機械專業(yè)畢業(yè)設計--水泥瓦切割機

1、<p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　論文題目 水泥瓦切割機設計 </p><p>　　系 別 電子信息工程系 </p><p>　　專 業(yè) 機械制造設計及其自動化 </p><p>　　班 級

2、 </p><p>　　學 號 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　指導教師（簽名） </p><p>　　完成時間 2013 年 5 月</p

3、><p><b>　　摘要</b></p><p>　　水泥瓦切割機是專門用來切割水泥瓦的設備。云石機切割水泥瓦時會產生很多粉塵，對人體造成極大的危害。本設計依照云石機的工作原理來設計切割機的切割部分，在云石機的基礎上還做了改進，在保留云石機方便切割的同時，還能通過相應的部件來克服粉塵對人體的危害。</p><p>　　本人通過查閱各類石材切割機的

4、造型及工作原理，得出了大概造型，借助pro/E建模仿真、CAD繪圖等軟件，設計出了專門用來切割水泥瓦的設備----水泥瓦切割機。該切割機是用三相異步電動機來提供動力，借助V帶輪和V帶的傳動來使圓鋸片旋轉，再通過工作臺的移動來實現(xiàn)水泥瓦的切割的。同時用水來克服切割過程中產生的多灰塵現(xiàn)象，在方便切割的同時也不會對人體產生傷害。</p><p>　　關鍵詞：水泥瓦切割機； 云石機； 三相異步電機； 帶輪傳動； 圓鋸片&

5、lt;/p><p>　　The Design of Cement Tile Cutting Machine</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Cement tile cutting machine is special equipment for cutting cement tile. Marble cut

6、ting machine for cement watts will produce a lot of dust, causing great harm to human body. This design according to the working principle of marble machine to design the cutting part cutting machine, based on a marble m

7、achine is improved, in the marble machine cutting conveniently at the same time, but also to overcome the dust harm to human body by the corresponding components.</p><p>　　I through access to all kinds of st

8、one cutting style and working principle, that probably other, using pro/E modeling and simulation, CAD drawing software, designed specifically for cutting tile cement equipment, cement tile cutting machine. The cutting m

9、achine is used in three-phase asynchronous motor to provide power, by means of transmission to make circular rotating V belt wheel and V band, then moves through the table to realize the cement tile cutting. At the same

10、time, use water to overco</p><p>　　Keywords: cement tile cutting machine marble three-phase asynchronous motor belt drive saw blades</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b&g

11、t;　　第一章 前言1</b></p><p>　　1.1 水泥瓦的概述1</p><p>　　1.2 國內外石材切割機的發(fā)展狀況1</p><p>　　1.3 設計的意義2</p><p>　　第二章 水泥瓦切割機整機設計3</p><p>　　2.1切割機的加工工藝要求3</p>

12、<p>　　2.2水泥瓦切割機的設計簡圖3</p><p>　　2.3 設計原理3</p><p>　　第三章 機架的設計5</p><p>　　3.1 機架的設計思路5</p><p>　　3.2 水箱的設計6</p><p>　　3.3 槽鋼的選擇9</p><p>

13、;　　3.4 萬向輪的選擇11</p><p>　　第四章 工作臺的設計13</p><p>　　4.1 工作臺的整體設計13</p><p>　　4.2 電動機的選擇13</p><p>　　4.3 V帶和帶輪的選擇14</p><p>　　4.4 軸的設計18</p><p>　

14、　4.5 軸承的選擇22</p><p>　　4.6 鍵的選擇及強度校核24</p><p>　　4.7 V腳輪的選擇25</p><p>　　4.8 鋸片的選擇及切割深度26</p><p>　　第五章 電路控制部分28</p><p>　　5.1 電路控制的概述28</p><p&g

15、t;　　5.2 電路控制的設計28</p><p>　　第六章 總的裝配設計30</p><p>　　6.1 裝配總圖30</p><p>　　6.2 工作原理30</p><p>　　6.3 創(chuàng)新點的設計30</p><p>　　第七章 總結與展望31</p><p><b&

16、gt;　　7.1 總結31</b></p><p>　　7.2 工作展望31</p><p><b>　　參考文獻33</b></p><p><b>　　致謝34</b></p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p&

17、gt;　　1.1 水泥瓦的概述</p><p>　　隨著社會的發(fā)展和科技的進步，很多東西慢慢地被淘汰，也有很多東西經過改造以新的形象出現(xiàn)在我們的生活里面。瓦片，人們第一個想到的就是那由泥土燒制而成，又重又小的弧狀物體，但隨著科技的進步，這些使用的麻煩，易碎且不易更換的瓦片現(xiàn)在已經不再被農村人使用，取而代之的是一種叫做水泥瓦的瓦片。</p><p>　　水泥瓦是以水泥為基體材料，配以天然石棉

18、纖維增強，經成型、加壓、高溫蒸養(yǎng)而制成。以前稱作石棉瓦，顧名思義主要材料是石棉纖維，水泥含量低。經過幾年的改造，現(xiàn)在稱為水泥瓦，主要成分還是水泥和石棉纖維，但水泥所占的比例相對與以前的來說大了很多。</p><p>　　水泥瓦種類很多，大小不一，在農村使用最多的還是大瓦片的那種。該種瓦片由硅酸鹽水泥和黃沙經過水的調和而成，外表成波浪狀，有著1800mm×745mm×（4.5mm～6mm）的尺寸

19、，由于經濟耐用，安裝方便，容易更換，多被用來封蓋養(yǎng)殖場房頂、家禽類的窩、暫時住房等不需要長久使用的場所,同時還有廠房、鍋爐房、倉庫、車庫等都有用到水泥瓦，在自然災害發(fā)生地還可以用來建造災民的臨時住房，不管是在商業(yè)、農業(yè)、自然災害等領域，水泥瓦都扮演著很重要的角色。</p><p>　　隨著水泥瓦使用數(shù)量的增多，關于水泥瓦修剪設備的應用越顯得有必要。由于瓦廠造出來的瓦片都是固定的，水泥瓦比較堅硬寬大，導致瓦片的切割

20、成了使用者和出售商頭疼的問題。</p><p>　　1.2 國內外石材切割機的發(fā)展狀況</p><p>　　對于能用來大量切割水泥瓦的有一些大型的石材切割機。石材加工機械主要是采用國產的龍門鋸石機，該種機械分單鋸片和多鋸片兩種類型，主要結構是鋸片部分和工作臺，一次可加工10mm以上各種厚度的花崗石、大理石等石材。要加工工件時，把工件放在工作臺上固定好，控制工作臺的來回移動即可加工。但龍門鋸

21、石機花銷成本太高，不適合民用水泥瓦的切割。為了能有更高的工作效率，出現(xiàn)了PLC應用在石材切割設備中,PLC 是適用于現(xiàn)場運行的微機控制器，抗干擾能力強、編程簡單，價格適中，非常適合用于石材加工機械[1]。而最近出現(xiàn)了一種新型的PLC技術---矩形科技混合型PLC，該技術已經運用到石材切割機中。該種石材切割機能把工件的位置轉變成電流信號轉換成0-10V的電信號，從而通過對電信號反饋的信息來控制切割速度和切割位置來達到提高自動化的目的。在2

22、007年美國芝加哥國際建材展覽會上，出現(xiàn)了石材切割機器人。該種機器人的鋸片可以進行三維空間內任意加工方位的改變和定位，其加工靈活性和位置準確性是多維數(shù)控加工中心上具有六維功能加工動力頭所不能媲美的[2]。</p><p>　　云石機在石材的切割過程中的使用是最普遍的。云石機這種切割雖也還是需要人來操作，但借助于電力，有效高的工作效率，切削深度100mm～110mm之間，符合農村人所需求的便攜操作簡單的要求，缺點是

23、切割過程中所產生的粉塵過多，而且粉塵所奔向的是操作者，對人造成一定的傷害和極大的不便。</p><p><b>　　1.3 設計的意義</b></p><p>　　國內外能用來切割水泥瓦的設備很多，但是多運用了高科技來實現(xiàn)切割，不符合大多數(shù)人的使用，而且價格高昂，不適用于水泥瓦的切割。云石機經濟實用，可安全性不高，況且切割石材產生的粉塵對人體的危害大，也不太適合用來切

24、割水泥瓦。水泥瓦切割很需要有專門的設備來實現(xiàn)既方便又實用，同時能讓大多數(shù)人承受的起的價格。</p><p>　　本設計運用三相異步電機，通過帶輪傳動帶動金剛石鋸片，借助導軌使工作臺直線運動，從而實現(xiàn)了對水泥瓦的直線切割。另外還通過水來降低了切割過程中所產生的大量灰塵對人體的危害。本設計所用的零配件價格低廉，組裝出來的整機價格也很實惠，適用于大多數(shù)人。</p><p>　　第二章 水泥瓦切割

25、機整機設計</p><p>　　2.1切割機的加工工藝要求</p><p>　　農村所需求的水泥瓦除了整塊的使用之外，在一些情況下需要有一定尺寸的瓦塊，以保證水泥瓦的充分利用。</p><p>　　圖2-1 水泥瓦切割效果</p><p>　　圖2-1是水泥瓦所要求的切割效果，由于一般房子都是方形狀的，故所要求的瓦片也是方形狀的，所以切割出來

26、的瓦片絕大多數(shù)都應該是方的，三角狀、圓形狀等較復雜的形狀不需求。</p><p>　　要有上圖的切割效果，就要求切割設備除了能縱向直線切割外，還應具備橫向移動的能力，不然達不到多次切割的效果。</p><p>　　2.2水泥瓦切割機的設計簡圖</p><p>　　1-大帶輪； 2-V帶；3-小帶輪；4-軸承；5-鋸片；6-電機</p><p>

27、;　　圖2-2 工作臺機構簡圖 </p><p><b>　　2.3 設計原理</b></p><p>　　圖2-2所畫只是工作臺的機構簡圖，工作臺是通過V腳輪跟導軌貼合的。電機通電后帶動了大帶輪旋轉，大帶輪與V帶貼合，V帶把扭矩傳給小帶輪，小帶輪帶動鋸片旋轉，從而使切割機工作。要能夠切割水泥瓦，應該把工作臺放在導軌上，使其能左右移動。在切割瓦片的過程中，要有水噴射

28、到圓鋸片上，來降低切割過程中所產生的粉塵對人體的危害。要實現(xiàn)移動切割，可以用輪子與地接觸，并且輪子應該能固定不動，保證切割過程中整個設備不因電機的震動而移動，同時也保證了切口的平整性。</p><p><b>　　第三章 機架的設計</b></p><p>　　3.1 機架的設計思路</p><p>　　3.1.1機架材料的選擇</p&g

29、t;<p>　　在機器（或儀器）中支承或容納零部件的零件稱之為機架[3]。機架是機械設備的整體框架，除了對機器上的零件機構起到支撐作用外，還要能滿足機構部件的功能，比如移動、旋轉等。水泥瓦切割機要切割的是有一定寬度和長度的瓦片，瓦片由混泥土制成，有較高的硬度；動力由異步電機提供，電機的旋轉存在一定的震動，所以所選的材料應該具備一定的硬度跟撓度，本設計選擇的是鋼和鐵，這兩種有一定的鋼度、硬度、撓度，并且應用廣泛，價格便宜。&

30、lt;/p><p>　　3.1.2 機架的構思</p><p>　　所設計的切割機要有能移動的功能，在與地板接觸的地方應該用到滾輪；要使工作臺直線移動來確保切割的平整度，可以選擇導軌來達到目的。水泥瓦切割過程中產生很多粉塵，而水能有效地防止粉塵對人體的危害，所以機架上應該有蓄水部件，給切割過程供水。</p><p><b>　　圖3-1 機架</b>

31、;</p><p>　　如圖3-1所示，機架的設計方案是由兩根角鋼、兩根槽鋼、兩根導軌、四個萬向輪和水箱組成，其中角鋼跟槽鋼、導軌與槽鋼、萬向輪與角鋼、角鋼與水箱都是用焊接來固定。槽鋼的一邊焊有鐵擋板，用來定導軌的終點，而另一端則是開口，這是為了安放工作臺時所需要的。導軌能讓工作臺直線移動，確保切割出瓦片的平整度；萬向輪能讓這個設備在地上運動，同時還有剎車功能，從而固定住切割機的移動；水箱則是用來蓄水的。<

32、/p><p><b>　　3.2 水箱的設計</b></p><p>　　3.2.1 水箱容量的計算</p><p>　　水箱蓄水部分是上半部的長方體，兩個支撐腳是不注水的，故可計算出最大容水量V。</p><p>　　長：a=950mm， 寬：b=150mm， 高：h=300mm</p><p>

33、　　為了計算方便取水的質量為。</p><p>　　3.2.2 水箱表面積的計算</p><p>　　水箱表面積的計算是通過pro/E軟件測出來的，量出來的各個表面的面積如下：</p><p><b>　　圖3-2 正面面積</b></p><p><b>　　圖3-3 側面面積</b></p

34、><p><b>　　圖3-4 頂面面積</b></p><p><b>　　圖3-5 腳面面積</b></p><p><b>　　圖3-6 腹面面積</b></p><p><b>　　圖3-7 底面面積</b></p><p>　

35、　通過軟件的測量，可以得出水箱的總表面積S：</p><p>　　為了計算方便，可選取</p><p>　　3.2.3 水箱質量的計算</p><p>　　選擇的是1mm厚度的鋼板，鋼板規(guī)格如下：</p><p>　　表3-1 鋼板理論重量表</p><p>　　水箱總體的質量=水的質量+箱體鐵皮的質量</p&g

36、t;<p>　　由表3-1可知道，厚度是1mm的鋼板密度為,從而求得箱體鐵皮的總質量：</p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　3.3 槽鋼的選擇</b></p><p>　　3.3.1 槽鋼的介紹</p><p>　　槽鋼是截面為凹槽形的長條鋼材。槽鋼是截

37、面為凹槽形的長條鋼材，槽鋼分普通槽鋼和輕型槽鋼。槽鋼按形狀又可分為四種：冷彎等邊槽鋼、冷彎不等邊槽鋼、冷彎內卷邊槽鋼、冷彎外卷邊槽鋼[4]。</p><p>　　3.3.2 槽鋼的校核</p><p>　　圖3-8 槽鋼的截面</p><p>　　h-高度；b-腿寬度；-腰厚度；t-平均腿厚度；-內圓弧半徑； -軸與軸間距</p><p>　

38、　圖3-8是槽鋼的一些參數(shù)及其所代表的意義，機架所用的的槽鋼的受力分析如下：</p><p>　　圖3-9 槽鋼的受力分析圖</p><p>　　選用8#熱軋槽鋼，兩根槽鋼要承受的是工作臺的壓力，工作臺上有電機、鋼板、機蓋、兩個大小不一的帶輪、鋸片及其固定零件等。用到的電機型號是Y2-90L-4，電機質量，估算工作臺上其他物件的總的質量</p><p>　　單根槽鋼

39、所受的壓力：；</p><p><b>　　槽鋼的計算長度:；</b></p><p>　?。?）查表可知[5]，相關參數(shù)如下：</p><p>　?。?）通過相關資料可知</p><p><b>　?。?）計算槽鋼內力</b></p><p>　　(4) 強度及剛度驗算&l

40、t;/p><p><b>　　求</b></p><p><b>　　剪應力：</b></p><p><b>　　最大撓度：</b></p><p>　　綜上所述，所選擇的槽鋼遠遠滿足承載要求。對于不等邊角鋼的驗算，由于每根角鋼所受到的壓力只有185N，力太小，有以上的驗算可知對

41、于槽鋼的撓度及應力只有一點點，故可沒必要校核就可知滿足強度要求。</p><p>　　3.4 萬向輪的選擇</p><p>　　3.4.1 萬向輪的介紹</p><p>　　萬向輪以其轉向靈活、使用維護方便、成本低等優(yōu)點, 廣泛用于廠礦企業(yè)的工位轉運器具輕工業(yè)、物流、商場物品搬運拖車等領域，有活動輪和固定輪[6]?；顒虞喴簿臀覀兯f的萬向輪，它的結構允許360度旋轉

42、；固定腳輪沒有旋轉結構，不能轉動。通常是兩種腳輪一般都是搭配用的，比如手推車的結構是前邊兩個固定輪，后邊靠近推動扶手的是兩個活動萬向輪。</p><p>　　3.4.2 萬向輪材料的選擇</p><p>　　通常萬向輪有尼龍輪、超級聚氨脂輪、高強度聚氨脂輪、高強度人造膠輪、鐵輪、打氣輪。超級聚氨脂輪和高強度聚氨脂輪由于硬度高，所以能承受較大的重載荷，不管在平坦的路面還是在比較顛簸的地方都能

43、使用；高強度人造膠輪材料柔軟，不能承載大載荷，適用低重量載荷的運載情況，并且大部分只能在水泥地、木地板、瓷磚地板等這些路面平整度較高的場合；尼龍輪、鐵輪適用于地面不平或地面上有鐵屑等物質的場地；而打氣輪則適用于輕荷重及路面軟不平坦的場合。</p><p>　　水泥瓦切割機工作場所不分室內外，并且要求場地平坦，所以選擇高強度聚氨脂輪來做為機架的支撐輪。該材料有機械強度搞、耐磨、減震、不傷地板等功能，帶支撐鋼套的雙滾

44、珠精密軸承，使輪子更加穩(wěn)重和承重。</p><p>　　3.4.3 萬向輪尺寸的選擇</p><p>　　市場上有一些萬向輪可供選擇，以下是所選萬向輪的規(guī)格：</p><p>　　輪片直徑:50mm  </p><p><b>　　輪寬:25mm </b></p><p&

45、gt;　　安裝高度:74mm    </p><p><b>　　安裝孔直徑:8mm</b></p><p>　　底板尺寸：7051mm</p><p>　　安裝孔距：5335mm </p><p>　　單輪最大承載:60kg</p><p>　　

46、3.4.4 萬向輪載荷的校核</p><p>　　需要計算校核的是輪子的總載荷是否符合要求。需要四個輪子來支撐機架，如果地面是平坦的，可認為是四個輪負荷；如果地面不平坦，則是三個輪負荷。整部切割機總的重量包括機架的總質量、水箱裝滿水后的質量、工作臺的質量，至于V帶等一些不是很重的零部件可以大概估算。</p><p>　　機架還需計算的有角鋼的質量、槽鋼的質量、導軌的質量。</p>

47、;<p>　　本設計用到的角鋼是50#熱軋不等邊角鋼，槽鋼8#熱軋槽鋼，導軌選擇2#邊厚度d=4mm的熱軋等邊角鋼，長度分別為0.7m、1.5m和1.5m。查表可知，不等邊角鋼的理論重量為2.494kg/m，槽鋼的為8.045kg/m，等邊角鋼的為1.145kg/m。</p><p><b>　??；</b></p><p>　　用到的電機型號是Y2-90

48、L-4，電機質量；工作臺上有鋼板、機蓋、兩個大小不一的帶輪、鋸片及其固定零件等，估算工作臺的質量</p><p><b>　　整機的總質量：</b></p><p>　　地面比較平坦時單個萬向輪所承受的載荷：</p><p>　　地面不平坦時單個萬向輪所承受的載荷：</p><p>　　無論是在平地還是在不平地，單個輪子

49、所承受的載荷都小于額定負載，故所選的萬向輪符合設計要求。</p><p>　　第四章 工作臺的設計</p><p>　　4.1 工作臺的整體設計</p><p>　　工作臺要求能移動，并且要能實現(xiàn)切割水泥瓦的功能。本設計的工作臺放在導軌上，由V腳輪跟導軌貼合，上面裝有電源開關、電機、帶輪、鋸片等。打開電源開關使電機轉動，電機通過帶輪傳輸，把轉矩傳給鋸片，帶動了鋸片旋

50、轉，之后移動工作臺就可以實現(xiàn)水泥瓦的切割。</p><p>　　圖4-1 工作臺整體</p><p>　　4.2 電動機的選擇</p><p>　　電動機選擇內容應包括：電動機的類型、電壓、轉速、以及容量（功率）等、而且這些方面的參數(shù)應綜合考慮[7]。</p><p>　　4.2.1 電動機功率的選擇</p><p>

51、　　由于很難找到電機選擇的相關數(shù)據(jù)，如果通過計算來選擇所需要電機的功率可行性不高，所以可根據(jù)類比法來選擇電機的額定功率。</p><p>　　云石機是現(xiàn)在用來切割水泥瓦比較普遍的一種設備，可以通過云石機的相關數(shù)據(jù)來確定所選的電機。以下是一種云石機的部分數(shù)據(jù)：</p><p>　　表4-1 東成云石機 Z1E-FF-110</p><p>　　所以設計的水泥瓦切割機所

52、切割的深度與云石機的切割深度差不多，故可以依照該云石機的額定功率來定所選電機的功率，考慮到其他因素，可以選擇比云石機大點的功率，可選擇電機額定功率P額=1.5kw。</p><p>　　4.2.2 電動機類型的選擇</p><p>　　查相關資料可知[8]，由于所設計的切割機不要求調速、對啟動性能沒有過高的要求，故可優(yōu)先考慮一般的鼠籠式異步電機。考慮到電動機工作環(huán)境多粉塵且濕度較高，選擇封

53、閉型、外殼防護等級為IP54的電動機。</p><p>　　4.2.3 電動機轉速的選擇</p><p>　　還是通過類比法來確定電動機的轉速。瓷磚切割機切割的材料與水泥瓦切割機的相似，都是石材，并且瓷磚硬度比水泥瓦高得多，可以通過瓷磚切割機的轉速來定水泥瓦切割機的轉速。以下是一種瓷磚切割機的相關參數(shù)：</p><p>　　表4-2 10寸橋式瓷磚切割機</p

54、><p>　　有以上表4-2可知，所選的電機轉速應該在3000rpm左右。</p><p>　　電機可以通過一些調速設備來使工作轉速達到所要求的效果，由以上所用的數(shù)據(jù)可選擇的Y2系列（IP54）三相異步電機Y2-90L-4,該電機額定功率為1.5kW，轉速為1400r/min,可通過帶輪來改變轉速，使鋸片的轉速達到2800r/min.</p><p>　　4.3 V帶和

55、帶輪的選擇</p><p>　　4.3.1 V帶的選擇</p><p>　　因為V 帶傳動具有結構簡單、運行平穩(wěn)、抗沖擊能力強、傳遞功率較大、成本較低等優(yōu)點, 所以廣泛應用于各類機械中[9]。</p><p>　?。?）確定計算功率Pca</p><p>　　查相關資料可得[10]，工作情況系數(shù)</p><p><

56、;b>　?。?）計算小輪轉速</b></p><p><b>　?。?）驗算帶速</b></p><p><b>　?。?） </b></p><p><b>　?。?）計算帶長</b></p><p><b>　　(6)計算基準長度</b&g

57、t;</p><p>　?。?）計算傳動的實際中心距</p><p>　　（8）驗算小帶輪的包角</p><p><b>　?。?）確定帶的根數(shù)</b></p><p><b>　　所以選擇的根數(shù)為2</b></p><p>　?。?0）確定帶的最小初拉力</p>

58、<p><b>　?。?-1）</b></p><p>　?。?1）計算最小軸壓力</p><p><b>　　（4-2）</b></p><p>　　4.3.2 小帶輪的選擇</p><p><b>　　圖4-2 小V帶輪</b></p><

59、p><b>　　根據(jù)相關資料可知，</b></p><p>　　由于小帶輪的基準直徑</p><p><b>　　，</b></p><p>　　4.3.3 大帶輪的選擇</p><p><b>　　圖4-3 大V帶輪</b></p><p>　　

60、由于大帶輪的基準直徑,故選擇輻板式V帶輪。</p><p><b>　　大帶輪的大徑:</b></p><p>　　想要設計的軸的直徑：</p><p><b>　　大帶輪的厚度：</b></p><p><b>　　當時，</b></p><p>&l

61、t;b>　　4.4 軸的設計</b></p><p>　　軸的設計應考慮很多方面的因素和要求，其中主要問題是軸的材料、結構、強度和剛度，對于高速運轉的軸還應考慮振動穩(wěn)定性問題[11]。</p><p>　　圖4-3 軸的設計圖</p><p>　　4.4.1 軸的整體設計</p><p>　　考慮到經濟實用性，選擇45鋼來作

62、為軸的材料。如圖4-2，左邊Ф16的部分用來固定圓鋸片，兩個Ф25的部分用來與軸承過盈配合，Ф20的端面開有鍵槽，用來與小帶輪連接。</p><p>　　4.4.2 驗算軸的最小直徑</p><p>　　因在該設計中軸的受力主要為扭轉力，所以在校核時，主要考慮的是扭轉強度。由查表得，45鋼的許用扭轉應力[τT]=30Mpa，軸的扭轉強度條件為</p><p><

63、;b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：τT為扭轉切應力，Mpa；</p><p>　　T為軸所受的扭矩，Nmm；</p><p>　　WT為軸的扭轉截面系數(shù)，mm3</p><p>　　n為軸的轉速，r/min；</p><p>　　P為軸傳遞的功率，Kw;</p>&

64、lt;p>　　d為計算截面處軸的直徑，mm；</p><p>　　由式（4-1）可得軸的直徑應該滿足以下條件：</p><p><b>　　（4-4）</b></p><p>　　軸上有兩個深溝球軸承，傳輸給軸扭矩的還有兩根皮帶，查相關資料可知軸承的傳動效率為0.99，V帶的為0.96。</p><p>　　[τT

65、]取較大值，A0取較小值的情況是：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無軸向載荷或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸只做單向旋轉。所設計的水泥瓦切割機的軸所受的彎矩小，載荷平穩(wěn)，只做單向旋轉且無軸向載荷，故可取[τT]=45MPa，A0=103。由式（4-2）得</p><p>　　軸右端有一鍵槽，軸徑增大5%～7%，為了安全起見取7%。</p><p>　　有圖4-2可知，軸最小的直

66、徑，所以軸的直徑符合設計要求。</p><p>　　4.4.3 驗算軸的扭矩</p><p>　　圖4-4 軸的受力分析</p><p><b>　?。?）水平受力計算</b></p><p>　　圖4-5 水平方向的受力分析</p><p><b>　　由式（4-2）可知</b&

67、gt;</p><p>　　為了畫出AC段的彎矩圖，需要將AC段分成AB段和BC段用×1表示AB段中任意橫截面到左端的距離，用×2表示BC段中任意橫截面到左端的距離</p><p>　　圖4-6 水平彎矩圖</p><p><b>　　當時有最大水平轉矩</b></p><p>　　(2)垂直方向的受

68、力計算</p><p>　　圖4-7 垂直方向的受力分析</p><p>　　由式（4-1）可知，</p><p><b>　　有以上可得</b></p><p>　　為了畫出AC段的彎矩圖，需要將AC段分成AB段和BC段用x3表示AB段中任意橫截面到左端的距離，用x4表示BC段中任意橫截面到左端的距離。</p&g

69、t;<p><b>　　AB段彎矩方程：</b></p><p><b>　　BC段的我就方程：</b></p><p>　　圖4-8 垂直方向的彎矩圖</p><p><b>　　（3）計算總彎矩</b></p><p><b>　?。?）計算軸的扭矩

70、</b></p><p><b>　　圖4-9 扭矩圖</b></p><p><b>　　(4-5)</b></p><p><b>　　(5)校核軸的強度</b></p><p>　　在B處彎矩最大，直徑也比較小，所以在B處最容易收到破壞，計算應力</p&

71、gt;<p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　此處的取0.6</b></p><p>　　對于直徑為d的圓軸，彎曲應力為，扭轉切應力為，將和代入得到</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　式中：——軸的計算

72、應力，MPa；</p><p>　　M——軸所受的彎矩，；</p><p>　　T——軸所受的扭矩，；</p><p>　　W——軸的抗彎截面系數(shù)，；</p><p>　　——對稱循環(huán)變應力時軸的許用彎曲壓力；</p><p>　　由資料可知，根據(jù)式（4-6）</p><p><b>

73、　　由資料可知45鋼的</b></p><p>　　所以軸的強度滿足該課題的要求。</p><p><b>　　4.5 軸承的選擇</b></p><p>　　軸承的選擇主要是對軸承的類型、額定動載荷、基本額定動載荷、當量動載荷、使用壽命的計算與校核[12]。</p><p>　　4.5.1 軸承種類的選擇&

74、lt;/p><p>　　水泥瓦切割機的軸承放在鋸片的軸上，受到的力主要是徑向力，同時也有較小的軸向力，根據(jù)要求，可以選用單列深溝球軸承。</p><p>　　出于對軸和安裝方便的考慮，初選型號6205的深溝球軸承，其相關參數(shù)如下：</p><p>　　圖4-10 深溝球軸承</p><p>　　表4-3 6205軸承部分參數(shù)</p>

75、<p>　　4.5.2 軸承的校核</p><p>　　受力分析如圖4-3所示，有以上對軸的運算可知，在B點的受力最大，故應選擇B處的軸承來校核。A、B兩處裝的都是6205軸承。</p><p>　?。?）軸承受到的徑向力</p><p><b>　　;</b></p><p>　　由于無法求得鋸片和帶輪的軸

76、向力，可以估算給軸向力一個值，所取值。</p><p>　?。?）計算相對軸向載荷：</p><p><b>　　（4-8）</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　由式（4-8）和（4-9）可知，軸承所相對應的相對軸向載荷取0.025，對應的判斷系數(shù)。由于，所以

77、。</p><p>　?。?）計算實際當量動載荷</p><p><b>　?。?）預期計算壽命</b></p><p>　　水泥瓦切割機是間斷使用的機械，中斷使用后果比較嚴重，故預期計算壽命。</p><p>　　軸承應具有的基本額定動載荷值C為： </p><p><b>　　(4-

78、10)</b></p><p>　　式中：P——當量動載荷，N；</p><p>　　n——軸承的轉速，r/min；</p><p>　　——指數(shù)。對于球軸承，；對于滾子軸承，；</p><p>　　將P=338.32N，，n=2800r/min, =3代入式(4-10)可得出軸承應具有的基本額定動載荷值：</p>

79、<p>　　由表4-3可知，6205軸承的額定動載荷,所以可選用這種軸承。</p><p>　　4.6 鍵的選擇及強度校核</p><p>　　鍵是一種標準零件，用來實現(xiàn)傳遞轉矩、軸向固定或者軸向滑動的導向。鍵聯(lián)接是通過鍵實現(xiàn)軸和軸上零件間的周向固定以傳遞運動和轉矩[13]。</p><p>　　鍵連接的主要類型為：平鍵連接、半圓鍵連接、切向鍵連接等。&l

80、t;/p><p>　　軸上的鍵裝在Ф20的軸徑上，選擇的尺寸為6×6×10的圓頭普通平鍵；電機軸的直徑Ф24應該選擇的圓頭普通平鍵尺寸8×7×36。</p><p>　　普通平鍵連接的強度條件為</p><p><b>　　（4-11）</b></p><p>　　式中： T——傳遞的

81、轉矩（），；</p><p>　　K——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h,此處h為鍵的高度，mm；</p><p>　　——鍵的工作長度，mm，圓頭平鍵l=L-b，平頭平鍵l=L，這里L為鍵</p><p>　　的公稱尺寸，mm，b為鍵的寬度，mm；</p><p>　　——軸的直徑，mm；</p><p>　　—

82、—鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應力，MPa；</p><p>　　由式（4-5），對于軸上的鍵有：</p><p>　　所以軸上的鍵符合強度要求</p><p><b>　　對于電機上的鍵有：</b></p><p>　　4.7 V腳輪的選擇</p><p>　　V腳輪由鑄鐵制成，表面有成

83、直角的槽，可用來與V型導軌貼合，來實現(xiàn)導軌與輪子的運動。V型槽腳輪在V型槽的兩面，留有足夠寬的輪面，保證了此款V型腳輪離開軌道后，依然可以再平面的工作面上運行。</p><p>　　圖4-11 V腳輪與導軌的配合</p><p>　　V腳輪用來支撐工作臺的，所選的腳輪最大載荷有500kg的重量，而電機及工作臺上其他零部件的質量，工作臺的總質量遠遠不及V腳輪的最大載荷，故可選擇該型號的V腳輪

84、。選擇那么大載荷V腳輪，主要是為了有大的直徑來抬高工作臺，從而使鋸片切割深度達到保證。</p><p>　　4.8 鋸片的選擇及切割深度</p><p>　　金剛石鋸片是一種切割工具，廣泛應用于石材，陶瓷等硬脆材料的加工。金剛石鋸片主要由兩部分組成；基體與刀頭?；w是粘結刀頭的主要支撐部分，而刀頭則是在使用過程中起切割的部分，刀頭會在使用中而不斷地消耗掉，而基體則不會，刀頭之所以能起切割的

85、作用是因為其中含有金剛石，金剛石作為目前最硬的物質，它在刀頭中摩擦切割被加工對象，而金剛石顆粒則由金屬包裹在刀頭內部[14]。本機采用金剛石刀片進行切削，具有切割速度快，切口平整美觀的優(yōu)點。</p><p>　　某廠家生產的金剛石鋸片參數(shù)如表4-5所示</p><p>　　表4-5 金剛石鋸片參數(shù)</p><p>　　為了能達到較大的切割深度，初步選定直徑350，刀

86、頭尺寸40×2.2×8.0，齒數(shù)24，孔徑20的鋸片。通過類比法來校核鋸片是否符合要求。</p><p>　　金剛石鋸片主要通過對其線速度、切割深度和進刀速度來考慮是否達到設計要求。</p><p>　　HLQ-18型混泥土路面切割機是一種用來切割鋼筋及混泥土的設備，由柴油機帶動金剛石鋸片。雖然水泥瓦切割機只用來切割水泥瓦，不需切割鋼筋，但還是可以根據(jù)類比的方法來校核水

87、泥瓦切割機的鋸片。</p><p>　　表4-6 HLQ-18型混泥土路面切割機部分參數(shù)</p><p>　　所選直徑350鋸片轉速：</p><p><b>　　計算周長：</b></p><p><b>　　計算線速度：</b></p><p><b>　　。&

88、lt;/b></p><p>　　鋸片的切割深度可由pro/E軟件測量出來：</p><p>　　圖4-12 切割深度測量結果</p><p>　　由圖4-11可知，鋸片所能切割的最大深度為56.02mm<170mm,故所選的鋸片切割深度也符合要求。</p><p>　　水泥瓦切割機由人來推動工作臺移動的，所以很容易控制切割的進給

89、速度，所以不用校核進給速度。</p><p>　　綜上所述，選擇的直徑350，刀頭尺寸40×2.2×8.0，齒數(shù)24，孔徑20的金剛石鋸片符合設計要求。</p><p>　　表4-7 常用水泥瓦參數(shù)</p><p>　　以一張水泥瓦的厚度為6mm來計算，鋸片的最大切割深度為56mm，水泥瓦切割機一次最多能切割水泥瓦的張數(shù)：</p>

90、<p>　　考慮到瓦片在重疊過程中有的間隙，兩張瓦片間的距離應該算8mm，切割機一次實際的切割張數(shù)：</p><p>　　鋸片不是與地想接，要想一次切割7張瓦片，應該在地先墊上其他物體，以使鋸片能切割到最底下的瓦片。所墊物體的最小高度：</p><p>　　第五章 電路控制部分</p><p>　　5.1 電路控制的概述</p><p&

91、gt;　　水泥瓦切割機是用電動機來提供動力，通過V帶來帶動鋸片切割水泥瓦的，所以控制部分的設計就是對電機工作的設計。切割機只用來切割水泥瓦，可認為載荷穩(wěn)定，所以不需要電機正反轉和調速，只需控制電機的運轉跟停止即可。本設計所用到的電機是Y2系列（IP54）三相異步電機Y2-90L-4，其相關參數(shù)表5-1所示：</p><p>　　表5-1 三相異步電機Y2-90L-4部分參數(shù)</p><p>

92、;　　5.2 電路控制的設計</p><p>　　圖5-1 三相異步電機電路控制</p><p>　　圖5-1中個符號所表示的意義：</p><p>　　熔斷器FU起到電路保護的作用，當電路發(fā)生短路時會使電流過大，從而可熔斷FU，使電路斷開。</p><p>　　熱繼電器FR起到過載保護的作用，當過載時可令元件發(fā)熱，從而將動斷觸點斷開，熱繼電

93、器線圈斷電，主觸點斷開，電路斷電。</p><p>　　交流接觸器KM由電磁鐵和觸點兩部分組成，KM的線圈通電時，電磁鐵把主觸點吸收下來，使上下觸點接觸，從而使電路接通。</p><p>　　控制電路的工作原理。電機額定電壓380V，先把電路接到380V工業(yè)用電上，即開關閉合，按下開關,電路接通，電機運轉。松開后，34段電路斷開，但由于交流接觸器的輔助觸點和主觸點已經粘合，電路依舊能保持接

94、通，實現(xiàn)了電路的自鎖，電機繼續(xù)運轉。當按下開關，線圈斷路，輔助觸點和主觸點分開，電路斷開，電機停轉[15]。</p><p>　　第六章 總的裝配設計</p><p><b>　　6.1 裝配總圖</b></p><p>　　1-V導軌；2-萬向輪；3-電機；4-電源開關；5-手柄；6-水箱；7-大帶輪；8-V帶；9-小帶輪；10-圓鋸片<

95、;/p><p>　　圖6-1 總體設計圖</p><p><b>　　6.2 工作原理</b></p><p>　　見圖6-1，按下電源開關，電機工作帶動大帶輪旋轉，通過V帶使小帶輪轉動，從而實現(xiàn)了圓鋸片工作。工作臺下裝有V型腳輪，腳輪與V導軌配合，使工作臺能左右移動。電源開關固定在了手柄上，方便了對電機的控制，推動手柄，使工作臺左右運動，從而能把

96、放在地上的水泥瓦切割掉。在切割瓦片的過程中，水箱里的水通過膠管噴射到圓鋸片上，來降低切割過程中所產生的粉塵對人體的危害。切割機機架裝有四個萬向輪，萬向輪與地板接觸。如果想到切割下一處，先關閉電源，然后移動切割機到指定位置后，壓下萬向輪的剎車片，使萬向輪處在固定狀態(tài)，之后就可以打開電源重新切割了。</p><p>　　6.3 創(chuàng)新點的設計</p><p>　　1、所設計出來的水泥瓦切割機相對

97、與大型的切割設備更容易操作，同時價格便宜，占地空間小。</p><p>　　2、有專門的貯水部件，能借助水來使切割過程出現(xiàn)的粉塵得到有效地控制。</p><p>　　3、一次性最多能切割7張水泥瓦，工作效率高。</p><p>　　4、通過導軌來實現(xiàn)直線移動，保證了切口的平整度。</p><p>　　5、使用到萬向輪，從而方便了移動切割。&l

98、t;/p><p><b>　　第七章 總結與展望</b></p><p><b>　　7.1 總結</b></p><p>　　通過以上的講述，本人在設計水泥瓦切割機的過程中，由于其所用到的材料和零件，對相應的內容做出了一些研究。</p><p>　?。?）鋼材料的選擇。切割機的機架用到的主要是鋼材料，

99、水箱和工作臺底板用到了鋼板，導軌部分用到了槽鋼和角鋼。通過對這些鋼材料的極限扭矩和應力等性能研究，確定了鋼材料的型號和尺寸。</p><p>　?。?）切割機造型的研究。切割機要實現(xiàn)切割功能，只有兩種方案：鋸片部分的移動和工件的移動。出于控制的方便和占地面積的考慮，本設計選擇了鋸片部分的移動進行設計。</p><p>　?。?）萬向輪的研究。為了移動的方便，本設計用到了萬向輪。萬向輪分旋轉

100、和固定兩種形式，一般這兩種形式的萬向輪是同時應用到一部機械上的。能旋轉的萬向輪有剎車功能，而固定萬向輪則沒有。</p><p>　　（4）電機的研究。查閱《機械設計手冊》可知，電機分直流電機和交流電機，而交流電機又可分異步電機和同步電機。要選擇合適的電機，就應該了解到電機的工作環(huán)境、工作性質、工作時間、額定功率、額定電壓、額定轉速等等參數(shù)，在不知如何選擇這些參數(shù)時，可通過類比法來選擇自己想要的電機。</p&

101、gt;<p>　?。?）帶輪機構的研究。帶輪主要有V帶輪和同步帶輪兩類，《機械設計》里記載，帶輪有傳遞扭矩和調速的作用，同時V帶輪還有過載保護的功效。為了把電機的扭矩傳給鋸片，本設計用到了V帶輪。所選V帶的種類、最大線速度和轉速、最大傳遞功率等都是選擇帶輪的依據(jù)，同時還要確定所要達到的轉速，來選擇傳動比。</p><p>　?。?）軸承的研究。軸承按照歸類，可分成兩大類：滑動軸承和滾動軸承?；瑒虞S承

102、工作原理是通過光滑表面來實現(xiàn)兩個表面的相對滑動，而不引起太多的能量流失，多用于轉速極高的場合；滾動軸承通過滾珠來實現(xiàn)相對運動，摩擦系數(shù)比滑動軸承小，多運用于轉速不是很高的場合。本設計在鋸片帶動部分用到滾動軸承，軸承的選擇需要對軸向徑向力、當量動載荷、壽命、轉速等的校核；對于與軸的配合，內圈需要基孔制，外圈則按照基軸制。</p><p>　?。?）防塵方案的研究。要達到防塵的目的，常用的有密封和水這兩種方案。水泥瓦

103、切割機用水噴射到鋸片上，這樣就可以有效地降低了粉塵的危害。</p><p><b>　　7.2 工作展望</b></p><p>　　本論文論述的是一種新型的水泥瓦專用切割機，該種切割機能夠很好的解決了現(xiàn)有瓦片切割機的相關難題，但同時也存在一些不足需要進一步研究和開發(fā)。</p><p>　　（1）調整切割位置較麻煩。本設計能在地板上移動，是通過

104、萬向輪來實現(xiàn)的。由于市場上沒有固定角度并且?guī)в袆x車功能的萬向輪，水泥瓦切割機只能選用一般的萬向輪，然后對萬向輪頭旋轉的地方焊接固定，使萬向輪頭不能扭轉。當完成一次切割，需要到別的地方切割時就要移動切割機，切割機到下一處切割時得重復微調才能使鋸片對準切割位置。為了解決調整難的問題，應該在設計上有所調整，在保證切割機占地面積的同時，快速定位。</p><p>　?。?）使用對象范圍小。水泥瓦切割機是專門為水泥瓦銷售商

105、設計的，隨著水泥瓦使用越來越廣泛，為了使水泥瓦使用者切割方便，切割機應該能滿足家用的要求?？v觀現(xiàn)今家用設備的功用，大部分都能實現(xiàn)多功能而且是占地小，方便安放和移動。水泥瓦切割機作為切割器材的設備，不單只是針對水泥瓦等石材切割，還應該使其能實現(xiàn)對多種材料的切割，同時在占地面積方面應該再減少一些，從而方便切割機存放和使用。</p><p><b>　　參考文獻</b></p>&l

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110、[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004. 4-192</p><p>　　[14] 高速鋼鋸網(wǎng).金剛石鋸片資料文章.www.hss123.com.2007</p><p>　　[15] 秦曾煌.電工學（第七版）（上冊）電工技術[M].北京：高等教育出版社，2009.292-293</p><p><b>　　致謝</b></p>

111、<p>　　時間飛逝，在經過數(shù)月的刻苦努力下終于完成了畢業(yè)設計論文的編寫。此次論文的編寫讓我認識到了設計過程的艱辛，同時也是我認識到了不管遇到多難的事情，都要執(zhí)之以恒，不能放棄。</p><p>　　我首先得感謝我的指導老師，感謝他在此過程中給我提出的寶貴意見，使我在設計過程中找到了很多靈感，他的幫助給我解決了在設計過程中出現(xiàn)的眾多難題。</p><p>　　其次，我要感謝我

112、們學校所用機械專業(yè)的老師，是他們這四年的精心教育，讓我學到了很多專業(yè)知識，不僅為我的畢業(yè)設計打下了堅實的理論基礎，也為我以后步入社會鋪好了道路。</p><p>　　再次，我感謝所用我的大學同學們，是他們給了我不管是生活還是學習上的很多幫助，也正是他們的幫助，使我順利地完成了這次的畢業(yè)設計。</p><p>　　最后，我還要感謝我的母校，是她良好的學習氛圍讓我在這大學四年里堅持學習；是她豐