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机械设计课程设计计算说明书设计题目搓丝机传动装置设计班级设计者指导老师北京航空航天大学机械设计基础课程设计2目录前言3一、设计任务书4二、方案设计5三、传动零件设计831带传动设计832高速级齿轮设计933低速级齿轮设计12四、轴的设计1741高速轴的设计1742中速轴的设计2043低速轴的设计23五、轴承的选择与校核2551高速轴轴承2552中速轴轴承2653低速轴轴承27六、键的选择与校核2761高速轴的键2762中速轴的键2863低速轴的键29七、减速器各部分尺寸3071箱体3072润滑及密封形式选择3173箱体附件设计31八、参考文献31北京航空航天大学机械设计基础课程设计3前言本设计为机械设计基础课程设计的内容,在大一到大三先后学习过画法几何、机械原理、机械设计、工程材料、加工工艺学等课程之后的一次综合的练习和应用。本设计说明书是对搓丝机传动装置的设计,搓丝机是专业生产螺丝的机器,使用广泛,本次设计是使用已知的使用和安装参数自行设计机构形式以及具体尺寸、选择材料、校核强度,并最终确定形成图纸的过程。通过设计,我们回顾了之前关于机械设计的课程,并加深了对很多概念的理解,并对设计的一些基本思路和方法有了初步的了解和掌握。感谢傅少敏老师在整个过程中的指导与帮助,也感谢周围同学的帮助北京航空航天大学机械设计基础课程设计4一、设计任务书轴辊搓丝机传动装置设计1电动机2传动装置3床身4搓丝机11设计背景搓丝机用于加工轴辊螺纹,基本结构如上图所示,上搓丝板安装在机头4上,下搓丝板安装在滑块3上。加工时,下挫丝板随着滑块作往复运动。在起始(前端)位置时,送料装置将工件送入上、下搓丝板之间,滑块向后运动时,工件在上、下搓丝板之间滚动,搓制出与搓丝板一致的螺纹。搓丝板共两对,可同时搓制出工件两端的螺纹。滑块往复运动一次,加工一个工件。12工作条件室内工作,动力源为三相交流电动机,电动机单向运转,载荷较平稳。13使用期限工作期限为十年,每年工作天,双班制工作;检修期间隔为三年。14生产批量与加工条件生产批量5台,中等规模的机械厂,可加工级精度的齿轮、蜗轮。15原始数据表最大加工直径最大加工长度滑块行程搓丝动力生产率北京航空航天大学机械设计基础课程设计5二、方案设计21总体设计见下图22原动机的选择根据设计任务书,选择电动机作为原动机。23传动装置的选择①电动机输出部分考虑到过载保护,因此选用带传动。②减速器内部布局二级圆柱齿轮展开式,见下图。24执行机构选择曲柄滑块机构,理由是结构简单,加工比较经济,只要有偏心,即可实现急回特性。以下为尺寸设计。北京航空航天大学机械设计基础课程设计6插入图如图,由最小传动角取大于40知40①又由图中关系可知350②由①②两式,试取以下两种方案方案一A170MM,E180MM,得B778359MM,继而得K107,6328方案二A165MM,E170MM,得B539386MM,继而得K116,5161相比较,由于方案二的K比较大,工作时间长,因此选用方案二。25相关参数的确定项目内容设计计算依据和过程计算结果电动机的选择按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机,电压380V。WDPP210001000WFVFSPT其中V带的效率1096,滚动轴承的效率2099,闭式圆柱齿轮的效率3098,计算效率Η08946。而WDPP313KW,选取4KW,电动机型号Y132M16,性能如下同步转速满载转速额定功率极数1000R/MIN960R/MIN4KW4电动机型号Y132M16分配传动比(1)总传动比(2)各级传动比北京航空航天大学机械设计基础课程设计7AV带传动25,减速器I40/2516;B高速级传动比,则低速级传动比16/473333各轴参数计算0轴(电动机轴)1轴(高速轴)2轴(中速轴)3轴(低速轴)如左侧最后,将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表轴功率P/KW转矩T/NM转速NR/MIN传动比I效率输入输出输入输出0轴313311496025095Ⅱ轴2912883431339781134433097Ⅲ轴2822791125311140243381097北京航空航天大学机械设计基础课程设计8三、传动零件设计31带传动设计项目内容设计计算依据和过程计算结果设计要求每天工作16小时,载荷较平稳①计算功率PC由表317知,11由公式11313KW344KW11344KW②确定带型由图3115选用带③带轮直径和小带轮带速由表313知小带轮直径,则大带轮直径小带轮502M/S,满足5M/S25M/S502M/S④初选中心距和带的基准长度A由3124,初取B175915MM由表312,取C实际中心距620425MMA620425MM⑤小带轮包角16615,满足的要求。16615⑥带的根数由表313知,,,由表319知,包角系数,由表312取,长度系数,从而,V带根数325,取Z4根。Z4⑦初拉力由表311取初压力北京航空航天大学机械设计基础课程设计9⑧压轴力32高速级齿轮设计项目内容设计计算依据和过程计算结果①材料和精度等级考虑直齿轮生产简单,造价低,故选用直齿轮,批量较小。小齿轮使用40CR,调质处理,硬度241286HBS;大齿轮使用45钢,调质处理,硬度229286HBS;精度等级均为8级有关数据以及公式引自机械设计基础(下册)②初估小带轮直径因采用闭式软齿面传动,按齿面接触强度初估小齿轮分度圆直径。由附B1,,则由表2714,由表2724查得,接触疲劳强度则,由附B2得,。取③确定基本参数校核圆周速度V和精度等级由表271选取8级精度,初取齿数取M60/212857由表274取M3MM,则,,取,由于互质,故可行。校核传动比误差Δ4654733/47330018,满足。北京航空航天大学机械设计基础课程设计10④校核齿面接触疲劳强度A计算齿面接触应力由式275,计算,由图2717查得,由表2715查得,而,其中由表275可得由于无变位,啮合角,故,直齿轮查表277知,图276知查表278知,其中由表279得到,其中非对称支撑,调制齿轮7级精度,则从而B计算许用接触应力其中由图2727知总工作时间,从而得由表2718接触强度尺寸系数,由表2717取最小安全系数,合适,无需调整尺寸。北京航空航天大学机械设计基础课程设计11从而C验算合适,无需调整尺寸。⑤确定主要传动尺寸模数M3中心距取齿宽,,⑥齿根弯曲疲劳强度验算A齿根弯曲应力计算查表277知,图276知其他如下由图279知,由表278知其中,由图2720知由图2722知,从而由知B许用弯曲应力由图2730知北京航空航天大学机械设计基础课程设计12从而由知C校核,⑦主要尺寸汇总模数M3压力角2033低速级齿轮设计项目内容设计计算依据和过程计算结果①材料和精度等级同高速级②初估小带轮直径因采用闭式软齿面传动,按齿面接触强度初估小齿轮分度圆直径。由附B1,,则北京航空航天大学机械设计基础课程设计13由表2714,由表2724查得,接触疲劳强度则,由附B2得,取③确定基本参数校核圆周速度V和精度等级由表271选取8级精度,初取齿数M60/213281,由表274取M3MM,则,,取由于互质,故可行。校核传动比误差Δ33713381/338100028,满足。④校核齿面接触疲劳强度A计算齿面接触应力由式275,计算由图2717查得,由表2715查得,而,其中由表275可得合适,无需调整尺寸。北京航空航天大学机械设计基础课程设计14由于无变位,啮合角,故,直齿轮查表277知,图276知查表278知,其中由表279得到,其中非对称支撑,调制齿轮7级精度,则从而B计算许用接触应力其中由图2727知总工作时间,从而得由表2718接触强度尺寸系数由表2717取最小安全系数,从而北京航空航天大学机械设计基础课程设计15C验算合适,无需调整尺寸。⑤确定主要传动尺寸模数M3中心距取齿宽,,⑥齿根弯曲疲劳强度验算A齿根弯曲应力计算查表277知,图276知其他如下由图279知,由表278知其中,由图2720知由图2722知,从而由知B许用弯曲应力由图2730知北京航空航天大学机械设计基础课程设计16从而由知C校核,⑦主要尺寸汇总模数M3,压力角20北京航空航天大学机械设计基础课程设计17四、轴的设计41高速轴的设计项目内容设计计算依据和过程计算结果①材料和热处理根据轴的使用条件,选择40CR,正火,硬度HB241286②初估轴径查表263,取C100,则由式262得取并初取轴承处,齿轮处初取轴承处,齿轮处③空间受力分析根据减速器箱体尺寸,取,,则空间受力如下其中,④支反力和弯矩图AYOZ面支反力M北京航空航天大学机械设计基础课程设计18M弯矩图如下BXOZ面支反力及弯矩由及知弯矩图如下⑤合成弯矩合成弯矩合成弯矩图如下北京航空航天大学机械设计基础课程设计19⑥转矩,由B端输入,转矩图如下⑦当量弯矩按脉动循环考虑,取则危险截面当量弯矩当量弯矩图如下⑧校核轴的强度由表264知而均小于故合格合格⑨轴设计图北京航空航天大学机械设计基础课程设计2042中速轴的设计项目内容设计计算依据和过程计算结果①材料和热处理根据轴的使用条件,选择40CR,调质,硬度HB241286②初估轴径查表263,取C102,则由式262得取并初取轴承处,齿轮处初取轴承处,齿轮处③空间受力分析根据减速器箱体尺寸,取,,则空间受力如下其中,④支反力和弯矩图AYOZ面支反力M北京航空航天大学机械设计基础课程设计21M弯矩图如下BXOZ面支反力及弯矩弯矩图如下⑤合成弯矩合成弯矩合成弯矩图如下北京航空航天大学机械设计基础课程设计22⑥转矩,⑦当量弯矩按脉动循环考虑,取则危险截面当量弯矩当量弯矩图如下⑧校核轴的强度由表264知而小于,故合格合格⑨轴设计图北京航空航天大学机械设计基础课程设计2343低速轴的设计项目内容设计计算依据和过程计算结果①材料和热处理根据轴的使用条件,选择40CR,调质,硬度HB241286②初估轴径查表263,取C102,则由式262得取并初取轴承处,齿轮处初取轴承处齿轮处③空间受力分析根据减速器箱体尺寸,取,,则空间受力如下其中,④支反力和弯矩图①YOZ面支反力M北京航空航天大学机械设计基础课程设计24M弯矩图如下②XOZ面支反力及弯矩弯矩图如下⑤合成弯矩合成弯矩合成弯矩图如下北京航空航天大学机械设计基础课程设计25⑥转矩,⑦当量弯矩按脉动循环考虑,取则危险截面当量弯矩当量弯矩图如下⑧校核轴的强度由表264知而小于,故合格合格⑨轴设计图五、轴承的选择与校核51高速轴轴承项目内容设计计算依据和过程计算结果北京航空航天大学机械设计基础课程设计26①轴承选择由D30MM以及轴的运转特点,选择深沟球轴承6206深沟球轴承6206②轴承受力分析由轴上受力可知A、B轴承所受径向力轴向力③当量动载荷由,取安全系数则当量动载荷,于是P20885NP20885N④轴承校核查表663知而于是得满足设计要求满足设计要求52中速轴轴承项目内容设计计算依据和过程计算结果①轴承选择由D40MM以及轴的运转特点,选择深沟球轴承6208深沟球轴承6208②轴承受力分析由轴上受力可知A、B轴承所受径向力轴向力③当量动载荷由,取安全系数则当量动载荷,于是P55248NP55248N④轴承校核查表663知北京航空航天大学机械设计基础课程设计27而于是得满足设计要求满足设计要求53低速轴轴承项目内容设计计算依据和过程计算结果①轴承选择由D55MM以及轴的运转特点,选择深沟球轴承6211深沟球轴承6211②轴承受力分析由轴上受力可知A、B轴承所受径向力轴向力③当量动载荷由,取安全系数则当量动载荷,于是P84156NP84156N④轴承校核查表663知而于是得满足设计要求满足设计要求六、键的选择与校核61高速轴的键项目内容设计计算依据和过程计算结果①Φ35处的键选用普通平键(圆头)连接,材料45钢。初取键BH10MM8MM,由轮毂长为66MM选择L50MM,从而,又知传递扭矩由键的校核公式知普通平键材料45钢BH108L50MM北京航空航天大学机械设计基础课程设计28由表331知因此,合格。②Φ25处的键选用普通平键(圆头)连接,材料45钢。初取键BH8MM7MM,由轮毂长为62MM选择L56MM,从而,又知传递扭矩由键的校核公式知由表331知因此,合格。普通平键材料45钢BH87L56MM62中速轴的键项目内容设计计算依据和过程计算结果①Φ50处的键1选用普通平键(圆头)连接,材料45钢。初取键BH14MM9MM,由轮毂长为60MM选择L56MM,从而,又知传递扭矩由键的校核公式知由表331知因此,合格。普通平键材料45钢BH149L56MM②Φ50处的键2选用普通平键(圆头)连接,材料45钢。初取键BH14MM9MM,由轮毂长为110MM选择L100MM,从而,又知传递扭矩由键的校核公式知由表331知因此,合格。普通平键材料45钢BH149L100MM北京航空航天大学机械设计基础课程设计2963低速轴的键项目内容设计计算依据和过程计算结果③Φ60处的键选用普通平键(圆头)连接,材料45钢。初取键BH18MM11MM,由轮毂长为105MM选择L100MM,从而,又知传递扭矩由键的校核公式知由表331知因此,合格。普通平键材料45钢BH1811L100MM④Φ45处的键选用普通平键(圆头)连接,双键,材料45钢。初取键BH14MM9MM,由轮毂长为64MM选择L56MM,从而,又知传递扭矩由键的校核公式知由表331知因此,合格。普通平键,双键材料45钢BH149L56MM北京航空航天大学机械设计基础课程设计30七、减速器各部分尺寸71箱体名称符号尺寸箱盖壁厚箱座壁厚箱盖凸缘厚度箱座凸缘厚度地脚螺钉直径地脚螺钉数目轴承旁连接螺钉直径箱盖与箱座连接螺钉直径轴承端盖螺钉直径窥视孔盖螺钉直径定位销直径起盖螺钉直径大齿轮顶圆与内壁距离齿轮端面与内壁距离轴承距内壁距离两级齿轮轴向间距轴承端盖外径轴承端盖凸缘厚度箱盖肋厚箱座肋厚M北京航空航天大学机械设计基础课程设计3172润滑及密封形式选择设计项目设计内容密封装置高速轴密封毡圈密封,,挡油板内密封中间轴密封挡油板内密封低速轴密封毡圈密封,,挡油板内密封润滑剂的选择轴承油润滑齿轮油润滑73箱体附件设计设计项目设计内容设计结果通气器指标,,,,,,,,,,,,,,,,油标指标,,,,,,,,选用C型油标排油螺塞指标,,,,,,,,,,管螺纹六角螺塞及其组合件八、参考文献1机械设计基础(下册),吴文祥等主编,北京北京航空航天大学出版社出版,年月2机械设计综合课程设计,王之栋、王大康主编,北京机械工业出版社,年月3宝钢减速器图册,沈成孝主编,北京机械工业出版社
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