编织机传动系统设计.doc

武汉生物工程学院毕业论文（设计） I 目 录 摘要 .III 关键词 .III ABSTRACT .III KEYWORDS .III 1 绪论 .1 1.1 引言 .1 1.2 目的和意义 .1 1.3 圆筒编织机的发展现状 .2 1.4 传统圆筒编织机的工作原理 .2 1.4.1 存在的缺点 .2 1.4.2 现有编织机的相关技术 .3 1.5 编织机的发展前景3 1.6 主要设计内容 .4 2 方案论述 .4 2.1 编织机工作原理和机构及传动控制系统4 2.2 设计和改进圆筒包装带编织原理和机构以及传动控制系统 .5 2.3 纱线张力改进方法 .6 2.4 传动装置组成 .7 2.5 初步确定减速器结构和零件类型 .7 3 过程论述 .8 3.1 电动机的选择 .8 3.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比 .8 3.3 离合器的选择 10 3.4 直齿轮设计 11 3.4.1 确定公式内的各计算数值 12 3.4.2 计算 12 3.4.3 确定公式内的各计算数值 13 3.4.4 几何尺寸计算 14 3.5 锥齿轮（轴）的设计和校核 16 3.6 轴的设计及轴承型号的选择 25 3.6.1 拟定轴上的装配方案 26 3.6.2 轴上零件的定位 26 3.6.3 各轴段直径和长度的确定 27 3.6.4 提高轴的强度的常用措施 27 3.6.5 轴的结构的工艺性 27 4 四连杆运动分析 28 5 结果分析 29 武汉生物工程学院毕业论文（设计） II 参考文献 30 致 谢 32 武汉生物工程学院毕业论文（设计） III 圆筒编织机传动系统设计 摘要 介绍了传统编织机的工作原理及编织过程中对各机械零件的动作要求, 传统的圆筒编 织机采用纯机械式的传动，快慢速控制离合器控制、炸药的进给靠手工操作。并总结了传 统编织机普遍存在机器结构复杂、体积庞大、传动线路长、操作不方便、自动化程度低和 配件多的缺点。 关键词 编织机；工作原理；机械零件；传动 Abstract Describes the working principle of traditional weaving and knitting machines during the course of action required of each component, the traditional cylinder knitting machines with pure mechanical transmission, fast slow control clutch control, explosives manual feed through the system are given the overall structure. And summed up the shortcomings of the traditional common machine knitting machine complex, bulky, long transmission lines, operation is not convenient, low degree of automation and accessories and more. Keywords Knitting machine；working principle；mechanical parts；transmission 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 1 1 绪论 1.1 引言 圆筒包装带自动编织设备既可以用于民用，也可以用于军事方面。随着对外军事频 繁交流，由圆筒编织机自动编织炸药和炸弹包装织带需求不断增加，对编织机的要求越来 越多，而且需求量也在不断增加，特别是近几年来，需求量大，利润高。在民用方面，编 织机也得到越来越充分的利用，在工程建筑、消防、包装等领域应用织带特别多。目前， 在整个编织机技术水平比较落后，机械成分多，传动路线长，技术含量低，操作和控制需 要手工，工作环境恶劣，所以研究包装用的圆筒编织机对于提高机器的机电自动化水平， 改善工作环境，提高生产效率有很大的帮助。从产生的经济效益来看，由于它在军事和民 用方面都可以得到广泛的应用，需求量大，产生的经济效果可观。圆筒包装带编织是利用 经线和纬线相互交织的原理编织成圆筒型的织带，织带按一定的节距装有一定数量的炸药。 1.2 目的和意义 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。 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 2 此项设计将我大学四年所学的专业知识完美结合起来，书到用时方恨少，我意识到自 己的专业知识还不够扎实，需要在 CAD 绘图和 ProE 实体仿真上多下功夫。 1.3 圆筒编织机的发展现状 我国的编织工业经过 1998 年到 2000 年“压锭、减员、增效”的大规模调整后，全行 业已进入了技术进步和产业升级的新阶段。编织行业的强劲增长带动了国内对编织机械旺 盛的需求，中国已经成为世界上编织机械的生产大国，品种之多数量之大独一无二。 2003 年，编织机械行业在生产、销售、出口和经济效益等方面创造了历史最高水平。 据中国编机行业协会对 563 家企业的统计，2003 年，共完成工业产值(不变价)331.4 亿元， 同比增长 25.17，销售收入 335.03 亿元，同比增长 24.02，实现利润总额 21.24 亿 元同比增长 35.48。编机产品出口 5.43 亿美元，同比增长 44.5，编机产品销售的 重点仍在国内。与此同时，编机进口继续保持高增长，进口总额 46.38 亿美元。同比增长 25.3。全球编织品生产中心将转移到中国内地和东南亚，中国的编织机械市场将成为全 球最具潜力的市场。 1.4 传统圆筒编织机的工作原理 传统的圆筒编织机采用纯机械式的传动，快慢速控制离合器控制、炸药的进给靠手工 操作，送经机构的经线和卷取机构的织带张力波动大，机械自动化程度低，噪声大，工作 环境危险。 1.4.1 存在的缺点 普遍存在机器结构复杂、体积庞大、传动线路长、操作不方便、自动化程度低和配件 多。 1.4.2 编织机的相关技术 开口机构：按编织要求。将经纱上下分开，形成梭口，由于导火带组织简单，故采用 连杆开口机构。 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 3 梭子运动机构：它是机器的核心部分，由电机经传动装置传至梭子，使梭子运动，将 纬纱引向织口。 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。 织机的启动装置： 编织机的启动是由开关柄来控制的， 当电动机启动后，控制开关 柄使离合器接合，织机就启动了。 这些机构在整个机器的运转过程中往往是不够的，需增加一些辅助的机构，如断线自 停机构、过载自停机构等来完整的实现机器的运转，下面为编织机的部分传动示意图： 纬纱的传动路线： 电动机（带传动）轴（齿轮传动）轴（齿轮传动）轴（齿轮传动）梭子 经纱的传动路线： 电动机（带传动）轴（齿轮传动）轴（斜盘运动） （连杆机构）综框运动 1.5 编织机的发展前景 （1）进一步提高产品质量 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 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 4 1.6 主要设计内容 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 ProE 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。 2 方案论述 2.1 编织机工作原理和机构及传动控制系统 圆筒编织机采用经线与纬线相互交织的原理来编织导火带，利用纯机械的传动方式实 现各机构的运动，其主要运动机构有： 开口机构：按编织要求。将经纱上下分开，形成梭口，由于导火带组织简单，故采用 连杆开口机构。 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 5 梭子运动机构：它是机器的核心部分，由电机经传动装置传至梭子，使梭子运动，将 纬纱引向织口。 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。 织机的启动装置： 编织机的启动是由开关柄来控制的， 当电动机启动后，控制开关 柄使离合器接合，织机就启动了。 这些机构在整个机器的运转过程中往往是不够的，需增加一些辅助的机构，如断线自 停机构、过载自停机构等来完整的实现机器的运转，下面为编织机的部分传动示意图： 图2-1 编织机的部分传动示意图 纬纱的传动路线： 电动机（带传动）轴（齿轮传动）轴（齿轮传动）轴（齿轮传动）梭 子 经纱的传动路线： 电动机（带传动）轴（齿轮传动）轴（斜盘运动） （连杆机构）综框运动1 2.2 设计和改进圆筒包装带编织原理和机构以及传动控制系统 (1)由于卷取机构采用的凸轮机构传动，工作时当织带张力增大时，凸轮开始打滑， 引起噪声大；而且采用凸轮传动，随着织带卷绕直径的不断增加，织带受力越来越大，引 起织带受力不均匀，从而使织带开始受力小，编织时稀疏，之后越来越密，织造不美观。 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 6 设计达到要求：改进织带卷绕机构工作原理，摒弃传统凸轮卷取机构，使设计出的卷取机 构噪声符合国家标准，出带时爆炸织带出带速度恒定，受力应均匀，织造美观。 (2)锦纶织带出料现采用三线轮摩擦机构送带，出料时产生打滑，爆炸带节距控制不 准确。 设计达到要求：出料时无打滑现象，节距不一致。 (3)锦纶带各经线送经受力不均，爆炸带外表不美观。 设计达到要求：改进送经机构，经线要求采用恒张力控制，各经线受力均匀。 (4)爆炸带口径缩放采用进出刀杆机构，由操作人员现场控制，机构稳定性差且调试 困难，而且危险性增加。 设计达到要求：采用机电一体化技术，设计出自动缩放机构稳定，调试简单。 (5)快慢速控制离合器可靠性不高。 设计达到要求：改进快慢速控制可靠。 (6)爆炸带装药量无控制机构，装药量控制困难。 设计达到要求：增加流量控制机构，确保装药量符合要求。 (7)梭子立轴部件调试困难。 设计达到要求：调试简单，维护方便1。 2.3 纱线张力改进方法 图2-2 张力控制系统 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 7 新的张力改进方法采用变频调速，张力传感器检测，工控机控制的方案。张力控制系 统如图2所示。交流异步电机实现卷取辊卷取织带，随着半径的增加，半径测量器测出辊 筒直径的变化，通过A/D转换 由工控机控制变频器，实现异步电机减速。张力传感器测量 织带的张力变化，也通过同样的过程控制电机的速度。实现了织带张力的恒定。 2.4 传动装置组成 圆筒编织机的传动系统是由电动机、带轮、离合器、主轴、齿轮、轴、齿圈、连杆、 梭子、综框等零件组成。 传动路线： 纬纱的传动路线： 电动机（带传动）轴（齿轮传动）轴（齿轮传动）轴（齿轮传动）梭 子 经纱的传动路线： 电动机（带传动）轴（齿轮传动）轴（斜盘运动） （连杆机构）综框运动 2.5 初步确定减速器结构和零件类型 （1）选定减速装置的传动级数 传动级数根据工作机转速要求，由传动件类型、传动比以及空间位置和尺寸要求而定。 本设计宜采用三级传动形式。 （2）确定传动件布置形式 对于三级圆柱齿轮减速器，轴线采用水平布置，由传递功率的大小和轴线布置要求决 定采用同轴式。 （3）初选轴承类型 一般采用滚珠轴承，类型由载荷和转速等要求而定。 （4）决定减速装置机体结构 齿轮减速机体采用沿齿轮轴线水平剖分的结构，便于装配。 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 8 3 过程论述 3.1 电动机的选择 为保证机器正常运作。现选用型号为Y112M-4三相异步电动机。其技术参数如表3-1 表3-1 电机参数 满 载 时启动电 流 启动转 矩 最大转 矩 额定 功率 KW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 重 量 kg 40 14408.7784.50.827.02.22.343 3.2 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和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为：mn m a n i n 由于电动机转速 =1440r/min，最终输出的速度v=0.5m/s，卷筒直径设为300mm，则：mn 最后输出转速： r/min 60 100060 1000 0.5 r / min31.86 300 v n D 故传动装置总传动比： 1440 / min 45.2 31.86 / min m a nr i nr 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。 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 9 d1234567i =2.8,i =i =i =1.5,i =3,i =5,i =8,i =1,i8=1.8 计算传动装置的运动和动力参数 进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩（或功率） 。将传动装置各轴由 高速到低速依次定为轴、轴、轴、轴。 各轴的转速： 轴： m 1 d n1440 n =/ min514.29 / min i2.8 rr 轴： 1 2 1 n514.29 n =/ min342.86 / min i1.5 rr 轴： 2 3 2 n342.86 n =/ min228.57 / min i1.5 rr 轴： 3 4 3 n228.57 n =/ min152.38 / min i1.5 rr 各轴的输入、输出功率 传动效率如下： 带传动的传动效率=0.96，轴承=0.98；12 齿轮传动效率=0.97。3 输入功率： 轴： 114 0.963.84dppkwkw 轴：2123.84 0.98 0.973.65dppkwkw 轴：3233.65 0.98 0.973.47dppkwkw 轴：4343.47 0.98 0.973.30dppkwkw 输出功率： 轴：123.843.84 0.983.76pkwkw 轴：223.653.65 0.983.58pkwkw 轴：3223.47 0.983.40ppkwkw 轴：3423.30 0.983.23ppkwkw 各轴的输入、输出转矩，电动机的输出转矩： d d p4 T =9550955026.53 1440m N m n 输入转矩： 轴：10126.5 2.8 0.9671.31ddTTiN mN m 轴： 2111271.31 1.5 0.98 0.97101.68TTiN mN m 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 10 轴：32223101.68 1.5 0.98 0.97144.99TTiN mN m 轴：43334144.99 1.5 0.98 0.97206.74TTiN mN m 输出转矩： 轴：11271.31 0.9869.88TTN mN m 轴：222101.68 0.9899.65TTN mN m 轴：332144.99 0.98142.09TTN mN m 轴：442206.74 0.98202.61TTN mN m 3.3 离合器的选择 离合器在机器运转中可将传动系统随时分开或接合。对离合器的要求有：结合平稳、 分离迅速而彻底；调节和修理方便；外廓尺寸小；质量小；耐磨性能好；有足够的散热能 力；操作方便省力。对于此 编织机，可选用牙嵌式离合器，梯形牙。 选择参数为：D1=45mm,D=60mm,Z=7,Q1=2543, Q2=2543,S=13.45,h=6,h1=8,h2=2.6,r=1 按式 ，验算牙面上的压力P及牙根弯曲应力。 0 2 AK T pp D ZA 0 A bb K Th WD Z b 式中：A为每个牙的接触面积，单位为mm； 离合器牙齿距在圆环的平均直径，单位为mm；0D H为牙的高度，单位为mm； Z为半离合器上的牙数； W为牙根的抗弯截面系数，； 2 a b W P为许用压力，较高速状态下接合时，P=355MPa; 为许用弯曲应力，运转状态下接合时，。b 5 6 s bMPa 3.4 直齿轮设计 （1）选定齿轮类型、精度等级、材料和齿数 1)根据要求选用直齿圆柱齿轮。 2) 编织机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度 3)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。 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 11 4)选用小齿轮齿数为Z=20，大齿轮齿数为Z=155。 （2）按齿面接触强度设计 由设计计算公式进行计算； （公式3-1） 2 1 3 1 1 2.32 tE t dH KTUZ d U 3.4.1 确定公式内的各计算数值 1）试选载荷系数1.3tK 2）计算小齿轮传递的转矩 （公式 3- 5 111 95.5 10Tp n 2） 4 11.938 10 N mm 3）选择齿宽系数1d 4）查得材料的弹性影响系数 1 2 189.8EZMPa 5）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强1600HLIMMPa 度极限。1550HLIMMPa 6）计算应力循环次数： 公式（3- 11 60 h Nn jL 3） 9 60 514 12 8 300 152.22048 10 99 2 2.22048 103.10.712 10N 7)查表得接触疲劳寿命系数： ，10.90HNK20.95HNK 8)计算接触疲劳许用应力： 取失效概率为1%，安全系数S=1，得， 公式 11 1 0.90 600 540 1 HNHLIM H K MPaMPa S （3-4） 22 2 0.95 550 522.5 1 HNHLIM H K MPaMPa S 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 12 3.4.2 计算 1）试算小齿轮分度圆直径 d1t，代入 H中较小的值 公式 2 1 3 1 2 4 3 1 2.32 1.3 7.13 104.1189.8 2.32139.355 13.1522.5 tE t dE K Tzu d u mmmm （3-5） 2）计算圆周速度 v 公式（3- 11 60 1000 t d n 6） 3.1415 139.355 514 /3.76/ 60 1000 m sm s 3）计算齿宽 b 1dt bd1 139.355139.355mmmm 4）计算齿宽与齿高之比 b/h 模数 11tt mdz139.355265.36mmmm 齿高 2.25hmt 139.3556.0329.22 b h 5）计算载荷系数 根据 v=3.76 m/s，7 级精度、查得动载荷系数 Kv=1.12；直齿轮，假设 KAFt/b0。由于受壳体体积限制，采用“小式” 。用 4 个独立的设计 变量 x1，x2，xt1，xt2作为优化设计主体。取0.15。 2 螺旋角，接近于零度曲齿锥齿轮。故可以取 x1=0.8，x2=0.3；x=0.2。5.5 m 由于 x1=0.8 使小齿轮趋于变尖，可用切向正变位使之加厚，取 xt1=0.2。 xt2由另一条件确定，即弯曲强度平衡 Y1=KY2，或保持标准齿高,即，本设计采0 用第 2 种，可得 xt2=-0.01688。 几何计算： 1） 节锥角 公式（3-16） 45 cos sin arctan 1 u 21 9045 2） 齿宽 b=30mm 3） 径向变位系数 4） x1=0.8，x2=0.3 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 17 5） 平均当量齿轮齿数 公式（3-17） 12 12 0.5 coscos vm zz z 10.6 6） 节锥和分锥的比值 公式（3-18） 1 vm x K z 0.2 11.01887 10.6 7） 中点当量齿轮分度圆压力角 公式（3-19） 0 tan arctan cos m 20.085 8） 中点当量齿轮啮合角 公式（3-20） cos arccos m m a K 22.811 9） 分度圆直径 公式（3-21） 11 dz m 5 140700mm 22dz m 5 28140mm 10） 节锥距 公式（3-22） 22 0.5/sin a RK d 43.23mm 11） 中点锥距 公式（3-23）0.5 m RRb 43.23 1528.23mm 12） 全齿高 公式（3- * 2 a hhcm 24） 8.8mm 13） 分圆齿顶高 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 18 公式（3-25） * 11aa hhxm 7.2mm * 22aa hhxm 5.2mm 14） 分圆齿根高 公式（3-26） 11fa hhh 1.6mm 2fa hhh 3.6mm 14) 齿根锥角 45 21 ff 15) 顶圆直径 公式（3-27） 1111 2cos aa ddh 7002 7.2 cos45690.182mm 2222 2cos aa ddh 1402 5.2 cos45127.354mm 强度验算 齿面接触强度验算如下： 计算接触应力 公式（3-28） 2 2 1 1 AVHHtm HHEK eHm K K KKF u z z z z z b du 节点区域系数 zh 公式（3-29） 2 2cos costan b H tWt z 公式（3-30） 1674 . 5 cossinarcsin 0 mbmb 811.22 mt 6913.21 WmWt 则 2 2cos 2.286 costan b H tWt z 由弹性系数 zE，查得 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 19 2 189.3/ E zN mm 重合度系数 Z，得 公式（3-31） 41 3 z 公式（3-32） m m R mm R 35.73 43.306 43.23 mm 公式（3-33） tan eHm m b m 0.85 50tan5.5 0.3941 3.306 公式（3-34） 1 1 1 2cos ma amv R d r R 35.73 70.182 243.23cos45 mm 41.023mm 公式（3-35） 1 2 2 2 cos ma amv R d r R 35.73 67.354 243.23cos45 mm 39.370mm 公式（3-36） 1 1 1 cos 2 cos mm bmv R d r R 32.933mm 公式（3-37） 2 2 2 cos 2 cos mm bmv R d r R 32.933mm 公式（3-38） 2222 112212 tan mamvbmvamvbmvbmvbmvm grrrrrr 19.331mm 公式（3-39）cos mmm pm 9.754mm 公式（3-40） m m g p 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 20 1.982 公式（3-41） 41 3 z 1.036 螺旋角系数 公式（3-42）cos m z cos5.50.998 有效宽度 公式（3-0.85 eHeF bbb 43） 0.85 1512.75mm 齿轮系数 0.85 K z 使用系数 1.5 A K 齿宽中点分锥上的圆周力 公式（3-44） 11mmd dRR 60mm 公式（3-45） 1 1 2000 tm m T F d 2000 30 1000 60 N 载荷系数 公式（3-46）1 v KNK 公式（3-47） 2 1 2 0.084 1001 tm z vu N u 公式（3-48） 1 3 eH v Atm K b KC K F 公式（3-49） 1 / e nni 1000 /min 2 r 500 /minr 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 21 齿宽中点分锥上的圆周速度 公式（-50） 1 1/60000tmm vd n 60 500 60000 1.57/m s ，处于亚临界区。85 . 0 0254 . 0 N 1 107K 3 0.23 v C 988 . 0 23 . 0 12005 . 1 75.12107 K 公式（3-51）1 v KNK 0.02540.98811.025 齿向载荷分布系数 公式（3-52）1.5 HH be KK 1.5 1.11.65 齿间载荷分配系数。 H K 因为 1.5 1000 132.4/100/ 12.75 Atm eH K F N mmN mm b 由机械手册上查得，1.4 H K 润滑剂系数。 L z 由机械手册上查得，40 号机械油，50oC 时的平均运动，对 2 50 40/vmms =700N/mm2610101818303050508080120128180 C或R 0.50.60.81.01.21.62.02.53.0 套筒定位结构简单,定位可靠,轴上不需要开槽,钻孔和切制螺纹,因而不影响轴的疲劳 强度,一般用于轴上两个零件之间的定位.如果两个零件的间距比较大的时候,不宜采用套 筒定位,以免增大套筒的质量及材料用量。 轴承端盖用螺钉与箱体联接而使滚珠轴承的外圈得到轴向定位。在一般情况下，整个 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 27 轴的轴向定位也常利用轴承端盖来实现。 （2） 零件的周向定位 周向定位的目的是限制轴上的零件与轴发生相对转动。常用的周向定位零件有键、花 键、销、紧定螺钉以及过盈配合等15。 3.6.3 各轴段直径和长度的确定 零件在轴上的定位和装拆方案确定后，轴的形状便大体确定。各轴段所需的直径与轴 上的载荷大小有关。初步确定轴的直径时，可按轴所受的扭矩估算轴所需的直径。将初步 求出的直径作为承受扭矩的轴段的最小值直径，然后再按轴上的零件的装配方案和定mind 位要求，从处起逐一确定各轴段的直径。mind 对于标准件，如滚珠轴承、离合器等部位的轴径应取为相应的标准值及所选配合的公 差。 为了使齿轮、轴承等有配合要求的零件装拆方便，并减少配合轴段前应采用较小的直 径。为了使轴作过盈配合的零件易于装配，相匹配轴段的压入端应制出锥度，或在同一轴 段的两个部件上采用不同的尺寸公差。 确定各轴的长度时，应尽可能使结构紧凑，同时还要保证零件所需的装配或调整空间。 轴的各段长度主要是根据各零件与轴配合部分的轴向尺寸和相邻零件间必要的空隙来确定 的。为了保证轴向定位可靠，与齿轮和离合器等零件相配合部分的轴短长度一般应比轮毂 长度短2mm3mm16。 3.6.4 提高轴的强度的常用措施 （1）合理布置轴上零件以减小轴的载荷 为了减小轴上零件所承受的弯矩，传动件应尽量靠近轴承，并尽可能不采用悬臂的支 撑形式，力求缩短支撑跨距及悬臂的长度。 （2）改进轴上的零件的结构以减小轴的载荷 （3）改进轴的结构以减小应力集中的影响 轴通常是在变应力条件下工作的，轴的截面尺寸发生突变处要产生应力集中，为此， 轴肩处应采用较大的过渡圆角半径来降低应力集中。 （4）改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度 轴的表面粗糙度和表面强化处理方法也会对轴的疲劳强度产生影响。轴的表面愈粗糙， 疲劳强度也愈低。 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 28 3.6.5 轴的结构的工艺性 轴的结构工艺性是指轴的结构形式应便于加工和装配轴上的零件，并且生产率高，成 本低。为了便于装配零件并去掉毛刺，轴端应制出45的倒角；需要磨削加工的轴段，应 留有砂轮越程槽；需要切制螺纹的轴段，应留有退刀槽。 为了减少装夹工件的时间，同一轴上不同的轴段的键槽应布置在轴的同一母线上。为 了减少加工刀具种类和提高劳动生产率，轴上直径相近处的圆角、倒角、键槽宽度等应尽 量采用相同的尺寸17。 示意图如下： 图3-3 轴 4 四连杆运动分析 如下图是圆筒编织机的四连杆机构： 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 29 图 4-1 四连杆机构 图 4-2 四连杆机构 如上两图中，动力经锥形齿轮带动主轴转动，从而带动斜盘转动，使得滑块上下运动。 而四连杆是以滑块上的销钉连接点为中心做来回的往复运动，带动左右两连杆的上下交错 运动，从而实现左右综框的上下交错运动，达到开口和闭口的运动要求。 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 30 5 结果分析 本次设计的内容是： 圆筒编织机的传动系统设计和改造，通过主轴运动、齿轮传动、 连杆运动来实现编织机的梭口的张开与闭合和综框的上下运动。在此传动装置中采用的减 速器，它具有固定传动比、结构紧凑、机体封闭并有较大的刚度，传动可靠等特点。在此 设计中，传动部分通过电机、皮带轮带动主轴转动，从而带动锥形齿盘转动，主轴通过齿 轮传动将动力传到小齿轮、齿圈，实现编织机的梭口的张开。另一路线中，动力经主轴传 至斜盘，带动连杆机构做周而复始的循环运动，连杆带动综框做上下的往复运动，实现编 织机的经线交错运动。在不计算效率损失的情况下，由于电机满载的转速为1440r/min， 最后的输出速度为0.5m/s，通过计算、选择相关的零件能达到该编织机的工作条件。由以 上设计可以保证编织机的工作可靠、结构简单、传动路线鲜明、传动效率稳定、满足工作 要求的特点。 参考文献 1 张智明,梅顺齐,赵 建.圆筒包装带自动编织机的设计和改进.武汉：武汉科技学院. 2 张智明新型捻线机多电机控制系统的开发武汉：武汉科技学院学报2001 3 张智明,徐 巧,梅顺齐.捻线机成形往复导纱系统的研究武汉：武汉科技学院 报2006 4 于长辉,陈越平.GBR48-II 型编织机的设计.盘锦橡塑机械厂 辽宁 124106. 5 张建雄.日本兄弟牌电脑编织机 6 游光辉.圆织机经丝张力问题的研究和对策.湘潭市塑料 9 厂. 7 于新安,郝风鸣.纺织工艺学概论.中国纺织出版社. 8 姜怀.机织工程北京：中国纺织出版社.1994. 9 龚桂义.机械设计课程设计指导书第三版 北京：高等教育出版社.1990. 10廖念钊.互换性与技术测量第四版 北京：中国计量出版社.2000. 11史美堂.金属材料及热处理上海：上海科学技术出版社.1980. 12东北大学.机械零件设计手册编写组.机械零件设计手册第三版 北京：冶金 工业出版社.1994. 13中国纺织大学工程图学教研室.画法几何及工程制图第四版 上海:上海科学技术 出版社.1997. 武汉生物工程学院毕业论文（设计） 31 14孙恒,陈作模.机械原理第五版 北京：高等教育出版社.1996. 15濮良贵,纪名刚 机械设计第七版 北京：高等教育出版社.2001. 16孙恒等.机械原理M.北京：高等教育