自動(dòng)切管機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、第1章緒論 （具體的CAD圖和計(jì)算公式和完整的設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)代到金屬時(shí)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(shí)的生產(chǎn)條件下都是非常的 低下。追隨著時(shí)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(dòng)化的快速發(fā)展速度越來越快速，一個(gè)精度更加高、效率更加高、成本 更加低、更加人性化的時(shí)代正在向著人們不斷靠近。中國雖然是一個(gè)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，

2、它在工業(yè)制造工藝的方?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(gè)時(shí)代的各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展速度是很迅速的，尤其是計(jì)算機(jī)的應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展速度也是非 常快速的，機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展速度也隨之得到了很

3、大的進(jìn)步和提高，它主要體現(xiàn)出來的方面有生產(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(gè)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(gè)很高的地步，實(shí)在是入不敷出。因 此，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對根據(jù)工廠平時(shí)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(jì)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(jì)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

4、切削。本次 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是把切管機(jī)中的減速箱、滾筒及相關(guān)的零件作為設(shè)計(jì)內(nèi)容。其中有對于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì) 算和設(shè)計(jì)，總體結(jié)構(gòu)的計(jì)算進(jìn)行校核以及設(shè)計(jì)。然后再通過計(jì)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(jì)的切管機(jī)能夠使緩解工人的勞動(dòng)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(shí)無刻的變化著，每天都擁有新的景象。切管機(jī)這個(gè)行業(yè)在 國內(nèi)業(yè)也不會(huì)排除，很多需要切管機(jī)的廠商們都對這個(gè)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(gè)領(lǐng)域靠切管機(jī)技術(shù)獲取了

5、大量的利潤，就是因?yàn)榫硗布埛智袡C(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)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(huì)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(tái)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(jià)值大幅度提高，而且又大幅 度減少了成本的需求，

6、使得原材料和所需要的勞動(dòng)力達(dá)到了節(jié)省這個(gè)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)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(gè)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(shí)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

7、機(jī)的真實(shí)情況以及本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究方向和設(shè)計(jì)意義， 而且從多種的相同角度說明了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的新穎獨(dú)到之處，從目前實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)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??；3.振動(dòng)比較大、定位不準(zhǔn)確、精度比較低；4.刀具耐用度低、自動(dòng)化程度低；5價(jià)格比較高。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)。其中有對于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)算和設(shè)計(jì)，總 體結(jié)構(gòu)的計(jì)算進(jìn)行校核以及設(shè)計(jì)。然后再通過計(jì)算過取得的精確數(shù)據(jù)，繪畫出總體的裝配圖，減速 機(jī)

8、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(jì)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)效率和能夠符合產(chǎn)家要求 等優(yōu)點(diǎn)。 第2章確定設(shè)計(jì)方案 2.1 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)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(dòng)小 3、操作時(shí)要確保安全； 4、優(yōu)化設(shè)計(jì)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：3/8 -4" 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(shí) 2.3 切管機(jī)的設(shè)

9、計(jì)方案的確定 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)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(jì)方案進(jìn)行比較： 萬案一： 鋸弓鋸斷金屬管：鋸弓往復(fù)的切削運(yùn)動(dòng)和滑枕的擺動(dòng)進(jìn)給與讓刀的運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。機(jī)器的構(gòu) 造會(huì)比較復(fù)雜和鋸切運(yùn)動(dòng)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(shí)， 還得更換鋸片，由此可見生產(chǎn)效率不是很高。 萬案一: 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(tái)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(dòng)，安裝在轉(zhuǎn)換的刀架上的兩把切割刀，既有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，

10、又有主切割的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 工作效率高，但是機(jī)床的構(gòu)造會(huì)比較繁雜。 方案二: 砂輪切割金屬管：砂輪旋轉(zhuǎn)的切削運(yùn)動(dòng)和搖臂向下的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)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： 碾壓的方法切割金屬管：金屬管旋轉(zhuǎn)的切削運(yùn)動(dòng)和圓盤向下的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)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(shí)會(huì)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(jì)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(gè)柜式工作臺(tái)，臺(tái)面下柜內(nèi)吊裝電動(dòng)機(jī)和減速 箱，臺(tái)

11、面上安裝一對滾筒。按下開關(guān)后，動(dòng)力的傳動(dòng)是由電動(dòng)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(dòng)，動(dòng)力傳給滾筒，使二滾筒同向旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)鋼 管的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)切削時(shí)的主運(yùn)動(dòng)。單臂式的支架裝在滾筒的背后，有一組活動(dòng)的螺桿套筒（即螺旋 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）裝在支架上，切割用的圓盤刀片就裝在套筒的下方。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，螺母就會(huì)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(dòng)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 31 第3章傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 對電

12、動(dòng)機(jī)了解清楚才能選擇電動(dòng)機(jī)。出廠的電動(dòng)機(jī)上面都會(huì)有銘牌，電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)都 在銘牌上。所以，選擇電動(dòng)機(jī)需要比較電動(dòng)機(jī)的這些特性，在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中必須要選擇好電動(dòng) 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(jià)格便宜，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)的三相交流異步電動(dòng)機(jī)是工業(yè)上普遍的 選擇。靜載荷或慣性載荷的大在電動(dòng)機(jī)的類型的選擇時(shí)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(shí)的工作，工作所在的環(huán)境都會(huì)有很多灰塵等方面。因此在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)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、10

13、00r/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(shí)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(dòng)結(jié)構(gòu)的總傳動(dòng) 比較大）會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)裝置的機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，價(jià)格偏高。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)的適應(yīng)性比較大，應(yīng)用性比較普遍 [3]。 3.1.3 選擇功率 合理確定電動(dòng)機(jī)的額定功率必須要選擇電動(dòng)機(jī)的容量，電動(dòng)機(jī)功率的選擇與電動(dòng)機(jī)的本身發(fā)熱 量、工作時(shí)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(dòng)機(jī)的容量。所以 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定功率要大于所需要的功

14、率 10%來選用電動(dòng)機(jī)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的切管機(jī)的電動(dòng)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(shí)間為10小時(shí)，載荷變動(dòng)小適合用在灰塵多的環(huán)境。所以選用 Y90L-4型的電動(dòng)機(jī)，它的額定功率 p電=1.5kw ,同步轉(zhuǎn)速1500r/min （4極），滿載轉(zhuǎn)速 n電=1400r/min ,最大轉(zhuǎn)矩是 2.3N m。 計(jì)算切管機(jī)的傳動(dòng)比為： 1400 70 3.2 確定傳動(dòng)方案 傳動(dòng)方案的確定，通常是指傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇及其布置。這是緊密關(guān)聯(lián)的兩個(gè)方面。它的運(yùn)動(dòng)方 式基本可以分為； 1 .回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳遞的方式有：帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，蝸輪傳

15、動(dòng)等； 2 .實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)或直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的有：齒輪齒條傳動(dòng)，螺旋傳動(dòng)，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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)。 確定一種較好的傳動(dòng)方案是要在進(jìn)行全方面分析和對比各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上。 原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作機(jī)等三部分組成了設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)位于工作機(jī)和原動(dòng)機(jī)之 間，用來傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的，也可以變換轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的大小或變換運(yùn)動(dòng)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(huì)受

16、到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的影響，所以 擬定合理的傳動(dòng)方案是很需要的。在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)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(gè)滾筒的中心距離不能夠小于 108mm ,因此帶動(dòng)兩個(gè)滾筒的齒輪外徑不能大于滾筒的直徑 (? 100mm)。如果取蝸桿 Zi=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(huì)和滾筒相撞，因此加大兩軸之間的中心距是很需要的。這樣 就需要加上一個(gè)惰輪，才能夠解決這個(gè)問題，如圖 3-2。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)

17、中，取蝸輪齒數(shù)為 Z2=50, 模數(shù)m=4o由于帶傳動(dòng)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(jí)傳動(dòng)， 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(dòng)不宜放在高速級(jí)，故低速級(jí)是 齒輪傳動(dòng)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(dòng)方案能夠達(dá)到要求。經(jīng)過比較想到的傳動(dòng)方案，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中確定采 用帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)組成的傳動(dòng)方案。 圖3-1蝸輪蝸桿傳動(dòng)方案圖 蝸桿傳動(dòng) 主要的優(yōu)點(diǎn) 傳動(dòng)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(dòng)比

18、準(zhǔn) 確，效率高，壽命長，適 用的功率和速度范圍大 單級(jí)傳動(dòng)比,i 開口平型帶：2?4,最大值 06,三角帶型：2?4,最 大值0 7有張緊輪平型 帶:3?5最值0 8 外廓尺寸 成本 n 效率 低 平型帶0.92?0.98 三角帶0.9?0.96 外廓尺寸小，傳動(dòng)比大而 準(zhǔn)確，工作平穩(wěn)，可制成 自鎖的傳動(dòng) 開式圓柱齒輪：4?6,最 日古一 閉式：10?40,最大值0 大值0 15.開式圓柱正 100 齒輪：3?4,最大值0 10. 開式：15?60,最大值0 閉式圓柱齒輪：2?3,最 100 大值＜ 6 中，小 開式力口工齒0.92?0.

19、96 閉式0.95?0.99 開式0.5?0.7閉式0.7? 0.94 自鎖 0.40 ?0.45 圖3-2蝸輪蝸桿加中間惰輪傳動(dòng)方案圖 在確定傳動(dòng)方案后，根據(jù)^=i1，i2……的關(guān)系進(jìn)行傳動(dòng)比的分配。下面對這個(gè)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(dòng)機(jī)構(gòu)的特性比較 帶傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 1 4.5 1 i"… 二20 傳動(dòng)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(dòng)比進(jìn)行合理的分配 .的時(shí)候必須考慮到 的方面。根據(jù)公式 T=9550~pN m (3-1) n 可知，當(dāng)傳動(dòng)的功率 P一定時(shí)，轉(zhuǎn)速n越高，轉(zhuǎn)矩T就越小

20、.因此,對傳動(dòng)比的分配要謹(jǐn)遵”降速要先 少后多”V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不能過大，不然大帶輪半徑超過減速器的中心會(huì)過高，造成尺寸不一 致，還給機(jī)座的設(shè)計(jì)和安裝帶來問題，又由于齒輪在降速傳動(dòng)的過程中，如果降速比過大，就會(huì)使 被動(dòng)齒輪直徑過大，而增大徑向的尺寸， 還會(huì)由于小齒輪的齒數(shù)太少而產(chǎn)生根切的情況， 然而其在升 速傳動(dòng)的過程中，如果提速比較過大，就會(huì)容易引發(fā)劇烈的噪音和震動(dòng)，造成傳動(dòng)不穩(wěn)定從而 ，影響 設(shè)備的工作性能，因此，各個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比分配情況如下 i1 =1.2 i2 =50 i3 =1.5 i4 注:傳動(dòng)系統(tǒng)中的大齒輪是個(gè)惰輪 ，它不改變傳動(dòng)比只起加大中心距 ，改變滾筒旋轉(zhuǎn)方向的作

21、用. 3.3 各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 查表得：取“帶=096 , “渦=0.72 ,嚙=0.94 ,“滾=0" （一"對滾動(dòng)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(jì)算結(jié)果 軸號(hào) 電機(jī)軸 I n m IV 傳動(dòng)比i 1.2 50 1.5 1/4.5 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 1410 116.7 23.3 15.5 70 功率P(Kw) 1.5

22、 1.44 1.03 0.96 0.89 轉(zhuǎn)矩T (N ? m) 10.23 11.78 420.02 122.3 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(dòng)比也可以是兩齒輪齒數(shù) 之比，計(jì)算的結(jié)果可能與上述表格計(jì)算的數(shù)值出現(xiàn)不一致的狀況。 當(dāng)i<5時(shí)，容許誤差不超過 2.5%; 當(dāng)i >對，則不容許超過 4%。 3.4 進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.4.1 設(shè)計(jì)帶傳動(dòng) 帶傳動(dòng)適用的場合[6]:中心距變化范圍較大，結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖，可起過載安全保 險(xiǎn)的作用。不足之軸上受力較大，處是外廓尺寸大，傳動(dòng)比不能嚴(yán)格保證，壽命低（約 3000~

23、5000 小時(shí)）取帶的工作情況系數(shù)為 K1=1.1,則功率為：7 P計(jì)=K i .睢=1.1 1.5 = 1.65 Kw 由p十計(jì)和n〔 =1400r/min ,可查知，選用 A型三角帶。 初步選定小帶輪直徑 d1 =100mm，大帶輪直徑，d2 =i〔 d[ =1.2父100 = 120mm取其標(biāo)準(zhǔn) 直徑d2 =125mm驗(yàn)算帶輪： 二 dE1 二 100 1400 v = = 7.36m/s 60 1000 60 1000 因?yàn)関小于25m/s,適合。 初定中心距aO,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(jì)算： 取標(biāo)準(zhǔn)長度為L計(jì)=103

24、3 mm，其內(nèi)圓周長度 L內(nèi)= 1000 mm。所以實(shí)際中心距為： 驗(yàn)算小帶輪上包角 ai,按下述公式計(jì)算： V 1 7 6 > 1 2;0 合適 計(jì)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 d〔 =100 mm時(shí)，由表查得 No 之0.96 , K包角=0.99, K帶長=0.89 ,所以： 取z=2根。 3.4.2 蝸桿蝸輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 蝸桿采用45鋼、表面硬度>45HRC[6]。 蝸輪的材料為 ZCuSn10P1,為砂型鑄造 (1)初選d1/a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

25、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(dòng)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 tan z1 m/d 1 = 2 父 3/ 34 = 10 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)計(jì)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(yàn)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

26、 ;二合格 (6)驗(yàn)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)計(jì)與計(jì)算齒輪傳動(dòng) 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(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 ①初步計(jì)算 轉(zhuǎn)矩T1 齒寬系數(shù)甲d由查表得 甲d =0.4 接觸疲勞極限

27、得 初步計(jì)算小齒輪直徑 d1 取 d1 =187.3mm 初步齒寬b 取 b = 75mm ②校核計(jì)算 圓周速度 精度等級(jí)由查表得選取八級(jí)精度 齒數(shù)z與模數(shù)m 初取齒數(shù) z1 = 54 zi =d〃m=187/3=62 取 M -3 使用系數(shù)Ka由查表得 動(dòng)載系數(shù)K v由查表得 齒間載荷分配系數(shù) K H .. 先求 Zi =62 K A =1.5 KV =1.12 Z2 = 93 由此得 齒向載荷分布系數(shù) K H B由查表得 載荷系數(shù)K 彈系數(shù)由查表得 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Z H由查表得 接觸最小安全系數(shù)SH min查表得 總工作時(shí)間 接觸壽命系數(shù)

28、Zn由查表得 許用接觸應(yīng)力[二H1] 驗(yàn)算 Sh min =1.05 二 h ； 690Mpa .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(dòng)主要尺寸 實(shí)際分度圓直徑d d1 = mz1 = 3 62 =186 d2 =mz2 =3 93=279 中心距a 齒寬b (3)驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 重合度系數(shù)Y

29、齒間載荷分配系數(shù) Kf .. 齒間載荷分布系數(shù) Kf 載荷系數(shù)K 齒形系數(shù)Yfq由查表得 應(yīng)力修正系數(shù)工〃由查表得 彎曲疲勞極限cTFim由查表得 彎曲最小安全系數(shù)SFlim由查表得 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nl由查表得 彎曲壽命系數(shù)Yx由查表得 許用彎曲應(yīng)力 彎曲壽命Yn由查表得 驗(yàn)算 Kf 一 二1.47 Y . =1/0.68 Fh = 1.38 Yf-1 =2.5 Yf ..2 =2.2 二 Fliml =600 0 Flim2 =450 SF lim -1.3 Nl2=1.92 107 yx -1 Yni =0.95 Yn2 =0.97

30、 F 1 ::: [ --, F 1 ] F2 :: [ - F 2 ] 2 .計(jì)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(dòng))。 齒輪3是小齒輪，材料選擇 40Gr,調(diào)制處理，硬度值為 241HB ~286HB,平均取260HB. (1)計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 1.初步計(jì)算 轉(zhuǎn)矩T1 齒寬系數(shù)中d由查表得 中d =0.4 接觸疲勞極限仃Hlim由查表得 OHlim1 =710MPa 。h lim 2 = 580MPa 初步齒寬b 取 2 .校核計(jì)算 圓周速度 精度等級(jí)由查得選取八級(jí)精

31、度 齒數(shù)z與模數(shù)m 已知 使用系數(shù)Ka由查表得 動(dòng)載系數(shù)K v由查表得 齒間載荷分配系數(shù) Kh-. 先求 由此得 齒向載荷分布系數(shù) K H P由查表得 載荷系數(shù)K 彈性系數(shù)Ze由查得 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Zh由查表得 接觸最小安全系數(shù)SHmin由查表得 總工作時(shí)間 接觸壽命系數(shù)Zn由查表得 許用接觸應(yīng)力[二H1] 驗(yàn)算 以此表明了接觸疲勞強(qiáng)度較為合適， 3 .傳動(dòng)主要尺寸的確定 實(shí)際分度圓直徑d b =112 mm m=3 Zi =93 i =1/7.5 z2 =iz1 =1/7.5 93 =12.4 Ka =1.5 Kv =1.2 K h ； ==1.3 Z

32、e =189.8、MPa Z h - 2 SH min = 1.05 Zni =1.7 Zn2 =1.6 h h < 884 Mpa 二合格 齒輪尺寸不用調(diào)整。 d1 = mz1 = 3 93 = 279 d2 = mz2 =3 12 = 36 中心距a 齒寬b 4.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 重合度系數(shù)Y . 齒間載荷分配系數(shù) K fa

33、經(jīng)查表得 載荷系數(shù)K 齒形系數(shù)Yf^查表得 應(yīng)力修正系數(shù)Ys 0t查表得 彎曲疲勞極限CTFlim由表得 彎曲最小安全系數(shù)SFlim查表得 彎曲壽命系數(shù)YX由查表得 許用彎曲應(yīng)力 Kf：. =1 Kf：. =1.47 Yfj =2.0 Yf-.2 =2.5 Ys「=1.5 Ys：.2 =1.75 F lim 1 = 600 F lim 2 = 350 SFlim =1.3 Y x =1 彎曲壽命Yn由查表得 Yn1 =0.95 Yn2 =0.97 驗(yàn)算 二 F 1 "二 F 1] 二 F 2 :二「二 F 2 ] 3.4.4 確定齒輪模

34、數(shù) [8] O y=0.298,許用彎曲應(yīng)力 20%,實(shí)際許用彎曲應(yīng)力 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 本次確定齒輪模數(shù)可以采用公式法進(jìn)行設(shè)計(jì)。查表可得：齒形系數(shù) ［。彎］=19.6kg/mm2,但是考慮到開式齒輪傳動(dòng)齒面磨損，許用彎曲應(yīng)力降低 為： ［仃彎］=19.6 80%=15.68kg/mm2 對于開式齒輪傳動(dòng)，齒寬系數(shù)為 中m =8?15,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^m =10。 載荷系數(shù)K=1.3?1.5,因?yàn)橛袘冶壑С校?K=1.3,根據(jù)公式： (3-4) 取標(biāo)準(zhǔn)值m = 3mm,強(qiáng)度稍小一些。齒

35、輪的模數(shù)在一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中不會(huì)完全一樣， 轉(zhuǎn)速較高， 傳遞轉(zhuǎn)距較小，模數(shù)也會(huì)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(jì)的切管機(jī)的齒輪模數(shù)都取 m = 3mm。 3.4.5 確定蝸輪蝸桿模數(shù) 蝸桿選用4 5號(hào)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) m=4,q--11。 3.4.6 齒數(shù)的確定 齒數(shù)主要是根據(jù)傳動(dòng)比的要求確定的，所以根據(jù)各個(gè)傳動(dòng)比有： (1)蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)的確定： 動(dòng)比的要求和效率、 制造和自鎖是在選擇時(shí)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

36、時(shí)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(gè)方面，應(yīng)該要選擇單頭。從制造這個(gè)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(dòng)力傳動(dòng)中的過程中是主要問題的時(shí)候， 就采用多頭；在提高精度的時(shí)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)z1 =1 , 蝸輪齒數(shù)Z2 =50。 (2).確定齒輪齒數(shù)：在選擇齒輪齒數(shù)的時(shí)候， 應(yīng)該將傳動(dòng)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(shí)候如果用插

37、齒刀或齒輪 滾刀，為了使根切這種情況不發(fā)生，齒輪數(shù)的最低限制不得低于 17,所以在本次設(shè)計(jì)中初步選取最 小齒輪齒數(shù)為Z4=18。這個(gè)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(jì)算的傳動(dòng)比可 知： 將Z4 =18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) ：z1 =1,z2 =50, z2 =54,z3 =81, z4 =18o 第4章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1各軸的最小直徑的初算 軸的各段直徑和長度的計(jì)算方法列于表 4-1 表4-1軸的各段直徑和長度 代號(hào) 名稱 推薦尺寸 說 明 舉例：切管機(jī)蝸桿軸 di 軸的最小直徑 根據(jù)扭矩或彎矩

38、強(qiáng)度條 件初步計(jì)算 若此段有鍵槽，應(yīng) 將直徑增加5% d1=13 取為 20mm d2 安裝密封處的直 徑 d2> di+2r r一倒圓直 徑，查閱手冊中非配合處 的過度圓角半徑 用凸肩定位時(shí)按 此式計(jì)算， 用套筒定位時(shí)另 取 帶輪的定位靠套筒， 此處的d2是指套筒外 徑 d3 安裝滾動(dòng)軸承處 的直徑 d3> d2 d3> di 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=25mm 裝在兩滾動(dòng)軸承 d4> d3+2r d4 之間齒輪(蝸輪) r—倒圓角半徑，查閱手 如口軸 處的

39、直徑 冊確定 如口軸， d5 一般軸肩和軸環(huán) 的直徑 d5= d4+2a a一軸肩或 軸環(huán)的高度， a=(0.07?0.1) d4 d4=55mm, a=3.85?5.5mm,取 a=5mm,貝 U d 5=55+2*5=65mm 因此處d4相當(dāng)于 da=25, a=0.1 d4 貝1J d5=25+2*2.5=30mm d6 滾動(dòng)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= (1.2?1.6) d d---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 L 8k 1.

40、4a 或 L 8y 如 口 軸 L8 y L 8 軸環(huán)長度 (0.1~0.15) d 1.4*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。 I軸：選取材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)公式 （4-1） 計(jì)算。 因?yàn)镮軸為懸臂軸，查表可知： 取 A =14 pI =1.44KW n1=116.7r/mi n 則： 由于鍵槽的削弱等因素，取標(biāo)準(zhǔn)直徑為 20mm。 n軸：選取材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取 A =12,已知Pn=1.03Kw , n2 =23.3r/min則： 標(biāo)準(zhǔn)直徑取45mm。 出軸：

41、此軸為傳動(dòng)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(yàn)。 W軸：選取材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。則： 取標(biāo)準(zhǔn)直徑為30mm。 將所得結(jié)果制成下表，供設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)用： 表4-2各軸的最小直徑 軸 號(hào) I 口 m iv 最小直徑（mm） 20 45 50 30 4.2 計(jì)算各主要傳動(dòng)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(jì)算直徑為 d小=100mm ;查表可知: hg =3.5mm、B=6mm , H =12mm、e =150.3mm、f = 10 mm、％ =34 二、b0 = 13.1mm。

42、輪寬 外徑 孔徑d等于電動(dòng)機(jī)輸出軸直徑，查電動(dòng)機(jī) JO2得d軸=22 mm 其結(jié)構(gòu)形式查表可知為實(shí)心輪 。 大三角帶輪計(jì)算直徑 d大=125mm h、8、H、e 、f、B等尺寸和小三角帶輪一樣。 0 =38 bo =13 4mm 外徑 孔徑d等于與其配合的軸I的軸徑，查表可知I軸的 d軸=20 mm 結(jié)構(gòu)形式由查表可知為輻板式： 輪緣直徑 輪轂直徑 ，，取d轂=40 mm 輪轂寬度 一取L = 35 mm 輻板厚度查表得為 S=10mm； 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 z1 =1、z2 =50 , m=4 , q =11 ,

43、查表得： 蝸桿分度圓直徑 蝸輪分度圓直徑 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 ？」=arctan2,當(dāng)z, =1、q=11時(shí)，查得 九=51140" q 蝸桿切制螺紋部分的長度 蝸輪外圓直徑 蝸輪寬度 1、 n軸中心距: 可知：輪緣厚度 f =1.7m =1.7 4 = 6.8mm 蝸輪的孔徑d取決于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因蝸輪軸的最小直徑為 42mm,取孔徑d = 55mm 輪轂外徑 取 ~轂=90 mm 輪轂寬度 取 L = 70 mm 輻板厚度c1.5m=1.5x4=6 , 一般采用c=10mm蝸輪包角2

44、 =90?100,一般采用2尸=90 4.2.3 齒輪 (1)已知n軸上齒輪 z2=54, m = 3,貝U: 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 因?yàn)辇X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 Wm=10 齒寬 由于d頂2 >16cmm ,可選用輻板式結(jié)構(gòu)的鍛造齒輪。 輪緣內(nèi)徑 輪轂外徑 d轂=1.6 d蟀一一齒輪的孔徑，查表可知 d軸2 =45mm 輻板厚度 輻板孔圓周的定位尺寸： 輻板孔直徑： 取 電=17mm 齒輪示意圖如圖4-1 圖4-1 口軸齒輪示意圖 (2)已知出軸上齒輪 z3=81, m=3,則: 分度圓直徑

45、齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒寬 B = 30 mm 因?yàn)閐根3 A 160 mm ,可選用輻板式結(jié)構(gòu)的鍛造齒輪。 輪緣內(nèi)徑 輪轂外徑d轂=16 d軸3 =1.6父50 =80mm （d燧 齒輪的孔徑，查表可知 d根3 = 50 mm ） 輻板厚度 輻板孔圓周定位尺寸： 輻板孔直徑： d孔=35 mm n、in軸的中心距: 圖4-2 W軸齒輪示意圖 （3）已知IV軸上的齒輪 Z4 =18, m =3則: 分度圓直徑 d4 = mz4 =3 18 = 54mm 齒頂圓直徑 d頂 4 =m(z4+2)=3(18 + 2) = 60mm 齒根圓直徑 ~根4 =m(4

46、 -2.5) =3(18—2.5) = 16.5mm 齒寬 B = 30 mm 因?yàn)閪根3 <160mm , 所以必選用實(shí)心式結(jié)構(gòu)鍛造齒輪。 出、IV軸的中心距: a限 iy=2m(z3 +z4)= ；m3(18+81) = 148.5mm 圖4- 31V軸齒輪示意圖 4.3 軸的裝配工藝設(shè)計(jì) 1 .初定軸承跨距、設(shè)計(jì)軸承組合的結(jié)構(gòu)形式 有經(jīng)驗(yàn)公式確定 L〔 =0.8a ,已知蝸桿傳動(dòng)中心距 a =122mm ,則L〔 =08父122 = 97.6mm ,從而得 到軸承的跨距為150mm （蝸輪分度圓直徑）。 由于蝸桿傳動(dòng)同時(shí)受到徑向力和軸向力，且此處的軸承跨距不大，

47、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(gè)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 軸段三角帶輪的周向固定是采用普通平鍵和過渡配合 920 H8。根據(jù)軸的直徑di=20 k7 選用“鍵6 M 32GB1 096-79"。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

48、度）軸端檔圈的選用根據(jù)[10],其中軸端直徑d=20mm選用“檔圈28GB892-76 螺 栓 M5 M 14GB30-76”，“銷 2n6 M 10GB119-76 ”，“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(yàn)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）配合的軸頭長度在設(shè)計(jì)時(shí)都比旋轉(zhuǎn)零件的輪轂寬度要短一些。 4.4 各傳動(dòng)軸尺寸的計(jì)算與校核 4.4.1 剛度的校對和申核的重要性 載荷的作用應(yīng)用到軸上，平面上的形狀發(fā)生變化或形狀變形將會(huì)發(fā)

49、生。 若形狀大聲變化的量超 過最高限度，那么軸上的零件的正常運(yùn)作將會(huì)受到影響， 甚至機(jī)器原有的工作質(zhì)量都會(huì)丟失。 比如， 齒輪軸在安裝的過程中，若扭轉(zhuǎn)的剛度（或彎曲的剛度）不夠而促使扭轉(zhuǎn)的角度（或撓的角度）過 于太大時(shí)，那么齒輪的正確的嚙合的程度將會(huì)受到影響，使齒輪在齒高和齒寬的位置接觸的面積不 完全，從而使載荷在齒的平面上分布不均勻的情況比較嚴(yán)重。又比如使用滑動(dòng)的軸承上面的軸，如 果撓度過于太大而致使軸的頸部傾斜過于太大的時(shí)候，會(huì)使軸的頸與滑動(dòng)的軸承發(fā)生邊緣的觸碰， 形成不平均的摩擦損壞和發(fā)熱的過度。所以，對于軸的剛度要求給出的時(shí)候，在設(shè)計(jì)的過程中，一 定要對剛度進(jìn)行仔細(xì)的的校對和申核的

50、相關(guān)計(jì)算 [10]。 4.4.2 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ab =600 MPa ,屈服極限。$ =300MPa , 彎曲疲勞極限o」=275MPa 查表取C =118 （2）初估直徑 因?yàn)樽钚√幱墟I所以直徑增大 3% （3）軸的受力分析 1 .求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 2 .蝸桿上圓周力Ft1 蝸桿上徑向Fri 蝸桿上軸向力F 4 3 .計(jì)算支反力 水平面反力 垂直面支反力 4 .軸受轉(zhuǎn)矩 5 .許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值 查表得 卜」b〕=60M P a 6 .當(dāng)量彎矩

51、的計(jì)算 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量彎矩蝸 輪中間截面處的當(dāng)量彎矩蝸 右軸頸中間截面處的當(dāng)量彎矩蝸 7 .4.3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.o查表得：硬度 (HBS) 170-217 強(qiáng)度極限6 =600 MPa ,屈服極限5 =300 MPa , 彎曲疲勞極限cr」= 275MPa 查表取C =118 (2)初估直徑 d -38mm 應(yīng)為最小處開有鍵所以直徑增大 3% d之39mm (3)軸的受力分析 1 .求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 2 .蝸桿上圓周力Ft1 蝸桿上徑向Fr1 蝸桿上軸向力F -1. 3 .計(jì)算支反力 水平面反力 垂

52、直面支反力 軸受轉(zhuǎn)矩 T =Ti T =341070N m  4 0b L 105 MPa 4 .許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值查表得 Jb l-60MPa 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量彎矩蝸輪中間截面處 5 .4.4惰輪軸的尺寸計(jì)算與校核 軸出上裝有的主要零件為：軸承、鍵、軸環(huán)、帶輪等。由表 4-2可知其最小直徑為 45mm 0已 知：z 2齒輪分度圓直徑 d 2=162mm,z3齒輪分度圓直徑 d3 = 243mm ,z4齒輪分度圓直徑 d4= 54mm , n、出軸中心距 如『202.5mm,出、IV軸中心距 沏X148.5mm ,兩滾筒中心距 108mm, n軸轉(zhuǎn)矩 Tpj = 42

53、0.2N M , N軸轉(zhuǎn)矩 Tn = 122.3 N M。 驗(yàn)算過程： 由于運(yùn)動(dòng)是從齒輪 Z 2經(jīng)惰輪Z3傳給兩個(gè)Z4齒輪，在惰輪Z3的圓周上就同時(shí)作用著 R、P2、 P3三個(gè)切向力； ⑴根據(jù)滾筒中心距108mm和 如iv=148.5mm ,我們可以計(jì)算出 a角。因?yàn)樵谥苯侨?角形出、 IV、V 中 所以 ：?=2 1 19 根據(jù)轉(zhuǎn)矩 T =P - 2 (2)利用力的平移和四邊形法則，求作用在出軸上的合力。用作圖法可量得 (3)出軸的最大彎矩都集中在 B支座，也就是惰輪 Z3的中面到滾動(dòng)軸承中面的長度。取 l3=70mm的位置，則最大彎矩為 ： 1 .當(dāng)軸的材料為45號(hào)鋼時(shí)，

54、轉(zhuǎn)動(dòng)心軸的 B=0.26,則： 現(xiàn)在設(shè)計(jì)軸頸的直徑為 55mm,所以合適。 2 .結(jié)構(gòu)中所用潤滑為 L-CPE/P蝸輪蝸桿油，滾珠軸承脂 (SY1514--82 ), 7407號(hào)齒輪潤滑脂 (SY4036— 84)所用密封方式有氈圈式密封，迷宮式密封槽密封 圖4-4軸W的受力分析 4.4.5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 彎曲疲勞極限二-」二275 MPa 強(qiáng)度極限g =600 MPa ,屈服極限 工=300 MPa , d _ 15mm d - 35mm 查表取C =118 (2)

55、初估直徑 因?yàn)樽钚√幱墟I所以直徑增大 3% (3)軸的受力分析 1 .求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 2 .蝸桿上圓周力Fti 蝸桿上徑向F r1 蝸桿上軸向力F ：! 3 .計(jì)算支反力 水平面反力 垂直面支反力 4 .軸的彎矩 水平面彎矩 合成彎矩 5 .軸的轉(zhuǎn)矩 軸受轉(zhuǎn)矩 T =T1 T =70 72 N5m 6 .許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值查表得 卜上】二60M P a 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量彎矩 7 .5確定減速箱的尺寸 根據(jù)表4-2的數(shù)數(shù)據(jù)和尺寸，并根據(jù)切管機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖。確定箱殼外型尺寸為: 長： 寬度為165mm 高: 表4-2減速箱各零件間相互位置尺寸 代號(hào)

56、 名稱 推薦尺寸 說明 切管機(jī)減速箱取值 Bi 齒輪寬度 由結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)定 Bi=30 B 帶輪寬度 由結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)定 B=35 b 軸承寬度 根據(jù)軸頸直徑，按中或輕窄系列 決定 查手冊 待定，如蝸桿軸的軸承，暫選為 6205,則 b=15 S 箱殼壁厚 0 之0.04a+(2L 3)之8, a為蝸 輪傳動(dòng)中心距 取S =8 旋轉(zhuǎn)零件頂圓 A 至箱殼內(nèi)壁的 △ =1.2 S M A =10 距離 蝸輪齒頂圓至 △i 軸承座邊緣的 △i=10 ?12 MA i

57、=10 徑向距離 Li 蝸桿中心至軸 承中心的距離 Li=0.8a, a為蝸桿傳動(dòng)中心距 已知a=122 故 L1=97.6 L2 軸的支承間跨 距 由設(shè)計(jì) — L3 箱外旋轉(zhuǎn)零件 的中面至支承 點(diǎn)的距離 b 6或B L3=2 L5 L6 2 L3 =竺 120 15 竺=60 2 2 L4 滾動(dòng)軸承端面 至箱殼內(nèi)壁的 距離 當(dāng)用箱殼內(nèi)的油潤滑軸承時(shí)，L4 *5 當(dāng)用脂潤滑軸承時(shí)，并有擋油環(huán) 時(shí)，L4=10 ?15 取 L4=5 由端蓋 結(jié)構(gòu)和 軸承端面至端 固緊軸 選L5=20 L5 蓋螺釘

58、頭頂面 承的方 的距離 法確定 箱外旋轉(zhuǎn)零件 端面至端蓋螺 L6 L6=15 ?20 取 L6=20 釘頭頂面的距 第5章總結(jié) 為期半年多的畢業(yè)設(shè)計(jì)在今天終于完成了。在這設(shè)計(jì)過程中了，大學(xué)四年所學(xué)專業(yè)知識(shí)的掌握 程度得到了很好地考驗(yàn)，明白了哪些知識(shí)還要繼續(xù)學(xué)習(xí)掌握。 對于切管機(jī)的設(shè)計(jì)，在這四年中學(xué)到了各種機(jī)械方面的知識(shí)，從這一設(shè)計(jì)題目的綜合運(yùn)用中， 更是把所學(xué)的這些知識(shí)有了一個(gè)大的融會(huì)與應(yīng)用，從而所學(xué)的知識(shí)也不再是死的，有了一個(gè)比較全 面的復(fù)習(xí)。在設(shè)計(jì)與計(jì)算的過程中，也遇到了許多的困難與問題。通過查找資料，將這些問題解決 的這種獨(dú)立的解決問題和思考的方法，是在這次設(shè)計(jì)中我得到

59、的一個(gè)最大的收獲。當(dāng)然，從中也大 致了解了一些產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方法，這也將是一次寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 本次設(shè)計(jì)的切管機(jī)主要是針對各種用途金屬管材進(jìn)行加工。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)主要是對切管機(jī)中 減速箱及有關(guān)零件進(jìn)行的設(shè)計(jì)。其中包括傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算?？傮w結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及對設(shè)計(jì)計(jì)算 進(jìn)行校核。并且通過得到的數(shù)據(jù)，繪制總體裝配圖，減速機(jī)裝配圖等。然后又針對各主要基本件， 繪制了多張零件圖。本次設(shè)計(jì)的切管機(jī)為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率有著積極的意義。 根據(jù)切管機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提出多個(gè)可行的設(shè)計(jì)方案，最后在根據(jù)實(shí)際各種情況選擇最合理的設(shè)計(jì) 方案。首先確定切管機(jī)幾個(gè)主要的零部件，如帶輪、蝸輪軸、套管、蝸桿軸、滾

60、輪軸承等。在繪制 圖紙時(shí)，首先繪制切管機(jī)的總裝配圖， 再到減速箱的裝配圖， 最后到各個(gè)零件圖。 在繪制完圖紙后, 就進(jìn)行切管機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核，并且在確定切管機(jī)的相關(guān)制動(dòng)參數(shù)后，對切管機(jī)在切割管子時(shí)的 工作質(zhì)量進(jìn)行技術(shù)，最后對切管機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。 本設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)思路及過程： (1)整個(gè)切管機(jī)制動(dòng)過程方案的確定 通過查閱書本和各種文獻(xiàn)，了解現(xiàn)代切管機(jī)的工作原理，把各種資料進(jìn)行整理分類，確定出最 合理的方案。 (2)切管機(jī)主要零部件的設(shè)計(jì) 根據(jù)各種資料，對切管機(jī)主要零部件的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)并選用合適的材料，如渦輪軸、蝸桿軸、 帶輪等。設(shè)計(jì)要求符合實(shí)際，選擇材料要符合強(qiáng)度。 (3)對切管機(jī)進(jìn)行校核 對切管機(jī)的各個(gè)軸的剛度情況進(jìn)行計(jì)算和校核，使其結(jié)果符合國家規(guī)定。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我從中學(xué)到了以前沒有在書本上學(xué)到的專業(yè)知識(shí)，深刻掌握了切管機(jī)的機(jī) 械結(jié)構(gòu)及其工作原理。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我加深了解了設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，從中了解到設(shè)計(jì) 是一個(gè)負(fù)責(zé)的過程，要有耐心和毅力。在設(shè)計(jì)過程中，指導(dǎo)老師幫我發(fā)現(xiàn)了設(shè)計(jì)中的很多缺陷，對 我后來不斷完善設(shè)計(jì)提供了極大的幫助。我從畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，這對我以后在工 作中打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。 附錄圖紙列表