旋管式切管机毕业设计.doc
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江苏大学京江学院本科毕业设计
京江学院
JINGJIANGCOLLEGEOFJIANGSUUNIVERSITY
本科毕业设计
旋管式切管机
MENTALPIPECUTTINGMACHINE
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 2
1.1传动方案 2
1.2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 2
2.1传动装置的总体设计与计算 2
2.1.1电动机的选择 2
2.1.2电动机功率的选择 2
2.1.3电动机转速的选择 2
2.1.4电动机型号确定 2
2.1.5传动方案的拟定 2
2.1.6各轴的转速、功率和转矩 2
2.2进行传动机构设计与计算 2
2.2.1带轮的设计与计算 2
2.2.2涡轮蜗杆的传动与计算 2
2.2.3齿轮的设计与计算 2
2.3各传动轴尺寸的计算与校核 2
2.3.1蜗杆轴的计算与校核 2
2.3.2涡轮轴的校核与计算 2
2.3.3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 2
3．1滚筒系统的设计 2
3.2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
Abstract
Mentalpipecuttingmachineistheonemainlybeusedintheproductionofcars,industryandsomeworkofputtingmaterials.Theworkneedtobefinishedisthedesignofbodyofthemachineandtherollofit.Itincludesthedesignandcalculateoftheslowingspeedbox,.Thechooseoftheelectromotor,thedesignofthegearing,therev,themeasuredesignofthemaindeliverparts.Thandotheemandationwork.Afterall,getthedataanddrawingtheengineeringpicture.Itincludesonefinalassemblingpicture,twoassemblingpicturesofeachparts,somesmallpicturesoftheimportantaccessary.
Thedesignworkwedothistimeistothepurposeofbeusedattheplaceoffanningpipeanddrainingpipe.Thisproductalsocanbeusedatthesituationofenhancingtheefficiencyofproduction.Maketheworkingeffectionuponandlowdownthelaborforce.
Keywords:
pipecuttingmachine,designofstructure,plan,designandcalculation
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、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
2-4
2-4小于等于5-8
10-40
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，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Pm＞Pr10%
此处：
Pm已经给出
所以：
Pm＝1.5kw
2.1.3电动机转速的选择
此处电动机的转速已经给出n＝1410r/min
2.1.4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-22840r/min
Y90L-41400r/min
Y100L-6940r/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[2][15]
2.1.5传动方案的拟定
总的传动比ｉ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
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
传动比
2
50
1.5
1/7.5
效率
0.96
0.72
0.92
0.99
转速r/min
1400
700
14
9.3
70
功率kw
1.5
1.44
1.03
0.94
0.85
转矩kg.cm
104.5
200.64
6852.9
593.2
2.2进行传动机构设计与计算
参考文献[2][1][9]
2.2.1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
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[1][2][9][11][15]
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
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105MPa<173MPa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[1][2][11][15][17]
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）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mm
升级会员 