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河北建筑工程學院 畢業(yè)實習報告 系 別 機械工程系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機081 姓 名 田敬東 學 號 2008307118 指導教師 孫有亮 實習成績 畢業(yè)實習報告 一、實習目的 畢業(yè)實習是工科本科學生的一個很重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，同時也為本科學生今后的畢業(yè)設計做了一個很好的鋪墊。其任務是根據(jù)機械設計制造及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標，組織學生參觀相關的機械企業(yè)或部門，培養(yǎng)學生重視實踐、增強理論聯(lián)系實際的觀念，深入調(diào)查研究、拓寬視野、增強面向人才市場、服務于社會的觀念。其目的是使學生對實踐生產(chǎn)有一個基本的了解和認識，能夠做到理論聯(lián)系實際，擴展自己的專業(yè)知識；同時專業(yè)實習也能很好的鍛煉和培養(yǎng)大學生的業(yè)務能力及自身素質(zhì)，使當代大學生養(yǎng)成吃苦耐勞的精神，并且能夠讓學生提前接觸社會、了解產(chǎn)業(yè)狀況、了解基本國情，逐步實現(xiàn)由學生到社會人才的轉(zhuǎn)變，最重要的是培養(yǎng)了學生初步擔任工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能、體驗企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。 我們這半學期的主要任務就是進行畢業(yè)設計，把我們大學四年所學到的機械知識理論聯(lián)系現(xiàn)實生產(chǎn)需求進行綜合應用。這樣既可以進一步鞏固所學的理論知識，又對即將走向的工作崗位作一次實戰(zhàn)性的演習。因此這次畢業(yè)設計對于我們這些即將走向工作崗位的大四畢業(yè)生來說是很重要的。為了給畢業(yè)設計做好充足的準備，畢業(yè)實習便成了一個不可缺少的環(huán)節(jié)。 二、實習內(nèi)容 本次畢業(yè)實習我們先后參觀了三個工廠，分別是張家口大力神鍋爐制造有限公司，張家口大鏡門銑床廠和北京鹿牌都市生活用品有限公司。 張家口大力神鍋爐制造有限公司始建于1960年4月，經(jīng)營范圍；B級鍋爐及其輔機制造，銷售，一,二類壓力容器設計,制造,銷售,煉鋼轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道制造,銷售。年生產(chǎn)工業(yè)鍋爐能力1500蒸噸。公司占地面積148畝，總資產(chǎn)1.3億員工600余人，公司產(chǎn)品已發(fā)展為：燃煤，燃油（氣），電加熱和特種鍋爐5大系列13個品種110個規(guī)格的大力神牌鍋爐以及各種規(guī)格煉鋼轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道和一，二類壓力容器。市場份額尤以華北、西北、東北為重。并相繼承擔了大批國家重點項目的建設，闖出了一片屬于大力神的藍天。大力神鍋爐以其高效、節(jié)能、安全、可靠的特性，創(chuàng)出了河北省鍋爐業(yè)唯一的名牌產(chǎn)品。 今天的氣溫很低又是剛下過大雪，皚皚白雪中參觀鍋爐廠也是別有一翻滋味。很幸運的是我們第一個見到的便是和我設計課題有關的管子除銹機。顯然我們見到的這臺機器已經(jīng)被遺棄了，它是唯一一個在室外的設備，已經(jīng)很久沒用過了。孫老師把我叫到身邊，仔細的講解。簡易管子除銹機的基本結構和除銹原理：簡易管子除銹機一般由機械動力頭、機身、傳動機構、工作裝置等組成。除銹原理也較為簡單，將管子固定在機身，通過動力機構帶動其旋轉(zhuǎn)，工作裝置利用摩擦的原理即可對管子完成快速而簡易的除銹。常見的金屬管子除銹方法及其特點：（1）摩擦除銹及本次設計所采用的方法，成本低，操作簡單，除銹效果因設備不同而差異較大，噪音和粉塵問題突出。（2）噴丸除銹，可以有效的清除金屬表面的氧化皮，銹蝕，舊漆膜等雜質(zhì)。（3）化學除銹，化學清洗雖然能使表面達到一定的清潔度和粗糙度，但其對環(huán)境的污染問題較為嚴重，影響工人健康。 我本次要設計的簡易管子除銹機采用的是物理除銹原理，和看到的機器原理相同，所以我很仔細的對其觀察，尤其是工作裝置，即除銹的裝置的部分。兩個半圓弧狀的工作裝置將金屬管子包容起來，兩個支撐輪和一個砂輪與管子接觸，砂輪與管子的接觸力可以用手搖臂進行調(diào)整，工作裝置被固定在軌道上可以左右移動，這樣就可以完成管子的除銹工作了。遺憾的是我沒有看到這個除銹機的工作狀態(tài)，但可以想象的是，除銹時噪音巨大，也沒有防塵設備，污染應該較為嚴重，由于工作裝置是手動操作，其工作質(zhì)量也應該一般。以上問題在我的畢業(yè)設計中應該加強改善。 之后我們又參觀了幾個車間，看到設備有：液壓彎管機，數(shù)控切割機，剪板機，以及各種機床。當遇到和同學門畢業(yè)設計有關的設備時，孫老師就會專門給學生進行認真的講解，使我們對自己的設計內(nèi)容有了更進一步的了解。 第二天，老師帶我們來到了張家口大鏡門銑床廠。該廠是機械制造專業(yè)廠家，1954年公私合營后不斷發(fā)展壯大，現(xiàn)有職工700余人，各類專業(yè)技術人員近百人，占地面積5萬平方米，各種機電設備200多臺，各種工種齊全。近年的主導產(chǎn)品有：1、X57-3，X63W萬能銑床；2、BC272系列梳毛機；（主要用于毛線、呢子布，無紡布的加工）3、火花機床；（包括CTE-300、CTE-400、CTE-500主要用于模具加工）4、金屬絲網(wǎng)機。今天我們參觀的設備是拉床，這是我第一次見到拉床，拉床是用拉刀加工工件各種內(nèi)外成型表面的機床。拉削時機床只有拉刀的直線運動，它是加工過程的主運動，進給運動則靠拉刀本身的結構來實現(xiàn)。按工作性質(zhì)的不同，拉床可分為內(nèi)拉床、外拉床、連續(xù)拉床、側拉床等等。拉床一般都是液壓傳動，它只有主運動，結構簡單。液壓拉床的優(yōu)點是運動平穩(wěn)，無沖擊振動，拉削速度可無級調(diào)節(jié)，拉力可通過壓力來控制。 我們本次實習的最后一站是北京鹿牌都市生活用品有限公司，該公司創(chuàng)建于二十世紀六十年，經(jīng)過幾十年的艱苦創(chuàng)業(yè)，今天的北京鹿牌都市生活用品有限公司已經(jīng)發(fā)展成為中國保溫瓶容器行業(yè)工藝裝備最先進，銷售最大，品種最多，質(zhì)量最好，效益最佳的大型企業(yè)，同時也是全球真空玻璃家庭用品最大制造和銷售企業(yè)。主要產(chǎn)品包括玻璃系列保溫容器，不銹鋼真空保溫容器，迷你型家用飲水機系列，酒店及快餐用品，生物工程技術，轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。公司在境內(nèi)擁有多家經(jīng)銷公司和分公司，既有精良的生產(chǎn)體系，又有完善而龐大的營銷網(wǎng)絡。產(chǎn)品暢銷中國各地，遠銷亞洲，歐洲，非洲，美洲，所屬的五十多個國家和地區(qū)，年創(chuàng)匯達800多萬美元。鹿牌商標在40多個國家和地區(qū)進行了注冊，鹿牌保溫瓶還被國外用戶親切的稱呼為“中外人民友誼象征的及其珍貴的禮物”。 三、實習結果 通過這次的畢業(yè)實習加上老師在實習過程中的現(xiàn)場指導，使我對自己要設計的課題加深了認識，但是還有許多方面自己還不是特別的清楚，有些疑問，所以在實習回來以后我又在圖書館上借閱了兩本有關機械設計方面的書，一本是機械工業(yè)出版社出版的《機械加工設備》，另外一本是化學工業(yè)出版社出版的《機械設計手冊》，通過這兩本書加上這次的實習使自己對課題的認識又加深了一步，相比較以前的認識上升了一個高度。當然了有許多實習中沒有了解到的東西，而書上又不能找到，在咨詢了老師并在網(wǎng)上查閱了大量的文獻資料后，都逐漸的了解了。在中國知網(wǎng)上我搜集了一些資料，對新型除銹設備有所了解，尤其是多功能除銹機，不僅可以完成除銹工作，也可以對管子進行校直，自動噴漆等。一些簡單而實用的裝置很值得我在本次設計中借鑒，比如電動鋼絲刷，絲鋼傳動等。設計是一個逐步的過程，只有把現(xiàn)在的設計做好，才能進一步的去設計更好的東西。 在參觀實習之后，對設計又一個初步的認識之后，這對以后的設計有一個整體的促進作用，總之這次實習的意義還是很大的。 四、實習總結 通過這次的參觀實習也培養(yǎng)了我們分析問題與解決問題的能力，以前總是在學習現(xiàn)成的東西，這方面的能力還是比較欠缺的，尤其是在解決問題方面，遇到問題總是不加思考就匆匆放棄，這對于設計人員是一大禁忌，這也嚴重的妨礙了我們創(chuàng)新的能力的發(fā)展，要創(chuàng)新就必須學會獨立思考，只有學會了獨立思考才能會使自己的東西與別人不同，才能用另外的方法獨辟蹊徑的解決存在的問題。對于自己設計的課題我想創(chuàng)新應該也是主要解決的問題之一，我們參觀的機器已經(jīng)有些年頭了，我們可以借鑒其基本的東西，但是也要有自己的東西，因為如果還是照搬照抄，那也就失去了畢業(yè)設計的意義了，總之這次畢業(yè)實習使我受益匪淺。 河北建筑工程學院 畢業(yè)設計（論文）開題報告 課題 名稱 簡易管子除銹機設計 系 別： 機 械 工 程 系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 機081班 學生姓名： 田 敬 東 學 號： 18 指導教師： 孫 有 亮 開題時間： 2012年3月23日 課題來源 導師課題 課題類別 工程設計 一、論文資料的準備 經(jīng)過一段時間的準備，我通過實地參觀實習，查閱書籍，上網(wǎng)搜索以及和老師，同學們的交流，獲得了一些關于本次畢業(yè)設計的一些資料： 1.金屬管子除銹機的作用: 在機械制造業(yè)的實際生產(chǎn)中，經(jīng)常會用到一些金屬管子，而管子生銹便成了不可避免的問題，生銹的管子會使在生產(chǎn)中面臨很多問題，比如管子的焊接、安裝，甚至會影響到設備的工作，使得其工作效率降低，增大能耗，影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，甚至帶來生產(chǎn)安全隱患。所以在管子使用之前對其表面進行除銹工作是很有必要的。此時一臺簡易而又高效的管子除銹機便可解決這個問題。 2．常見的金屬管子除銹方法及其特點：（1）摩擦除銹及本次設計所采用的方法，成本低，操作簡單，除銹效果因設備不同而差異較大，噪音和粉塵問題突出。（2）噴丸除銹，可以有效的清除金屬表面的氧化皮，銹蝕，舊漆膜等雜質(zhì)。（3）化學除銹，化學清洗雖然能使表面達到一定的清潔度和粗糙度，但其對環(huán)境的污染問題較為嚴重，影響工人健康。 3.簡易管子除銹機的基本結構和除銹原理：簡易管子除銹機一般由機械動力頭、機身、傳動機構、工作裝置等組成。除銹原理也較為簡單，將管子固定在機身，通過動力機構帶動其旋轉(zhuǎn)，工作裝置利用摩擦的原理即可對管子完成快速而簡易的除銹。 4.本次除銹機設計中可能遇到的問題:由于使用的除銹機是物理除銹方法,即利用摩擦的原理進行除銹,所以就會難免帶來噪音,灰塵以及工作效率低,除銹效果差等問題.在本次設計中應該在這些問題上多下工夫,盡量減少相應的問題. 5.實地參觀實習的收獲:除了自己搜集了一些相關資料外,老師也帶我門參觀了工廠,見到了真正的管子除銹機。這臺機器給我的第一印象是笨重，陳舊，和我想象的完全不同。我的設計題目是簡易管子除銹機，而且管子的除銹原來也很簡單，所以我認為除銹機的體積可以做的更小一些，這樣不僅可以完成除銹任務，也可以節(jié)省材料，降低成本，提高企業(yè)收益，符合中央提出的建設節(jié)約型社會的要求。通過仔細觀察還是發(fā)現(xiàn)了一些細節(jié)問題，也是需要在以后的設計中特別注意；由于工作環(huán)境惡劣，一些雜質(zhì)會污染工作導軌，可能會造成工作裝置工作阻力增大，影響導軌精度，帶來大的噪音，降低除銹效率，因此在設計中還應該注意導軌防塵問題。 二、本課題的目的（重點及創(chuàng)新點） 畢業(yè)設計是工科大學生完成學業(yè)中最重要的實踐環(huán)節(jié)，是將在大學學到的理論知識系統(tǒng)化、條理化、實用化最關鍵的一環(huán)。通過本畢業(yè)設計培養(yǎng)學生綜合運用所學的理論知識和技能，提高分析與解決實際問題的能力，熟悉生產(chǎn)技術工作的一般程序和方法；培養(yǎng)學生懂得工程技術工作所必需的全局觀念、生產(chǎn)觀念和經(jīng)濟觀念，樹立正確的設計思想和嚴肅認真的工作作風；培養(yǎng)學生調(diào)查研究，查閱技術言文獻、資料、手冊，進行工程計算、圖樣繪制及編寫技術文件的能力。掌握一般機械機構的設計思路、方法和步驟，掌握常用工程材料的性能和選配能力。盡快完成學生到工程技術人員的過渡。 1．培養(yǎng)學生綜合應用所學理論知識和技能，分析和解決機械工程實際問題的能力，熟悉生產(chǎn)技術工作的一般程序和方法。 2．培養(yǎng)學生懂得工程技術工作所必須的全局觀念、生產(chǎn)觀念和經(jīng)濟觀念，樹立正確的設計思想和嚴肅認真的工作作風。 3．培養(yǎng)學生調(diào)查研究，查閱技術言文獻、資料、手冊，進行工程計算、圖樣繪制 及編寫技術文件的能力 4．重點：本設計主要包括總體設計，機械傳動裝置設計和工作裝置設計。 5．創(chuàng)新點：工作裝置可以采用絲杠傳動，使得除銹工作更加平穩(wěn)，均勻。因此設計中因更加注意絲杠的設計選擇和布置。設計因滿足實際生產(chǎn)需要，盡量使各部件的布置更加緊湊，減小體積，降低成本。所以在對已有的除銹機的基礎上，進一步改善工作裝置。 三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路 本畢業(yè)設計課題任務的內(nèi)容：管子除銹機是用于金屬管子除銹的專用設備。主要由機械動力頭、機身、傳動機構、工作裝置等組成。 本設計是在機械動力頭的基礎上，增加適當?shù)牧慵?，實現(xiàn)金屬管子機械化除銹工作，達到成本較低、結構合理、勞動強度低、效率高的目的 設計方法：以設計任務書為基礎，結合翻閱，查找工具書，比較各種管子除銹機設計方面的優(yōu)點及缺陷，在設計時借鑒和注意。 研究思路：該機主要由機架、電動機、變速機構、主軸、鋼絲刷、管子夾緊機構等組成。.設計步驟可以分為：總體設計，電動機的選擇與計算，減速器參數(shù)的選擇和計算，直齒輪圓柱齒輪的設計和軸的設計與學校核。其中核心裝置鋼絲刷其特征是固定于支撐架［２］的支撐機構［９］從被除銹管道［７］的兩側相對成１８０°抵于被除銹管道［７］的外周，將固定于支撐架［２］中間的４～６組電動鋼絲刷［４］支撐，使電動鋼絲刷［４］的刷絲壓在被除銹管道外周上，示意圖： 四、總體安排和進度（包括階段性工作內(nèi)容及完成日期） 3.19~3.25 完成畢業(yè)實習報告、開題報告。 3.26 ~ 4.08 設計任務分析與總體方案的確定。 4.09~5.20 實施設計、計算、繪圖、實驗。 5.21~6.17 進行計算機仿真樣機和優(yōu)化設計，并編寫設計說明書。 6.18~6.24 畢業(yè)設計（論文）答辯及成績評定。 五、主要參考文獻 【1】董剛 李建功 潘鳳章主編.機械設計（第三版）北京：機械工業(yè)出版社1998 【2】成大先主編.械設計圖冊 北京：化學工業(yè)出版社 1997 【3】蔡春源主編.機電液設計手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1997 【4】徐灝主編.新編機械設計師手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1995 【5】朱喜林 張代治主編.機電一體化設計基礎 北京：科學出版社 2004 【6】雷天覺主編.液壓工程手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1990 【7】孫桓 陳作模主編.機械原理（第六版）北京：高等教育出版社 2001 【8】王愛玲主編.現(xiàn)代數(shù)控機床 北京：國防工業(yè)出版社 2003 【9】齊麟 張亞雄 黎上威 董學朱 胡松春編著 蝸桿傳動設計（上、下冊）北京：機械工業(yè)出版社 1987 【10】齒輪手冊編委會編著 齒輪手冊（上、下冊） 北京：機械工業(yè)出版社 1990 【11】《現(xiàn)代機械傳動手冊》編委會編著 現(xiàn)代機械傳動手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1995 【12】郭愛蓮主編.新編機械工程技術手冊 經(jīng)濟日報出版社 1991 【13】袁任光編著.可編程序控制器選用手冊 北京：機械工業(yè)出版社 2002 【14】饒振綱 王勇衛(wèi)編著.滾珠絲杠副及自鎖裝置 北京:國防工業(yè)出版社 1990 【15】陸玉 何在洲 佟延偉主編.機械設計課程設計（第三版）北京：機械工業(yè)出版社 1999 指導教師意見： 指導教師簽名： 日期： 教研室意見： 教研室主任簽名： 日期： 系意見： 系領導簽名： 日期： 系蓋章 課題來源：導師課題、社會實踐、自選、其他 課題類別：工程設計、施工技術、新品開發(fā)、軟件開發(fā)、科學實驗、畢業(yè)論文。 畢業(yè)設計（論文）完成進度計劃表 序號 起止日期 計劃完成內(nèi)容 實際完成情況 檢查人簽名檢查日期 1 3.19~3.25 完成畢業(yè)實習報告、開題報告 2 3.26~ 4.08 設計任務分析與總體方案的確定。 3 4.09~5.20 實施設計、計算、繪圖、實驗。 4 5.21~6.17 進行計算機仿真樣機和優(yōu)化設計，并編寫設計說明書。 5 6.18~6.24 畢業(yè)設計（論文）答辯及成績評定。 指導教師批準，并簽名： 年 月 日 摘? 要 ??? 這篇畢業(yè)設計主要闡述的是管道除銹機的設計，管子除銹是管子使用前的一項重要工序，尤其是在鋼管使用后非常有必要對管道進行除銹。這對鋼管的使用壽命有著很重要的意義。 本設計方案是：該機主要由機架、電動機、變速傳動機構、主軸、鋼絲刷、圓盤機構等組成。除銹由電機帶動，通過普通圓柱蝸輪蝸桿減速器來減速。蝸桿傳動是用來傳遞空間互相垂直的兩項錯軸之間的運動和動力的一種機械傳動形式。由于蝸輪蝸桿傳動可以實現(xiàn)自鎖，傳動比大，噪音小的原因，所以選擇蝸輪蝸桿傳動。 現(xiàn)有的除銹機，其體積大，不宜搬動，而且把管道固定在機床上后，需要人力用砂紙打磨，一般總共需要3-4個人來工作。耗費人力不說，并且工作環(huán)境非常惡劣。 本設計是在機械動力頭的基礎上，增加適當?shù)牧慵?，實現(xiàn)金屬管子機械化除銹工作，達到成本較低、結構合理、勞動強度低、效率高的目的。 本設計需要明確設計任務，由相關的任務書和工具書確定設計的傳動方案為機械傳動。由以知條件，可計算出工作力和工作速度。選電機，擬定兩級減速的各個傳動比，確定各級減速的輸入輸出功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。其次，查找主要技術參數(shù)，明確設計原則，由相關的公式進行軸及各類零件的強度，穩(wěn)定性及壽命的校核計算；進行機架的設計，包括床身，加緊裝置形式的明確和對其強度，剛度，穩(wěn)定性的校核計算。最后，全面分析設計結果是否符合設計要求，完善各個細節(jié)。??????????? 關鍵詞：除銹機 普通圓柱蝸輪蝸桿減速器 圓柱齒輪減速器 夾緊機構 螺桿 Abstract ???? This graduation project is a pipeline of major rust on the machine design, the tube removing is an important process of the tube before using, especially in the steel pipe is used it is necessary to rust pipes. This pipe has a life of significance. This designed plan is consisted mainly by the rack, electric motors, variable speed transmission, spindle, steel wire brush, disc component institutions. Rust by the motor driven by ordinary cylindrical worm gear reducer to slow down. Worm-drive space is used to pass each other the wrong vertical axis between the two campaigns and a dynamic form of mechanical transmission. As the worm drive can achieve self-locking, the transmission ratio, and noise reasons, so I chose to drive worm. Removing the existing machine, its size should not be moving, and the pipe is fixed in the machine tool, the need for human polished with sandpaper, generally a total of 3-4 individuals to work. Labor-to say the least, and very bad work environment. This design is the first in the mechanical power on the basis of the increase in the appropriate parts, the realization of mechanization rust metal pipe work, low cost, reasonable structure, low labor intensity, high efficiency purposes. The design needs a clear designed mandate, and the mandate of the relevant books and reference books to determine the design for the mechanical drive transmission. Known by the conditions, we can calculate of the speed and force. Motor selection and preparation of all two reducer transmission ratio can determine the speed at all levels of input and output power, speed and torque. Second, find the main technical parameters, a clear design principles, by the axis of the formula and various parts of the strength, stability and the check calculation of life expectancy; for rack design, including the bed, stepping up device and the form of a clear its strength, stiffness, stability, the calculation of the check. Finally, comprehensively analyze the results of the design with the design requirements and perfect in all details. Key words: Rusting machine Ordinary cylindrical worm gear reducer Cylindrical gear reducer Clamp Screw 河北建筑工程學院 畢業(yè)設計（論文）任務書 課題 名稱 簡易管子除銹機設計 系別： 機 械 工 程 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 班級： 機081班 姓名： 田 敬 東 學號： 18號 起迄日期：2012年3月19日~2012年6月24日 設計（論文）地點: 機械系小院 指導教師： 孫 有 亮 輔導教師： 發(fā)任務書日期： 2012年3月19日 1、本畢業(yè)設計（論文）課題應達到的目的： 1．培養(yǎng)學生綜合應用所學理論知識和技能，分析和解決機械工程實際問題的能力，熟悉生產(chǎn)技術工作的一般程序和方法。 2．培養(yǎng)學生懂得工程技術工作所必須的全局觀念、生產(chǎn)觀念和經(jīng)濟觀念，樹立正確的設計思想和嚴肅認真的工作作風。 3．培養(yǎng)學生調(diào)查研究，查閱技術言文獻、資料、手冊，進行工程計算、圖樣繪制及編寫技術文件的能力。 2、本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）： 本畢業(yè)設計課題任務的內(nèi)容：管子除銹機是用于金屬管子除銹的專用設備。主要由機械動力頭、機身、傳動機構、工作裝置等組成。 本設計是在機械動力頭的基礎上，增加適當?shù)牧慵?，實現(xiàn)金屬管子機械化除銹工作，達到成本較低、結構合理、勞動強度低、效率高的目的。 3、對本畢業(yè)設計（論文）課題成果的要求（包括圖表、實物等硬件要求）： 設計說明書不少于2萬字；工程繪圖量不少于折合成圖幅為A0號的圖紙3張；用計算機進行設計、計算與繪圖一般不少于2/3；并進行計算機仿真樣機和優(yōu)化設計。查閱文獻15篇以上，翻譯與課題有關的外文資料，譯文字數(shù)不少于3000字。 4、主要參考文獻 董剛 李建功 潘鳳章主編.機械設計（第三版）北京：機械工業(yè)出版社1998 成大先主編.械設計圖冊 北京：化學工業(yè)出版社 1997 蔡春源主編.機電液設計手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1997 徐灝主編.新編機械設計師手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1995 朱喜林 張代治主編.機電一體化設計基礎 北京：科學出版社 2004 求是科技編著.PLC應用開發(fā)技術與工程實踐 北京：人民郵電出版社 2005 雷天覺主編.液壓工程手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1990 孫桓 陳作模主編.機械原理（第六版）北京：高等教育出版社 2001 王愛玲主編.現(xiàn)代數(shù)控機床 北京：國防工業(yè)出版社 2003 趙如福主編.金屬機械加工人員手冊（第三版）上?？茖W技術出版社 1990 齊麟 張亞雄 黎上威 董學朱 胡松春編著 蝸桿傳動設計（上、下冊）北京：機械工業(yè)出版社 1987 齒輪手冊編委會編著 齒輪手冊（上、下冊） 北京：機械工業(yè)出版社 1990 《現(xiàn)代機械傳動手冊》編委會編著 現(xiàn)代機械傳動手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1995 郭愛蓮主編.新編機械工程技術手冊 經(jīng)濟日報出版社 1991 楊公源主編.機電控制技術及應用 北京：電子工業(yè)出版社 2005 袁任光編著.可編程序控制器選用手冊 北京：機械工業(yè)出版社 2002 饒振綱 王勇衛(wèi)編著.滾珠絲杠副及自鎖裝置 北京:國防工業(yè)出版社 1990 陸玉 何在洲 佟延偉主編.機械設計課程設計（第三版）北京：機械工業(yè)出版社 1999 數(shù)字化手冊系列（軟件版）編寫委員會編著.機械設計手冊（軟件版）R2.0北京：機械工業(yè)出版社 1999 5、本畢業(yè)設計（論文）課題工作進度計劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 3.19~3.25 3.26 ~ 4.08 4.09~5.20 5.21~6.17 6.18~6.24 完成畢業(yè)實習報告、開題報告 設計任務分析與總體方案的確定。 實施設計、計算、繪圖、實驗。 進行計算機仿真樣機和優(yōu)化設計，并編寫設計說明書。 畢業(yè)設計（論文）答辯及成績評定。 教研室審查意見： 教研室主任簽字： 年 月 日 系審查意見： 系主任簽字： 年 月 日 河 北 建 筑 工 程 學 院 本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 簡易管子除銹機設計 學 科 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機081 姓 名 田敬東 指 導 教 師 孫有亮 輔 導 教 師 目錄 第1章 概述··········································································1 第2章 總體設計····································································5 2.1 概述·············································································5 2.2 總的設計原則··································································5 2.3 設計任務·······································································5 2.4 設計目的 ······································································6 2.5 設計方案的選擇·······························································6 2.6 主要參數(shù)的確定·····························································9 第3章 螺旋機構的設計計算··················································12 3.1耐磨性計算··································································12 3.2驗算自鎖·····································································15 3.3校核強度····································································15 3.4螺桿的穩(wěn)定性計算························································19 3.5軸承的選擇·································································19 第4章 蝸輪蝸桿的設計計算··················································21 4.1蝸輪蝸桿的類型,特點····················································21 4.2設計前分析·································································22 4.3設計計算·······································································23 4.4聯(lián)軸器的選擇··································································27 第5章 帶傳動的設計計算·····················································28 第6章 主軸傳動部分的設計計算··········································· 33 第7章 軸的選擇及校核·························································41 第8章 傳動減速裝置的潤滑·················································47 第9章 機架的設計與分析·····················································51 9.1 機架的分類································································51 9.2 機架的設計準則··························································51 9.3 機架設計的一般要求 ··················································53 9.4機架設計步驟·······························································53 9.5機架機構的選擇···························································54 9.6機架常用的材料···························································55 第10章 其他機構的選擇·······················································56 10.1導軌的選擇 ······························································56 10.2 夾緊機構的選擇·························································50 畢業(yè)設計小節(jié)······································································59 參考文獻 ··········································································60 畢業(yè)實習報告 附：英文翻譯 英文原文 河北建筑工程學院 畢業(yè)設計計算書 指導教師：孫有亮 設計題目：簡易管子除銹機設計 設計人：田敬東 設計項目 計算與說明 結果 1．1金屬管子的應用 1．2金屬管子除銹機的作用及原理 1.3傳統(tǒng)管子除銹機的特點 1．4本設計成果的特點 第二章 總體設計 2．1概述 2．2總的設計原則 2．3設計任務 2．4設計目的 2．5設計方案選擇 2.6主要參數(shù)的確定 第三章 螺旋傳動機構的設計計算 3.1耐磨性計算 3.2驗算自鎖 3.3校核強度 3.4螺桿的穩(wěn)定性計算 3.5軸承的選擇 第四章 蝸輪蝸桿的設計計算 4．1蝸輪蝸桿的類型、特點 4.2設計前分析： 4.3設計計算 4.4聯(lián)軸器的選擇 第五章 帶傳動的設計計算 5.1設計功率Pd 5.2 選定帶型 5.3 傳動比 5.4 帶輪直徑 5.5減速機的實際轉(zhuǎn)速 5.6帶速 5.7軸間距設計計算 5.8小帶輪包角 5.9單根V帶的額定功率 5.11單根V帶的預緊力 5.12 帶輪的結構尺寸 第六章 主軸傳動部分的設計計算 6.1設計功率Pd 6.2 選定帶型 6.3 傳動比 6.4 帶輪直徑 6.5減速機的實際轉(zhuǎn)速 6.6帶速 6.7軸間距設計計算 6.8小帶輪包角 6.9單根V帶的額定功率 6.10確定V帶的根數(shù) 6.11單根V帶的預緊力 6.12 帶輪的結構尺寸 6.13主傳動軸的設計計算 第七章 軸的選擇和校核 7.1蝸輪軸的設計計算 第8章 傳動、減速裝置的潤滑 第9章 機架的分析與設計 9.1機架的分類 9.2 機架的設計準則 9.3 機架設計的一般要求 9.4 機架設計步驟 9.5 機架結構的選擇 9.6 機架常用的材料 第十章 其他機構的選擇 10.1導軌的選擇 10.2夾緊機構的選擇 第8章 螺旋機構的設計 第9章 機架的分析與設計 第1章 概述 1.1金屬管子的應用 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,鋼材的應用越來越廣泛,涉及到各個方面，各個行業(yè)。鋼管是一種中空的長條鋼材，大量用作輸送流體的管道，如石油、天燃氣、水、煤氣、蒸氣等，另外，在搞彎、抗扭強度相同時，重量較輕，所以也廣泛用于制造機械零件和工程結構。也常用作生產(chǎn)各種常規(guī)武器、槍管、炮彈等。 鋼管的分類：鋼管分無縫鋼管和焊接鋼管（有縫管）兩大類。按斷面形狀又可分為圓管和異形管，廣泛應用的是圓形鋼管，但也有一些方形、矩形、半圓形、六角形、等邊三角形、八角形等異形鋼管。 無縫鋼管：無縫鋼管是用鋼錠或?qū)嵭墓芘鹘?jīng)穿孔制成毛管，然后經(jīng)熱軋、冷軋或冷撥制成。無縫鋼管的規(guī)格用外徑*壁厚毫米數(shù)表示。無縫鋼管分熱軋和冷軋（撥）無縫鋼管兩類。熱軋無縫鋼管分一般鋼管，低、中壓鍋爐鋼管，高壓鍋爐鋼管、合金鋼管、不銹鋼管、石油裂化管、地質(zhì)鋼管和其它鋼管等。冷軋（撥）無縫鋼管除分一般 鋼管、低中壓鍋爐鋼管、高壓鍋爐鋼管、合金鋼管、不銹鋼管、石油裂化管、其它鋼管外，還包括碳素薄壁鋼管、合金薄壁鋼管、不銹薄壁鋼管、異型鋼管。 ????低中壓鍋爐用無縫鋼管：用于制造各種低中壓鍋爐、過熱蒸汽管、沸水管、水冷壁管及機車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管等。用優(yōu)質(zhì)碳素結 構鋼熱軋或冷軋（撥）無縫鋼管。主要用10、20號鋼制造，除保證化學成分和機械性能外要做水壓試驗，卷邊、擴口、壓扁等試驗。熱軋以熱軋狀態(tài)交貨、冷軋 （撥）以熱處理狀態(tài)交貨。 ????高壓鍋爐鋼管：主要用來制造高壓及其以上壓力的蒸汽鍋爐管道等用的優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼、合金結構鋼和不銹耐熱鋼無縫鋼管、這些鍋爐管經(jīng)常處于高溫和高 壓下工作、管子在高溫煙氣和水蒸汽的作用下還會發(fā)生氧化和腐蝕，因此要求鋼管有高的持久強度、高的抗氧化性能，并具有良好的組織穩(wěn)定性，采用鋼號有：優(yōu)質(zhì) 碳素結構鋼鋼號有20G、20MnG、25MnG；合金結構鋼鋼號15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、 12CrMoVG、12Cr3MoVSiTiB等；有銹耐熱鋼常用1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb高壓鍋爐管除保證化學成分和機械性能外，要逐 根做水壓試驗，要作擴口、壓扁試驗。鋼管以熱處理狀態(tài)交貨。此外，對成品鋼管顯微組織、晶粒度、脫碳層也有一定要求在機械制造業(yè)的實際生產(chǎn)中，經(jīng)常會用到一些金屬管子，而管子生銹便成了不可避免的問題，生銹的管子會使在生產(chǎn)中面臨很多問題，比如管子的焊接、安裝，甚至會影響到設備的工作，使得其工作效率降低，增大能耗，影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，甚至帶來生產(chǎn)安全隱患。所以在管子使用之前對其表面進行除銹工作是很有必要的。 管子除銹是管子使用前的一項重要工序，尤其是在鋼管使用后非常有必要對管道進行除銹。這對鋼管的使用壽命有著很重要的意義。 1．2金屬管子除銹機的作用及原理 金屬管子除銹機的作用: 在機械制造業(yè)的實際生產(chǎn)中，經(jīng)常會用到一些金屬管子，而管子生銹便成了不可避免的問題，生銹的管子會使在生產(chǎn)中面臨很多問題，比如管子的焊接、安裝，甚至會影響到設備的工作，使得其工作效率降低，增大能耗，影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，甚至帶來生產(chǎn)安全隱患。所以在管子使用之前對其表面進行除銹工作是很有必要的。此時一臺簡易而又高效的管子除銹機便可解決這個問題。 常見的金屬管子除銹方法及其特點：（1）摩擦除銹及本次設計所采用的方法，成本低，操作簡單，除銹效果因設備不同而差異較大，噪音和粉塵問題突出。（2）噴丸除銹，可以有效的清除金屬表面的氧化皮，銹蝕，舊漆膜等雜質(zhì)。（3）化學除銹，化學清洗雖然能使表面達到一定的清潔度和粗糙度，但其對環(huán)境的污染問題較為嚴重，影響工人健康。 管子除銹機的基本結構和除銹原理：簡易管子除銹機一般由機械動力頭、機身、傳動機構、工作裝置等組成。除銹原理也較為簡單，將管子固定在機身，通過動力機構帶動其旋轉(zhuǎn)，工作裝置利用摩擦的原理即可對管子完成快速而簡易的除銹。 1．3傳統(tǒng)管子除銹機的特點 傳統(tǒng)的除銹機，其體積大，不宜搬動，難以適應維修現(xiàn)場流動性大的需要。工作時震動大，噪音大，效率低，而且成本高，難以滿足實際需要 。 圖1-1 傳統(tǒng)管道除銹機 1．4本設計成果的特點 本設計中的簡易管子除銹機的最大特點是成本低，體積小，結構簡單，易操作，噪音小，工作穩(wěn)定，效率高。主軸傳動采用結構較為簡單的皮帶傳動，可以大大減小本機體積。工作裝置的進給采用絲杠傳動，可以提高工作穩(wěn)定性實現(xiàn)自動進給。絲杠傳動原動力來自電機加皮帶，結構簡單，工作可靠。整機重量較輕，操作、搬運所需人力少，除銹速度快，功效大大提高，運行平穩(wěn)、可靠，節(jié)能，能自動調(diào)節(jié)鋼絲刷對管道的壓力，減小了除銹機對管道的機械磨損，提高了除銹的質(zhì)量。 第二章 總體設計 2.1 概述 總體設計是機械設計中極為關鍵的環(huán)節(jié)，它是對所設計的機械的總的設想，總體設計的成敗，關系到整部機械的經(jīng)濟技術指標，直接決定了機械設計的成敗。 總體設計指導機構設計和部件設計的進行，一般由主任工程師（或總工程師）主持進行。在接受設計任務以后，應進行深入細致的調(diào)查研究，收集國內(nèi)外同類機械的有關資料，了解當前國內(nèi)外除銹機的使用、生產(chǎn)、設計和科研情況，并進行分析和比較，制定總的設計原則，設計原則應當保證所設計機型符號有關的方針、政策，在滿足使用要求的基礎上，力求結構合理、技術先進、經(jīng)濟性好、質(zhì)量輕、體積小、易操作、壽命長。 2.2 總的設計原則： 1.遵守“三化”：零件標準化、產(chǎn)品系列化、部件通用化。 2.采用“四新”：新技術、新結構、新材料、新工藝。 3.滿足“三好”：好制造、好使用、好維修。 制定總則之后，便可以編制設計任務書，在調(diào)研的基礎上，運用所學知識，從優(yōu)選擇總體方案，以確保設計的成功。制定總則之后，便可以編制設計任務書，在調(diào)研的基礎上，運用所學知識，從優(yōu)選擇總體方案，以確保設計的成功。 2.3 設計任務 本畢業(yè)設計課題任務的內(nèi)容：管子除銹機是用于金屬管子除銹的專用設備。主要由機械動力頭、機身、傳動機構、工作裝置等組成。 本設計是在機械動力頭的基礎上，增加適當?shù)牧慵?，實現(xiàn)金屬管子機械化除銹工作，達到成本較低、結構合理、勞動強度低、效率高的目的。 2.4 設計目的 1．培養(yǎng)學生綜合應用所學理論知識和技能，分析和解決機械工程實際問題的能力，熟悉生產(chǎn)技術工作的一般程序和方法。 2．培養(yǎng)學生懂得工程技術工作所必須的全局觀念、生產(chǎn)觀念和經(jīng)濟觀念，樹立正確的設計思想和嚴肅認真的工作作風。 3．培養(yǎng)學生調(diào)查研究，查閱技術言文獻、資料、手冊，進行工程計算、圖樣繪制及編寫技術文件的能力。 2.5 設計方案選擇 管子除銹機為機械加工的一種機器，除銹的目的是對已經(jīng)使用后的鋼管進行拋光，使其工作時不影響其性能，并能延長鋼管的使用壽命。管子除銹機機為機械加工的一種機器，所除銹鋼管最大直徑為φ25mm。長度6m。絲杠進給速度為：1m/s 1．總體設計方案： 本設計方案是：該機主要由機架、電動機、變速傳動機構、主軸、鋼絲刷、進刀機構、管子夾緊機構等組成。其結構簡圖為 其結構為；1-皮帶傳動 2-絲杠 3-導軌 4-渦輪渦桿減速器 5-電機 6-末端加緊機構 7-鋼絲刷 8-三爪卡盤 其工作過程：三爪卡盤（8）將金屬管子夾緊，再使用末端夾緊機構（6）將管子夾緊固定，開動電機，動力經(jīng)三爪卡盤傳遞給金屬管子，管子轉(zhuǎn)動起來，電動機（5）通過皮帶將動力傳遞給渦輪渦桿減速器（4），渦輪渦桿減速器再將動力傳遞給絲杠（2），鋼絲刷（7）由于絲杠的轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)左右移動。鋼絲刷是圓周布置的，可以對金屬管子進行均勻的除銹。 2．各部分特點； 圖中兩處使用皮帶傳動，皮帶傳動可用于兩軸中間距較大的傳動，還具有緩和沖擊，吸收震動，噪音小，成本低，保養(yǎng)維修較方便，可過載保護等。但其傳動比不準確，抗熱性差，易衰老等。夾緊機構分為兩部分，管子前端利用三爪卡盤夾緊，可自動定心，夾緊可靠，管子末端加緊采用活頂尖，其結構簡單，也可以實現(xiàn)自動定心，使用非常方便。鋼絲刷的運動軌跡靠導軌來實現(xiàn)，導軌是金屬或其他材料制成的槽或脊，可承受，固定，引導移動裝置或設備并減少其摩擦的一種裝置。導軌表面上的縱向槽用于導引，固定機器部件，可實現(xiàn)直線往復運動，擁有比直線軸承更高的額定負載，同時可以承擔一定的扭矩，可在高負載的情況下實現(xiàn)高精度的實現(xiàn)運動。鋼絲刷的左右移動依靠渦輪渦桿減速器帶動絲杠來實現(xiàn)： 蝸輪蝸桿傳動 蝸桿傳動是由蝸桿、蝸輪組成的用以傳遞空間交錯軸間的運動和動力的一種機械傳動，通常交錯角為90度。 與齒輪傳動相比較，蝸桿傳動具有以下的特點： ① 單級傳動比大，結構緊湊。在動力傳動中，單級傳動比i一般為8～80；只傳遞運動時（如在某些分度機構和儀表中），單級傳動比i可達到1000。 ② 因為蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪輪齒的嚙合過程是連續(xù)的，而且同時嚙合的齒對數(shù)較多，故傳動平穩(wěn)，噪音小。 ③ 當蝸桿的導程角r小于齒面間的當量摩擦角時，蝸桿傳動可以實現(xiàn)自鎖。 ④ 因為蝸桿與蝸輪齒面間相對滑動速度較大，摩擦損失較大，所以傳動效率比較低，當蝸桿主動時，傳遞效率一般為0.7～0.9，而自鎖蝸桿傳動的效率＜0.5。 ⑤ 蝸輪常用貴重的減摩材料（如青銅）來制造，成本較高。 2.6主要參數(shù)的確定 除銹鋼管直徑范圍；15mm—25mm 除銹鋼管最長長度；6m 工作裝置進給速度；1m/min 主軸轉(zhuǎn)速；200r/min 確定動力裝置所需功率，選擇電機： 電動機的選用原則 （1）與工作現(xiàn)場的能源條件相適應。 室內(nèi)工作或者近距離移動式的產(chǎn)品，應選用二次電動機。野外工作或者遠距離移動式的產(chǎn)品應選用一次動力機（柴油機、汽油機、汽輪機等） （2）與工作終端機機械特性相匹配 主要是指由動力機-傳動裝置-工作機構組成的系統(tǒng)在運行時實現(xiàn)以下三個目標；動力機和工作機處于最佳工況，動力機和工作機的工作地點穩(wěn)定，動力機和傳動裝置符合工作機的起動、制動、調(diào)速等方面的要求。 （3）適應產(chǎn)品的工作制度 （4）工作可靠、操作與維修簡便 （5）費用低廉，動力機滿足產(chǎn)品工作現(xiàn)場的特殊要求，如防蝕、防水等。 粗磨管子表面的橫進給量; 《金屬機械加工工藝人員手冊》 (上?？茖W技術出版社) 其d——工作外徑[mm] v——工作轉(zhuǎn)速r/min ——修正系數(shù)，可以選2.25和1.3 工作裝置所需功率： =0.63KW 傳動中涉及帶傳動，蝸輪蝸桿傳動，絲杠傳動，考慮到軸承等的傳動效率，依據(jù)《機械設計課程設計》中的表12-8可確定傳動效率為0.3 電動機輸出功率： 根據(jù)《機械設實用手冊》 (化學工業(yè)出版社)表10-4-1選擇電機型號為;Y100L1-4,功率為2.2KW 轉(zhuǎn)速:1430r/min 根據(jù)公式《機械設實用手冊》 (化學工業(yè)出版社) 可得；= 第三章 螺旋傳動機構的設計計算 螺旋傳動利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求主要用來把回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，同時傳遞動力。 螺旋傳動具有以下特點：在主動件上作用一較小力矩時，可使從動件得到很大的軸向力；螺桿旋一周，螺母只移動一個導程，可以得到大的減速比；傳動均勻準確，可以得到較高的傳動精度；傳動易于實現(xiàn)反向自鎖；傳動平穩(wěn)，結構簡單。 3.1耐磨性計算 《新編機械設計師手冊》（機械工業(yè)出版社）中查得 螺桿選用材料：40號鋼 螺母 ：鑄鐵 滑動螺旋傳動采用矩形螺紋 3.1.1. 螺桿中徑計算： F —— 軸向載荷 A —— 螺紋的承壓面積（指螺紋工作面表面投影 到垂直于軸向力的平面上的面積） d1 —— 螺紋小徑（單位為mm） d2 —— 螺紋中徑（單位為mm） d3 —— 螺紋大徑（單位為mm） h —— 螺紋工作高度（單位為mm） P —— 螺紋螺距（單位為mm） H —— 螺母高度（單位為mm） Z —— 螺紋工作圈數(shù) = H/P 滑動螺旋傳動的失效形式多為螺紋牙磨損，因此，螺桿直徑和螺母高度通常由耐磨性計算確定。傳力較大時，應當檢驗螺桿危險截面的強度和螺牙的強度要求自鎖時，應校和螺紋副自鎖條件。要求運動精確時，還要校和螺桿剛度，此時，螺桿直徑往往由剛度確定。對于長徑比很大的受壓螺桿，應校和其穩(wěn)定性?？紤]到螺感受力情況復雜并有剛度和穩(wěn)定性問題，計算其螺紋部分的強度和剛度時截面積和慣性矩可按螺紋小徑計算。 《新編機械設計師手冊》（機械工業(yè)出版社）中查得 設計公式： 對于整體式螺母取0.8 （設計按經(jīng)驗參考取值1.2） 查表5-12《機械設計》（西北工業(yè)大學） [P]取值13MPa 考慮到使用中可能會出現(xiàn)絲杠不穩(wěn)定現(xiàn)象，所以因加大直徑，取d2=38mm 由《機械設計手冊》（化學工業(yè)出版社）查得： d1=31mm; d3=44mm 螺距P=12mm 3.1.2.螺母高度： 《新編機械設計師手冊》（機械工業(yè)出版社）中查得 取45mm 3.1.3.旋合圈數(shù)： 《新編機械設計師手冊》（機械工業(yè)出版社）中查得 合格 3.1.4.螺紋的工作高度： 《新編機械設計師手冊》（機械工業(yè)出版社）中查得 3.1.3.工作強度： 成功 3.2驗算自鎖 由于系單頭螺紋,導程S=P=1.5mm,故螺紋升角為; <合格 3.3校核強度 由于螺母的材料一般比螺桿材料軟，所以磨損主要發(fā)生在螺母的螺紋牙表面?；瑒勇菪哪p與螺紋牙工作面上的壓強，滑動速度，螺紋牙表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)等因素有關。其中最主要的是螺紋牙工作面上的壓強，其他因素的影響尚無完善的計算方法。所以，耐磨性計算主要是限制螺紋牙工作面的壓強不超過許用值 3.3.1.螺桿強度的校核 壓力（或拉力）F和扭矩T的作用。螺桿危險截面既有壓縮應力，又有切應力。因此校核螺桿強度時，應根據(jù)第四強度理論求出危險截面的計算應力σCa.由《機械設計》（西北工業(yè)大學）查得 或 式中：F —— 螺桿所受的軸向壓力，單位為N。 A —— 螺桿螺紋的危險截面面積；A=πd12/4，單位為mm2。 Wτ —— 螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù)， Wτ=πd13/16=Ad1/4，單位為mm3。 T —— 螺桿所受的扭矩，， 單位為N·mm 。 —— 螺桿材料的許用應力，單位為MPa 表5-1《機械設計》（西北工業(yè)大學）查得 由式5-48 由表5-12取 查《機械工程材料手冊》（曹正明） 40鋼 σb σs HBS 98MPa 78 MPa 70 表3-1 查表5-13《機械設計》（西北工業(yè)大學）[σ]=σs/4=19.63 成功。 3.3.2.螺紋牙的強度計算 螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強度。 如圖3-1所示，如果將一圈螺紋沿螺母的螺紋大徑D（單位為㎜）處展開，則可看作寬度為πD的懸臂梁。假設螺母每圈螺紋所承受的平均壓力為F/z，并作用在以螺紋中徑D2（單位為㎜）為直徑的圓周上，則螺紋牙危險截面a-a的剪切強度條件為 螺紋牙危險截面a-a的彎曲強度條件為 式中：b —— 螺紋牙根部的厚度，單位為㎜，對于矩形螺紋，b=0.5P，對于梯形螺紋，b=0.65P，對于鋸齒形螺紋，b=0.75P，P為螺距； —— 彎曲力臂，單位為㎜（=（D-D2）/2； [τ] —— 螺母材料的許用切應力，單位為MPa； [σb] —— 螺母材料的許用彎曲應力，單位為MPa ； 螺桿剪切強度; 螺桿彎曲強度 : 螺母剪切強度 螺母彎曲強度 成功。 螺紋牙簡圖 3.4螺桿的穩(wěn)定性計算 對于長徑比大的受壓螺桿，當軸向力F大于某一臨界值時，螺桿就會突然發(fā)生側向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力F必須小于臨界載荷Fcr。 根據(jù)螺桿的柔度值λS的大小選用不同的公式計算， 此處，μ為螺桿的長度系數(shù)； 為螺桿的工作長度，單位㎜；螺桿兩端支承時取兩支點的距離作為工作長度 ，螺桿一端以螺母支承時以螺母中部到另一端支點的距離作為工作長度 ； 為螺桿危險截面的慣性半徑，單位為㎜； 若螺桿危險截面積； 則。 設計螺桿螺紋段的長度 為3000㎜；查表5-14《機械設計》（西北工業(yè)大學）取μ=0.50。則 ； 需要進行穩(wěn)定性計算 合格 3.5軸承的選擇 根據(jù)絲杠的直徑,以及絲杠受力,選擇圓錐滾子軸承,型號是:32007 絲杠承受的橫向力為315N,承受的縱向力經(jīng)估算為1060N, 《機械設計使用手冊》(化學工業(yè)出版社) 查表6-1-54得:e=0.29,Y=2.1 ,查表6-1-20,X=0.67,Y=2.1 當量動載荷: ,載荷平穩(wěn),查表6-1-19得=1 基本額定動載荷: 軸承壽命: 使用條件為每天8h工作的機械，但經(jīng)常不是滿負荷使用，如電機，一般齒輪裝置、壓碎機、起重機和一般機械中軸承使用壽命為10000～25000小時。 符合本設計的要求，所以滿足工作條件。 第四章 蝸輪蝸桿的設計計算 4．1蝸輪蝸桿的類型、特點 減速器是指原動機與工作機之間獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速并相應地增大轉(zhuǎn)矩。減速器的種類很多，但幾乎大部分的減速器已有標準系列產(chǎn)品，使用時只需結合所需傳動功率、轉(zhuǎn)速、傳動比、工作條件和機器的總體布置等具體要求，從產(chǎn)品目錄或有關手冊中選擇即可。只有在選不到所以滿足工作條件的產(chǎn)品時，才自行設計制造。 蝸桿傳動屬于空間嚙合傳動，用于傳遞兩交錯(既不平行又不相交)軸間的回轉(zhuǎn)運動和動力。軸交角∑可為任意值，但在絕大多數(shù)情況下使用正交蝸桿副，即∑=90°。它主要由蝸桿和蝸輪組成，蝸桿相當于一頭或多頭的等導程(或變導程)螺旋，蝸輪則為變態(tài)斜齒輪(或為直齒輪)。在蝸桿傳動中，通常蝸桿為主動件，蝸輪為從動件。但有時為了增速如離心器中的蝸桿傳動，蝸輪是主動件，而多頭或人導程角的蝸桿則為從動件。根據(jù)蝸桿形狀的不同，蝸桿傳動可以分成三種類型：圓柱蝸桿傳動，環(huán)面蝸桿傳動和錐蝸桿傳動。圓弧圓柱蝸桿減速器：CWU（蝸桿在下）、CWS（蝸桿在側）、CWO（蝸桿在上）為單級圓弧圓柱蝸桿減速器，主要適用于冶金、礦山、起重、運輸、化工建筑等各種機械設備的減速傳動，蝸桿為圓環(huán)面包絡圓柱蝸桿（ZC1蝸桿），C1齒形。標準減速器的工作條件； 蝸桿轉(zhuǎn)速不超過1500r/min；工作環(huán)境溫度為-40 — +40oC；當工作環(huán)境溫度低于0oC時，起動前潤滑油必須加熱到0oC以上，當工作環(huán)境溫度高于40oC時，必須采取冷卻措施；蝸桿軸可正，反兩向運轉(zhuǎn)。 與齒輪傳動相比較，蝸桿傳動具有以下的特點： ⑥ 單級傳動比大，結構緊湊。在動力傳動中，單級傳動比i一般為8～80；只傳遞運動時（如在某些分度機構和儀表中），單級傳動比i可達到1000。 ⑦ 因為蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪輪齒的嚙合過程是連續(xù)的，而且同時嚙合的齒對數(shù)較多，故傳動平穩(wěn)，噪音小。 ⑧ 當蝸桿的導程角r小于齒面間的當量摩擦角時，蝸桿傳動可以實現(xiàn)自鎖。 ⑨ 因為蝸桿與蝸輪齒面間相對滑動速度較大，摩擦損失較大，所以傳動效率比較低，當蝸桿主動時，傳遞效率一般為0.7～0.9，而自鎖蝸桿傳動的效率＜0.5。 ⑩ 蝸輪常用貴重的減摩材料（如青銅）來制造，成本較高。 4.2設計前分析： 由已確定的絲杠參數(shù)可以計算出總的傳動比 蝸輪轉(zhuǎn)速為；83.34r/min 傳動比為：10.25工作穩(wěn)定，連續(xù)工作，潤滑情況良好，工作溫度35—40 輸入功率為:2.85KW 要求工作壽命12000小時 4.3設計計算,參考《機械設計使用手冊》(化學工業(yè)出版社) （1）選擇蝸桿傳動類型，精度等級 由于傳遞的功率不大，速度也不高，故選用阿基米德蝸桿傳動，精度8C GB 10089-88 (2)選擇材料 考慮到蝸桿傳動功率不大,速度較低,故蝸桿用45號鋼,表面淬火,硬度為45-55HRC,考慮為連續(xù)工作,蝸輪輪緣采用鑄錫磷青銅ZCuSn10PI,金屬模鑄造． (3)初選幾何參數(shù) 由表8-4-4當i=10.25時，=4,=.i=41 （4）確定許用接觸應力 由表8-4-9當蝸輪材料為鑄青銅時, =. 由表8-4-10查得=220Mpa 由圖8-4-9查得滑動速度4.5m/s 采用浸油潤滑，由圖8-4-2查得=0.93 根據(jù)圖8-4-4的注中公式求得 根據(jù)N由圖8-4-4查得=0.77 許用接觸應力為 == (5)計算蝸輪輸出轉(zhuǎn)矩 估算傳動效率 N.m (6)求載荷系數(shù)K 由表8-4-9知 設時,=1,查表8-4-12,8級精度時,=1,由于是連續(xù)運轉(zhuǎn),由圖8-4-5得=1,由表8-4-13查得=1.52,由表8-4-14查得=1.15,由表8-4-6查得=0.75 所以 (7)確定m和 查表8-4-2,=,取 （８）主要幾何尺寸計算 蝸桿分度圓直徑　 蝸輪分度圓直徑　 中心距　 （9）蝸桿分度圓柱上螺旋線升角(導程角) 查表8-4-2得= (10)蝸桿節(jié)圓柱上螺旋線升角 ,= 蝸桿軸面齒形角:,阿基米德螺線蝸桿,選 (11)蝸桿(輪)法面齒形角 ,= (12)徑向間隙 (13)蝸桿,蝸輪齒頂高 (14) 蝸桿,蝸輪齒根高 (15) 蝸桿,蝸輪節(jié)圓直徑 (16) 蝸桿,蝸輪齒頂圓直徑 (17) 蝸桿,蝸輪齒根圓直徑 (18) 蝸桿周向齒距 = (19) 蝸桿沿分度圓柱上的軸向齒厚 (20) 蝸桿沿分度圓柱上的軸向齒厚 (21) 蝸桿分度圓法向弦齒高 (22) 蝸桿螺紋部分長度L,由表8-4-40 (23)蝸輪最大外圓直徑 (24)蝸輪輪緣寬度 (25)蝸輪齒頂圓弧半徑 (26)蝸輪齒根圓弧半徑 （27）蝸輪齒面接觸強度校核: 由表8-4-9 由于幾何參數(shù)已經(jīng)給定,故K和可按以知的幾何參數(shù)重新計算: 由于與原假設的差不多,故仍取= 根據(jù)由表8-4-15中用插值得,則蝸輪副嚙合效率為: 取軸承效率,攪油及濺油效率,所以蝸桿傳動總效率為 由此得: 由于,由表8-4-9,取K1=1,則 將此時的K與代入蝸輪齒面強度校核公式,并取 ,所以滿足接觸強度要求 (28)散熱計算:由公式8-4-9知傳動中損耗功率為: 由公式8-4-10和設計要求可導出下式 ,考慮到自然通風良好,取=則 4.4聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩: 根據(jù)《機械設計實用手冊》(化學工業(yè)出版社)表7.2-1選擇K=1.2 根據(jù)表7.1-6選擇凸緣聯(lián)軸器,型號為:YL7 第五章 帶傳動的設計計算 皮帶傳動可用于兩軸中間距較大的傳動，還具有緩和沖擊，吸收震動，傳動平穩(wěn),無需潤滑,噪音小，成本低，保養(yǎng)維修較方便，可過載保護等。 帶傳動的主要失效形式即為打滑和疲勞破壞。因此，帶傳動的設計準則應為：在保證帶傳動不打滑的條件下，具有一定的疲勞強度和壽命。 查《新遍機械設計師手冊》表4.1-2初擬選用普通V帶傳動。注：以下均為《新遍機械設計師手》表。 已知：原動機Y100L2-4 傳遞功率為P=3KW 轉(zhuǎn)速n1=1430 r/min 傳動比i為1.68 每天工作8h。 5.1設計功率Pd 由表4.1-9查得工況系數(shù)Ka=1.0 Pd=2.2×1.0=2.2KW 5.2 選定帶型 根據(jù)Pd=2.2KW和n1=1430r/min ，由圖4.1-1選定A型普通V帶。 5.3 傳動比 i為1.68 5.4 帶輪直徑 小帶輪基準直徑 ： 參考表4.1-14；表4.1-15和圖4.1-1取 大帶輪基準直徑： 由表4.1-14取132mm ε —— 彈性滑動率 ；通常ε=0.01~0.02。 5.5減速機的實際轉(zhuǎn)速 5.6帶速 V < VMAX=25-30(選普通V帶；窄V帶35-40 m/s) V > VMIN=5 m/s（一般V 不得低于5 m/s） 5.7軸間距設計計算 取a0=420mm。 所需基準長度： 查表4.1-6選取基準長度=1250㎜。 實際軸間距： 安裝時所需最小軸間距： mm bd ——— 基準寬度，查表4.1-6取bd=11。 安裝時所需最大軸間距：（張緊或補償伸長） 5.8小帶輪包角： 5.9單根V帶的額定功率： 根據(jù)=80㎜和n1=1430r/min 由表4.1-12b查得A型帶P1=0.8KW。 ΔP1： 考慮傳動比的影響，額定功率的增量ΔP1由表4.1-12b查得ΔP1=0.12KW。 5.10確定V帶的根數(shù): 式中 —— 考慮包角不同時的影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù) —— 考慮帶的長度不同時的影響系數(shù)，簡稱長度數(shù) —— 單根V帶的基本額定功率 —— 計入傳動比的影響時，單根V帶額定功率的增量（因P0是按α=180o即dd1=dd2的條件計算的，而當傳動比越大時，從動輪直徑就比主動輪大，帶繞上從動輪的彎曲應力就比繞上主動輪時的小，故其傳動能力即有所提高） 查表4.1-10 查得=0.99 查表4.1-11 查得=0.93 取Z=3根。 5.11單根V帶的預緊力 由表4.1-13查得m=0.11,所以: 由于新帶容易松弛，所以對非自動張緊的帶傳動，安裝新帶時的預緊力應為上述預緊力的1.5倍。 5.12 帶輪的結構尺寸 設計帶輪時，應使其結構工藝性好，質(zhì)量分布均勻，重量輕，并避免由于鑄造產(chǎn)生過大的內(nèi)應力。V>25m/s 時尚需進行動平衡。本設計中V=5.98m/s，無須進行動平衡。 帶輪材料常采用灰鑄鐵、鋼、鋁合金、或工程塑料等。其中灰鑄鐵應用最廣，當V<25m/s時用HT150或HT200，本設計中采用HT200。 帶輪由輪緣、輪輻和輪轂三部分組成。輪輻部分有實心、輻板（或孔板）和橢圓形輪輻等三種形式。查表4.1-14得 輪緣尺寸 表4-1 型號 A 基準寬度 11 基準線上槽深 2.75 基準線下槽深 8.7 槽間距 15±0.3 槽邊距 9 最小輪緣厚度 6 帶輪寬 48 小帶輪外徑 85.5 大帶輪外徑 137.5 輪槽角 34o 偏差 根據(jù)帶輪的基準直徑參照表4.1-17，決定小帶輪、大帶輪采用實心輪輻。根據(jù)電動機尺寸和蝸桿尺寸確定小帶輪內(nèi)徑為28 mm，大帶輪內(nèi)徑為60mm，鍵選用普通平鍵C型b=8,h=7,L=50。 帶輪輪槽工作表面粗糙度為Ra 3.2 μm，輪緣和軸孔端面為Ra 6.3 - 12.5 μm。輪槽棱邊要到圓或到鈍。A型帶帶輪輪槽間距的累計誤差±0.6，兩槽的基準直徑差0.4。（摘自GB/T 13575.1-92） 第六章 主軸傳動部分的設計計算 前面幾章已經(jīng)設計完成了橫向進給部分的設計計算,本章開始設計主軸傳動部分.主軸傳動部分的結構較為簡單,由電動機驅(qū)動皮帶,皮帶直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn).因為主軸的旋轉(zhuǎn)不是主要運動形式,所以對此部分的傳動精度要求不高,設計中應保證主軸可以克服圓周旋轉(zhuǎn)阻力以及200r/min的轉(zhuǎn)速即可. 初選電機: Y100L2-4,轉(zhuǎn)速1430r/mim,額定轉(zhuǎn)矩2.2 除銹時摩頭對鋼管的壓力為50N,其工作阻力矩最大為 遠遠小于電動機的額定轉(zhuǎn)矩,所以可以滿足工作需要 6.1設計功率Pd 由表4.1-9查得工況系數(shù)Ka=1.0 Pd=3×1.0=3KW 6.2 選定帶型 根據(jù)Pd=3KW和n1=1430r/min ，由圖4.1-1選定A型普通V帶。 6.3 傳動比 i為7.15 6.4 帶輪直徑 小帶輪基準直徑 ： 參考表4.1-14；表4.1-15和圖4.1-1取 大帶輪基準直徑： 由表4.1-14取560mm ε —— 彈性滑動率 ；通常ε=0.01~0.02。 6.5減速機的實際轉(zhuǎn)速 6.6帶速 V < VMAX=25-30(選普通V帶；窄V帶35-40 m/s) V > VMIN=5 m/s（一般V 不得低于5 m/s） 6.7軸間距設計計算 取a0=1000mm。 所需基準長度： 查表4.1-6選取基準長度=3150㎜。 實際軸間距： 安裝時所需最小軸間距： mm bd ——— 基準寬度，查表4.1-6取bd=11。 安裝時所需最大軸間距：（張緊或補償伸長） 6.8小帶輪包角： 6.9單根V帶的額定功率： 根據(jù)=80㎜和n1=1430r/min 由表4.1-12b查得A型帶P1=0.8KW。 ΔP1： 考慮傳動比的影響，額定功率的增量ΔP1由表4.1-12b查得ΔP1=0.15KW。 6.10確定V帶的根數(shù): 式中 —— 考慮包角不同時的影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù) —— 考慮帶的長度不同時的影響系數(shù)，簡稱長度數(shù) —— 單根V帶的基本額定功率 —— 計入傳動比的影響時，單根V帶額定功率的增量（因P0是按α=180o即dd1=dd2的條件計算的，而當傳動比越大時，從動輪直徑就比主動輪大，帶繞上從動輪的彎曲應力就比繞上主動輪時的小，故其傳動能力即有所提高） 查表4.1-10 查得=0.93 查表4.1-11 查得=1.13 取Z=3根。 6.11單根V帶的預緊力 由表4.1-13查得m=0.11,所以: 由于新帶容易松弛，所以對非自動張緊的帶傳動，安裝新帶時的預緊力應為上述預緊力的1.5倍。 6.12 帶輪的結構尺寸 設計帶輪時，應使其結構工藝性好，質(zhì)量分布均勻，重量輕，并避免由于鑄造產(chǎn)生過大的內(nèi)應力。V>25m/s 時尚需進行動平衡。本設計中V=5.98m/s，無須進行動平衡。 帶輪材料常采用灰鑄鐵、鋼、鋁合金、或工程塑料等。其中灰鑄鐵應用最廣，當V<25m/s時用HT150或HT200，本設計中采用HT200。 帶輪由輪緣、輪輻和輪轂三部分組成。輪輻部分有實心、輻板（或孔板）和橢圓形輪輻等三種形式。查表4.1-14得 輪緣尺寸 表4-1 型號 A 基準寬度 11 基準線上槽深 2.75 基準線下槽深 8.7 槽間距 15±0.3 槽邊距 9 最小輪緣厚度 6 帶輪寬 48 小帶輪外徑 85.5 大帶輪外徑 565.5 輪槽角 34o 偏差 根據(jù)帶輪的基準直徑參照表4.1-17，決定小帶輪、大帶輪采用實心輪輻。根據(jù)電動機尺寸和主軸尺寸確定小帶輪內(nèi)徑為28 mm，大帶輪內(nèi)徑為30mm。 帶輪輪槽工作表面粗糙度為Ra 3.2 μm，輪緣和軸孔端面為Ra 6.3 - 12.5 μm。輪槽棱邊要到圓或到鈍。A型帶帶輪輪槽間距的累計誤差±0.6，兩槽的基準直徑差0.4。（摘自GB/T 13575.1-92） 6.13主傳動軸的設計計算 6.13.1按轉(zhuǎn)矩初步估算軸徑 選擇軸的材料為45鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,由表7.1-1 查得材料機械性能數(shù)據(jù)為; 根據(jù)表7.1-7公式初步計算軸徑,由于材料是45鋼,由表7.1-8選取A=118,則: ,選60 外徑 6.13.2軸的結構設計 軸的結構簡圖; 根據(jù)軸的受力,選取30211型圓錐滾子滾動軸承,為了便于軸承的裝配,選,, 軸承代號 32912 尺寸（㎜） d 60 D 85 T 17 B 16 C 14 rsmin 1 基本額定負荷（KN） 最小負荷系數(shù) Cr 28.8 C0r 31.5 極限轉(zhuǎn)速 脂潤滑 4000 油潤滑 5000 6.13.3軸的受力分析; 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 軸的左端要承受皮帶的壓力878.3N,右端要承受三爪卡盤的自重,兩處軸承要承受水平向上的支反力.而軸的軸向只承受一個315N軸向力,以及一個扭矩大小為625N. 由于L1段軸受力最大,承受主要扭矩,所以其為危險截面,其他部分受力較小.所以按彎扭合成應力校核軸的強度: 《機械設計師》（高等教育出版社） ——軸的計算應力, M——軸所受的彎矩, T——軸所受扭矩, W——軸的抗彎截面系數(shù), 前面已經(jīng)選定軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,由表15-1查得;,故安全 6.13.4軸承壽命計算 軸上左端軸承受力較大,其受到的軸向力為=315N,經(jīng)力矩平衡粗略計算其受到的徑向力為=533N.依據(jù)《機械設計使用手冊》(化學工業(yè)出版社) 查表6-1-54得:e=0.38,Y=1.6 ,查表6-1-20,X=0.67,Y=1.6 當量動載荷: ,載荷平穩(wěn),查表6-1-19得=1 基本額定動載荷: 軸承壽命: 使用條件為每天8h工作的機械，但經(jīng)常不是滿負荷使用，如電機，一般齒輪裝置、壓碎機、起重機和一般機械中軸承使用壽命為10000～25000小時。 符合本設計的要求，所以滿足工作條件。 　 第七章 軸的選擇和校核 概述 軸是組成機械的一個重要零件,它支撐著其他轉(zhuǎn)動件回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩,同時它又通過軸承和機架連結,所有軸上零件都圍繞軸心線做回轉(zhuǎn)運動,形成了一個以軸為基準的組合體---軸系部件.所以,在軸的設計中,不能只考慮軸本身,還必須和軸系零,部件的整個結構密切聯(lián)系起來. 設計軸時應考慮多方面因素和要求,其中主要問題是軸的選材,結構,強度和剛度,對于高速軸還應考慮震動穩(wěn)定性問題 軸按受載情況可以分為:轉(zhuǎn)軸,心軸傳動軸,按結構形狀可以分為;光軸和階梯軸,實心軸和空心軸 常用的軸的設計程序是; 1,根據(jù)機械傳動方案的整體布局,擬訂軸上零件的布置和裝配方案, 2,選擇軸的合適材料 3,初步估算軸的直徑, 4,進行軸系零,部件的結構設計 5,進行強度計算 6,進行剛度計算 7,校核鍵的聯(lián)接強度 8,驗算軸承 9,根據(jù)計算結果修改設計 10,繪制軸的零件工作圖 對于一些不太重要的軸,上述程序中的某些內(nèi)容可以省略. 根據(jù)《新編機械設計師手冊》（機械工業(yè)出版社） 7.1蝸輪軸的設計計算 7.1.2按轉(zhuǎn)矩初步估算軸徑 選擇軸的材料為45鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,由表7.1-1 查得材料機械性能數(shù)據(jù)為; 根據(jù)表7.1-7公式初步計算軸徑,由于材料是45鋼,由表7.1-8選取A=118,則: 蝸輪軸上的功率為: 蝸輪軸轉(zhuǎn)速為:= 蝸輪軸上轉(zhuǎn)矩為: ,選35 7.1.3軸的結構設計 軸的結構簡圖; 根據(jù)軸的受力,選取30208型圓錐滾子滾動軸承,為了便于軸承的裝配,選,, 軸承代號 32908 尺寸（㎜） d 40 D 62 T 15 B 15 C 12 rsmin 0.6 基本額定負荷（KN） 最小負荷系數(shù) Cr 17.8 C0r 15.8 極限轉(zhuǎn)速 脂潤滑 5600 油潤滑 7000 7.1.4軸的受力分析; 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 軸所承受的軸向力 軸所受圓周力: 軸所受頸向力 7.1.5確定危險截面,求出受力大小,做彎矩圖 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩M 總彎矩 扭矩T 1581