3T龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计【带三维proe图纸】（全套含CAD图纸）

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 3摘要 ： 本课题来源于企业中，主要完成龙门皮革下料机的总体设计和传动系统的设计。设备的最大分切力为 3T，最高频次为 30 次 /作台尺寸为（ L*W） 1200*800门 皮革 下料机 主要 适用于各种皮革、塑料、橡胶等行压成型，以机械代替手工开裁 坯 料之用。 该 设备要求 冲裁速度快、压力大，位移精度高，生产效率高、噪音低 ，操作方便，性能可靠 等特点 。该设备主要通过带传动及二级齿轮传动带动曲柄滑块机构运动，通过曲柄滑块 机构将旋转运动转变为直线运动，使上工作台作往复上下直线运动。 驱动元件采用三相异步交流电动机 。在设计中利用带传动和斜齿轮传动，提高传动的平稳性。 另外配有蜗轮蜗杆机构，其主要是起调节上压盖的行程的作用。在满足设计要求的前提下降低了成本， 且 满足下料分切干燥要求， 工作行程调整方便， 适合大批量生产。 关键词 ： 龙门；下料机；总体设计；传动系统设计 买文档就送全套 纸 01339828 1 of T of T s T, 0 of (L*W) 1200*is to of by of is It is to It of to on to to is it is in is to of 城工学院本科生毕业设计说明书 2007 2 目 录 1 前言 . 3 本前提条件 . 3 . 3 . 4 . 4 2 总体设计 . 5 . 5 . 7 . 7 . 7 . 7 . 8 . 9 3 部件的设计 . 10 . 10 . 11 . 11 . 14 . 16 度设计 . 16 . 17 . 19 . 21 . 21 . 21 . 22 . 24 . 24 . 25 4 结论 . 26 参考文献 . 27 致谢 . 28 附录 . 29 全套图纸加 Q 401339828 买文档就送全套 纸 01339828 3 1 前言 题的来源、基本前提条件 本课 题 3T 龙门皮革下料机总体设计及传动系统设计， 课题来源于 盐城市盛和轻工机械厂 。 设备应能满足下料分切干燥要求，且 应结构简单、运转平稳，工作可靠，切削的工作效率高， 同时工作行程应便于调整，设备便于维修。 内外发展现状 改革开放 20 多年来，祖国面貌日新月异，各方面取得了令人瞩目的巨大成就，皮革行业也得到了快速的发展，成为世界主要皮革产品基地。随着中国成为皮革 工业大国，皮革机械行业也得到了蓬勃发展。 皮革机械行业包括制革、制鞋及皮件机械部分，为皮革工业生产提供机械及自动化生产装备。皮革机械的发展，改变了皮革工业从手工作坊的生产方式到机械化、半自动化大规模工业的生产，提高了产品质量，提高了生产效率。皮革工业的发展相应为皮革机械行业发展提供了空间及商机，八十年代，国家定点生产皮革机械的企业不足 50 家，产值在 1 亿元人民币，而现在全行业企业总数超过 200 家，产值近30 亿人民币。其中制革机械占有国内市场的 60%以上，制鞋机械占有国内市场的 70%以上，目前皮革机械已经出口 到东南亚、南美、非洲等地区及国家，甚至返销意大利、西班牙等欧洲皮革机械老牌国家。 皮革机械今后如何跟上行业的发展，是摆在我们面前严峻的课题： 第一，随着皮革产品向高档化的发展，所需设备也必须同步跟上。开发适销对路的新产品是使皮革机械稳步发展的永恒主题，产品的开发及升级换代，必须滚动式推进，做到生产一代、试制一代、开发一代、调研一代，即“四世同堂”。要学习、吸收国际先进皮革机械经验，同时自己敢于创新，在实践中生产满足制革工艺的好设备。 第二，要着眼于高科技含量，按照制革行业脏、累、污染等状态，开发综合满足多项制革工艺，形成流水线的制革设备，最大限度减轻劳动强度，控制系统尽量引进 脑操作，尽可能减轻污水排量及集中排污，同时从节约化料、节约水的角度来研制新设备，让制革商家赢得最好的利润空间。 第三，皮革行业与机械行业紧密合作，皮革工业不断提出新工艺及新要求；机械行业在提供设备的同时，做好各项服务，共同促进皮革行业发展。皮革机械行业有责任，也有能力做好行业发展的基础后备工作。 今后五年中国皮革机械将会出现重大变化。 国际皮革机械产地已经从意大利转移到中国，中国应如何发展，成为从大国到强国。主要有两点 ： 1）中国皮革行业的发展决定了皮机的发展，今后的五年，中国皮业进入了“二次创业”的新时期。 2）中国皮革机械虽然已经走出国门，可望在今后的五年里，在国际市场占有更大的市场份额。 21 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 4 正是由于适应发展，龙门皮革下料机具有的特点是：机械式齿轮转动，电器按钮装置，操作方便，性能可靠。并且针对不同形状、规格的的皮制品，主要适用于鞋、帽、箱包、塑料、工艺品、体育用品、橡胶等行业，借助刀模裁断成型落料。 课题要解决的主要问题和总体思路 机械传动部分的设计，即进行工 作台的结构设计，绘制机械结构传动设计图。其中包括： a)机械传动部分的设计以及总体装配图的绘制。 b)非标准零件的设计以及零件图的绘制。 c)箱体的设计以及机床尺寸联系图的绘制。 设计的总体思路是采用二级齿轮传动，由三项异步电机带动带轮，再由 V 带带动 1 轴转动，通过一对斜齿轮带动 2 轴转动，再由一对直齿轮带动 3 轴转动，通过曲柄滑块机构带动工作台上压盖上下运动。另外配有蜗轮蜗杆机构，其主要是起调节上压盖的行程的作用。 述设计的解决方案以及预期效果 a)解决方案 首先制定总体方案，完成动力设计、运动设计 、以及结构的设计，并利用二维三维软件绘制总装配图，再根据的基本参数进行传动系统设计，绘制传动系统装配图，零件图以及曲柄滑块机构三维爆炸图，利用所学知识进行有关的计算和校核等。为了完成机床的设计，首先要对零件进行工艺分析 ,主要是 结构 、 尺寸精度、材料的分析；其次要根据基本参数进行设计；最后确定各个零部件的结构和机床总体结构，画出各零部件、机床的二维或三维图，运用 进行该机床零件的三维实体建模，生成三维爆炸视图。 b)预期效果 设计的预期效果是：所设计的机床能够准确的运动 ,保证传动平稳可靠，使用安全 ,易于 维修，设计的设备应能满足下料分切干燥要求，工作行程应便于调整，在机床运行时保证所需皮革样式能够准确的切除，刀具的磨损量尽量减少，提高寿命。 c)实用价值 设计的实用价值是：不但提高了生产率，改善了加工工艺，还可以减少资金投入，机床 操作方便，性能可靠 ，结构简单，安全可靠。 买文档就送全套 纸 01339828 5 2 总体设计 体方案 由于该设计是专用机床设计，所以在考虑具体方案时，应遵守的基本原则是在满足使用要求的前提下，尽量降低成本。 设备应能满足下料分切干燥要求，设备 应结构简单、运转平稳，工作可靠， 要求切削的工作效率高， 设 备工作行程应便于调整，设备应便于维修。 设备应满足最大分切力为 3T，运动的最高频次为 30次 /作台尺寸为（ L*W） 1200*800过具体要求，经计算合理选择电动机、分配各级传动比、确定各部分传动装置及总传动路线。设备的工作原理为：由电动机 1 带动皮带轮 2转动 ,经过 2级齿轮减速带动 3轴（曲轴）转动，然后带动曲柄滑块机构带动压盖上下运动。考虑到微调行程，还专门设计了蜗轮蜗杆装置。设备的总体设计图及传动系统图如下图所视： 图 2 总体设计图 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 6 图 2 传动系统设计图 与市场的现在出售 的龙门皮革下料机相比，虽然结构上基本相同，但是在设计方面考虑的更加全面。例如：在大、小带轮的安装上面，采用了轴端挡板固定，保证了带轮绝对不会自动的脱落，并结合实际生产，才用了双螺钉固定。在曲轴的两端和销轴的两端开设了轴用弹性挡圈槽，配制响应的弹性挡圈，保证了轴向固定。虽然这些地方的轴向固定要求不高，一般情况下无需轴向固定，但考虑到机械设计的基本要求，在设计的时候都必须考虑到这些方面。市场中的龙门皮革下料机的图片如下。 图 2 龙门皮革下料机图片 买文档就送全套 纸 01339828 7 该设备主要依靠上压盖的上下直线运动，利用牵引力和自身 的重力，使压盖的下表面与工作台中的皮革刀模接触，切割所需要类型的皮革坯料。（注：刀模的设计是根据具体的皮革坯料的形状、大小，甚至是坯料的种类决定。）为了提高效率，一般在工作台面上布置不止一个刀模，或不止一种刀模。（即是几个相同的刀模，或者是某一皮件的全部料块的刀模。） 作台的设计 由于设备具有了行程微调作用 ，通过曲柄滑块机构将旋转运动转变为上下直线运动，保证了上压盖平稳的运动，因此上压盖制成带肋板的空心结构，工作台制成平整面，用于放置刀模。为了提高效率，工作台面制成（ L B） 1200 800以同时放置几个刀模。 动机构的选择 由于工作台要求是快速，平稳，所以采用 V 带传动二级齿轮传动，以减轻对工作台的冲击。由步进电机带动带轮转动，再由一对斜齿轮带动 2 轴转动，再通过一对直齿轮带动 3 轴（曲轴），再由曲柄滑块机构，将曲线运动转变为直线运动，带动上压盖往复直线运动。 动装置的工作原理 传动要满足工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、传动效率、使用维护便利、工艺和经济性好等要求。 经过分析与比较 ,决定采用如下运动方式：电动机 1带动皮带轮2 转动 ,经过 2 级齿轮减速带动 3 轴（曲轴）转动，然后带 动曲柄滑块机构带动压盖上下运动。整个机构结构紧凑，传动平稳，冲击大。其工作原理图如下： 图 2 工作原理图 动机的选择 电动机的容量（功率）选得是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常工作，或电动机因长期过载而过早损坏；容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且因经常不在满载盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 8 下运动，其效率和功率因数都较低，造成浪费。 工作机所需功率为 于产量为 30次 /切力为 3T。所以送料速度： 301 0 0 0 6 0W (2 (2由公式 22 s, 电动机所需功率为 (2 从电动机到工作机之间的传动装置总效率 为： 32. 带 轴 承 齿 轮(2 式中 带, 轴 承, 齿 轮由式（ 2 320 . 9 5 0 . 9 9 0 . 9 8 0 . 8 8 5 由式（ 2 4 . 1 2 4 . 6 60 . 8 8 5o k W 工作机滚子轴的转速 ： 6 0 1 0 0 0w (2由公式 230m/ V 带传动比： 24i 带，单级圆柱齿轮传动 36i 齿,总传动比合理范围 54 864i ，故电动机转速可选范围为： ( 1 8 1 4 4 ) 3 0 5 4 0 4 3 2 0 / m i i n r 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动及减速器的传动比，选定电动机的型号为 表 2电动机性能参数表 电动机型号 额定功率 Pw/步转速/ 满载转速/ 电动机质量 /传动比 V 带传动 减速器 500 1440 75 48 级传动比的分配 电动机选定后，根据电动机的满载转速 n n i=n m /n w (2 由前述已知 30r/ 1440r/由公式 2i=48. 具体分配传动比时，应注意以下几点： a)各级传动的传动比最好在推荐范围内选取，对减速传动尽可能不超过允许的最大值。 b)应注意使传动级数少传动机构数少传动系统简单，以提高和减少精度的买文档就送全套 纸 01339828 9 降低。 c)应使各级传动的结构尺寸协调匀 称、利于安装，绝不能造成互相干涉。 d)应使传动装置的外轮廓尺寸尽可能紧凑。 19 为了使主轴箱结构紧凑，齿轮传动的外轮廓尺寸不宜过大，因而取传动比 = i 减 =i/48/5 取 =动和动力参数计算 1440 4503 . 2mn 带/1 = = 115 . 2 89 5 5 0 9 5 5 0 450 11450 1 2 8 . 5 73 . 5n 齿/2 = 承 轮 = 2 = 224 . 9 79 5 5 0 9 5 5 0 3 6 9 . 21 2 8 . 5 7 轴 21 2 8 . 5 7 2 8 . 5 74 . 5n 齿/3 = 承 轮 = 3 = 334 . 9 79 5 5 0 9 5 5 0 1 6 6 1 . 32 8 . 5 7 2 运动和动力参数表 参数 轴名 电动机轴 轴 轴 轴 曲轴 转速 n/440 450 率 P/距 T/动比 i 效率 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 10 3 部件的设计 轮的设计 A选择 查 参考资料 表 9,工作情况系数 a P= 按 1=1440r/考资料 19图 带 B确定带轮的直径： a)参考 参考资料 19图 取小带轮的直径 25mm b)验算带速 V=60000 (3 由式 3=s 25m/适 c)确定大带轮的直径 125= 参考资料 19表 取 400 mm d)计算实际传动比 i= 00/125= e)验算从动轮实际转速 2n 21 / 1 4 4 0 / 3 . 2 4 5 0 / m i nn n i r （ 100%=20（符合要求） G确定 V 带的根数 Z 查参考资料 19表 () P K K (3由公式 3 Z=3100，单键槽增大 3，双键槽增大 7； d 100，单键槽增大 5 7，双键槽增大10 15。最后对 查 参考资料 19表 C=103 (当所受弯距较小或只受转距、载荷较平稳，无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴只作单向旋转；反之， T 取小值， ) 19 由公式 31=文档就送全套 纸 01339828 17 D、轴的结构设计 轴的结构设计就是要确定轴的合理外形和结构，以及包括各轴段长度、直径及其他细小尺寸在内的全部结构尺寸。 轴的结构主要取决以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴的毛坯种类；轴上作用力的大小和分布情况；轴上零件的布置及固定方式；轴承类型及位置；轴的加工工艺以及其他一些要求。由于影响因素很多，且其结构形式又因具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式，设计具有较大的灵活性和多样性。但是，不论具体情况人如何，轴的结构一般应满足以下几个方面的要求： a)轴和轴上零件要有准确的工作位置； b)轴上零件应便于装拆和调 整； c)轴应具有良好的制造工艺性； d)轴的受力合理，有利于提高强度和刚度； e)节省材料，减轻重量。 19 E各轴段的长度 各轴段的长度决定于轴上零件的宽度和零件固定的可靠性，应注意以下几点： a)轴颈的长度通常于轴承的宽度相同。 b)轴头的长度取决于与其相配合的传动轮毂的宽度。 c)轴身长度的确定应考虑轴上各零件之间的相互位置关系和拆装工艺要求，各零件间的间距查参考文献 3。 19 的校核 图 3 1 轴的机构与装配草图 轴在初步完成结构设计后，进行校核计算。计算准则是满足轴的强度或刚度要求。进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的方法，并恰当地选取其许用应力，对于用于传递转矩的轴应按扭转强度条件计算，对于只受弯矩的轴（心轴）应按弯曲强度条件计算，两者都具备的按疲劳强度条件进行精确校核等。 现对主轴 3进行强度、刚度校核： ： 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 18 主轴上的传递的功率： 3 . 2 齿 轮 轴 承(3由公式 3P = 33 39550PT n(3由公式 3T = 33 8 6 2 5 82 2 1 6 6 1 . 3 1 0 128782581 2 8 7 8 t a n 2 0 4 6 8 7m z m t g N 图 4 a)画轴的受力简图 （见图 4 b)计算支承反力 轴承的支点位置， 由深沟球轴承查手册， a= 齿宽中点距左支点距离 1 ( ( 8 5 / 2 1 0 0 1 . 5 2 2 . 4 / 2 ) 1 0 6 6 . 4L m m 齿宽中点距右支点距离 2 ( ( 8 5 / 2 5 3 . 5 2 2 . 4 / 2 ) 1 0 7 . 4L m m 左支点水平面的支反力 1 2 2 30 , / ( )D N H L F L L ( 1 0 7 . 4 1 2 8 7 8 ) / ( 1 0 6 6 . 4 1 0 7 . 4 ) 1 1 7 8 右支点水平面的支反力 2 1 2 30 , / ( )B N H L F L L ( 1 0 6 6 . 4 1 2 8 7 8 ) / ( 1 0 6 6 . 4 1 0 7 . 4 ) 1 1 7 0 0 左支点垂直面的支反力 1 2 1 2( ) / ( ) F L L(3由公式 3支点垂直面的支反力 2 1 1 2( ) / ( ) F L L(3由公式 3c)画弯矩图（见图 4d、 e） 截面 11H L(3由公式 3M =面 V L(3由公式 32面 买文档就送全套 纸 01339828 19 22 M (3由公式 3M =2M =通常只校核轴上受最大弯矩和扭矩的截面的强度，危险截面 B。 考虑扭矩为脉动循环变应力， ，则 221 () T (3由公式 3 截面 (3由公式 3=度校核： 45钢调质处理，查得 1 60M 1弯扭合成强度满足要求。 图 3 轴的受力分析及弯扭矩图 承的选定 A、轴承的选择 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 20 选择滚动轴承的类型，一般从载荷的大小、方向和性质入手。在外廓尺寸相同的条件下，滚子轴承比球轴承承载能力大，时用于载荷较大或有冲击的场合。 当承受纯径向载荷时，通常选用径向接触轴承或深沟球轴承；当承受纯轴向载荷时，通常选用推力轴承；当承受较大径向载荷和一定轴向载荷时，可选用角接触球轴承。 19 根据轴的应用场合可知，轴主要受到的径向力和轴向力。查询常用滚动轴承的性能和特点，选择调心球轴承。调心球轴承的性能特点：可同时承受径向和轴向负荷。也可以承受纯轴向负荷（双向），负荷能力大。应用场合：适用于刚性较大跨距大的轴（固定支撑），常用于蜗杆减速器、离心机等。 B、轴承的润滑 润滑对于滚动轴承具有重要意义 。轴承中的润滑剂不仅可以降低摩擦阻力，还具有散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀等。润滑方式与轴承速度有关，一般根据轴承的 d 为滚动轴承内径，单位 n 为轴承转速，单位 r/出选择。 19 该设备的调心球轴承的润滑方式选择脂润滑，推力球轴承选择油润滑。 表 3沟球轴承润滑方式 界限（ 104 r/ 轴承类型 脂润滑 油润滑 深沟球轴 承 16 25 C、轴承的密封 轴承工作时，润滑剂不允许很快流失，且外界灰尘、水分及其他杂物也不允许进入轴承，故应对轴承设置可靠的密封装置。密封装置可分为接触式和非接触式两类。 a)接触式密封 通过轴承盖内部放置的密封件与传动轴表面的直接接触而起密封作用。密封 件主要用毛毡、橡胶圈、皮碗等软性材料，也有用减磨性好的硬质材料如石墨、青铜、耐磨铸铁等 b)非接触式密封 接触式密封必然在接触处产生摩擦，非接触式密封则可以避免此类缺点，故非接触式密封常用于速度较高的场合。 19 由于转速大于 5r/心球轴承的密封 选择非接触 密封。 D 轴承的负荷与寿命关系：10 常 数式中 P 轴承的所受的当量动量动负荷，单位为 N； 轴承的寿命指数，球轴承 =3，滚子轴承 =10/3； 10L 轴承的基本额定寿命，单位 610r 。 因 10L =1 时 P=C，故有10 1C。同时考虑温度及载荷特性对轴承寿命的影响，可推得： 10 ()(3买文档就送全套 纸 01339828 21 调心球轴承 1212，所受径向负荷 ，轴向负荷 0，轴承转速2 8 / m ，中等冲击，常温下工作。 查机械设计手册调心球轴承 1212的轴承的基本额定动 负荷 ，基本额定静负荷 。 计算 /a e 值 /0a ，查文献资料 8表 8 1 .5 t a n 0 e 计算当量动负荷 P /0 e，查文献资料 8表 8 1X ， 0Y ， 故 5 2 5 9 . 8 F Y F N 计算轴承寿命 查文献资料 8表 88 ， 1， 寿命指数 3 10316667 ()f P(3由公式 332718h2000h （合适） 的选择 键连接的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。设计键连接时，通常被连接件的材料、构造和尺寸已初步确定，连接的载荷也已求得。因此，可根据连接的结构特点、使用要求和工作条件来选择键连接的类型；键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。键的主要尺寸为截面尺寸 b、 h 和长度 L。 b、 h 可根据轴的直径 度 L 可参照轮廓长度 B 从标准 中选取，一般取 L=向 平键的长度则按轮毂宽度及其滑动距离确定（一般轮毂宽度 B（ 2） d）。间的材料一般用强度极限不低于 600碳素钢，通常用 45 钢。当轮毂用非金属或金属材料时，键可用 20钢或 重要的键连接，在选定的类型和尺寸后，还应进行强度校核。 19 轮的设计 杆传动的特点 采用阿基米德蜗杆传动，其特点是： a)齿廓凸凹齿合的形式，而共轭曲面的当量曲率半径达。单位齿面压力小。因而接触强度得 到提高。 b)瞬时接触线方向与相对滑动速度方向的夹角比较大，有利于形成和保持共轭齿面间的动压油膜。能够减小磨损，提高传动效率及可高性 c)基本齿廓为圆弧齿形，只要齿形参数选择合适，就能增大齿跟厚度，提高齿的弯曲强度和抗冲击能力。 d)设计方便，工艺简单。制造加工无需特殊专用机床。 e)采用蜗轮正变位，变位系数一般在 上齿合性能好，能保证传动质量，盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 22 当然也应该注意防止大变位引起的理论齿合区减少，蜗轮齿面边切区扩大。以至齿顶尖等现象。 19 总之它具有承载能力 大，传动效率高。使用寿命长，重量轻，结构紧凑等优点。如图 3 图 3 阿基米德蜗杆 杆的计算 蜗轮齿面接触疲劳强度计算蜗轮齿面接触疲劳强度的计算主要是为了防止齿面产生点蚀。钢蜗杆与青铜或灰铸铁蜗轮配对时，齿面接触疲劳强度公式如下： 校核公式 )(5 0 022212 M p (3设计公式 )(500 3222212 (3式中， K 为载荷系数，用以考虑载荷集中和动载荷的影响。一般 K=载荷平稳、蜗 轮圆周速度 3m/s 和 7级以上精度时，取较小值，否则取较大值；为蜗轮许用接触应力（ 于普通圆柱蜗杆传动，G=1；对于圆弧圆柱蜗杆传动， G=中心距 a 和蜗轮齿数 较小时， G 取较大值；其他符号意义和单位同前。 2蜗轮轮齿弯曲疲劳强度计算对于闭式蜗杆传动，轮齿弯曲折断的情况较少出现，通常仅在蜗