切管機(jī)設(shè)計(jì)說明

1、目 錄摘要1關(guān)鍵詞11 前言22 工藝方案的擬定23 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算33.1 原動(dòng)機(jī)的選擇33.1.1 切管機(jī)類型的選擇33.1.2 切管機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇33.1.3 切管機(jī)功率的選擇33.1.4 切管機(jī)的傳動(dòng)比43.2 傳動(dòng)方案額擬定43.3 各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算63.4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算83.4.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)83.4.2 齒輪模數(shù)的確定93.4.3 蝸輪蝸桿模數(shù)的確定103.4.4 齒數(shù)的確定103.5 結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)114 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)114.1 各軸的最小直徑的初算114.1.1 直徑初算124.1.2 軸的校核124.2 各主要傳動(dòng)件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算204.2.1 三角帶輪

2、204.2.2 蝸輪、蝸桿214.2.3 齒輪224.3 裝配示意圖的繪制234.3.1 減速箱234.3.2 軸裝配的工藝設(shè)計(jì)234.4 滾筒系統(tǒng)與進(jìn)給系統(tǒng)274.4.1 滾筒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)274.4.2 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)275 結(jié)論28參考文獻(xiàn)28致2928 / 30切管機(jī)設(shè)計(jì)摘 要：本次的設(shè)計(jì)是車輛用金屬管材進(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。總體結(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)

3、，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，繪制了多零件圖。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；The Design of Pipe Cuttter Abstract：What 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 the gear

4、ing, 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.Key words:pipe cutting

5、 machine, design of structure,plan,design and calculation1 前言鋼管主要用來輸送流體(一般叫做輸送管、英文叫“pipe”)和用作鍋爐等的熱交換器管(叫做管子，英文叫“tube”)。鋼管是一種多功能的經(jīng)濟(jì)斷面鋼材。它在國民經(jīng)濟(jì)各部門應(yīng)用愈來愈廣泛，需求量也越來越大。管材的需要量之所以急劇增長，是因?yàn)楣茏幽苡酶鞣N材料來制造。而且質(zhì)量和精度也高。鋼管作為輸送管廣泛地用于輸送油、氣、水等各種流體，如石油與天然氣的鉆探開采與輸送、鍋爐的油水與蒸汽管道、一般的水煤氣管道?；げ块T一般用管道化方式生產(chǎn)與運(yùn)輸各種化工產(chǎn)品。所以鋼管被人們稱為工業(yè)的“血管

6、”。隨著鋼管的需求量的日益增大，鋼管的生產(chǎn)也顯得尤其的重要，因此切管機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)就成了當(dāng)前所急需解決的課題。此次設(shè)計(jì)的切管機(jī)，主要用于常用的通風(fēng)、通水管。因此，下料所要求的精度不高。本切管機(jī)主要切削大量的薄壁的金屬管。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，耐用以與抗磨損的切管機(jī)。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，保證經(jīng)濟(jì)性也是這次設(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

7、老師指正。2 工藝方案的擬定本次設(shè)計(jì)任務(wù)為設(shè)計(jì)一簡單高效的切管機(jī)，為此，對如下幾種設(shè)計(jì)方案1進(jìn)行比較：方案一：用鋸弓鋸斷金屬管：需要鋸弓往復(fù)的切削運(yùn)動(dòng)和滑枕擺動(dòng)的進(jìn)給與讓刀運(yùn)動(dòng)。機(jī)器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，鋸切運(yùn)動(dòng)也不是連續(xù)的。當(dāng)金屬直徑相差較大時(shí)，鋸片還要調(diào)換，生產(chǎn)效率低。方案二：用切斷刀切斷金屬管：如在車床上切斷，但是一般車床主軸不過幾十毫米，通不過直徑較大的金屬管，并且占有一臺普通機(jī)床，不太經(jīng)濟(jì)。或者用專用的切管機(jī)，其工作原理是工件夾緊不動(dòng)，裝在旋轉(zhuǎn)刀架上的兩把切斷刀，既有主切削的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工作效率高，但是機(jī)床結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。方案三：用砂輪切斷金屬管：需要砂輪旋轉(zhuǎn)的切削運(yùn)動(dòng)和搖臂向下

8、的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。此機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)效率高，但是砂輪磨損較快費(fèi)用很高。方案四：用碾壓的方法切斷金屬管：其需要金屬管旋轉(zhuǎn)的切削運(yùn)動(dòng)和圓盤向下的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。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)也不太復(fù)雜。但是會使管子的切口徑縮小，一般用于管子要求不高的場合。綜合考慮，在本次設(shè)計(jì)中選用方案四。方案四切管機(jī)的工作原理：動(dòng)力由原動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)裝置傳遞給滾子。由于滾子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，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)，將圓盤刀片向下進(jìn)給移動(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。3 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1 原動(dòng)機(jī)的選擇一般機(jī)械裝置設(shè)計(jì)中，原動(dòng)機(jī)多選

9、用電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)輸出連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，工作時(shí)經(jīng)傳動(dòng)裝置調(diào)整和轉(zhuǎn)矩，可滿足工作機(jī)的各種運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力要求。要選擇電動(dòng)機(jī)，必須了解電動(dòng)機(jī)，出廠的每臺電動(dòng)機(jī)都有銘牌，上面標(biāo)有電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。因此，要合理地選擇電動(dòng)機(jī)，就要比較電動(dòng)機(jī)的這些特性。在進(jìn)行簡單機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇好電動(dòng)機(jī)的類型，轉(zhuǎn)速和功率。3.1.1 電動(dòng)機(jī)類型的選擇工業(yè)上一般用三相交流電源，所以選用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。三相交流異步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價(jià)格便宜，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用廣泛。在選擇電動(dòng)機(jī)的類型時(shí)，主要考慮的是：靜載荷或慣性載荷的大小，工作機(jī)械長期連續(xù)工作還是重復(fù)短時(shí)工作，工作環(huán)境是否多灰塵或水土飛濺等方面。在本次設(shè)計(jì)中由于其

10、載荷變動(dòng)較小，有灰塵故選擇籠式三相交流異步電機(jī)。3.1.2 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速主要有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min幾種。當(dāng)工作機(jī)械的轉(zhuǎn)速較高時(shí)，選用同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的電機(jī)比較合適。如果工作機(jī)械的轉(zhuǎn)速太低（即傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比太大）將導(dǎo)致傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較高。在本次設(shè)計(jì)中可選的轉(zhuǎn)速有1500r/min和750r/min。在一般機(jī)械中這兩種轉(zhuǎn)速的電機(jī)適應(yīng)性大，應(yīng)用比較普遍。3.1.3 電動(dòng)機(jī)功率的選擇選擇電動(dòng)機(jī)的容量就是合理確定電動(dòng)機(jī)的額定功率，電動(dòng)機(jī)功率的選擇與電動(dòng)機(jī)本身發(fā)熱、載荷大小、工作時(shí)間長短有關(guān)，但一般情況下電

11、動(dòng)機(jī)容量主要由運(yùn)行發(fā)熱條件決定。故根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定功率大于所需功率10%來選擇電動(dòng)機(jī)。綜上所述，本次設(shè)計(jì)的切管機(jī)的電機(jī)額定功率為P=1.5Kw滿載轉(zhuǎn)速為N=1410r/min,每天工作10小時(shí)，載荷變動(dòng)小用于多塵場合。選用Y90L-42型電動(dòng)機(jī)，其額定功率電為1.5Kw，滿載轉(zhuǎn)速n電=1400r/min，同步轉(zhuǎn)速1500r/min(4極)，最大轉(zhuǎn)矩為2.3N·m，質(zhì)量為27kg。3.1.4 切管機(jī)傳動(dòng)比 考慮到工件的旋轉(zhuǎn)速度和刀片強(qiáng)度，初定滾筒轉(zhuǎn)速為70r/min。因此電動(dòng)機(jī)確定后，計(jì)算出切管機(jī)的傳動(dòng)比為：i總=20 在傳動(dòng)方案確定后,根據(jù)i總=i1·i2的關(guān)系分配傳動(dòng)比.

12、 3.2 傳動(dòng)方案的擬訂傳動(dòng)方案的擬定，通常是指傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇與其布置。這是彼此相聯(lián)系的兩個(gè)方面。其運(yùn)動(dòng)形式大致分為以下幾個(gè)方面。（1）傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的有：帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，蝸輪傳動(dòng)3等；表1 幾種主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特性比較Table 1 Main drive mechanism comparison主要特性帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)主要優(yōu)點(diǎn)中心距變化圍較大,結(jié)構(gòu)簡單,傳動(dòng)平穩(wěn),能緩沖,起過載安全保護(hù)作用外廓尺寸小,傳動(dòng)比準(zhǔn)確,效率高,壽命長,適用的功率和速度圍大外廓尺寸小,傳動(dòng)比大而準(zhǔn)確,工作平穩(wěn),可制成自鎖的傳動(dòng)單級傳動(dòng)比,i開口平型帶:24,最大值6,三角帶型: 24, 最大值7有緊輪平型

13、帶:35最大值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（2）實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的有：螺旋傳動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等；（3）實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)的有棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(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。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇就是根據(jù)機(jī)器工作機(jī)構(gòu)所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，載荷的性質(zhì)以與

14、機(jī)器的工作循環(huán)進(jìn)行的。然后在全面分析和比較各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上確定一種較好的傳動(dòng)方案。機(jī)器通常由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)等三部分組成。傳動(dòng)裝置位于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間，用來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可以改變轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的大小或改變運(yùn)動(dòng)形式，以適應(yīng)工作機(jī)功能要求。傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)對整臺車的性能、尺寸、重量和成本都有很大影響，因此需要合理的擬定傳動(dòng)方案。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，已知切管機(jī)的i總=20，若用蝸桿，一次降速原本可以達(dá)到，但是由于切割的管子最大直徑為80mm，故兩個(gè)滾筒的中心距不能小于80mm，因此帶動(dòng)兩個(gè)滾筒的齒輪外徑不能大于滾筒的直徑（Ø70mm）。若取蝸桿z1=2，蝸輪z2=40，m=4

15、，則蝸輪分度圓直徑d2=160mm,比同一軸上的齒輪大，按此布置，蝸輪將要和滾筒相撞，為此，應(yīng)該加大兩軸之間的中心距。這樣就要加上一個(gè)惰輪，才可以解決這個(gè)問題，如圖1。 在本次設(shè)計(jì)中，取蝸輪齒數(shù)為z2=50,模數(shù)m=4。由于帶傳動(dòng)具有緩沖和過載打滑的特性，故可將其作為電機(jī)之后的第一級傳動(dòng)，此外開式齒輪傳動(dòng)不宜放在高速級，因?yàn)樵谶@種條件下工作容易產(chǎn)生沖擊和噪音，故應(yīng)將齒輪傳動(dòng)放在低速級。一個(gè)好的傳動(dòng)方案，除了首先應(yīng)滿足機(jī)器的功能要求外，還應(yīng)當(dāng)工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、成本低廉以與使用維護(hù)方便。經(jīng)比較各種傳動(dòng)方案，在本次設(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。并初步畫出其

16、傳動(dòng)系統(tǒng)圖，如圖2?？紤]到傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、重量、工作條件和制造安裝等因素，必須對傳動(dòng)比進(jìn)行合理的分配.根據(jù)公式T=9550(N·m)3可知:當(dāng)傳動(dòng)的功率P(Kw)一定時(shí),轉(zhuǎn)速n(r/min)越高，轉(zhuǎn)矩T就越小。為此,在進(jìn)行傳動(dòng)比的分配時(shí)遵循”降速要先少后多”。V 圖1 蝸輪蝸桿加中間惰輪傳動(dòng)方案圖Fig.1 Worm gear plus intermediate idler gear diagram帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不能過大，否則會使大帶輪半徑超過減速器的中心高，造成尺寸不協(xié)調(diào)，并給機(jī)座設(shè)計(jì)和安裝帶來困難，又因?yàn)辇X輪在降速傳動(dòng)中,如果降速比較大,就會使被動(dòng)齒輪直徑過大,而增加徑向尺

17、寸,或者因小齒輪的齒數(shù)太少而產(chǎn)生根切現(xiàn)象.而其在升速傳動(dòng)中,如果升速比過大,則容易引起強(qiáng)烈的震動(dòng)和噪音,造成傳動(dòng)不平穩(wěn),影響機(jī)器的工作性能.為此,各機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比分配情況如下:i1=1.2；i2=50；i3=1.5；i4=（1）i總= i1i2 i3i4=1.2501.5=20 （2）注:傳動(dòng)系統(tǒng)只大齒輪是個(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)方向的作用.3.3 各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算已知電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)如下：查表2可知各級傳動(dòng)效率如下：圖2 帶傳動(dòng)、蝸輪蝸桿、中間惰輪、齒輪方案圖Fig.2 Belt drive, the worm gear, intermediate idler

18、gear diagram（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（過渡齒輪），所以，軸3不承受轉(zhuǎn)矩，只承受彎矩。表2 數(shù)據(jù)匯總Table 2 summarization of date軸號電動(dòng)機(jī)軸傳動(dòng)比1.2501.51/4.5效率0.960.720.940.99轉(zhuǎn)速r/min1410116.723.315.570功率kw1.51.441.030.960.89轉(zhuǎn)矩kg.cm104.5-120.44290.51238.53.4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算此處省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和設(shè)計(jì)圖紙等.請聯(lián)

19、系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過答辯3.4.2 齒輪模數(shù)的確定齒輪模數(shù)的大小主要決定于齒輪的材料4，熱處理方式和受力的大小等因素。此次齒輪模數(shù)的確定可以采用公式法進(jìn)行設(shè)計(jì)。查表可知：齒形系數(shù)y=0.298，許用彎曲應(yīng)力彎=19.6kg/mm2,考慮到開式齒輪傳動(dòng)齒面磨損，許用彎曲應(yīng)力降低20%則實(shí)際許用彎曲應(yīng)力為：彎 =19.6·80%=15.68kg/mm2對于開式齒輪傳動(dòng)，齒寬系數(shù)為m=815，現(xiàn)因齒輪制造精度較低，并且為懸臂支承，故選較小的m值，取m=10。載荷系數(shù)K=1.31.5，由于懸臂支承，取K=1.3，根據(jù)公式：（8）取

20、標(biāo)準(zhǔn)值m=3mm，強(qiáng)度稍微弱些。在一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中各齒輪的模數(shù)不完全一樣，轉(zhuǎn)速較高，傳遞轉(zhuǎn)距較小，模數(shù)也就較小。但是為了加工個(gè)測量方便，齒輪模數(shù)的種類應(yīng)越少越好，故此切管機(jī)的齒輪模數(shù)都取為m=3mm。3.4.3 蝸輪蝸桿模數(shù)的確定首先選擇材料：蝸桿選用號鋼，調(diào)質(zhì)處理；蝸輪采用青銅ZQA19-4。根據(jù)公式：（9）取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=4，q=11。3.4.4 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)可以計(jì)算出各齒數(shù)。（1）確定蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)。在選擇蝸桿頭數(shù)時(shí)，在考慮傳動(dòng)比的要求外還應(yīng)該考慮到效率、自鎖和制造等因素。而蝸輪齒數(shù)的選擇則主要是考慮是否會產(chǎn)生根切和蝸輪的直徑（也即體積問題

21、）。如從提高效率的觀點(diǎn)看，頭數(shù)越多，效率越高。從自鎖的觀點(diǎn)看，就只能選擇單頭的。從制造的觀點(diǎn)看，頭數(shù)越多，制造越困難。因此在選擇蝸桿頭數(shù)時(shí)，要全面分析上述因素。一般來說，在動(dòng)力傳動(dòng)中，當(dāng)主要問題是提高效率時(shí)，采用多頭；當(dāng)提高精度（分度蝸桿），自鎖性好或要求降速比較大是主要矛盾時(shí)，采用單頭。綜合上述原因，查閱冶金工業(yè)的機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊第二版上冊可知：蝸桿頭數(shù)z1=1，蝸輪齒數(shù)z2=50。（2）確定齒輪齒數(shù)：齒輪齒數(shù)的選擇，應(yīng)該綜合考慮傳動(dòng)比和最小齒數(shù)的要求，最小齒數(shù)的限制與齒輪的加工方法有關(guān)，如用齒輪滾刀或插齒刀加工直齒輪準(zhǔn)齒輪，為避免根切，齒數(shù)不得小于17，所以在本次設(shè)計(jì)中初步選取最小齒輪齒數(shù)

22、為z4=18。這個(gè)齒輪裝在切管機(jī)滾筒的軸上。由根據(jù)工作條件確定的傳動(dòng)比可知：，。將z4=18代入，則。并由此可以推。從而，可以得到切管機(jī)全部齒輪（蝸輪蝸桿）的齒數(shù)：z1=1，z2=50，z2=54，z3=81，圖3 切管機(jī)齒數(shù)Fig.3 Tube cutter teethz4=18。如圖33.5 結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮這臺機(jī)器從原動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置到工作機(jī)構(gòu)的總布局，操縱方式，機(jī)器的形式和大致的輪廓尺寸。如切管機(jī)設(shè)計(jì)了一柜式工作臺，臺面下柜吊裝電動(dòng)機(jī)和減速箱，臺面上安裝一對滾筒。當(dāng)按下開關(guān)，動(dòng)力經(jīng)減速箱傳給滾筒，使二滾筒同向旋轉(zhuǎn)。滾筒背后裝一單臂式支架，支架上裝著一組活動(dòng)螺桿套筒（即螺旋

23、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)），套筒下端裝一個(gè)圓盤刀片。當(dāng)旋動(dòng)手輪，螺母就把套筒和刀片壓下，直至切斷鋼管。4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 各軸的最小直徑初算和校核4.1.1 直徑初算由于軸上彎曲應(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：初步選取材料為45鋼5，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)公式計(jì)算。因?yàn)檩S為懸臂軸，查表可知：取A=14，P=1.44(Kw),n1=116.7r/min,則：（10）考慮到鍵槽的削弱等因素，取標(biāo)準(zhǔn)直徑20mm。軸：初步選取材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取A=12，已知P=1.03(Kw)，n2=23.3r/min。則： （11）取標(biāo)準(zhǔn)直徑為45mm。軸：此軸為傳

24、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)。軸：初步選取材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。則： （12）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3 各軸最小直徑Table3 the axis minimum diameter軸號最小直徑（mm）204550304.1.2 軸的校核蝸桿軸的校核。（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（2）軸的受力分析61)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Ft1Fr1Fa13)計(jì)算支反

25、力水平面反力 垂直面支反力 軸受轉(zhuǎn)矩 4)許用應(yīng)力許用應(yīng)力值 查表得當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量彎矩 蝸輪中間截面處 右軸頸中間截面處渦輪軸的校核與計(jì)算（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（2） 計(jì)算支反力水平面反力 垂直面支反力 (3) 畫軸的彎矩圖水平面彎矩圖 垂直面彎矩圖 合成彎矩圖 軸受轉(zhuǎn)矩 (4) 許用應(yīng)力許用應(yīng)力值 查表得(5) 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 滾輪軸的校核與計(jì)算（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

26、勞極限（2） 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3)計(jì)算支反力水平面反力 垂直面支反力 4) 彎矩 合成彎矩 軸受轉(zhuǎn)矩 5)許用應(yīng)力許用應(yīng)力值 查表 得6)當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量彎矩 綜上得軸的各段直徑和長度見表4。表4 軸的各段直徑和長度Table 4 Shaft diameter and length代代號名名稱推推薦尺寸說說明舉舉例：切管機(jī)蝸桿軸d1軸軸的最小直徑根據(jù)扭矩或彎矩強(qiáng)度條件初步計(jì)算若此段有鍵槽，應(yīng)將直徑增加5%dl1=13取為20mmd2安裝密封處的直徑dd2> 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(shí)按此式計(jì)算，

27、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dd3> d2dd3> 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(dòng)軸承之間齒輪（蝸輪）處的直徑dd4> d3+2rr倒圓角半徑，查閱手冊確定如如軸d5一般軸肩和軸環(huán)的直徑dd5d4+2a a軸肩或軸環(huán)的高度，a=(0.070.1) d4如如軸，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(dòng)軸承定位軸肩直徑查閱手冊軸承部分的D1

28、值L7安裝旋轉(zhuǎn)零件的軸頭長度LL7=（1.21.6）ddd-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=7mm4.2 主要傳動(dòng)件結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算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：h頂=3.5mm、=6mm，H=12mm、e=15+ -0.3mm、f=10mm、0=34o、b0=13.1mm。輪寬B=(z-1)e+2f=(2-1)15+210=35mm；外徑d頂小=d小+2 h頂=100 +23.5=107mm；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=22m

29、m。其結(jié)構(gòu)形式由表可知為實(shí)心輪。大三角帶輪計(jì)算直徑d大=125mm；h頂、H、e、f、B等尺寸和小三角帶輪一樣。0=38o,b0=13.4mm。外徑d頂大=d+2h頂=125+23.5=132mm；孔徑d等于與其配合的軸的軸徑，查表三可知軸的d軸=20mm；結(jié)構(gòu)形式由表7-11可知為輻板式：輪緣直徑d緣=d頂大-2（H+）=132-2（12+6）=96mm；輪轂直徑d轂=（1.82）d軸=3640mm，取d轂=40mm；輪轂寬度L=(1.51.8) d軸=3036mm，取L=35mm；輻板厚度由表7-11查得為S=10mm；輻板孔圓周定位尺寸： （13），因此，孔直徑為4.2.2 蝸輪、蝸桿已

30、知z1=1、z2=50，m=4，q=11，根據(jù)表10-2得到：蝸桿分度圓直徑d1=qm=114=44mm；蝸輪分度圓直徑d2=z2m=504=200mm；蝸桿齒頂圓直徑d頂1=m(q+2)=4(11+2)=52mm；蝸輪齒頂圓直徑d頂2=m(z2+2)=4(50+2)=208mm；蝸桿齒根圓直徑d根1=m(q-2.4)=4(11-2.4)=34.4mm；蝸輪齒根圓直徑d根2=m(z2-2.4)=4(50-2.4)=190.4mm；蝸桿分度圓圓柱上螺旋升角，當(dāng)z1=1、q=11時(shí)，查得；蝸桿切制螺紋部分的長度L（11+0.06z2）m=(11+0.0650)4=56mm；蝸輪外圓直徑d外=d頂2

31、+2m=208+24=216mm；蝸輪寬度B0.75 d頂1=0.7552=39mm；、軸中心距：可知：輪緣厚度f=1.7m=1.74=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d轂=（1.61.8）d=（1.61.8）55=8899mm取d轂=90mm輪轂寬度L=（1.21.8）d=（1.21.8）55=6699mm取L=70mm輻板厚度c1.5m=1.54=6，一般采用c=10mm蝸輪包角2=90o100o,一般采用2=90o4.2.3 齒輪（1）已知軸上齒輪z' 2=54，m=3，則：分度圓直徑d' 2=m z&#

32、39; 2=354=162mm齒頂圓直徑d' 頂2=m(z' 2+2)=3（54+2）=168mm齒根圓直徑d' 根2=m(z' 2-2.5)=3 (54-2.5)=154.5mm此次齒輪制造精度教低，且是懸臂布置，故齒寬系數(shù)宜選小值，現(xiàn)取m=10所以齒寬B=m·m=30mm.由于d' 頂2>160mm，可采用輻板式結(jié)構(gòu)的鍛造齒輪。輪緣徑d緣= d' 頂2-10m=168-30=138mm輪轂外徑d轂=1.6d軸2=1.645=72mm(d軸2齒輪的孔徑，由表三可知d軸2=45mm)輻板厚度c=0.3B=0.330=9mm輻板孔圓

33、周定位尺寸：d0=0.5(d緣+d轂) =0.5(138+72)=105mm （14）輻板孔直徑：d孔=0.25(d緣- d轂)=0.25(138-72)=16.5mm，取d孔=17mm。（2）已知軸上齒輪z3=81，m=3，則：分度圓直徑d3=mz3=381=243mm齒頂圓直徑d頂3=m(z3+2)=3(81+2)=249mm齒根圓直徑d根3=m(z3-2.5)=3(81-2.5)=235.5mm齒寬B=30mm。由于d根3>160mm，可采用輻板式結(jié)構(gòu)的鍛造齒輪。輪緣徑d緣= d頂3-10m=249-30=219mm輪轂外徑d轂=1.6d軸3=1.650=80mm(d軸3齒輪的孔徑

34、，由表三可知d軸3=50mm)輻板厚度c=0.3B=0.330=9mm輻板孔圓周定位尺寸：d0=0.5(d緣+d轂) =0.5(219+80)=149.5mm （15）輻板孔直徑：d孔=0.25(d緣- d轂)=0.25(219-80)=34.75mm，取d孔=35mm。、軸的中心距： （16）（3）已知軸上的齒輪z4=18,m=3則：分度圓直徑d4=mz4=318=54mm齒頂圓直徑d頂4=m(z4+2)=3(18+2)=60mm齒根圓直徑d根4=m(z4-2.5)=3(18-2.5)=46.5mm齒寬B=30mm。由于d根3<160mm，故必須采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)鍛造齒輪。、軸的中心距：

35、（17）4.3 裝配示意圖的繪制已知各主要傳動(dòng)件的基本參數(shù)和總體結(jié)構(gòu)圖如圖4，確定零件的位置和箱體的外廓。 4.3.1 減速箱根據(jù)表5中的數(shù)據(jù)和待定尺寸，并根據(jù)總體結(jié)構(gòu)圖。暫定箱殼外型尺寸為：長=d外+2+2=162+210+28=198mm，取為200mm寬度估計(jì)為165mm高=64+202.5+ d外/2=64+202.5+81+10+8=365.5mm，取為366mm。圖4 總體裝配圖Fig4 General Assembly圖5 減速箱輪廓圖Fig.5 Outline of the gear box表5 減速箱各零件間相互位置尺寸Table5 size positions relati

36、ve to the 4-3-1-1 gear box part代號名稱推薦尺寸說明切管機(jī)減速箱取值B1齒輪寬度由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定B1=30B帶輪寬度由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定B=35b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箱殼壁厚，a為蝸輪傳動(dòng)中心距取=8旋轉(zhuǎn)零件頂圓至箱殼壁的距離·=1.2取=101蝸輪齒頂圓至軸承座邊緣的徑向距離1=1012取1=10L1蝸桿中心至軸承中心的距離L1=0.8a,a為蝸桿傳動(dòng)中心距已知a=122故L1=97.6L2軸的支承間跨距由設(shè)計(jì)定L3箱外旋轉(zhuǎn)零件的中面至支承點(diǎn)的距離待定，暫取L4滾動(dòng)軸承端面至箱殼壁的距離當(dāng)用

37、箱殼的油潤滑軸承時(shí)，L45當(dāng)用脂潤滑軸承時(shí)，并有擋油環(huán)時(shí)，L4=1015取L4=5L5軸承端面至端蓋螺釘頭頂面的距離由端蓋結(jié)構(gòu)和固緊軸承的方法確定待定，暫選L5=20L6箱外旋轉(zhuǎn)零件端面至端蓋螺釘頭頂面的距離L6=1520取L6=204.3.2 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L1=0.8a，已知蝸桿傳動(dòng)中心距a=122mm,則L1=0.8122=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，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徑，再者

38、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）軸向零件的周向和軸向固定。軸端三角帶輪的周向固定是采用普通平鍵和過渡配合。根據(jù)軸的直徑d1(D)=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)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選用，其中軸端直徑d=20mm選用“檔圈28GB892-76”，“螺栓M514GB30-76”，“銷2n610GB

39、119-76”，“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。（3）強(qiáng)度校核與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸在載荷作用下，將產(chǎn)出彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過允許的限度，將會影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有的工作性能。例如，安裝齒輪的軸，若彎曲剛度（或扭轉(zhuǎn)剛度）不足而導(dǎo)致?lián)隙龋ɑ蚺まD(zhuǎn)角）過大時(shí)，將影響齒輪的正確嚙合，使齒輪沿齒寬和齒高方向接觸不良，造成載荷在齒面上嚴(yán)重分布不均。

40、又如采用滑動(dòng)軸承的軸，若撓度過大而導(dǎo)致軸頸偏斜過大時(shí)，將使軸頸和滑動(dòng)軸承產(chǎn)生邊緣接觸，造成不均勻磨損和過渡發(fā)熱。因此，在設(shè)計(jì)有剛度要求的軸時(shí)，必須進(jìn)行剛度的校核計(jì)算。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核：軸上裝有的主要零件為：軸承、鍵、軸環(huán)、帶輪等。由表三可知其最小直徑為45mm。已知：z' 2齒輪分度圓直徑d' 2162mm，z3齒輪分度圓直徑d3243mm，z4齒輪分度圓直徑d454mm，、軸中心距=202.5mm，、軸中心距=148.5mm，兩滾筒中心距108mm，軸轉(zhuǎn)矩420.2，軸轉(zhuǎn)矩122.3。驗(yàn)算過程：1）畫出受力分析圖31a，由于運(yùn)動(dòng)是從齒輪z' 2經(jīng)惰輪z3傳給兩個(gè)

41、z4齒輪，在惰輪z3的圓周上就同時(shí)作用著P1、P2、P3三個(gè)切向力；2）根據(jù)滾筒中心距108mm和=148.5mm，我們可以計(jì)算出角。因?yàn)樵谥苯侨切?、中，所以?）根據(jù)轉(zhuǎn)矩（18）（19）4）利用力的平移和四邊形法則，求作用在軸上的合力。如圖31b，用作圖法可量得P48360N，P=P1+P4=5185.43+8360=13545.43N5）軸的最大彎矩發(fā)生在B支座、即惰輪z3的中面至滾動(dòng)軸承中面的距離，現(xiàn)取為l3=70mm的位置，其最大彎矩為：（20）6）當(dāng)軸的材料為45號鋼時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)心軸的B0.26，則：（21）現(xiàn)在設(shè)計(jì)軸頸的直徑為55mm，所以合適。 7）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號齒輪潤滑脂（SY403684），所用密封方式有氈圈式密封，迷宮式密封槽密封。4.4 滾筒系統(tǒng)與進(jìn)給系統(tǒng)4.4.1 滾筒系統(tǒng)設(shè)計(jì)滾