1、目 錄摘要（中文） 摘要（英文） 第一章 前言 3第二章 研究內(nèi)容及簡介 32.1 研究內(nèi)容 32.2 坡口機簡要分析 32.3 實現(xiàn)方法及預(yù)期目標 42.4 對設(shè)計進度具體安排 42.5 坡口機的主要類型 42.5.1 坡口機的主要類型 42.5.2 管端坡口機 52.5.3 全自動柔性切管機 52.5.4 爬式管道切割/坡口機 62.6 坡口機的分析和展望 72.6.1 坡口機的分析 72.6.2 坡口機的展望 7第三章 坡口機的使用及維護 73.1 坡口機的使用 73.2 使用中的注意事項及維護 83.2.1 操作注意事項 83.2.2 特殊工件開坡口 8第四章 坡口機的液壓驅(qū)動系統(tǒng) 8

2、4.1 機械本體 94.2 液壓系統(tǒng) 94.2.1 刀具回轉(zhuǎn)回路 94.2.2 比例閥控爬行回路 94.2.3 安全回路 104.2.4 徑向進給回路 104.3 控制策略及其仿真 10第五章 齒輪的設(shè)計計算 115.1 減速圓柱齒輪設(shè)計 115.1.1 已知 115.1.2 初步設(shè)計 115.1.3 按齒輪面接觸強度設(shè)計 115.2 計算 115.3 按齒根彎曲強度設(shè)計 125.4 幾何尺寸計算 135.5 驗算 13第六章 軸的設(shè)計 136.1 軸的選擇 136.1.1 選擇軸的材料 146.1.2 初步估算軸的直徑 146.2 軸上零部件的選用和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 146.2.1 初步選擇滾動

3、軸承 146.2.2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 146.2.3 軸上零件的周向定位 156.2.4 確定軸上倒角和圓角尺寸 156.3 軸的受力分析 156.3.1 作出軸的計算簡圖 156.3.2 軸受外力的計算 156.4 軸的較核 156.4.1 軸材料的疲勞強度極限 156.4.2 考慮彎矩的作用（彎曲應(yīng)力按對稱循環(huán)）計算安全系數(shù) 16第七章 工作原理 167.1 機體結(jié)構(gòu) 167.2 夾緊原理 187.3 傳動原理 197.4 進刀原理 19結(jié) 束 語 21致 謝 22參考文獻 23第一章 前言我國是一個海洋大國，面臨太平洋及其所屬渤海、黃海、東海、南海，大陸海岸線長

4、18萬多公里，有300多平方公里的領(lǐng)海和管轄海域。海洋資源是近幾年國際上激烈競爭的焦點之一，是各國重要的戰(zhàn)略目標。水下技術(shù)，是我國一個起步較晚，但近些年來發(fā)展很快的領(lǐng)域。目前盡管在水下科學(xué)技術(shù)方面已取得了一定成績，但是還需要進一步發(fā)展多元科學(xué)技術(shù)，以使海洋作業(yè)更加方便、快捷。其中水下工程技術(shù)就是需要盡快發(fā)展的一種多元科學(xué)技術(shù)。水下工程技術(shù)通常是指海洋工程中圍繞海底油氣及其它礦產(chǎn)資源的勘探、開采和救助打撈工程所需要的設(shè)備、設(shè)施的設(shè)計、建造及施工工藝和作業(yè)技術(shù)。海底油氣輸送管道維修作業(yè)系統(tǒng)是水下工程技術(shù)的一個部分，維修作業(yè)的主要任務(wù)是研制一套海洋環(huán)境下能夠?qū)坞p層海底管道進行吊裝、切割、去表皮、開

5、坡、清理等作業(yè)的機具并能夠快速修復(fù)海底管道。第二章 研究內(nèi)容及簡介21 研究內(nèi)容我此次主要負責(zé)管道焊接坡口加工裝置（坡口機）的設(shè)計，在前期進行了大量的調(diào)研工作以后，完成該機械的具體設(shè)計計算，并畫出三張A0號圖和完成總的裝配圖。最后對其設(shè)計成果進行產(chǎn)品的技術(shù)分析和制作零件的仿真動畫。22 坡口機分析在上述介紹的各種切割坡口機中，現(xiàn)場作業(yè)效果最好的坡口機屬美國Wachs和Mathey公司的爬管式切坡口機，在管道維修這一領(lǐng)域有很強的實用性。它具有如下特點：(1)應(yīng)用面廣。由氣動或者液壓驅(qū)動，它可以在管子水平或者垂直方向作業(yè)，安裝防腐外殼后可以在壕溝和深水下作業(yè)。(2)加工對象范圍大。直徑為15018

6、00mm的碳鋼、不銹鋼、球墨鑄鐵、鑄鐵及大部分合金材料管道。甚至直徑達100m的油罐。(3)銑削切割方式，可以切下41775mm的金屬，而且不改變機加工表面的物理性能。(4)加工精度較高。一般情況下，端面垂直度在156ram范圍內(nèi)。如果使用導(dǎo)軌附件可將加工精度保持在0125mm以內(nèi)。采用導(dǎo)軌和特殊導(dǎo)軌輪可在零能見度下進行垂直切割、水下切割及多道切割。(5)安全防爆。切割機在易爆的環(huán)境下可以在天然氣、原油及燃料管上作業(yè)，它曾經(jīng)用于切割導(dǎo)彈燃料系統(tǒng)。(6)安裝簡單。將可調(diào)節(jié)的驅(qū)動鏈條連接起來并扣緊在管道上，便可開動機器。(7)海上管道維護。液壓型的切割坡口機采用全封閉液壓系統(tǒng)，特別適合惡劣環(huán)境(風(fēng)

7、沙、水下)工作。適合海上鉆井、鋪管及各種水上安裝工程。(8)抗腐蝕。使用不銹鋼螺絲、特殊軸承、鉛封及鋅層等附件，可防止鹽水作業(yè)下的腐蝕。23 實現(xiàn)方法及預(yù)期目標初步先計算各方面的大體范圍，確定機身各部分的材料。確定機身部分的轉(zhuǎn)動速度以及刀的進給速度。重點和難點都是液壓馬達的運動傳遞到機器自身轉(zhuǎn)動的運動轉(zhuǎn)化。如何實現(xiàn)刀進給時為切出坡口而需要的運動方式。機身轉(zhuǎn)動部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如何實現(xiàn)刀和工件的冷卻。24對設(shè)計進度具體安排1-4周 充分的社會實踐，調(diào)研以及完成開題報告5-6周 進行總體方案的設(shè)計計算工作7-8周 進行具體零件的設(shè)計計算工作，并攻破其存在的主要難點9周 完成草圖的設(shè)計10-11周 完

8、成裝配的設(shè)計12-14周 完成總裝配圖，并進行修改以至基本完善15-16周 完成畢業(yè)論文以及說明書17-18周 準備迎接畢業(yè)答辯25 坡口機的主要類型下面就維修作業(yè)機具中的管道焊接坡口機的發(fā)展概況作詳細介紹。在管道鋪設(shè)或管接修復(fù)過程中，需要對管道進行切割開坡口作業(yè)，以便進行焊接。切割坡口機是管道換接修復(fù)過程中不可缺少的專業(yè)設(shè)備，它所涉及的各項技術(shù)在國外有成形產(chǎn)品出售。我國的產(chǎn)品多數(shù)為模仿國外制造。國外具有代表性的坡口機產(chǎn)品有以下幾種。2.5.1 火焰切割坡口機美國H&M公司生產(chǎn)兩種火焰切割坡口機（如右圖所示）：鋼帶式火焰切割和坡口機采用鋁制機身，重量輕，適合現(xiàn)場切割管道，坡口機的導(dǎo)軌采用不銹鋼

9、凸緣導(dǎo)軌，(鋼帶通過搭接，直徑可調(diào))，行走穩(wěn)定準確，切割線不錯位坡口角度可調(diào) 帶有15m電動遙控器，速度可調(diào)，正反轉(zhuǎn)控制，非常適應(yīng)海上圖21 火焰切割/坡口機平臺導(dǎo)管架切割和管道切割 產(chǎn)品適用管徑為2502400mm的管道：馬鞍形環(huán)齒輪式火焰切割坡口機適合車間高效率下料，而且可擴展成斜口切割機。鋁制機身，重量輕，裝配精度極高，鞍座和環(huán)齒輪同軸度達到064mm，端面垂直度達到038mm。電動型配15m長遙控電纜，可調(diào)速和正反轉(zhuǎn)。一種機型可適用四種相鄰管徑。坡口角度可調(diào)。配雙割把架，可以同時割出雙側(cè)坡口 配圓度靠輪，可以適應(yīng)不圓的管子切割系列產(chǎn)品，適用管徑為501200ram的管道。（圖2-1）2

10、.5.2 管端坡口機圖2-2 管端坡口機意大利“古倍喜” 公司生產(chǎn)內(nèi)卡式、外卡式坡口機和管端坡口車床（如右圖所示）。內(nèi)卡式管道坡口機有兩個型號，適合于小管徑管道加工坡口。它由氣動操作，防爆，適用于石化圖2 馬鞍形環(huán)齒輪式煉油企業(yè)管道維修。坡口機工作時通過超強自鎖內(nèi)卡芯軸卡于管道內(nèi)，不打滑，不振顫，不彎曲變形。圖2-3 全自動水柔性切管機外卡式管道坡口機有多個型號，采用多刀車削方式，適用于小管徑管道。管端坡口車床內(nèi)徑卡緊，便攜，尤其適合厚壁管端加工處理圖3 內(nèi)卡式管 圖4 外卡式管 圖5 管端坡道坡口機 道坡臼機 L】車床。2.5.3 全自動柔性切管機日本板橋全自動柔性軸切管機結(jié)構(gòu)比較特殊，機頭

11、沒有任何動力馬達，動力來自柔性扭矩傳輸纜軸（如右圖所示）?？梢詫艿肋M行切割、開槽等作業(yè)。適用于鑄鐵管、水泥管、鋼管、石棉管和塑料管等。能夠 圖6 日本板橋管道切割機快速、安全作業(yè)，也可在水中作業(yè) 最大切割厚度達60nun。2.5.4 爬管式管道切割坡口機圖2-4 爬式管道切割/坡口機美國瓦奇TLC爬管式切割坡口機是一種便攜式銑削機（如右圖所示），它通過鏈條將機體固定在管道上，驅(qū)動鏈輪使機體帶著旋轉(zhuǎn)的切割刀和坡口刀沿鏈條爬行一周，完成管道的切割和開坡口?它由液壓驅(qū)動，可以在管子水平或者垂直方向作業(yè)，也可以在壕溝和180m深水下作業(yè) 它可以在帶壓的管道或者罐體上進行冷切割和坡口加工，加工精度高，

12、安全防爆，特別適合惡劣環(huán)境(風(fēng)沙、污泥、水下)圖2-5 坡口刀工作，適合海上鉆井、鋪管及各種水上安裝工程美國瓦奇閘刀式管道切割鋸是系列產(chǎn)品?？梢愿钿弻嵭目招墓艿篮桶袅??？捎糜谧詠硭?、輸氣公司、煉油廠、核電站、化工廠等行業(yè)。閘刀式管鋸固定時需用帶鏈條的臺鉗將閘刀鋸和管子夾緊，精加工的鑄鐵V形馬鞍底座確保切口的平直：管鋸可在管外的任何位置安裝，垂直和水平作業(yè)的效果同樣出色。它可以采用氣動、液動或電動控制，搖把負責(zé)手工進給，馬達負責(zé)鋸割，一個標準壁厚的150mm管子在6min內(nèi)便可以割斷。鋸條采用通用的硬質(zhì)合金高強度鋸條，更換方便，由于在切割回程中是將刀刃從割口處提升，因此刀刃壽命大大延長。除了

13、上述切割坡口機外，還有：美國Mathey公司生產(chǎn)的爬管式切割坡口機，原理同瓦奇坡口機，性能稍有差異。德國GF公司生產(chǎn)的適用于薄壁細長管切割開坡口的RA系列管道切割兼坡口機；適用于鍋爐、換熱器管道處理的BRB系列坡口機；適用于現(xiàn)場和車間厚壁管道管端處理加工的坡口機。美國“力得”公司生產(chǎn)用于城市公用供暖、供氣管道施工的手動切割刀等等。綜上所述，國外用于現(xiàn)場作業(yè)的切割坡口機成型產(chǎn)品可靠性高，適合于現(xiàn)場作業(yè)，但在很大程度上是由人手工操作的，自動化程度并不高。26 坡口機的分析和展望2.6.1 坡口機分析在上述介紹的各種切割坡口機中，現(xiàn)場作業(yè)效果最好的坡口機屬美國Wachs和Mathey公司的爬管式切坡

14、口機，在管道維修這一領(lǐng)域有很強的實用性。它具有如下特點：1、應(yīng)用面廣。由氣動或者液壓驅(qū)動，它可以在管子水平或者垂直方向作業(yè)，安裝防腐外殼后可以在壕溝和深水下作業(yè)。(2)加工對象范圍大。直徑為1501800mm的碳鋼、不銹鋼、球墨鑄鐵、鑄鐵及大部分合金材料管道。甚至直徑達100m的油罐。3、銑削切割方式，可以切下41775mm的金屬，而且不改變機加工表面的物理性能。4、加工精度較高。一般情況下，端面垂直度在156ram范圍內(nèi)。如果使用導(dǎo)軌附件可將加工精度保持在0125mm以內(nèi)。采用導(dǎo)軌和特殊導(dǎo)軌輪可在零能見度下進行垂直切割、水下切割及多道切割。5、安全防爆。切割機在易爆的環(huán)境下可以在天然氣、原油

15、及燃料管上作業(yè)，它曾經(jīng)用于切割導(dǎo)彈燃料系統(tǒng)。6、安裝簡單。將可調(diào)節(jié)的驅(qū)動鏈條連接起來并扣緊在管道上，便可開動機器。7、海上管道維護。液壓型的切割坡口機采用全封閉液壓系統(tǒng)，特別適合惡劣環(huán)境(風(fēng)沙、水下)工作。適合海上鉆井、鋪管及各種水上安裝工程。8、抗腐蝕。使用不銹鋼螺絲、特殊軸承、鉛封及鋅層等附件，可防止鹽水作業(yè)下的腐蝕。2.6.2 坡口機的展望從目前國外發(fā)展現(xiàn)狀來看，爬管式坡口機不僅能在水下工作，也能在干式環(huán)境中工作，而且能適應(yīng)大范圍管徑的管道切割開坡口作業(yè)。但是該坡口機屬于半自動的，針對不同材質(zhì)、不同性能的材料所用切削速度應(yīng)是多少，需要靠人工根據(jù)經(jīng)驗作現(xiàn)場調(diào)整。如遇能見度較差的海情，作業(yè)將

16、非常困難；而且我國海域環(huán)境較為復(fù)雜，該坡口機還需要進一步完善。第三章 坡口的使用以及維護31 坡口機的使用坡口加工常用的方法有機械切削和熱切割兩類。機械切削加工坡口常使用坡口機、刨邊機及銑床、刨床、車床等各種型號的通用機床，加工的坡口尺寸精確，坡口面質(zhì)量較好。在所有的機械切削加工方法中， 坡口機加工坡口所使用的機床體積小， 結(jié)構(gòu)簡單操作方便，可一次加工成形，工效是銑床或刨床的20倍以上，為刨邊機的l0倍以上，且設(shè)備一次性投資小， 運行費用較低。該方法所加工的板材，無論是圓板還是直板，除厚度外在理論上不受直徑、長度、寬度的限制。和熱切割加工方法相比，坡口機加工坡口無污染環(huán)境的煙氣，能耗低，開坡口

17、速度為氣割的10倍左右，而且不需要清除毛刺。目前，在坡口加工上，常采用坡口加工機、氣割機取代刨邊機等機械切削加工坡口， 中小型零件乃至整張鋼板一般選用坡口加工機來進行，對大型零件或形狀復(fù)雜的坡口則在大型門式氣割機或數(shù)控切割機上完成。坡口加工機是坡口加工的專用設(shè)備，選用及使用有許多特點。目前， 國內(nèi)能提供的坡口加工機型號有： HP-10 HP-14， HP16， HP-20， HP-22HP-26HP-30型等。 32 使用中的注意事項及維護3.2.1 操作注意事項先根據(jù)工件需求調(diào)整坡口面角度、坡口鈍邊，然后再置人工件，調(diào)整壓緊機構(gòu)。在確認不存在任何不安全因素的情況下，再開始坡口加工。操作時，先

18、將工件待開坡口一邊緊靠導(dǎo)向輪，人工將工件推向刀盤。工件一旦與刀盤接觸，便可自行喂料， 不再需要人力推動。如果坡口面寬度大， 坡口端應(yīng)倒角。3.2.2 特殊工件開坡口1、對于長度小于300 mm 的小工件，需配置一套附加裝置， 以免工件翹扭；2、 對于坡口面寬度小于1O mm的工件，在坡口加工終端可能發(fā)生少量偏斜，如用戶認為有必要保持坡口面寬度的高精度，可配置專用的頂塊； 對于尺寸長、質(zhì)量大的工件，必須附設(shè)支承工件用輥道(托架)； 對于寬度為50 350的狹長工件，須配置專用的附加裝置，以確保工件的平穩(wěn)性； 加工圓盤形工件的圓邊坡口或圓筒形工件坡口時，須另配置一套附加裝置。3、刀具的刃磨1） 滾

19、剪刀只能磨前端面，磨削加工可在平面磨床或在萬能工具磨床上進行；2）通常一把滾剪刀進行34次刃磨， 每次刃磨量不超過2 nm (刃磨量以05，1，15，2 mm為準)，刃磨后應(yīng)用油石修磨；3）刃磨過的滾剪刀在使用時應(yīng)根據(jù)刃磨量在主軸端面間安置調(diào)整墊片。調(diào)整墊片的厚度為05，1，15，2Iltlm等四種。第四章 坡口機的液壓驅(qū)動系統(tǒng)海洋油氣資源的開發(fā)是海洋開發(fā)的重要組成部分，其中海底破損油氣管道的維修是海洋油氣順利運輸?shù)谋匾ＷC。水下坡口機是管道修復(fù)過程中不可缺少的專業(yè)設(shè)備，是焊接管道的保障。目前我國運用的設(shè)備從國外進口，而且自動化程度并不高。為了加快我國水下工程技術(shù)發(fā)展，特研究了一種水下坡El機

20、。本文主要介紹坡口機的電液比例閥控系統(tǒng)及其仿真技術(shù)。41 機械本體本坡口機采用液壓系統(tǒng)，特別適合惡劣環(huán)境下(風(fēng)沙、污泥、海水)工作。適合海上鉆井、鋪管及各種水上安裝工程。坡口機主要由機械本體、液壓動力源、微機控制系統(tǒng)組成。其中坡口機本體包括主切削頭、徑向進給機構(gòu)、周向爬行機構(gòu)、導(dǎo)向鏈固定張緊機構(gòu)和坡口刀片等部件，如圖1所示(PROE繪制)。工作時，替水員進行水下安裝，將可調(diào)節(jié)的驅(qū)動鏈條連接起來并扣緊在管道上，然后調(diào)節(jié)張緊螺母使鏈條張緊，保證切削不打滑；然后坡El機自動對管道進行作業(yè)，首先進行徑向銑削，徑向銑透后再進行周向銑42 液壓系統(tǒng)為坡口機設(shè)計的液壓系統(tǒng)如圖2所示，該系統(tǒng)由以下回路組成。4

21、.2.1 刀具回轉(zhuǎn)回路刀具回轉(zhuǎn)回路該回路由齒輪泵1、齒輪分流器2、電磁溢流閥3、比例調(diào)速閥4、馬達5組成，實現(xiàn)刀具回轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)速可變。比例調(diào)速閥具有的穩(wěn)壓作用改善了馬達的動態(tài)特性。單向閥13用以提高回油背壓。4.2.2 比例閥控爬行回路該回路由齒輪泵1、齒輪分流器2、比例溢流閥6、三位四通電磁比例換向閥7、馬達8所組成。比例換向閥和轉(zhuǎn)速傳感器實現(xiàn)對爬行速度的調(diào)節(jié)，必要時還可以實現(xiàn)快進、回退。比例溢流閥調(diào)節(jié)馬達進油壓力值大小，實現(xiàn)不同的材質(zhì)采用不同的進給力。4.2.3 安全回路該回路主要由液控單向閥12組成，當(dāng)?shù)毒咄蝗煌Ｖ罐D(zhuǎn)動時，爬行馬達8很快卸壓，保證刀具和機體不損壞。4.2.4徑向進給回路該回

22、路由齒輪泵1、齒輪分流器2、溢流閥ll、三位四通電磁換向閥9、液壓馬達10、比例調(diào)速閥14組成。實現(xiàn)刀具徑向低速進給，當(dāng)徑向銑透后換向閥斷電，徑向進給自鎖，即可進行周向爬行進給。4.3 控制策略及其仿真水下坡口機的工作過程是一個銑削過程，銑削力的恒定控制對銑削過程有重要意義。本文采取線調(diào)節(jié)液壓馬達工作速度和實時補償馬達進口壓力，從而實現(xiàn)恒切削力控制的方案，目的是提高加工效率和切削過程的穩(wěn)定性。這是一種間接控制切削力的方法，比直接控制簡便易行。 。根據(jù)此裝置工作的實時性很強這一特點，坡口機的控制系統(tǒng)采用兩級結(jié)構(gòu)，上位機采用PC機，下位機采用單片機。上位機負責(zé)向下位機發(fā)布控制命令，采集坡口機切削過

23、程數(shù)據(jù)，通過人機交互接口實時顯示坡口機的狀態(tài)數(shù)據(jù)并修改控制命令。下位機負責(zé)采集來自傳感器的信號，將這些信號進行處理后發(fā)送給上位機，并接收來自上位機的控制命令，通過閥來控制坡口機完成相應(yīng)的動作。此系統(tǒng)中周向爬行速度采用閉環(huán)控制；周向進給力采用開環(huán)控制。徑向進給速度和動力頭轉(zhuǎn)速采用類閉環(huán)控制。周向爬行速度的液壓驅(qū)動環(huán)節(jié)采用四邊閥控制雙向液壓馬達的形式。比例閥的中位死區(qū)可以通過起始工作電流予以消除。只要在控制電流上疊加起始電流就可以把它看作是零開口滑閥，于是可以利用伺服系統(tǒng)的分析方法。由于比例放大器及比例閥的頻率遠比液壓馬達固有頻率高，可按比例環(huán)節(jié)處理，比例放大器增益為 ，比例閥增益為K ，速度傳感

24、器按比例環(huán)節(jié)處理，比例系數(shù)為F ，在沒有彈簧負載的條件下，速度控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。圖3 比例閥控馬達速度系統(tǒng)圖其中 ：K。 比例閥流量增益D 馬達排量K。 總流量壓力系數(shù)Eh 有效體積彈性模量I 外擾力矩h 液壓固有頻率h=2 EhD V,Jh 阻尼比第五章 齒輪的設(shè)計計算5.1 減速圓柱齒輪的設(shè)計5.1.1. 已知：P=20KW =10rpm i=55.1.2. 初步設(shè)計 1、選取大齒輪材料為45 調(diào)質(zhì) 硬度為240HBS 選取小齒輪材料為40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度為280HBS 2、初選小齒輪齒數(shù)為=24 則大齒輪齒數(shù)=i=524=1205.1.3. 按齒面接觸強度設(shè)計2.321 選取荷載系

25、數(shù)=1.32 計算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩3 由表10-7取齒寬系數(shù)=0.64 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)=189.85 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強度極限，大齒輪接觸疲勞強度極限6 由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=602401（2818010）=4.147, .7 由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) 8 計算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式10-12得： 5.2 計算：1 試算小齒輪分度圓直徑， 代入中的較小值2.32=2.32=145mm，取=180mm2 計算圓周速度V V= 3 計算齒寬b=.=0.6180=1084 算齒寬與齒高之比， ， ，

26、5 6 按實際荷載系數(shù)校正所得分度圓直徑7 計算摸數(shù)m=7.965.3 按齒根彎曲強度設(shè)計 1 由圖10-20c小齒輪彎曲強度極限=500Mpa，大齒輪彎曲強度極限=380Mpa2 由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.90, =0.94.3 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4，4 計算載荷系數(shù)K= 5 查取齒形系數(shù)，由表10-5查得：=2.65，=2.146 查取應(yīng)力校正系數(shù)，查表10-5得：=1.58, =1.837 計算大、小齒輪的，并比較大小， =0.01303 =0.01535 大齒輪的數(shù)值比較大，則： =5.098對比計算結(jié)果由齒面接觸疲勞強度計算摸數(shù)m大于由齒根

27、彎曲疲勞強度計算摸數(shù)m，由于齒輪摸數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定承載能力，而面接觸承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，故可取由彎曲強度計算的摸數(shù)m=5.098圓整并取為6mm。故=32 5.4 幾何尺寸計算 1 分度圓：，。2 中心距：a=3 齒輪寬度：mm h=16.875=115mm，=125mm。5.5 驗算N， 結(jié)果合適。第六章 軸的設(shè)計6.1 軸的選擇設(shè)計軸要承受錐齒輪的徑向和同等的軸向載荷，根據(jù)機械傳動方案的整體布局，擬定不同的軸上零件布局和裝配方案，分析比較后選用圖所示的裝配方案。 6.1.1 選擇軸的材料該軸傳動功率為10KW，選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，其力學(xué)性能由表查得，由表查得。6.

28、1.2 初步估算軸的直徑由公式初步估算的軸徑為考慮裝聯(lián)軸器加鍵，將其軸徑增加3%，故取軸的直徑為30.4+（30.43%）=31.3，取軸的最小直徑為32mm。6.2 軸上零部件的選用和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計6.2.1 初步選擇滾動軸承 根據(jù)軸的受力，選取30000型圓錐滾子軸承。為了方便軸承的裝配，取裝軸承處軸的直徑為35mm,初步選定圓錐滾子軸承為31307型，其尺寸為dDB=35mm80mm23mm。定位軸肩高度為4mm。6.2.2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度軸的直徑取最小直徑，同時與萬向聯(lián)周器的內(nèi)徑相匹配，為32mm。軸的頂部有一個圓孔，用于和萬向節(jié)的固定連接。2-3軸段為與軸承相

29、配合的軸段，根據(jù)所選取軸承的尺寸規(guī)格，即dDB=35mm80mm23mm，選取軸的內(nèi)徑為35mm，軸的長度為25mm，軸肩取4mm。3-4軸段為過度軸段，選取其幾何尺寸為43mm80mm。4-5軸段為軸承配合軸段，其基本尺寸與上面所講的2-3軸段相同。5-6軸段為與錐齒輪嚙合的軸段，為安裝軸段，其基本尺寸為32mm55mm,其上有鍵的選擇，選擇鍵時根據(jù)軸的內(nèi)徑尺寸，選擇鍵的尺寸規(guī)格為10mm8mm25mm。則軸的總長度為30mm+80mm+25mm+65mm=200mm至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。6.2.3軸上零件的周向定位錐齒輪與軸的軸向定位采用平鍵聯(lián)接，鍵的尺寸由表查得，錐齒輪與

30、軸聯(lián)接的鍵bhl=10mm8mm25mm（）。6.2.4 確定軸上倒角和圓角尺寸參考取軸各處的倒角和圓角尺寸，見裝配圖。6.3 軸的受力分析6.3.1 作出軸的計算簡圖對各軸段進行受力分析，得到的計算簡圖如圖所示。6.3.2 軸受外力的計算軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： 槽輪的圓周力：6.4 軸的較核6.4 .1 軸材料的疲勞強度極限對45號鋼調(diào)質(zhì)，查得求兩危險截面的性能參數(shù)、（安全系數(shù)法要求有較精確的計算）。截面處有鍵槽，則其抗彎、抗扭的截面系數(shù)分別為截面的抗彎、抗扭截面系數(shù)，可按花鍵軸的公式計算如下，式中：鍵的寬度按照分度圓上齒厚取為；大圓直徑即為軸齒輪的頂圓；小圓直徑即為軸齒輪的根圓；花鍵的齒數(shù)亦即軸齒

31、輪3的齒數(shù)。于是，得6.4.2 考慮彎矩的作用（彎曲應(yīng)力按對稱循環(huán)）計算安全系數(shù)應(yīng)力幅平均應(yīng)力安全系數(shù)結(jié)論：軸的強度足夠。第七章 工作原理7.1 機體結(jié)構(gòu)工作原理：本坡口機工作是先將工件（管道）置于機器中間腔內(nèi)，夾緊，然后進行切割和坡口作業(yè)。機體由三個三角托架圍成一個三角形空腔，套在工件上。7.2 夾緊原理三角托架上附有夾緊的爪子將工件夾緊。夾緊的爪子由絲杠連接，用以調(diào)整爪子的伸縮，進而實現(xiàn)工件的夾緊。7.3 傳動原理夾緊后，由液壓馬達輸出的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)減速器后傳給主動軸再由主動軸傳遞給主動小齒輪主動小齒輪與大齒輪齒合，進而實現(xiàn)大齒輪的轉(zhuǎn)動。大、小齒輪的邊緣處都有滾道相配合，限制大齒輪轉(zhuǎn)動時在水平

32、方向的自由度。使切割過程可以正常進行，不至于作業(yè)時，齒輪來回擺動，甚至滑出。7.4 進刀原理刀架由螺栓固定在大齒輪面上，兩刀架在大齒輪的直徑方向?qū)ΨQ固定，隨大齒輪的轉(zhuǎn)動而運動。坡口刀固定在刀架的滑塊上，隨滑塊的運動而運動，滑塊內(nèi)有進刀絲杠，實現(xiàn)刀的進給。為實現(xiàn)坡口的切削，刀架中滑塊的下端面設(shè)計成斜坡行，大齒輪與刀架接觸的對應(yīng)端面也設(shè)計為斜坡行，與刀架端面相配合，實現(xiàn)刀橫向進給的同時又有縱向進給。大齒輪內(nèi)邊緣有固定不轉(zhuǎn)動的環(huán)行螺旋，與刀架內(nèi)的絲杠配合，實現(xiàn)進刀運動。結(jié) 束 語畢業(yè)設(shè)計，是大學(xué)學(xué)習(xí)生活的一個最重要的環(huán)節(jié)之一，這次設(shè)計是對以往所學(xué)知識的一次驗證，要求我們對以往所學(xué)的理論和實踐相結(jié)合，

33、是對大學(xué)以來所學(xué)知識的一次全面總結(jié)和加深，是我們素質(zhì)和能力的一個全面的體驗。畢業(yè)設(shè)計過程中，我多次去了國家知識產(chǎn)權(quán)局調(diào)研資料，發(fā)展?fàn)顩r，去過工廠，實地考察機器的外行、結(jié)構(gòu)和性能，在網(wǎng)上搜尋了大量資料，綜合分析，確定研究方向，并與同學(xué)交流，互相幫助。使我體驗了團隊精神的重要性，和同學(xué)之間友誼的堅固性，使我們成為一生的朋友和知音。鍛煉了我的獨立思考能力和與他人的交流能力。點滴積累，最終圓滿完成了本次畢業(yè)設(shè)計。這次設(shè)計不僅為我以后的工作堅定了信心，也為我的生活增添了光彩和美好的回憶。致 謝寫到這里時，我的心情已經(jīng)變得激動。大學(xué)以來難度最大的，歷時十六周的，最完整的一次設(shè)計就要畫上一個圓滿的句號了。興

34、奮之余，我最先想到的是要感謝一直關(guān)心，督促，幫助我的王科社老師。王老師一直以嚴謹?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)，高尚的治學(xué)態(tài)度，和持之以恒的治學(xué)精神教導(dǎo)我們，以獨立設(shè)計的治學(xué)觀點感染我們，教會我們無論艱難困苦，都要堅持不懈地努力，自己的事情自己做，一點一滴，克服萬難，將畢業(yè)設(shè)計獨立而完整的完成。同時也要感謝學(xué)校，在過程中給予百分之百的支持、重視和敦促。通過這次設(shè)計，我堅定了以后進入工作后的信心，感受到，無論再困難的事情，只要堅持不懈，刻苦努力，就一定會完成！至此，再次向?qū)W校的各級領(lǐng)導(dǎo)、老師表示深深地感謝！參 考 文 獻1 錢昌黔耐熱鋼焊接北京：水利電力出版社，19982 斯重遙焊接手冊北京：機械32業(yè)出版社，19

35、923 BS45151984 Appendix H：Process of Welding of Steel Pipeline 0n Land4 MANDIANG Y，CISS A，SISSOKO G，et a1Influence ofthermal aging 0nmicrostructuml evolution and mechanical properties in titanium modifiedtype 316 stainless steel containing phosphorusMaterials Science andTechnology，2001，17(3)：3153205

36、 GOTOTStudy on residual cIeplifeestimation usiI1gmn VelUerialproperies testsMitsubishi Tedmieal Bulletin1985，169(4)：11156 霍尼庫姆RWK鋼的顯微組織和性能北京：冶金工業(yè)出版杜19857 httpwwwpipe一1 inecomcnpipeequi pcutandbevTLCspecshtm18 張 峰，梁君直大口徑管道管端坡口整形機石油工程建設(shè)。2002，(3)：49509 俞晨燕，張國煥GPJ系列管子坡13機J電耀機1989，(5)：192i王海霞，湯文成，鐘秉林，等客車車骨架有限元建模技術(shù)及結(jié)果分析J機械強度，2002，24(1)：7780崔振山，劉才， 勇力萬能軋制有限元模擬立輥摩擦元拖動模型10工程力學(xué)，2000，17(1)：5762Hartley P，Sturgess C E N，Rowe G W Influence of friction onthe prediction of forces，pressure distributions and properties inupset forgingJ，IntJof MechSc