纺织机传动系统基于涡轮蜗杆传动设计纺织机传动系统基于涡轮蜗杆传动设计

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III摘要本设计说明主要参考沈阳纺织机械厂GD76X1型织机传动原理设计。该型纺织机主要有以下传动机构主轴与打维机构、开口机构、绞边机构、送经机构、卷取机构。本设计主要对GD76X1型纺织机的送经机构进行设计。送经机构的传动部件主要有V带、直齿圆柱齿轮,变速箱、直齿锥齿轮,蜗轮蜗杆减速器。本说明书主要对直齿圆柱齿轮设计和校核,直齿锥齿轮设计和校核,蜗轮蜗杆进行设计和校核说明,还对减速器的轴进行设计和校核,V带的选型进行了设计说明。关键字直齿圆柱齿轮;锥齿轮;蜗轮蜗杆;V带;减速箱IVABSTRACTTHISDESIGNUSESTHEPRINCIPLEDESIGNOFSHENYANGTEXTILEMACHINERYFACTORYGD76X1LOOMTRANSMISSIONASPRIMARYREFERENCETHISTYPEOFTEXTILEMACHINESHASMAINLYTHEFOLLOWINGTRANSMISSIONMECHANISMSPINDLEWITHHITDIMENSIONALBODIES,OPENINGAGENCIES,THESELVAGEINSTITUTIONS,OFFMECHANISM,WINDINGMECHANISMTHISDESIGNISMAINLYOFGD76X1TEXTILEMACHINEOFFMECHANISM,WHICHHASTHEPARTSOFVBELTS,SPURGEAR,GEARBOX,STRAIGHTBEVELGEARS,WORMREDUCERTHISMANUALMAINLYCONCLUDESNOTONLYTHESPURGEARDESIGNANDCHECK,STRAIGHTBEVELGEARDESIGNANDVERIFICATION,WORMDESIGNANDCHECKINSTRUCTIONS,BUTALSOTHEREDUCERSHAFTDESIGNANDCHECKTHESELECTIONOFVWITHTHEDESIGNSPECIFICATIONKEYWORDSSPURGEAR;STRAIGHTBEVELGEARS;WORMGEARANDWORM;VBELTS;REDUCERV目录摘要IIIABSTRACTIV目录V1绪论111本课题的研究内容和意义112国内外的发展概况113编织机的发展前景114本课题应达到的要求22喷水织机机构与原理321织机机构322GD76X1型织机行传动原理323GD76X1型织机传动机构33设计过程论述631电机选择632确定传动装置的总传动比和分配传动比633计算传动装置的运动和动力参数6331进行传动件的设计计算,要推算出各轴的转速。6332各轴的输入、输出功率734直齿轮设计8341选定齿轮类型、精度等级、材料和齿数8342按齿面接触强度设计8343按齿根弯曲强度设计10344几何尺寸计算1135直齿圆锥齿轮的设计134减速器的设计与计算1741蜗杆的选择17411蜗杆蜗轮材料的选择17412蜗杆蜗轮的结构17413蜗杆头数Z1,蜗轮齿数Z2和传动比I17414蜗杆蜗轮的主要参数和几何尺寸的计算18VI415蜗杆传动的强度计算18416计算蜗杆的滑动速度和传递效率21417确定蜗杆传动的精度等级22418杆传动的润滑和热平衡计算2242轴的设计计算23421轴的功率P,转速N和转矩T23422结构设计2443键的选择和键联接强度计算29431键的选择2944离合器的选择305减速器箱体设计3251箱体设计3252减速器附件设计336带传动3561带传动的类型3562带的弹性滑动和打滑3563带传动参数的选择35631中心距A35632传动比I35633带轮的基准直径35634带速V3564带的选型3665带轮的选择367结论和展望3771结论3772展望37致谢38参考文献39纺织机传动系统基于蜗轮蜗杆传动11绪论11本课题的研究内容和意义在国外编机抢占中国市场的同时,我国的编织企业也在呼唤国产优质编机,对国内编织机械企业提出新的要求。在机理构造上,一些国产编机也与进口编机无太大差别。但国产编机在有关在线检测方面与进口编机的功能差距较大,尚不能很好地满足有些高档产品的生产需要;另外,国产编机在生产中的通用性较强,而针对性不高,不易生产出特色产品,这些方面国产编机在今后的生产中有待加强。国外企业的竞争,国内用户要求的不断提升,编机企业走创新路子,形成核心竞争力的呼声更高。国产编织机械与国外同类产品的差距,除了研发能力.技术创新不足之外,还主要表现在加工精度和运行可靠性两个方面。因此,必须下大力气研究从生产过程、管理过程.流通过程与创新的系统优化问题,借助系统论控制论的理论,努力消除现存的问题,缩短差距。应加强产学研结合,开创教育与企业新局面。通过企业和科研院所的人才与设施、科研与生产互动,加快人才培养和技术提升。研究编织机的传动系统,对于提高生产效率降低生产成本具有重要意义。此项研究也是对大学四年所学课程的一次总复习,它将机械制图、机械设计和机电传动控制等机械设计制造及其自动化主要专业课程紧密联系在一起,利用所学的机械与控制相关知识来解决实际的生产问题,将理论设计与实际运用联系起来,需要考虑多方面的问题,如成本、系统可靠性和机械设备使用寿命等等。12国内外的发展概况改革开放20多年来,国内纺织工业经历了持续快速发展的过程,到了2005年我国纺织纤维加工总量已达2690T,约占世界纤维加工总量的37,主要的纺织产品化纤、棉纱、棉布、丝织品和服装产量均居世界第一位。纺织业依然是国内重要的支柱产业之一,在满足人民纺织产品消费,出口创汇,为其他产业提供支持,解决就业问题等方面发挥重要作用。今年来随着纺织行业结构调整和产业升级的升入,通过国内技术的改造和国外先进技术的引进和吸收,织造行业的装备和技术水平大幅提高,企业自主创新能力也有所增强,生产效率不断提高,品种范围迅速扩展,生产已从劳动密集型向科技型转换。淘汰落后装备和工艺,光、机、电、气动、液压、传感、计算机技术的复合应用,为织物附加值提高和新产品开发提供了强有力的保障,针织产品休闲化,个性化,高档化趋势日益明显,纺织面料出口以年均19的速度增长,出口服装面料自给率也提高到70,彻底扭转了面料进口量高于出口量的局面,增强了行业的国际竞争力。但我国织造行业的整体水平与世界先进国家相比仍有较大差距。仅以棉织设备为例,其无梭织机、自动络筒机的使用率仅占25和21,而发达国家已达90左右。应对整个织造领域的飞速发展有了一个总体认识,以期待找出与国外差距和今后提高今后科技水平的方向。13编织机的发展前景(1)进一步提高产品质量无锡太湖学院学士学位论文2在编织机上装上各类显示检测和控制的装置,可以弥补人工操作的不足和管理上的缺陷。(2)提高机器运行的安全性在控制驱动系统中应用微电子技术,可使机器运行可靠。(3)机器运转高速化,提高单机质量采用各种自动化措施和微机控制技术,可使机器运行更加可靠。(4)传动方式多样化单机采用机电一体化的新技术,打破现有单纯机械传动的局面,使单一机电带动皮带及齿轮变速的传动方式有新的突破。(5)改善劳动环境多方面提高自动化程度,减轻工人劳动量。(6)减少设备占地空间14本课题应达到的要求通过参观现有的编织机,了解其传动系统的传动原理。并找出传统编织机传动系统不足之处,初步设定圆筒编织机传动系统总体方案。根据总体设计方案,通过计算选择电机、传动零件、并校核零件强度、用CAD绘制装配图、零件图,用PRO/E绘制实体模型仿真,仿真通过后编写设计说明书并进行设计答辩。纺织机传动系统基于蜗轮蜗杆传动32喷水织机机构与原理21织机机构喷水织机是一种高速无梭织机。它是用水射流代替了两百多年世界织布产业上长期使用的梭子,通过喷嘴将纬线引入经丝梭口的一种新型织机。这种从根本上改变了织机原理的喷射织机,装有具备创新技术的新装备水喷射装置,连续测纬及储纬装置,纬纱切断装置,边纱处理装置。下面就GD76X1型织机行传动系统设计主要运动部分送经机构将织轴上的经纱均匀送出,满足交织需要。卷取机构将织物引离织口,卷至卷布辊上。由电动机经减速装置带动卷布辊转动,将编织好的导火带卷到卷布辊上。在卷绕的过程中,保持张力均匀是非常重要。织机的织口大小变换机构根据编织的需要来改变织口的大小。22GD76X1型织机行传动原理(1)纬纱是直接由锥形筒子或筒子纱等贡纱器供给,通过张力器调节适当张力,用侧长盘连续测取长度相当于筘幅的一根纬纱,通过储纬器,其前端即由纬纱夹持装置握持,引入喷嘴口。(2)从水源将喷射用水引入保持一定水压的水箱,由浮阀保持一定水面,经过滤而被吸入水泵,水泵属于柱塞式,调节适当的水压和水量,然后压人喷嘴。(3)在喷嘴处,纬纱和水在此合流,以3050M/S的速度向梭口射去。(4)投入的纬纱前端被织机对侧的捕纬器夹持,经捻纱而得到适当张力。(5)在此同时,由卫星齿轮式绞边装置进行边纱的开口运动,使纬纱两端皆被拧织而成结实的布边。(6)纬纱均从喷嘴向一个方向飞行,在梭口两端位置装有热熔丝切断投入的纬线,或采用机械剪断投入的纬纱。(7)纬纱的飞行如受到毛羽等影响,不能到达右侧,装在右边的探纬器可立即检出,并使织机自动停下来。原理图如图21所示。23GD76X1型织机传动机构1主轴与打维机构的传动主电动机经带轮2和多楔带3传动皮带轮4和主轴5,皮带轮4装有单片式电磁制动器,曲轴用联轴器与主轴5连接。另一侧用联轴器连接传动轴,曲轴经手和筘座6进行打纬。2)开口机构的传动经曲轴齿轮7传动过桥齿轮8,另一侧通过联轴器传动主轴曲轴齿轮7’,传动过桥齿轮8’,通过过桥轴传动偏心轮,经牵手传动开口轴,两侧牵手偏心位置相差180。,形成连杆式开口机构。3)绞边机构的传动无锡太湖学院学士学位论文4主轴5经齿轮7,8,9和一齿轮使绞边齿轮得到传动,由于行星齿轮和恒星齿轮的周转轮系传动,实现了边经纱的开口和绳状扭绞动作。4)送经机构的传动由凸轮10通过三角皮带与传动轴11,传动机械式无极变速器的输入轴12,经变速器的内部机构作用变速后,由输出轴输出,在经变速齿13和14,经锥齿轮传动,由涡轮蜗杆减速器减速后,由送经小齿轮15,传动经轴齿轮16使经轴传动。送经机构的经纱张力感应升降杆,其位置的高低可以控制无级变速器的变速比。5卷取机构的传动主轴5经同步带轮19、20传动减速器,经离合器22齿轮带动卷取主动齿轮23,传动三只变换齿轮,最末一只变换齿轮传动计数齿轮,与计数齿轮同轴的有小链轮和小齿轮,小齿轮可传动卷取齿轮24,而齿轮装在摩擦辊轴上,这样可带动摩擦辊25一起转动。摩擦辊的卷取表面包覆糙面橡胶带,在两根压辊的作用下与绕在圆周表面上的织物产生摩擦作用而将织物送到卷布辊26。卷布辊是由卷取链轮经链条传动活轮,与同轴齿轮传动。主动齿轮再通过卷取制动器作用,带动卷布辊一起传动,当卷布辊因不断卷取织物而直径增大时,能依靠卷取制动器的打滑作用,使卷布辊转速变慢,保持织物有一定张力。6)送经机构的传动路线电动机1(带轮)轴5(齿轮)轴10(带轮)轴11(变速箱)轴12(齿轮)轴17(减速箱)轴18(齿轮)送经机构打纬机构的传动路线电动机1(带轮)轴5(曲柄摇杆机构)打纬机构开口机构的传动路线电动机1(带轮)轴5(齿轮)轴(过桥齿轮8)偏心轮开口机构绞边机构的传动路线电动机1(带轮)轴5(齿轮)轴10(齿轮)绞边动作(绞边齿轮)纺织机传动系统基于蜗轮蜗杆传动5图21工作原理无锡太湖学院学士学位论文63设计过程论述31电机选择为保证机器正常运作。现选用型号为Y112M4三相异步电动机。其技术参数如表31所示表31电机参数额定功率KW满载时启动电流启动转矩最大转矩重量KG转速R/MIN电流(380V)效率功率因数COS额定电流额定转矩额定转矩2214408778450827022234332确定传动装置的总传动比和分配传动比由选定的电动机满载转速MN和工作机主动轴转速N,可得传动装置总传动比为MANIN由于电动机转速MN1440R/MIN,最终输出的速度V40M/MIN0667M/S,卷筒直径设为800MM,则最后输出转速MIN/921580014360/40100060100060RDVN31故传动装置总传动比459092151440NNIMA分配传动比考虑以下原则1)各级传动的传动比应在合理范围内,不超过允许的最大值,以符合各种传动形式的工作特点,并使结构比较紧凑。2)应注意使各级传动尺寸协调,结构比较合理。3)尽量是传动装置外廓尺寸紧凑或重量较小。4)尽量使各级大齿轮浸油深度合理。5)要考虑传动零件之间不会干涉碰撞。1I22I23I1/24I0755I7/96I1/37I28I399I333计算传动装置的运动和动力参数331进行传动件的设计计算,要推算出各轴的转速。各轴转速纺织机传动系统基于蜗轮蜗杆传动75轴1N1INM21440720R/MIN12轴2NIN1MIN/771230585072054321RIIIIN16轴3NMIN/3136923/173123062RIN17轴4NMIN/151846231369273RIN18轴MIN/344739151846845RINN19轴MIN/77153347956RINN332各轴的输入、输出功率传动效率如下带传动的传动效率1096,轴承2098,齿轮传动效率3097,V带的传动效率4094,锥齿轮传动效率9505,涡轮蜗杆传动效率6806。输入功率5轴1P1DPKWKW11229602212轴44233212DPP97098096022KW686194094098097016轴KWPP60319709806861322317轴KW49219509806031523418轴6245PPKW0141850980492119轴KWPP96097098024313256输出功率5轴211122KW070298011212轴26861KW6521980686116轴23603PKW571160317轴244921KW4921980492118轴25243PKW9940980014119轴26181KW940980960各轴的输入、输出转矩,电动机的输出转矩MNNPTMDD59141440229550955032输入转矩无锡太湖学院学士学位论文85轴1119550NPT72011229550MN012812轴2229550NPMN08137712306861955016轴3339550NPTMN1543136926031955017轴4449550NP7271518464921955018轴5559550NPTMN7320434472431955019轴6669550NPMN2357471159409550输出转矩5轴MNTT4527980012821112轴222TMN8212980081316轴233MN07498015417轴244TT57772718轴255MN642009807320419轴266MN755629802357434直齿轮设计341选定齿轮类型、精度等级、材料和齿数1选用直齿圆柱齿轮。2纺织机机为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度GB10095883材料选择,小齿轮为40CR(调质),硬度为280HBS,选择大齿轮为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。4选用小齿轮齿数为Z20,大齿轮齿数为Z60。342按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算;23311322HEDTZUUKTD(33)(1)确定公式内的各计算数值1)试选载荷系数13TK2)计算小齿轮传递的转矩MNT15433)由机械设计表107选择齿宽系数1D4)由表106查得材料的弹性影响系数121898EZMPA纺织机传动系统基于蜗轮蜗杆传动95)由图1021D按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPAH6001LIM,大齿轮的接触疲劳强度极限MPAH5502LIM。6)计算应力循环次数HJLNN2160300815213136929101181799210706531011817N7查表得接触疲劳寿命系数1090HNK,2095HNK8计算接触疲劳许用应力取失效概率为1,安全系数S1,得1110906005401HNHLIMHKMPAMPAS34)22209555052251HNHLIMHKMPAMPAS9)计算1试算小齿轮分度圆直径D1T,代入H中较小的值23311322HEDTZUUKTD3235522818934110154313222281MM(35)2计算圆周速度V10006021NDVT1000603136928122441M/S(36)3)计算齿宽B1DTBDMM8122812214计算齿宽与齿高之比B/H模数14120812211ZDMTT齿高MMMHT56521412522526738122HB8895计算载荷系数根据V441M/S,7级精度、由图108查得动载荷系数VK15;直齿轮,假设KAFT/B100N/MM。又查得12HFKK查得使用系数KA1;查得7级精度、小齿轮相对支承对称布置时,31H无锡太湖学院学士学位论文10再由B/H910,查得281FK;故AVHHKKKKK3042281215116实际载荷系数校正所算得的分度圆直径,311/TTDDKK(37)33130428122276MM7计算模数,3812062711ZDM343按齿根弯曲强度设计由公式105得弯曲强度设计公式为13212FASADFKTYYMZ(38)(1)确定公式内的各计算数值1)由机械设计由1020C查得小齿轮弯曲疲劳强度极限1500EFMPA;大齿轮的弯曲疲劳强度极限2380EFMPA;2)由图1018查得弯曲疲劳寿命系数1085FNK,2088FNK;3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S14,由机械设计由1012式可得111HFNFEFKS0855003035714MPAMPA(39)222HFNFEFKS08838002385714MPAMPA4)计算载荷系数KAVFFKKKKK11121213518145)由105查取齿形系数8021FAY;282查取应力校正系数6由表105查得5511SAY;731SA纺织机传动系统基于蜗轮蜗杆传动117计算大、小齿轮的FASAFYY并加以比较11126515800137930357FASAFYY(310)222222617640016443035723886FASAFYY大齿轮的数值比较大2设计计算3122FSAFADYYZKTM32016440201415081412085对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数M大于齿跟弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数M的大小主要取决于弯曲强度算得的模数所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可取通过由弯曲强度算得的模数085并整为标准值M15,按接触强度算得的分度圆直径D1276MM,算出小齿轮的齿数11DZM183取120Z,大齿轮齿数UZZ1260取Z260。这样设计出来的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,结构紧凑。344几何尺寸计算1)计算分度圆直径11DMZMM30205122DMZ90602)计算中心距12/2ADD60MM3)选择齿轮宽度B1DD30MMMMB301;MMB3524)计算齿顶高、齿根高、齿全高12AAAHHHM11515MM12FFAHHHCMMM8751512501122AHHHCM(2025)1253375MM5)计算齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径无锡太湖学院学士学位论文12112AADZHMMM33511220(311)222AADZHM93601112FFHDDMM2426881230(312)2222FFDDH869011COSBDDMM192820COS300(313)22COSBDDMM578420COS9006)计算齿距、齿厚、齿槽宽PM71451143/2SEM236验算112TTFDN27603015042(314)ATKFBMMNMMN/100/29302761结构设计及绘制齿轮零件图,如图31所示图31直齿圆柱齿轮
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纺织机 传动系统 基于 涡轮 蜗杆 传动 设计
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