机械毕业设计（论文）-小型高效拉线机结构设计【全套图纸】 .pdf

黑龙江东方学院黑龙江东方学院 本本 科科 生生 毕毕 业业 论论 文（设文（设 计）计） 论文题目：小型高效拉线机结构设计 学 部 机电学部 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 学 号 班 级 07 级 2 班 指导教师 答辩日期 2011 年 5 月 21 日 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） i 小型高效拉线机结构设计 摘摘 要要 拉线机是电缆工业制造圆单线的重要设备。 它对提高电线产品的质量， 降低成本， 提高生产率，改善劳动条件以及加强安全生产都有重要的意义。 依据带有滑动多次连续拉伸线材时，线材秒休积不变法刘扣正常滑动的技术要求， 分析了原牡仲机配模的不足，提出改进意见；根据拉伸模材质改进扣模孔加工精度的 提高，提出了低滑动拉伸有色金属及合全线材的加工方法。结合奉单位拉伸机的技术 特性，进行了拉伸配模计算。 关键词：拉线机；弹头拉线机；线材 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） ii mini efficient wire- drawing abstract wire- drawing machines are important equipments which are used to make circle single wire in cable work.the machine can increase the quality of electro physics wire manufactured,reduce the safety in production. according to many times with continuous stretching wire slide, wire seconds hugh product not buckle normal sliding anshi liu, analyzes the technical requirements for the match mold lasalle machine helle insufficient, improvements; according to the improvement of the material tensile modulus buckle model hole machining accuracy, low sliding forward tensile non- ferrous metals and close all wire processing method. in unit with the technical characteristics of the tensile machine with the tensile modulus calculation. keywords: farrowed machine; warheads farrowed machine; wire 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 1 小型高效拉线机结构设计 第 1 章 绪论 1.1 课题背景和意义 圆线材拉伸， 一般都在单次或多次圆盘拉伸机上进行。 多次连续圆盘拉伸机大体分 为带滑动、 无滑动积蓄(储存)和无滑动无积蓄带反拉力直线式等。 带滑动多次连续拉伸 时，线材靠拉伸机塔轮拖动运行，线材与塔轮之问产生滑动。为了避免线材及塔轮表层 的摩擦， 一般只允许拉伸低于中等强度(b 440mpa)的金属或合金线材， 如紫铜、 黄铜、 低炭钢等(铝、铅除外)。如抗拉强度比较高， 且线径小于15ram合金线材，如青铜、 白铜、 镍及镍合金、 不锈钢等细线亦可采用带滑动拉伸。 带滑动多次连续拉伸的特点是： 拉仲速度快、生产效率高，操作方便和易于实现自动化，因而在国内外线材拉伸中得到 广泛的应用。尤其是铜电线，无论是大拉、中拉、小拉全部采用滑动拉伸。线材拉伸配 模至为重要，尤其是带滑动从理论上弄清拉伸减径规律，线材在塔轮上滑动规律，还需 弄清线材运行速度与塔轮线速比值关系。此外，还要结合拉伸机特性，拉伸润滑和模孔 磨损等情况进行配模。拉伸中，常因配模不当，而使拉伸失利。为此，须对带滑动多次 连续拉伸配模进行分析和探讨。国内外已出现低滑动拉伸配模，它可以节省动能消耗， 减少线材和塔轮的磨损，延长塔轮寿命，提高线材表面质量， 因而具有良好的综台经 济效益。 该设计方案采用国内外普遍运用的微滑动或低滑动拉伸配模的滑动式拉伸结构； 适 用于生产柔性较好，硬度不太高尺寸较小的金属线材；在此基础上可以开发相应机型， 以适应市场的不同需要。 该设计具有较强的工程性和实用性， 对提高学生的实践能力和 素质有重要意义。 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 2 1.2 拉线机简介 1.2.1拉制的特点拉制的特点 1.拉件的线材有较精确的尺寸，表面光洁，断面形状可以多样。 2.能拉伸大长度和各种直径的线材，在整个长度上断面形状，尺寸一致。 3.以冷压力加工为主，工具、设备简单。 4.能提高产品的机械性能。 5.每道加工率小，拉制道次多，能耗大。 1.2.2 拉线的变形指数拉线的变形指数 1延伸系数：拉制后线材长度与拉制前线材长度之比。 积拉制后线材长度、截面 积拉制前线材长度、截面 - - = kk kk k sl sl d d s s l l , , 00 2 2 00 0 m 2延伸率：拉制前后线材长度之差与拉制前线材长度之比。 %100) 1(%100 0 0 -= - =md l llk 3断面减缩系数：拉制后线材的横截面积与拉制前线的横截面积之比。 m f 1 0 0 = k k l l s s 4断面减缩率：线材拉制前后横截面积之差与拉制前横截面积之比。 %100)1 (%100 0 0 -= - =fy s ssk 表1-1线材拉伸变形系数的关系 l0, lk s0,sk d02,dk2 - - - - - 1+ 1/ 1 - 1/ lk/ l0 s0/sk d02/dk2 - 1 - - - - 1/ - 1 - 1/ (lk - l0)/ l0 (s0- sk) / sk (d02- dk2) / dk2 1 / 1/( 1+) - - - - - +1 l0/ lk sk/ s0 dk2/ d02 1 - 1/ - 1/ 1- - - - - - (lk - l0)/ lk (s0- sk) / s0 (d02- dk2) / d02 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 3 1.3 课题研究内容及主要技术要求 本设计依据上海电工机械厂生产的 lht-200/17 型拉线机的结构，参考意大利马可 波罗公司以及众多国外厂家的产品， 专门设计高效率的十七模小拉线机， 以专供电机及 有色金属行业拉制小铜线用。 具体内容包括： 1 资料查询，全面了解目前拉线机的的研究现状和发展趋势，对其存在的问题进行 总结； 2 对拉线机进行总体方案设计； 3 拉线机的主机结构设计并绘制结构图； 4 拉线机的收排线装置结构设计，完成图纸绘制； 主要技术要求： 1.进线直径 1.60-0.60mm 2.出线直径 0.04-0.12mm 3.出线速度 15-25m/s 4.最多拉伸道数 17 5.定速输直径 200mm 6.各级拉线鼓输速比 1.20 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 4 第 2 章 拉线机总体方案设计 2.1 总体布局 2.1.1 总体方案应满足的基本要求 （1）保证拉线鼓轮的相对位置和相对运动，做到主机及收、排线装置的相对布局合 理。 （2）尽量使用设备简单，加工方便，工艺结构合理，减少占地面积，投资少。 （3）便于操作，便于维修，并保证安全。 （4）本设计正是在满足以上三项基本要求的基础上进行总体布局的. 2.1.2 运动分配以及传动形式 拉线机主电动机至拉线鼓轮的传动是外联系传动，另外收线电机到拉线鼓轮的传 动， 以及收线电机至排线鼓轮的传动都属于外联系传动； 通过机械传动保证鼓轮间的传 动比。 通过机械和电气传动保证定速轮和收线盘之间运动联系属于内联系传动链和电气 反馈系统的联系。 2.1.3 拉线机的总联系尺寸 拉线机的全机外形尺寸，主机和收排线装置的尺寸及其相对位置尺寸见拉线机外形图。 2.1.4 线机的主要部件构造 （1） 主机齿轮箱 齿轮箱分前后两室，前室装配塔轮塔形鼓轮及移动模座，采用塔形鼓轮结构，可使 主机传动系统设计简化，移动模座在偏心机构蜗杆机构驱动下可沿塔轮轴线方向移动， 在拉线过程中使线材在表面移动， 可提高拉线鼓轮的寿命。 为防止冷却液与齿轮箱润滑 液互混，在后室装有传动齿轮及润滑用的液压泵。 （2） 收排线装置 收排线架主要由收线机构及排线机构组成， 收线机构主要由电磁转差离合器及涨闸 式收线轴等所组成。 收线主力有主机通过尼龙平带穿入电磁转差离合器再经联轴器穿至涨闸式收线轴。 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 5 电磁转差离合器是一种转矩传输装置，他通过电场而将转矩由主动轴传至从动轴， 离合器的主动轴与带轮相联，而从动轮通过联轴器与涨闸式收线轴相连。 排线机构由带排线机构行星轮减速箱等组成， 排线动力由主机通过尼龙平带经过行 星齿轮加速箱，又将运动穿入排线的平带，带始终按一定方向旋转，当直流电磁铁通电 后，通过滑块的作用，交替地加紧皮带的上侧或下侧，从而使直流电磁铁的滑块作往复 运动，直流电磁铁又与排线器导杆链接，这样，排线器可以做往复运动。 2.2 主要技术参数的确定 2.2.1 拉线机主要参数的确定 定速轮直径200mm，拉伸最多道数 k=17，进线头数为单数。 配模计算 （1） 确定拉伸道次：k=17 （2）确定滑动系数 i 根据参考文献1,取平均滑动系数 i=1.05 选取 ik=i17=1.015 滑动系数公比 1q=(1.05/1.015)2/k-2 得 q=(1.05/1.015) 2/17-2=1.005 由参考文献1中公式（2-93） in=ikq (k-n) 求各滑动系数如表 2-1，拉线机滑动系数 表 2-1 滑动系数 i i2 i3 i4 i5 i6 i7 i8 i9 i17qq 15 i17q 14 i17q 13 i17q 12 i17q 11 i17q 10 i17q 9 i7q 8 1.094 1.088 1.083 1.078 1.072 1.067 1.062 1.056 i10 i11 i12 i13 i14 i15 i16 i17 i17q 7 i17q 6 i17q 5 i17q 4 i17q 3 i17q 2 i17q 1 i17q 0 1.051 1.046 1.041 1.035 1.03 1.025 1.02 1.015 类比同类型小拉线机，选取中间拉线鼓轮的速比为 1.20 最后两鼓轮速比 r17=1.15.由公式 r=r2r3r4 rn rk 得总速比： r=r2r3r4 rn rkr17=1.201.15=17.72 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 6 （3）确定伸长系数 n 由公式 n=inrn 求伸长系数，如表 2-2 表 2-2 伸长系数 s 2 3 4 5 6 7 8 9 i2r2 i3r3 i4r4 i5r5 i6r6 i7r7 i8r8 i9r9 1.313 1.306 1.30 1.294 1.286 1.280 1.274 1.267 10 11 12 13 14 15 16 17 i10r10 i11r11 i12r12 i13r13 i14r14 i15r15 i16r16 i17r17 1.261 1.255 1.249 1.242 1.236 1.230 1.224 1.167 （4）确定拉伸模具模孔直径 dn 由公式 dn-1=dnn 1/2 求伸长系数，如表 2-3. （5）确定拉线鼓轮上线材速度 vn 由公式 vn=vk（sk/sn） 求伸长系数，如表 2-4. （6） 确定拉线鼓轮圆周速度 vn 由公式 vn=v/(rn+1rn+2rk) 求得数据见表 2-3。 表 2-3 模孔直径 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d22 1/2 d33 1/2 d44 1/2 d55 1/2 d66 1/2 d77 1/2 2.555 2.230 1.951 1.711 1.564 1.326 0.768 0.670 0.586 0.514 0.452 0.399 d7 d8 d9 d10 d11 d12 d88 1/2 d99 1/2 d1010 1/2 d1111 1/2 d1212 1/2 d1313 1/2 1.172 1.038 0.922 0.821 0.733 0.656 0.353 0.313 0.278 0.248 0.221 0.198 d13 d14 d15 d16 d17 d1414 1/2 d1515 1/2 d1616 1/2 d1717 1/2 d17 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 7 0.589 0.530 0.478 0.432 0.400 0.178 0.160 0.144 0.130 0.120 注：第一行为 d17=0.4mm 时线材的速度；第二行为 d17=0.12mm 时线材的速度. （7）线材的滑动率 rn 由公式 rn=（vn-un）/vn 100%,(n=1,2,，k-1) , 结果见表 2-4。 表 2-4 滑动率表 r1 r2 r3 r4 r5 r6 11 1 v v u- 22 2 v v u- 33 3 v v u- 44 4 v v u- 55 5 v v u- 66 6 v v u- 56.76% 52.66% 48.44% 44.12% 39.79% 35.58% r7 r8 r9 r10 r11 r12 77 7 v v u- 88 8 v v u- 99 9 v v u- 1010 10 v v u- 1111 11 v v u- 1212 12 v v u- 31.43% 27.31% 23.21% 19.60% 15.63% 12.42% r13 r14 r15 r16 1313 13 v v u- 1414 14 v v u- 1515 15 v v u- 1616 16 v v u- 3.68% 6.85% 4.17% 2.01% （8）排线节距 排线节距按公式： i=1 11 l s2r2 z11 d iiz d d p 式中 i-排线节距（mm） ir-行星齿轮减速箱的速比 s-电磁滑差离合器速比 k=17 is=1/（1-0.1） d1-主动带轮直径（mm）， d1=107mm d2-从动带轮直径（mm），d2=160mm z1-主动齿轮齿数， z1=30 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 8 表 2-5 线材速度 m/s 1 2 3 4 5 6 2 17 17 2 1 d v d 2 17 17 2 2 d v d 2 17 17 2 3 d v d 2 17 17 2 4 d v d 2 17 17 2 5 d v d 2 17 17 2 6 d v d 0.735 0.965 1.261 1.640 2.122 2.730 0.732 0.962 1.258 1.635 2.114 2.714 7 8 9 10 11 12 2 17 17 2 7 d v d 2 17 17 2 8 d v d 2 17 17 2 9 d v d 2 17 17 2 10 d v d 2 17 17 2 11 d v d 2 17 17 2 12 d v d 3.495 4.455 5.647 7.121 8.934 11.386 3.467 4.410 5.590 7.024 8.845 11.019 13 14 15 16 17 2 17 17 2 13 d v d 2 17 17 2 14 d v d 2 17 17 2 15 d v d 2 17 17 2 16 d v d 2 17 17 2 17 d v d 13.836 17.088 21.088 25.720 30 13.635 16.875 20.833 25.562 30 注：第一行为 d18=0.4mm 时线材的速度。 第二行为 d17=0.12mm 时线材的速度。 表 2-6 拉线鼓轮的圆周速度 m/s v1 v2 v3 v4 v5 v6 2 2 v r 3 3 v r 4 4 v r 5 5 v r 6 6 v r 7 7 v r 1.693 2.032 2.438 2.926 3.511 4.213 v7 v8 v9 v10 v11 v12 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 9 8 8 v r 9 9 v r 10 10 v r 11 11 v r 12 12 v r 13 13 v r 5.056 6.067 7.280 8.736 10.484 12.581 v13 v14 v15 v16 v17 13 13 v r 14 14 v r 15 15 v r 16 16 v r 17 17 v r 15.09 18.116 21.173 30 30 z2-从动齿轮齿数，z2=30 dl-带排线器带轮直径（mm），dl=60mm 则 t= 1 0.1 1071836 8890 3430 1600.64 116030 p - = （） （18+90） 36 88 mm （1）验算拉伸道数 本设计为不等伸长系数，用公式 2 0 2 k d 0.6 lg lg d 0.12 k14.6417 lgulg1.246 = 满足要求。 v 带根数 z 由参考文献9式（13-15）得 () 00 p z c gul ppk k k = +d 由参考文献9中表 13-4 得 p0=6.12kw 由参考文献9中表 13-5 得 kb=7.5010 -3 由参考文献9中表 13-6 得 k1=1.08 因为 3 0 11 17.50 10120010.667 1.08 b i pk n k - d =-=-= kw 查参考文献9中表 13-7 得 ka=0.96，查参考文献9中表 13-2 得 kl=0.84 采用棉帘布强力层普通 v 带，取 kg=0.75 因为 () 13 z3.167 6.120.6670.75 0.96 0.84 = + 根 作用在带轮上的力 q 由参考文献9中式（13-17）得单根 v 带的预拉力 由参考文献9中表 13-1 得 q=0.30kg/m，则 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 17 22 0 5002.5500 28.62.5 110.3 12.56504 4 12.560.96 c a p fqvn zvk =-+=-+= 带轮的机构设计： 带轮选用 ht150 的辅板式结构，具体参数的确定参照参考文献6中表 13-10。 3.3.2 传动的设计计算及校核 为使齿轮在传动中具有一定的承载能力，且传动平稳，采用斜齿轮。根据各轴的传 动要求： n=1024r/min n=n=579.65r/min n=n=2492.38r/min n=2866.24r/min 初定： z1=25,z2=45,z3=49,z4=45,z5=55,z6=23,z7=45,z8=49,z9=45,z10=62,z11=39 以第 v 轴上小齿轮（23 齿）为例设计确定法面模数 mn和螺旋角 （1）选材料及确定许用应力 因要求结构紧凑，故应采用硬齿面结合：大、小齿轮均采用 18crmnti，渗碳淬火， hrc56。 由参考文献4可知： flim1=flim2=370n/mm 2 sf=1.6 则 lim2 f1f2 0.7 0.7 370 161.9 / 1.6 f f n mm s d dd = 再由参考文献4可知： hlim1=hlim2=1340n/mm 2 sn=1.2 则： 2 lim 22 1340 1116.7/ 1.2 h hh h n mm s d dd= 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 18 （2） 按齿轮弯曲强调计算 齿轮按 7 级精度制造，取载荷系数 k=1.6(见参考文献4表 11-3)，齿宽系数 a=0.2，小齿轮上的转矩 t1=9.5510 6p/n 1 =9.5510 621/2482.38 =8.0510 4n/mm 初选螺旋角=15 齿数取 z1=23，z2=55，由由参考文献2中图 11-9 得齿数系数 yf1=2.78，yf2=2.32， 因 f1f2 f1f2 yy dd ，故得 f1 f1 y d 代入由参考文献4式（11-15） 计算： () 2 1 2 1 3.2cos 4.08 1 f n af kty mmm iz b dd = + 取 mn=4mm 中心距 ()() 12 42355 161.5 2cos2cos15 n mzz amm b + = 确定螺旋角 ()() 12 42355 19 00 41 22 n mzz arccosarccos aa b + = 齿宽 b=aa=0.2161.5=32.3mm 取整 b=40mm （3） 验算齿面接触强度 将各参数代入5式（11-12）得：i=2.4 ()() 33 4 2 22 12.4 11.6 8.05 10 305305613.32 /min 2.4 40 161.5 i h ikt n iba d + = 所以安全 （4） 验算圆周速度 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 19 1 3.14 4 23 2492.38 12.69/17/ 60 100060 100019 00 41 dn vm sm s arccos p =12m/s 而采用喷油润滑，润滑液为 20 号机 油，用油泵将润滑液直接喷到啮合区。 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 29 结 论 通过对 lht-200/17 型拉线机的结构设计，可以得出以下结论： 1. 用皮带传动可以吸收振动和缓和冲击，使传动平稳、噪音小； 2. 机构结构简单，制造、安装和维护都很方便； 3. 设计过程中采用了大量的最新国际标准，有很大的互换性； 4. 该型号拉线机采用滑动式塔轮结构的鼓轮，其尺寸小，传动系统简单，而且提 高了拉线速度，大大减轻劳动强度，提高了生产率。 5. 采用移动模座，延长了使用寿命。 6. 本机可与其他装置配合组成连续生产线，实现了系列化，通用化和标准化。 总之，通过对 lht-200/17 型拉线机的结构设计，综合运用了大学四年学的知识， 对以前只是在书本上学的而没有应用到实际的专业知识加深了理解， 培养了对机构设计 的概念和兴趣，学习了一些 cad 绘图软件，综合锻炼了各个方面的能力，是一次不小的 收获。 但是由于时间和条件的限制， 该拉线机的结构设计有些地方还不够理想， 还没有经 过实践的检验，还需要进一步的完善。 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 30 参考文献 1 张云廉. 电线电缆机械设备. 机械工业出版社，1992：13136 2 杨可桢，程光蕴. 机械设计基础. 高等教育出版社，1989:65119 3 机械设计手册编委会. 机械设计手册. 新版， 第 2 卷. 机械工业出版社， 2004:14-614-2