QGJ-I型無縫鋼管定長(zhǎng)切割機(jī)的設(shè)計(jì),QGJ-I型無縫鋼管定長(zhǎng)切割機(jī)的設(shè)計(jì),qgj,無縫鋼管,定長(zhǎng),切割機(jī),設(shè)計(jì)
中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題目 無縫鋼管切割機(jī)設(shè)計(jì)
系 別 工程技術(shù)系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名 宮賀冉
學(xué) 號(hào) 05211639
指導(dǎo)教師 王澤河
職 稱 教授
2015 年 04 月 18 日
摘 要
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鋼管切割機(jī)機(jī)在生產(chǎn)生活中起到的影響非常大，鋼管切割機(jī)種類多種型號(hào)各異。目前我國(guó)的切割市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)逐漸加快，對(duì)于新型切割機(jī)的要求更加嚴(yán)格，跟家趨向于鋼管切割機(jī)的適用范圍成本以及工作效率等多方面要求。為促進(jìn)了發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了又好又快發(fā)展。使產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能、銷售收入、利潤(rùn)成倍增長(zhǎng)，達(dá)到更快更好地技術(shù)水準(zhǔn)。提高生產(chǎn)加工、出口，應(yīng)該努力改進(jìn)機(jī)械工藝。機(jī)械工業(yè)對(duì)于我國(guó)的發(fā)展建設(shè)起到很重要的地位。我國(guó)的機(jī)械工業(yè)雖然取得了很大的成績(jī)，但同工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在生產(chǎn)能力、技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)效益和管理水平等方面，仍然存在一定的差距，還不能完全事業(yè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。所以，我國(guó)的機(jī)械工業(yè)應(yīng)該更加快速的建設(shè)發(fā)展，通過對(duì)技術(shù)改造，提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平，制造工藝水平和管理水平，使機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量和品種逐步達(dá)到和趕上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。
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關(guān)鍵詞：切割機(jī)原理、CAD實(shí)體設(shè)計(jì)、平面草圖、切割、鋼管、傳動(dòng)、機(jī)構(gòu)、裝配。
目 錄
引 言 1
1、確定工藝方案 1
2、傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1
2.1、電動(dòng)機(jī)的選擇 1
2.1.1、類型的選擇 1
2.1.2、轉(zhuǎn)速的選擇 1
2.1.3、功率的選擇 1
2.2、擬訂傳動(dòng)方案 1
2.3、計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 4
2.4、進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 6
2.4.1、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 6
2.4.2、齒輪模數(shù)的確定 7
2.4.3、蝸輪蝸桿模數(shù)的確定 8
2.4.4、齒數(shù)的確定 8
2.5、進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫出總體方案圖 9
3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
3.1、初算各軸的最小直徑 15
3.2、計(jì)算各主要傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)尺寸 15
3.3、繪制部件的裝配草圖 19
3.4、繪制設(shè)計(jì)裝配圖 22
3.5、繪制零件工作圖 25
結(jié)論 15
參考文獻(xiàn) 15
致 謝 15
中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
引 言
眾所周知，機(jī)械對(duì)于人類的作用，他大大的提高了人類產(chǎn)業(yè)能量，從原始的石器時(shí)代到金屬時(shí)代，我們偉大的先祖就進(jìn)行了簡(jiǎn)單的機(jī)械加工，對(duì)于當(dāng)時(shí)環(huán)境下，其生產(chǎn)的效率和精度都是非常的低下。隨著時(shí)代的發(fā)展機(jī)械化逐漸成為代替手工的重要地位，機(jī)械制造生產(chǎn)的飛速發(fā)展，人們通過對(duì)精度效率成本更低選擇、更加入人性化的設(shè)計(jì)理念。中國(guó)雖然是一個(gè)文明古國(guó)，但是其在工業(yè)制造方面和與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家起步比較晚，機(jī)械化進(jìn)程有著一定的差距。其機(jī)械制造技術(shù)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上西方等發(fā)達(dá)國(guó)家，現(xiàn)在我們更加注重機(jī)械制造技術(shù)的先進(jìn)與加工的精度，生產(chǎn)的效率，以及生產(chǎn)的成本產(chǎn)生等。隨著對(duì)機(jī)械化生產(chǎn)的巨大需求，機(jī)械類行業(yè)得到飛速發(fā)展。通過本次設(shè)計(jì)的目的和要求就是設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單易于操作的鋼管切割機(jī)機(jī)，其目的是為了更加高效廉價(jià)的做出大量需求產(chǎn)品，并且改變手工切割慢的問題，適合大多數(shù)不是批量加工鋼管或者對(duì)鋼管的加工加工精度不高工廠使用。
隨著世界各地各項(xiàng)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代，尤其的隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)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，數(shù)控方面有著一定成熟的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)加工的精度高，對(duì)于精密儀器批量生產(chǎn)是一個(gè)很大的福音，但是因?yàn)樵靸r(jià)原因小型工廠，還是比較適用于這類機(jī)械。圓滿的的解決小廠所需求的問題，有沒有出翔精密加工不堪重負(fù)的經(jīng)濟(jì)因素和資源的浪費(fèi)。對(duì)此，在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)工廠生產(chǎn)加工的一些實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)有的鋼管切割機(jī)改進(jìn)。使本次設(shè)計(jì)的鋼管切割機(jī)的操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。
此設(shè)計(jì)的切管機(jī)主要是針對(duì)各種用途金屬管材進(jìn)行加工。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)主要是鋼管切割機(jī)中減速箱及有關(guān)零件進(jìn)行的設(shè)計(jì)。對(duì)于傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算，機(jī)器輪廓的設(shè)計(jì)。并且計(jì)算的數(shù)據(jù)，繪制總體裝配圖，減速機(jī)裝配圖，減速箱焊接圖等。對(duì)各個(gè)零部件圖，進(jìn)行繪制。
本次設(shè)計(jì)的鋼管切割機(jī)為適應(yīng)小工廠，高效簡(jiǎn)潔的生產(chǎn)效率提高有著積極的作用。
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1、確定工藝方案
本次的設(shè)計(jì)任務(wù)為設(shè)計(jì)一高效簡(jiǎn)單的鋼管切割機(jī)，因此設(shè)想，有幾種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比：
方案一：
鋸弓來鋸斷金屬管：需要鋸弓往復(fù)的做重復(fù)切削以及讓刀運(yùn)動(dòng)和滑枕擺動(dòng)的進(jìn)給。機(jī)器的類型屬于復(fù)雜，鋸切也不是連續(xù)運(yùn)動(dòng)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：
首先切斷刀對(duì)金屬管進(jìn)行切割：如過在車床上進(jìn)行切斷，因?yàn)橐话丬嚧驳闹鬏S也只有幾十毫米，對(duì)于金屬管可能無法通過，使用一臺(tái)普通機(jī)床，不那么實(shí)惠?；蛘哂脤ｉT的切管機(jī)，它的工作原理是工件要夾緊不動(dòng)，裝在刀架上的兩把切斷刀，既有主切削的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又有其進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工作效率高，但是機(jī)床結(jié)構(gòu)屬于比較復(fù)雜。
方案三：
用砂輪切斷金屬管：通過砂輪旋轉(zhuǎn)的切削運(yùn)動(dòng)以及搖臂向下的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。此機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)屬于簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率也高，但是砂輪磨損較快成本很高。
方案四：
用碾壓的方法使金屬管斷裂：是需要圓盤向下的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)以及金屬管旋轉(zhuǎn)的切削運(yùn)動(dòng)。使用方法是做連續(xù)切削的，使生產(chǎn)效率提高高，機(jī)器的結(jié)構(gòu)類型屬于不太復(fù)雜。但是會(huì)使管子的切口內(nèi)徑縮小，隨意對(duì)于高精度場(chǎng)合不適用。
本次設(shè)計(jì)的要求為滾子轉(zhuǎn)速n=70r/min,圓盤刀片直徑a=80mm,需要 管件的直徑為3/8″～4″，電機(jī)額定功率i為P=1.5Kw載荷變動(dòng)小，滿載轉(zhuǎn)速是N=1410r/min,每天工作10小時(shí)。根據(jù)畢設(shè)要求和結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際。
在本次設(shè)計(jì)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1-1工藝方案原理圖
方案四管機(jī)的工作原理：動(dòng)力由電動(dòng)→帶輪→蝸桿→蝸輪→直齒輪→中間滾輪→滾子軸上小齒輪。由于滾子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)工件的整體運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)切削時(shí)的主要切割。同時(shí)，搬動(dòng)手輪，通過調(diào)節(jié)方向，使圓盤刀片向下做進(jìn)給移動(dòng)，并在不斷的增加刀片對(duì)鋼管的壓力中，實(shí)現(xiàn)鋼管切割。
2、傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算
2.1、電動(dòng)機(jī)的選擇
對(duì)于電動(dòng)機(jī)每個(gè)都有出廠銘牌，標(biāo)識(shí)著主要技術(shù)參數(shù)。所以，要對(duì)電動(dòng)機(jī)的特性進(jìn)行了解以及對(duì)比。進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)前，對(duì)選擇好電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，轉(zhuǎn)速和功率。
2.1.1、類型的選擇
工業(yè)上一般用選用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。三相交流異步電機(jī)指其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，造價(jià)低，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，使用廣泛。對(duì)于電動(dòng)機(jī)類型的選擇，主要考慮：工作機(jī)械長(zhǎng)期連續(xù)工作以及重復(fù)短時(shí)工作靜載荷或慣性載荷的大小，工作環(huán)境是否有灰塵飛濺。在此次設(shè)計(jì)中其載荷變動(dòng)較小，有灰塵所以選擇籠式三相交流異步電機(jī)。
2.1.2、轉(zhuǎn)速的選擇
異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速主要有750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/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。
2.1.3、功率的選擇
選擇電動(dòng)機(jī)的合理額定功率，電動(dòng)機(jī)功率的選擇以及電動(dòng)機(jī)本身是否發(fā)熱、載荷的大小、工作時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，但一般情況下電動(dòng)機(jī)容量主要電動(dòng)機(jī)是否發(fā)熱決定。所以電動(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)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(chǎng)合。選用Y90L-4型電動(dòng)機(jī)，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(dòng)機(jī)確定后，計(jì)算出切管機(jī)的傳動(dòng)比為：
i總===20 （2-1）
2.2、擬訂傳動(dòng)方案
傳動(dòng)方案的選擇，是指?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)的選擇布置。這是彼此相關(guān)聯(lián)的。運(yùn)動(dòng)形式大致分為；
（1）傳遞的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有：齒輪傳動(dòng)，帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，蝸輪傳動(dòng)等；
（2）做往復(fù)直線擺動(dòng)或運(yùn)動(dòng)的有：齒輪齒條傳動(dòng)，螺旋傳動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu)以及曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等；
（3）做間歇運(yùn)動(dòng)的有棘輪機(jī)構(gòu)以及槽輪機(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)的不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律，載荷的性質(zhì)和機(jī)器的循環(huán)工作的進(jìn)行。最后在全方面比較和分析各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理的基礎(chǔ)上確定一種適合的工作方案。
機(jī)器一般由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置以及工作機(jī)等三部分組成。傳動(dòng)裝置是再原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間，用來傳遞動(dòng)力，改變轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的大小或運(yùn)動(dòng)方式的改變，來符合工作機(jī)功能要求。傳動(dòng)裝置對(duì)整臺(tái)車的性能、大小、重量和造價(jià)都有很大影響，因此需要符合要求的擬定傳動(dòng)方案。在這次設(shè)計(jì)課題中，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， 其方案如圖2-1。但是由于鋼管的切割最大直徑為4″，如圖中1-1所以兩個(gè)滾筒的之間中心間距不能小于108mm，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，d2=160mm,比同一軸上的齒輪大，按圖2-2-1的布置，為避免蝸輪和滾筒相撞，需要加大兩軸之間的中心距離。這樣就要加上一個(gè)惰輪，就解決這個(gè)問題，如圖2-2-2。在本次設(shè)計(jì)中，取蝸輪齒數(shù)為z2=50,模數(shù)m=4。對(duì)于帶傳動(dòng)緩沖和打滑的特性，所以將選取電動(dòng)機(jī)一級(jí)傳動(dòng)，為避免電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪音開式齒輪傳動(dòng)不宜放在高速級(jí)，所以將齒輪傳動(dòng)放在低速級(jí)。選取適合方案，首先應(yīng)滿足機(jī)器的要求功能，還應(yīng)當(dāng)工作穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作、成本低廉以及使用便于維修。對(duì)比各種傳動(dòng)方案，在此次設(shè)計(jì)中確定選取帶傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)組成的傳動(dòng)方案。并畫出其傳動(dòng)系統(tǒng)圖結(jié)構(gòu)圖，如圖2-2-3。
圖2-2-1蝸輪蝸桿傳動(dòng)方案圖
圖2-2-2蝸輪蝸桿加中間惰輪傳動(dòng)方案圖
在選取完成傳動(dòng)方案后,根據(jù)i總=i1·i2……的關(guān)系分配傳動(dòng)比.并對(duì)個(gè)機(jī)構(gòu)的關(guān)系特性進(jìn)行 對(duì)比,如表2-2-1:
圖2-2-3 帶傳動(dòng)、蝸輪蝸桿、中間惰輪、齒輪方案圖
表2-2-1 幾種主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特性比較
特 性
類 型
帶傳動(dòng)
齒輪傳動(dòng)
蝸桿傳動(dòng)
主要優(yōu)點(diǎn)
中心距變化范圍較大,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhǎng),適用的功率和速度范圍大
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(jí)傳動(dòng)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(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(duì)傳動(dòng)比進(jìn)行合理的分配.根據(jù)公式T=9550(N·m)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帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不能過大，否則會(huì)使大帶輪半徑超過減速器中心點(diǎn)高，使尺寸不適合，并給安裝和機(jī)座設(shè)計(jì)帶來不便，由于齒輪在降速的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中,如果比較大降速,就會(huì)使被動(dòng)齒輪直徑過大,造成增加了徑向尺寸,如果齒數(shù)太少就會(huì)造成根切現(xiàn)象.而其在升速傳動(dòng)中,如果升速比過大,就會(huì)有強(qiáng)烈的震動(dòng)和噪音的產(chǎn)生,不能平穩(wěn)傳動(dòng) ,對(duì)機(jī)器的工作性能有影響.為此,對(duì)各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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(dòng)系統(tǒng)惰輪是個(gè)大齒輪,它不能改變傳動(dòng)比只能增加中心距,對(duì)滾筒旋轉(zhuǎn)方向的改變作用.
2.3、計(jì)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(duì)滾動(dòng)軸承的效率），根據(jù)公式：
（2-4）
可知各軸的轉(zhuǎn)速為：
（2-5）
（2-6）
（2-7）
（2-8）
各軸的功率為：
（2-9）
（2-10）
（2-11）
（2-12）
各軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為：
（2-13）
（2-14）
（2-15）
第三軸，由于過渡齒輪（惰輪）的安裝，故此軸不承受轉(zhuǎn)矩，只是受彎矩，它是一根心軸。
（2-16）
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(jì)算結(jié)果
軸號(hào)
電機(jī)軸
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
傳動(dòng)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
在傳動(dòng)比的計(jì)算時(shí)，首先確定齒輪模數(shù)和帶輪直徑，實(shí)際傳動(dòng)比等于兩帶輪直徑之比，或者兩齒輪齒數(shù)之比，結(jié)果與表中數(shù)據(jù)可能不一致。當(dāng)i<5時(shí)，容許誤差不大于+ -2.5%；當(dāng)i≥5時(shí)，則不容許大于+ -4%。
2.4、進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
2.4.1、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)
帶傳動(dòng)適用的場(chǎng)地：對(duì)于中心距變化情況很大，結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，能平穩(wěn)傳動(dòng)，能緩沖，對(duì)安全保險(xiǎn)起過載的作用。缺點(diǎn)是軸上受力較大，外廓尺寸大，傳動(dòng)比不能做到精確，使用壽命低（約3000~5000小時(shí)）
在本次設(shè)計(jì)中，選取帶的傳動(dòng)系數(shù)KⅠ=1.1，所以計(jì)算功率為：
P計(jì)= KⅠ·P電=1.11.5=1.65(Kw) （2-17）
由P計(jì)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(yàn)算帶輪：
（2-18）
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(shí)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
已知設(shè)計(jì)裝配圖及各項(xiàng)基本參數(shù)。如圖3-3-1，分析確定各零件的位置和箱體的尺寸：
圖3-3-1總體裝配圖
圖3-3-2減速箱輪廓圖
1)對(duì)于表中的數(shù)據(jù)和待定尺寸，觀察結(jié)構(gòu)圖。選取箱殼外型尺寸為：
長(zhǎng)=d外+2△+2δ=162+210+28=198mm，取為200mm
寬度估計(jì)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(hào)
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=30
B
帶輪寬度
由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(cè)
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(dòng)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(dòng)中心距
已知a=122
故L1=97.6
L2
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)軸承端面至箱殼內(nèi)壁的距離
當(dāng)用箱殼內(nèi)的油潤(rùn)滑軸承時(shí)，L4≈5
當(dāng)用脂潤(rùn)滑軸承時(shí)，并有擋油環(huán)時(shí)，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(jì)
a）對(duì)于軸承跨距、設(shè)計(jì)軸承組合的結(jié)構(gòu)方式選取。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）。
同時(shí)受到徑向力和軸向力的渦輪傳動(dòng)，對(duì)于軸承跨距不大，可選取單列向心推力球的軸承6000型。
軸承尺寸的選擇方式，根據(jù)軸頸直徑來選擇軸承，考慮到負(fù)載荷能力以及結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，應(yīng)適用于輕窄系列。
對(duì)于軸承組合的構(gòu)成方式，由于蝸桿軸較短，根據(jù)傳遞功率小和轉(zhuǎn)速中等，選取正排列的向心推力球軸承，已知軸的直徑為25mm，所以選擇兩個(gè)6205型和兩端固定支座的結(jié)構(gòu)形式，并且使用用墊片調(diào)整軸承之間隙。
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(jì)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”。套筒的直徑尺寸根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用參照（軸的各段直徑和長(zhǎng)度）軸端檔圈，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”。
零件尺寸及固定方式根據(jù)表中公式。對(duì)于機(jī)油潤(rùn)滑的蝸桿蝸輪，軸承則選用是油脂，所以，選用檔油歡這種密封結(jié)構(gòu)。為了有更加穩(wěn)定的軸向固定，旋轉(zhuǎn)零件的輪轂寬度使旋轉(zhuǎn)零件（如帶輪、齒輪、蝸輪、軸承等）要超過配合的軸頭長(zhǎng)度在設(shè)計(jì)時(shí)要。
c ) 強(qiáng)度校核及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)有剛度要求的軸時(shí)，要進(jìn)行剛度的校核計(jì)算。
1）.軸Ⅲ的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)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齒輪的分度圓直徑d' 2＝162mm，z3齒輪的分度圓直徑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(yàn)算過程：
畫出受力分析圖3－1a，因?yàn)閯?dòng)力從齒輪z' 2經(jīng)惰輪z3傳給兩個(gè)z4齒輪，在惰輪z3的圓周上就有著同時(shí)作用著P1、P2、P3三個(gè)切向力；
根據(jù)滾筒中心距108mm和αⅢⅣ=148.5mm，我們可以計(jì)算出α角。因?yàn)樵谥苯侨切微?、Ⅳ、?中，所以；
①根據(jù)轉(zhuǎn)矩
（3-9）
（3-10）
②使用平移和四邊形法則，對(duì)作用在Ⅲ軸上的合力計(jì)算。如圖3－1b，使用作圖法可得P4≈8360N，P=P1+P4=5185.43+8360=13545.43N
③因?yàn)棰筝S的最大彎距在B點(diǎn)、所以惰輪z3的中面到滾動(dòng)軸承中面的距離，現(xiàn)取為l3=70mm的位置，則其最大彎矩：
（3-11）
④選取軸的材料使用45號(hào)鋼，轉(zhuǎn)動(dòng)心軸的B＝0.26，所以：
（3-12）
現(xiàn)在設(shè)計(jì)軸頸的直徑為55mm，所以合適。
⑤結(jié)構(gòu)中所用潤(rùn)滑為L(zhǎng)-CPE/P蝸輪蝸桿油，滾珠軸承脂（SY1514--82），7407號(hào)齒輪潤(rùn)滑脂（SY4036—84）
所用密封方式有氈圈式密封，迷宮式密封槽密封
⑥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(jì)裝配圖
在已經(jīng)繪制設(shè)計(jì)裝配圖畫草圖的基礎(chǔ)上，參考設(shè)計(jì)尺寸，比例，
精確地繪制。對(duì)比具有一般裝配圖的內(nèi)容以外，對(duì)裝備的主要零件進(jìn)行詳細(xì)分析。應(yīng)該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(zhǎng)度的計(jì)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(zhǎng)度
代代號(hào)
名 名 稱
推推薦 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20mm
d2
安裝密封處的直徑
dd2> d1+2r r—倒圓直徑，查閱手冊(cè)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，
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> 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(dòng)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(cè)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(dòng)軸承定位軸肩直徑
查閱手冊(cè)軸承部分的D1值
L7
安裝旋轉(zhuǎn)零件的軸頭長(zhǎng)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(zhǎng)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(jī)械零件種類有兩種：一類需要自行設(shè)計(jì)制作的，叫基本件；基本件必須根據(jù)設(shè)計(jì)裝配圖，全部拆畫，并詳細(xì)對(duì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以此次設(shè)計(jì)中選取需要的滾筒工作圖和蝸桿工作圖單獨(dú)拆畫零件圖：
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
結(jié)論
通過對(duì)學(xué)習(xí)知識(shí)的運(yùn)用和對(duì)切管機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并且查閱資料，對(duì)切管機(jī)進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，主要的需要做的：
①傳動(dòng)方案的選擇上和對(duì)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算中,應(yīng)該選取合適的傳動(dòng)方案以及對(duì)減速箱各個(gè)部分零件的計(jì)算以及核準(zhǔn)。
②設(shè)計(jì)思路完成后，對(duì)已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上裝配圖的輪廓，需要通過對(duì)各個(gè)參數(shù)的對(duì)照進(jìn)一步確定，最后形成總體裝配圖。
③對(duì)滾子零件的工作圖，蝸桿的零件圖等零件圖繪制。
通過本次課題的設(shè)計(jì)，對(duì)大學(xué)中所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用理解，有了一個(gè)比較全面的復(fù)習(xí)。在設(shè)計(jì)與計(jì)算的過程中，也出現(xiàn)了一些問題。通過查閱資料，對(duì)問題解決的上有了信心，也對(duì)所學(xué)知識(shí)哪里薄弱有所認(rèn)識(shí)，并且針對(duì)解決。形成獨(dú)立的思考解決能力，是在這次設(shè)計(jì)中我所學(xué)到的。當(dāng)然，從中也大致了解了同類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念方法，這也將是非常珍貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。相信對(duì)以后的的工作中學(xué)習(xí)生活，都會(huì)有巨大的影響。
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致 謝
在此，非常感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)中指導(dǎo)我的老師。他總是細(xì)心地指導(dǎo)指導(dǎo)和幫助，認(rèn)真的和我討論設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(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(jì)中給予我?guī)椭?、指?dǎo)我的各位老師與同學(xué)，表達(dá)最深刻謝意。