DN400-R406-90°短半径弯头自动进给坡口装置设计【含4张CAD图带答辩ppt】
DN400-R406-90短半径弯头自动进给坡口装置设计【含4张CAD图带答辩ppt】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】图纸预览详情如下:
充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609DN400-R406-90短 半 径 弯 头 自 动 进 给 坡 口 装 置 设 计摘 要弯头是一种常见的标准件,弯头的主要用途是用在管道连接上面,一般弯头的分类有很多种,一般我们能接触到的弯头有长、短半径弯头和国标半径弯头。还有一些比较特殊的弯头有 45的,但是我们日常生活生产中比较常用的还是 90的焊接冲压弯头。弯头在与管道进行实际焊接的时候,需要进行打坡口处理,这样的操作是为了方便留焊缝,方便焊接工人的焊接作业,如果不去打坡口,不仅焊接效果不好,影响设计美观,更重要的是没有办法去保证管道的密封性。以前科技比较落后,电焊工人处理弯头打坡口的时候都是用的磨光机,直接打磨到工作需求的标准。直径比较小其厚度比较薄的弯头操作起来简单,但是直径大的弯头实际打磨起来就比较麻烦了,这样的工作效率也比较低下,难以保证工作的产量,更重要的是弯头的精度难以得到保证。我国现在研发出许多管道的自动坡口机,但是关于弯头坡口的机械设备还是比较少的,本文主要设计研究的就是弯头坡口机的设计。我设计的论文关键是运用了机械的设计和机械的原理对坡口加工装置的所有零件进行尺寸的逐一设计,对重要的零件部分进行了解释和校核过程的计算,用CAD2012 软件进行了画图和图表,并且画出了装配图和零件图。关键词:弯头;坡口;效率 ;产量充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609AbstractElbow is a common standard parts, the main purpose of the elbow is used in the pipe connection, general classification of elbow has a lot of kinds, long radius elbow and gb radius of bend.There are some special Angle 45 , but which are frequently used in the production of our daily life or 90 stamping welding elbow。Bend the actual welding with the pipeline, the need for a groove processing, such action is for the convenience of weld, if you dont go to dozen groove, welding effect is not good, there is no way to guarantee pipeline sealing。In the past, the technology was backward, and the welding workers used the polishing machine when they were dealing with the bevel, which was directly polished to the standard of work demand.Diameter smaller the thickness thinner elbow simple to operate, but actual grinding up large diameter bend is more troublesome, so the work efficiency is low, more important is the precision of the elbow is difficult to guarantee。mechanical automation equipment is also growing up now, our country now has developed many pipeline automatic groove machine, but about the elbow groove mechanical equipment or less, in this study。I design paper trick is to use the principle of mechanical design and mechanical processing of groove device size of all parts of each design, has carried on the explanation to the important parts and the checking calculation of the process, with 2012 cad software for drawing and chart, and draw the assembly drawing and part drawing。Key words:Elbow; Groove; Efficiency; production 充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609目 录第一章 绪论 .11.1 选题研究的背景与意义 .11.1.1 课题研究的背景 .11.1.2 课题研究的意义 .11.2 研究内容 .21.3 研究方法 .2第二章 弯头坡口装置国内外发展现状 .42.2 国内外弯头坡口装置发展现状 .42.2.1 国外弯头坡口装置发展现状 .42.2.2 国内弯头自动进给坡口装置的概况 .4第三章 弯头自动进给坡口装置设计方案 .63.1 总计设计参数 .63.2 整体布局的设计 .63.3 工作原理简介 .7第四章 坡口刀具装置的设计分析 .94.1 刀具传动装置的结构设计 .94.2 刀具传动装置设计原理介绍 .94.3 刀具选择 .104.4 切削力计算 .104.4 切削功率计算 .11第五章 传动系统主要零部件设计计算 .135.1 V 带设计计算 .135.1.1 带传动的特点 .135.1.2 带传动的类型及应用 .135.1.3 V 带传动 .135.1.4 已知数据 .145.1.5 设计计算 .145.2 主皮带轮的设计 .165.2.1 皮带轮设计要求 .165.2.2 皮带轮的材料 .16充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-14599196095.2.3 皮带轮的结构尺寸 .165.3 减速箱齿轮设计 .175.3.1 小齿轮设计计算 .175.3.2 大齿轮设计计算 .20第六章 花键轴与轴承校核 .246.1 花键轴校核 .246.2 传动装置轴承计算校核 .256.2.1 轴承的润滑 .26总 结 .28致 谢 .29参考文献 .30充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-14599196091第一章 绪论1.1 选题研究的背景与意义1.1.1 课题研究的背景在管道通路的系统中,弯头是重要的变更方向的零件。根据角度,有三种弯头是我们经常接触的,45 度和 90 度 180 度。另外,还有的弯头根据实时情况采用了共 60 个其它非常见角度的弯头,譬如 60 度。弯头的材料有很多种,譬如铸铁、不锈钢、合金钢、可锻铸铁、碳钢、有色金属、塑料等。一般相互对接的种类是直接焊接,还有的对接种类是法兰连接、热熔连接、电熔连接、螺纹连接和插座连接。由我们的生产的工艺方式可以将它们标为:焊接弯头、冲压弯头、推肘、铸造弯头、对焊弯头等。譬如:90 度弯曲,直角弯曲等。以前科技比较落后,电焊工人处理弯头打坡口的时候都是用的磨光机,直接打磨到工作需求的标准。直径比较小其厚度比较薄的弯头操作起来简单,但是直径大的弯头实际打磨起来就比较麻烦了,这样的工作效率也比较低下,难以保证工作的产量,更重要的是弯头的精度难以得到保证。我国现在研发出许多管道的自动坡口机,但是关于弯头坡口的机械设备还是比较少的,现在市面上面生产制造的 90 度弯头自动进给坡口装置难以适应大批量生产的实际需求,另外因为弯头坡口设备起步的比较晚,存在着各种各样的问题。针对现存的生产状况,急需一种高效率、加工精度高、并且安全可靠的 90 度弯头自动化加工设备来替代现有的设备,本课题对国内外弯头现状做出了详细的分析和介绍,为了满足市场的要求,设计了一款可以满足我国需求的弯头自动进给坡口装置。1.1.2 课题研究的意义弯头是一种常见的标准件,弯头的主要用途是用在管道连接上面,一般弯头的分类有很多种,一般我们能接触到的弯头有长、短半径弯头和国标半径弯头。还有一些比较特殊的弯头有 45的,但是我们日常生活生产中比较常用的还是 90的焊接冲压弯头。弯头在与管道进行实际焊接的时候,需要进行打坡口处理,这样的操作是为了方便留焊缝,方便焊接工人的焊接作业,如果不去打坡口,不仅焊接效果充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-14599196092不好,影响设计美观,更重要的是没有办法去保证管道的密封性。我国现在的弯头坡口处理主要是以人力生产为主的,因为机械自动化方面还处在发展中阶段,还存在着技术上和安全性等方面的问题。但是现在人类发展的越来越快,机械设备也得到了飞速的发展。随着工业自动化的逐渐普及,机器的自动化让人们都失去了原有的价值,现在许多国家已经设计研发出新型的弯头坡口进给自动化加工设备,使用自动化生产设备制造生产弯头,不仅可以提高生产效率,还能在不减少精度的情况下增加作业的质量,减少了大量的人力物力的输出。1.2 研究内容本文主要是针对弯头坡口设备的机械化进行设计研究的,设计了一种安全可靠的弯头倒坡口机设备,已电机和液压缸为动力源,进行弯头坡口的压紧,进给,倒坡口等联合作业。我的这篇文章对弯头和管道的设备进行了思考,从资料和书的角度对传动系统的重要零件和运动的机构进行了比较全面的设计、计算和研究。外国对于弯头的坡口加工装置研究先进一些,但是中国大陆对于弯头的坡口加工装置的理论分析和计算还是比外国的要逊色一些。所以,现阶段所产生的问题我们有必要在弯头的坡度加工装置的工作性能上有所进展,这样才能达到用小的耗能来做出适应、耐久性强的弯头,而且效率高的目的。在不增高损坏率的加工要求的前提下,能够减小工作的强度,从而实现了机械化生产的目的。其主要研究内容概括如下:1、弯头坡口设备总体方案设计;2、传动系统的设计;3、刀具进给装置设计;4、液压压紧装置设计;1.3 研究方法第一,我通过上网查找文献和人员的分析,得知了目前中外的弯头的坡口加工装置的一些情况,在阅读的同时思考了自己的方案。这才将我的方案分成几个部分,“一对一”的进行了数据的分析,而且在 CAD 上画了草图。首先将零件拉出,然后组装成整体。充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-14599196093思路清晰之后先做出了简图,然后就要对它进行计算分析和校核。这个非常重要。验算出了我刚开始设计的重要步骤。在这种情况下,假如有一个没有达到预期的地方,那就得改动图纸,甚至改变原来的方案。最后,画出理想的 CAD 图,将它标注,完成了整个弯头坡口设备的整体设计。充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-14599196094第二章 弯头坡口装置国内外发展现状2.2 国内外弯头坡口装置发展现状2.2.1 国外弯头坡口装置发展现状国外关于弯头坡口设备研究起步早、发展的比较快、生产技术水平也比较高。目前,国外的弯头自动化坡口设备已经批量生产了,生产工艺也比较先进,自动化程度也比较高。国外生产的管道坡口机已经实际推广应用了起来,广泛的应用到了管道施工工程之中。在上网查找了资料以后知道了美国的 CRC 公司,CCI 公司,德国的 VIETZ 公司以及加拿大的 PROLINE 公司的存在。他们做的弯头的坡口加工装置技术已经是完整的了,这几家公司生产的弯头已经广泛的使用在荷兰,澳大利亚等国家。国外斜切机的主要产品有:火焰切割斜切机。管道坡口机,爬管式管道切割机等。而除了这些常见的坡口加工装置还有美国 PMC 公司生产的平头坡口机。这个公司做的平头斜面机主轴运用了液压进给。而它的优点主要是进给的速度快,运用了浮动锁紧装置,既能保存管子的形状,又能减小拉紧的滑动间隙。还有德国 REIKA WERK 公司生产的坡口加工装置,它运用了电机伺服进给系统,它的优点是低速性能好,而且修着简单,可以用于车间的壁厚管道坡口加工。2.2.2 国内弯头自动进给坡口装置的概况因为我国以前经济技术比较落后,弯头以前实际生产需要倒坡口的时候,依靠的都是人工处理,不仅工作效率低,而且弯头的质量难以得到保证。我国的弯头坡口设备技术相比国外还是比较落后的,起步晚,发展的比较慢。现在科学经济的飞速发展,自己化机械设备也日益增多了起来,现在大多数的生产都使用现代化机械设备代替人工生产,这样的发展方向也大大的带动了机械设备快速发展。我国的科学技术飞速发展,中国现在以高质量,高科技,高效能的趋势去进化。针对这一特点,我国现在拥有了非常多的特种设备,譬如就有管道口中的中频预热器,还有管道焊接电源车。我国的科学技术也正朝着国际化接轨。如今中国也出现了许多厂家可以做坡口加工装置,譬如浙江的奥泰机械有充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-14599196095限公司,上海的上海秉岚机械有限公司以及常州的常州研鼎机械设备有限公司等。我国现在生产的管道坡口设备主要有分瓣式切割坡口机,内涨式坡口机等等。采用的驱动方式也有很多种,主要的有电机驱动,气动马达,液压装置等几种。我国生产的管道坡口设备能满足不同的场合,不同的工艺,不同实际工作的要求,大多都用于石油化工、锅炉、等行业。充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-14599196096第三章 弯头自动进给坡口装置设计方案3.1 总计设计参数本文主要是针对弯头坡口设备的机械化进行设计研究的,设计了一种安全可靠的弯头倒坡口机设备,已电机和液压缸为动力源,进行弯头坡口的压紧,进给,倒坡口等联合作业。主要对弯头的坡口加工装置进行研究思考,而且对它的传动系统的重要零件和机构进行全面的设计和计算,弯头自动进给坡口设备主要设计参数如下表所述:3.2 整体布局的设计本文设计的弯头自动进给坡口装置主要依靠 1.5KW 的电机提供动力,在电机转动下,皮带和减速箱的配合下,坡口装置跟着转动,刀具开始工作。在实际工作的状态下,弯头是被固定死的,不会产生转动或者进给,所以考虑实际运行时候的情况,本文专门设计增加了一个伸缩驱动电机,依靠齿轮转动来完成进给运动,用来负责刀具的进给工作。本文设计的弯头坡口设备主要是由电机,皮带,减速箱,传送机构,刀具和进给机构,还有液压锁紧机构等组成的。弯头自动进给坡口设备主要设计参数弯头坡口设备外形尺寸(长X宽X高) 1800X1200X1245mm电机功率(主传动电机) 7.5KW伺服电机功率(伸缩驱动电机) 1.2KW生产率 30件/h进给速度 0-0.8m/s每次加工件数 1加工弯头直径 DN400弯头角度 90充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-14599196097下图所示为弯头坡口设备的总体布局图(图 1):图 1 弯头坡口设备的总体布局图1. 皮带 2.主电机 3.减速箱 4.传动装置 5.进给装置 6.刀具 7.液压锁紧装置 8.弯头零件 9.底座3.3 工作原理简介本文的弯头自动进给坡口设备的动力来源是 1.5KW 的电机,在电机的转动下,电机皮带轮在皮带的带动下跟着转动。因为本文设计选择的是电机,电机的功率是 7.5KW,转速比较高,需要配套使用减速箱,来降低转速。减速箱的输入轴部分通过皮带与电机皮带轮链接在一起,输出轴上面装有小带轮,通过皮带与转动部分连接在一起。电机转动的时候,通过皮带的作用带动减速箱的转动,从而带动传动机构转动。弯头零件是固定夹紧死的,所以本文设计的弯头坡口设备需要具有进给功能。考虑到实际作业时候的情况,在进行设计的时候,传动装置上面特定了设计了花键轴,轴外面有轴套,主电机转动带动转动装置转动的时候,整个传动装置随着转动。当进给量不够的时候,需要把伸缩驱动电机开起来,电动机运转然后传给齿轮运转,齿轮开始转动。在齿轮工作的情况下,花键轴被齿轮传动从轴套中拉伸出来。刀具进给到工作位置时,伸缩电机关掉,主电机打开,充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-14599196098完成坡口作业工作。一般情祝下,在工过程中工件需要夹紧。原因是在制作过程中,零件会受到各种各样的力的作用,譬如切削力。如果稍有松动,零件在工作过程中就可能位移。零件的位移就会破坏刀具和加工它的设备,严重的可能危机人身安全。在日常的制造中,需要确保零件在承受各种外力下还能继续在原本的地方。夹紧机构就是确保零件能够准确的定位在该有的位置上,而且能够保证在各种外力的作用下不位移,从而能够保证加工零件的质量和人员的人身安全。在弯头坡口加工中,工人使用增加力的工件对弯头进行夹紧,主要还是因为它的操作比较简单,从而在日常生产中得到大力的推广应用。但是在比较多的弯头坡口中,弯头的装夹使用比较多,如果一直用工人自己夹紧,工人的体力是大问题,而且越往后力气就小,就不能使弯头达到预期的夹紧力,从而关系到弯头坡口的质量。所以使用液压夹紧的不费体力的夹紧方式来夹紧弯头。液压夹紧装置比人工的优点就是能快速装甲弯头和卸下弯头,而且它没有体力,工作稳定,能够让工人在非常安全的情况下进行操作,并且工作量减少了。液压夹紧用液压油作为动力,压力稍微有点大,但是油缸尺寸相对比较小,能够使夹紧装置更完整、紧凑。而且液压夹紧的刚性大,能抵抗的力很多,夹紧力值得信赖。充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-14599196099第 4 章 坡口刀具装置的设计分析4.1 刀具传动装置的结构设计本文设计的零件选择是 DN400-90短半径弯头,查询机械设计手册和弯头设计手册可以知道零件的相关数据,具体数据如下所述:材料:20 号钢,抗拉强度 b(MPa)410(42) ,屈服强度 s (MPa)245(25),伸长率 5 ()25,断面收缩率 ()55,硬度未热处理156HB,弯头的外径:406mm。本文设计的刀具转动装置如下图(图 2)所述:图 2 刀具转动装置装配图1. 皮带轮 2.端盖 3.6209 深沟球轴承 4.花键套 5.花键轴 6.固定套筒 7.6205 深沟球轴承 8.伺服电机 9.伸缩套 10.刀盘 11.刀具4.2 刀具传动装置设计原理介绍减速箱输出轴上面的皮带轮通过皮带带动刀具传动装置的皮带轮转动,皮带轮与花键套配合在一起,考虑到长久的实用性能,花键套与带轮采用的是过盈配合,另外还需要加上键。固定套筒左端轴承,轴承左边有花键套,顶部用端盖密封起来,防止灰尘进入。固定套筒右端装有 6205 深沟球轴承,轴承左端充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960910有卡簧限位,轴承外部装有伸缩套,伸缩套与封盖连接再一起。伸缩套上面车有齿条,当刀具形成不够的时候,需要关闭主电机,传动装置不再转动。将电动机的按钮调成开,电动机正转运动,经过齿轮和齿条的作用下, 花键轴从花键套中拉伸出来,达到形成要求的时候,将电动机的按钮调成关,打开主电机,刀具旋转工作,完成坡口任务。坡口完成之后,关闭主电机,打开伺服电机反转,电机回到原始位置,依次重复工作。4.3 刀具选择我们在生活中经常接触的焊接手法有手工电弧焊,半自动焊接和全自动焊接。根据实际情况,我们能实现的手法对于工件的坡口的要求也多种多样。根据我的设计来说,我所设计的加工弯头零件图,思考了很多的焊接方法,我们选择的是 V 型坡口。V 型坡口加工简单,坡口的尺寸也跟焊接方法的不同有关系,调整起来也比较容易。本文设计的弯头坡口加工标准是:坡口厚度25mm,任何外径,才用 Y 型坡口,角度 30-35(若均为垂直固定口,角度想等),钝边 1mm-1.5mm,间隙 3mm-4mm。本加工件厚度 9.53mm,故采用 Y 型坡口,角度 30,钝边 1.5mm,间隙3mm。由原始条件:被加工工件材料为 20 号钢。按照硬质的合金的选用原则,参照金属切削使用刀具技术第二版表 2-6,国产常用的硬质合金的牌号和用途,选用刀具尺寸为 1625 材料为 YT5 的硬质合金刀具。4.4 切削力计算设计整机弯头坡口设备的时候,我们主要需要的是坡口作业的效率化,自动化,以及坡口的精度。坡口刀具的使用寿命和弯头坡口的精度都受到设备切削力的直接影响。切削力的计算选择都直接决定坡口设备的切削效率及切削余量的确定。切削力是在切削零件的时侯,由于刀的进给,零件被切削层产生了形变成为切屑所需要的力。在车削过程中,我们可以把切削力分解为三个力:主切削力 FC、径向切削力(切深抗力)FP 和轴向切削力(进给抗力)Ff。主切削力最大,径向切削力次之,轴向切削力最小。主切削力 FC 是作用在主运动方向(切削方向)上的分力,在整个坡口设备中主切削力 FC 消耗的功率最大,占到整个坡口设备总功充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960911率的 90%左右,是选择机床电机和计算锁紧装置强度的重要依据。径向切削力FP 是作用在基面内并与工件轴线方向(进给方向)垂直的分力,因为在工件轴线垂直的方向上工件的刚性比较弱,因此径向切削力的作用容易引起工件振动和变形。轴向切削力是作用在基面内并与工件轴线方向(进给方向)平行的分力,虽然轴向切削力较小,但是它与坡口设备进给系统的设计密切相关。根据查阅参考文献等方法,可以知道,现在切削力和切削功率的计算都是根据实际实验时候得到的经验总结出来的公式,现在一般计算的方法都是根据单位切削力进行计算的方法,查到的计算公式如下所述:主切削力 FC=9.81CFcaxFcp fyFcvnFcc kFc背向力 Fp=9.81CFpaxFpp fyFpvnFpc kFp进给力 Ff=9.81CFfaxFfp fyFfvnFfc kFf查询金属切削手册可以知道:, , ,CFc=270xFc=1.0yFc=0.75nFc= -0.15, , ,CFp=199xFp=0.9yFp=0.6nFp= -0.3, , ,CFf=294xFf=1.0yFf=0.5nFf= -0.4经过实际验证,前偏角 ,主偏角 与论文中的试验条件 0=10 kr=75不符,计算时需进行修正,可确定:, , ,k 0Fc=1.0k 0Fp=1.0k 0Ff=1.0, , ,kkrFc=0.92kkrFp=0.62kkrFf=1.13kFc=1.00.92=0.92kFp=1.00.62=0.62kFf=1.01.13=1.13根据上面参数可以计算出: FC=9.812701.31.00.20.75140-0.150.92=451.46NFp=9.811991.30.90.20.6140-0.30.62=132.51NFf=9.812941.31.00.20.5140-0.41.13=262.48N经过计算验证,本文设计的的切削力数据如下所述:主切削力 C=451.46NF背向力 P=132.51NF进给力 f=262.48NF充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609124.5 切削功率计算在坡口装置的设计的时,应该优先算出主电机的功率。主电机的功率确定关系到弯头在加工的时候需要的扭矩和转速的大小。如果设计的时候选择的电机功率太大的话,不仅会加大坡口设备的整体尺寸,浪费了生产材料,增大了额外的成本。如果选择的功率太小的话,坡口设备长时间运动工作,电机就是在过载的情况下工作,轻则电机会发热发烫,停止工作,重则的会直接把电机烧掉,直接影响整个坡口装置的工作。所以选用合适的电机是非常重要的,它直接影响坡口设备的工作性能和机械效率。当我算完切削力以后,就能根据刚刚的计算算出来切削功率,确定好切削功率之后,就可以计算确定电机的功率了。切削功率的计算公式如下文所示:公式里面,V 是本文设计的坡口设备的切削速度,它的数值可以直接影响到切削功率到底是多少。在实际情况下,切削速度必须参考刀具的材料来得出,不同材料的刀具的切削速度都不是一模一样的。详细参考金属切削手册:硬质合金的刀具的切削速度是 80m/min。把切削速度代入到公式里面可以得到:切削功率=7.15KW。由于设计电机的时候需要考虑实际的工作效率,一般我们选择电机功率的时候,工作效率取其80%。根据计算,电机的实际功率需要 7.5KW。所以,本文最终选择的主传动电机为 7.5KW。充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960913第 5 章 传动系统主要零部件设计计算5.1 V 带设计计算5.1.1 带传动的特点因为带传动非常简单易懂而且比较平稳,可以减少撞击,能够实现两个轴和变速器之间的长度。带传动具有的优点如下所述:具有弹性,能缓冲,吸振,传动平稳,噪声小;在过载的时侯,防止破坏其他的零件,从而其他零件得以安全;适用于中心距较大的场合;结构简单易懂而且便宜,最重要的是安装和拆的时候方便。带传动的主要缺点如下所述:皮带轮有零件之间的相对滑动,传动比不能是一样的;传动效率低,使用时间少;传动的外廓尺寸大;需要张紧;它不能被放在高温的地方。5.1.2 带传动的类型及应用在带传动中,我们经常会运用到的就是平带、V 带、多楔、同步带传动。在常见的设备中,V 带传动装置是能够见到的。在传动的过程里根据书上的摩擦原理,平带传动比 V 带传动的摩擦力大。所以 V 带传动运用的更多。5.1.3 V 带传动带的失效形式是:(1)带打滑(2)带疲劳断裂充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960914(3)带工作面磨损因此设计皮带的依据是:在保证带不打滑的前提下,具有所需要的疲劳强度和使用周期,这也是带传动的设计准则。5.1.4 已知数据本文设计计算的是主电机与减速箱输入轴连接的 V 带。电机的额定功率 =1.5KWP电机的转速 =400r/min1n每天工作时间 t=8h5.1.5 设计计算(1)确定功率 dp查得工作情况系数 =1.1ak= =1.11.5KW=1.65KWdp(2)选取普通 V 型带根据 =1.65KW 和 =400r/min,确定为 Z 型。dp1n传动比= = =2i21n04(3)带轮直径=i (1- )2d1d通常取弹性滑动率 =0.02,故=1.982d m5.02).(5取 =102mm2d(4)验算带速=106ndvsm/6.3/10647充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960915(5)计算带的长度 0dL=0d 021214)()(2addam73407选取节线长度 的 V 带。 mLd32(6)带轮包角 1=180- 57.3=1661201ad12(7)单根 V 带的额定功率 p1根据带型及转速查得功率为 0.23K(8)单根 V 带的额定功率增量p 1因为传动不不等于 1,所以根据带型、转速及传动比查得p =0.02KW1(9)带的根数Z= ladKp)(1包角修正系数 =0.98 带长修正系数 =1.03aKlZ=1.2 根,取 Z=1,因为装置经常不满载工作(10)单根 V 带的初张紧立 F0F =5000215.2mvZVpKda其中 m 为单位长度质量(kg/m)得 m=0.06kg/mF =51.6N0(11)有效圆周力 FtF = =458.3Nt310vpd充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960916(12)作用在轴上的力 FrF =2F Zsinr0N7126sin3.5121 (13)所用规格 Z73215.2 主皮带轮的设计5.2.1 皮带轮设计要求设计是应该保证质量较小而且结构工艺性好、质量分布均匀、速度快时的动平衡、槽加工表面细小、减少磨损、各槽的尺寸和角度应保持的要求。下文设计计算的是主电机与减速箱装置连接的皮带轮。5.2.2 皮带轮的材料本文设计的皮带轮综合考虑使用情况,最终选择的材料是 HT200。5.2.3 皮带轮的结构尺寸皮带轮由 1 根皮带带动,带轮宽很窄,所以带轮采用实心结构。由Z7321 可知带轮的尺寸结构:基准宽度(节宽) )(pdb=16mm)(pdb基准线上槽深 ah取 =1.0mma基准线下槽深 f取 =4.0mmfh槽间宽 ee=0第一槽对称面端面距离 ff=12.0mm最小轮缘厚 mm5.min充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960917带轮宽 BB=(z-1)e+2f=44mm外径 ad98+22.0mm=102mmadah25.3 减速箱齿轮设计a) 选材料、确定初步参数1) 选材料:小齿轮:40Cr 钢调制,平均取齿面硬度为 260HBS。大齿轮:45 钢调制,平均取齿面硬度为 260HBS。2) 初选齿数:取小齿轮的齿数为 20,则大齿轮的齿数为 206.4=1283) 齿数比即为传动比: 4.62018i4) 选择尺宽系数 d和传动精度等级情况,参照相关手册并根据以前学过的知识选取 d=0.6。5.3.1 小齿轮设计计算初估小齿轮直径 d1=50mm,则小齿轮的尺宽为 b= d d1=0.683.3=50mm5) 齿轮圆周速度为:参照手册选精度等级为 9 级。s/m5.10648106 nv6) 计算小齿轮转矩 T1: mN10.486.215.95.9161 np7) 确定重合度系数 Z 、Y :由公式可知重合度为: 695.1280.381则由手册中相应公式可知: 7.3695.4Z2.07.25.0Y充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609188) 确定载荷系数 K H 、K F确定使用系数 K A:查阅手册选取使用系数为 KA=1.85确定动载系数 Kv:查阅手册选取动载系数 Kv=1.10确定齿间载荷分布系数 KHa、K Fa: m/N10/23.703601.4852*21 dbTFAtA则 .7.022ZHa 45.69.YFa载荷系数 KH、K F 的确定,由公式可知 0.315.08.1VA42.35.093HaFFb) 齿面疲劳强度计算1) 确定许用应力 H 总工作时间 th,假设该弯头坡口设备的寿命为 10 年,每年工作 300 天,每天工作 8 个小时,则: h120835 应力循环次数 N 1、N 2 8 6.6.6.6.3110 3045702046 hiiihv tTtrn7812 15.6uNv 寿命系数 Z n1、Z n2 ,查阅相关手册选取 Zn1=1.0、Z n2=1.15 接触疲劳极限取: hlim1=720MPa、 hlim2=580MPa 安全系数取:S h=1.0 许用应力 h1、 h2MPa72019.62lim1 hnHhSZ充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960919MPa67134.5702lim2 hnHhSZ1) 弹性系数 ZE 查阅机械设计手册可选取 90EZ2) 节点区域系数 ZH查阅机械设计手册可选取 ZH=2.53) 求所需小齿轮直径 d1m34.507208.519.614.09.23 21 hedhZuTk 与初估大小基本相符。c) 齿根抗弯疲劳强度验算1)求许用弯曲应力 F 应力循环次数 NF1、N F27 2.62.62.62.631108. 30457046 hiiihFtTtrn7712 1.uNF 寿命系数 Yn1、Y n2 ,查阅相关手册选取 Yn1=1、Y n2=1 极限应力取: Flim1=290MPa、 Flim2=220MPa 尺寸系数 Yx:查阅机械设计手册选,取 Yx=1.5 安全系数 SF:参照表 9-13,取 SF=1.5 需用应力 F1 、 F2 由式(9-20),许用弯曲应力 MPa3875.129021lim1 SYFxNF29.2li2FxF1) 齿形系数 YFa1、Y Fa2 取:充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960920YFa1=2.56 YFa2=2.152) 应力修正系数 Ysa1、Y sa2 取:Ysa1=1.62 Ysa2=1.823) 校核齿根抗弯疲劳强度,齿根弯曲应力1411MPa49MPa692.05.2.3602.FsaFFmbdTK 2122 a.1462.5849FsaFY 5.3.2 大齿轮设计计算初估大齿轮直径 d1=184mm,则齿轮的尺宽为 b= d d1=2/384=mm。齿轮圆周速度为:参照手册选精度等级为 9 级。s/05m.160784160n1) 计算齿轮转矩 T1: mN105.2796.105.9np05.916 2) 确定重合度系数 Z 、Y :由公式可知重合度为: 4.1028.31则由手册中相应公式可知: 68.374.4Z1.05.2.0Y3) 确定载荷系数 K H 、K F:确定使用系数 K A:查阅手册选取使用系数为 KA=1.85。确定动载系数 Kv:查阅手册选取动载系数 Kv=1.0。充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960921确定齿间载荷分布系数 KHa、K Fa: m/N10/6.1956840.2121 dbTFKAtA则 3.6.022ZHa 47.8.YFa载荷系数 KH、K F 的确定,由公式可知: 2.3.150.81VA3.4732HaFF4) 齿面疲劳强度计算:总工作时间 th,假设该弯曲机的寿命为 10 年,每年工作 300 天,每天工作 8个小时,则: 。h120835应力循环次数 N 1、N 2 7 6.6.6.6.31035.1 30457026 hiiihv tTtrn6712 1.53.uNv寿命系数 Z n1、Z n2 ,查阅相关手册选取 Zn1=1.33、Z n2=1.48接触疲劳极限取: hlim1=760MPa、 hlim2=760MPa安全系数取:S h=1许用应力 h1、 h2MPa8.103.762lim1 hnHhSZ .24.2li2hnh弹性系数 ZE 查阅机械设计手册可选取 Pa190EZ节点区域系数 ZH查阅机械设计手册可选取 ZH=2.5充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960922求所需齿轮直径 d1m0.1848.124605953/28.3 23 21 hedhZuTk 与初估大小基本相符。齿根抗弯疲劳强度验算:1) 求许用弯曲应力 F 应力循环次数 NF1、N F27 2.62.62.62.631105. 3045706 hiiihFtTtrn6712 1.53.uNF 寿命系数 Yn1、Yn2 ,查阅相关手册选取 Yn1=1、Yn2=1 极限应力取: Flim1=290MPa、 Flim2=230MPa 尺寸系数 Yx:查阅机械设计手册选,取 Yx=1.5 安全系数 SF:参照表 9-13,取 SF=1.5 需用应力 F1 、 F2 由式(9-20),许用弯曲应力 MPa3875.129021lim1 SYFxNF0.32li2FxF2)齿形系数 YFa1、Y Fa2 取:YFa1=2.56 YFa2=2.153)应力修正系数 Ysa1、Y sa2 取:Ysa1=1.62 Ysa2=1.824)校核齿根抗弯疲劳强度,齿根弯曲应力:充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-1459919609231511MPa3MPa681.02.6840.2FsaFFYmbdTK 2122 a2976.153FsaFY 充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960924第六章 花键轴与轴承校核6.1 花键轴校核根据上面的以上的叙述可以知道,花键轴的的运动学和动力学参数假设转速 ;轴所传递的扭矩 min/40r mNT3108.轴的材料选择:选用 45#(调质),根据材料主要性能表查得:抗拉强度极限 ,屈服强度极限 ,弯曲疲劳极限 ,剪MPab6MPas5MPa2751切疲劳极限 ,屈服许用弯曲应力为15 601(1)最小轴径校核公式 PaadWT3538.914.23016minmax 满足条件,所以设计合理。(2)进一步校核轴的的强度,其中轴向力不考虑,径向力求解 NdTFt 57.1368022 Ntr 49.32786.04.cosan12 由于径向力所产生的弯矩很小,故此处不用考虑,仅需校核扭转强即可。124216.032684MPaDdNBdWl满足强度设计要求。(3)最后校核轴的扭转刚度,根据公式: mIlTLGpizi/)(1037.54式中:T轴所受的扭矩, ; N充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960925G轴的材料的剪切弹性模量, ,对于 45 钢, ; MPa410.8GIp轴截面的极惯性矩, ,对于圆轴,4m324dIpL阶梯轴受扭矩作用的长度, ; Ti、l i、I pi分别代表阶梯轴第 i 段上所受的扭矩、长度和极惯性矩; z阶梯轴受扭矩作用的轴段数。轴的扭转刚度条件为:对于一般传动轴,可取 m/)(15.0m/)(经计算轴的扭转刚度满足要求。6.2 传动装置轴承计算校核根据传动装置的工作条件,我们决定选用深沟球轴承。轴承的径向载荷为 F。轴向载荷为 F 。装轴承的轴直径可在 3555mm 范围内选择,Nr30Na150运转时有轻微冲击,预期寿命 L =10 h。; 5选型计算:1、 求比值 5.021raF深沟球轴承的最大 e 值为 0.44,故此时eraF2、 初步计算当量动载荷 P,根据公式 P=f )(ardYXf 取 f2.10d2.1取 X=0.56,Y 值需在一直型号和基本额定静载荷 C 后才能求出。现暂选一0近似中间值,取 Y=1.5,则P=1.2*(0.56*300+1.5*500)=471.6N3、 轴承应有的基本额定动载荷值C=P =3.4KN 6h10nL按照轴承样本或设计手册选择轴承型号 6205 6206 6209充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960926C 值 3.23KN 3.53KN 4.68KN基于轴承的支撑、加工以及周的强度,我们选用 6209 轴承。此轴承的基本额定静载荷 C 。验算如下:KN47.30 求相对轴向载荷对应的 e 值与 Y 值,相对轴向载荷为,42.370150CFa介于 0.040.07 之间,对应的 e 值在 0.240.27 之间。Y 值为 1.61.8。用线性插值法求 Y 值Y= 78.104.7.)32(*)618.( 故 X=0.56 Y=1.778 求当量动载荷 PP=1.2*(0.56*300+1.778*150)=521.64N 验算 6209 轴承的寿命:L 10hCnh 5366 108.4.52170*)(01)(即大于预期寿命,故 6209 轴承合适。6.2.1 轴承的润滑轴承润滑的目标是缩小摩擦的磨损,进而得到了冷却、减震、防锈、降噪的作用。我们生活中常见到的润滑剂有润滑油,润滑脂及固体润滑剂。一般来说,高温、重载和低转速都使用高粘度润滑剂。润滑油选用:我们生活中常见到润滑油有机械油、高速机械油、透平油、压缩机油、变压器油等等。轴承转速越高,粘度越低的润滑剂被选择。负荷越重,粘度越高。选择润滑油或脂润滑的一般原则影响选择的因素 用润滑脂 用润滑油温度 当温度超越 120 时,应利用非寻常润滑脂。当温度升高到 200-220 时,再润滑的时间间隔要缩短油池温度超越90 或轴承温度超越200 时,可利用非寻常的润滑油温度系数 400000 400000500充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960927000载荷 低到中等 各种载荷直到最大轴承形式 不用于不对称的球面滚子推力轴承用于各种轴承壳体设计 较简单 需要较复杂的密封和供油装置长时间不需维护的地方可用。根据操作条件,特别要考虑工作温度不可以用集中供油 选用泵送性能好的润滑脂。不能有效地传热,也不能作为液压介质可用最低转矩损失 如填装适当,比采用油的损失还要低为了获得最低功率损失,应采用有清洗泵或油雾装置的循环系统污染条件 可用。正确的设计可防止污染物的侵入可用。但要采用有防护、过滤装置的循环系统充值后即可下载预览所包含的全套带图纸源文件压缩包,需要其他课题加 Q-145991960928总 结这次的毕业设计使我受益颇深,让我懂得了独立思考。怀揣着崇敬之心和耐性一步步的计算最后得出齿轮的具体参数。对于带轮的设计,更为复杂,带轮的制作材料相对于齿轮更为多样,通过大量确定最后的材料选型以及设计计算,这次毕业设计感触颇深的地方就是要善于查手册与与各种图表。设计是运用我所学到的知识和老师的帮助所改进的设备。在生活中我们应用已经有的原型再加工出能够达到标准和完善的目的。所以是一项规
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