自動切管機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、第1章 緒論（具體的CAD圖和計算公式和完整的設(shè)計說明書和中英文翻譯 加q q 聊 八零七零六一五七九）1.1 課題背景 中國是一個擁有上下五千年的歷史文明的國家。我們偉大的祖先從原始的石器時代到金屬時代，就能夠進(jìn)行機(jī)械加工的簡單操作的流程，但是其生產(chǎn)的效率和精度在當(dāng)時的生產(chǎn)條件下都是非常的低下。追隨著時代不斷進(jìn)步的腳步，人們在變換著方法來提高自己的生活水平和生存條件，就是基于這一點(diǎn)上面，機(jī)械制造自動化的快速發(fā)展速度越來越快速，一個精度更加高、效率更加高、成本更加低、更加人性化的時代正在向著人們不斷靠近。中國雖然是一個豐厚底蘊(yùn)的文明古國，但是和西方這些發(fā)達(dá)的國家比較起來，它在工業(yè)制造工藝的方&

2、#183;面和發(fā)達(dá)國家比較起來還是存在較大的差距，機(jī)械制造的技術(shù)是也有很大的差距的，從事機(jī)械行業(yè)的人都曉得，機(jī)械制造技術(shù)的先進(jìn)程度與加工的精確度，生產(chǎn)的效率，以及生產(chǎn)的成本多少有著直接的關(guān)系。隨著我國工業(yè)及民用建筑的迅速增長，國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度也越來越快，金屬管材在機(jī)械制造、壓力容器、民用家電等行業(yè)被大量使用，因此切管機(jī)在國內(nèi)很多行業(yè)中都被廣泛應(yīng)用，為了滿足機(jī)械行業(yè)的發(fā)展需求，我們必須進(jìn)一步提高切管機(jī)的制造技術(shù)1。1.2 課題研究意義 當(dāng)今這個時代的各項技術(shù)的發(fā)展速度是很迅速的，尤其是計算機(jī)的應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展速度也是非?？焖俚?，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展速度也隨之得到了很大的進(jìn)步和提高，它主要體現(xiàn)出來的方

3、面有生產(chǎn)效率跟隨數(shù)控制造這些方面的迅速進(jìn)步中也得到了快速的提高。數(shù)控加工的高精度對于大多數(shù)人來說都是第一個選擇，但是使用數(shù)控加工等方法來對金屬管材進(jìn)行加工制造對于一些規(guī)模不大的工廠和企業(yè)來說就有點(diǎn)不太適合，并且對資源的浪費(fèi)程度也到了一個很高的地步，實(shí)在是入不敷出。因此，本次畢業(yè)設(shè)計對根據(jù)工廠平時的實(shí)際情況，對原有的切管技術(shù)進(jìn)行更進(jìn)一步的改進(jìn)。使得本次畢業(yè)設(shè)計的切管機(jī)能夠擁有操作不復(fù)雜、維護(hù)不復(fù)雜、生產(chǎn)的成本少、生產(chǎn)效率高，并且能夠符合產(chǎn)家要求等優(yōu)點(diǎn)。1.3 研究課題選擇本次畢業(yè)設(shè)計的切管機(jī)要求達(dá)到的目標(biāo)主要是能夠?qū)Ω鞣N各樣用途的金屬管材進(jìn)行切削。本次畢業(yè)設(shè)計主要是把切管機(jī)中的減速箱、滾筒及相關(guān)

4、的零件作為設(shè)計內(nèi)容。其中有對于傳動機(jī)構(gòu)的計算和設(shè)計，總體結(jié)構(gòu)的計算進(jìn)行校核以及設(shè)計。然后再通過計算取得的精確數(shù)據(jù)，繪畫出總體的裝配圖，減速機(jī)的裝配圖，滾筒的裝配圖等，接著又對各主要基本的零件，繪畫出了多張的零件圖。本次畢業(yè)設(shè)計的切管機(jī)能夠使緩解工人的勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)的效率這些方面體現(xiàn)出來。1.4 現(xiàn)狀以及發(fā)展的道路世界不是一層不變的，它總是在無時無刻的變化著，每天都擁有新的景象。切管機(jī)這個行業(yè)在國內(nèi)業(yè)也不會排除，很多需要切管機(jī)的廠商們都對這個行業(yè)的發(fā)展趨勢產(chǎn)生普遍的關(guān)注。 現(xiàn)如今，日本能夠在這個領(lǐng)域靠切管機(jī)技術(shù)獲取了大量的利潤，就是因為卷筒紙分切機(jī)、紙管機(jī)設(shè)備、切管機(jī)的更新發(fā)展速度能夠遙遙領(lǐng)

5、先，追隨者日本的腳步，東南亞四小龍也迅速發(fā)展了起來，在生產(chǎn)線的制造和包裝機(jī)械設(shè)備的方面有能夠有符合社會需求的新技術(shù)，在歐共體中，意大利的生產(chǎn)線更新?lián)Q代和包裝機(jī)械設(shè)備的步伐遠(yuǎn)遠(yuǎn)比其它的國家來得快速。從上面的種種現(xiàn)象看出來更新就是關(guān)鍵！ 更新?lián)Q代的方式是采取更換局部零部件或關(guān)鍵性部件和關(guān)鍵性技術(shù)，從而達(dá)到更換一臺機(jī)組設(shè)備的目標(biāo)，那么更新原包裝機(jī)械裝備或生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力也能也能迅速提高。這樣的做法就能夠使得大部分零部件、機(jī)組的零件獲得循環(huán)的使用，既能夠把設(shè)備的原有價值大幅度提高，而且又大幅度減少了成本的需求，使得原材料和所需要的勞動力達(dá)到了節(jié)省這個目標(biāo)。這種發(fā)展的勁頭能夠體現(xiàn)出切管機(jī)設(shè)備越來越向標(biāo)準(zhǔn)

6、化、組裝化、系列化、聯(lián)機(jī)化、綜合化的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)步。整個包裝機(jī)械設(shè)備的領(lǐng)域也慢慢地融入了民用、軍用的高技術(shù)。切管機(jī)設(shè)備也能夠在越來越激烈的市場競爭中加快更新?lián)Q代和技術(shù)改進(jìn)的步伐2。1.5 本章小結(jié)隨著我國工業(yè)及民用建筑迅速增長，國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度日益增快，管材在機(jī)械制造、壓力容器、民用家電等行業(yè)被大量使用，因此切管機(jī)在國內(nèi)很多行業(yè)中都被廣泛得應(yīng)用，為了滿足機(jī)械行業(yè)元越來越快的發(fā)展需求，我們必須要進(jìn)一步提高切管機(jī)的制造技術(shù)，積極創(chuàng)新，跟上時代發(fā)展的腳步。本章重點(diǎn)闡述了關(guān)于我國現(xiàn)有切管機(jī)的真實(shí)情況以及本次畢業(yè)設(shè)計的研究方向和設(shè)計意義，而且從多種的相同角度說明了本次畢業(yè)設(shè)計的新穎獨(dú)到之處，從目前實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)

7、用的情況中可以看到，切管機(jī)良莠不齊，而且都存在著不少問題，比如：1.結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；2.可以切割管材直徑范圍比較?。?.振動比較大、定位不準(zhǔn)確、精度比較低；4.刀具耐用度低、自動化程度低；5價格比較高。本次畢業(yè)設(shè)計的切管機(jī)主要是能夠?qū)Ω鞣N各樣的用途的金屬管材進(jìn)行切割。本次畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容主要是對切管機(jī)中的減速箱、滾筒及相關(guān)的零件進(jìn)行的設(shè)計。其中有對于傳動機(jī)構(gòu)的計算和設(shè)計，總體結(jié)構(gòu)的計算進(jìn)行校核以及設(shè)計。然后再通過計算過取得的精確數(shù)據(jù)，繪畫出總體的裝配圖，減速機(jī)的裝配圖，滾筒的裝配圖等，接著又對各主要基本的零件，繪畫出了多張的零件圖。使得本次畢業(yè)設(shè)計的切管機(jī)能夠擁有操作不復(fù)雜、維護(hù)不復(fù)雜、生產(chǎn)的成本

8、少、生產(chǎn)效率和能夠符合產(chǎn)家要求等優(yōu)點(diǎn)。2第2章 確定設(shè)計方案2.1 設(shè)計要求設(shè)計過程中的要求：1、 切管機(jī)結(jié)構(gòu)要符合實(shí)際；2、 載荷變動小3、操作時要確保安全；4、優(yōu)化設(shè)計要用合理的方法。2.2 切管機(jī)的工作參數(shù) 滾子轉(zhuǎn)速：n=70r/min 圓盤刀片直徑：a=80mm 加工管件的直徑為：3/84 電機(jī)額定功率：i為P=1.5Kw 滿載的轉(zhuǎn)速為：N=1410r/min 每天工作：10小時2.3 切管機(jī)的設(shè)計方案的確定本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計一款操作簡單以及生產(chǎn)高效的切管機(jī)，因此針對以下的幾種提出的設(shè)計方案進(jìn)行比較：方案一：鋸弓鋸斷金屬管：鋸弓往復(fù)的切削運(yùn)動和滑枕的擺動進(jìn)給與讓刀的運(yùn)動來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)

9、。機(jī)器的構(gòu)造會比較復(fù)雜和鋸切運(yùn)動不是連續(xù)不斷是缺點(diǎn)。如果在加工過程中金屬管的直徑有較大的相差時，還得更換鋸片，由此可見生產(chǎn)效率不是很高。方案二：切斷刀切割金屬管：比如在車床上對管子進(jìn)行切割，但是車床主軸一般不超過幾十毫米，直徑較大的金屬管通不過去，并且一臺普通機(jī)床對費(fèi)用有點(diǎn)耗費(fèi)。要是使用專門的切管機(jī)；它的工作原理是夾緊工件不動，安裝在轉(zhuǎn)換的刀架上的兩把切割刀，既有進(jìn)給運(yùn)動，又有主切割的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，工作效率高，但是機(jī)床的構(gòu)造會比較繁雜。方案三：砂輪切割金屬管：砂輪旋轉(zhuǎn)的切削運(yùn)動和搖臂向下的進(jìn)給運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)切割金屬管。這種機(jī)構(gòu)的構(gòu)造不復(fù)雜，生產(chǎn)效率高，可是砂輪的磨損對費(fèi)用要求有點(diǎn)高。方案四：碾壓的方法

10、切割金屬管：金屬管旋轉(zhuǎn)的切削運(yùn)動和圓盤向下的進(jìn)給運(yùn)動來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。這種方法實(shí)現(xiàn)了連續(xù)切割，生產(chǎn)效率高，機(jī)器的構(gòu)造也不是很復(fù)雜?？墒乔懈顣r會使管子的切口內(nèi)徑縮短，一般使用的場合是用于管子要求不高的。根據(jù)工作參數(shù)和結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，最終確定在本次設(shè)計中選用方案四。本次確定的方案的工作原理：切管機(jī)有相應(yīng)的一個柜式工作臺，臺面下柜內(nèi)吊裝電動機(jī)和減速箱，臺面上安裝一對滾筒。按下開關(guān)后，動力的傳動是由電動機(jī)帶輪蝸桿蝸輪直齒輪中間惰輪滾子軸上小齒輪。由于滾子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，動力傳給滾筒，使二滾筒同向旋轉(zhuǎn)，從而帶動鋼管的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)切削時的主運(yùn)動。單臂式的支架裝在滾筒的背后，有一組活動的螺桿套筒（即螺旋傳動機(jī)構(gòu)）裝在支架

11、上，切割用的圓盤刀片就裝在套筒的下方。當(dāng)轉(zhuǎn)動手輪，螺母就會把刀片和套筒往下壓，直到切斷鋼管。 1-機(jī)柜 2-開關(guān) 3-減速箱 4-電動機(jī) 5-帶輪 6-蝸桿 7-渦輪 8-滾子軸 9-滾筒 10-管子 11-刀片 12-刀架 13-手輪 圖2-1切管機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖29第3章 傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算3.1 電動機(jī)的選擇 對電動機(jī)了解清楚才能選擇電動機(jī)。出廠的電動機(jī)上面都會有銘牌，電動機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)都在銘牌上。所以，選擇電動機(jī)需要比較電動機(jī)的這些特性，在這次的畢業(yè)設(shè)計中必須要選擇好電動機(jī)的類型，轉(zhuǎn)速和功率。3.1.1 選擇類型選用結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格便宜，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)的三相交流異步電動機(jī)是工業(yè)

12、上普遍的選擇。靜載荷或慣性載荷的大在電動機(jī)的類型的選擇時是主要考慮的方面，切管機(jī)不論是連續(xù)工作，還是重復(fù)短時的工作，工作所在的環(huán)境都會有很多灰塵等方面。因此在本次畢業(yè)設(shè)計中選用籠式三相交流異步電機(jī)。3.1.2 選擇轉(zhuǎn)速異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速主要有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min幾種。選擇同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的電機(jī)比較適合工作時的轉(zhuǎn)速較高的場合。當(dāng)工作機(jī)械的轉(zhuǎn)速太低（即傳動結(jié)構(gòu)的總傳動比較大）會導(dǎo)致傳動裝置的機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，價格偏高。在本次畢業(yè)設(shè)計的切管機(jī)可選擇1500r/min和750r/min這兩種轉(zhuǎn)速。在一般工業(yè)中這兩種轉(zhuǎn)速的電動機(jī)的適應(yīng)性比較大，

13、應(yīng)用性比較普遍3。3.1.3 選擇功率合理確定電動機(jī)的額定功率必須要選擇電動機(jī)的容量，電動機(jī)功率的選擇與電動機(jī)的本身發(fā)熱量、工作時間長短、載荷大小等因素有關(guān)，可是一般情況下運(yùn)行發(fā)熱條件決定電動機(jī)的容量。所以根據(jù)電動機(jī)的額定功率要大于所需要的功率10%來選用電動機(jī)。本次畢業(yè)設(shè)計的切管機(jī)的電動機(jī)的額定功率為P=1.5Kw，滿載轉(zhuǎn)速為N=1410r/min,每天工作的時間為10小時，載荷變動小適合用在灰塵多的環(huán)境。所以選用Y90L-4型的電動機(jī)，它的額定功率，同步轉(zhuǎn)速1500r/min(4極)，滿載轉(zhuǎn)速，最大轉(zhuǎn)矩是2.3N·m。計算切管機(jī)的傳動比為： 3.2 確定傳動方案傳動方案的確定，通

14、常是指傳動機(jī)構(gòu)的選擇及其布置。這是緊密關(guān)聯(lián)的兩個方面。它的運(yùn)動方式基本可以分為；1.回轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳遞的方式有：帶傳動，鏈傳動，齒輪傳動，蝸輪傳動等；2.實(shí)現(xiàn)擺動或直線往復(fù)運(yùn)動的有：齒輪齒條傳動，螺旋傳動，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)等；3.實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動的有：槽輪機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)等；4.實(shí)現(xiàn)特定運(yùn)動規(guī)律的有：凸輪機(jī)構(gòu)和平面連桿機(jī)構(gòu)等。根據(jù)設(shè)備工作機(jī)構(gòu)所需要的運(yùn)動形式，載荷的性質(zhì)以及設(shè)備的工作重復(fù)進(jìn)行來選用傳動機(jī)構(gòu)。確定一種較好的傳動方案是要在進(jìn)行全方面分析和對比各種傳動機(jī)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上。原動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)和工作機(jī)等三部分組成了設(shè)備的傳動系統(tǒng)。傳動機(jī)構(gòu)位于工作機(jī)和原動機(jī)之間，用來傳遞動力和運(yùn)動的，也可以變換轉(zhuǎn)

15、速、轉(zhuǎn)矩的大小或變換運(yùn)動的方式，從而適應(yīng)工作機(jī)所需功能要達(dá)到的要求。整各設(shè)備的性能、尺寸、重量和成本都會受到傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計的影響，所以擬定合理的傳動方案是很需要的。在本次的畢業(yè)設(shè)計中，已算出切管機(jī)的i總=20，如果用蝸桿，只需要一次降速就可以達(dá)到，其方案如圖3-1。但是由于加工的管子最大的直徑為4，如圖2-1，所以兩個滾筒的中心距離不能夠小于108mm，因此帶動兩個滾筒的齒輪外徑不能大于滾筒的直徑（Ø100mm）。如果取蝸桿z1=2，蝸輪z2=40，m=4，則蝸輪分度圓直徑d2=160mm，比同一軸上的齒輪大，按照圖3-1的裝配，蝸輪將會和滾筒相撞，因此加大兩軸之間的中心距是很需要的

16、。這樣就需要加上一個惰輪，才能夠解決這個問題，如圖3-2。在本次畢業(yè)設(shè)計中，取蝸輪齒數(shù)為z2=50,模數(shù)m=4。由于帶傳動具有緩沖和過載打滑的特性，所以可以將其作為在電機(jī)之后的第一級傳動，由于在這種條件下齒輪工作容易產(chǎn)生沖擊和噪音，所以開式齒輪傳動不宜放在高速級，故低速級是齒輪傳動的選擇。滿足設(shè)備的功能需求和尺寸緊湊、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉以及使用維護(hù)方便這些方面才能使傳動方案能夠達(dá)到要求。經(jīng)過比較想到的傳動方案，在本次畢業(yè)設(shè)計中確定采用帶傳動、蝸桿傳動、齒輪傳動等機(jī)構(gòu)組成的傳動方案。 圖3-1蝸輪蝸桿傳動方案圖 圖3-2蝸輪蝸桿加中間惰輪傳動方案圖在確定傳動方案后,根據(jù)的關(guān)系進(jìn)行傳動比

17、的分配。下面對這個機(jī)構(gòu)的主要特性進(jìn)行比較,如表3-1:表3-1主要的幾種傳動機(jī)構(gòu)的特性比較特 性類 型帶傳動齒輪傳動蝸桿傳動主要的優(yōu)點(diǎn)傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，中心距變化范圍較大,能緩沖并起過載安全保護(hù)作用外廓尺寸小,傳動比準(zhǔn)確,效率高,壽命長,適用的功率和速度范圍大外廓尺寸小,傳動比大而準(zhǔn)確,工作平穩(wěn),可制成自鎖的傳動單級傳動比,i開口平型帶:24,最大值6,三角帶型: 24, 最大值7有張緊輪平型帶:35最值8開式圓柱齒輪: 46,最大值15. 開式圓柱正齒輪: 34,最大值10. 閉式圓柱齒輪: 23,最大值6閉式: 1040,最大值100開式: 1560,最大值100外廓尺寸大中,小小成本低

18、中高效率平型帶0.920.98三角帶0.90.96開式加工齒0.920.96閉式0.950.99開式0.50.7閉式0.70.94自鎖0.400.45傳動裝置的結(jié)構(gòu),尺寸,重量,工作條件和制造安裝等因素是傳動比進(jìn)行合理的分配.的時候必須考慮到的方面。根據(jù)公式 (3-1） 可知，當(dāng)傳動的功率P一定時,轉(zhuǎn)速n越高,轉(zhuǎn)矩T就越小.因此,對傳動比的分配要謹(jǐn)遵”降速要先少后多”.，V帶傳動的傳動比不能過大，不然大帶輪半徑超過減速器的中心會過高，造成尺寸不一致，還給機(jī)座的設(shè)計和安裝帶來問題，又由于齒輪在降速傳動的過程中，如果降速比過大，就會使被動齒輪直徑過大,而增大徑向的尺寸，還會由于小齒輪的齒數(shù)太少而產(chǎn)

19、生根切的情況，然而其在升速傳動的過程中，如果提速比較過大，就會容易引發(fā)劇烈的噪音和震動，造成傳動不穩(wěn)定從而,影響設(shè)備的工作性能，因此，各個機(jī)構(gòu)的傳動比分配情況如下: 注:傳動系統(tǒng)中的大齒輪是個惰輪,它不改變傳動比只起加大中心距,改變滾筒旋轉(zhuǎn)方向的作用.3.3 各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩的計算查表得：取，（一對滾動軸承的效率），根據(jù)公式： (3-2） 可知各軸的轉(zhuǎn)速為：各軸的功率為： 各軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為： 第三軸，由于過渡齒輪（惰輪）的關(guān)系此軸不承受轉(zhuǎn)矩，只受彎矩，而且它是一根心軸。 將以上各數(shù)據(jù)制成如表3-2所示的表格：表3-2各軸的計算結(jié)果軸號電機(jī)軸傳動比i1.2501.51/4.5轉(zhuǎn)速n(r/mi

20、n)1410116.723.315.570功率P(Kw)1.51.441.030.960.89轉(zhuǎn)矩T（N·m）10.2311.78420.02122.3 當(dāng)帶輪直徑和齒輪模數(shù)確定下來后，兩帶輪直徑之比就等于實(shí)際的傳動比也可以是兩齒輪齒數(shù)之比，計算的結(jié)果可能與上述表格計算的數(shù)值出現(xiàn)不一致的狀況。當(dāng)i<5時，容許誤差不超過2.5%；當(dāng)i5時，則不容許超過4%。3.4 進(jìn)行傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算3.4.1 設(shè)計帶傳動帶傳動適用的場合6：中心距變化范圍較大，結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，能緩沖，可起過載安全保險的作用。不足之軸上受力較大，處是外廓尺寸大，傳動比不能嚴(yán)格保證，壽命低（約3000500

21、0小時）取帶的工作情況系數(shù)為，則功率為：7 由計和，可查知，選用A型三角帶。初步選定小帶輪直徑,大帶輪直徑,取其標(biāo)準(zhǔn)直徑驗算帶輪： 因為v小于25m/s，適合。初定中心距，按結(jié)構(gòu)要求和公式： (3-3)選取 三角帶長度按下述公式計算： 取標(biāo)準(zhǔn)長度為，其內(nèi)圓周長度。所以實(shí)際中心距為： 驗算小帶輪上包角，按下述公式計算： 計算三角帶輪根數(shù)。當(dāng)帶輪速度v=7.36m/s，A型，小帶輪直徑時，由表查得，所以： 取z=2根。3.4.2 蝸桿蝸輪傳動的設(shè)計與計算蝸桿采用45鋼、表面硬度>45HRC6。 蝸輪的材料為ZCuSn10P1，為砂型鑄造 (1)初選的值當(dāng)量摩擦系數(shù)設(shè) 由查表取最大值 (2)中

22、心距的計算蝸輪轉(zhuǎn)矩 使用系數(shù)查表得 轉(zhuǎn)速系數(shù) 彈性系數(shù)根據(jù)蝸輪副材料查表可知 壽命系數(shù) 接觸系數(shù)由查表得 接觸疲勞極限由查表得 接觸疲勞最小安全系數(shù)查表得 中心距 （3）傳動基本尺寸蝸桿頭數(shù)由查表得 蝸輪齒數(shù) 模數(shù) 蝸桿分度圓直徑 蝸輪分度圓直徑 蝸桿導(dǎo)程角 蝸輪寬度 蝸桿圓周速度 相對滑動速度 當(dāng)量摩擦系數(shù)經(jīng)查表得 （4）計算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 許用接觸應(yīng)力 最大接觸應(yīng)力 105MPa173MPa合格（5）驗算齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限由查表得 彎曲疲勞最小安全系數(shù)查表得 許用彎曲疲勞應(yīng)力 齒輪最大彎曲應(yīng)力 合格（6）驗算蝸桿軸撓度軸的慣性距 允許蝸桿撓度 蝸桿軸撓度 3.4.3 設(shè)

23、計與計算齒輪傳動 1.第一對齒輪(1)齒輪材料選擇小齒輪材料：40Gr、采用調(diào)制處理，硬度241HB-086HB 、取平均260HB大齒輪材料：45鋼、采用調(diào)制處理，硬度229HB-286HB、取平均240HB (2)計算齒面接觸疲勞強(qiáng)度初步計算轉(zhuǎn)矩 齒寬系數(shù)由查表得 接觸疲勞極限由查表得 許用接觸應(yīng)力初步計算 值由查表得 初步計算小齒輪直徑 取初步齒寬b 取 校核計算圓周速度 精度等級由查表得選取八級精度齒數(shù)z與模數(shù)m初取齒數(shù) 則 取 使用系數(shù)由查表得 動載系數(shù)由查表得 齒間載荷分配系數(shù)先求 由此得 齒向載荷分布系數(shù)由查表得 載荷系數(shù) 彈系數(shù)由查表得 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)由查表得 接觸最小安全系數(shù)查

24、表得 總工作時間 接觸壽命系數(shù)由查表得 許用接觸應(yīng)力 驗算 合格因此表明了接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸不用調(diào)整。（2）確定傳動主要尺寸實(shí)際分度圓直徑d 中心距a 齒寬b （3）驗算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) 齒間載荷分布系數(shù) 載荷系數(shù) 齒形系數(shù) 由查表得 應(yīng)力修正系數(shù)由查表得 彎曲疲勞極限由查表得 彎曲最小安全系數(shù)由查表得 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由查表 得 彎曲壽命系數(shù)由查表得 許用彎曲應(yīng)力 彎曲壽命由查表得 驗算 2.計算第二對齒輪齒輪2為惰輪，即此處的大齒輪。材料為45鋼，調(diào)制處理，硬度為229HB-286HB.平均取240HB（主動）。齒輪3是小齒輪，材料選擇40Gr，調(diào)制處理

25、，硬度值為241HB286HB,平均取260HB. (1)計算齒面接觸疲勞強(qiáng)度1.初步計算轉(zhuǎn)矩 齒寬系數(shù)由查表得 接觸疲勞極限由查表得 初步齒寬b 取 2.校核計算圓周速度 精度等級由查得選取八級精度齒數(shù)z與模數(shù)m 已知 使用系數(shù)由查表得 動載系數(shù)由查表得 齒間載荷分配系數(shù)先求 由此得 齒向載荷分布系數(shù)由查表得 載荷系數(shù) 彈性系數(shù)由查得 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)由查表得 接觸最小安全系數(shù)由查表得 總工作時間 接觸壽命系數(shù)由查表得 許用接觸應(yīng)力 驗算 以此表明了接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸不用調(diào)整。3.傳動主要尺寸的確定實(shí)際分度圓直徑d 中心距a 齒寬b 4.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗算重合度系數(shù) 齒間載荷分配系

26、數(shù)經(jīng)查表得 載荷系數(shù) 齒形系數(shù)查表得 應(yīng)力修正系數(shù)查表得 彎曲疲勞極限由表得 彎曲最小安全系數(shù)查表得 彎曲壽命系數(shù)由查表得 許用彎曲應(yīng)力 彎曲壽命由查表得 驗算 3.4.4 確定齒輪模數(shù) 齒輪的材料，熱處理方式和受力的大小等因素決定齒輪模數(shù)的大小8。本次確定齒輪模數(shù)可以采用公式法進(jìn)行設(shè)計。查表可得：齒形系數(shù)y=0.298，許用彎曲應(yīng)力=19.6kg/mm2，但是考慮到開式齒輪傳動齒面磨損，許用彎曲應(yīng)力降低20%，實(shí)際許用彎曲應(yīng)力為： =19.6·80%=15.68kg/mm2對于開式齒輪傳動，齒寬系數(shù)為，現(xiàn)因齒輪制造精度較低，并且為懸臂支承，故選較小的值，取。載荷系數(shù)K=1.31.5

27、，因為有懸臂支承，取K=1.3，根據(jù)公式： （3-4） 取標(biāo)準(zhǔn)值，強(qiáng)度稍小一些。齒輪的模數(shù)在一個傳動系統(tǒng)中不會完全一樣，轉(zhuǎn)速較高，傳遞轉(zhuǎn)距較小，模數(shù)也會比較小。但是加工需要測量方便，齒輪模數(shù)的種類也要越少越好，因此本次設(shè)計的切管機(jī)的齒輪模數(shù)都取。3.4.5 確定蝸輪蝸桿模數(shù)蝸桿選用號鋼，調(diào)質(zhì)處理，蝸輪采用無錫青銅ZQA19-4。根據(jù)公式： （3-5） 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。3.4.6 齒數(shù)的確定 齒數(shù)主要是根據(jù)傳動比的要求確定的，所以根據(jù)各個傳動比有： （1）蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)的確定：動比的要求和效率、制造和自鎖是在選擇時蝸桿頭數(shù)要考慮道德因素，然而產(chǎn)生根切和蝸輪的直徑（也就是體積問題）是蝸輪齒數(shù)選用時

28、主要考慮到的方面，而且頭數(shù)越多，效率就越高?？紤]到自鎖這個方面，應(yīng)該要選擇單頭。從制造這個因素來看，頭數(shù)越多，制造困難的程度就要高。所以要根據(jù)上述的綜合因素來確定蝸桿頭數(shù)。一般來說，當(dāng)提高效率在動力傳動中的過程中是主要問題的時候，就采用多頭；在提高精度的時候（分度蝸桿），主要矛盾是自鎖的性能優(yōu)越或要求降速比規(guī)定的大，采用單頭。綜合上述原因，查閱9可知：蝸桿頭數(shù)，蝸輪齒數(shù)。 （2）.確定齒輪齒數(shù)：在選擇齒輪齒數(shù)的時候，應(yīng)該將傳動比和最小的齒數(shù)的要求綜合考慮在內(nèi)，齒輪的加工方式和方法與最小齒數(shù)的限制息息相關(guān)，加工直齒輪準(zhǔn)齒輪的時候如果用插齒刀或齒輪滾刀，為了使根切這種情況不發(fā)生，齒輪數(shù)的最低限制不

29、得低于17，所以在本次設(shè)計中初步選取最小齒輪齒數(shù)為。這個齒輪裝在切割機(jī)的滾筒上的軸上。根據(jù)工作的相應(yīng)條件計算的傳動比可知： ， 將代入，則 并由此可以推得： 從而可知切管機(jī)齒輪的全部（蝸輪蝸桿）的齒數(shù)：。 第4章 結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 各軸的最小直徑的初算軸的各段直徑和長度的計算方法列于表4-1 表4-1軸的各段直徑和長度代號 名 稱推 薦 尺 寸說 明舉例：切管機(jī)蝸桿軸d1軸的最小直徑根據(jù)扭矩或彎矩強(qiáng)度條件初步計算若此段有鍵槽，應(yīng)將直徑增加5%d1=13取為20mmd2安裝密封處的直徑d2> d1+2r r倒圓直徑，查閱手冊中非配合處的過度圓角半徑用凸肩定位時按此式計算，用套筒定位時另取帶輪

30、的定位靠套筒，此處的d2是指套筒外徑d3安裝滾動軸承處的直徑d3> d2d3> d1無套筒的；套筒的d3必須符合軸承的標(biāo)準(zhǔn)由于采用205型軸承，d3=25mmd4裝在兩滾動軸承之間齒輪（蝸輪）處的直徑d4> d3+2rr倒圓角半徑，查閱手冊確定如軸d5一般軸肩和軸環(huán)的直徑d5d4+2a a軸肩或軸環(huán)的高度，a=(0.070.1) d4如軸，d4=55mm，a=3.855.5mm,取a=5mm,則d5=55+2*5=65mm因此處d4相當(dāng)于d3=25，a=0.1 d4則d5=25+2*2.5=30mmd6滾動軸承定位軸肩直徑查閱手冊軸承部分的D1值L7安裝旋轉(zhuǎn)零件的軸頭長度L7

31、=（1.21.6）dd-軸頭直徑一般要求L7要比旋轉(zhuǎn)零件的輪轂寬度要短一些L8軸環(huán)長度L81.4a或L8（0.10.15）d如軸L81.4*5=7mm由于軸上彎曲應(yīng)力的分布和軸的結(jié)構(gòu)尚屬未知，只知道軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速），所以按照轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速）初算軸的直徑。軸：選取材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)公式 (4-1)計算。因為軸為懸臂軸，查表可知：取 則： 由于鍵槽的削弱等因素，取標(biāo)準(zhǔn)直徑為。軸：選取材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取，已知，則： 標(biāo)準(zhǔn)直徑取45mm。軸：此軸為傳動心軸，暫選材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由于其受力情況未知，初選其最小軸徑為50mm，待后進(jìn)行檢驗。 軸：選取材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。則：

32、 取標(biāo)準(zhǔn)直徑為30mm。將所得結(jié)果制成下表，供設(shè)計計算時應(yīng)用：表4-2各軸的最小直徑軸 號最小直徑（mm）204550304.2 計算各主要傳動件的結(jié)構(gòu)尺寸4.2.1 三角帶輪 已知選用A型三角膠帶，小三角帶輪計算直徑為;查表可知：、，、。輪寬 外徑 孔徑d等于電動機(jī)輸出軸直徑，查電動機(jī)JO2得其結(jié)構(gòu)形式查表可知為實(shí)心輪。大三角帶輪計算直徑、等尺寸和小三角帶輪一樣。 外徑 孔徑d等于與其配合的軸的軸徑，查表可知軸的結(jié)構(gòu)形式由查表可知為輻板式：輪緣直徑 輪轂直徑 ，取輪轂寬度 ，取輻板厚度查表得為；輻板孔圓周定位尺寸： 因此，孔直徑為 4.2.2 蝸輪和蝸桿已知、，查表得：蝸桿分度圓直徑 蝸輪分

33、度圓直徑 蝸桿齒頂圓直徑 蝸輪齒頂圓直徑 蝸桿齒根圓直徑 蝸輪齒根圓直徑 蝸桿分度圓圓柱上螺旋升角 ，當(dāng)、時，查得蝸桿切制螺紋部分的長度 蝸輪外圓直徑 蝸輪寬度 、軸中心距： 可知：輪緣厚度 蝸輪的孔徑d取決于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，因蝸輪軸的最小直徑為42mm，取孔徑輪轂外徑 取 輪轂寬度 取 輻板厚度，一般采用 蝸輪包角2=90o100o,一般采用2=90o4.2.3 齒輪 （1）已知軸上齒輪，則：分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 因為齒輪制造的精度比較低，而且是懸臂布置，所以齒寬的系數(shù)宜選擇小值，取齒寬 由于，可選用輻板式結(jié)構(gòu)的鍛造齒輪。輪緣內(nèi)徑 輪轂外徑 齒輪的孔徑，查表可知輻板厚度 輻板孔圓

34、周的定位尺寸： 輻板孔直徑： 取 齒輪示意圖如圖4-1 圖4-1軸齒輪示意圖 （2）已知軸上齒輪，則：分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒寬 因為，可選用輻板式結(jié)構(gòu)的鍛造齒輪。輪緣內(nèi)徑 輪轂外徑 (齒輪的孔徑，查表可知)輻板厚度 輻板孔圓周定位尺寸： 輻板孔直徑： 取 、軸的中心距： 圖4-2軸齒輪示意圖 （3）已知軸上的齒輪,則：分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒寬 因為，所以必選用實(shí)心式結(jié)構(gòu)鍛造齒輪。、軸的中心距： 圖4-3軸齒輪示意圖4.3 軸的裝配工藝設(shè)計1.初定軸承跨距、設(shè)計軸承組合的結(jié)構(gòu)形式有經(jīng)驗公式確定，已知蝸桿傳動中心距,則，從而得到軸承的跨距為（蝸輪分度圓直徑）。由于蝸

35、桿傳動同時受到徑向力和軸向力，且此處的軸承跨距不大，故采用單列向心推力球軸承6000型。對于軸承尺寸的選擇，根據(jù)軸頸直徑選擇軸承的內(nèi)徑，再者考慮到負(fù)載荷能力和結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，此處宜采用輕窄系列。對于軸承組合的結(jié)構(gòu)形式，此處的蝸桿軸較短，傳遞功率小和轉(zhuǎn)速中等，故采用正排列的向心推力球軸承，因軸的直徑為25mm，故選兩個6205型和兩端固定支座的結(jié)構(gòu)形式，并用墊片調(diào)整軸承間隙。2. 固定軸向零件的周向和軸向 根據(jù)軸的直徑d1=20選用“鍵632GB1096-79”。三角帶輪的軸向固定是靠套筒和軸端檔圈。套筒的直徑尺寸參照（軸的各段直徑和長度）軸端檔圈的選用根據(jù)10，其中軸端直徑選用“檔圈28GB892-76”，“螺栓M514GB30-76”，“銷2n610GB119-76”，“墊圈5GB93-76”。軸上其它零件的尺寸和固定方式按照下表的經(jīng)驗公式確定。由于蝸桿蝸輪使用的是機(jī)油潤滑，而軸承使用的是油脂，因此，選用檔油歡這種密封結(jié)構(gòu)。為了軸向固定更加可靠，凡是與旋轉(zhuǎn)零件（如帶輪、齒輪、蝸輪、軸承等）配合的軸頭長度在