毕业设计（论文）-钢管表面除锈机的设计（全套图纸三维）.doc

《毕业设计（论文）-钢管表面除锈机的设计（全套图纸三维）.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）-钢管表面除锈机的设计（全套图纸三维）.doc（21页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、本科毕业设计 题 目： 钢管表面除锈机的设计 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械制造及其自动化 姓 名： 学 号： 指导教师： 2016年5月11日摘 要 机械工业是一个国家的重要产业，机械工业的发展无时不刻都在影响着国家经济的发展，人类的进步离不开机械工业的发展。在全球经济发展的大环境下，中国各个行业被其他国家的先进技术影响的同时，越来越多的外国企业和品牌传播到中国已经成为现实。在新的市场需求的推动下，对钢管表面除锈机进行改良和优化是当务之急。生产钢管表面除锈机的企业，必须充分考虑到在钢管表面除锈机运行中可能出现的问题，尽量使钢管表面除锈机的自动化程度越高越好，从而减少人工搬运工具的时间

2、，国内钢管表面除锈机的研发及制造要与全球号召的高效经济、安全稳定主题保持一致。钢管表面除锈机的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。 本次设计在题目是钢管表面除锈机在设计，目前，国内钢管表面除锈机的研发也在向朝着运行高速化、功能复合化、控制智能化的方向发展，廉价，简单，方便成了工作台发展的主题。关键词：机械产品 钢管表面除锈机 制造 主题全套图纸，加153893706IAbstract This graduation design is the optimization design of driving roller conveyor, first on the driving ro

3、ller type conveyer is summarized; then analyzed the selection principle and calculating method of driving roller conveyor; then calculated based on these design criteria and abase is designed; then checked on the main parts selected conveyor. Is the drive roller conveyor consists of four main parts:

4、 driving device, tension device, middle rack, and the moving part. Finally, a simple description of the installation and maintenance of transport. At present, the drive roller conveyor is moving towards long distance, high speed, low friction direction, air cushion conveyor in recent years is one of

5、 the. the motion trajectory when the diagonal curve is slanting line do the walking motion, robot. The miniature walking robot is mainly driven by DC servo motor, so as to drive the leg action driven synchronous belt wheel by a crank and rocker mechanism.In the design, driving roller type conveyer m

6、anufacture and application, at present our country compared with foreign advanced level there are still large gaps, domestic in the design and manufacture of driving .This design is the optimization design of driving roller conveyor.Keywords：Driving roller Crankshaft Processing craft SignificanceII

7、目 录1 绪论1 1.1课题的来源与研究的目的和意义1 1.2本课题研究的内容2 1.3研究的意义42 钢管表面除锈机总体结构的设计4 2.1钢管表面除锈机设计方案的选择5 2.2钢管表面除锈机的工作原理5 2.3杠杆的结构设计53 机械传动部分的设计计算6 3.1除锈电机的选型计算7 3.2液压缸的设计计算8 3.2.1液压缸的类型及结构形式10 3.2.2液压缸的工作压力11 3.2.3计算液压缸的尺寸11 3.2.4液压缸各工作阶段的压力、流量和功率计算12 3.3直线导轨的设计计算124 钢管表面除锈机中主要零件的三维建模13 4.1除锈钢刷的三维建模14 4.2液压缸的三维建模15

8、4.3滚轮的三维建模17 4.4钢管表面除锈机的三维建模185 钢管表面除锈机中主要零件的强度分析与校核20 5.1滚动轴承强度的校核计算21结 论22参考文献23致 谢24III 1 绪论1.1 课题的来源与研究的目的和意义 我国生产的钢管表面除锈机结构简陋，除锈效率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的钢管表面除锈机的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，钢管表面除锈机的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的钢管表面除锈机势在必行！ 相信此种钢管表面除锈机的出现将会大大提高钢管的除锈能力和质量，为

9、企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。 随着国际标准化（SIO）的实施，世界钢管表面除锈机以采用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础,19世纪80年代，美国的HUGER公司将新开发的钢管表面除锈机应用到该公司的子公司-一个生产钢管的机械公司，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。继美国HUGER公司之后，德国的DESTO公司也看到了钢管除锈机的利润所在，投入了相当大的人力和精力来开发研制钢管除锈机，并且与二十世纪中期投入到了北美等市场。当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行钢管表面除锈机的研发工作。现在国

10、外等著名钢管表面除锈机的品牌中，都有钢管表面除锈机的销售，全世界钢管表面除锈机的应用越来越广泛。有一点值得注意的是，钢管表面除锈机的市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此钢管表面除锈机是当今棒料生产加工企业比配的设备已经成为主要趋势。西方资本主义国家有巨大的钢管表面除锈机销售市场，机械人工业是西方资本主义国家的机械工业之一。 目前国外特别是美国正在考虑发展钢管表面除锈机的功率最大化，产能最优化的问题。自“九五”期间钢管表面除锈机的开发和研制已经被列入美国的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国机械工业发展的钢管表面除锈机。 我国从1953年开始生产钢管表面除锈机，于1

11、958年自行设计制造除锈半径在50、70、90、120、500等钢管的钢管表面除锈机之后，为了适应钢管生产厂家的需要，1959年又制造了500、1000、1200等大直径的钢管表面除锈机。 为了满足钢管生产工业发展需要，我国于1970年研制了大型钢管表面除锈机。经运转实践证明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外来技术人才，全身心地投入到了钢管除锈机的研发中，利用丰富的人力资源和设备，研发出了多种可夹持不同直径棒料的除锈机，与同年12也投入市场，获得了非常大的经济利润。近几年又研制出PX1400/170钢管表面除锈机，其设计能力为1750t/h，实际达到2508t/h，是设计值的1.6倍

12、。 目前机械式钢管表面除锈机将逐渐被全自动钢管表面除锈机所代替。传统的机械式的钢管表面除锈机已经不能完全满足当今市场的需要，迫切需要各种多功能的钢管表面除锈机来满足市场需求，如是福建金明公司加大人力开发出了五个规格十四种类型的钢管表面除锈机，然而我国机械人业所需的钢管表面除锈机全部依赖进口，这使得国产机械人配备钢管表面除锈机后，成本增加很大，而装备自行开发生产钢管表面除锈机，其成本提高不大，说明钢管表面除锈机的市场前景令人乐观。传统的钢管表面除锈机的产品图如下图1、图2所示：图1 图21.2 本课题研究的内容 本次设计主要针对钢管表面除锈机进行设计，从钢管表面除锈机的整体方案出发，然后具体细化

13、出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面：（1）通过网络和图书馆查找各种关于钢管除锈机的相关资料，对钢管表面除锈机进行方案的比较和预定。（2）分析钢管表面除锈机的结构与参数（3）确定设计总体方案（4）确定具体设计方案（5）钢管表面除锈机的图纸的绘制。（6）说明书的整理1.3 研究的意义 本论文主要研究运用SolidWorks对钢管表面除锈机进行设计。通过对钢管表面除锈机进行设计，来了解钢管表面除锈机的结构组成、工作原理以及以后的发展趋势和现状。该课题来自于棒料加工型机械公司的生产实际，通过设计出钢管表面除锈机，从而来掌握钢管表面除锈机的整个设计生产流程，培养工程意识。 我国生产的钢管

14、表面除锈机结构简陋，除锈效率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的钢管表面除锈机的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，钢管表面除锈机的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的钢管表面除锈机势在必行！本文运用大学所学的知识，提出了钢管表面除锈机的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了钢管表面除锈机总的指导思想，从而得出了该钢管表面除锈机的优点是高效，经济，并且校正质量高，运行平稳的结论。 通过设计钢管表面除锈机，要求学生掌握大学四年所学到的知识，了解机械原理，机械

15、设计，以及传动机构设计等方面的知识，综合运用三维绘图软件，二维绘图软件对机械设备进行设计。通过本次毕业设计，综合提高学生的实际应用水平和设计能力。 相信此种钢管表面除锈机的出现将会大大提高钢管的除锈能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。2 钢管表面除锈机总体结构的设计2.1钢管表面除锈机设计方案的选择 该钢管除锈机主要由机架、除锈装置、面板、过渡滚筒、支撑滚筒等等部分组成，现在设计的除锈部分有两种方案可行：第一，由进给机构自动进给，电动机通过带传动带动除锈钢刷转动。第二，液压缸驱动杠杆结构实现除锈钢刷的升降，从而来

16、实现钢管表面的除锈。但考虑到除锈过程中电动机带动除锈钢刷需要进行高速旋转运动，所以优先选取第二种方案，原因是V带传动不宜应用在转速太高的场合，并且在运用传动机构进行传动时，还应考虑怎样消除震动和用什么方法张紧，这样就会使设计成本增加，而液压缸直接驱动杠杆机构，则具有结构简单，传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等优点。本次设计的钢管表面除锈机的方案简图如下图3所示： 图3 钢管除锈机方案布局图2.2钢管表面除锈机的工作原理本次设计的钢管自动除锈机通过人工将钢管放入该钢管自动除锈机里面在过渡滚筒和支撑滚筒的作用下，钢管实现进给，当传感器感应到钢管的到来，就反馈信号给PLC控制系统，PLC控制系统控制电磁

17、阀动作，从而来实现液压缸的推拉动作，而在杠杆的作用下，除锈钢刷上下移动，而除锈钢刷尾部接了除锈电机，所以除锈钢刷在上下移动的过程中同时实现了钢刷的旋转，从而实现了钢管表面的除锈，全程都是通过安装在机架上面的控制箱体控制。2.3杠杆的结构设计 本次设计的除锈装置的上下移动，主要是液压缸驱动杠杆的上下摆动来完成的，所以杠杆的作用在钢管表面除锈机中非常重要，本次设计的杠杆的零件图纸如下图4所示：图4 杠杆零件图3 机械传动部分的设计计算3.1除锈电机的选型计算 根据钢管表面除锈机的要求，应考虑电动机的种类、型式、额定电压、额定转速和额定功率、工作方式，在决定电动机功率时考虑到电动机的发热，允许过载能

18、力启动能力等问题，现选用比较适合的Y系列异步电动机，这是由于Y系列异步电动机的功率等级和安装尺寸与国外同类型的先进产品相当，因而具有与国外同类型产品之间良好的互换性，供配套出口及引进设备替换。选取功率为1.0KW，额定电压：220V，频率：50HZ ,额定转速为1440rpm，额定转矩2.3N.m，型号为Y100-2，电动机选用三角型启动方法启动。 具体的电机设计计算如下:1、确定运行时间本次设计加速时间 负载速度（m/min）有速度可知每秒上升50mm，电机转速 3.负载转矩式中：4.电机转矩启动转矩必须转矩S为安全系数，这里取1.0。根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号为

19、92BL-2015H1，电机额定功率为200w，额定转矩为1.3N.m，最大转矩为2.6N.m，额定转速为3000r/min。3.2液压缸的设计计算3.2.1 液压缸的类型及结构形式 液压缸有多种类型。按作用方式可分为单作用式和双作用式两种；按结构形式可分为活塞式、柱塞式、组合式和摆动式四大类。 其中，单作用液压缸分为：单活塞杆液压缸、双活塞杆液压缸、柱塞式液压缸、差动液压缸和伸缩液压缸。但是，差动式液压缸和柱塞式液压缸只能单作用而不能双作用。组合液压缸包括：弹簧复位式、齿条式、串联式和增压式四种。摆动液压缸又分为：单叶片式和双叶片式两种。下面以一种典型液压缸为例，说明液压缸的基本组成。 空心

20、活塞式液压缸如上图所示。它由缸筒，活塞，活塞杆，缸盖，密封圈，导向套，压板等主要零件成。这种液压缸活塞杆固定，缸筒带动工作台作往复运动。活塞用锥销与空心活塞杆连接，并用堵头堵死活塞杆的一头。缸筒两端外圆上套有钢丝环，用于阻止压板向外移动，从而通过螺栓将缸盖与压板相连（图中没有画出），并把缸盖压紧在缸筒的两端。为了减少泄漏，在液压缸中可能发生泄漏的结合面安放了密封圈和纸垫。空心活塞杆和其上的油口a、c提供了液压缸的进、出油口。当缸筒移动到左、右终端时，油口a、c的开度逐渐减小，造成回油阻力逐渐增大，对运动部件起到制动缓冲作用。在缸盖上设有与排气阀（图中没有画出）相连的排气孔，可以排出液压缸中的空

21、气，使运动更加平稳。表2-1液压缸的类型和特点类型速度作用力特点单作用液压缸双活塞杆液压缸U=q/A3F=p1A1活塞的两侧都装有活塞杆，只能向活塞一侧供给压力油，由外力使活塞反向运动单活塞杆液压缸U=q/A3F1=p1A1活塞仅单向运动，返回行程利用自重或负荷将活塞推回柱塞式液压缸U=q/A3F1=p1A1柱塞仅单向运动，由外力使柱塞反向运动差动液压缸U3=q/A3F3=p1A1可使速度加快，但作用力相应减小伸缩液压缸-以短缸获得长行程；缸由大到小逐节推出，靠外力由小到大逐节缩回双作用液压缸双活塞杆液压缸U1=q/A3U2=q/A2F1=（p1-p2）A1F2=（p2-p1）A2双边有杆，双

22、向液压驱动，双向推力和速度均相等单活塞杆液压缸U1=q/A3U2=q/A2F1=（p1-p2）A1F2=（p2-p1）A2单边有杆，双向液压驱动，u1V U2，F1F2伸缩液压缸-双向液压驱动，由大到小逐节推出，由小到大逐节缩回组合液压缸弹簧复位液压缸-单向由液压驱动，回程弹簧复位串联液压缸U1=q/（A1+A2）U2=q2A2F1=p1（A1-A2）-2qA2F1=2p2A2-A2-q1（A1+A2）用于缸的直径受限制，而长度不受限制处，可获得在的推力增 压 缸-由活塞缸和柱塞缸组合而成，低压油送入A腔，B腔输出高压油齿条液压缸-活塞的移动通过传动机构变成齿轮的往复回转运动摆动液压缸单叶片液

23、压缸W=8q/（b（D2-d2）T=p（D2-d2）b/8把液压能变为回转的机械能，输出轴摆动角 300度双叶片液压缸W=4q/（b（D2-d2）T=p（D2-d2）b/4把液压能变为回转的机械能，输出轴摆动角 150度注：b叶片宽度；D叶片的底端 、顶端直径；w叶片轴的角速度；T- 理论转矩 3.2.2 液压缸的工作压力根据负载并查表，初选工作压力P1=3MPa。3.2.3 计算液压缸的尺寸 鉴于磨头要求快进、快退速度相等，可选用单杆式轻负载型油缸。无杆腔工作面积A1，有杆腔工作面积A2，且A1=2A2，即活塞杆直径d与缸筒直径D呈d=0.707D的关系。回油路上背压P2取0.8MPa油路压

24、力损失P取0.5MPaA1=F/(P1-P2/2)=418210-6/(3-0.8/2)m2=0.0016m2D=45.13mmd=0.707D=31.91mm按GB/T2348-2001将直径元整成就进标准值D=50mm d=35mm;油缸两腔的实际有效面积为：A1=D2/4=19.6310-4m2A2=(D2-d2)/4=10.0110-4m2根据上述D与d的值，可估算油缸在各个工作阶段中的压力。3.2.4 液压缸各工作阶段的压力、流量和功率计算工况推力F/N回油腔压力P2/MPa进油腔压力P1/MPa输入流量输入功率计算公式快进启动128901.86-加速1193P=0.51.76-恒速

25、6451.294.810.10工进41820.82.541.570.0980.07快退启动128901.29-加速11930.52.17-恒速6451.625.010.1353.3直线导轨的设计计算 直线导轨在机械传动中经常遇到，主要用在移动部分，在钢管表面除锈机中，主要是和汽缸配合使用的，直线导轨的传动精度的好坏，与钢管表面除锈机的切割效果有直接的关系。1直线轴承的选择 用于测试的POM工程塑料支架；钢架适用于工作温度；不锈钢轴承适用于水，蒸汽，硝酸等腐蚀性介质和真空的工作场所，按下列公式确定型轴承的计算。硬度：硬度系数FH HRC58的硬度，hrc52-58，FH=0.6-1.0FH =1

26、。FT的温度系数：工作温度小于100C，FT = 1，温度100oc-125oc，FT = 1.0-0.95。接触系数FC：每根轴装一套轴承，FC=1.0每根轴装二套轴承，FC=0.81每根轴装三套轴承，FC=0.72每根轴装四套轴承，FC=0.66载荷系数FW：小于15米/分钟的速度，无冲击，无振动，FW = 1.0-1.5；小于60米/分钟的速度，超调量小或振荡，FW = 1.52.0；运行速度大于60米/分钟，或有更大的冲击，振动，FW = 2.05.0。时间是生命的LH =（100001）/ 2 * L（S * N1 * 60）（单位：小时）L：长度寿命 (万米)，LS：工作行程 (米

27、)，N1：每分钟往复次数 根据系统工况，我们知道，切割部位的往返移动形成为300MM，工作时间每天8小时，负载15KG，期望寿命Lh=5000小时，试选择轴承型号。按以上工作条件： 直线轴承润滑和灰尘：轴承厂是涂上防锈油，使用时需要添加润滑油。低噪音润滑脂，常用的有2锂基润滑脂和低噪音轴承润滑脂填脂量为边间隙1 / 3，在轴承使轴的摩擦，造成非预期的轴承损坏。铁将大大降低轴承的使用寿命，灰尘和污物阻塞球体保持航道，不能转动，造成损坏，橡胶球架。密封轴承可用于一般的无尘车间，如木工机械，在尘土中铸造机械等许多场合，在两端的轴承和密封，以防止灰尘和降低油品损耗。 轴承载荷和冲击载荷下的生活：运动和

28、变化，或当轴承是固定的，本机和其他因素的振动会使与形成凹坑接触。外部硬盘进入轴承，而且在表面压痕的形成，超过一定限度，直线的永久变形，这将阻碍运动平稳，振动和噪声引起的振动，将进一步削弱周围的物质，造成恶性循环，凹面积扩大，基本额定静载荷由永久变形有限公司。静态负荷容量等于钢球直径的1 / 10000球环的两个时间之间的接触点的永久变形，称为基本额定静载荷C0。轴承的使用，影响是难以衡量的，常用的静态负荷选择适当的安全系统，保证轴承静负荷不超过额定静负荷。静载荷P0=C0 /FS选择轴承，振动和冲击。FS1FS2 71.5，由振动和冲击的场所。 由于重复荷载作用下轴承工作在地表以下一定深度，对

29、裂纹形成的较弱的部分，然后用金属片状剥离表面的接触，这被称为疲劳剥落。在安装过程中，润滑，密封在正常情况下，轴承失效是绝大多数人的疲劳失效，寿命一般在轴承，是指轴承疲劳寿命。额定寿命直线轴承是50000米，通过定义基本额定动载荷确保。由于轴承的寿命是分散的，使用同样的材料，同样的过程，使用相同的轴承寿命的条件是不一样的，所以轴承基本额定动载荷C被定义为一组相同的轴承在相同的条件下运行50000米，没有任何疲劳剥落现象的动态承载能力。由于本次汽缸通过直线导轨驱动切割部位往复移动，其中切割部位的重量为15KG，我们可以采用一边一组直线导轨，两边轴承座为固定式的，中间六个为可以随着丝杆螺母上下滑动。六个导向光杆加上丝杆螺母，这样每个导向光杆的滑动轴承处的所受负载为166N。根据此次的切割部位的移动方式和距离，我们选择HNK系列直线导轨系列。4 钢管表面除锈机中主要零件的三维建模4.1除锈钢刷的三维建模 4.2 液压缸的三维建模 4.3滚轮的三维建模 4.4钢管表面除锈机的三维建模 17