1、 本科毕业设计（论文） 球绞轴承综合试验机设计 中 南 大 学 本科毕业设计（论文） 球绞轴承综合试验机设计 学院（系）： 成人教育 学院 专 业： 机械制造 与自动化 学生 姓名： 指导 教师： 中南 大学毕业设计（论文）任务书 学院： 成教 学院 系级教学单位：机械制造及其自动化系 学 号 学生 姓名 专 业 班 级 机械制造班 题 目 题目名称 高速线材打包机结构改造设计 题目性质 1.理工类： 工程设计 （ ）；工程技术实验研究型 （ ）； 理论研究型 （ ）；计算机软件型 （ ）；综合型 （ ） 2.管理类 （ ）； 3.外语类 （ ）； 4.艺术类 （ ） 题目类型 1.毕业设计（
2、 ） 2.论文（ ） 题目来源 科研 课题 （ ） 生产实际（ ）自选 题目（ ） 主 要 内 容 基 本 要 求 1.独立完成规定的任务，图纸折合 A0 号三张以上； 2.付设计说明书 2 万字以上，要求分析计算全面详尽，说明书格式符合“毕业设计撰写规范”； 3.参考文献 15 篇以上（不包括教材）； 翻译一篇外文资料，译成中文文字不少于 3000 字。 参 考 资 料 1.机械设计手册 2.机床夹具手册 3.科技期刊上发表的相关论文 周 次 第 1 4 周 第 5 7 周 第 8 11 周 第 12 15 周 第 16 17 周 应 完 成 的 内 容 调研相关国内外技术资料、接受开题考核
3、 方案设计、相关参数计算 草图设计、接受中期检查 正式图纸设计、撰写设计说明书 准备答辩 PPT 指导教师： 职称：教授 2 年 5 月 10 日 系级教学单位审批： 年 月 日 目 录 摘要 .错误 !未定义书签。 Abstract .错误 !未定义书签。 第 1 章 绪论 . 1 1.1 课题背景 . 1 1.1.1 线材简介 . 1 1.1.2 国内外打包机的主要研究成果 .1 1.1.3 我国引进线材打包机现状 .5 1.1.4 打包机的发展趋势 .6 1.1.5 PCH-4KNA 型打捆机备件的国产化 .7 1.2 当前国内外打包机存在的问题 .10 1.3 小结 .11 第 2 章
4、 打包头结构设计 .12 2.1 打包机的基本原理 .12 2.2 打包头功能及其主要性能 .12 2.2.1 功能 .12 2.2.2 主要技术性能 .12 2.3 打包结构 .13 2.4 打包动作 .15 2.5 打 包机在自动方式下操作注意事项 .16 2.6 新型打包头 KNB的结构特点 .16 2.6.1 扭结机构 .16 2.6.2 剪切机 构 .18 2.6.3 导向机构 .18 2.7 新型打包头 KNB的维护要点 .19 2.7.1 KNB 的气动和液压系统的工作介质要求 .19 2.7.2 各机构的维护方法 .19 2.8 小结 .19 第 3章 打包机液压系统分析 .2
5、0 3.1特性要求及性能指标 .20 3.1.1 特性要求 .20 3.1.2 性能指标 .20 3.2 液压系统设计分析 .20 3.3 液压系统设计要点 .25 3.4 液压原理及分析说明 .26 3.4.1 液压原理图 .26 3.4.2 分析说明 .26 3.5 小结 .28 第 4 章 扭 结机构中各参数的确定 .29 4.1 液压马达的确定 .29 4.2 齿轮的设计计算 .29 4.2.1 扭 结 轮 淬 火 ， 中 间 大 齿 轮 正 火 ， 驱 动 轮 调质 .29 4.2.2 驱动轮分度圆直径 .30 4.2.3 确定齿轮的尺寸 .32 4.2.4 校核齿根弯曲疲劳强度并确
6、定最终的齿轮尺寸 .32 4.3 轴设计计算及轴承和键的选择 .34 4.3.1 选材料，轴承润滑方式，密封方式 .34 4.3.2 结构设计 .34 4.4 联轴器及夹紧装置的选择 .36 4.4.1 联轴器的选择 .36 4.4.2 夹紧装置的选择 .36 4.5 小 结 .36 结论 .38 参考文献 .39 摘要 I 摘要 本文介绍了球铰轴承试验机研制的背景和意义 ,通过分析关节轴承的结构、运动原理、失效形式 ,探讨了试验机的主要技术参数、结构、系统组成及控 制方案等。采用液压缸控制技术模拟加载载荷，采用千分表对关节轴承各种试验参数进行测量。 确定了方案后进行了相关的参数计算。轴的设计
7、计算，平键的选择于校核，液压缸的计算与选择等 绘制了机械结构图纸，液压原理图、机架结构图以及夹具零件图等。 关键词 ： 球绞轴承 测试机 游隙 刚度 寿命 Abstract This article describes the hinge ball bearing testing machine developed by the background and significance, by analyzing the structure of joint bearing, movement principles, failure modes of the testing machine ma
8、in technical parameters, structure, system components and control programs.Hydraulic cylinder control technology to simulate load load bearing joints using micrometer to measure the various test parameters. After the program identified the relevant parameter calculation.Shaft design calculation, the
9、 choice of flat keys in check, the calculation of hydraulic cylinders and selection, and so all. Draw the mechanical structure drawings, hydraulic schematics, rack and clamps parts diagram maps, and so all. Keywords : ball twister bearing testing machine Clearance stiffness Lifespan 第 1 章 绪论 1 第 1 章
10、 绪论 1.1 课题背景 我国自行研究的线材打包机主要是半自动化打包机，半自动化打包机除 了生产效率低以外，还有其他缺点。比如：半自动化打包机的打结位置不理 想，在运输过程中容易造成钢捆变松或散包；半自动打包机需要人工穿线， 耗费劳动力等。而高自动化打包机可以解决上述问题，但是进口国外高自动 化打包机价格昂贵，所以我们要自主研发。 1.1.1 线材简介 线材在很多领域扮演着相当重要的角色 ， 所谓的线材是指直径为 5-4mm 的热轧圆钢和 10mm 以下的螺纹钢。它是用作钢筋混凝土的配筋和焊接结构件或再加工（如拔丝， 制钉等）原料。另外线材中应用广泛的是高 速 线材 ,所谓的高速线材是指 用高
11、速轧钢机轧 制的线制钢材。 类似线材的钢材还有棒材，卷材等。 线材在社会上起着巨大作用，是用量很大的钢材品种之一。经过轧制后可直接用于钢筋凝土的配筋和焊接结构件，也可经再加工使用。例如 ,经拉拔成各种规格钢丝，再捻制成钢丝绳、编织成钢丝网和缠绕成型及热处理成弹簧；经热、冷锻打成铆钉和冷锻及滚压成螺栓、螺钉等；经切削成热处理制成机械零件或工具等。 按照包装国家标准汇编的有关规定，各种不同类型的金属成品，在一定的规格范围内出厂前必须包装成卷或捆， 包装的方式多样，但对紧实度有一定的要求，而且要有相应的标志。对应的每种钢材都有适应它的打包机构，即所说的金属材料捆扎机。所谓的金属材料捆扎机是指冶金工厂
12、将其生产的钢材或其他金属材料进行机械化捆扎包装，以便于储存和运输的设备。 1.1.2 国内外打包机的主要研究成果 目前在线材打包机这一领域，国外的研究成果有前苏联黑色冶金机械化 科学所研究的钢带类打捆机，如图 1 所示。 瑞典森德斯（ SUND/BIRSTA）公司制造的 PCH-4KNA 型卧式打捆机，如中南 大学本科生毕业设计（论文） 2 图 2所示。 图 1-1 前苏联黑色冶金机 械化科学研究所打捆机简图 1 围盘 ； 2 捆扎头 ； 3 捆带拉引机构 ； 4 捆带供给机构； 5 液压驱动装置； 6 开卷机； 7 板叠 图 1- 2 PCH-4KNA 型卧式打捆机 1-左移动压实板； 2-
13、右移动压实板； 3-打包头； 4-送线器； 5-中心线道； 6-弯曲线道； 7-升降台 。 图 1- 3 首钢自行研制的卧式线材打捆机 1-压实缸 ； 2-支座 ； 3-压实头 ； 4-吊卷钩 ； 5-托起机构； 6-拧扣机构 首钢自行研制的卧式线材打捆机，如图 3 所示 第 1 章 绪论 3 北京航空航天大 学改造的达涅利打包机，如图 4 所示。 图 1-4 北航打捆机结构示意图 图中序号部件名称： 1-捆丝除锈器； 2-蓄丝液压锁； 3-蓄丝送丝滑轮组； 4-送丝滑轮组；5-支撑立板； 6-捆丝； 7-上支臂油缸； 8-送丝力调节机构； 9-送丝压轮； 10-打捆上抱臂；11-上送丝导槽；
14、 12-下送丝导槽； 13-送丝主轮及送丝马达； 14-剪切机构； 15-剪切油缸；16-拧紧头； 17-挤平机构； 18-防脱油缸； 19-打捆机下抱臂； 20-拧紧油缸； 21-下支臂油缸； 22-蓄丝抽丝油缸； 23-驱动马达。 除了以上四种国内外的常见打包机，还有意大利的达涅利（ DANIELI）公司 , 日本的潼川公 司，德国的小西马公司，荷兰的泰伯勒（ NUMTEC/TEBULO）公司，德国 的史密斯公司及法国的伯特拉 姆（ BOTALAM） 公司。国内的研究成果有冶金工业部北京冶金设备制备厂研制的 DBJ 打捆机等。 以下是国外打包机的特点与主要参数： 国外最大的打捆机供应商是瑞
15、典的森德伯斯德 (SUND IBIRSTA)公中南 大学本科生毕业设计（论文） 4 司，该公司生产的主要产品的特点如下 : .设备采用液压操作，传动功率大，动作平稳，工作精确度高； .设备中使用了可互换的标准组件，便于维修； .结构紧凑，占用空间少； .可根据需要，配备各种不同类型的辅助设备，如配备 KNOG防热装置，可以处理高温线材 ;配备 KNOV系统，可以将线材结压下，使其紧贴捆材 ;配备 KNOM加标签机，可以完成自动加标签的任务 ;还可配备运输，压实 及点算等设备。 该公司生产的打捆机的性能参数及销售情况见表 1-1。 日本的潼川公司也是一家生产线棒材打捆机定型产品的老厂 ， 该公司
16、从 60 年代初就开始进行轧钢精整设备自动化方面的研究 。该公司所生产的 TBM 系列全自动液压打捆机的性能特点如 下： 打捆头中采用了差动齿轮机构，捆线的夹紧，切断及拧扣等操作仅由一 液压马达驱动，使得结构简单，易于控制，维护方便； 捆扎时间短，大型机 8 秒；中型机 4 秒；小型机 2.5 秒； 供线采用双重控制机构，连续控制，捆扎操作稳定。 该机全部为液压驱动，捆扎速度，夹紧力易于调节。 意大利的达涅利（ DANIELI）公司生产打捆机的特点是系列化，自动化程 度高，其产品的性能参数及销售情况见表 1-2 表 1- 2 DANIELI 公司打捆机产品简介（销售数量截止 1980 年） 型号 捆扎对象 捆线直径 打捆周期 研制年代 销售数量 LF 120-650mm 棒材 4-10mm 5-20S 1975 110 多台 LP 320 320-500 500mm 型钢 6-10mm 15-20S 1975 20 多台 LB 厚度 250mm,长度1000-2200mm 盘卷 6-8mm 14-22S 1975 约 30 台
