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原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 分 类 号 密 级 宁 毕业设计(论文) 半自动薄刀分纸机提升机构设计 所 在 学 院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指 导 老 师 年 月 日 诚诚 信信 承承 诺诺 我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文） 半自动薄刀分纸机提 升机构构设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的 观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺承诺人（签名） ：人（签名） ： 年年 月月 日日 I 摘 要 薄刀分纸机是一种纸板分切机械, 采用薄刀分切（厚度仅为 1mm 左右） 、设有自 动、手动砂轮磨削，保持刀刃锋利，使分切的纸板平滑整齐；纸板通过预压、分 切后再经过压线来完成产品要求，压痕不出现裂痕现象；已广泛应用于瓦楞纸板分 切、瓦楞纸板生产线半自动、自动化作业领域。 关键词：薄刀分纸机，薄刀分切，瓦楞纸板 II Abstract Thin knife paper machine is a kind of cardboard cutting machine, using thin knife cut ( the thickness of only about 1mm ), equipped with automatic, manual grinding, keep blade sharp, make cutting paper smooth and tidy; paperboard by preloading, cut after the line to complete the product requirements, indentation does not appear cracking; has been widely applied to cut corrugated cardboard, corrugated cardboard production line of semi-automatic, automatic operation field. Key Words: Thin knife paper machine, thin knife slitting, corrugated cardboard III 目 录 摘 要 . I Abstract II 目 录 III 第 1 章 绪论 1 1.1 薄刀分纸机 . 1 1.2 提升机构的简介 1 1.3 提升机构的用途和发展概况 2 1.4 课题设计内容及要求 . 4 1.5 设计参数 4 第 2 章 提升机构方案设计 5 2.1 动力系统选择依据 . 5 2.2 常见机构的特点和应用 . 5 2.3 传动机构的确定 . 8 第 3 章 蜗轮减速器设计 9 3.1 初选电动机类型和结构型式 . 9 3.2 确定传动装置效率 9 3.3 蜗杆传动设计计算 . 10 3.3.1 选择蜗杆、蜗轮材料 10 3.3.2 确定蜗杆头数 Z1及蜗轮齿数 Z2. 11 3.3.3 验算滚筒的速度 11 3.3.4 确定蜗杆蜗轮中心距 a . 11 3.3.5 蜗杆传动几何参数设计 12 3.4 环面蜗轮蜗杆校核计算 . 15 3.5 轴的结构设计 . 17 3.5.1 蜗杆轴的设计 17 3.5.2 蜗轮轴的设计 19 3.6 轴的校核 . 22 IV 3.6.1 蜗杆轴的强度校核 22 3.6.2 蜗轮轴的强度校核 25 3.7 滚动轴承的选择及校核 . 28 3.7.1 蜗杆轴滚动轴承的选择及校核 28 3.7.2 蜗轮轴上轴承的校核 30 3.8 键联接的强度校核 . 32 3.8.1 蜗杆轴上安装联轴器处的键联接 32 3.8.2 蜗轮轴上装蜗轮处的键联接 32 第 4 章 滚珠丝杠提升部分设计计算 34 4.1 精度的选择 . 34 4.2 丝杠导程的确定 34 4.3 最大工作载荷的计算 . 34 4.4 最大动载荷的计算 . 35 4.5 滚珠丝杠螺母副的选型 . 35 4.6 滚珠丝杠副的支承方式 . 36 4.7 传动效率的计算 . 36 4.8 刚度的验算 . 36 4.9 稳定性校核 . 37 4.10 临界转速的验证 . 38 结 论 39 参考文献 40 致 谢 41 V VI VII 半自动薄刀分纸机提升机构设计 1 第 1 章 绪论 1.1 薄刀分纸机 瓦楞纸板生产线设备，使用薄刀（厚度仅为 1mm 左右）将瓦楞纸板纵向分切，同 时纵向压线。适用纸板宽度为 1800mm 左右，分切纸板最高速度可为 80m/min。 1.2 提升机构的简介 提升机构是一种大型提升机构械设备。由电机带动机械设备，以带动物体升降，完 成输送任务。提升机构是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的提升机构提升量 大，速度高，安全性高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型机械。 提升机构主要由电动机、减速器、卷筒（或摩擦轮） 、制动系统、深度指示系统、 测速限速系统和操纵系统等组成，采用交流或直流电机驱动。按提升钢丝绳的工作原理 分缠绕式提升机构和摩擦式提升机构。缠绕式提升机构有单卷筒和双卷筒两种，钢丝绳 在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。单筒大多只有一根钢丝绳，连接一个容器。双筒 的每个卷筒各配一根钢丝绳，连接两个容器，运转时一个容器上升，另一个容器下降。 缠绕式提升机构大多用于年产量在120万吨以下、井深小于400米的中。摩擦式提升机构 的提升绳搭挂在摩擦轮上，利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各连 接一个容器，或一端连接容器，另一端连接平衡重。摩擦式提升机构根据布置方式分为 塔式摩擦式提升机构（机房设在井筒顶部塔架上）和落地摩擦式提升机构（机房直接设 在地面上）两种。按提升绳的数量又分为单绳摩擦式提升机构和多绳摩擦式提升机构。 后者的优点是： 可采用较细的钢丝绳和直径较小的摩擦轮， 从而机组尺寸小， 便于制造； 速度高、提升能力大、安全性好。年产120万吨以上、井深小于2100米的竖井大多采用 这种提升机构 提升机构具有以下特点： （1）安全性 所谓安全性， 就是不能发生突然事故。 由于提升设备在生产中所占的地位十分重要， 其运转的安全性不仅直接影响整个的生产，而且还涉及人员的生命安全。因此各国都 对提升设备提出了极严格的要求。在我国这些规定包括在煤矿安全规程只中。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 2 （2）可靠性 所谓可靠性，是指能够可靠地连续长期运转而不需在短期内检修。提升设备所担负 的任务十分艰巨，不仅每年要把数十万吨到数百万吨的煤炭和矿石从井下提升到地面， 而且还要完成其他辅助工作。一个年产 150 万吨的，停产一天就要损失大约 20 万元。 因此提升机构至少要服务二十年以上而不需大修。 （3）经济性 提升设备是大型设备之一，功率大，耗电多，大型提升机构的功率超过 1000KW。 因此提升设备的造价以及运转费用，也就成为影响生产技术经济指标的重要因素之一。 1.3 提升机构的用途和发展概况 提升设备是运输中的咽喉设备,又是最大的耗电设备。西德、瑞典等国是当今世界 上制造提升机构较先进的国家,特别是多绳摩擦式提升机构更为突出。在这些国家的竖 井中几乎全部采用较先进的多绳摩擦式提升机构,不仅广泛采用庞大井塔的塔式多绳摩 擦提升机构,而且越来越多地使用较低的井架的落地式多绳提升机构。它们的发展特点 是体积小,重量轻,终端提升量大,提升速度高,衬垫材料摩擦系数大又耐磨,液压制动, 运转安全可靠,自动化程度高,多机集中控制等。生产的产品供世界上二十多个国家使 用。我国提升设备在上述技术方面与发达国家相比有一定的差距，自动化和多机集中控 制技术方面差距大，产品在国际市场上缺乏竞争能力。 内装式提升机构在我国已有多台运行，作为高度机电一体化的，节能新产品应重点 发展。同时开展斜井提摩擦提升和布雷尔提升机构的研制。 目前国外提升机构总的发展趋向是： (1)向大型化发展 大型化和要求提升机构大型化之目的主要在于获得更大的矿产 量。1O年前，年产90120万t的矿为大型矿。目前，就世界范围而言， 年产200300 万t的也不算大，仅仅算中、小型矿 瑞典最大地下矿将达1000 2500万ra。大型化 主要体现在大容量的提升容器。目前世界上一次提升最大重量已达63t。国外大型提 升机构都采用多绳摩擦式提升机构。 (2)向自动化、遥控方向发展 自动化不仅仅是为了节省人力，更重要的是适应大 生产、集中控制、集中管理、系统联动的需要也是保证产量和提高劳动生产率的有效 半自动薄刀分纸机提升机构设计 3 手段 同时也包含减轻劳动强度、节省人力、电力和提高运行安全性。国外大型提升机 构都广泛采用以多种保护为基础的自动化运行并能记录和处理各种生产数据、运行等 资料。英国完善了包括有全功能维护设计的可控硅供电，直接连接直流电动机驱动系统 和在井简中的提升机构控制系统 目前国外主井几乎都是自动化运行，副井由于机动性 大一般都是采用按钮控制和在罐笼内遥控。 (3)继续发展多绳提升机构 一般浅井、提升重量不大时可采用常规缠绕式提升 机构；但当深井、提升重量大时，须采用多绳摩擦式提升机构。有相当一部分提升任务 既可采用缠绕式提升机构也可采用多绳提升机构，如果现场条件允许则多绳摩擦式提 升机构更为经济。目前多绳缠绕式提升机构继续向更先进方向投展。有些国家生产的多 绳提升机构，塔式和落地式多绳提升机构大致各占5O%。 (4)发展各种新型和专用提升设备除目前已出现的落地式提升机构、布雷尔提升机 构和采用钢芯胶带牵引的摩擦式提升机构外； 国外还研制了起重式提升机构、各种不 同包围角的多绳摩擦式提升机构(用于浅井) 另外， 还研制了不同形式的无绳提升设备， 现已知的有机械式、电磁式、水力式和风动式。 (5)采用“四新”(新技术、新结构、新材料和新工艺)采用“四新” 后，提升机构 主轴装置、制动系统、液压系统、操纵系统和驱动系统等各部分不断改进提高，使整个 多绳摩擦式提升机构结构朝着体积小、重量轻、效率高的方向发展。 国内提升机构的发展趋向是： (1)发展多绳摩擦轮提升机构，特别是大型落地式多绳提升机构 以及斜井、斜坡 道用的多绳提升机构； (2)不断改进井研制新型单绳及多绳缠绕式提升机构 (3)可控硅供电及徽电子技术在提升机构上应用，以及可编程序控制器，遥控技 术交交变频调速等先进技术； (4)研制应用高性能摩擦衬垫高比压闸瓦等新技术、新材料； (5)不断引进、消化、吸收国外先进技术，并用于制造国产提升机构。淘汰落后技 术，如块式闸及角移式闸气动制动器，铸造结构并限制减速器和控制继电器的使用。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 4 1.4 课题设计内容及要求 （1） 薄刀分纸机是一种纸板分切机械, 采用薄刀分切（厚度仅为 1mm 左右） 、设有 自动、手动砂轮磨削，保持刀刃锋利，使分切的纸板平滑整齐；纸板通过预压、 分切后再经过压线来完成产品要求，压痕不出现裂痕现象；已广泛应用于瓦楞纸板 分切、瓦楞纸板生产线半自动、自动化作业领域。 （2）本课题要求阐述半自动薄刀分纸机的主要特点,分析国内外发展状况。提出多种设 计方案，并对其优、缺点进行分析，完成提升机构部分的设计。 （3） 设计薄刀分纸机提升机械动力部件，用 PRO/E 软件对提升机构主要部件建模，自 动生成三维图和二维图， （4）编写设计说明书 1 万字以上，设计主要零件，进行强度计算，完成设计其它任务。 （5）基本要求 学生在进行设计过程中，应充分发挥自己独立思考和创作设计，培养和锻炼工程实 际中的发现问题和解决问题的能力，反对盲从和抄袭行为。设计期间应完成以下工作： 1）查阅相关文献资料，其中外文资料不少于两篇，外文翻译不低于 2000 字，英 文翻译必须注明出处，并提供原版 PDF 文件；对半自动薄刀分纸机提升机构的设计、主 要传动零件设计计算、丝杠设计等半自动薄刀分纸机提升机构总图一份；丝杠、蜗轮蜗 杆、箱体等零件图，图纸量不少于 3 张 A0#；相关设计计算及应力校核。 1.5 设计参数 2）设计参数： 3）纸板宽幅：1800(mm) 4）最高纸板速度 ： 140 (m/min) 5）分纸刀数线数 ： 5 刀 8 线 6）最小分切宽度： 200(mm) 7）最小压痕宽度： 200(mm) 8）薄圆刀外径： 260(mm) 9）薄圆刀厚度：1 (mm) 10） 电源电压：220V，50HZ 11） 纠偏量：10(mm) 半自动薄刀分纸机提升机构设计 5 第 2 章 提升机构方案设计 2.1 动力系统选择依据 驱动机构主要有液压驱动、气动驱动、电动驱动和机械驱动等形式。 液压驱动具有体积小、出力大、控制性能好、动作平稳等特点，它利用油缸、马达 加上齿轮、齿条实现直线运动；利用摆动油缸、马达与减速器、油缸与齿条、齿轮或链 条、链轮等实现回转运动。液压驱动具有润滑性能好、寿命长的特点，结构紧凑，刚性 好。 定位精度高， 克实现任意位置开停。 有很多专业机械手能直接利用主机的液压系统。 但缺点是需要配备压力源，系统复杂成本较高。 气动驱动结构简单、造价低廉。气源方便，所需的压缩气源一般工厂都有，并且无 污染，一般采用的压力 0.4-0.6MPa,最高可达 1MPa。缺点是出力小，体积大。由于空气 的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压 系统容易生锈。 机械式用于简单的场合。 电动由于减速和回转运动变往复运动机构， 该机构适用于无污染， 有电就可以工作， 操作简单方便，在工作场合只需要接通电源即可工作，而工作场合在各个大楼区域，很 容易找到电源。 综合以上叙述，将选用最后一种电动机作为本提升机构的动力来源。 2.2 常见机构的特点和应用 类型 特点 应用 连杆机构 结构简单，制造容易，工作可靠，传动距离 较远， 传递载荷较大， 可实现急回运动规律， 但不易获得匀速运动或其他任意运动规律， 传动不平稳，冲击与振动较大。 用于从动件行程较大或承受重 载的工作场合，可以实现移动、 摆动等复杂的运动规律或运动 轨迹。 凸轮机构 结构紧凑，工作可靠，调整方便，可获得任 意运动规律， 但动载荷较大， 传动效率较低。 用于从动件行程较小和载荷不 大以及要求特定运动规律的场 合。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 6 非圆齿轮 机构 结构简单，工作可靠，从动件可实现任意转 动规律，但齿轮制造较困难 用于从动件作连续转动和要求 有特殊运动规律的场合。 槽轮间歇 机构 结构简单，从动件转位较平稳，而且可实现 任意等时的单向间歇转动， 但当拨盘转速较 高时，动载荷较大 常用作自动转位机构， 特别适用 于转位角度在 45以上的低速 传动。 凸轮式间 歇机构 结构较简单，传动平稳，动载荷较小，从动 件可实现任何预期的单向间歇转动， 但凸轮 制造困难 用作高速分度机构或自动转位 机构。 不完全齿 轮机构 结构简单，制造容易，从动件可实现较大范 围的单向间歇传动， 但啮合开始和终止时有 冲击，传动不平稳 多用作轻工机械的间歇传动机 构 螺旋机构 传动平稳无噪声，减速比大；可实现转动与 直线移动，传动平稳无噪声，互换；滑动螺 旋可做成自锁螺旋机构；工作速度一般很 低，只适用于小功率传动 多用于要求微动或增力的场合， 如机床夹具以及仪器、仪表， 还 用于将螺母的回转运动转变为 螺杆的直线运动的装置。 摩擦轮机 构 有过载保护作用；轴和轴承受力较大，工作 表面有滑动，而且磨损较快；高速传动时寿 命较低 用于仪器及手动装置以传递回 转运动。 圆柱齿轮 机构 载荷和速度的许用范围大，传动比恒定，外 廓尺寸小，工作可靠，效率高；制造和安装 精度要求较高，精度低时传动噪声较大，无 过载保护作用；斜齿圆柱齿轮机构运动平 稳， 承载能力强， 但在传动中会产生轴向力， 在使用时必须安装推力轴承或角接触轴承 广泛应用于各种传动系统， 传递 回转运动，实现减速或增速、 变 速以及换向等。 齿轮齿条 机构 结构简单，成本低，传动效率高，易于实现 较长的运动行程； 当运动速度较高或为提高 运动平稳性时， 可采用斜齿或人字齿条机构 广泛应用于各种机器的传动系 统，变速操纵装置，自动机的输 送、转向、进给机构以及直动与 转动的运动转换装置 圆锥齿轮用来传递两相交轴的运动； 直齿圆锥齿轮传用于减速、 转换轴线方向以及反 半自动薄刀分纸机提升机构设计 7 机构 递的圆周速度较低， 曲齿用于圆周速度较高 的场合 向的场合，如汽车、拖拉机、机 床等。 螺旋齿轮 机构 常用于传递既不平行又不相交的两轴之间 的运动，但其齿面间为点啮合，且沿齿高和 齿长方向均有滑动，容易磨损，因此只宜用 于轻载传动 用于传递空间交错轴之间的运 动。 蜗轮蜗杆 机构 传动平稳无噪声，结构紧凑，传动比大，可 做成自锁蜗杆；自锁蜗杆传动的效率很低， 低速传动时磨损严重， 中高速传动的蜗轮齿 圈需贵重的减摩材料(如青铜)， 制造精度要 求较高，刀具费用昂贵 用于大传动比减速装置(但功率 不宜过大)、增速装置、分度机 构、起重装置、微调进给装置、 省力的传动装置 行星齿轮 机构 传动比大，结构紧凑，工作可靠，制造和安 装精度要求高，其他特点同普通齿轮传动； 主要有渐开线齿轮、摆线针轮、谐波齿轮 3 种齿形的行星传动 常作为大速比的减速装置、 增速 装置、变速装置，还可实现运动 的合成与分解。 带传动机 构 轴间距离较大，工作平稳无噪声，能缓冲吸 振，摩擦式带传动有过载保护作用；结构简 单，安装要求不高，外廓尺寸较大；摩擦式 带传动有弹性滑动，不能用于分度系统；摩 擦易起电，不宜用于易燃易爆的场合；轴和 轴承受力较大，传动带寿命较短 用于传递较远距离的两轴的回 转运动或动力。 链传动机 构 轴向距离较大，平均传动比为常数，链条元 件间形成的油膜有吸振能力， 对恶劣环境有 较强的适应能力， 工作可靠， 轴上载荷较小； 瞬时运转速度不均匀， 高速时不如带传动平 稳；链条工作时因磨损伸长后容易引起共 振，一般需增设张紧和减振装置。 用于传递较远距离的两轴的回 转运动或动力。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 8 2.3 传动机构的确定 根据上述表格和任务书条件，初步选择涡轮蜗杆传动机构。但是由于上升过程中不 得出现打滑和倒退现象，减速比比较大。最终涡轮蜗杆传动机构确定传动机构。 半自动薄刀分纸机提升机构设计 9 第 3 章 蜗轮减速器设计 3.1 初选电动机类型和结构型式 电动机是专门工厂批量生产的标准部件，设计时要根据工作机的工作特性、电源种 类(交流或直流)、工作条件(环境温度、空间位置等)、载荷大小和性质(变化性质、过载 情况等)、起动性能和起动、制动、正反转的频繁程度等条件来选择电动机的类型、结 构、容量(功率)和转速，并在产品目录中选出其具体型号和尺寸。 电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于生产单位一般多采用三相交流电源， 因为此，无特殊要求时均应选用三相交流电动机，其中以三相异步交流电动机应用最广 泛。根据 不同防护要求，电动机有开启式、防护式、封闭自扇冷式和防爆式等不同的 结构型式。 Y 系列三相笼型异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式电动机， 由于其结构简单、 工作作可靠、价格低廉、维护方便，因此广泛应用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和 无特殊要求的机械上，如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等。对于经常起动，制 动正反转的机械， 如起重、 提升设备， 要求电动机具有较小的转动惯量和较大过载能力， 应选用冶金及起重用三相异步电动机 Yz 型(笼型)或 YzR 型(绕线型)。 电动机的容量(功率)选择的是否合适，对电动机的正常工作和经济性都有影响。容 量选得过小，不能保证工作机正常工作，或使电动机因超载而过早损坏；而容量选得过 大，则电动机的价格高，能力又不能充分利用，而且由于电动机经常不满载运行，其效 率和功率因数较低，增加电能消耗而造成能源的浪费。电动机的容量主要根据电动机运 行时的发热条件来决定。 由以上的选择经验和要求，我选用： 三相交流电 Y 系列笼型三相异步交流电动机。 3.2 确定传动装置效率 传动装置的效率由以下的要求： (1) 轴承效率均指一对轴承而言。 (2) 同类型的几对运动副或传动副都要考虑其效率，不要漏掉。 (3) 蜗杆传动的效率与蜗杆头数 z1有关，应先初选头数后，然后估计效率。 此外，蜗杆传动的效率中已包括了蜗杆轴上一对轴承的效率，因此在总效率的计算 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 10 中蜗杆轴上轴承效率不再计入。 各传动机构和轴承的效率为： 法兰效率： 1 0.98 设计中，电动机与减速器相连的法兰，相当于一个凸缘联轴器 一级环面蜗杆传动效率: 7 . 0 2 一对滚动轴承传动效率： 3 0.98 凸缘联轴器效率：98. 0 4 从电动机至工作机主动轴之间的总效率故传动装置总效率： 2 1234 2 0.98 0.7 0.980.980.646， 电动机的输出功率 d P 考虑传动装置的功率损耗，电动机输出功率 d P w P 则， d P w P 0.826875 1.3 0.646 KW 电动机的技术数据电动机的技术数据 根据计算的功率可选定电动机额定功率，取同步转速 1000minr，6 级 由简明机械设计手册选用 Y100L6 三相异步电动机，其主要参数如下 电动机额定功率：0P=1.5kw； 电动机满载转速：n=940minr 电 流： I=5.6A 3.3 蜗杆传动设计计算 3.3.1 选择蜗杆、蜗轮材料 1.选择蜗杆传动的类型 采用准平行环面蜗杆传动. 2.选择蜗杆、蜗轮材料，确定许用应力 考虑蜗杆传动中，传递的功率不大，速度只是中等，根据机械零件课程设计 表 52，蜗杆选用 40Cr，因希望效率高些，耐磨性好故蜗杆螺旋齿面要求：调质 半自动薄刀分纸机提升机构设计 11 HB265285.蜗轮选用铸锡磷青铜 ZQSn10-1，金属模铸造，为了节约贵重有色金属，仅 齿圈用锡磷青铜制造，轮芯用灰铸铁 HT100 制造 由机械零件课程设计表 53 查得蜗轮材料的许用接触应力 H =190 2 /N mm 由机械零件课程设计表 55 查得蜗轮材料的许用弯 曲应力 F =44 2 /N mm 3.3.2 确定蜗杆头数 Z1及蜗轮齿数 Z2 由机械零件课程设计表 56， 选取 Z11 则 Z 2Z1i15050 故取 Z 250 3.3.3 验算滚筒的速度 实际传动比 i50/1 工作机滚筒转速 n滚筒940/50=18.8minr 钢丝绳的提升速度 V = 3.14 D n3.1418.8 10001000 速度误差 VV V 8 8.93 8 0.785%，合适 3.3.4 确定蜗杆蜗轮中心距 a 1.1.确定蜗杆的计算功率确定蜗杆的计算功率 c1 P 1A C1 PK P K FMP （K ） 式中 K A使用场合系数，每天工作一小时,轻度震动 由机械工程手册查得：KA0.7； K F制造精度系数，取 7 级精度， 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 12 查得：K F0.9； K MP材料配对系数，齿面滑动速度 10 由机械工程手册查得：KMP0.85。 代入数据得 1A C1 PK P K FMP （K ） 1.47 0.70 1.35 0.90 0.85 KW 以等于或略大于蜗杆计算功率 1C P所对应的中心距作为合理的选取值根据机械 工程手册/传动设计卷 （第二版）表 2522a，选取蜗杆的中心距：a100mm. a 100mm 由于准平行二次包络环面蜗杆为新型得蜗杆,它的优点是:接触面大,导程角, 它的值稳定且一定,则润滑好,接. 触面大应直接根据“原始型”传动蜗杆设计参数。 3.3.5 蜗杆传动几何参数设计 准平行二次包络环面蜗杆的几何参数和尺寸计算表 1.中心距：由机械工程手册/传动设计卷 （第二版） 标准选取 a=100mm 2.齿数比：u 2 1 z z 50 3.蜗轮齿数：由机械工程手册/传动设计卷 （第二版） 选取 2 50z 4.蜗杆头数：由机械工程手册/传动设计卷 （第二版） 选取 1 1z 5.蜗杆齿顶圆直径： 机械工程手册/传动设计卷 （第二版）表 2.516 选取 1ad=45mm 6.蜗轮轮缘宽度： 机械工程手册/传动设计卷 （第二版）表 2.516 选取 b2=28mm 7.蜗轮齿距角： 2 360 7.2 z 半自动薄刀分纸机提升机构设计 13 8.蜗杆包容蜗轮齿数：K 2 10 z =5 9.蜗轮齿宽包角之半： w 0.5（K0.45）=16.38 10.蜗杆齿宽： 机械工程手册/传动设计卷 （第二版）表 2.516 选取 1 b=53mm 11.蜗杆螺纹部分长度： 机械工程手册/传动设计卷 （第二版）表 2.5 16，选取L=59mm 12.蜗杆齿顶圆弧半径： 机械工程手册/传动设计卷 （第二版）表 2.5 16，选取 R 1a =82mm 13.成形圆半径： 机械工程手册/传动设计卷 （第二版）表 2.516 选取 b d=65mm 14.蜗杆齿顶圆最大直径： 机械工程手册/传动设计卷 （第二版）表 2.516，选取 1e d=53.8mm 15.蜗轮端面模数：mt * 2 1 2 2 a a hz da = 155 3.18 48.6 mm 16.径向间隙：0.16 t Cm=0.5104mm 17.齿顶高：ha=0.75 mt=2.233mm 18.齿根高：h f = ha+ C=2.7434mm 19.全齿高：h= ha+ h f =4.9764mm 20.蜗杆分度圆直径： 1 d（0.624 2.02 i ）a 875. 0 40.534mm 21.蜗轮分度圆直径： 2 d2a 1 d159.466mm 22.蜗轮齿根圆直径：d 2f 2 d2 h f =153.9792mm 23.蜗杆齿根圆直径：d 1f 1 d2 h f =35.05， 判断：因为 0.875 1 2 f a d=28.12mm,满足要求 24.蜗轮喉圆直径：d 2a 2 d2 ha=163.932mm 25.蜗轮齿根圆弧半径： 1 1 0.5 ff Rad=82.475mm 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 14 26.蜗杆螺纹包角之半： 1 0.5 arctan 0.5 e L ad = 29.5 arctan 73.1 =21.977 27.蜗轮喉母圆半径： 2g = cos cos5 . 0 2a da = 1000 5 163 93 0.9273 0.9273 =25.88mm 28.蜗轮外缘直径：由作图可得 2e d=164.95mm 29.蜗杆分度圆导程角： m 2 1 arctan() d ud = 2 1 arctan()4.50 d ud 30.蜗杆平均导程角： w 2 1 arctan()4.09 d K ud 31.分度圆压力角： 2 sin() b d arc d =24 32.蜗杆外径处肩带宽度：3.189 t m 取 3mm 33.蜗杆螺纹两端连接处直径： 11f DTD=35mm 34.蜗轮分度圆齿厚： 2 0.55SP 2 2 3.14 159.465 10.014 50 d P z 数据带入公式得 2 S 5.508mm 35.齿侧隙：查表 4-2-6 得0.208 n j 36.蜗杆分度圆齿厚： 122 SPSj=4.2984 37.蜗杆分度圆法向齿厚： 11cosnm SSr=4.285 38.蜗轮分度圆法向齿厚： 22cosnm SSr=5.49 39.蜗轮齿冠圆弧半径： 2 0.55 af Rd=19.2775 半自动薄刀分纸机提升机构设计 15 40.蜗杆测量齿顶高： 1 12 2 0.51 cosarcsin aa S hhd d =2.2035 41.蜗杆测量齿顶高： 2 22 2 0.51 cosarcsin aa S hhd d =2。185 3.4 环面蜗轮蜗杆校核计算 环面蜗杆传动承载能力主要受蜗杆齿面胶合和蜗轮齿根剪切强度的限制。因而若 许用传动功率确定中心距，则然后校核蜗轮齿根剪切强度。 由于轴承变形增加了蜗杆轴向位移，使蜗轮承受的载荷集中在 23 个齿上。 而且，由于蜗轮轮齿的变形，造成卸载，引起载荷沿齿高方向分布不均，使合力作 用点向齿根方向偏移。 因而，蜗轮断齿主要由于齿根剪切强度不足造成的 校核： c fp F z A k 其中 c F 作用于蜗轮齿面上的及摩擦力影响的载荷; z 蜗轮包容齿数 f A 蜗杆与蜗轮啮合齿间载荷分配系数; p k 蜗轮齿根受剪面积; 公式中各参数的计算 1. c F的计算 c F= 2 22tan( ) m FFr 2 F作用在蜗轮轮齿上的圆周力， 2 2 2T d m r蜗杆喉部螺旋升角 ，4.5 p 当量齿厚， 滑动速度 1 1 19100cos s m d n v r = 40.5 940 191004.498cos 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 16 =2.01m/s 根据滑动速度 s v查机械设计手册 339 得2 58 将数据带入公式得 32 6.18 101(4.52.58 ) c Ftan = 3 6.2275 10N 2.计算得 z= 5 3.蜗轮齿根受剪面积 2 2 cos ff m b AS r 2f S 蜗轮齿根圆齿厚； 2202 cos2tan() 2 x fmf P Srha 由上可知 x P 蜗轮端面周节；10.01 x P 0 a 蜗轮理论半包角； 24 2 蜗轮分度圆齿厚所对中心角。 7.2 3.6 22 数据带入公式得 2 10.01cos4.5 2 2.7434tan(243.6 ) 2 f S =7.03mm 由上可得 2 28 7.03197.45 cos4.5 f Amm 3 6.2275 10 12.616 5 0.5 197.45 MPa 对于锡青铜齿圈 取0.5 b 查手册取铸锡磷青铜，砂模铸造，抗拉强度 b =225MPa 0.5112.5bMPa， 则 半自动薄刀分纸机提升机构设计 17 3.5 轴的结构设计 3.5.1 蜗杆轴的设计 1.轴的材料选择 由机械零件课程设计表 61 选用 45 号钢，调质。 2.最小轴径的初步计算 由机械零件课程设计表 62，取 0 A105，根据 公式 1 3 min0 1 P dA n 其中 1 n 轴的转速 ，940r/min 1 P 轴传递的功率 , 1.47kw min d 计算截面处的轴的直径， mm 将数据代入公式得 3 min 1.47 105 940 d =12.2mm 输出轴的最小直径是按照联轴器处轴的直径 1 2 d ，为了使所选的轴的直径 d 与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。 联轴器的计算转距 1caA TK T，查表 153，考虑到转距变化很小，故取 Ka=1.3， 则 1.3 14.9319.409 ca TN m 按照计算转距 ca T应小于联轴器公称转矩的条件，查标准手册（GB5843-86）选用 YL4 型 凸缘联轴器，半联轴器的孔径 1 d=22mm，故取 1 2 d =22mm，半联轴器的长度 L=52mm。 3.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 拟订轴上零件的装配方案：本题的装配方案已经在前面分析比较，现选用如图所 示的装配方案。 1) 为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2 轴段右端制 出一轴肩，故取 2 3 d =28mm，左端用轴端挡定位，按轴端直径 取挡圈直径 D=30mm，半联轴器与 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 18 轴配合的毂孔长度 1 L=52mm,保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴的端面 上，故 1-2 段的长度应比略短一些，故取12l=50mm. 2) 初步选择滚动轴承，因轴承同时受有径向力和轴向力 的作用，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据 23d =28mm，由轴承产品目录中初步选取标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30207，其 尺寸为 dDT=357218.25mm， 故34d=78d=35mm。 3) 已求得蜗杆喉部齿顶圆直径 1a d=45mm，最大齿顶圆直径 1e d=53.8mm，蜗杆螺 纹部分长度 L=59mm，蜗杆齿宽 1 b=53mm，所以取 5 6 l =68mm， 5 6 d =53.8mm， 5 6 d =45mm， 4 5 d =42mm。 4) 轴承端盖的总宽度为 20mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。 根据轴承 端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴的右端面间的距 离 l=20 mm， 故取23l=40mm. 5) 为避免蜗轮与箱体内壁干涉，应取箱体内壁凸台之间距离略大于蜗轮的最大 直径，取内壁距离 l =175mm 考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体 内壁一段距离， S，取 S=8mm（如图） 。 6）在 3-4 和 7-8 轴段应各装一个溅油轮，形状如图所示，取其长度 L=27.75mm。 所以，可求得： 3 47 8 18.2527.7546ll mm， 4 56 7 (6827.75 28 2) 2 l ll 33.75mm 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 4 轴上零件的周向定位 ； 半联轴器与轴的周向定位均采用平健联接。按 1 2 d 由手册查得平键截面为 8 7b h mm(GBT1095-1979)，键槽用键 槽铣刀加工，长为 45mm(标准键长见 GBT1096-1979)， 半联轴器与轴的配合为 H7k6。 滚动轴承与轴的周向定位是借过渡 半自动薄刀分纸机提升机构设计 19 配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 m6。 4)确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 245，各轴肩处的圆角半径如图 5-1 12345678 图 5-1 轴肩处的圆角半径 3.5.2 蜗轮轴的设计 1. 轴的材料选择 由机械零件课程设计表 61 选用 45 号钢，调质 b =650 2 N mm 2.轴径的初步计算 由机械零件课程设计表 62，取 A112，根据公式 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 20 2 3 min0 2 p dA n ， 其中 2 n 轴的转速 ，18.8r/min 2 P 轴传递的功率 , 0.97kw min d 计算截面处的轴的直径， mm 将数据代入公式得 2 3 3 min0 2 0.97 11241.7 18.8 p dA n mm 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 1 2 d ，故需选取联轴器型号。 联轴器计算转距 2caA TK T，查表 153，考虑到转距变化很小，故取 Ka=1.3，则 1.3 492.74640.56 ca TN m 按照计算转距 ca T应小于联轴器公称转矩的条件，查标准手册（GB5843-86）选用 YL11 型凸缘联轴器，半联轴器的孔径 1 d=50mm，故取 1 2 d =50mm，半联轴器的长度 L=112mm。 3.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 拟订轴上零件的装配方案：本题的装配方案已经在前面分析比较，现选用如图所 示的装配方案。 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2 轴段右端须制出一轴肩，故取 2 3 d =55mm，左端用轴端挡圈定位，按轴端 直径取挡圈直径 D=60mm，半联轴器 与轴配合的毂孔长度 L=62mm，保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴的端面上，故 1-2 段的长度应 比 L 略短一些，故取12l=110mm。 2）初步选择滚动轴承，因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆 锥滚子轴承，参照工作要求并根据23d =55mm，由轴承产品目录中初步选取零基本游隙 组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30212，其尺寸为 dDT= 60110 23.75mm，故34d= 6 7 d =60mm，而78l=23.75mm。 3) 取安装蜗轮处的轴段直径 4 5 d =65mm，蜗轮左端与左轴承用套筒定位，已知蜗 轮轮缘宽度为 28mm，所以可取蜗轮轮毂宽度为 52mm，为了使套筒端面可靠地压紧蜗轮，4-5 段应略短于轮毂宽度，故取 4 5 l =50mm。 半自动薄刀分纸机提升机构设计 21 4）蜗轮右端采用轴肩定位，轴肩高度h 0.07d，取h=6mm，则轴环处直径 5 6 d =77mm，轴环宽度1.4bh，取 5 6 l =12mm， 6 7 l =12mm， 6 7 d =68mm。 5) 轴承端盖的总宽度为 28mm(由减速器及轴承端盖的结 构设计而定)。根据轴 承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴的右端面间的 距离 l=22 mm， 故取23l=50mm。 6)取蜗轮距箱体内壁之距离 a=16mm 考虑到箱体的铸造误差， 在确定滚动轴承位 置时，应距箱体内壁一段距离，取 s=8mm（如图） ，则 3 4 l =2+16+8+23.75=49.75mm， 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 4.轴上零件的周向定位 蜗轮，半联轴器与轴的周向定位均采用平健联接。根据 4 5 d 可选蜗轮与轴之间的平 键尺寸为18 11b hmm (GBT1096-1979)，键槽用键槽铣刀加工，长为 45mm(标准 键长见 GBT1096-1979)，同时保证蜗轮与轴配合有良 好的对中性，选择轮毂与轴的配合为 H7/n6。半联轴器与轴的联结按12d由手册查得 平键截面为16 10b hmm (GBT1096-1979)，键槽用键槽铣刀加工，长为 100mm (标 准键长见 GBT1096-1979)，半联轴器与轴的配合为 H7k6。滚动轴承与轴的周向定 位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 m6。 5.确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 245，各轴肩处的圆角半径如图 5-2 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 22 87654321 图 5-2 各轴肩处的圆角半径 3.6 轴的校核 3.6.1 蜗杆轴的强度校核 1绘轴的计算简图 在确定轴承支点位置时， 应从手册上查取 a 值， 对于 30207 型单列圆锥滚子轴承， a=16mm，所以，作为简支梁的轴的支撑跨距 23 LL=（20+43.75+34）+（20+43.75+34） 半自动薄刀分纸机提升机构设计 23 =97.75+97.75=195.5mm 2计算作用在轴上的力 1 3 1 1 22 14.93 10 40.534 t T F d =736.67N， 1 3 2 2 22 492.74 10 159.466 a T F d =6179.88N， 21 6179.88242751.46 ra FF tgtgN 3计算支点反力 水平反力： 1 12 736.67 368.335 22 t NHNH F FFN 垂直反力： 0 B M 1 11 1 97.75 2 195.5 40.534 2751.46 97.756179.88 2 195.5 2016.38 ra NV d FF F N 0 A M 1 11 2 97.75 2 195.5 40.534 2751.46 97.756179.88 2 195.5 735.08 ra NV d FF F N 4计算弯矩，作弯矩图 水平弯矩： 宁波大红鹰学院毕业设计（论文） 24 1 97.75 368.335 97.75 36004.75 HNH MF N mm 垂直弯矩： 11 97.75 2016.38 97.75 197101.145 VNV MF N mm 22 97.75 735.08 97.75 71854.07 VNV MF N mm 合成弯矩 22 HV1c 22 MMM 36004.75197101.145 200362.68N mm 左 22 HV2c 22 MMM 36004.7571854.07 80370.08N mm 右 5扭矩图 由机械零件课程设计表 618 查得折