帶壓開孔機(jī)進(jìn)給齒輪箱設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+PDF圖】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙
帶壓開孔機(jī)進(jìn)給齒輪箱設(shè)計(jì)
摘 要
大口徑油氣管線不停輸帶壓封堵是當(dāng)前世界管道運(yùn)輸行業(yè)共同面對(duì)的重大工程技術(shù)課題。管道開孔機(jī)作為管道封堵作業(yè)中重要的設(shè)備按作業(yè)管線是否存在壓強(qiáng)分為帶壓開孔機(jī)和非帶壓開孔機(jī)兩類，帶壓開孔機(jī)按驅(qū)動(dòng)方式又可分為帶壓手動(dòng)開孔機(jī)，帶壓液動(dòng)開孔機(jī)和帶壓電動(dòng)開孔機(jī)三類。
本文闡述了管道開孔機(jī)工作原理及工藝過程，規(guī)劃管道開孔機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行管道開孔機(jī)進(jìn)給齒輪箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括變速機(jī)構(gòu)及差動(dòng)顯示機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行必要的計(jì)算校核。
運(yùn)用Solidworks軟件，對(duì)開孔機(jī)進(jìn)給齒輪箱進(jìn)行建模，裝配。繪制裝配圖，零部件圖。
最后對(duì)管道開孔機(jī)應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)與展望。
關(guān)鍵詞：管道開孔機(jī)，帶壓，計(jì)算校核，Solidworks
Tapping Machine feed gear box design
Abstract
Constant input of large diameter oil and gas pipelines with a pressure closure is currently the world's pipeline industry face significant engineering and technical issues.?Pipe Tapping Machine operation as an important pipeline sealing device according to the existence of pressure pipeline operations are divided into hot tap machine and two non-Tapping Machine, Tapping Machine can be classified according to driving mode with pressure?Manual Tapping Machine, Hydraulic Tapping Machine Pressure and Pressure Electric Tapping Machine categories.
In this paper, perforated pipe work principle and process, planning pipeline opening machine design program, for the feed pipe opening machine gear box structure design, including speed change mechanism and the differential display mechanism design, the calculation of the necessary school?nuclear.
The use of CAD software, drawing into a gear box drive system diagram, assembly drawing and parts mechanical drawing.
Finally, the application of pipe opening machine, the future research.
Key Words：Tapping Machine，Pressure，Check calculation，Solidworks
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 緒 論 - 1 -
1.1引言 - 1 -
1.2 章節(jié)安排 - 2 -
第二章 帶壓開孔機(jī)簡(jiǎn)介與應(yīng)用 - 3 -
2.1 用途 - 3 -
2.2 特點(diǎn) - 3 -
2.3 工作原理 - 3 -
2.4 配套設(shè)備 - 3 -
2.5 操作規(guī)程 - 4 -
2.6 本章小結(jié) - 6 -
第三章 傳動(dòng)校核 - 7 -
3.1 傳動(dòng)方案的擬定及說明： - 7 -
3.1.1 傳動(dòng)方案的分析： - 7 -
3.1.2傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線 - 7 -
3.2 液壓站 - 7 -
3.3 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 8 -
3.3.1軸的強(qiáng)度校核 - 8 -
3.3.2齒輪強(qiáng)度校核 - 12 -
3.4 設(shè)計(jì)小結(jié) - 16 -
第四章 SOLIDOWRKS建模及繪制工程圖 - 17 -
4.1 Solidworks軟件簡(jiǎn)介 - 17 -
4.2 Solidworks軟件特點(diǎn) - 18 -
4.3建模部分 - 18 -
第五章 總結(jié)與展望 - 23 -
5.1 總結(jié) - 23 -
5.2 展望 - 23 -
參考文獻(xiàn) - 24 -
致 謝 - 25 -
- 0 -
第一章 緒 論
1.1引言
管道開孔機(jī)作為管道封堵作業(yè)中重要的設(shè)備按作業(yè)管線是否存在壓強(qiáng)分為帶壓開孔機(jī)和非帶壓開孔機(jī)兩類，帶壓開孔機(jī)按驅(qū)動(dòng)方式又可分為帶壓手動(dòng)開孔機(jī)，帶壓液動(dòng)開孔機(jī)和帶壓電動(dòng)開孔機(jī)三類。
在管線不停止輸送介質(zhì)、不降低壓力，保證管線的正常運(yùn)行的情況下，對(duì)管線進(jìn)行維修、搶修、加接旁路、更換或加設(shè)閥門、更換管段、和管線局部改道和處理管線內(nèi)部故障等。改變了傳統(tǒng)的停輸、降壓、放散、動(dòng)用明火的作業(yè)方式，減少了經(jīng)濟(jì)損失和對(duì)環(huán)境的不良影響，并可避開夜間作業(yè)，減少了人力、物力的投入，提高工效、降低勞動(dòng)強(qiáng)度和消耗，避免作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高安全性。
管路不停輸開孔、封堵系列設(shè)備是由主機(jī)和輔機(jī)二種系列組成，其中主機(jī)系列是由開孔機(jī)、封堵器、液壓站和下堵塞器四種不同作用、不同型號(hào)和規(guī)格的設(shè)備互相對(duì)應(yīng)配套組成；輔機(jī)是由連箱系列（旁通開孔連箱、封堵開孔連箱、封堵連箱、下堵連箱）、開孔刀系列（旁通開孔刀、封堵開孔刀）、夾板閥系列、封堵筒系列與相對(duì)應(yīng)的管徑組成，它是根據(jù)不同的作業(yè)方式（開旁通孔或封堵孔）和作業(yè)管徑而匹配不同的主輔機(jī)。
大口徑油氣管線不停輸帶壓封堵是當(dāng)前世界管道運(yùn)輸行業(yè)共同面臨的重大工程技術(shù)課題。目前，隨著我國(guó)新建管線規(guī)模的迅速增長(zhǎng)、管線壓力、口徑的不斷增大，亟需在大口徑管線帶壓開孔封堵領(lǐng)域提高自身技術(shù)創(chuàng)新能力，打破國(guó)
南京航空航天大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
題 目
學(xué) 院
專 業(yè)
學(xué)生姓名
學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師
職稱
畢設(shè)地點(diǎn)
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)書
學(xué)生姓名
學(xué)號(hào)
學(xué)院
題 目
題目來源
題目性質(zhì)
類 別
團(tuán) 隊(duì)
1．內(nèi)容及要求：
熟悉掌握管道開孔機(jī)的工作原理及工藝過程，規(guī)劃管道開孔機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行管道開孔機(jī)進(jìn)給齒輪箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括變速機(jī)構(gòu)及差動(dòng)顯示機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行必要的計(jì)算校核。繪制進(jìn)給變速齒輪箱的傳動(dòng)系統(tǒng)圖、總裝配圖及零部件機(jī)械圖。
2．主要技術(shù)指標(biāo)：
功率：20kW
主軸轉(zhuǎn)速：0～15r/min
切削進(jìn)給速度：0～0.1mm/r
快速進(jìn)給速度：48～300mm/min
采用分級(jí)調(diào)速
3．進(jìn)度安排：(包括起迄日期、主要工作內(nèi)容等)
[1]李國(guó)興，張玖山.大口徑輸油(氣)管道用新型液壓開孔機(jī)[J].石油機(jī)械，2006年第34卷第6期
[2]趙兵杰，趙宏林，張 宏，丁慶新，喻開安，陳應(yīng)華.全自動(dòng)海底油氣管道開孔機(jī)的設(shè)計(jì)[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械,2009年第38卷第7期第34頁
[3]李偉偉.燃?xì)夤艿繤L90不停輸帶壓開孔機(jī)的改造和使用[J].淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003.9
[4]左健民等 液壓與氣壓傳動(dòng)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.7
[5]黃平主等.常用機(jī)械零件及機(jī)構(gòu)圖冊(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.10
[6]成大先等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第四版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002
4． 參考文獻(xiàn)：
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
系審查意見：
負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙
編號(hào)
南京航空航天大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
題 目
帶壓開孔機(jī)進(jìn)給齒輪箱設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
學(xué) 院
機(jī)電學(xué)院
專 業(yè)
機(jī)械工程及自動(dòng)化
班 級(jí)
指導(dǎo)教師
二〇一〇年六月
帶壓開孔機(jī)進(jìn)給齒輪箱設(shè)計(jì)
摘 要
大口徑油氣管線不停輸帶壓封堵是當(dāng)前世界管道運(yùn)輸行業(yè)共同面對(duì)的重大工程技術(shù)課題。管道開孔機(jī)作為管道封堵作業(yè)中重要的設(shè)備按作業(yè)管線是否存在壓強(qiáng)分為帶壓開孔機(jī)和非帶壓開孔機(jī)兩類，帶壓開孔機(jī)按驅(qū)動(dòng)方式又可分為帶壓手動(dòng)開孔機(jī)，帶壓液動(dòng)開孔機(jī)和帶壓電動(dòng)開孔機(jī)三類。
本文闡述了管道開孔機(jī)工作原理及工藝過程，規(guī)劃管道開孔機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行管道開孔機(jī)進(jìn)給齒輪箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括變速機(jī)構(gòu)及差動(dòng)顯示機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行必要的計(jì)算校核。
運(yùn)用Solidworks軟件，對(duì)開孔機(jī)進(jìn)給齒輪箱進(jìn)行建模，裝配。繪制裝配圖，零部件圖。
最后對(duì)管道開孔機(jī)應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)與展望。
關(guān)鍵詞：管道開孔機(jī)，帶壓，計(jì)算校核，Solidworks
Tapping Machine feed gear box design
Abstract
Constant input of large diameter oil and gas pipelines with a pressure closure is currently the world's pipeline industry face significant engineering and technical issues.?Pipe Tapping Machine operation as an important pipeline sealing device according to the existence of pressure pipeline operations are divided into hot tap machine and two non-Tapping Machine, Tapping Machine can be classified according to driving mode with pressure?Manual Tapping Machine, Hydraulic Tapping Machine Pressure and Pressure Electric Tapping Machine categories.
In this paper, perforated pipe work principle and process, planning pipeline opening machine design program, for the feed pipe opening machine gear box structure design, including speed change mechanism and the differential display mechanism design, the calculation of the necessary school?nuclear.
The use of CAD software, drawing into a gear box drive system diagram, assembly drawing and parts mechanical drawing.
Finally, the application of pipe opening machine, the future research.
Key Words：Tapping Machine，Pressure，Check calculation，Solidworks
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 緒 論 - 1 -
1.1引言 - 1 -
1.2 章節(jié)安排 - 2 -
第二章 帶壓開孔機(jī)簡(jiǎn)介與應(yīng)用 - 3 -
2.1 用途 - 3 -
2.2 特點(diǎn) - 3 -
2.3 工作原理 - 3 -
2.4 配套設(shè)備 - 3 -
2.5 操作規(guī)程 - 4 -
2.6 本章小結(jié) - 6 -
第三章 傳動(dòng)校核 - 7 -
3.1 傳動(dòng)方案的擬定及說明： - 7 -
3.1.1 傳動(dòng)方案的分析： - 7 -
3.1.2傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線 - 7 -
3.2 液壓站 - 7 -
3.3 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 8 -
3.3.1軸的強(qiáng)度校核 - 8 -
3.3.2齒輪強(qiáng)度校核 - 12 -
3.4 設(shè)計(jì)小結(jié) - 16 -
第四章 SOLIDOWRKS建模及繪制工程圖 - 17 -
4.1 Solidworks軟件簡(jiǎn)介 - 17 -
4.2 Solidworks軟件特點(diǎn) - 18 -
4.3建模部分 - 18 -
第五章 總結(jié)與展望 - 23 -
5.1 總結(jié) - 23 -
5.2 展望 - 23 -
參考文獻(xiàn) - 24 -
致 謝 - 25 -
- 24 -
第一章 緒 論
1.1引言
管道開孔機(jī)作為管道封堵作業(yè)中重要的設(shè)備按作業(yè)管線是否存在壓強(qiáng)分為帶壓開孔機(jī)和非帶壓開孔機(jī)兩類，帶壓開孔機(jī)按驅(qū)動(dòng)方式又可分為帶壓手動(dòng)開孔機(jī)，帶壓液動(dòng)開孔機(jī)和帶壓電動(dòng)開孔機(jī)三類。
在管線不停止輸送介質(zhì)、不降低壓力，保證管線的正常運(yùn)行的情況下，對(duì)管線進(jìn)行維修、搶修、加接旁路、更換或加設(shè)閥門、更換管段、和管線局部改道和處理管線內(nèi)部故障等。改變了傳統(tǒng)的停輸、降壓、放散、動(dòng)用明火的作業(yè)方式，減少了經(jīng)濟(jì)損失和對(duì)環(huán)境的不良影響，并可避開夜間作業(yè)，減少了人力、物力的投入，提高工效、降低勞動(dòng)強(qiáng)度和消耗，避免作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高安全性。
管路不停輸開孔、封堵系列設(shè)備是由主機(jī)和輔機(jī)二種系列組成，其中主機(jī)系列是由開孔機(jī)、封堵器、液壓站和下堵塞器四種不同作用、不同型號(hào)和規(guī)格的設(shè)備互相對(duì)應(yīng)配套組成；輔機(jī)是由連箱系列（旁通開孔連箱、封堵開孔連箱、封堵連箱、下堵連箱）、開孔刀系列（旁通開孔刀、封堵開孔刀）、夾板閥系列、封堵筒系列與相對(duì)應(yīng)的管徑組成，它是根據(jù)不同的作業(yè)方式（開旁通孔或封堵孔）和作業(yè)管徑而匹配不同的主輔機(jī)。
大口徑油氣管線不停輸帶壓封堵是當(dāng)前世界管道運(yùn)輸行業(yè)共同面臨的重大工程技術(shù)課題。目前，隨著我國(guó)新建管線規(guī)模的迅速增長(zhǎng)、管線壓力、口徑的不斷增大，亟需在大口徑管線帶壓開孔封堵領(lǐng)域提高自身技術(shù)創(chuàng)新能力，打破國(guó)際技術(shù)壟斷，研制適合我國(guó)國(guó)情和工程需要的技術(shù)設(shè)備。
西氣東輸，西氣東輸工程是將新疆塔里木盆地的天然氣，通過長(zhǎng)輸管道輸送到上海及長(zhǎng)江三角洲等東部地區(qū)的系統(tǒng)工程，包括上游氣田開發(fā)、輸氣管道建設(shè)和下游天然氣利用項(xiàng)目的建設(shè)。西氣東輸管道起于新疆塔里木氣田，途徑新疆、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、安徽、江蘇、浙江、上海10個(gè)省區(qū)市66個(gè)縣，干線全長(zhǎng)4000公里。所經(jīng)地區(qū)地形復(fù)雜多樣，包括戈壁、沙漠、高原、山區(qū)、平原、水網(wǎng)以及大江、大河等。管線年設(shè)計(jì)輸氣量120億立方米，管徑1016毫米，管材鋼級(jí)X70，輸送壓力為10兆帕。由此可見，管道帶壓開孔機(jī)將在整個(gè)工程中起著不可忽視的作用。
1.2 章節(jié)安排
第一章緒論，介紹了管道開孔機(jī)的一些概念，以及我國(guó)管道開孔機(jī)的現(xiàn)狀。并且介紹了管道開孔機(jī)在西氣東輸中的作用。
第二章開孔機(jī)簡(jiǎn)介，主要內(nèi)容是開孔機(jī)用途、特點(diǎn)、適用范圍，以及工作原理，工作步驟。
第三章帶壓開孔機(jī)進(jìn)給齒輪箱設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容有傳動(dòng)設(shè)計(jì)，校核，以及Solidworks三維建模，生成工程圖等。
第四章總結(jié)和展望。
第二章 帶壓開孔機(jī)簡(jiǎn)介與應(yīng)用
2.1 用途
管道不停輸帶壓開孔、封堵技術(shù)適用于石油、石化輸送管道、城市燃?xì)廨斉涔芫€管網(wǎng)和供水、供熱管道的開孔封堵施工作業(yè)。在保證管道正常運(yùn)行情況下，對(duì)管道進(jìn)行加接旁路、更換或加接閥門、更換管段等施工作業(yè)，避免因施工作業(yè)而停輸所造成的經(jīng)濟(jì)損失和對(duì)社會(huì)生產(chǎn)生活所造成的不良影響，消除了傳統(tǒng)帶壓作業(yè)的安全隱患。
2.2 特點(diǎn)
管道不停輸帶壓開孔、封堵技術(shù)解決了管道在線施工中存在的停輸、降壓、放散、動(dòng)用明火等傳統(tǒng)的作業(yè)方式，避免作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高安全性，使維修既迅速又經(jīng)濟(jì)可靠。
2.3 工作原理
本機(jī)由外力通過方頭直接驅(qū)動(dòng)鉆桿進(jìn)行工作，采用機(jī)殼上的螺紋與花紋套經(jīng)手動(dòng)調(diào)節(jié)作進(jìn)刀，在機(jī)殼上帶有刻度，開孔時(shí)直接指示工作進(jìn)尺。機(jī)器下部裝有軸封填料，使機(jī)器在帶壓工作的情況下不致滲漏。
機(jī)器上部的螺母壓蓋與主軸之間有一銷孔，當(dāng)銷子插入后，可使鉆桿與螺母套連成一體，實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)、退，以便于安裝和提取法蘭堵塞中的堵頭
2.4 配套設(shè)備
(1)開孔刀
開孔刀是用來對(duì)金屬管道直接開孔的刀具。
（2）連箱
對(duì)每種開孔規(guī)格直徑均應(yīng)配置相應(yīng)規(guī)格的連箱，以便連接開孔機(jī)與夾板閥；同時(shí)為開孔刀具提供一個(gè)存放空間。
（3）法蘭堵塞
是給開孔機(jī)在所開孔的管路上提供的一個(gè)基座，開孔時(shí)必須選用一個(gè)與開孔直徑相適應(yīng)的法蘭堵塞。在封堵作業(yè)完成后，用堵頭封住以便取下夾板閥。
（4）夾板閥
夾板閥連接連箱與法蘭堵塞，在開孔及更換刀具與進(jìn)行封堵作業(yè)時(shí)起隔斷壓力介質(zhì)的作用。
2.5 操作規(guī)程
(1).在將要維修或更新管段兩端,分別帶壓焊接管件和作平衡壓力孔的法蘭堵塞。
圖2.5.1
(2).在焊好的管件和法蘭堵塞上,安裝夾板閥和連箱以及開孔機(jī),分別進(jìn)行斷管開孔和平衡開孔
圖2.5.2
(3).卸下開孔機(jī),安裝封堵連箱和封堵器連接臨時(shí)旁通,連接壓力平衡管, 操縱管段兩端封堵器,將膨脹筒實(shí)行封堵。再清管,斷管。
圖2.5.3
（4）.恢復(fù)管段,作壓力平衡,收回膨脹筒，關(guān)閉夾板閥,撤除平衡管和臨時(shí)旁通,撤除封堵器,安裝堵塞。撤除夾板閥，在管件和法蘭堵塞上分別加蓋盲板，作業(yè)結(jié)束。
圖2.5.4
2.6 本章小結(jié)
帶壓不停輸開孔裝置是在不停產(chǎn)情況下進(jìn)行開孔接點(diǎn),適用于除氧氣以外的任何介質(zhì)以及不同直徑的各類管道。開孔機(jī)在開孔過程中是在完全封閉的空腔內(nèi)進(jìn)行的,刀具切削過程與空氣隔絕,無著火、爆炸的可能性。由于封閉開孔、無泄漏,有毒有害介質(zhì)不能排放到大氣中,因此對(duì)環(huán)境無污染。
油氣田油氣工藝系統(tǒng)、化工裝置系統(tǒng)、供水系統(tǒng)等若能實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)工況下的工藝流程改線、分接、旁通,將解決生產(chǎn)運(yùn)行中存在的停產(chǎn)、置換、試壓等諸多問題。不停輸帶壓開孔技術(shù)由此產(chǎn)生并逐漸被廣泛應(yīng)用。
第三章 傳動(dòng)校核
3.1 傳動(dòng)方案的擬定及說明：
3.1.1 傳動(dòng)方案的分析：
在分析傳動(dòng)方案時(shí)應(yīng)注意的常用機(jī)械傳動(dòng)的特點(diǎn)及在布局上的要求：
（1）帶傳動(dòng)平穩(wěn)性好，能緩沖吸震，但承載能力小，宜布置在高速級(jí)；
（2）鏈傳動(dòng)平穩(wěn)性差，且有沖擊、振動(dòng)，宜布置在低速級(jí)；
（3）蝸桿傳動(dòng)放在高速級(jí)時(shí)渦輪材料應(yīng)選擇錫青銅，否則可選擇呂鐵青銅；
（4）開始齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑條件差，磨損嚴(yán)重，宜布置在低速級(jí)；
（5）錐齒輪、斜齒輪宜放在高速級(jí)。
3.1.2傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線
主軸—ⅩⅢ—齒輪29—錐齒輪32（差速計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)）
進(jìn)給馬達(dá)(Ⅰ)—Ⅱ—Ⅲ—Ⅸ—Ⅹ—Ⅺ—Ⅻ—Ⅳ(徑給杠)
進(jìn)給馬達(dá)(Ⅰ)—Ⅳ（進(jìn)給絲杠）（離合器左移）
徑給絲杠(Ⅳ)—Ⅴ—Ⅵ—Ⅶ—形成差速
3.2 液壓站
由于作業(yè)的特殊性，開孔機(jī)一般使用防爆電機(jī)。YYZ型液壓站就是專供開孔機(jī)提供動(dòng)力源的設(shè)備。下表簡(jiǎn)要介紹液壓站的技術(shù)參數(shù)。
防爆電
機(jī)型號(hào)
電動(dòng)機(jī)功率、轉(zhuǎn)速
電流電壓和頻率
最高工作壓力
最大輸出流量
油箱容量
YYZ150
YB112M-4
N=4KW
1430r/min
380V
50HZ
12.5Mpa
0-10L/min
100L
YYZ300
YB160M-4
N=11KW
1460r/min
380V
50HZ
15Mpa
63L/min
300L
YYZ500
YB180M-4W
N=18.5KW
1470r/min
380V
50HZ
21MPa
90L/min
350L
表3.2
3.3 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算
傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求之外，還應(yīng)滿足剛度要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞強(qiáng)度破壞。主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不失為主矛盾。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。因此必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。
3.3.1軸的強(qiáng)度校核
軸徑調(diào)用公式
其中：P——電動(dòng)機(jī)額定功率
K——鍵槽系數(shù)
A——系數(shù)
——從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積
——該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速
計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。
查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-8取K=1.05，A=100。
軸的校核
1．畫軸的受力簡(jiǎn)圖、彎矩圖、扭矩圖、當(dāng)量彎矩圖。
(1)畫軸的受力簡(jiǎn)圖
水平面
160
Ft
240
垂直面
Fr
(2)求作用于軸上的力
水平面
垂直平面
齒輪13
軸承反 力
（3）畫彎矩圖
水平
垂直
合成
水平
垂直
合成
截面I
（4）畫扭矩圖
扭矩
扭矩
（5）畫當(dāng)量彎矩圖
當(dāng)量
彎矩
當(dāng)量彎矩為18048
2．按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算軸的強(qiáng)度
計(jì)算內(nèi)容及公式
計(jì)算結(jié)果
截面
當(dāng)量彎矩
18048
軸徑(mm)
128
當(dāng)量彎曲應(yīng)力
（MPa）
軸的許用彎曲應(yīng)力
（MPa）
100
結(jié)論
安全
3.3.2齒輪強(qiáng)度校核
主軸和進(jìn)給馬達(dá)軸上直齒圓柱齒輪傳動(dòng)
表3.3.2 齒輪強(qiáng)度校核
計(jì)算公式或說明
結(jié)果
1選擇齒輪齒數(shù)、材料、熱處理及精度等級(jí)
小齒輪 45鋼調(diào)質(zhì)，齒面平均硬度取260HBS
大齒輪 45鋼正火，齒面平均硬度取200HBS
小齒輪 260HBS
大齒輪 200HBS
2參數(shù)選擇
小齒輪齒數(shù)
大齒輪齒數(shù)
齒數(shù)比
由表5-13取齒寬系數(shù)
(非對(duì)稱布置)
3計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩
4確定載荷系數(shù)
(1) 使用系數(shù)
由已知條件查表5-11，取=1.25
(2) 動(dòng)載系數(shù)
由
查圖5-10（a），取=1
(3) 齒向載荷分布系數(shù)
由及已知條件查圖5-13，取=1.08
(4) 齒間載荷分配系數(shù)
由式(5-9)
查圖5-15，取=1.22
(5) 載荷系數(shù)
=1.25
=1
=1.08
=1.22
=1.647
接觸疲勞強(qiáng)度校核
(1) 接觸應(yīng)力
(2) 彈性系數(shù)，由表5-12
(3) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，由圖5-18
(4) 重合度系數(shù)
(5)
由上得
(6) 許用接觸應(yīng)力
由圖5-24，取壽命系數(shù)
由圖5-23，取接觸疲勞極限
參照表5-15，取安全系數(shù)
安全
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核
小齒：
(1) 強(qiáng)度條件：
(2) 齒形系數(shù)
由圖8-3-15(a)，取
(3) 重合度系數(shù)
()
(4) 螺旋角系數(shù)
由圖8-3-14(a)查取
許用應(yīng)力
(5) 極限應(yīng)力
(6) 壽命系數(shù)
由圖8-3-18查取
(7) 尺寸系數(shù)
由圖8-3-24查取
(8) 齒根圓角敏感系數(shù)
由圖8-3-25查取
(9) 安全系數(shù)
由表8-3-25查取
則：
滿足
大齒：
同小齒查表和計(jì)算
滿足
（以上所查圖表均來自機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)）
安全
安全
3.4 設(shè)計(jì)小結(jié)
設(shè)計(jì)中嚴(yán)格按照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)過程步驟，參照表格圖紙選定參數(shù)，校核了部分軸與齒輪的強(qiáng)度，使其滿足設(shè)定要求。
第四章 Solidowrks建模及繪制工程圖
4.1 Solidworks軟件簡(jiǎn)介
SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術(shù)副總裁與CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸塞州的康克爾郡（Concord,Massachusetts）內(nèi)，當(dāng)初所賦予的任務(wù)是希望在每一個(gè)工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實(shí)體模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。從1995年推出第一套solidWorks三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件至今，它已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由300家經(jīng)銷商在全球140個(gè)國(guó)家進(jìn)行銷售與分銷該產(chǎn)品。SolidWorks軟件是世界上第一個(gè)基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢(shì)，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財(cái)務(wù)狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項(xiàng)的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽(yù)。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機(jī)平臺(tái)CAD系統(tǒng)評(píng)比第一名；從1995年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)，其中僅從1999年起，美國(guó)權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎(jiǎng)，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡(jiǎn)明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)和證明，使用它，設(shè)計(jì)師大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場(chǎng)。
由于SolidWorks出色的技術(shù)和市場(chǎng)表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對(duì)象。終于在1997年由法國(guó)達(dá)索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購(gòu)。公司原來的風(fēng)險(xiǎn)投資商和股東，以一千三百萬美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，獲得了高額的回報(bào)，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀(jì)錄。并購(gòu)后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術(shù)隊(duì)伍繼續(xù)獨(dú)立運(yùn)作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司，SolidWorks三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件也成為達(dá)索企業(yè)中最具競(jìng)爭(zhēng)力的CAD產(chǎn)品。
由于使用了Windows OLE技術(shù)、直觀式設(shè)計(jì)技術(shù)、先進(jìn)的parasolid內(nèi)核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術(shù)，SolidWorks成為全球裝機(jī)量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機(jī)車、食品、機(jī)械、國(guó)防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費(fèi)品、離散制造等分布于全球100多個(gè)國(guó)家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場(chǎng)上，每年來自全球4，300所教育機(jī)構(gòu)的近145，000名學(xué)生通過SolidWorks的培訓(xùn)課程。
據(jù)世界上著名的人才網(wǎng)站檢索，與其它3D CAD系統(tǒng)相比，與SolidWorks相關(guān)的招聘廣告比其它軟件的總合還要多，這比較客觀地說明了越來越多的工程師使用SolidWorks，越來越多的企業(yè)雇傭SolidWorks人才。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界用戶每年使用SolidWorks的時(shí)間已達(dá)5500萬小時(shí)。
在美國(guó)，包括麻省理工學(xué)院（MIT）、斯坦福大學(xué)等在內(nèi)的著名大學(xué)已經(jīng)把SolidWorks列為制造專業(yè)的必修課，國(guó)內(nèi)的一些大學(xué)（教育機(jī)構(gòu)）如清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、北京理工大學(xué)、上海教育局等也在應(yīng)用SolidWorks進(jìn)行教學(xué)。相信在未來的5~8年內(nèi)，SolidWorks將會(huì)成為與當(dāng)今AutoCAD一樣，成為3D普及型主流軟件乃至于CAD的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
4.2 Solidworks軟件特點(diǎn)
Solidworks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 Solidworks 功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks 的三大特點(diǎn)，使得SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。
4.3建模部分
用圖片形式給出Solidworks建出的模型及裝配，如下：
圖4.3.1 直齒齒輪
圖4.3.2斜齒輪
圖4.3.3 長(zhǎng)齒輪軸
圖4.3.4 軸承
圖4.3.5 連軸齒輪軸
圖4.3.6 斜齒輪裝配
圖4.3.7 差速計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)
圖4.3.8 整體裝配圖
Solidworks裝配體自動(dòng)生成工程圖，零件圖。
圖4.3.9 裝配圖
4.4 設(shè)計(jì)小結(jié)
SolidWorks 提供了無與倫比的、基于特征的實(shí)體建模功能。通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級(jí)抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。
通過對(duì)特征和草圖的動(dòng)態(tài)修改，用拖拽的方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的設(shè)計(jì)修改。
學(xué)會(huì)使用SolidWorks為本次設(shè)計(jì)最大的收獲。
第五章 總結(jié)與展望
隨著管道封堵設(shè)備的更新?lián)Q代，安全生產(chǎn)對(duì)管道帶壓開孔作業(yè)的要求越來越嚴(yán)格，設(shè)備的小型化，自動(dòng)化，安全系數(shù)高是未來管道帶壓開孔設(shè)備的發(fā)展方向。
5.1 總結(jié)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大體上完成了帶壓開孔機(jī)進(jìn)給齒輪箱設(shè)計(jì)，但其中還有很多的缺陷。在與完整帶壓開孔機(jī)相比，我的完成量還是很有限的。不過，我從中收到的成果是非常巨大。讓我熟練的掌握了SolidWorks軟件的使用方法，能夠應(yīng)用其大部分的功能。同時(shí)，也知道團(tuán)隊(duì)合作的一些要注意的問題：例如要經(jīng)常交流等?？傊?，此次畢設(shè)是我成長(zhǎng)之路上一堂深刻而又有意義課程。
5.2 展望
大口徑油氣管線不停輸帶壓封堵是當(dāng)前世界管道運(yùn)輸行業(yè)共同面臨的重大工程技術(shù)課題。目前，隨著我國(guó)新建管線規(guī)模的迅速增長(zhǎng)、管線壓力、口徑的不斷增大，亟需在大口徑管線帶壓開孔封堵領(lǐng)域提高自身技術(shù)創(chuàng)新能力，打破國(guó)際技術(shù)壟斷，研制適合我國(guó)國(guó)情和工程需要的技術(shù)設(shè)備，這將在西氣東輸過程中起著重要的作用。
參考文獻(xiàn)
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[6]成大先等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第四版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002
致 謝
值此論文完成之際，謹(jǐn)向我的導(dǎo)師表示深深的敬意和誠(chéng)摯的感謝。在近三個(gè)月的學(xué)習(xí)生活過程中，導(dǎo)師淵博的知識(shí)、儒雅風(fēng)趣的品格、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)的工作作風(fēng)和將科研與工程實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的工作方法令我十分敬佩。他對(duì)我的諄諄教誨和富有哲理的啟迪將使我終生受益。 此外，還由衷感謝老師在課題的研究中給予的幫助，使我快速的熟悉solidworks和cad的基本操作。使得我在分析問題時(shí)能更好地拓寬自己的思路。在此，對(duì)他表示衷心的感謝和誠(chéng)摯的敬意!
最后，謹(jǐn)向所有曾經(jīng)關(guān)心，幫助過我的老師、同學(xué)和朋友們表示衷心的感謝。
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