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南京航空航天大學 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 題 目 學 院 專 業(yè) 學生姓名 學號 指導教師 職稱 畢設(shè)地點 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)書 學生姓名 學號 學院 題 目 題目來源 題目性質(zhì) 類 別 團 隊 1．內(nèi)容及要求： 熟悉掌握管道開孔機的工作原理及工藝過程，規(guī)劃管道開孔機的總體設(shè)計方案，進行管道開孔機進給齒輪箱結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括變速機構(gòu)及差動顯示機構(gòu)設(shè)計，進行必要的計算校核。繪制進給變速齒輪箱的傳動系統(tǒng)圖、總裝配圖及零部件機械圖。 2．主要技術(shù)指標： 功率：20kW 主軸轉(zhuǎn)速：0～15r/min 切削進給速度：0～0.1mm/r 快速進給速度：48～300mm/min 采用分級調(diào)速 3．進度安排：(包括起迄日期、主要工作內(nèi)容等) [1]李國興，張玖山.大口徑輸油(氣)管道用新型液壓開孔機[J].石油機械，2006年第34卷第6期 [2]趙兵杰，趙宏林，張 宏，丁慶新，喻開安，陳應華.全自動海底油氣管道開孔機的設(shè)計[J].石油礦場機械,2009年第38卷第7期第34頁 [3]李偉偉.燃氣管道FL90不停輸帶壓開孔機的改造和使用[J].淮北職業(yè)技術(shù)學院學報，2003.9 [4]左健民等 液壓與氣壓傳動[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.7 [5]黃平主等.常用機械零件及機構(gòu)圖冊[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2002.10 [6]成大先等.機械設(shè)計手冊[M].第四版，北京：化學工業(yè)出版社，2002 4． 參考文獻： 指導教師簽字： 年 月 日 系審查意見： 負責人簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 帶壓開孔機進給齒輪箱設(shè)計 摘 要 大口徑油氣管線不停輸帶壓封堵是當前世界管道運輸行業(yè)共同面對的重大工程技術(shù)課題。 管道開孔機作為管道封堵作業(yè)中重要的設(shè)備按作業(yè)管線是否存在壓強分為帶壓開孔機和非帶 壓開孔機兩類，帶壓開孔機按驅(qū)動方式又可分為帶壓手動開孔機，帶壓液動開孔機和帶壓電 動開孔機三類。 本文闡述了管道開孔機工作原理及工藝過程，規(guī)劃管道開孔機的總體設(shè)計方案，進行管 道開孔機進給齒輪箱結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括變速機構(gòu)及差動顯示機構(gòu)設(shè)計，進行必要的計算校核。 運用 Solidworks 軟件，對開孔機進給齒輪箱進行建模，裝配。繪制裝配圖，零部件圖。 最后對管道開孔機應用進行了總結(jié)與展望。 關(guān)鍵詞：管道開孔機，帶壓，計算校核，Solidworks 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 i Tapping Machine feed gear box design Abstract Constant input of large diameter oil and gas pipelines with a pressure closure is currently the worlds pipeline industry face significant engineering and technical issues. Pipe Tapping Machine operation as an important pipeline sealing device according to the existence of pressure pipeline operations are divided into hot tap machine and two non-Tapping Machine, Tapping Machine can be classified according to driving mode with pressure Manual Tapping Machine, Hydraulic Tapping Machine Pressure and Pressure Electric Tapping Machine categories. In this paper, perforated pipe work principle and process, planning pipeline opening machine design program, for the feed pipe opening machine gear box structure design, including speed change mechanism and the differential display mechanism design, the calculation of the necessary school nuclear. The use of CAD software, drawing into a gear box drive system diagram, assembly drawing and parts mechanical drawing. Finally, the application of pipe opening machine, the future research. Key Words：Tapping Machine，Pressure，Check calculation ，Solidworks 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 ii 目 錄 摘 要 .I ABSTRACT .II 第 一 章 緒 論 .- 1 - 1.1 引 言 .- 1 - 1.2 章 節(jié) 安 排 .- 2 - 第 二 章 帶 壓 開 孔 機 簡 介 與 應 用 .- 3 - 2.1 用 途 .- 3 - 2.2 特 點 .- 3 - 2.3 工 作 原 理 .- 3 - 2.4 配 套 設(shè) 備 .- 3 - 2.5 操 作 規(guī) 程 .- 4 - 2.6 本 章 小 結(jié) .- 6 - 第 三 章 傳 動 校 核 .- 7 - 3.1 傳 動 方 案 的 擬 定 及 說 明 ： .- 7 - 3.1.1 傳 動 方 案 的 分 析 ： .- 7 - 3.1.2 傳 動 鏈 的 傳 動 路 線 .- 7 - 3.2 液 壓 站 .- 7 - 3.3 傳 動 件 的 設(shè) 計 計 算 .- 8 - 3.3.1 軸 的 強 度 校 核 .- 8 - 3.3.2 齒 輪 強 度 校 核 .- 12 - 3.4 設(shè) 計 小 結(jié) .- 16 - 第 四 章 SOLIDOWRKS 建 模 及 繪 制 工 程 圖 .- 17 - 4.1 SOLIDWORKS 軟 件 簡 介 .- 17 - 4.2 SOLIDWORKS 軟 件 特 點 .- 18 - 4.3 建 模 部 分 .- 18 - 第 五 章 總 結(jié) 與 展 望 .- 23 - 5.1 總 結(jié) .- 23 - 5.2 展 望 .- 23 - 參 考 文 獻 .- 24 - 致 謝 .- 25 - 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 0 - 第一章 緒 論 1.1 引 言 管道開孔機作為管道封堵作業(yè)中重要的設(shè)備按作業(yè)管線是否存在壓強分為帶壓開孔機和 非帶壓開孔機兩類，帶壓開孔機按驅(qū)動方式又可分為帶壓手動開孔機，帶壓液動開孔機和帶 壓電動開孔機三類。 在管線不停止輸送介質(zhì)、不降低壓力，保證管線的正常運行的情況下，對管線進行維修、 搶修、加接旁路、更換或加設(shè)閥門、更換管段、和管線局部改道和處理管線內(nèi)部故障等。改 變了傳統(tǒng)的停輸、降壓、放散、動用明火的作業(yè)方式，減少了經(jīng)濟損失和對環(huán)境的不良影響， 并可避開夜間作業(yè)，減少了人力、物力的投入，提高工效、降低勞動強度和消耗，避免作業(yè) 風險，提高安全性。 管路不停輸開孔、封堵系列設(shè)備是由主機和輔機二種系列組成，其中主機系列是由開孔 機、封堵器、液壓站和下堵塞器四種不同作用、不同型號和規(guī)格的設(shè)備互相對應配套組成； 輔機是由連箱系列（旁通開孔連箱、封堵開孔連箱、封堵連箱、下堵連箱） 、開孔刀系列 （旁通開孔刀、封堵開孔刀） 、夾板閥系列、封堵筒系列與相對應的管徑組成，它是根據(jù)不 同的作業(yè)方式（開旁通孔或封堵孔）和作業(yè)管徑而匹配不同的主輔機。 大口徑油氣管線不停輸帶壓封堵是當前世界管道運輸行業(yè)共同面臨的重大工程技術(shù)課題。 目前，隨著我國新建管線規(guī)模的迅速增長、管線壓力、口徑的不斷增大，亟需在大口徑管線 帶壓開孔封堵領(lǐng)域提高自身技術(shù)創(chuàng)新能力，打破國 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 編號 南京航空航天大學 畢 業(yè) 設(shè) 計 題 目 帶壓開孔機進給齒輪箱設(shè)計 學生姓名 學 號 學 院 機電學院 專 業(yè) 機械工程及自動化 班 級 指導教師 二一年六月 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 i 帶壓開孔機進給齒輪箱設(shè)計 摘 要 大口徑油氣管線不停輸帶壓封堵是當前世界管道運輸行業(yè)共同面對的重大工程技術(shù)課題。 管道開孔機作為管道封堵作業(yè)中重要的設(shè)備按作業(yè)管線是否存在壓強分為帶壓開孔機和非帶 壓開孔機兩類，帶壓開孔機按驅(qū)動方式又可分為帶壓手動開孔機，帶壓液動開孔機和帶壓電 動開孔機三類。 本文闡述了管道開孔機工作原理及工藝過程，規(guī)劃管道開孔機的總體設(shè)計方案，進行管 道開孔機進給齒輪箱結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括變速機構(gòu)及差動顯示機構(gòu)設(shè)計，進行必要的計算校核。 運用 Solidworks 軟件，對開孔機進給齒輪箱進行建模，裝配。繪制裝配圖，零部件圖。 最后對管道開孔機應用進行了總結(jié)與展望。 關(guān)鍵詞：管道開孔機，帶壓，計算校核，Solidworks 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 ii Tapping Machine feed gear box design Abstract Constant input of large diameter oil and gas pipelines with a pressure closure is currently the worlds pipeline industry face significant engineering and technical issues. Pipe Tapping Machine operation as an important pipeline sealing device according to the existence of pressure pipeline operations are divided into hot tap machine and two non-Tapping Machine, Tapping Machine can be classified according to driving mode with pressure Manual Tapping Machine, Hydraulic Tapping Machine Pressure and Pressure Electric Tapping Machine categories. In this paper, perforated pipe work principle and process, planning pipeline opening machine design program, for the feed pipe opening machine gear box structure design, including speed change mechanism and the differential display mechanism design, the calculation of the necessary school nuclear. The use of CAD software, drawing into a gear box drive system diagram, assembly drawing and parts mechanical drawing. Finally, the application of pipe opening machine, the future research. Key Words：Tapping Machine，Pressure，Check calculation ，Solidworks 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 iii 目 錄 摘 要 .I ABSTRACT .II 第 一 章 緒 論 .- 1 - 1.1 引 言 .- 1 - 1.2 章 節(jié) 安 排 .- 2 - 第 二 章 帶 壓 開 孔 機 簡 介 與 應 用 .- 3 - 2.1 用 途 .- 3 - 2.2 特 點 .- 3 - 2.3 工 作 原 理 .- 3 - 2.4 配 套 設(shè) 備 .- 3 - 2.5 操 作 規(guī) 程 .- 4 - 2.6 本 章 小 結(jié) .- 6 - 第 三 章 傳 動 校 核 .- 7 - 3.1 傳 動 方 案 的 擬 定 及 說 明 ： .- 7 - 3.1.1 傳 動 方 案 的 分 析 ： .- 7 - 3.1.2 傳 動 鏈 的 傳 動 路 線 .- 7 - 3.2 液 壓 站 .- 7 - 3.3 傳 動 件 的 設(shè) 計 計 算 .- 8 - 3.3.1 軸 的 強 度 校 核 .- 8 - 3.3.2 齒 輪 強 度 校 核 .- 12 - 3.4 設(shè) 計 小 結(jié) .- 16 - 第 四 章 SOLIDOWRKS 建 模 及 繪 制 工 程 圖 .- 17 - 4.1 SOLIDWORKS 軟 件 簡 介 .- 17 - 4.2 SOLIDWORKS 軟 件 特 點 .- 18 - 4.3 建 模 部 分 .- 18 - 第 五 章 總 結(jié) 與 展 望 .- 23 - 5.1 總 結(jié) .- 23 - 5.2 展 望 .- 23 - 參 考 文 獻 .- 24 - 致 謝 .- 25 - 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 0 - 第一章 緒 論 1.1 引 言 管道開孔機作為管道封堵作業(yè)中重要的設(shè)備按作業(yè)管線是否存在壓強分為帶壓開孔機和 非帶壓開孔機兩類，帶壓開孔機按驅(qū)動方式又可分為帶壓手動開孔機，帶壓液動開孔機和帶 壓電動開孔機三類。 在管線不停止輸送介質(zhì)、不降低壓力，保證管線的正常運行的情況下，對管線進行維修、 搶修、加接旁路、更換或加設(shè)閥門、更換管段、和管線局部改道和處理管線內(nèi)部故障等。改 變了傳統(tǒng)的停輸、降壓、放散、動用明火的作業(yè)方式，減少了經(jīng)濟損失和對環(huán)境的不良影響， 并可避開夜間作業(yè)，減少了人力、物力的投入，提高工效、降低勞動強度和消耗，避免作業(yè) 風險，提高安全性。 管路不停輸開孔、封堵系列設(shè)備是由主機和輔機二種系列組成，其中主機系列是由開孔 機、封堵器、液壓站和下堵塞器四種不同作用、不同型號和規(guī)格的設(shè)備互相對應配套組成； 輔機是由連箱系列（旁通開孔連箱、封堵開孔連箱、封堵連箱、下堵連箱） 、開孔刀系列 （旁通開孔刀、封堵開孔刀） 、夾板閥系列、封堵筒系列與相對應的管徑組成，它是根據(jù)不 同的作業(yè)方式（開旁通孔或封堵孔）和作業(yè)管徑而匹配不同的主輔機。 大口徑油氣管線不停輸帶壓封堵是當前世界管道運輸行業(yè)共同面臨的重大工程技術(shù)課題。 目前，隨著我國新建管線規(guī)模的迅速增長、管線壓力、口徑的不斷增大，亟需在大口徑管線 帶壓開孔封堵領(lǐng)域提高自身技術(shù)創(chuàng)新能力，打破國際技術(shù)壟斷，研制適合我國國情和工程需 要的技術(shù)設(shè)備。 西氣東輸，西氣東輸工程是將塔里木盆地的天然氣，通過長輸管道輸送到上海及長 江三角洲等東部地區(qū)的系統(tǒng)工程，包括上游氣田開發(fā)、輸氣管道建設(shè)和下游天然氣利用項目 的建設(shè)。西氣東輸管道起于塔里木氣田，途徑、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、 安徽、江蘇、浙江、上海 10 個省區(qū)市 66 個縣，干線全長 4000 公里。所經(jīng)地區(qū)地形復雜多 樣，包括戈壁、沙漠、高原、山區(qū)、平原、水網(wǎng)以及大江、大河等。管線年設(shè)計輸氣量 120 億立方米，管徑 1016 毫米，管材鋼級 X70，輸送壓力為 10 兆帕。由此可見，管道帶壓開孔 機將在整個工程中起著不可忽視的作用。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 1 - 1.2 章 節(jié) 安 排 第一章緒論，介紹了管道開孔機的一些概念，以及我國管道開孔機的現(xiàn)狀。并且介紹了 管道開孔機在西氣東輸中的作用。 第二章開孔機簡介，主要內(nèi)容是開孔機用途、特點、適用范圍，以及工作原理，工作步 驟。 第三章帶壓開孔機進給齒輪箱設(shè)計，主要內(nèi)容有傳動設(shè)計，校核，以及 Solidworks 三 維建模，生成工程圖等。 第四章總結(jié)和展望。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 2 - 第二章 帶壓開孔機簡介與應用 2.1 用 途 管道不停輸帶壓開孔、封堵技術(shù)適用于石油、石化輸送管道、城市燃氣輸配管線管網(wǎng) 和供水、供熱管道的開孔封堵施工作業(yè)。在保證管道正常運行情況下，對管道進行加接旁路、 更換或加接閥門、更換管段等施工作業(yè)，避免因施工作業(yè)而停輸所造成的經(jīng)濟損失和對社會 生產(chǎn)生活所造成的不良影響，消除了傳統(tǒng)帶壓作業(yè)的安全隱患。 2.2 特 點 管道不停輸帶壓開孔、封堵技術(shù)解決了管道在線施工中存在的停輸、降壓、放散、動 用明火等傳統(tǒng)的作業(yè)方式，避免作業(yè)風險，提高安全性，使維修既迅速又經(jīng)濟可靠。 2.3 工 作 原 理 本機由外力通過方頭直接驅(qū)動鉆桿進行工作，采用機殼上的螺紋與花紋套經(jīng)手動調(diào)節(jié) 作進刀，在機殼上帶有刻度，開孔時直接指示工作進尺。機器下部裝有軸封填料，使機器在 帶壓工作的情況下不致滲漏。 機器上部的螺母壓蓋與主軸之間有一銷孔，當銷子插入后，可使鉆桿與螺母套連成一體，實 現(xiàn)快速進、退，以便于安裝和提取法蘭堵塞中的堵頭 2.4 配 套 設(shè) 備 (1)開孔刀 開孔刀是用來對金屬管道直接開孔的刀具。 （2）連箱 對每種開孔規(guī)格直徑均應配置相應規(guī)格的連箱，以便連接開孔機與夾板閥；同時為開孔刀具 提供一個存放空間。 （3）法蘭堵塞 是給開孔機在所開孔的管路上提供的一個基座，開孔時必須選用一個與開孔直徑相適應的法 蘭堵塞。在封堵作業(yè)完成后，用堵頭封住以便取下夾板閥。 （4）夾板閥 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 3 - 夾板閥連接連箱與法蘭堵塞，在開孔及更換刀具與進行封堵作業(yè)時起隔斷壓力介質(zhì)的作用。 2.5 操 作 規(guī) 程 (1).在將要維修或更新管段兩端,分別帶壓焊接管件和作平衡壓力孔的法蘭堵塞。 圖 2.5.1 (2).在焊好的管件和法蘭堵塞上,安裝夾板閥和連箱以及開孔機,分別進行斷管開孔和平 衡開孔 圖 2.5.2 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 4 - (3).卸下開孔機,安裝封堵連箱和封堵器連接臨時旁通,連接壓力平衡管, 操縱管段兩端封 堵器,將膨脹筒實行封堵。再清管,斷管。 圖 2.5.3 （4）.恢復管段,作壓力平衡,收回膨脹筒，關(guān)閉夾板閥,撤除平衡管和臨時旁通,撤除封堵器,安 裝堵塞。撤除夾板閥，在管件和法蘭堵塞上分別加蓋盲板，作業(yè)結(jié)束。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 5 - 圖 2.5.4 2.6 本 章 小 結(jié) 帶壓不停輸開孔裝置是在不停產(chǎn)情況下進行開孔接點,適用于除氧氣以外的任何介質(zhì)以 及不同直徑的各類管道。開孔機在開孔過程中是在完全封閉的空腔內(nèi)進行的,刀具切削過程 與空氣隔絕,無著火、爆炸的可能性。由于封閉開孔、無泄漏,有毒有害介質(zhì)不能排放到大氣 中,因此對環(huán)境無污染。 油氣田油氣工藝系統(tǒng)、化工裝置系統(tǒng)、供水系統(tǒng)等若能實現(xiàn)不停產(chǎn)工況下的工藝流程改 線、分接、旁通,將解決生產(chǎn)運行中存在的停產(chǎn)、置換、試壓等諸多問題。不停輸帶壓開孔 技術(shù)由此產(chǎn)生并逐漸被廣泛應用。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 6 - 第三章 傳動校核 3.1 傳 動 方 案 的 擬 定 及 說 明 ： 3.1.1 傳動方案的分析： 在分析傳動方案時應注意的常用機械傳動的特點及在布局上的要求： （1）帶傳動平穩(wěn)性好，能緩沖吸震，但承載能力小，宜布置在高速級； （2）鏈傳動平穩(wěn)性差，且有沖擊、振動，宜布置在低速級； （3）蝸桿傳動放在高速級時渦輪材料應選擇錫青銅，否則可選擇呂鐵青銅； （4）開始齒輪傳動的潤滑條件差，磨損嚴重，宜布置在低速級； （5）錐齒輪、斜齒輪宜放在高速級。 3.1.2 傳動鏈的傳動路線 主軸齒輪 29錐齒輪 32（差速計數(shù)機構(gòu)） 進給馬達()(徑給杠) 進給馬達()（進給絲杠） （離合器左移） 徑給絲杠()形成差速 3.2 液 壓 站 由于作業(yè)的特殊性，開孔機一般使用防爆電機。YYZ 型液壓站就是專供開孔機提供動力 源的設(shè)備。下表簡要介紹液壓站的技術(shù)參數(shù)。 防爆電 機型號 電動機功 率、轉(zhuǎn)速 電流電壓 和頻率 最高工作 壓力 最大輸出 流量 油箱容量 YYZ150 YB112M-4 N=4KW 1430r/min 380V 50HZ 12.5Mpa 0-10L/min 100L YYZ300 YB160M-4 N=11KW 1460r/min 380V 50HZ 15Mpa 63L/min 300L YYZ500 YB180M-4W N=18.5KW 1470r/min 380V 50HZ 21MPa 90L/min 350L 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 7 - 表 3.2 3.3 傳 動 件 的 設(shè) 計 計 算 傳動軸除應滿足強度要求之外，還應滿足剛度要求，強度要求保證軸在反復載荷和扭 載荷作用下不發(fā)生疲勞強度破壞。主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞 強度一般不失為主矛盾。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。因此必須保證傳動 軸有足夠的剛度。 3.3.1 軸的強度校核 軸徑調(diào)用公式 mNPKAdj3 其中：P電動機額定功率 K鍵槽系數(shù) A系數(shù) 從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積 該傳動軸的計算轉(zhuǎn)速jN 計算轉(zhuǎn)速 是傳動件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動件的計算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖j 上，按主軸的計算轉(zhuǎn)速和相應的傳動關(guān)系確定。 查機械制造裝備設(shè)計表 3-8 取 K=1.05，A=100。 軸的校核 1畫軸的受力簡圖、彎矩圖、扭矩圖、當量彎矩圖。 (1)畫軸的受力簡圖 水平面 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 8 - 160 Ft 240 垂直面 Fr (2)求作用于軸上的力 水平面 垂直平面 齒輪 13 KNd TFt1.742105.MNnPTW4105.25.7902RtBx 8.7046FtAx 2.1KFRrBy86rAy 7.3402 軸承 反 力 KNBxx82NByxB452 （3）畫彎矩圖 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 9 - 水平 垂直 合成 水平 垂直 合成 截面 I KNRMAxH6.170RAyV19260MNVH1842 （4）畫扭矩圖 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 10 - 扭矩 扭矩 0T （5）畫當量彎矩圖 當量 彎矩 當量彎矩為 18048 mN 2按彎扭合成強度條件計算軸的強度 計算結(jié)果計算內(nèi)容及公式 截面 當量彎矩 )(Me 18048 軸徑(mm) 128 當量彎曲應力 （MPa）3310dee 8610.23433dMee 軸的許用彎曲應力 （MPa）b1 100 結(jié)論 安全be1 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 11 - 3.3.2 齒輪強度校核 主軸和進給馬達軸上直齒圓柱齒輪傳動 表 3.3.2 齒輪強度校核 計算公式或說明 結(jié)果 1 選擇齒輪齒數(shù)、材 料、熱處理及精度等 級 小齒輪 45 鋼調(diào)質(zhì)，齒面平均硬度取 260HBS 大齒輪 45 鋼正火，齒面平均硬度取 200HBS 小齒輪 260HBS 大齒輪 200HBS 2 參數(shù)選擇 小齒輪齒數(shù) 251z 大齒輪齒數(shù) 7 齒數(shù)比 8.21 2zu 由表 5-13 取齒寬系數(shù) (非對稱布置)50d251z8.u5.0d 3 計算小齒輪轉(zhuǎn)矩 1TMNWP862301MNT861 4 確定載荷系數(shù) (1) 使用系數(shù) AK 由已知條件查表 5-11，取 =1.25A (2) 動載系數(shù) v 由 057.10/23.1/z 查圖 5-10（a ） ，取 =1vK (3) 齒向載荷分布系數(shù) 由 及已知條件查圖 5-13，5.0d 取 =1.08 (4) 齒間載荷分配系數(shù) K=1.25AK=1v=1.08 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 12 - 由式(5-9) 71.251.38 .2z 查圖 5-15，取 =1.22K (5) 載荷系數(shù) 647.12.08125.vA =1.22K =1.647 接觸疲勞強度校核 (1) 接觸應力 HKubdFZteEH11 (2) 彈性系數(shù) ，由表 5-12 MPaE8.9 (3) 節(jié)點區(qū)域系數(shù) ，由圖 5-18HZ 5.2H (4) 重合度系數(shù) e 75.041.4eZ (5) KNdTFt .3862 由上得 ubdZteHE11 MPaZE8.195.2H.ZF t7.13MPaH9 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 13 - MPa9 (6) 許用接觸應力 H WNHZSlimli 由圖 5-24，取壽命系數(shù) 0.1 由圖 5-23，取接觸疲勞極限 MPaH450lim 參照表 5-15，取安全系數(shù) limHS WNHZSlimli Pa39625.104 H.NZMPaH450lim1liMPaH396安全 齒根彎曲疲勞強度校 核 小齒： (1) 強度條件： FYbmKentF (2) 齒形系數(shù) F 由圖 8-3-15(a)，取 7.2F (3) 重合度系數(shù) 67.0/5.2aneY ( )73.1cos/2ban (4) 螺旋角系數(shù) 由圖 8-3-14(a)查取 7.2FY6.0e 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 14 - 1YMPabmKFeFnt6.2167.02450.73 許用應力 SrFXNYlimli (5) 極限應力 Pa140li (6) 壽命系數(shù) N 由圖 8-3-18 查取 NY (7) 尺寸系數(shù) X 由圖 8-3-24 查取 1x (8) 齒根圓角敏感系數(shù) SrY 由圖 8-3-25 查取 85.0SrY (9) 安全系數(shù) limF 由表 8-3-25 查取 .1liF 則： MPaYSrFXN1085.4limli 滿足 F 大齒： 1YMPaF6.2Pa F140limNY1x85.0 SrY.1limF 安全 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 15 - 同小齒查表和計算 167.02YeFMPabmKeFntF37.0167.02428. aYSrFXN1085.4limli 滿足 F （以上所查圖表均來自機械設(shè)計實用 手冊） 167.02YeFMPaF37.0Pa F10 安全 3.4 設(shè)計小結(jié) 設(shè)計中嚴格按照機械設(shè)計手冊過程步驟，參照表格圖紙選定參數(shù)，校核了部分軸與齒輪 的強度，使其滿足設(shè)定要求。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 16 - 第四章 Solidowrks 建模及繪制工程圖 4.1 Solidworks 軟件簡介 SolidWorks 公司成立于 1993 年，由 PTC 公司的技術(shù)副總裁與 CV 公司的副總裁發(fā)起， 總部位于馬薩諸塞州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內(nèi)，當初所賦予的任務(wù)是希望 在每一個工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實體模型設(shè)計系統(tǒng)。從 1995 年推出第一套 solidWorks 三維機械設(shè)計軟件至今，它已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由 300 家經(jīng)銷商 在全球 140 個國家進行銷售與分銷該產(chǎn)品。SolidWorks 軟件是世界上第一個基于 Windows 開發(fā)的三維 CAD 系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合 CAD 技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks 公司于 兩年間成為 CAD/CAM 產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務(wù)狀況和用戶支持使得 SolidWorks 每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在 1995-1999 年獲得 全球微機平臺 CAD 系統(tǒng)評比第一名；從 1995 年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎，其中 僅從 1999 年起，美國權(quán)威的 CAD 專業(yè)雜志 CADENCE 連續(xù) 4 年授予 SolidWorks 最佳編輯獎， 以表彰 SolidWorks 的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks 所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三 大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設(shè)計師大大縮短了設(shè)計時間，產(chǎn)品快速、高效地 投向了市場。 由于 SolidWorks 出色的技術(shù)和市場表現(xiàn)，不僅成為 CAD 行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成 為華爾街青睞的對象。終于在 1997 年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將 SolidWorks 全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲 得了高額的回報，創(chuàng)造了 CAD 行業(yè)的世界紀錄。并購后的 SolidWorks 以原來的品牌和管理 技術(shù)隊伍繼續(xù)獨立運作，成為 CAD 行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司，SolidWorks 三維機械設(shè) 計軟件也成為達索企業(yè)中最具競爭力的 CAD 產(chǎn)品。 由于使用了 Windows OLE 技術(shù)、直觀式設(shè)計技術(shù)、先進的 parasolid 內(nèi)核（由劍橋提供） 以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)，SolidWorks 成為全球裝機量最大、最好用的軟件。 資料顯示，目前全球發(fā)放的 SolidWorks 軟件使用許可約 28 萬，涉及航空航天、機車、食品、 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 17 - 機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費品、離散制造等 分布于全球 100 多個國家的約 3 萬 1 千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球 4，300 所教 育機構(gòu)的近 145，000 名學生通過 SolidWorks 的培訓課程。 據(jù)世界上著名的人才網(wǎng)站檢索，與其它 3D CAD 系統(tǒng)相比，與 SolidWorks 相關(guān)的招聘廣 告比其它軟件的總合還要多，這比較客觀地說明了越來越多的工程師使用 SolidWorks，越 來越多的企業(yè)雇傭 SolidWorks 人才。據(jù)統(tǒng)計，全世界用戶每年使用 SolidWorks 的時間已達 5500 萬小時。 在美國，包括麻省理工學院（MIT）、斯坦福大學等在內(nèi)的著名大學已經(jīng)把 SolidWorks 列為制造專業(yè)的必修課，國內(nèi)的一些大學（教育機構(gòu)）如清華大學、北京航空航天大學、北 京理工大學、上海教育局等也在應用 SolidWorks 進行教學。相信在未來的 58 年內(nèi)， SolidWorks 將會成為與當今 AutoCAD 一樣，成為 3D 普及型主流軟件乃至于 CAD 的行業(yè)標準。 4.2 Solidworks 軟件特點 Solidworks 軟件功能強大，組件繁多。 Solidworks 功能強大、易學易用和技術(shù)創(chuàng)新是 SolidWorks 的三大特點，使得 SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維 CAD 解決方案。 SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計方案、減少設(shè)計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。 SolidWorks 不僅提供如此強大的功能，同時對每個工程師和設(shè)計者來說，操作簡單方便、 易學易用。 4.3 建模部分 用圖片形式給出 Solidworks 建出的模型及裝配，如下： 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 18 - 圖 4.3.1 直齒齒輪 圖 4.3.2 斜齒輪 圖 4.3.3 長齒輪軸 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 19 - 圖 4.3.4 軸承 圖 4.3.5 連軸齒輪軸 圖 4.3.6 斜齒輪裝配 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 20 - 圖 4.3.7 差速計數(shù)機構(gòu) 圖 4.3.8 整體裝配圖 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 21 - Solidworks 裝配體自動生成工程圖，零件圖。 圖 4.3.9 裝配圖 4.4 設(shè)計小結(jié) SolidWorks 提供了無與倫比的、基于特征的實體建模功能。通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特 征、高級抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計。 通過對特征和草圖的動態(tài)修改，用拖拽的方式實現(xiàn)實時的設(shè)計修改。 學會使用 SolidWorks 為本次設(shè)計最大的收獲。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 22 - 第五章 總結(jié)與展望 隨著管道封堵設(shè)備的更新?lián)Q代，安全生產(chǎn)對管道帶壓開孔作業(yè)的要求越來越嚴格，設(shè)備 的小型化，自動化，安全系數(shù)高是未來管道帶壓開孔設(shè)備的發(fā)展方向。 5.1 總 結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計大體上完成了帶壓開孔機進給齒輪箱設(shè)計，但其中還有很多的缺陷。在與 完整帶壓開孔機相比，我的完成量還是很有限的。不過，我從中收到的成果是非常巨大。讓 我熟練的掌握了 SolidWorks 軟件的使用方法，能夠應用其大部分的功能。同時，也知道團 隊合作的一些要注意的問題：例如要經(jīng)常交流等。總之，此次畢設(shè)是我成長之路上一堂深刻 而又有意義課程。 5.2 展 望 大口徑油氣管線不停輸帶壓封堵是當前世界管道運輸行業(yè)共同面臨的重大工程技術(shù)課題。 目前，隨著我國新建管線規(guī)模的迅速增長、管線壓力、口徑的不斷增大，亟需在大口徑管線 帶壓開孔封堵領(lǐng)域提高自身技術(shù)創(chuàng)新能力，打破國際技術(shù)壟斷，研制適合我國國情和工程需 要的技術(shù)設(shè)備，這將在西氣東輸過程中起著重要的作用。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 23 - 參考文獻 1李國興，張玖山.大口徑輸油(氣)管道用新型液壓開孔機J.石油機械，2006 年第 34 卷 第 6 期 2趙兵杰，趙宏林，張 宏，丁慶新，喻開安，陳應華.全自動海底油氣管道開孔機的設(shè)計 J.石油礦場機械,2009 年第 38 卷第 7 期第 34 頁 3李偉偉.燃氣管道 FL90 不停輸帶壓開孔機的改造和使用J.淮北職業(yè)技術(shù)學院學報， 2003.9 4左健民等 液壓與氣壓傳動M. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.7 5黃平主等.常用機械零件及機構(gòu)圖冊M. 北京：化學工業(yè)出版社，2002.10 6成大先等.機械設(shè)計手冊M.第四版，北京：化學工業(yè)出版社，2002 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 - 24 - 致 謝 值此論文完成之際，謹向我的導師表示深深的敬意和誠摯的感謝。在近三個月的學習生 活過程中，導師淵博的知識、儒雅風趣的品格、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)的工作作風和將 科研與工程實際應用相結(jié)合的工作方法令我十分敬佩。他對我的諄諄教誨和富有哲理的啟迪 將使我終生受益。 此外，還由衷感謝老師在課題的研究中給予的幫助，使我快速的熟悉 solidworks 和 cad 的基本操作。使得我在分析問題時能更好地拓寬自己的思路。在此，對他 表示衷心的感謝和誠摯的敬意! 最后，謹向所有曾經(jīng)關(guān)心，幫助過我的老師、同學和朋友們表示衷心的感謝。