切管机毕业设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流切管机毕业设计.精品文档. 京 江 学 院JINGJIANG COLLEGE OF J I A N G S U U N I V E R S I T Y本 科 毕 业 设 计旋管式切管机MENTAL PIPE CUTTING MACHINE学生学号： 学生姓名： 专业班级： 指导教师姓名： 指导教师职称： 讲师 2010年6 月4日目录引言2第一章 旋管式切管机传动方案的选择21.1传动方案21.2传动方案的选择2第二章旋管式切管机传动装置设计与计算22.1传动装置的总体设计与计算22.1.1电动机的选择22.1.2电动机功率的选择22.1.3

2、电动机转速的选择22.1.4电动机型号确定22.1.5传动方案的拟定22.1.6各轴的转速、功率和转矩22.2进行传动机构设计与计算22.2.1带轮的设计与计算22.2.2涡轮蜗杆的传动与计算22.2.3齿轮的设计与计算22.3各传动轴尺寸的计算与校核22.3.1蜗杆轴的计算与校核22.3.2涡轮轴的校核与计算22.3.3滚轮轴的校核与计算2第三章滚筒系统和进给系统的设计231滚筒系统的设计23.2进给系统的设计2第四章绘制设计装配图及零件图2结论2致谢2参考文献:2摘 要金属切管机是一种主要用于车辆，工业或建材生产中的下料工作的机器。工作对象主要为各种型号各种材料的管材。 此次的设计主要是针

3、对车辆用金属管材进行加工的切管机，完成的工作主要是切管机中滚子，机体和减速箱部分的设计。包括传动装置的设计和计算，其中有电动机的选择，传动方案的拟订，各轴的转速，功率和转矩的计算。总体结构的设计，其中有各轴尺寸的设计，各主要传动件的结构尺寸的设计。并且针对以上的设计计算进行了详细的校核。最后通过得到的数据，绘制了总体装配图，减速机和滚子部分的装配图。然后又针对各主要基本件，绘制了多张零件图。 此次设计所完成的产品主要用于车用通风，通水管。本产品在生产中应用可以提高产品质量和经济效益，降低劳动强度。关键词：切管机 结构设计 方案 设计计算AbstractMental pipe cutting m

4、achine is the one mainly be used in the production of cars, industry and some work of putting materials. The work need to be finished is the design of body of the machine and the roll of it. It includes the design and calculate of the slowing speed box,. The choose of the electromotor, the design of

5、 the gearing, the rev, the measure design of the main deliver parts. Than do the emandation work. After all ,get the data and drawing the engineering picture. It includes one final assembling picture, two assembling pictures of each parts, some small pictures of the important accessary.The design wo

6、rk we do this time is to the purpose of be used at the place of fanning pipe and draining pipe. This product also can be used at the situation of enhancing the efficiency of production. Make the working effection upon and low down the labor force.Key words: pipe cutting machine, design of structure,

7、plan,design and calculation引言钢管主要用来输送流体(一般叫做输送管、英文叫“pipe”)和用作锅炉等的热交换器管(叫做管子，英文叫“tube”)。钢管是一种多功能的经济断面钢材。它在国民经济各部门应用愈来愈广泛，需求量也越来越大。管材的需要量之所以急剧增长，是因为管子能用各种材料来制造。而且质量和精度也高。钢管作为输送管广泛地用于输送油、气、水等各种流体，如石油及天然气的钻探开采与输送、锅炉的油水与蒸汽管道、一般的水煤气管道。化工部门一般用管道化方式生产与运输各种化工产品。所以钢管被人们称为工业的“血管”。钢管作为结构管大量地用于机械制造业和建筑工业，如用于制作房架

8、、塔吊、钢管柱、各种车辆的构架等。在断面面积相同的条见下，钢管比圆钢、方钢等的抗弯能力大，刚性好，其单位体积的重量轻。因此，钢管是一种抗弯能力较强的结构材料。钢管还作为中空的零件毛坯用于制造滚动轴承、液压支柱、液压缸简体、空心轴、花键套、螺母以及手表壳等，这既节约金属又节省加工工时。钢管又是军队工业中的重要材料，如用于制造枪管、炮筒及其他武器。随着航空、火箭、导弹、原子能与宇宙空间技术等的发展，精密、薄壁、高强度钢管的需求量正迅速增长。随着钢管的需求量的日益增大，钢管的生产也显得尤其的重要，因此切管机的设计生产就成了当前所急需解决的课题。下面是一般产品的设计流程，我将按下面的流程进程切管机的设

9、计：此次设计的切管机，主要用于常用的通风、通水管。因此，下料所要求的精度不高。本切管机主要切削大量的薄壁的金属管。如果用手工切断，劳动强度大，生产效率低，产品质量差。因此，需要一台，通用性好，耐用以及抗磨损的切管机。切管机的主要参数为，滚子的转速为70r/min,电动机的额定功率为1.5千瓦，满载转速1410r/min，每天工作八小时，工作载荷变动小。切管机的工作原理如下：动力由电动机经过三角带输出，涡轮减速箱，开始齿轮传动传到一对磙子。从而带动工件的旋转。实现切削时的主运动。与此同时，操作手轮，通过螺旋传动，将圆环刀片向下运动，并在不断增加刀片对管子的压力过程中，实现管子的切割工作。为了顺利

10、实现上面的运动，要对传动系统中的电动机做出选择，拟定传动方案，并且对于各轴的转速、功率和转矩以及各主要传动件的参数（包括带传动的设计、齿轮模数的确定以及蜗杆蜗轮模数的确定和齿数的确定）进行设计与计算，对于各轴的最小直径，各主要传动件的尺寸，包括（V带轮，齿轮，蜗杆蜗轮），也要给出相应的计算。接着，对各数值进行校核。最后再由经过计算的数值来绘制装配图，完成设计。由于产品较大，大致可以分为五个部分：刀头架，滚子，机柜，电器和减速箱。而各部分时分开设计的，因此要注意考虑各部分的装配关系。其中减速箱部分需要着重进行设计，由于这里结构众多且结构复杂，而整个箱体又时在整体焊接后需要进行装配密封的部件，所以

11、需要详细标注。切管机的运用，主要是为了降低劳动强度，节省人力，提高产品质量。当然，保证经济性也是这次设计的重要考虑项目之一。由于切管机在实际生产中早已广泛应用，在使用与制造方面，已有一定的经验，本次设计中有关切管机的一些参数，都采用已有的规定。因水平有限，论文中不免有疏忽与错误的地方，敬请批阅老师指正。第一章 旋管式切管机传动方案的选择1.1传动方案 本次设计共有三个方案供参考，方案如下：1.2传动方案的选择特性类型V带传动齿轮传动蜗杆传动主要特点中心距变化范围大，结构简单，传动平稳，能缓冲，可起过载安全保险的作用外观尺寸小，传动比准确，效率高，寿命长，设用的效率和速度范围大外廓尺寸小，传动比

12、大且准确，工作平稳，可制成自锁的传动主要缺点外廓尺寸大，轴上受力较大，传动比不能严格保证，寿命低要求制造精度高，不能缓冲，高速传动精度不够时有噪音效率低。中，高速传动装置需价格较高的青铜材料，要求制造精度高，加工较麻烦效率V带0.96开式加工齿轮0.92-0.96；闭式0.95-0.99开式0.70-0.75闭式0.7-0.94自锁0.40-0.45功率（KM）小于等于100常在30以下常在50以下速度V，m/s小于30小于等于18/36/100小于50单级传动比2-42-4小于等于5-810-40外廓尺寸较大小小使用寿命较短长中机构类型主要性能特点平面连杆机构结构简单，制造方便，行程距离较大

13、，连接处为面接触，能承受较大载荷；设计时往往只能近似满足所需的运动规律凸轮机构可满足工作需要的任意运动规律，适用于各种自动机械；但一般行程较短，凸轮制作复杂，凸轮和从动杆接触面易磨损，高速运转时冲击较大螺旋机构运动精度较高，工作平稳，故多用于机床的进给机构及机械的调整装置。可传递较大的轴向力，且易实现反行自锁，故常用于起重升降，但机械效率低，螺纹易磨损。若采用滚珠螺旋，情况大为改善齿轮齿条机构结构简单，制造方便，适用于行程较大的地方；但运动精度及平稳不如螺旋机构方案c的基本参数给出，传动比为20，综合各方面因素选择方案c。参考文献2、9、15第二章旋管式切管机传动装置设计与计算2.1传动装置的

14、总体设计与计算传动装置用来将原动机输出的运动和动力，以一定的转速、转矩或推力传递给执行机构。切管机工艺方案如下：2.1.1电动机的选择一般机械装置设计中，原动机多选用电动机。电动机输出连续转动，工作时经传动装置调整和转矩，可满足工作机的各种运动和动力要求。2.1.2电动机功率的选择电动机工作环境为连续工作，变化很少，并且载荷稳定的场合。一般PmPr10%此处：Pm已经给出所以：Pm1.5kw2.1.3电动机转速的选择此处电动机的转速已经给出 n1410r/min2.1.4电动机型号确定经查表，得同一功率的三相异步电动机有以下三种型号、转速的选择：Y90S-2 2840r/minY90L-4 1

15、400r/minY100L-6 940r/min根据要求，最终选定三相异步电动机的型号是： Y90L-4参考文献2152.1.5传动方案的拟定总的传动比的确定：综合考虑各方面要求，确定传动方案如下：初定传动比：2.1.6各轴的转速、功率和转矩已知电动机的数据如下：查表可知各级传动效率如下：（1）计算各轴转速如下：（2）各轴功率计算如下：（3）各轴传递的转矩计算如下：注：轴3为设计上特别增加的惰轮（过渡齿轮），所以，轴3不承受转矩，只承受弯矩。轴号电动机轴传动比2501.51/7.5效率0.960.720.920.99转速r/min1400700149.370功率kw1.51.441.030.9

16、40.85转矩kg.cm104.5200.646852.9593.22.2进行传动机构设计与计算 参考文献2192.2.1带轮的设计与计算工况系数 查表得 计算功率 选择带的型号 查表得 A型小带轮直径 查表得 取大带轮直径 大带轮转速 （2）计算带长求 求 初取中心距 带长 由V带基准长度图表，可得 （3）求中心距与包角中心距 小带轮包角 (4)求带的根数带速 传动比 带的根数 由查表得 由查表得 由查表得 由查表得 所以（5）求轴上载荷张紧力 轴上载荷 (6)V带轮的尺寸计算1）小带轮小带轮直径 查表 得 mm 轮宽 外径 孔径 此处的孔径依据电机的输出轴为准 由查表 2）大带轮大带轮直径

17、 查表得 mm 外径 3）结构选择选择辐板式结构轮缘直径 轮毂直径 mm辐板孔圆周定位尺寸 2.2.2涡轮蜗杆的传动与计算 参考文献1291115查表选取：蜗杆采用45钢、表面硬度45HRC。 蜗轮的材料选用ZCuSn10P1、砂型铸造(1) 初选【】的值当量摩擦系数 设 ；由查表取最大值 （2）中心距的计算蜗轮转矩 使用系数 查表 得 转速系数 弹性系数 根据蜗轮副材料查表 得 寿命系数 接触系数 由查表得 接触疲劳极限 由查表得 接触疲劳最小安全系数自定 中心距 （3）传动基本尺寸蜗杆头数 由查图表得 、 蜗轮齿数 模数 蜗杆分度圆直径 取蜗轮分度圆直径 蜗杆导程角 蜗轮宽度 蜗杆圆周速度

18、 相对滑动速度 当量摩擦系数 经查表 得 （4）齿面接触疲劳强度计算许用接触应力 最大接触应力 应为105MPa173MPa 所以 合格（5）齿轮弯曲疲劳强度验算齿根弯曲疲劳强度极限 由查表得 弯曲疲劳最小安全系数自取 许用弯曲疲劳应力 齿轮最大弯曲应力 应为 所以 合格（6）蜗杆轴挠度验算轴的惯性距 允许蜗杆挠度 蜗杆轴挠度 合格2.2.3齿轮的设计与计算 参考文献12111517第一对齿轮（齿轮2为惰轮）齿轮材料选择小齿轮材料：40Gr 、采用调制处理，硬度241HB-286HB 、取平均260HB大齿轮材料：45钢、 采用调制处理，硬度 229HB-286HB 、 取平均240HB（1）

19、 齿面接触疲劳强度计算1） 初步计算转矩 齿宽系数由查表得 接触疲劳极限由查图 得 初步计算得许用接触应力值 由查表得 初步计算小齿轮直径 取初步齿宽b 取2）校核计算圆周速度 精度等级 由查表得 选取八级精度齿数z与模数m初取齿数 取则 使用系数 由查表 得 动载系数 由查表 得 齿间载荷分配系数 先求由此 得 齿向载荷分布系数 由查表得载荷系数 弹性系由查表得 节点区域系数 由查表得 接触最小安全系数 由查表得 总工作时间 接触寿命系数 由查表得 许用接触应力 MPa验算 因为小于690MPa 合格计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。（2）确定传动主要尺寸实际分度圆直径

20、mm中心距 齿宽 （3）齿根弯曲疲劳强度验算重合度系数 齿间载荷分配系数 经查表 齿间载荷分布系数 载荷系数 齿形系数 由图表得 应力修正系数 由图表得 弯曲疲劳极限 由图表得 弯曲最小安全系数由图表得 应力循环次数 由查表得 弯曲寿命系数 由查表得 许用弯曲应力 弯曲寿命 由查表得 验算 第二对齿轮的计算齿轮2 为惰轮，即此处的大齿轮。材料为45钢，调制处理，硬度为229HB-286HB。平均取 240HB（主动）。齿轮3 为小齿轮，材料选择40Gr，调制处理，硬度值为241HB286HB,平均取260HB.(1)齿面接触疲劳强度计算1)初步计算转矩 齿宽系数 由查表得 接触疲劳极限由查图得

21、 初步齿宽b 取2）校核计算圆周速度 精度等级 由查表得 选取八级精度齿数z与模数m 已知 使用系数 由查表得 动载系数 由查表得 齿间载荷分配系数 先求由此得 齿向载荷分布系数 由查表得载荷系数 弹性系数 由查得 节点区域系数 由查表得 接触最小安全系数 由查表得 总工作时间 接触寿命系数 由查表得 许用接触应力 验算 因为小于884MPa 所以合格计算结果表明，接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。3）确定传动主要尺寸实际分度圆直径 mm中心距 齿宽 （2）齿根弯曲疲劳强度验算重合度系数 齿间载荷分配系数 经查表 载荷系数 齿形系数 由图表得 应力修正系数 由图表得 弯曲疲劳极限 由图表

22、得 弯曲最小安全系数 由图表得 弯曲寿命系数 由查表得 许用弯曲应力 弯曲寿命 由查表得 验算 2.3各传动轴尺寸的计算与校核参考文献191115172.3.1蜗杆轴的计算与校核（1）估计轴的基本直径。材料选用 45钢、正火处理。查表得：硬度（HBS）17.217，强度极限， 屈服极限， 弯曲疲劳极限查表 取（2）初估直径应为最小处开有键所以直径增大 （3）轴的受力分析1)求轴传递的转矩 2)蜗杆上圆周力 蜗杆上径向 蜗杆上轴向力 画出受力图Ft1Fr1Fa13)计算支反力水平面反力 垂直面支反力 轴受转矩 4)许用应力许用应力值 查表得当量转矩 当量弯矩 蜗轮中间截面处 右轴颈中间截面处2.

23、3.2涡轮轴的校核与计算1估计轴的基本直径。材料选用 45钢、正火处理。查表得：硬度（HBS）170-217强度极限， 屈服极限， 弯曲疲劳极限查表 取2初估直径应为最小处开有键所以直径增大 3.计算支反力水平面反力 垂直面支反力 4.画轴的弯矩图水平面弯矩图 垂直面弯矩图 合成弯矩图 轴受转矩 5.许用应力许用应力值 查表 得6.画当量弯矩图当量转矩 当量弯矩 蜗轮中间截面处 2.3.3滚轮轴的校核与计算（1）估计轴的基本直径。材料选用 45钢、正火处理。查表得：硬度（HBS）170-217强度极限,屈服极限,弯曲疲劳极限查表 取（2）初估直径应为最小处开有键所以直径增大 （3）轴的受力分析

24、1)求轴传递的转矩 2)蜗杆上圆周力 蜗杆上径向 蜗杆上轴向力 3)计算支反力水平面反力 垂直面支反力 4) 弯矩 合成弯矩 轴受转矩 5)许用应力许用应力值 查表 得6)当量转矩 当量弯矩 减速器效果图：第三章滚筒系统和进给系统的设计31滚筒系统的设计参考文献191115514滚筒主要通过惰轮带动两个连接在滚筒上的齿轮转动来旋转，从而带动滚筒上的工件旋转，滚筒的粗糙度设定为Ra25,采用T7碳素工具钢，滚筒上设计有螺旋槽，主要是工作时可及时有效的排出加工废料，保证工件与滚筒接触良好。滚筒效果图：3.2进给系统的设计参考文献19111415468本设计主要采用了螺旋传动的设计方法，通过转动手轮

25、使刀片均匀进给，其优点是1摩擦阻力小，传动效率高，具有传动可逆性2运转稳定，工作寿命长，不易发生故障。采用滑动螺旋传动，螺纹为梯形螺纹，螺杆和螺母的材料为钢对青铜，螺纹牙强度为钢0.6Mpa,青铜30-40Mpa 。滑动螺旋副采用梯形螺纹，牙形角=30，螺纹副的大径和小径处有相等的径向间隙。刀具是由高速工具钢为材料的圆盘刀片，配备一台Y801-2三相异步电动机。第四章绘制设计装配图及零件图参考文献12910111214151617通过对切管机的减速箱体的各个零部件的计算，运用所计算出的各个零部件的尺寸，进行装配图的绘制。结构中所有润滑为L-CPE/P涡轮蜗杆油，滚珠轴承脂（SY1514-82）

26、，7407号齿轮润滑脂（SY4036-84）所有密封方式为圈式密封，迷宫式密封槽密封。根据装配图，拆画零件图，主要零件包括：齿轮，蜗杆轴，蜗轮轴。在切管机的各部分装。配图绘制完成后，进行整机的装配，画出总体装配图结论此次毕业设计的题目是金属切管机的设计，在整个设计的过程中，充分回顾了在大学四年里所学习的机械原理、机械设计、材料力学、理论力学、工程制图学等等的科目。从这一设计题目的综合运用中，更是把所学的这些知识有了一个大的融会与应用，从而所学的知识也不再是死的，有了一个比较全面的复习。在设计与计算的过程中，也遇到了许多的困难与问题。通过查找资料，将这些问题解决的这种独立的解决问题和思考的方法，

27、是在这次设计中我得到的一个最大的收获。当然，从中也大致了解了一些产品设计的基本方法，这也将是一次宝贵的实践经验。相信在以后的工作中，将会有很大帮助。致谢在此，最要感谢的是指导我这次毕业设计的杨智和黄学卫老师。他不厌其烦的指导和帮助，以及其本人严谨而认真的工作研究态度，也给我留下了深刻的印象。最后，再次向在我的这次毕业设计中帮助、指导我的各位老师与同学，表达最真诚的谢意。同时感谢四年来老师们辅导员等关心爱护我们的人，这份毕业设计更是对你们过去四年来对我们的关心的总结和回报。参考文献:1濮良贵 机械设计（第八版） 高等教育出版社2008.42王大康 机械设计综合课程设计 机械工业出版社 2007.

28、123王明华 旋管式切管机的设计与实践 煤矿机械第三十卷20期4安虎平 切管机传动系统方案的研究 煤矿技术第28卷第2期5徐文琴、 孙达英 新型切管机的设计与实践 制造技术与机床2009第二期6李精毅 飞铣式切管机的设计与应用 7张震宇 大中直径螺旋焊管切管机的试验研究 成都大学自然科学学报1993-48宾焕男 半自动车铣切管机 金属加工 2009年2期9洪钟德 简明机械设计手册 同济大学出版社 2002.510西北工业大学工程制图教研室 画法几何及机械制图 陕西科学技术出版社2005811申永胜 机械原理教程 清华大学出版社 2005.1212甘永立 几何量公差与检测 上海科学技术出版社 2008.113宾焕南 半自动车铣切管机 金属加工2009.11期14金属切削刀具 乐兑谦 机械工业出版社 198515机械设计手册 成大先 化学工业出版社 200416机械制造技术基础 张世昌 高等教育出版社 200717工程力学 毕秦胜 北京大学出版社 2007