1、畢業設計中文摘要往返式裁板鋸的設計摘 要裁板鋸是現代木工機械中很通用設備，在實木板、刨花板、膠合板、纖維板等人造板的切割上都有很優異的表現，在車船制造和家具制造等木工加工行業中都廣泛應用。根據市場的需求，本論文設計了一臺用于切削鋸材的往返式裁板鋸。它包括機體、電動機、氣缸、鋸架臺、滾輪、主鋸、劃線鋸、減速器。其中主鋸、劃線鋸和減速器都有各自的電動機；在機身的上梁處有兩個圓柱導軌；在鋸架臺部分設有主鋸、劃線鋸和它們的電機；鋸架臺的運動靠四個滾輪，四個滾輪和圓柱導軌也相配合；在切削運動的終點處有卷筒、減速器和牽引電動機；牽引電機靠鋼絲繩實現切削運動的進給；因此裁板鋸需要實現往返運動，在往返過程中鋸

2、切系統需要下降，因此鋸架臺處還設有氣缸來實現切削系統的升降，鋸架升降板和氣缸活塞桿鉸接。本設計的裁板鋸結構簡單合理，具有較高的性價比，能滿足市場的大部分需求，切割廢屑也不容易卡機，機體的剛性足以滿足工作范圍內的需要。關鍵詞：往返式裁板鋸；鋸架臺；氣缸畢業設計英文摘要The design of a round-trip cutting sawAbstractCutting saw is a modern woodworking machinery is very common equipment, in solid wood, particle board, plywood, fiberboar

3、d and other artificial plate cutting has excellent performance, in the car and boat manufacturing and furniture manufacturing and other carpentry processing industry are widely used. According to the needs of the market, this paper designs a round-trip cutting saw for cutting saw material. It includ

4、es the body, electric motor, cylinder, sawing platform, roller, main saw, dash saw, reducer. Among them, the main saw, dash saw and decelerator have their own motor; There are two cylindrical rails at the upper beam of the fuselage; The main saw, dash saw and their motors are provided in the saw fra

5、me section; The movement of the sawing platform depends on four rollers, and the four rollers and cylindrical rails also cooperate; There are reels, decelerators and traction motors at the end of the cutting motion; The traction motor relies on the wire rope to achieve the feed of the cutting motion

6、; Therefore, the cutting saw needs to achieve round-trip movement, during the round-trip sawing system needs to drop, so the saw frame table also has a cylinder to achieve the cutting system lift, saw frame lift plate and cylinder piston rod articulation. The design of the cutting saw structure is s

7、imple and reasonable, with a high cost-effective, to meet most of the needs of the market, cutting waste chips is not easy to card the machine, the rigidity of the body is sufficient to meet the needs of the working range.Key Words: Round-trip cutting saw; Saw racks; cylinder目 錄1 緒 論11.1 國內外裁板鋸相關研究現

8、狀11.1.1 裁板鋸的作用11.1.2 裁板鋸的分類21.1.3 不同裁板鋸的差異21.2 國內外裁板鋸的發展概況41.3 設計的目的及指導思想42 技術任務書52.1 設計的依據52.2 主要工作原理52.3 各子系統的選擇62.3.1 切削系統62.3.2 進給系統62.3.3 定位系統73 設計計算說明書83.1 整體設計和主要技術參數83.2 主運動部分的計算校核93.2.1 主鋸電機的選擇93.2.2 劃線鋸電機的選擇113.2.3 進給系統電動機的選擇123.2.4 主鋸帶輪的設計校核133.2.5 劃線鋸帶輪的設計校核173.2.6 主鋸鋸軸的設計校核203.2.7 劃線鋸鋸軸

9、的設計校核263.2.8 主鋸軸承的選擇與校核283.2.9 劃線鋸軸承的選擇與校核293.3.0 其它軸承的選擇與校核303.3 切削系統的設計303.4 定位系統的設計313.4.1 結構及工作過程313.4.2 絲杠的設計校核323.5 進給系統的設計343.5.1 結構及工作過程343.5.2 皮帶長度的計算353.6 氣動系統的設計374 使用說明書384.1 總體結構及主要參數384.2 操作使用及其維護395 標準化審查報告405.1 產品圖樣、技術文件的完整性405.1.1產品圖樣符合405.1.2技術文件符合405.2 產品標準化系數405.3 標準化審查結論意見41結 論4

10、2參 考 文 獻43致 謝44往返式裁板鋸的設計1 緒 論 隨著時代的發展，我國家具行業的不斷進步，家具的生產量在世界上的也名列在前，產品遍布世界各地。木質家具相對于軟體家具和非木質家具來說，木質家具的占有量是相當高的，大約占據所有家具的八成左右。隨著經濟的不斷進步，人們的消費觀念也隨之改變，這使得我國家具行業一直穩定增長。木質家具還是深得人心的，而這些家具由于和科學技術與文化的結合，這些年來在木質家具中亦是異軍突起，需求量急劇上升，家具制造產業總規模也在穩定增長。木工機械行業的發展和家具行業息息相關密不可分。隨著國內家具機械市場的不斷變化，市場內的競爭也越來越激烈。但在我國高端家具市場大多是

11、國外的大型企業，畢竟在技術、質量、效率等方面我國機械生產企業還是有一定的差距，所以家具市場的競爭大多是中低端市場的競爭。在“十二五”規劃中，我國家具機械制造企業應把機械革新升級作為重點工作。板式家具機械產業應往數控。自動、節能方向發展。目前在我國，勞動力成本的上升，原料價格的飆升，家具生產企業非常困難，要解決企業所面臨的的問題，提高生產的自動化是最優解。板式家具機械制造業要加快對自動化生產線成套設備的研發，這樣可以節約很多的勞動力，從而節約成本。在國外如伊瑪、SCM、豪邁等公司，他們的現代化先進技術設備值得我國機械行業學習，研究出適合我國的現代化自動生產線的成套設備，這樣就解決很多企業勞動力成

12、本高的問題。1.1 國內外裁板鋸相關研究現狀1.1.1 裁板鋸的作用精密裁板鋸具有簡易、高效率、高安全性的特點，是家具生產行業在保證精度和效率的情況下所必須的機械化設備。精密裁板鋸相對于以往的刨來說，效率更高，刨所能達到的效果裁板鋸也能達到。往返式裁板鋸的切削系統有劃線鋸和主鋸，切削系統開始運行時，鋸架臺上升，劃線鋸和主鋸同時進行往返運動，劃線鋸在主鋸的前面，在加工板料的底部切出1.5mm左右深的鋸槽，劃線鋸鋸片比主鋸鋸片稍微寬一點點，在主鋸片前留下鋸槽的目的是為了主鋸在進行切割時，對板料起到保護作用，不易產生毛邊，也很大程度上減少了板料的撕裂情況。針對不同板料，裁板鋸可采用不同的切割速度。1

13、.1.2 裁板鋸的分類精密裁板鋸分為立式裁板鋸、推臺式裁板鋸和往返式裁板鋸。它們的運動方式各有不同，各有其優勢。立式裁板鋸對場地要求少，推臺鋸更便捷，往返鋸效率更高。 1.1.3 不同裁板鋸的差異.立式裁板鋸如圖1立式裁板鋸在現代木工加工企業中也有很多的應用，可實現實木板、刨花板、膠合板、纖維板等人造板的切割，在一些車船企業和家具制造業都廣泛應用。近年來，建筑裝修行業、家具行業等對人造板的需求變大，以前的圓鋸機精度和生產效率都跟不上現在企業的需求，這就導致新型裁板鋸的迅速發展。主要發展體現在生產效率的極大提高，精準度的提高。目前數控縱橫鋸板系統在很多木板加工企業都有了大量的應用。圖1 立式裁板

14、鋸外觀圖.推臺式裁板鋸推臺式裁板鋸實現切割是靠人為推動工作臺前后移動，而主鋸和劃線鋸固定。經過特殊處理的工作臺，在人為推動時，阻力很小，省力又方便，加工精度也有所提升。推臺式裁板鋸大多都是焊接鋼板組成的機床，這樣能夠保證機床的穩定性，工作臺在機床的一端，能夠提高加工精度。圖2 推臺式裁板鋸外觀圖.往返式裁板鋸工作原理：人工上料，定位系統確定加工數值，壓緊系統固定板材，進給系統通過控制鋸切系統的往返運動，實現切割。這種機床可同時加工很多張木板，工作效率高，安全系數高。如圖3往返式裁板鋸可用于加工刨花板、人造板及實木板等等。數控往返式裁板鋸是現代化的產物，人們只需要在數控板上輸入需要的數值，就可以

15、加工出需要的板料，并且精度很高。數控往返式裁板鋸不需要人力上料，機器可控制機械手上料。數控往返式裁板鋸的易操作性給企業節約了很多成本，這使得數控往返式裁板鋸成為現在企業加工板材不可缺少的機械。圖3 往返式裁板鋸外觀圖1.2 國內外裁板鋸的發展概況 近些年來，我國的木工機械行業發展主力點：通過對現代新研究出來的技術及材料的應用，提高機械的整體質量，同時提高加工的工作效率，任何機械的發展都是如此；整體規范化；精密化，經過近些年來的不斷發展，精密裁板鋸的應用已經十分廣泛，但也還是存在一些問題，和國外相比還是有一定的差距，需要不斷改進，更進一步；加工的柔性化，不止是機械的柔性化，還有管理、人員和軟件的

16、柔性化。 國外很早就對裁板鋸進行了研究，在1906年就研究出了第一架裁板鋸，國外裁板鋸發展至今，最重要的發展就是加工的效率和精度的提升。國外裁板鋸加工精度相對于國內來說要高了很多，但他們的價格更高，性價比不高。1.3 設計的目的及指導思想目前我國木工機械正處于高速發展階段，社會經濟的發展也致使各民營企業的發展，在社會勞動力成本的壓力下，他們需要一種高效、精度較高、操作簡單、價格親民的裁板鋸。我國國內的裁板鋸價格低，但精度不夠，國外裁板鋸精度高，但價格同時也很高。因此，針對于我國國內的精度不夠的背景下，提出了本設計。本設計主要對切削系統、定位系統以及進給系統進行設計。在切削系統的鋸架臺下有四個滾

17、輪，滾輪在雙圓柱導軌上運動，這樣的設計能夠提升加工精度；定位系統實現定位是靠定位塊在絲杠上前后移動，然后氣壓缸固定定位塊實現定位；在絲杠的一端設有步進電機，控制定位塊的移動距離；進給系統通過鋼絲繩使得切削系統實現往返運動，這樣的設計操作起來更方便。本次設計的機型根據新馬氏木工機械有限公司生產的MJ6225機型來制作的，導軌采用雙圓柱導軌，這樣的設計所需要的成本較低，能夠達到較多民營企業的需求。本設計主要對主運動部分、切削系統、進給系統、定位系統進行計算校核，設計出一種用于切削板材的往返式裁板鋸，使其達到必要的設計和工作需求，鋸架臺、雙圓柱導軌的設計提高了裁板鋸的加工精度，達到眾多民營企業高性價

18、比的需求。2 技術任務書2.1 設計的依據目前我國木工機械正處于高速發展階段，社會經濟的發展也致使各民營企業的發展，在社會勞動力成本的壓力下，他們需要一種高效、精度較高、操作簡單、價格親民的裁板鋸。我國國內的裁板鋸價格低了裁板鋸精度不夠，國外裁板鋸精度高，但價格同時也很高。因此，針對于我國國內的裁板鋸精度不夠的背景下，提出了本設計。2.2 主要工作原理如圖4所示為往返式裁板鋸結構示意圖，主要包括進給系統1、壓緊系統2、切削系統3、氣動系統4以及定位系統5。主鋸所采用的電機功率為7.5KW。切削前通過數控板使得定位系統定位在所需要加工的位置，壓緊系統固定加工板料，這時就可以開始加工板料了，切削系

19、統主鋸和劃線鋸都有自己的電機，進給系統提供鋸架臺提供切削系統做往返運動的動力，使得切削系統的四個滾輪沿著雙圓柱導軌做直線運動，實現切割板料。1-進給系統；2-壓緊系統；3-切削系統；4-氣動系統；5-定位系統圖4 往返式裁板鋸結構示意圖2.3 各子系統的選擇2.3.1 切削系統以往的的升降結構不能保證鋸片的平穩性，有一定的問題，雖然節省材料，但還是存在缺陷；進給電機的置放位置不合適。改進后，采用了雙圓柱導軌水平放置結構；采用鋸架臺的結構增強穩定性，圖5為切削系統結構示意圖。這樣的設計保證了機械加工的精度，裝備制造也易操作。1-鋼絲繩；2、7-滾輪；3-軸承座；4-劃線鋸片；5-主鋸片；6-擋塊

20、；8-劃線鋸電機；9-主鋸電機；10-氣壓缸圖5 切削系統結構示意圖2.3.2 進給系統早期的進給系統：鏈輪在鏈條上滾動實現進給，而鏈輪的轉動是靠升降板的牽引電機帶動，這種傳動方式緊湊，但鏈傳動所存在的固有缺陷是的在進行切削過程中進給不是那么平穩，非恒勻速，致使切削精度不夠。本設計采用鋸架臺的結構，由鋼絲繩牽引鋸架臺實現切削系統往返運動，相對于早期的進給系統精度提高了不少。圖6為進給系統結構示意圖1-調節盤；2-行星輪減速器；3-卷筒；4-軸承座；5-槽輪；6-進給電機圖6 進給系統結構示意圖2.3.3 定位系統早期的裁板鋸所采用的定位系統為機械定位系統，需要人工測量找需要加工的位置，這種定位

21、系統不易控制，定位板橫向較長。在本設計中，定位系統實現定位是靠定位塊在絲杠上前后移動，然后氣壓缸固定定位塊實現定位；在絲杠的一端設有步進電機，控制定位塊的移動距離。這樣的設計操作起來更方便。圖7為定位系統結構示意圖。1-滾珠絲杠；2-導軌杠；3-定位塊；4-步進電機；5-氣壓缸圖7 定位系統結構示意圖3 設計計算說明書3.1 整體設計和主要技術參數本設計整機機型根據MJ6225機型制作，導軌結構采用雙圓柱導軌。 主要技術參數表1 主要技術參數表項目單位參數最大加工板料長度mm2500最大加工板料厚度最大主軸轉速主鋸鋸片直徑劃線鋸鋸片直徑主鋸鋸片轉速劃線鋸鋸片轉速進給速度整機尺寸Mmr/minm

22、mmmr/minr/minm/minmm365450030016045006300135350×3550×1780往返式裁板鋸主要包括進給系統、切削系統、定位系統、壓緊系統、氣動系統以及機架等結構。機體用矩型鋼管和鋼板焊接制成，工作臺后端用鋼板支撐，工作臺前端用滾筒支撐，切削機構采用鋸架臺，導軌為雙圓柱導軌，進給系統通過鋼絲繩牽引鋸架臺進行往返運動。1-進給系統；2-壓緊系統；3-切削系統；4-氣動系統；5-定位系統圖8 往返式裁板鋸結構示意圖3.2 主運動部分的計算校核3.2.1 主鋸電機的選擇表2 切削系統的參數主鋸鋸片的直徑DD=300mm鋸片的厚度ss=2.6mm鋸

23、路的寬度bb=3.2mm主鋸鋸刃的切削角=60°主軸的轉速nn=4500r/min軸中心距平臺cc=70mm平均鋸切厚度hh=30mm進給速度uu=13m/min鋸片齒數zz=72最大加工板料厚度hh=65mm齒鋸tt=4.17mm1. 切削力Fx（1）每個輪齒的切削力Fx,下列公式參考文獻6： 主鋸鋸片的主運動速度=Dn6×104=30045006×104=70.686m/s(1) 每個輪齒的進料量VzVz=uz×n=13×10372×4500=0.0401mm(2) 平均運動遇角avav=arccosc+h2R=arccos70+

24、652150=46.90°(3)撥料齒的切削厚度aa=bs×Vz×sinav=3.22.6×0.0401×sin46.90°=0.036mm(4)Fx=Ptas(5)=95.361×0.036×2.6=8.93N在上式中Pt為過度切削力 當a<0.1mm時Pt=(cp-0.8)ft'a+8ft'+At+BtV-Ct(6)上式(6)中Cp為刀具變鈍系數,取Cp=1 ft'按松木計算,參考文獻6ft'=0.4+0.0036×9.81(7)=0.4+0.0036av

25、5;9.81=5.580參考文獻6得A=0.02 A=0.056B=0.007 B=0.02C=0.55 C=2.0At=A=-=9.81×A=+(A-A=)=0.3853Bt=B=-=9.81×B=+B-B=0.136Ct=C=-=9.81×C=+(C-C=)=13.01整理數據帶入(6)式得Pt=cp-0.8ft'a+8ft'+At+BtV-Ct(8)=1-0.8×5.580.036+8×5.58+0.3853×60+0.136×70.686-13.01=95.361(2)每個輪齒克服的摩擦力FdFd=h

26、Vz(9)影響摩擦力變化強度系數撥料時=0.075×9.81=0.736已知Vz=0.0401mm h=30mm可得Fd=0.736×30×0.0401=0.89N(3) 切削力FxFx=(Ptbsinav+h)Vzht(10)=(95.361×3.2×sin46.9°+0.736×30)×0.0401×304.17 =70.65N上式中Pt、av、b、t均為已知。2. 鋸切功率PcPc=Fxv10-3(11)=70.65×70.686×10-3=4.9940kW電動機功率PECPEC

27、=Pc=4.9940.85=5.8753Kw(12)為已知數，傳遞效率=0.853. 綜上所述，根據機械設計手冊，我們選擇Y132S2-2型電動機作為主軸電機。相關參數 ： 額定功率 7.5kw同步轉速 3000r/min滿載轉速 2880r/min 安裝形式 B3型3.2.2 劃線鋸電機的選擇劃線鋸的主要參數 劃線鋸鋸片直徑D2=160mm 劃線鋸鋸片轉速n2=6300r/min電動機功率Pn<1kW,參考文獻2材料力學，選擇Y802-2型三相異步電動機作為劃線鋸電機。相關參數： 額定功率 1.1kw 同步轉速 3000r/min 滿載轉速 2880r/min 安裝形式 B7型3.2.

28、3 進給系統電動機的選擇進給系統電動機和減速器間采用V帶傳動已知進給速度u=13m/min進給力FuFu=Fxcoosav-FysinavFy=Fyht=Fy-Fyht(13)=Fx-Fx-Fxtan90°-。ht在上式中Fx為后齒面沿切削力方向的作用力 為后齒面摩擦變鈍系數Cp=1,=2 。為木材和前刀面的摩擦角 。=20° 為主鋸的切削角 =60°撥料時Fx=Cp-0.8ft'as(14)=1-0.8×5.580.036×2.6=2.9016Fy=Fx-Fx-Fxtan90°-。ht(15)=2.90162-(8.93-2

29、.9016)tan(90°-60°-20°)304.17=2.7901NFu=Fxcoosav-Fysinav(16)=70.65cos46.90°-2.7901sin46.90°=46.27N已知av平均運動遇角為46.90°進給功率Pu Pu=Fu×V=46.27×13=0.6KW(17)進給電動機的功率PEVPEV=Pu=0.7KW(18)綜上所述，根據機械設計手冊選用 Y90L-6型號的三相異步電動機作為進給系統的電機。相關參數： 額定功率 1.1kw 滿載轉速 910r/min 同步轉速 1000r/mi

30、n 安裝形式 B3型3.2.4 主鋸帶輪的設計校核參考文獻12可得Pd=KAP=9KW(19)上式中P為傳遞功率 P=7.5KW KA為工況系數，根據參考文獻2可得KA=1.2根據Pd和主鋸鋸片轉速n1數據，選擇SPZ型根據基準寬度SP系列,可以確定小帶輪的節徑d1(mm)基準直徑d=80mm大帶輪的節徑d2d2=i1-d1(20)=n1n21-d1=45003000×1-0.02×80=117.6mmi為傳動比為滑動率，一般取值0.01-0.02, =0.02n1為小帶輪轉速 n1=4500r/minn2為大帶輪轉速 n2=3000r/min帶速v v=d1n16

31、5;104=8045006×104=18.85 m/s,因為vmax=3540m/sv<vmax，所以取v=18.85m/s初定中心距a(mm)0.7(d1+d2)a2(d1+d2)(21)138.32a395.2取a=320mm帶長L'L'=2a+2d1+d2+(d2-d1)24a(22)=2×320+2×197.6+(117.6-80)24×320=952mm取Ld=1000m實際中心距a aa+Ld-L'2320+1000-9522=344mm小帶輪包角1(°)1=180°-d2-d1a×

32、57.3(23)=180°-117.6-80344×57.3=173.7°單根V帶傳遞的額定功率P,參考文獻5可得P=4KW窄V帶根數Z=Pd(P+P)kk1(24)=2.52取Z=3上式(24)中，P為傳動的功率增量 P=0.05KWk為包角系數，根據機械設計手冊可得 k=0.98k1為長度系數 k1=0.9單根V帶的預緊力FF=500PdZv2.5k-1+mv2(25)=500×93×18.852.50.98-1+0.07×18.852=148.30N上式中Pd=9KW,由(19)可知M為窄V帶每米的質量， 0.07kg/mZ為V

33、帶的根數 Z=3V為帶速 v=18.85m/s作用在軸上的力FF=2FZsin12(26)=2×148.3×3×sin173.72=888.28N上式中1為小帶輪的包角1=173.7°1. 主鋸小帶輪的設計傳動小帶輪選用SPZ型窄V帶，通過參考文獻2，可以確定小帶輪的寬度和輪緣的尺寸。bp=8.5mm hf min=9mm =34° h=2mme=12mm min=5.5mm b=9.7mm f =9 d1=8080 mm,小帶輪的寬度Bmin=e2-1+2f(27)=12×1+2×9=30mm取B=50mm小帶輪的外緣直徑

34、dede=d1+2h(28)=80+2×2=84mm圖9 小帶輪截面尺寸圖2. 主鋸大帶輪的設計 主鋸大帶輪輪緣的計算方法和小帶輪輪緣的計算方法相同，形狀相似。d2=117.6 mm ，=38°3.2.5 劃線鋸帶輪的設計校核選擇窄V帶傳動，參考文獻12可得Pd=KAP=1.32KW(29)上式中P為傳遞功率 P=1.1KW KA為工況系數，根據參考文獻2得KA=1.2根據Pd和鋸片轉速n1數據，選擇SPZ型根據基準寬度SP系列,可以確定小帶輪的節徑d1(mm)基準直徑d1=63mm大帶輪的節徑d2d2=i1-d1(30)=n1n21-d1=63003000×1-

35、0.02×63=129.654mmi為傳動比為滑動率，一般取值0.01-0.02,取 =0.02n1為小帶輪轉速 n1=6300r/minn2為大帶輪轉速 n2=3000r/min帶速v v=d1n16×104=6363006×104=20.78 m/s,因為vmax=3540m/sv<vmax，所以取v=20.78m/s初定中心距a(mm)0.7(d1+d2)a2(d1+d2)(31)134.86a385.3取a=250mm帶長L'L'=2a+2d1+d2+(d2-d1)24a(32)=2×250+2×192.654+(

36、129.654-63)24×250=798mm取Ld=800mm實際中心距aaa+Ld-L'2(33)250+800-7982=251mm小帶輪包角1(°)1=180°-d2-d1a×57.3(34)=180°-129.654-63251×57.3=164.78°單根V帶傳遞的額定功率P,參考文獻5可得P=1.45KW窄V帶根數Z=Pd(P+P)kk1(35)=1.321.45+0.060.96×0.87=1.047取Z=2上式（35）中，Pd=1.32kwP為傳動功率增量 P=0.06KW k為包角系數，

37、通過查機械設計手冊可得 k=0.96k1為長度系數 k1=0.87單根V帶的預緊力FF=500PdZv2.5k-1+mv2(36)=500×1.322×20.782.50.96-1+0.07×20.782=47.21N上式中Pd=1.32KW, M為窄V帶每米的質量 m=0.07kg/mZ為V帶的根數 Z=2V為帶速， v=20.78m/s作用在軸上的力FF=FZsin12(37)=47.21×2×sin164.78°2=93.59N上式中1為小帶輪的包角1=164.78°2. 主鋸小帶輪的設計傳動小帶輪選用SPZ型窄V帶，

38、通過參考文獻2，可以確定小帶輪的寬度和輪緣的尺寸。bp=8.5mm hf min=9mm =34° h=2mme=12mm min=5.5mm b=9.7mm f =9 d1=6380 mm,小帶輪的寬度Bmin=e2-1+2f(38)=12×1+2×9=30mm取B=30mm小帶輪的外緣直徑dede=d1+2h(39)=63+2×2=67mm2.劃線鋸大帶輪的設計 劃線鋸大帶輪輪緣的計算方法和小帶輪輪緣的計算方法相同，形狀相似。d2=129.654mm,=38°3.2.6 主鋸鋸軸的設計校核1.軸材料的選擇選用經過調質處理的45#鋼材料力學性

39、能 b=650MPa,-1=270MPas=360MPa-1=155MPa2.依據許用扭應力，估算軸徑所選材料為45#鋼，通過表機械設計手冊確定系數A=110軸的輸出端直徑dd=A3Pn(40)=11037.54500因螺紋和安裝的需求，取d=30mm上式(40)中P為軸傳遞功率 P=7.5KWn為主軸的轉速 n=4500r/min3.軸的結構設計圖10為主鋸軸,所采用的軸承為6307圖10 主鋸軸結構4.軸徑的計算（1）圖11為對軸的受力分析圖11 主軸的受力分析軸傳遞的扭矩M,公式參考文獻17得M=9.55×103×Pn(41)=9.55×103×7

40、.54500=15.92Nm鋸片所受到的力Fx'Fy'根據公式（10）和（15）可得 Fx'=Fx=70.65NFy'= Fy=2.7901N由（26）公式計算可得帶輪在軸上的作用力FF=888.28N（2）支反力圖12為Y方向上的支反力圖12 Y方向的受力FAy=Fx'cosav+Fy'sinav(42)=70.65×cos46.90°+2.7901×sin46.90°=50.31Nav由（3）可知av=46.90°FBy=FAy151+59.5+F×110.5151(43)=50.3

41、1151+59.5+888.28×110.5151=720.17NFCy=FBy+F-FAy=1558.14Nx方向上的支反力如圖13所示圖13 x方向的受力FAx=Fx'sinav-Fy'cosav(44)=70.65×sin46.90°-2.7901×ocs46.90°=49.68NFCx=FAx×59.5151(45)=49.68×59.5151=19.58NFBx=FAx+FCx=69.26N(46)（3）合成彎矩MH=Mx2My2MBH=4.096N.M, MCH=98.42N.M圖14 彎矩圖（4

42、）依據當量彎矩計算軸徑通過參考文獻14可得-1bp=60MPa，0bp=102MPa計算安裝軸承c截面處軸徑dd310Mch2+(M)2-1bp=25.4mm(47)考慮轉矩按脈動循環變化=-1bp0bp=0.59(47)公式中Mch為截面c處的合成彎矩 Mch=98.42Nm M為軸傳遞的扭矩 M=15.92 Nm在軸結構設計中這里的軸徑值為35mm>25.4mm，滿足強度需求。（5）軸的疲勞強度安全因數 1)確定危險截面 根據軸的結構設計以及載荷分布應力集中，選擇B、E截面進行分析，B、E截面處彎矩都大，但E截面有圓角過渡，B截面沒有圓角過渡，因此，我們選擇E截面來做危險截面分析。

43、2) 校核危險截面安全系數 .彎矩作用時的安全因數S=-1Ka+m(48)=2701.69×25.6+0.2×0=5.225上式（48）中-1=270MPa, m=0MPaa=MEHWE=25.6MPa-材料特性值，對碳鋼材料，取值在0.1-0.2之間，上式中=0.2K-正應力有效應力集中因數 K=1.69.扭矩作用時的安全因數S=-1Ka+m(49)=1551.431.08+0.211.08=67.4上式（49）中，參考文獻14可得：-1=155MPa, m=a=1.08MPa, K=1.43由上述計算可知，根據軸的結構設計以及載荷分布應力集中，可以選擇截面E,此處雖然彎

44、矩大，但有圓角過渡。經過對截面E的危險截面安全系數的計算，可知截面E圓角過渡后彎矩不大，截面E也不是危險截面，可以作為應用截面。.疲勞強度安全因數（E截面處）S=SSS2+S2(50)=5.22567.45.2252+67.42=5.21由機械設計手冊可知Sp=1.52.5，S>Sp所以E截面疲勞強度滿足需求（2）軸的靜強度安全因數1）確定危險截面根據軸的結構設計以及載荷分布應力集中，選擇B、E截面進行分析，B、E截面處彎矩都大，但E截面有圓角過渡，B截面沒有圓角過渡，因此，我們選擇E截面來做危險截面分析。2) 校核危險截面安全系數 .彎矩作用時的安全因數S=sMEmaxW(51)=36

45、0180.723.528×10-6=7.03上式（51）中，MEmax為此軸危險截面的最大彎矩MEmax=2MEH(52)=2×90.36=180.72NmW為軸危險截面抗彎截面模量W=d232=3.528×10-6m3s為軸的抗彎屈服極限 s=360MPa.扭矩作用時的安全因數Sz=IsMmaxWp=21630.487.056×10-6(53)上式（53）中Is= 0.6s=216MPaMmax=2M=2×15.24=30.48 Nm WP=d216=7.056×10-6m3 E截面處靜強度安全因數SS=SSzS2+S2=6.96許

46、用安全系數Sp=1.42， S>Sp因此該軸的E截面的疲勞強度滿足需求。3.2.7 劃線鋸鋸軸的設計校核1.軸材料的選擇選用經過調質處理的45#鋼材料力學性能 b=650MPa,-1=270MPas=360MPa-1=155MPa2.依據許用扭應力，估算軸徑所選材料為45#鋼，通過機械設計手冊確定系數A=110軸的輸出端直徑dd=A3Pn(54)=11037.54500因螺紋和安裝的需求，取d=30mm上式（54）中P為軸傳遞功率 P=1.1KWn為主軸的轉速 n=6300r/min3.軸的結構設計圖15為劃線鋸軸,所采用的軸承為6306圖15 劃線鋸鋸軸結構4.軸徑的計算（1）圖16為

47、對軸的受力分析圖16 劃線鋸軸的受力分析軸傳遞的扭矩M,公式參考文獻17得M=9.55×103×Pn(55)=9.55×103×1.16300=1.667Nm帶輪在軸上的作用力FF=164.94N（2）支反力圖17為Y方向上的支反力圖17 Y方向的受力FA=F×105.5149=116.79NFB=F+FA=281.73NX方向上不受支反力作用(3)彎矩MB=F×105.5=17.4Nm 圖18 彎矩圖(4)依據當量彎矩計算軸徑通過參考文獻14可得-1bp=60MPa，0bp=102MPa計算安裝軸承b截面處軸徑dd310MBh2+(

48、M)2-1bp=14.6mm(56)考慮轉矩按脈動循環變化=-1bp0bp=0.59(3-47)中Mbh為b截面處的合成彎矩 Mbh=17.4Nm M為軸傳遞的扭矩 M=1.667 Nm在軸結構設計中這里的軸徑值為35mm>14.6mm，滿足強度需求。3.2.8 主鋸軸承的選擇與校核 主鋸軸承選擇6307，截面c受力最大Fr徑向載荷Fr=Fcx2+Fcy2(57)=1558.26N上式（57）中，Fcx Fcy可由公式（45）和（43）得Fcx=19.58N, Fcy=1558.14NX、Y值參考文獻5可得 X=1;Y=0。沖擊載荷系數fp,依據機械設計手冊可得fp=1.2當量動載荷PP

49、=fp(XFr+YFa)(58)=1869.912上式中Fa為基本額定動載荷L10h=16670n(c1p)(59)=166704500(33.21869.912)3=207335主鋸軸承為6307軸承，可得=3，c1=33.2KN主鋸轉速n=4500r/minL10h>LA, LA為預期使用壽命LA=20000h該軸承滿足需求。3.2.9 劃線鋸軸承的選擇與校核劃線鋸軸承選擇6306，截面b受力最大Fr徑向載荷Fr=FBx2+FBy2(60)=281.73N上式（60）中，FBx=0 NFBy=281.73NX、Y值參考文獻5可得 X=1;Y=0。沖擊載荷系數fp,依據機械設計手冊可得

50、fp=1.2當量動載荷PP=fp(XFr+YFa)(61)=338.076上式中Fa為基本額定動載荷L10h=16670n(c1p)(62)=166706300(33.2338.076)3=157481h主鋸軸承為6306軸承，可得=3，c1=27KN主鋸轉速n=6300r/minL10h>LA, LA為預期使用壽命LA=20000h該軸承滿足需求。3.3.0 其它軸承的選擇與校核滾輪軸承選用6302-Z型號軸承。 鋸架臺處軸承選用6306型號軸承。3.3 切削系統的設計為了方便主鋸和劃線鋸的控制，主鋸和劃線鋸的電動機是分開的。主鋸電動機為“Y132S-2”型三相異步電動機，相關參數：額

51、定功率7.5kw、同步轉速3000r/min、滿載轉速2880r/min、安裝形式B3型；劃線鋸電動機為“Y802-2”型三相異步電機，相關參數：額定功率1.1kw、同步轉速3000r/min、滿載轉速2880r/min、安裝形式B7型。鋸架臺升降所采用的氣缸為QGB-80X200-MP4型。鋸架臺是鋼板焊接構成的；放置電機的鋸架是鑄造件，提升了精度和穩定性；導軌處有四個滑輪，導向性高，也比較容易操作，為了保證鋸架臺上升后進行進給運動時的穩定，我們通過定位塊的三角槽對上升后的鋸架臺穩固。這樣的結構設計，能夠保證進給運動時鋸片的穩定，提高了精度，加工質量高。通過人工將加工板料放置于機床上，啟動壓

52、緊機構，將加工板料固定好，在壓緊機構固定板料期間，不能啟動切削機構，避免對板料的浪費。在壓緊加工板料后，切削系統運轉，鋸架臺下的氣缸推動鋸架臺上升，因切削系統上有個定位塊，當鋸架臺上升到定位塊處停止上升，此時進給系統運轉，帶動切削系統進行切削加工。1-鋼絲繩；2、7-滾輪；3-軸承座；4-劃線鋸片；5-主鋸片；6-擋塊；8-劃線鋸電機；9-主鋸電機；10-氣壓缸圖19 切削系統結構示意圖3.4 定位系統的設計3.4.1 結構及工作過程定位系統實現定位是靠定位塊在絲杠上前后移動，然后氣壓缸固定定位塊實現定位；在絲杠的一端設有步進電機，控制定位塊的移動距離。這樣的設計操作起來更方便。其中絲杠所采用

53、的的型號為1604-3，其內徑為13.5外徑為15.3；步進電機型號90BF001步進電機。定位塊下汽缸所采用的的型號為QGB-40X100-MSI，汽缸起到定位塊的固定作用；整體結構為鋼焊接。圖20定位系統的結構示意圖。1-滾珠絲杠；2-導軌杠；3-定位塊；4-步進電機；5-氣壓缸圖20 定位系統結構示意圖通過數控面板輸入需要的加工數據，啟動定位系統，在單片機的控制下，步進電機帶動絲杠旋轉，當定位塊移動到需求位置時停止運轉，此時定位塊下汽缸收縮開始加緊，固定定位塊的位置。定位系統工作完成后就可以上料了，進行板料壓緊切削。3.4.2 絲杠的設計校核有效行程1200mm 等效載荷Fm=100N 等效轉速100r/min 使用壽命Lh=15000h工作溫度小于100 可靠度89% 精度等級為3級1）載荷基本額定動載荷CamCam=fwFm(60nmCh)13/100fafc(63)=1.3×100(60×100×15000)13/100×1.0×1=582.58N上式（63）中fa是精度系數，精度等級為三級，根據機械設計手冊得 fa=1.0fc是可靠性系數，可靠度為89%，根據機械設計手冊得 fc=1.0fw是載荷性質系數，由機械設計手冊 取fw=1.32）滾珠