承過盈配合，20的端面開有鍵槽，用來與小帶輪連接。4.4.2 驗算軸的最小直徑因在該設(shè)計中軸的受力主要為扭轉(zhuǎn)力，所以在校核時，主要考慮的是扭轉(zhuǎn)強度。由查表得，45鋼的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力t=30mpa，軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為 （4-3）式中：t為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，mpa； t為軸所受的扭矩，nmm； wt為軸的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)，mm3 n為軸的轉(zhuǎn)速，r/min； p為軸傳遞的功率，kw; d為計算截面處軸的直徑，mm；由式（4-1）可得軸的直徑應(yīng)該滿足以下條件： （4-4）軸上有兩個深溝球軸承，傳輸給軸扭矩的還有兩根皮帶，查相關(guān)資料可知軸承的傳動效率為0.99，v帶的為0.96。t取較大值，

29、a0取較小值的情況是：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無軸向載荷或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只做單向旋轉(zhuǎn)。所設(shè)計的水泥瓦切割機的軸所受的彎矩小，載荷平穩(wěn)，只做單向旋轉(zhuǎn)且無軸向載荷，故可取t=45mpa，a0=103。由式（4-2）得軸右端有一鍵槽，軸徑增大5%7%，為了安全起見取7%。有圖4-2可知，軸最小的直徑，所以軸的直徑符合設(shè)計要求。4.4.3 驗算軸的扭矩圖4-4 軸的受力分析（1）水平受力計算圖4-5 水平方向的受力分析由式（4-2）可知為了畫出ac段的彎矩圖，需要將ac段分成ab段和bc段用1表示ab段中任意橫截面到左端的距離，用2表示bc段中任意橫截面到左端的距離

30、圖4-6 水平彎矩圖當時有最大水平轉(zhuǎn)矩(2)垂直方向的受力計算圖4-7 垂直方向的受力分析由式（4-1）可知，有以上可得為了畫出ac段的彎矩圖，需要將ac段分成ab段和bc段用x3表示ab段中任意橫截面到左端的距離，用x4表示bc段中任意橫截面到左端的距離。ab段彎矩方程：bc段的我就方程：圖4-8 垂直方向的彎矩圖（3）計算總彎矩（4）計算軸的扭矩圖4-9 扭矩圖 (4-5)(5)校核軸的強度在b處彎矩最大，直徑也比較小，所以在b處最容易收到破壞，計算應(yīng)力 （4-6）此處的取0.6對于直徑為d的圓軸，彎曲應(yīng)力為，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為，將和代入得到 （4-7）式中：軸的計算應(yīng)力，mpa； m軸所受的彎

31、矩，； t軸所受的扭矩，； w軸的抗彎截面系數(shù)，； 對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲壓力；由資料可知，根據(jù)式（4-6）由資料可知45鋼的所以軸的強度滿足該課題的要求。4.5 軸承的選擇軸承的選擇主要是對軸承的類型、額定動載荷、基本額定動載荷、當量動載荷、使用壽命的計算與校核12。4.5.1 軸承種類的選擇水泥瓦切割機的軸承放在鋸片的軸上，受到的力主要是徑向力，同時也有較小的軸向力，根據(jù)要求，可以選用單列深溝球軸承。出于對軸和安裝方便的考慮，初選型號6205的深溝球軸承，其相關(guān)參數(shù)如下：圖4-10 深溝球軸承表4-3 6205軸承部分參數(shù)基本尺寸/mm基本額定尺寸/kn極限轉(zhuǎn)速/rmin-1質(zhì)量/k

32、g脂油255215147.8812000150000.1274.5.2 軸承的校核受力分析如圖4-3所示，有以上對軸的運算可知，在b點的受力最大，故應(yīng)選擇b處的軸承來校核。a、b兩處裝的都是6205軸承。（1）軸承受到的徑向力;由于無法求得鋸片和帶輪的軸向力，可以估算給軸向力一個值，所取值。（2）計算相對軸向載荷： （4-8） （4-9）由式（4-8）和（4-9）可知，軸承所相對應(yīng)的相對軸向載荷取0.025，對應(yīng)的判斷系數(shù)。由于，所以。（3）計算實際當量動載荷（4）預期計算壽命水泥瓦切割機是間斷使用的機械，中斷使用后果比較嚴重，故預期計算壽命。軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷值c為： (4-10)式

33、中：p當量動載荷，n； n軸承的轉(zhuǎn)速，r/min； 指數(shù)。對于球軸承，；對于滾子軸承，；將p=338.32n，n=2800r/min, =3代入式(4-10)可得出軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷值：由表4-3可知，6205軸承的額定動載荷,所以可選用這種軸承。4.6 鍵的選擇及強度校核鍵是一種標準零件，用來實現(xiàn)傳遞轉(zhuǎn)矩、軸向固定或者軸向滑動的導向。鍵聯(lián)接是通過鍵實現(xiàn)軸和軸上零件間的周向固定以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩13。鍵連接的主要類型為：平鍵連接、半圓鍵連接、切向鍵連接等。軸上的鍵裝在20的軸徑上，選擇的尺寸為6610的圓頭普通平鍵；電機軸的直徑24應(yīng)該選擇的圓頭普通平鍵尺寸8736。普通平鍵連接的強度條

34、件為 （4-11）式中： t傳遞的轉(zhuǎn)矩（），； k鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h,此處h為鍵的高度，mm； 鍵的工作長度，mm，圓頭平鍵l=l-b，平頭平鍵l=l，這里l為鍵的公稱尺寸，mm，b為鍵的寬度，mm； 軸的直徑，mm； 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，mpa；由式（4-5），對于軸上的鍵有：所以軸上的鍵符合強度要求對于電機上的鍵有：4.7 v腳輪的選擇v腳輪由鑄鐵制成，表面有成直角的槽，可用來與v型導軌貼合，來實現(xiàn)導軌與輪子的運動。v型槽腳輪在v型槽的兩面，留有足夠?qū)挼妮喢?，保證了此款v型腳輪離開軌道后，依然可以再平面的工作面上運行。圖4-11 v腳輪與導軌的配合v

35、腳輪用來支撐工作臺的，所選的腳輪最大載荷有500kg的重量，而電機及工作臺上其他零部件的質(zhì)量，工作臺的總質(zhì)量遠遠不及v腳輪的最大載荷，故可選擇該型號的v腳輪。選擇那么大載荷v腳輪，主要是為了有大的直徑來抬高工作臺，從而使鋸片切割深度達到保證。4.8 鋸片的選擇及切割深度金剛石鋸片是一種切割工具，廣泛應(yīng)用于石材，陶瓷等硬脆材料的加工。金剛石鋸片主要由兩部分組成；基體與刀頭?；w是粘結(jié)刀頭的主要支撐部分，而刀頭則是在使用過程中起切割的部分，刀頭會在使用中而不斷地消耗掉，而基體則不會，刀頭之所以能起切割的作用是因為其中含有金剛石，金剛石作為目前最硬的物質(zhì)，它在刀頭中摩擦切割被加工對象，而金剛石顆粒則

36、由金屬包裹在刀頭內(nèi)部14。本機采用金剛石刀片進行切削，具有切割速度快，切口平整美觀的優(yōu)點。某廠家生產(chǎn)的金剛石鋸片參數(shù)如表4-5所示表4-5 金剛石鋸片參數(shù)直徑(mm)刀頭尺寸(mm)齒數(shù)孔徑（mm）105351.87.5816/2022.2325.4/5011538.31.88.0812537.52.08.01015033.52.07.510180352.28.01420039.22.28.01423034.42.48.016250402.48.018300402.88.022350402.68.024為了能達到較大的切割深度，初步選定直徑350，刀頭尺寸402.28.0，齒數(shù)24，孔徑20的

37、鋸片。通過類比法來校核鋸片是否符合要求。金剛石鋸片主要通過對其線速度、切割深度和進刀速度來考慮是否達到設(shè)計要求。hlq-18型混泥土路面切割機是一種用來切割鋼筋及混泥土的設(shè)備，由柴油機帶動金剛石鋸片。雖然水泥瓦切割機只用來切割水泥瓦，不需切割鋼筋，但還是可以根據(jù)類比的方法來校核水泥瓦切割機的鋸片。表4-6 hlq-18型混泥土路面切割機部分參數(shù)最大切深mm鋸片最大轉(zhuǎn)速r/min鋸片線速度m/s進給速度m/min17022003555912所選直徑350鋸片轉(zhuǎn)速：計算周長：計算線速度：。鋸片的切割深度可由pro/e軟件測量出來：圖4-12 切割深度測量結(jié)果由圖4-11可知，鋸片所能切割的最大深度

38、為56.02mm170mm,故所選的鋸片切割深度也符合要求。水泥瓦切割機由人來推動工作臺移動的，所以很容易控制切割的進給速度，所以不用校核進給速度。綜上所述，選擇的直徑350，刀頭尺寸402.28.0，齒數(shù)24，孔徑20的金剛石鋸片符合設(shè)計要求。表4-7 常用水泥瓦參數(shù)長寬厚/mm重量/kg18007454.510180074551218007455.513.51800745615以一張水泥瓦的厚度為6mm來計算，鋸片的最大切割深度為56mm，水泥瓦切割機一次最多能切割水泥瓦的張數(shù)：考慮到瓦片在重疊過程中有的間隙，兩張瓦片間的距離應(yīng)該算8mm，切割機一次實際的切割張數(shù)：鋸片不是與地想接，要想一

39、次切割7張瓦片，應(yīng)該在地先墊上其他物體，以使鋸片能切割到最底下的瓦片。所墊物體的最小高度：第五章 電路控制部分5.1 電路控制的概述水泥瓦切割機是用電動機來提供動力，通過v帶來帶動鋸片切割水泥瓦的，所以控制部分的設(shè)計就是對電機工作的設(shè)計。切割機只用來切割水泥瓦，可認為載荷穩(wěn)定，所以不需要電機正反轉(zhuǎn)和調(diào)速，只需控制電機的運轉(zhuǎn)跟停止即可。本設(shè)計所用到的電機是y2系列（ip54）三相異步電機y2-90l-4，其相關(guān)參數(shù)表5-1所示：表5-1 三相異步電機y2-90l-4部分參數(shù)額定功率/kw額定電流/a轉(zhuǎn)速/額定電壓/ v1.53.71400380/6605.2 電路控制的設(shè)計圖5-1 三相異步電機

40、電路控制圖5-1中個符號所表示的意義：熔斷器fu起到電路保護的作用，當電路發(fā)生短路時會使電流過大，從而可熔斷fu，使電路斷開。熱繼電器fr起到過載保護的作用，當過載時可令元件發(fā)熱，從而將動斷觸點斷開，熱繼電器線圈斷電，主觸點斷開，電路斷電。交流接觸器km由電磁鐵和觸點兩部分組成，km的線圈通電時，電磁鐵把主觸點吸收下來，使上下觸點接觸，從而使電路接通?？刂齐娐返墓ぷ髟?。電機額定電壓380v，先把電路接到380v工業(yè)用電上，即開關(guān)閉合，按下開關(guān),電路接通，電機運轉(zhuǎn)。松開后，34段電路斷開，但由于交流接觸器的輔助觸點和主觸點已經(jīng)粘合，電路依舊能保持接通，實現(xiàn)了電路的自鎖，電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)。當按下開關(guān)

41、，線圈斷路，輔助觸點和主觸點分開，電路斷開，電機停轉(zhuǎn)15。第六章 總的裝配設(shè)計6.1 裝配總圖1-v導軌；2-萬向輪；3-電機；4-電源開關(guān)；5-手柄；6-水箱；7-大帶輪；8-v帶；9-小帶輪；10-圓鋸片圖6-1 總體設(shè)計圖6.2 工作原理見圖6-1，按下電源開關(guān)，電機工作帶動大帶輪旋轉(zhuǎn)，通過v帶使小帶輪轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)了圓鋸片工作。工作臺下裝有v型腳輪，腳輪與v導軌配合，使工作臺能左右移動。電源開關(guān)固定在了手柄上，方便了對電機的控制，推動手柄，使工作臺左右運動，從而能把放在地上的水泥瓦切割掉。在切割瓦片的過程中，水箱里的水通過膠管噴射到圓鋸片上，來降低切割過程中所產(chǎn)生的粉塵對人體的危害。切

42、割機機架裝有四個萬向輪，萬向輪與地板接觸。如果想到切割下一處，先關(guān)閉電源，然后移動切割機到指定位置后，壓下萬向輪的剎車片，使萬向輪處在固定狀態(tài)，之后就可以打開電源重新切割了。6.3 創(chuàng)新點的設(shè)計1、所設(shè)計出來的水泥瓦切割機相對與大型的切割設(shè)備更容易操作，同時價格便宜，占地空間小。2、有專門的貯水部件，能借助水來使切割過程出現(xiàn)的粉塵得到有效地控制。3、一次性最多能切割7張水泥瓦，工作效率高。4、通過導軌來實現(xiàn)直線移動，保證了切口的平整度。5、使用到萬向輪，從而方便了移動切割。第七章 總結(jié)與展望7.1 總結(jié)通過以上的講述，本人在設(shè)計水泥瓦切割機的過程中，由于其所用到的材料和零件，對相應(yīng)的內(nèi)容做出了

43、一些研究。（1）鋼材料的選擇。切割機的機架用到的主要是鋼材料，水箱和工作臺底板用到了鋼板，導軌部分用到了槽鋼和角鋼。通過對這些鋼材料的極限扭矩和應(yīng)力等性能研究，確定了鋼材料的型號和尺寸。（2）切割機造型的研究。切割機要實現(xiàn)切割功能，只有兩種方案：鋸片部分的移動和工件的移動。出于控制的方便和占地面積的考慮，本設(shè)計選擇了鋸片部分的移動進行設(shè)計。（3）萬向輪的研究。為了移動的方便，本設(shè)計用到了萬向輪。萬向輪分旋轉(zhuǎn)和固定兩種形式，一般這兩種形式的萬向輪是同時應(yīng)用到一部機械上的。能旋轉(zhuǎn)的萬向輪有剎車功能，而固定萬向輪則沒有。（4）電機的研究。查閱機械設(shè)計手冊可知，電機分直流電機和交流電機，而交流電機又可

44、分異步電機和同步電機。要選擇合適的電機，就應(yīng)該了解到電機的工作環(huán)境、工作性質(zhì)、工作時間、額定功率、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速等等參數(shù)，在不知如何選擇這些參數(shù)時，可通過類比法來選擇自己想要的電機。（5）帶輪機構(gòu)的研究。帶輪主要有v帶輪和同步帶輪兩類，機械設(shè)計里記載，帶輪有傳遞扭矩和調(diào)速的作用，同時v帶輪還有過載保護的功效。為了把電機的扭矩傳給鋸片，本設(shè)計用到了v帶輪。所選v帶的種類、最大線速度和轉(zhuǎn)速、最大傳遞功率等都是選擇帶輪的依據(jù)，同時還要確定所要達到的轉(zhuǎn)速，來選擇傳動比。（6）軸承的研究。軸承按照歸類，可分成兩大類：滑動軸承和滾動軸承?；瑒虞S承工作原理是通過光滑表面來實現(xiàn)兩個表面的相對滑動，而不引起太多的能量流失，多用于轉(zhuǎn)速極高的場合；滾動軸承通過滾珠來實現(xiàn)相對運動，摩擦系數(shù)比滑動軸承小，多運用于轉(zhuǎn)速不是很高的場合。本設(shè)計在鋸片帶動部分用到滾動軸承，軸承的選擇需要對軸向徑向力、當量動載荷、壽命、轉(zhuǎn)速等的校核；對于與軸的配合，內(nèi)圈需要基孔制，外圈則按照基軸制。（7）防塵方案的研究。要達到防塵的目的，常用的有密封和水這兩種方案。水泥瓦切割機用水噴射到鋸片上，這樣就可以有效地