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南昌航空大學(xué)科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
I、畢業(yè)設(shè)計(論文)題目： 切管機設(shè)計
II、畢 業(yè)設(shè)計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計技術(shù)要求：
設(shè)計一切管機，已知該切管機滾子的轉(zhuǎn)速為r/min，圓盤刀片的直徑
徑
，加工管件的直徑范圍為，電機的額定功率，滿載轉(zhuǎn)速
，每天工作10小時，載荷變動小。
III、畢 業(yè)設(shè)計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：
1. 收集資料、外文資料翻譯，開題報告 第1周—第2周
2. 傳動方案的確定 第3周—第4周
3. 參數(shù)確定及設(shè)計計算 第5周—第7周
4. 切管機裝配圖設(shè)計及零部件圖設(shè)計 第8周—第15周
5. 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文 第16周—第17周
Ⅳ 、主 要參考資料：
[1] 璞良貴，紀(jì)名剛主編.機械設(shè)計.第七版.北京：高等教育出版社，2001
[2] 孫桓，陳作模主編.機械原理.第六版.北京：高等教育出版社，2002
[3] 成大先主編.機械設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004
[4] 趙學(xué)田主編.機械設(shè)計自學(xué)入門.北京：冶金工業(yè)出版社，1982
[5] Ye Zhonghe, Lan Zhaohui. Mechanisms and Machine Theory. Higher Education Press, 2001.7
航空與機械工程 系 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)類 0781052 班
學(xué)生：
填寫日期： 2011 年 01 月 03 日
指導(dǎo)教師：
助理指導(dǎo)教師(并指出所負責(zé)的部分)：
機械設(shè)計制造及其自動化 系主任（簽名）：
附注:任務(wù)書應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計說明書首頁。
學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。
作者簽名： 日期：2011.5.24
學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書
本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)科技學(xué)院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。
作者簽名： 日期：2011.5.24
導(dǎo)師簽名： 日期：
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目 切管機設(shè)計
專 業(yè) 名 稱 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級 學(xué) 號 078105204
學(xué) 生 姓 名 陳陽
指 導(dǎo) 教 師 吳暉
填 表 日 期 2011 年 3 月 16 日
一、 選題的依據(jù)及意義：
中國是一個上下有五千年歷史的文明古國，從原始的石器時代到金屬時代，我們偉大的祖先就進行了簡單的機械加工，但是在當(dāng)時的生產(chǎn)條件下，其生產(chǎn)的效率和精度都是非常的低下。隨著時代的發(fā)展，人們在想方設(shè)法改善自己的生存條件和生活水平，正是由于這點，促進了機械制造生產(chǎn)的飛速發(fā)展，人們在超著一個精度更高、效率更高、成本更低、更加人性化的方向發(fā)展。中國雖然是一個文明古國，其擁有幾千年的歷史背景和文化積淀，但是其在工業(yè)制造方面和發(fā)達國家還是存在較大的差異，其機械制造技術(shù)卻遠遠比不上西方等發(fā)達國家，眾所周知，機械制造技術(shù)的先進與否直接與加工的精度，生產(chǎn)的效率，以及生產(chǎn)的成本產(chǎn)生直接關(guān)系。隨著機械化生產(chǎn)的速度發(fā)展，人們對機械產(chǎn)品的要求也越來越高，其主要表現(xiàn)在實用和經(jīng)濟等方面。本次設(shè)計的目的和要求就是設(shè)計一個簡單實有的切管機，其目的在于能夠高效而廉價的加工出生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品，并且要求其生產(chǎn)效率較高，適合大多數(shù)不是批量加工管件或者對管件加工要求不高的工廠使用。
在當(dāng)今這個各項技術(shù)飛速發(fā)展的時代，尤其的隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，機械制造行業(yè)也得到了飛速的發(fā)展，其主要表現(xiàn)在數(shù)控加工等方面，生產(chǎn)效率也隨著其得到了飛速的發(fā)展。數(shù)控技術(shù)加工的精度高，得到了無數(shù)人的喜愛，但是對于一些小型的工廠和對管件加工并不頻繁的企業(yè)來說，應(yīng)用數(shù)控等方法來加工這些管件就有點大材小用，而且嚴(yán)重浪費了資源。為此，在本次設(shè)計中，特根據(jù)工廠生產(chǎn)加工的實際情況，對現(xiàn)有的切管技術(shù)進行改進。使本次設(shè)計的切管機具備了操作簡單、生產(chǎn)成本低、維護簡單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。
此次的設(shè)計主要是針對車輛用金屬管材進行加工的切管機，完成的工作主要是切管機中滾子，機體和減速箱部分的設(shè)計。包括傳動裝置的設(shè)計和計算，其中有電動機的選擇，傳動方案的擬訂，各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩的計算?？傮w結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其中有各軸尺寸的設(shè)計，各主要傳動件的結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計。并且針對以上的設(shè)計計算進行了詳細的校核。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)濟效益，降低勞動強度。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：
大千世界，物態(tài)萬千，任何事物的存在都不是一成不變的，我國的切管機行業(yè)也無不例外，要么進步，要么落后，那么如何提高這個行業(yè)的發(fā)展呢？這成為切管機廠商們普遍關(guān)注的問題。
現(xiàn)如今，紙管機、卷筒紙分切機、切管機、紙管機設(shè)備的更新?lián)Q代遙遙領(lǐng)先的首推日本，在這個領(lǐng)域賺取了大量美元。東南亞四小龍也步日本后塵，在包裝機械裝備和生產(chǎn)線的制造方面有不小表現(xiàn)；在歐共體中，意大利的包裝機械裝備和生產(chǎn)線更新?lián)Q代的步伐遠遠比其它成員國來得快。
那么他們進步在哪里呢？更新是關(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)，從而達到更換一臺機組的目的，使原包裝機械裝備或生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力、性能、效率、機型和組裝方式等得到更新。這樣對大部分部件、機組零件獲得重復(fù)利用，既達到提高裝備價值，且又節(jié)省了原材料和大量勞動力，降低了成本。
這種發(fā)展趨勢表明，紙筒包裝設(shè)備、紙管機、卷筒紙分切機、切管機、紙管機設(shè)備、螺旋紙管機愈來愈向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、綜合化、組裝化、聯(lián)機化的模式發(fā)展。民用、軍用高技術(shù)也將愈來愈廣泛地進入整個包裝機械裝備領(lǐng)域。激烈的市場競爭，無疑將加速紙筒包裝設(shè)備在各行各業(yè)中的更新?lián)Q代和技術(shù)改造步伐。
三、研究內(nèi)容及實驗方案：
研究內(nèi)容：
切管機的工作原理及工藝流程
實驗方案：
1.確定傳動方案，具體實施
2.確實參數(shù)及設(shè)計計算
3.切管機裝配圖設(shè)計及零部件設(shè)計
四、目標(biāo)、主要特色及工作進度
目標(biāo)：
設(shè)計出的切管機額定功率1.5Kw滿載轉(zhuǎn)速1410r/min每天工作10小時能簡單操作
主要特色：
操作集中簡易，靈敏，維修簡便。自動送料，夾料、切料系統(tǒng)，送料精確，快速，每分鐘可切10-20次切料，不傷工件表面。計數(shù)器可設(shè)置切料的次數(shù)，切料完畢后自動停機。
工作進度：
1. 收集資料、外文資料翻譯，開題報告 第1周—第2周
2. 傳動方案的確定 第3周—第4周
3. 參數(shù)確定及設(shè)計計算 第5周—第7周
4. 切管機裝配圖設(shè)計及零部件圖設(shè)計 第8周—第15周
5. 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文 第16周—第17周
五、參考文獻
[1] 良貴，紀(jì)名剛主編.機械設(shè)計.第七版.北京：高等教育出版社，2001
[2] 孫桓，陳作模主編.機械原理.第六版.北京：高等教育出版社，2002
[3] 成大先主編.機械設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004
[4] 趙學(xué)田主編.機械設(shè)計自學(xué)入門.北京：冶金工業(yè)出版社，1982
[5] 紀(jì)名剛編.機械設(shè)計.高等教育出版社，2001
[6] 廖念釗等.互換性與技術(shù)測量.北京:中國計量出版社,2001
[7] 濮良貴等.機械設(shè)計.北京:高等教育出版社,2001
[8] 劉鴻文.材料力學(xué).北京:高等教育出版社,2004
[9] 吳宗澤.機械設(shè)計使用手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000
[10] 王昆等.機械設(shè)計、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計.北京:高等教育出版社,2005
[11] 陳宏鈞.實用金屬切削手冊.北京:機械工業(yè)出版社,2005
[12] 于惠力等.機械零部件設(shè)計禁忌.北京:機械工業(yè)出版社,2006
[13] 艾云龍等.工程材料及成型技術(shù).南昌:南昌航空工業(yè)學(xué)院出版社,2004
[14] 阮忠唐.聯(lián)軸器、離合器設(shè)計與選用指南.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005
[15] 周四新.Pro/ENGINEER Wildfire 綜合培訓(xùn)教程.北京:機械工業(yè)出版社,2004
[16] 劉慶國等.計算機繪圖.北京:高等教育出版社,2004
[17] 菜春源.新編機械設(shè)計手冊.沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1993
[18] Ye Zhonghe, Lan Zhaohui. Mechanisms and Machine Theory. Higher Education Press, 2001.7
南昌航空大學(xué)學(xué)士論文
切管機設(shè)計
學(xué)生姓名：陳陽 班級：078105204
指導(dǎo)老師：吳暉
摘要：切管機主要用于加工各種用途的管件，主要包括各種材料的金屬管件，本次設(shè)計的切管機所加工的管件主要是直徑在3/8″～4″之間。
本論文設(shè)計的切管機，完成的工作主要是切管機中減速箱、滾子、機體等的設(shè)計。其中包括確定工藝方案、傳動裝置的設(shè)計和計算（包括電動機的選擇、擬定傳動方案、各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩的計算、傳動機構(gòu)的設(shè)計與計算等）。在對上述各項進行了詳細的強度校核之后，根據(jù)已有的經(jīng)驗公式，確定了各個零件之間的相互尺寸。在最后繪制出了裝配圖、部件圖以及部分零件圖
本文設(shè)計所完成的切管機主要用于車間中對管件的切屑加工，對于提高生產(chǎn)效率，減輕工人的勞動強度有著積極的意義。
關(guān)鍵詞：切管機 傳動件 設(shè)計計算
指導(dǎo)老師簽名：
2
The design of tube cutting machine
Student's name: Chen Yang Class :078105204
Guide a teacher: Wu Hui
Abstraction: Tube cutting machine mainly being used in processing various functional tube parts ,primarily includes varieties material`s? metals tube parts . This time? the designed??Tube cutting machine essentially process the tube parts which diameter between 3/8"~4".
???
???? The task of this time designed Tube cutting machine is chiefly? comprises the design and of deceleration case , roller ,organism, and so on.? Besides, the task also includes? the others several steps,such as :settle the technology craft program;the design and calculation of transmission installation ; (includes the selection of electric motor ; formulate the transmission program; the rotational speed of each axle; power and the calculation of Torque ; the? design and calculaton of the transmission mechanism etc).? After? detailed intensity proofread? for all kinds the above--methioned , 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 Tube cutting machine? mainly used on cutting and processing for tube? part in the work shop? .? To some extent, the design has positive significance? in improving productivity and lightening the workers labor intensity.
????
Key words:?? tube cutting machine??? transmission parts??????? design???? calculation
?
Guide teacher's signature:
畢業(yè)設(shè)計（論文）
題目 切管機設(shè)計
專 業(yè) 名 稱 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級 學(xué) 號 078105204
學(xué) 生 姓 名 陳陽
指 導(dǎo) 教 師 吳暉
填 表 日 期 2011 年 5 月 10 日
目 錄
引 言 1
1. 確定工藝方案 2
2. 傳動裝置的設(shè)計與計算 4
2.1 電動機的選擇 4
2.1.1 類型的選擇 4
2.1.2 轉(zhuǎn)速的選擇 4
2.1.3 功率的選擇 4
2.2 擬訂傳動方案 5
2.3 計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 8
2.4 進行傳動機構(gòu)的設(shè)計與計算 10
2.4.1 帶傳動設(shè)計 10
2.4.2 齒輪模數(shù)的確定 11
2.4.3 蝸輪蝸桿模數(shù)的確定 12
2.4.4 齒數(shù)的確定 12
2.5 進行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，畫出總體方案圖 13
3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計 15
3.1 初算各軸的最小直徑 15
3.2 計算各主要傳動件的結(jié)構(gòu)尺寸 16
3.3 繪制部件的裝配草圖 20
3.4 繪制設(shè)計裝配圖 24
3.5 繪制零件工作圖 28
4. 結(jié)論 29
5. 致謝 30
6. 參考文獻 31
31
引 言
中國是一個上下有五千年歷史的文明古國，從原始的石器時代到金屬時代，我們偉大的祖先就進行了簡單的機械加工，但是在當(dāng)時的生產(chǎn)條件下，其生產(chǎn)的效率和精度都是非常的低下。隨著時代的發(fā)展，人們在想方設(shè)法改善自己的生存條件和生活水平，正是由于這點，促進了機械制造生產(chǎn)的飛速發(fā)展，人們在超著一個精度更高、效率更高、成本更低、更加人性化的方向發(fā)展。中國雖然是一個文明古國，其擁有幾千年的歷史背景和文化積淀，但是其在工業(yè)制造方面和發(fā)達國家還是存在較大的差異，其機械制造技術(shù)卻遠遠比不上西方等發(fā)達國家，眾所周知，機械制造技術(shù)的先進與否直接與加工的精度，生產(chǎn)的效率，以及生產(chǎn)的成本產(chǎn)生直接關(guān)系。隨著機械化生產(chǎn)的速度發(fā)展，人們對機械產(chǎn)品的要求也越來越高，其主要表現(xiàn)在實用和經(jīng)濟等方面。本次設(shè)計的目的和要求就是設(shè)計一個簡單實有的切管機，其目的在于能夠高效而廉價的加工出生產(chǎn)所需要的產(chǎn)品，并且要求其生產(chǎn)效率較高，適合大多數(shù)不是批量加工管件或者對管件加工要求不高的工廠使用。
在當(dāng)今這個各項技術(shù)飛速發(fā)展的時代，尤其的隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，機械制造行業(yè)也得到了飛速的發(fā)展，其主要表現(xiàn)在數(shù)控加工等方面，生產(chǎn)效率也隨著其得到了飛速的發(fā)展。數(shù)控技術(shù)加工的精度高，得到了無數(shù)人的喜愛，但是對于一些小型的工廠和對管件加工并不頻繁的企業(yè)來說，應(yīng)用數(shù)控等方法來加工這些管件就有點大材小用，而且嚴(yán)重浪費了資源。為此，在本次設(shè)計中，特根據(jù)工廠生產(chǎn)加工的實際情況，對現(xiàn)有的切管技術(shù)進行改進。使本次設(shè)計的切管機具備了操作簡單、生產(chǎn)成本低、維護簡單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。
本次設(shè)計的切管機主要是針對各種用途金屬管材進行加工。本次設(shè)計的任務(wù)主要是對切管機中減速箱及有關(guān)零件進行的設(shè)計。其中包括傳動裝置的設(shè)計和計算?？傮w結(jié)構(gòu)的設(shè)計以及對設(shè)計計算進行校核。并且通過得到的數(shù)據(jù)，繪制總體裝配圖，減速機裝配圖，減速箱焊接圖等。然后又針對各主要基本件，繪制了多張零件圖
本次設(shè)計的切管機為減輕工人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率有著積極的意義。
1. 確定工藝方案
此次的設(shè)計任務(wù)為設(shè)計一簡單高效的切管機，為此，對如下幾種設(shè)計方案進行比較：
方案一：
用鋸弓鋸斷金屬管：需要鋸弓往復(fù)的切削運動和滑枕擺動的進給與讓刀運動。機器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，鋸切運動也不是連續(xù)的。當(dāng)金屬直徑相差較大時，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床，不太經(jīng)濟?；蛘哂脤Ｓ玫那泄軝C，其工作原理是工件夾緊不動，裝在旋轉(zhuǎn)刀架上的兩把切斷刀，既有主切削的旋轉(zhuǎn)運動，又有進給運動，工作效率高，但是機床結(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)的切削運動和搖臂向下的進給運動。此機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)效率高，但是砂輪磨損較快費用很高。
方案四：
用碾壓的方法切斷金屬管：其需要金屬管旋轉(zhuǎn)的切削運動和圓盤向下的進給運動。這種方法是連續(xù)切削的，生產(chǎn)效率高，機器的結(jié)構(gòu)也不太復(fù)雜。但是會使管子的切口內(nèi)徑縮小，一般用于管子要求不高的場合。
本次設(shè)計的要求為滾子轉(zhuǎn)速n=70r/min,圓盤刀片直徑a=80mm,加工管件的直徑為3/8″～4″，電機額定功率i為P=1.5Kw滿載轉(zhuǎn)速為N=1410r/min,每天工作10小時，載荷變動小。根據(jù)畢設(shè)要求和結(jié)合生產(chǎn)實際。
在本次設(shè)計中選用方案四。
工藝方案確定后，并根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，
加上其它一些必要的尺寸，
得出工藝方案的原理圖如圖1-1
圖 圖1-1工藝方案原理圖
方案四管機的工作原理：動力由電動機→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)運動，從而帶動工件的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)切削時的主運動。與此同時，操作手輪，通過螺旋傳動，將圓盤刀片向下進給移動，并在不斷增加刀片對管子的壓力過程中，實現(xiàn)管子的切割工作。
2. 傳動裝置的設(shè)計與計算
2.1 電動機的選擇
要選擇電動機，必須了解電動機，出廠的每臺電動機都有銘牌，上面標(biāo)有電動機的主要技術(shù)參數(shù)。因此，要合理地選擇電動機，就要比較電動機的這些特性。在進行簡單機械設(shè)計時，應(yīng)選擇好電動機的類型，轉(zhuǎn)速和功率。
2.1.1 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機。三相交流異步電機具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格便宜，維護方便等優(yōu)點，所以應(yīng)用廣泛。在選擇電動機的類型時，主要考慮的是：靜載荷或慣性載荷的大小，工作機械長期連續(xù)工作還是重復(fù)短時工作，工作環(huán)境是否多灰塵或水土飛濺等方面。在本次設(shè)計中由于其載荷變動較小，有灰塵故選擇籠式三相交流異步電機。
2.1.2 轉(zhuǎn)速的選擇
異步電機的轉(zhuǎn)速主要有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min幾種。當(dāng)工作機械的轉(zhuǎn)速較高時，選用同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的電機比較合適。如果工作機械的轉(zhuǎn)速太低（即傳動裝置的總傳動比太大）將導(dǎo)致傳動裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高。在本次設(shè)計中可選的轉(zhuǎn)速有1500r/min和750r/min。在一般機械中這兩種轉(zhuǎn)速的電機適應(yīng)性大，應(yīng)用比較普遍。
2.1.3 功率的選擇
選擇電動機的容量就是合理確定電動機的額定功率，電動機功率的選擇與電動機本身發(fā)熱、載荷大小、工作時間長短有關(guān)，但一般情況下電動機容量主要由運行發(fā)熱條件決定。故根據(jù)電動機的額定功率大于所需功率10%來選擇電動機。
綜上所述，本次設(shè)計的切管機電機額定功率為P=1.5Kw滿載轉(zhuǎn)速為N=1410r/min,每天工作10小時，載荷變動小用于多塵場合。選用Y90L-4型電動機，其額定功率P電=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。
電動機確定后，計算出切管機的傳動比為：
i總===20 （2-1）
2.2 擬訂傳動方案
傳動方案的擬定，通常是指傳動機構(gòu)的選擇及其布置。這是彼此相聯(lián)系的兩個方面。其運動形式大致分為；
（1）傳遞回轉(zhuǎn)運動的有：帶傳動，鏈傳動，齒輪傳動，蝸輪傳動等；
（2）實現(xiàn)往復(fù)直線運動或擺動的有：螺旋傳動，齒輪齒條傳動，凸輪機構(gòu)，曲柄滑塊機構(gòu)等；
（3）實現(xiàn)間歇運動的有棘輪機構(gòu)和槽輪機構(gòu)等；
（4）實現(xiàn)特定運動規(guī)律的有凸輪機構(gòu)和平面連桿機構(gòu)等。
傳動機構(gòu)的選擇就是根據(jù)機器工作機構(gòu)所要求的運動規(guī)律，載荷的性質(zhì)以及機器的工作循環(huán)進行的。然后在全面分析和比較各種傳動機構(gòu)特性的基礎(chǔ)上確定一種較好的傳動方案。
機器通常由原動機、傳動裝置和工作機等三部分組成。傳動裝置位于原動機和工作機之間，用來傳遞運動和動力，并可以改變轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的大小或改變運動形式，以適應(yīng)工作機功能要求。傳動裝置的設(shè)計對整臺車的性能、尺寸、重量和成本都有很大影響，因此需要合理的擬定傳動方案。在本次畢業(yè)設(shè)計中，已知切管機的i總=20，若用蝸桿，一次降速原本可以達到， 其方案如圖2-1。但是由于切割的管子最大直徑為4″，如圖1-1故兩個滾筒的中心距不能小于108mm，因此帶動兩個滾筒的齒輪外徑不能大于滾筒的直徑（?100mm）。若取蝸桿z1=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，按圖2-2-1的布置，蝸輪將要和滾筒相撞，為此，應(yīng)該加大兩軸之間的中心距。這樣就要加上一個惰輪，才可以解決這個問題，如圖2-2-2。在本次設(shè)計中，取蝸輪齒數(shù)為z2=50,模數(shù)m=4。由于帶傳動具有緩沖和過載打滑的特性，故可將最為在電機之后的第一級傳動，此外開式齒輪傳動不宜放在高速級，因為在這種條件下工作容易產(chǎn)生沖擊和噪音，故應(yīng)將齒輪傳動放在底速級。一個好的傳動方案，除了首先應(yīng)滿足機器的功能要求外，還應(yīng)當(dāng)工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、成本低廉以及使用維護方便。經(jīng)比較各種傳動方案，在本次設(shè)計中確定采用帶傳動、蝸桿傳動、齒輪傳動等機構(gòu)組成的傳動方案。并初步畫出其傳動系統(tǒng)圖，如圖2-2-3。
圖2-2-1蝸輪蝸桿傳動方案圖
圖2-2-2蝸輪蝸桿加中間惰輪傳動方案圖
在傳動方案確定后,根據(jù)i總=i1·i2……的關(guān)系分配傳動比.下面對個機構(gòu)的主要特性進行比較,如表2-2-1:
圖2-2-3帶傳動、蝸輪蝸桿、中間惰輪、齒輪方案圖
表2-2-1幾種主要傳動機構(gòu)的特性比較
特 性
類 型
帶傳動
齒輪傳動
蝸桿傳動
主要優(yōu)點
中心距變化范圍較大,結(jié)構(gòu)簡單,傳動平穩(wěn),能緩沖,起過載安全保護作用
外廓尺寸小,傳動比準(zhǔn)確,效率高,壽命長,適用的功率和速度范圍大
外廓尺寸小,傳動比大而準(zhǔn)確,工作平穩(wěn),可制成自鎖的傳動
單級傳動比,i
開口平型帶:2～4,最大值≤6,三角帶型: 2～4, 最大值≤7有張緊輪平型帶:3～5最大值≤8
開式圓柱齒輪: 4～6,最大值≤15. 開式圓柱正齒輪: 3～4,最大值≤10. 閉式圓柱齒輪: 2～3,最大值≤6
閉式: 10～40,最大值≤100
開式: 15～60,最大值≤100
外廓尺寸
大
中,小
小
成本
低
中
高
效率
平型帶0.92～0.98
三角帶0.9～0.96
開式加工齒0.92～0.96
閉式0.95～0.99
開式0.5～0.7閉式0.7～0.94自鎖0.40～0.45
考慮到傳動裝置的結(jié)構(gòu),尺寸,重量,工作條件和制造安裝等因素,必須對傳動比進行合理的分配.根據(jù)公式T=9550(N·m)可知:當(dāng)傳動的功率P(Kw)一定時,轉(zhuǎn)速n(r/min)越高,轉(zhuǎn)矩T就越小.為此,在進行傳動比的分配時遵循”降速要先少后多”.V帶傳動的傳動比不能過大，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)，并給機座設(shè)計和安裝帶來困難，又因為齒輪在降速傳動中,如果降速比較大,就會使被動齒輪直徑過大,而增加徑向尺寸,或者因小齒輪的齒數(shù)太少而產(chǎn)生根切現(xiàn)象.而其在升速傳動中,如果升速比過大,則容易引起強烈的震動和噪音,造成傳動不平穩(wěn),影響機器的工作性能.為此,各機構(gòu)的傳動比分配情況如下:
i1=1.2;i2=50;i3=1.5;i4= （2-2）
i總= i1i2 i3i4=1.2501.5=20 （2-3）
注:傳動系統(tǒng)只大齒輪是個惰輪,它不改變傳動比只起加大中心距,改變滾筒旋轉(zhuǎn)方向的作用.
2.3 計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩
由表一我們可知，取帶=0.96，蝸=0.72，齒=0.94，滾=0.99（一對滾動軸承的效率），根據(jù)公式：
（2-5）
可知各軸的轉(zhuǎn)速為：
（2-6）
（2-7）
（2-8）
（2-9）
各軸的功率為：
（2-10）
（2-11）
（2-12）
（2-13）
各軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為：
（2-14）
（2-15）
（2-16）
第三軸，因為裝的是過渡齒輪（惰輪），所以此軸不承受轉(zhuǎn)矩，只受彎矩，它是一根心軸。
（2-17）
將以上各數(shù)據(jù)制成如表2-3-1所示的表格：
表2-3-1各軸計算結(jié)果
軸號
電機軸
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
傳動比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
1.44
1.03
0.96
0.89
轉(zhuǎn)矩T（N·m）
10.23
11.78
420.02
122.3
在計算傳動比的時候，當(dāng)帶輪直徑和齒輪模數(shù)確定后，實際傳動比就等于兩帶輪直徑之比，或者兩齒輪齒數(shù)之比，其結(jié)果可能出現(xiàn)與上表數(shù)據(jù)不一致。當(dāng)i<5時，容許誤差不大于+ -2.5%；當(dāng)i≥5時，則不容許大于+ -4%。
2.4 進行傳動機構(gòu)的設(shè)計與計算
2.4.1 帶傳動設(shè)計
帶傳動適用的場合：中心距變化范圍較大，結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，能緩沖，可起過載安全保險的作用。缺點是外廓尺寸大，軸上受力較大，傳動比不能嚴(yán)格保證，壽命低（約3000~5000小時）
在本次設(shè)計中，，取帶的工作情況系數(shù)KⅠ=1.1，則計算功率為：
P計= KⅠ·P電=1.11.5=1.65(Kw) （2-18）
由P計和n1=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=i1·d1=1.2100=120mm,取其標(biāo)準(zhǔn)直徑d2=125mm
驗算帶輪：
（2-19）
小于25m/s，適合。
初定中心距a0，按公式：0.7（d1+d2）
160mm，可采用輻板式結(jié)構(gòu)的鍛造齒輪。
輪緣內(nèi)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
輻板孔圓周定位尺寸：
d0=0.5(d緣+d轂) =0.5(138+72)=105mm （3-5）
輻板孔直徑：
d孔=0.25(d緣- d轂)=0.25(138-72)=16.5mm，取d孔=17mm。
齒輪示意圖如圖3-2-1
圖3-2-1Ⅱ軸齒輪示意圖
2）已知Ⅲ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。
輪緣內(nèi)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，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 （3-6）
輻板孔直徑：
d孔=0.25(d緣- d轂)=0.25(219-80)=34.75mm，取d孔=35mm。
Ⅱ、Ⅲ軸的中心距：
（3-7）
Ⅲ軸上齒輪如圖3-2-2
圖3-2-2Ⅲ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=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，故必須采用實心式結(jié)構(gòu)鍛造齒輪。
Ⅲ、Ⅳ軸的中心距：
（3-8）
Ⅳ軸上的齒輪如圖3-2-3所示
圖3-2-3Ⅳ軸齒輪示意圖
3.3 繪制部件的裝配草圖
已知各主要傳動件的基本參數(shù)和總體結(jié)構(gòu)圖如圖3-3-1，確定各零件的位置和箱體的外廓：
圖3-3-1總體裝配圖
圖3-3-2減速箱輪廓圖
1)根據(jù)表中的數(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△+2δ=162+210+28=198mm，取為200mm
寬度估計為165mm
高=64+202.5+△+δ+ d外/2=64+202.5+81+10+8=365.5mm，取為366mm。
表3-3-1減速箱各零件間相互位置尺寸
代號
名 稱
推薦尺寸
說 明
切管機減速箱取值
B1
齒輪寬度
由結(jié)構(gòu)設(shè)計定
B1=30
B
帶輪寬度
由結(jié)構(gòu)設(shè)計定
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
δ
箱殼壁厚
，a為蝸輪傳動中心距
取δ=8
△
旋轉(zhuǎn)零件頂圓至箱殼內(nèi)壁的距離
△=1.2δ
取△=10
△1
蝸輪齒頂圓至軸承座邊緣的徑向距離
△1=10～12
取△1=10
L1
蝸桿中心至軸承中心的距離
L1=0.8a,
a為蝸桿傳動中心距
已知a=122
故L1=97.6
L2
軸的支承間跨距
由設(shè)計定
L3
箱外旋轉(zhuǎn)零件的中面至支承點的距離
待定，暫取
L4
滾動軸承端面至箱殼內(nèi)壁的距離
當(dāng)用箱殼內(nèi)的油潤滑軸承時，L4≈5
當(dāng)用脂潤滑軸承時，并有擋油環(huán)時，L4=10～15
取L4=5
L5
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=20
L6
箱外旋轉(zhuǎn)零件端面至端蓋螺釘頭頂面的距離
L6=15～20
取L6=20
2)軸的裝配工藝設(shè)計
a）初定軸承跨距、設(shè)計軸承組合的結(jié)構(gòu)形式。有經(jīng)驗公式確定L1=0.8a，已知蝸桿傳動中心距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）。
由于蝸桿傳動同時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內(nèi)徑，再者考慮到負載荷能力和結(jié)構(gòu)上的特點，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。
b）軸向零件的周向和軸向固定。
如圖（軸裝配工藝的結(jié)構(gòu)設(shè)計d）所示，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)《機械設(shè)計手冊》選用，其中軸端直徑d=20mm選用“檔圈28GB892-76”，“螺栓M514GB30-76”，“銷2n610GB119-76”，“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)驗公式確定。由于蝸桿蝸輪使用的是機油潤滑，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)計時都比旋轉(zhuǎn)零件的輪轂寬度要短一些。
c ) 強度校核及結(jié)構(gòu)設(shè)計
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，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。又如采用滑動軸承的軸，若撓度過大而導(dǎo)致軸頸偏斜過大時，將使軸頸和滑動軸承產(chǎn)生邊緣接觸，造成不均勻磨損和過渡發(fā)熱。因此，在設(shè)計有剛度要求的軸時，必須進行剛度的校核計算。
1）.軸Ⅲ的結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度校核：
軸Ⅲ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' 2＝162mm，z3齒輪分度圓直徑d3＝243mm，z4齒輪分度圓直徑d4＝54mm，Ⅱ、Ⅲ軸中心距αⅡⅢ=202.5mm，Ⅲ、Ⅳ軸中心距αⅢⅣ=148.5mm，兩滾筒中心距108mm，Ⅱ軸轉(zhuǎn)矩＝420.2，Ⅳ軸轉(zhuǎn)矩＝122.3。
驗算過程：
① 畫出受力分析圖3－1a，由于運動是從齒輪z' 2經(jīng)惰輪z3傳給兩個z4齒輪，在惰輪z3的圓周上就同時作用著P1、P2、P3三個切向力；
② 根據(jù)滾筒中心距108mm和αⅢⅣ=148.5mm，我們可以計算出α角。因為在直角三角形Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 中，所以；
③ 根據(jù)轉(zhuǎn)矩
（3-9）
（3-10）
④ 利用力的平移和四邊形法則，求作用在Ⅲ軸上的合力。如圖3－1b，用作圖法可量得P4≈8360N，P=P1+P4=5185.43+8360=13545.43N
⑤ Ⅲ軸的最大彎矩發(fā)生在B支座、即惰輪z3的中面至滾動軸承中面的距離，現(xiàn)取為l3=70mm的位置，其最大彎矩為：
（3-11）
⑥ 當(dāng)軸的材料為45號鋼時，轉(zhuǎn)動心軸的B＝0.26，則：
（3-12）
現(xiàn)在設(shè)計軸頸的直徑為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（SY4036—84）
所用密封方式有氈圈式密封，迷宮式密封槽密封
⑧軸Ⅲ的受力分析如圖3-3-3
圖3-3-3軸Ⅲ的受力分析
3.4 繪制設(shè)計裝配圖
繪制設(shè)計裝配圖是在已畫草圖的基礎(chǔ)上，按照設(shè)計尺寸，比例，
精確地繪制。除了具有一般裝配圖的內(nèi)容以外，還要求對裝配體中主要零件的結(jié)構(gòu)形狀表達清楚。此例附有部件裝配圖和總裝配圖。
①繪制滾筒裝配圖，如圖3-4-1所示
圖3-4-1滾筒裝配圖
②軸的各段直徑和長度的計算方法列于表3-4-1·
③繪制減速箱裝配圖，如圖3-4-2
圖3-4-2減速箱裝配圖
表3-4-1軸的各段直徑和長度
代代號
名 名 稱
推推薦 薦 尺 寸
說說 明
舉舉例：切管機蝸桿軸
d1
軸軸的最小直徑
根據(jù)扭矩或彎矩強度條件初步計算
若此段有鍵槽，應(yīng)將直徑增加5%
dl1=13取為20mm
d2
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
用凸肩定位時按此式計算，
用套筒定位時另取
帶輪的定位靠套筒，此處的d2是指套筒外徑
d3
安裝滾動軸承處的直徑
dd3> d2
dd3> 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=25mm
d4
裝在兩滾動軸承之間齒輪（蝸輪）處的直徑
dd4> d3+2r
r—倒圓角半徑，查閱手冊確定
如如Ⅱ軸
d5
一般軸肩和軸環(huán)的直徑
dd5≈d4+2a a—軸肩或軸環(huán)的高度，a=(0.07~0.1) d4
如如Ⅱ軸，d4=55mm，a=3.85~5.5mm,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=30mm
d6
滾動軸承定位軸肩直徑
查閱手冊軸承部分的D1值
L7
安裝旋轉(zhuǎn)零件的軸頭長度
LL7=（1.2~1.6）d
dd---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
L8≈1.4a或L8≈（0.1~0.15）d
如Ⅱ軸L8≈1.4*5=7mm
④減速箱焊接圖如圖3-4-3
圖3-4-3減速箱焊接圖
3.5 繪制零件工作圖
機械零件有兩種：一類需要自行設(shè)計制作的，叫基本件；基本件必須根據(jù)設(shè)計裝配圖，全部拆畫，并對細部結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。在本次設(shè)計中選取其中我滾筒工作圖和蝸桿工作圖作為零件圖拆畫：
① 滾筒零件圖如圖3-5-1
圖3-5-1滾筒零件圖
② 蝸桿零件圖如圖3-5-2
圖3-5-2蝸桿零件圖
4. 結(jié)論
通過對相關(guān)資料的查閱和對切管機的設(shè)計計算，并且對切管機進行了初步的設(shè)計。在設(shè)計過程中，主要的工作有如下幾點：
①．對傳動方案的選擇和對機構(gòu)的設(shè)計計算,其中包括選擇合適的傳動方案和對減速箱部分各個零件的設(shè)計計算以及校核。
②．設(shè)計計算結(jié)束后，在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，畫出了總體裝配圖的輪廓，通過對各個參數(shù)的進一步確定，最后終于得到了總體裝配圖。
③．對幾個主要的零部件進行了繪制,其中包括滾子零件的工作圖，蝸桿的零件圖等。
從這一設(shè)計題目的綜合運用中，更是把所學(xué)的這些知識有了一個大的融會與應(yīng)用，從而所學(xué)的知識也不再是死的，有了一個比較全面的復(fù)習(xí)。在設(shè)計與計算的過程中，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立的解決問題和思考的方法，是在這次設(shè)計中我得到的一個最大的收獲。當(dāng)然，從中也大致了解了一些產(chǎn)品設(shè)計的基本方法，這也將是一次寶貴的實踐經(jīng)驗。相信在以后的工作中，將會有很大幫助。
5. 致謝
在此，最要感謝的是指導(dǎo)我這次畢業(yè)設(shè)計的老師。他不厭其煩的指導(dǎo)和幫助，以及其本人嚴(yán)謹而認真的工作研究態(tài)度，也給我留下了深刻的印象。最后，再次向在我的這次畢業(yè)設(shè)計中幫助、指導(dǎo)我的各位老師與同學(xué)，表達最真誠的謝意。
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