金屬切管機(jī)的設(shè)計(jì)

PAGEI金屬切管機(jī)的設(shè)計(jì)Mentalpipecuttingmachine 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、達(dá)到的指標(biāo)和應(yīng)做的實(shí)驗(yàn)等）設(shè)計(jì)一用于切割3/8英寸4英寸的金屬管的機(jī)械設(shè)備。工作要求：運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力由電機(jī)經(jīng)皮帶傳動(dòng)、蝸輪減速器、開式齒輪傳動(dòng)傳到一對滾子，從而帶動(dòng)金屬管的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)切割時(shí)的主運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)，操縱手輪，通過螺旋傳動(dòng)，將圓盤刀片向下進(jìn)給移動(dòng)，并在不斷增加刀片對金屬管的壓力過程中，實(shí)現(xiàn)金屬管的切割工作。主要參數(shù)：滾子的轉(zhuǎn)速為70r/min,電機(jī)額定功率約為1.5kw,滿載轉(zhuǎn)速約為1400r/min。二、完成后應(yīng)交的作業(yè)（包括各種說明書、圖紙等）1、畢業(yè)論文1份2、總裝配圖1份3、主要零部件圖若干份4、外文資料1份三、完成日期及進(jìn)度自2009年3月16日起至2009年6月14日止進(jìn)度安排：3.16—3.22明確設(shè)計(jì)任務(wù)，調(diào)研、搜集資料；3.23—4.05工藝方案設(shè)計(jì)（工藝方案原理圖）；4.06—4.26傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)（傳動(dòng)示意圖，總體方案圖）；4.27—6.07結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（裝配圖，零件圖）；6.08—6.14編寫論文，準(zhǔn)備答辯；6.15—6.19畢業(yè)答辯。四、同組設(shè)計(jì)者（若無則留空）：五、主要參考資料（包括書刊名稱、出版年月等）:1、申永勝主編．機(jī)械原理教程．第1版．北京：清華大學(xué)出版社，19992、邱宣懷主編．機(jī)械設(shè)計(jì)．第4版．北京：高等教育出版社，19953、黃純穎主編．機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)．北京：高等教育出版社，20004、何珍秀主編．機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20015、徐灝主編．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20016、孟憲源主編．現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994系(教研室)主任：（簽章）年月日學(xué)院主管領(lǐng)導(dǎo)：（簽章）年月日摘要金屬切管機(jī)是一種主要用于車輛，工業(yè)或建材生產(chǎn)中的下料工作的機(jī)器。工作對象主要為各種型號各種材料的管材。

此次的設(shè)計(jì)主要是針對車輛用金屬管材進(jìn)行加工的切管機(jī)，完成的工作主要是切管機(jī)中滾子，機(jī)體和減速箱部分的設(shè)計(jì)。包括傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算，其中有電動(dòng)機(jī)的選擇，傳動(dòng)方案的擬訂，各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算?？傮w結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其中有各軸尺寸的設(shè)計(jì)，各主要傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)。并且針對以上的設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)的校核。最后通過得到的數(shù)據(jù)，繪制了總體裝配圖，減速機(jī)和滾子部分的裝配圖。然后又針對各主要基本件，繪制了多張零件圖。

此次設(shè)計(jì)所完成的產(chǎn)品主要用于車用通風(fēng)，通水管。本產(chǎn)品在生產(chǎn)中應(yīng)用可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：切管機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)計(jì)算AbstractMentalpipecuttingmachineistheonemainlybeusedintheproductionofcars,industryandsomeworkofputtingmaterials.Theworkneedtobefinishedisthedesignofbodyofthemachineandtherollofit.Itincludesthedesignandcalculateoftheslowingspeedbox,.Thechooseoftheelectromotor,thedesignofthegearing,therev,themeasuredesignofthemaindeliverparts.Thandotheemandationwork.Afterall,getthedataanddrawingtheengineeringpicture.Itincludesonefinalassemblingpicture,twoassemblingpicturesofeachparts,somesmallpicturesoftheimportantaccessary.Thedesignworkwedothistimeistothepurposeofbeusedattheplaceoffanningpipeanddrainingpipe.Thisproductalsocanbeusedatthesituationofenhancingtheefficiencyofproduction.Maketheworkingeffectionuponandlowdownthelaborforce.Keywords:pipecuttingmachine,designofstructure,plan,designandcalculation目錄第一章前言 1第二章切管機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 22.1電動(dòng)機(jī)的選擇 32.1.1電動(dòng)機(jī)功率的選擇 32.1.2電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 32.1.3電動(dòng)機(jī)類型的選擇 32.2傳動(dòng)方案的擬定 32.3計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 42.4進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 52.4.1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 52.4.2蝸桿蝸輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 82.4.3齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 10第三章結(jié)構(gòu)計(jì)算 183.1各傳動(dòng)軸尺寸的計(jì)算與校核 183.1.1蝸桿軸的尺寸計(jì)算與校核 183.1.2蝸輪軸的尺寸計(jì)算與校核 193.1.3滾輪軸的尺寸計(jì)算與校核 21第四章繪制設(shè)計(jì)裝配圖與零件圖 25第五章結(jié)論 26第六章致謝 27參考文獻(xiàn) 28PAGE9第一章前言此次設(shè)計(jì)的切管機(jī)，主要用于機(jī)車車輛上所用通風(fēng)、通水管。因此，下料所要求的精度不高。車輛廠平時(shí)需要切削大量的3/8和4/8英寸的金屬管。如果用手工切斷，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品質(zhì)量差。因此，需要一臺，通用性好，耐用以及抗磨損的切管機(jī)。切管機(jī)的主要參數(shù)為，滾珠轉(zhuǎn)速70r/min,圓盤刀片的直徑為80mm,加工管件的直徑范圍為3/8-4/8英寸，電動(dòng)機(jī)的額定功率為1.5千瓦，滿載轉(zhuǎn)速1400r/min，每天工作十小時(shí)，工作載荷變動(dòng)小。切管機(jī)的工作原理如下：動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過三角帶輸出，渦輪減速箱，開始齒輪傳動(dòng)傳到一對磙子。從而帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)切削時(shí)的主運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，操作手輪，通過螺旋傳動(dòng)，將圓環(huán)刀片向下運(yùn)動(dòng)，并在不斷增加刀片對管子的壓力過程中，實(shí)現(xiàn)管子的切割工作。為了順利實(shí)現(xiàn)上面的運(yùn)動(dòng)，要對傳動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)做出選擇，擬定傳動(dòng)方案，并且對于各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩以及各主要傳動(dòng)件的參數(shù)（包括帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、齒輪模數(shù)的確定以及蝸桿蝸輪模數(shù)的確定和齒數(shù)的確定）進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算，對于各軸的最小直徑，各主要傳動(dòng)件的尺寸，包括（三角帶輪，齒輪，蝸桿蝸輪），也要給出相應(yīng)的計(jì)算。接著，對各數(shù)值進(jìn)行校核。最后再由經(jīng)過計(jì)算的數(shù)值來繪制裝配圖，完成設(shè)計(jì)。由于產(chǎn)品較大，大致可以分為五個(gè)部分：刀頭架，滾子，機(jī)柜，電器和減速箱。而各部分時(shí)分開設(shè)計(jì)的，因此要注意考慮各部分的裝配關(guān)系。其中減速箱部分需要著重進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于這里結(jié)構(gòu)眾多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而整個(gè)箱體又時(shí)在整體焊接后需要進(jìn)行裝配密封的部件，所以需要詳細(xì)標(biāo)注。切管機(jī)的運(yùn)用，主要是為了降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力，提高產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)然，保證性價(jià)比也是這次設(shè)計(jì)的重要考慮項(xiàng)目之一。由于切管機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中早已廣泛應(yīng)用，在使用與制造方面，已有一定的經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)中有關(guān)切管機(jī)的一些參數(shù)，都采用已有的規(guī)定。因水平有限，論文中不免有疏忽與錯(cuò)誤的地方，敬請批閱老師指正。第二章切管機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與動(dòng)力的選擇有關(guān)，在動(dòng)力選擇好之后就可以擬定傳動(dòng)方案，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)的計(jì)算。工藝方案原理圖如下：方案說明：用碾壓的方法切斷金屬管，需要金屬旋轉(zhuǎn)的切削運(yùn)動(dòng)和圓盤刀片向下的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。這種方法是連續(xù)切削的。生產(chǎn)效率高，機(jī)器的結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜。但是這種傳動(dòng)方案的一大缺點(diǎn)是，在切削時(shí)的擠壓過程中，管子的內(nèi)徑會(huì)縮小。一般用于對管子要求不高的場合。2.1電動(dòng)機(jī)的選擇2.1.1電動(dòng)機(jī)功率的選擇電動(dòng)機(jī)工作環(huán)境為連續(xù)工作，變化很少，并且載荷穩(wěn)定的場合。一般Pm＞Pr10%此處：Pm已經(jīng)給出所以：Pm＝1.5kw2.1.2電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇此處電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速已經(jīng)給出n＝1400r/min2.1.3電動(dòng)機(jī)類型的選擇經(jīng)查表，得同一功率的三相異步電動(dòng)機(jī)有以下三種型號、轉(zhuǎn)速的選擇：Y90S-22840r/minY90L-41400r/minY100L-6940r/min根據(jù)要求，最終選定三相異步電動(dòng)機(jī)的型號是：Y90L-42.2傳動(dòng)方案的擬定總的傳動(dòng)比ｉ的確定：綜合考慮各方面要求，確定傳動(dòng)方案如下：初定傳動(dòng)比：傳動(dòng)方案示意圖如下：2.3計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩已知電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)如下：查表可知各級傳動(dòng)效率如下：（1）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速如下：（2）各軸功率計(jì)算如下：（3）各軸傳遞的轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下：注：軸3為設(shè)計(jì)上特別增加的惰輪，所以，軸3不承受轉(zhuǎn)矩，只承受彎矩。2.4進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.4.1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算工況系數(shù)查表得計(jì)算功率選擇帶的型號查表得A型小帶輪直徑查表得取大帶輪直徑大帶輪轉(zhuǎn)速（2）計(jì)算帶長求求初取中心距帶長由V帶基準(zhǔn)長度圖表，可得（3）求中心距與包角中心距小帶輪包角>(4)求帶的根數(shù)帶速傳動(dòng)比帶的根數(shù)由查表得由查表得由查表得由查表得所以（5）求軸上載荷張緊力軸上載荷V帶輪的尺寸計(jì)算（1）小帶輪小帶輪直徑查表得mm輪寬外徑孔徑此處的孔徑依據(jù)電機(jī)的輸出軸為準(zhǔn)由查表（2）大帶輪大帶輪直徑查表得mm外徑（3）結(jié)構(gòu)選擇選擇輻板式結(jié)構(gòu)輪緣直徑輪轂直徑mm輻板孔圓周定位尺寸2.4.2蝸桿蝸輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算查表選取：蝸桿采用45鋼、表面硬度>45HRC。蝸輪的材料選用ZCuSn10P1、砂型鑄造初選【】的值當(dāng)量摩擦系數(shù)設(shè)由查表取最大值【】、、、（2）中心距的計(jì)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)蝸輪副材料查表得壽命系數(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)自定中心距（3）傳動(dòng)基本尺寸蝸桿頭數(shù)由查圖表得、蝸輪齒數(shù)模數(shù)蝸桿分度圓直徑取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(dòng)速度當(dāng)量摩擦系數(shù)經(jīng)查表得（4）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算許用接觸應(yīng)力最大接觸應(yīng)力應(yīng)為105MPa<173MPa所以合格（5）齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限由查表得彎曲疲勞最小安全系數(shù)自取許用彎曲疲勞應(yīng)力齒輪最大彎曲應(yīng)力應(yīng)為<所以合格（6）蝸桿軸撓度驗(yàn)算軸的慣性距允許蝸桿撓度蝸桿軸撓度合格2.4.3齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算第一對齒輪（齒輪2為惰輪）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齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算初步計(jì)算轉(zhuǎn)矩齒寬系數(shù)由查表得接觸疲勞極限由查圖得初步計(jì)算得許用接觸應(yīng)力值由查表得初步計(jì)算小齒輪直徑取初步齒寬b取2）校核計(jì)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)取則使用系數(shù)由查表得動(dòng)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)由查表得總工作時(shí)間接觸壽命系數(shù)由查表得許用接觸應(yīng)力MPa驗(yàn)算因?yàn)樾∮?90MPa合格計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。（2）確定傳動(dòng)主要尺寸實(shí)際分度圓直徑mm中心距齒寬（2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算重合度系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)經(jīng)查表齒間載荷分布系數(shù)載荷系數(shù)齒形系數(shù)由圖表得應(yīng)力修正系數(shù)由圖表得彎曲疲勞極限由圖表得彎曲最小安全系數(shù)由圖表得應(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(yàn)算第二對齒輪的計(jì)算齒輪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(dòng)）。齒輪3為小齒輪，材料選擇40Gr，調(diào)制處理，硬度值為241HB~286HB,平均取260HB.(1)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算1)初步計(jì)算轉(zhuǎn)矩齒寬系數(shù)由查表得接觸疲勞極限由查圖得初步齒寬b?。?）校核計(jì)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已知使用系數(shù)由查表得動(dòng)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(shí)間接觸壽命系數(shù)由查表得許用接觸應(yīng)力驗(yàn)算因?yàn)樾∮?84MPa所以合格計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。（3）確定傳動(dòng)主要尺寸實(shí)際分度圓直徑mm中心距齒寬（2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算重合度系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)經(jīng)查表載荷系數(shù)齒形系數(shù)由圖表得應(yīng)力修正系數(shù)由圖表得彎曲疲勞極限由圖表得彎曲最小安全系數(shù)由圖表得彎曲壽命系數(shù)由查表得許用彎曲應(yīng)力彎曲壽命由查表得驗(yàn)算第三章結(jié)構(gòu)計(jì)算3.1各傳動(dòng)軸尺寸的計(jì)算與校核3.1.1蝸桿軸的尺寸計(jì)算與校核（1）估計(jì)軸的基本直徑。材料選用45鋼、正火處理。查表得：硬度（HBS）17.~217強(qiáng)度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限查表取（2）初估直徑應(yīng)為最小處開有鍵所以直徑增大（3）軸的受力分析1.求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩2.蝸桿上圓周力蝸桿上徑向蝸桿上軸向力畫出受力圖（b）3.計(jì)算支反力水平面反力垂直面支反力水平面（xy）受力圖見圖（c）垂直面（xz）受力圖見圖（e）4.畫軸的彎矩圖水平面彎矩圖見圖（d）圖垂直面彎矩圖見圖（f）圖合成彎矩圖見圖（g）5.畫軸的轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩圖見圖（h）6.許用應(yīng)力許用應(yīng)力值查表得7.畫當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量轉(zhuǎn)矩當(dāng)量彎矩蝸輪中間截面處右軸頸中間截面處3.1.2蝸輪軸的尺寸計(jì)算與校核（1）估計(jì)軸的基本直徑。材料選用45鋼、正火處理。查表得：硬度（HBS）170-217強(qiáng)度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限查表?。?）初估直徑應(yīng)為最小處開有鍵所以直徑增大（3）軸的受力分析1.求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩2.蝸桿上圓周力蝸桿上徑向蝸桿上軸向力畫出受力圖（b）3.計(jì)算支反力水平面反力垂直面支反力水平面（xy）受力圖見圖（c）垂直面（xz）受力圖見圖（e）4.畫軸的彎矩圖水平面彎矩圖垂直面彎矩圖合成彎矩圖見圖（g）5.畫軸的轉(zhuǎn)矩圖軸受轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩圖見圖（h）6.許用應(yīng)力許用應(yīng)力值查表得7.畫當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量轉(zhuǎn)矩當(dāng)量彎矩蝸輪中間截面處3.1.3滾輪軸的尺寸計(jì)算與校核（1）估計(jì)軸的基本直徑。材料選用45鋼、正火處理。查表得：硬度（HBS）170-217強(qiáng)度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限查表?。?）初估直徑應(yīng)為最小處開有鍵所以直徑增大（3）軸的受力分析1.求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩