本课程设计的要求是设计一套搓丝机传动装置-机械设计基础课程设计说明书.doc

机械课程设计说明书 机械设计基础课程设计说明书学 号： 37071416姓 名： xxx班 级： 370714班2010-5-31指导老师：xxx 前 言 搓丝机用于加工轴辊螺纹，由电动机驱动，室内工作，通过传动装置实现工件在上下搓丝板之间滚动，搓制出与搓丝板一致的螺纹。 本课程设计的要求是设计一套搓丝机传动装置，配以适当的电动机等零部件，实现自措置螺纹的功能。要求使用期限是双班制10年大修期为3年，电机单向运转，载荷比较平稳。本设计是我前前后后画了三个多月，力图使设计更合理，完善。但是由于设计者缺乏实际的工程经验，因此在设计过程中难免出现这样那样的问题，感谢xxx老师对我耐心的讲解和对我设计中出现的问题给予指正，同时还要感谢许多同学对我设计的提出的宝贵意见。课程设计是一个漫长而又比较艰辛的过程，但是通过这次课程设计，我不仅学会了的使用AutoCAD2008这个软件，而且培养了我查询资料以及探讨问题的能力与耐性，确实让我学到了很多，受益匪浅，通过这么课的学习，我深刻地体会到了机械设计绝不是那么简单的，想要设计出一款可靠的，实用的，经济的机械产品，出了扎实地基本功之外，还需要丰富的经验，相信通过扎扎实实的训练及日后的磨砺，在机械设计方面的能力定能得到提高，这也会是一笔让我们受益终生的财富。 编者 2010年5月31日目录一、设计任务书1二、传动方案的拟定2三、电动机的选择3四、传动系统的运动和动力参数4五、传动零件的设计计算51、V带传动设计：52、齿轮传动设计：73、轴的设计与校核：18六、滚动轴承的选择和计算281、高速（输入）轴轴承的选择282、中间轴轴承的选择293、输出轴轴承的选择31七、键和联轴器的选择321、键的选择322、联轴器的选择：34八、减速器机体各部分结构尺寸34九、润滑和密封形式的选择351、二级减速齿轮的润滑352、滚动轴承的润滑353、密封形式的选择36十、其他技术说明36参考文献37一、设计任务书1、设计题目：搓丝机传动装置设计 2、设计背景：1）题目简述：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）使用状况：室内工作，需要5台；动力源为三相交流电380/220V，电机单向转动，载荷较平稳；使用期限为10年，每年工作300天，每天工作16小时；大修期为3年。3） 生产状况：专业机械厂制造，可加工7、8级精度齿轮、蜗轮。3设计参数：最大加工直径：10mm；最大加工长度：200mm；滑块行程：340mm；公称搓动力：10KN；生产率：24件/min 。4设计任务：1) 完成搓丝机传动装置总体方案的设计与论证，绘制总体设计原理方案图；2) 完成主要传动装置的结构设计；3) 完成装配图一张（A0）,零件图两张（A3）；4) 编写设计说明书。二、传动方案的拟定1、根据设计任务书，该方案的设计分成减速器（传动部分）和工作机（执行部分）两部分：2、减速器采用二级圆柱齿轮减速器，以实现在满足较大传动比的同时拥有较高的效率与稳定性、可靠性，同时减速器采用封闭的结构，这样有利于在粉尘较大的环境下工作。设计时二级齿轮传动均采用斜齿轮，这是因为斜齿轮相对于直齿轮啮合性能好，重合度大，机构紧凑，而设计制造成本基本与直齿轮相同。3、执行部分采用曲柄滑块机构（总体结构图如下图所示）。机构工作原理：传动部分原动件3由减速器输出轴驱动旋转，同时带动杆2，杆2通过转动副带动滑块5做水平往复运动；同时，该机构的急回特性使得搓丝机有较高的工作效率。 在上述尺寸下，滑块水平左右运动，其行程为S=343mm ，压力角为35.38，均满足条件，另外，极位夹角为：三、电动机的选择1、类型和结构形式的选择：按工作条件和要求，选用一般用途的Y系列全封闭自扇冷式三相异步电动机，电压为380/220V； 2、确定电机的额定功率：搓丝机工作时滑块运动的平均速度为：；工作所需的输入功率为：；传动装置的总效率为：，其中： = 0.96 （V带传动效率）， = 0.99（滚动轴承效率），=0.97（闭式齿轮传动效率）， =0.97（滑块滑动效率）， =0.99（转动副效率）；因此，所需要的电机的功率为：；因为载荷比较平稳（但仍有波动），所选用的电机的额定功率应大于理论所需功率，选额定功率为4Kw的电机。3、确定电机的转速因为生产率为24件/min，因此要求执行机构的来回运动速度（即电机通过减速器的输出转速）为：；又因为V带传动比为24，二级圆柱齿轮的减速比为840，则总传动比为：；故：电机的可选转速范围为：；所以电机的同步转速；时，电机的质量较重，价格较贵，而时则减速器的尺寸较大，综合考虑各因素，选择。4、确定电机的型号根据以上计算，在相关手册中查阅符合条件的电机，选用的电机类型为：Y112M-4；其中，额定功率，满载转速 。四、传动系统的运动和动力参数1计算总传动比： 2传动比分配：取V带的传动比为：，故二级齿轮减速器传动比，其中第一级减速比为：， 第二级减速比为：。所取的传动比均在要求的范围内。3确定各轴运动和动力参数0轴（电动机轴）：；1轴（低速轴、输入轴）；2轴（中间轴）；3轴（大齿轮轴）；总效率： = 0.83 ；13轴的输出功率为各轴的输入功率乘以滚动轴承的效率0.99，输出转矩计算类似。因此各轴的运动和动力参数列表如下：轴名功率P / kW转矩T /Nm转速nr/min传动比i效率输入输出输入输出电机轴3.26421.65144030.961轴3.1333.10262.3361.714804.4440.962轴3.0092.979269.39266.70106.674.50.963轴28902.8611149.981138.4824五、传动零件的设计计算1、V带传动设计：V带带轮：材料选用铸铁，小带轮采用实心式，大带轮采用辐板式计算项目计 算 内 容计 算 结 果计算功率由表31-7取,，；选V带型号确定小带轮直径，V带的基本额定功率及滑动率大带轮直径小带轮转速 （符合要求）中心距a基准长度并查表31-2；= 1800mm ；实际中心距包角V带根数取 Z = 4 ；初拉力压轴力2、齿轮传动设计：（1）、一级减速齿轮 考虑到主动轮的转速不是很高（约为480r/min）,传动尺寸无严格的限制，批量较小，故小齿轮用40Cr，调质处理，硬度为HB=241286，平均取为260HB，大齿轮用45号钢，调质处理，硬度HB=229286，平均取240HB，精度等级选为8级。计算项目计算内容计算结果（1）初步计算转矩齿宽系数由附录B-1，取接触疲劳极限由教材图27-14得到；初步计算需用接触应力值由表B-1，估计取， 动载荷系数初步计算小齿轮直径（闭式软齿面） 取 初步齿宽（2）校核计算圆周速度精度等级由表9.3-1选择8级精度合理齿数、模数和螺旋角取；一般与应取为互质数取，传动比误差为0.77%=246.806mm由表9.3-4取与估计值14度十分接近使用系数由表教材27-7原动机均匀平稳，工作机有中等冲击动载系数由教材图27-6齿间载荷分配系数先求由表27-8，软齿面斜齿轮，精度等级8级齿向载荷分布系数区域系数由图27-18查出弹性系数由表27-15查出重合度系数由表27-5得由于无变位，端面啮合角螺旋角系数许用接触应力由表27-17取一般可靠度系数总工作时间应力循环次数 （单向运转取）接触寿命系数由图2-27查出齿面工作硬化系数接触强度尺寸系数由表27-18安调质钢查润滑油膜影响系数取为验算合格（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（4）齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数由图27-10,查得应力修正系数由图27-21查得螺旋角系数由图27-22查取齿向载荷分布系数由图27-9查取许用弯曲应力试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限由表27-17查最小安全系数由图27-18确定尺寸系数由图27-32确定弯曲寿命系数另外取验算合格（5）小结：齿轮主要传动尺寸列表模数 2mm压力角螺旋角分度圆直径齿顶高2齿根高2.5齿顶间隙0.5齿根圆直径中 心 距150齿 宽齿顶圆直径（2）、二级减速齿轮：材料及精度等级的选择同第一级减速齿轮，小齿轮用40Cr，调质处理，硬度为HB=241286，平均取为260HB，大齿轮用45号钢，调质处理，硬度HB=229286，平均取240HB，精度等级选为8级。计算项目计算内容计算结果（1）初步计算转矩齿宽系数由附录B-1，取接触疲劳极限由教材图27-14得到；初步计算需用接触应力值由表B-1，估计取， 动载荷系数初步计算小齿轮直径（闭式软齿面） 取 初步齿宽（2）校核计算圆周速度精度等级由表9.3-1选择8级精度合理齿数、模数和螺旋角取；一般与应取为互质数取，传动比误差为1.02%=424.7mm由表9.3-4取与估计值14度十分接近使用系数由表教材27-7原动机均匀平稳，工作机有中等冲击动载系数由教材图27-6齿间载荷分配系数先求由表27-8，软齿面斜齿轮，精度等级8级齿向载荷分布系数区域系数由图27-18查出弹性系数由表27-15查出重合度系数由表27-5得由于无变位，端面啮合角螺旋角系数许用接触应力由表27-17取一般可靠度系数总工作时间应力循环次数 （单向运转取）接触寿命系数由图2-27查出齿面工作硬化系数接触强度尺寸系数由表27-18安调质钢查润滑油膜影响系数取为验算合格（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（4）齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数由图27-10,查得应力修正系数由图27-21查得螺旋角系数由图27-22查取齿向载荷分布系数由图27-9查取许用弯曲应力试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限由表27-17查最小安全系数由图27-18确定尺寸系数由图27-32确定弯曲寿命系数另外取验算合格（5）小结：齿轮主要传动尺寸列表模数 3mm压力角螺旋角分度圆直径齿顶高3齿根高3.75齿顶间隙0.75齿根圆直径中 心 距260齿 宽齿顶圆直径3、轴的设计与校核：（1）、输入轴的设计与校核：计算项目计算内容计算结果材料的选择为45号钢，正火处理，硬度HB=170217 材料系数查表16.2有 C=115估算轴径所受转矩齿轮圆周力齿轮径向力齿轮轴向力轴受力图垂直面反力 竖直面内收力图水平面反力水平面受力图垂直面弯矩图水平面弯矩图合成弯矩图合成弯矩转矩图应力校正系数用插入法由表16.3中求得 ，当量弯矩图计算当量弯矩截面A出是危险面校核需用弯曲应力为 合格（2）、中间轴的设计与校核计算项目计算内容计算结果材料的选择为45号钢，正火处理，硬度HB=170217 材料系数查表16.2有 C=115估算轴径所受转矩齿轮圆周力齿轮径向力齿轮轴向力轴受力图垂直面反力 竖直面内收力图水平面反力水平面受力图垂直面弯矩图水平面弯矩图合成弯矩图合成弯矩计算转矩图应力校正系数用插入法由表16.3中求得 ，当量弯矩图计算当量弯矩截面B出是危险面校核需用弯曲应力为 合格（3）、输出轴的设计与校核计算项目计算内容计算结果材料的选择为45号钢，正火处理，硬度HB=170217 材料系数查表16.2有 C=115估算轴径所受转矩齿轮圆周力齿轮径向力齿轮轴向力轴受力图垂直面反力 竖直面内收力图水平面反力水平面受力图垂直面弯矩图水平面弯矩图合成弯矩图合成弯矩计算转矩图应力校正系数用插入法由表16.3中求得 ，当量弯矩图计算当量弯矩截面B出是危险面校核需用弯曲应力为 合格六、滚动轴承的选择和计算1、高速（输入）轴轴承的选择该轴为工作于普通温度下的短轴，故支点采用两端单向固定的方式选用一对角接触轴承，按轴径初选2尺寸系列的角接触球轴承7207C。下面进行校核：计算项目计算内容计算结果轴承主要性能参数查手册7207C轴承主要性能参数如下：d=30mm,D=62mm,B=16mm, ； 轴承受力分析轴承受力情况；确定紧端 B端为紧端，则确定X、Y值由表18.7， 得冲击载荷系数由表18.8查得当量动载荷且 轴承寿命（球轴承）寿命合格结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。2、中间轴轴承的选择该轴为工作于普通温度下的短轴，故支点采用两端单向固定的方式选用一对角接触轴承，按轴径初选2尺寸系列的角接触球轴承7209C。下面进行校核：计算项目计算内容计算结果轴承主要性能参数查手册7209C轴承主要性能参数如下：d=45mm,D=85mm,B=19mm, ； 轴承受力分析轴承受力情况；确定紧端 B端为紧端，则确定A端X、Y值由表18.7， 得冲击载荷系数由表18.8查得A端轴承当量动载荷 确定B端X、Y值由表18.7， 得B端轴承当量载荷轴承寿命（球轴承）寿命合格3、输出轴轴承的选择该轴为工作于普通温度下的短轴，故支点采用两端单向固定的方式选用一对角接触轴承，按轴径初选2尺寸系列的角接触球轴承7214C。下面进行校核：计算项目计算内容计算结果轴承主要性能参数查手册7207C轴承主要性能参数如下：d=70mm,D=125mm,B=24mm, ； 轴承受力分析轴承受力情况；确定紧端 A端为紧端，则确定A端X、Y值由表18.7， 得冲击载荷系数由表18.8查得A端轴承当量动载荷 确定B端X、Y值由表18.7， 得B端轴承当量载荷轴承寿命（球轴承）寿命合格七、键和联轴器的选择1、键的选择键的选择主要考虑所传递的扭矩的大小，轴上零件是否需要沿轴向移动，零件的对中要求等等。计算项目计算内容计 算 结 果（1）高速轴（输入轴）与带轮连接键的选择和校核键的选择和参数静联接,选用普通平键，圆头，由手册查得d=25mm时，故应选用键，键 GB/T1096转 矩键 长接触长度许用挤压应力校 核查表可得45号钢的许用挤压应力为=（100-120）MPa故满足要求（2）中间轴与一级减速大齿轮连接键的选择和校核键的选择和参数静联接,选用普通平键，圆头由手册查得d=50mm时，同时考虑到同一根轴尽量选用相同公称尺寸的键，故两键应分别选用键，键 GB/T1096-79转 矩键 长接触长度 许用挤压应力校 核查表可得钢的许用挤压应力为=（100-120）MPa故满足要求（3）中间轴与二级减速小齿轮连接键的选择和校核键的选择和参数静联接,选用普通平键，圆头由手册查得d=50mm时，同时考虑到同一根轴尽量选用相同公称尺寸的键，故两键应分别选用键，键 GB/T1096-79转 矩键 长接触长度许用挤压应力校 核查表可得钢的许用挤压应力为=（100-120）MPa故满足要求（4）输出轴与二级减速大齿轮连接键的选择和校核键的选择和参数静联接,选用普通平键，圆头，由手册查得d=75mm时，故两键应分别选用键，键 GB/T1096转 矩键 长接触长度许用挤压应力校 核查表可得钢的许用挤压应力为=（100-120）MPa故满足要求2、联轴器的选择：根据联轴器的连接尺寸，我选择的是弹性套柱销联轴器，型号是TL10 主要参数L=142mm N=2000N.m八减速器机体各部分结构尺寸名称符号减速器型式及尺寸 箱座壁厚通过计算，并考虑铸造工艺，壁厚取 箱盖壁厚通过计算，并考虑铸造工艺，壁厚取 箱座凸缘厚度 取箱盖凸缘厚度 取箱座底凸缘厚度 取地脚螺钉直径 取地脚螺钉数目取轴承旁连接螺栓直径 取轴承端盖螺钉直径 取窥视孔盖螺钉直径 取定位销直径取齿轮轮毂端面与内机壁距离2 取2=轴承端盖外径 取轴承端盖凸缘厚度 取 九润滑和密封形式的选择1、二级减速齿轮的润滑减速器中的二级减速齿轮,由于齿轮外缘的回转速度小于12m/s，因此采用浸油润滑，选用全损耗系统用油（GB443-1989）,浸油深度应没过至少1到2个齿高，一般不应小于10mm。 2、滚动轴承的润滑三对角接触球轴承轴承处的零件轮缘线速度均小于，所以应考虑使用油脂润滑，但应对轴承处值进行计算。值小于时宜用油脂润滑；否则应设计辅助润滑装置。这里都选择脂润滑。采用脂润滑轴承的时候，为避免稀油稀释油脂，需用挡油板将轴承与箱体内部隔开。在选用润滑脂的牌号时，根据手册查得常用油脂的主要性质和用途。因为本设计的减速器为室内工作，环境一般，不是很恶劣，所以选用通用锂基润滑脂（），它适用于宽温度范围内各种机械设备的轴承，选用牌号为的润滑脂。3密封形式的选择为防止机体内润滑剂外泄和外部杂质进入机体内部影响机体工作，在构成机体的各零件间，如机盖与机座间、及外伸轴的输出、输入轴与轴承盖间，需设置不同形式的密封装置。对于无相对运动的结合面，常用密封胶、耐