法兰成型机传动系统设计.doc

i 学校代码 10410 序 号 050414 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 题目 题目 法兰成型机传动系统设计 学学 院 院 工 学 院 姓姓 名 名 艾 兴 学学 号 号 20050414 专专 业 业 机械设计制造及其自动化 年年 级 级 2005 级 指导教师 指导教师 吴 彦 红 二二 OO 九年九年 五五 月月 法兰成型机传动系统设计 1 摘 要 本设计要做的是对法兰成型机 又名型钢卷圆机 传动箱的传动系统的设计 主 要包括对皮带轮 蜗杆蜗轮和齿轮以及主轴的设计和计算 本机结构紧凑 传动件和轴承用箱体内的稀油 30 号 20 号机械油 充分润滑 从而延长了设备的使用寿命 甚至在长期运转情况下设备能正常工作 此外操作 调 整 维修方便 它能一次卷制多个同一个规格的法兰盘 省工减料 是实现机械化生 产的配套设备 关键词 法兰成型机 传动系统 法兰盘 2 Abstract This design needs to do is to the flange shaper other name section volume circle machine the gearbox transmission system design mainly includes to the belt pulley the worm bearing adjuster worm gear and the gear as well as the main axle design and the computation The this aircraft structure is compact passes on the moving parts and the bearing with the box in vivo thin oil 30 20 lubricating oil sufficient lubrication thus lengthened the equipment service life even in the long term working condition the equipment can the normal work in addition operate the adjustment the service is convenient It can a volume system many identical specification flange plate save on labor and materials realizes the mechanized production supplementary equipment KeyKey words words Flange shaper Transmission system Flange plate 3 1 绪 论 1 1 1 引言 1 1 2 法兰盘的相关概念 1 1 2 1 法兰盘的外形特征 1 1 2 2 法兰盘的连接 1 1 3 课题的来源 2 1 4 设计任务 2 1 4 1 设计任务 2 1 4 2 设计要求 2 1 4 3 设计步骤 2 2 传动系统的设计计算 3 2 1 总体结构 3 2 2 传动方案的设定 3 2 3 传动系统的总体计算 4 2 3 1 总效率的计算 4 2 3 2 确定总传动比及其分配 4 2 3 3 计算各轴的转速和扭矩 4 2 4 皮带轮的设计计算 5 2 4 1 计算功率 c p 5 2 4 2 选取 V 带 5 2 4 3 确定带轮基准直径 1D 和 2D 5 2 4 4 验算带速 5 2 4 5 确定带长和中心距 a 5 2 4 6 验算小带轮包角 1 6 2 4 7 确定 V 带根数 Z 6 2 4 8 求作用在带轮轴上的压力 Q F 6 2 4 9 带轮结构设计 7 2 5 蜗杆传动设计 7 2 5 1 蜗杆蜗轮主要参数设计 7 2 5 2 蜗杆蜗轮几何尺寸计算 7 4 2 5 3 接触强度校核 8 2 5 4 弯曲疲劳强度校核 8 2 6 齿轮传动设计 9 2 6 1 齿轮的材料选择 9 2 6 2 齿轮的主要参数设计 9 2 6 3 齿轮强度计算校核 10 2 7 主轴的设计 11 2 7 1 选择轴的材料 11 2 7 2 确定轴的最小直径 11 2 7 3 拟出轴的结构 11 2 7 4 轴上零件的定位和固定 12 2 7 5 按弯扭合成强度条件计算轴的强度 12 2 8 传动箱的使用与保养 14 3 总结 14 参 考 文 献 15 致 谢 16 法兰成型机传动系统设计 1 1 绪 论 1 1 引言 工业水平是衡量一个国家经济发展的标志 然而我国工业水平仍很低下 因而加 快我国工业化发展是急需的 而提高工业生产效率又是工业发展的重中之重 法兰成 型机就是为提高工业效率而设计出来的创新产品之一 以前大型风管的法兰盘采用的是冲压的传统方法制造出来的 这种工艺制造方法 不仅耗时耗材 而且由于风管法兰盘的尺寸直径较大 材料容易失效 不利于成型 而法兰成型机正好弥补了这一不足 它是利用上下辊轮挤压角钢成圆形法兰 法兰成 型机的特点 1 可以不仅用于卷制角钢法兰盘 也可用于卷制扁钢和圆管 2 一次性可 卷制多个同一规格的法兰盘 效率高 3 卷圆后不赶边角钢断面形状 它可与单平口咬 口机 斜三辊卷圆机配套使用 可完成圆形风管的成型产品 是工业生产重要的配套 设备 1 2 法兰盘的相关概念 1 2 1 法兰盘的外形特征 法兰 flange 又叫法兰盘或突缘 使管子与管子相互连接的零件 连接于管端 法兰上有孔眼 可 穿螺栓 使两法兰紧连 法兰间用衬垫密封 法兰管件 flanged pipe fittings 指带 有法兰 突缘或接盘 的管件 它可由浇铸而成 图暂缺 也可由螺纹连接或焊接构成 法兰联接 flange joint 由一对法兰 一个垫片及若干个螺栓螺母组成 垫片放在两 法兰密封面之间 拧紧螺母后 垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形 并填满 密封面上凹凸不平处 使联接严密不漏 法兰联接是一种可拆联接 按所联接的部件 可分为容器法兰及管法兰 按结构型式分 有整体法兰 活套法兰和螺纹法兰 常见 的整体法兰有平焊法兰及对焊法兰 平焊法兰的刚性较差 适用于压力 p 4MPa 的场 合 对焊法兰又称高颈法兰 刚性较大 适用于压力温度较高的场合 法兰密封面的 型式有三种 平面型密封面 适用于压力不高 介质无毒的场合 凹凸密封面 适用 于压力稍高的场合 榫槽密封面 适用于易燃 易爆 有毒介质及压力较高的场合 1 2 2 法兰盘的连接 法兰 flange 连接就是把两个管道 管件或器材 先各自固定在一个法兰盘上 两 个法兰盘之间 加上法兰垫 用螺栓紧固在一起 完成了连接 有的管件和器材已经 自带法兰盘 也是属于法兰连接 法兰连接是管道施工的重要连接方式 法兰连接使用方便 能够承受较大的压力 在工业管道中 法兰连接的使用十分广泛 2 在家庭内 管道直径小 而且是低压 看不见法兰连接 如果在一个锅炉房或者生产 现 法兰成型机传动系统设计 2 场 到处都是法兰连接的管道和器材 1 3 课题的来源 本课题来源是通过指导老师与一家机械厂的协商 安排我们在工厂住宿 并对一 台制造比较有创新意义的机械进行测量的基础上 来从新设计并优化这台机械的结构 以达到提高性能 目的是使我们正在的了解一台机械设计从课题的选择到方案的确定 还有设计参数的选择和计算的整个过程 意义是对整个大学学习的一次检测 是每个 人踏出校园走上工作岗位的一次练兵 1 4 设计任务 1 4 1 设计任务 根据现有的部分技术参数 设计出法兰成型机的传动系统部分 最后与外形设计 出的箱体组装成机器 1 4 2 设计要求 1 要求在完成论文期间 积极主动 查阅大量文献 独立创新 在指导教师的指导 下 能独立拟定设计方案 提出方案的构思以及技术经济条件等方面的可行性认证报 告 2 能训练应用已学过的理论知识 采用工程分析方法或数值计算方法 正确完成设计 中的计算工作 3 能熟练掌握机械制图的方法和技巧 并运用计算机绘图 计算机辅助设计等 按国 家标准正确地完成绘图工作 独立绘制装配图和零件图 图纸量不少于 1 5 张 A0 4 独立完成毕业设计说明书 格式正确 要求字数不少于 4000 字 5 完成电子文档及 PPT 文档 并打印装订成册 1 4 3 设计步骤 1 提出设计思路 2 根据提供的计算参数和相关参考资料 设计出各部件的基本外形尺寸 3 根据计算出的外形尺寸 确定各部件的全部尺寸 4 画出装配图和相关零件图 5 申报审核 3 2 传动系统的设计计算 2 12 1 总体结构总体结构 该机主要由机架 传动箱 压下装置以及电气系统组成 现有一些主要的技术参 数如下表 角钢规格最小加工直径扁钢规格最小加工直径 5 5 600 50 5 600 4 4 500 40 4 500 25 4 250 20 4 200 工作速度2minm 电机型号Y132M1 6 功率 4Kw 设备外形尺寸 mm 870 615 890 2 22 2 传动方案的设定传动方案的设定 经过工厂的实习和同学的讨论 传动方案初步定为 在托架上放置电动机 由电 动机经三角皮带轮传动 带动蜗杆蜗轮 并由蜗轮轴上的小齿轮再带动两个相同的大 齿轮同步运转 进而带动箱体外的内外辊轮转动 示意图如下 图 1 法兰成型机传动简图 4 2 32 3 传动系统的总体计算传动系统的总体计算 考虑到 c 处为最有可能的危险截面 计算出 c 点的弯矩 小齿轮的分度圆直径 d 68mm 2 1 2 76470 6 t T FN d 蜗轮分度圆直径 d 265mm 2 2 2 26666 7 t T FN d 2tan 2666 4 t FFN 22 tan 9755 4 cos t FFN 求出作用于轴上的支反力 水平面内支反力 12 50887 5 HH RRN 3 151578 9 H RN 5 垂直面内支反力 12 2042 8 VV RRN 3 5669 9 V RN 根据上述简图分别计算出水平面和垂直面内各力产生的弯矩 C 点弯矩为136 50887 5 26666 7 685107364 4 ch MN mm 2042 8 136277820 8 cv MN mm 计算合成弯矩 C 点合成弯矩为 225 5 114 10 Cchcv MMMN mm 计算当量弯矩 C 点的当量弯矩 225 5 114 10 cac MMTN mm 是考虑扭矩和弯矩的加载情况及产生应力循环特性差异的系数 取 因 0 67 为轴受到的扭矩很小 所以 T ccA MM 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 故安全 5 1 3 5 114 10 40 960 0 1 50 ca ca b M MPaMPa W 2 82 8 传动箱的使用与保养传动箱的使用与保养 1 设备在使用前 先检查传动箱侧面的油标所显示的油位 如油位低于油线时 必须 从箱体盖上的注油孔内注油 直到达到油线 2 两个下辊轮轴上的润滑轴承的润滑油箱体外的四个加油孔润滑 3 本机除皮带传动外 其它传动件都装置在注入有机械油的箱体内 靠传动的啮合旋 转能充分润滑所有的传动件和轴承 4 夏季时 箱体可注入 30 号 40 号机械油 冬季时 可注入 20 号机械油 正常使用 半年后 传动箱可清洗换油一次 正常的维护和保养是保证设备正常运转和延长使用 寿命的重要因数 3 总结 经过长达两个多月的准备和工作 在吴彦红老师和同学们的帮助下 毕业设计得 以胜利完成 回想做毕业设计的过程 真是感慨良多 先是去工厂老师布置课题 拿 到自己的课题开始还感觉很兴奋 觉得终于能将四年所学派上用场 可到真正要做的 时候才发现自己学的那点知识远远不够做这个设计 只好去工厂实地测量机器 与工 人师傅们同吃同住几天 积极得向他们请教 才初步定下了方案 后面的时间主要用于找工作和做这个设计 由于金融危机的影响 让做设计的时 间可能不是太充足 所以可能造成很多地方存在着缺陷 但毕竟还是花了许多心血和 6 汗水 通过这次设计我发现能熟练运用的东西是和平时的努力成正比的 就如画 CAD 图来说 由于自己努力的自学了一段时间 感觉还可以 可时画 Pro E 图就感到有点 吃力 此外平时很少去图书馆查阅图书 通过这次设计也让我学会了怎样从图书中查 找自己需要的资料 由于本人的水平有限 设计中存在的不正之处 望指导老师不吝指正 参参 考考 文文 献献 1 于就泗 齐民主编 机械工程材料 大连理工大学出版社 2003 2 杨明忠 朱家诚主编 机械设计 武汉理工大学出版社 2001 3 哈尔滨工业大学理论力学教研室编 理论力学 高等教育出版社 2002 4 刘鸿文主编 材料力学 高等教育出版社 2004 5 余桂英 郭纪林主编 AutoCAD2006 中文版实用教程 大连理工出版社 2006 6 谭建荣 张树有 陆国栋 施岳定主编 图学基础教程 高等教育出版社 1999 7 中南五省九院 机械制图 协作编写组编 机械制图 人民教育出版社 1975 8 现代机械传动手册 编辑委员会编 现代机械传动 机械工业出版社 1995 9 郑文纬 吴克坚主编 机械原理 高等教育出版社 1996 10 朱龙