机械毕业设计（论文）-自动切管机及送料机构设计【全套图纸】

编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计（论论文文） 题目：题目： 自动切管机及送料机构设计自动切管机及送料机构设计 信机 系系 机械工程及自动化专专 业业 学 号： 学生姓名： 指导教师： 职称：副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文） 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 自动切管机 及送料机构设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得 的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用， 表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、 集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 96 学 号： 0923267 作者姓名： II 2013 年 5 月 25 日 I 无无锡锡太太湖湖学学院院 信信 机机 系系 机机械械工工程程及及自自动动化化专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一、题目及专题：一、题目及专题： 1、题目 自动切管机及送料机构设计 2、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 课题来源于生产实际。 切管机在许多制造行业中占有举足轻重的地位，他可以将传统 的手工作业转变成批量生产，其生产效率可以大幅度提高，工人劳动 强度显著降低，更为重要的是产品质量有了显著的提高。因此在许多 制造行业中切管机得到了广泛的应用。 某机车车辆厂，每天都要切割大量 5060 mm 材料为 Q235 的 金属管，现需设计制造一台切管机。 1.切管尺寸范围：5060 mm。 2.切管力：F=3500N。 3.切管时滚筒转速：70r/min。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： II 1.通过该设计使学生熟悉机械设计的一般思路。 2.使学生掌握机械设计的方法和技巧。 3. 通过设计巩固机械制图、金属材料、机械设计基础等课程的知 识。 4.完成自动切管机方案设计、主要部件的参数计算。 5.完成标准件的选用。 6.完成零、部件图 8 张以上。 7.完成自动切管机总装图 1 张。 8.撰写毕业说明书一份。 计算正确完整，文字简洁通顺，书写整齐清晰。 论文中所引用的公式和数据应注明出处。 论文字数不少于 1.5 万字。 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 96 班班 姓名姓名 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 III 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所学科组组长研究所 所长所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年年 11 月月 12 日日 IV 摘摘 要要 自动切管机主要用于加工各种用途的管件，包括各种材料的金属管件，本次设计的 自动切管机及送料机构所加工的管件主要是直径在 6070mm之间。本论文设计的自动 切管机及送料机构，能自动切管和送料达到自动加工金属管件的目的。完成的工作主要 是自动切管机中圆锥齿轮减速器、切管机棍筒、机架及自动送料机构工作方案的设计。 其中，切管机的工用原理是：电动机通过V带传动，圆锥齿轮减速箱、开式齿轮传动到一 对棍筒，然后带动金属管的旋转，获得切割时的主运动。同时，圆盘刀片向下移动，实 现管子的切割工作。其中包括确定切管机设计方案的制定、传动装置的设计和计算（包 括电动机的选择、拟定传动方案、各轴转速、功率和转矩的计算、传动机构的设计与计 算等）。根据已有的经验公式，对上述各项进行了详细的计算和强度校核之后，确定了 各个零件之间的尺寸位置。最后绘制切管机装配图、部件图以及部分零件图。 本设计所完成的切管机主要用于车间中对6070mm管件的切管加工，对提高生产效 率，减轻工人的劳动强度有着积极的意义。 关键词：关键词：切管机；减速器；棍筒 V Abstract Automatic cutting machine mainly being used in processing various functional tube parts ,primarily includes varieties materials metals tube parts . This time the designed automatic cutting machine and conveying mechanism essentially process the tube parts which diameter between 6070mm.The task of this time designed automatic cutting machine and conveying mechanism , automatic pipe cutting and feeding mechanism to achieve automatic processing of metal pipe fitting objective. The main work is the automatic pipe cutting bevel gear machine reducer, pipe cutting machine roller, frame and the automatic feeding programme of work organization design. Among them, pipe cutting machine working principle is: the motor through driving V, bevel gear reducer, gear transmission to a pair of roller, and then drive the metal tube rotary, obtain the main movement during cutting. At the same time, move down the disc blade, cutting the pipe. Including the determination of design and calculation formulation, transmission pipe cutting machine design scheme (including the choice of motor, the proposed transmission scheme, the shaft speed, power and torque calculation of the transmission mechanism, design and calculation.).According to the already experienced-formula,the mutual dimension among each components being fixed .Finally ,draw the assemble chart; components chart as well as portion spare parts chart. The designed of pipe cutting machine is mainly used for pipe processing of 60 70mm pipe cutting workshop, to improve production efficiency, is of positive significance to reduce the labor intensity of workers. Key words: pipe cutting machine; reducer; drum sticks VI 目目 录录 摘 要.IV Abstract.V 目 录.VI 1 绪论.1 1.1 课题的意义、目的、研究范围.1 1.2 国内外的发展概况.1 1.3 本课题应达到的要求.2 2 自动切管机设计方案的拟定.3 2.1 自动切管设计方案的分析3 2.1.1 切管方案的拟定.3 2.1.2 切管方案的比较.4 2.2 切管方案的确定4 3 自动切管机传动装置的设计.5 3.1 传动装置的分析5 3.1.1 棍筒传动装置方案的初步拟定.5 3.1.2 各传动装置方案的比较.6 3.2 棍筒传动装置方案的确定6 4 切管机传动装置的计算.7 4.1 电动机的选择7 4.1.1 电动机的类型和结构分析.7 4.1.2 选择切管机电动机的功率.7 4.1.3 确定切管机电动机的转速.8 4.2 计算总传动比及分配各级的传动比8 4.3 运动参数及动力参数计算9 4.3.1 各轴转速计算.9 4.3.2 各轴输入功率计算.9 4.3.3 各轴输入转矩计算.9 5 切管机传动零件的设计计算.11 5.1 V 带轮传动的设计计算 .11 5.2 圆锥齿轮传动的设计计算13 5.3 圆柱齿轮传动的设计计算16 6 自动切管机轴的设计计算.19 6.1 主动轴设计计算19 6.2 锥齿轮输出轴设计计算21 6.3 惰轮轴设计计算24 6.4 棍筒轴设计计算25 7 键联接的选择及计算.26 VII 7.1 电机与电动机带轮联接采用平键连接26 7.2 主动轴与减速器机带轮联接采用平键连接26 7.3 锥齿轮输出轴与小圆柱齿轮联接采用平键连接26 7.4 锥齿轮输出轴与大锥齿轮联接采用平键连接27 7.5 惰轮轴与惰轮联接采用平键连接.27 7.6 棍筒输出轴与大圆柱齿轮联接采用平键连接27 8 滚动轴承设计.28 8.1 主动轴的轴承设计计算28 8.2 输出轴的轴承设计计算29 9 减速机箱体结构设计.31 10 密封及润滑的设计.33 10.1 密封33 10.2 润滑33 11 自动送料机构工作方案设计.34 11.1 自动送料装置的总体设计及工作原理.34 11.2 主要组成部分的设计计算.34 11.2.1 驱动的设计和计算34 11.2.2 轴向运动的传动机构设计和计算35 11.2.3 夹具的设计和计算35 11.2.4 控制系统的选择35 11.2.5 电动机的选择.35 11.2.6 机架的设计36 11.2.7 其他部分的设计36 12 结论与展望.37 12.1 结论.37 12.2 不足之处及未来展望.37 12.2.1 不足之处.37 12.2.2 未来展望.37 致 谢.38 参考文献.39 附 录.40 YEJ 系列电磁制动三相异步电动机安装及外形尺寸 .40 附录二.40 YEJ 系列电磁制动三相异步机技术数据 .40 附录三.41 常见机械传动的主要特性.41 自动切管机及送料机构设计 1 1 绪论绪论 机械制造业在国民经济中起着重要的作用的基础产业。随着时代的发展，人们在想 方设法改善自己的生存条件和生活水平，正是因为这一点，并推动机械制造业生产的快 速发展，人们在超前进到一个更高的精度，效率更高，成本更低，更人性化的方向发展。 数控技能床，加工中心，柔性制造系统，集成制造系统，虚拟制造，敏捷制造，和其他 不断出现的先进制造技术和在新的先进生产模式的新提高企业的生产能力和市场适应能 力，产品性能大幅提高，机械制造行业呈现激烈的国际竞争中高速发展的势头。 1.1 课题的意义、目的、研究范围课题的意义、目的、研究范围 传统的工业生产中，长期使用相对落后的手工切割金属管操作，进行批量生产，不 仅是劳动密集，生产效率不高，质量差的产品，合格率，导致成本高。随着机械制造业 的快速发展和人民的要求越来越高，产品，工厂，以提高生产效率，生产精度，降低生 产成本，因此自动切管机的需求已是迫在眉睫。 自动切管机在制造业中占有举足轻重的地位，因为自动切管机可以被转换成传统的 手工生产，自动化生产，大大提高了生产效率，劳动强度已大大降低，产品质量已显着 改善，以满足精度要求的产品。特别是在汽车制造业，石油，冶金和许多其他制造业， 管道切割机具有自动送料机构已被广泛使用。 自动切管机切割机和送料机构的设计主要是设计用于金属管道切割。其主要内容是 在切管机，切割机构和齿轮箱和其相关联的部分的进给机构，其中主要包括传输的设计 和计算;整体结构的设计，检查设计计算的研究设计和设计，并通过获得的数据，系统的 总装配图，然后绘制相关零件图;最后切管机，自动送料机构组合，实现自动化生产的目 的。 1.2 国内外的发展概况国内外的发展概况 机械制造业的快速发展，传统的手工工作已经不能满足今天的产品精度高，效率高， 成本低，发展，自动化在许多领域取得了很好的效果，自动化已经深入人心。所以自动 切管机诞生了。有许多切管机，车床主要管道切割机，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，微电脑切带机，微管切割机，微电脑切片机， 微电脑带机，微电脑切带机，微剪彩机，微电脑松紧带切割机，微电脑切膜机，粘扣带 圆角切割机，微型切割机，FFC软电缆切割机，切片自动化配套设备。 图 1.1 车床切断金属示意图 无锡太湖学院学士学位论文 2 图 1. 2 弓锯切割金属示意图 图 1.3 砂轮片切割机 车床切割机操作工件旋转，翻不动，切割表面质量，可以取得非常理想的状态，但 效率较低，多芯片，不易折断，特别是大型加工噪声的切割材料，把寿命不长，切有限 由床料的长度。高温，在组织切口的变化。锯切割机类工作工件不旋转，噪音，大口径 管材切割，锯片刀的直径增大，面对中心切料歪斜，平行度低，加工表面质量好，加工 材料时，会丢失，尤其是在粗切，将有一小片的一侧的前板坯料，影响下道工序的定位， 以及从头开始的手可能。轮切管机工作产生较大的火花，有很大的噪音，切割表面质量 差，加工时，材料丢失。 1.3 本课题本课题应达到的要求应达到的要求 通过自动切管机，送料机构设计，使钢60-70mm的自动切管机，自动处理。喂奶后自 动切管机，自动切管材料，切割完成上下料，自动送料，继续切割循环工作。可以达到 传统的手工工作，投入批量生产，实现自动化生产，大大提高生产效率，大大降低了劳 动强度的目的。 自动切管机及送料机构设计 3 2 自动自动切管机设计方案切管机设计方案的拟定的拟定 2.1 自动切管自动切管设计方案的分析设计方案的分析 设计是一个项目，旨在校准的繁琐，复杂的工作，可以组织的大方向，有序，高效 的执行。在最大程度上，减少抗工人，误差和偏差的工作过程中，使所生产的产品，它 应该是能够实现良好的任务，它应该达到实现的功能。 2.1.1 切管方案的拟定切管方案的拟定 根据传统切割金属管的方法和改进方法现拟定以下几种方案： 方案一： 使用车床，通过切断刀的进给运动来切断金属管； 其工作原理图如图 2.1 所示： 图 2.1 车床切断刀切断金属管原理图 方案二： 使用砂轮切割机，通过砂轮片的高速旋转来切断金属管； 其工作原理图如图 2.2 所示： 图 2.2 砂轮切割金属管原理图 无锡太湖学院学士学位论文 4 方案三： 使用切管机，通过棍筒旋转碾压的方法来切断金属管； 其工作原理图如下： 图 2.3 棍筒旋转碾压割断金属管原理图 2.1.2 切管方案的比较切管方案的比较 方案一程序需要切断的金属管的机器上，只占用一个共同的工具，同时夹紧需要一 定的时间，则处理效率不高，夹紧过程中很容易变形，该金属管的夹紧。低生产率和容 易顺坏管，但可用于直接输送机的送料。 方案二轮需要同时通过摇臂旋转饲料切割金属管，其结构简单，使用方便，生产效 率高，而且切割时砂轮磨损大，容易损坏。因此，这种解决方案是只适用于小批量的间 歇生产，大规模生产不能满足。 方案三的金属管，同时旋转圆盘刀片不断地向下移动，为了达到目的切割管道，机 器结构简单，工作可靠，能满足大量切管的目的。其结构简单，也不需要加强，以方便 自动处理管。 2.2 切管切管方案的确定方案的确定 基于以上的分析和比较，生产的实际需求和设计要求，设计选择方案三的设计。 切割原理是由一电动机的输入运动和力，通过减速齿轮机构驱动旋转滚筒棒，用棒 之间的缸和管道，管旋转驱动的切削工具的主运动，并通过刀片的摩擦切割机制进给运 动，达到切割金属管。 自动切管机及送料机构设计 5 3 自动自动切管机传动装置的设计切管机传动装置的设计 3.1 传动装置的分析传动装置的分析 发送装置是运动和功率之间的数据传输远程兼实现其他效果的移动设备，其功能如 下： 如图1所示，能量分布; 2，速度的变化; 3，运动形式的改变。 该驱动装置是机器的主要组成部分。 3.1.1 棍筒传动装置方案的初步拟定棍筒传动装置方案的初步拟定 根据设计要求现拟定以下几种传动方案： 方案一：涡轮蜗杆-圆柱齿轮传动，其示意图如图3.1所示： 图 3.1 涡轮蜗杆-圆柱齿轮传动 方案二：二级圆柱齿轮传动，其示意图如图3.2所示： 图 3.2 二级圆柱齿轮传动 无锡太湖学院学士学位论文 6 方案三：圆锥齿轮-圆柱齿轮传动，其示意图如图3.3所示： 图 3.3 圆锥齿轮-圆柱齿轮传动 3.1.2 各传动装置方案的比较各传动装置方案的比较 方案一：该蠕虫 - 圆柱齿轮，其结构紧凑，传动比大，传动平稳，噪音低，但在长 期连续运行的条件下，由于效率低蜗轮，功率损耗，适用于负载较小，间歇工作的情况 下，往往需要更昂贵的耐磨材料，具有良好的耐磨性和良好的润滑装置，因而成本较高。 方案二：采用两个圆柱齿轮传动，其承载能力和调速范围大，传动比恒定，可靠， 效率高，寿命长。但其制造和安装精度高，吵闹，和更高的成本，而设计宽度尺寸较大。 方案三：使用锥齿轮 - 圆柱齿轮传动，其承载能力和调速范围大，传动比恒定，可 靠，效率高，寿命长。同时设计宽度更小的尺寸也是适合于长期连续运行。但是，其处 理成本也较高。 3.2 棍筒棍筒传动装置方案的确定传动装置方案的确定 工作机，以满足性能要求的传输方案，传动机构可以是不同的类型，在不同的组合 和排列顺序的组合物。合理的解决方案，应确保运行可靠，结构简单，体积小，易加工， 成本低，传动效率高，使用维修设施。当使用计划往往是难以满足这些要求，因此，确 保重点的要求。 上述比较分析传输方案的基础上，考虑合理的传输方案，所以这种设计选择方案三， 用于传输的要求。 是通过滑轮由电机带动，然后通过锥齿轮的锥齿轮和惰轮驱动杆管 进行传输，从而达到切割金属管的目的。 自动切管机及送料机构设计 7 4 切管机传动装置的计算切管机传动装置的计算 4.1 电动机的选择电动机的选择 选择电机，您必须了解电机，每个电机的出厂铭牌，标用电机的主要技术参数。因 此，合理选择电动机，电动机将比较这些特点，在设计中应选择电机类型，结构，动力 和速度，并在目录中找到它的类型和大小。 4.1.1 电动机的类型和结构电动机的类型和结构分析分析 电动机交流电动机和直流电动机两种。由于直流电动机需要直流电源的结构较复杂， 价格较高，维护相对不便，因此不应该使用没有特殊的要求。 一般工业用三相交流电源，所以没有特殊的要求，通常选择三相交流电机。三相交 流异步电动机具有结构简单，可靠，价格便宜，维修方便等，因此被广泛使用。交流电 机的异步和同步电机的类别。异步电动机鼠笼伤口两个，其中一个普通的鼠笼式感应电 机应用最。设计荷载的变化，由于其规模较小，所以使用三相笼型异步电动机，封闭结 构，电压为380V，因为有时需要快速停止，频繁启动，所以使用YEJ系列。 4.1.2 选择切管机电动机的功率选择切管机电动机的功率 工作所需的电动机功率： w d a P PkW 计算公式： 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;；wP 电机工作机的主动侧杆缸效率。 a 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wP 和角速度）计算求得。 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=3500N，棍筒转速： n=70r/min，切管尺寸范围：5060mm。现初步选取棍筒直径为D滚=80mm，两棍筒中心 距a=100mm，刀片直径为D刀=80mm进行计算。 根据公式： 3 4 210 100060 10006 10 w nDFFvnrF P 滚 其中： F切割刀片工作机的工作阻力，N； v工作机刀片的速度，m/s； n棍筒的转速，r/min； r工作机棍筒的半径，mm； D滚工作机棍筒的直径，mm。 传动装置的总效率表示组成传动的各个装置部分运动副效率之乘积，即 a 123 =. . .a n 无锡太湖学院学士学位论文 8 其中：、.分别为每一传动副（带、齿轮）、每对轴承的效率。 1 2 3 n 传动副的效率数值可按附录一选取。 查附录一，取带传动效率，滚动轴承传动效率，开式圆柱齿轮传10.96 20.98 动效率，圆锥齿轮传动效率。30.9540.95 故总效率 4242 12340.980.950.95=0.7580.96a 7 6 10 w a d a pnD F P 滚 将以上数值代入公式，得： 77 1.36 0.758 70 80 3500 6 106 10 d a kW nD F P 滚 4.1.3 确定切管机电动机的转速确定切管机电动机的转速 棍筒的工作转速为n=70r/min; 按附录一推荐的传动比合理范围，取V带传动的传动比，二级圆锥圆柱 1 2 4i 齿轮减速器传动比，则总传动比合理范围为，故电动机转速的可 2 5 16i 10 64 a i 选范围为： 10 64)70700 4480 / min( da rnni 符合这一范围的同步转速有750r/min，1000r/min，1500r/min和3000r/min。 据的力量和速度，有三个附录II适用电机型号，所以有4个齿轮传动比的方案，如表 4-1中所示。 表 4-1 传动比方案 电动机转速 v(r/min)传动装置的传动比 方案电动机型号 额定功率 KW同步转速满载转速总传动比 V 带传动 比 减速器 1YEJ90S-21.53000284040.573.511.59 2YEJ90L-41.515001400202.96.9 3YEJ100L-61.5100094013.432.65.16 考虑到电机和传动装置的尺寸，重量，价格，和皮带传动，齿轮减速比，同时考虑 到锥齿轮的大小，所以选择方案三。因此，所选的电机模型YEJ100L-6，其主要性能如表 4-1所示。 表 4-2 YEJ100L-6 的主要性能 满 载 时 型号 额定功 率kW 转速 r/min 电流 A 效率 % 功率因素 启动电流 额定电流 启动转矩 额定转矩 最大转矩 额定转矩 YEJ100L-61.59404.077.50.746.02.02.0 主要外形和安装尺寸如表 4-2 所示。 4.2 计算总传动比及分配各级的传动比计算总传动比及分配各级的传动比 1、总传动比电940/7013.43；ain/n 自动切管机及送料机构设计 9 2、分配各级传动比： 根据附录一，合理的 V 带轮传动比为 24，二级圆锥圆柱齿轮传动比为 56，故取 V 带轮传动比为 2.64，则二级圆锥圆柱齿轮传动比为 u 齿轮=ia/i=13.43/2.64=5.09(符合)。 对于圆锥圆柱齿轮减速器，可取圆锥齿轮传动比为 i1=0.25i，并尽量使 i13，最大 允许到 4，以使圆锥齿轮直径最小。但同时考虑到圆柱齿轮的尺寸，综合考虑两种因素， 决定取 i1=3.9，则 i2 总=5.09/3.9=1.3，现拟定 i2=3，i3=1/2.3。 表 4-3 YEJ100L-6 的外形和安装尺寸 外形尺寸 底角安装 尺寸 地脚螺栓孔直径轴伸尺寸装键部位尺寸 中心高 H (/ 2)LACADHD ABKDEFG 100405282.5245160140122860824 4.3 运动参数及动力参数计算运动参数及动力参数计算 4.3.1 各轴转速各轴转速计算计算 轴 1 0 940 356/ min 2.64 m r n n i 轴 1 2 1 356 91.3/ min 3.9 r n n i 惰轮 2 2 3 91.3 30.4/ min 3 r n n i 棍筒 3 3 4 30.4 70/ min 1/ 2.3 r n n i 4.3.2 各轴输入功率各轴输入功率计算计算 轴 01 11.360.961.3 d kWPP 轴 21121.30.980.951.21kWPP 惰轮的轴 32231.210.980.951.15kWPP 棍筒的轴 43341.150.980.951.07kWPP 4.3.3 各轴输入转矩各轴输入转矩计算计算 电动机需要的轴输出转矩： 无锡太湖学院学士学位论文 10 1.36 9550955013.82 940 d d m Nm P T n 轴 100113.822.640.9635.01dNmTTi 轴 2111235.013.90.980.95127.15mNTTi 惰轮轴为 32223127.1530.980.95355.13mNTTi 棍筒轴为 34334355.131 / 2.30.980.95143.75mNTTi 自动切管机及送料机构设计 11 5 切管机传动零件的设计计算切管机传动零件的设计计算 5.1 V 带轮传动的设计计算带轮传动的设计计算 1、确定计算功率需要为： 初步拟定该切管机工作寿命是10年，两班制的工作制度。 根据参考文献1表8-7可查得，其工作情况系数，1.3Ak 1.31.51.95caAkWPkP 2、选择V带： 根据、，查参考文献1图8-11 选用A型V带。caPn 确固定皮带轮速度参考直径和验证： 从参考文献1表8-6和8-8，以基准的马达皮带轮直径1106dmmd 11106940 5.22 601000601000 / dnd vms 525/msvms 带速合适。 3、计算大轮的基准直径： 1 211 2 279.8dddmm n didd n 根据文献1表8-8，圆润。 4，确定V形皮带的中心距为基准长度： 根据 012120.72()()ddddddadd 初定中心距 0450mma 0 0 21 012 2 4 () 2() 2 dd ddd a dd Ladd 0 2 1523 4450 (280106) 2450(106280) 2 dmmL 从参考文献1表8-2与参考长度选举。 5，计算实际中心距离： 0 0 488.4 2 dd mm LL aa 6、电机滑轮包角： 121180159.6120 57.3 ()dd a dd 无锡太湖学院学士学位论文 12 7、计算带的根数： 根据 ，1106dmmd1940/ minrn 利用插值法，查参考文献1表8-4a得 00.99kWP 根据 ，1940/ minrn2.64i 查参考文献1表8-4b得 00.11kWP 利用插值法，根据文献1表8-5得 0.948k 使用考文献1表8-2得 0.99lk 00()1.03rlkWPPPkk 故取根。 1.95 1.03 1.89 ca Pr z P 2z 8、计算V带的初拉力的最小值： 从参考文献1表8-3可以查得 A型V带长度是质量0.10/qkgm 0 min 2(2.5) 500 cakP qv kzv F 0 min 2(2.50.948)1.95 5000.15.22 0.94825.22 F 0 min155.6NF 9、计算压轴力： 1 0 min 22 159.6 22155.6sin612.62sin=pNzFF 。 10、V带轮的尺寸计算： 1) 电动机带轮需要的尺寸的计算： 从上面计算可以听知，电动机带轮为A型，其直径为1106dmmd 查表，得： bd=11.0，hamin=2.75，hfmin=8.7，e=150.3，fmin=9，=34 轮毂宽度 B=(z-1)e+2f(2-1)15+2933mm，取B=35mm 轮毂外径 da=dd+2ha=106+22.75=111.5mm 轮毂孔径 由电动机输出轴尺寸决定，由表4-3，得d孔=28mm，键槽宽 b=8mm。 2) 减速器机带轮的尺寸计算： 由上面计算可知，减速器机带轮为A型，其直径为2280dmmd 查参考文献1表8-10，得： bd=11.0，hamin=2.75，hfmin=8.7，e=150.3，fmin=9，=38 轮毂宽度 B=(z-1)e+2f(2-1)15+2933mm，取B=35mm 轮毂外径 da=dd+2ha=280+22.75=285.5mm 自动切管机及送料机构设计 13 3) 结构选择： 电动机带轮： 2.5 dddd1300mm 采用腹板式结构。 减速器机带轮： dd2300mm，且D1-d1100mm 采用孔板式结构。 5.2 圆锥齿轮传动的设计计算圆锥齿轮传动的设计计算 1、选择齿轮类型，精度等级，材料和牙齿; 从参考文献1表10-8理查德，通用减速机的精度水平是68，减速机的精度等级为 7。 从参考文献1表10-1选择小齿轮材料40Cr钢（淬火），硬度280HBS，大齿轮材料为 45钢（淬火和回火），硬度240HBS。 选小齿轮齿数z1 =21,大齿轮齿数z2 = 齿z1 =3.921= 81.9，取z2 =82。i 则齿数比为。 21 /82/213.905uzz 2、齿面接触强度设计； 试选载荷系数Kt=1.3 取齿宽系数0.33R 由参考文献1表10-6查的材料的弹性影响系数 1/2 189.8EMpaZ 从文献1图10-21d的齿的表面硬度的小齿轮接触疲劳强度极限调查 ， min1600HMPa 大齿轮的接触面的疲劳强度极限min 2550HMPa 由参考文献1式10-13可得应力的循环次数为： =603561(2810365)=1.2471091160hNn jL =3.194108 9 1 2 1.247 10 3.905 N N u 由参考文献1图10-19取接触面的疲劳寿命系数为：k HN1=0.92，k HN2=0.95 可计算失效概率是1%，安全系数S=1 1=0.92600=552MpaH 1lim1HNK s 2=0.95550=522.5MPaH 2lim2HNK s 试计算小齿轮的分度圆直径d1t 根据 1 2 3 3 2 3 2 2 1 1 2.92 () (1 0.5) 189.81.3 35.01 10 2.92() 522.50.33(1 0.5 0.33)3.905 E t HRR KT Z d d t t u =51.80mm 无锡太湖学院学士学位论文 14 11 4 51.8 356 0.97/ 60 10006 10 td n vm s 模数m t=d1t/z1=51.80/21=2.47 计算其载荷系数： 根据，7级精度，由参考文献1图10-8查的动载系数 k v=1.05，0.97/vm s 查参考文献1表10-3，得齿间载荷分配系数 1HFKK 由参考文献1表10-2查得使用系数 1AK 由参考文献1表10-9查得 1HbeK 1.51.5HFHbeKKK 故载荷系数1 1.05 1 1.5 1.575AVHHKK K KK 按实际载荷系数校正所算得的分度圆的直径为： 33 11 1.575 51.8055.22 1.3 t t K ddmm K 计算模数 m =d1/z1=55.22/21=2.63mm。 3、齿根弯曲强度的设计 由参考文献1图 10-20c查得小齿轮弯曲疲劳强度的极限值，大齿轮1500FEMPa 的弯曲疲劳强度极限2380FEMPa 由参考文献1图10-18取弯曲疲的劳寿命系数k FN1=0.85，k FN2=0.88 取其设计弯曲疲劳安全系数为S=1.4 1=0.85500/1.4=303.57MpaF 11FNFEK s 2=0.88380/1.4=238.86MpaF 22FNFEK s 1 1.05 1 1.5 1.575AVFFKK K K K 节圆锥角： 1arctan(1/ ) 14.36u 219075.64 当量齿数： 1 1 1 21.677 cos v z z 2 2 2 330.63 cos v z z 根据参考文献1表10-5用插值法可以查得 Y Fa1=2.73，Y Sa1=1.57 Y Fa2=2.06，Y Sa2=1.97 11 1 22 2 2.73 1.57 0.01412 303.57 2.06 1.97 0.01698 238.86 FaSa F FaSa F Y Y Y Y 可得 自动切管机及送料机构设计 15 1 3 22 1 3 3 22 2 2 4 (1 0.5)1 4 1.575 35.01 10 0.01698 0.33 (1 0.5 0.33)213.9051 FaSa F RR KTY Y m Zu m =2.09mm 另外考虑到小圆锥齿轮的尺寸不宜太小，因此取m =3mm。 4、几何计算： 锥距离计算： R= =126.98mm 21 2 1 1 () 2 mzz z 节圆直径： d1 = mz1 = 63 mm d2 = mz2 = 246 mm 平均节圆直径： d m1 = d1(1-0.5) = 52.6mm R d m 2 = d2 (1-0.5) = 205.4mm R 齿宽： B=R=0.33126.98=41.9mm R 齿顶圆直径： da1=m(z1+2cos1)=68.8mm da2=m(z2+2cos2)=247.49mm 齿根圆直径： df1=m(z1-2.4cos1)=56.02mm df2=m(z2-2.4cos2)=244.21mm 5、受力分析如图5.1所示： 图5.1 锥齿轮受力分析示意图 Ft1=-Ft2=2T1/dm1=235.01/52.6=1.33kN Fa1=-Fr2= Ft tansin1 =1.33=0.12kN tan20sin14.36 Fr1=-Fa2= Ft tancos1 =1.33=0.469kN tan20cos14.36 6、结构设计： 小圆锥减速器齿轮： 齿根圆到键槽底部的距离e e 根据参考文献1表13-5得，径向动载荷系数X1=1，X2=0.4，轴向动载荷系数 Y1=0，Y2= Y=1.6 查参考文献1表13-6得， 取中等冲击或中等惯性冲击，fp=1.5 查参考文献1表13-4得， 取ft=1 则：P1=fp(X1Fr1+Y1Fa1)=1.5(12990+0815.6)=4485N 无锡太湖学院学士学位论文 30 P2=fp(X2Fr2+Y2Fa2)=1.5(0.42050+1.61054.4)=3760.56N P1P2 12hh LL 6 10 () 60 t h fC L nP 58400h 89082 h hL 故所选轴承满足寿命要求。 8.2 输出轴的轴承设计计算输出轴的轴承设计计算 1、求两轴承受的径向载荷，如图8.2所示： 图8.2 锥齿轮输出轴轴承受力示意图 由受力分析可知： 1 2 2.33 0.57 NH NH FkN FkN 1 2 1.36 5.79 Nv Nv FkN FkN 0.469aeFkN 则 ： 22 1112.69rr Vr HFFFkN 22 2225.82rr Vr HFFFkN 2、计算轴承当量动载荷： 轴承预计寿命Lh=1610365=58400 h 因轴承在工作条件下受到Fr径向作用和轴向力作用，查参考文献2表12.21得，30208 轴承的判断系数e=0.37，基本额定载荷C=63kN，系数Y=1.6 由参考文献1表13-7得， Fd=Fr/(2Y) 对于滚子轴承 10/3 Fd1=Fr1/(2Y)=2690/(21.6)=840.6N Fd2=Fr2/(2Y)=5820/(21.6)=1818.8N Fd1 58400 h 132576 h hL 故所选轴承满足寿命要求。 无锡太湖学院学士学位论文 32 9 减速机箱体结构设计减速机箱体结构设计 1、窥视孔窥视孔盖 可以看到在上部的驱动齿轮减速在窥视孔打开，以检查齿面接触模式和间隙，了解 齿轮啮合。因此，润滑油被注射进入体内。窥孔上的盖，以防止污染物进入体内和润滑 油飞溅。 2，调整垫片 从多芯片薄软金属垫片，用于调整轴承的游隙。部分焊盘也调整传动部件的轴向位 置的作用。 3，放油螺塞 减速机底部有排水孔排放废油，油脂在使用前插头插入。 4，呼吸 档位操作，由于摩擦生热，从而使人体的温度，压力的增加，导致油从该间隙向外 泄漏。因此，翻盖的顶部或窥视孔安装通气帽，让身体热起来气体逸出自由达到身体内 外压力相等，提高机体缝隙的密封性能。 5，油标准 油标用来检查油位，以确保正常量的油。 6，启盖螺丝 经常涂盖和底座结合紧密，不易分离后，与地表水联合玻璃或密封的组合。为了便 于服用盖，法兰盖往往从一到两盖的螺钉，启盖，该螺钉可以从最上方的可动盖拧开。 也可以被安装在轴承盖盖螺丝启，为了消除端盖。环轴向调节的需要，例如启把两个盖 螺丝，便于调节。 如图7所示，定位销 为了确保精密轴承孔安装定位销孔的位置之前，远远无聊安装后盖子和底座采用高 强度螺栓。如果车身结构是对称的，在销孔的位置不应被对称地布置。 8，第一环头螺钉，吊环和挂钩封面上第一环头螺钉或铸铁环或钩盖处理或删除。 如图9所示，密封装置 在延伸必须安装在轴与盖之间的间隙的密封件，以防止漏油和污染物进入体内。 减速箱结构尺寸选择，如表9-1所示： 表9-1 减速机箱体结构尺寸 名称符号及尺寸名称符号及尺寸 机座壁厚8df、d1、d2至外机壁距离122C 机盖壁厚18df、d2至凸缘边缘距离220C 机座凸缘厚度 1.512b 轴承旁凸台半径 120R 机盖凸缘厚度 111.512b 机座底凸缘厚度 22.520b 凸台高度 h 根据低速级轴承外 径确定，以便于扳手 操作为准 自动切管机及送料机构设计 33 续表9-1 地脚螺钉直径16fd 外机壁至轴承座端面距离 150l 地脚螺钉数目4n齿轮端面与内机壁距离 212 轴承旁联接螺栓直径 112d 机盖、机座肋厚 ， 17m 7m 机盖与机座联接螺栓直径 210d 轴承端盖外径 ，2125D 2 112D 联接螺栓 d2的间距150l 轴承端盖凸缘厚度9t 轴承端盖螺钉直径 38d 轴承旁联接螺栓距离 2sD 窥视孔盖螺钉直径 45d 定位销直径 8d 无锡太湖学院学士学位论文 34 10 密封及润滑的设计密封及润滑的设计 10.1 密封密封 由于使用低速电动机，在室温下，电动马达可用于常用毛毡密封。毛毡密封圈，毛 毡环与套管内填充堵塞泄漏间隙达到密封的目的。毛毡具有天然的弹性，是松孔海绵， 储存润滑油和挡尘。轴旋转时，毯子和可反复刮了自己的无油自润滑。 10.2 润滑润滑 1，齿轮，由于驱动构件的圆周速度 V 12 米/秒，使用浸油润滑，所以身体需要有足 够的油润滑和冷却。同时，为了避免沉淀物抛出搅拌油，油的顶部的底表面上的齿不小 于 3050mm 的距离 H。对于单级变速箱，浸油 齿全高的深度，你可以设置所需的石油量。对于单级传动，每 1kW 的油需要 V0=0.350.7dm3。 2，滚动轴承，由于传动部件的速度是不高，而且往往难以供给，所以使用润滑脂润 滑。不仅密封简单，容易流失，并且可以形成完全独立的膜的滑动面。 自动切管机及送料机构设计 35 11 自动送料机构工作方案设计自动送料机构工作方案设计 11.1 自动切管机自动切管机送料装置的总体设计及工作原理送料装置的总体设计及工作原理 如图11.1所示，该装置主要由步进电机、机架、可移动的气动夹具、PLC控制系统、 滚珠丝杠传动副、固定气动夹具等装置组成。在管件切割前，先依靠定位板将该管件放 入夹具上进行加紧。在确定管件固定好后，用控制按钮启动机器进行全部的切割管件工 作。切管中，先启动气动夹具将管件夹好，再由步进电动机启动联轴器使得丝杆进行转 动，达到固定的在螺母上的移动夹具的轴向进行的运动。并且由控制系统控制步进电机 进行转动，实现管的精确切割，误差精度为0.1mm。 然后，把管件放置在夹具后，由该切管机自动送料装置的工作原理如图11.2所示。先 用PLC控制系统对夹具的夹紧、步进电机转反转和放松进行控制。然后自动送料装置的工 作过程中每一个环节，都要相应的输入、输出信号，最后完成整个工作的过程。其中S1 表示管件的切割长度。 11.2 主要主要的的组成部分的设计计算组成部分的设计计算 11.2.1 驱动装置的设计和计算驱动装置的设计和计算 驱动方法的多样，可选择直线电动机驱动、用往复磁铁驱动、电动机的机械放式驱 动、气动、液压驱动等。 切管机的自动送料装置驱动有两部分： 一是夹具的夹紧和放松运动驱动；二是管件送料轴向运动的驱动。因为夹具的夹紧、 放松驱动则采用气动方式，管件轴的向运动需要停靠多个位置和要较高的求精度，选用 直线步进的电机进行驱动。 图 11.1 送料机构示意图 无锡太湖学院学士学位论文 36 移动夹具后退 S1步进电机反转 移动夹具 松开 进行 切割 图 11.2 自动切管机工作原理图 11.2.2 轴向运动的传动机构设计和计算轴向运动的传动机构设计和计算 该设计的主要是针对汽车制造使用的管材，管材的长度为60-70mm，最大的切断长度 是2000，精度要求为0.1mm。 因此其送料装置的轴向传动方式采用滚珠丝杆的方法传动。根据计算与校核来确定 螺母、导轨、丝杆具体参数。 11.2.3 夹具的设计和计算夹具的设计和计算 夹紧装置是适用于各种大小，形状的管形材料，以确定所需的夹紧力，夹紧面的对 象的几何形状，选定的原理机械夹具保持机构。进给装置包括一个可移动的夹紧和其他 固定。 由于夹具。操作中，活动夹具的往复轴向运动的，为了实现饲养过程。所以，当其 中一个夹紧夹具，另一个夹具释放。 图11.3显示夹具是针对不同的大小，形状专门设计的气动夹具。图11.3显示管夹结构， 这种结构非常简单，夹紧原理清晰，简单的制造工艺和制造成本低，应用广泛的尺寸范 围，夹紧数量，适合中小锁模力工程。 同时，对于支持辊筒，使其被释放时，可以实现装置和设备的固定件的底部轴向相 对移动。 11.2.411.2.4控制系统的选择控制系统的选择 自动送料装置的控制分为两部分：一是步进电机的控制；二是气缸的控制。在工作 过程中需设置多点停靠和反复启动、停止，选择PLC控制系统可以满足工作要求。控制系 统中还包括继电器、行程开关等电器元件。 11.2.5 电动机的选择电动机的选择 采用高性能的稀土永磁材料，功率密度高，过载能力强，正弦波电流驱动电机的惯 性，低速性能好，特别适用于机床进给驱动，F级绝缘的材料部分，延长了电机的使用寿 命。 采用全封闭式结构，外形美观，结构紧凑。 移动 夹具 加紧 管件 步进 电机 正传 丝杆 螺母 传动 移动夹具 带动管件 前进 S1 固定 夹具 加紧 自动切管机及送料机构设计 37 电磁优化设计，电磁噪声低，运行平稳，效率高。 采用高性能的稀土永磁材料，低速性能好，过载能力强。 高速，高精度光电编码器，具有较高的准确度和速度和位置控制的高性能驱动单元。 防护等级IP65级别，以确保可靠的电机- 15 40环境温度和粉尘，油雾的环境。 采用高精度轴承和转子高精度动平衡技术，确保电机运行稳定可靠，在最高转速范 围，噪声低，振动小。高转矩惯性比，快速反应能力。F级绝缘结构，具有使用寿命长的 运动的一部分，高的性能价格比。 图 11.3 夹具装夹图 11.2.6 机架的设计机架的设计 机架设计，有两个：首先，表支撑架的设计，两个移动管支架设计。其作用是支持 支架工作台自动管道切割设备表，载重台及管件的基础上，考虑到易于操作的工作人员， 移动管件。 支撑支架的作用，在一个表中的一部分的管，以防止管的弯曲变形影响的切割精度。 通过台尺寸及额定负载的要求，并根据与普通钢材料手册，焊接，选择一个普通钢模型。 确定材料矩形钢表支持框架，移动管支架角度。 11.2.7 其他部分的设计其他部分的设计 除了自动送料装置的轴向驱动的设计和夹紧装置设计的，但还需要管的尺寸，形状 等因素的定位装置，导轨，滑块和器具，如一个合理的选择和设计的辅助支撑装置，同 时还需要为气动元件，如气源时，系统压力，各种阀和气缸等进行合理选择。 无锡太湖学院学士学位论文 38 12 结论与展望结论与展望 12.1 结论结论 此次毕业设计的题目是自动切管机及送料机构设计，在整个设计和论文撰写过程中 充分回顾了大学四年所学习的机械原理、理论力学、机械设计、工程材料、材料力学、 机械制图、CAD应用等科目。在这次设计中充分的将这些科目融合、应用和渗透，此次 设计也是对所学科目的全面复习。同时，在这次设计中，也遇到了许多的困难与问题。 通过查找资料和老师的指导，将这些问题一一的解决。这种独立解决问题和思考的方法 是此次设计中的重要收获。另外，通过