机械毕业论文钢管切割机设计

前言
在毕业设计选定题目的社会调研中发现，生产中所需的钢管大都使用手工切断，采用手工操作劳动强度大，工作效率低，并存在极其危险的安全隐患，建议设计制造机械化的钢管切割机，当即受到企业欢迎，表示愿意使用设备，我们小组主动承接了此项设计任务。

一、钢管切割机的用途及设计要求
1、用途
钢管切割机主要是用来切割加工工程所需不同长度的管材,它可以
自动适应各种管材横截面直径的大小,对不同材质的钢管均有较好的切
割性能,切口平整圆滑为下道工序的顺利加工奠定了基础。

2、设计要求
1）被切割管子直径范围为19.05mm(3/4")～101.6mm(4") 。

2）被切割管子壁厚范围为3～5mm。

3）中批量生产。

4）中型机械厂承制。

5）单人操作,每日两班制(每班断续工作,时间≤10小时)。

二、钢管切割机的总体方案设计
1、工艺分析
原工厂对金属管材的切割采用了弓锯切割及气割的方法。

弓锯的工
艺质量因人而异，且工作效率低下，浪费人工工时，不适合批量加工。

气割的方法较弓锯切割工作效率高，节约人工工时，但切割处的金属内
部分子结构发生转变，材质性能劣化，并且切口处的金属熔渣严重影响
下道工序的加工。

为此，根据加工现场的工艺情况和要求，设计研制了
这台钢管切割机，它采用了碾压的方法切割金属管材，对管材的切口加
工精度高，并且适合连续切削，节约了人工工时，提高了生产效率。

2、对执行机构的运动要求 2.1 计算总传动比和分配传动比 2.1.1 总传动比计算
初步确定滚筒转速:n =70r/min 则总传动比:i 总=—
电动机满载转速（nE ）滚筒转速（nT ） =1400
70
=20
2.1.2分配传动比
各级传动机构的传动比分配如下: 带传动： i 0=1.67 蜗杆传动： i 1=25
齿轮传动: i 2=2 i 3=5/21
实际总传动比等于:i 总'=i0i1i2i3=1.67×25×2×
5
21
=19.88 2.2 各传动轴传动功率及机械效率的计算
带传动: η1=0.96 蜗杆传动:η2=0.7 齿轮传动: η3=0.94 滚动轴承:η4=0.99
各传动轴传动特性,见表1
轴号功 率 P (KW)电机Ⅰ0
P =1.50
转 矩 T (N.m)
转 速 (r/min)T =95500
P 0n 0=95501.51400
=10.23
=14000
轴Ⅰ=ⅠP 0 1.5×0.96 =1.44=×0.96=16.4
T 0i 0η1n Ⅰ
n 0
i 0
=14001.67=838.3
轴Ⅱ =P 1.44×0.78×0.99 =1.11η1 =
η2Ⅰη4 =Ⅰ==316.6
T i 1η2ⅡⅡⅠη4
=16.4×25×0.78
n n i 1
=838.325
=33.53Ⅱ
Ⅰ
n
==轴Ⅲ =ⅢP
Ⅱ×0.99 =1.03
=0n Ⅲ
n Ⅱ
i 2
=33.52
=16.8轴Ⅳ=P 1.03×0.94×0.99 =0.96
η3η3Ⅲ
η4 =Ⅲ=×0.96×T i 2η3ⅣⅣⅡη4=316.6×2× ×0.94n n i 3
==
70.6
Ⅳ
Ⅲ
==η4
i 3222521122
=61.416.8×4.22
T T P 表1
轴T P P P 1.11×0.94 ==10.23×1.67T ×0.99
3 切管工艺方案及传动方案设计和选型3.1 切管工艺方案选择,见表2
3.2传动方案选择
如下图1所示
图 1
如上图1所示,提供的切管机的三种传动系统方案.若仅满足总传动比要求,可以采用单级蜗杆传动.但综合考虑结构,操作及调整布局等方面的要求,宜采用图中传动系统方案3。

3.3 V带传动的设计及选型
设计原始参数：功率P=1.5KW, 转速n=1400r/min, i=1.67,一天工作一天工作时数≤10h,希望中心距不超过360mm。

查表选择Z型V带，数量为3根。

3.4 蜗杆传动设计及选型
设计原始参数：功率P
Ⅱ =1.11KW, 转矩T
Ⅱ
=316.6N.m,转速n
Ⅱ
=838.3r/min,
i =25, 工作载荷平稳,单向工作,间断性工作,润滑情况良好。

3.5 齿轮传动设计及选型
各齿轮材料均选用45#钢,调质处理，齿面硬度HB=220,选择共轭齿轮。

4 总体布局
4.1 机械零件结构图,如图2所示
三、技术设计
1、运动设计与动力计算
1.1 电动机功率的计算及选择
参考同类机器,选用一台Y90L-4型电动机。

该电动机的主要性能参
数尺寸如下表3所示:
图 2
1.2 确定各传动机构的传动比
2、结构设计与强度校核
2.1 齿轮的设计与校核
齿轮传动设计计算结果列于表
表4
2.顶圆直径d 126d 2=m z 2''mm a
a +2246d 3=m z 3mm a +263d 4=m z 4mm a +23.中心距a 180a 2=m z 2''mm +-32z 3
148.5a 3=m z 3mm +-42z 44.齿宽b
55b 2'mm 50b 3mm 55
b 4
mm
计算项目计 算 根 据单位计算结果(续表2)
表4
( )( )( )( )( )
2.2 蜗杆的设计与校核
蜗杆传动设计计算结果列于表5:
2.3 V带的设计与校核
V带传动设计计算结果列于表6
3、切割机的部件和机器总装配图
图 3
参考文献
[1]成大先，机械设计手册，北京：化学工业出版社，2004
[2]徐灏，机械设计手册，第2版，北京：机械工业出版社，2000
[3]孙桓，陈作模，机械原理，第6版，北京：高等教育出版社，1997
[4]《现代机械传动手册》编委会，现代机械传动手册，北京：机械工业出版社，1995
[5]陈榕林，机械设计应用手册，北京：科学技术文献出版社，1995
[6]孙靖民，现代机械设计方法选讲，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1992
[7]姜柳林，机械CAD基础实践，北京：高等教育出版社, 1991
致谢
通过这次论文我要深深地感谢我的导师李学荣老师。

在两年的学习中，李老师给予我很多热情的鼓励和悉心的指导。

本论文正是在她的指导和帮助下完成的。

在论文选题、搜集数据和理论研究方面，一直到最后论文的反复修改、润色，李老师始终认真负责地给予我深刻而细致地指导，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。

正是李老师的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业论文才能够得以顺利完成老师倾注了很多心血。

她严谨的治学作风和渊博的学识将使我受益终生。