机械毕业设计（论文）-导丝机的结构设计【全套图纸】.doc

邵阳学院毕业设计（论文）内容提要 目前，国内的导丝机都在强调“导丝辊的数量决定丝束的均匀性” ，但是丝辊多了会带来很多问题比如成本高、结构复杂故障率大、检修不方便等。我所设计的导丝机紧采用了一个导丝辊与一个落丝辊通过速度的协调来实现丝片在导丝过程中所受的力的均匀性，一样可以很好的完成工艺的要求。本人设计的导丝机具有以下优点：1. 适应性强。 2. 容易操作。3. 生产效率高。4. 结构简单，可靠性强。5. 易于保养。全套图纸，加153893706ISummaryAt present, the guide wire machine in domestic emphasized quantity godet decision uniformity tow, but roll more will bring many problems such as high cost, complicated structure failure rate, maintenance is not convenient. The guide wire machine I design the tight with a guide roller and a doffing roller through the speed to achieve the coordination of silk in the guide wire in the process of the uniformity of the force, the same can be very good to complete the process requirements.The guide wire machine I design has the following advantages:1 Strong adaptability.2 Easy operation.3 High production efficiency. 4 Simple structure, high reliability.5 Easy maintenance.II目 录内容提要.Summary.绪 论.1第2章 导丝机的总体方案设计.4 2.1 导丝的目的和作用.4 2.2 导丝机的原理.4第3章 传动部件的选择与设计.6 3.1 交流变频电机的选择.6 3.2 联轴器的选择.7 3.3 计算传动比及轴的参数.8 3.4 轮毂及部件的设计与校核.9 第4 章 铸铁箱体及其附件的设计.16 4.1 箱体的设计.16 4.2 箱体附件的设计.17第5章 润滑、散热、密封系统的设计.18 5.1 润滑方式和润滑系统.18 5.2 内部油路及密封设计.21结束语.22参考文献.23致谢.24 24绪论 在过去的半个世纪里，纺织业在中国既是传统产业，也是优势产业，为国民经济作出了巨大的贡献。近年来高科技产业的发展和国民经济结构的调整特别是国有企业的改革，使纺织业面临的问题进一步凸现，如企业的重组，劳动生产率的低下，设备的陈旧和技术的落后，等等。然而，纺织工业仍然是一个大产业并在整个经济结构中占据重要的地位。1999年纺织工业出口顺差320亿美元，占全国外贸顺差的70。据2000年数字统计，纺织业产业工人1300万，占全国产业工人13，固定资产占全国的11.4；而江苏省纺织工业出口创汇达 74亿美元，占顺差净值16亿美元的94。全国近13亿人口，其衣用和装饰用纺织品离不开纺织工业。 中国加入WTO后最大的受益者是纺织行业：7年内纺织行业上岗人数增加23；在未来5年里，中国纺织工业总产值将每年以6。5的平均速度增长；到2005年，纺织纤维年加工总量将达到1425万吨，人均年消费量将达到7.8公斤左右；纺织服装年出口创汇将达到650亿美元；行业科技进步对产值增长的贡献率高达60以上。从中国纺织工业联合会2013 年1 月底发布的行业经济运行情况来看, 2012 年纺织工业经济总体运行仍居于发展区间, 生产规模和投资规模继续扩大, 区域结构调整步伐加快, 内销仍保持一定幅度的增长。生产、出口、内销、投资、利润增速均回落较快, 尤其是上游行业盈利能力下降。从全年的走势看, 纺织行业经济运行总体情况已经在底部开始启稳。预计2013 年行业的经济运行将会好于2012年, 国际市场将适度上扬。国际市场虽有风险, 但仍具备实现平稳增长的动力, 乐观估计, 需求增速将在2012 年水平上有小幅提升。国内市场将温和回升,内需消费将实现稳定、较快增长, 增速有望较2012年进一步提升。棉花价差问题仍将继续影响行业运行, 棉纺企业市场竞争压力及盈利压力仍将较为突出。在需求、特别是内需拉动下, 行业产销总体将保持平稳增长, 并呈现逐渐加速走势。作为纺织工业发展重要保证的纺织机械行业,不仅为纺织工业提供技术装备, 同时也是纺织工业生产产品质量、技术水平和生产效率的基本保障。是国家重点支持发展的装备制造业之一, 它是我国纺织工业综合实力的体现。纺织机械行业应密切配合纺织工业发展的诉求, 在关注其行业动态的情况下, 加快自身行业产品的结构调整, 技术水平的升级换代。2013 年是纺织工业十二发展规划和纺织机械行业十二五发展指导性意见的重要一年,他肩负着承上启下的责任。纺织机械行业要以规划和指导性意见为指南, 坚持以市场需求为导向、加强市场环境的分析、预测国际及国内经济发展趋势, 根据市场需求和科技引导的作用, 确定行业发展和结构调整的重点方向。坚持以结构调整为主线, 注重发挥行业整体优势, 提高重大装备自主化生产的比重, 满足纺织行业降低投资成本、提高技术水平的要求; 加大技术攻关和改造力度, 消除产业链中影响整体竞争力的瓶颈约束; 培育产业集群的整体优势, 引导行业良性发展。坚持以自主创新为动力, 开展技术创新、产品创新、管理创新; 优化产品和技术结构, 提高企业经营管理水平、提高劳动生产率、提高工艺和技术装备水平, 增强企业快速反应能力和市场竞争力。坚持以行业自律为保障、以企业为主体、协会协调服务为媒介, 深入贯彻执行国家的法律法规, 企业间相互尊重知识产权, 行业协会不断协调各种矛盾, 国家采用相关的行业政策进行引导,形成以市场为主导、科技为手段的公平竞争局面, 促进行业协调持续发展。2013 年纺织机械的重点工作, 除了规划和指导意见明确的八个重点任务要求外, 从2012 年纺织工业发展的情况来看, 还应该加强以下几个方面工作: 减少低端产品同质化生产、销售, 减少恶性竞争, 减少对资源的浪费及环境的破坏, 关注“绿色制造”。目前, 随着公众对生态纺织品和环境友好生产意识的增强, 全球的品牌商及其各级供应商越来越多地借助第三方国际环保纺织协会( OEKO- T EX) 认证申请, 它为品牌产品和生产在化学品安全方面出具公认和值得信赖的证明文件。纺织机械方面也出现了“绿色标签”的认证, 在2012年中国国际纺织机械展览会暨ITMA 亚洲展览会上, 由意大利协会和德国协会推出了节能环保的新理念。意大利纺织机械协会的“绿色标签”是识别纺织机械能源和环境效率的简单方式, 尤其是指出机器在运转过程中的碳足迹排放当量, 获证企业向客户提供的机器能源、环境效率指标均是得到认证的。德国纺织机械协会在展会上发布了“蓝色效能”的理念, 这一理念意味着机械设备及工厂结构是以智能技术的解决方案而达到生产更有效、资源更节约的。“蓝色效能”是机械设备可持续解决方案的国际商标贯穿于整个工业领域。二十一世纪贸易体制的主要变化有：一方面，关税的不断降低，非关税贸易壁垒的不断减少，必然出现西方发达国家以其高新技术产品直接冲击发展中国家；另一方面，发达国家利用技术优势，设置繁多的技术规定和标准，形成各种无形的技术、标准壁垒，限制发展中国家的产品进入他们的市场。而纺织中导丝又是相当重要的一个环节，因此研究导丝机的设计具有重大意义。第2章 导丝机的总体设计方案2.1导丝的目的和作用丝束导丝的主要目的是使丝束行成一定宽度和张力均匀的丝片。导丝在绦纶纤维制造过程中是一道重要的工序。丝束经过前几道工序出来，宽度和张力都不均匀，在导丝的工序中才能得到宽度和张力都均匀的丝束。导丝的作用是使丝束经过导丝在拉伸过程中丝片所受的拉力更均匀，更好的完成拉伸的工序。拉伸是涤纶纤维制造过程中必不可少的重要工序，常被称为涤纶纤维成形的第二阶段，或称为二次成形。它不仅是使纤维的物理和机械性能提高的必要手段，而且是检验其以前各道工序进行得好坏的关口。在拉伸过程中，大分子或聚集态结构单元发生舒展并沿纤维轴取向排列。在取向的同时，通常伴着相态的变化，以及其它机构特征的变化。从而使纤维的断裂强度显著提高，延伸度下降，耐摩性和对各种不同类型形变的疲劳强度亦明显提高。2.2 导丝机的原理丝束在导丝辊上运动来达到均匀的目的，导丝辊的数量决定了丝束的均匀度。考虑到制造成本和生产的需要，在本设计中采用一个导丝辊和一个落丝辊。为了更好的形成一定宽定和张力均匀的丝片，必须满足以下几个条件：1.丝束在导丝辊的运动速度不能太快，导丝机所需的电机的功率不大。2.丝束要形成一定的宽度，则导丝辊要求长。而导丝辊自身又不能太重，所以导丝部分采用小轴外焊结辊筒来满足自身轻而辊筒直径足够大。涤纶短纤后置处理工艺流程：。本设计是涤纶短纤后置处理的重要工作部分，是导丝机的工作部分。已知条件有：年生产能力：2104吨最高机械速度：86m/min 导丝辊：数量2个 直径150mm 长度1000mm第3章 传动部分的选择与设计考虑到能使导丝机变频调速，因此选取变频调速三相异步电动机。电机与进轴之间通过联轴器相连。3.1交流变频电机的选择 3.1.1 计算张力：日产量1：=2104/33070吨/日 （3.1）（取一年330个生产日） （3.2）v 工艺速度：v=86m/mind丝束旦数 机台开车率：=75%所以 d=7106dtex （3.3） 电动机的选择主要包括选择其类型和结构形式、容量（功率）和转速、确定具体型号。按工作要求和条件选取U系列三相变频调速异步电动机。3.1.2 选择电动机的容量由已知条件可知：丝束总旦数：d=7106dtex工艺速度：v=86m/min机前丝束张力为：117.6N/ktex（张力强度为1.2g/d）机后丝束张力为：3.27N/ktex（张力强度为0.1g/d）第一牵伸机对导丝机的拉力为：97N/ktex（张力强度为1g/d）导丝机的进丝张力：=700ktex117.6=82320N导丝机的出丝张力：=700ktex3.27=2289N第一牵伸机对导丝机的拉力：=700ktex97=67900 N电动机所需的功率：分析计算牵伸机的功率首先必须知道丝束进出机器的张力差和丝束的运行速度，按下式求出所需的理论所需功率2： （kw） （3.4）式中： 、进出机器的丝束张力（kg） v丝束的输送速度（m/min），v=86 m/min导丝机的所需理论功率：=5.2 kw （3.5）所以可选用5.5kw的电机。3.1.3 确定电动机的转速 辊筒轴的工作转速为： nw= 1000v/D （3.6）其中v=86m/min，D=150mm， nw=1000V/D=100086/(3.14150)r/min = 182.6r/min （3.7）考虑到电机的工作条件，选用的电机3U25Z-5.5-327齿轮，其额定功率Pn=5.5kw，额定转速nn=327r/min，能满足该设备。所选电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如表3.1所示：表3.1 电机主要尺寸（mm）HABCDEL315508457216801701250FGABACADHDK2071640660530760283.2 联轴器的选择联轴器是根据传动功率和传动的转矩选择的。因本传动设计的功率较大，传递转矩较大，我们选用弹性柱销联轴器。计算联轴器承受转矩： （3.8） 选择工作情况系数K，取K=1.7，由于电机输出转矩T=162.63N.m，nw=327r/min，则计算电机与减速器相接处的联轴器： （3.9）选取弹性柱销联轴器HL6联轴器GB5014-85，其许用最大扭矩T=600N.m许用最高转速n=1200r/min,合用。电机与联轴器联接的键是电机配带的，为C型键槽，其尺寸为：b=12 mm , t=12 mm, L=90mm。其半联轴器的结构图如图3.1图3.1 半联轴器的结构联轴器与进轴联接处的键为B型键，尺寸为：b=18mm，t= 20mm，L=200mm。3.3 计算传动比及轴的参数3.3.1 计算运动比和动力参数：根据总体结构，计算传动比为： （3.10）传动轴的功率： P=Pm2123=2000.9920.950.98=5.02kw （3.11）导丝轴的功率：P=P34=5.020.980.98=4.82kw （3.12）式中(1联轴器效率，2滚动轴承效率，3齿轮效率)3.3.2 各轴的转矩：电动机的输出轴转矩 Td Td= 9550Pm/nm=95505.5/327= 160.63N.m （3.13）传动轴转矩：T=9550P/n=95505.02/327=146.61N.m （3.14）传动轴转矩：T=9550P/n=95504.82/182.6=252.09N.m （3.15）3.4轮毂及部件的设计一般情况下，轴的设计主要应解决以下问题：.选择轴的材料。.进行轴的结构设计，由于结构设计时尚不知道轴的直径，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，然后细致地进行结构设计。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，运转维护的要求等。.进行轴的强度校核，一般情况下轴的工作能力主要取决于它的强度，并且大多数轴是在变应力条件下工作的，因此要进行疲劳强度校核计算。已知：轮毂的输出功率P = 5.02 kw轴的转速为n=327 r/min轮毂的圆周力轮毂的径向力为： （3.16）轴向力： （3.17）3.4.1选择轴的材料选择轴的材料为40Cr，调质处理。查得，。3.4.2 初步确定轴端直径取，轴的输入端直径： （3.18）考虑到有键槽，轴径应增大7%，又根据工作需要，取。 3.4.3 键联接的强度校核选用A型平键(GB/T 1096-1979)，与齿轮联接处键的尺寸，与联轴器联接处键的尺寸。由于两键传递扭矩相同，但与联轴器联接处键的尺寸及轴径均较小，故只需校验此键。键联接强度校核按公式计算，式中各参数为：，。键联接传递扭矩T为： （3.19）键工作面的压力p为： （3.20）键联接强度通过合格。3.4.4 计算轴的受力及校核轴的疲劳强度 水平面上计算支点反力，弯矩：将轮毂上受力简化为集中力通过轮毂中点作用于轴上，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。如图 3.3水平面的受力图，计算出水平面上支点反力；如图3.4 3.5 3.6各主要点的弯矩图，考虑到C和D处可能是危险截面，计算出C和D处的弯矩。支点反力： （3.21）C点弯矩： （3.22）D点弯矩： （3.23） 计算垂直面上支点反力，弯矩：如图2垂直面上受力图，计算出其面上的支点反力及弯矩。支点反力： （3.24） （3.25）C点弯矩： （3.26）D点弯矩： （3.27） 求合成弯矩：C点合成弯矩： （3.28）D点合成弯矩： （3.29） 计算C、D处当量弯矩，如图8当量弯矩图。 （3.30） （3.31） 校核轴的强度：根据弯矩大小及轴的直径选定C、D两截面进行强度校核。由于40Cr轴查得-1b=64MPa。C截面当量弯曲应力： （3.32）D截面当量弯曲应力： （3.33）C、D两截面均安全。图3.2 轴的结构图3.3 受力简图图3.4水平面上受力、弯矩Mxy图图3.5 垂直面受力、弯矩Mxz图图3.6 合成弯矩M、扭矩T、当量弯矩M图3.4. 5轴承的承载能力校核：轮毂的输出功率P = 5.02 kw轴的转速为n=327 r/min轮毂的圆周力轮毂的径向力为轴向力设此对轴承使用十年，即87600h。查得30236轴承3Cr=610kN，Y=1.3，e=0.45，C0=815kN径向当量载荷P计算公式：当时， （3.34）时， （3.35） 计算两轴承的内部轴向力和轴向载荷 （3.36）则轴承1被压紧，得轴承的轴向载荷 （3.36）可以得出： 当量动载荷 （3.36） （3.37）轻微冲击时，。当量动载荷： （3.38） （3.39） 验算轴承寿命，只计算轴承1寿命 （3.40）轴承寿命满足要求。 当量静载荷的计算： （3.41） （3.42）取，求得：，所以，取，则故轴承安全。图3.7 传动轴部件图 第4章 铸铁箱体及其附件的设计4.1 箱体的设计箱体是导丝机的一个重要零件，它用于支持和固定内工作系统中的各种零件，并保证传动件的啮合精度，使箱体内有良好的润滑和密封。箱体的形状较为复杂，所以箱体结构对导丝机的工作性能、加工工艺、材料消耗、重量及成本等有很大的影响。箱体结构与受力均较复杂，目前尚无成熟的计算方法。所以，箱体各部分尺寸一般按经验设计公式在导丝机装配草图的设计和绘制过程中确定。4.1.1 箱体技术要求（1）铸件须二次定性处理。（2）箱体内腔需清理干净,无残砂,并刷涂两道淡黄色防锈漆。（3）图上螺孔标注有深度者,均不得钻透。 （4）相邻序号（）的两孔的轴线及序号的轴线和序号的公共轴线平行度公差值均为0.04mm。（5）各孔的轴线（序号）与F、E面的垂直度公差值均为0.1mm。（6）各孔的圆柱度公差值不大于其直径公差值之半。（7）箱体底部（内腔高约100）用于盛装润滑油，不得渗漏。 （8）铸件不得有明显影响强度及外观的夹砂、缩孔、裂纹等缺陷12。 （9）除安装接触部分外的所有加工面装配后均须涂漆。4.1.2 箱体尺寸设计箱体结构与受力均较复杂，目前尚无成熟的计算方法。所以，箱体各部分尺寸一般按经验设计公式在七辊牵伸机传动系统装配草图的设计和绘制过程中确定。主要尺寸设计为表 4.1，详细的尺寸在箱体零件图中。表4.1 箱体主要尺寸（mm）符号名 称尺 寸a1辊筒轴中心孔水平距a1=350a2辊筒轴中心孔垂直距a2=460a3下轴中心与底座距a3=572箱体底座壁厚及肋厚=30B底座上部凸缘厚度B=45b1箱盖凸缘厚度B=45P底座下部凸缘厚度P=50M底座加强肋厚度m=30d地脚螺栓直径d=40d1箱壁上油孔直径d1=30d2箱壁上起吊孔直径d2=130d3轴承盖固螺栓直径d3=22R轴承座凸出部分油孔R=10L1轴承座凸出部分宽度L1=70D1轴承座螺钉分布圆直径D1=250D2轴承座凸出部分端面直径D2=280N地脚螺栓数目n=44.2 箱体附件的设计4.2.1 油面指示器箱体右侧距底100mm处设有油面指示器直径20的孔，用于安装油面指示器。第5章 润滑、散热、密封系统的设计由于此传动系统功率大，散热大，箱体内的润滑、散热装置尤其重要。因此设计了外部油箱部件，以及箱体内四通八达的油路布置。外部油箱部件有油泵、油箱以及冷却管。内部油路由主油路向箱体各传动件浇油。5.1 润滑方式与润滑系统正确地选用润滑方式，润滑系统对保证润滑剂的输送、分配、调节和检查，以及对提高机械设备的工作性能和使用寿命起着重要的作用。5.1.1 润滑方式选择润滑方式主要考虑下列因素：（1）润滑部件的数目及结构特点；（2）工作环境；（3）润滑剂的类型和需要量以及更换周期；（4）发热、传热和散热的状况；（5）除润滑以外的其他要求，如起冷却介质、液力介质作用等；（6）机器的自动化程度及对控制的要求。机械设备中常用的润滑方式及装置有如下几种：（1）手工加油（或脂）润滑（2）滴油润滑（3）飞溅（油池）润滑（4）油环或油链润滑（5）油绳、油垫润滑（6）机械强制送油润滑（7）油雾润滑（8）集中润滑（9）压力循环润滑其中集中润滑主要用于机械设备中有大量的润滑点或整个车间或工厂的润滑系统。采用集中润滑可以减少维护工作量，提高可靠性。润滑油或脂均可采用集中润滑。它的装置是通过油泵（或脂泵）将存放在油箱（或脂罐）中的润滑油或脂输送到各管道，再经过分配阀将油或脂定时和定量地分送到各润滑点。集中润滑可以用手工操作，也可以在调整好的时间内自动配送。润滑油、脂的供给量可用泵直接控制，也可以用装在输送管道中的节流阀来配送。5.1.2 润滑系统润滑系统可分为下列几种：（1） 循环润滑系统（2） 集中润滑系统（3） 喷雾润滑系统（4） 浸油与飞溅润滑系统（5） 油和脂的消耗系统对于油雾润滑、集中润滑、循环润滑都要通过润滑系统来实现对润滑剂的输配、调节、冷却、净化和检查等。此设备采用集中润滑系统。5.1.3 润滑系统的基本装置（1） 油箱油箱用以储存全部润滑油、散热和分离中所含的空气与杂质。因此，油箱的容量应足以让循环油停留一定时间以便将油中所含的空气分离成为泡沫，并让油中含的水份和杂质沉淀下来。通常的油箱应容纳37倍于每分钟通过循环系统的油量，大型机械的润滑系统有时取1020倍，对于特别精密机械的润滑系统甚至取50倍。油箱装油后，还应留有一定的空腔以容纳油量的变化，油的热膨胀和回油产生的泡沫。一般小油箱的窖可超过其实际储油量的30%；大型油箱可超过10%。油箱的形状应根据占地面积和使用要求来考虑。如要求油中的杂质迅速沉淀和油中的空气迅速排除，可使油箱大而矮些。双如要求油的沉淀过程较为安全，则可将油箱做得窄而长。油箱底部应做有倾斜度，并在最低处装设放油塞或阀，以便于杂质及水分的聚积和排除并便于油的更换。为了增加油的循环距离，扩大散热效果，并使油液中的气泡和杂质能有充分的时间沉淀和分离，除要求吸油管和回油管的安装距离昼远些外，在油箱内部可加设挡板，以控制箱内油的流动，挡板的高度为正常油位的2/3。为了保持油的清洁，油箱须加有密封的顶盖。油泵吸油管的开口应在箱底面以上150200mm,以防止吸入水分和杂质。但为避免油位变化时吸入空气，吸油管要伸入油面下一定深度。回油管应装在略高于油箱油面的地方，并通过一个有筛网的挡板以减缓回油的流速，减少喷溅和消除泡沫。油箱内壁不能用一般的油漆，以免污染油，必要时可涂耐油防锈涂料。选择油泵应根据润滑系统所需的压力、流量、润滑油的性质和工作温度的变化来确定。选用油泵的流量必须满足润滑系统的全部需要，而且至少增加15%的储备量。这里选用CB-B50型齿轮泵。（2）油管管道用来连通润滑系统各元件以输送润滑油。根据流量和流速的大小，可按下式计算管道直径d: （5.1）式中Q流量 l/minV流速 m/s根据使用要求不同，吸油管、送油管和回油管采用不同的流速，因而管径规格各不相同。此系统主油管d=50mm，小油管d=8mm。送油管的流速通常在24 m/s的范围内。当润滑油的粘度很低时，送油管流速可以超过这数值。高速流动的缺点是易带走沾污杂质，而流速低时，若用在长管道中输送高粘度油，将出现过大的压力降。（3）过滤装置过滤器可分为粗、中、精三种类型。粗过滤器能通过0.10.2mm直径的杂质。中过滤器能通过0.01mm直径的杂质，精过滤器只能通过0.001 0.0001mm直径的杂质。过滤精度的选择一般应考虑磨擦副的油膜厚度，应使过滤后油中杂质颗粒直径小于油膜厚度。这里选用SXUI-A10050S型双筒回油过滤器。（4） 挡油环和迷宫密封组合该密封处选用挡油环密封，其作用用于油润滑轴承，防止过多的油、杂质进入轴承室以内以及啮合处的热油冲入轴承内。挡油环与轴承座孔之间应留有不大的间隙，以便让一定量的油能溅入轴承室进行润滑。与迷宫密封组合，防止液体漏出，达到更好的密封效果。5.2内部油路及密封的设计5