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湖南科技大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
系（教研室）主任:
機電工程 學(xué)院 機械工程 系（教研室） （簽名）
年 月 日
學(xué)生姓名： 陳 浩 學(xué)號： 021B1222 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
1 設(shè)計（論文）題目及專題： 隔水管橫焊縫自動對中裝置
2 學(xué)生設(shè)計（論文）時間： 自 3 月 20 日開始至 5 月 31 日止
3 設(shè)計（論文）所用資源和參考資料： 《簡明機械設(shè)計手冊》上海科技出版社; 《機械設(shè)計實用手冊》化學(xué)工業(yè)出版社; 《機械零件設(shè)計手冊》國防工業(yè)出版社 ; 《機械傳動設(shè)計手冊》煤炭工業(yè)出版社; 《畫法幾何及機械制圖》華南理工大學(xué)出版社; 《機械設(shè)計》高等教育出版社;
4 設(shè)計（論文）完成的主要內(nèi)容： ① 根據(jù)總體設(shè)計方案，繪制裝配圖一張（A0計算機圖）。
② 進行主運動計算、強度計算和動力計算，繪制V型底座和滑動導(dǎo)軌零件圖各一張（A3計算機圖）。
③ 進行動力傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制滾輪鏈輪支座零件圖一張（A3手工圖）。
④ 繪制傳動主軸零件圖一張（A3計算機圖）。
⑤ 編寫畢業(yè)設(shè)計說明書一套（不少于一萬字，有英文摘要，全部用計算機打出）。
5 提交設(shè)計（論文）形式（設(shè)計說明與圖紙或論文等）及要求：
① 套管對中裝置裝配圖一張（A0計算機圖）；
② 滾輪鏈輪支座零件圖一張（A3手工圖）；
③ 繪制傳動主軸零件圖三張（A3計算機圖）；
④ V型底座和滑動導(dǎo)軌零件圖各一張（A3計算機圖）；
⑤ 滾輪零件圖一張 （A3 計算機圖）
⑥ 畢業(yè)說明書一套（不少于一萬字，有英文摘要，全部用計算機打出）。
6 發(fā)題時間： 2006 年 3 月 20 日
指導(dǎo)教師： （簽名）
學(xué) 生： （簽名）
湖南科技大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)人評語
指導(dǎo)人： （簽名）
年 月 日
湖南科技大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱人評語
指導(dǎo)人： （簽名）
年 月 日
湖南科技大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會記錄
日期：
學(xué)生： 學(xué)號： 班級：
題目:
提交畢業(yè)設(shè)計（論文) 答辯委員會下列材料:
1設(shè)計（論文) 說明書 共 頁
2設(shè)計（論文）圖 紙 共 頁
3指導(dǎo)人、評閱人評語 共 頁
畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會評語：
畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會主任： （簽名） 委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
總評成績：
實習(xí)報告
?！ I(yè)： 數(shù)控技術(shù)及其應(yīng)用
1.實習(xí)目的：
生產(chǎn)實習(xí)是我們機自專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分，并作為一個獨立的項目列入專業(yè)教學(xué)計劃中的。其目的在于通過實習(xí)使學(xué)生獲得基本生產(chǎn)的感性知識，理論聯(lián)系實際，擴大知識面；同時專業(yè)實習(xí)又是鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生業(yè)務(wù)能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)當代大學(xué)生具有吃苦耐勞的精神，也是學(xué)生接觸社會、了解產(chǎn)業(yè)狀況、了解國情的一個重要途徑，逐步實現(xiàn)由學(xué)生到社會的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)我們初步擔任技術(shù)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。這些實際知識，對我們學(xué)習(xí)后面的課程乃至以后的工作，都是十分必要的基礎(chǔ)。
2.實習(xí)內(nèi)容：
?、僬莆諜C械加工工藝方面的知識及方法
②了解切削刀具方面的知識，熟悉常用刀具的結(jié)構(gòu)、選擇、用途等
?、哿私鈾C床和數(shù)控系統(tǒng)的知識，特別是加工中心等典型的數(shù)控設(shè)備
④了解企業(yè)生產(chǎn)管理模式，學(xué)習(xí)先進的管理方式方法
?、菔煜ぁ㈧柟惕T造工藝及設(shè)備方面的知識
3.實習(xí)地點：
?、?柳州工程機械廠關(guān) ② 柳州東風(fēng)汽車廠
③ 柳州鋼鐵廠
定點實習(xí)廠
柳州東風(fēng)汽車廠簡介
東風(fēng)柳汽公司是東風(fēng)汽車公司的控股子公司，也是東風(fēng)汽車公司在南方重要的載貨汽車和輕型乘用汽車生產(chǎn)基地，國家大型一檔企業(yè)。它還是國內(nèi)第一家生產(chǎn)中型柴油載重汽車的企業(yè)，贏得了“柴油東風(fēng)，柳汽正宗”的美譽。
1991年，東風(fēng)柳汽創(chuàng)出了“乘龍”品牌并迅速形成市場知名度，奠定了“一門雙杰，東風(fēng)乘龍”的產(chǎn)品格局。
自從1997年成為國內(nèi)最早通過ISO9000質(zhì)量認證的汽車生產(chǎn)企業(yè)之后，東風(fēng)柳汽的事業(yè)就上了一個臺階。2001年，東風(fēng)柳汽公司更是推出面向公務(wù)、商務(wù)和休閑旅游用車市場的新一代多功能輕型車－東風(fēng)“風(fēng)行”商旅車，吹響了進軍國內(nèi)高檔輕型乘用車市場的號角。
目前，東風(fēng)柳汽已形成年產(chǎn)“東風(fēng)”和“乘龍”商用車60000輛、“風(fēng)行”乘用車30000輛的生產(chǎn)能力。
柳州汽車廠六個發(fā)展歷程
?。?）??? 建廠期：上世紀50年代，主要以農(nóng)用機械為主。
?。?）??? 1969年：生產(chǎn)出2.5T載用柳江牌卡車。
（3）??? 1981年：生產(chǎn)出柴油翻斗車，同時加入了中國第二汽車制造廠，采用東風(fēng)品牌。
?。?）??? 1991年：柳汽生產(chǎn)出新品牌---乘龍（平頭車）。
（5）??? 1997年：以75%的股權(quán)加入東風(fēng)集團，成為其子公司，正式更名為東風(fēng)柳州汽車有限公司。
?。?）??? 2003年，成立東風(fēng)集團和雷諾公司
生產(chǎn)基地：主廠、二基地（85年始建，位于柳江縣，占地為714畝）、三基地
七大車間：車橋車間、機械車間、工裝車間、熱處理車間、車架車間、車身車間、總裝車間
四大部件：汽車前后橋、舉升器油缸、車架、車身
生產(chǎn)線：重車線、大車線、小車線
2003年生產(chǎn)能力：大車60000輛??? 小車30000輛
乘龍精神：自立自強 創(chuàng)優(yōu)創(chuàng)新 同心同德 為國為民
通過在柳汽公司車橋廠的實習(xí)，我們比較全面地了解機械加工及相關(guān)典型零件的生產(chǎn)技術(shù)過程。初步了解典型的機電一體化產(chǎn)品和設(shè)備的生產(chǎn)過程、培養(yǎng)我們收集資料的能力及提高分析問題的能力，使我們更好地學(xué)習(xí)、掌握機械工程專業(yè)知識。 機械加工工藝方面我們重點了解了左殼–錐齒輪差速器這一典型零件的機械加工工藝過程，聽了有關(guān)技術(shù)人員對其的具體分析。并記下了該零件的工藝過程卡和工序卡等工藝文件。具體如下：（對應(yīng)的工藝過程卡、工藝簡圖和工序卡見附錄）
由于汽車轉(zhuǎn)彎時，左右兩邊輪子的行程不同，所以轉(zhuǎn)速不同，為防止轉(zhuǎn)彎時出現(xiàn)滑動、滑拖現(xiàn)象，必須使用差速器調(diào)節(jié)兩邊輪子的轉(zhuǎn)速。左殼–錐齒輪差速器是用來固定支承軸承，防止微塵和外來顆粒侵入到錐齒輪差速器里面和防止錐齒輪差速器里面的潤滑油外瀉。零件結(jié)構(gòu)比較簡單，在結(jié)構(gòu)上成對稱分布。生產(chǎn)綱領(lǐng)約為63000個，屬于大批量生產(chǎn)。
毛胚的選擇
零件一般是由毛胚加工而成。在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，毛胚主要有鑄件，鍛件和沖壓件等幾個種類。鑄件是把熔化的金屬液澆注到預(yù)先制作的鑄型腔中，待其冷卻凝固后獲得的零件毛胚。在一般機械中，鑄件的重量大都占總機重量的50%以上，它是零件毛胚的最主要來源。鑄件的突出優(yōu)點是它可以是各種形狀復(fù)雜的零件毛胚，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件毛胚，此外，鑄件成本低廉。其缺點是在其生產(chǎn)過程中，工序多，鑄件質(zhì)量難以控制，鑄件機械性能較差，鍛件是利用沖擊力或壓力使用，加熱后的金屬胚料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得的零件毛胚。鍛件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度往往不及鑄件。但是，鍛件具有良好的內(nèi)部組織，從而具有良好的機械性能。所以用于做承受重載和沖擊載荷的重要機器零件和工具的毛胚，沖壓件是利用沖床和專用模具，使金屬板料產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得的制體。沖壓通常是在常溫下進行，沖壓件具有重量輕，剛性好，尺寸精度高等優(yōu)點，在很多情況下沖壓件可直接作為零件使用。選擇毛胚還應(yīng)該考慮的原因
?。?）零件的力學(xué)性能要求 相同的的材料采用不同的毛胚制造的方法，其力學(xué)性能有所不同。鑄鐵的強度，離心澆注，壓力澆注的鑄體，金屬型澆注的鑄體，沙型澆注的鑄體依次遞減；鋼質(zhì)零件的鍛造毛胚，其力學(xué)性能高于鋼質(zhì)棒料和鑄鋼體。
?。?）零件的結(jié)構(gòu)形狀和外廓尺寸，直徑相差不大的階梯軸宜采用棒料。相差較大時宜采用鍛件。形狀復(fù)雜的毛胚不宜采用金屬型鑄造。尺寸較大的毛胚，不宜采用摸鍛，壓鑄和精鑄。多采用沙型鑄造和自由鍛造。外型復(fù)雜的小零件宜采用精密鑄造的方法
?。?）生產(chǎn)綱領(lǐng)和批量? 生產(chǎn)綱領(lǐng)大時宜采用高精度與高生產(chǎn)率的毛胚制造方法，生產(chǎn)綱領(lǐng)小時，宜采用設(shè)備投資小的毛胚制造方法
?。?）現(xiàn)場生產(chǎn)條件和發(fā)展?? 應(yīng)該經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟分析和論證
零件的材料為QT450-10，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)簡單和對稱分布的特點，零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批量生產(chǎn).
?
參觀實習(xí)廠
? 一.柳州工程機械廠簡介
廣西柳工機械股份有限公司是我國目前生產(chǎn)輪式裝載機系列產(chǎn)品規(guī)模最大、產(chǎn)量最多、質(zhì)量最好、設(shè)備最全的國家機械工業(yè)大型骨干企業(yè)，是廣西首家由國營大型企業(yè)改造、發(fā)行社會公眾股的股份制企業(yè)。
公司位于南疆龍城－－柳州市。凈資產(chǎn)3.89億元，員工5900人，生產(chǎn)區(qū)占地面積67萬平方米。主要名優(yōu)產(chǎn)品有：引進美國卡特彼勒公司技術(shù)生產(chǎn)的ZL60E、ZL100B等ZL系列輪式裝載機、井下裝載機和履帶式液壓挖掘機，已形成4000臺年生產(chǎn)能力的規(guī)模。
該公司計劃通過實施總投資約12億元的技術(shù)改造和外引內(nèi)聯(lián)、科、工、貿(mào)相結(jié)合等措施，2000年形成年產(chǎn)裝載機、挖掘機和推土機等多種工程機械系列產(chǎn)品10000臺的綜合生產(chǎn)能力，實現(xiàn)年銷售收入51.5億元和利稅12億元。 本公司還將積極拓展房地產(chǎn)、商業(yè)貿(mào)易、服務(wù)旅游業(yè)及經(jīng)批準的其它經(jīng)營業(yè)務(wù)。
二.入廠前培訓(xùn)
1.數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展
?。?）1952年，在美國，計算機的應(yīng)用使得數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展得以有充分的條件。其最初用途為軍工業(yè)的生產(chǎn)。
?。?）20世紀60年代，晶體管的發(fā)明使得數(shù)控機床批量生產(chǎn)得以實現(xiàn)。
?。?）20世紀70年代，蘇聯(lián)的數(shù)控機床產(chǎn)量超過美國，成為世界上數(shù)控機床產(chǎn)量第一的國家。
（4）20世紀80年代，日本的數(shù)控機床產(chǎn)量位居第一.其中尤以日本法拉克公司最為代表，其產(chǎn)量為全世界產(chǎn)量的30%,而德國的西門子產(chǎn)量也占15%。與此同時，在80年代初期我國也引進數(shù)控加工技術(shù)。
數(shù)控機床的分類
?。?）經(jīng)濟型數(shù)控機床：一般由普通機床改裝而成，精度和復(fù)雜程度較低，可實現(xiàn)兩軸聯(lián)動，可進行平面加工，價格較便宜。
（2）全能型數(shù)控機床：精度和復(fù)雜程度較高，一般可實現(xiàn)三至五軸聯(lián)動，且有刀具庫，可自動換刀?？蛇M行平面和空間立體加工，價格一般較貴。
2.柳州工程機械廠數(shù)控機床的應(yīng)用
?。?）1978年，柳州工程機械廠引進了數(shù)控切割機和火焰切割機。其主要功能是用于分離機械元件、零件和X、Y軸聯(lián)動的直線、圓弧切割。
（2）1985年，柳州工程機械廠從上海氣焊機廠引進了Z80單板機，其主要硬件設(shè)施有CPU、CTC、PTO、EPROM、RAM×2。
?。?）1988年，柳州工程機械廠引進了一批價值600萬美元的先進設(shè)備：
?、?數(shù)控車床
?、?立式、臥式車床
?、蹟?shù)控火焰切割機
?、軘?shù)控折彎機
?、萑鴺藴y量儀
⑥數(shù)控等離子切割步?jīng)_機
?、邫C器人焊接線（位于結(jié)構(gòu)分廠）
?、噼T制線
?、犭p立柱加工中心----其最大加工距離為：X 10000mm；Y 3000mm；Z 1500mm；W 600mm。
3.加工中心簡介
加工中心是具有刀庫的三軸聯(lián)動數(shù)控鏜銑床。其系統(tǒng)組成包括：數(shù)控系統(tǒng)CNC、驅(qū)動系統(tǒng)、測量及反饋系統(tǒng)I/O控制系統(tǒng)（PLC）.加工中心分為立式加工中心、臥式加工中心、五面體加工中心等。
4.裝載機發(fā)展和發(fā)展趨勢
?。?）世界裝載機發(fā)展史簡介
① 20世紀初，美國出現(xiàn)第一臺裝載機，它是用馬車和鋼絲繩構(gòu)成，兼有驅(qū)動與裝載的功能。
?、?20世紀40年代，第一次工業(yè)革命期間，裝載機采用液壓設(shè)備作動力，即先導(dǎo)式液壓裝置。
?、?0世紀 50年代，第二次工業(yè)革命期間，裝載機的變速箱采用液力變矩器，其工作矩為100N.m--425N.m。到60年代時，第三次工業(yè)革命期間，裝載機采用角接式剛性車架。
?、艿缴鲜兰o70-80年代，產(chǎn)品向細化發(fā)展更為突出，裝載能力提高到0.2m—16m。其中最有影響力的幾個公司為：美國Cater Pillar、瑞典Volvo、日本小松公司等。
?。?）柳工裝載機發(fā)展史
?、偕鲜兰o50年代，柳工從上海糖果機械廠首次引進裝載機生產(chǎn)設(shè)備。
?、诘搅?0年代，天津某? 研究所與廈門工程機械廠合作開發(fā)，仿制成功我國第一臺Z435型裝載機。此項成果由柳工試驗、鑒定合格。
?、?0年代，轉(zhuǎn)載機裝載能力有所提高，由Z450提高到ZL50了。
?、芤幌盗蠫類型產(chǎn)品
?。?）現(xiàn)代裝載機的發(fā)展趨勢
①趨向于環(huán)保、高效、節(jié)能、可靠
?、谮呌跈C電一體化
③更具舒適性
?、苄吞柖鄻樱写?、中、小等各種型號
?、莞又悄芑?
⑥有自動監(jiān)控維護的功能
二.?? 進廠參觀
1.變速箱廠
設(shè)備：加工中心×2? 數(shù)控車床×17? 普通車床×24?
滾齒機×21? 磨床×18? 鉆床×8? 坐標鏜床×2
銑床×3? 仿形車床×3? 拉床×1? 插床×1?
臥式鉆床×5? 行車×1
車間面積：3456㎡
員工總?cè)藬?shù)：80（女17名），其中包括8名黨員。有大專學(xué)歷以上8人、高級技師1名、技師1名、高級工程師1名、中級工程師1名。
主要產(chǎn)品：變速箱齒輪和軸類以及ZF產(chǎn)品配套件等
生產(chǎn)宗旨：永不接受不合格產(chǎn)品
永不傳遞不合格產(chǎn)品
永不制造不合格產(chǎn)品
2.結(jié)構(gòu)件廠
主要設(shè)備：TCBAR立柱移動臥式加工中心
等離子線切割機
剪板機
鍛壓機床
3.鑄造廠
無箱數(shù)控制造
從意大利進口
毛坯來源? （三個）
4.總裝配廠
CLG842的總裝配流程
? 為期兩周的實習(xí)結(jié)束了，在這進行參觀實習(xí)期間，在老師和工廠技術(shù)人員的帶領(lǐng)下看到了很多也學(xué)到了很多。讓我對原先在課本上許多不很明白的東西在實踐觀察中有了新的領(lǐng)悟和認識
在這個科技時代中，高技術(shù)產(chǎn)品品種類繁多，生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程也各不相同，但不管何種產(chǎn)品，從原料加工到制成產(chǎn)品都是遵循一定的生產(chǎn)原理，通過一些主要設(shè)備及工藝流程來完成的。因此，在專業(yè)實習(xí)過程中，首先要了解其生產(chǎn)原理，弄清生產(chǎn)的工藝流程和主要設(shè)備的構(gòu)造及操作。其次，在專業(yè)人員指導(dǎo)下，通過實習(xí)過程見習(xí)產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)及開發(fā)等環(huán)節(jié)，初步培養(yǎng)我們得知識運用能力。概括起來有以下幾方面：
1.了解了當代機械工業(yè)的發(fā)展概況，生產(chǎn)目的、生產(chǎn)程序及產(chǎn)品供求情況。
2.了解了機械產(chǎn)品生產(chǎn)方法和技術(shù)路線的選擇，工藝條件的確定以及流程的編制原則。
3.了解了機械產(chǎn)品的質(zhì)量標準、技術(shù)規(guī)格、包裝和使用要求。
4.在企業(yè)員工的指導(dǎo)下，見習(xí)生產(chǎn)流程及技術(shù)設(shè)計環(huán)節(jié)，鍛煉自己觀察能力及知識運用能力。
5.社會工作能力得到了相應(yīng)的提高,在實習(xí)過程中，我們不僅從企業(yè)職工身上學(xué)到了知識和技能，更使我們學(xué)會了企業(yè)中科學(xué)的管理方式和他們的敬業(yè)精神。感到了生活的充實和學(xué)習(xí)的快樂，以及獲得知識的滿足。真正的接觸了社會，使我們消除了走向社會的恐懼心里，使我們對未來充滿了信心，以良好的心態(tài)去面對社會。同時，也使我們體驗到了工作的艱辛，了解了當前社會大學(xué)生所面臨的嚴峻問題，促使自己努力學(xué)習(xí)更多的知識，為自己今后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。
6.增進了我們的師生感情，從這次生產(chǎn)實習(xí)的全過程來看，自始至終我們都服從老師的安排，嚴格要求自己，按時報到，注重安全。
本次實習(xí)使我第一次親身感受了所學(xué)知識與實際的應(yīng)用，理論與實際的相結(jié)合，讓我們大開眼界，也算是對以前所學(xué)知識的一個初審吧！這次生產(chǎn)實習(xí)對于我們以后學(xué)習(xí)、找工作也真是受益菲淺。在短短的一個星期中，讓我們初步讓理性回到感性的重新認識，也讓我們初步的認識了這個社會，對于以后做人所應(yīng)把握的方向也有所啟發(fā)
畢業(yè)設(shè)計說明書
設(shè)計題目： 隔水管橫焊縫自動對中裝置的設(shè)計（機械電氣部分）
專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù)及其應(yīng)用
班 級： 數(shù)控一班
目錄
目錄………………………………………………………………………………….1.
第一章 隔水管橫焊縫自動對中裝置述的概…………………………..………………….3.
第二章 總體方案的設(shè)計………………………………..………………………….3.
2-1 設(shè)計任務(wù)…………………………………………………………….3.
2-2 基本工作原理……………………………………………………….4.
第三章 機械部分的設(shè)計…………………………………………………………...6
3-1 V型塊的模型設(shè)計………………………………………………….6.
3-2 導(dǎo)軌的設(shè)計………………………………………………………….7.
3-3 驅(qū)動輪裝置的設(shè)計………………………………………………….9
3-3-1 計算驅(qū)動輪所需的扭矩…………………………………….9
3-3-2 鏈傳動的設(shè)計……………………………………………….12
3-3-3 減速器的設(shè)計……………………………………………….14
3-3-4 電動機的選用……………………………………………….18
3-3-5 聯(lián)軸器的選用……………………………………………….19
3-3-6 軸的設(shè)計…………………………………………………….20
3-3-7 軸承的選用………………………………………………….23
3-3-8 滾動輪的設(shè)計……………………………………………….27
3-3-9 滾輪支承上蓋的設(shè)計……………………………………….27
第一章 隔水管橫焊縫自動對中裝置的概述
快速接頭隔水管系列產(chǎn)品，是湛江市南油集團合眾公司特有的為海洋石油配套的專用產(chǎn)品，多年來經(jīng)過不斷的開發(fā)和改進，已形成了完整配套的技術(shù)圖紙、成熟的生產(chǎn)技術(shù)、工藝流程和加工制造裝備，與之相應(yīng)的業(yè)務(wù)熟練的工程技術(shù)隊伍和技術(shù)工人隊伍。新型快速接頭系列產(chǎn)品有：＊SR-30、SR-24、SR-20、＊SR-16、SR-13 3/8系列產(chǎn)品。本畢業(yè)設(shè)計的目的是將合眾公司原來的生產(chǎn)設(shè)備改為自動化的設(shè)備，并降低工人的勞動強度。
本設(shè)計的主要要求：
設(shè)計出一種針對＊SR-30、SR-24、SR-20、＊SR-16、SR-13 3/8系列產(chǎn)品制造中，對卷制成管狀板材的內(nèi)橫、外橫能進行自動對中的裝置。要求能實現(xiàn)管的自動對中、自動找正、定位夾緊、縱向自動行走，行走速度在0.1－3m/min之間，可以自動調(diào)節(jié)，動力為普通三相交流電動機，控制方式為隨車控制形式，要求結(jié)構(gòu)實用、重量輕、調(diào)節(jié)操作方便、技術(shù)優(yōu)先價格合理。
本設(shè)計的主要內(nèi)容：
1、內(nèi)外自動對中裝置總體方案的確定。
2、內(nèi)外自動對中裝置機架結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
3、內(nèi)外自動對中裝置機械系統(tǒng)的設(shè)計。
第二章 總體方案的設(shè)計
2-1 設(shè)計任務(wù)
設(shè)計一個裝置，使兩根長各5.5m的隔水管自動對中，并且使兩管的對中精度達到：兩管的軸線同軸偏差3mm。對中點后隔水管要實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。
2-2 方案的選定
使兩根隔水管自動對中的方法有很多，經(jīng)過了對具體方案的工作原理及可行性的分析，本人決定采用V型裝置，其大概形狀如（圖2.2）所示。
圖2.2
1、滾輪 2、V型塊 3、導(dǎo)軌
2-3 基本工作原理
2-3-1 總體工作原理
如圖2-3-1所示，該裝置由Ⅰ、Ⅱ兩組V型塊組成。Ⅰ組可以沿V型塊下邊的導(dǎo)軌直線移動，Ⅱ組固定，V型塊下邊有導(dǎo)軌，但是V型塊與導(dǎo)軌相對固定不動。
組 Ⅱ 組
圖2-3-1
1、滾動輪 2、電動機 3、減速器 4、驅(qū)動輪
Ⅰ、Ⅱ兩組V型塊均有8個滾輪和中間的一個驅(qū)動輪支承，Ⅰ組V型塊下邊的導(dǎo)軌可以實現(xiàn)隔水管的對接。
2-3-2 驅(qū)動輪裝置的簡要說明
如圖2-3-2所示，運動的傳遞順序是：電動機－減速器－鏈輪－滾輪－隔水管
圖2-3-
該圖是驅(qū)動輪的安裝圖，大軸（上邊）裝滾輪與鏈輪，小軸裝鏈輪，兩裝有圓錐滾子滾動軸承，運動由減速器接入小軸，再經(jīng)過鏈傳動傳到滾輪。
第三章 機械部分的設(shè)計
3-1 V型塊的模型設(shè)計
參照V型底座的零件圖。
1、V型塊的加工方法：鑄造成型
2、V型塊的材料：鑄鋼
3、 V型塊的加工要求，對裝滾輪部分和下底面進行精加工，加工方法由廠家自己決定，使這兩部分的平面度達到IT7級，粗糙度也達到IT7級。在加工裝滾輪凹槽時要使4個凹槽的位置度達到IT7級，所有螺紋孔及銷孔的位置度也要達到IT7級
3-2 導(dǎo)軌的設(shè)計
一、導(dǎo)軌的選用
由工作要求承載能力較大而且能夠自動補償磨損的要求，決定選用平面三角復(fù)合型滑動導(dǎo)軌，參照《機械設(shè)計手冊》第三卷，表28-112。
其形狀見圖3-2-1。
圖3-2-1
尺寸見表28.3-5，取A＝1000 mm，B＝200 mm，α＝120°。
二、進行導(dǎo)軌的力學(xué)計算
導(dǎo)軌的材料：選用釩鈦耐磨鑄鐵耐磨鑄鐵為導(dǎo)軌的材料。
表面熱處理：在其粗加工后進行一次時效淬火處理，采用電接觸加熱的表面淬火，最后導(dǎo)軌還要進行磨削，使其表面的粗糙度達到預(yù)定的要求，取其值為0.8。
硬度匹配：為了保證導(dǎo)軌的壽命，加工結(jié)果應(yīng)該保證導(dǎo)軌接合面的硬度不同，此取為100HBS，
三、導(dǎo)軌的校核
查表可得鑄鐵的許用壓強為1 MPa，已知導(dǎo)軌的外形如上圖所示，取導(dǎo)軌滑座共承重8 t，
則滑座每側(cè)的承重為
對三角形導(dǎo)軌設(shè)垂直斜向力為F，如圖3-2-2所示，
圖3-2-2
則有
2Fcos30°=20000
≈11500 N
則左側(cè)導(dǎo)軌承受的壓強為
?。? MPa
依圖3-2-1易知導(dǎo)軌右邊承受的壓強明顯小于左邊。
故此導(dǎo)軌符合要求。
3-3 驅(qū)動輪裝置的設(shè)計
3-3-1 計算驅(qū)動輪所需的扭矩
如圖3-3-1，所示。
圖3-3-1
一、每組V型裝置共有8個支承滾輪（若加上驅(qū)動輪則為9個），每個輪上的支承反力應(yīng)為（√2/2G）/4（按照8個支承點算），即
每根管的質(zhì)量約為：
M=2.5t=2500kg
即
則
考慮到管的外圓柱面的制造誤差，有可能8個支承點存在某些支承點與管子不接觸，故F應(yīng)該乘以一個安全系數(shù)S，取S＝1.5，
則
二、計算使管子轉(zhuǎn)動所需的扭矩
1、 機械傳動部分的總傳動比
2、 所用電動機的轉(zhuǎn)速為
3、 滾輪的運動參數(shù)
?。?5
mm
4、管子的運動參數(shù)（按最大管計算）
mm
5、管子的線速度
此速度即就是管子自動的速度。
6、計算滾輪使管子轉(zhuǎn)動所需的扭矩T
計算在1s內(nèi)使管子的轉(zhuǎn)動的線速度達到
由本設(shè)計可知，t=1s
要求出滾輪使管子轉(zhuǎn)動所需的扭矩T，可以采用動量矩定理：
由動量矩定理可得：
?。?1.5
即滾輪使管子轉(zhuǎn)動所需的扭矩 T＝21.5 。
三、對T進行校核
查 “機械設(shè)計手冊軟件版R2.0”，可知 鋼-鋼的摩擦系數(shù)為
則最大靜摩擦力
相應(yīng)最大摩擦力矩
而 T＝21.5＜＜
故滾輪與管子不會產(chǎn)生相對滑動的現(xiàn)象。
所以T符合設(shè)計的要求。
3-3-2 鏈傳動的設(shè)計
用機械設(shè)計手冊軟件版R2.0可以輕松完成鏈傳動的設(shè)計，下面是設(shè)計的過程。
1、初始條件
傳遞功率 0.02 kw
小鏈輪的轉(zhuǎn)速 15 r/min
平均傳動比 1可大或小0.5%
大鏈輪的轉(zhuǎn)速 15 r/min
傳動種類 水平傳動
傳動速度 低速傳動V＜3m/s
潤滑條件 由設(shè)計結(jié)果決定
中心距條件 可調(diào)
載荷性質(zhì) 平穩(wěn)載荷
原動機種類 電動機
潤滑方式 人工定期潤滑
2、設(shè)計結(jié)果
1選擇鏈輪齒數(shù)Z,Z
假定鏈速v＜3m/s,由表9-8選取小鏈輪齒數(shù)Z=17;從動鏈齒數(shù)Z=iZ=117=17
2計算功率Pca
由表9-9查得工作情況系數(shù)K=1.3,故
Pca= KP=1.30.02= 0.006kW
3確定鏈條節(jié)數(shù)L
初定中心距a=40p,則鏈節(jié)數(shù)為
L=++()=++()
=97節(jié),取L=97節(jié)
4確定鏈條的節(jié)距p
由圖9-13按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計,鏈工作在功率曲率頂點左側(cè)時,可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表9-10查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)K=()=()=0.88;K=()=()=0.99;選取單排鏈，由表9-11查得多排鏈系數(shù)K=1.0,故得所需傳遞的功率為
P==kW=0.007kW
根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速n=15r/min及功率P=0.007kW，由圖9-13選鏈號08A單排鏈。同時也證實原估計鏈工作在額定功率曲線頂點左側(cè)是正確的。再由表9-1查得鏈節(jié)距p=12.70mm。
5確定鏈長L及中心距a
L==m=1.23m
a=[(L-+
=260mm
中心距減少量
a=（0.002~0.004）a=（0.002~0.004）260mm
=0.52~1.04mm
實際中心距
a=a-a=260mm-（0.52~1.04）mm=259.48~258.96mm
取 a=255mm
6驗算鏈速
v==m/s=0.053m/s
與原假設(shè)相符。
7驗算鏈輪轂孔d
由表9-4查的小鏈輪轂孔許用最大直徑d=34mm，大于電動機軸徑D=30mm,故合適。
8作用在軸上的軸力
F=KF
有效圓周力
F=1000=1000N=377.36N377N
按水平布置取壓軸力系數(shù)K=1.15,故
F=1.15377N=434N
3、鏈傳動的尺寸參數(shù)
如圖3-3-2所示，
名稱 符號 小鏈輪數(shù)值 大鏈輪數(shù)值 單位
排距 pt 14.38 14.38 mm
分度圓直徑 d 69.12 69.12 mm
齒頂圓最大直徑 dama 77.04 77.04 mm
齒頂圓最小直徑 dami 72.67 72.67 mm
分度圓最大弦齒高 hama 4.56 4.56 mm
分度圓最小弦齒高 hami 2.37 2.37 mm
齒根圓直徑 df 61.17 61.17 mm
最大齒根距離 Lx 60.87 60.87 mm
圖3-3-2
3-3-3 減速器的選用
考慮到負載較大，傳動比也相當大，所以選用單級普通圓柱蝸桿減速器，其簡圖如圖3-3-3所示。
圖3-3-3
為了正確選用該普通圓柱蝸桿減速器，有必要對該減速器里邊所用的蝸輪蝸桿傳動進行設(shè)計，采用機械設(shè)計手冊軟件版R2.0進行設(shè)計，普通圓柱蝸桿傳動設(shè)計結(jié)果報告：
一、普通蝸桿設(shè)計輸入?yún)?shù)
1.傳遞功率 P 0.02 (kW)
2. 蝸桿轉(zhuǎn)矩 T1 0.10 (N.m)
3. 蝸輪轉(zhuǎn)矩 T2 3.39 (N.m)
4. 蝸桿轉(zhuǎn)速 n1 750.00 (r/min)
5. 蝸輪轉(zhuǎn)速 n2 15.00 (r/min)
6. 理論傳動比 i 50.00
7. 實際傳動比 i' 50.00
8. 傳動比誤差 0.00 (％)
9. 預(yù)定壽命 H 4800 (小時)
10. 原動機類別 電動機
11. 工作機載荷特性 中等沖擊
12. 潤滑方式 浸油
13. 蝸桿類型 漸開線蝸桿
14. 受載側(cè)面 一側(cè)
二、材料及熱處理
1. 蝸桿材料牌號 45(表面淬火)
2. 蝸桿熱處理 表面淬火
3. 蝸桿材料硬度 HRC45～55
4. 蝸桿材料齒面粗糙度 1.6～0.8 (μm)
5. 蝸輪材料牌號及鑄造方法 ZCuSn10P1(砂模)
6. 蝸輪材料許用接觸應(yīng)力[σ]H' 200 (N/mm^2)
7. 蝸輪材料許用接觸應(yīng)力[σ]H 225 (N/mm^2)
8. 蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力[σ]F' 51 (N/mm^2)
9. 蝸輪材料許用彎曲應(yīng)力[σ]F 45 (N/mm^2)
三、蝸桿蝸輪基本參數(shù)設(shè)計(mm)
1 選擇蝸桿傳動類型
根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）
2選擇材料
根據(jù)庫存材料的情況，并考慮到蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為了45-55HRC。蝸桿用鑄錫磷青銅ZCuSn10p1,金屬模鑄造。
3按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計
根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度。傳動中心距
1）確定載荷系數(shù)K
因工作載荷不均、沖擊大，系數(shù)=1.20；查表11-5選取使用系數(shù)=1.20；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊力不大，可取動載系數(shù)=1.05；則
K=**=1.20*1.20*1.05=1.512
2）確定彈性影響系數(shù)
因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪桿相配，故=160M。
3）確定接觸系數(shù)
先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動中心距a的比值/a=0.25，查表的=3.4。
4）確定許用接觸應(yīng)力[]
根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞45HRC，查表得蝸輪的基本許用應(yīng)力=268 MPa
應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60j=60x1xx4800=0.432x
壽命系數(shù) ==1.111
則 =*=1.111*268 MPa=298MPa
5）計算中心距
a==75.25 mm
取中心距a=80mm,因i=50mm, 故從表11-2中取模數(shù)m=4mm,蝸桿分度圓直徑d=40mm.這時d/a=0.5,從圖11-18z中可查得接觸系數(shù)Z=2.65,因為Z＜Z 因此以上計算結(jié)果可用。
3蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
1）蝸桿
軸向齒數(shù)P=12.56mm,直徑系數(shù)q=10；齒頂圓直徑d=48mm；齒根圓直徑d=30.40mm；分度圓導(dǎo)程角=305750；蝸桿軸向齒厚s=6.28mm。
2）蝸輪
蝸輪齒數(shù)z=50；變位系數(shù)x=+0.75；
驗算傳動比i===50，這時傳動比誤差為=0，沒有誤差。
蝸輪分度圓直徑 d=mz=504=200mm
蝸輪喉圓直徑 d= d+2h=200+2（-36）=128mm
蝸輪齒根圓直徑 d= d-2h=200-244.8=110.40mm
蝸輪咽喉母圓直半徑 r=a-d=80-128=16mm
4校核齒根彎曲疲勞強度
=
當量齒數(shù)
z==50.75
根據(jù)x=+0.75，z=50.75，從圖11-19中可查得齒形系數(shù)Y=2.5
螺旋角系數(shù)
Y=1-=0.7786
許用彎曲應(yīng)力
[]= []K
從表11-8中查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa
壽命系數(shù)
Y==0.8499
[]=560.8499MPa=47.596 MPa
=0.521MPa
彎曲強度是滿足的
四、蝸桿蝸輪精度
----------------------------------------------------------
項目名稱 蝸 桿 蝸 輪
----------------------------------------------------------
1. 第一組精度 7 7
----------------------------------------------------------
2. 第二組精度 7 7
----------------------------------------------------------
3. 第三組精度 7 7
----------------------------------------------------------
4. 側(cè) 隙 f f
----------------------------------------------------------
根據(jù)所得的結(jié)果來選用普通圓柱蝸桿減速器，查＜＜機械傳動設(shè)計手冊＞＞ P1257表7-3-1。
考慮到安裝與潤滑的方便，本設(shè)計選用普通圓柱蝸桿減速器的型號是
WD－8AⅠJB/ZQ 4390－86
該減速器的具體參數(shù)為：
中心距 a＝80 mm
傳動比 i＝50
蝸桿頭數(shù) ?。?
蝸輪齒數(shù) ?。?0
模數(shù) m＝4
許用功率 P＝1 kw
傳動效率 ?。?.72
質(zhì)量 M＝28 kg
減速器的具體尺寸參照零件圖。
3-3-4 電動機的選用（JB 3074-82）
查《機械零件設(shè)計手冊》 P1363
選用電動機的型號是
Y132S-8
該電機的具體參數(shù)是：
電機名稱：Y系列三相異步電動機
類別代號：Y
型號規(guī)格：Y132S-8
防護等級：IP44
安裝形式：B3
極 數(shù)：8
額定功率：2.2 kw
轉(zhuǎn) 速：730
額定電壓：380 V
額定電流：5.5 A
滿載效率：0.81
同步轉(zhuǎn)速：750
滿載功率因素：cos=0.71
堵塞轉(zhuǎn)矩：2.0
額定轉(zhuǎn)矩：2.0
凈 重：17 kg
標 準：JB 3074-82
電動機的簡圖如圖3-3-4所示。
圖3-3-4
3-3-5 聯(lián)軸器的選用
聯(lián)軸器的選用主要依據(jù)許用扭矩，還有所用軸的大小。本設(shè)計的電動機輸出軸的大小為 38，變速器的輸入軸大小為 24，輸出軸大小為 38。驅(qū)動輪輸入軸的大小為 20。
本人選用聯(lián)軸器所用的資料是《機械零件設(shè)計手冊》P870和Autocad@mechanical2001。
電動機與變速器的聯(lián)接采用凸緣聯(lián)軸器YL4，變速器與驅(qū)動輪輸入軸的聯(lián)接采用凸緣聯(lián)軸器YL5，其具體參數(shù)為：
型號 許用扭矩 d L D M 螺栓數(shù)目
YL4 40 25/28 62 100 80 8 3 128 2.5kg
YL5 63 30/32 82 105 85 8 4 168 3kg
凸緣聯(lián)軸器YL型的簡圖如圖3-3-5
圖3-3-5
3-3-6 軸的設(shè)計 參照《簡明機械設(shè)計手冊》P367
軸設(shè)計的步驟為：
第一， 根據(jù)機械傳動方案的整體布局，擬定軸上零件的布置和裝配方案。
第二， 選擇軸的材料
第三， 初步估算軸的材料
第四， 進行軸系零、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
第五， 進行強度計算
第六， 進行剛度計算
第七， 校核鍵的聯(lián)接強度
第八， 驗算軸承
第九， 根據(jù)計算結(jié)果修改設(shè)計
第十， 繪制零件圖
一、軸強度的計算
軸直徑的計算公式
＝
P－ 軸傳遞的功率
n－
－ 軸材料許用扭應(yīng)力（），見表14－13
A－ 與軸材料及相應(yīng)許用扭應(yīng)力有關(guān)的系數(shù)，見表14-13
注意：對于 ，開一個鍵槽，軸頸就增大5-7%。
P＝0.01 kw
n=15
MPa
A=102
mm
mm
考慮到此設(shè)計的傳動軸與滾輪的配合，取 mm
二 按照彎矩合成強度計算
1求滾輪上作用力的大小,方向
作用在滾輪上的轉(zhuǎn)距為: T=21.5Nm
圓周力:
F===0.478N
徑向力
F==0.176N
周向力:
F= Ftan=0.068N
2軸承的支反力
水平面的支反力:
R=R= F/2=0.239N
垂直面的支反力:
R=(- Fd/2+ F30)/60=133.2 N
R=( Fd/2+ F30)/60=500.4 N
3畫彎距圖
水平面的彎距: M= R30=0.0717Nm
垂直面的彎距: M= R30=39.96 Nm, M= R30+ F d/2=5.007 Nm
合成彎距:
M==39.96 Nm
M==5.007 Nm
4畫彎距圖 T= F d/2=0.2145 Nm
當量彎矩的計算公式
軸在危險截面的彎矩
軸在危險截面的扭矩
?。p速器的輸出扭矩）
扭矩校正系數(shù)
（對于穩(wěn)定不變的轉(zhuǎn)矩）
故軸在危險截面的合成彎矩
三、校核軸的強度?。ò凑盏谌龔姸壤碚摚?
校核公式
查《機械設(shè)計》P366 表15-1，軸的材料選用40
相應(yīng)的彎曲疲勞極限?。?55 MPa
軸在危險截面的抗彎模量W的計算公式參照《簡明機械設(shè)計手冊》P370之表14-16，對于開鍵槽的軸，
mm
mm
mm
故 mm，符合要求。
所用到的三根軸的具體形狀參照零件圖。
三、校核軸的強度?。ò凑盏谌龔姸壤碚摚?
校核公式
查《機械設(shè)計》P366 表15-1，軸的材料選用40
相應(yīng)的彎曲疲勞極限?。?55 MPa
軸在危險截面的抗彎模量W的計算公式參照《簡明機械設(shè)計手冊》P370之表14-16，對于開鍵槽的軸，
mm
mm
mm
故 mm，符合要求。
所用到的三根軸的具體形狀參照零件圖。
3-3-7 軸承的選用
一、基本條件3248 N
軸頸
預(yù)期壽命
運轉(zhuǎn)時有輕微的沖擊。
二、當量動載荷的計算
查《機械設(shè)計》P323 表13-6
取
則當量動載荷
三、基本額定動載荷
（對于滾子軸承?。剑?
按照 查《機械傳動設(shè)計手冊》之P1671，
選用單列圓錐滾子軸承（GB297-84）
選用的兩種軸承的參數(shù)為：
型號 d D C
7606E 30 mm 72 mm 77.5 58.8
7204E 20 mm 47 mm 26.8 18.2
其具體形狀如圖3-3-7所示，上圖為7204E，下圖為7606E。
圖3-3-7
3-3-7 滾動輪的設(shè)計
根據(jù)裝配的需要，設(shè)計出如圖3-3-10所示的滾輪，該滾輪用于驅(qū)動輪和滾動輪。
圖3-3-6
3-3-7 滾輪支承上蓋的設(shè)計
該零件的設(shè)計主要依據(jù)裝配時的需要，設(shè)計出來的圖形如圖3-3-11所示。
圖3-3-7
設(shè)計參考書目：
1、《簡明機械設(shè)計手冊》 唐金松主編 1992年6月第一版
2、《機械設(shè)計實用手冊》 吳宗澤主編 1999年1月第一版
3、《機械零件設(shè)計手冊》 陳仕賢等編
4、《機械傳動設(shè)計手冊》 修訂本 1992年12月第二版
5、《機械制圖》第五版 大連理工大學(xué)工程畫教研室 主編
6、《機械設(shè)計》第七版 濮良貴 紀名剛 主編 高等教育出版社
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