机械毕业设计593定尺机装置设计毕业设计Word格式文档下载.docx

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本设计产品定尺机的组成由定尺小车和大梁两部分组成。

定尺小车是由电机、蜗轮蜗杆传动、气缸、销轴、滚轮等组成。

大梁是由前梁、后梁、横梁、定位尺、定位销等组成。

定尺机就由以上各零部件等组成的。

（见附总装图，零件图）

定尺机的作用：

钢材在加工生产过程中并不是像现在市场上出现的那样，各种钢材都是规格好的。

在生产加工过程中，如果没有定尺机，棒材将是不规格的，长长短短的了，所以要是没有定尺机可想而知，将有多少变为废钢材，在一根棒材出炉后，将是一根很长的火热的出来的温度达到200摄氏度以上。

在辊入辊道上行走，按业主所需的长度来调整定尺机尺寸的长度。

例如：

所需的圆钢长度为六米，这时只要将定尺机小车移动所需要的尺寸就可以定位了。

再通过另一道工序冷剪辊中心将其棒材剪下来，冷剪中心线与定尺机的最近距离已是固定的，所以只要移动定尺小车到所需尺寸上，业主所需棒材的长度就定好了，紧接着下一道工序。

（冷床的收集装置）

以上讲的是本设计产品定尺机的内部结构及其作用，从以前说明我们可以看出定尺机在整个精整线上的重要作用了。

4、本设计产品定尺机的计算及设计过程

气缸的选型及气缸的特点：

在看到气缸二字时，也许大家会问，为何不选油缸呢？

这里先介绍一下气缸传动的优缺点。

4.1气缸的选型及气缸的优点：

1、对于传动形式而言，气缸作为线性驱动器可在空间的任意位置组建它所需的运动轨迹，安装维护简单。

2、工作介质是取之不尽，用之不竭的空气，空气本身不花钱，排气处理简单，不污染环境，成本低，压力等级低，使用安全。

3、气缸动作速度一般为50~500mm/s,比液压和电气方式的动作速度快，其间，通过单向节流阀，可使气缸速度无级调节。

近代气动技术发展，气缸最低速度可在3mm/s平行运动。

4、可靠性高，使用寿命长。

5、利用空气的可压缩性，可贮存能量，实现集中供气，可短时间释放能量，以获得间歇运动中的高速响应，可实现缓冲。

6、全气动控制具有防火，防爆，耐潮的能力与液压方式相比，气动方式可在高温场合使用。

虽然气压传动有如此多的优点，但在有些场合它还是有问题的，不如油缸的。

4.2气缸的选型及气缸的缺点：

由于空气具有压缩性，气缸的动作速度易受载荷的变化而变化。

气缸在低速运动时，由于摩擦力占推力的比例较大，气缸的低速稳定性不如液压缸。

虽然在许多应用场合，气缸的输出力能满足工作要求，但其输出力比液压缸小。

5、气缸的造型及计算过程

1、因棒材加工生产过程中温度都在200摄氏度以上，所以在高温环境不需选用耐热气缸。

2、生产过程中环境非常恶劣，尘土飞扬，所以需在活塞杆伸出端安装防尘罩，以提高气缸的使用寿命。

3、气缸的行程的选用.因棒材生产的范围直径为Φ14mm-Φ300mm之间，所以气缸的行程要在280mm.

气缸的计算.

初定棒材的运动速度为2m/s,运动时间为1分钟,棒材的质量为7.85.

（1）棒材的加速度为：

a=Δν/Δt=（2-0）/（60-0）=1/30（m/s）

（2）棒材的冲击压力为:

F=m×

a=7.85×

（1/30）

=0.26KN

（3）压强为：

P=F/A=0.26/（945×

155）=0.26/0.14=0.18MPa

（4）根据现场的条件和工作要求，所以选气缸为中间性的.

根据以前的计算和要求所得（气缸为国家标准的）.因气缸是国家标准的,所以各大厂家生产出来的气缸都是标准的.

得:

气缸标号为:

QGS160×

280B-MT4

注:

QGS是气缸的型号.此类气缸性能良好,质量可靠,规格齐全,生产厂家众多,可互换性能好,安装使用方便.

Φ160是气缸的缸程.

280B是气缸的最大行程.

MT4指气缸为中间轴销安装型.

6、销轴的受力强度计算

6.1销轴的计算采用截面法.

6.2销轴的材料及许用应力的确定:

（1）选用35港调质处理.

（2）查表得强度极限δB=550MPa.

（3）查表得其许用弯曲应力[δ-1]B=49MPa.

（4）销轴的截面魔模数为ZP=πd3/16=54cm3.

（5）材料的拉伸屈服点δs=300.

（6）销轴的剪切力:

τ=4F/πd2×

z≤τp

=（4×

0.26×

105）/（3.14×

562×

54）

=11MPa

因销轴取常用材料35钢,且35刚为通用材料,则查表得:

τp=80MPa.

因计算得:

τ=11MPa.

τ<

所以销轴的直径定为56mm,为此可以适合工作条件.

7、电机的选型及功率计算过程.

因现场工作环境比较恶劣,温度比较高,则初选电机类型为Y系列三相异步电动机.（见标准JB3074-82）.

对Y系列电动机,通常多选用同步转速为:

1500r/min或1000r/min.（经验得）:

则初选电机的同步转速为1000r/min..

电机功率计算.

7.1初选电动机功率:

绘制负载图:

首先算出（或通过实测及对比得出）生产机械静阻负载图T0=f（t）或P=f（t）,然后根据公式初步计算电动机轴功率,根据计算功率并考虑一定的余量再初选电动机功率,随着调速范围和启动频繁程度的提高,余量系数也应随之加大.

为了验算初选电动机是否合适，需要根据负载状态，生产机械的工艺系数和初选电动机的参数，根据公式计算电动机动态转距和加减速时间，绘制电动机转距负载图T0=f（0）或电流负载图I0=f（t）.右图是转距负载图:

7.2功率计算：

经上面验算得：

电机转速为940r/min（满载时）电机的额定转矩为150N*m（由上面表图所示）:

P=T0×

n0/9550=150×

940/9550=1.5KW

由上面的计算得：

功率P=1.5KW，转速为940r/min,级数为6级.

由上面的电机的技术数据选电机为电动机Y100L-61.5kg,见标准JB3074-82.

8、蜗杆蜗轮传动设计计算及作用

蜗杆传动的特点:

传动比大，结构尺寸小，用于动力传动时传动比可达8~80，用于运动传递时传动比可达1000;

传动平稳，噪音振动小;

传动率低，当蜗杆为主动件时，效率一般为0.7~0.8，在需要时可将传动设计成具有自锁性能的机构，但此时效率仅为0.4左右;

蜗轮一般采用有色金属制造，主要为了散热和减小磨损（如青铜等）.

8.1计算蜗轮输出转矩T2:

因蜗杆传动是由电机直接带动的则输入功率P1=1.5kw,转速n1=940r/min,传动比i=46,工作时间10年，每日工作24h,每小时载荷时间30min,工作环境温度40℃以上

选择材料和加工精度:

蜗杆选用20CrMnTi,调质处理HB=230~269，蜗轮选用HT150，切制轮齿，加工精度8级;

初选几何参数:

查表得：

当i=46时，Z1=1；

Z2=Z1×

i=1×

46=46;

8.2计算蜗轮输出转矩T2:

粗算传动效率η:

η=（100－3.5i）%=（100－3.546）%=0.76

T2=9550×

P1×

ηi/n1=9550×

1.5×

0.76×

46/940=532.8N*m

8.3确定许用接触应力ΣHP:

根据表得：

当蜗轮材料为HT150时，σHp=σHbp×

Zs×

Zn

查表得σHbp=140N/mm

（许用接触应力）由表得滑动速度Vs=0.25m/s

采用浸油润滑，由图求得Zs=1

由图的注中公式求得N=60n2t

=60×

940/46×

10×

300×

24×

30/60

=5.05

（N为应力循环次数）

根据N由图查得Zn=1.05（寿命系数）

所以：

σHp=σHbp×

Zn=140×

1×

1.05=147N/mm

8.4求载荷系数K

由表知：

K=K1*K2*K3*K4*K5*K6，设V2〈3m/s，按表取K1=1，传动为8级精度，K2=1；

由于K=30/60=50%，由图14-4-5得K3=0.84，由表14-4-17查表得K4=1.78，由表14-4-18查得K5=1015，由图14-4-6查得K6=0.76

所以K=1×

0.84×

1.78×

1.15×

0.85=1.5

8.5计算m和q的值

m

≥

=

=15.9mm

查表:

取m

=15则m=8,所以q=8

8.6主要几何尺寸计算

a=0.5m（q+Z2+2X2）=0.5×

8×

（8+46-2×

0.5）=218mm

注：

X2为变位系数，X2=-0.5

D1=d1

=q*m=8×

10=80mm

D2=m*z2=8×

46=368mm

8.7蜗轮齿面接触强度校核验算

σH=14783/368×

=127N/mm

因为ΣH=147N/mm

ΣH〈ΣHp

所以接触强度足够了.

则蜗轮的传动比i=46,此蜗轮蜗杆设计正确

9、梁的设计及强度计算

机架结构的主要构件是梁,桁架可看作是一个组合的梁,立式塔架也可看成是一个直立的悬臂梁.

为了保证小车运行自如无卡阻,所以侧板及顶板接头尽量少,并且侧板与顶板接头位置间隔大于400mm.底板（轨道板件11,见图所示）的接头应尽量少.

大梁制造时,其大梁的中间部位应向上拱起度为1.5/1000.大梁水平方向的不直度不大于1.2/1000.全长的不直度为不大于10mm.垂直方向的不直度不大于0.6/1000,全长的不直度应不大于5mm.

大梁不是经常拆装的，所以采用焊接连接.因大梁为钢板对焊拼接的,则腹板和翼缘板焊缝可相互错开约S=200mm,以免使焊缝过于密集,以保证大梁的强度要求.这样可以提高大梁的强度及刚度要求以提高大梁的使用寿命.

9.1梁的强度计算

梁的设计已有上面知.如果梁的强度要求达不到要求,那么将前功尽气.

梁的计算必须满足刚度要求为主.就应对强度受力校核.

梁的强度计算主要是考虑受弯时的正应力.

应大梁只受定尺小车的运行重力及大梁的力,则大梁只手单向弯曲时拉伸压力.

因大梁是Q235的钢板焊接而成的,则Q234的抗拉许用应力为［σL］=100MPa,Y1=420mm.（见图所示B10101，05，大梁）.

作弯矩图:

大梁横截面尺寸图:

9.2大梁的强度校核

因大梁的截面对中性轴对称，所以在截面上最大拉力发生在截面的上边缘各点处:

σLmax=（MB×

Y1）/I2=12×

MB×

Y1/b×

h

=（12×

25×

420×

0.001）/800×

0.001×

（1220×

0.001）

=25×

0.001/0.1152

=91.1（MPa）

因大梁的抗拉应力为［σL］=100MPa.σLmax＜σL=100MPa.则大梁的强度条件是满足工作要求的.

10、定尺机气动系统原理及结构

由上面知气缸的选型已定,为QGS160×

210B-M74.有气缸就有气压站（见图所示气压站安装在小车上）.气动原理图见（BT0101,09）.

工作原理:

1.空气从球阀进入→到三联件→二位五通电磁换向阀（左路）→气缸上升.

2.空气从球阀进入→到三联件→二位五通电磁换向阀（右路）→气缸下降.

结论

通过这次课程设计，使我进一步地理解了所学过的理论知识及具体运用了这些知识。

这次课程设计，使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会了查图表，资料，手册等工具书。

通过实列对AutoCAD绘图做了一次练习,对我们所学的专业知识有了进一步的认识。

总之，这次的课程设计使我受益匪浅，为我今后的学习与工作打下一个坚实而良好的基础。

在此，衷心感谢各位老师的帮助和指导。

致谢

通过这次毕业设计，系统地了解了定尺机装置的设计过程，掌握了利用AutoCAD软件进行零件图及装配图的绘制，并实现了定尺机装置主要零件的参数化设计。

在这次毕业设计过程中，系机房给我提供了舒适的毕业设计环境，在设计过程中得到了老师的精心指导和同学们的热情帮助，在此表示衷心的感谢！

参考文献

1、《机械设计手册》（化学工业出版社）

2、《工程力学》朱熙然主编（上海交通大学出版社）

3、《机械设计基础课程设计指导书》西安电子科技大学出版社宋敏

4、《机械设计课程设计手册》高等教育出版社吴宗泽

5、《机械零件课程设计指导书》高等教育出版社哈尔滨工业大学出版社