轴辊搓丝机传动装置的设计(机械类课程设计)

综合实践姓 名 学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 指导教师： 日 期： - 1 -前言本设计为综合实践课程设计的内容，是先后学习过画法几何、机械原理、机械设计、机械工程材料、等课程之后的一次综合的练习和应用。本设计说明书是对搓丝机传动装置设计的说明，搓丝机是专业生产螺丝的机器，使用广泛，本次设计是使用已知的使用和安装参数自行设计机构形式以及具体尺寸、选择材料、校核强度，并最终确定形成图纸的过程。通过设计，回顾了之前关于机械设计的课程，并加深了对很多概念的理解，并对设计的一些基本思路和方法有了初步的了解和掌握。- 2 -目录前言 .1目录 .2轴辊搓丝机传动装置的设计 .4一 课程设计题目 .41 轴辊搓丝机传动装置设计 .42 数据表 .5二 拟定传动方案 .5三 传动装置设计 .71 机构初步设计 .72 设计参数 .7四 带传动主要参数及几何尺寸计算 .9五 齿轮传动设计计算 .111 低速级 .112 高速级 .16六 轴的设计与校核 .181 初估轴径 .182 轴强度校核 .181 高速轴 .182 中间轴 .193 低速轴 .21七 轴承的选择与校核 .231 高速轴轴承 30209 .242 中间轴轴承 30212 .253 低速轴轴承 30217 .26八 键的选择与校核 .27九 减速器箱体各部分结构尺寸 .291 箱体 .292 润滑及密封形式选择 .30- 3 -3 箱体附件设计 .31十 参考文献 .32- 4 -轴辊搓丝机传动装置的设计一 课程设计题目1 轴辊搓丝机传动装置设计 电 动 机 2传 动 装 置 3床 身 4搓 丝 机图 1-1（1）设计背景搓丝机用于加工轴辊螺纹，基本结构如上图所示，上搓丝板安装在机头4 上，下搓丝板安装在滑块 3 上。加工时，下挫丝板随着滑块作往复运动。在起始（前端）位置时，送料装置将工件送入上、下搓丝板之间，滑块向后运动时，工件在上、下搓丝板之间滚动，搓制出与搓丝板一致的螺纹。搓丝板共两对，可同时搓制出工件两端的螺纹。滑块往复运动一次，加工一个工件。（2）工作条件室内工作，动力源为三相交流电动机，电动机单向运转，载荷较平。（3）使用期限工作期限为十年，每年工作 300 天；检修期间隔为三年。（4）生产批量及加工条件中等规模的机械厂，可加工 7、8 级精度的齿轮、蜗轮。- 5 -2 数据表最大加工直径/mm最大加工长度/mm滑块行程/mm搓丝动力/kN生产率/（件/min）14 200 340360 10 24二 拟定传动方案根据系统要求可知：滑块每分钟要往复运动 24 次，所以机构系统的原动件的转速应为 24 r/min。以电动机作为原动机，则需要机构系统有减速功能。运动形式为连续转动往复直线运动。根据上述要求，有以下几种备选方案，在所有方案中齿轮 1、2 可看作传动部分的最后一级齿轮。方案一：图 1-2- 6 -方案二：图 1-3方案一采用了曲柄滑块机构，曲柄长度仅为滑块行程的一半，故机构尺寸较小，结构简洁。利用曲柄和连杆共线，滑块处于极限位置时，可得到瞬时停歇的功能。同时该机构能承受较大的载荷。方案二采用凸轮机构，该机构随能满足运动规律，然而系统要求的滑块行程为 340360mm，因而凸轮的径向尺寸较大，于是其所需要的运动空间也较大，同时很难保证运动速度的平稳性。综合分析可知：方案一最为可行，应当选择曲柄滑块机构实现运动规律。整个搓丝机由电动机、带传动、二级减速器、曲柄滑块机构、最终执行机构组成。- 7 -三 传动装置设计1 机构初步设计采用同轴式的主要优点是结构长度较小两对齿轮的吃油深度可大致相，利于润滑等。曲柄长取滑块行程的一半，即 170mm，初取箱体浸油深度为 50mm，箱体底座厚 30mm，初取滑块所在导轨厚度为 60mm，连杆与滑块接触点距导轨高为30mm，则可大致得出减速器中心轴的高度为 160+50+30=240mm，曲柄滑块机构的偏心距 e=180mm，考虑到留下足够的空间防止减速器箱体与滑块干涉接触，初取连杆长度为 1400mm，此时可以计算出机会特性为 1.024，传动平稳。2 设计参数（1）工作机输出功率计算：已知水平搓丝力大小为 10KN，生产率为 24 件/min，则有则曲柄的功率为又滑块效率为 0.9，铰链效率为 0.95，则=0.9 =0.81225补充系统总效率为- 8 -电动机所需实际功率为要求 Ped 略大于 Pd，则选用 Y 系列电动机，额定功率 7.5KW( 2 ) 工作机转速 24r/min传动比范围:V 型带：i 1=2-4减速器：i 2=8-40总传动比 i= i1i2=16-160电动机转速可选范围为：n d=inw=384-3840r/min 可知电动机应选型号为 Y160M6，同步转速 1000r/min，满载转速为970r/min（3）总传动比 i= =970/24=40.42初步取带轮效率 i1=2，则减速器传动比 i2=i /i1=20.21取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比（4）各轴转速（5）各轴输入功率- 9 -（6）各轴输入转矩电动机所需实际转矩及电动机的输出转矩为轴 输入功率 输出功率 输入转矩 输出转矩 转速 传动比 效率电机轴 6.00KW 59.07Nm 970r/min高速轴 5.76KW 113.419Nm 485r/min 2 0.96中间轴 5.531KW 500.977Nm 105.435r/min 4.6 0.96低速轴 5.331KW 2116.59Nm 23.963r/min 4.4 0.96四 带传动主要参数及几何尺寸计算计算项目 计算内容 计算结果确定计算功率 由公式- 10 -选取小带轮直径大带轮直径小带轮带速初选中心距 初选带初步基准长度带基准长度实际中心距选取小带轮包角带的根数 各参数取值为带的初拉力 取 5- 11 -带的压轴力取初压力:五 齿轮传动设计计算计算项目 计算内容 计算结果材料选取 小齿轮使用 40Cr，调质处理，硬度 241-286HBS；大齿轮使用 45 钢，调质处理，硬度 217-255HBS；精度等级均为 8 级有关数据以及公式引自机械设计基础 （下册）1 低速级计算项目 计算内容 计算结果（1）初步计算转矩齿宽系数接触疲劳极限需用接触应力计算估计- 12 -动载荷系数 K 初步计算小齿轮直径 取初步齿宽 b =129.6mm（2）校核计算圆周速度精度等级 选取 8 级精度 8 级精度齿数 z取由于 互质取模数确定齿数取使用系数动载系数齿间载荷分配系数首先求解- 13 -齿间载荷分配系数非硬齿面斜齿轮，8 级精度齿向载荷分配系数区域系数弹性系数重合度系数同理由于无变位，端面啮合角螺旋角系数许用接触应力取最小安全系数总工作时间盈利循环次数单向运转- 14 -许用接触应力取接触寿命系数齿面工作硬化系数接触强度尺寸系数润滑油膜影响系数取值验算 =661.523 MPa（3）确定主要传动尺寸中心距 取整螺旋角端面模数分度圆直径齿宽- 15 -当量齿数 取取（4）齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数 应力修正系数螺旋角系数齿向载荷分配系数许用弯曲应力取试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限取最小安全系数确定尺寸系数确定弯曲寿命系数另外取值如下：- 16 -验算（5）齿轮主要传动尺寸列表压力角螺旋角分度圆直径 齿顶高齿根高齿顶间隙中心距2 高速级由于低速级齿轮受力远比高速级严重，而且二者中心距相等，采用相同齿宽的条件下，高速级齿轮必然满足强度刚度等要求，而且还有不小的过盈量。再此不再校核高速级齿轮的强度，根据中心距相等，直接计算其相关尺寸，必定能满足使用要求。齿轮主要传动尺寸列表计算项目 计算内容 计算结果中心距分度圆直径 - 17 -齿数 取 =152模数 3.102 传动比 4.61螺旋角分度圆直径齿宽（5）齿轮主要传动尺寸列表压力角螺旋角分度圆直径 齿顶高齿根高齿顶间隙中心距- 18 -六 轴的设计与校核1 初估轴径电机轴 取高速轴 取中间轴 取低速轴 取2 轴强度校核1 高速轴齿轮上的作用力转 矩圆周力径向力轴向力支反力Y-Z 平面- 19 -X-Z 平面合成弯矩转矩当量弯矩校核2 中间轴高速级大齿轮齿轮上的作用力转 矩- 20 -圆周力径向力轴向力低速级小齿轮齿轮上的作用力转 矩圆周力径向力轴向力支反力Y-Z平面X-Z平面- 21 -X-Z平面合成弯矩转矩当量弯矩校核 3 低速轴齿轮上的作用力转 矩圆周力径向力轴向力- 22 -支反力Y-Z 平面 X-Z 平面X-Z 平面合成弯矩转矩当量弯矩校核- 23 -4 数据列表高速轴 中间轴 低速轴Y-Z平面Y-Z平面X-Z平面合成弯矩转矩当量弯矩校核- 24 -七 轴承的选择与校核1 高速轴轴承 30209计算项目 计算公式 计算结果轴承主要性能参数轴承 30209 性能参数 ,Y=1.6轴承受力情况 ,求轴承 B冲击载荷系数 当量动载荷轴承 A- 25 -冲击载荷系数 当量动载荷轴承寿命结论：所选用轴承可用。2 中间轴轴承 30212计算项目 计算公式 计算结果轴承主要性能参数轴承 30212 性能参数 轴承受力情况,求轴承 B- 26 -冲击载荷系数 当量动载荷轴承 A冲击载荷系数 当量动载荷轴承寿命结论：所选用轴承可用。3 低速轴轴承 30217计算项目 计算公式 计算结果轴承主要性能参数轴承 30217 性能参数 轴承受力情况 ,- 27 -求 轴承 B冲击载荷系数 当量动载荷轴承 A冲击载荷系数 当量动载荷轴承寿命结论：所选用轴承可用。八 键的选择与校核高速轴键的选择和参数 选用普通平键,圆头, d1=38mm,d2=50mm,选用键 ,转 矩- 28 -键长接触长度许用挤压应力铸铁许用挤压应力为满足要求，可用中间轴键的选择和参数 选用普通平键,圆头,d1=65mm,d2=55mm,选用键 ,转 矩键长接触长度许用挤压应力查表铸铁许用挤压应力为满足要求，可用低速轴- 29 -键的选择和参数 选用普通平键,圆头, d1=90mm,d2=75mm,选用 ,转 矩键长接触长度许用挤压应力查表铸铁许用挤压应力为满足要求，可用九 减速器箱体各部分结构尺寸1 箱体名称 符号 尺寸箱盖壁厚箱座壁厚箱盖凸缘厚度箱座凸缘厚度地脚螺钉直径- 30 -地脚螺钉数目轴承旁连接螺钉直径箱盖与箱座连接螺钉直径轴承端盖螺钉直径窥视孔盖螺钉直径定位销直径起盖螺钉直径大齿轮顶圆与内壁距离齿轮端面与内壁距离轴承端盖外径轴承端盖凸缘厚度2 润滑及密封形式选择设计项目 设计内容密封装置高速轴密封 毡圈密封， ，挡油板内密封- 31 -中间轴密封 挡油板内密封低速轴密封 毡圈密封， ，挡油板内密封润滑油以及润滑脂的选择轴承 脂润滑齿轮 油润滑3 箱体附件设