毕业设计（论文）-QGJ-I型无缝钢管定长切割机的设计（全套图纸）(24页).doc

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1、-毕业设计（论文）-QGJ-I型无缝钢管定长切割机的设计（全套图纸）-第 15 页中国地质大学长城学院本 科 毕 业 设 计题目 无缝钢管切割机设计 系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 指导教师 职 称 教授 2015 年 04 月 18 日 摘 要 钢管切割机机在生产生活中起到的影响非常大，钢管切割机种类多种型号各异。目前我国的切割市场的发展趋势逐渐加快，对于新型切割机的要求更加严格，跟家趋向于钢管切割机的适用范围成本以及工作效率等多方面要求。为促进了发展方式的转变，实现了又好又快发展。使产业的产能、销售收入、利润成倍增长，达到更快更好地技术水准。提高生产加

2、工、出口，应该努力改进机械工艺。机械工业对于我国的发展建设起到很重要的地位。我国的机械工业虽然取得了很大的成绩，但同工业发达国家相比，在生产能力、技术水平、经济效益和管理水平等方面，仍然存在一定的差距，还不能完全事业国民经济发展的需要。所以，我国的机械工业应该更加快速的建设发展，通过对技术改造，提高产品的设计水平，制造工艺水平和管理水平，使机电产品的质量和品种逐步达到和赶上工业发达国家的水平。关键词：切割机原理、CAD实体设计、平面草图、切割、钢管、传动、机构、装配。全套图纸，加153893706目 录引 言11、确定工艺方案12、传动装置的设计与计算12.1、电动机的选择12.1.1、类型的

3、选择12.1.2、转速的选择12.1.3、功率的选择12.2、拟订传动方案12.3、计算各轴的转速、功率和转矩42.4、进行传动机构的设计与计算62.4.1、带传动设计62.4.2、齿轮模数的确定72.4.3、蜗轮蜗杆模数的确定82.4.4、齿数的确定82.5、进行总体结构设计，画出总体方案图93、结构设计153.1、初算各轴的最小直径153.2、计算各主要传动件的结构尺寸153.3、绘制部件的装配草图193.4、绘制设计装配图223.5、绘制零件工作图25结论15参考文献15致 谢15引 言众所周知，机械对于人类的作用，他大大的提高了人类产业能量，从原始的石器时代到金属时代，我们伟大的先祖就

4、进行了简单的机械加工，对于当时环境下，其生产的效率和精度都是非常的低下。随着时代的发展机械化逐渐成为代替手工的重要地位，机械制造生产的飞速发展，人们通过对精度效率成本更低选择、更加入人性化的设计理念。中国虽然是一个文明古国，但是其在工业制造方面和与欧美等发达国家起步比较晚，机械化进程有着一定的差距。其机械制造技术却远远比不上西方等发达国家，现在我们更加注重机械制造技术的先进与加工的精度，生产的效率，以及生产的成本产生等。随着对机械化生产的巨大需求，机械类行业得到飞速发展。通过本次设计的目的和要求就是设计一个简单易于操作的钢管切割机机，其目的是为了更加高效廉价的做出大量需求产品，并且改变手工切割

5、慢的问题，适合大多数不是批量加工钢管或者对钢管的加工加工精度不高工厂使用。 随着世界各地各项技术飞速发展的时代，尤其的随着计算机技术的高速发展，机械制造行业也得到了飞速的发展，其主要表现在数控加工等方面，数控方面有着一定成熟的技术。数控技术加工的精度高，对于精密仪器批量生产是一个很大的福音，但是因为造价原因小型工厂，还是比较适用于这类机械。圆满的的解决小厂所需求的问题，有没有出翔精密加工不堪重负的经济因素和资源的浪费。对此，在本次设计中，根据工厂生产加工的一些实际情况，对现有的钢管切割机改进。使本次设计的钢管切割机的操作简单、生产成本低、维护简单、生产效率高等优点。此设计的切管机主要是针对各种

6、用途金属管材进行加工。本次设计的任务主要是钢管切割机中减速箱及有关零件进行的设计。对于传动装置的设计和计算，机器轮廓的设计。并且计算的数据，绘制总体装配图，减速机装配图，减速箱焊接图等。对各个零部件图，进行绘制。本次设计的钢管切割机为适应小工厂，高效简洁的生产效率提高有着积极的作用。1、确定工艺方案本次的设计任务为设计一高效简单的钢管切割机，因此设想，有几种设计方案进行对比：方案一：锯弓来锯断金属管：需要锯弓往复的做重复切削以及让刀运动和滑枕摆动的进给。机器的类型属于复杂，锯切也不是连续运动的。当金属直径相差较大时，锯片还要调换，生产效率低。方案二：首先切断刀对金属管进行切割：如过在车床上进行

7、切断，因为一般车床的主轴也只有几十毫米，对于金属管可能无法通过，使用一台普通机床，不那么实惠。或者用专门的切管机，它的工作原理是工件要夹紧不动，装在刀架上的两把切断刀，既有主切削的旋转运动，又有其进给运动，工作效率高，但是机床结构属于比较复杂。方案三：用砂轮切断金属管：通过砂轮旋转的切削运动以及摇臂向下的进给运动。此机构的结构属于简单，生产效率也高，但是砂轮磨损较快成本很高。方案四：用碾压的方法使金属管断裂：是需要圆盘向下的进给运动以及金属管旋转的切削运动。使用方法是做连续切削的，使生产效率提高高，机器的结构类型属于不太复杂。但是会使管子的切口内径缩小，随意对于高精度场合不适用。本次设计的要求

8、为滚子转速n=70r/min,圆盘刀片直径a=80mm,需要 管件的直径为3/84，电机额定功率i为P=1.5Kw载荷变动小，满载转速是N=1410r/min,每天工作10小时。根据毕设要求和结合生产实际。在本次设计中选用方案四。工艺方案确定后，并根据有关数据，加上其它一些必要的尺寸，得出工艺方案的原理图如图1-1图1-1工艺方案原理图方案四管机的工作原理：动力由电动带轮蜗杆蜗轮直齿轮中间滚轮滚子轴上小齿轮。由于滚子的旋转运动，从而带动工件的整体运动，实现切削时的主要切割。同时，搬动手轮，通过调节方向，使圆盘刀片向下做进给移动，并在不断的增加刀片对钢管的压力中，实现钢管切割。2、传动装置的设计

9、与计算2.1、电动机的选择对于电动机每个都有出厂铭牌，标识着主要技术参数。所以，要对电动机的特性进行了解以及对比。进行机械设计前，对选择好电动机的型号，转速和功率。2.1.1、类型的选择工业上一般用选用三相交流异步电动机。三相交流异步电机指其结构简单，工作稳定，造价低，维护方便等优点，使用广泛。对于电动机类型的选择，主要考虑：工作机械长期连续工作以及重复短时工作静载荷或惯性载荷的大小，工作环境是否有灰尘飞溅。在此次设计中其载荷变动较小，有灰尘所以选择笼式三相交流异步电机。2.1.2、转速的选择 异步电机的转速主要有750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min几种

10、。当工作机械的转速较高时，选用同步转速为3000r/min的电机比较合适。如果工作机械的转速太低（即传动装置的总传动比太大）将导致传动装置的结构复杂，价格较高。在本次设计中可选的转速有1500r/min和750r/min。在一般机械中这两种转速的电机适应性大，应用比较普遍。2.1.3、功率的选择选择电动机的合理额定功率，电动机功率的选择以及电动机本身是否发热、载荷的大小、工作时间长短有关，但一般情况下电动机容量主要电动机是否发热决定。所以电动机的额定功率大于所需功率10%来选择电动机。综上所述，本次设计的切管机电机额定功率为P=1.5Kw满载转速为N=1410r/min,每天工作10小时，载荷

11、变动小用于多尘场合。选用Y90L-4型电动机，其额定功率P电=1.5Kw，满载转速n电=1400r/min，同步转速1500r/min(4极)，最大转矩为2.3Nm。电动机确定后，计算出切管机的传动比为：i总=20 （2-1）2.2、拟订传动方案传动方案的选择，是指传动机构的选择布置。这是彼此相关联的。运动形式大致分为；（1）传递的回转运动有：齿轮传动，带传动，链传动，蜗轮传动等；（2）做往复直线摆动或运动的有：齿轮齿条传动，螺旋传动，凸轮机构以及曲柄滑块机构等；（3）做间歇运动的有棘轮机构以及槽轮机构等；（4）实现特定运动规律的有凸轮机构和平面连杆机构等。传动机构的选择就是根据机器工作机构的

12、不同运动规律，载荷的性质和机器的循环工作的进行。最后在全方面比较和分析各种传动机构原理的基础上确定一种适合的工作方案。机器一般由原动机、传动装置以及工作机等三部分组成。传动装置是再原动机与工作机之间，用来传递动力，改变转速、转矩的大小或运动方式的改变，来符合工作机功能要求。传动装置对整台车的性能、大小、重量和造价都有很大影响，因此需要符合要求的拟定传动方案。在这次设计课题中，已知切管机的i总=20，若用蜗杆，一次降速原本可以达到，其方案如图2-1。但是由于钢管的切割最大直径为4，如图中1-1所以两个滚筒的之间中心间距不能小于108mm，齿轮外径不能大于滚筒的直径（100mm）。若取蜗杆z1=2

13、，蜗轮z2=40，m=4，d2=160mm,比同一轴上的齿轮大，按图2-2-1的布置，为避免蜗轮和滚筒相撞，需要加大两轴之间的中心距离。这样就要加上一个惰轮，就解决这个问题，如图2-2-2。在本次设计中，取蜗轮齿数为z2=50,模数m=4。对于带传动缓冲和打滑的特性，所以将选取电动机一级传动，为避免电动机电动机产生的噪音开式齿轮传动不宜放在高速级，所以将齿轮传动放在低速级。选取适合方案，首先应满足机器的要求功能，还应当工作稳定、结构简单、易于操作、成本低廉以及使用便于维修。对比各种传动方案，在此次设计中确定选取带传动、蜗杆传动、齿轮传动等机构组成的传动方案。并画出其传动系统图结构图，如图2-2

14、-3。图2-2-1蜗轮蜗杆传动方案图图2-2-2蜗轮蜗杆加中间惰轮传动方案图在选取完成传动方案后,根据i总=i1i2的关系分配传动比.并对个机构的关系特性进行 对比,如表2-2-1:图2-2-3 带传动、蜗轮蜗杆、中间惰轮、齿轮方案图表2-2-1 几种主要传动机构的特性比较特 性类 型带传动齿轮传动蜗杆传动主要优点中心距变化范围较大,结构简单,传动平稳,能缓冲,起过载安全保护作用外廓尺寸小,传动比准确,效率高,寿命长,适用的功率和速度范围大外廓尺寸小,传动比大而准确,工作平稳,可制成自锁的传动单级传动比,i开口平型带:24,最大值6,三角带型: 24, 最大值7有张紧轮平型带:35最大值8开式

15、圆柱齿轮: 46,最大值15. 开式圆柱正齿轮: 34,最大值10. 闭式圆柱齿轮: 23,最大值6闭式: 1040,最大值100开式: 1560,最大值100外廓尺寸大中,小小成本低中高效率平型带0.920.98三角带0.90.96开式加工齿0.920.96闭式0.950.99开式0.50.7闭式0.70.94自锁0.400.45考虑到传动装置的结构,尺寸,重量,工作条件和制造安装等因素,必须对传动比进行合理的分配.根据公式T=9550(Nm)可知:当传动的功率P(Kw)一定时,转速n(r/min)越高,转矩T就越小.为此,在进行传动比的分配时遵循”降速要先少后多”.V带传动的传动比不能过大

16、，否则会使大带轮半径超过减速器中心点高，使尺寸不适合，并给安装和机座设计带来不便，由于齿轮在降速的传动机构中,如果比较大降速,就会使被动齿轮直径过大,造成增加了径向尺寸,如果齿数太少就会造成根切现象.而其在升速传动中,如果升速比过大,就会有强烈的震动和噪音的产生,不能平稳传动 ,对机器的工作性能有影响.为此,对各传动机构比分配情况如下:i1=1.2;i2=50;i3=1.5;i4= （2-2）i总= i1i2 i3i4=1.2501.5=20 （2-3）注:传动系统惰轮是个大齿轮,它不能改变传动比只能增加中心距,对滚筒旋转方向的改变作用.2.3、计算各轴的转速、功率和转矩由表一我们可知，取带=

17、0.96，蜗=0.72，齿=0.94，滚=0.99（一对滚动轴承的效率），根据公式： （2-4）可知各轴的转速为： （2-5） （2-6） （2-7） （2-8） 各轴的功率为： （2-9） （2-10） （2-11） （2-12）各轴传递的转矩为： （2-13） （2-14） （2-15）第三轴，由于过渡齿轮（惰轮）的安装，故此轴不承受转矩，只是受弯矩，它是一根心轴。 （2-16）将以上各数据制成如表2-3-1所示的表格：表2-3-1各轴计算结果轴号电机轴传动比i1.2501.51/4.5转速n(r/min)1410116.723.315.570功率P(Kw)1.51.441.030.960

18、.89转矩T（Nm）10.2311.78420.02122.3在传动比的计算时，首先确定齿轮模数和带轮直径，实际传动比等于两带轮直径之比，或者两齿轮齿数之比，结果与表中数据可能不一致。当i5时，容许误差不大于+ -2.5%；当i5时，则不容许大于+ -4%。2.4、进行传动机构的设计与计算2.4.1、带传动设计带传动适用的场地：对于中心距变化情况很大，结构很简单，能平稳传动，能缓冲，对安全保险起过载的作用。缺点是轴上受力较大，外廓尺寸大，传动比不能做到精确，使用寿命低（约30005000小时）在本次设计中，选取带的传动系数K=1.1，所以计算功率为：P计= KP电=1.11.5=1.65(Kw

19、) （2-17）由P计和n1=1400r/min，可查知，选用A型三角带。初步选定小带轮直径d1=100mm,大带轮直径d2=i1d1=1.2100=120mm,取其标准直径d2=125mm验算带轮： （2-18）小于25m/s，适合。初定中心距a0，按公式：0.7（d1+d2）a0160mm，可采用辐板式结构的锻造齿轮。轮缘内径d缘= d 顶2-10m=168-30=138mm轮毂外径d毂=1.6d轴2=1.645=72mm(d轴2齿轮的孔径，由表三可知d轴2=45mm)辐板厚度c=0.3B=0.330=9mm辐板孔圆周定位尺寸：d0=0.5(d缘+d毂) =0.5(138+72)=105m

20、m （3-5）辐板孔直径：d孔=0.25(d缘- d毂)=0.25(138-72)=16.5mm，取d孔=17mm。齿轮示意图如图3-2-1图3-2-1轴齿轮示意图2）已知轴上齿轮z3=81，m=3，则：分度圆直径d3=mz3=381=243mm齿顶圆直径d顶3=m(z3+2)=3(81+2)=249mm齿根圆直径d根3=m(z3-2.5)=3(81-2.5)=235.5mm齿宽B=30mm。由于d根3160mm，可采用辐板式结构的锻造齿轮。轮缘内径d缘= d顶3-10m=249-30=219mm轮毂外径d毂=1.6d轴3=1.650=80mm(d轴3齿轮的孔径，由表三可知d轴3=50mm)辐

21、板厚度c=0.3B=0.330=9mm辐板孔圆周定位尺寸：d0=0.5(d缘+d毂) =0.5(219+80)=149.5mm （3-6）辐板孔直径：d孔=0.25(d缘- d毂)=0.25(219-80)=34.75mm，取d孔=35mm。、轴的中心距： （3-7）轴上齿轮如图3-2-2图3-2-2轴齿轮示意图3）已知轴上的齿轮z4=18,m=3则：分度圆直径d4=mz4=318=54mm齿顶圆直径d顶4=m(z4+2)=3(18+2)=60mm齿根圆直径d根4=m(z4-2.5)=3(18-2.5)=46.5mm齿宽B=30mm。由于d根3 d1+2r r倒圆直径，查阅手册中非配合处的过度

22、圆角半径用凸肩定位时按此式计算，用套筒定位时另取带轮的定位靠套筒，此处的d2是指套筒外径d3安装滚动轴承处的直径dd3 d2dd3 d1无套筒的；套筒的d3必须符合轴承的标准由于采用205型轴承，d3=25mmd4装在两滚动轴承之间齿轮（蜗轮）处的直径dd4 d3+2rr倒圆角半径，查阅手册确定如如轴d5一般轴肩和轴环的直径dd5d4+2a a轴肩或轴环的高度，a=(0.070.1) d4如如轴，d4=55mm，a=3.855.5mm,取a=5mm,则d5=55+2*5=65mm因此处d4相当于d3=25，a=0.1 d4则d5=25+2*2.5=30mmd6滚动轴承定位轴肩直径查阅手册轴承部

23、分的D1值L7安装旋转零件的轴头长度LL7=（1.21.6）ddd-轴头直径一般要求L7要比旋转零件的轮毂宽度要短一些L8轴环长度L81.4a或L8（0.10.15）d如轴L81.4*5=7mm减速箱焊接图如图3-4-3图3-4-3减速箱焊接图3.5、绘制零件工作图机械零件种类有两种：一类需要自行设计制作的，叫基本件；基本件必须根据设计装配图，全部拆画，并详细对部结构进行设计。所以此次设计中选取需要的滚筒工作图和蜗杆工作图单独拆画零件图：滚筒零件图如图3-5-1图3-5-1滚筒零件图蜗杆零件图如图3-5-2图3-5-2蜗杆零件图结论通过对学习知识的运用和对切管机的设计计算，并且查阅资料，对切管

24、机进行了初步的设计。在设计的过程中，主要的需要做的：传动方案的选择上和对机构的设计计算中,应该选取合适的传动方案以及对减速箱各个部分零件的计算以及核准。设计思路完成后，对已有数据的基础之上装配图的轮廓，需要通过对各个参数的对照进一步确定，最后形成总体装配图。对滚子零件的工作图，蜗杆的零件图等零件图绘制。通过本次课题的设计，对大学中所学知识的运用理解，有了一个比较全面的复习。在设计与计算的过程中，也出现了一些问题。通过查阅资料，对问题解决的上有了信心，也对所学知识哪里薄弱有所认识，并且针对解决。形成独立的思考解决能力，是在这次设计中我所学到的。当然，从中也大致了解了同类产品的设计理念方法，这也将

25、是非常珍贵的实践经验。相信对以后的的工作中学习生活，都会有巨大的影响。参考文献1 璞良贵，纪名刚主编.机械设计.第七版.北京：高等教育出版社，20012 孙桓，陈作模主编.机械原理.第六版.北京：高等教育出版社，20023 成大先主编.机械设计手册.北京：化学工业出版社，20044 赵学田主编.机械设计自学入门.北京：冶金工业出版社，19825 纪名刚编.机械设计.高等教育出版社，20016 廖念钊等.互换性与技术测量.北京:中国计量出版社,20017 濮良贵等.机械设计.北京:高等教育出版社,20018 刘鸿文.材料力学.北京:高等教育出版社,20049 吴宗泽.机械设计使用手册.北京:化学工业出版社,200010 王昆等.机械设计、机械设计基础课程设计.北京:高等教育出版社,200511 陈宏钧.实用金属切削手册.北京:机械工业出版社,200512 于惠力等.机械零部件设计禁忌.北京:机械工业出版社,200613 艾云龙等.工程材料及成型技术.南昌:南昌航空工业学院出版社,200414 阮忠唐.联轴器、离合器设计与选用指南.北京:化学工业出版社,2005