中南大学毕业设计机械制造.docx

1、中南大学毕业设计机械制造本科毕业设计（论文）球绞轴承综合试验机设计中 南 大 学 本科毕业设计（论文）球绞轴承综合试验机设计学院（系）： 成人教育学院 专 业：机械制造及自动化 学生 姓名： 指导 教师： 中南大学毕业设计（论文）任务书学院：成教学院 系级教学单位：机械制造及其自动化系 学号学生姓名专 业班 级机械制造班题目题目名称 高速线材打包机结构改造设计题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）2.管理类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实

2、际（ ）自选题目（ ） 主要内容基本要求1.独立完成规定的任务，图纸折合A0号三张以上；2.付设计说明书2万字以上，要求分析计算全面详尽，说明书格式符合“毕业设计撰写规范”；3.参考文献15篇以上（不包括教材）；翻译一篇外文资料，译成中文文字不少于3000字。参考资料1.机械设计手册2.机床夹具手册3.科技期刊上发表的相关论文周 次第14周第57周第811周第1215 周第1617周应完成的内容调研相关国内外技术资料、接受开题考核方案设计、相关参数计算草图设计、接受中期检查正式图纸设计、撰写设计说明书准备答辩PPT指导教师：职称：教授 2年 5月 10日系级教学单位审批： 年 月 日 1.1.

3、2 国内外打包机的主要研究成果.1 1.1.3 我国引进线材打包机现状.5 1.1.4 打包机的发展趋势.6 1.1.5 PCH-4KNA型打捆机备件的国产化.7 1.2 当前国内外打包机存在的问题.10 1.3 小结.112.1 打包机的基本原理.122.2 打包头功能及其主要性能.122.2.1 功能.122.2.2 主要技术性能.122.3 打包结构.132.4 打包动作.152.5 打包机在自动方式下操作注意事项.162.6 新型打包头KNB的结构特点.162.6.1 扭结机构.162.6.2 剪切机构.182.6.3 导向机构.182.7 新型打包头KNB的维护要点.192.7.1

4、KNB的气动和液压系统的工作介质要求.192.7.2 各机构的维护方法.192.8 小结.193.1.1 特性要求.203.1.2 性能指标.203.2 液压系统设计分析.203.3 液压系统设计要点.253.4 液压原理及分析说明.263.4.1 液压原理图.263.4.2 分析说明.263.5 小结.28第4章 扭结机构中各参数的确定.294.1 液压马达的确定.294.2 齿轮的设计计算.294.2.1 扭结轮淬火，中间大齿轮正火，驱动轮调质.294.2.2 驱动轮分度圆直径.304.2.3 确定齿轮的尺寸.324.2.4 校核齿根弯曲疲劳强度并确定最终的齿轮尺寸.324.3 轴设计计算

5、及轴承和键的选择.344.3.1 选材料，轴承润滑方式，密封方式.344.3.2 结构设计.344.4 联轴器及夹紧装置的选择.364.4.1 联轴器的选择.364.4.2 夹紧装置的选择.364.5小结.36摘要本文介绍了球铰轴承试验机研制的背景和意义,通过分析关节轴承的结构、运动原理、失效形式,探讨了试验机的主要技术参数、结构、系统组成及控制方案等。采用液压缸控制技术模拟加载载荷，采用千分表对关节轴承各种试验参数进行测量。 确定了方案后进行了相关的参数计算。轴的设计计算，平键的选择于校核，液压缸的计算及选择等 绘制了机械结构图纸，液压原理图、机架结构图以及夹具零件图等。关键词： 球绞轴承

6、测试机 游隙 刚度 寿命Abstract This article describes the hinge ball bearing testing machine developed by the background and significance, by analyzing the structure of joint bearing, movement principles, failure modes of the testing machine main technical parameters, structure, system components and control

7、programs.Hydraulic cylinder control technology to simulate load load bearing joints using micrometer to measure the various test parameters. After the program identified the relevant parameter calculation.Shaft design calculation, the choice of flat keys in check, the calculation of hydraulic cylind

8、ers and selection, and so all. Draw the mechanical structure drawings, hydraulic schematics, rack and clamps parts diagram maps, and so all.Keywords : ball twister bearing testing machine Clearance stiffness Lifespan第1章 绪论1.1 课题背景我国自行研究的线材打包机主要是半自动化打包机，半自动化打包机除了生产效率低以外，还有其他缺点。比如：半自动化打包机的打结位置不理想，在运输过

9、程中容易造成钢捆变松或散包；半自动打包机需要人工穿线，耗费劳动力等。而高自动化打包机可以解决上述问题，但是进口国外高自动化打包机价格昂贵，所以我们要自主研发。1.1.1 线材简介 线材在很多领域扮演着相当重要的角色，所谓的线材是指直径为 5-4mm 的热轧圆钢和 10mm 以下的螺纹钢。它是用作钢筋混凝土的配筋和焊接结构件或再加工（如拔丝，制钉等）原料。另外线材中应用广泛的是高速线材,所谓的高速线材是指用高速轧钢机轧制的线制钢材。类似线材的钢材还有棒材，卷材等。线材在社会上起着巨大作用，是用量很大的钢材品种之一。经过轧制后可直接用于钢筋凝土的配筋和焊接结构件，也可经再加工使用。例如,经拉拔成各

10、种规格钢丝，再捻制成钢丝绳、编织成钢丝网和缠绕成型及热处理成弹簧；经热、冷锻打成铆钉和冷锻及滚压成螺栓、螺钉等；经切削成热处理制成机械零件或工具等。按照包装国家标准汇编的有关规定，各种不同类型的金属成品，在一定的规格范围内出厂前必须包装成卷或捆，包装的方式多样，但对紧实度有一定的要求，而且要有相应的标志。对应的每种钢材都有适应它的打包机构，即所说的金属材料捆扎机。所谓的金属材料捆扎机是指冶金工厂将其生产的钢材或其他金属材料进行机械化捆扎包装，以便于储存和运输的设备。 1.1.2 国内外打包机的主要研究成果目前在线材打包机这一领域，国外的研究成果有前苏联黑色冶金机械化科学所研究的钢带类打捆机，如

11、图1所示。瑞典森德斯（SUND/BIRSTA）公司制造的 PCH-4KNA 型卧式打捆机，如图2所示。图 1-1 前苏联黑色冶金机械化科学研究所打捆机简图 1围盘；2捆扎头；3捆带拉引机构；4捆带供给机构；5液压驱动装置；6开卷机；7板叠 图1- 2 PCH-4KNA 型卧式打捆机1-左移动压实板；2-右移动压实板；3-打包头；4-送线器；5-中心线道；6-弯曲线道；7-升降台 。图1- 3 首钢自行研制的卧式线材打捆机 1-压实缸；2-支座；3-压实头；4-吊卷钩；5-托起机构；6-拧扣机构首钢自行研制的卧式线材打捆机，如图3所示北京航空航天大学改造的达涅利打包机，如图4所示。图1-4 北航

12、打捆机结构示意图图中序号部件名称：1-捆丝除锈器；2-蓄丝液压锁；3-蓄丝送丝滑轮组；4-送丝滑轮组；5-支撑立板；6-捆丝；7-上支臂油缸；8-送丝力调节机构；9-送丝压轮；10-打捆上抱臂；11-上送丝导槽；12-下送丝导槽；13-送丝主轮及送丝马达；14-剪切机构；15-剪切油缸；16-拧紧头；17-挤平机构；18-防脱油缸；19-打捆机下抱臂；20-拧紧油缸；21-下支臂油缸；22-蓄丝抽丝油缸；23-驱动马达。除了以上四种国内外的常见打包机，还有意大利的达涅利（DANIELI）公司,日本的潼川公司，德国的小西马公司，荷兰的泰伯勒（NUMTEC/TEBULO）公司，德国的史密斯公司及法

13、国的伯特拉姆（BOTALAM）公司。国内的研究成果有冶金工业部北京冶金设备制备厂研制的 DBJ 打捆机等。以下是国外打包机的特点及主要参数：国外最大的打捆机供应商是瑞典的森德伯斯德(SUND IBIRSTA)公司，该公司生产的主要产品的特点如下:.设备采用液压操作，传动功率大，动作平稳，工作精确度高；.设备中使用了可互换的标准组件，便于维修；.结构紧凑，占用空间少；.可根据需要，配备各种不同类型的辅助设备，如配备KNOG防热装置，可以处理高温线材;配备KNOV系统，可以将线材结压下，使其紧贴捆材;配备KNOM加标签机，可以完成自动加标签的任务;还可配备运输，压实及点算等设备。该公司生产的打捆机

14、的性能参数及销售情况见表1-1。日本的潼川公司也是一家生产线棒材打捆机定型产品的老厂，该公司从60 年代初就开始进行轧钢精整设备自动化方面的研究。该公司所生产的 TBM 系列全自动液压打捆机的性能特点如下：打捆头中采用了差动齿轮机构，捆线的夹紧，切断及拧扣等操作仅由一液压马达驱动，使得结构简单，易于控制，维护方便；捆扎时间短，大型机 8 秒；中型机 4 秒；小型机 2.5 秒；供线采用双重控制机构，连续控制，捆扎操作稳定。 该机全部为液压驱动，捆扎速度，夹紧力易于调节。 意大利的达涅利（DANIELI）公司生产打捆机的特点是系列化，自动化程度高，其产品的性能参数及销售情况见表1-2 表 1-

15、2 DANIELI 公司打捆机产品简介（销售数量截止 1980 年）型号捆扎对象捆线直径打捆周期研制年代销售数量LF120-650mm 棒材4-10mm5-20S1975110 多台LP320320-500500mm 型钢6-10mm15-20S197520 多台LB厚度 250mm,长度1000-2200mm 盘卷6-8mm14-22S1975约 30 台表 1-1 SUND/BIRSTA 公司打捆机产品简介（销售数量截止 1988 年）型号捆扎对象性能特点研制年代销售数量（台）KNA线材盘条和型、棒、管材捆线：35.5mm，含碳量0.08%捆扎时间：911s最大拉紧力：3.4KN功率：4K

16、W196660KNRA线材盘条和型、棒、管材捆线：35.5mm，含碳量0.08%，延伸率45%捆扎时间：914s功率：4KW1966100KNS型棒材捆线：36mm捆扎时间：26.5s功率：5.5KW1967254KNSS大规格的型棒材捆线：5.5mm捆扎时间：2025s功率：5.5KW197688KNSB多种规格的型棒材捆线：5.5mm功率：5.5KW1967至1990年54台KNA-SBD线、棒材及型钢捆线：7mm带双线轨功率：5.5KW1979至1990年15台1.1.3 我国引进线材打包机现状我国现在主要靠引进国外的打捆机，且引进打捆机以PC-4 型和PCH-4KNA 型两种为最多，占

17、国内使用自动化打捆机总数的64%，而PCH-4KNA型打捆机占总数的44%。我国现有25 家高速线材厂，共使用39 台打捆机，其中国外引进的自动化打捆机约32 台。国内现在使用的线材自动打捆机的性能参数如表1-3 所示。 表1-3 打捆机技术参数名称类型（参数）瑞典瑞典法国德国意大利中国设备概况卧卧卧卧立卧设备型号PCH-4KNAPC-4Botalam史密斯LBF-1350设备自重（t）4240651292730打捆道次（道）444444压紧方式双向双向单向-双向可打捆形状参数可打盘卷内径（mm）8850760散卷最大外径（mm）43散卷最大长度（mm）3510018001655压紧后最小长度

18、（mm）5700670力能参数压实盘卷最大压力（KN）4200200可捆的最大卷重（kg）2时间参数工作周期（s）324054384670压力参数液压系统工作压力(MPa)3设备数量（台）1782327所占比例（%）442057519这些设备大部分是70 年代产品，其中包括瑞典森德斯公司的PC-4 型打捆机。1987 年，瑞典森德斯公司和伯斯德公司合并以后，研制开发了PCH-4KNA 型双向移动打捆机。1.1.4 打包机的发展趋势从国外各打捆机制造商推出产品的更新换代可以看出打捆机的研制是向着如下几个趋势发展的：1.自动化智能化2.高效率3.系列化 标准化。这是任何一个行业竞争的必然结果。要想

19、在激烈的市场竞争中站稳脚跟，为了赢得用户，就要使换代产品之间具有继承性，对大部分构件进行标准化设计，以提高备件的通用性，降低用户的更新费用。为此，进行打捆机的系列产品开发，从一开始，就要将起点定高，才能长盛不衰。总的来说，打捆机的发展趋势是动作周期短，耗能低，投入少，寿命长，智能化水平高，环保性能好。1.1.5 PCH-4KNA 型打捆机备件的国产化1993 年以来，根据冶金企业生产上的需要，北京四新冶金设备技术中心及哈尔滨东安发动机制造公司合作，研制生产打捆机备件，经过3 年多的努力和反复试验，已经制造出410 多种零部件，并在首钢、鞍钢等企业正式装机使用。其中合作制造的送线器，线道系统、打

20、包头等打捆机等关键零部件在使用过程中，工作正常，运转平稳，质量达到了国外进口备件精度要求，为冶金企业创造高产提供了必要条件。打捆机线道系统如图1-5 所示。图1-5 线道系统1-送线器；2-直线道；3-弯曲线道；4-活动线道每台打捆机都有4 个线道，它是将捆线由送线器经直线道、弯曲线道至中心线道再经活动线道至打包头。打捆机送线器的具体结构如图1-6 所示，它主要由1 个送线轮和4 个支承导向轮组成。送线器的工作由液压马达驱动。弯曲线道的具体结构如图1-7 所示。捆线是在两个侧板和活动盖板、轴承轮组成的空间内进行。图1-6 送线器弯曲线道的固定板（图1-8）长2900mm，宽704.5mm，厚度只有25mm，是一个薄长C