毕业设计（论文）-轧车传动装置设计（全套图纸） .doc

盐城纺织职业技术学院毕业设计（论文）前 言全套图纸，加153893706(1) 本次毕业设计的性质和任务毕业设计是修完所有大学课程之后对我们所学知识的一个重要的检验环节。它需要综合运用多学科理论，知识和技能，以解决比较复杂的工程实际问题的能力。它的内容主要包括设计、实验研究方案的分析论证、原理综述、方案方法的拟订及依据材料的确定等方面的知识和应用。由于最近几十年来科学技术，机械制造工艺和设备的迅速发展，特别是电子技术，信息技术和计算机技术的突飞猛进，以及使用者对机械产品的要求不断提高，机械产品的复杂程度，技术水平都有很大的变化。由于采用新的科学技术成果，机械设计技术近年来发展很快，机械设计已经采用了大量的新的设计理论和方法，如机械设计学，有限元计算，优化设计，可靠性设计，计算机辅助设计等，使设计质量和速度有了很大的提高。随着我国与世界其他国家的联系和贸易发展，要求我国的机械产品必须具有国际市场的竞争能力。在上述情况下，迫切要求我国机械设计水平有很大的提高。通过本次毕业设计，要求达到如下几个方面的要求： 掌握通用机械零件的设计原理，方法和机械设计的一般规律，具有机械系统的综合设计能力，能进行一般机械传动部件和简单机械装置设计； 提高计算机技术应用能力，具有运用标准，规范，手册，图册和查阅有关技术资料的能力。 初步建立正确的设计思想和工作方法，知道应该有意识的注意了解国家有关技术经济政策和国内外的发展情况； 树立创新意识，培养机械设计的创新能力， 对机械设计的新发展有所了解。(2) 完成本课题的理论和方法为了更加科学完善的完成毕业设计，需遵从如下三个设计原则。 系统性 一个好的机械设计必须能够满足使用要求，加工和装配简单，安全可靠，美观，便于修理，技术经济，价格合理，便于运输，不污染环境，报废后材料可以回收等。这些要求在有些情况下是难以完全满足的，因此，设计者必须全面考虑，综合平衡，这就要求设计者具有系统工程的观点。要求设计者能够正确确定设计要求，合理选择总体设计方案，掌握每个机械零件的特性，选择材料和热处理，通过计算确定零件的主要工程参数，各部分结构、尺寸、和公差配合，并进行必要的润滑、密封、散热等设计计算。 综合性在解决机械设计问题的时候要用到有关的多方面的科学知识，如力学，摩擦学，材料学，机械制造技术，机械原理，互换性和技术测量，机械制图等，每个零件的设计涉及的知识面都是很广泛的。 工程性本课程具有鲜明的工程性，在设计每个机械零件时要用到大量的数据、表格、标准、资料等，要处理方案选择、零件选择、材料选择、参数选择、结构形式选择等问题，对计算结果要进行分析，有的要圆整化，标准化。这些都是处理工程问题时必须具有的能力。（3） 机械零部件设计的内容和要求一般的大型机械产品都由若干个部件组成，如轧车有电机，减速箱，联轴器，轴，轧辊，机架，液压装置等部件。把机械分为部件，可以单独设计，组织生产，提高生产效率和质量，降低生产成本。有些部件还可以细分为更加小的部件。机械零件设计是机械设计的重要组成部分，它是机械机械总体设计的基础，并可能对机械的总体设计有决定性的影响。零部件的设计是一台机械设计的切入点。机械零部件设计工作的内容包括：根据总体设计的要求，明确所设计零部件的工作要求、性能、参数等，选择零部件的形式、材料、精度、进行失效分析和强度、刚度、耐摩性、热平衡、震动稳定性等计算，画出部件装配图。对机械零部件的设计要求有： 满足功能要求、满足强度、刚度、寿命、精度、，运动范围、耐热性、震动稳定性、重量、体积、噪音、防腐蚀、不污染环境等要求； 满足工艺要求加工（包括毛坯制造，机械加工，热处理），装配，修理方便，有零件损坏时便于更换； 能够保证使用者安全，操作方便； 外形美观； 经济性好。以上内容有时不能够同时达到，或者互相牵制，需要全面综合分析考虑各种因素，以达到最好的设计效果。1 轧车的传动方案设计1.1 轧车的作用和工作方式轧车主要用于纺织印染等行业，它的主要作用是将印染或者漂洗后的布匹，在后整理过程中进行机械脱水。以防止在染色后的烘干过程中产生泳移 ( 指织物在浸轧染液的过程中染液随水分移动而移动的现象) 从而导致的染色不均匀。它是纺织行业中一种简单而高效的工具。适用于纯棉、化纤及其混纺织物的处理。将布匹导入到轧车后，启动汽缸控制开关，使轧车的从动辊向下移与主动辊接触，压紧需要脱水的布匹，然后启动主动轧辊的工作电机和扩幅辊电机，轧车便进入工作状态开始工作。首先布匹通过第一个扩幅辊和浸染杆进入浸染缸，与浸染缸里面的染液进行接触染色。当染色完成后，通过第二个扩幅辊的转动，使布匹保持平整并匀速送入轧辊内进行机械脱水，以除去多余的染液，防止布匹在烘干过程产生泳移，从而提高织物染色的质量和减少烘干所用的成本。1.2 轧车的传动方案设计1机器通常是由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置用来传递原动机的运动和变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。合理的传动方案首先要满足机器的功能要求,例如传递功率的大小,转速和运动形式。此外还要适应工作条件（工作环境、场地、工作制度等），满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑，传动效率高、使用维护便利、工艺性和经济性合理等要求。轧车工作的时候，首先汽缸工作，推动从动辊支架，使从动辊离开主动辊升起，形成空隙；将布匹按图中9所示的虚线位置平整地通过扩幅辊、浸染杆、浸染缸进入轧辊部位；启动汽缸，推动从动辊支架运动，使从动衮返回原位，接触主动辊，压紧被动辊；然后打开电机开关，使主动轴电机和扩幅辊电机开始工作，轧车进入工作状态。当轧车工作一段时间后，如果需要对浸染槽里面的浸染液进行更换，侧只需启动汽缸，汽缸臂伸长，使浸染缸倾斜，将浸染缸内的浸染液倒出，清洗后，启动汽缸，汽缸臂恢复原长，浸染糟也恢复原状。此时再往浸染缸里面添加新的浸染液，轧车便可以重新开始工作。根据以上分析的轧车主要作用和工作方式，对轧车的传动方案进行设计。初步确定轧车的传动方案如下图（图1.1）。 图1.1 轧车的传动方案图图中：1-从动辊；2-主动棍；3-浸染缸；4-汽缸；5-汽缸（两个）；6-机架；7-从动辊支架；8-带轮；9-须脱水的布匹；10-浸染杆。根据轧车的工作原理，又可将轧车的传动部分分为如下两个部分。（1）轧辊传动部分：它主要由电动机、减速器、主传动轴等组成；（2）扩幅辊传动部分：它主要由电动机、带传动等组成。在下面的传动设计中，也将把轧车的传动部分设计按轧辊传动部分和扩幅辊传动部分分别进行设计计算。2 轧辊传动的设计2.1轧辊的传动方案轧辊的传动是轧车的核心传动部分，它的作用是带动轧车的主动辊和从动辊运动，从而将从主动辊和从动辊之间经过的布匹进行挤压脱水。根据以上轧车总体传动方案，可画出轧辊的传动方案图如下图所示（图2.1）。 图2.1 轧辊传动简图1-电动机；2-减速器；3-联轴器；4-滚动轴承；5-从动辊；6-主动辊；7-主传动轴；8-支架。2.2 电动机的选择选择电动机的内容包括：电动机类型，电动机结构型式，容量和转速的选择。再根据以上参数确定电动机的具体型号。标准电动机容量由额定功率表示。所选电动机的额定功率应该等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，则不能够保证机器的正常工作，或者使电动机长期过载，发热大而过早损坏；容量过大，则制造和使用成本增加，造成了大量的能源浪费。电动机的容量主要由其运行时发热条件决定，在不变或者变化很小的载荷下长期连续运行的机械，只要求电动机的载荷不超过额定值，电动机便不会过热，通常不必要校核发热和启动力矩。所需电动机的功率为：1 （2.1）式中：工作机实际的电动机输出功率，kw;工作机所需输入功率，kw;电机之工作机之间传动装置的总效率。工作机所需要功率由机器的工作阻力和运动参数求得=kw （2.2）式中f工作机的阻力，n；v工作机的线速度，m/s;工作机的效率总效率=其中为摆线针轮减速器的传动效率，0.900.972为联轴器的传动效率，0.99为轴承对的传动效率，0.98要求轧辊的线速度： =3.6 m/s工作机阻力：f= 根据以上设计要求得=7.26kw根据，再考虑到轧车的工作过程中需要对轧辊的速度进行调节，故选择电动机为 yvp132m4（变频调速三相异步电动机）。它具有体积小、重量轻、电气性能良好、经济指标先进等优点，而且结构牢固、使用方便，易于维修。它的主要参数如下表(表2.1)。表2.1 yvp132m4型电动机的主要参数表电机型号标称功率额定电流额定转矩堵转转矩/ 额定转矩转速yvp132m47.5kw15.5a 49 n.m 1.251503000r/min2.3 减速器的选择减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作要求。为了保证整机设备结构的紧凑性，所选用的减速器最好是能使输入轴与输出轴在同一轴线上。符合这一要求的减速器大体上有同轴式两级圆柱齿轮减速器、行星齿轮减速器、摆线针轮行星减速器、谐波减速器等。比较其各自的特点：同轴式两级圆柱齿轮减速器长度方向尺寸较短，但轴向尺寸较大不宜适用于本组件；行星齿轮减速器由数个行星轮分担载荷，采用均载机构，避免各行星轮之间载荷分配不均。承载大，体积小，效率高；摆线针轮行星减速器承载能力高，体积小，重量轻，传动比大，传动平稳，承受过载和冲击能力强，使用寿命长，效率高。谐波减速器传动比大，同时参加啮合的齿对数多，承载能力大，体积小，重量轻，但其传动效率不高(0.0650.90)1比较不理想。为了使轧辊传动装置更加轻小、紧凑、高效，在这里我们选择摆线针轮减速器做为主传动轴的减速装置。摆线针轮减速器是行星减速器的一种类型。它由外齿轮齿廓为变态摆线、内齿轮轮齿为圆销的一对内啮合齿轮和输出机构所组成的行星齿轮传动。除齿轮的齿廓外,其他结构与少齿差行星齿轮传动相同。摆线针轮行星减速器的传动比约为687，传递效率较高，一般可达到0.90.94。摆线针轮传动的优点是：传动比大、结构紧凑、传动效率高、运转平稳和使用寿命长。再根据电动机功率和轧辊的速度要求，选取bjwpd(7.5)-6-17型摆线针轮减速器。它采用电动机和减速器直联式结构设计，从而使得轧辊的主传动轴结构更加紧凑、轻小。它的传动比为17，额定功率为7.5kw。根据电动机转速和减速器传动比，可计算出轧辊的线速度的范围。=0.18 m/s （2.3）=3.6 m/s其中 =150 r/min=3000 r/min i=17 d为轧辊直径，初定为为390mm。则轧辊的变速范围为0.18 m/s3.6 m/s。满足工作要求，故该电动机和减速器的搭配满足设计转速要求，所以设计是合理的。bjwpd(7.5)-6-17型摆线针轮减速器的安装尺寸(表2.2 )，轴伸连接尺寸(表2.3 )，和外形尺寸(表2.4 )分别如下。表2.2 摆线针轮减速器安装尺寸表机型号中心高 安装尺寸地脚螺钉hn27200-0.535js1527580380304m20表2.3 轴伸联结尺寸表机型号输出轴输入轴2770m62074.510535k6103858表2.4 外形尺寸机型号外形尺寸hbda直联型27435430360335383接电动机 2.4 轧车主传动轴的设计2.4.1 轴设计的主要问题轴是组成机器的重要零件之一，它的主要作用是支承回转零件及传递运动和动力。轴的设计主要要解决下列问题：（1） 选择轴的材料3；轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。碳素钢比合金钢廉价，对应力敏感性小，又可通过热处理提高其耐摩性及疲劳强度，故应用最为广泛，其中最常用的是45号优质碳素结构钢，为保证力学性能，一般应进行调质或者正火处理。（2） 进行轴的结构设计；由于结构设计十尚不知道轴的直径，所以要进行初步计算，粗略估算出轴的直径，并初步确定各部分的形状和尺寸，然后细致的进行结构设计。在结构设计中必须考虑轴在机器中的位置，轴上零件固定定位要求，工艺性要求，热处理要求，运转维护要求的要求等。（3） 进行轴的强度校对4；在一般情况下轴的工作能力主要取决于它的强度，且大多数轴是在变应力条件下工作，因此还要进行疲劳强度的校核计算；（4） 必要的时候还需进行轴的刚度和震动稳定性计算。例如对机床主轴，其刚度计算尤为重要，而对于一些高速转轴和汽轮机轴，为避免因发生共振而破坏，则必须进行振动稳定性计算。2.4.2 主传动轴的设计计算与说明轴主要用来支承作旋转运动的零件，如齿轮、带轮，以传递运动和动力。，根据设计要求，设计的具体步骤、内容如下：（1） 选择轴的材料确定许用应力普通用途、只承受中小功率和中小转矩。故选用45钢，由于轴长度较长，为了消除轴的内应力，防止轴变形，在加工过程中，我们需要对轴进行需进行调质处理。查设计手册可得：它的抗拉强度=640 mpa, 屈服强度=355 mpa，弯曲疲劳极限=27 mpa 5，剪切疲劳极限=155mpa。许用切应力=40 mpa,（2） 按弯曲许用切应力，初估轴的最小直径由已经可得经减速器输出轴的功率=7.5kw转速=3000/17=176r/min转矩=9.55=9.55=4.1n.mm根据公式4 （2.4）即初步计算出轴的直径查设计手册得其中c=115, =40 mpa,可求得46mm（3） 轴的结构设计轴的结构设计主要有三项内容：各轴段径向尺寸的确定；各轴段轴向长度的确定；其它尺寸（如键槽、圆角、倒角，退刀槽等）的确定。根据轴系结构分析要点，结合后述尺寸确定，按比例绘制轴的草图。考虑到轴需要承受较大的径向载荷，故选用调心滚子轴承，选用轴用弹性挡圈对轴承内圈进行轴向定位。并根据机器的工作性能要求和工作环境要求，选用适当的密封圈进行防油防尘。并采用内嵌式轴承端盖实现轴承两端单向固定，依靠普通平键联接实现轴向固定，利用轴肩结构和止动环实现轴与轴承的轴向固定。根据以上条件，可绘制轴的草图，先根据轴的工作要求确定轴的小直径，然后再依次确定轴上各段的直径。再根据装配关系，确定轴各轴段的轴向尺寸。现根据设计要求，绘制轴的草图如下图（图2.2）所示。（轴与其它零部件相配合的具体情况见装配图）。 图2.2 主传动轴草图（4）轴尺寸的确定 各轴段径向尺寸的确定；如草图1.3所示，从轴左段开始确定各轴段的径向尺寸。与轴承内径相配合，并为了对轴承内径进行轴向固定，在进行轴的设计时，我们采用右端用轴肩固定，左端采用止动环进行固定，考虑轴的最小尺寸要求以及轴与减速器联结及联轴器的配合问题，结合轴的标准直径系列并符合轴承内径系列，取=90, 选定轴承代号为22318c/w33的轴承。从左至右逐段选取相邻轴段的直径。为轴肩部分，直径要求大于22318c/w33的最小安装尺寸要求，并要与密封圈的内圈相配合，故取=105mm。与工作件相配合，考虑到轴的工作可靠性和经济性及安装的方便性，可初取轴径为=120mm。根据轴的对称性，可分别求得，=105mm，=90mm。是轴与减速器输出轴相连接的部分，考虑轴的最小尺寸要求以及轴与减速器联结及联轴器的配合问题，结合轴的标准直径系列并符合轴承内径系列，取=80mm。所以可得各轴段直径为：=90； =105mm；=120mm； =105mm；=90mm； =80mm根据以上数据，可初步确定各轴段的径向尺寸草图如下图所示（图2.3）。 图2.3 轴的径向尺寸草图 各轴段轴向长度的确定；如图1.4所示，从轴左段开始确定各轴段的轴向尺寸。与轴承22318c/w33相配合，与轴径等于90mm的a型轴用弹性挡圈相配合，查机械设计手册，可得轴承安装尺寸宽度=64mm, a型轴用弹性挡圈的安装尺寸宽度s=2.5mm ，轴端取=18.5mm。=+s+=64mm +2.5mm+13.5mm =80mm；轴与端盖及密封圈相配合的部分，根据计算，取=213mm。为轴和工作件相配合部分，由工作要求w=1100mm，故取=w+20=1120mm。=213mm =80mm。为联轴器相配合部分，根据计算和查手册，取=150mm。 所以可得到各轴段长度分别为：=80mm； =213mm。=1120mm； =213mm。=80mm； =150mm。根据以上数据，可初步确定各轴段的轴向尺寸草图如图（2.4）所示。 图2.4 轴向尺寸草图 其它尺寸（如键槽、圆角、倒角等）的确定6轴的右端需要与联轴器联接，所以需要设计键联接。因为轴端公称直径=80mm。根据工作要求，并结合键的标准系列并符合轴径大小，选用键2214 gb 1096-79（公称尺寸bh=2214，长度l系列为100的普通平头联接）。再根据设计要求，确定轴上倒角，退刀槽等尺寸。绘制轴的零件图5，完成主动轴的设计，其结构和尺寸如图（2.5）所示。 图2.5 主动轴结构尺寸图2.5 轴的强度校核2.5.1 轴的强度校核步骤对于主要结构形状和尺寸，轴上零件的位置以及外载荷和支反力的作用位置均已经确定的轴可以按许用应力进行轴的强度校正，。对于一般重要的，弯扭复合的轴采用这一方法进行强度计算也已经足够可靠，它的一般计算步骤如下： （1） 画出轴的空间受力简图（如图1-6），将作用力分解为水平面受力和垂直面受力，求出水平面和垂直面上的支点反力。（2）分别画出水平面上的弯矩和垂直面上的弯矩。（3）作出合成弯矩m=。（4）作出转矩t图。（5）根据合成弯矩m和转矩t作出当量弯矩。的计算公式为：=。 （2.5）式中是根据转矩产生的循环特征差异而定的应力校正系数。对于扭矩切应力为静应力时，取=0.3；对于扭矩切应力为脉动循环变应力时，取=0.6；对于扭矩切应力为对称循环应力时，取=1。（6）校核轴的强度，危险截面的计算应该满足下列条件 （2.6）式中：w轴的抗弯截面系数，计算公式可查机械设计手册。式中：m是合成弯矩（nmm）；，mh和mv分别为水平面上和垂直面上的弯矩；t是工作扭矩（nmm）；是根据转矩性质而定的应力修正系数；w是轴的抗弯截面系数（mm3）；e是当量弯曲应力，mpa；-1 是许用弯曲应力（mpa）。对于有键槽的危险截面，单键时应将计算出的轴径加大5%；双键时轴径加大10%。计算出的轴径还应与结构设计中初步确定的轴径进行比较，若大于初步确定的轴径，说明强度不够，轴的结构要进行修改；若小于初步确定的轴径，除非相差很大，一般就以结构设计的轴径为准。2.4.2 轴的校核计算（1） 画出轴的空间受力简图，将轧辊上受力简化为集中中心作用于轴上，轴的支点反力也简化为集中力通过轴承载荷中心o作用于轴上，轴的受力简图如图（图2.6）所示。 图2.6 轴的受力简图（2） 画出水平面受力图，计算支点反例，画出水平面弯矩图（如图2.7）。考虑到c点为可能的危险截面，计算出c点处z的弯矩。根据已经条件可知上轧辊对主动轴的的作用力在水平方向的作用力为=1700n，所以可得：支点水平反力： =850n （2.7）c点弯矩： =850=700000 n.mm （2.8） 图2.7 水平面弯矩图 （3） 画出垂直面受力图，计算支点反力，画出垂直弯矩图（如图 2.8）。根据已经条件可知上轧辊对下轴的的作用力在水平方向的作用力为3000n，所以可得：支点反力： （2.9） （即的方向和相同）c点弯矩： 1500n=1200000 n.mm 图2.8 垂直弯矩图（4）求合成转矩，画出合成弯矩图，如图（图2.9）所示。c点合成弯矩： =1380000 n.mm （2.10） 图2.9 合成弯矩图（5）画出转矩t图。如图（图2.10）所示。图2.10 转矩t图（6）计算c处当量弯矩，画出当量弯矩图。如图（图2.11）所示。图1.11 当量弯矩图=1401000n.mm （2.11）（7）校核轴的强度 根据弯矩大小及轴的直径选定c截面进行强度校核查机械设计手册，当钢45钢=640mpa ，按表17用插值法得=59mpa 。c截面当量弯曲应力。=8.11mpa60/475/80118190315600偏差 根据上表计算得到小带轮的具体尺寸如下表（表3.4）表3.4 小带轮参数表基准宽度基准面上槽深基准面下槽深糟间距第一端面对称面至端面的距离最下轮缘厚带轮宽外径轮糟角143.5147.56913434（3）带轮的其它尺寸确定带轮的其它尺寸由经验公式计算。（4 ) 绘制零件图根据上面求得的相关数据绘制小带轮的结构尺寸图如下图（图3.4）所示。图3.4 小带轮的结构尺寸图3.3.3 大带轮的设计计算根据扩幅辊的工作要求，从上面的计算，和参考机械设计手册带轮的直径系列，得出大带轮的直径为180。根据v带轮的孔径和带轮的基准直径，查机械设计手册选择带轮的结构形式腹板式。再根据上表（表3.3）计算出大带轮的具体尺寸如下表（表3.5）所示。表3.5 大带轮尺寸表基准宽度基准面上槽深基准面下槽深腹板厚度第一端面对称面至端面的距离最下轮缘厚带轮宽外径轮糟角143.514147.52518734 根据上面计算所得数据，绘制大带轮结构尺寸图如下图（图3.6）所示。 图3.6 大带轮结构尺寸图总 结本次毕业论文的课题是基于轧车功能的传动设计，它是轧车设计生产的一个重要问题，是机械设计中的一个典型课题。总的说来，本课题有一定的难度，它需要扎实的专业基础知识和认真细致的计算处理能力。这样的课题对我来说是一个重要的挑战，它既巩固了我大学四年所学的专业知识，又使我学到了不少新的知识，如结构设计，综合设计，数据计算处理等。在这次论文的编写过程中，我首先是在网上搜索了与本课题相关的资料，充分掌握了课题的来源和背景，然后结合邓清芳老师所给的资料和自己的专业知识，确定了实验的基本方案和论文的编写进度。在写好开题报告后，复习了与论文有关的专业知识，接着进行了为期一周的信息搜集，获得了一批可靠的设计数据。后又用了一周的时间对数据进行了比较科